[发明专利]横向磁通电感应器

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求2006年2月22日申请的美国临时申请60/775,541的权益，其全部内容通过引用组合于此。

技术领域

本发明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。

背景技术

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_c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：

f=2×106ρgcτ2ds]]>

其中ρ为工件的电阻率(Ω*m)；g_c为线圈之间的间隙(开口)的长度(单位：米)；τ为线圈的极距(单位：米)；及d_s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0.0，及所述带的相对的两边缘坐标为+1.0和-1.0。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113(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1.0。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。

发明内容

一方面，本发明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，本发明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。