CN201054818Y - 一种用于钢板平面加热的高频感应线圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于钢板平面加热的高频感应加热线圈，线圈体为多边形，线圈体截面为矩形。本实用新型的有益效果是，可以提高高频感应电源对钢板平面的加热效率，结构简单，可通过在多边形的边上夹装导磁体来调节电感系数和加热效率。

Description

一种用于钢板平面加热的高频感应线圈

所属技术领域：

本实用新型涉及感应线圈的技术领域，具体地说是一种用于钢板平面加热的高频感应线圈。

背景技术：

在钢结构制造业中，常常涉及到钢板曲面成形的问题。例如在船舶建造行业，需要对船舶的外板进行曲面成形加工。现在常用的工艺方法，是采用火焰在钢板表面局部加热和跟踪水冷，使钢板在约束条件下热胀冷缩而产生变形，俗称水火弯板。此种工艺方法，生产效率低，加工时间长，质量波动大，依赖于技术工人的手工操作，而且对工作环境产生污染。

国外船厂如日本、韩国重视数控板材曲面成形设备的开发，加热热源采用高频感应方式，已有少量设备用于船舶曲面成形。作为一种新型的加热方式，高频感应加热具有加热效率高、可控性好、环境污染小等优点，易于实现自动控制。

发明内容：

为了满足高频感应加热在热应力曲面成形这一领域的应用，本实用新型提供一种感应线圈。该感应线圈可以满足多种高频感应电源匹配要求；能提高高频感应对平面钢板加热的效率；当数控执行机构驱动线圈沿各个方向的轨迹加热时，对钢板的加热效果近似于环状线圈。

本实用新型为解决其技术问题做如下分析：钢板感应加热的实质是感应使钢板产生的强涡流电流，作用于钢板自身的电阻上，使钢板变热。感应产生的任一电流环路的功率为Q＝ε²/R，其中ε是此电流环路的电动势，R是此电流环路的电阻，为定值。由法拉第电磁感应定律知：

ε＝-d∫B·dS/dt

B为此电流环路内任一点的磁感强度

S为此电流环路包围的平面，不随时间t变化。

积分区域为S。由此可见影响此环路加热功率Q的便是dB/dt了。根据毕奥-萨伐尔定律知，通过电流I的线圈1在钢板所在位置某点产生的磁感应强度B大小为：

B＝(μ₀/4π)∮(Idl×r/r³)

μ₀为真空磁导率，位置矢量r从电流元Id1指向场点。在线圈上任意截取一小段(可看成直导线分析)，化简出如下关系：

$B=({\mathrm{\μ}}_{0}I/4\mathrm{\πh}){\∫}_a^b\cos \mathrm{\θd\θ}$

h为场点到导线段所在直线的距离，a和b分别为以场点为顶点并与这段线圈位置相关的两个角，不随时间t变化。公式中，μ₀、π为常数，积分值沿场点到导线段中点距离的减小而增大。可见dB/dt是受两个因素影响的：一个是与h成反比并随积分值增大而增大的系数，另一个是dI/dt。看得出，线圈距离钢板的高度越小，这种加热效果越强。此外，电流随时间的变化率dI/dt与电流的频率、大小相关，由高频电源本身特性、感应线圈与电源的匹配、负载情况等决定。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种用于钢板平面加热的高频感应线圈，它主要包括由铜材料制成并具有间隙的线圈体，线圈体设有连接体，其特征是：线圈体为多边形，线圈体截面为矩形。

本实用新型由于将线圈做为扁平状矩形截面，使线圈整体都能距钢板较近，从而可以大幅提高加热效率。将线圈形状做成正多边形或多边形(五到十边)，其对钢板的加热效果与环形相似，从而在各个方向上的加热轨迹对钢板曲面成形的效果都基本相同。多边形的直边又方便夹装导磁体来聚集磁通，从而提高加热效率，同时还能调节与高频感应电源的匹配特性。本线圈采用单圈形式，形状规格、便于机械加工。线圈采用铜材料，在硬度和导电能力上，能够满足使用要求，线圈为管状，管内通冷却水，以保证线圈本身的温度不致太高，可以长时间处于工作状态。

本实用新型的有益效果是，可以提高高频感应电源对钢板平面的加热效率，结构简单，可通过在多边形的边上夹装导磁体来调节电感系数和加热效率。

附图说明：

图1为本实用新型一实施例的结构示意图

图2为图1的俯视图

图3为图1的左视图

图4为本实用新型另一实施例的结构示意图

图5为本实用新型又一实施例的结构示意图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

附图给出的实施例中，1为酚醛塑料支架，用于强化线圈体结构。2为线圈体的连接体，它的截面比线圈体加热部分要大一些，在与加热线圈体的连接处才缩小，一为加强整个线圈的结构，二为减小整个冷却水回路的水阻。3为导磁体，可以聚集磁通，也可以改变线圈的电感系数，从而增加线圈的加热效率。4为固定导磁体的夹片，每一组导磁体都是由两片固定在线圈体上的夹片夹紧的。5加热线圈体，用来加热钢板平面。

本实用新型一种用于钢板平面加热的高频感应线圈，它主要包括由铜材料制成并具有间隙的线圈体5，线圈体5设有连接体2，其特征是：线圈体为多边形，线圈体截面为矩形。实施时为了增强线圈体的加热效果，呈多边形的线圈体各边至少设有一组导磁体3，每一组导磁体3为二个导磁体，呈对称分布，每个导磁体都是由两片固定在线圈体上的夹片4夹紧，可用来调节电感系数和加热效率；呈多边形的线圈体5截面为管状的扁平矩形，管状的扁平矩形内可通冷却水，矩形长边的一个面贴近钢板表面；较为理想的多边形线圈体5为正多边形，正多边形的边数为五到十边；连接体2的一端与加热线圈体5连接，连接体2的另一端与一法兰6连接，连接体与法兰均设有通孔，一支架1的一端与线圈体5的一边连接，支架1的另一端与连接体2连接，支架的材料是耐高温并绝缘的酚醛塑料，连接体2有一过渡段7，连接体的截面大于加热线圈体的截面，连接体与加热线圈体连接处的过渡段截面与线圈加热体的截面相同。本实用新型的附图是以六边形线圈体为例，线圈体管壁的厚度，可根据高频电源的要求确定，线圈体除六边形用于加热外，还有二个连接体是分开的，用来与高频电源进行连接的。

Claims (6)

1.一种用于钢板平面加热的高频感应线圈，它主要包括由铜材料制成并具有间隙的线圈体，线圈体设有连接体，线圈体和连接体均设有通孔，其特征是：线圈体为多边形，线圈体截面为矩形。

2.根据权利要求1所述的线圈，其特征是：呈多边形的线圈体各边至少设有一组导磁体，每一组导磁体为二个导磁体，呈对称分布，每个导磁体都是由两片固定在线圈体上的夹片夹紧。

3.根据权利要求1所述的线圈，其特征是：呈多边形的线圈体截面为管状的扁平矩形，管状的扁平矩形内可通冷却水。

4.根据权利要求1所述的线圈，其特征是：多边形线圈体为正多边形，正多边形的边数为五到十边。

5.根据权利要求1所述的线圈，其特征是：连接体的一端与加热线圈体连接，连接体的另一端与一法兰连接，连接体与法兰均设有通孔，一支架的一端与线圈体的一边连接，支架的另一端与连接体连接，支架的材料是耐高温并绝缘的酚醛塑料。

6.根据权利要求5所述的线圈，其特征是：连接体有一过渡段，连接体的截面大于加热线圈体的截面，连接体与加热线圈体连接处的过渡段截面与线圈加热体的截面相同。