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一种用于加热金属坯料10的感应加热器，其具有E形截面的轭，在所述轭的中间分支143上设置有超导线圈121，所述感应加热器具有各自位于所述中间分支143与两个外侧分支142l、142r中的每一个之间的阱。可通过使坯料10在两个阱中的每一个中旋转而加热该坯料10。

1.  一种用于加热坯料的感应加热器，其在轭(140)上具有至少一个直流馈电的超导线圈(121)，其特征在于，所述轭(140)在公共交叉分支(141)上具有位于两个外侧分支(142l，142r)之间的中间分支(143)，并且用于容纳将要加热的一个坯料的各自的阱(150l，150r)位于所述中间分支(143)与所述两个外侧分支(142l，142r)中的每一个之间。

2.  根据权利要求1的感应加热器，其特征在于，所述线圈(121)被滑动装配到所述轭的所述中间分支(143)上，直到其邻接所述交叉分支(143)。

3.  根据权利要求1或2的感应加热器，其特征在于，所述轭(140)的至少一个分支(141，142l，142r，143)由实心材料制成。

4.  根据权利要求1至3中任何一项的感应加热器，其特征在于，所述线圈是线圈布置(120)的真空腔(125)中的HTSC线圈。

5.  根据权利要求4的感应加热器，其特征在于，通过合成材料轴承在所述腔(125)中支撑所述线圈(121)。

6.  根据权利要求1至5中任何一项的感应加热器，其特征在于，所述线圈(121)被金属蒸发涂覆的箔(123)的多个层包覆。

7.  根据权利要求1至6中任何一项的感应加热器，其特征在于位于所述线圈(121)与所述阱(150l，150r)的开口端之间的绝热体(124)。

8.  根据权利要求7的感应加热器，其特征在于，所述绝热体(154)是微多孔的。

9.  根据权利要求7或8的感应加热器，其特征在于，所述绝热体(154)由硅酸钙形成。

10.  根据权利要求1至9中任何一项的感应加热器，其特征在于在所述两个阱中的每一个中的红外反射器(158)，所述红外反射器(158)优选由金蒸发涂覆的陶瓷形成。

11.  根据权利要求10的感应加热器，其特征在于，所述红外反射器(158)具有U形截面。

12.  根据权利要求1至11中任何一项的感应加热器，其特征在于在每个阱(1501，150r)中的非磁性的碰撞保护板。

13.  根据权利要求12的感应加热器，其特征在于，每个阱(150l，150r)具有两个相反定位的纵向槽(152)，所述碰撞保护板(153)中的一个位于所述纵向槽(152)中。

14.  根据权利要求1至13中任何一项的感应加热器，其特征在于，所述阱(150l，150r)在朝向所述自由分支(142l，142r，143)的自由端的方向上逐渐变细。

15.  根据权利要求1至14中任何一项的感应加热器，其特征在于，所述阱(150l，150r)通过绝热体(156)而对环境封闭。

16.  根据权利要求15的感应加热器，其特征在于，封闭所述阱(150l，150r)的所述绝热体适于被移动以打开所述阱(150l，150r)。

17.  根据权利要求1至16中任何一项的感应加热器，其特征在于，所述阱(150l，150r)通过非磁性碰撞保护板(157)而对环境封闭。

18.  根据权利要求17的感应加热器，其特征在于，所述保护板(157)适于被移动以打开所述阱(150l，150r)。

19.  根据权利要求1至18中任何一项的感应加热器，其特征在于，所述阱(150l，150r)的宽度可调。

20.  根据权利要求19的感应加热器，其特征在于，可通过移动或旋转所述外侧分支(142l，142r)的至少部分而调整所述阱(150l，150r)的宽度。

21.  根据权利要求19或20的感应加热器，其特征在于，所述阱(150l，150r)的宽度适于通过可换式紧固到所述轭的所述分支(142l，142r，143)的铁磁金属板(155)而被调节。

22.  根据权利要求21的感应加热器，其特征在于，所述金属板(155)的相对磁导率不同于所述轭(140)的相对磁导率。

23.  一种用于调整根据权利要求19至22中任何一项的感应加热器的所述阱的宽度的方法，包括以下步骤：
(a)关断所述线圈(121)；
(b)改变所述阱(142l，142r)的宽度。

24.  根据权利要求23的方法，其特征在于，在步骤(a)之后且在步骤(b)之前，使所述轭(140)退磁。

25.  根据权利要求24的方法，其特征在于，通过向线圈布置馈以交流电，使所述轭(140)退磁。

26.  根据权利要求25的方法，其特征在于，所述超导线圈(121)被馈以交流电。

感应加热器
技术领域
本发明涉及一种在轭上具有直流馈电的超导线圈布置的感应加热器以及调节轭宽度的方法。
背景技术
由DE 10 2005 061 670.4可知一种感应加热器。为了加热导电材料的坯料，使该坯料在具有C形截面的轭的两个分支(limb)之间的阱(well)中旋转。直流馈电的高温超导线圈位于该轭上。被指派为高温超导(HTSC)的是铜酸盐超导体，例如YBCO，更一般而言，是所有超导体(SC)，其中超导体具有高于液氮的沸点的SC转变温度。通常，感应加热器被包含在生产线中。因此，感应加热器必须根据由生产线设定的时序来提供加热的坯料。
由US5412183A可知一种具有近似E形的轭的感应加热器。该感应加热器的三个分支被设计为磁极片，且以彼此成120度的角位移被设置为星形配置，以通过感应加热在磁极片之间的空间中的工件，其中交流馈电的线圈布置位于这些磁极片上。
由FR 904 159A可知另一种具有E形轭的感应加热器，第一线圈布置位于该感应加热器的中间分支上，该感应加热器的端部分支指向彼此。将要被加热的工件位于轭的端部分支的间隔端面之间，并且被另一线圈布置所包围，该另一线圈布置被交流馈电且主要为工件的感应加热而提供电力。
由EP 266 470 A1可知另一种具有E形轭的感应加热器，该感应加热器的三个分支均支持交流馈电的线圈布置，以通过感应加热位于分支之间的自由空间中的工件。
发明内容
本发明是基于提供一种具有提高的每单位时间坯料输出和低能量消耗的感应加热器的目的。
通过具有根据权利要求1的特征的感应加热器且通过具有权利要求22的步骤的方法，实现该目的。从属权利要求旨在优选实施例。
根据权利要求1的感应加热器具有至少近似E形截面的轭，所述轭包括位于两个外侧分支之间的中间分支，其中所述中间分支和所述两个外侧分支通过交叉分支而连接。至少一个超导线圈设置在所述分支之一上。在所述两个外侧分支中的每一个与所述中间分支之间是这样的阱，在该阱中，通过使坯料在所述阱内旋转而加热所述坯料。由于该感应加热器具有两个阱，可以同时加热两块坯料。例如，在将加热的坯料换成新的冷坯料的同时，可以在另一个阱中加热另一坯料。因此该感应加热器的产率提高。轭的E形状使得可以利用仅仅一个超导线圈而显著提高加热的坯料的产率。通常，该线圈是线圈布置的一部分，其中线圈布置通常还包括至少用于该线圈的连接端子。
例如，可以将所述线圈或所述线圈布置设置在所述中间分支上。同样可替代地，例如，可以将两个线圈或线圈布置设置在所述交叉分支上，其中优选一个线圈或线圈布置位于所述中间分支的每一侧上。自然地，还可将一个线圈设置在所述外侧分支的每一个上。
下面描述的本发明的进一步的发展不受限于E形轭，也不具体受限于阱的数目。
所述轭的所述两个外侧分支和所述中间分支通过交叉分支而连接。优选地，所述线圈布置或所述线圈被滑动配合到所述中间分支上，直到其与所述交叉分支邻接。这使得具有相应地较短的返回磁通量路径的紧凑轭成为可能，由此提高感应加热器的效率。
优选地，所述轭的所述分支由实心材料构成。由于通过直流对线圈馈电，可以省去由层叠片构成的轭的昂贵结构，而没有由必须忍受的漩涡电流引起的在轭中的漩涡电流损耗。由于缺乏也提供电绝缘的叠层，其磁容积因素相比于包括金属片的变化的磁容积因素提高。这允许提高磁场或者对于相同磁场强度使用更简单材料的更成本有利的结构。
所述线圈布置优选包括真空腔，在该真空腔中设置至少一个HTSC线圈。该真空腔使得HTSC线圈的良好绝热性成为可能。
当用金属涂覆的箔(优选铝蒸发涂覆的箔)的多个层包覆HTSC线圈时，绝热性进一步提高。
可以通过合成材料轴承在所述腔中支撑所述HTSC线圈。
位于线圈布置与阱的开口端之间的绝热体降低了HTSC线圈所需的冷却功率。特别合适的是微多孔绝热体。特别地，所述绝热体的合适材料为硅酸钙。
除了绝热体，或者作为绝热体的替代者，可以在所述阱中设置在朝向所述坯料的方向上反射且由例如金蒸发涂覆的陶瓷制成的红外反射器。由此降低热损耗。特别合适的是U形截面的红外反射器，坯料在该红外反射器的自由的中部旋转。
优选地，在每个阱中在所述线圈布置的前面设置碰撞保护板，所述碰撞保护板具有与轭相比高的磁阻且由例如不锈钢或特殊钢(V2A、V4A等)制成。如果旋转的坯料变为从其支撑脱离，则该碰撞保护板防止更昂贵且更敏感的超导线圈布置受到损伤。每一个碰撞保护板可以设置在例如相关联的阱中的两个相反纵向槽中。
优选地，所述阱沿着朝向所述分支的自由端的方向逐渐变细，即，所述分支相应地变厚。由此，坯料在其中旋转的分支的自由端之间的空气隙变短。相应地，磁阻减小，并且最大加热功率和效率提高。
所述阱通过绝热体而对环境封闭。对于将要从阱中移除或插入阱中的坯料，封闭阱的绝热体优选可移除。
附加地或可选地，所述阱可以通过非磁性保护板而对环境封闭。这些保护板防止已变为从其夹具脱离的旋转的坯料离开阱且损伤其他机器部件，或者甚至伤害到人。当然，同样地，该保护板优选可被移除以打开阱。
优选地，阱的宽度可以调节。由此，可使阱适于不同的坯料直径。这可通过滑动或旋转外侧分支的至少一个下部来实现。外侧分支的下部还可在与旋转轴正交的平面上被分段。为了实现对各个阱中的场的调节，可使这些分段彼此独立地滑动或旋转。替代地或可选地，可以利用可换式附接到轭的分支的铁磁金属板来调节阱的宽度。
这种金属板可具有比轭高的相对磁导率。这导致磁通量集中穿过金属板，且随之也穿过正在金属板之间旋转的坯料。当将要加热特别大的坯料时，金属板也可具有比轭低的相对磁导率；于是金属板以分散的方式作用，相应地，磁通量更均匀地作用。
阱的宽度可从轭的端面朝向中部而增加。为此，可以将铁磁金属楔可换式附接到轭的分支。阱的这种几何结构降低了从轭端面处的阱发出的杂散场，并且相应地增加了穿过坯料的磁场。
为了调节阱的宽度，通过使外侧分支的部分移动或旋转，或是还通过使附接的金属板或楔可换式交换，优选首先关断HTSC线圈。随后，可接着容易地改变阱的宽度。当在已关断线圈之后，可特别容易地改变阱的宽度，且在改变宽度之前，轭被退磁。为此，例如，位于轭上的线圈布置，特别是超导线圈布置，可被馈以交流电。用于交流馈电的电流强度低于用于直流馈电的额定电流强度。优选地，其为用于直流馈电的额定电流的约10％至20％。
附图说明
附图以示意性简化的方式通过实例示例出根据本发明的感应加热器。其中：
图1是感应加热器的部分截面侧视图；
图2是图1的感应加热器的磁体单元的截面；
图3是图1的反应加热器的磁体单元的侧视图；
图4是感应加热器的纵向截面(图3中的B/B)；
图5是感应加热器的另一磁体单元；
图6是从下面观察的另一磁体单元的示意视图；以及
图7至图10是贯穿各感应加热器的截面。
具体实施方式
图1中的感应加热器具有在磁体单元100的阱中保持坯料10的两部分夹具2a、2b。经由夹具2a的一部分、齿轮单元3和电动机1，坯料10被驱动而旋转。通过夹具2a、2b，坯料10可被抬高或放低，如对应的双向箭头所示。另外，还可使夹具2a、2b适于水平移动。这也通过双向箭头表示。
坯料10位于E形截面的轭140的阱150l中，线圈布置120位于该轭的中间分支上(参考图2至图4)。该轭具有E形截面且具有两个外侧分支142l和142r，这两个外侧分支142l和142r经由交叉分支141而接合到中间分支143。因此，在外侧分支142l与中间分支143之间存在具有开口的下端的阱150l，并且在外侧分支142r与中间分支143之间存在也具有开口的下端的阱150r。轭140由实心材料制成。
线圈布置120包括真空腔125，在该真空腔125中设置用例如液氮冷却的HTSC线圈121(冷却装置和电引线未示出)。该HTSC线圈121位于外壳122内，该外壳122通过未示出的合成材料保持器而固定在腔125中。HTSC线圈121位于外壳122内，该外壳122通过作为绝热体的Al蒸发涂覆的聚酯箔的多个层而被包覆。利用约40至60层的该箔，优选利用位于边缘处的10至20个另外的层，实现良好的绝热性。
碰撞保护板123位于每个阱150l、150r中的腔125下方。碰撞保护板153由非磁性材料(例如不锈钢或特殊钢)制成，且位于其各自的阱150l或150r中的相反纵向槽中。为了装配，使碰撞保护板153从轭的端面之一插入以沿纵向槽152滑动，然后使其紧固。碰撞保护板153保护线圈布置120免于被已从夹具2a、2b脱离的旋转坯料10损伤。
沿着向下的方向，绝热体154(这里由硅酸钙板制成)直接邻接碰撞保护板153。以与邻接的U形截面的红外反射器158以及金蒸发涂覆的陶瓷相同的方式，绝热体154保护线圈布置120和轭140免受坯料10的热度。此外，减少了由从坯料向轭的热发散引起的损耗。
阱150l、150r通过铁磁板155而在其下端部逐渐变细，其中铁电板155可换式紧固到外侧分支142l、142r，或者紧固到中间分支143。由此，轭的分支142l、142r和143与坯料10之间的空气隙缩短，并且磁体单元100的磁阻相应地降低。板155具有比轭140高的磁导率。因此板155使磁通量集中通过坯料10。通过与其中阱具有对应于板155之间的距离的恒定减小的宽度的实施例相比，这里所示的实施例具有这样的优点，即，阱150l、150r沿向上的方向有效加宽，从而使得真空腔125相应地增大且改善HTSC线圈121的隔绝性。板155的可换式附接使得磁体单元100的简单装配成为可能，并且也使得阱150l、150r的宽度适于将要加热的坯料10的直径成为可能。
在其下端，阱150l、150r通过另一绝热体156而封闭。绝热体156位于三个保护板157的沟道中。保护板157由非磁性材料(例如不锈钢或特殊钢)形成且用于防止发生意外。如果在加热期间坯料10意外地从夹具2a、2b脱离，则其不能离开对应的阱150l、150r，这意味着其不会损伤其他系统部件，也不会伤害到人。绝热体156和保护板157适于被抬高和放低，如双箭头所示。从而可以打开阱150l、150r，以将坯料10从下面插入对应的阱中。
图5中的实施例基本对应于图1至4中的实施例(相同或相似部分用相同参考标号表示)，然而，两个外侧分支142l和142r的下部的部件部分适于置换，以使得阱150l、150r的宽度与具有不同直径的坯料10相一致。两个外侧分支142l和142r的可置换部分示于两个位置，其中开口位置用与通常用于轭的阴影线反向的阴影线表示。
为了使得绝热体154和红外反射器158适于改变的阱宽度，它们被完全交换或适于具有可伸缩调整的宽度(未示出)。
图6中的磁体单元100基本类似于其他图的其他感应加热器的磁体单元。替代图2和图5的板153，将金属楔155b附接到外侧分支142l和142r以及中间分支143的两侧，使得相对于彼此可换且可置换。由此，阱150l和150r的阱的宽度从端面朝向中间增加。这降低了从端面出现的杂散场且使得场适于形成场分布成为可能。通过置换平行于旋转轴的金属楔155b，由此使得适于例如不同材料或几何结构成为可能。磁体单元100的效率相应地提高。
图7至10中的感应加热器100与图1至4中的感应加热器100相似。因此将相同的参考标号用于相同或相似的部分，并且将仅对不同之处进行更详细描述。
图7中的感应加热器100在右边的外侧分支142r上具有线圈布置120，并且左边的在外侧分支142l上具有线圈布置120，而不是如图1至4所示那样在中间分支143上具有线圈布置120。
图8中的感应加热器100仅仅具有位于左边的外侧分支142l上的一个线圈布置，且被滑动装配到该单元上，直到其邻接交叉分支141。
图9示出在左边的外侧分支142l与中间分支143之间具有位于交叉分支141上的线圈布置120的感应加热器100。为了能够安装预装配的线圈布置120，左边的外侧分支142l与已示例的外侧分支142l的不同之处在于适于被拆卸。
图10示出在中间分支143的两侧中的每一侧具有位于交叉分支141上的一个线圈布置120的感应加热器100。为了能够安装预装配的线圈布置120，两个外侧分支142l和142r与已示例的外侧分支142l和142r的不同之处在于适于被拆卸。