CN107852783A - 电感器和电感器装置 - Google Patents

Abstract

一种用于感应加热的电感器(1)，其具有馈电线(8)、回线(10)以及主绕组部分(2)，所述主绕组部分具有第一旋转方向的至少一个主绕组(5)，其中，在所述主绕组部分(2)的两端上连接有具有与所述第一旋转方向相反的旋转方向的反绕组区段(3，4)，并且与所述至少一个反绕组区段(3，4)相比，所述主绕组部分(2)具有更多绕组，其中，所述反绕组区段(3，4)与所述主绕组部分(2)彼此同心地布置并且它们共同具有柱体的形状，其中，所述主绕组部分(2)通过串联连接与所述反绕组区段(3，4)直接彼此连接。

Description

电感器和电感器装置

技术领域

本发明涉及一种用于感应加热的电感器，其具有馈电线、回线以及主绕组部分，该主绕组部分具有具有第一旋转方向的至少一个主绕组。

此外，本发明涉及一种电感器装置，其具有用于感应加热的至少两个电感器，所述至少两个电感器分别具有馈电线、回线以及主绕组部分，该主绕组部分具有具有第一旋转方向的至少一个主绕组。

背景技术

这种或类似类型的电感器例如从如下文献中已知：US3,108,169，DE11 2011 102681 T5，DE69 319 311 T4，US2007/0068457 A1。

此外，本发明涉及一种用于借助分别连接到独立的激励单元上的多个电感器来感应加热多个对象的方法。

电感器用于不同的工业应用，例如用于熔化、蒸发或用于运行感应蒸发器。因为电感器是磁耦合的，所以相邻电感器的运行经常导致对发电机、即激励单元的干扰。由此导致所连接的发电机相互影响，因此不能再任意地调节所述发电机的功率。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种电感器和一种电感器装置，使得可以实现以彼此之间小的间距布置的两个或多个电感器的完全正常的运行。

根据本发明的第一方面，通过用于感应加热的电感器来解决所述任务，该电感器具有馈电线、回线以及主绕组部分，该主绕组部分具有具有第一旋转方向的至少一个主绕组，其中，在主绕组部分的两端连接有具有与第一旋转方向相反的旋转方向的反绕组区段(Gegenwindungabschnitt)。主绕组部分与反绕组区段通过串联连接直接彼此连接。反绕组区段和主绕组部分彼此同心地布置。在此，反绕组区段和主绕组部分共同具有基本上柱体的形状。与至少一个反绕组区段相比，主绕组部分具有更多的绕组。由此，将指向相反的磁场叠加在主绕组部分的磁场上。主绕组部分在电感器外部空间中的、尤其反绕组区段的位置处的磁场传播发生改变。由此，电感器的外部空间中的漏磁场(Streufeld)明显被削弱。相邻电感器之间的互感减小。

在此，主绕组部分优选适合于、尤其相应地构型用于对物体进行感应加热。优选地，主绕组部分如此构型，使得其具有足够大的内直径，使得可以将设置用于加热的物体布置在其中。

至少一个反绕组区段可以具有一个或多个部分的或完整的绕组。所述一个或多个部分绕组具有如下优点：反绕组区段的作用范围是可调节的。具有多个绕组的实施方案可以实现反绕组区段的作用的加强。反绕组区段尤其可以设计用于减小电感器外部空间中的漏磁场。

主绕组部分、尤其主绕组部分与至少一个反绕组区段一起可以构型成螺旋状。替代地，主绕组部分可以具有矩形或正方形的横截面或主绕组部分和反绕组区段可以具有矩形或正方形的横截面。主绕组部分和反绕组区段也可以是锥形或椭圆形的或具有其他形状。主绕组部分和/或反绕组区段尤其可以如此构造，使得它们适合用于容纳熔化坩埚或蒸发坩埚。

此外可以实现，以恒定的耦合间隙(Koppelspalt)容纳矩形的或方形的待加热体。

至少一个反绕组区段可以至少具有与主绕组部分相同的直径的或更大的直径。然而在此，主绕组部分与反绕组区段应该保持基本上柱体的形状。由于反绕组区段的较大的直径，可以更强地改变主绕组部分在电感器的外部空间中的磁场传播。

主绕组部分可以与至少一个反绕组区段通过串联连接连接，即反绕组区段与主绕组部分可以电地串联连接。这具有如下优点：在主绕组部分中流动的交流电流以相同的相位也在反绕组区段中流动，由此，主绕组部分在电感器的外部空间中的磁场传播被最大程度地改变。

与至少一个反绕组区段相比，主绕组部分可以具有更多绕组。因此，电感器特别适合于执行感应加热。

馈电线与回线可以平行地、尤其区段式地以小于1cm的间距引导。馈电线与回线之间的距离尤其可以尽可能小地实施。在馈电线与回线之间可以布置有绝缘体。然而，不强制要求除空气或真空以外的绝缘体。

通过馈电线与回线之间的平行引导可以限制馈电线长度。由此，在馈电线中产生较少的漏磁场，并且相应地产生较少损耗。由于馈电线与回线之间的小距离，可以使馈电线的电感最小化。可以减小漏磁场。也可以降低电压损耗。此外，可以实现将馈电线的不期望的磁场限制在尽可能小的空间内。通过使用绝缘体可以避免电火花。尤其可以通过使用绝缘体实现馈电线与回线之间的定义的距离。

馈电线和/或回线可以通过电感器区段与反绕组区段连接，该电感器区段平行于主绕组部分的纵轴线延伸。电感器区段尤其可以相对于馈电线和/或回线大致成直角延伸。

在此，电感器区段可以布置在主绕组部分之外。因此，待加热的物体可以布置在主绕组部分之内，而不干扰电感器区段。

电感器可以具有用于防止腐蚀的涂层。该涂层尤其可以涉及聚合物。

电感器可以由管形成。由此，该电感器适合于被冷却液、尤其冷却水流过。在这种情况下，可以通过冷却水耗散焦耳损耗。

电感器可以由铜构成。由此，可以使电感器的欧姆电阻最小化。由此，可以使电感器的冷却水中的焦耳损耗最小化。

在馈电线和回线的末端可以分别设置有用于与激励单元连接的连接端。在此，激励单元也可以具有用于提供冷却液、尤其冷却水的设备。相应地，用于与激励单元连接的连接端也可以构造成冷却液连接端。

通过所述连接端可以将电感器连接到发电机、尤其激励单元上。因此，通过所述连接端既可以给该电感器提供交流电，也可以给其提供冷却水。

此外，在本发明的范畴内还包括一种电感器装置，其具有用于感应加热的至少两个电感器，所述至少两个电感器分别具有馈电线、回线以及主绕组部分，该主绕组部分具有具有第一旋转方向的至少一个主绕组，在该主绕组部分的至少一个末端连接有具有与第一旋转方向相反的旋转方向的反绕组区段，其中，电感器分别连接到励磁单元上，并且所述电感器的轴线之间的距离小于电感器的直径的或长度的5倍(取其中较大者)。所述直径表示主绕组部分的直径。电感器的长度涉及电感器的轴向长度，该轴向长度包括反绕组区段和主绕组部分在轴向上的长度。

借助这种电感器装置可以实现，电感器相对临近地布置，而不会使连接到电感器上的激励单元受到显著影响。由此，激励单元的功率保持为可调节的。

至少一个电感器可以构造成根据本发明的电感器、即在主绕组部分的两端都具有反绕组区段。

至少两个电感器的馈电线与回线可以彼此平行延伸。由此可以实现当一个电感器的馈电线与回线彼此平行延伸时也可以实现的优点。

至少两个电感器的连接端可以布置在一个连接平面内。至少两个电感器的主绕组部分尤其可以以相对于该连接平面的相同距离布置。连接平面是位于电感器的馈电线首端或位于该电感器的回线末端的假想面。从连接表面到电感器的主绕组部分的距离可以等于或小于馈电线的或回线的长度。

替代地或附加地，至少两个电感器的主绕组部分可以以相对于该连接平面的不同距离布置。

至少一个激励单元可以具有外部回路，该外部回路具有至少一个电容器并且如此构型，使得该电容器与连接到激励单元上的电感器一起构成振荡回路的至少一部分、尤其并联振荡回路的至少一部分。电感器在振荡回路、尤其在并联振荡回路中的运行可以实现，激励单元必须提供小于电感器电流的电流。

配属于相邻电感器的激励单元可以如此构型，使得相邻电感器在不同频率的情况下工作。在此，一个激励单元的频率可以是另一激励单元的频率的大致两倍。替代地，一个激励单元的频率可以大于另一激励单元的频率的两倍、尤其大于2.5倍、或以有利的方式大于另一激励单元的频率的三倍。

激励单元可以如此构型，使得在相应于振荡回路的谐振频率的激励频率下工作。在此，该频率通常可以处于2kHz至50kHz之间、尤其5kHz至25kHz之间的范围内。特别优选地，该频率可以精确地处于8.2kHz处或22kHz处。

如果激励频率相应于振荡回路的谐振频率，则激励单元在该谐振频率下仅须提供加热所需的有效功率。振荡回路自身提供用于建立电磁场的无功功率。

在电感器内，尤其在主绕组部分内可以布置有用于熔化、尤其用于蒸发金属的坩埚。

此外，在本发明范畴内还包括一种用于借助分别连接到独立的激励单元上的多个电感器来感应加热多个对象的方法，其中，所述电感器分别具有馈电线、回线以及主绕组部分，该主绕组部分具有具有第一旋转方向的至少一个主绕组。在此，在一个频率下运行第一激励单元，并且在不同于该第一频率的第二频率下运行第二激励单元。第二频率可以是第一频率的至少两倍。第一频率尤其可以处于2至15kHz范围内、优选5至10kHz范围内、特别优选精确地处于8.2kHz处。第二频率可以处于15至50kHz范围内、尤其18至25kHz范围内、优选精确地处于22kHz处。

可以在不同频率的情况下运行相邻的两个电感器。如果所述电感器构造成根据本发明的电感器，则可以在不同频率下运行所述电感器，而不会显著地相互影响。

可以在不同频率的情况下交替地运行至少两个电感器。

可以在相同频率的情况下运行以相对于连接平面的相同距离布置的电感器。

可以在不同频率的情况下运行其主绕组部分以相对于连接平面的不同距离布置的电感器。

本发明的其他特征和优点从以下借助示出本发明的重要细节的附图对本发明的实施例的详细描述中以及从权利要求中得出。那里示出的特征不必须理解成按比例地并且如此示出是为了使根据本发明的特征能够更加清晰可见。不同的特征可以单独实现或在本发明的变型方案中多个地以任意组合的形式实现。

附图说明

在示意性的附图中示出本发明的实施例并且在以下描述中进一步阐述。

附图示出：

图1以立体图示出电感器的一种实施方式；

图2示出根据图1的电感器的俯视图；

图3示出一种电感器装置。

具体实施方式

图1示出具有主绕组部分2以及两个反绕组区段3、4的电感器1。该主绕组部分2具有具有第一旋转方向的主绕组5。反绕组区段3、4具有相反的旋转方向。反绕组区段3、4位于主绕组部分2的相对置的末端上。在示出的实施例中，主绕组部分2的主绕组5以及反绕组区段3、4具有同样的直径。然而，可设想的是，与主绕组部分2的主绕组5相比，反绕组区段3、4具有更大的直径。然而在此，主绕组部分2和反绕组区段3、4应该具有基本上柱体的形状。电感器l具有长度l，该长度包括主绕组部分2和反绕组区段3、4。

在示出的实施例中，反绕组区段3、4具有一个几乎完整的绕组。然而也可设想的是，反绕组区段3、4具有一个绕组的仅一部分。

反绕组区段3、4与主绕组部分2电地串联连接。这尤其通过如下方式实现：反绕组区段3、4通过电感器区段6、7与主绕组部分5连接，所述电感器区段引起180°的偏转。

反绕组区段4与馈电线8连接，并且反绕组区段3通过电感器区段9与回线10连接。电感器区段9基本上垂直于回线10的延伸方向并且在主绕组部分5之外延伸。馈电线8和回线10连接到连接端11、12上，所述连接端用于连接到激励单元上，也用于连接到冷却剂回路上。

尤其可以从示出图1的俯视图的图2中看出，馈电线8和回线10临近地布置并且彼此平行地至主体部分走向。此外可看出，反绕组区段3、4与主绕组部分2彼此同心地布置。在内部空间13中布置有待加热的物体或熔化坩埚。

在馈电线8与回线10之间可以布置有绝缘体14。此外，可以从图1和图2中得出，主绕组部分2与反绕组区段3、4一起基本上柱体地构型。与反绕组区段3、4相比，主绕组部分2具有更多的绕组。电感器区段9和电感器区段15(馈电线8通过所述电感器区段与反绕组区段4连接)都平行于主绕组部分2的纵轴线走向。

图3示出电感器装置100，其在示出的实施例中具有三个电感器1、1a、1b。电感器1、1a、1b如图1中那样构造地示出。然而它们也可以如此构造，使得仅一个相反区段设置在主绕组部分5的一端上。此外，电感器1、1a、1b可以不同地构造，即电感器1例如可以设置成在主绕组部分的相对置的末端具有两个反绕组区段。此外，一个电感器可以设置成仅在主绕组部分的一端上具有反绕组区段，并且第三电感器例如可以设置成不具有反绕组区段。在此，可以实现任意的变型方案。然而，电感器中的至少一个应该具有至少一个反绕组区段，以便可以减小漏磁场并且可以使电感器1临近布置。

在此，两个相邻电感器1与1a或1a与1b的主绕组部分2的纵轴线之间的距离d优选小于电感器1、1a、1b的主绕组部分2的直径D的五倍，或小于电感器1的长度l的五倍。

在示出的实施例中可以看出，电感器1、1a、1b的馈电线与回线8、10平行走向，即不仅电感器1的馈电线8与回线10彼此平行走向，而且所有馈电线8与所有回线10都彼此平行延伸。电感器1、1a、1b分别连接到激励单元101、102、103上。通过激励单元101至103也将冷却液提供给电感器1、1a、1b。激励单元101至103彼此独立工作并且可以产生具有不同激励频率的交流电流。在此，激励单元101例如可以产生第一激励频率，激励单元102例如可以产生第二激励频率。第二激励频率尤其可以是第一激励频率的大约两倍。激励单元101至103尤其可以产生不同的激励频率。

激励单元101至103全部布置在同一连接平面e内。相邻电感器1与1a以及1a与1b的主绕组部分2以相对于连接平面e的不同距离布置。电感器1与1b的彼此间隔较远布置的主绕组部分2以相对于连接平面e的相同距离布置。

激励单元101具有外部回路104，该外部回路具有电容器并且如此构型，使得电容器与连接到激励单元101上的电感器1一起构成振荡回路的至少一部分、尤其并联振荡回路的至少一部分。所有激励单元101至103可以具有这种外部回路。

在图3中表明，在电感器1、1a、1b之内布置有用于熔化金属的坩埚110至112。

Claims (15)

1.一种用于感应加热的电感器(1，1a，1b)，其具有馈电线(8)、回线(10)以及主绕组部分(2)，所述主绕组部分具有至少一个主绕组(5)，所述至少一个主绕组具有第一旋转方向，其中，在所述主绕组部分(2)的两端上连接有反绕组区段(3，4)，所述反绕组区段具有与所述第一旋转方向相反的旋转方向，并且所述主绕组部分(2)与所述至少一个反绕组区段(3，4)相比具有更多绕组，其中，所述反绕组区段(3，4)与所述主绕组部分(2)彼此同心地布置并且所述反绕组区段与所述主绕组部分共同具有柱体的形状，其特征在于，所述主绕组部分(2)与所述反绕组区段(3，4)通过串联连接直接彼此连接。

2.根据上述权利要求中任一项所述的电感器，其特征在于，所述至少一个反绕组区段(3，4)具有一个或多个部分的或完整的绕组。

3.根据上述权利要求中任一项所述的电感器，其特征在于，所述主绕组部分(2)、尤其所述主绕组部分(2)与所述至少一个反绕组区段(3，4)一起构型成螺旋状。

4.根据上述权利要求中任一项所述的电感器，其特征在于，所述至少一个反绕组区段(3，4)与所述主绕组部分(2)相比具有相同的或更大的直径。

5.根据上述权利要求中任一项所述的电感器，其特征在于，所述主绕组部分(2)通过电感器区段6，7与所述反绕组区段(3，4)连接，所述电感器区段引起180°的偏转。

6.根据上述权利要求中任一项所述的电感器，其特征在于，一个反绕组区段(4)与所述馈电线(8)连接，并且另一反绕组区段(3)通过电感器区段(9)与所述回线(10)连接，其中，所述电感器区段(9)尤其基本上垂直于所述回线(10)的延伸方向并且在所述主绕组部分(5)之外走向。

7.一种电感器装置(10)，其具有用于感应加热的至少两个电感器(1，1a，1b)，所述用于感应加热的至少两个电感器分别具有馈电线(8)、回线(10)以及主绕组部分(2)，所述主绕组部分具有至少一个主绕组(5)，所述至少一个主绕组具有第一旋转方向，在所述主绕组部分的至少一端上连接有反绕组区段(3，4)，所述反绕组区段具有与所述第一旋转方向相反的旋转方向，其中，所述电感器(1)分别连接到激励单元(101-103)上，并且这些电感器的轴线彼此之间优选具有距离(d)，所述距离小于所述主绕组部分(2)的直径(D)的五倍或所述电感器(1)的长度的五倍，取其中较大者。

8.根据权利要求7所述的电感器装置，其特征在于，至少一个电感器(1)根据权利要求1至6中任一项构造。

9.根据上述权利要求7至8中任一项所述的电感器装置，其特征在于，至少两个电感器(1)的连接端(11，12)布置在连接平面(e)中。

10.根据上述权利要求7至9中任一项所述的电感器装置，其特征在于，至少两个电感器(1)的所述主绕组部分(2)以相对于所述连接平面(e)的相同距离布置。

11.根据上述权利要求7至10中任一项所述的电感器装置，其特征在于，至少两个电感器(1)的所述主绕组部分(2)以相对于所述连接平面(e)的不同距离布置。

12.根据上述权利要求7至11中任一项所述的电感器装置，其特征在于，至少一个激励单元(101-103)具有外部回路(104)，所述外部回路具有至少一个电容器，并且如此构型，使得所述电容器与连接到所述激励单元(101-103)上的所述电感器(1)一起构成振荡回路的至少一部分、尤其并联振荡回路的至少一部分。

13.根据上述权利要求7至12中任一项所述的电感器装置，其特征在于，配属于相邻电感器(1，1a，1b)的激励单元(101-103)如此构型，使得所述相邻电感器(1，1a，1b)在不同频率的情况下工作。

14.根据上述权利要求7至13中任一项所述的电感器装置，其特征在于，所述激励单元(101-103)构型成在相应于所述振荡回路的谐振频率的激励频率的情况下工作。

15.一种用于感应加热多个对象的方法，所述方法借助根据权利要求1的前序部分所述的、尤其根据上述权利要求1至6中任一项所述的分别连接到独立的激励单元(101-103)上的多个电感器(1，1a，1b)实现，其特征在于，在第一频率的情况下运行第一激励单元(101-103)，在不同于所述第一频率的第二频率的情况下运行第二激励单元(101-103)。