导磁体和屏蔽作用

感应器的制作一、导磁体二、屏蔽作用导磁体的定义及分类:导磁体亦称磁场集中器(magneticfluxconcen—trator)或铁芯(core)，是由磁性材料制成的叠片或块状元件。常用的导磁体材料：矽钢片、铁氧体以及非经导磁体根据感应加热设备频率的不同，可相应分为中频导磁体和高频导磁体两大类2023/2/6中频导磁体适用频率一般为1～10kHz，习惯使用的是硅钢片叠片或纯铁片叠片。为减少铁损，导磁体的厚度要随频率的提高而减薄。理论上硅钢片的厚度应小于它的电流透入深度。如中频导磁强力线圈，当f=8～10kHz时，厚度应为0.20~0.35mm。由于制造技术的发展，国外冷轧钢片已有0.05mm厚度的产品，在强冷条件下可用于100kHz的频率，但价格昂贵。基于硅钢片导磁体的局限性，高频导磁体便随之发展起来。中频导磁体：2023/2/6高频导磁体，以铁氧体导磁体效能最好。由于频率高达500kHz，只能用粉末冶金法制造，其粉末颗粒极细，用粘接剂粘结、压制、烧结而成，颗粒之间是绝缘的。尽管如此，在高频电流下，导磁体还是会发热。高频导磁体：导磁体的作用：2023/2/6(1)提高线圈效率，充分利用加至工件上的加热功率；(2)提高线圈功率因数；(3)防止对工件上不需处理的部位进行加热；(4)精确控制磁场从而达到要求的加热模式；(5)提高高频供电线路的效率；(6)屏蔽靠近线圈的外部磁场。导磁体在感应加热中的应用2023/2/6由于中、高频电流具有圆环效应，当中高频电流通过环形感应器时，电流集中在感应器内侧，当加热圆筒形工件的内表面时，因磁力线集中在内侧，所以降低了感应器的效率，为提高感应器的效率，应在感应器上使用导磁体。恰当的使用导磁体可以提高加热表面的功率密度，改善感应器和工件的耦合效应，并提高热效率。2023/2/6(a)(b)图6带导磁体的感应器(a)凸轮轴淬火感应器；(b)变速器齿轮淬火感应器2023/2/6(1)加热模式的控制和均匀一致的加热，提高热处理质量；(2)在同样功率条件下提高生产率；(3)节省能源，减少废品，降低生产成本；(4)通过屏蔽靠近线圈的杂散磁通来减小非处理部位的加热，使处理过程获得改进；(5)对一定的感应圈使用导磁体可减低设备功率，从而减少资金投入。导磁体的物理和技术特性为感应加热过程提供了如下优点：导磁体的工作原理2023/2/6导磁体的作用可以用等效磁场示意图来说明，如图所示。其中，磁通量∮在感应器周围的闭合回路中流动。感应器的安匝数IN是磁场的驱动源。Zm值表示“活性区”(线圈内的工件和耦合间隙)的相应磁阻，Rm表示磁通回路的磁阻。磁通量计算式：∮=IN／(Zm+Rm)外径(a)、孔内壁(b)感应线圈的等效磁路2023/2/6导磁体强烈地降低其所处区域的磁阻Zm或Rm将导磁体应用于感应器(即线圈)，它通过控制磁通流量的走向改善加热区域的磁场分布，用以增强局部加热效果或进行电磁场屏蔽，提高加热部位温度的均匀性，获得特定的硬化层。

当把导磁体放置于感应圈周围的磁通回路中时，磁路中的总磁阻将下降，磁通量会增高，能量更加集中在被加热工件的相应部位，从而可以减小感应圈所需电流。外径(a)、孔内壁(b)感应线圈的等效磁路导磁体的应用2023/2/6一、感应钎焊导磁体的在感应钎焊中一个有效应用实例是机车铝热交换器上连接接头的钎焊。根据最新技术，带有螺纹的热交换器是在一个大的控制气氛电阻炉中进行钎焊，然后将不同的管子焊入交换器中，以适应特定的汽车系统配置。铝钎焊工艺对焊接接头区域的温度分布十分敏感，因为钎焊温度和熔化温度十分接近，加热不足或过热都会导致无法弥补的或潜在的缺陷。2023/2/6机车铝热交换器管接头钎焊中应用的马蹄形感应器2023/2/6二、感应淬火导磁体在感应淬火方面的应用范围极广。淬火感应器上加装导磁体，利用导磁体的槽口效应，可调整电流在感应器上的流经部位，使更多功率施加到所需加热的部位，减少工件畸变和氧化，提高生产率，起到聚能节电增效的作用，尤其是在内孑L和平面加热的感应器上使用，效果十分显著。图4(a)和(b)分别表示这两种淬火加热感应圈。2023/2/6图4导磁体在淬火感应器上的具体应用（b）(a)孔内表面高频淬火用感应器；(b)平面高频淬火用感应器2023/2/6屏蔽作用在利用感应淬火进行局部淬火时，当需要加热的部位和不需要加热的部位靠的很近时，将会是不需要淬火的部位淬硬。如果工件上有凸台、凹坑或尖角时，感应淬火时也会是这些部位产生变形或开裂，为避免这种情况的发生，常采用“电磁屏蔽”的方法。2023/2/6电磁屏蔽的定义：就是对两个空间之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。2023/2/6电磁屏蔽的使用材料：（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。2023/2/6在感应淬火进行局部淬火时，采用的