Bộ tập trung từ cho cuộn cảm ứng nhiệt: Lựa chọn và Gia công

Bộ tập trung từ thường được sử dụng trên cuộn cảm ứng nhiệt để hướng trường từ về phía một khu vực đã chọn của chi tiết gia công. Một bộ tập trung thích hợp có thể cải thiện sự ghép nối từ tính, giảm luồng từ rò rỉ và giúp tạo hình mô hình gia nhiệt.

Chất liệu tự nó, tuy nhiên, hoạt động trong các điều kiện khắt khe. Nó tiếp xúc với một trường từ dao động, bức xạ nhiệt từ chi tiết gia công, Rung động, nước làm mát và quá trình gia nhiệt và làm mát lặp đi lặp lại. Một vật liệu hoạt động tốt ở một tần số hoặc trên một cuộn cảm có thể không phù hợp với cuộn khác.

Vì lý do này, việc chọn bộ tập trung từ thông nên bắt đầu từ điều kiện vận hành của hệ thống gia nhiệt cảm ứng, không chỉ đơn giản là chọn vật liệu có độ thấm từ cao nhất.

Một bộ tập trung từ thông điều hướng trường từ đến một khu vực được chọn trên chi tiết gia công — cùng một cuộn dây hiển thị có và không có bộ tập trung.

1. Tần số đến trước	2. Những thuộc tính nào quan trọng
3. Ferrite, Thép silic hoặc hợp kim	4. Các biện pháp phòng ngừa khi gia công

1. Tần số đến trước

Câu hỏi đầu tiên là liệu vật liệu từ có phù hợp cho tần số vận hành nguồn điện cảm ứng.

Các vật liệu từ khác nhau có các dải tần số sử dụng khác nhau. Nếu sử dụng bộ tập trung vượt quá phạm vi dự định của nó, tổn thất từ có thể tăng nhanh và vật liệu có thể bắt đầu tự nóng lên.

Chế độ hỏng hóc phụ thuộc vào vật liệu.

Ferrite có thể mất tính chất từ khi nhiệt độ vượt quá nhiệt độ Curie của nó. Lá thép silic có thể quá nóng, oxy hóa hoặc thậm chí trở nên đỏ rõ rệt trong điều kiện khắc nghiệt. Trong vật liệu tổng hợp từ có thể gia công được vật liệu, nhiệt độ quá cao có thể làm hỏng chất kết dính giữ các hạt từ tính lại với nhau, cuối cùng gây ra nứt hoặc phân mảnh.

Đây là lý do tại sao nên kiểm tra khả năng tương thích tần số trước khi tính thấm, hình dạng hoặc dễ gia công.

Tần số thực tế cho phép phải lấy từ số liệu kỹ thuật của nhà sản xuất vật liệu. Không nên chỉ định một dải tần chung cho ferrite, thép silicon nhiều lớp hoặc vật liệu từ tính tổng hợp, vì cấp độ và công thức khác nhau đáng kể.

Tần số hoạt động cũng không phải là nguyên nhân duy nhất gây nóng bộ tập trung. cường độ trường, độ dày bộ tập trung, điều kiện làm mát và vị trí của nó so với chi tiết đều ảnh hưởng đến tổn thất. Một vật liệu về mặt kỹ thuật nằm trong dải tần số vẫn có thể quá nhiệt nếu cuộn cảm được thiết kế kém hoặc làm mát không đủ.

2. Những đặc tính quan trọng khi chọn bộ tập trung lưu lượng?

Sau khi xác nhận tần số phù hợp, một số tính chất vật liệu cần được xem xét cùng nhau.

Tính thấm từ ảnh hưởng đến mức độ dễ dàng từ thông đi qua vật liệu. Độ thấm cao hơn có thể giúp định hướng và tập trung từ thông xung quanh vùng sưởi ấm cần thiết. Nó không nên, tuy nhiên, được coi là đơn giản “càng cao, càng tốt” đặc điểm kỹ thuật. Giá trị hữu ích phụ thuộc vào tần số, cường độ từ trường, tổn thất vật liệu và hình dạng của bộ tập trung.

Điện trở suất rất quan trọng vì bản thân bộ tập trung nằm trong từ trường xen kẽ. Dòng điện xoáy được tạo ra bên trong vật liệu gây ra sự gia nhiệt thêm. Điện trở suất cao hơn thường làm giảm tổn thất dòng điện xoáy này. Đây là một lý do silicon được thêm vào thép điện, và tại sao ferrite và vật liệu composite hạt cách điện có thể hữu ích trong các ứng dụng tần số cao hơn.

Vật liệu hành vi bão hòa cũng nên được xem xét. Khi mật độ từ thông trở nên quá cao, khi một vật liệu từ tính tiến đến bão hòa, khả năng tập trung thêm từ trường của nó giảm đi. Điều này đặc biệt quan trọng xung quanh các cuộn cảm mật độ công suất cao và những khu vực nơi từ trường tập trung mạnh.

Nhiệt độ Curie là một giới hạn thực tiễn khác. Một bộ tập trung từ thông nhận nhiệt từ hai hướng: tổn thất từ tính sinh ra nhiệt bên trong vật liệu, trong khi chi tiết gia công nóng phát xạ nhiệt về phía nó. Nếu nhiệt độ vật liệu vượt quá điểm Curie của nó, các tính chất từ tính của nó suy giảm mạnh.

Tốt độ dẫn nhiệt giúp kiểm soát vấn đề này. Bộ tập trung thường được lắp trực tiếp vào ống đồng hoặc tản nhiệt bằng đồng. Nhiệt sau đó có thể được truyền vào cấu trúc đồng làm mát bằng nước. Một vật liệu có khả năng truyền nhiệt kém có thể tiếp tục tích tụ nhiệt ngay cả khi cuộn cảm ứng được làm mát đầy đủ.

Tính chất cơ học dễ bị bỏ qua. Một bộ tập trung được lắp trên cuộn cảm ứng công nghiệp có thể tiếp xúc với rung động, sốc nhiệt, chất lỏng làm nguội, cặn bã, độ ẩm và chu kỳ nhiệt độ lặp đi lặp lại. Khả năng chống nứt, ăn mòn và sốc nhiệt do đó quan trọng không kém hiệu suất từ tính khi cần tuổi thọ dài.

Cuối cùng, vật liệu cần phù hợp với yêu cầu hình học. Cuộn cảm ứng thường sử dụng bộ tập trung có rãnh, bề mặt cong, các tiết diện hình chữ U hoặc Π-các tiết diện tùy chỉnh khác. Vật liệu có hiệu suất từ tính tốt nhưng không thể sản xuất theo hình dạng yêu cầu có thể không phù hợp với cuộn cảm đó.

3. Ferrite, Thép silicon hoặc vật liệu từ có thể gia công được?

Không có vật liệu từ tính nào tốt nhất cho mọi cuộn dây cảm ứng.

Trong thực tế, việc lựa chọn vật liệu thường liên quan đến sự thỏa hiệp giữa hiệu suất từ tính, tần số vận hành, nhiệt độ, độ bền cơ học, làm mát, hình dạng và chi phí. Chỉ đơn giản thay thế một loại bộ tập trung bằng loại khác mà không xem xét cuộn cảm hoàn chỉnh có thể thay đổi mẫu nhiệt thay vì cải thiện nó.

4. Các biện pháp phòng ngừa khi gia công vật liệu từ tính có thể gia công

Các bộ tập trung từ tính có thể gia công thường được sản xuất bằng cách trộn bột sắt từ với chất kết dính, sau đó ép và xử lý nhiệt. Một số vật liệu có mật độ cao có thể thể hiện các tính chất định hướng, do đó nên xem xét hướng định hướng khi chế tạo các hình dạng như Π-bộ tập trung loại.

Một vấn đề tương tự tồn tại khi Π-các mạch từ có hình dạng được làm từ các lá thép silic định hướng. Hướng của vật liệu từ tính so với đường đi của từ thông có thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.

Các tấm thép silic cũng cần được chú ý sau khi dập. Các gờ còn lại trên mép nên được loại bỏ. Nếu các tấm liền kề được kết nối điện qua các gờ, lớp cách điện giữa các tấm có thể bị ảnh hưởng và tổn thất dòng điện xoáy có thể tăng lên.

Vật liệu từ tính composite dễ gia công thường có thể được xử lý bằng các thao tác thông thường như tiện, khoan, phay và mài.

Dụng cụ cắt nên sắc bén. Mức tiến dao tương đối nhỏ và tốc độ cắt phù hợp giúp giảm bớt mẻ và ứng suất cơ học quá mức trên vật liệu.

Gia công thường được thực hiện mà không dùng dung dịch cắt thông thường trừ khi nhà cung cấp vật liệu quy định khác. Mục tiêu là tránh đưa chất lỏng hoặc chất bẩn có thể ảnh hưởng đến cấu trúc xốp hoặc liên kết của vật liệu.

Câu hỏi thường gặp

Bấm vào một câu hỏi để mở rộng câu trả lời.

Có thể sử dụng một vật liệu tập trung trên bất kỳ dải tần số nào?

KHÔNG. Mỗi vật liệu từ tính đều có dải tần số hữu ích. Trên dải tần số đó, tổn thất từ ​​tính tăng lên và bộ tập trung có thể bắt đầu tự nóng lên — ferit mất tính chất khi vượt quá điểm Curie, thép silic bị oxy hóa, và chất kết dính composite có thể bị nứt. Luôn kiểm tra dữ liệu của nhà sản xuất để biết loại cụ thể.

Tại sao EDM hoặc EDM dây thường không phù hợp với vật liệu tổng hợp từ tính có thể gia công được?

Những vật liệu tổng hợp này được làm từ các hạt từ tính cách điện riêng lẻ được giữ với nhau bằng chất kết dính dẫn điện kém., nên tính chất điện của chúng khác với kim loại rắn. Bởi vì EDM dựa vào độ dẫn điện, nó không phù hợp cho nhiều loại vật liệu như vậy. Xác minh phương pháp gia công đối với vật liệu cụ thể trước khi tiến hành.

Làm sao tôi biết bộ tập trung từ đang quá nhiệt?

Quan sát sự thay đổi màu sắc, nứt nẻ, hoặc giảm hiệu suất sưởi ấm. Quá nhiệt có thể do cường độ từ trường quá lớn, làm mát không đủ, hoặc đặt không đúng vị trí so với chi tiết gia công — ngay cả khi vật liệu nằm trong phạm vi tần số cho phép.