[发明专利]一种电磁感应加热装置

说明书

技术领域

本发明涉及电磁感应加热器技术领域，尤其涉及一种无需冷却系统的适合小型金属圆管及金属小型异型件小范围加热的电磁感应加热装置。

背景技术

基于法拉第电磁感应原理，电磁感应加热技术是使用提高交流电频率的方法，令高速变化的交变电流流过线圈会产生交变的磁力线，磁力线穿透加热对象形成回路，在其横截面内产生感应电流（即涡流）并形成热效应，使被加热工件迅速发热，达到加热金属本身或者间接加热与金属接触的其它材料的目的的一种技术，并被广泛应用于金属的热处理领域、带磁导电金属材料的加热或非导磁非导电材料的间接加热领域以及民用的灶具（电磁炉）、热水器及伴热等广泛的加热领域。

电磁感应加热技术所涉及的重要组件是励磁线圈，励磁线圈可以采用导电性能优异的铜、银或金，但限于银、金两种材料价格昂贵，所以一般采用铜线。励磁线圈最重要的指标是电感，当频率一定、功率要求一定时，电感量越小则电流要求越高，故而在中高频感应加热领域尤其是金属熔炼、透热领域，当采用低电感量（低于10uH）的线圈时，一般采用较高的工作频率（如25KHz～100MHz），同时电流要求高（一般超过60A），所以必须要采用较粗的空心铜管，并采用水冷或强风高速通过铜管循环冷却的方式对铜管进行强制冷却（线圈直径小及高电流的情况下，还存在磁力线本身感应了铜管，故而铜管感应发热的情况，故而必须需要强制冷却）。而采用高电感量的铜线多匝线圈时，能够很方便绕制出所需的高电感量，同时电流相应可以降低，这样线圈使用的铜线可以采用较细的铜线并设计不过载（电流低于线圈铜线额定准载电流），由此则不需要采用水冷或风冷的强制冷却措施，这就是民用电磁炉、塑机加热领域以及大型工件加热、伴热领域所采用的技术方法。这里面存在一个技术盲点，采用水冷铜管作为励磁线圈的做法可以适合狭窄工件的加热，但需要追加额外的水冷及风冷装置，造成机器重量重，体积大，不便于携带；而采用高电感量的实芯铜线励磁线圈的做法，机器体积及重量都很适合于便携，但因电感量与绕线的匝数成正比，被加热工件如果体积过小（比如直径20～63mm的圆管，同时指定加热区域的长度不超过30mm），空间有限，难于绕制出的规定的电感量（匝数不足），由于空间狭小，也难于选择端面截面积较大的粗铜线，故很难适用于小工件狭小范围的加热。

如中国专利号为ZL201020237693.3的中高频感应加热多重密封紧固式管件、中国专利号为ZL201020237670.2的中高频感应加热多重密封塑料管件、中国专利号为ZL201120138231.0的预承插感应加热熔接塑料管件、中国专利号为ZL201120138204.3的预承插感应加热熔接塑料紧固式管件、中国专利号为ZL201020237685.9的中高频感应加热塑料管件、中国专利号为ZL201020276351.0的一种紧固式管件、中国专利号为ZL201020188986.7的多重密封热熔紧固式管件，上述所有的管件结构，在采用中高频电磁感应加热技术对金属加热并间接加热钢塑复合管内外层塑料及管件的塑料时，均存在管件的实际需要受热区域狭小的问题（尤其是DN16～63mm直径的管道所对应的管件，根据国家标准及城乡建设行业标准，其管件的有效加热长度一般仅为20～36mm，在如此狭小的空间绕制一般电磁感应控制器所要求的电感量（正常工作60～300uH，如民用的电磁炉则一般使用90uH的电感线圈）可能性极小，所以必须要求在2～10匝的线圈范围即可以使电磁感应控制器开始工作，但即使10匝线圈，其电感量也很难超过20uH，若在这个线圈电感量范围，电磁感应控制器的电路设计十分复杂，不但价格昂贵，国内也尚未掌握该电路技术且目前也没有该应用。