专利名称：一种用于钢板平面加热的高频感应线圈的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及感应线圈的技术领域，具体地说是一种用于钢板 平面加热的高频感应线圈。
技术背景在钢结构制造业中，常常涉及到钢板曲面成形的问题。例如在船 舶建造行业，需要对船舶的外板进行曲面成形加工。现在常用的工艺 方法，是采用火焰在钢板表面局部加热和跟踪水冷，使钢板在约束条 件下热胀冷縮而产生变形，俗称水火弯板。此种工艺方法，生产效率 低，加工时间长，质量波动大，依赖于技术工人的手工操作，而且对 工作环境产生污染。国外船厂如日本、韩国重视数控板材曲面成形设备的开发，加热 热源采用高频感应方式，已有少量设备用于船舶曲面成形。作为一种 新型的加热方式，高频感应加热具有加热效率高、可控性好、环境污 染小等优点，易于实现自动控制。发明内容为了满足高频感应加热在热应力曲面成形这一领域的应用，本实 用新型提供一种感应线圈。该感应线圈可以满足多种高频感应电源匹 配要求；能提高高频感应对平面钢板加热的效率；当数控执行机构驱 动线圈沿各个方向的轨迹加热时，对钢板的加热效果近似于环状线 圈。本实用新型为解决其技术问题做如下分析钢板感应加热的实质 是感应使钢板产生的强涡流电流，作用于钢板自身的电阻上，使钢板 变热。感应产生的任一电流环路的功率为Q= e VR，其中e是此电流环 路的电动势，R是此电流环路的电阻，为定值。由法拉第电磁感应定 律知e --d / B dS/dtB为此电流环路内任一点的磁感强度S为此电流环路包围的平面，不随时间t变化。积分区域为S。由此可见影响此环路加热功率Q的便是dB/dt 了。 根据毕奥-萨伐尔定律知，通过电流I的线圈1在钢板所在位置某点 产生的磁感应强度B大小为
B= U。/4兀)# (IalXr/r) h为真空磁导率，位置矢量r从电流元Idl指向场点。在线圈上任意截取一小段(可看成直导线分析)，，简出如下关系B= (u。I/4兀h) J:cos9d9 h为场点到导线段所在直线的距离，a和b分别为以场点为顶点 并与这段线圈位置相关的两个角，不随时间t变化。公式中，u。、兀 为常数，积分值沿场点到导线段中点距离的减小而增大。可见dB/dt是受两个因素影响的 一个是与h成反比并随积分值增大而增大的系数，另一个是dl/dt。看得出，线圈距离钢板的高度越小，这种加热效果越强。此外，电流随时间的变化率dl/dt与电流的频率、大小相 关，由高频电源本身特性、感应线圈与电源的匹配、负载情况等决定。本实用新型的技术方案是这样实现的 一种用于钢板平面加热的高频感应线圈，它主要包括由铜材料制成并具有间隙的线圈体，线圈体设有连接体，其特征是线圈体为多边形，线圈体截面为矩形。本实用新型由于将线圈做为扁平状矩形截面，使线圈整体都能距 钢板较近，从而可以大幅提高加热效率。将线圈形状做成正多边形或 多边形(五到十边)，其对钢板的加热效果与环形相似，从而在各个 方向上的加热轨迹对钢板曲面成形的效果都基本相同。多边形的直边 又方便夹装导磁体来聚集磁通，从而提高加热效率，同时还能调节与 高频感应电源的匹配特性。本线圈采用单圈形式，形状规格、便于机 械加工。线圈采用铜材料，在硬度和导电能力上，能够满足使用要求， 线圈为管状，管内通冷却水，以保证线圈本身的温度不致太高，可以 长时间处于工作状态。本实用新型的有益效果是，可以提高高频感应电源对钢板平面 的加热效率，结构简单，可通过在多边形的边上夹装导磁体来调节电 感系数和加热效率。
图1为本实用新型一实施例的结构示意图 图2为图1的俯视图图3为图1的左视图图4为本实用新型另一实施例的结构示意图 图5为本实用新型又一实施例的结构示意图具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。 附图给出的实施例中，1为酚醛塑料支架，用于强化线圈体结构。 2为线圈体的连接体，它的截面比线圈体加热部分要大一些，在与加 热线圈体的连接处才缩小， 一为加强整个线圈的结构，二为减小整个冷却水回路的水阻。3为导磁体，可以聚集磁通，也可以改变线圈的 电感系数，从而增加线圈的加热效率。4为固定导磁体的夹片，每一 组导磁体都是由两片固定在线圈体上的夹片夹紧的。5加热线圈体， 用来加热钢板平面。本实用新型一种用于钢板平面加热的高频感应线圈，它主要包括 由铜材料制成并具有间隙的线圈体5，线圈体5设有连接体2，其特征是线圈体为多边形，线圈体截面为矩形。实施时为了增强线圈体 的加热效果，呈多边形的线圈体各边至少设有一组导磁体3，每一组 导磁体3为二个导磁体，呈对称分布，每个导磁体都是由两片固定在 线圈体上的夹片4夹紧，可用来调节电感系数和加热效率；呈多边形 的线圈体5截面为管状的扁平矩形，管状的扁平矩形内可通冷却水， 矩形长边的一个面贴近钢板表面；较为理想的多边形线圈体5为正多 边形，正多边形的边数为五到十边；连接体2的一端与加热线圈体5 连接，连接体2的另一端与一法兰6连接，连接体与法兰均设有通孔， 一支架1的一端与线圈体5的一边连接，支架1的另一端与连接体2 连接，支架的材料是耐高温并绝缘的酚醛塑料，连接体2有一过渡段 7，连接体的截面大于加热线圈体的截面，连接体与加热线圈体连接 处的过渡段截面与线圈加热体的截面相同。本实用新型的附图是以六 边形线圈体为例，线圈体管壁的厚度，可根据高频电源的要求确定， 线圈体除六边形用于加热外，还有二个连接体是分开的，用来与高频 电源进行连接的。
权利要求1.一种用于钢板平面加热的高频感应线圈，它主要包括由铜材料制成并具有间隙的线圈体，线圈体设有连接体，线圈体和连接体均设有通孔，其特征是线圈体为多边形，线圈体截面为矩形。
2. 根据权利要求1所述的线圈，其特征是呈多边形的线圈体各边 至少设有一组导磁体，每一组导磁体为二个导磁体，呈对称分布，每 个导磁体都是由两片固定在线圈体上的夹片夹紧。
3. 根据权利要求1所述的线圈，其特征是呈多边形的线圈体截面为管状的扁平矩形，管状的扁平矩形内可通冷却水。
4. 根据权利要求1所述的线圈，其特征是多边形线圈体为正多边 形，正多边形的边数为五到十边。
5. 根据权利要求1所述的线圈，其特征是连接体的一端与加热线圈体连接,连接体的另一端与一法兰连接，连接体与法兰均设有通孔， 一支架的一端与线圈体的一边连接，支架的另一端与连接体连接， 支架的材料是耐高温并绝缘的酚醛塑料。
6. 根据权利要求5所述的线圈，其特征是连接体有一过渡段，连接体的截面大于加热线圈体的截面，连接体与加热线圈体连接处的过 渡段截面与线圈加热体的截面相同。
专利摘要本实用新型涉及一种用于钢板平面加热的高频感应加热线圈，线圈体为多边形，线圈体截面为矩形。本实用新型的有益效果是，可以提高高频感应电源对钢板平面的加热效率，结构简单，可通过在多边形的边上夹装导磁体来调节电感系数和加热效率。
文档编号H05B6/36GK201054818SQ200720070309
公开日2008年4月30日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者吴春平, 方立国, 汪远方 申请人:上海船舶工艺研究所