一种电机热套的高效均匀加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电机热套的高效均匀加热装置，包括能够与电机热套的内腔相适配的感应线圈和与感应线圈连接的交流电源模块，感应线圈为多匝空心螺旋铜线圈；感应线圈采用分组串扰的方式绕制，形成有串联的n个线圈组，每个线圈组中的空心螺旋铜线圈均匀绕制，n个线圈组中的空心螺旋铜线圈的绕制半径相同，相邻两个线圈组的纵向间距大于空心螺旋铜线圈的外径；其中，n为整数，且n≥2。本发明专利技术能提高加热效率和加热均匀性。率和加热均匀性。率和加热均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种电机热套的高效均匀加热装置


[0001]本专利技术属于电磁感应加热
，具体涉及一种电机热套的高效均匀加热装置。

技术介绍

[0002]随着工业技术的飞速发展，绿色节能已经成为企业提升竞争力的方向之一，电磁感应加热是一项将电能转化为热能的新型绿色环保加热工艺之一。不仅如此，电磁感应加热由于不存在物理接触，因此具有通用性强、维护方便等特点。处于线圈周围的金属热套属于良导体，交变磁场在导体中产生感应电流，即涡流，涡流使金属内的原子高速无规则运动，互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热金属的效果。
[0003]现有的电机热套的加热装置，包括能够与电机热套的内腔相适配的感应线圈和与感应线圈连接的交流电源模块，感应线圈为上下同宽等纵向间距均匀分布的多匝空心螺旋铜线圈。这种感应线圈的主要特点是对环境影响小，加热快，维修方便。但是由于被加热的电机热套顶端裸露在空气中，感应线圈产生的磁力线就近形成闭合回路，因此大部分磁力线聚集于电极热套中上部，电极热套中下部磁力线稀疏，导致电机热套轴向温度分布均匀性差，且存在局部过温等问题。特别是对顶端挖有T型工艺槽的电机热套加热时，由于不能满足温度均匀性的要求，容易在T型工艺槽处发生烧蚀现象。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种电机热套的高效均匀加热装置，以提高加热效率和加热均匀性。
[0005]本专利技术所述的电机热套的高效均匀加热装置，包括能够与电机热套的内腔相适配的感应线圈和与感应线圈连接的交流电源模块，感应线圈为多匝空心螺旋铜线圈；感应线圈采用分组串扰的方式绕制，形成有串联的n个线圈组，每个线圈组中的空心螺旋铜线圈均匀绕制，n个线圈组中的空心螺旋铜线圈的绕制半径相同，相邻两个线圈组的纵向间距大于空心螺旋铜线圈的外径；其中，n为整数，且n≥2。
[0006]优选的，所述感应线圈的外围还设置有将感应线圈与电机热套隔开的绝缘层。绝缘层可以防止感应线圈与电机热套因直接接触而产生漏电或短路的安全隐患。
[0007]优选的，在电机热套需要加热时，感应线圈和绝缘层由上向下纵向伸入电机热套的内腔，且感应线圈的最高位置与电机热套的顶端齐平。
[0008]优选的，感应线圈的线圈组的个数n、空心螺旋铜线圈的绕制半径R
C
、第i个线圈组的高度H
Ci
、第i个线圈组的空心螺旋铜线圈的匝数M
Ci
、第n个线圈组的高度H
Cn
、第n个线圈组的空心螺旋铜线圈的匝数M
Cn
以及第i个线圈组与第i+1个线圈组的纵向间距l
Ci
，通过仿真分析获得；其中，i依次取1至n
‑
1的所有整数；所述仿真分析的具体步骤为：
[0009]第一步、令n＝2，然后执行第二步。
[0010]第二步、基于有限元仿真软件建立电机热套模型及感应线圈模型，然后执行第三
步。
[0011]第三步、根据约束条件1a至1c设置结构参数R
′
C
、H
′
Ci
、H
′
Cn
、l
′
Ci
的数值范围及变化步长和结构参数R
′
s
、H
′
s
、d
′
、l
′0的数值，然后执行第四步；其中，约束条件1a为：0＜R
′
C
＜R
′
s
，约束条件1b为：且l
′
Ci
＞d
′
，约束条件1c为：H
′
Ci
＝M
′
Ci
d
′
+(M
′
Ci
‑
1)l
′0，且H
′
Cn
＝M
′
Cn
d
′
+(M
′
Cn
‑
1)l
′0，M
′
Ci
、M
′
Cn
为正整数，R
′
C
表示感应线圈模型的空心螺旋铜线圈的绕制半径，H
′
Ci
表示感应线圈模型的第i个线圈组的高度，H
′
Cn
表示感应线圈模型的第n个线圈组的高度，l
′
Ci
表示感应线圈模型的第i个线圈组与第i+1个线圈组的纵向间距，M
′
Ci
表示感应线圈模型的第i个线圈组的空心螺旋铜线圈的匝数，M
′
Cn
表示感应线圈模型的第n个线圈组的空心螺旋铜线圈的匝数，R
′
s
表示电机热套模型的内半径，H
′
s
表示电机热套模型的内腔高度，d
′
表示感应线圈模型中的空心螺旋铜线圈的外径，l
′0表示感应线圈模型的每个线圈组中相邻两匝空心螺旋铜线圈的纵向间隙，R
′
s
等于电机热套的内半径R
s
，H
′
s
等于电机热套的内腔高度H
s
，d
′
等于感应线圈中的空心螺旋铜线圈的外径d，l
′0等于感应线圈的每个线圈组中相邻两匝空心螺旋铜线圈的纵向间隙l0。
[0012]第四步、设置感应线圈模型的材料为铜，设置电机热套模型的材料为铝，设置铝的随温度变化的导热系数、比热容、密度和电导率，并设置初始参考温度，然后执行第五步。
[0013]第五步、对电机热套模型的热属性进行编辑，选择建立与温度反馈相关的连接；然后，对电机热套模型和感应线圈模型进行网格剖分，选择电磁场时域仿真，设置仿真时长，采用有限元算法，计算电机热套模型表面的电磁场强度分布，得到电机热套模型表面的电磁场强度分布数据，然后执行第六步。
[0014]第六步、建立电磁场仿真模块与温度场仿真模块的连接关系，设置初始温度及加热时间，导入电机热套模型表面的电磁场强度分布数据到温度场的仿真软件里，设置可进行热传递和热辐射的电机热套模型表面，然后进行电磁
‑
热耦合的仿真分析计算，并更新加热时间，直至满足约束条件1d，得到多种感应线圈结构方案，然后执行第七步；其中，一种感应线圈结构方案对应一组结构参数R
′
C
、H
′
Ci
、H
′
Cn
、l
′
Ci
和电机热套模型表面的一个轴向最高温度T
vmax
、轴向最低温度T
vmin
、径向最高温度T
hmax
、径向最低温度T
hmin
以及一个加热时间t；约束条件1d为：T
vmin
≥预设的第一温度阈值，且T
hmin
≥预设的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机热套的高效均匀加热装置，包括能够与电机热套(2)的内腔相适配的感应线圈(1)和与感应线圈(1)连接的交流电源模块，感应线圈(1)为多匝空心螺旋铜线圈；其特征在于：感应线圈(1)采用分组串扰的方式绕制，形成有串联的n个线圈组，每个线圈组中的空心螺旋铜线圈均匀绕制，n个线圈组中的空心螺旋铜线圈的绕制半径相同，相邻两个线圈组的纵向间距大于空心螺旋铜线圈的外径；其中，n为整数，且n≥2。2.根据权利要求1所述的电机热套的高效均匀加热装置，其特征在于：所述感应线圈(1)的外围还设置有将感应线圈(1)与电机热套(2)隔开的绝缘层(3)。3.根据权利要求1或2所述的电机热套的高效均匀加热装置，其特征在于：电机热套(2)需要加热时，感应线圈(1)和绝缘层(3)由上向下纵向伸入电机热套(2)的内腔，且感应线圈(1)的最高位置与电机热套(2)的顶端齐平。4.根据权利要求1至3任一项所述的电机热套的高效均匀加热装置，其特征在于：感应线圈(1)的线圈组的个数n、空心螺旋铜线圈的绕制半径R
C
、第i个线圈组的高度H
Ci
、第i个线圈组的空心螺旋铜线圈的匝数M
Ci
、第n个线圈组的高度H
Cn
、第n个线圈组的空心螺旋铜线圈的匝数M
Cn
以及第i个线圈组与第i+1个线圈组的纵向间距l
Ci
，通过仿真分析获得；其中，i依次取1至n
‑
1的所有整数；所述仿真分析的具体步骤为：第一步、令n＝2，然后执行第二步；第二步、基于有限元仿真软件建立电机热套模型及感应线圈模型，然后执行第三步；第三步、根据约束条件1a至1c设置结构参数R
′
C
、H
′
Ci
、H
′
Cn
、l
′
Ci
的数值范围及变化步长和结构参数R
′
s
、H
′
s
、d
′
、l
′0的数值，然后执行第四步；其中，约束条件1a为：0＜R
′
C
＜R
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s
，约束条件1b为：且l
′
Ci
＞d
′
，约束条件1c为：H
′
Ci
＝M
′
Ci
d
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+(M
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Ci
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1)l
′0，且H
′
Cn
＝M
′
Cn
d
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+(M
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Cn
‑
1)l
′0，M
′
Ci
、M
′
Cn
为正整数，R
′
C
表示感应线圈模型的空心螺旋铜线圈的绕制半径，H
′
Ci
表示感应线圈模型的第i个线圈组的高度，H
′
Cn
表示感应线圈模型的第n个线圈组的高度，l
′
Ci
表示感应线圈模型的第i个线圈组与第i+1个线圈组的纵向间距，M
′
Ci
表示感应线圈模型的第i个线圈组的空心螺旋铜线圈的匝数，M
′
Cn
表示感应线圈模型的第n个线圈组的空心螺旋铜线圈的匝数，R
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s
表示电机热套模型的内半径，H
′
s
表示电机热套模型的内腔高度，d
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表示感应线圈模型中的空心螺旋铜线圈的外径，l
′0表示感应线圈模型的每个线圈组中相邻两匝空心螺旋铜线圈的纵向间隙，R
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s
等于电机热套(2)的内半径R
s
，H
′
s
等于电机热套(2)的内腔高度H
s
，d
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等于感应线圈(1)中的空心螺旋铜线圈的外径d，l
′0等于感应线圈(1)的每个线圈组中相邻两匝空心螺旋铜线圈的纵向间隙l0；第四步、设置感应线圈模型的材料为铜，设置电机热套模型的材料为铝，设置铝的随温度变化的导热系数、比热容、密度和电导率，并设置初始参考温度，然后执行第五步；第五步、对电机热套模型的热属性进行编辑，选择建立与温度反馈相关的连接；然后，对电机热套模型和感应线圈模型进行网格剖分，选择电磁场时域仿真，设置仿真时长，采用有限元算法，计算电机热套模型表面的电磁场强...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭若兮，叶尚斌，喻成，邓承浩，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：