導磁體和屏蔽作用

1、感應器的制作一、導磁體二、屏蔽作用導磁體的定義及分類 :導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。常用的導磁體材料：矽鋼片、鐵氧體以及非經導磁體根據(jù)感應加熱設備頻率的不同，可相應分為中頻導磁體和高頻導磁體兩大類2022-6-26 中頻導磁體適用頻率一般為110 kHz，習慣使用的是硅鋼片疊片或純鐵片疊片。為減少鐵損，導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小于它的電流透入深度。如中頻導磁強力線圈，當f=810 kHz時，厚度應為0.200.35mm。由于制造技術的發(fā)展，國外冷軋鋼片已有0.05

2、 mm厚度的產品，在強冷條件下可用于100 kHz的頻率，但價格昂貴?；诠桎撈瑢Т朋w的局限性，高頻導磁體便隨之發(fā)展起來。中頻導磁體 ：2022-6-26高頻導磁體，以鐵氧體導磁體效能最好。由于頻率高達500 kHz，只能用粉末冶金法制造，其粉末顆粒極細，用粘接劑粘結、壓制、燒結而成，顆粒之間是絕緣的。盡管如此，在高頻電流下，導磁體還是會發(fā)熱。高頻導磁體： 導磁體的作用：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行加熱；(4)精確控制磁場從而達到要求的加熱模式；(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。導磁體在感應加熱中的應用2022-6-26 由于中、高頻電流具有圓環(huán)效應，當中高頻電流通過環(huán)形感應器時，電流集中在感應器內側，當加熱圓筒形工件的內表面時，因磁力線集中在內側，所以降低了感應器的效率，為提高感應器的效率，應在感應器上使用導磁體。 恰當?shù)氖褂脤Т朋w可以提高加熱表面的功率密度，改善感應器和工件的耦合效應，并提高熱效率。2022-6-26 (a) (b) 圖6帶導磁體的感應器(a)凸輪軸淬火感應器；(b)變速器齒輪淬火感應器2022-6-26(1)加熱模式的控制和均勻一致的加熱，提高熱處理質量；(2)在同樣功率條件下提高生產率；(3)節(jié)省能源，減少廢品，降低生產成本；(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；(5)對一定的感應圈使用導磁體可減低設備功率，從而減少資金投入。導磁體的物理和技術特性為感應加熱過程提供了如下優(yōu)點：導磁體的工作原理2022-6-26導磁體的作用可以用等效磁場示意圖來說明，如圖所示。其中，磁通量在感應器周圍的閉合回路中流動。感應器的安匝數(shù)IN是磁場的驅動源。Zm值表示“活性區(qū)”(線圈內的工件和耦合間隙)的相應磁阻，Rm表示磁通回路的磁阻。磁通量計算式： = IN (Zm+Rm)外徑(a)、孔內壁(b)感應線圈的等效磁路2022-6-26 導磁體強烈地降低其所處區(qū)域的磁阻Zm或Rm將導磁體應用于感應器(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，用以增強局部加熱效果或進行電磁場屏蔽，提高加熱部位溫度的均勻性，獲得特定的硬化層。 當把導磁體放置于感應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部位，從而可以減小感應圈所需電流。 外徑(a)、孔內壁(b)感應線圈的等效磁路導磁體的應用2022-6-26一、感應釬焊 導磁體的在感應釬焊中一個有效應用實例是機車鋁熱交換器上連接接頭的釬焊。根據(jù)最新技術，帶有螺紋的熱交換器是在一個大的控制氣氛電阻爐中進行釬焊，然后將不同的管子焊入交換器中，以適應特定的汽車系統(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，因為釬焊溫度和熔化溫度十分接近，加熱不足或過熱都會導致無法彌補的或潛在的缺陷。2022-6-26機車鋁熱交換器管接頭釬焊中應用的馬蹄形感應器2022-6-26二、感應淬火 導磁體在感應淬火方面的應用范圍極廣。淬火感應器上加裝導磁體，利用導磁體的槽口效應，可調整電流在感應器上的流經部位，使更多功率施加到所需加熱的部位，減少工件畸變和氧化，提高生產率，起到聚能節(jié)電增效的作用，尤其是在內孑L和平面加熱的感應器上使用，效果十分顯著。圖4(a)和(b)分別表示這兩種淬火加熱感應圈。2022-6-26圖4導磁體在淬火感應器上的具體應用 （b）(a)孔內表面高頻淬火用感應器；(b)平面高頻淬火用感應器2

7、022-6-26屏蔽作用 在利用感應淬火進行局部淬火時，當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，感應淬火時也會是這些部位產生變形或開裂，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行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域對另一個區(qū)域的感應和輻射。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散；用屏蔽體將接收電路、設備或系統(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）當干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料中產生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。（2）當干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內部，防止擴散到屏蔽的空間去。（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 在感應淬火進行局部淬火時，采用的“電磁屏蔽”的材料主要是鐵磁材料對于