一种节能感应圈及应用该感应圈的晶体生长炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103334157A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103334157103334157A(43)申请公布日2013.10.02(21)申请号201310235289.0(22)申请日2013.06.14(71)申请人中山大学地址510275广东省广州市新港西路135号(72)发明人王彪沈文彬朱允中林少鹏(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人陈卫(51)Int.Cl.C30B35/00(2006.01)H05B6/36(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种节能感应圈及应用该感应圈的晶体生长炉(57)摘要本发明涉及感应加热技术领域，更具体地，涉及一种节能感应圈及应用该感应圈的晶体生长炉。一种节能感应圈，其中，包括线管，线管包括导电部，导电部内为中空部，导电部外包覆包裹层；所述的导电部包括多条细铜线，多条细铜线之间为充填物；所述的中空部内部流通冷却液；感应圈由线管绕制而成。本发明有效避免了高频交流电在线圈中的趋肤效应和涡流效应。同时保证良好散热，不影响晶体生长。确保感应圈中每一根细铜线的受热完全一致，还能将发热体的漏热迅速分散传导至冷却液。独特灌封工艺实现定型、热导率高、绝缘性高、气密性好、柔性好、保护线圈内部结构保密性的效果，保证散热良好，完全满足各种晶体生长要求。CN103334157ACN103457ACN103334157A权利要求书1/1页1.一种节能感应圈，其特征在于，包括线管（10），线管（10）包括导电部（11），导电部（11）内为中空部（12），导电部（11）外包覆包裹层（13）；所述的导电部（11）包括多条细铜线（111），多条细铜线（111）之间为充填物（112）；所述的中空部（12）内部流通冷却液；感应圈由线管（10）绕制而成。2.根据权利要求1所述的一种节能感应圈，其特征在于，所述的充填物（112）为耐高温树脂。3.根据权利要求1所述的一种节能感应圈，其特征在于，所述的包裹层（13）为玻璃纤维。4.一种晶体生长炉，其特征在于应用权利要求1至3任一所述的节能感应圈，包括坩埚（20），设于坩埚（20）外的保温罩（30），线管（10）盘绕于保温罩（30）的外壁上；感应圈还包括两个引出段（14）,引出段（14）的端部设有电极（50），冷却液由其中一引出段（14）流入线管（10），由另外一引出段（14）流出线管（10）。5.根据权利要求4所述的一种晶体生长炉，其特征在于，所述的线管（10）盘绕于保温罩（30）的外壁上的形状为圆柱形，其每层线管（10）的圆心位于同一竖直线上，每层线管（10）的包裹层（13）相互接触。6.根据权利要求5所述的一种晶体生长炉，其特征在于，所述的包裹层（13）外部与保温罩（30）之间还设有绝热材料。7.根据权利要求5所述的一种晶体生长炉，其特征在于，所述的线管（10）盘绕于保温罩（30）外壁的圆柱形底部还设有底盘（60）。2CN103334157A说明书1/3页一种节能感应圈及应用该感应圈的晶体生长炉技术领域[0001]本发明涉及感应加热技术领域，更具体地，涉及一种节能感应圈及应用该感应圈的晶体生长炉。背景技术[0002]感应加热技术广泛应用于，金属熔炼、晶体生长、焊接、保温等设备中，此项技术与科学研究及工业生产有紧密联系。感应加热设备运行过程中，加热目标置于交变磁场中产生涡流，导致热件发热。目前，针对这一高能耗大型设备的改进工作不胜枚举，主要集中在感应电源的设计，但鲜有通过改造感应加热圈而提高效率的工作。[0003]交变电流通过导体时，引起导体截面上电流分布不均匀，愈接近导体表面电流密度越大（趋肤效应）。电流工作频率越高，导体截面越大，趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。通电导线内部会伴随着一定程度的涡流效应，引起导线发热。感应加热设备离不开高频交变电流，传统感应线圈会因此消耗大量能量。家用电磁炉设备的感应圈使用漆包绞合线绕制成盘状，可减弱趋肤效应，但被加热体需紧贴线圈，工作温度低。而且使用风冷的散热方式，导致热件周边温场极不稳定。因此无论是线圈设计、散热方式还是散热能力，都无法满足金属熔炼、晶体生长、焊接等工业设备的要求。[0004]目前用于晶体生长的大功率感应圈均为铜管绕制，定型后不能改变，中通冷却液而达到良好的散热效果且线圈强度满足高真空，高正压保护气氛等要求。但此种线圈在交变电场中产生强的涡流损耗，损失大量能量。而且完全不具备柔性，尺寸稍有误差即安装困难，不同设备间更不能替换。由于保温罩尺寸的限制，一套设备只能加热特定尺寸以内的坩埚