[發明專利]一種橫向磁通感應加熱裝置線圈

在審

• 申請號: 201410012985.X
• 申請日: 2014-01-11
• 公開（公告）號: CN103747553A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 汪友華;楊曉光;孫于
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H05B6/36
• 分類號: H05B6/36
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明屬于感應加熱技術領域，具體涉及一種橫向磁通感應加熱裝置線圈。

背景技術

感應加熱技術以其節約能源、加熱速度快、加熱質量高、無公害、易于實現機械化等諸多優點廣泛應用于冶金、機械制造、輕工化學等領域。橫向磁通感應加熱裝置是利用對稱放置在工件兩側的兩組通有同相交變電流的線圈產生的交變磁場在工件上感應出的渦流所產生的焦耳熱對工件進行加熱的設備。與傳統的縱向磁通感應加熱相比，橫向磁通感應加熱具有較低頻率下即可對工件進行加熱、無功功率低以及線圈不圍繞工件，尤其適合于連續熱處理過程等諸多優勢。雖然近年來感應加熱技術的研究已取得一些成績，但傳統矩形線圈結構的橫向磁通感應加熱器依舊存在加熱裝置出口處沿帶材寬度方向上帶材表面溫度分布不均勻的問題。

感應加熱器線圈的結構對渦流分布和溫度分布都會產生重要影響。傳統的連續運動帶材橫向磁通感應加熱裝置的線圈基本上采用矩形形狀。為了獲得感應加熱裝置出口處沿帶材寬度方向上帶材表面溫度較為均勻的分布，線圈在接近帶材邊緣位置采用弧形結構（參見圖1a，圖中符號“←”表示帶材的運動方向）。論文“Eddy?Current?and?Temperature?field?Computation?in?Transverse?Flux?Induction?Heating?Equipment”（IEEE?Transactions?on?Magnetics,2001,37(5):3437-3439）采用的即為邊緣為弧形的線圈。線圈中通入幅值2000安培、頻率500赫茲的交流電流，工件厚度為2毫米。通過MagNet和ThermNet磁熱耦合仿真軟件計算得到出口處平均溫度為355℃,相對不均勻度為3.0%。這種形狀結構能夠獲得較為均勻的出口溫度分布，但是加熱效率低，造成能源浪費，不適合大規模生產需要。

論文“A?Novel?Inductor?for?Transverse?Flux?Induction?Heating”（20th?International?Federation?for?Heat?Treatment?and?Surface?Engineering?Congress,2012,185-188）中采用的線圈形狀為菱形結構，線圈的四條邊與帶材邊緣成45度角，考慮到帶材邊緣的散熱效果較強，線圈略突出帶材邊緣（參見圖1b，符號“←”表示帶材的運動方向）。線圈中通入幅值2000安培、頻率500赫茲的交流電流，工件厚度為2毫米。通過MagNet和ThermNet磁熱耦合仿真軟件計算得到出口處平均溫度737℃,相對不均勻度為11.4%。菱形的改進線圈結構提高了加熱效率，但是又破壞了溫度的均勻分布，使出口溫度中間偏低而兩端偏高，溫度分布不能滿足工程要求。

發明內容

針對現有技術不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種橫向磁通感應加熱裝置線圈，該線圈在保證加熱效率的同時，可以有效解決感應加熱裝置出口處沿帶材寬度方向上帶材表面溫度分布不均勻的問題，具有結構簡單，節省能源，適于實際應用等特點。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計一種橫向磁通感應加熱裝置線圈，其特征在于該線圈為軸對稱的六邊形，且在沿帶材寬度方向上的線圈中部的兩條邊垂直于帶材運動方向。

與現有技術相比，本發明橫向磁通感應加熱裝置線圈結構簡單，在保證加熱效率的同時，提高了帶材在感應裝置出口處溫度分布均勻度，解決了靜止和連續運動的帶材橫向磁通感應加熱過程中溫度不均勻的技術難題，提高了生產效率、節約了能源成本，適于工業化應用。

附圖說明

圖1為現有技術感應加熱裝置線圈結構示意圖。其中，

圖1a是接近帶材邊緣位置采用弧形結構的傳統感應加熱裝置線圈結構示意圖。

圖1b是線圈的四條邊與帶材邊緣成45度角的菱形線圈結構示意圖。

圖2是本發明橫向磁通感應加熱裝置線圈的六邊形結構示意圖。

圖3為本發明橫向磁通感應加熱裝置線圈的內外雙圈六邊形結構示意圖。

圖4本發明橫向磁通感應加熱裝置線圈一種實施例的六邊形狀結構示意圖。其中，

圖4a為本發明橫向磁通感應加熱裝置線圈的加熱帶材寬度為400毫米時線圈結構尺寸圖；

圖4b為本發明橫向磁通感應加熱裝置線圈（單圈六邊形結構）的感應器出口處帶材溫度分布計算結果圖；

圖5本發明橫向磁通感應加熱裝置線圈另一種實施例(內外雙圈六邊形結構)的形狀結構示意圖。其中，

圖5a為本發明橫向磁通感應加熱裝置線圈另一種實施例的加熱帶材寬度為400毫米時線圈結構尺寸圖；