一種諧振電纜、穿透熱加工裝置及電能傳輸系統的制作方法

本發明涉及電能傳輸領域，具體涉及一種諧振電纜、穿透熱加工裝置及電能傳輸系統。

背景技術：

在電能諧振狀態傳輸過程中，傳輸電能的導電體的阻抗限制了電能的傳輸距離。傳輸回路必須很短以減少阻抗。通常傳輸電纜長度不大于半米。若超過一定長度，則阻抗過大電路不能諧振工作。因此，為了實現中、高頻電能在諧振狀態的遠距離傳輸，需要解決輸送電纜的阻抗問題。現有技術采用輸送電纜中并接電容補償的方法，一定程度上增加了電纜的長度，但線路發熱仍較為嚴重，需要制冷機組實時制冷，導致電能傳輸效率較低。并且，現有技術只能將電能傳輸到變壓器，變壓器后無法再連接一定長度的電纜，只能直接接感應圈，長度受限使用不便。

技術實現要素：

為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種電容器原理的中、高頻諧振電纜，包括筒狀外導體和徑向可活動的設置在筒狀外導體內部的芯狀內導體；所述外導體的內、外部均由絕緣層包覆，所述內導體的外部由絕緣層包覆；所述內導體具有第一電流流向，所述外導體具有第二電流流向，所述第一電流流向與所述第二電流流向相反；所述內導體與外導體的間隙內通冷卻水；所述諧振電纜在接入電路后形成原理性電容器，并工作在諧振狀態。

作為優選，所述內導體包括多個相互絕緣的芯導體，所述芯導體的端子相互連接。所述外導體為相互連通的編織網狀導體。

本發明還提出了一種與所述諧振電纜匹配使用的雙環星形穿透熱加工裝置，包括在同一平面內相互間隔120度設置的三個導磁體，所述三個導磁體均為“山”字形結構，每個導磁體具有兩個凹槽；還包括感應線圈，所述感應線圈依次穿過所述導磁體的凹槽。

本發明還提出了一種電能傳輸系統，包括依次連接的變頻電源電路、所述諧振電纜和所述雙環星形穿透熱加工裝置。

作為優選，所述變頻電源電路中包括開關管和變壓器，開關管將所述直流電轉換為所需頻率的原邊電源，變壓器將所述原邊電源轉換為副邊電源，并通過所述諧振電纜至感應圈。感應圈工作在諧振狀態。

本發明的諧振電纜、穿透熱加工裝置及電能傳輸系統，具有如下優點：

(1)本發明的諧振電纜，內外導體臨近效應消除磁場對外的幅射波，電纜貼近金屬面輸電時不會泄露電磁波產熱而損壞電纜；

(2)內外導體形成原理性電容器，相當于在輸電線路中并聯了電容，參與電路輸傳和電路回路的諧振，中頻諧振電纜形成電容器極板，極板的延長即電纜的輸出長度。延長了中、高頻電能的傳輸距離并提高其傳送效率，提高輸電質量和穩定性；

(3)線纜內部通水，加強散熱，增加傳輸導體的電流密度。

(4)本發明的雙環星形穿透熱加工裝置，可以提高加熱裝置的性能，垂直于被加熱金屬快速加熱。

(5)利用本發明的采用諧振電纜和穿透熱加工裝置的電能傳輸系統，可以提高輸出功率和效率，減少線纜產熱，大幅度增加中、高頻電能的傳輸距離，在變壓器后端可以接入一定長度的電纜后再接入加熱裝置，方便使用。

附圖說明

圖1為本發明的諧振電纜的橫截面結構示意圖；

圖2為本發明的穿透熱加工裝置的結構示意圖；

圖3為本發明的穿透熱加工裝置的導磁體的側面結構示意圖；

圖4為本發明的電能傳輸系統的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：

如圖1所示，本實施例的諧振電纜，包括筒狀外導體1和徑向可活動的設置在筒狀外導體1內部的芯狀內導體2；所述外導體1的內部、外部均由絕緣層3包覆，所述內導體2的外部由絕緣層3包覆；所述內導體2具有第一電流流向，所述外導體1具有第二電流流向，所述第一電流流向與所述第二電流流向相反；所述內導體2與外導體1的間隙4內通冷卻水；所述諧振電纜在接入電路后形成原理性電容器，并工作在諧振狀態。

其中，內導體2包括多個相互絕緣的芯導體20，所述芯導體20的端子相互連接，可以增大線纜的傳輸電流，外導體1為相互連通的編織網狀導體10，與內導體2形成原理性電容器，參與電路傳輸和電路回路的諧振，可以減小電纜的阻抗，延長中、高頻電能的傳輸距離并提高其傳送效率。

本實施例的諧振電纜采用耐高壓材料，制成電容器原理的柔性結構，內導體2在重力作用下與外導體1不同心，在參與電路諧振時以最佳的電容值匹配，達到諧振，可以減小電路線纜損耗，傳輸距離遠。

本實施例的諧振電纜可用于變壓器原邊的電源連接線纜和變壓器的二次輸出線纜，產品有變壓器原邊的電源連接線纜可達到50m，變壓器副邊的二次輸出線纜可達到15m。

現有線纜靠空氣自冷，只能達到5A/mm²，而本實施例的內導體2與外導體1的間隙內通冷卻水，可以滿足線纜25A/mm²，進一步增加了導體中、高頻電能的傳輸電流密度。

實施例2：

如圖2、3所示，本實施例為與實施例1的諧振電纜匹配使用的雙環星形穿透熱加工裝置，包括在同一平面內相互間隔120度設置的三個導磁體5，所述三個導磁體5均為“山”字形結構，每個導磁體5具有兩個凹槽50；還包括感應線圈6，所述感應線圈6從第一個導磁體5的一個凹槽50內穿入，依次穿入穿出另外兩個導磁體5的凹槽50后，再從第一個導磁體5的另一個凹槽50穿出。

工作時，將金屬工件放置于本實施例的穿透熱加工裝置下，線圈磁場對金屬工件形成線性渦流，使其發熱，該熱能在一定厚度內為穿透熱，且垂直于被加熱金屬以超導的速度傳熱。當金屬工件產生的熱能達到導磁體5材料的居里點時，會因居里點的作用而自動停止加熱。

實施例3：

如圖4所示，本實施例的電能傳輸系統，包括依次連接的變頻電源電路A、實施例1的諧振電纜B和實施例2的穿透熱加工裝置C。

其中，變頻電源電路A的兩個接線端子分別與諧振電纜B的外導體1和內導體2相連；變頻電源電路A中設有開關管7和變壓器8，本實施例中為IGBT。IGBT將輸入直流電轉換為所需頻率的原邊電源，變壓器8將所述原邊電源轉換為副邊電源，并通過至所述諧振電纜B；諧振電纜B將電能輸送至穿透熱加工裝置C，使穿透熱加工裝置C對金屬工件加熱。諧振電纜B和穿透熱加工裝置C的感應圈6均工作在諧振狀態。

本實施例中的諧振電纜B包括連接在變頻電源電路A輸出端、變壓器原邊的電源連接線纜B1和連接在變壓器副邊的二次輸出線纜B2，本實施例中，電源連接線纜B1的長度可達50m，二次輸出線纜B2的長度可達15m，增加了中、高頻電能的傳輸距離。

本發明的電源輸入功率比現有技術更低，諧振電纜B的冷卻功率比并接電容的冷卻功率更低，對60mm厚、8mm寬的金屬板進行加熱時，本發明的雙環星形穿透熱加工裝置C相比于現有技術的直線形加熱裝置，加熱長度更長，加熱效果更好，且變壓器后加熱裝置前可以接入一定長度的電纜，方便使用。具體數據如表1所示。

表1

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明，對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的。

應當理解的是，本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理并包括本發明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。