一种径向梯度温度加热装置及其带绕铁芯涂层设备的制作方法

本发明涉及金属薄带绕制铁芯，尤其是涉及一种径向梯度温度加热装置及其带绕铁芯涂层设备。

背景技术：

1、目前，软磁合金薄带绕制的铁芯，可以用于变压器、电感器、互感器等多种用途。在电力、电子、车辆、船舶、医疗、通讯、计算机、航空航天、国防军工等各类领域都有广泛的应用。

2、采用软磁合金薄带绕制铁芯，绝缘涂层处理是一个尤为重要的工序，通常fe-si硅钢薄带绕制铁芯需要进行硅酸盐成分的绝缘涂层，ni-fe坡莫软磁合金薄带绕制铁芯要进行氧化镁绝缘涂层，这是比较成熟的技术，在生产中广泛使用，性能指标可以满足绝大部分的实际工程需要。现有涂层技术是将薄带逐段涂层，逐段烘干的工艺，具有耗时长，效率低的缺点。如果将未涂层薄带绕制的铁芯整体浸润到涂层液中，会大大节省涂层时间。但是，实践证明由于带绕铁芯层与层之间紧密接触，涂层液很难将薄带表面全部浸润，即使在真空下浸润也很难做到浸润薄带全部表面，尤其靠近薄带的中心部位，将无法浸润。这主要是因为薄带在绕制铁芯过程中，层层相压，导致薄带层与层之间紧密接触，不能提供容纳绝缘液的缝隙。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种径向梯度温度加热装置及其带绕铁芯涂层设备，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种径向梯度温度加热装置，包括：周向加热装置和端面隔热单元；

3、所述周向加热装置套装在带绕铁芯的外圆上，用于对带绕铁芯的最外圈薄带进行加热；

4、所述端面隔热单元布设在带绕铁芯轴向的两端，并紧贴靠在带绕铁芯的两个端面上，用于避免所述周向加热装置的热量直接对带绕铁芯的内圈薄带进行加热。

5、将铁芯放入本申请的径向梯度温度加热装置中，经适当时间保温后形成铁芯外圈温度高，内圈温度低的径向梯度型温度分布状态，铁芯外、内圈温度差δt可以根据铁芯的大小和叠厚调整并控制到要求范围。利用膨涨量与温度成正比的原理，使铁芯每层的膨胀量，由内圈到外圈逐层增大，这样会使铁芯各片层间都形成间隙，为涂层液填充留出空间。

6、以及，由于铁芯是由薄带绕制而成，径向热传导被片层间界面和空气隙阻隔，径向热量传导较慢，所以其外圈与内圈之间的温度梯度可以在一定的程度上保持一定时间。由于相邻两层薄带均是外层温度略高于内层，所以外层的热胀涨量大于内层的热胀量，最终形成铁心片层间均出现间隙。在这种状态下对铁芯实施整体浸没式涂层，就可以实现薄带所有表面都有涂层液浸没的要求，从而实现铁芯整体快速片层间绝缘涂层。

7、进一步地，还包括中心冷却单元，中心冷却单元插装在所述带绕铁芯的中心孔内，用于对所述带绕铁芯的最内圈薄带进行冷却处理。

8、进一步地，所述中心冷却单元为热交换器。

9、进一步地，所述中心冷却单元为冷却管路，冷却管路插装在所述带绕铁芯的中心孔内；冷却液流过冷却管路，进而对带绕铁芯的最内圈薄带进行冷却。

10、冷却管路优选为金属管路，便于提高导热效率。

11、进一步地，还包括冷却液循环系统，用于循环向冷却管路供应冷却液。

12、进一步地，所述周向加热装置包括沿带绕铁芯布设的加热元件。加热元件为现有技术，例如电热板,电热带,电热缆,电热盘,电加热圈等，优选地，为呈螺旋型盘绕在带绕铁芯外圆周上的电加热丝。

13、进一步地，在高度方向上，所述加热元件的有效加热面完全覆盖带绕铁芯。即加热元件的有效加热面的高度大于等于带绕铁芯的厚度，带绕铁芯的外圆周面正对加热元件的有效加热面。

14、进一步地，所述带绕铁芯为硅钢薄带绕制铁芯、坡莫合金薄带绕制铁芯、非晶和纳米晶软磁合金薄带绕制铁芯。

15、进一步地，还包括由保温材料制成的保温箱，保温箱包括箱体和盖体，所述加热元件设置在所述箱体内；所述端面隔热单元为箱体底板和所述盖体。

16、进一步地，所述加热元件嵌装在所述箱体侧壁上。

17、进一步地，所述冷却管路自下而成穿过所述箱体底板和所述盖体。

18、另外，本发明还公开了一种采用上述径向梯度温度加热装置的带绕铁芯涂层设备，其还包括装有涂层液的容器，用于将所述径向梯度温度加热装置加热后的带绕铁芯被完全浸没在容器涂层液内。

19、更为优选地，包括浸润涂层工作室，浸润涂层工作室内设置有所述容器；还包括抽真空装置，用于对浸润涂层工作室进行抽真空处理，进而维持浸润涂层工作室内的负压或真空环境。

20、铁芯在真空或负压状态下浸液涂层，迫使合金薄带间的气体分子排出，从而使得涂层更彻底和全面，避免部分合金薄带间无法浸入涂层液。

21、进一步地，所述容器内设置有超声波发生装置，超声波发生装置发出的超声波通过涂层液作用在铁芯上，用于迫使涂层液更加活跃浸入合金薄带间的狭缝里，以及迫使合金薄带表面吸附的气体分子分离和溢出。

22、进一步地，涂层作业时，所述浸润涂层工作室的气压值为5pa-100pa。

23、进一步地，所述涂层液为氧化物绝缘材料溶液。

24、采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

25、本发明提供的一种径向梯度温度加热装置，通过径向加热使得带绕铁芯的各层薄带之间缝隙增大，从而为后续的带绕铁芯整体浸入涂层液提供了基础条件，涂层液可以快速浸润全部薄带表面，达到整体浸润涂层的目的，提高了生产效率。

26、而带绕铁芯涂层设备一次性整体完成铁芯绝缘涂层制备，即在短时间内一次性完成构成铁芯全部合金薄带所有表面的绝缘涂层处理，极大地提高了涂层效率，同时获得低导磁率特性。这大大降低了高压脉冲和高压电源用低导磁率铁芯的制造成本，具有良好的实用性和优异的电磁性能。

技术特征：

1.一种径向梯度温度加热装置，其特征在于，包括：周向加热装置(51)和端面隔热单元52；

2.根据权利要求1所述的径向梯度温度加热装置，其特征在于，还包括中心冷却单元(54)，中心冷却单元(54)插装在所述带绕铁芯(10)的中心孔内，用于对所述带绕铁芯(10)的最内圈薄带进行冷却处理。

3.根据权利要求2所述的径向梯度温度加热装置，其特征在于，所述中心冷却单元(54)为热交换器。

4.根据权利要求2所述的径向梯度温度加热装置，其特征在于，所述中心冷却单元(54)为冷却管路，冷却管路插装在所述带绕铁芯(10)的中心孔内；冷却液流过冷却管路，进而对带绕铁芯(10)的最内圈薄带进行冷却。

5.根据权利要求1所述的径向梯度温度加热装置，其特征在于，所述周向加热装置(51)包括沿带绕铁芯(10)布设的加热元件(51a)。

6.根据权利要求5所述的径向梯度温度加热装置，其特征在于，在高度方向上，所述加热元件(51a)的有效加热面完全覆盖带绕铁芯(10)。

7.根据权利要求4所述的径向梯度温度加热装置，其特征在于，还包括由保温材料制成的保温箱(53)，保温箱(53)包括箱体(53a)和盖体(53b)，所述加热元件(51a)设置在所述箱体(53a)内；所述端面隔热单元52为箱体(53a)底板和所述盖体(53b)。

8.根据权利要求7所述的径向梯度温度加热装置，其特征在于，所述加热元件(51a)嵌装在所述箱体(53a)侧壁上。

9.根据权利要求7所述的径向梯度温度加热装置，其特征在于，所述冷却管路自下而成穿过所述箱体(53a)底板和所述盖体(53b)。

10.一种基于权利要求1-9任一所述的径向梯度温度加热装置的带绕铁芯涂层设备，其特征在于，其还包括装有涂层液的容器(21)，用于将所述径向梯度温度加热装置加热后的带绕铁芯(10)被完全浸没在容器(21)涂层液内。

技术总结
本发明提供了一种径向梯度温度加热装置及其带绕铁芯涂层设备，径向梯度温度加热装置包括周向加热装置和端面隔热单元；所述周向加热装置套装在带绕铁芯的外圆上，用于对带绕铁芯的最外圈薄带进行加热；所述端面隔热单元布设在带绕铁芯轴向的两端，并紧贴靠在带绕铁芯的两个端面上，用于避免所述周向加热装置的热量直接对带绕铁芯的内圈薄带进行加热。本发明通过径向加热使得带绕铁芯的各层薄带之间缝隙增大，从而为后续的带绕铁芯整体浸入涂层液提供了基础条件，涂层液可以快速浸润全部薄带表面，达到整体浸润涂层的目的，提高了生产效率。

技术研发人员：王玉超,高泽,蔡森,李玉山,孙泽松,刘稚萍,徐向宇
受保护的技术使用者：北京科益虹源光电技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12