[發明專利]一種感應加熱晶體爐的節能磁屏蔽裝置

無效

• 申請號: 201310235125.8
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103338541A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 王彪;朱允中;沈文彬;蔡修奮;唐芝瀚
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H05B6/24
• 分類號: H05B6/24;H05K9/00;C30B35/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林偉斌

技術領域

本發明涉及一種感應加熱晶體爐的節能磁屏蔽裝置。

背景技術

感應加熱技術廣泛應用于金屬熔煉、晶體生長、焊接、燒結、保溫等儀器中。設備運行時，加熱目標置于交變磁場中產生渦流，導致熱件發熱。

在感應加熱坩堝控制晶體生長過程中，坩堝產生的強渦流不僅使其溫度升高，同時也在坩堝中產生始終與交變磁場反向的感生磁場。感生磁場會改變加熱磁場的方向，致使加熱磁場扭曲甚至繞開坩堝，不能很好的集中穿過坩堝。而且，在很多特殊工況下（例如晶體生長），由于需要很厚的保溫罩達到良好的保溫效果，坩堝直徑與感應圈尺寸相差一倍以上，加熱磁場僅有少部分穿過坩堝，使能源使用效率降低。反之如果保溫罩過薄，線圈與坩堝直徑接近。雖然提高感應加熱效率，但較差的保溫效果又會散失過多熱能，增加感應線圈的散熱負擔，降低總體能效。

受感應加熱爐的加熱方式和晶體生長環境要求所制約，晶體爐的爐壁為金屬材料，必然也會被感應加熱。尤其生長高溫晶體時，爐壁的部分區域甚至遠超過100℃，這一難以避免的缺陷也會損失大量能量。而以晶體生長產行業為例，電能占據生產的成本的35%以上，因此，大量能量的損失，會大大降低能效，提高生產成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能有效提高能效、降低生產成本的感應加熱晶體爐的節能磁屏蔽裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種感應加熱晶體爐的節能磁屏蔽裝置，包括爐及置于爐內的磁感應加熱機構，其中，爐與磁感應加熱機構之間設有磁屏蔽結構。

本方案中，在爐與磁感應加熱機構之間設置磁屏蔽結構，使磁感應加熱機構產生的磁場約束于磁屏蔽結構內，從而避免爐壁和爐底對電磁場造成的損耗，能有效提高能效，降低成本。

進一步的，磁屏蔽結構包括設于磁感應加熱機構側壁外圍的束磁圍欄及設于磁感應加熱機構底壁外圍的束磁底座，束磁圍欄及束磁底座均由導磁材料制成。本方案中，束磁圍欄使得磁力線無法到達爐壁而避免造成能量損耗，束磁底座約束磁場以排除在爐底產生的損耗。

進一步的，所述束磁圍欄由若干條形導磁片構成，形成垂直的磁場通道。所述束磁圍欄直徑可調。本方案中，可根據磁感應加熱機構實際尺寸增減條形導磁片個數，調整束磁圍欄尺寸，并可調整直徑利于安裝使用。

進一步的，所述束磁底座上設有導磁柱，且導磁柱位于磁感應加熱機構底部，將束磁圍欄和束磁底座的磁場集中于坩堝底部。

具體的，所述磁感應加熱機構包括保溫罩、設于保溫罩內的用于容納晶體的坩堝、用于提拉或旋轉晶體的籽晶桿及設于保溫罩外圍的感應線圈。

進一步的，所述保溫罩底部具有一凹位，導磁柱部分伸入凹位內。

具體的，所述感應線圈由金屬銅管卷繞而成，所述金屬銅管內通有冷卻液；所述爐壁中通有冷卻液；所述保溫罩由莫來石，剛玉，氧化鋯制得。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明結合感應線圈和坩堝的形狀，為感應線圈添加磁屏蔽，使感應線圈產生的磁場約束于束磁圍欄內，從而避免爐壁和爐底對電磁場造成損耗。磁屏蔽通過束磁底座和導磁柱接近坩堝，令磁場可以較集中穿過熱件，提高感應加熱效率。

附圖說明

圖1為本發明感應加熱晶體爐的節能磁屏蔽裝置的結構示意圖；

圖2為束磁圍欄的結構示意圖；

圖3為導磁柱的結構示意圖；

圖4為束磁底座的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。

本發明在磁感應加熱機構的基礎上，針對感應線圈線產生的交變磁場無法集中于加熱目標這一問題發明了一種磁屏蔽，為感應線圈添加磁屏蔽結構，把能量集中于磁體內并導入目標熱件中，有效提高感應加熱效率，且排除如爐壁等部件造成的能量損耗。

本發明根據不同應用的磁感應加熱機構的不同需求（晶體生長等大功率感應加熱設備），設計有針對性的特種磁芯。以達到電磁能最大化的匯聚，提高加熱效率。結合其“上稱重”或“下稱重”系統的不同構造，分別設計磁屏蔽。添加該配件，無需改變爐體原有硬件結構，且能顯著提高感應加熱系統的效率，且使爐體適應不同大小的坩堝，均能達到良好的加熱效果。

如圖1至圖4所示，本發明公開一種感應加熱晶體爐的節能磁屏蔽裝置，包括爐及置于爐內的磁感應加熱機構，其中，爐與磁感應加熱機構之間設有磁屏蔽結構。爐包括爐壁7及爐底8。