[发明专利]一种感应加热磁路设计方法及装置

说明书

本发明公开了一种感应加热磁路设计方法及装置，所述方法包括:确认目标加热物体对感应加热线圈的设计指标；根据所述设计指标，建立感应加热模型；设定所述感应加热模型的外观尺寸结构参数、感应加热工作电气参数、材料属性；根据所述感应加热模型进行3D计算，得到3D设计云图。采用本发明实施例，得到感应加热器3D设计云图，利用该云图可以准确的设计出符合目标加热物体的感应加热线圈，满足感应加热线圈设计对效率、精度和通用性的要求。

技术领域

本发明涉及感应加热设计领域，特别是涉及一种感应加热磁路设计方法及装置。

背景技术

对于感应加热设备来说，感应加热线圈是其加热部分的核心部件，其性能的好坏直接决定了感应加热器性能的优劣。现如今，感应加热器研究领域当中最重要的研究方向之一就是感应加热器的磁路设计的研究。然而，目前感应加热器磁路设计方法还不够成熟，感应加热器磁路设计过程存在着许多瓶颈问题。

感应加热过程中，被加热物体与感应加热器之间尺寸大小影响着加热工序的质量，感应加热器产生交变磁场的磁力线密度影响着加热效果，适合被加工工件形状的磁场形态使得加热效率得到提高。当被加工工件所处感应线圈所产生的交变磁场位置处磁场强度较低时，加热效率差，能量损耗多，感应加热器接近空载状态，使得感应加热器宕机。工件被加热位置处于磁场强度最高的位置是最佳的选择。

但是，目前大多数感应加热器中的感应线圈都是依据被加热物体大小通过公式计算进行设计的，这显然无法满足特殊形状以及特殊部位的被加热工件的加热需求，而且不具有普适性。因为传统设计方法通过计算感应加热透入深度推算谐振频率，根据加工工件尺寸推算感应线圈尺寸及匝数的方式精度不高，且只适用于同一批工件，当更换工件时，用传统方式设计出的感应线圈效率便有可能会下降。当被加工工件形状精密，结构复杂时，传统的设计方法很难获取精确的分析和设计结果。

发明内容

本发明提供一种感应加热磁路设计方法及装置，建立感应加热模型并进行有限元3D设计及分析，获取感应线圈设计模型。

为解决上述技术问题，本申请实施的第一方面提供一种感应加热磁路设计方法，所述方法包括：

确定目标物体加热工序的执行指标；

确定感应加热工件的三维尺寸；

根据所述设计指标，设计感应加热模型；

设定所述感应加热器的外观尺寸结构参数、感应加热工作电气参数、材料属性；

根据所述感应加热模型进行3D计算，得到感应加热器的3D设计云图。

在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述根据感应加热3D模型进行3D计算，得到3D设计云图之前，还包括：

将所述感应加热模型导入COMSOL Multiphysics中进行尺寸优化设计。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述感应加热3D模型进行3D计算，具体包括：

根据所述感应加热模型，结合仿真软件进行有限元3D瞬态场分析设计。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述外观尺寸结构参数包括感应加热线圈的匝数，线径，线圈直径以及线圈间距；

所述感应加热工作电气参数包括感应加热电源工作功率，工作电流，工作频率；

所述材料属性包括感应加热线圈材料，被加热工件材料的导电率及导磁率，以及被加热工件的居里点，进行磁路引导设计的铁氧体的工作频率范围。

本申请实施例的第二方面提供了一种感应加热磁路设计装置，包括：

指标确认模块，用于确定被加热物体对感应加热器的设计指标；