导磁体与屏蔽作用

2018/11/9
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。
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(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
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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：
(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。
2018/11/9
导磁体的工作原理
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)
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高频导磁体：
高频导磁体，以铁氧体导磁体效能最好。由于 频率高达500 kHz，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。
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导磁体的作用：
(1)提高线圈效率，充分利用加至工件上的加 热功率；
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外径(a)、孔内壁(b)感应线圈 的等效磁路
导磁体的应用
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臵。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。
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（b）
图4导磁体在淬火感应器上的具体应用 (a)孔内表面高频淬火用感应器；(b)平面高频淬火用感应器
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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。
中频导磁体 ：
中频导磁体适用频率一般为1～10 kHz，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=8～10 kHz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0.05 mm厚度的产品，在强冷条件下可用 于100 kHz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。
外径(a)、孔内壁(b)感应线圈的等效磁路
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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。 当把导磁体放臵于感应圈 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。
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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。
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机车铝热交换器管接头钎焊中应用的马蹄形感应器
பைடு நூலகம்
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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。
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在感应淬火进行局部淬火时，采用的 “电磁屏蔽”的材料主要是铁磁材料
对于凸台或尖角处加上铁磁材料环，在铁磁材料 环中因漏磁的产生而使磁力线不能穿过那些不需 要加热的部位，从而起到屏蔽作用。 对于凹坑可以采取向其内钉入铁磁材料钉或楔子 进行屏蔽，从而避免工件在感应加热时这些部位 产生过热或开裂等现象。
(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。
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导磁体在感应加热中的应用
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。
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(magnetic flux concen— 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