本发明专利技术提供一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，电机系统包括旋转电机系统，机械传送系统，无磁液压支撑系统，PLC控制系统和无磁卡盘。超导磁体系统在加热气隙空间产生强静磁场，工件通过PLC控制系统在机械传送系统中传送，当加热工件传送到指定区域后，PLC控制系统控制无磁液压支撑系统将加热工件传送到加热区域，旋转电机通过无磁卡盘将加热工件夹持固定，在加热气隙中旋转并切割超导磁体产生的磁感线，金属工件中产生涡流损耗，进而生成焦耳热，从而加热金属工件。旋转电机可采用大功率直驱电机、带减速机的双电机、带飞轮储能的驱动方式和主辅双电机启动系统。系统可根据不同的转矩大小与配电要求来选择适合的电机系统。适合的电机系统。适合的电机系统。
【技术实现步骤摘要】
一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置
[0001]本专利技术涉及一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，属于金属热处理领域，用于炼钢、铝处理和各种有色/黑色金属的热压延加工等。
技术介绍
[0002]我国是金属冶炼与深加工大国，能源消耗约占全国的30％以上，在全国80％的铝工业工厂中使用燃气加热的方法，燃气加热的方法很难控制工件的温度分布，温度在工件中多以从外由内的热传递方式进行加热，加热温度均匀性较差，内外温度差较大，燃气加热适用于小于30MN的中小挤压机生产线中，在大于30MN的挤压生产线中，多采用感应加热的方式，传统感应加热装置采用以金属铜绕制的磁体线圈中通入交变电流，金属工件在磁体线圈内部，交变的磁场在金属工件中感应出涡流，进而生成焦耳热从而加热金属工件，但是较高频率的交变电流会导致金属工件较小的透热深度，导致金属工件依然产生较大的芯表温差。
[0003]超导感应加热技术因为优越的加热质量，适用于各种金属材料，包括低碳钢、合金钢、电工钢、铝合金、镁合金和镍铬铁合金等有色/黑色金属，而传统感应加热技术由于加热质量低，透热效果小，主要适用于对铝合金的加热。
[0004]旋转电机系统拖动负载工件在加热气隙中旋转并切割磁感线，可以调节电机的转速使工件加热过程中产生不同的加热频率，从而在工件中可以产生不同的透热深度，超导感应加热技术可以通过调整磁感应强度，来增大涡流效应，使工件在加热过程中产生更均匀的轴向温度分布。
[0005]由于负载工件处于静磁场中，电机在启动和正常运转过程中需要克服大于1倍的额定转矩，金属工件所在环境中磁感应强度的不同，产生的负载转矩也不同。所需电机既要克服大转矩，也要满足低速运转的稳定工况。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是在超导感应加热装置中采用外部电机系统对金属工件进行传送、旋转与加热。在生产工作中，金属工件的进料，加热与出料过程都是无人化操作流程，因此各部位需要PLC控制系统来对旋转电机、传送系统和无磁液压支撑系统进行调配，传送系统和无磁液压支撑系统使用伺服电机进行控制，加热系统中的旋转电机可采用大功率直驱电机、带减速机的双电机、带飞轮储能的驱动方式和主辅双电机启动系统。系统可根据不同的转矩大小与配电要求来选择适合的电机系统。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，其包括：超导磁体系统、制冷机、端部铁轭系统、可调空间气隙铁轭系统、金属工件、旋转电机系统、机械传送系统、无磁液压支撑系统、加热气隙空间、无磁卡盘夹具、无磁辊道系统和远程操作平台；
[0009]所述端部铁轭系统包括设置在所述超导磁体系统的室温孔中的铁芯结构，两端的
铁轭放置于所述超导磁体系统的顶、底两端，在超导磁体系统顶端放置的铁轭与单边侧放置的可调空间气隙铁轭系统构成加热气隙空间；制冷机安放于超导磁体系统上，用来给超导磁体系统提供所需运行的低温环境；
[0010]金属工件被机械传送系统传送至加热区域后，金属工件被无磁卡盘夹具进行固定，无磁卡盘夹具与旋转电机系统相连；无磁液压支撑系统位于加热气隙空间的下侧，其包括无磁辊道系统；
[0011]机械传送系统位于无磁液压支撑系统的前后两端，并与无磁液压支撑系统相连，金属工件在加热前和加热后在机械传送系统和无磁液压支撑系统中进行传送；
[0012]所述可调空间气隙铁轭系统调节加热气隙空间的过程是由远程操作平台控制。
[0013]进一步的，所述旋转电机系统采用大功率直驱电机系统，其包括大功率直驱电机，大功率直驱电机直接与金属工件相连，以所需的转速拖动金属工件进行旋转，大功率直驱电机启动时首先克服尖峰转矩的影响，达到额定转速后，以正常运行功率稳定运行，以适应较小电磁转矩的环境。
[0014]进一步的，所述旋转电机系统采用带减速机的主、辅双电机系统，包括主电机，主电机侧减速机、辅电机、辅电机侧减速机、金属工件侧离合器，主电机与主电机侧减速机相连，辅电机与辅电机侧减速机相连，金属工件与主、辅电机侧减速机相连；旋转电机系统在启动过程中，辅电机通过辅电机侧减速机配合输出转矩拖动金属工件旋转，达到一定转速后，金属工件通过金属工件侧离合器与辅电机侧减速机分离，主电机与主电机侧减速机配合拖动金属工件旋转，从而稳定运行以克服尖峰转矩产生的过载电流，适应于有配电特殊需求的应用场合和需要克服较大电磁转矩的环境。
[0015]进一步的，所述旋转电机系统采用带飞轮的主、辅双电机系统，包括主电机，辅电机，主电机侧减速机、辅电机侧减速机、金属工件侧离合器、辅电机侧离合器和飞轮，在旋转电机系统工作过程中，主电机通过主电机侧减速机与金属工件相连，金属工件通过金属工件侧离合器与飞轮相连，飞轮通过辅电机侧离合器与辅电机侧减速机和辅电机相连；旋转电机系统启动过程中飞轮转速大于金属工件的转速，旋转电机系统由辅电机带动飞轮旋转达到指定转速，飞轮和主电机配合并提供较大的输出转矩，当主电机的输出转矩可以单独驱动金属工件旋转时，金属工件侧离合器与飞轮分离，辅电机侧离合器分离，金属工件由主电机拖动旋转切割磁感线，以适合需要克服较大电磁转矩的环境。
[0016]进一步的，所述旋转电机系统采用主、辅电机调配使用，包括相连的主电机、辅电机、辅电机侧离合器、金属工件，旋转电机系统启动过程中先由辅电机带动金属工件旋转启动，达到一定转速后，金属工件通过辅电机侧离合器与辅电机分离，主电机拖动金属工件进行旋转，在一定转速下平稳运行，以根据电机的功率调配适合中小范围的电磁转矩的环境。
[0017]进一步的，所述旋转电机系统采用永磁同步电机或异步电机拖动金属工件以一定转速旋转，根据负载电磁转矩和系统功率要求进行选择；
[0018]所述机械传送系统由多个辊道组成，用来传送金属工件，每组辊道均配备传送电机与控制系统，金属工件抵达位置区域后，机械传送系统便停止传送；
[0019]所述无磁液压支撑系统包括具有多个无磁辊道的无磁辊道系统，金属工件经机械传送系统传送到无磁液压支撑系统后，无磁辊道通过无磁液压支撑系统进行伸缩，将金属工件送入加热气隙空间，待进行下一步处理；
[0020]所述机械传送系统与无磁液压支撑系统采用伺服电机进行传送与调配。
[0021]进一步的，所述超导磁体系统包括超导磁体线圈、低温容器、真空容器、输液颈管和超导开关；所述超导磁体线圈采用螺线管形线圈、跑道型线圈或鞍型线圈；所述超导磁体线圈放置于低温容器中，低温容器由拉杆将其支撑在所述真空容器中，制冷机提供超导磁体线圈所需的低温环境；同时真空容器与低温容器相连并密封；
[0022]所述超导感应加热装置中的超导磁体系统采用传导冷却制冷方式；
[0023]所述超导磁体系统在运行时，首先对真空容器抽真空，之后制冷机对低温容器进行冷却降温，达到超导磁体线圈运行所需温度后，对超导磁体线圈进行通电励磁，达到目标磁感应强度与目标电流值后闭合超导开关，使超导磁体闭环运行，无需外部供电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，其特征在于：所述的超导感应加热装置包括超导磁体系统、制冷机、端部铁轭系统、可调空间气隙铁轭系统、金属工件、旋转电机系统、机械传送系统、无磁液压支撑系统、加热气隙空间、无磁卡盘夹具、无磁辊道系统和远程操作平台；所述端部铁轭系统包括设置在所述超导磁体系统的室温孔中的铁芯结构，两端的铁轭放置于所述超导磁体系统的顶、底两端，在超导磁体系统顶端放置的铁轭与单边侧放置的可调空间气隙铁轭系统构成加热气隙空间；制冷机安放于超导磁体系统上，用来给超导磁体系统提供所需运行的低温环境；金属工件被机械传送系统传送至加热区域后，金属工件被无磁卡盘夹具进行固定，无磁卡盘夹具与旋转电机系统相连；无磁液压支撑系统位于加热气隙空间的下侧，其包括无磁辊道系统；机械传送系统位于无磁液压支撑系统的前后两端，并与无磁液压支撑系统相连，金属工件在加热前和加热后在机械传送系统和无磁液压支撑系统中进行传送；所述可调空间气隙铁轭系统调节加热气隙空间的过程是由远程操作平台控制；根据转矩大小和配电要求来选择所述旋转电机系统，以通过调节所述旋转电机系统的转速，在金属工件中产生不同的透热深度和不同的加热效果。2.根据权利要求1所述的用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，其特征在于：所述旋转电机系统采用大功率直驱电机系统，其包括大功率直驱电机，大功率直驱电机直接与金属工件相连，以所需的转速拖动金属工件进行旋转，大功率直驱电机启动时首先克服尖峰转矩的影响，达到额定转速后，以正常运行功率稳定运行，以适应较小电磁转矩的环境。3.根据权利要求1所述的用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，其特征在于：所述旋转电机系统采用带减速机的主、辅双电机系统，包括主电机，主电机侧减速机、辅电机、辅电机侧减速机、金属工件侧离合器，主电机与主电机侧减速机相连，辅电机与辅电机侧减速机相连，金属工件与主、辅电机侧减速机相连；旋转电机系统在启动过程中，辅电机通过辅电机侧减速机配合输出转矩拖动金属工件旋转，达到一定转速后，金属工件通过金属工件侧离合器与辅电机侧减速机分离，主电机与主电机侧减速机配合拖动金属工件旋转，从而稳定运行以克服尖峰转矩产生的过载电流，适应于有配电特殊需求的应用场合和需要克服较大电磁转矩的环境。4.根据权利要求1所述的用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，其特征在于：所述旋转电机系统采用带飞轮的主、辅双电机系统，包括主电机，辅电机，主电机侧减速机、辅电机侧减速机、金属工件侧离合器、辅电机侧离合器和飞轮，在旋转电机系统工作过程中，主电机通过主电机侧减速机与金属工件相连，金属工件通过金属工件侧离合器与飞轮相连，飞轮通过辅电机侧离合器与辅电机侧减速机和辅电机相连；旋转电机系统启动过程中飞轮转速大于金属工件的转速，旋转电机系统由辅电机带动飞轮旋转达到指定转速，飞轮和主电机配合并提供较大的输出转矩，当主电机的输出转矩可以单独驱动金属工
件旋转时，金属工件侧离合器与飞轮分离，辅电机侧离合器分离，金属工件由主电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，程军胜，曲洪一，王秋良，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。