CN106448906B - 一种谐振电缆、穿透热加工装置及电能传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电能传输领域，具体涉及一种谐振电缆、穿透热加工装置及电能传输系统，包括筒状外导体和径向可活动的设置在筒状外导体内部的芯状内导体；所述外导体的内部、外部均由绝缘层包覆，所述内导体的外部由绝缘层包覆；所述内导体具有第一电流流向，所述外导体具有第二电流流向，所述第一电流流向与所述第二电流流向相反；所述内导体与外导体的间隙内通冷却水；所述谐振电缆在接入电路后形成原理性电容器，并工作在谐振状态。本发明的谐振电缆，可以实现中、高频电能的远距离传输，内外导体形成电容器参与电路谐振，电缆阻抗小，传输效率高，且在电能传输系统的变压器后端可以接入一定长度的电缆，方便使用。

Description

一种谐振电缆、穿透热加工装置及电能传输系统
技术领域
本发明涉及电能传输领域，具体涉及一种谐振电缆、穿透热加工装置及电能传输系统。
背景技术
在电能谐振状态传输过程中，传输电能的导电体的阻抗限制了电能的传输距离。传输回路必须很短以减少阻抗。通常传输电缆长度不大于半米。若超过一定长度，则阻抗过大电路不能谐振工作。因此，为了实现中、高频电能在谐振状态的远距离传输，需要解决输送电缆的阻抗问题。现有技术采用输送电缆中并接电容补偿的方法，一定程度上增加了电缆的长度，但线路发热仍较为严重，需要制冷机组实时制冷，导致电能传输效率较低。并且，现有技术只能将电能传输到变压器，变压器后无法再连接一定长度的电缆，只能直接接感应圈，长度受限使用不便。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种电容器原理的中、高频谐振电缆，包括筒状外导体和径向可活动的设置在筒状外导体内部的芯状内导体；所述外导体的内、外部均由绝缘层包覆，所述内导体的外部由绝缘层包覆；所述内导体具有第一电流流向，所述外导体具有第二电流流向，所述第一电流流向与所述第二电流流向相反；所述内导体与外导体的间隙内通冷却水；所述谐振电缆在接入电路后形成原理性电容器，并工作在谐振状态。
作为优选，所述内导体包括多个相互绝缘的芯导体，所述芯导体的端子相互连接。所述外导体为相互连通的编织网状导体。
本发明还提出了一种与所述谐振电缆匹配使用的双环星形穿透热加工装置，包括在同一平面内相互间隔120度设置的三个导磁体，所述三个导磁体均为“山”字形结构，每个导磁体具有两个凹槽；还包括感应线圈，所述感应线圈依次穿过所述导磁体的凹槽。
本发明还提出了一种电能传输系统，包括依次连接的变频电源电路、所述谐振电缆和所述双环星形穿透热加工装置。
作为优选，所述变频电源电路中包括开关管和变压器，开关管将所述直流电转换为所需频率的原边电源，变压器将所述原边电源转换为副边电源，并通过所述谐振电缆至感应圈。感应圈工作在谐振状态。
本发明的谐振电缆、穿透热加工装置及电能传输系统，具有如下优点：
(1)本发明的谐振电缆，内外导体临近效应消除磁场对外的幅射波，电缆贴近金属面输电时不会泄露电磁波产热而损坏电缆；
(2)内外导体形成原理性电容器，相当于在输电线路中并联了电容，参与电路输传和电路回路的谐振，中频谐振电缆形成电容器极板，极板的延长即电缆的输出长度。延长了中、高频电能的传输距离并提高其传送效率，提高输电质量和稳定性；
(3)线缆内部通水，加强散热，增加传输导体的电流密度。
(4)本发明的双环星形穿透热加工装置，可以提高加热装置的性能，垂直于被加热金属快速加热。
(5)利用本发明的采用谐振电缆和穿透热加工装置的电能传输系统，可以提高输出功率和效率，减少线缆产热，大幅度增加中、高频电能的传输距离，在变压器后端可以接入一定长度的电缆后再接入加热装置，方便使用。
附图说明
图1为本发明的谐振电缆的横截面结构示意图；
图2为本发明的穿透热加工装置的结构示意图；
图3为本发明的穿透热加工装置的导磁体的侧面结构示意图；
图4为本发明的电能传输系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的谐振电缆，包括筒状外导体1和径向可活动的设置在筒状外导体1内部的芯状内导体2；所述外导体1的内部、外部均由绝缘层3包覆，所述内导体2的外部由绝缘层3包覆；所述内导体2具有第一电流流向，所述外导体1具有第二电流流向，所述第一电流流向与所述第二电流流向相反；所述内导体2与外导体1的间隙4内通冷却水；所述谐振电缆在接入电路后形成原理性电容器，并工作在谐振状态。
其中，内导体2包括多个相互绝缘的芯导体20，所述芯导体20的端子相互连接，可以增大线缆的传输电流，外导体1为相互连通的编织网状导体10，与内导体2形成原理性电容器，参与电路传输和电路回路的谐振，可以减小电缆的阻抗，延长中、高频电能的传输距离并提高其传送效率。
本实施例的谐振电缆采用耐高压材料，制成电容器原理的柔性结构，内导体2在重力作用下与外导体1不同心，在参与电路谐振时以最佳的电容值匹配，达到谐振，可以减小电路线缆损耗，传输距离远。
本实施例的谐振电缆可用于变压器原边的电源连接线缆和变压器的二次输出线缆，产品有变压器原边的电源连接线缆可达到50m，变压器副边的二次输出线缆可达到15m。
现有线缆靠空气自冷，只能达到5A/mm2，而本实施例的内导体2与外导体1的间隙内通冷却水，可以满足线缆25A/mm2，进一步增加了导体中、高频电能的传输电流密度。
实施例2：
如图2、3所示，本实施例为与实施例1的谐振电缆匹配使用的双环星形穿透热加工装置，包括在同一平面内相互间隔120度设置的三个导磁体5，所述三个导磁体5均为“山”字形结构，每个导磁体5具有两个凹槽50；还包括感应线圈6，所述感应线圈6从第一个导磁体5的一个凹槽50内穿入，依次穿入穿出另外两个导磁体5的凹槽50后，再从第一个导磁体5的另一个凹槽50穿出。
工作时，将金属工件放置于本实施例的穿透热加工装置下，线圈磁场对金属工件形成线性涡流，使其发热，该热能在一定厚度内为穿透热，且垂直于被加热金属以超导的速度传热。当金属工件产生的热能达到导磁体5材料的居里点时，会因居里点的作用而自动停止加热。
实施例3：
如图4所示，本实施例的电能传输系统，包括依次连接的变频电源电路A、实施例1的谐振电缆B和实施例2的穿透热加工装置C。
其中，变频电源电路A的两个接线端子分别与谐振电缆B的外导体1和内导体2相连；变频电源电路A中设有开关管7和变压器8，本实施例中为IGBT。IGBT将输入直流电转换为所需频率的原边电源，变压器8将所述原边电源转换为副边电源，并通过至所述谐振电缆B；谐振电缆B将电能输送至穿透热加工装置C，使穿透热加工装置C对金属工件加热。谐振电缆B和穿透热加工装置C的感应圈6均工作在谐振状态。
本实施例中的谐振电缆B包括连接在变频电源电路A输出端、变压器原边的电源连接线缆B1和连接在变压器副边的二次输出线缆B2，本实施例中，电源连接线缆B1的长度可达50m，二次输出线缆B2的长度可达15m，增加了中、高频电能的传输距离。
本发明的电源输入功率比现有技术更低，谐振电缆B的冷却功率比并接电容的冷却功率更低，对60mm厚、8mm宽的金属板进行加热时，本发明的双环星形穿透热加工装置C相比于现有技术的直线形加热装置，加热长度更长，加热效果更好，且变压器后加热装置前可以接入一定长度的电缆，方便使用。具体数据如表1所示。
表1
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。
应当理解的是，本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

Claims (5)

1.一种谐振电缆，其特征在于：包括筒状外导体和径向可活动的设置在筒状外导体内部的芯状内导体；
所述外导体的内部、外部均由绝缘层包覆，所述内导体的外部由绝缘层包覆；
所述内导体具有第一电流流向，所述外导体具有第二电流流向，所述第一电流流向与所述第二电流流向相反；
所述内导体与外导体的间隙内通冷却水；
所述谐振电缆在接入电路后形成原理性电容器，并工作在谐振状态。
2.如权利要求1所述的一种谐振电缆，其特征在于：所述内导体包括多个相互绝缘的芯导体，所述外导体为相互连通的编织网状导体。
3.一种与权利要求1所述的谐振电缆配对使用的穿透热加工装置，其特征在于：包括在同一平面内相互间隔120度设置的三个导磁体，所述三个导磁体均为“山”字形结构，每个导磁体具有两个凹槽；还包括感应线圈，所述感应线圈依次穿过所述导磁体的凹槽。
4.一种电能传输系统，其特征在于：包括依次连接的变频电源电路、如权利要求1所述的谐振电缆和如权利要求3所述的穿透热加工装置。
5.如权利要求4所述的一种电能传输系统，其特征在于：所述变频电源电路中包括开关管和变压器，所述开关管将输入直流电转换为所需频率的原边电源，所述变压器将所述原边电源转换为副边电源，并通过所述的谐振电缆至感应线圈，所述感应线圈工作在谐振状态。
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