电磁线线芯的高频感应退火技术研究

汤浩

摘 要：在电磁线中使用到的主要原材料为铜导线，不同的热处理对铜导线半硬值影响规律有所区别。本文通过对高频感应退火中的感应温度和感应电流大小对铜导线半硬值的影响进行了研究，希望能对电磁线线芯的生产工艺提高能有所帮助。

关键词：电磁线线芯;高频感应退火;退火工艺;技术研究

1引言

电磁线广泛应用于变压器等电力设备中的线圈以及绕组等零部件，根据用途的不同，可以分为漆包线、无极绝缘电磁线、绕包线和特种漆包线等。无论是作为何种用途，电磁线中线芯都是由铜线组成的，根据制造工艺的不同，其力学性能和电气性能也会有所不同。本论文所要阐述的是高频感应退火。其原理为高频感应线圈在通电时会产生磁场，而铜线在通过磁场时由于和磁感线形成切割，会在铜线中产生感应电流，使得铜导线中不断产生热量，最终达到退火的温度，形成高频感应退火工艺。

2现状分析

铜线是电磁线中重要的组成部分，对电磁线圈的电气性能和机械性能起到了主导地位。因此，铜线质量的好坏，直接关系到使用了电磁线圈设备的工作稳定性。目前，由于受到铜线架构工艺的限制，在铜线的表面会形成凹坑、毛刺等异常问题，不仅影响到铜线的外观，更为重要的是在后续铜线加工工艺以及受储存环境的影响，容易造成铜线的表面氧化，从而直接影响到电磁线的机械性能和电气性能。另外，铜线在传统的退火工艺中，半硬线的烘烤时间若被延长，就会变成软线，也会直接影响到铜线的机械性能和电气性能。根据不同的使用需求，通过退火工艺的调整来改变铜线半硬值，从而实现良好的性能，是很多电缆企业研究和探讨的方向。

3研究方向及驗证思路

通过对工艺中各项参数的改变，比如高频感应线圈中电流的大小、磁场的强度、铜导线中感应电流的大小等各项因素来实现退火工艺中温度的调节。并进一步对高频感应温度、高频感应电流和高频线线芯的规格对铜导线半硬值的影响规律进行探究，找到不同场合下使用的电磁线所适合的退火工艺。

4实验仪器与实验过程

4.1实验仪器

如下图所示，（a）图是铜导线的控制装置结构说明图，铜导线的运行的方向为从前到后（图中箭头示意）;（b）图是高频烧结头的结构说明图，高频烧结头的作用是为了增加导磁体的螺旋状感应线圈，它的作用是将磁感应线聚集，使得磁场的强度加大，从而提高了磁能的利用率。

在上图中，各数字所表示的零部件如下：

4.2实验过程

为了更好地对高频退火工艺进行研究，本实验所设定的牵引速度为6m/min。研究的对象为在不同的高频供应温度和高频感应电流下，铜导线的半硬值变化规律。设定的样件为3组，在实验过程中均需要多次进行测量，每组数据以及每次测量的值误差要控制在5%以内。

5实验结果分析与讨论

5.1高频感应温度对铜导线的半硬值影响分析

该实验结果表明，在高频温度210°C-230°C之间，由于半硬值的下降很快，若想要将铜导线的半硬值控制在这个区间，即100-360N/mm2内的难度非常大.例如，按照上图表，当温度从210°C上升到220°C，虽然高频温度只上升了10°C，但是半硬值却从360N/mm2迅速下降到了178N/mm2左右，平均每升高1°C，半硬值就几乎下降了18N/mm2左右，说明在该温度区间，半硬值对温度的影响非常敏感。究其原因，是因为在导磁体的螺旋状高频烧结头部磁场的强度得到了增加，直接影响了温度得到了较为迅速的变化。

5.2高频感应电流对铜导线半硬值的影响分析

通过实验发现，随着高频电流值的升高，铜导线的半硬值也呈现出了下降的趋势。在高频电流值为60-70A之间，半硬值的下降趋势并不明显;当高频电流在70-95A之间时，半硬值的下降非常明显;当高频电流在95A以上时，铜导线的半硬值下降趋势就趋于稳定的状态。为了进一步研究半硬值和高频电流之间的关系，又采用了窄范围高频感应电流对铜导线进行了退火处理。窄范围高频感应电流的范围区间为75-82A，窄范围的高频感应电流在76A、77A、78A这三个值时对应的铜导线半硬值分别为362、321、和272N/mm2，与宽范围的高频感应电流所对应的铜导线半硬值相比，明显窄范围的高频感应电流值要大很多。究其原因，是因为在这两次实验中，由于铜导线在高频烧结头中放置的位置不一致，造成了磁场的强度也相应地发生了改变，这就使得铜导线从感应头穿过时所产生的感应电流大小不一，最终产生的热量有所差异，退火的温度也发生了相应的变化，造成退火后铜线的机械性能和电气性能发生改变。

本实验的样件分为3组，通过对不同组的样件在不同时间断进行半硬值测量法相，即时在同一电流值下，不同的时间段半硬值的变化也很大。因此，在高频退火工艺中，不仅要保证牵引速度的稳定性，还要确保铜导线在烧结头中位置明确，既不能随意变更位置，也不能产生晃动，这样当烧结头对磁感线就会均匀地切割，所产生的感应电流和产生的热量也是均匀的，退火的温度才能满足工艺的需求。

6结语

本文对电磁线线芯的高频感应退火工艺进行了探究，通过实验了解到高频感应温度在210-230°C范围内时，铜导线的半硬值随着感应温度产生急剧的下降，在其它范围内下降的趋势比较缓慢;当高频感应电流在70-95A时，铜导线的半硬值也下降的比较块，而在这以外的感应电流时，铜导线的半硬值无明显变化。

参考文献：

[1]陈海兵、赵凤景电磁线线芯的高频感应退火工艺研究，绝缘材料，2019-52（6）;47-50.

[2]陈琛、刘佳音、李小波、杨名波、潘世文电磁线线芯发黑原因分析及改进工艺研究，绝缘材料，2016-49（10）;39-42.