[實用新型]基于減速箱的超導直流感應加熱電機啟動裝置

有效

• 申請號: 201420070078.6
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN203747699U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 洪智勇;王亞偉;張建文;李柱永;楊平
• 申請（專利權）人: 上海超導科技股份有限公司
• 主分類號: H02P1/16
• 分類號: H02P1/16;H05B6/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本實用新型涉及感應加熱技術領域，具體是一種基于減速箱的超導直流感應加熱電機啟動裝置。

背景技術

感應加熱是基于法拉第-楞次電磁感應原理的一種加熱方式，具有快速、干凈、便于進行表面和局部加熱及在大多數情況下節能等優點。從20世紀20年代起，國外開始引入利用電磁渦流加熱的交流感應加熱，近年來國內也逐步采用。傳統的交流感應加熱方式，其工作原理為：讓交流電通過由水冷銅管繞制的線圈產生交變磁場，從而使位于線圈中的錠子內因電磁感應原理產生渦流，渦流在錠子內流動產生焦耳熱加熱物料。此時，銅線圈電阻產生的電損耗被冷卻水帶出，如圖1所示。

當前這種感應加熱技術有兩個主要的技術瓶頸：一是加熱效率，此種加熱方法對于鐵磁性材料，可以獲得很高加熱效率，但當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，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，傳統交流感應加熱設備只能對鋁型材表面有限且極小的深度進行溫度同步加熱，更深區域的加熱大都靠材料自身熱傳導實現，所以型材深淺部分溫差大，在后續擠壓和加工時不但會造成材料局部軟硬不一，從而引起微裂紋等缺陷，而且外部比內部高出來的余溫也造成了能源的浪費；在對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，對于現代高端金屬型材(如鋁型材)的制造有著非常重要的意義；傳統交流感應加熱方法主要通過降頻的方法來提高加熱深度，現在主流的大型交流感應加熱設備大都采用工頻。進一步降低頻率提高感應加熱深度對現代金屬型材的制造意義非凡，但其所面臨技術挑戰和制造成本壓力非常巨大，所以現代大型主流的感應加熱裝置大多止步于工頻。

由此，超導直流感應加熱成為目前感應加熱的重要研究方向。超導直流感應加熱的工作原理為，讓直流電通過由超導線圈組成的磁體產生強直流磁場并讓電機驅動鋁錠或者銅錠在該直流磁場中旋轉(即導體切割磁力線)，從而在錠子內形成渦流并進而產生焦耳熱加熱錠子，如圖2所示。在運行過程中，電機輸出的機械能通過電磁感應轉換成錠子中的電能，進而通過電的熱效應轉換為熱能，隨著轉動次數的增加，錠子的溫度就會持續升高。所以錠子的熱能幾乎全部都來源于電機輸出的機械能；而同時由于采用直流，超導線圈中幾乎不存在能量損耗，即便考慮到制冷系統消耗的功率，其相比于加熱功率也非常的小，所以整個加熱設備的效率主要取決于電機的效率。現有的電機制造技術使得電機的運行效率非常的高，通常都可以達到90％以上，所以，相比于傳統交流感應加熱技術對鋁、銅等低電阻率非鐵磁性材料的加熱效率來說，超導直流感應加熱技術在可以大幅提高加熱效率。與此同時，對于一定規格的錠子，其加熱深度主要取決于轉速，轉速越低，加熱深度越大。錠子的轉速受控于電機，因而可以通過降低電機的轉速來提高加熱深度。所以，相比于傳統交流感應加熱器，超導直流感應加熱器在加熱效率和加熱均勻性方面有著非常明顯的優勢。

經過檢索發現，Magne?Runde等人在《IEEE?TRANSACTIONS?ON?APPLIED?SUPERCONDUCTIVITY》上發表的“Commercial?Induction?Heaters?With?High-Temperature?Superconductor?Coi1s”一文中提到：美國南部舊金山Zenergy?Power公司為一家德國鋁擠壓公司提供了一臺直流感應加熱裝置。如圖3所示，該裝置由超導磁體、制冷裝置、加熱室和電機四個主要部分組成。磁體的頂部有一個裝有市售制冷器的小箱子，為磁體提供低溫環境。磁體產生的直流磁場透入兩個隔熱的加熱室中，錠子在其內旋轉。錠子兩端的電機提供旋轉動力，這些電機能滑動以適應不同長度的錠子。電機裝有法蘭以在旋轉時夾持錠子并不使其產生任何損害或變形。超導磁體緊固在非常結實的鋼殼內。

中國專利申請號：200880112972.2，專利名稱：感應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于穿透該工件的直流磁場旋轉來將所述金屬工件感應加熱到希望溫度的方法的區別特征在于，所述工件被夾緊在適于圍繞共軸旋轉的兩個夾爪之間，所述夾爪中的至少一個被驅動旋轉，所述夾爪中的至少一個適于沿著或平行于所述旋轉軸主動移位，所述夾爪中的至少一個的接觸力被調整，并且代表所述工件的溫度的至少一個機械參數被測量作為實際值且與該機械參數的代表所述希望溫度的希望值相比較。