專利名稱：表面除冰的方法與系統(tǒng)的制作方法
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本發(fā)明的背景1.本發(fā)明的領域本發(fā)明涉及表面除冰的方法、系統(tǒng)、以及結構。
2.對問題的陳述附著在某些表面的冰可能會導致諸多的問題。例如，電力線上的冰加大了電力線的重量，從而會導致電力線的斷裂。除了修復方面的開銷外，最終的電力破壞將會導致數(shù)十億美元的直接和間接的經(jīng)濟損失。暴露于結冰狀態(tài)下的電力線較大的表面面積，以及許多電力線的遠距離架設，迫切需要使用一種可靠的、每單位距離低開銷的除冰系統(tǒng)。
飛機機翼上所積累的過量的冰，將會危及飛機及其乘客的安全。輪船船體上的冰將會使航行變得十分困難。拖冰帶水的航行需要額外的能量開銷，并將會引發(fā)某些不安全的因素。刮去形成于汽車擋風玻璃上的冰，是一件令大多數(shù)人頗感頭痛的重復發(fā)生的麻煩事，任何殘留的冰都將會遮擋駕使員的視線，從而帶來難以預料的危險。
結冰和冰的附著，還將會給直升飛機的漿葉、以及公路交通帶來麻煩。除去冰、雪和對冰、雪加以控制，每年需要花費數(shù)十億美元的開銷。冰還將會吸收附于金屬、塑料、玻璃以及陶瓷上，每天都在不斷地產(chǎn)生著各種各樣的其它方面的麻煩。在事前技術中，處理冰的方法不盡相同，但大多數(shù)技術都離不開某種形式的刮削、溶化或者破碎處理。例如，飛機行業(yè)利用除冰液(例如溶纖劑)浸泡飛機的機翼，以溶化機翼上的冰。這一過程不僅開銷高，而且污染環(huán)境，更何況對它的使用還將會危及乘客的人身安全。其它為飛機除冰的方法還包括沿飛機機翼的前端排列一條橡膠管，并給橡膠管周期性地充氣，以破碎機翼上的冰。還有一些飛機把噴氣引擎的熱量重新導向機翼，以便溶化機翼上的冰。
然而，這些事前技術方法存在著很大的局限性，而且很難加以實現(xiàn)。首先，那些靠螺旋槳推進的飛機不具有噴氣引擎。其次，從空氣動力學上講，在飛機機翼前端布設橡膠管，影響飛機的飛行。第三，除冰的費用是相當高的，每次除冰大約需要2500～3000美元。
對于許多類型的物體來說，普遍具有抗冰、雪的DC加熱特性。而且對某些物體加熱在技術上是不現(xiàn)實的。另外，較大的能量消耗以及復雜的加熱裝置常常會使加熱過程的開銷過于昂貴。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了去除電力線、飛機機翼等物體上所形成的冰或防止這些物體上結冰的系統(tǒng)與方法。
根據(jù)本發(fā)明，一個用于防止物體表現(xiàn)結冰和積雪的系統(tǒng)，包括一個與表面集成一起的電導體。這一電導體被配置成響應一個AC(交流)電流生成交變的電磁場。一個系統(tǒng)還包括一個與表面及電導體集成在一起的涂層，這一涂層的配置成響應交變的電磁場生成熱量。涂層包括從由鐵電體、高損耗電介體、半導體、以及鐵磁體材料組成的一組材料中選擇的一種材料。如果一個表面處于由流動在導體中的一個AC電流所生成的交變的電磁場中，則把一個導體與該表面“集成”在一起。如果涂層處于由流動在導體中的一個AC所生成的交變的電磁場中，以及如果由一個涂層所生成的熱量防止了表面上的結冰，那么把該涂層與導體和表面“集成”在一起，實際上，就結構而言，通常把導體和涂層一并包含于一個希望防止在其上結冰和積雪的物體(例如電力線或飛機機翼)中。當把可生成熱的涂層包含于表面中或直接物理與表面相接觸時，加強了涂層與表面之間熱傳導。通常，導體自身的表面是加以保護的，例如，可以通過在機翼表面配置一個符合本發(fā)明的涂層和令AC電流穿過機翼流動來保護一個導電的飛機機翼的表面。通常，電力線的表面是一個密閉主導體的絕緣體的表皮?？梢允褂酶鞣N技術(包括光刻法)在被保護的物體的表面形成導體。
例如，在符合本發(fā)明的許多實施例中，已在電力線中提交了生成交變的電磁場的AC電流，從而致使涂層中可生成熱量。在另一些實施例中，可以把一個專用的AC電源用于提供AC電流，例如在那些為飛機機翼除冰的系統(tǒng)中。
在一個典型的實施例中，表面包括涂層，例如一個可永久性地粘在電力線的表面的涂層。在其它一些例子中，可以把涂層嵌入在被保護的物體中，位于暴露于冰的表面之下。例如，可以把符合本發(fā)明的一個涂層作為封閉在飛機機翼中的一個層加以形成?；虬岩粋€涂層與被保護的涂層完全分離開，永久性地或臨時性地在一個必需的距離內加以配置，以加熱物體的表面。
涂層可以配置為鐵磁體材料，這一材料的配置成響應一個交變的磁場生成熱量，也可以配置其它類型的涂層，以響應一個電容性AC電流生成熱量。在這樣的實施例中，導體中的AC電流建立了一個交變的電場(“AEF”)，這一交變的電場在涂層中生成一個電容性AC電流，電容AC電流致使涂層變熱。在這樣的實施例中，大地可以做為電容性AC電流的接收器(sink)、或把另一條電力線作為接收器、或可提供一個專門的接收器。涂層可以包括由半導體材料構成，半導體材料的配置成響應一個電容性AC電流生成熱量。這樣的一種半導體材料的例子是ZnO。涂層可以由鐵電材料構成，鐵電材料的配置成響應一個電容性AC電流生成熱量。通常，鐵電材料擁有一個隨溫度而變的介電常數(shù)，這種涂層在冰點以上的一個溫度上擁有一個低介電常數(shù)，在冰點以下的一個溫度上擁有一個高介電常數(shù)。例如，鐵電體材料可以擁有一個250°K～277°K范圍內的一個居里溫度Tc。涂層可以由高損耗電介體材料構成，這種材料的配置，旨在響應一個電容性AC電流生成熱量?？梢詫Ω邠p耗電介體材料加以選擇，以使當把一個相當?shù)皖l的AC電流用于防止結冰時，能夠在40～50Hz范圍內的一個AC頻率上擁有最大的介電損耗。另一方面，當把相當高頻的AC電流用于防止結冰時，高損耗電介體材料能夠在0.5～300kHz范圍內的一個AC頻率上擁有最大的介電損耗。例如，如果涂層在6kHz的頻率上擁有一個最大的介電損耗，那么通過把AC電流從低頻60Hz轉換到6kHz，可以“接通”除冰功能。通常，需對涂層的厚度加以選擇，以相應于希望涂層所生成的熱量。在一個特別簡單的實施例中，高損耗電介體材料涂層為冰本身。在適合于電力線的實施例中，電源通常提供了100-1000kV范圍內中的一個AC電流。
一個符合本發(fā)明的實施例可以包括一個導電殼，涂層配置在電導體和導電殼之間。例如一個圍繞電力線的涂層的鋁導電殼，從而形成了電力線的外表面。當不需要除冰時，通過電氣地短路導體和導電殼，可以消除涂層中的電容性AC電流，因而涂層不生成熱量，并且不會浪費能量。如同導體一樣，可以通過光刻形成導電殼。一個實施例通常包括一個開關，用于控制短路導體和導電殼的電氣連接。一個IGBT電源半導體開關是最合適的。一個實施例通常包括一個控制盒，這一控制盒從交變的電場獲得其所需的能量。可以遠程地對控制盒加以控制，例如通過一個射頻信號或通過一個載波信號，也可以根據(jù)一個本地的傳感器對控制盒本地地和自激地加以控制。例如，本地傳感器可以包括一個溫度傳感器或一個阻抗傳感器。一個典型的阻抗傳感器由一個100kHz的阻抗傳感器構成。在某些實施例中，一個控制盒可以包括一個能夠作為一個電容天線的控制盒罩。一個實施例可以包括一系列控制盒，用以監(jiān)視系統(tǒng)的不同的部分。例如，可以沿電力線每隔5km或每隔50km把一系列控制盒間隔開來。
一個實施例可以包括一個變壓器，用于把擁有低壓的AC電流轉換成具有能夠足以在涂層中生成熱量的一個較高電壓的AC電流。例如，這樣的變壓器可沿電力線，以適當?shù)木嚯x間隔加以放置。
在那些把冰做為涂層的實施例中，較佳的做法是包括一個調頻的裝置，用以調諧高頻AC電，以使其匹配產(chǎn)生于導體中的高頻電流的冰電介體加熱和集膚效應加熱的駐波效應。一個實施例可以包括一個改變高頻AC電流的裝置，以改變由冰電介體加熱和集膚效應加熱的駐波效應所產(chǎn)生的加熱模式，從而可在不同的時刻于所有位置提供足夠的熱量，以防止結冰。
總而言之，AC電流流經(jīng)一個電導體，建立了一個電磁場。一個涂層吸收電磁能，產(chǎn)生熱量。來自涂層的熱量在冰的溶點以上加熱被保護物體的表面。涂層材料可以是一種鐵電體、高損耗電介體、半導體、或鐵磁體材料。在某些實施例中，涂層的介電或磁損耗特性取決于具體的溫度。這些特性導致了對電磁能的吸收，并導致了僅當周圍的溫度下降到冰的溶點以下時才加熱電線。在另外一些實施例中，對能量的吸收依賴于AC電流的頻率。一個符合本發(fā)明的系統(tǒng)還可以包括一個導電殼，以致于可使涂層材料處于導體和導電殼之間。通過電氣地短路導體和導電殼，可以“關閉”加熱過程”，以節(jié)省能量。
在一個特殊的變體中，以高頻(例如60kHz)把冰本身當作一個高損耗介電涂層。另外，也可以以高頻把集膚效應加熱與電介體加熱結合在一起，以溶化電力線上的冰和積雪。
以下將結合所推薦的實施例對本發(fā)明進一步加以描述。通過以下的描述將可明顯地發(fā)現(xiàn)在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，那些熟悉這一技術的人可以對本發(fā)明進行各種各樣的添加、裁剪、以及修改。
附圖的簡要描述參照附圖，可以對本發(fā)明有一個更加全面的了解，在這些附圖中


圖1描述了適合于減少或去除具有涂層的電力線上的冰的一個圖9描述的是，當風速為10m/s時，作為導體直徑的一個函數(shù)，所描繪的從半導體傳導的熱量；圖10描述的是一個1000MW的電力線上的1mm厚的ZnO涂層的一般化的加熱能量對溫度依賴，其中冰的溶點為273°K；圖11描述的是一個電路圖，其中，把兩個諧振等高線(contour)用于一個6kHz的電壓傳送到一個60Hz的電源供給裝置；圖12描述的是一個電力線除冰系統(tǒng)，這一系統(tǒng)擁有一個可短路于導體的一個導電殼；圖13描述的是一個具有對加熱過程的本地控制的電力線的改進的實施例，這一實施例擁有一個涂層、一個導電殼、一個控制盒、一個IGBT電源開關、以及一系列本地傳感器；圖14描述了一個擁有一個安裝在電力線上的變壓器的實施例，其中的變壓器用以向涂層提供能量；圖15描述的是符合本發(fā)明的一個一般化的結構和系統(tǒng)，這一結構和系統(tǒng)使用電介體、鐵電體、鐵磁體、或半導體涂層去除一個非活躍表面(即一個不具有一個內部AC電磁場)上的冰；圖16描述的是一條擁有一個AC電源供給裝置的電力線的斷面圖，AC電源供給裝置用以向電介體、鐵電體、鐵磁體材料或半導體涂層提供能量；圖17描述的是一個在具有相間隔的電極的結構的斷面圖；圖18描述了圖17的一個實施例的頂視圖；圖19描述的是一個包括一個基底表面的結構，間隔的線性電極在這一基底表面加以配置；圖20描述了一個把冰本身作為高損耗電介體涂層的除冰系統(tǒng)；圖21是一張加熱能量(耗散的熱量)wh圖，單位為每米瓦特，這張圖是在電壓為30kV時，針對一個5.1cm直徑的電力線電纜上的一層冰，按頻率的一個函數(shù)加以描繪的；圖22描述的是冰電介體加熱、集膚效應加熱、以及它們的總和的加熱能量的一張圖，單位為每米瓦特，這張圖是沿一條電力線，以米m為單位，按距離的一個函數(shù)加以描繪的；圖23描述的是當對AC電流的頻率加以調諧以平衡冰電介體加熱和集膚效應加熱，以最大化整個加熱能力時，3000m距離的電力線上的結果；圖24描述的是50km的距離上的圖23的改進的實施例中所計算的加熱能量的百分比損耗。
推薦實施例的詳細描述本發(fā)明包括通過使用一個所配置的涂層，以吸收發(fā)射于一個AC電流的電磁能，防止物體的表面結冰和積雪的方法、系統(tǒng)、以及結構。這一吸收加加熱了涂層，從而加熱了表面，以防止結冰。盡管以下就電力線的除冰原理性地描述了符合本發(fā)明的各實施例，但人們很容易地領悟到本發(fā)明可用于許多類型的應用中。
電力線的除冰圖1和圖2描述的是適合于防止電力線100上結冰或除去電力線100上的冰的符合本發(fā)明的一個實施例。圖2描述的是根據(jù)本發(fā)明構造的電力線100的斷面圖102。把一個厚度為“t″的涂層106敷在電力線104上。如這一技術中人們所熟悉的，通常一個主電力線104以60Hz的頻率傳輸電力，但具有非常高的交變的電場，例如4000V/cm。處于一個交變的電磁場(例如由主電力線104所生成的交變的電磁場)中，涂層106生成熱量。特別是，它展示了在AC周期上生成熱量的滯后現(xiàn)象。因此，為了溶化電力線上的冰或防止電力線上結冰，熱量的生成使用的是先前未使用過的能量。這一實施例利用的是已經(jīng)存在的交變的電磁場，即因流經(jīng)電力線的電流所產(chǎn)生的交變的電磁場。
如這一技術中人們所熟悉的，涂層106可以是一種鐵磁體材料。實質上，鐵磁體材料是一種陶瓷，這種陶瓷某些條件下，展示了非常高的介電常數(shù)(例如10000)和極高的介電損耗(例如 )。而在另外一些條件下，又具有相當?shù)偷慕殡姵?shù)(3～5)以及極小的電損耗。可以改變這一常數(shù)的一個條件是溫度。通常，需對材料加以選擇，以致于在冰點之上介電常數(shù)是低的，而在冰點溫度之下介電常數(shù)是高的。當周圍溫度下降到冰點以下時，由于高介電常數(shù)和介電損耗，交變的電場(“AEF”)把涂層充分以加熱。
更具體地說，當把一個鐵電體或高損耗電介體材料放置在一個AEF中時，由于介電損耗，這一交變的電場加熱材料，每立方米的加熱能量是W=ωϵϵ04πtanδ(E2-)]]>(1)其中ω是一個相對介電常數(shù)(對于典型的鐵電體來說，ω大約為104)。ε0是自由空間的介電常數(shù)(ε0＝8.85E-12F/m)，ω是AC場的角頻率(ω＝2πf，其中f是電力線的一個通常的頻率，例如在傳統(tǒng)的電力線中為60Hz，tanδ是介電損耗的正切， 是電場的平方的平均值。
鐵電體的特點是，在所謂的居里溫度Tc之下，具有非常大的ω和tanδ值，而在Tc之上，具有很小的ω和tanδ值。因此，在低于和靠近Tc的位置，介電損耗(或AC電場的加熱能量)是非常高的。在那一溫度之上，介電損耗下降了一個很大的倍數(shù)(例如106)。這使得具有接近于或略高于溶化溫度的Tc的鐵電體成為涂層106(例如以上所描述的)的一個最佳的選擇。當外部溫度下降到溶點Tm之下，并由電場加熱到Tm之上的一個溫度以致于它們再次轉換成通常的絕緣體(即不再大量吸收電場)時，這樣的涂層吸收電能。
因此，當把這樣的涂層放置在一個AC場中時，鐵電體材料維持一個接近Tc并略高于Tm的恒定的溫度。這種防止結冰的自我調節(jié)機制是非常經(jīng)濟的在電力線上每米或在任何被保護的表面上每m2的最大加熱能量，可以通過對涂層厚度改變與/或通過向涂層添加一種中性的(非鐵電體的)的絕緣漆或塑料，增加或減少。符合本發(fā)明合適的鐵電體材料的例子包括表3鐵磁體材料名稱 配方 Tc(開氏絕對溫度)羅謝爾鹽 NaKC4H4O64H2O 255～297氘水合物邏謝爾鹽 NaKC4H2D2O64H2O251～308TGSe (NH2CH2COOH)3H2Se)4 295鉭酸鉀KTa2/3Nb1/3O3271鈮酸鹽硝酸銨NH4NO3255，305鈮酸鉛鎂 Pb3MgNb2O9-273(0℃)厚度“t”通常在0.5mm到10mm這一數(shù)量級上，但也可敷其它厚度，取決于涂層材料和所希望的加熱程度。例如，通過改變厚度，表面108上的溫度可以增加1～10度或10度以上。需要對厚度“t″進行選擇，以致于可生成一個所希望的熱量(即通常應為足以溶化電力線100的表面108上的冰和雪的熱量)。
圖3描述了一個不具有涂層106的電力線的等價的電路。那些熟悉這一技術的人將會理解對這一由電阻、電容、以及電感器所代表的電力線配置的使用。電容CL是一個“線間電容”。不具有涂層，電容性AC電流Ic不用于生成熱量。圖4描述了具有一個電介體或鐵電體涂層106的同樣的電力線的一個等價的電路。在圖4中，電阻Rc422和426以及電容Cc424和428代表涂層106。在圖4中，一個流經(jīng)線間的電容CL和涂層的電容電流由I’430加以表示。I’430小于Ic，因為涂層106添加了電阻和電容。于是，由于涂層中的熱耗散，其余的活躍負載中(R，R用戶)中的電力損耗減少。
在一個柱形導體上的一個鐵電體或高損耗電介體涂層的加熱能量Wh，由方程(2)加以表示W(wǎng)h=V2ω2RCL21+ω2R2(CL+CC)2]]>(2)其中V是電壓，ω是角頻率(2πf)，R是涂層的活躍電阻(每米)，CL是一個有效線間電容，以及Cc是涂層的電容(每米)。使用已知的技術可對CL加以計算，并包括導體和電容性AC電流的各種接收器(例如其它相位線、地線以及大地)之間的交互。
當R=1ω(CL+CC)]]>(3)時，將產(chǎn)生最大能量。
把方程25和26結合在一起，將產(chǎn)生最大加熱能量WmaxWmax=V2ωCL22(CL+CC)]]>(4)當頻率f0＝ω0/2π涂層達到最大能量狀態(tài)時，那么在任何其它頻率f的加熱能量可以以下列方程加以表示W(wǎng)h=2Wmax(f/f0)21+(f/f0)2]]>(5)例1下面針對Pb3MgNb2O9為例對加熱能量進行計算。在這一例子中，考察的是一個V2＝10kV和線直徑為1cm＝2×半徑的中程電力線。因此，在線表面的電場強度是E≈Vln(Lr)r≈3kv/cm]]>(6)其中，L是線間距離(L＝1m)。按以上所描述的進行替代，即E2＝3×105V/m，ω＝2π×60Hz，ε＝104，以及tanδ＝10，計算出W(在1mm，60Hz的情況下)＝4.5×105W/m3。從而，例如，一層1mm厚的薄膜，可生成450W/m2，這足以用于在通常情況下對冰的溶化。
在300kV、100kHz頻率的情況下，能夠以750kW/m2的速度加熱一個1mm的Pb3MgNb2O9涂層。
當施加于電力線時，一個線間電容CL限制了涂層中可加以耗散的最大能量Wmax=ωCL2·V2-]]>(7)對于2cm粗的、具有1m的線間距離的電線來說，CL≅1.21E-11F/m]]>。對于V＝350kV的一個電力線來說， 這是足以使1m長的電纜不結冰的能量。
例2對于一個3相電力傳輸系統(tǒng)的1相的擁有不同的厚度的電介體涂層的導體來說，使用方程(4)，按電壓的一函數(shù)可計算出最大加熱能量Wmax。將用到下列值電力線的主導體的半徑r--1.41cm；涂層的外表面的半徑--1.41cm加相應的涂層厚度；線間距離--7.26m；相到接地線的距離--6.44m；相到大地的距離--20.24m；ε0--8.85×10-12；ε--2.0；頻率--60Hz。圖5描述了10mm厚的電介體涂層隨電壓變化的加熱能量。圖6描述了5mm厚的電介體涂層隨電壓變化的加熱能量。圖7描述了2mm厚的電介體涂層隨電壓變化的加熱能量。已知為了保持電力線上不結冰，大約需要50W/m的熱量。
除電介體涂層的厚度之外，熱耗散還取決于電力線上吹過的風。如果風把足夠相當多的熱量從電力線上帶走，那么，加熱能量的增加變得十分必要。從一個ΔT為10°C的2.54cm的導體傳導過來的熱量可使用傳統(tǒng)的方法加以計算。在圖8的圖中，把熱傳導描繪成吹向電力線的風的風速的一個函數(shù)。當風出現(xiàn)時，導體的直徑也將影響熱傳導。在圖9的圖中，把熱傳導描繪為在10m/s風速和10℃的ΔT的情況下的導體的直徑的一個函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，當涂層展示低介電常數(shù)和損耗時(即當涂層在“冰點”或某一其它所希望的溫度之上時)，涂層306生成非常少的熱量，因而線302消耗很少的能量，并具有很小的損耗。
那些熟悉這一技術的人將會領悟到非此處所描述的物體的表面，也可以使用這些涂層加以處理。例如，可以把這樣的一個涂層敷于一架飛機的機翼上，通過使涂層經(jīng)受AC，特別是通過增加AC的電壓和頻率，也將提供溶化能力，如以上方程(4)中所描述的。
除了鐵電體和電介體之外，幾乎任何半導體涂層都將能夠提供類似的功效。當半導體的導電率б和介電常數(shù)ω滿足條件ϵϵ0σ=τmax=12Πf]]>(8)時，半導體將從外部AC電場吸收最大的能量。
其中ω是涂層的介電常數(shù)，ω0是自由空間的介電常數(shù)，以及f是AC場的頻率。因此，介電損耗依賴于導電率б。為了達到方程(4)的最大性能，涂層電介體導電率б應該滿足條件б≈εε0ω(9)其中ω是涂層的介電常數(shù)，ω0是自由空間的介電常數(shù)。對于一條60Hz且ε＝10的線來說，б＝3.4E-8(歐姆.M)-1。對于許多未摻雜的半導體和低質量的絕緣體來說，這樣的導電率是非常典型的。因此，這樣的一個涂層是比較便宜的((某些這樣的涂層為噴漆質量的涂層)，而且可以實現(xiàn)溫度調節(jié)，因為半導體材料的導電率對溫度有較強的依賴(例如呈指數(shù)形式的依賴)。
一種適合的半導體涂層材料是ZnO。圖10描述了在一條1000MW的電力線上，1mm厚的ZnO涂層的標準化的加熱能量對溫度的依賴。其中冰的溶點為273°K。如圖10中的曲線所暗示的那樣，以上所描述的電介體加熱類型的最佳狀態(tài)通常僅在一個很窄的溫度區(qū)間(例如-10℃≤T≤10℃)內得以滿足，在這一區(qū)間內涂層將溶化冰，否則消耗很少的能量。那些熟悉這一技術的人將會領悟到通常總可以使用摻雜物調整溫度區(qū)間。
那些熟悉這一技術的人將會領悟到以上所描述的鐵電體和半導體涂層可以自我調節(jié)，以保持涂層溫度接近于(或略高于)溶點。例如，如果電力線的電場把一個鐵電體涂層過度加熱，那么鐵電體涂層自動經(jīng)歷一個從鐵電到正常狀態(tài)的相變換，在這一時刻，涂層停止吸收電場能量。因此，通過選擇一個相變溫度，可以根據(jù)每用戶的需求和本地地區(qū)的各環(huán)境條件，對涂層溫度加以調整。
在另一個實施例中，電力線的涂層306為這一技術中人們所熟悉的鐵磁體材料。在之一情況中，涂層吸收由電力線所生成的磁場的能量。當Tc＝Tm時，一個鐵電體涂層以與鐵電體材料相同的方式溶化冰，即通過把電力線的AC電流所生成的一個磁場的能量轉換成熱量。
那些熟悉這一技術的人將會領悟到非此處描述的物體的表面也可以用這些涂層加以處理。例如，可以把這樣的一個涂層敷在于一架飛機的機翼上，通過使涂層經(jīng)受AC，特別是通過增加AC的電壓和頻率，也將提供溶化的能力，如以上方程(4)中所描述的。
可以使用一個包含在較高頻率(范圍在0.5到300kHz之間)時擁有最大介電損耗的損耗電介材料的涂層。當導體中的一個AC電流擁有40～500Hz范圍的低頻率時，那么由于電介體加熱，實際上將不存在耗散的能量。當AC電流擁有一個接近于其最大介電損耗頻率的頻率時，那么加熱過程發(fā)生。通過在高、低AC頻率之間進行轉換，加熱過程可以在“接通”和“關閉”之間轉換。使用以上的方程2～5，對一個給定的電介體涂層材料的加熱能量和操作狀態(tài)集加以計算。電介體涂層的加熱能量對頻率的強依賴，表現(xiàn)為為什么電力線會被加熱，例如當施加6kHz電壓而不是60Hz的AC時。把一個獨立的電源供給裝置做為能源，可以提供高頻率的AC電流?；蛘甙堰@一技術中人們所熟悉的頻率放大器用于放大一個低頻電源供給裝置的輸出，以產(chǎn)生高頻AC電流。圖11中描述了在一個兩相系統(tǒng)中使用高頻AC電流防止電力線結冰的一個實施例的有代表性的電路圖的草圖。在圖11中，把處于230kV和60Hz狀態(tài)下的一個電源線供給裝置440連接于一個第一電源線442和一個第二電源線444。在另一端把一個用戶446連接于電源線442、444。第一電源線442包括電路單元447，電路單元447包括一個與電容450并行的電感448。第一電源線442還包括串行單元453，串行單元453包括一個與電容456并行的電感454，串行單元453與電路單元447串連。涂層電源供給裝置452運行在6kHz的頻率和23kV的電壓上。涂層電源供給裝置452連接于第一電源線諧振電路458。第一電源線諧振電路458連接于兩個串行電路單元447和453之間的電力線442。涂層電源供給裝置452連接于一個第二電源線諧振電路460，電源線諧振電路460連接于第二電力線444。兩個電源線諧振電路458和460，用于防止一個6kHz的電壓傳送于60Hz的電源供給裝置440和用戶446。
圖12說明的是包含一個導電殼的實施例的一個例子。圖12描述了一個電源線500的一個斷面圖。電源線500包括一系列柱形層。電源線500的中心是一個鋼芯502。鋼芯502的周圍是主導體504，通常為鋁材料。在主導體的外側是一個涂層506，通常為高損耗電介體、鐵電體、或半導體涂層。一個外層導電殼508包圍涂層506，這一導電殼通常為鋁材料。這一實施例提供了一種靈活的除冰技術，在這一技術中，使用傳統(tǒng)的50～60Hz的電場對涂層加熱。這一除冰技術是可完全加以控制的，可以將其“接通”或“關閉”。因此，在無冰或雪的狀態(tài)下，不會浪費電能。參照圖12的結構，為了關閉加熱過程，開關512把主導體504電氣地連接于一個導電殼508，涂層位于它們之間。這提供了跨越鐵電體、高損耗電介體或半導體506的零電位差，因此具有零加熱能量。導電殼508可以是極薄的(0.1～1mm)，因此是十分便宜的。導電殼508可以包括鋁或其它金屬或任何導電的或半導體材料，例如，注入了碳的聚氨脂。當與AC導體相連接時(在大多數(shù)時間內)，它增加了整個電纜的導電性?！敖油ā焙汀瓣P閉”之間的轉換，可通過一個射頻控制的遠程開關加以實現(xiàn)。通常，電力線公司大約每100km安裝一個這樣的簡單的(與線路的電壓相比是低電壓的、低功率的)開關。于是，高損耗電介體涂層的開發(fā)變得十分便宜和十分簡單，因為這一開發(fā)不必進行精確的“溫度調節(jié)”。較多樣化的(和較便宜的)材料可用作涂層。因而，這些特性提供了一個可有選擇地接通或關閉電力線加熱過程的電開關。除了電力線外，同樣的結構和方法也可用于其它物體，以防止結冰和積雪或除去冰雪。這樣的一個系統(tǒng)具有很多優(yōu)點。首先，可通過開關512完全控制除冰過程，以根據(jù)需求除去電力線上的冰。其次，加熱電線的能級可得以變化。另外，除了高壓電力線外，這一實施例還適用于低壓電力線(低于100～345kV)。圖13描述了除冰系統(tǒng)520的一個結構圖。除冰系統(tǒng)520包括一個擁有本地、自激控制和交換的實施例。電力線522包括主導體524、電介體涂層526以及導電殼528。當關閉開關532時，導電殼528和導體524可相互間電氣地短路。較佳的做法是，令開關532為一個IGBT電源開關，這種電源開關幾乎不要求電能?？刂坪?34包括控制盒罩536，控制盒罩536可做為一種電容天線，從交變的AEF收集能量，并把所收集到的能量提供給電源供給裝置538。電源供給裝置538以0.1W的能量級把能量提供給控制盒534。控制盒534還包括溫度傳感器540和阻抗傳感器542，用于檢測結冰情況。較佳的做法是，令阻抗傳感器542為一個100kHz的阻抗傳感器。控制器邏輯544處理來自溫度傳感器540和阻抗傳感器542的信號，從而激活開關532，以打開或關閉加熱過程。
圖14描述了一個包括連接于一個變壓器570的電力線550的實施例。電力線550包括主導體552、涂層556、以及導電殼558。變壓器570包括由一個線圈574覆蓋的一個鐵電體芯572。線圈574連接于導電殼558和主導體552。變壓器570以傳統(tǒng)的方式加以運作。例如，在圖14中，沿主導體552的一個10cm的間隔的電壓降通常為1毫伏。變壓器570通常以這樣低的電壓把60Hz的AC電流轉換成一個擁有100V～200V量級電壓的60Hz的AC電流，足以建立一個能夠導致涂層506在200～400米量級的一段距離上生成除冰所需的熱量。
圖15描述了符合本發(fā)明的一個使用電介體、鐵電體或半導體涂層去除一個非活躍的表面(即一個不具有內部AC電場的表面)上的冰的一般化的結構和系統(tǒng)600。在圖15中，一個葉形電極604配置在一個結構或物體的表面602上，以避免結冰。一個電介體606配置在葉形電極604上。葉形電極608位于鐵電體涂層606上。葉形電極604、608把對AC電能的請求提供給鐵電體涂層606。AC電能從一個標準的AC電源供給裝置610上獲得。較佳的做法是，在具有結構600的電路中，在施加了AC電能之后，令一個冰檢測系統(tǒng)612(例如一個參照圖13加以描述的檢測系統(tǒng))告訴電源供給裝置610結構600上什么地方存在著冰。需對AC的頻率和涂層厚度進行選擇，以能夠按所希望的量(例如，能夠避免在一架飛機的機翼上結冰的量)生成熱量。這一實施例也適用于電力線。例如，圖16描述了電力線620，這一電力線620擁有一個鋼芯622、主導體624、涂層626以及導電殼628。一個60Hz的AC電源供給裝置630與開關632串連地加以放置，位于主導體624和導電殼628之間。
對AC電源的使用具有很多的優(yōu)點。首先，可通過開關614對除冰過程完全地加以控制，以根據(jù)需求除去電力線上的冰。其次，加熱電線的能級可得以變化。另外，除了高壓外，這一實施例還適用于低壓(低于100～345kV)情況。
符合本發(fā)明的實施例還提供了間隔的電極配置，如以圖17～19中所描述的。圖17描述的是具有相間隔的電極706的一個結構700斷面圖。基底表面702通常由一個涂層704和一個外層部導電層加以覆蓋。穿過外部導電層和絕緣體層，孔708向下延伸到基底表面，形成相間隔的電極706。間距712通常為10～100μm。通常情況下，外部電極層706的總厚度大約在10μm的數(shù)量級上。圖18描述的是如圖17所描述的符合本發(fā)明的一個實施例的頂視圖。那些熟悉這一技術的人將會領悟到可以對電極的間隔進行不同的配置。例如，在圖19中，一個結構720包括基底表面722，線性電極724配置在基底表面722上。較佳的做法是，令線性電極724的間隔為10～50μm，每一個電極的寬度為10～50μm。符合本發(fā)明的間隔的電極的制造方法的一個例子包括用聚氨脂涂敷表面；敷一層光阻材料；用光曝光定義電極網(wǎng)格狀線的暴露區(qū)域(例如圖17中的孔、圖19中的條)；去除暴露的區(qū)域以暴露聚氨脂；敷石墨粉，加熱，以把石墨擴散到聚氨脂中，這一方法使電極十分耐用并具有抗腐蝕性。實質上，所得到的結構包含一個由摻雜了碳(一種導體)的塑料所形成的一個電極網(wǎng)格，通過光刻形成精確的圖案。
在以上所描述的這些實施例中，把一個電介體涂層配置在一條電力線上，把線間電場或一個專門施加的AC電壓用于加熱涂層，從而溶化冰。在本發(fā)明的另一個實施例(描述于圖20)中，把冰本身做為介電涂層。圖20中描述的是一個三相電力傳輸系統(tǒng)中三個典型的電力線802，每一個電力線802包含一個鋼芯804。鋼芯804由鋁主導體806包圍，并由冰810覆蓋。電場線812代表一個高頻線間電場。冰是一種高損耗介電體，當頻率為所謂的杜比頻率fD時，具有最大介電損耗。當放置在具有這一頻率和足夠的強的交變的電場中時，冰將溶化。這是一個與使用開放式高損耗電介體涂層(即無外部導電層)的機制相同的機制，如圖2中所描述的，但現(xiàn)在是把冰作為涂層。圖22描述的是一個5.1cm直徑的電力線電纜上的一冰層在電壓為30kV的情況下把加熱能量(所耗散的熱量)Wh描繪成頻率的一個函數(shù)的一張圖(單位為每米瓦)。在這些條件下，所需的每米50～150W的加熱能量是在大約50kHz的頻率上獲得的。因而，為了減少或消除電力線上的冰，可把一個高頻率的AC電壓施加于電纜，例如，在50Hz～150Hz的頻率范圍內。當不存在冰時，將不存在對電能的消耗，這提供了解決結冰問題的一個便宜和簡單的方案。當冰出現(xiàn)在電纜上時，系統(tǒng)將作為一個由AC電場所加熱的電介體涂層運作，并將溶化冰。電纜上的水不吸收AC電能，因為水在微波頻率范圍內擁有最大介電損耗。同樣的原理適用于電冰箱和飛機。當冰出現(xiàn)時，可通過在主導體中提供高頻率AC電流，“接通”冰電介體加熱過程；使用低頻率(例如60Hz)AC，可以“關閉”這一過程。
在符合本發(fā)明的又一個實施例中，把集膚效應加熱過程用于溶化長距離電力線上的冰。一個磁場把電流推向導體的表面，例如，在60kHz的高頻電流流入鋁的情況下，電流流入0.35mm導體的外部。對于一條直徑為2.5cm的電力線來說，這一電流的擁入，把阻抗增加了大約20倍左右。若電流為221安培，將導致大約50W/m的最大加熱能量。與冰電介體加熱不同，即使當無冰出現(xiàn)時，集膚效應加熱過程也將會發(fā)生。因此，集膚效應加熱的能量耗散僅可通過使用低頻率AC電流加以“關閉”。
本發(fā)明的又一個實施例把高頻(“HF”)冰電介體加熱和HF集膚效應加熱結合在一起。冰介電損耗和集膚效應都受到駐波現(xiàn)象的影響，如圖22中所描述的。然而，通過使用已知的頻率調節(jié)裝置，兩種效應的加熱過程的高峰和低谷可以互相補償。圖23中的圖描述了這一實施例的這些效應。在圖23中，把加熱能量Wh(單位為每米瓦特)描繪成以米為單位的距電源的距離的函數(shù)。圖23顯示在一個3000m的距離上，整個熱效應是相當穩(wěn)定的，穩(wěn)定在大約50W/m。在一個改進的實施例中，流經(jīng)電力線的電流的頻率是變化的，以平衡導體各空間位置的熱效應。圖24描述了一個50km距離上的圖20的改進的實施例的所計算出的熱效應的衰減百分比。圖24的數(shù)據(jù)表明使用位于中心的一個單一的驅動器，可以對一條100km的電力線加熱和除冰。例如，一個長度為50km的電力線的電源應為60kHz，約3.25MW。具有一個50W/m的總加熱能量、25W/m的傳送性損耗，剩25W/m的凈加熱能量，計算表明通過每10～20分鐘在電力線之間交換一次加熱過程，大約3小時可以把0.5cm厚的冰從一個三相傳輸系統(tǒng)的三個相中去除。
符合本發(fā)明的各實施例，都提供了用于防止物體表面結冰和從物體表面除冰的簡單、可靠、以及便宜的系統(tǒng)和方法。盡管已就電力線的除冰，對這些實施例原理性地進行了描述，但此處所描述的結構和方法也適用于許多其它類型的物體。由于可以在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，對以上所描述的裝置與方法進行某些改動，所以本申請試圖把包含于以上描述中或在附圖中所說明的所有內容說明性地加以解釋，廣義而非局限地進行了說明。
權利要求
1.一個防止物體表面結冰和積雪的系統(tǒng)，包括一個與上述表面集成在一起的電導體，該導體的配置成響應一個AC電流生成一個交變的電磁場；一個與上述表面和上述電導體集成在一起的涂層，該涂層的配置成響應上述交變的電磁場生成熱量，上述的涂層包括從由鐵電體、高損耗電介體、半導體、以及鐵磁體材料所組成的材料組中所選擇的一種材料。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括一個能夠提供AC電流的AC電源。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，上述的AC電源能夠提供一個電壓在100～1000kV范圍內的AC電流。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的物體包含電導體。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的電導體通過光刻形成。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，包括一系列通過光刻形成的間隔開來的電導體。
7.如權利要求5所述的系統(tǒng)，包括一系列通過光刻形成的線性的電導體。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的表面包括上述的涂層。
9.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括一個針對電容性AC電流的接收器。
10.權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的涂層為鐵磁體材料，這一材料的配置成響應一個交變的電磁場生成熱量。
11.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的涂層由半導體材料構成，這一材料的配置成響應一個電容性AC電流生成熱量。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，上述的半導體材料包含ZnO。
13.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的涂層包括鐵電體材料，這一材料的配置成響應一個電容性AC電流生成熱量。
14.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中，上述的鐵電材料擁有一個隨溫度而變化的介電常數(shù)，在冰點以上時，上述的涂層擁有一個低介電常數(shù)，在冰點以下，上述的涂層擁有一個高介電常數(shù)。
15.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中，上述的鐵磁體材料擁有一個250°K～277°K范圍內的居里溫度。
16.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的涂層包括高損耗電介體材料，這一材料的配置成響應一個電容性AC電流生成熱量。
17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，當AC頻率處于40～500Hz的范圍中的一個AC頻率時，高損耗電介體材料擁有最大的介電損耗。
18.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，當AC頻率處于0.5～300kHz的范圍中的一個AC頻率時，高損耗電介體材料擁有最大的介電損耗。
19.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，上述的損耗電介體材料為冰。
20.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的涂層具有一定的厚度，需對該厚度進行選擇，以相應于希望上述的涂層所生成的熱量。
21.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括一個導電殼，上述的涂層配置在上述的電導體和該導電殼之間。
22.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，上述的導電殼由鋁構成。
23.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，上述的導電殼通過光刻形成。
24.如權利要求23所述的系統(tǒng)，包括一系列通過光刻形成的間隔開來的導電殼。
25.如權利要求23所述的系統(tǒng)，包括一系列通過光刻形成的線性的導電殼。
26.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，通過電氣連接可把上述的電導體和上述的導電殼電氣地短路。
27.如權利要求26所述的系統(tǒng)，還包括一個用于控制上述的電氣連接的開關。
28.如權利要求27所述的系統(tǒng)，其中，上述的開關由一個IGBT電源半導體開關構成。
29.如權利要求27所述的系統(tǒng)，還包括一個控制盒，該控制盒能夠從一個交變的電場獲得其所需的能量。
30.如權利要求29所述的系統(tǒng)，其中，可以遠程地對上述的控制盒加以控制。
31.如權利要求30所述的系統(tǒng)，其中，可以通過一個射頻信號遠程地對上述的控制盒加以控制。
32.如權利要求30所述的系統(tǒng)，其中，可以通過一個載波信號遠程地對上述的控制盒加以控制。
33.如權利要求29所述的系統(tǒng)，其中，可以根據(jù)一個本地傳感器的輸入本地和自激地對上述的控制盒加以控制。
34.如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中，上述的本地傳感器由一個溫度傳感器構成。
35.如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中，上述的本地傳感器由一個阻抗傳感器構成。
36.如權利要求35所述的系統(tǒng)，其中，上述的阻抗傳感器由一個100kHz的阻抗傳感器構成。
37.如權利要求29所述的系統(tǒng)，其中，上述的控制盒包括一個控制盒罩，該控制盒罩能夠做為一個電容天線。
38.如權利要求29所述的系統(tǒng)，包括一系列間隔開來的控制盒。
39.如權利要求2所述的系統(tǒng)，還包括一個變壓器，該變壓器增加低壓AC電流的電壓。
40.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，上述的AC電源能夠提供40～500Hz范圍內的低頻AC電流。
41.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，上述的AC電源能夠提供0.5～300kHz范圍內的高頻AC電流。
42.如權利要求2所述的系統(tǒng)，包括能夠提供40～500Hz范圍內的低頻AC電流的一個低頻AC電源以及能夠提供0.5～300kHz范圍內的高頻AC電流的一個AC電源。
43.如權利要求42所述的系統(tǒng)，其中，AC電流能夠在低頻AC電流和高頻AC電流之間轉換。
44.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括一個高頻阻抗測量設備，用于檢測冰。
45.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的涂層為冰，而且還包括一個用于調頻上述高頻AC電流的裝置，用于匹配冰電介體加熱和集膚效應加熱。
46.如權利要求1所述的方法，其中上述的涂層為冰，而且還包括一個用于改變上述高頻AC電流的裝置，用于改變由冰電介體加熱和集膚效應加熱的駐波效應所產(chǎn)生的加熱模式。
47.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述的物體為電力線，上述的電導體是電力線的一個主導體，以及上述的涂層包圍該主導體。
48.如權利要求47所述的系統(tǒng)，還包括一系列電力線。
49.如權利要求47所述的系統(tǒng)，其中，上述的主導體由鋁構成。
50.如權利要求47所述的系統(tǒng)，還包括一個導電殼。
51.如權利要求50所述的系統(tǒng)，其中，上述的導電殼由鋁構成。
52.如權利要求47所述的系統(tǒng)，其中，上述的涂層為冰，上述的AC電源能夠提供0.5～300kHz范圍內的高頻AC電流。
53.如權利要求52所述的系統(tǒng)，還包括一個能夠提供40～500Hz范圍內的低頻AC電流的低頻AC電源。
54.如權利要求53所述的系統(tǒng)，其中，AC電流能夠在低頻AC電流和高頻AC電流之間轉換。
55.一個防止物體表面結冰和積雪的系統(tǒng)，包括一個與上述表面集成在一起的電導體，該電導體的配置成響應一個AC電流生成一個交變的電磁場；
56.如權利要求55所述的系統(tǒng)，還包括一個能夠提供具有0.5～300kHz范圍內的一個頻率的高頻AC電流。
57.如權利要求55所述的系統(tǒng)，還包括一個與上述電導體集成在一起的涂層。
58.如權利要求55所述的系統(tǒng)，還包括一個能夠提供40～500Hz范圍內的低頻AC電流的低頻AC電源，以及一個用于關閉上述的高頻AC電流的裝置。
59.一種防止物體表面結冰和積雪的方法，包括提供一個與上述表面集成在一起的電導體，該導體的配置成響應一個AC電流生成一個交變的電磁場；提供一個與上述表面和上述電導體集成在一起的涂層，該涂層的配置成響應上述交變的電磁場生成熱量，上述的涂層包括從由鐵電體、高損耗電介體、半導體、以及鐵磁體材料所組成的材料組中所選擇的一種材料。令一個AC電流流入上述的電導體，以產(chǎn)生一個圍繞上述的涂層的交變的電磁場。
60.如權利要求59所述的方法，其中，上述的AC電流擁有一個在100～1000kV范圍內的一個電壓。
61.如權利要求59所述的方法，其中，上述的物體包含電導體。
62.如權利要求59所述的方法，其中，上述的電導體通過光刻形成。
63.如權利要求59所述的方法，包括一系列通過光刻形成的間隔開來的電導體。
64.如權利要求59所述的方法，包括一系列通過光刻形成的線性的電導體。
65.如權利要求59所述的方法，其中，上述的表面包括上述的涂層。
66.如權利要求59所述的方法，其中，交變的電磁場包括一個交變的磁場，以及上述的涂層為鐵磁體材料，這一材料的配置成響應一個交變的磁場生成熱量。
67.如權利要求59所述的方法，其中，上述的交變的電磁場在上述的涂層中生成一個電容AC電流，以及上述的涂層包括半導體材料，這一材料的配置成響應上述的電容性AC電流生成熱量。
68.如權利要求59所述的方法，其中，上述的半導體材料包括ZnO。
69.如權利要求59所述的方法，其中，上述的交變的電磁場在上述的涂層中生成一個電容AC電流，以及上述的涂層包括鐵電材料，這一材料的配置成響應上述的電容性AC電流生成熱量。
70.如權利要求69所述的方法，其中，上述的鐵電體材料擁有一個隨溫度而變化的介電常數(shù)，在冰點以上時，上述的涂層擁有一個低介電常數(shù)，在冰點以下，上述的涂層擁有一個高介電常數(shù)。
71.如權利要求69所述的方法，其中，上述的鐵磁體材料擁有一個250°K～277°K范圍內的居里溫度Tc。
72.如權利要求59所述的方法，其中，上述的交變的電磁場在上述的涂層中生成一個電容性AC電流，以及上述的涂層包括高損耗電介體材料，這一材料的配置成響應上述的電容性AC電流生成熱量。
73.如權利要求72所述的方法，其中，當AC頻率處于40～500Hz的范圍中時，上述的高損耗電介體材料擁有最大的介電損耗。
74.如權利要求72所述的方法，其中，當AC頻率處于0.5～300kHz的范圍中時，上述的高損耗電介體材料擁有最大的介電損耗。
75.如權利要求72所述的方法，其中，上述的高損耗電介體材料為冰。
76.如權利要求59所述的方法，其中，上述的涂層具有一定的厚度，需對該厚度進行選擇，以相應于希望上述的涂層所生成的熱量。
77.如權利要求59所述的方法，還包括提供一個導電殼，上述的涂層配置在上述的電導體和該導電殼之間。
78.如權利要求77所述的方法，其中，上述的導電殼由鋁構成。
79.如權利要求77所述的方法，還包括電氣地短路上述的電導體和上述的導電殼。
80.如權利要求77所述的方法，還包括操作一個用于控制上述短路的一個開關。
81.如權利要求80所述的方法，其中，上述的開關由一個IGBT電源半導體開關構成的開關。
82.如權利要求80所述的方法，還包括一個控制盒，該控制盒能夠從一個交變的電場獲得其所需的能量。
83.如權利要求82所述的方法，還包括遠程地控制上述的控制盒。
84.如權利要求83所述的方法，包括通過一個射頻信號遠程地控制上述的控制盒。
85.如權利要求83所述的方法，包括通過一個載波信號遠程地控制上述的控制盒。
86.如權利要求82所述的方法，包括使用一個本地傳感器的輸入本地控制上述的控制盒。
87.如權利要求86所述的方法，其中，上述的本地傳感器由一個溫度傳感器構成。
88.如權利要求86所述的方法，其中，上述的本地傳感器由一個阻抗傳感器構成。
89.如權利要求88所述的方法，其中，上述的阻抗傳感器由一個100kHz的阻抗傳感器構成。
90.如權利要求82所述的方法，其中，上述的控制盒包括一個控制盒罩，該控制盒罩做為一個電容天線。
91.如權利要求59所述的方法，包括令上述的擁有40～500Hz范圍內的一個頻率的低頻AC電流流入上述的電導體。
92.如權利要求59所述的方法，包括令上述的擁有0.5～300kHz范圍內的一個頻率的高頻AC電流流入上述的電導體。
93.如權利要求59所述的方法，包括令一個40～500Hz范圍內的一個低頻AC電流流動，然后令一個擁有0.5～300kHz范圍內的一個高頻AC電流流動。
94.如權利要求93所述的方法，包括操作一個變壓器，以把上述的低頻AC電流轉換成上述的高頻AC電流。
95.如權利要求93所述的方法，包括在上述的低頻AC電流和上述的高頻AC電流之間進行轉換。
96.如權利要求59所述的方法，其中，上述的物體為一個電力線，上述的電導體是上述的電力線的主導體，以及上述的涂層包圍上述的主導體。
97.如權利要求96所述的方法，其中，上述的主導體由鋁構成。
98.如權利要求96所述的方法，還包括提供一個導電殼，上述的涂層位于上述的主導體和該導電殼之間。
99.如權利要求98所述的方法，其中所述的導電殼包含鋁。
100.如權利要求98所述的方法，還包括電氣地短路上述的主導體和上述的導電殼。
101.如權利要求100所述的方法，還包括操作一個用于控制上述的短路的一個開關。
102.如權利要求96所述的方法，還包括進行高頻阻抗測量，以檢測冰。
103.如權利要求96所述的方法，其中上述的涂層為冰，而且還包括一個用于調頻上述的高頻AC電流的裝置來匹配冰電介體加熱和集膚效應加熱。
104.如權利要求96所述的方法，其中，上述的涂層為冰，而且還包括改變上述的高頻AC電流，以改變由駐波效應所產(chǎn)生的加熱模式。
105.一個防止物體表面結冰和積雪的方法，包括提供一個與上述表面集成在一起的電導體，該導體的配置成響應一個AC電流生成一個交變的電磁場；令一個擁有0.5～300kHz范圍內的一個頻率的高頻AC電流流動。
106.如權利要求105所述的方法，還包括上述的表面上的一個冰涂層。
107.如權利要求105所述的方法，其中，上述的物體為電力線。
108.如權利要求105所述的方法，還包括關閉上述的高頻AC電流的裝置。
全文摘要
一種包括有鐵電體、損耗性電介質、鐵磁體或半導體材料的涂層(626)被布置在靠近物體(620)的附近,一個AC電流流過一個電導體(624),產(chǎn)生一個電磁場,該涂層(626)吸收來自電磁場的能量,由此產(chǎn)生熱量來溶化物體(620)上的雪和冰。
文檔編號H05B3/56GK1347630SQ00806373
公開日2002年5月1日 申請日期2000年3月1日 優(yōu)先權日1999年3月1日
發(fā)明者維克托·彼得連科, 查里斯·沙利文 申請人:達特茅斯學院理事會