用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置及设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，包括感应加热装置线圈，感应加热装置线圈上设置有感应加热装置外加磁轭。本发明专利技术还公开了一种用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置的设计方法，采用本发明专利技术中的加热装置可以实现感应加热磁场分布均匀、能量密度分布均匀，满足被加热超薄金属带材的加热工况要求。加热工况要求。加热工况要求。

【技术实现步骤摘要】
用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置及设计方法


[0001]本专利技术属于储能电池材料的热处理
，涉及一种用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，本专利技术还涉及用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置的设计方法。

技术介绍

[0002]目前，储能技术快速发展，其中新能源电池是储能技术发展的关键，而其中铝箔、铜箔材料在新能源电池的发展中起到不可或缺的作用。而针对铝箔、铜箔等超薄金属材料的热处理，基于超薄金属材料的结构特性，只有具备精准的磁场、热场控制技术，才能实现超薄金属材料的均匀加热，制备出合格的储能电池所需的金属带材，因此专利技术用于超薄金属均匀感应加热的感应加热的装置是关键。
[0003]目前，缺少一种可以用于超薄金属感应加热的感应加热装置，现有感应加热技术无法满足超薄金属带材热处理的磁场均匀、能量密度分布均匀的工况要求。现有的感应加热装置无法实现精准的磁场和热场分布控制，被加热超薄金属带材会由于磁场均匀性差、能量密度分布性差造成被加工超薄金属带材成品有褶皱、熔洞从而易断裂。因此，要实现无褶皱和无熔洞的超薄金属带材热处理，急需专利技术一种磁场分布均匀的可用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，该装置可以实现感应加热磁场分布均匀、能量密度分布均匀，满足被加热超薄金属带材的加热工况要求。
[0005]本专利技术的目的是还提供一种用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置的设计方法。
>[0006]本专利技术所采用的第一种技术方案是，用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，包括感应加热装置线圈，感应加热装置线圈上设置有感应加热装置外加磁轭。
[0007]本专利技术第一种技术方案的特点还在于：
[0008]感应加热装置线圈包括两部分结构，第一部分为呈S型依次绕制的BZ段线圈，第二部分为直线型AZ段线圈，感应加热装置线圈设置有两个端口，两个端口分别为端口A和端口B，端口A和端口B之间的间距为e。
[0009]BZ段线圈中，包括n条依次平行设置的中间段线圈，在n条中间段线圈中，从第1条中间段线圈开始，相邻两条中间段线圈之间的间距分别记为从第1条中间段线圈开始，相邻两条中间段线圈依次首尾相接，各中间段线圈相接部分的宽度为b。
[0010]每条中间段线圈的两端进行了弯折处理，除第n条中间段线圈之外，其余各中间段
线圈两端的弯折长度均为l2，第n条中间段线圈的一端弯折部分接第n
‑
1条中间段线圈的一端，第n条中间段线圈的另一端弯折部分接直线型AZ段线圈的一端，第n条中间段线圈与直线型AZ段线圈相接的弯折部分长度为l3，各中间段线圈的长度为l1，l1>l3>l2，各中间段线圈两端的弯折角度为θ。
[0011]感应加热装置线圈的横截面为方形结构，内芯挖空通水，其中感应加热装置线圈外边长记为b，内边长记为a。
[0012]感应加热装置外加磁轭包括n+1条，分别在直线型AZ段线圈处设置一条感应加热装置外加磁轭，在n条中间段线圈处设置一条感应加热装置外加磁轭，在每两个相邻所述中间段线圈的相接处均设置一条感应加热装置外加磁轭。
[0013]本专利技术采用的第二种技术方案是，具体包括如下步骤：
[0014]步骤1，采用如下公式计算感应加热装置线圈外边长b：
[0015][0016]其中，I为流经感应加热装置的电流，k为面积裕量，a为感应加热装置线圈内边长。
[0017]步骤2，采用如下公式计算第1条中间段线圈与第2条中间段线圈之间的间距d：
[0018][0019]其中，ρ为感应加热装置线圈材料密度，C为感应加热装置线圈材料比热容，T为被加热带材目标加热温度，T
C
为环境温度，v为被加热超薄金属带材运动速度，λ为感应加热装置线圈材料热传导系数，f为流经感应加热装置的电流I的频率，b为感应加热装置线圈外边长，a为感应加热装置线圈内边长，h为被加热超薄金属带材厚度，μ为感应加热装置线圈材料磁导率，ρ
d
为感应加热装置线圈材料的电阻率；
[0020]步骤3，采用如下公式(3)计算感应加热装置线圈中第n条中间段线圈的总长度l：
[0021][0022]其中，μ
d
为被加热超薄金属带材磁导率；
[0023]若采用公式(4)计算的l＜l0，此时为保证被加热超薄金属带材的充分加热，l采用以下公式计算：
[0024]l＝1.2
×
l
0 (4)；
[0025]其中，l0为被加热超薄金属带材的宽度；
[0026]步骤4，采用如下公式(5)计算感应加热装置外加磁轭的厚度D：
[0027][0028]其中，μ1为感应加热装置外加磁轭材料的磁导率，ρ
d1
为感应加热装置外加磁轭材料的电阻率。
[0029]步骤5，采用如下公式(6)计算弯折角度θ：
[0030][0031]其中，D为感应加热装置外加磁轭厚度，Q为磁轭与感应加热装置的间隙，l1为中间段线圈长度，l1＝0.7l；
[0032]采用如下公式(7)计算弯折长度l2：
[0033][0034]采用如下公式(8)计算弯折长度l3：
[0035][0036]步骤6，采用如下公式(9)计算感应加热装置线圈的输入端口A和端口B之间的间距e：
[0037]e＝l3×
sinθ
‑2×
b
‑
0.0005
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)；
[0038]步骤7，采用如下公式(10)计算第n+1条感应加热装置外加磁轭的向下突出部分长度F：
[0039][0040]本专利技术的有益效果是，本专利技术研究的一种用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，弥补了超薄金属带材热处理的技术缺失。考虑了被加热超薄带材的加热需求，设计的感应加热装置磁场分布和能量密度分布更加均匀，使得被加热的超薄金属带材无褶皱、无熔洞、不易断裂。该方法可以满足超薄金属热处理的磁场均匀、能量密度分布均匀的工况要求，保障被加热超薄金属材料的良品率，提高储能电池的安全性。
附图说明
[0041]图1为采用本专利技术用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置进行感应加热过程示意图；
[0042]图2为本专利技术用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置外加磁轭结构的侧视图；
[0043]图3为本专利技术用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置的俯视图；
[0044]图4为本专利技术用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置由连接端口A或端口B看
入的截面图；
[0045]图5为本专利技术用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置外加磁轭结构的俯视图；
[0046]图6为本专利技术用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置外加磁轭结构的主视图。
[0047]图中，1.感应加热电源柜，2.同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，其特征在于：包括感应加热装置线圈(7)，感应加热装置线圈(7)上设置有感应加热装置外加磁轭(8)。2.根据权利要求1所述的用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，其特征在于：所述感应加热装置线圈(7)包括两部分结构，第一部分为呈S型依次绕制的BZ段线圈，第二部分为直线型AZ段线圈，所述感应加热装置线圈(7)设置有两个端口，两个端口分别为端口A和端口B，端口A和端口B之间的间距为e。3.根据权利要求2所述的用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，其特征在于：所述BZ段线圈中，包括n条依次平行设置的中间段线圈，在n条中间段线圈中，从第1条中间段线圈开始，相邻两条中间段线圈之间的间距分别记为d、1.5d、2d、
…
、从第1条中间段线圈开始，相邻两条中间段线圈依次首尾相接，各中间段线圈相接部分的宽度为b。4.根据权利要求3所述的用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，其特征在于：每条所述中间段线圈的两端进行了弯折处理，除第n条中间段线圈之外，其余各中间段线圈两端的弯折长度均为l2，第n条中间段线圈的一端弯折部分接第n
‑
1条中间段线圈的一端，第n条中间段线圈的另一端弯折部分接直线型AZ段线圈的一端，第n条中间段线圈与直线型AZ段线圈相接的弯折部分长度为l3，各所述中间段线圈的长度为l1，l1>l3>l2，各所述中间段线圈两端的弯折角度为θ。5.根据权利要求3所述的用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，其特征在于：所述感应加热装置线圈(7)的横截面为方形结构，内芯挖空通水，其中感应加热装置线圈(7)外边长记为b，内边长记为a。6.根据权利要求3所述的用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置，其特征在于：所述感应加热装置外加磁轭(8)包括n+1条，分别在直线型AZ段线圈处设置一条感应加热装置外加磁轭(8)，在n条所述中间段线圈处设置一条感应加热装置外加磁轭(8)，在每两个相邻所述中间段线圈的相接处均设置一条感应加热装置外加磁轭(8)。7.根据权利要求1～6任一权利要求所述的用于超薄金属均匀感应加热的感应加热装置的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张灯彩，姬军鹏，朱宇航，薛天阔，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：