用于通过感应加热物体的方法、 装置和设备 【技术领域】
本发明涉及用于通过电磁感应加热物体的方法和装置。背景技术 感应加热是基于变化的磁场， 变化的磁场在物体内部感应涡流， 由此物体被涡流 加热。典型地， 变化的磁场通过将在待加热的物体周围的电磁体与 50Hz 或者更高频率的交 流电发生器相耦合而实施。
在金属工业中存在数种用于加热金属的感应加热器， 以进行成形、 制成和热处理， 例如， 在铝和铜的挤压成型中， 重达数百公斤的金属条在挤压成型之前通过感应加热来加 热到适当温度。但是， 通常， 物体例如通过烘箱预先加热， 并且仅最后的加热是通过感应提 供。
感应加热所需的变化的磁场可以不仅通过调节磁场的强度而且通过改变磁场相 对于待加热的物体的方向而完成。 这也可以通过移动磁场或者通过移动待加热的物体来完 成。二者都具有自身的缺点。如果物体是大的， 它们难以移动， 例如充分旋转。另一方面， 如果使用电磁体， 它们充分的平衡和送电难以按照要求的转速执行。
相应地， 一种潜在的替代方案已经被证明是围绕待加热的物体旋转的磁体， 或者 替代地在由例如电磁体引起的磁场中移动待加热的物体。 在本技术领域中的该现有技术已 经在专利出版物 US4761527 中有所描述。
但是， 关于已知的现有技术存在一些缺点， 例如装置的复杂性和效率差。 装置典型 地具有电磁体， 因此需要用于磁体的电源。 此外， 需要电机或类似物以为了提供驱动力用于 围绕待加热的物体移动磁体或者在电磁体的磁场中移动物体。 为了将来自电机的驱动力传 送到电磁体和 / 或物体， 需要额外的驱动机构， 这使得装置更复杂以及效率差并且昂贵。再 者， 在磁场中移动重且大的物体 ( 重达例如几百公斤 ) 以使得物体真正通过感应加热， 这是 非常困难以及不安全的， 或者至少在移动重的物体周围需要巨大的安全设备。
此外， 在围绕待加热的物体旋转磁体的情况下， 物体可以基本上加热到要求的温 度。但是， 在许多实施例中， 还不足以将物体相对均匀地加热到特定温度。例如， 待挤压成 型的金属或者铝棒坯段必须在纵向加热以具有特定变化的温度分布， 以使得它可以挤压成 型为匀质的轮廓。换句话说， 坯段的头部必须更热并适于开始挤压成型， 而尾部必须较冷， 以使得它在挤压成型过程中不被加热太多。
发明内容 本发明的目的是减轻和消除与已知的现有技术装置相关的问题。特别地， 本发明 的目的是简化用于经由电磁感应加热物体的现有技术的装置并使得它们更有效和更安全。
本发明的目的可以通过独立权利要求的特征实现。
本发明涉及根据权利要求 1 的用于通过电磁感应加热物体的装置。此外， 本发明 涉及根据权利要求 17 的转子、 根据权利要求 21 的设备和根据权利要求 26 的用于通过电
磁感应加热物体的方法以及根据权利要求 43 的用于为加热设施供应电力设施的驱动器设 备。
根据本发明的实施例， 一种用于通过电磁感应加热物体的装置， 包括至少一个转 子， 其中所述转子包括至少一个永久磁体。 有利地， 转子包括多个永久磁体以提供更有效的 感应。 此外， 所述装置还包括用于提供变化的磁场的定子， 所述变化的磁场布置为与所述转 子的至少一个磁体相互作用， 从而使得所述转子旋转。变化的磁场可以旋转或者否则改变 磁场。根据所述实施例， 转子的至少一个磁体安置为当所述转子旋转时在物体内提供变化 的 ( 感应 ) 磁场和涡流以使得所述物体通过由转子的所述至少一个磁体引起的所述变化的 磁场和涡流所产生的电磁感应加热。
待加热的物体有利地至少部分地导电以使得变化的磁场可以在所述物体内引起 涡流。所述物体有利地为金属物体， 例如铝或者铜坯段。
根据本发明的实施例， 转子的至少一个磁体同时用于在物体内提供变化的磁场和 涡流， 以及与由定子提供的变化的磁场相互作用。 换句话说， 转子的相同的永久磁体有利地 用于旋转所述转子和经由它们产生的感应来加热所述物体。
根据一实施例， 所述定子适于电磁地和 / 或物理地覆盖转子的表面的仅一部分而 不是转子的整个表面区域。 这是有利的， 即， 当待加热的物体可以位于转子的与定子相同的 侧面时， 可以实现更紧凑和更简单的转子。此外， 相同的定子可以用于旋转多个转子， 由此 感应加热更加有效得多。 根据另一实施例， 具有磁体的转子基本上位于待加热的物体和定子之间， 由此与 转子的全部表面区域其作用的定子可以被应用， 其可以允许更有效的装置 ( 转子的扭矩或 者轴向力矩可以增大， 从而允许更强的加热 )。
此外， 根据一实施例， 本发明的感应加热装置可以通过用于检测例如旋转的转子 的平衡的平衡检测装置提供。 平衡检测装置可以例如类似于用于车轮平衡机器中的。 这样， 它可以表明平衡和 / 或失衡， 甚至确定增加的平衡配重的重量和位置。
而且， 根据一实施例， 本发明的感应加热装置可以通过用于在当具有磁体的转子 旋转时检测例如磁通量的规则性的磁通量检测装置提供。 磁通量检测装置有利地检测转子 旋转时每个磁体的磁通量。例如， 如果磁体被消磁， 则会存在异常行为， 其可以从在感应环 内感应的电流确定 ( 当磁体具有任何问题时， 感应电流不再规则地运行 )。 如果检测显示任 何的异常行为， 这可以被指示。 磁通量检测装置可包括例如感应环， 电流通过在附近移动的 磁体被感应到该感应环上。
而且， 根据一实施例， 本发明的感应加热装置可以通过用于检测转子和待加热的 物体之间的距离的距离检测装置提供。检测装置可以例如通过激光发射和接收装置实施， 如果所述距离低于某一阈值， 有可能进行指示或者停止转子的旋转。 应该注意到， 物体和转 子之间的距离可以在物体的加热过程中由于热膨胀而缩小。
再者， 根据一实施例， 本发明的感应加热装置可以通过适于尤其是在运行过程中 冷却转子和 / 或定子的冷却元件提供。冷却元件可以例如为翅片或者冷却通道导管或者通 路， 或者本领域技术人员已知的类似物。
根据本发明的感应加热方法， 可以同时执行对两个物体例如细长的金属物体的加 热。 在实施例中， 永久磁体可以围绕待加热的物体旋转， 同时物体和磁体可以在细长物体的
纵向相对于彼此移动， 用于在物体中引起期望的纵向温度分布。 以这种方法， 物体的第一末 端可以具有与另一端不同的温度。这例如在挤压成型工艺中是有利的， 其中物体的第一末 端典型地应当比最后的末端更热。这是因为当物体被挤压成型时， 它的温度将增大。
尽管旋转的磁体和长型物体关于彼此的运动可以以许多方式进行， 但是， 有利地， 磁体原地旋转而待加热的物体通过适当的传递装置例如穿过由旋转磁体或者其它类型的 磁场形成的环移动。该移动可以以恒定的速度进行， 由此物体将等温地加热。如果传递的 速度被加速， 物体的头部将变得更热， 相应地， 速度减速， 尾部将变得更热。当然， 还可以通 过仅适当改变金属物体的传递速度而获得更加不同的温度分布。
围绕待加热的物体旋转的磁体可产生对物体强的扭矩或者其它的力， 由此当通过 一个旋转磁路加热物体时， 物体必须被牢固保持。相应地， 在本发明的有利的实施例中， 使 用两个旋转的永久磁路， 这两个磁路已经位于例如在待加热的物体的纵向方向相对于彼此 分开的位置并且其旋转方向变化， 以补偿对物体造成的扭矩或者其它的力。这使得能够利 用例如两个或多个相似的 ( 或者不同的 ) 磁路， 该磁路在相反的方向以相同或者不同的转 速旋转。
有利的， 在本发明中， 在物体的纵向方向使用的磁路的影响的有效区域相对于金 属物体的长度来说是小的， 例如最多为金属物体的长度的 20％。 因此， 磁体不必均匀加热金 属物体， 但是可以在其中实现不同的温度分布， 例如中间比末端更热。 根据本发明的实施例的用于加热物体的示例性的感应加热器装置包括为可旋转 的环提供有中心孔， 永久磁体附着到该中心孔。所述装置进一步包括用于将物体支撑于 孔上的支撑装置以使得它离开回路， 这意味着它不接触回路并且它进一步平行于环的旋转 轴。 所述装置进一步包括传递元件， 用于移动受控的物体通过孔， 用于在金属物体中产生期 望的纵向的温度分布。
因为在本发明的装置中待加热的金属物体可以为例如铝、 铜或者不锈钢坯段或者 棒， 其例如在挤压成形为特定轮廓之前被加热到适当温度。适于经由电磁感应加热的其它 的物体也可以通过在该文献中公开的本发明的装置加热。为了适于经由电磁感应加热， 物 体应当有利地包括金属或者导电材料， 例如， 如碳纤维。
在该文献中描述的用于本发明的装置中的永久磁体根据本发明的实施例有利地 包括钕 (Nd)、 铁 (Fe) 和硼 (B)。
根据本发明的方法和装置具有相对于现有技术明显的优点。首先， 当需要更少的 材料来用于制造装置时， 可以实现经济节省， 这时因为转子的磁体既用于在由定子产生的 变化的磁场中旋转所述转子， 又用于在待加热的物体内感应涡流。 此外， 可以实现更简单的 装置， 这时因为不需要用于旋转磁铁和 / 或物体的其它的电机或者驱动设备来为了在待加 热的物体内产生涡流。而且， 感应加热的操作效率在原理上已经比例如通过烘箱加热物体 高很多， 因此当物体从开始就用本发明的感应加热装置进行加热时， 可以实现甚至更经济 的节省。
而且， 通过本发明， 不同的物体， 例如金属物体， 可以单个地均匀地且精确地加热 到要求的温度， 或者具有期望的温度分布。
附图说明接着， 根据附图参照示例性实施例更详细地描述本发明， 其中 ：
图 1 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的示例性装置 的原理 ；
图 2 示出根据本发明的有利实施例用于经由电磁感应加热物体的示例性装置 ；
图 3 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有两个转 子的另一示例性装置的原理 ；
图 4 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热至少两个物体的具 有两个转子的另一示例性装置的原理 ；
图 5 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的又一示例性 装置的原理 ；
图 6 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的再一示例性 装置 ；
图 7 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的又一示例性 装置 ；
图 8 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有两个转 子的另一示例性装置的原理 ； 图 9 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的示例性设备 的原理 ；
图 10 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的示例性的非 平行的磁场的原理 ；
图 11 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有两个转 子的示例性装置的原理 ；
图 12A 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有两个 非平行的转子的示例性装置的原理 ；
图 12B 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有两个 非平行的转子的另一示例性装置的原理 ；
图 13 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的示例性转 子；
图 14 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有中心孔 的示例性装置 ；
图 15 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的两个具有带 中心孔的转子的示例性装置 ；
图 16 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有中心孔 的示例性装置 ；
图 17 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有其它转 子的示例性装置 ；
图 18 示出根据本发明的有利实施例的用于供应电力给感应加热装置的示例性驱 动器设备 ；
图 19 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有感应加
热装置的示例性支架设备 ； 和
图 20 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体的具有感应加 热装置的示例性壳体设备。 具体实施方式
图 1 示出根据本发明的有利实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的示例性装 置 100 的原理。装置 100 有利地包括具有多个永久磁体 103 的转子 101 和用于提供变化的 磁场的定子 102。通过定子 102 提供的磁场设置为与转子 101 的至少一个磁体 103 相互作 用从而使得所述转子 101 环绕它的轴 104 旋转。
所述转子 101 的至少一个磁体 103 安置为当所述转子 101 旋转时在物体 10 内提供 变化的磁场和涡流， 以使得所述物体通过由所述变化的磁场和涡流产生的电磁感应加热。 根据本发明的有利实施例， 用于在物体 10 内提供变化的磁场和涡流的转子 101 的磁体 103 与用于与由定子 102 提供的变化的磁场相互作用并使得所述转子 101 旋转的磁体相同。
当同一磁体 103 既用于旋转转子又用于在物体内感应变化的涡流二者时， 可以实 现结构很简单的感应加热装置 100。例如， 不需要用于旋转所述转子的其它驱动机构， 例如 皮带传动机构、 齿轮或者传动轴， 这是一个明显的优点。
图 2 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的示例性 装置 100， 其中定子 102 和转子 101 封装在壳体 110 内。根据一实施例， 所述壳体可以由金 属制成， 由此重要的是， 壳体安置为以使得它不干扰由转子 101 的磁体引起的特别是在物 体 10 的方向上的磁场， 以及由此不干扰用于感应加热物体的磁场。壳体 110 可额外地包括 冷却元件 107， 例如冷却鳍、 散热肋、 翅片或者本领域技术人员知晓的其它冷却装置， 例如导 管， 以冷却转子和 / 或定子。
图 3 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的具有两 个转子 101a， 101b 的另一示例性装置 100 的原理。如图 3 所示的装置 100 包括用于每个转 子 101a， 101b 的自身的定子 102a， 102b。具有两个带多个永久磁体的转子的装置在物体内 引起更加强大的涡流， 物体比利用仅一个转子或者更少的磁体更有效地被加热。
应该注意到， 装置 100 可以改进成使得它包括仅一个定子 ( 例如 102a)， 用于旋转 两个转子 101a， 101b， 以使得第一转子 ( 例如 101a) 通过由第一定子 ( 例如 102a) 提供的变 化的磁场旋转， 用于第二转子 ( 例如 101b) 的旋转力例如通过驱动机构传送， 例如利用皮带 传动机构或类似物。驱动机构有利地传送来自第一转子 (101a) 的旋转力， 所述转子通过由 第一定子 (102a) 引起的变化的磁场旋转。
再一次地， 应当注意到， 至少一个另外的转子 101a 可以安置为以在不同的方向旋 转装置 100 中的至少一个其它的转子 101b， 以为了补偿感应到物体的力， 如在该文献的其 它地方描写的。
图 4 示出根据本发明的有利的实施例用于经由电磁感应加热至少两个物体 10a， 10b 的具有两个转子 101a， 101b 的装置 100 的另一示例性原理。
在例如通过图 1-4 所示的装置 100 中， 具有磁体 103 的转子 101 和定子 102 安置 为以使得当加热物体 10 时， 具有磁体 103 的转子 101 大致位于待加热的物体 10 和定子 102 之间。物体可以环绕它的轴线的或者纵向的轴 105 旋转以使得加热将更均匀地分布， 尤其在物体的表面上。此外， 物体可以在它的纵轴的轴向方向 106 移动以实现待加热的物体的 末端之间的温度分布， 如在该文献的其它地方讨论的。这将同样应用于关于本发明的其它 附图示出的装置和实施例， 即使没有单独述及。
图 5、 6 和 7 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的 进一步的示例性装置 200 的原理。装置 200 还包括定子 102 和具有永久磁体 103， 103a， 103b 的转子 101， 但是定子 102 和转子 101 的相对位置与例如装置 100 中的不同。在装置 200 中， 定子 102 安置为以使得对于转子 101 来说它大致位于与待加热的物体 10 相同的侧 面 ( 在轴 104 的方向 )。这提供额外的优点， 即， 装置 200 可以比装置 100 甚至更紧凑。
为了形成用于待加热的物体 10 的足够的空间， 定子安置为仅电磁地和 / 或物理地 覆盖转子表面的一部分。当在轴 104 的方向观看时， 被定子覆盖的转子部分小于转子面向 定子的表面的整个表面面积。这可以特别是在图 6 和 7 中清楚看出。
从图 6 还清楚的是， 通过定子 102 产生的磁场不必是旋转磁场， 而是一些其它方式 的变化的磁场。但是， 磁场可以布置成其变化以使得它使得转子 101 环绕它的轴 104 旋转， 即使定子不是一个整圆， 或者仅覆盖转子的表面的一部分。此外， 定子以及转子 101 有利地 至少部分地被壳体 202 覆盖。 此外， 装置 200 有利地包括短路装置 201( 例如， 图 5 和图 8)， 用于使得在与大致面 向定子 102 的侧面相对的侧面中的转子 101 的磁体 103， 103a， 103b 的磁路磁性短路。短路 装置 201 有利地包括软磁性材料， 例如铁 (Fe) 或者磁钢。短路装置 201 具有优点， 是因为 它加强物体 10 一侧的磁体 103 的磁场以使得在物体 10 内引起涡流的感应磁场甚至更加有 效。此外， 短路装置 201 还加强转子 101 的机械结构。
图 8 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的具有带 磁体 103a， 103b 的两个转子 101a， 101b 的进一步的示例性装置 300 的原理。装置 300 是根 据该实施例的装置 300， 该装置 300 在其它方面类似于例如如图 5-7 所示的装置 200， 但是 装置 300 有利地包括仅一个定子单元 102， 该定子单元用于旋转转子 101a， 101b 二者。 当如 图 8 所示， 定子 102 安置在转子 101a， 101b 中时， 这是可能的。图 8 的实施例具有其它的优 点， 即装置 300 可以甚至更加紧凑和更加有效。
图 9 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的示例性 设备 400 的原理。所述设备包括用于支撑如在该文献的其它地方所示的感应加热装置的转 子 101 和定子 102 的基底 401。所述支撑可以例如经由轴 104 实施。
图 10 示出根据本发明的有利的实施例、 用于经由电磁感应加热物体 10a， 10b 的由 转子 101a， 101b 引起的示例性的非平行的磁场的原理。非平行磁场可以例如通过圆锥形状 的转子 101a， 101b 或者关于彼此成一定角度地布置的两个或多个转子 ( 例如如图 12 和 13 所示 ) 实现。这提供额外的优点， 即具有不同尺寸的物体 10a， 10b 可以被有效加热， 因为二 者可以位于转子的附近。
图 11 示出根据本发明的有利的实施例、 用于经由电磁感应加热物体的具有两个 转子 101a， 101b 的示例性装置的原理， 其中一个定子 102 用于旋转转子 101a， 101b 二者。 根 据如图 11 所示的实施例， 转子围绕不同的轴旋转。此外， 当定子 102 和转子 101a， 101b 如 图 11 所示地安置时， 转子 101a， 101b 在不同的方向旋转， 第一个在顺时针方向， 另一个在逆 时针方向， 其可以额外地补偿在物体中引起的力。
图 12A 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的具有 两非平行的转子 101a， 101b 的示例性装置 500 的原理。所述装置有利地包括用于旋转转子 101a， 101b 二者的仅一个定子单元 102。装置 500 提供优点， 例如紧凑的尺寸以及有效地加 热多个不同尺寸的物体的可能性。
图 12B 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热至少一个物体 10a， 10b 的具有两个非平行的转子 101a， 101b 的另一示例性装置 600 的原理。装置 600 有 利地包括用于每个转子 101a， 101b 的自身的定子 102a， 102b。 当需要高功率和 / 或扭矩时， 或者当例如由于某些原因需要每一转子 101a， 101b 独立于彼此旋转时， 这是有利的。此外， 当转子 101a， 101b 是非平行的时， 装置允许加热不同直径的物体 10a， 10b。
图 13 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体的示例性转 子 101 和装置 650， 其中转子 101 包括至少一个， 但是有利地为多个永久磁体 103， 所述永久 磁体安置为当所述转子在物体附近例如物体的旁边旋转时在物体 10 内提供变化的磁场和 涡流， 由此所述物体 10 被由所述变化的磁场和涡流产生的电磁感应加热。
根据本发明的有利的实施例， 转子 101 的至少一个永久磁体 103 安置为与由定子 提供的变化的磁场相互作用， 以使得致使所述转子旋转。此外， 根据本发明的有利的实施 例， 当所述转子通过由所述定子提供的变化的磁场旋转时， 所述转子的所述至少一个磁体 安置为在物体内提供变化的磁场和涡流， 以使得所述物体通过由所述变化的磁场和涡流产 生的电磁感应加热。 但是， 根据本发明的示例性实施例， 图 13 的转子 101 还可通过电机 651 直接旋转， 或者经由传递来自电机 651 的旋转力的驱动装置 901 例如轴或者皮带传动机构旋转。
图 14 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的具有中 心孔 701 的示例性装置 700。在装置 700 中， 转子 101 安置为围绕定子 102 和转子 101 的共 同的轴旋转。定子和转子的轴有利地包括适于至少部分地接收待加热的物体 10 的中心孔 701( 中空轴 )。
在装置 700 中， 永久磁体 103a， 103b 有利地安装到转子 101 上。 但是， 应当注意到， 在装置 700 中， 转子 101 可以为 “细长的” 转子 ( 至少在通过定子产生的变化的磁场外部部 分地为细长的 )， 由此磁体 103a 的至少一部分用于旋转转子， 磁体 103b 的至少一部分用于 在待加热的物体 10 内感应涡流。但是， 装置 700 的定子和转子二者都设置有中心孔 701。
装置 700 有利地进一步包括用于将物体 10 支撑到孔 701 上的支撑装置 702 以使 得它离开回路， 这意味着它并不接触回路或者转子或者它的磁体并且它进一步地大致平行 于圆的旋转轴。装置 700 可进一步包括用于移动被控制的物体 10 穿过孔 701 的传递装置， 以便在物体 10 中引起期望的纵向的温度分布。此外， 传递装置还可用于围绕它的纵轴旋转 物体 10 以为了使得能够在物体的径向和表面产生均匀的温度分布。
根据本发明的实施例的支撑装置 702 的功能是承载和支撑待加热的物体并移动 它或者使得它移动通过围绕它旋转的磁路的中心孔 701。 在一个实施例中， 支撑装置 702 包 括被附着到待加热的物体 10 的两端的保持装置 704。因此， 物体 10 从它的两端得以支撑。 就此而论， 支撑并不意味着仅仅承载物体， 而是和它通过保持装置 704 扭转刚性地支撑， 以 使得它不能随着磁路 103a， 103b 的旋转而旋转或者扭曲。
在另一实施例中， 支撑装置 702 包括仅附着到待加热的物体的一端的支架或者保
持装置， 由此物体在磁路中移动。
有利地， 传递装置 703 包括动力装置和连接到其上的适当的控制装置， 通过它， 物 体可以受控地例如以预定的恒定速度或者以变化的速度移动通过孔或者否则在磁场中移 动。根据一实施例， 物体的移动可以仅在一个方向或者来回发生一次， 或者来回发生多次。 此外， 移动还可以是旋转运动 ( 围绕它的纵轴旋转待加热的物体 )。
围绕物体 10 旋转的磁路 103a， 103b 使得物体典型地具有强的扭矩， 并且加热物体 10 可以被扭曲。 这样， 装置 700 可有利地包括至少两个， 具有中心孔和提供恒定磁路的可同 心旋转的转子 101a， 101b， 如图 15 所示。当不同的磁路 103a， 103b 在相反的方向 ( 具有相 同或不同的速度 ) 适合地旋转时， 可以消除例如与感应相关联的在待加热的物体 10 中导致 的扭矩或者其它的力。
图 16 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的具有中 心孔 701( 典型地充填有空气 ) 的示例性装置 800。物体 10 可以被引入孔 701 内以使得具 有永久磁体 101a， 101b 的转子 101 围绕物体 10 旋转。用于经由变化的磁场旋转所述转子 的定子 102 围绕转子 101 安置以使得通过定子 102 引起的变化的磁场影响转子的永久磁 体 103a， 103b 并使得转子 101 旋转。应该注意到， 待加热的物体的轴向的轴并不需要与转 子或者定子的轴向的轴相同。此外， 应当注意到， 根据本发明的实施例， 传统的电机 ( 例如 2- 极线圈的 ) 可以通过由本发明的转子 101 替代它的转子而进行改进， 其中有利地， 转子 的芯 701 是中空的。此外， 转子 101 的永久磁体 101a， 101b 有利地适于同样用于旋转转子 ( 其与由定子 102 提供的变化的磁场相互作用 ) 和在待加热的物体 10 内引起涡流。 图 17 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的具有 另一转子 101b 的示例性装置 900。装置 900 有利地包括用于旋转转子 101a 的仅一个定子 102a， 其可以用于加热物体 10a， 如在本文献的其它地方讨论的。装置 900 有利地包括用于 加热另一物体 10b 的具有永久磁体 103 的另一转子 101b， 如在本文献的其它地方所讨论的。 现在， 第二转子 101b 的旋转力以及由此的旋转经由驱动机构 901 例如皮带传动机构或类似 物提供。驱动机构有利地从第一转子 101a 传递旋转力， 所述第一转子通过由定子 102 引起 的变化的磁场旋转。转子 101b 可包括中心孔， 其中待加热的物体 10b 可以被引入所述中心 孔 ( 如在图 15 和 16 中描写的 )， 或者， 转子可以类似于在本文献的其它地方 ( 例如在图 9 中 ) 描写的转子。
图 18 示出根据本发明的有利的实施例的用于给感应加热装置例如定子 102 供应 电力的示例性驱动器设备 1000。除定子 102 之外， 感应加热装置有利地还包括至少一个转 子。用于旋转所述转子的旋转力一定程度上由定子引起， 例如如在本文献的其它地方描述 的。转子的旋转有利地通过由所述定子提供的变化的磁场引起， 其中转子布置成旋转至少 一个磁体以感应加热物体。
驱动器设备 1000 包括变频驱动器和 / 或直接在线起动器 (DOL， 软起动器 )1001， 用于经由由所述定子提供的变化的磁场起动和加速转子的旋转。具有磁体的转子 ( 或者在 一些实施例中多个转子 ) 可重达几十乃至几百公斤并具有大的旋转惯量， 由此它更有效地 首先加速具有磁体的转子， 并随后 ( 当转子以期望的速度旋转时 ) 将待加热的物体引入转 子的磁场中， 其中所述磁场在待加热的物体内引起涡流。
这具有优点， 因为在会使得相反的力进入到转子中的引入待加热的物体之前， 旋
转能可以存储为转子的角动量。当转子启动并在没有物体的情况下加速时， 仅需要供应最 小的电力供给， 当如果物体已经在磁体附近的话。 此外， 应当注意到， 当运行时， 变频驱动器 和 / 或直接在线起动器 (DOL， 软起动器 )1001 需要的额定电力仅为本发明的感应加热装置 的最大电力的几分之一 ( 典型地仅 10-15％ )。
驱动器设备 1000 有利地还包括切换装置 1002， 该切换装置 1002 有利地在加速转 子的旋转之后以及有利地在将所述待加热的物体引入到由所述转子旋转的所述至少一个 磁体所提供的变化的磁场之下和被感应加热之前， 将定子 102 电连接到电网 1003( 以及由 此 50-60Hz 的电网频率的输电线路 )。通过利用适当的切换装置 1002， 可以实现装置更高 的有效系数， 因为变频驱动器耗费大约 2％的电力。
当物体被引入由通过旋转磁铁产生的磁场时， 扭矩和载荷以及由此需要供应的电 力增大， 由此可以例如直接从电网取电。通过利用驱动器设备 1000 的实施例， 可以实现更 强大且更有效的感应加热装置。
例如， 如果 500 千瓦的感应加热装置通过 500 千瓦的电机 / 定子 ( 设施成本为 0.5 倍 X) 和 500 千瓦的变频驱动器 (VFD， 成本与电机基本相同 (0.5 倍 X))， 那么电机 +VFD 的 总设施成本将为大约 0.5X+0.5X ＝ X。
根据本发明起动和驱动电机的另一选择是使用 500 千瓦的直接在线起动器 (DOL， 软起动器 )， 其成本为 VFD 成本的大约 40％ (0.4 倍的 0.5X ＝ 0.2X)， 也就是， 系统的总设施 成本将为大约 0.5X+0.2X ＝ 0.7X( 也就是， 该实施例的成本比电机 + 全尺寸的 VFD 的成本 便宜 30％ )。
通过利用如图 18 所示的本发明的实施例， 可以具有仅 50 千瓦的 DOL( 设施成本约 0.02X) 以及能够处理 500 千瓦的功率的单独的切换装置 ( 继电器、 接触器等 )( 成本大约 0.05X)， 这使得这个实施例的总的设施成本为大约 0.5X+0.02X+0.05X ＝ 0.57X( 也就是， 该 实施例的设施成本比前面介绍的第一种便宜大约 43％ )。
这样， 显然， 根据本发明的驱动器设备 1000 在电力成本方面提供巨大的节省。
图 19 示出根据本发明的有利的实施例的用于经由电磁感应加热物体 10 的本发明 的具有感应加热装置的示例性基底设备 1100。基底 1100 用于支撑在该文献的其它地方所 示的感应加热装置的转子 101a， 101b 和定子 102。所述支撑可以例如经由轴 104 实施。基 底设备 1100 非常类似于在设备 1100 中所示的设备 900， 以及在图 9 中所示的设备 900 可以 通过如在图 20 所示的壳体设备 1200 提供。壳体有利地物理地保护使用者免遭由感应加热 装置产生的磁场。 此外， 它还提供用于在壳体内部的感应加热装置防护， 例如通过防止不需 要的物体进入到感应加热装置的附近。
此外， 根据本发明的实施例， 所述装置或者设备有利地包括安置在感应加热装置 的附近 ( 如靠近待加热的物体 10 经由其被引入感应磁场中的部分或者开口 1202) 的磁过 滤装置 1201。 磁过滤装置 1201 有利地适于磁性吸住在所述装置附近或者它的开口 1202 附 近的基本任何自由的粒子， 以防止粒子漂移到所述定子的触头、 转子和 / 或尤其是所述转 子的磁体。
根据本发明的实施例， 所述装置还可包括用于检测当旋转时转子的平衡的平衡检 测装置 1101 和用于指示平衡和 / 或失衡的装置。平衡检测装置可以与转子旋转所围绕的 轴 104 相关联地布置。根据本发明的实施例， 所述装置还可包括用于检测当旋转时转子的每个磁体的磁 通量的磁通量检测装置 1102。磁通量检测装置 1102 可以为例如感应环。此外， 所述装置可 包括用于指示磁通量指示是否表明任何的异常行为的装置。
而且， 根据本发明的实施例， 所述装置还可包括用于检测转子 101a， 101b 和待加 热的物体 10 之间的距离的距离检测装置 1103。
现在在上面已经参照上述的实施例解释了本发明， 并且本发明的几个优点已经被 示出。 显然， 本发明并不局限于这些实施例， 而是包括在所附的权利要求中限定的本发明的 精神和范围内的所有可能的实施方式。