一种通过导磁体尺寸优化提高感应加热装置性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于感应加热技术领域，尤其设及一种通过导磁体尺寸优化提高感应加热 装置性能的方法。
【背景技术】
[0002] 对于内孔及平面的感应加热工艺，通过加装导磁体提高感应装置的加热效率是常 用的手段，导磁体良好的聚磁作用可W极大的提升感应加热效率。
[0003] 例如，中华人民共和国专利第102448207A号（感应加热装置及控制方法）发明专 利，其提供了一种感应加热装置和控制方法。通过在感应线圈上配设导磁体，并改变导磁体 与感应线圈之间的相对位置来增强或减弱磁场，进而改变磁场的分布，从而达到提升加热 效率和溫度分布均匀性的目的。
[0004] 再如，中华人民共和国专利第104388655A号（汽车车身覆盖件成形模具型面感应 加热泽火强化方法）发明专利，其感应加热器包括有感应线圈和导磁体。通过控制感应加 热器和冷却喷头沿已经设计好的移动路径作空间曲线运动，在导磁体的作用下，感应装置 可W在移动过程中迅速加热待处理模具型面，同时在移动路径后方通过冷却喷头向已加热 的车身覆盖件模具型面喷洒冷却液实现连续泽火。该方法可W根据车身覆盖件成形模具型 面载荷分布不均匀、失效进程不一的情况，实现模具型面不同区域的选择性强化。
[0005] W上所述的各项专利技术，都只是利用导磁体本身的特性来进行提升感应加热效 率，所用导磁体都是工厂按照一定的尺寸规格进行批量生产，并没有考虑导磁体本身尺寸 对加热效率的影响，无法使得感应加热装置的效率最大化。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术中的问题，提供一种通过导磁体尺寸优化提高感应加热装置 性能的方法，极大地提高了感应装置的加热效率。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种通过导磁体尺寸优化提高 感应加热装置性能的方法，该方法包括W下步骤，步骤一，导磁体通过耐高溫的粘接剂固定 在U形铜管线圈中央，导磁体与U形铜管线圈之间无间隙并且在底端保持相平，待加热工件 置于导磁体与U形铜管线圈的下方，导磁体与U形铜管线圈与待加热工件之间的距离d的 范围为0<d<2mm;步骤二，在U形铜管线圈中通入高频交变电流，在导磁体槽口效应的作用 下，U形铜管线圈上的电流会集中于靠近待加热工件的一侧，待加热工件被加热；步骤=， 调节导磁体长度1取扣形铜管线圈中的）铜管的垂直投影长度与铜管两倍外径长度的差 值。
[0008] 按上述技术方案，由于导磁体宽度W的变化直接决定了待加热工件表层磁通覆盖 面积大小，当导磁体宽度增加时，穿过待加热工件的磁通密度减小；反之，当导磁体宽度减 小时，穿过工件的磁通密度增加。为了得到最大的加热速率，导磁体宽度取当待加热工件表 层磁通覆盖面积与穿过待加热工件的磁通密度两者乘积达到最大时的值。
[0009] 按上述技术方案，由于导磁体高度h变化对工件表层磁通的穿过面积没有直接影 响，但导磁体中与磁力线方向垂直的截面磁通量相等，所W当导磁体高度减小到使得导磁 体内的磁通密度达到饱和时，继续减小则会使得导磁体中的磁通量减小，工件表层穿过的 磁通量也将降低。因此，导磁体高度需达到一定值使得导磁体内的磁通密度在饱和点W下， 从而获得最大加热效率。所W，导磁体高度大于3mm。
[0010] 按上述技术方案，导磁体所用材质为适用于高频交变电流的软磁性材料。
[0011] 按上述技术方案，导磁体所用材质为Mn-化铁氧体。
[0012] 本发明方法原理为，导磁体需要优化的关键尺寸参数分别为其长度（1)、宽度（W) W及高度化）。其中待加热工件的加热速率与导磁体各个尺寸参数之间通过W下关系式进 行优化计算：
(1)
[0014] 似 阳01引（J)Z=BzSz=BsSs做
[0016] (4)
[0017] Sz=Iw 妨
[00化]S3=化 巧）
[0019] 其中r为待加热工件表层的加热速率，R为待加热工件的电阻，n为线圈应数，（1)1 为待加热工件表层的磁通量，为导磁体内部的磁通量，Si为穿过工件的磁通面积，S2和 S3分别为导磁体下端面及长度方向上的中屯、横截面，B1为穿过工件的磁通密度（磁感应强 度），B2和Bs分别为Sz和S3截面的磁通密度（磁感应强度）。通过W上关系式（1)-(6)可 推导计算获得最大加热速率时导磁体长度、宽度和高度的取值。当导磁体长度1增加时，单 位横截面上的磁通密度Bz与Bs保持不变，根据公式（1)-(6)可知，调节导磁体长度1取扣 形铜管线圈中的）铜管的垂直投影长度与铜管两倍外径长度的差值，加热速率达到最大。 由于导磁体宽度W的变化直接决定了待加热工件表层磁通覆盖面积大小，当导磁体宽度增 加时，穿过待加热工件的磁通密度减小；反之，当导磁体宽度减小时，穿过工件的磁通密度 增加。为了得到最大的加热速率，导磁体宽度取当待加热工件表层磁通覆盖面积与穿过待 加热工件的磁通密度两者乘积达到最大时的值。根据公式（1)-(6)可知，当导磁体高度减 小到使得导磁体内的磁通密度达到饱和时，继续减小则会使得导磁体中的磁通量减小，工 件表层穿过的磁通量也将降低，从而导致加热效率的降低。因此导磁体高度需达到一定值 使得导磁体内的磁通密度在饱和点W下，从而获得最大加热速率。所W，导磁体高度大于 3inmO
[0020] 本发明产生的有益效果是：所采用的导磁体尺寸优化方法极大地提高了感应装置 的加热效率，并且可W应用于各类装有导磁体的感应装置。
【附图说明】
[0021] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0022] 图1是本发明实施例中传感装置示意图；
[0023] 图2是感应装置与工件之间的相对位置W及U形铜管线圈尺寸示意图；
[0024] 图3是本发明实施例中U形导磁体的主视图； 阳0巧]图4是本发明实施例中U形导磁体的左视图； 阳0%] 图5本发明实施例中U形导磁体的俯视图；
[0027] 图6是本发明实施例中U形导磁体的S维视图；
[0028] 图7是导磁体尺寸控制方法原理示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0030] 本发明实施例中，提供一种通过导磁体尺寸优化提高感应加热装置性能的方法， 该方法包括W下步骤，步骤一，导磁体通过耐高溫的粘接剂固定在U形铜管线圈中央，导磁 体与U形铜管线圈之间无间隙并且在底端保持相平，待加热工件置于导磁体与U形铜管线 圈的下方，导磁体与U形铜管线圈与待加热工件之间的距离d的范围为0<d<2mm;步骤二， 在U形铜管线圈中通入高频交变电流，在导磁体槽口效应的作用下，U形铜管线圈上的电流 会集中于靠近待加热工件的一侧，待加热工件被加热；步骤=，调节导磁体长度1取