[实用新型]一种电磁感应聚能加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电磁感应加热器技术领域，尤其涉及一种聚能感应且无需对负载线圈进行强制冷却的适合小型金属圆管及金属小型异型件小范围加热的电磁感应聚能加热装置。

背景技术

基于法拉第电磁感应原理，电磁感应加热技术是使用提高交流电频率的方法，令高速变化的交变电流流过线圈会产生交变的磁力线，磁力线穿透加热对象形成回路，在其横截面内产生感应电流（即涡流）并形成热效应，使被加热工件迅速发热，达到加热金属本身或者间接加热与金属接触的其它材料的目的的一种技术，并被广泛应用于金属的热处理领域、带磁导电金属材料的加热或非导磁非导电材料的间接加热领域以及民用的灶具、热水器及伴热等广泛的加热领域。

电磁感应加热技术所涉及的重要组件是励磁线圈，励磁线圈可以采用导电性能优异的铜、银或金，但由于银、金两种材料价格昂贵，所以一般采用铜线。励磁线圈最重要的指标是电感及线圈Q（品质因数Q）值，当励磁线圈与被感应加热物体作为电路系统的负载存在时，连同负载一起的电感量是一个重要的热效率指标，过低的电感量在电磁电路中被视为短路（相当于电阻无限小）。在中高频感应加热领域，也采用的是低电感量线圈的方式，但一般都需要采用提高电流振荡频率以及提升电流并加上强制水冷系统进行工作（如果没有冷却系统，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管，即功率管）随时会炸掉，这就是行业内常常所说的炸机，这包括民用电磁炉及塑机加热领域，电感量一旦过低，则IGBT高温炸掉的概率都很高）。而采用高电感量的铜线多匝线圈时，能够很方便绕制出所需的高电感量，同时电流相应可以降低，这样线圈使用的铜线可以采用较细的铜线且无需强制水冷却系统，这就是民用电磁炉、塑机加热领域以及大型工件加热、伴热领域所采用的技术方法。这里面存在一个技术盲点，采用水冷铜管作为励磁线圈的做法可以适合狭窄工件的加热，但需要追加额外的水冷及风冷装置，造成机器重量重、体积大，不便于携带；而采用高电感量的实芯铜线励磁线圈的做法，机器体积及重量都很适合于便携，但如果被加热工件体积过小（比如直径为20～63mm（毫米）的圆管，同时指定加热区域的长度不超过30mm），空间有限，难于绕制出的规定的电感量（匝数不足），由于空间狭小，也难于选择端面截面积较大的粗铜线，故很难适用于小工件狭小范围的加热。

如中国专利号为ZL201020237693.3的中高频感应加热多重密封紧固式管件、中国专利号为ZL201020237670.2的中高频感应加热多重密封塑料管件、中国专利号为ZL201120138231.0的预承插感应加热熔接塑料管件、中国专利号为ZL201120138204.3的预承插感应加热熔接塑料紧固式管件、中国专利号为ZL201020237685.9的中高频感应加热塑料管件、中国专利号为ZL201020275351.0的一种紧固式管件、中国专利号为ZL201020188986.7的多重密封热熔紧固式管件，上述所有的管件结构，在采用中高频电磁感应加热技术对金属加热并间接加热钢塑复合管内外层塑料及管件的塑料时，均存在管件的实际需要受热区域狭小的问题（尤其是DN16～63mm直径的管道所对应的管件，根据国家标准及城乡建设行业标准，其管件的有效加热长度一般仅为20～36mm，在如此狭小的空间绕制一般电磁感应加热器电路所要求的基本电感量（正常工作60～300uH（微亨），如民用的电磁炉则一般使用90～110uH）的电感线圈）可能性极小，所以一般要求在2～10匝的线圈范围即可以使电磁感应控制器开始工作，但即使10匝线圈，其电感量也很难超过10uH，若在这个线圈电感量范围，过低电感量的励磁线圈在电路中会被视为短路，如此电磁感应加热器的电路设计十分复杂，纵观整个领域，目前尚无技术人员能够在不考虑强制冷却系统的情况下设计出负载电感量低于15uH情况下能够顺畅工作的电路。而事实上这种工作方向也是有局限性的：IGBT的技术尚未达到耐高温的地步，过低的负载电感是IGBT发热的元凶，业内所说的炸机即是指IGBT炸掉，所以强行减少线圈电感的方式肯定是存在问题的。