[发明专利]用于加热工件的具有稳定调节输出的高频电源系统

说明书

提供高频电加热系统，用于在导电部件推进时加热导电部件，或用于退火或焊接过程，其中电加热电流由固态逆变器通过负载匹配和频率控制装置供应，其随着导电部件推进时导致的负载阻抗的变化而维持期望的负载电流和频率。高度稳定的负载匹配可以通过高频可变电抗器来实现，该电抗器可以具有几何成形的可移动插入芯部分和固定分离总线部分，该固定分离总线部分具有互补的几何成形的分离总线部分和分离的电端子总线部分，其中插入芯部分可以相对于固定的分离总线部分移动以改变电抗器对的电感。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年12月22日提交的美国临时申请号62/270,952的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

发明领域

本发明涉及具有稳定调节输出的高频电源系统，用于在金属零件的一部分或多个部分被推进时加热金属零件的一部分或多个部分。

背景技术

感应焊接是一种焊接形式，当金属零件的一部分或多个部分推进时，其利用电磁感应加热金属零件的一部分或多个部分。例如，在周围大气或受控环境中，诸如，惰性气体或真空中，金属片的加热部分、例如相对的边缘，通过在感应加热部分之间施加力来焊接在一起，例如，以形成管状产品。

电阻焊接(ERW)是一种焊接形式，随着金属零件的一部分或多个部分的前进，其使用电阻加热来加热金属零件的一部分或多个部分。在周围大气或受控环境中，例如，惰性气体或真空中，通过在一个或多个电阻加热部分(例如，金属片的相对边缘)之间施加力以将加热表面焊接在一起，以形成管状产品。

用于感应或电阻焊接工艺中的高频固态电源也可用于其它加热工艺，例如，感应退火(热处理)工艺，其中金属工件或工件区域(诸如，先前形成的焊缝)需要热处理。感应线圈和磁性耦合的工件热处理区域在退火工艺中形成具有动态变化的负载特性的电力负载电路。

美国专利号5,902,506(′506专利)，其全部内容通过引用并入本文，公开了在负载匹配装置中使用可变电抗器的高频锻造焊接或退火供电系统。

本发明的一个目的是提供一种高频锻造焊接或退火电源系统，具有改进的可变电抗器，其优于美国专利No.5,902,506中公开的提供高稳定调节输出的高频电源系统。

发明内容

在一个方面，本发明是一种高频电加热系统，用于在金属零件的一部分或多个部分被推进时加热一个或多个金属零件的一部分或多个部分，其中高频电加热系统包括固态逆变器以及负载匹配和频率控制装置，其中使用成对的可变电抗器来实现从高频电加热系统到负载的稳定调节的输出(closely regulated output)。

另一方面，本发明是一种高频可变电抗器，具有几何成形(geometricallyshaped)的可移动插入芯部分；固定分离总线部分，其包括：互补几何成形的分离总线段和分离总线电端子，用于将可变电抗器连接到电路，其中插入芯部分可以移入或移出互补几何成形的分离总线段，以改变电抗器对的电感。

以上和其他本发明的方面在本说明书和所附权利要求中描述。

附图说明

如下面简要总结的附图提供用于示例性理解本发明，并且不限制在本说明书和所附权利要求中进一步阐述的本发明。

图1是利用电流源逆变器的本发明的高频加热电源系统的简图的一个示例。

图2是利用电压源逆变器的本发明的高频加热电源系统的简图的一个示例。

图3是本发明的高频加热电源系统的控制系统的简图的一个示例。

图4(a)和图4图4(b)示出了可用于本发明的高频电源系统的负载匹配装置的，具有本发明的单个实心或空心导电芯插入物的几何成形的一对圆锥形可变电抗器的示例。