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感应加热线圈设计-耦合距离
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耦合是在线圈加热部分和工件之间的空间中发生的能量传递。因此,耦合距离是该空间需要多大才能平衡效率和制造要求。通常,距离随着零件直径的增加而增加,典型值分别为 0.75、1.25 和 1.75 英寸(19、32 和 44 毫米)或坯料直径约为 1.5、4 和 6 英寸(38、102 和 152 毫米) )。
 
当线圈的长度超过其直径的 4-8 倍时,高功率密度下的均匀加热变得困难。在这些情况下,扫描工件长度的单匝或多匝线圈通常是优选的。
 
影响感应线圈最佳耦合距离的三个主要因素:
加热类型
材料类型(黑色金属与有色金属)
频率和处理类型
 
1. 加热类型
在静态表面加热中,零件可以旋转但不能通过线圈移动,建议零件与线圈的耦合距离为 0.060 英寸(0.15 厘米)。
对于渐进式加热或扫描,通常需要 0.075 英寸(0.19 厘米)的耦合距离以允许工件直线度的变化。
与工件紧密耦合的细间距、多匝线圈可形成非常均匀的加热模式。
通过打开零件和线圈之间的耦合,使与加热区域相交的磁通模式更加均匀,可以实现类似的均匀性。然而,这也降低了能量转移。
在需要低加热速率的情况下,如锻造的全加热,这是可以接受的。当需要高加热速率时,最好保持紧密耦合。线圈的节距应打开,以防止发电机过载。
 
2. 材料类型
对于磁性材料的贯通加热,使用了多匝电感器和缓慢的功率传输。在这些情况下,耦合距离可以更宽松—大约为 0.25 到 0.38 英寸(0.64 到 0.95 厘米)。
 
3. 频率和处理类型
然而,重要的是要记住,工艺条件和处理决定了耦合。如果零件不直,耦合必须减少。
在高频下,线圈电流较低,必须增加耦合。对于低频和中频,线圈电流要高得多,减少耦合可以提供机械处理优势。
 
一般来说,在使用自动化系统的地方,线圈耦合应该更松散。上面给出的耦合距离主要用于需要紧密耦合的热处理应用。
在大多数情况下,距离随着零件直径的增加而增加,典型值为 0.75、1.25 和 1.75 英寸(19、32 和 44 毫米)或坯料直径约为 1.5、4 和 6 英寸(38、102 和和 152 毫米),分别。
 
提高耦合效率
绕组之间的耦合效率与它们之间的距离的平方成反比。
线圈效率是传递到线圈并转移到工件上的能量。这与整体系统效率不同。
通常,用于加热圆形工件的螺旋线圈具有最高的线圈效率值。内部线圈具有最低值。
需要注意的是,除了内部线圈外,受热部分始终位于磁通场的中心。无论零件轮廓如何,最有效的线圈基本上是标准圆形线圈的修改。
例如,传送带或通道线圈可以被视为矩形线圈,其末端弯曲以形成“桥梁”,以允许零件连续通过。然而,这些部件始终保持在通量集中的通道“内部”。
要硬化的区域位于线圈匝的中心附近,因此保持在最重的磁通区域。
当要在零件上产生较宽的加热区时,可以通过向线圈匝添加衬里来实现更大面积的耦合,或者也可以使用多匝通道电感器产生更大的安培匝数。
通道盘管内衬也可以配置为产生特殊的加热模式,其中特定区域需要更大的热密度。

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感应加热线圈设计-耦合距离

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