CN101505556A - 加热线圈、感应加热设备及该加热线圈的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种加热线圈，其包括用于连接变压器或变频器的电源线；用于生成磁通量的线圈；本加热线圈包括多个线圈，所述多个线圈至少为两层，所述多个线圈至少为两饼。本加热线圈的有益效果是：采用多层多饼线圈紧密连接在一起，提高单位面积上的线圈匝数，从而减小工件内部径向温差的同时提高加热效率。另外，采用多线圈段并/串连接一起，增加线圈的整体长度，从而扩大工件轴向上的加热区域。
Description
【技术领域】
本发明涉及感应加热技术领域，特别是一种加热线圈、感应加热设备及该加热线圈的制造方法。
【背景技术】
感应加热是用感应电流使工件局部加热的热处理工艺。这种热处理工艺常用於表面淬火、局部退火或回火，有时也用於整体淬火和回火。
现有感应加热的加热线圈其为单层式或单饼式，组成单层或单饼的各个线圈之间具有一定的用于绝缘的空隙。电流流经线圈时，在线圈的周围形成磁通量，容于线圈中间的工件即产生感应电流，感应电流的电能转化为热能，使工件的温度升高。由于感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐降低，所以表层的温度最高、温度向内逐渐降低，这样工件在加热的过程中径向温差较大。
现有的加热线圈一般只为一段式，所以轴向分布长度有限，导致工件的轴向温差较大。另外，由于单位面积上的线圈匝数较少，导致工件加热效率慢。
【发明内容】
为了解决现有的技术问题，本发明提供一种加热线圈、感应加热设备及该加热线圈的制造方法，其采用多层多饼紧密连接的线圈，大大提高单位面积上的线圈匝数，从而减小工件内部温差的同时提高加热效率。
本发明解决现有的技术问题，提供一种加热线圈，其包括用于连接变压器或变频器的电源线；用于生成磁通量的线圈；本加热线圈包括多个线圈，所述多个线圈至少为两层，所述多个线圈至少为两饼。
本发明更进一步的改进是，所述多个线圈卷绕成一线圈段；本加热线圈包括多个线圈段，所述多个线圈段并/串连成一体。
本发明更进一步的改进是，所述线圈包括绝缘、缘热材料层及其内容的铜管。
与现有技术相比，本加热线圈的有益效果是：采用多层多饼线圈紧密连接在一起，提高单位面积上的线圈匝数，从而减小工件内部径向温差的同时提高加热效率。另外，采用多线圈段并/串连接一起，增加线圈的整体长度，从而扩大工件轴向上的加热区域。
本发明解决现有的技术问题，提供一种感应加热设备，其包括变压器或变频器，还包括加热线圈，所述加热线圈包括用于连接变压器或变频器的电源线；用于生成磁通量的线圈；所述加热线圈包括多个线圈，所述多个线圈至少为两层，所述多个线圈至少为两饼。
本发明更进一步的改进是，所述多个线圈卷绕成一线圈段；本加热线圈包括多个线圈段，所述多个线圈段并/串连成一体。
本发明更进一步的改进是，所述线圈包括绝缘、缘热材料层及其内容的铜管。
与现有技术相比，本感应加热设备的有益效果是：采用多层多饼线圈紧密连接在一起，提高单位面积上的线圈匝数，从而减小工件内部径向温差的同时提高加热效率。另外，采用多线圈段并/串连接一起，增加线圈的整体长度，从而扩大工件轴向上的加热区域。
本发明解决现有的技术问题，提供一种加热线圈的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
A：铜管进行预处理；即将铜管拉直、校正并去除所述铜管表面的锈蚀和毛刺；
B：铜管进行绝缘处理；经步骤A处理后的铜管，在其表面覆设绝缘和绝热材料；
C：铜管卷绕成线圈；经步骤B处理后的铜管，将其经一压板固定在芯棒上，然后将该铜管沿着芯棒卷绕成线圈；
D：线圈进行浇漆绝缘处理；经步骤C制得的线圈，向该线圈的内外表面喷浇绝缘漆。
本发明更进一步的改进是，所述步骤A包括以下分步：
A1：将铜管拉直、校正；
A4：去除铜管表面的锈蚀和毛刺；
所述步骤B包括以下分步：
B1：在铜管的表面缠绕一特氟龙胶带层；
B2：再在铜管的表面缠绕一玻璃纤维层；
所述步骤C包括以下分步：
C1：在芯棒的表面覆设一保护层；
C2：将铜管经一压板固定在芯棒上：
C3：将铜管沿着芯棒的径向卷绕或是沿着芯棒的周向卷绕；
C4：将多个线圈压紧实；
所述步骤D包括以下分步：
D1：将线圈进行加热处理；
D2：将线圈进行冷却处理：
D3：向线圈的内外表面喷浇绝缘漆；
本发明更进一步的改进是，所述步骤A进一步包括以下分步：
A2：将铜管进行水压处理，检测有无渗漏；
A3：在铜管的中间位置，将铜管挤压成Z形；
在步骤B2中，所述玻璃纤维浸泡有不饱合环氧树脂漆；
所述步骤C进一步包括以下分步：
C5：将线圈与芯棒相分离；
C6：将线圈进行水压处理，检测有无渗漏。
所述步骤D进一步包括以下分步：
D4：重复D1、D2、D3的步骤。
本发明更进一步的改进是，
在步骤D1中，将线圈加热至145℃；
在步骤D2中，将线圈放置在浇注槽中冷却至80℃；
在步骤D3中，向线圈浇注绝缘漆，直至温度达60℃；
在步骤D4中，首先将线圈加热至195℃；
再将线圈放置在浇注槽中冷却至80℃；
然后向线圈浇注绝缘漆，直至温度达60℃。
与现有技术相比，本制造方法的有益效果是：采用多层多饼线圈紧密连接在一起，提高单位面积上的线圈匝数，从而减小工件内部径向温差的同时提高加热效率。另外，采用多线圈段并/串连接一起，增加线圈的整体长度，从而扩大工件轴向上的加热区域。
【附图说明】
图1为本加热线圈的结构示意图；
图2为线圈的局部放大示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，一种加热线圈，其包括用于连接变压器或变频器的电源线1；用于生成磁通量的线圈2，所述线圈近似于圆；本加热线圈包括多个线圈，所述多个线圈2至少为两层，所述多个线圈至少为两饼。所述多个连续的线圈，其沿一圆柱面分布，则该多个线圈为一层；所述多个连续的线圈，其沿多圆柱面分布，则该多个线圈为多层。所述多个连续的线圈，其分布在一平面内，则该多个线圈为一饼；所述多个连续的线圈，其分布在多个平面内，则该多个线圈为多饼。
所述多个线圈卷绕成一线圈段3，该线圈段3为一定长度的多层线圈连接起来，引出两电源线；或为一定宽度的多饼线圈连接起来，引出两电源线。本加热线圈包括多个线圈段，所述多个线圈段并/串连成一体；并连一体为多个线圈段的电源线分别引出，分别与变压器或变频器相连；串连一体为多个线圈段的电源线有序连接，最后引出两电源线与变压器或变频器相连。
所述线圈2包括绝缘、缘热材料层21及其内容的铜管22。所述绝缘、绝热材料层用于隔绝金属线圈的导电之间的导电或导热。所述多个线圈之间紧密排列在一起。
本发明的绝缘、绝热材料包括玻璃纤维带和特氟龙带。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其成份为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，通常作为复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料等，广泛应用于国民经济各个领域。
玻璃纤维之特性：
(1)、拉伸强度高，伸长小(3％)；
(2)、弹性系数高，刚性佳；
(3)、弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大；
(4)、为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳；
(5)、吸水性小；
(6)、尺度安定性，耐热性均佳；
(7)、加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品；
(8)、透明可透过光线；
(9)、与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成；
(10)、价格便宜。
特氟龙高性能特种涂料是以聚四氟乙稀为基体树脂的氟涂料，结合了耐热性、化学惰性和优异的绝缘稳定性及低摩擦性，具有其他涂料无法抗衡的综合优势，它应用的灵活性使得它能用于几乎所有形状和大小的产品上。
经过特氟龙涂浇后，具有以下特性：
(1)、不粘性：几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合，很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。
(2)、耐热性：特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性，短时间可耐高温到300℃，一般在240℃～260℃之间可连续使用，具有显著的热稳定性，它可以在冷冻温度下工作而不脆化，在高温下不融化。
(3)、滑动性：特氟龙涂膜有较低的摩擦系数，负载滑动时摩擦系数产生变化，但数值仅在0.05-0.15之间。
(4)、抗湿性：特氟龙涂膜表面不沾水和油质，生产操作时也不易沾溶液，如粘有少量污垢，简单擦拭即可清除。停机时间短，节省工时并能提高工作效率。
(5)、耐磨损性：在高负载下，具有优良的耐磨性能。在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。
(6)、耐腐蚀性：特氟龙几乎不受药品侵蚀，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。
本加热线圈采用多层多饼线圈紧密连接在一起，提高单位面积上的线圈匝数，从而减小工件内部径向温差的同时提高加热效率。另外，采用多线圈段并/串连接一起，增加线圈的整体长度，从而扩大工件轴向上的加热区域。
一种感应加热设备，其包括变压器或变频器(未图示出)，还包括加热线圈，所述加热线圈包括用于连接变压器或变频器的电源线1；用于生成磁通量的线圈2，所述线圈近似于圆；本加热线圈包括多个线圈，所述多个线圈2至少为两层，所述多个线圈至少为两饼。所述多个连续的线圈，其沿一圆柱面分布，则该多个线圈为一层；所述多个连续的线圈，其沿多圆柱面分布，则该多个线圈为多层。所述多个连续的线圈，其分布在一平面内，刚该多个线圈为一饼；所述多个连续的线圈，其分布在多个平面内，则该多个线圈为多饼。
所述多个线圈卷绕成一线圈段3，该线圈段3为一定长度的多层线圈连接起来，引出两电源线；或为一定宽度的多饼线圈连接起来，引出两电源线。本加热线圈包括多个线圈段，所述多个线圈段并/串连成一体；并连一体为多个线圈段的电源线分别引出，分别与变压器或变频器相连；串连一体为多个线圈段的电源线有序连接，最后引出两电源线与变压器或变频器相连。
所述线圈2包括绝缘、缘热材料层21及其内容的铜管22。所述绝缘、绝热材料层用于隔绝金属线圈的导电之间的导电或导热。所述多个线圈之间紧密排列在一起。
本感应加热设备采用多层多饼线圈紧密连接在一起，提高单位面积上的线圈匝数，从而减小工件内部径向温差的同时提高加热效率。另外，采用多线圈段并/串连接一起，增加线圈的整体长度，从而扩大工件轴向上的加热区域。
一种加热线圈的制造方法，其特征在于：所述制造方法包括以下步骤：
A：铜管进行预处理；即将铜管拉直、校正并去除所述铜管表面的锈蚀和毛刺；
B：铜管进行绝缘处理；经步骤A处理后的铜管，在其表面覆设绝缘和绝热材料；
C：铜管卷绕成线圈；经步骤B处理后的铜管，将其经一压板固定在芯棒上，然后将该铜管沿着芯棒卷绕成线圈；
D：线圈进行浇漆绝缘处理；经步骤C制得的线圈，向该线圈的内外表面喷浇绝缘漆。
所述步骤A包括以下分步：
A1：将铜管拉直、校正；
A2：将铜管进行水压处理，检测有无渗漏；
A3：在铜管的中间位置，将铜管挤压成Z形；
A4：去除铜管表面的锈蚀和毛刺；
所述步骤B包括以下分步：
B1：在铜管的表面缠绕一特氟龙胶带层；
B2：再在铜管的表面缠绕一玻璃纤维层；
所述步骤C包括以下分步：
C1：在芯棒的表面覆设一保护层；
C2：将铜管经一压板固定在芯棒上：
C3：将铜管沿着芯棒的径向卷绕或是沿着芯棒的周向卷绕；
C4：将多个线圈压紧实；
C5：将线圈与芯棒相分离；
C6：将线圈进行水压处理，检测有无渗漏。
所述步骤D包括以下分步：
D1：将线圈进行加热处理；
D2：将线圈进行冷却处理：
D3：向线圈的内外表面喷浇绝缘漆；
在步骤B2中，所述玻璃纤维浸泡有不饱合环氧树脂漆；
所述步骤D进一步包括以下分步：D4：重复D1、D2、D3的步骤。
在步骤D1中，将线圈加热至145℃；
在步骤D2中，将线圈放置在浇注槽中冷却至80℃；
在步骤D3中，向线圈浇注绝缘漆，直至温度达60℃；
在步骤D4中，首先将线圈加热至195℃；
再将线圈放置在浇注槽中冷却至80℃；
然后向线圈浇注绝缘漆，直至温度达60℃。
现以多个饼状线圈连接成加热线圈为例进行说明：
选取：不饱和环氧树脂漆、环氧玻璃纤维带、特氟龙薄膜带、特氟龙板1mm和特氟龙胶带；
准备：将环氧玻璃纤维带浸泡于不饱合环氧树脂漆中.12小时，然后取出晾干；将特氟龙板按照线圈的内径和外径剪成比线圈厚度稍大的90°弧板，再用特氟龙胶带将4块90°弧板粘成一个圆环。
按照以下步骤：
A1：将矩形铜管拉直、校正；
A2：将矩形铜管水压处理，流量为1MPa/1h，检验有无渗漏；
A3：在每根铜管的1/2长度处，即在中间部位用液压模具挤压成Z字形；
A4：将铜管表面去锈、去毛刺；
B1：绝缘处理：第一层用特氟龙透明胶带将整根铜管按层叠2/3方式缠绕；
B2：第二层用已浸泡好不饱和环氧树脂漆的玻璃纤维带将整根铜管按层叠2/3方式缠绕，缠绕时绝缘带必须绷紧与铜管贴服，无凸起、鼓包现象。
C1：绕制时在芯棒上包裹0.5mm防护层；
C2：在防护层上划一定位线，将铜管中间部挤压成Z字形处的中间线与芯棒上已画好定位线重合，然后用压板固定铜管；
C3：将铜管两端对绕成两个线圈饼，绕制时铜管端需增加拉紧力，使层与层间无缝隙，
C4：饼与饼间用已制好的圆环隔离绝缘，且饼与饼间需压紧无间隙；以此将所有线圈饼绕制完成；绕制完成后将每饼线圈两端引出极可根据需要进行相互串联和分成几个区进行并联焊接；完成后用固定模具压紧线圈；
C5：取出芯棒；
C6：再次水压处理，流量为1MPa/1h，检验有无渗漏；检测合格后进入浇漆绝缘工序；
D1：浇漆绝缘：进入烘箱加热至145℃；
D2：从烘箱中取出放置绝缘浇注槽上冷却；
D3：用测温仪检测温度降至80℃开始将线圈内外浇绝缘漆直至温度降至60℃停止浇漆；
D4：待第一次线圈浇漆完全冷却后再放入烘箱，将温度加热至195℃；
D5：从烘箱中取出放置绝缘浇注槽上冷却；
D6：用测温仪检测温度降至80℃开始将线圈内外浇绝缘漆直至温度降至60℃停止浇漆；
重复D4至D6步骤，以进行第三次浇漆；完毕后线圈制作完成即进入组装。
本制造方法制得的加热线圈采用多层多饼线圈紧密连接在一起，提高单位面积上的线圈匝数，从而减小工件内部径向温差的同时提高加热效率。另外，采用多线圈段并/串连接一起，增加线圈的整体长度，从而扩大工件轴向上的加热区域。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种加热线圈，其包括
用于连接变压器或变频器的电源线；
用于生成磁通量的线圈；
其特征在于：
本加热线圈包括多个线圈，所述多个线圈至少为两层，所述多个线圈至少为两饼。
2.根据权利要求1所述的加热线圈，其特征在于：所述多个线圈卷绕成一线圈段；本加热线圈包括多个线圈段，所述多个线圈段并/串连成一体。
3.根据权利要求1或2所述的加热线圈，其特征在于：所述线圈包括绝缘、缘热材料层及其内容的铜管。
4.一种感应加热设备，其包括变压器或变频器，还包括加热线圈，所述加热线圈包括
用于连接变压器或变频器的电源线；
用于生成磁通量的线圈；
其特征在于：
所述加热线圈包括多个线圈，所述多个线圈至少为两层，所述多个线圈至少为两饼。
5.根据权利要求4所述的感应加热设备，其特征在于：所述多个线圈卷绕成一线圈段；本加热线圈包括多个线圈段，所述多个线圈段并/串连成一体。
6.根据权利要求4或5所述的感应加热设备，其特征在于：所述线圈包括绝缘、缘热材料层及其内容的铜管。
7.一种加热线圈的制造方法，其特征在于：所述制造方法包括以下步骤：
A：铜管进行预处理；即将铜管拉直、校正并去除所述铜管表面的锈蚀和毛刺；
B：铜管进行绝缘处理；经步骤A处理后的铜管，在其表面覆设绝缘和绝热材料；
C：铜管卷绕成线圈；经步骤B处理后的铜管，将其经一压板固定在芯棒上，然后将该铜管沿着芯棒卷绕成线圈；
D：线圈进行浇漆绝缘处理；经步骤C制得的线圈，向该线圈的内外表面喷浇绝缘漆。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于：
所述步骤A包括以下分步：
A1：将铜管拉直、校正；
A4：去除铜管表面的锈蚀和毛刺；
所述步骤B包括以下分步：
B1：在铜管的表面缠绕一特氟龙胶带层；
B2：再在铜管的表面缠绕一玻璃纤维层；
所述步骤C包括以下分步：
C1：在芯棒的表面覆设一保护层；
C2：将铜管经一压板固定在芯棒上：
C3：将铜管沿着芯棒的径向卷绕或是沿着芯棒的周向卷绕；
C4：将多个线圈压紧实；
所述步骤D包括以下分步：
D1：将线圈进行加热处理；
D2：将线圈进行冷却处理：
D3：向线圈的内外表面喷浇绝缘漆。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：
所述步骤A进一步包括以下分步：
A2：将铜管进行水压处理，检测有无渗漏；
A3：在铜管的中间位置，将铜管挤压成Z形；
在步骤B2中，所述玻璃纤维浸泡有不饱合环氧树脂漆；
所述步骤C进一步包括以下分步：
C5：将线圈与芯棒相分离；
C6：将线圈进行水压处理，检测有无渗漏；
所述步骤D进一步包括以下分步：
D4：重复D1、D2、D3的步骤。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于：
在步骤D1中，将线圈加热至145℃；
在步骤D2中，将线圈放置在浇注槽中冷却至80℃；
在步骤D3中，向线圈浇注绝缘漆，直至温度达60℃；
在步骤D4中，首先将线圈加热至195℃；
再将线圈放置在浇注槽中冷却至80℃；
然后向线圈浇注绝缘漆，直至温度达60℃。
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