電磁線線芯的高頻感應退火技術研究

湯浩

摘 要：在電磁線中使用到的主要原材料為銅導線，不同的熱處理對銅導線半硬值影響規律有所區別。本文通過對高頻感應退火中的感應溫度和感應電流大小對銅導線半硬值的影響進行了研究，希望能對電磁線線芯的生產工藝提高能有所幫助。

關鍵詞：電磁線線芯;高頻感應退火;退火工藝;技術研究

1引言

電磁線廣泛應用于變壓器等電力設備中的線圈以及繞組等零部件，根據用途的不同，可以分為漆包線、無極絕緣電磁線、繞包線和特種漆包線等。無論是作為何種用途，電磁線中線芯都是由銅線組成的，根據制造工藝的不同，其力學性能和電氣性能也會有所不同。本論文所要闡述的是高頻感應退火。其原理為高頻感應線圈在通電時會產生磁場，而銅線在通過磁場時由于和磁感線形成切割，會在銅線中產生感應電流，使得銅導線中不斷產生熱量，最終達到退火的溫度，形成高頻感應退火工藝。

2現狀分析

銅線是電磁線中重要的組成部分，對電磁線圈的電氣性能和機械性能起到了主導地位。因此，銅線質量的好壞，直接關系到使用了電磁線圈設備的工作穩定性。目前，由于受到銅線架構工藝的限制，在銅線的表面會形成凹坑、毛刺等異常問題，不僅影響到銅線的外觀，更為重要的是在后續銅線加工工藝以及受儲存環境的影響，容易造成銅線的表面氧化，從而直接影響到電磁線的機械性能和電氣性能。另外，銅線在傳統的退火工藝中，半硬線的烘烤時間若被延長，就會變成軟線，也會直接影響到銅線的機械性能和電氣性能。根據不同的使用需求，通過退火工藝的調整來改變銅線半硬值，從而實現良好的性能，是很多電纜企業研究和探討的方向。

3研究方向及驗證思路

通過對工藝中各項參數的改變，比如高頻感應線圈中電流的大小、磁場的強度、銅導線中感應電流的大小等各項因素來實現退火工藝中溫度的調節。并進一步對高頻感應溫度、高頻感應電流和高頻線線芯的規格對銅導線半硬值的影響規律進行探究，找到不同場合下使用的電磁線所適合的退火工藝。

4實驗儀器與實驗過程

4.1實驗儀器

如下圖所示，（a）圖是銅導線的控制裝置結構說明圖，銅導線的運行的方向為從前到后（圖中箭頭示意）;（b）圖是高頻燒結頭的結構說明圖，高頻燒結頭的作用是為了增加導磁體的螺旋狀感應線圈，它的作用是將磁感應線聚集，使得磁場的強度加大，從而提高了磁能的利用率。

在上圖中，各數字所表示的零部件如下：

4.2實驗過程

為了更好地對高頻退火工藝進行研究，本實驗所設定的牽引速度為6m/min。研究的對象為在不同的高頻供應溫度和高頻感應電流下，銅導線的半硬值變化規律。設定的樣件為3組，在實驗過程中均需要多次進行測量，每組數據以及每次測量的值誤差要控制在5%以內。

5實驗結果分析與討論

5.1高頻感應溫度對銅導線的半硬值影響分析

該實驗結果表明，在高頻溫度210°C-230°C之間，由于半硬值的下降很快，若想要將銅導線的半硬值控制在這個區間，即100-360N/mm2內的難度非常大.例如，按照上圖表，當溫度從210°C上升到220°C，雖然高頻溫度只上升了10°C，但是半硬值卻從360N/mm2迅速下降到了178N/mm2左右，平均每升高1°C，半硬值就幾乎下降了18N/mm2左右，說明在該溫度區間，半硬值對溫度的影響非常敏感。究其原因，是因為在導磁體的螺旋狀高頻燒結頭部磁場的強度得到了增加，直接影響了溫度得到了較為迅速的變化。

5.2高頻感應電流對銅導線半硬值的影響分析

通過實驗發現，隨著高頻電流值的升高，銅導線的半硬值也呈現出了下降的趨勢。在高頻電流值為60-70A之間，半硬值的下降趨勢并不明顯;當高頻電流在70-95A之間時，半硬值的下降非常明顯;當高頻電流在95A以上時，銅導線的半硬值下降趨勢就趨于穩定的狀態。為了進一步研究半硬值和高頻電流之間的關系，又采用了窄范圍高頻感應電流對銅導線進行了退火處理。窄范圍高頻感應電流的范圍區間為75-82A，窄范圍的高頻感應電流在76A、77A、78A這三個值時對應的銅導線半硬值分別為362、321、和272N/mm2，與寬范圍的高頻感應電流所對應的銅導線半硬值相比，明顯窄范圍的高頻感應電流值要大很多。究其原因，是因為在這兩次實驗中，由于銅導線在高頻燒結頭中放置的位置不一致，造成了磁場的強度也相應地發生了改變，這就使得銅導線從感應頭穿過時所產生的感應電流大小不一，最終產生的熱量有所差異，退火的溫度也發生了相應的變化，造成退火后銅線的機械性能和電氣性能發生改變。

本實驗的樣件分為3組，通過對不同組的樣件在不同時間斷進行半硬值測量法相，即時在同一電流值下，不同的時間段半硬值的變化也很大。因此，在高頻退火工藝中，不僅要保證牽引速度的穩定性，還要確保銅導線在燒結頭中位置明確，既不能隨意變更位置，也不能產生晃動，這樣當燒結頭對磁感線就會均勻地切割，所產生的感應電流和產生的熱量也是均勻的，退火的溫度才能滿足工藝的需求。

6結語

本文對電磁線線芯的高頻感應退火工藝進行了探究，通過實驗了解到高頻感應溫度在210-230°C范圍內時，銅導線的半硬值隨著感應溫度產生急劇的下降，在其它范圍內下降的趨勢比較緩慢;當高頻感應電流在70-95A時，銅導線的半硬值也下降的比較塊，而在這以外的感應電流時，銅導線的半硬值無明顯變化。

參考文獻：

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