[发明专利]一种超导直线感应加热装置

说明书

本发明公开了一种超导直线感应加热装置。超导直线感应加热装置由上下两个铁芯和分别绕在两个铁芯上的超导线圈等结构组成；超导线圈中通入方向相同的直流电流，感应出恒定磁场，并通过铁芯和铁芯之间的间隙形成闭合磁路。铁芯上开槽，导致气隙中磁阻不同。待加热工件为金属带材或板材。当工件以一定速度经过上下铁芯之间的间隙时，由于气隙中磁阻不同，通过工件表面的磁场产生变化，从而在工件表面感生涡流，从而利用焦耳热加热工件。本发明可以利用超导直流感应加热技术对板材、带材等结构的金属材料进行热处理，具有加热效率高，低电磁干扰等特点。

技术领域

本发明公开了一种超导直流感应加热装置，尤其适用于基于线性运动对金属材料进行热处理。

背景技术

传统感应加热方式利用交变磁场在静止的金属工件表面感生涡流，产生焦耳热，实现加热。超导直流感应加热技术在超导线圈中通入直流，在气隙中产生恒定磁场，对在磁场中运动的金属工件进行加热。

由于超导线圈具有无阻、高载流密度等特点，直流感应加热技术相比传统感应加热方式具有更高的加热效率，加热质量也更好。

现有超导感应加热技术主要针对圆柱状金属坯料，利用金属坯料的旋转运动切割恒定磁场实现加热，对于金属板材、带材等结构的工件加热技术还较少。

本发明提出一种超导直线加热装置，可以实现对这一类金属工件的加热需求，具有较好的应用前景。

发明内容

为解决对金属板材、带材等结构金属工件的超导直流感应加热需求，本发明提供一种超导直线感应加热装置。

本发明采用下述技术方案：

本发明的超导直线感应加热装置主要包括铁芯、超导线圈和在铁芯间作直线运动的金属工件等结构；

铁心包括平行设置的上铁芯和下铁芯，下铁芯的纵向截面均为E形结构，E形结构具有两个间隙，上铁芯和下铁芯呈间隙相对设置，上铁芯和下铁芯之间设有气隙，以供直线运动的金属工件通过。上下铁芯在气隙侧具有开槽，以在气隙中形成不等的磁导；

超导线圈包括上超导线圈和下超导线圈，分别环绕在上铁芯和下铁芯上，用以产生恒定磁场；

超导线圈中通入直流电，方向一致，超导线圈会根据需求，安装在杜瓦容器中，以保证超导线圈的低温工作环境；

金属工件以一定的速度直线通过上下铁芯之间的气隙，切割气隙中的恒定磁场，由于气隙磁阻不同，通过金属工件表面的磁通密度不同，通过金属工件表面的磁场不断变化，感应出涡流，对金属工件进行加热；

进一步地，可以通过改变气隙大小、铁芯上开槽的尺寸、金属工件运行速度等参数实现对加热速率的改变。

进一步地，可以采用直线电机、传动带、齿轮等结构拖动金属工件进行直线运动。

进一步地，可以通过磁路调整，将上铁芯和下铁芯设计为整体铁芯、调整为多个铁芯结构。

进一步地，可以通过磁路调整，将上超导线圈和下超导线圈调整为单个超导线圈或多个超导线圈，用以产生恒定磁场。

进一步地，金属工件可以作直线运动、直线往复运动以及在气隙内进行的旋转、曲线运动等。

有益效果

通过金属工件的运动切割磁场产生涡流，实现对工件的加热，避免了使用高频磁场，减小对环境的电磁干扰，提高了加热质量。

采用超导线圈励磁，减少了线圈的损耗，提高了加热效率。

通过气隙磁阻变化，实现了对在气隙中直线运动的板材、带材等金属工件的加热需求。

附图说明

图1为超导直线感应加热装置三维构造图；

图2为超导直线感应加热装置侧视图。

具体实施方式