導(dǎo)磁體和屏蔽作用

1、感應(yīng)器的制作一、導(dǎo)磁體二、屏蔽作用導(dǎo)磁體的定義及分類 :導(dǎo)磁體亦稱磁場集中器(magnetic flux concentrator)或鐵芯(core)，是由磁性材料制成的疊片或塊狀元件。常用的導(dǎo)磁體材料：矽鋼片、鐵氧體以及非經(jīng)導(dǎo)磁體根據(jù)感應(yīng)加熱設(shè)備頻率的不同，可相應(yīng)分為中頻導(dǎo)磁體和高頻導(dǎo)磁體兩大類2022-6-26 中頻導(dǎo)磁體適用頻率一般為110 kHz，習(xí)慣使用的是硅鋼片疊片或純鐵片疊片。為減少鐵損，導(dǎo)磁體的厚度要隨頻率的提高而減薄。理論上硅鋼片的厚度應(yīng)小于它的電流透入深度。如中頻導(dǎo)磁強(qiáng)力線圈，當(dāng)f=810 kHz時，厚度應(yīng)為0.200.35mm。由于制造技術(shù)的發(fā)展，國外冷軋鋼片已有0.05

2、 mm厚度的產(chǎn)品，在強(qiáng)冷條件下可用于100 kHz的頻率，但價格昂貴?；诠桎撈瑢?dǎo)磁體的局限性，高頻導(dǎo)磁體便隨之發(fā)展起來。中頻導(dǎo)磁體 ：2022-6-26高頻導(dǎo)磁體，以鐵氧體導(dǎo)磁體效能最好。由于頻率高達(dá)500 kHz，只能用粉末冶金法制造，其粉末顆粒極細(xì)，用粘接劑粘結(jié)、壓制、燒結(jié)而成，顆粒之間是絕緣的。盡管如此，在高頻電流下，導(dǎo)磁體還是會發(fā)熱。高頻導(dǎo)磁體： 導(dǎo)磁體的作用：2022-6-26(1)提高線圈效率，充分利用加至工件上的加熱功率；(2)提高線圈功率因數(shù)；(3)防止對工件上不需處理的部位進(jìn)行加熱；(4)精確控制磁場從而達(dá)到要求的加熱模式；(5)提高高頻供電線路的效率；(6)屏蔽靠近線圈的

3、外部磁場。導(dǎo)磁體在感應(yīng)加熱中的應(yīng)用2022-6-26 由于中、高頻電流具有圓環(huán)效應(yīng)，當(dāng)中高頻電流通過環(huán)形感應(yīng)器時，電流集中在感應(yīng)器內(nèi)側(cè)，當(dāng)加熱圓筒形工件的內(nèi)表面時，因磁力線集中在內(nèi)側(cè)，所以降低了感應(yīng)器的效率，為提高感應(yīng)器的效率，應(yīng)在感應(yīng)器上使用導(dǎo)磁體。 恰當(dāng)?shù)氖褂脤?dǎo)磁體可以提高加熱表面的功率密度，改善感應(yīng)器和工件的耦合效應(yīng)，并提高熱效率。2022-6-26 (a) (b) 圖6帶導(dǎo)磁體的感應(yīng)器(a)凸輪軸淬火感應(yīng)器；(b)變速器齒輪淬火感應(yīng)器2022-6-26(1)加熱模式的控制和均勻一致的加熱，提高熱處理質(zhì)量；(2)在同樣功率條件下提高生產(chǎn)率；(3)節(jié)省能源，減少廢品，降低生產(chǎn)成本；(4)通

4、過屏蔽靠近線圈的雜散磁通來減小非處理部位的加熱，使處理過程獲得改進(jìn)；(5)對一定的感應(yīng)圈使用導(dǎo)磁體可減低設(shè)備功率，從而減少資金投入。導(dǎo)磁體的物理和技術(shù)特性為感應(yīng)加熱過程提供了如下優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)磁體的工作原理2022-6-26導(dǎo)磁體的作用可以用等效磁場示意圖來說明，如圖所示。其中，磁通量在感應(yīng)器周圍的閉合回路中流動。感應(yīng)器的安匝數(shù)IN是磁場的驅(qū)動源。Zm值表示“活性區(qū)”(線圈內(nèi)的工件和耦合間隙)的相應(yīng)磁阻，Rm表示磁通回路的磁阻。磁通量計算式： = IN (Zm+Rm)外徑(a)、孔內(nèi)壁(b)感應(yīng)線圈的等效磁路2022-6-26 導(dǎo)磁體強(qiáng)烈地降低其所處區(qū)域的磁阻Zm或Rm將導(dǎo)磁體應(yīng)用于感應(yīng)器(即線圈)

5、，它通過控制磁通流量的走向改善加熱區(qū)域的磁場分布，用以增強(qiáng)局部加熱效果或進(jìn)行電磁場屏蔽，提高加熱部位溫度的均勻性，獲得特定的硬化層。 當(dāng)把導(dǎo)磁體放置于感應(yīng)圈周圍的磁通回路中時，磁路中的總磁阻將下降，磁通量會增高，能量更加集中在被加熱工件的相應(yīng)部位，從而可以減小感應(yīng)圈所需電流。 外徑(a)、孔內(nèi)壁(b)感應(yīng)線圈的等效磁路導(dǎo)磁體的應(yīng)用2022-6-26一、感應(yīng)釬焊 導(dǎo)磁體的在感應(yīng)釬焊中一個有效應(yīng)用實(shí)例是機(jī)車鋁熱交換器上連接接頭的釬焊。根據(jù)最新技術(shù)，帶有螺紋的熱交換器是在一個大的控制氣氛電阻爐中進(jìn)行釬焊，然后將不同的管子焊入交換器中，以適應(yīng)特定的汽車系統(tǒng)配置。鋁釬焊工藝對焊接接頭區(qū)域的溫度分布十分敏

6、感，因?yàn)殁F焊溫度和熔化溫度十分接近，加熱不足或過熱都會導(dǎo)致無法彌補(bǔ)的或潛在的缺陷。2022-6-26機(jī)車鋁熱交換器管接頭釬焊中應(yīng)用的馬蹄形感應(yīng)器2022-6-26二、感應(yīng)淬火 導(dǎo)磁體在感應(yīng)淬火方面的應(yīng)用范圍極廣。淬火感應(yīng)器上加裝導(dǎo)磁體，利用導(dǎo)磁體的槽口效應(yīng)，可調(diào)整電流在感應(yīng)器上的流經(jīng)部位，使更多功率施加到所需加熱的部位，減少工件畸變和氧化，提高生產(chǎn)率，起到聚能節(jié)電增效的作用，尤其是在內(nèi)孑L和平面加熱的感應(yīng)器上使用，效果十分顯著。圖4(a)和(b)分別表示這兩種淬火加熱感應(yīng)圈。2022-6-26圖4導(dǎo)磁體在淬火感應(yīng)器上的具體應(yīng)用 （b）(a)孔內(nèi)表面高頻淬火用感應(yīng)器；(b)平面高頻淬火用感應(yīng)器2

7、022-6-26屏蔽作用 在利用感應(yīng)淬火進(jìn)行局部淬火時，當(dāng)需要加熱的部位和不需要加熱的部位靠的很近時，將會是不需要淬火的部位淬硬。如果工件上有凸臺、凹坑或尖角時，感應(yīng)淬火時也會是這些部位產(chǎn)生變形或開裂，為避免這種情況的發(fā)生，常采用“電磁屏蔽”的方法。2022-6-26電磁屏蔽的定義： 就是對兩個空間之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。2022-6-26電磁屏蔽的使用材料：（1）當(dāng)干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達(dá)到屏蔽的效果。（2）當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導(dǎo)磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部，防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。（3）在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。2022-6-26 在感應(yīng)淬火進(jìn)行局部淬火時，采用的“電磁屏蔽”的材料主要是鐵磁材料對于