横向磁通电感应器制造技术

本发明专利技术提供了用于将工件感应加热到所希望的截面温度的装置和方法。至少一对线圈形成横向磁通感应器。工件位于相对的线圈对之间，所述线圈对跨工件的截面定向。每一线圈包括多个线圈段。调整一个或多个相对的线圈段之间的距离以获得所希望的工件截面感应加热温度曲线。或者，所有相对的线圈段之间的距离彼此等距，及至少可在垂直于工件表面的方向移动的一个或多个磁通集中器用于获得所希望的工件截面感应加热温度曲线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及横向磁通电感应器，尤其涉及用于加热导电材料片或 带的感应器。
技术介绍
典型的常规横向磁通感应器包括一对感应线圈。将被感应加热的 材料放在所述一对线圈之间。例如，在图1中，所述一对线圈包括线 圈101和线圈103，分别位于所述材料的上面和下面，例如所述材料 可以是金属带90，其按箭头所示方向连续移动穿过所述一对线圈。 为了定向，由图1中所示的X、 Y和Z轴定义三维正交空间。因而， 所述带在Z方向移动。所述一对线圈之间的间隙g。或开口在图中为了 清楚而被夸大地显示，但其长度跨所述带的截面固定。线圈101的端 子101a和101b及线圈103的端子103a和103b连接到一个或多个适 当的交流电源(未在图中示出)，所述电源具有如图中所示的瞬时电 流极性。流过线圈的电流产生普通磁通，如典型磁通线105所示(用 虚线示出)，其垂直通过所述带以感应带平面中的涡流。磁通集中器 117 (在图中部分显示在线圈101周围)，例如叠片或其它高磁导率、 低磁阻材料，可用于将磁场导向所述带。用于有效感应加热的交流电 流频率(f，赫兹)的选择由下式给出7"义其中P为工件的电阻率(Q*m) ; g。为线圈之间的间隙(开口)的长度(单位米)；T为线圈的极距(单位米)；及山为所述 带的厚度(单位米)。当用横向磁通感应器通过电感应加热带时要解决的典型问题是 跨所述带实现均匀的截面(沿X轴)感应加热温度。图2 (a)示出 了当线圈的极距相当小及频率相应地低时(可从上述等式看出)用图1的方案获得的典型截面带加热概图。图2 (a)中的X轴表示所述带 的归一化截面坐标，所述带的中心坐标为O.O，及所述带的相对的两 边缘坐标为+1. 0和-l. 0。 Y轴表示因所述带的感应加热获得的归一化 温度，归一化温度1. 0表示跨所述带的中间区域111大致均匀加热的 温度。越靠近所述带的边缘，在区域U3 (称为肩区)，所述带的截 面感应温度低于归一化温度值1. 0，之后在所述带的边缘区域115增 加到高于归一化温度值l.O。从上述等式可以看出，当线圈的极距相 对大时，所述频率相应地高。在这些情形下，所确定肩区中的欠加热 消失，同时边缘的过加热保持，如图2 (b)中所示。通常，希望跨 所述带的整个截面具有恒定的感应加热温度，例如使得在加热后的带 经历涂覆处理时不必废弃所述带的欠加热的肩区和过加热的边缘区 域。已提出许多校正边缘加热问题的方案，如单独的边缘加热器，及 提出不同的线圈和/或叠片排列以改变所得磁通场的结构，继而试图 改变所述带的边缘加热曲线。这些方法有一些优点，但仍然存在对横 向磁通感应器装置的需要，其可有效地实现所述带的截面加热的均匀 性，尤其在所述带的位置在线圈中变化时或在所述带的宽度变化时更 是如此。
技术实现思路
一方面，本专利技术是用于电感应加热导电工件的装置和方法。感应 器包括由第一和第二线圈形成的至少一对线圈。导电工件放在所述线 圈对之间。第一和第二线圈中的每一个包括多个线圈段。至少一交流7电源适当地连接到感应器的第一和第二线圈以向感应器提供交流功 率。调整对向线圈段之间的间隙以提供所希望的工件感应截面加热温 度曲线。另一方面，本专利技术是电感应加热导电工件的装置和方法，感应器 包括由第一和第二线圈形成的至少一对线圈。导电工件放在所述线圈 对之间。第一和第二线圈中的每一个包括多个线圈段。至少一交流电 源适当地连接到感应器的第一和第二线圈以向感应器提供交流功率。 对于所有线圈段，对向线圈段之间的间隙与彼此等距，及至少一磁通 集中器放在多个线圈段中的至少一个的附近。所述至少一磁通集中器 至少可在垂直于工件表面的方向移动以提供所希望的工件感应截面 加热温度曲线。本专利技术的上述及其它方面将在本说明书和所附权利要求中进一 步提出。附图说明为说明本专利技术的目的，在图中示出了目前的优选形式。然而，应 当理解，本专利技术不限于在此所述的精确排列和手段。 图1为现有技术横向磁通感应器装置。图2 (a)和图2 (b)图示了图1中所示的横向磁通感应器装置的典型截面感应加热特性。图3 (a)为本专利技术的横向磁通感应器的一个例子。图3 (b)为图3 (a)中所示的本专利技术的横向磁通感应器沿线A-A的正视图。图3 (c)图示了图3 (a)和图3 (b)中所示的横向磁通感应器 装置的截面加热特性。图3 (d)为本专利技术横向磁通感应器的另一例子的正视图。 图3 (e)为本专利技术横向磁通感应器的另一例子的正视图。 图4为本专利技术横向磁通感应器的另一例子。图5为本专利技术横向磁通感应器的另一例子，其中选择使用了磁通 集中器。图6为本专利技术横向磁通感应器的另一例子，其中选择使用了电磁 屏蔽，或单独或与磁通集中器的选择使用结合。图7、图8 (a)和图8 (b)为本专利技术的具有磁通集中器的横向 磁通感应器的其它例子。图9为本专利技术的具有磁通集中器和线圈的横向磁通感应器的另 一例子，其中线圈的极距可调。具体实施例方式现在参考附图，其中相同的附图标记指示相同的元件。图3 (a) 和图3 (b)示出了本专利技术的横向磁通感应器的一个例子10。在该非 限制性例子中，横向磁通感应器10包括由跨工件90的截面定向的第 一线圈12和第二线圈14形成的线圈对，所述工件放在线圈对之间。 所述工件可以是导电材料片或带如金属带。每一线圈包括多个线圈 段。第一线圈12包括中央段12a、过渡段12b、肩段12c和边缘段 12d。如图3 (a)和图3 (b)中所示，每一中央段大致居中在工件的 截面中心上方。过渡段12b—端连接到所述中央段的每一端。每一过 渡段的另一端连接到每一肩段12c的一端。边缘段12d在工件的每一 边缘处将两个肩段连接在一起。类似地，第二线圈14包括中央段14a、 过渡段14b、肩段14c和边缘段14d。在本专利技术的该非限制性例子中， 第二线圈在构造上与第一线圈类似并与第一线圈同轴(即，在Z方向 不偏移或不歪斜)，第二线圈所面向的工件侧与工件面向第一线圈的 那一侧相对。第一和第二线圈适当地连接到一个或多个交流电源(未 在图中示出)。例如，线圈12可具有连到中央段12a的电源连接16a 和16b，线圈14可具有连到相应段14a的电源连接18a和18b，具有 如图中所示的瞬时极性。根据特定应用的需要，可在线圈的任何段进 行电源连接。为适应电源连接，每一线圈在所述电源连接处足够地断 开以使两个连接电绝缘。工件90可在第一和第二线圈之间移动穿过所述间隙，使得当电流流过这些线圈时，工件通过电感应加热。在本 专利技术的其它例子中，线圈的每一段还可进一步分为多个子段。例如， 每一过渡段可包括两个或多个过渡子段。在本专利技术的其它例子中，线圈12和14形状固定，使得中央段12a和14a相较肩段12c和14c更远离工件的面对表面，及过渡段12b 和14b将邻近的中央段和肩段连在一起。边缘段12d和14d在工件的 每一边缘处将肩段12c和14c的外端连在一起。在该非限制性的结构 中，相较相对的肩段12c和14c，相对的中央段12a和14a彼此更远 离。相较相对的中央段之间的截面，工件在相对的肩段之间的截面电 感应更多的热量。在相对的过渡段之间的截面中，感应的热量朝向肩 段方向逐渐增加。按如图3 (a)和图3 (b)中所示使所本文档来自技高网...

【技术保护点】
电感应加热导电工件的感应器，所述感应器包括由第一和第二线圈形成的至少一对线圈，导电工件放在所述线圈对之间，所述线圈对跨工件的截面定向，第一和第二线圈中的每一个包括多个互相连接的线圈段，至少一交流电源适当地连接到感应器的第一和第二线圈以向感应器提供交流功率，其特征在于：　第一和第二线圈中的每一个的至少两个相对的线圈段间隔开不同的距离以按截面温度曲线感应加热工件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J洛文斯，MM曹，
申请(专利权)人：应达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]