CN219305060U - 一种加热效应动态局部可调的磁加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种加热效应动态局部可调的磁加热装置，包括：线圈，用于生成原生交变磁场；第一感生磁极体，设于线圈内部且其内部形成第一加热空间；第二感生磁极体，设于线圈外部且其外部形成第二加热空间；上述感生磁极体均由沿其周向均匀设置的至少一组N/S配对磁极组成；第一、第二加热空间中分别设有用于支撑并限定第一、第二感生磁极体运动方向及距离的限位组件，通过在线圈内外两侧设置磁极体，当线圈附近产生原生交变磁场后，随着磁极体的运动或伸缩，在线圈内外两侧可形成次生磁场，次生磁场的磁场密度、产生的涡流强度等均可差异化控制，由此实现对加热空间中待加热件的定向集聚加热、局部加热、梯度加热、连续加热或非连续加热。

Description

一种加热效应动态局部可调的磁加热装置

技术领域

本实用新型涉及电磁加热技术领域，更具体地说，它涉及一种加热效应动态局部可调的磁加热装置。

背景技术

电磁感应加热的原理是感应加热电源产生的交变电流通过感应器（即线圈）产生交变磁场，导磁性物体置于其中切割交变磁力线，从而在物体内部产生交变的电流（即涡流），涡流使物体内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。从上述工作原理可以看出，若想要改变加热功率，则需要通过改变线圈电流频率或电流大小。

从上述工作原理及过程还可以看出，整个加热过程只能对待加热件进行连续均匀化加热，例如加热一根管状件，将上述管状件的管身置于加热线圈所形成的交变磁场中（如与线圈同轴设置），只能对管身上各个段位同时进行加热且加热的功率是一致的。而许多应用场景中，需要同时对待加热件各个部分进行加热且要保持各个部分的加热功率不一致，这就需要一种新的加热效应动态局部可调的磁加热装置。

实用新型内容

针对实际运用中利用电磁感应原理加热待加热件只能连续均匀化加热这一问题，本申请目的在于提出一种加热效应动态局部可调的磁加热装置，其能够根据需要，灵活调节改变作用在待加热件上各部分的加热功率，实现对被加热工件特定部位的非连续性加热,具体方案如下：

一种加热效应动态局部可调的磁加热装置，包括：

线圈，与外部交变电源电连接，用于在设定空间内形成原生交变磁场；

第一感生磁极体，呈管状设置，配置为至少一段，同轴滑移设置于所述线圈内部，所述第一感生磁极体内部形成第一加热空间；

第二感生磁极体，呈管状设置，配置为至少一段，同轴滑移设置于所述线圈外部，所述第二感生磁极体外部形成第二加热空间；

其中，所述第一感生磁极体、第二感生磁极体均由沿其周向均匀设置的至少一组N/S配对磁极组成；

所述第一加热空间、第二加热空间中分别设置有用于支撑并限定所述第一感生磁极体、第二感生磁极体运动方向及距离的限位组件。。

通过上述技术方案，在传统感应电炉的线圈与待加热件之间增加了感生磁极体，感生磁极体在原生交变磁场内部自身会发生运动或磁致伸缩，由此激发次生磁场，上述次生磁场可以为电涡流感应磁场、也可为永磁材料变化形成涡流磁场，也可为磁致伸缩材料相变涡流激发产生的激振磁场。上述次生磁场能够调节第一加热空间、第二加热空间中各个位置的磁场能量密度，由此实现更为精准的集聚加热，涡流磁场能量密度高，加热效率和热转化率更高。由于感生磁极体的存在，在实现被加热工件整体连续均匀加热的同时也可以实现工件表面局部非连续性加热，以及集聚加热、功能梯度加热的效果。

进一步的，所述线圈套设于一管状安装辊上，所述安装辊的两端面垂直其长度方向同轴设置有安装环片。

通过上述技术方案，不仅能够对线圈进行固定，还能够避免线圈通电后松散开来。

进一步的，所述安装环片上平行于所述安装辊固定设置有第一支架，所述第一支架位于所述安装辊内部；

所述安装环片上平行于所述安装辊固定设置有第二支架，所述第二支架位于所述安装辊外部；

所述第一感生磁极体滑移设置于所述第一支架上；

所述第二感生磁极体滑移设置于所述第二支架上。

通过上述技术方案，能够限定第一感生磁极体、第二感生磁极体的运动方向。

进一步的，所述第一支架、第二支架均由多根支撑杆组成；

所述限位组件包括设置于多根所述支撑杆上的多个卡圈；

相邻两个卡圈之间形成供第一感生磁极体或第二感生磁极体中任意一段滑移或旋转运动的区间。

通过上述技术方案，可以根据需要灵活调整各段磁极体的运动区间，实现对待加热件的定向加热。

进一步的，所述支撑杆与所述第一感生磁极体或第二感生磁极体相接触的一侧沿其长度方向设置有用于减少接触面积的条状凸起。

通过上述技术方案，可以大大减小磁极体与支撑杆之间的摩擦力，便于磁极体在支架上运动。

进一步的，所述第一加热空间、第二加热空间中设置有用于固定待加热件的固定结构。

通过上述技术方案，便于对待加热件进行固定，保证加热过程的顺利进行。

进一步的，所述固定结构包括与所述支撑杆可拆卸连接的的固定板，所述固定板远离支撑杆的一侧形状大小与所述待加热件外轮廓的形状大小相适配。

进一步的，所述安装辊及安装环片由陶瓷材料制成且一体成型设置；

相对设置于安装辊两端的两安装环片上均绕其轴向开设有多个安装孔。

进一步的，同一安装环片上的多个所述安装孔以安装环片的圆心为中心呈多圈设置。

通过上述技术方案，可以改变第一支架及第二支架的内切圆及外切圆直径，由此适配于不同规格的磁极体。

进一步的，所述第二加热空间外围设置有绝缘保护层。

与现有技术相比，本申请方案的有益效果如下：

（1）通过设置磁极体，其存在及运动使得待加热件上产生大小不一的局部感应涡流，在实现被加热工件整体连续均匀加热的同时也可以实现工件表面局部非连续针对性加热；

（2）通过在传统感应电炉的线圈与待加热件之间增加了磁极体，线圈本身发热减小，电能转化为待加热件热能的效率得以提高。

附图说明

图1为本申请磁加热装置沿其长度方向的剖面示意图；

图2为线圈和磁极体的示意图；

图3为本申请磁加热装置的垂直于其长度方向的剖面示意图；

图4为支撑杆与固定板之间配合的示意图。

附图标记：1、线圈；2、第一感生磁极体；3、第二感生磁极体；4、第一加热空间；5、第二加热空间；6、安装辊；7、安装环片；8、第一支架；9、第二支架；10、支撑杆；11、卡圈；12、凸起；13、固定板；14、安装孔；15、绝缘保护层；16、安装槽；17、滑块。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本申请作进一步的详细说明，但本申请的实施方式不仅限于此。

一种加热效应动态局部可调的磁加热装置，如图1所示，主要包括线圈1、第一感生磁极体2以及第二感生磁极体3。

所述线圈1经其端部接出的接头与外部交变电源电连接，用于在设定空间内产生原生交变磁场。实际应用中，上述线圈1可以采用铜质线圈1。

第一感生磁极体2配置为至少一段，为方便说明，在本申请实施方式中配置为两段，两段第一感生磁极体2呈管状设置，同轴滑移设置于所述线圈1内部，并且在第一感生磁极体2内部形成第一加热空间4。

第二感生磁极体3呈管状设置，同样配置为至少一段，为方便说明，在本申请实施方式中也配置为两段，两段第二感生磁极体3同轴滑移设置于所述线圈1外部，在第二感生磁极体3外部形成第二加热空间5，在第二加热空间5外围设置有绝缘保护层15，也防止交变磁场外溢。

如图2和图3所示，第一感生磁极体2、第二感生磁极体3均由沿其周向均匀设置的至少一组N/S配对磁极组成，为简化说明，本申请实施方式即以一组N/S配对磁极进行说明。

在加热过程中，线圈1中的电流方向不断发生变化，由此在其周围产生固定大小的交变磁场，若无第一感生磁极体2和第二感生磁极体3的存在，处于交变磁场中的待加热件将会受到均匀连续的加热。当存有第一感生磁极体2和第二感生磁极体3后，磁极体本身会在交变磁场的作用下发生运动或伸缩，运动方式可以是绕线圈1轴向周向震荡或旋转运动，也可以将磁极体配置为由磁致伸缩材料制成，当磁极体运动或伸缩时，会对原生交变磁场产生影响，生成次生磁场，由此使得待加热件的加热变得不均匀，并且这种不均匀性是可以通过控制磁极体的运动及材料特性所调节的，即次生磁场可以实现集聚加热的效果，涡流磁场能量密度高，加热效率和热转化率都得以提高。

为了限定第一感生磁极体2内部、第二感生磁极体3的运动，在第一感生磁极体2内部、第二感生磁极体3与线圈1之间分别设置有用于支撑并限定所述第一感生磁极体2、第二感生磁极体3运动方向及距离的限位组件。

详述的，如图1所示，线圈1套设于一管状安装辊6上，安装辊6的两端面垂直其长度方向同轴设置有安装环片7。在本申请实施方式中，安装辊6及安装环片7由陶瓷材料制成且一体成型设置。上述设置不仅能够对线圈1进行固定，还不影响线圈1周围的交变磁场分布。

上述安装环片7上平行于安装辊6固定设置有第一支架8和第二支架9，第一支架8位于安装辊6内部，第二支架9位于安装辊6外部。结合图3所示，第一支架8和第二支架9均由多根支撑杆10围绕而成，形成圆柱状的笼型结构。相对设置于安装辊6两端的两安装环片7上均绕其轴向开设有多个安装孔14，多根支撑杆10穿设于所述安装孔14中，并经由螺栓、垫圈等构件锁紧。

优化的，同一安装环片7上的多个所述安装孔14以安装环片7的圆心为中心呈多圈设置，在实际应用中，线圈1与第一感生磁极体2、第二感生磁极体3之间的间隙可以根据需要设定，只需更换不同规格的磁极体即可。

第一感生磁极体2、第二感生磁极体3分别滑移设置于所述第一支架8及第二支架9上。

为了可以根据需要灵活调整各段磁极体的运动区间，实现对待加热件的定向加热，限位组件包括设置于多根支撑杆10上的多个卡圈11，相邻两个卡圈11之间形成供第一感生磁极体2或第二感生磁极体3中任意一段滑移或旋转或伸缩的区间。在具体应用中，可以在支撑杆10的侧壁上设置多段外螺纹，卡圈11内侧壁上设置内螺纹，通过旋转卡圈11便可移动其在支撑杆10上的位置，在特定实施方式中，上述卡圈也可以采用耐高温橡胶制成。

为了减小磁极体与支撑杆10之间的摩擦力，便于磁极体在支架上运动，如图4所示，支撑杆10与第一感生磁极体2或第二感生磁极体3相接触的一侧沿其长度方向设置有用于减少接触面积的条状凸起12。

为了便于对待加热件进行固定，保证加热过程的顺利进行，第一加热空间4、第二加热空间5中设置有用于固定待加热件的固定结构。所述固定结构包括与支撑杆10可拆卸连接的的固定板13，固定板13远离支撑杆10的一侧形状大小与待加热件外轮廓的形状大小相适配。在实际应用中，可以在支撑杆10朝向第一加热空间4或第二加热空间5的一侧开设安装槽16，上述安装槽16沿支撑杆10的长度方向设置，安装槽16优选为燕尾槽，固定板13上设置有与所述安装槽16相适配的滑块17。

本申请方案的工作原理及有益效果在于：

通过在线圈的内外两侧设置第一磁极体及第二磁极体，当线圈附近产生原生交变磁场后，随着第一磁极体及第二磁极体的运动或伸缩，在线圈内外两侧可以形成不同的次生磁场，上述次生磁场的磁场密度、产生的涡流强度等均可以差异化控制，由此可以实现对加热空间中待加热件的定向集聚加热、局部加热、梯度加热、连续加热或非连续加热等效果，并且，由于可以定向加热，也显著提升了加热装置的加热效率和热转化率。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本申请思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，包括：

线圈(1)，与外部交变电源电连接，用于在设定空间内形成原生交变磁场；

第一感生磁极体(2)，配置为至少一段，同轴滑移设置于所述线圈(1)内部，所述第一感生磁极体(2)内部形成第一加热空间(4)；

第二感生磁极体(3)，配置为至少一段，同轴滑移设置于所述线圈(1)外部，所述第二感生磁极体(3)外部形成第二加热空间(5)；

其中，所述第一感生磁极体(2)、第二感生磁极体(3)均由沿其周向均匀设置的至少一组N/S配对磁极组成；

所述第一加热空间(4)、第二加热空间(5)中分别设置有用于支撑并限定所述第一感生磁极体(2)、第二感生磁极体(3)运动方向及距离的限位组件。

2.根据权利要求1所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，所述线圈(1)套设于一管状安装辊(6)上，所述安装辊(6)的两端面垂直其长度方向同轴设置有安装环片(7)。

3.根据权利要求2所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，所述安装环片(7)上平行于所述安装辊(6)固定设置有第一支架(8)，所述第一支架(8)位于所述安装辊(6)内部；

所述安装环片(7)上平行于所述安装辊(6)固定设置有第二支架(9)，所述第二支架(9)位于所述安装辊(6)外部；

所述第一感生磁极体(2)滑移设置于所述第一支架(8)上；

所述第二感生磁极体(3)滑移设置于所述第二支架(9)上。

4.根据权利要求3所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，所述第一支架(8)、第二支架(9)均由多根支撑杆(10)组成；

所述限位组件包括设置于多根所述支撑杆(10)上的多个卡圈(11)；

相邻两个卡圈(11)之间形成供第一感生磁极体(2)或第二感生磁极体(3)中任意一段滑移或旋转运动的区间。

5.根据权利要求4所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，所述支撑杆(10)与所述第一感生磁极体(2)或第二感生磁极体(3)相接触的一侧沿其长度方向设置有用于减少接触面积的条状凸起(12)。

6.根据权利要求4所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，所述第一加热空间(4)、第二加热空间(5)中设置有用于固定待加热件的固定结构。

7.根据权利要求6所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，所述固定结构包括与所述支撑杆(10)可拆卸连接的固定板(13)，所述固定板(13)远离支撑杆(10)的一侧形状大小与所述待加热件外轮廓的形状大小相适配。

8.根据权利要求2所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，所述安装辊(6)及安装环片(7)由陶瓷材料制成且一体成型设置；

相对设置于安装辊(6)两端的两安装环片(7)上均绕其轴向开设有多个安装孔(14)。

9.根据权利要求8所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，同一安装环片(7)上的多个所述安装孔(14)以安装环片(7)的圆心为中心呈多圈设置。

10.根据权利要求1所述的加热效应动态局部可调的磁加热装置，其特征在于，所述第二加热空间(5)外围设置有绝缘保护层(15)。

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