电磁加热辊的制作方法

本发明涉及加热辊的技术领域，尤其是涉及一种电磁加热辊。

背景技术：

用加热辊通过滚压的方式对产品（尤其是薄片卷筒类）进行加热，是目前在橡胶、塑料、印刷、化纤行业普遍采用的手段。

目前加热辊的加热方式有蒸汽加热、油加热和电加热。蒸汽加热是通过锅炉将蒸汽送入加热辊内，对加热辊进行加热，这种加热方式存在输送管线长、容易发生泄漏和锈蚀等问题，已经越来越少被人们采用；油加热是在设备旁设置一个产生热油的油站，通过油泵将热油泵入加热辊内，对加热辊进行加热，这种加热方式存在油泵噪音大，能耗大，且易发生泄漏等问题；电加热分电热管直接加热和电磁加热两种方式。

电热管直接加热是将电热管直接置入加热辊内，通过电热管发热来加热加热辊；电磁加热则是利用感应加热的原理对加热辊进行加热。由于感应加热高效、清洁，因此成为了企业首选的加热辊加热方式。

电磁感应加热辊的技术难点在于线圈排布，因为通交变电流的线圈产生的交变磁场的磁力线在空间中不是均匀分布的，加热辊各处的磁通量不可能完全相同，那么磁通量多的部分加热速度快、磁通量少的部分加热速度慢，这就导致加热辊的温度不均匀，从而影响产品质量。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种电磁加热辊，具有温度均匀的优点。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电磁加热辊，包括辊筒，辊筒内设有芯筒，芯筒外壁上沿辊筒中轴线方向缠绕有主线圈，所述芯筒内设有能够沿其中轴线移动的补偿线圈，补偿线圈与主线圈同轴，补偿线圈连接辊筒外的变频控制器。

通过采用上述技术方案，当温度传感器测得辊筒上某处温度低于平均温度时，补偿线圈移动至该位置处，在变频控制器的作用下，主线圈与补偿线圈通相同方向的变频电流（制造相同方向的磁场），辊筒上低温处的磁通量叠加后增加，从而升高该处的感应电流，继而升高该处温度；

当温度传感器测得辊筒上某处温度高于平均温度时，补偿线圈移动至该位置处，在变频控制器的作用下，主线圈与补偿线圈通相反方向的变频电流（制造相反方向的磁场），辊筒上高温处的磁通量叠加后抵消一部分，从而降低该处的感应电流，继而降低该处温度。

优选的，所述补偿线圈沿辊筒中轴线方向产生的磁场范围，等于辊筒上温度异常区域沿辊筒中轴线方向的长度。

通过采用上述技术方案，避免补偿线圈产生的磁场范围过大而影响到辊筒上温度正常的区域。

优选的，所述芯筒的两端同轴连接中空的支撑轴，辊筒与支撑轴转动连接，支撑轴与芯筒内部相通，支撑轴内同轴地转动连接丝杠，丝杠的一端伸入芯筒内连接螺母座，丝杠的另一端伸出支撑轴连接伺服电机；螺母座上固定有限位杆，补偿线圈固定于限位杆上，芯筒内壁上设有与限位杆滑动配合的滑槽，滑槽沿平行于辊筒中轴线的方向设置，滑槽内铺设有导电片，补偿线圈的端部与导电片滑动接触，导电片通过支撑轴伸出并连接变频控制器的输出端。

通过采用上述技术方案，通过伺服电机驱动丝杠旋转来驱动螺母座上的补偿线圈运动，并且补偿线圈移动时始终能够从导电片上取电。

优选的，所述芯筒与辊筒之间设有陶瓷筒，陶瓷筒与辊筒同轴，芯筒外壁上于主线圈的两端固定有磁轭。

通过采用上述技术方案，陶瓷筒具有隔热作用，既阻隔了辊筒对主线圈的热辐射，又避免了对主线圈的冷却影响到辊筒的温度；磁轭则加强了主线圈两端较弱的磁场。

优选的，所述芯筒外壁上沿其中轴线延伸设有螺旋片，螺旋片与芯筒外壁围成若干道螺旋槽，每个螺旋槽中均具有主线圈的导线，位于螺旋片中央和两端的螺旋槽槽底均设有水孔，芯筒内设有进水管和出水管，进水管连接螺旋片中央的水孔，出水管连接螺旋片两端的水孔，进水管通过支撑轴伸出并连接循环水箱的出水端，出水管通过支撑轴伸出并连接循环水箱的进水端。

通过采用上述技术方案，主线圈的磁场中央比两端稍强，因此主线圈的发热情况也是中央高于两端，而冷却水从主线圈的中央向两端流动可以提高冷却效率。

优选的，所述芯筒的两端均一体成型有法兰片，法兰片与支撑轴的端部通过螺栓连接。

通过采用上述技术方案，方便了芯筒与支撑轴的拆卸与组装。

优选的，所述支撑轴朝向芯筒的一端一体成型有阶梯轴肩，辊筒的两端通过螺钉连接有封头，封头套于支撑轴和阶梯轴肩上，阶梯轴肩与封头的配合间隙处设有油毡。

通过采用上述技术方案，利用油毡对冷却水的流动空间进行密封。

优选的，所述辊筒内设有熔点低于300℃的低熔点合金夹层。

通过采用上述技术方案，300℃时低熔点合金开始熔化，从开始熔化到完全熔化的过程中，固液混合态的低熔点合金温度不断升高，在该过程中辊筒的局部低温处会从低熔点合金吸热、辊筒的局部高温处会向低熔点合金放热，从而使辊筒温度趋于均匀。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过补偿线圈和低熔点合金夹层使辊筒温度趋于均匀；

2.通过特殊的冷却水流道，提高了对主线圈的冷却效率。

附图说明

图1是电磁加热辊轴向的半剖图；

图2是图1中a部放大图；

图3是图1中b部放大图。

图中，1、辊筒；2、芯筒；3、主线圈；4、补偿线圈；5、轴承钢珠；6、丝杠；7、轴承；8、螺母座；9、限位杆；10、滑槽；11、导电片；12、磁轭；13、螺旋片；14、螺旋槽；15、进水管；16、出水管；17、陶瓷筒；18、法兰片；19、封头；20、阶梯轴肩；21、油毡；22、低熔点合金夹层；23、支撑轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种电磁加热辊，包括辊筒1，辊筒1内设有圆柱形的陶瓷筒17，陶瓷筒17内设有圆柱形的芯筒2，辊筒1、陶瓷筒17、芯筒2共轴。辊筒1的两端用螺钉固定封头19，封头19中贯穿设有支撑轴23，支撑轴23与辊筒1共轴，工作时支撑轴23不动，辊筒1与封头19旋转。支撑轴23伸入辊筒1内的一端上具有阶梯轴肩20，封头19上设有与阶梯轴肩20外侧壁形状配合的凹槽，阶梯轴肩20与封头19围成环形的空间（位于凹槽的槽底）用于容纳轴承钢珠5，阶梯轴肩20与凹槽的配合间隙处垫有一圈油毡21。

如图2所示，芯筒2外壁上缠绕主线圈3并固定两个磁轭12，两个磁轭12分别位于主线圈3的两端。支撑轴23内部中空且与芯筒2内部相通，芯筒2壁上开孔供主线圈3的两端依次通过芯筒2内部、支撑轴23内部引出并接电源。芯筒2的两端均一体成型有法兰片18，法兰片18与阶梯轴肩20通过一圈螺栓连接。

如图1所示，支撑轴23内通过轴承7转动连接丝杠6，丝杠6伸入芯筒2内。轴承7的外圈与支撑轴23内腔壁固定连接，轴承7的内圈与丝杠6固定连接，丝杠6与支撑轴23同轴，加热辊外有用于驱动丝杠6旋转的伺服电机。丝杠6伸入芯筒2内的部分上螺接有螺母座8，螺母座8上固定有两根限位杆9，限位杆9上固定补偿线圈4，补偿线圈4与主线圈3同轴。补偿线圈4（沿辊筒1中轴线方向）的长度需满足：补偿线圈4沿辊筒1中轴线方向产生的磁场范围，等于辊筒1上温度异常区域沿辊筒1中轴线方向的长度。限制补偿线圈4长度的原因：避免补偿线圈4产生的磁场范围过大而影响到辊筒1上温度正常的区域。

如图3所示，芯筒2内壁上沿平行于丝杠6中轴线的方向设置两道滑槽10，滑槽10内铺设导电片11。限位杆9插入滑槽10内，当丝杠6旋转时，限位杆9阻止螺母座8跟随丝杠6旋转，使螺母座8只能沿丝杠6的长度方向移动。螺母座8移动时，限位杆9与滑槽10滑动配合，补偿线圈4的两端各与一根导电片11滑动接触，两根导电片11分别通过电线连接加热辊外变频控制器的输出端。通过伺服电机驱动丝杠6旋转来驱动螺母座8上的补偿线圈4运动，并且补偿线圈4移动时始终能够从导电片11上取电。

如图3所示，芯筒2外壁上固定有螺旋片13，螺旋片13沿芯筒2的中轴线延伸，螺旋片13与陶瓷筒17内壁的距离不超过2毫米，陶瓷筒17外壁与辊筒1内壁的距离不少于5毫米。螺旋片13与芯筒2外壁围成若干道螺旋槽14，每个螺旋槽14中均容纳主线圈3的一道线。位于螺旋片13中央和两端的螺旋槽14槽底均开设水孔，芯筒2内设有进水管15和出水管16，进水管15连接螺旋片13中央的水孔，出水管16连接螺旋片13两端的水孔，进水管15通过支撑轴23上开的孔伸出并连接循环水箱的出水端，出水管16通过支撑轴23上开的孔伸出并连接循环水箱的进水端。

如图3所示，辊筒1的端部沿其中轴线方向开设一圈间隔均匀的直通孔，每个直通孔内均填充铋、镉、锡、铅、镝、铟混合物（熔点低于300℃）形成低熔点合金夹层22。

本实施例的实施原理为：当加热辊外扫描辊筒1温度的传感器测得辊筒1上某处温度低于平均温度时，伺服电机自动驱动补偿线圈4移动至该位置处，在变频控制器的作用下，主线圈3与补偿线圈4通相同方向的变频电流（制造相同方向的磁场），辊筒1上低温处的磁通量叠加后增加，从而升高该处的感应电流，继而升高该处温度；

当温度传感器测得辊筒1上某处温度高于平均温度时，伺服电机自动驱动补偿线圈4移动至该位置处，在变频控制器的作用下，主线圈3与补偿线圈4通相反方向的变频电流（制造相反方向的磁场），辊筒1上高温处的磁通量叠加后抵消一部分，从而降低该处的感应电流，继而降低该处温度。

300℃时低熔点合金开始熔化，从开始熔化到完全熔化的过程中，固液混合态的低熔点合金温度不断升高，在该过程中辊筒1的局部低温处会从低熔点合金吸热、辊筒1的局部高温处会向低熔点合金放热，从而使辊筒1温度趋于均匀。

上述电磁加热辊的组装方式：

第一步：在限位杆9上固定补偿线圈4、将螺母座8装于丝杠6上，再将螺母座8通过两根限位杆9装于芯筒2内、在芯筒2内壁上连接进水管15、出水管16、导电片11的延长导线；

第二步：在芯筒2的两端安装支撑轴23；

第三步：将主线圈3缠于芯筒2上、用胶水将磁轭12固定于芯筒2上；

第四步：将陶瓷筒17插入辊筒1内、将芯筒2插入陶瓷筒17内；

第五步：在辊筒1内填充低熔点合金；

第六步：在辊筒1两端依次安装轴承钢珠5、封头19；

第七步：将丝杠6与伺服电机的输出轴连接；

第八步：将进水管15和出水管16连接循环水箱、导电片11的延长导线连接变频控制器，将变频控制器接电源。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。