CN219718517U - 一种感应加热次级串联谐振结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种感应加热次级串联谐振结构，涉及感应加热设备技术领域，包括感应线圈、变压器、谐振电容，所述感应线圈、谐振电容与所述变压器的次级串联，所述感应线圈、谐振电容位于所述变压器的两侧，所述感应线圈的两端分别设有第一连接端子、第二连接端子，所述第一连接端子、第二连接端子平行设置，所述第一连接端子、第二连接端子的间距介于2‑5mm；本实用新型用于金属工件的加热处理，通过改进变压器次级电路的连接方式，降低变压器次级输出线路的寄生电感，并通过采用中空结构、加注冷却液的方式提高散热效果，改善现有的感应加热方式发热严重，影响设备功率及运行安全的问题。

Description

一种感应加热次级串联谐振结构

技术领域

本实用新型涉及感应加热设备技术领域，具体为一种感应加热次级串联谐振结构。

背景技术

感应加热是指利用电磁感应原理，把金属工件瞬间加热到需要的温度，感应加热广泛应用于金属的淬火、烘干、以及其他加热处理，次级串联谐振是感应加热电路中的一种结构，具有效率高、体积小、稳定性好的特点。

在大功率感应加热电路中，次级串联谐振是一种经常用到的一种结构方式，该结构主要是变压器的次级连接一个谐振电容，该电容的目的主要是用来和电感产生谐振，以提高设备的效率；谐振电容的输出端子连接到感应线圈，这个感应线圈等效为一个电感，谐振就是这个感应线圈和电容一起震荡产生的；感应线圈里面放置需要处理的工件，工件一般是铜、铁、铝、石墨、以及其他金属。

由于谐振电容的耐电流以及耐电压都需要很高，导致其尺寸很大，将其串联在电路里时，用于连接感应线圈的两根导线会存在较大的间距，产生一个寄生电感，寄生电感的存在会影响电路的参数，并且由于谐振电路中的电流频率很高，寄生电感会产生加热作用，损坏设备，所以这种传统的连接方式存在一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种感应加热次级串联谐振结构，能够大幅减小寄生电感的负面影响，以解决上述背景技术中存在的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种感应加热次级串联谐振结构，包括感应线圈、变压器、谐振电容，所述感应线圈、谐振电容与所述变压器的次级串联，所述感应线圈、谐振电容位于所述变压器的两侧，所述感应线圈的两端分别设有第一连接端子、第二连接端子，所述感应线圈通过所述第一连接端子、第二连接端子与所述变压器的次级串联，所述第一连接端子、第二连接端子平行设置，所述第一连接端子、第二连接端子的间距介于2～5mm。

优选的，所述感应线圈与所述第一连接端子、第二连接端子通过2根导体连接，所述导体与所述感应线圈的轴线平行。

优选的，所述变压器的磁芯安装在散热壳体中，所述散热壳体为中空结构，所述散热壳体上设有冷却液接口。

优选的，所述第一连接端子、第二连接端子、感应线圈、导体为中空结构，所述第一连接端子、第二连接端子表面设有冷却水接口。

优选的，所述变压器的初级线圈、次级线圈均由铜管制成。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型通过设置第一连接端子、第二连接端子以连接变压器次级与感应线圈，并将谐振电容设置在变压器的另一侧，从而使变压器的次级输出线路能够并排输出，尽可能地减少了变压器次级输出线路之间的间距，从而起到减小寄生电感的效果，降低寄生电感的加热作用；

（2）第一连接端子、第二连接端子、感应线圈、导体为中空结构，可通入冷却液，并通过冷却液的循环带走感应线圈及连接端子工作时的热量，变压器的磁芯安装在中空的散热壳体中，并可通过通入冷却液的方式强化散热效果，通过上述设置，能够将感应加热电路工作时产生的大部分热量带出，使设备工作时保持较低的温度，防止设备因热量积聚而损坏。

（3）变压器的初级、次级线圈均采用铜管制成，线圈电阻小，散热面积大，能够有效降低线圈工作时的温度，提高变压器的输出端功率上限。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为散热壳体的立体图。

图4为变压器的磁芯的立体示意图。

图5为现有的次级串联谐振结构示意图。

图中标记：1、感应线圈；2、变压器；3、谐振电容；21、磁芯；22、散热壳体；41、第一连接端子；42、第二连接端子；5、冷却液接口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2所示，一种感应加热次级串联谐振结构，包括感应线圈1、变压器2、谐振电容3，感应线圈1、谐振电容3与变压器2的次级串联，谐振电容3采用的是最大工作电压5kV、最大工作电流2000A的无极性电容，感应线圈1、谐振电容3位于变压器2的两侧，以使变压器2次级输出电路的导体能够并排输出，感应线圈1的两端分别设有第一连接端子41、第二连接端子42，感应线圈1通过第一连接端子41、第二连接端子42与变压器2的次级串联，第一连接端子41、第二连接端子42平行设置，第一连接端子41、第二连接端子42的间距为5mm，该间距远小于谐振电容3安装在感应线圈1与变压器2之间时的距离，当串联谐振电路通电时，第一连接端子41、第二连接端子42之间产生的寄生电感很小，产生的热效应大幅下降，在一些实施例中，该间距在2～5mm之间选择。

第一连接端子41、第二连接端子42之间的间隙使用聚四氟乙烯材质的绝缘体填充，以防止通电时出现火花。

感应线圈1与第一连接端子41、第二连接端子42通过2根导体连接，导体与感应线圈1的轴线平行，通过这样的结构，可以减小2根导体之间的寄生电容，有助于提高感应线圈1的工作频率上限。

变压器2的磁芯21安装在如图所示的散热壳体22中，散热壳体22为中空结构，并采用铜材制成，散热壳体22上设有冷却液接口5，可通过冷却液接口5通入冷却液，利用冷却液的循环带走散热壳体22的热量。

第一连接端子41、第二连接端子42、感应线圈1、导体为中空结构，第一连接端子41、第二连接端子42表面设有冷却液接口5，和散热壳体22类似，同样可通过冷却液接口5通入冷却液，利用冷却液的循环带走热量。

设备的冷却采用的是防冻冷却液，既可以给设备冷却，又可以防止设备在低温情况下冻坏，该设备工作在较高的频率下，由于集肤效应存在，电流沿着铜管外表面传导，再加上设备是大电流小电压，所以冷却液中不带电。

在一些实施例中，变压器2的初级线圈、次级线圈均由铜管制成，利用铜的低电阻和良好的导热能力，以及铜管较大的比表面积，降低变压器2工作时的热量，并实现变压器2线圈的快速散热。

在工作时，在感应线圈1中插入玻璃管作为绝缘层，再将待加热的工件放入玻璃管中，通过变压器2的初级线圈通入高频电流，使变压器2的次级线路产生感应电动势，通过感应线圈1使被加热的工件产生涡流加热，通过谐振电容3与感应线圈1之间的谐振，提高感应加热的效率；在加热过程中，变压器2的线圈及第一连接端子41、第二连接端子42、感应线圈1产生的热量，大部分被冷却液带出，剩余的则通过自然散热的方式释放。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种感应加热次级串联谐振结构，包括感应线圈（1）、变压器（2）、谐振电容（3），所述感应线圈（1）、谐振电容（3）与所述变压器（2）的次级串联，其特征在于，所述感应线圈（1）、谐振电容（3）位于所述变压器（2）的两侧，所述感应线圈（1）的两端分别设有第一连接端子（41）、第二连接端子（42），所述感应线圈（1）通过所述第一连接端子（41）、第二连接端子（42）与所述变压器（2）的次级串联，所述第一连接端子（41）、第二连接端子（42）平行设置，所述第一连接端子（41）、第二连接端子（42）的间距介于2～5mm。

2.根据权利要求1所述的一种感应加热次级串联谐振结构，其特征在于，所述感应线圈（1）与所述第一连接端子（41）、第二连接端子（42）通过2根导体连接，所述导体与所述感应线圈（1）的轴线平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种感应加热次级串联谐振结构，其特征在于，所述变压器（2）的磁芯（21）安装在散热壳体（22）中，所述散热壳体（22）为中空结构，所述散热壳体（22）上设有冷却液接口（5）。

4.根据权利要求2所述的一种感应加热次级串联谐振结构，其特征在于，所述第一连接端子（41）、第二连接端子（42）、感应线圈（1）、导体为中空结构，所述第一连接端子（41）、第二连接端子（42）表面设有冷却液接口（5）。

5.根据权利要求3所述的一种感应加热次级串联谐振结构，其特征在于，所述变压器（2）的初级线圈、次级线圈均由铜管制成。