CN101360365B - 用于物体温度控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于物品温度控制的方法和装置，其中利用由加热线圈产生的电阻热量和感应热量。

Description

用于物体温度控制的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制物体的温度例如对物体进行加热的方法和装置。更具体地说，本发明涉及一种借助于组合由加热器产生的感应加热和电阻加热来改善加热性能的方法和装置。

背景技术

参见图1，其中示出了按照现有技术的一种典型的电阻加热器电路10。电源12可以对加热器线圈14提供直流电压或一般线路频率的交流电压，所述加热器线圈缠绕在与被加热的物品20很接近的周围。一般地说，加热器线圈14由电阻元件构成，提供有绝缘层18以便避免短路。通常还使整个加热器线圈被包装在保护罩16中，从而形成一个模块加热部件。现有技术具有许多对材料施加热量，以及使被加热物品20的温度升高到一个预定值的方法的例子。这些例子的大部分集中于电阻或欧姆热量发生器的使用上，所述热量发生器与被加热的物品呈机械耦合和热耦合。

电阻加热器是目前最常使用的方法。电阻热量借助于当电流流过导线时发生的欧姆或电阻损失被产生。然后在电阻型加热器的线圈中产生的热量必须通过传导或辐射被传递到工件上。电阻加热器的使用和结构是熟知的，并且在大多数情况下比感应加热器容易使用且成本低。大多数电阻加热器由螺旋缠绕的线圈构成，所述线圈被绕在一个形体上，或被制成弯曲的环形元件。

使用电阻型加热器的一种典型的发明可以参见Juliano等人的美国专利5973296，其中提出了一种厚膜加热器装置，其通过被印刷在圆柱形基体的表面上的电阻轨迹中的欧姆损失产生热量。由欧姆损失产生的热量被传递给喷嘴中的熔融的塑料，以便使塑料处于自由流动状态。虽然电阻型加热器的成本相当低，但是其具有一些大的缺点。紧密的容差配合、热斑、线圈的氧化以及较慢的温度上升时间只是缺点中的几个。对于这种加热方法，最大的加热功率不会超过P_R(max)＝(I_R(max))²×R_c，其中I_R(max)是电阻丝可以通过的最大电流，R_c是线圈的电阻。此外，加热一个特定物品所需的最小时间由t_R(min)＝(cMΔT)/P_R(max)控制，其中c是特定物品的比热，M是特定物品的质量，ΔT是所需的温度的改变。对于电阻加热，在加热器线圈的总的能量损失基本上等于0，因为来自电源的进入线圈的所有能量都被转换成热能，因此P_R(losses)＝0。

参见图2，其中示出了按照现有技术的一种典型的感应加热电路30。可变频率的交流电源32和调谐电容器34并联连接。调谐电容器用于补偿负载中的无功损失，并把任何的这种损失减到最小。感应加热器线圈36一般由空心铜管制成，具有被提供在其外表面上的电绝缘涂层18，以及在管内流动的冷却流体39。冷却流体39和冷却系统38连通，用于从感应加热器线圈36中除去热量。加热器线圈36一般不和要被加热的物品20接触。当电流通过线圈36时，便产生磁力线，如箭头40a，40b所示。

感应加热是一种利用交流电功率电气加热导电材料的方法。交流电功率被施加到例如由铜制成的导电线圈上，从而产生交变磁场。这个交变磁场在和线圈紧密耦合的工件中感应交变电压和电流。这些交变电流产生电阻损失，借以加热工件。因此，感应加热的一个重要特征是，不需在加热元件和工件之间的直接接触便能把热量传递给导电材料。

如果交流电流流过一个线圈，便产生一个随电流的数量而改变的磁场。如果把导电负载置于线圈内部，将在负载内部感应涡流。所述涡流将沿着和线圈中的电流相反的方向流动。在负载中的这些感应电流沿着和由线圈产生的磁场相反的方向产生磁场，并阻止所述磁场穿过负载的中心。因此涡流被集中在负载的表面上，并朝向中心被急剧地减少。如图3A所示，感应加热器线圈36被缠绕在圆柱形的加热物体20上。电流密度Jx如图中的曲线41所示。作为这个现象的结果，几乎所有的电流都被在圆柱形加热物体20的区域22内产生，在加热物体的中心包含的材料24未被用于发热。这个现象通常被称为“集肤效应”。

在这个技术领域内，负载中的电流密度下降到其最大值的37％时的深度被称为穿透深度(δ)。作为一种简化的假设，负载中的所有电流都可以安全地假设为处于所述穿透深度内。这个简化的假设在计算负载中的电流通路的电阻时是有用的。因为负载对电流具有固有的电阻，因而将在负载中产生热量。产生的热量Q是电阻R和涡流I的平方以及时间t的乘积的函数，Q＝I²Rt。

穿透深度是感应加热系统的设计中的最重要的因素之一。计算穿透深度δ的一般公式是：

$\mathrm{\δ}=\sqrt{\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\π\μ}{\mathrm{\μ}}_{v}f}}$

其中μ_v＝真空的导磁率

μ＝负载的相对导磁率

ρ＝负载的电阻率

f＝交流电流的频率

因而，穿透深度是3个变量的函数，其中的两个和负载相关。这些变量是负载的电阻率ρ，负载的相对导磁率μ，线圈中的交流电流的频率f。真空的导磁率是常数，等于4π×10^-7(Wb/Am)。

计算穿透深度的主要原因是要确定在给定尺寸的负载内部能够流过多大的电流。因为产生的热量和涡流的平方有关，必然要使负载通过尽可能大的电流。

在现有技术中，感应加热线圈几乎都是用空心铜管制成的，其中流动着冷却水。感应线圈，和电阻加热器一样，具有某种程度的电阻发热。这种现象是不希望的，因为随着热量在线圈内的积累，其影响线圈的全部物理性能，并直接影响加热器的效率。此外，随着线圈中热量的增加，线圈材料的氧化增加，这严重地限制了线圈的寿命。这便是现有技术一直使用流体传输介质从感应线圈中带走热量的原因。按照现有技术，这个未被使用的热量是浪费的热能，其降低了感应加热器的总效率。此外，对系统附加有源冷却介质例如流动的水，大大增加了系统的成本，并降低了可靠性。因此，找到一种能够利用在感应线圈中产生的电阻热的方法是有利的，这将减少整个加热器的复杂性并提高系统的效率。

按照现有技术，使用多种涂层保护线圈免受加热的工件的高温的影响，并提供电气绝缘。这些涂层包括胶粘剂、玻璃纤维和陶瓷。

感应加热的电源按照提供给线圈的电流的频率分类。这些系统可被分为线路频率系统、电动机交流系统、固态系统和射频系统。线路频率系统在50或60赫兹下操作，这是可以从电网得到的。这是成本最低的系统，因为具有大的穿透深度，一般用于加热大的钢坯。对于这种系统，不需要进行频率转换是其主要的经济优点。因此，有利的是设计一种能够有效地使用线路频率的感应加热系统，借以降低系统的总成本。

Ross等人的美国专利5799720披露了一种感应加热的喷嘴组件，用于传送熔融的金属。这种喷嘴是一种盒状的结构，在盒子的壁和感应线圈之间具有绝缘。在盒状结构内流动的熔融金属通过感应线圈被间接地加热。

Shibata等人的美国专利4726751披露了一种热浇口塑料注入系统，其具有管状喷嘴，在喷嘴的外部周围，缠绕着感应加热绕组。所述绕组和相互串联连接的高频电源相连。管状喷嘴本身借助于感应线圈加热，其接着把热量传递给熔融的塑料。

Aarseth的美国专利5979506披露了一种用于加热油管道的方法和系统，其中利用沿着管道的周围设置的加热器电缆。所述加热器电缆能够产生电阻热和感应热，所述热量被传递给管道壁，借以传递给管道中的材料。这种沿轴向提供电导体主要用于欧姆加热，其作为依赖于长的导体(>10km)的固有电阻的电阻器。Aarseth声称可以利用0-500赫兹的不同频率的电源实现某种感应加热。

Iguchi的美国专利5061835披露了一种由低频电磁加热器构成的装置，其中利用具有短路的次级线圈侧的低压变压器。所披露的主要内容是，初级线圈、磁铁心的布置以及具有规定的电阻的次级线圈容量的具体设计。该专利描述了一种低温加热器，其中在初级线圈周围设置有常规的树脂模制化合物，并充满铁心和二次缩孔之间的空间。

Burke的美国专利4874916披露了一种感应线圈的结构，具有多层绕组，设置有变压器装置和磁心，用于均衡贯穿操作窗口的每个绕组中的电流。特殊构造的线圈由各个导线束制成，并以这种方式被设置，使得每个导线束在相同程度上占据所有可能的径向位置。

然而，需要一种改进的利用由加热线圈产生的感应热和电阻热的加热方法的加热器，并需要一种用于减少或消除漏磁通并把线圈设置在加热设备内部以便最佳利用其中产生的热量的方法。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种利用由加热器线圈产生的感应热能和电阻热能的改进的加热器设备。

本发明的另一个目的在于，提供一种通过把加热器线圈设置在可以最大程度地利用由加热器线圈产生的感应热和电阻热的最佳位置，从而改善加热器的效率的方法。

本发明的另一个目的在于，提供一种对于给定的物品具有较快的加热时间的加热器。本发明的另一个目的在于，提供一种不需要感应加热器线圈的内部冷却的利用感应加热的加热器。

本发明的另一个目的在于，提供一种用于加热的方法，其使得加热器线圈的设计和给定的电源匹配，从而提供特定的应用所需的热能。

本发明的另一个目的在于，提供一种用于加热的方法，其使得在同一个线圈内由感应或电阻产生的热能够根据特定的应用而改变。

本发明的另一个目的在于，提供一种感应加热方法，其能够大大减少或消除由加热器线圈产生的电磁噪声。

本发明的另一个目的在于，提供一种具有精确的温度控制的加热器。

本发明的另一个目的在于，提供一种加热方法，其几乎把来自电源的100％的能量交付给被加热的物品，从而不需要调谐电容器。

本发明的另一个目的在于，提供一种加热方法，其中因为使用电阻加热和感应加热，通过线圈的相同的电流提供较高的加热效率。

本发明的另一个目的在于，提供一种加热方法，其中不需要感应线圈的冷却。

本发明的另一个目的在于，提供一种加热方法，其改善在被加热的物品内的温度分布，因此减少热梯度。

本发明的另一个目的在于，提供一种加热装置，其改善线圈和被加热的物品的热传递。

本发明的另一个目的在于，提供一种加热方法，其使用具有可由过程控制器控制的可变频率的电源，并且其不依赖于感应线圈的谐振频率要求，而是可以改变的，以便调节线圈的热量输出。

本发明的另一个目的在于，提供一种具有可变的电阻与/或感应加热输出的小型的加热器，以便大大减小现有技术的电阻加热器的体积。

本发明的另一个目的在于，提供一种用于多个被加热区的加热装置，其中感应产生的能量可以以复用的方式被使用(一次使用一个，以便避免在两个线圈之间的感应线圈干扰)。同时在同一个线圈中电阻产生的能量可被使用，以便维持温度设置点，同时把感应加热减少到适合于线圈同时操作的程度。这可以通过利用可变频率的电源来实现，其中施加的电流的频率可被降低，以便减少在同一个被加热物体中的感应耦合。

本发明的另一个目的在于，提供一种加热方法，其中由于几乎没有漏电感，把加热器线圈和被加热物品之间的感应耦合改善到几乎100％。

为此，本发明提供一种加热方法和加热设备，其中利用被嵌在导电的与/或铁磁基体内的专门改制的感应加热器线圈。在基体中的放置基于加热器设计的解析的分析，因而得到提供最大程度利用产生的热量的最佳位置。在基体内的加热器线圈产生电阻加热和感应加热，这些热量将被引向要被加热的物品或介质。

附图说明

图1是本领域中已知的电阻加热的简化的示意图；

图2是本领域中已知的感应加热的简化的示意图；

图3是按照本发明的加热元件的局部示意图；

图3A是感应型加热器线圈的导体中的“集肤效应”的图示；

图3B是按照本发明的加热元件的截面图；

图3C是按照本发明的优选实施例的放大的截面图，表示在本发明的每个元件中的电流密度分布；

图4是本发明的优选实施例的轴测局部截面图；

图4A是图4所示的实施例的截面图；

具体实施方式

参见图3，其中一般地示出了本发明的示例的实施例41的简化的示意图。电源42对加热器线圈44提供交流电流，加热器线圈被缠绕在物体20a和20b上，并和物体连接。在优选实施例中，不作为限制，线圈44被置于在22a和22b之间形成的槽46内，其形成一个闭合的磁结构。当把交流电流施加于线圈44时，便产生磁力线，如箭头40a，40b所示。应当注意，在围绕物体的整个周边产生许多磁力线，只示出两个磁力线40a，40b是为了简化。这些磁力线在物体20a，20b内产生涡流，所述涡流按照上述的集肤效应原理产生热量。在优选实施例中，物体20a，20b可被优选地设计，使得产生的磁力线最多，从而产生尽可能多的热量。此外，线圈44和物体20a，20b呈热连接，从而在线圈44中产生的任何电阻热被传导到所述物体中。

现在参见图3B，3C，其中一般地示出了本发明的另一个示例的优选实施例47。虽然这里讨论和表示的是圆柱体，应当理解，在本申请中使用术语“圆柱”或者“管子”决不是把本发明限制于圆柱或管子；这里旨在用这些术语包括任何截面形状。此外，虽然所示的电路布置都使用和电源的直接连接或欧姆连接，应当理解，本发明没有这样的限制，因为本发明的应用范围也包括其中通过电感或电容使电源和加热元件电气耦连的情况。

加热器线圈52围绕磁心48呈螺旋形缠绕。在优选实施例中，加热器线圈52由固态金属材料制成，如铜或其它非磁的导电和导热的材料。另外，线圈也可以由高电阻的高温合金制成。使用低电阻的导体将增加感应功率的比例，这在某些加热应用中是有用的。可用于低电阻线圈的一种导线结构是利兹线。利兹线结构被设计用于把由于集肤效应而在固态导体中引起的功率损失减到最小。集肤效应是高频电流在导体的表面集中的一种趋势。利兹线结构借助于增加表面的量而不增加导体的尺寸来抵消这种效应。利兹线由数千根铜线构成，每股线的直径为.001英寸的数量级，并在每股的周围具有电绝缘，使得每股作为一个独立的导体。

磁心48的内壁限定一个通路58，用于传送要被加热的流体材料或固体材料。在优选实施例中，只作为例子，流体材料可以是气体，水，熔融塑料，熔融金属或任何其它材料。在加热器线圈52的周围设置有磁轭50，并和加热器线圈52呈热连接。在优选实施例中，磁轭50也最好(但是不限于)由铁磁材料制成。线圈52可被置于在磁心48和磁轭50之间提供的槽54内。磁心48和磁轭50最好和加热器线圈52呈热连接。为了增加加热器线圈52和磁心或磁轭之间的热传递可以至少在磁心或磁轭内提供合适的螺旋槽，以便进一步固定加热器线圈52并增加其中的接触面积。所述增加接触面积将增加从加热器线圈52向磁心或磁轭的热传导。

合适频率的交流电源(未示出)和线圈50串联连接，以便使电流通过线圈。在优选实施例中，选择电流源的频率使得和加热器的物理设计相匹配。另外，电流源的频率可以是固定的，最好大约是50-60Hz。以便减少加热系统的成本，并且磁心48与/或磁轭50以及加热器线圈52的物理尺寸可以被修改，以便形成对于给定的频率是最有效的加热器。

通过加热器线圈52施加的交流电流将使加热器线圈52产生感应热量和电阻热量，并通过产生涡流在磁心48和磁轭50中产生热量，如前所述。选择磁心48的直径和壁厚，使得实现尽可能高的加热器效率，并确定效率最高时的线圈直径。根据下面说明的方法，加热器线圈的直径根据各种物理性能和给定加热器设计的性能参数进行选择。

参见图3C，其中示出了加热器线圈52的放大的截面图，具有各个元件中的电流密度的图形表示。来自交流电源的高频交流电流沿着加热器线圈52的主轴或长度通过加热器线圈。所述电流的作用是沿着加热器线圈106的截面产生如图3C所示的电流密度分布曲线。本领域技术人员可以清楚地看出，曲线58，60和56分别表示在每个元件内的集肤效应。对于线圈52，线圈具有轨迹60所示的在导体截面中的电流密度，其在导体的外边沿最大，朝向导体的中心按照指数曲线减少。

因为本发明把加热器线圈52置于磁心48和磁轭50之间，在这些元件中也发生集肤效应现象。图3C表示在磁轭和磁心的横截面积内的电流密度分布曲线。如上所述，为了所有的实用的目的，所有的感应电流都被包含在沿着每个元件的表面深度等于3δ的区域。曲线56表示在磁心48内感应的电流密度。在离开线圈中心的距离3δ处，基本上100％的电流被包含在磁心内，用于产生热量。不过曲线58表示在磁轭50中的电流密度，其中由阴影区域62表示的电流部分未被包含在磁轭内，因而不产生热量。这个失去的产生热能的机会降低了整个加热器的效率。

对于这种加热方法，可以分析和改变加热器设计的各种参数，以便生产高效率的加热器。这些参数包括：

I_coil＝加热器线圈电流

n＝加热器线圈的匝数

d＝线圈直径

R₀＝加热器线圈半径

1＝线圈长度

ρ_coil＝加热器线圈的电阻率

c_coil＝加热器线圈的比热

γ_coil＝线圈的密度

h_y＝外部管子的厚度

D_h＝熔化的通道直径

μ_substrate＝基体的导磁率

c_substrate＝基体的比热

γ_substrate＝基体的比密度

f＝交流电流的频率

ΔT＝温升

线圈的电阻率(ρcoil)和线圈的物理尺寸(n，d，R0，1)是产生线圈中的电阻热能的主要贡献者。以前，现有技术认为，产生的这种热量是不能利用的，因而使用许多方法减少这个能量。首先使用利兹线减少电阻发热，其次，利用合适的冷却剂冷却线圈。结果，不能使加热器在最大效率下工作。

据此，本发明利用感应线圈中的所有能量，利用这些能量进行工艺加热。为了有效地把线圈的所有能量传送给所述的工艺加热，我们根据工艺加热要求、机械结构要求和加热速度的分析，选择感应线圈的材料和感应线圈在基体内的最佳位置。

在本发明的优选实施例中，例如如图3B所示，线圈52的材料可以是镍铬合金，其具有6倍于铜的电阻。利用这个增加的电阻，和现有技术中使用铜线圈相比，可以产生6倍之多的热量。在纯感应加热系统中，通常使用的高频感应加热设备在增加的加热器电阻下将不能工作。目前已知的电源在最小线圈电阻下操作，其支持加热设备的谐振状态。一般地说，按照现有技术，线圈电阻的增加将大大降低加热系统的效率。

线圈52必须和磁心、磁轭电气绝缘。因此，必须在线圈52的周围提供用来提供高的绝缘涂层53的材料。线圈绝缘53还必须是好的热导体，以便能够实现从线圈52向磁轭、磁心的热传递。具有好的绝缘性能和好的导热率的材料是容易得到的。最后，线圈52必须被放置使得和被加热的磁心和磁轭紧密接触。具有好的导热率的绝缘材料在市场上是可以得到的，这些材料呈固态形式和粉末形式并作为封装化合物。使用什么形式的绝缘材料根据具体的应用而定。

由以下的关系给出在磁轭和磁心内安装的线圈52产生的总的有s用能量：

P_combo＝Q_(resistive)+Q_(inductive)

P_combo＝I_c ²R_c+I_ec ²R_ec

其中：

Q＝热能

P_combo＝由感应加热和电阻加热的组合产生的能量的比例

I_c＝加热线圈中的总电流

R_c＝电感线圈电阻

I_ec＝在被加热的物品中的总的等效涡流

R_ec＝在被加热的物品中的等效涡流电阻

上面公式的第二部分由于通过线圈的电流和在磁心和磁轭中的感应涡流引起的感应贡献。因为线圈52被置于磁心48和磁轭50之间，没有耦合损失，因此能够达到最大的能量传递。由能量公式可以看出，和纯电阻加热方法或纯感应加热方法相比，相同的线圈电流能够提供更多的加热功率。因而，对于相同的功率值，和纯电阻加热相比，加热器线圈的温度可以大大降低。在现代的感应加热中，在感应线圈中作为欧姆损失而产生的所有的能量通过冷却被除去，如前所述。

在对结构部件加热的情况下，减少部件内部的热梯度是重要的。电阻加热和感应加热产生热梯度，而对相同的功率比的两种加热方法的组合则大大减小热梯度。虽然电阻加热元件可以达到1600度F，但是在某个时间内，被加热的物体可能不会开始把热量传递给表面以下的层。这个热滞后在材料表面引起大的温度梯度。由于动态的热梯度，在被加热物品的表面具有大的张力应力。类似地，感应加热只以高的速率在被加热物品的薄的表面层内产生热量。这些不利的效果可以通过按照本发明把两种单独的加热源组合在一起来减小，这又导致拉平温度梯度，因此减小局部的应力值。

现在参见图4和4A，其中一般地示出了本发明的另一个示例的实施例100。应当注意，本图表示用于注入模制金属例如镁的一个典型的装置，但是本领域技术人员利用极少的努力便可以容易地想出用于注入模制材料例如塑料的许多其它装置。

被加热的喷嘴100由细长的外部元件102构成，其具有在其中形成的用于流通流体的通路104。流体可以是熔化的金属，例如镁、塑料或其它类似流体。在优选实施例中，在外部元件102的近端，提供有螺纹103，其和形成在喷嘴头108上的螺纹连接。喷嘴头108被刚性地固定在102上，内部元件116被插入喷嘴头108和外部元件102之间。通路104连续地通过内部元件116，用于把流体送到出口110。在内部元件116和外部元件102之间，提供有环形间隙107，用于插入加热器线圈106。在这个优选实施例中，锥体112被提供在喷嘴头108和内部元件116之间，用于确保良好的机械连接。电导体118和120分别通过槽114和115插入，用于连接加热器线圈106。加热器线圈106最好具有电绝缘涂层，如上所述。

如这些图所示，利用这个方案，加热器线圈106被夹在铁磁内部元件116和铁磁外部元件102之间，这围绕线圈形成一个闭合的磁路。最好是，加热器线圈106在物理上和内部元件116以及外部元件102接触，以便增加从线圈的热传导。不过，在加热器线圈106和内部元件以及外部元件之间具有微小的间隙仍能正确地工作。

在优选实施例中，交流电流通过加热器线圈106流动，借以在外部元件102、内部元件116和喷嘴头108中产生感应热量。流过线圈106的电流也在线圈本身产生电阻热量，其也被传递给内部元件和外部元件。在这种布置中，具有很小的或者没有热能被损失或浪费，而是被引导到要被加热的物品上。

表1是用于比较电阻加热、感应加热和按照本发明的加热方法的设计准则的表。参见表1，其中示出了用于比较上面讨论的每种加热方法的各种设计准则的表。由该表读者可以快速地理解和使用按照本发明的加热方法相关的优点。按照本发明，能够产生更多的热能，具有小的能量损失，不需使用辅助的冷却，不需使用谐振滤波器。结果，加热一个给定物品的时间被减小，并且根据加热器线圈的设计，可以用更加可控的方式来实现。

表1

Claims (37)

1.一种用于要被加热的流体材料或固体材料的装置，其包括：

一具有一内部表面和一外部表面的磁心，所述内部表面限定一用于传送所述要被加热的流体材料或固体材料的通路；

一加热器线圈，其用螺旋方式以多匝缠绕在所述磁心上，且设置于所述磁心上并与所述磁心接触；以及

一电绝缘体，其设置于所述磁心和所述加热器线圈之间；所述磁心经配置以与所述加热器线圈呈热连接而无需一辅助冷却结构。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述装置包含喷嘴。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述加热器线圈通过以下方法之一加热所述磁心：(i)电阻加热，(ii)感应加热，以及(iii)电阻及感应加热。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述磁心的所述内部表面和所述磁心的所述外部表面中的至少其中一者包括一槽，且其中所述加热器线圈设置于所述槽内。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述槽包括一螺旋槽，且其中所述加热器线圈包括设置于所述螺旋槽内的一螺旋线圈。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述加热器线圈的所述螺旋线圈和所述电绝缘体压入所述螺旋槽。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述加热器线圈由高温合金制成，且其中所述电绝缘体是一热导体。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述电绝缘体与所述磁心的所述内部表面接触。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述电绝缘体与所述磁心的所述外部表面接触。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述加热器线圈包括镍铬合金。

11.如权利要求1所述的装置，进一步包括一设置成环绕所述磁心的磁轭。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述磁心和所述磁轭每个包括一铁磁材料。

13.如权利要求11所述的装置，其中所述磁轭被放置于与所述加热器线圈紧密接触。

14.一种用于要被加热的流体材料或固体材料的装置，其包括：

一磁芯，其经配置传递所述要被加热的流体材料或固体材料；及

一加热器线圈，其与所述磁芯的外部表面接触；

所述加热器线圈，其用螺旋方式围绕所述磁芯形成线圈；

所述加热器线圈，其经配置以(i)传导地加热所述磁芯，及(ii)在缺少内部冷却结构的情况下感应地加热所述磁芯；以及

所述加热器线圈，其包括一被一电绝缘但热传导的绝缘体所环绕的电阻加热元件。

15.如权利要求14所述的装置，其中所述加热器线圈被置于所述磁芯与磁轭之间的槽内。

16.如权利要求14所述的装置，其中所述加热器线圈包括被绝缘体环绕的镍铬元件。

17.如权利要求14所述的装置，其中所述磁芯包括一喷嘴。

18.如权利要求14所述的装置，其进一步包括一由铁磁材料制成的磁轭，所述磁轭位于所述磁芯周围，这样所述加热器线圈也传导地和感应地加热所述磁轭。

19.一种用于加热可流动材料的装置，其包括：

一有孔的管状磁心元件，其经配置传递所述可流动材料；

一加热器线圈，其缠绕所述管状磁心元件上，且经配置感应地和传导地加热所述管状磁心元件，在缺少内部冷却结构的情况下，所述加热器线圈包括一被电绝缘体环绕的电导元件，所述电绝缘体经配置将热从所述电导元件传导到所述管状磁心元件，所述加热器线圈设置成螺旋状围绕形成线圈。

20.如权利要求19所述的装置，其中所述加热器线圈设置成与所述管状磁心元件的内部表面接触。

21.如权利要求20所述的装置，其中所述加热器线圈被置于所述管状磁心元件的内部表面的螺旋槽内。

22.如权利要求19所述的装置，其中所述加热器线圈设置成与所述管状磁心元件的外部表面接触。

23.如权利要求22所述的装置，其中所述加热器线圈被置于所述管状磁心元件的外部表面的螺旋槽内。

24.如权利要求22所述的装置，其中所述加热器线圈被置于邻近所述管状磁心元件的外部表面的一衬板的内部表面上的螺旋槽内。

25.如权利要求19所述的装置，其进一步包括耦合到所述管状磁心元件的一磁轭元件，所述加热器线圈与所述磁轭元件接触且经配置感应地和传导地加热所述磁轭元件。

26.如权利要求19所述的装置，其中所述加热器线圈包括被绝缘体环绕的镍铬元件。

27.一种加热物品的方法，其包括以下步骤：

提供与所述物品一热和磁接触的线圈式电导体；

向所述线圈式电导体提供电源，以在所述物品内产生感应热及在所述线圈式电导体内产生电阻热；

将在所述线圈式电导体内产生的所述电阻热传递给所述物品。

28.如权利要求27所述的方法，其中所述线圈式电导体被夹在铁磁内部元件和铁磁外部元件之间，这线圈式电导体形成一个闭合的磁路。

29.如权利要求28所述的方法，其中，在使用时，在所述物品中感应的电流具有一个穿透深度，且其中所述铁磁外部元件是磁轭，其具有等于或者大于所述穿透深度的壁厚。

30.如权利要求27所述的方法，其中所述线圈式电导体由镍铬合金制成。

31.如权利要求27所述的方法，其中所述提供与所述物品一热和磁接触的线圈式电导体的步骤通过在所述物品内提供以螺旋槽和在所述螺旋槽内安装所述线圈式电导体完成。

32.如权利要求27所述的方法，其中所述线圈式电导体没有内部冷却能力。

33.如权利要求27所述的方法，其中，在使用时，在所述物品中感应的电流具有一个穿透深度，且进一步包括将所述线圈式电导体放在所述物品一大体上大于或等于所述穿透深度的深度处的步骤。

34.如权利要求27所述的方法，其中所述线圈式电导体由半导体制成。

35.如权利要求27所述的方法，其中向所述线圈式电导体供应一电流的步骤是以感应方式执行。

36.如权利要求27所述的方法，其中所述电导体与所述物品电气绝缘。

37.如权利要求27所述的方法，其中所述线圈式电导体内的所述电阻热以足以使得不需要使用辅助冷却装置冷却所述线圈式电导体的速度传导给所述物品。

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