[发明专利]电磁稳定器

说明书

发明领域

本发明落在用于涂布铁磁材料的平状本体例如钢带的系统和工艺的范围内。特别地，本发明涉及一种电磁稳定器，其用于在具有熔融金属的铁磁材料金属带的涂布过程(例如镀锌过程)期间稳定和修正铁磁材料的带的变形。本发明还涉及一种用于涂布具有熔融金属的金属带的系统，该系统包括这种电磁稳定器。

现有技术

如已知的，铁磁材料的带，例如金属带，可以通过多种涂布工艺例如借助于镀锌工艺而在外部上被涂布。

在此类涂布工艺中，金属带一般经历通过利用电磁装置修正的变形和振动。举例来说，参照图1和图2，用于局部稳定金属带M的已知电磁装置包括面对的多对电磁致动器10。每个致动器包括铁磁材料的芯体，所述芯体包括一对磁极，在这对磁极上分别缠绕一对线圈2'、2，这对线圈2'、2沿着金属带M的供料方向100相互间隔开。由于在线圈2'和2中循环的电流，电磁致动器10产生了对磁性带M起作用的磁力，以便在涂布过程中稳定和修正带M自身的形状。根据正交于金属带M的供料方向100的方向100'，每对电磁致动器10与至少另一对电磁致动器10对齐。每对电磁致动器由电源供电，通常受到闭环控制器控制。确定每个电磁体的电流的水平的控制信号作为操作信息例如金属带M相对于理论供料平面所处的位置、涂层的厚度和均一性、金属带M的厚度和/或宽度、带自身的供料速度的函数而产生。金属带M相对于理论供料平面的位置利用多个位置传感器11来测量。

通过应用上述磁力，上述类型的电磁装置必须施加第一作用力以修正金属带M的横向变形和施加第二作用力以减小金属带M的振荡。一般而言，将必须产生静态磁场或随时间缓慢变化的磁场以施加第一作用力并且产生用于第二作用力的随时间迅速变化的磁场。这两种作用力产生两种不同需求。实际上，为了施加第一作用力，有必要最大化施加至金属带M的力的强度，而为了施加第二作用力，有必要最大化动态响应，即，磁力的变化速率。

这两种要求互相矛盾。从电磁的角度看，为了最大化磁力，有必要增大缠绕于电磁致动器10的芯体上的线圈2'和2的匝数或者增大磁极的其上缠绕有线圈的部分，以便得到最大的动态响应，线圈2'和2的匝数必须受限制或者磁极的其上缠绕有线圈的部分必须受限制。

针对该问题的可能的解决方案是制造两个独立的电磁装置，一个致力于修正变形，其中电磁力被最大化，并且另一个致力于减小振荡，其中磁场的变化速度以及因此产生的电磁力的变化速度反而被最大化。该解决方案的主要缺点是由此构思的装置缺乏紧凑度。

防止必须制造两个独立的装置并且同时实现了紧凑装置的第二解决方案是提供安置于相同电磁致动器10的相同芯体上的一个或更多个线圈2'、2。线圈可以均由相同的电源供电，对于必要的且耦合至连接到位置传感器的控制器的相同的电源是尺寸过大的(未示出解决方案)。可选择地，根据图2中所示的第三实施方式，线圈2'和2由两个相应的且不同的电源4'和4供电。

该第二解决方案的主要缺点通过使仅存在的只一个电源加大尺寸的需求并且通过降低容量以减小振荡来确定。利用该解决方案，实际上，所需修正作用的第一解决方案和第二解决方案二者都通过磁性地利用金属带M的相同狭窄区域5'来获得，因为由线圈2'和2产生的两个相应的磁场的线7'(点划线)和7(实线)沿着相同路径发展。根据具有有限厚度(一般在0.3mm和5mm之间的范围内)的金属带M的磁饱和的情况和电磁致动器10的情况，控制器6的参数必须被连续地修正以确保控制稳定性。正如例如从文件US20110217481所已知的，这种操作并不非常有效，这是因为，为了确保闭环控制系统的稳定性，无论涂布工艺何时被应用于不同厚度的金属带M，控制器6的参数都必须被修正。此外，在上述已知的解决方案中，甚至当电源4'和4是独立的时，线圈2'、2在相同的芯体上被调节并且因此总是被磁耦合。这使得电源4'和4未最佳地工作，因为它们两个通过相应的磁场7'、7互相电耦合。实际上，源于第二线圈2的可变的磁场7在缠绕于相同铁磁芯体上的第一线圈2'中产生了感应的电流，该感应的电流与由第一电源4'在那里产生的主电流重叠。因此，为确保电源4'和4的常规操作所需的电源的电解耦(electrical uncoupling)是不可行的，这是因为电源通过相同的磁路相互作用。因此，这导致电源4'和4的性能的降低并且在最坏的情况下导致通过控制器6有效地控制电源自身的不可能性。

发明概述

因此，本发明的具体目的是提供一种电磁装置，其用于在铁磁材料的金属带(例如金属带)自身的涂布期间稳定并减少该带的变形，能够消除参照引用的现有技术在上面提到的缺陷。