1.感应器的设计原则

设计感应器时，最主要考虑的是使被加热零件的表面温度尽可能地均匀；提高感应器的电效率，使能耗降至最低；良好的冷却条件；感应器既要有足够的强度，又要制造简单，操作方便。

（1）设计感应器时必须考虑到尽量提高热效率 由于感应电流的“集肤效应”“邻近效应”和“环流效应”等特性，在设计感应器时，感应导体的形状与零件被加热表面之间的间隙，从理论上讲是越小越好，因为间隙小，则磁损耗少，效率高，但是还应考虑安全和操作方便，间隙不能过小，一般单边间隙以2～5mm为宜。加热内孔和平面的感应器应取下限，或镶嵌导磁体。

感应器应选用电磁能量损耗较小的材料制作，由于纯铜的电阻小且导热性好，所以目前大多采用纯铜。导电部分的纯铜应选用T1、T2，非导电部分选用T3纯铜。纯铜棒的性能和检验内容应符合GB/T 4423—2007《铜及铜合金拉制棒》的具体要求，拉制和挤制纯铜管的规格和性能应符合GB/T 1527—2006《铜及铜合金拉制管》和YS/T 662—2007《铜及铜合金挤制管》的具体要求。

高频感应器用的导磁体可用铁氧体材料制作。它是Fe₂O₃、ZnO、CuO、NiO等氧化物粉按比例混合后，经过压制、烧结成的“U”形元件；中频感应器导磁体应采用高硅钢片（如D42、D43、D44）制造，硅钢片要浸漆或磷化处理后才能使用。

另外，还要考虑到引导部分的汇流板也有磁损耗，因此在保证绝缘的情况下，汇流板间的距离越小越好。

（2）感应加热零件表面硬化层的分布及硬化层形状应符合要求 就是说“热型”要合理。

感应器的感应导体截面形状很多，如图3-1所示。一般情况下，实心导体用于加热小零件；空心导体可以通水冷却，操作安全可靠，应用广泛；复合截面应用也较广泛。

图3-2所示为感应导体截面形状对“热型”的影响。从零件截面上的“热型”来看，感应导体为矩形截面较为均匀，椭圆截面次之，圆形截面最不均匀，而复合截面多用于淬硬层深度较大的情况。

图3-1 各种感应导体的截面形状

a）实心截面 b）空心截面 c）复合截面

图3-2 感应导体截面形状对“热型”的影响

a）圆形截面 b）椭圆形截面 c）矩形截面 d）复合截面

感应导体采用多匝线圈时，匝间距、每匝与零件表面间的间隙及感应器高度等均对“热型”有很大影响。图3-3c、d所示“热型”较为均匀。

图3-3 多匝感应器对“热型”的影响

（3）感应器应具有一定的强度 感应器在使用中不变形，这点对高频感应器要求不高，但对中频感应器要求较高。感应器和零件间有电磁力的作用，电流越大，电磁力就会越大。若感应器强度不够，则可能引起感应器变形或损坏。

（4）感应器应制造和装夹方便 感应器应尽可能结构简单，方便制造。能采用单匝线圈时，不要采用多匝线圈。在感应器的装夹方法上，目前多采用偏心夹和插固水套。

2.感应器公称尺寸的确定

（1）感应器与零件之间间隙的确定 感应器与工件单边间隙见表3-1。(www.daowen.com)

表3-1 感应器与工件单边间隙 （单位：mm）

（2）感应导体尺寸的确定

1）感应导体直径的确定：加热外圆表面时，感应导体的内径可由式（3-1）计算。

D=D₀+2a （3-1）

式中 D——感应导体内径（mm）；

D₀——零件外径（mm）；

a——间隙（mm）。

加热圆孔内表面时，感应导体的外径可由式（3-2）计算。

D=D₀-2a （3-2）

2）感应导体高度的确定：连续加热时，感应导体的高度与零件直径、单位表面功率、感应设备的总功率的关系为

式中 H——感应导体的高度（mm）；

η——设备总效率，高频设备η=0.55，中频发电机η=0.65；

P_总——设备总功率（kW）；

P₀——单位表面功率（kW/mm²）；

D₀——零件直径（mm）。

同时在感应淬火时，感应导体的高度还应与设备总功率、加热表面总功率、零件直径保持的关系为

3）感应导体匝数的选择：大多数情况下采用单匝，当零件淬火区宽度较大时，可采用双匝或多匝感应导体。当采用多匝时，匝间距不应超过零件与感应器之间的间隙，以提高效率。

4）感应器冷却水路与喷水孔的确定：感应器多用纯铜管制造，以便把损耗引起的热量带走。采用同时感应淬火时，感应器上可不设喷水孔；用于连续感应淬火的感应器，则需在感应导体的端部钻喷水孔，孔的中心线与感应器的夹角为30°～50°，孔径为0.8～1.5mm，孔的中心距为3～5mm。