聚合物加工设备电磁感应加热技术研究

【摘要】：本文针对注塑机、挤出机等聚合物加工设备在物料传送加热过程中存在的物料加热不均匀、径向温差大、效率低等问题,提出一种基于三相感应电机原理的聚合物加工设备电磁感应加热技术。设备料筒相当于电机定子,螺杆相当于电机转子,在设备料筒内开槽并内置三相绕组,外接高频电源,产生高频旋转磁场,料筒与螺杆在其作用下感生涡流并发热,缩小径向温差,提高加热效率。本文对聚合物加工设备电磁感应加热技术进行了理论分析和实验研究。主要研究内容如下:(1)建立内置三相绕组感应加热技术结构模型并分析电磁感应加热原理。建立内置三相绕组加热系统的电磁场方程组,结合边界条件,修正铁芯端部系数,推导得到系统加热功率的计算公式。(2)利用Ansoft软件建立加热系统结构模型,分析了槽口尺寸、气隙长度及绕组形式对磁场分布、磁场强度的影响,为加热系统基本结构的设计提供依据。(3)利用Ansys软件的电磁-热耦合模块,对加热系统进行电磁-热耦合分析,仿真计算涡流功率。进而仿真分析加热系统预热时间,绘制料筒与螺杆的温升曲线,验证本文设计的加热系统的合理性和有效性。并通过仿真分析了结构参数对涡流分布及加热功率的影响,并给出相关参数一般选取原则。(4)设计并制造内置单相绕组的电磁感应加热样机,对开口槽和闭口槽样机进行实验研究,验证结构参数设计的合理性;把开口槽样机实验结果同缠式电磁加热技术相对比,验证本技术的优越性;并同内置三相绕组电磁感应加热技术仿真结果对比,验证采用三相绕组的可行性及优势。