[發(fā)明專利]基于減速箱的超導(dǎo)直流感應(yīng)加熱電機(jī)啟動(dòng)裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410054867.5
• 申請(qǐng)日: 2014-02-18
• 公開（公告）號(hào): CN103916055A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪智勇;王亞偉;張建文;李柱永;楊平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海超導(dǎo)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02P1/16
• 分類號(hào): H02P1/16;H05B6/02
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感應(yīng)加熱技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于減速箱的超導(dǎo)直流感應(yīng)加熱電機(jī)啟動(dòng)裝置及其方法。?

背景技術(shù)

感應(yīng)加熱是基于法拉第-楞次電磁感應(yīng)原理的一種加熱方式，具有快速、干凈、便于進(jìn)行表面和局部加熱及在大多數(shù)情況下節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。從20世紀(jì)20年代起，國(guó)外開始引入利用電磁渦流加熱的交流感應(yīng)加熱，近年來國(guó)內(nèi)也逐步采用。傳統(tǒng)的交流感應(yīng)加熱方式，其工作原理為：讓交流電通過由水冷銅管繞制的線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而使位于線圈中的錠子內(nèi)因電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流，渦流在錠子內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生焦耳熱加熱物料。此時(shí)，銅線圈電阻產(chǎn)生的電損耗被冷卻水帶出，如圖1所示。?

當(dāng)前這種感應(yīng)加熱技術(shù)有兩個(gè)主要的技術(shù)瓶頸：一是加熱效率，此種加熱方法對(duì)于鐵磁性材料，可以獲得很高加熱效率，但當(dāng)采用這種方式加熱鋁、銅等電阻率較小的非磁性金屬材料時(shí)，由于線圈的電阻損失明顯增大使加熱裝置的電效率變得很低，僅為50％-60％，造成了巨大的電能損失，且受制于該方法本身的特性，其效率已很難再有顯著地提升；二是加熱精度，傳統(tǒng)交流感應(yīng)加熱設(shè)備只能對(duì)鋁型材表面有限且極小的深度進(jìn)行溫度同步加熱，更深區(qū)域的加熱大都靠材料自身熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，所以型材深淺部分溫差大，在后續(xù)擠壓和加工時(shí)不但會(huì)造成材料局部軟硬不一，從而引起微裂紋等缺陷，而且外部比內(nèi)部高出來的余溫也造成了能源的浪費(fèi)；在對(duì)加熱精度要求較高的情況下，該方法難以滿足用戶要求，而提高加熱深度，獲得更加均勻的加熱效果，對(duì)于現(xiàn)代高端金屬型材(如鋁型材)的制造有著非常重要的意義；傳統(tǒng)交流感應(yīng)加熱方法主要通過降頻的方法來提高加熱深度，現(xiàn)在主流的大型交流感應(yīng)加熱設(shè)備大都采用工頻。進(jìn)一步降低頻率提高感應(yīng)加熱深度對(duì)現(xiàn)代金屬型材的制造意義非凡，但其所面臨技術(shù)挑戰(zhàn)和制造成本壓力非常巨大，所以現(xiàn)代大型主流的感應(yīng)加熱裝置大多止步于工頻。?

由此，超導(dǎo)直流感應(yīng)加熱成為目前感應(yīng)加熱的重要研究方向。超導(dǎo)直流感應(yīng)加?熱的工作原理為，讓直流電通過由超導(dǎo)線圈組成的磁體產(chǎn)生強(qiáng)直流磁場(chǎng)并讓電機(jī)驅(qū)動(dòng)鋁錠或者銅錠在該直流磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)(即導(dǎo)體切割磁力線)，從而在錠子內(nèi)形成渦流并進(jìn)而產(chǎn)生焦耳熱加熱錠子，如圖2所示。在運(yùn)行過程中，電機(jī)輸出的機(jī)械能通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成錠子中的電能，進(jìn)而通過電的熱效應(yīng)轉(zhuǎn)換為熱能，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)的增加，錠子的溫度就會(huì)持續(xù)升高。所以錠子的熱能幾乎全部都來源于電機(jī)輸出的機(jī)械能；而同時(shí)由于采用直流，超導(dǎo)線圈中幾乎不存在能量損耗，即便考慮到制冷系統(tǒng)消耗的功率，其相比于加熱功率也非常的小，所以整個(gè)加熱設(shè)備的效率主要取決于電機(jī)的效率。現(xiàn)有的電機(jī)制造技術(shù)使得電機(jī)的運(yùn)行效率非常的高，通常都可以達(dá)到90％以上，所以，相比于傳統(tǒng)交流感應(yīng)加熱技術(shù)對(duì)鋁、銅等低電阻率非鐵磁性材料的加熱效率來說，超導(dǎo)直流感應(yīng)加熱技術(shù)在可以大幅提高加熱效率。與此同時(shí)，對(duì)于一定規(guī)格的錠子，其加熱深度主要取決于轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速越低，加熱深度越大。錠子的轉(zhuǎn)速受控于電機(jī)，因而可以通過降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速來提高加熱深度。所以，相比于傳統(tǒng)交流感應(yīng)加熱器，超導(dǎo)直流感應(yīng)加熱器在加熱效率和加熱均勻性方面有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。?

經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)，Magne?Runde等人在《IEEE?TRANSACTIONS?ON?APPLIED?SUPERCONDUCTIVITY》上發(fā)表的“Commercial?Induction?Heaters?With?High-Temperature?Superconductor?Coils”一文中提到：美國(guó)南部舊金山Zenergy?Power公司為一家德國(guó)鋁擠壓公司提供了一臺(tái)直流感應(yīng)加熱裝置。如圖3所示，該裝置由超導(dǎo)磁體、制冷裝置、加熱室和電機(jī)四個(gè)主要部分組成。磁體的頂部有一個(gè)裝有市售制冷器的小箱子，為磁體提供低溫環(huán)境。磁體產(chǎn)生的直流磁場(chǎng)透入兩個(gè)隔熱的加熱室中，錠子在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)。錠子兩端的電機(jī)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，這些電機(jī)能滑動(dòng)以適應(yīng)不同長(zhǎng)度的錠子。電機(jī)裝有法蘭以在旋轉(zhuǎn)時(shí)夾持錠子并不使其產(chǎn)生任何損害或變形。超導(dǎo)磁體緊固在非常結(jié)實(shí)的鋼殼內(nèi)。?

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?00880112972.2，專利名稱：感應(yīng)加熱金屬工件的方法。該專利自述為：一種通過使金屬工件相對(duì)于穿透該工件的直流磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)來將所述金屬工件感應(yīng)加熱到希望溫度的方法的區(qū)別特征在于,所述工件被夾緊在適于圍繞共軸旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)夾爪之間,所述夾爪中的至少一個(gè)被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn),所述夾爪中的至少一個(gè)適于沿著或平行于所述旋轉(zhuǎn)軸主動(dòng)移位,所述夾爪中的至少一個(gè)的接觸力被調(diào)整,并且代表所述工件的溫度的至少一個(gè)機(jī)械參數(shù)被測(cè)量作為實(shí)際值且與該機(jī)械參數(shù)的代表所述希望溫度的希望值相比較。?