专利名称：一种新型中频感应加热线圈的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种中频感应加热线圈，特别是一种用于对复合金属材料进行压力焊接前将其均匀加热的新型中频感应加热线圈。
背景技术：
在不锈钢(铁)复合煲底制造工艺中，采用摩擦压力机对复合金属煲底进行压力焊接是一种较为先进的焊接技术。在焊接的过程中必须先将复合煲底均匀加热到工艺要求值(称为焊前加热)，再置于大吨位(一般在500吨-2500吨之间)摩擦压力机上进行压力焊接，使各层金属通过自身的分子力作用紧紧粘接在一起。其特点是不需要焊料和焊剂，且焊接质量远高于采用焊料焊剂的焊接工艺。目前焊前加热所采用的方法是采用电子管式高频感应加热，其加热效率较低，电耗较高，体积也比较大。03226841.6号专利公开了“一种中频感应线圈”，本实用新型是对该专利线圈的一种改进和完善。03226841.6号专利公开的线圈采用中频感应加热线圈进行加热，它由可通过连接头连接的加热层、调节层构成，其加热效果较好，但由于没有采取合理措施防止加热层与调节层之间磁场的相互影响，外界杂散磁场或外界导磁物体对加热磁场的影响，导致采用调节层线圈与加热层线圈同绕向连接时复合锅(煲)底被加热部位温度稳定性差，且有随机分布现象。
发明内容
本实用新型的目的旨在于提供一种在对复合金属煲底进行压力焊接前加热时使用的新型中频感应加热线圈，它能使加热层的磁场不易受外界磁场影响，加热区温度更加均匀、稳定，调节温度的力度更大、范围更广。
它包括加热层1和调节层2，所述调节层2与加热层1是两个通过连接头5连接的独立线圈，圆心在同一轴线上，层间距为15-30毫米；所述加热层1由处于内圈的小头3和处于外围的大头4构成；小头3线圈绕组采用空心铜管密绕二层，大头4线圈绕组采用空心铜管同心圆绕法；所述大头4与小头3串联连接，绕向一致；调节层2的线圈绕组采用空心铜管同心圆绕法，其每一圈均有抽头，调节层2的线圈绕组每一圈或相邻的几圈均可以通过与各自抽头相连的连接头5与加热层1的线圈相连；其特征在于在加热层1的大头线圈4的外围设有一圈封闭的独立同心短路圆环线圈7，该圆环线圈7与其它线圈没有电的联系，也不直接接触；所述加热层1的小头3密绕成直径不等的双层圈线，靠近调节层2的那层线圈直径较小，另外一层线圈直径大。
由于增加了屏蔽层，使加热层1和调节层2的线圈可以采用相同或者相反绕向接法，有效控制了磁漏和杂散磁场，避免加热层磁场受外部磁场干扰；使磁场分布更加均匀，控制了加热层温度不偏移，克服了温度随机分布现象，保证了加热效果和灵活调节，保证了重复加热效果一致。
图1为本实用新型结构原理示意图；图2为加热层线圈绕组剖面图。
具体实施方式
如图1、图2所示，它包括加热层1和调节层2，所述调节层2与加热层1的线圈绕组的绕向相反或者相同，二者圆心在同一轴线上，层间距以15-30毫米为佳；所述加热层1由处于内圈的小头3和处于外围的大头4构成；小头3线圈绕组采用空心铜管密绕二层，大头4线圈绕组采用空心铜管同心圆绕法；所述大头4与小头3串联连接，绕向一致；调节层2的线圈绕组采用空心铜管同心圆绕法，其每一圈均有抽头，调节层2的线圈绕组每一圈或相邻的几圈均可以通过与各自抽头相连的连接头5与加热层1的线圈串联；在加热层1的大头线圈4的外围增加了一圈封闭的圆环线圈7(简称短路环)，短路环是一个独立的同心圆环，它与其他线圈没有电的联系，也没有直接接触关系，只有一个相对位置关系，即短路环与原线圈同圆心，直径比大头线圈4的外径大20～30mm，平面位置可与加热层1的大头线圈4同一平面，也可处于加热层1与调节层2之间。圆环线圈7由空心铜管绕制、焊接而成，铜管内焊有一块隔离片8，C1、C2进出水口紧靠隔离片8焊接。冷却水从C1(或C2)口进沿着铜管绕圆心一周从C2(或C1)口出，圆环线圈7通水不通电。
圆环线圈7的主要作用是屏蔽漏磁场和杂散磁场，使加热磁场稳定，减小磁场随机性漂移，使加热磁场受外界磁场和外界导磁材料的影响较小；圆环线圈7还可以提高加热效果一致性和加热效率，使温度随机偏移现象大为减轻，在未加短路环以前，调节绕组2虽然在连接方式上可实现与加热层1线圈同向连接(如0-A-a1-a5-B连接等)，但实际证明采用同向连接，温度随机漂移现象较为严重，所以实际工作中很少采用同向连接方式，一般都是采用反向连接方式(如O-A-a5-a3-B等)。因同向连接可提高位于被连接的调节绕组2某线圈正下方处的工件复合底9加热面的温度，所以放弃同向连接就不能直接提高工件复合底9加热面某环状部位的温度，而是通过反向连接衰减其它部位温度来间接提高该部位的温度，还有在实际中我们发现加热某些复合锅(煲)底，只能采用同向连接方式，如在压焊工艺中加热铝身煲复合底，希望显著提高底部边缘温度，因为铝导热很快，复合煲(锅)底9加热完毕，在送往压机途中煲(锅)底边缘热量很快跑到铝锅(煲)身10去了，到压机工位进行压焊时，边缘温度就会低于工艺要求值，影响压焊品质，所以增加短路环不但改善了温度稳定性，还使得调节绕组与加热层绕组同向连接变得有实际意义，提高了加热效率。
加热层1中部位置的小头3这个密绕的双层线圈，绕成直径不等的密绕的双层圈线，靠近复合底9的那层线圈直径大，大约在Φ100～Φ150mm之间，靠近调节层2的那层线圈直径较小，大约在Φ50～Φ80mm之间，改进小头的目的是进一步提高中部温度的均匀性，减小中部温度梯度。
在使用时，调节层2的线圈绕组每一圈或相邻的几圈均可以通过与各自抽头相连的连接头5与加热层1的线圈串联，而且线圈的绕向可以相同，也可以相反。如图1中，中频电源从O、B两个连接端接入，调整连接头5的连接点，使加热层1线圈的A端与连接头5的a1端相连、电流从a1端顺序通过a2、a3、a4到达a5端，该接头5的a5端与B端相连，从而形成O-A-a1-a2-a3-a4-a5-B端的中频电源通路，调节层2的4个线圈全部接入(也可以O-A-a2-a3-a4-B通路调节层2的中间2个线圈接入等)现成加热层1线圈与调节层2的线圈绕向相同连接方式；如果使加热层1线圈的A端与连接头5的a5端相连、电流从a5端顺序通过a4、a3、a2到达a1端，接头5的a1端与B端相连，从而形成O-A-a5-a1-B端的中频电源通路，形成加热层1线圈与调节层2的线圈绕向相反连接方式；调节层2的线圈绕组圈数在3-7匝较为合适。
本实施方式中，加热层1与调节层2的线圈采用矩形或圆形空心紫铜管绕制而成，结构为二层平面同心圆线圈、上下同轴排列，加热层1的线圈绕组在下面、调节层2线圈绕组在上面，层间距以15-30毫米为佳，二者线圈绕组串联。使用由该中频感应加热线圈制成的加热器时，加热层1靠近被加热的复合底，调节曾2则在较远的另一端。
所述小头3是一个密致的双层线圈靠近复合底9的那层线圈直径大，大约在Φ100～Φ150mm之间，靠近调节层2的那层线圈直径较小，大约在Φ50～Φ80mm之间，小头3采用8×8×1.5或Φ8×1.5等规格的空心铜管绕制而成，处于外围大头4由10×10或14×14等规格的空心铜管绕制而成，处于大头4外围的短路环7由10×10或10×14等规格的铜管绕制焊接而成，铜管内焊有一块隔离片8，c1、c2进出水水口角紧靠隔离片8焊接。
本实用新型的中频感应加热线圈可以改善对不同几何形状的复合金属加热温度均匀性。由于不同材质和几何形状的复合底其导磁系数和阻抗都不一样，在加热时有的边沿过热或过冷，有的中部过热或过冷，通过调节线圈控制磁场的分布和密度可以达到较均匀加热的目的。因为在调节层2线圈与加热层1线圈绕向相反连接方式时，它产生的合磁场可以衰减加热有用磁场，反之则增强加热有用磁场；另一方面，调节层2与加热层1的间距和每层线圈的排列密度也对加热均匀性有影响。加热层1线圈主要适合在单相电压1KV以下、频率为20KHz以下的中频环境中工作，可以用来加热Φ80-Φ500的不锈钢(铁)复合金属煲(锅)底及在该加热面积范围内的各种异型复合底，如椭圆、方形等。
由于增加了圆环线圈，使加热层1和调节层2的线圈可以采用相同或者相反绕向接法，有效控制了磁漏和杂散磁场，避免加热层磁场受外部磁场干扰；使磁场分布更加均匀，控制了加热层温度不偏移，克服了温度随机分布现象，保证3加热效果和灵活调节，保证了重复加热效果一致。由于改进了小头线圈3，进一步提高了中部温度的均匀性，减小了中部温度梯度。
权利要求1.一种新型中频感应加热线圈，它包括加热层(1)和调节层(2)，所述调节层(2)与加热层(1)是两个通过连接头(5)连接的独立线圈，圆心在同一轴线上；所述加热层(1)由处于内圈的小头(3)和处于外围的大头(4)构成；小头(3)线圈绕组采用空心铜管密绕二层，大头(4)线圈绕组采用空心铜管同心圆绕法；所述大头(4)与小头(3)串联连接；所述调节层(2)的线圈绕组采用空心铜管同心圆绕法，其每一圈均有抽头，调节层(2)的线圈绕组每一圈或相邻的几圈均可以通过与各自抽头相连的连接头(5)与加热层(1)的线圈相连，其特征在于所述加热层(1)的大头线圈(4)的外围设有一圈封闭的独立同心短路圆环线圈(7)，该圆环线圈(7)与其它线圈没有电的联系，也不直接接触；所述加热层(1)的小头(3)密绕成直径不等的双层圈线，靠近调节层(2)的那层线圈直径较小，另外一层线圈直径大。
2.如权利要求1的一种新型中频感应加热线圈，其特征在于所述圆环线圈(7)直径比大头线圈(4)的外径大20～30mm，平面位置与加热层(1)的大头线圈(4)同一平面。
3.如权利要求1的一种新型中频感应加热线圈，其特征在于所述圆环线圈(7)直径比大头线圈(4)的外径大20～30mm，平面位置处于加热层(1)与调节层(2)之间。
4.如权利要求1或2或3的一种新型中频感应加热线圈，其特征在于所述圆环线圈(7)由空心铜管绕制、焊接而成，铜管内焊有一块隔离片(8)，进出水口C1、C2紧靠隔离片(8)焊接；所述加热层(1)的小头(3)靠近调节层(2)的那层线圈直径在Φ50～Φ80mm之间，另外一层线圈直径在Φ100～Φ150mm之间。
专利摘要一种新型中频感应加热线圈，包括线圈绕组圆心在同一轴线上的加热层和调节层，加热层由处于内圈的小头和处于外围的大头构成；小头线圈绕组采用空心铜管密绕二层，大头线圈绕组采用空心铜管同心圆绕法，大头与小头串联连接，绕向一致；调节层的线圈绕组采用空心铜管同心圆绕法，其每一圈均有抽头，调节层的线圈绕组每一圈或相邻的几圈均可以通过与各自抽头相连的连接头与加热层的线圈相连，加热层的大头线圈的外围设有一圈与其它线圈没有电的联系、也不直接接触的封闭的独立同心短路圆环线圈；加热层的小头密绕成直径不等的双层圈线。它有效控制了磁漏和杂散磁场，使磁场分布更加均匀，加热层温度不偏移，调节灵活，重复加热效果一致。
文档编号H05B6/36GK2812481SQ20052005063
公开日2006年8月30日 申请日期2005年4月1日 优先权日2005年4月1日
发明者言伟雄 申请人:株洲弗拉德科技有限公司