可拆卸高频线圈与硅芯炉的制作方法

本发明涉及高频线圈领域，尤其涉及一种可拆卸高频线圈与硅芯炉。

背景技术：

多晶硅是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

硅芯是光伏行业上游中的改良西门子法还原炉所用的晶种，主要用于高纯原生多晶硅的生产，目前国内硅芯使用量非常巨大。

硅芯炉是拉制硅芯的设备，在硅芯炉内，高频线圈将高频电流转变为强大的高频磁场，被加工的硅芯母料在涡流和磁滞损耗的作用下被迅速加热，加热后的原料棒上端头形成熔化区，然后将籽晶通过拉制孔后插入硅芯料上端的熔化区，然后慢慢提升籽晶，熔化后的原料就会跟随籽晶上升，形成一个新的细圆柱形晶体，这个新的柱形晶体便是硅芯或其他材料晶体的制成品。

高频线圈属于易耗品，使用期限较短，主要是因为在使用中跟随仔晶上升的柱形晶体在拉制过程中受氩气气流的影响容易出现晃动、摆动，导致与拉制孔接触，一旦接触便会出现瞬间打火现象，使得整个高频线圈报废，然而，损坏部分大多在拉制孔所处位置，其它部分相对完好。

传统的高频线圈为一体化结构，因此，当拉制孔的位置损坏时，必须整体更换高频线圈，更换高频线圈时需要断水并且需要拆卸线圈连接座、接地线等，操作非常繁琐且难度较大，耗时长，另外，整体更换高频线圈的成本也较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可拆卸高频线圈，当拉制孔的位置损坏时，可以直接对整个拉制盘进行更换或者对损坏的拉制部件单独进行更换，更换快捷方便，线圈更换效率高。

本发明的目的还在于提供一种硅芯炉，包括上述可拆卸高频线圈，更换线圈时停炉时间短，工作效率高。

为实现以上目的，本发明提供一种可拆卸高频线圈，包括外围线圈与拉制盘，所述拉制盘位于所述外围线圈围出的区域内，并且所述拉制盘与所述外围线圈通过可拆卸方式连接，所述拉制盘包括盘体以及安装于所述盘体上的拉制部件，所述拉制部件上设有拉制孔，所述盘体与所述拉制部件通过可拆卸方式连接。

可选的，所述拉制盘与所述外围线圈之间的连接方式为螺纹连接。

在本发明一些实施例中，所述拉制盘外表面设有第一外螺纹，所述外围线圈的内侧表面设有与所述拉制盘上的第一外螺纹相配合的第一内螺纹。

在本发明一些实施例中，所述盘体与所述拉制部件之间的连接方式为螺纹连接。

在本发明一些实施例中，所述盘体上设有用于安装所述拉制部件的安装孔，所述拉制部件的外表面设有第二外螺纹，所述安装孔的内壁上设有与所述拉制部件上的第二外螺纹相配合的第二内螺纹。

在本发明一些实施例中，所述拉制盘上安装有多个拉制部件，从而在所述拉制盘上形成多个拉制孔。

在本发明一些实施例中，所述拉制盘上还设有分流孔，所述分流孔包括中心孔以及与所述中心孔连通且呈放射状分布的多个分支孔，所述多个拉制孔环绕所述中心孔外围设置，所述多个分支孔分别延伸至所述多个拉制孔的间隔区域内。

在本发明一些实施例中，所述外围线圈上设有贯穿其内外侧表面及两端面的开口，所述分流孔中的一个分支孔延伸至所述拉制盘的外缘，并且与所述开口对应连通。

在本发明一些实施例中，所述拉制盘由铜板或者镀银的紫铜板钻孔加工后制得。

本发明还提供一种硅芯炉，包括如上文所述的可拆卸高频线圈。

本发明的有益效果：

本发明将传统的一体化的高频线圈设计为可拆卸连接的拉制盘与外围线圈，由于硅芯拉制过程中拉制孔的受损率较高，因此，当拉制孔的位置损坏时，可以直接对整个拉制盘进行更换或者对损坏的拉制部件单独进行更换，不需要断水，更不需要拆卸线圈连接座、接地线等，更换快捷方便，大大提升了线圈更换效率，节约了线圈更换时间。

本发明的硅芯炉包括上述可拆卸高频线圈，更换线圈时停炉时间短，工作效率高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明的可拆卸高频线圈的整体结构示意图；

图2示出了本发明的可拆卸高频线圈中的拉制盘的结构示意图；

图3示出了本发明的可拆卸高频线圈中的外围线圈的结构示意图；

图4示出了本发明的可拆卸高频线圈的分解结构示意图。

主要元件符号说明：

10-外围线圈；

15-第一内螺纹；

17-开口；

20-拉制盘；

25-第一外螺纹；

26-盘体；

24-拉制部件；

21-拉制孔；

30-分流孔；

31-中心孔；

32-分支孔；

40-地线连接结构；

50-冷却介质通道；

60-连接座。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

术语“两个”指的是两个或两个以上。

请参阅图1至图4，本发明提供一种可拆卸高频线圈，包括：外围线圈10与拉制盘20，所述拉制盘20位于所述外围线圈10围出的区域内，并且所述拉制盘20与所述外围线圈10通过可拆卸方式连接，所述拉制盘20包括盘体26以及安装于所述盘体26上的拉制部件24，所述拉制部件24上设有拉制孔21，所述盘体26与所述拉制部件24通过可拆卸方式连接。

本发明将传统的一体化的高频线圈设计为可拆卸连接的拉制盘20与外围线圈10，由于硅芯拉制过程中拉制孔21的受损率较高，因此，当拉制孔21的位置损坏时，可以直接对整个拉制盘20进行更换或者对损坏的拉制部件24单独进行更换，不需要断水，更不需要拆卸线圈连接座60、接地线等，更换快捷方便，大大提升了线圈更换效率，节约了线圈更换时间。

更换拉制盘20或者拉制部件24后，整体线圈的水平位置不变，同时使用原有的冷却介质通道50，因此拉制出的硅芯直径均匀，熔区厚度与更换线圈前制得的硅芯一致，也即是说更换线圈前后拉制出的硅芯形态保持一致。

可选的，所述拉制盘20与所述外围线圈10之间的连接方式为螺纹连接。

如图4所示，在本发明一些实施例中，所述拉制盘20外表面设有第一外螺纹25，所述外围线圈10的内侧表面设有与所述拉制盘20上的第一外螺纹25相配合的第一内螺纹15。因此直接通过螺纹旋丝即可实现拉制盘20的拆卸和安装，更换非常快捷。

可选的，所述盘体26与所述拉制部件24之间的连接方式为螺纹连接。

在本发明一些实施例中，所述盘体26上设有用于安装所述拉制部件24的安装孔，所述拉制部件24的外表面设有第二外螺纹，所述安装孔的内壁上设有与所述拉制部件24上的第二外螺纹相配合的第二内螺纹。因此直接通过螺纹旋丝即可实现拉制部件24的拆卸和安装，更换非常快捷。

可选的，所述拉制盘20上安装有多个拉制部件24，从而在所述拉制盘20上形成多个拉制孔21。

如图1与图2所示的实施例中，所述拉制盘20上的拉制孔21的数量为5个，然而，本发明不对拉制孔21的数量进行限制，所述拉制孔21的数量还可以为7个、9个、11个甚至更多个，从而使本发明可拆卸高频线圈能够实现多根硅芯的同时拉制。

可选的，所述拉制孔21包括圆形孔、水滴形孔、正方形孔、长方形孔、三角形孔、菱形孔与梯形孔中的至少一种。

如图1与图2所示的实施例中，所述数个拉制孔21均为水滴形孔。

如图1与图2所示，在本发明一些实施例中，所述拉制盘20上还设有分流孔30，所述分流孔30包括中心孔31以及与所述中心孔31连通且呈放射状分布的多个分支孔32，所述多个拉制孔21环绕所述中心孔31外围设置，所述多个分支孔32分别延伸至所述多个拉制孔21的间隔区域内。

具体的，所述分流孔30用于起到引流，使电流在拉制盘20上均匀分布的作用。

如图1与图2所示的实施例中，所述分支孔32的数量为5个，所述拉制孔21的数量为5个，5个分支孔32分别延伸至5个拉制孔21中相邻的两个拉制孔21的间隔区域内。

如图1与图2所示，在本发明一些实施例中，所述分支孔32的末端膨大为圆形孔，以防止出现尖角放电和烧蚀现象。

如图1与图3所示，所述外围线圈10上设有贯穿其内外侧表面及两端面的开口17，所述分流孔30中的一个分支孔32延伸至所述拉制盘20的外缘，并且与所述开口17对应连通。所述开口17的作用在于将电流分开，使电流从一边进，另一边出，形成环转涡流。

如图1与图2所示，在本发明一些实施例中，所述中心孔31为圆孔，与其它形状的孔相比，圆孔的分流效果更好，更均匀。

可选的，所述拉制盘20由铜板或者镀银的紫铜板钻孔加工后制得。

具体的，所述外围线圈10上设有冷却介质通道50。冷却介质通道50中流过的冷却水能够对高频线圈3进行降温，从而起到控温的作用。

如图1与图3所示，所述冷却介质通道50的两端分别设置在所述开口17的两侧。

可选的，所述冷却介质通道50的形成方式选自下述两种方式之一：

(1)在所述外围线圈10的外表面开槽，然后将封盖焊接于所述开槽上，所述开槽形成所述冷却介质通道50；

(2)利用铜管焊接在所述外围线圈10的外表面上，所述铜管形成所述冷却介质通道50。

如图1与图3所示，所述冷却介质通道50的两端分别设置有连接座60，所述连接座60用于连接冷却水源，以向所述冷却介质通道50内供应冷却水。

具体的，所述连接座60上设有安装孔，所述连接座60的形状任意设置。

如图1与图3所示，所述外围线圈10上还设有地线连接结构40。

具体的，本发明可拆卸高频线圈的使用方法为：

在可拆卸高频线圈的下方设置原料棒，在可拆卸高频线圈的上方设置籽晶夹头，籽晶夹头内设有籽晶，通过可拆卸高频线圈对原料棒的上端头进行加热并使其融化，然后籽晶夹头带动籽晶下降直至穿过拉制盘20的拉制孔21插入原料棒上端的融液内，待籽晶的端头与原料棒上端头的融液融合后，通过籽晶夹头带动籽晶上升，此时籽晶同时带动融液上升并重新结晶，最终形成所需长度的硅芯。

具体的，所述可拆卸高频线圈通入高频电流后产生强大的磁力线，使原料硅棒上端头靠近所述可拆卸高频线圈的部分利用磁力线进行感应加热，冷却介质通道50中流过的冷却水对所述可拆卸高频线圈进行降温。

所述原料棒距所述可拆卸高频线圈越近越好，但是不得与所述可拆卸高频线圈接触。

由于原料棒的端部一般不太平整，因此可以将可拆卸高频线圈靠近所述原料棒的端面(下表面)设计为内陷台阶状，其作用在于能够使原料棒尽可能的靠近可拆卸高频线圈的下表面，所述可拆卸高频线圈的上表面通常设计为由外至内的斜坡状，其作用在于能够避免高频电流过于集中于拉制盘20的中部，使电流在可拆卸高频线圈上均匀分布，实现原料棒均匀受热的效果。

本发明还提供一种硅芯炉，包括如上文所述的可拆卸高频线圈。由于所述可拆卸高频线圈易于更换，因此本发明硅芯炉的停炉时间短，工作效率高。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。