專利名稱：用于對金屬工件感應加熱的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使第一磁單元轉(zhuǎn)動的方法，所述磁單元具有至少一個超導(SL)線圈、例如高溫超導(HTSL)線圈，所述線圈圍繞一要感應加熱的金屬工件。本發(fā)明還涉及一種相應的裝置。
背景技術(shù)：
這種方法和這種裝置在EP-B-1 582 091中已知。為了加熱工件，借助HTSL線圈產(chǎn)生一磁場，所述工件被裝入所述磁場中。所述工件和產(chǎn)生磁場的、通直流電的HTSL線圈彼此相對轉(zhuǎn)動，從而在所述工件上作用有隨時間變化的磁場。由此在工件中感生出電流。由于金屬工件具有歐姆電阻，電流將工件加熱到所希望的溫度。通常通過單獨的電機來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，所述電機機械地與HTSL線圈或者工件連接。輸入所述工件的功率可達到幾百kW，這相應地需要復雜的且維護昂貴的結(jié)構(gòu)。 例如可將多種不同的稀土 _銅_超導體——如YBa2Cu307—x(YBCO)——用作HTSL。通常，HTSL具有77K之上的SL轉(zhuǎn)變溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，簡化利用SL線圈對工件的感應加熱。 所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法和通過根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置來實現(xiàn)。優(yōu)選的實施形式是從屬權(quán)利要求的主題。 根據(jù)本發(fā)明，利用第二磁單元產(chǎn)生一外部磁場，所述外部磁場如此與由第一磁單元產(chǎn)生的磁場相互作用，使得所述第一磁單元圍繞要感應加熱的工件轉(zhuǎn)動。由此省略了現(xiàn)有技術(shù)所需的單獨的電機以及驅(qū)動機構(gòu)。由此還避免通過SL線圈與電機的機械連接將熱量引入SL線圈中。 本發(fā)明的一種實施形式也可以描述成具有轉(zhuǎn)子的電機，所述轉(zhuǎn)子具有一與該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線同心的、用于工件的容置部，并且所述轉(zhuǎn)子承載SL線圈。所述轉(zhuǎn)子相當于第一磁單元。所述第二磁單元與電機的定子相當并且產(chǎn)生一用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子的循環(huán)/環(huán)繞磁場。 由所述第二磁單元產(chǎn)生的磁場圍繞所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。這產(chǎn)生高的效率。 例如所述第二磁單元可具有圍繞所述第一磁單元設置的線圈，所述線圈被加載交
流電，所述交流電產(chǎn)生一例如圍繞所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的磁場。 可選地，所述第二磁單元的通直流電的線圈和/或永磁體可以圍繞所述第一磁單
元的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，以產(chǎn)生驅(qū)動所述第一磁單元的磁場。在這種方法中，如在由現(xiàn)有技術(shù)已
知的方法中一樣，需要一具有用于驅(qū)動永磁體或通直流電的線圈的機構(gòu)的電機，然而(根
據(jù)本發(fā)明的)方法相對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的對所述第一磁單元的驅(qū)動具有下述優(yōu)點所述第
一磁單元、進而SL線圈并未剛性地通過傳動裝置等與電機連接，因此避免了將熱量通過現(xiàn)有技術(shù)所需的驅(qū)動機構(gòu)引入SL繞組中。 優(yōu)選地，特別是通過恒流電源給SL線圈供給直流電。由此，與為SL線圈供給交流電相比降低了所需的冷卻功率。所述線圈在最初通電流后還可以被短路。于是，通過所述SL線圈的電流基本上保持恒定。 —種用于實施所述方法的裝置具有一第一磁單元，所述第一磁單元能圍繞一夾緊在工件保持器中的金屬工件轉(zhuǎn)動。所述第一磁單元具有至少一個典型地由帶形HTSL制成的SL線圈，其中由所述第一磁單元產(chǎn)生的磁場穿過所述工件。為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述第一磁單元，所述裝置具有一第二磁單元，所述第二磁單元產(chǎn)生一圍繞所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的磁場。 優(yōu)選地，所述SL線圈連接在恒流電源上。 優(yōu)選地，所述第一磁單元具有一與其轉(zhuǎn)動軸線同心的隙部，在所述隙部中可裝入待加熱的工件。這可以實現(xiàn)使多個屬于第一磁單元的SL線圈的極圍繞所述隙部、進而圍繞裝入所述隙部中的工件設置，從而在工件中產(chǎn)生相應大的磁通密度。 在一種優(yōu)選的實施形式中，所述第二磁單元具有至少兩個、優(yōu)選三個以上的相對于工件保持器位置固定的、被施加有交變電場的線圈。由此，能夠以簡單的方式產(chǎn)生圍繞所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的磁場。 在另一種實施形式中，所述第二磁單元具有永磁體和/或通直流電的線圈、例如HTSL線圈，所述線圈圍繞所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線例如通過一電機來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
所述第一磁單元可具有與SL線圈以不可相對轉(zhuǎn)動的方式連接的永磁體，所述永磁體優(yōu)選設置在所述SL線圈和第二磁單元之間。在這種磁單元中，所述永磁體與通過所述第二磁單元產(chǎn)生的外部磁場相互作用，其中所述SL線圈基本上用于產(chǎn)生穿過所述工件的磁場。代替所述永磁體，所述第一磁單元還可具有一個或多個線圈。所述線圈可以通直流電，于是根據(jù)同步電機的原理實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；如果所述線圈是金屬的且被短路，則根據(jù)異步電機的原理實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。 當然，所述第一磁單元可具有多個SL線圈，例如兩個或四個，這些線圈優(yōu)選等距離地圍繞所述第一磁單元的用于容置待加熱工件的隙部設置。由此可以提高穿過所述工件的磁通量，進而提高加熱功率。 在所述SL線圈和第二磁單元之間優(yōu)選設置有一熱絕緣部。由此可以降低SL線圈所需的冷卻功率。在絕緣部的外周上可以設置永磁體，所述永磁體的磁場一一如前所述——與所述第二磁單元的的外部磁場相互作用，以便使所述第一磁單元圍繞待加熱的工件轉(zhuǎn)動。 所述絕緣部可例如通過在所述第一磁單元和第二磁單元之間的被抽真空的空腔來實現(xiàn)。 附加地或可選地，還可以有利地在工件側(cè)例如通過被抽真空的空腔來絕緣所述SL線圈。 工件保持器可以執(zhí)行特別是與所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線平行的運動。利用一線性驅(qū)動裝置，可以通過所述工件和第一磁單元之間的附加的相對運動來改變在所述工件中感生出的電流的方向，這可以實現(xiàn)對工件的較均勻的加熱，并且可以實現(xiàn)較大的功率輸入。


借助附圖示意性地、簡化地且示例性地闡述本發(fā)明。其中示出 圖1示出用于感應加熱的裝置， 圖2示出根據(jù)圖1的磁系統(tǒng)的視圖， 圖3示出根據(jù)圖1的磁系統(tǒng)的剖視圖， 圖4示出圖3中的細節(jié)c， 圖5示出根據(jù)圖1的另一磁系統(tǒng)的視圖， 圖6示出圖4中磁系統(tǒng)的剖視圖，以及 圖7示出圖6中的細節(jié)c。
具體實施例方式
圖1中的裝置具有一可沿雙箭頭方向移動的工件保持器，所述工件保持器具有兩個用于固定待加熱的工件2的容置部la、lb。在所述容置部la、lb之間設置有一具有用于工件2的隙部的磁系統(tǒng)10，以用于產(chǎn)生通過工件2的、在時間上不恒定的磁通量，由此在工件2中感生出電流。 圖2至圖4示出了磁系統(tǒng)10的一種實施例。在磁系統(tǒng)10的中心設置有一橫截面為方形的工件2。同心地圍繞所述工件設置有一能圍繞所述工件2轉(zhuǎn)動的第一磁單元20，所述第一磁單元20具有第一環(huán)形絕緣部21，所述絕緣部的內(nèi)部自由空間同時是用于所述工件2的隙部。圍繞第一絕緣部21等距離地設置有四個鐵心22，其中鐵心的縱軸線(未示出)與第一絕緣部21的縱軸線(未示出)相交于一點。在每個鐵心22上設置有一 HTSL線圈23。給HTSL線圈23供給直流電(未示出)。圍繞線圈23設置有一環(huán)形的第二絕緣部24，鐵心22嵌入所述第二絕緣部24中。 第一磁單元20同心地被第二磁單元30圍繞。第二磁單元30具有由每個極靴33上的各一個線圈32組成的新的電磁體31。電磁體31可被單個地驅(qū)控并具有一環(huán)形的磁軛34。通過循環(huán)/環(huán)繞地驅(qū)控電磁體31，產(chǎn)生一相對于工件2轉(zhuǎn)動的磁場，所述磁場與第一磁單元20的通直流電的HTSL線圈23的磁場共同作用，并使第一磁單元20圍繞所述工件轉(zhuǎn)動。因此改變由HTSL線圈23產(chǎn)生的、通過工件2的磁通量，由此在工件2中感生出電流。
因為鐵心22嵌入第二絕緣部24中直到到達離該第二絕緣部的外邊緣不遠處，因此獲得第一磁單元20與第二磁單元30的好的磁耦合，進而獲得高的效率。
圖5至圖7示出磁系統(tǒng)10的另一個實施例。磁系統(tǒng)10的基本結(jié)構(gòu)類似于之前借助圖2、圖3和圖4所述的(磁系統(tǒng))，因此對于相同的部件采用相同的附圖標記，僅描述不同之處。不同于根據(jù)圖2的磁系統(tǒng)，HTSL線圈23'的鐵心22'不嵌入第二環(huán)形絕緣部24'中(參見圖6和圖7)。由此改善了HTSL線圈23'的熱絕緣。為了使第一磁單元20'與第二磁單元30磁耦合，在絕緣部24'的外殼面上固定有永磁體29'。如根據(jù)圖2的實施例那樣，通過將交流電施加到第二磁單元30的線圈32上來實現(xiàn)對第一單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。然而在此線圈32的磁場基本上與永磁體29'的磁場共同作用，由此旋轉(zhuǎn)驅(qū)動第一磁單元20'。 可在絕緣部24'和鐵心22'之間設置一例如鐵環(huán)形式的磁軛(未示出)。
權(quán)利要求
一種用于對工件感應加熱的方法，所述感應加熱通過使一具有至少一個超導線圈的第一磁單元圍繞所述工件轉(zhuǎn)動來進行，其特征在于，利用一第二磁單元產(chǎn)生一圍繞所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的、驅(qū)動所述第一磁單元的磁場。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為所述第二磁單元的圍繞所述第一磁單 元設置的線圈加載交流電，以產(chǎn)生所述磁場。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使所述第二磁單元的永磁體和/或至少一 個通直流電的線圈圍繞所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，以產(chǎn)生所述磁場。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，為所述超導線圈供給直流電。
5. —種用于對夾緊在工件保持器中的工件(2)感應加熱的裝置，所述裝置具有一第一 磁單元(20、20')，所述第一磁單元具有至少一個超導線圈(23、23')，所述第一磁單元能 圍繞所述工件(2)轉(zhuǎn)動，其中由所述超導線圈(23、23')產(chǎn)生的磁場穿透所述待感應加熱 的工件(2)，其特征在于，所述裝置具有一第二磁單元(30)，所述第二磁單元產(chǎn)生一圍繞所 述第一磁單元(20、20')的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的磁場，以便使所述第一磁單元圍繞所述工具轉(zhuǎn) 動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述超導線圈(23、23')連接在恒流電 源上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述第一磁單元(20、20')具有一 隙部，所述工件(2)能裝入所述隙部中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一磁單元(20、20')具有至少兩 個超導線圈(23、23')，這些超導線圈至少大致等距離地圍繞所述隙部設置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二磁單元(30)具有 至少兩個相對于工件保持器位置固定的、被加載有交流電的線圈。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二磁單元具有圍繞 所述第一磁單元的轉(zhuǎn)動軸線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的永磁體和/或至少一個通直流電的線圈。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一磁單元(20') 具有與超導線圈(23')以不可相對轉(zhuǎn)動的方式連接的永磁體(29')，其中所述永磁體 (29')設置在所述超導線圈(23')和第二磁單元(30)之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5至11中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述超導線圈(23、 23')和第二磁單元(30)之間設置有一用于熱絕緣的機構(gòu)(24、24')。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，在所述超導線圈(23、23')和第二磁 單元(30)之間的所述用于熱絕緣的機構(gòu)(24、24')具有被抽真空的空腔。
14. 根據(jù)權(quán)利要求5至13中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有與所述第一 磁單元(2Q、20')的轉(zhuǎn)動軸線平行地被線性驅(qū)動的工件保持器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對金屬工件感應加熱的方法和裝置。為使具有超導線圈的第一磁單元(20)圍繞金屬工件(2)轉(zhuǎn)動以對工件感應加熱，可利用第二磁單元(30)產(chǎn)生一驅(qū)動所述第一磁單元的外部磁場。
文檔編號H05B6/02GK101785359SQ200880103773
公開日2010年7月21日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者C·比勒, J·米勒 申請人:澤奈基電力公司