CN107926085A - 横向磁通感应加热装置 - Google Patents

Abstract

一种横向磁通感应加热装置(1，100)，其限定用于加热金属条带(11)的第一纵向轴线(X，R)，该装置包括至少两个感应线圈(2，4；102，104)，其布置在彼此平行且平行于所述第一纵向轴线的相应平面上，并且布置成相互隔开一定距离，以允许条带沿着垂直于所述第一纵向轴线的第二纵向轴线(Y，S)在所述至少两个感应线圈之间的通过；至少两个补偿极(20，22，24，26；120，124)，每个补偿极被约束到相应的感应线圈；其中每个补偿极包括具有至少一个匝(29，129)的绕组(28，128)以及被至少一个匝围绕的第一辅助磁通量集中器(30，130)；其中，所述至少两个补偿极的至少一个适于沿着第一纵向轴线移动。

Description

横向磁通感应加热装置

发明领域

本发明涉及用于加热金属条带的横向磁通感应加热装置。

背景技术

感应加热用于金属材料条带或金属材料片材的加热过程。这种类型的加热设想了由电流穿过的一些电感器生成磁场，该磁场在金属中感应电流，金属通过焦耳效应加热。为了加热由导电材料制成的条带，可以使用一种名为“横向磁通”的感应加热，其中由电感器产生的磁场大体上垂直于条带本身的表面。通常，设想相互布置在平行于前进的条带的上部表面和下部表面的两个平面上的匝形电感器。面对条带的电感器的导体由电源设备提供的电流穿过，该电流通常是交流的并且是同相的。

假如穿过导体的交流电的频率足够低，则这样生成的磁场就完全穿过条带的厚度。事实上，随着频率的增加，只要获得了在条带的两个面上产生的磁通的分离，在条带上感应的电流将产生与主磁通相反的越来越大的反应磁通。条带的厚度越大，磁通分离可在越来越低的频率下获得。在实践中，条带本身作为电磁屏蔽来工作。

横向磁通感应加热装置使得能够关于传送到条带的功率在由电源设备传递的功率方面获得良好效率。相对于纵向磁通感应加热，横向磁通感应加热装置更有效率，并且在与匝的供应相对的侧部打开，由于其允许在故障情况下提取条带而改进了可维护性。然而，尽管从某些角度来看是有利的，但是现今可用于横向磁通感应加热的技术具有一些缺点。

特别地，对于具有给定延伸的条带，关于对应的电感器的尺寸而言，沿着条带的从相对一个的一个侧边缘的长度加热是不均匀的。实际上，所发生的是，每个侧边缘被过度加热，或者在所有情况下都以不受控制的方式加热，并且与其相邻的区域保持较冷。特别地，磁场密度以及因此产生的功率密度在每个边缘处较高，然后在与其相邻的区域中急剧下降，并且在条带的中心区域中再次增加到期望值以获得加热。图6中示出了这种行为，其示出了以W/m表示的功率密度模式作为以米表示的条带的宽度的函数，其用已知类型的横向磁通感应加热设备来获得。功率密度较低的区域可以称为“功率缺口”。这种效应是由于这样一个事实：电流平行于电感器的匝的平面、沿着其路径在条带上(感应电流的方向(sense)与匝的相反)行进。当匝延伸超出条带的宽度时，感应电流被迫在其边缘上弯曲。因为作为磁场的感应电流将集中在由作为频率的函数的所谓“穿透厚度”限定的空间中，所以这会对边缘产生更大的加热。在感应电流弯曲的区域中产生“功率缺口”，因为其趋于分散，在“穿透厚度”的约3-4倍的区中变稀薄。

存在绑定边缘上的最大功率峰值和功率缺口的正比例(direct ratio)。根据已知技术，用于减小功率缺口的方法是增加供电频率。然而，这会恶化边缘处过度加热的问题。

考虑到当条带被引入到感应加热装置中时边缘倾向于变得更冷，边缘比中心加热更多通常是有用的。然而，用已知技术不能获得条带的边缘的受控加热。

目前可用的横向磁通感应加热设备的另一个缺点涉及它们对不同宽度的加热条带的差的灵活性。事实上，加热装置的配置必须适合于获得对于给定宽度的条带的最佳温度分布，这需要复杂和昂贵的变化来加热不同宽度的条带。

US 2007/0235446A1描述了一种感应设备，该感应设备被构建使得每个感应线圈被成形为跨越具有相应端部的条带的通道平面。该配置使得两个感应线圈的整体完全包围条带的通道区域，因此也包围条带的边缘的通道附近的区域。但是，这样的解决方案对于解决前述问题似乎并不令人满意。此外，它需要非常复杂的匝几何形状。

因此，需要寻找一种横向磁通感应加热装置，其能够最小化功率缺口，这使得能够在条带的边缘处获得更低的、更可控的加热，并且可以容易地适应待加热的条带的宽度。

发明概述

本发明的目标是提供一种用于加热金属材料条带或片材的横向磁通感应加热装置，其相对于现有技术能够获得沿着条带的宽度的更均匀的温度分布，并且特别是提供一种装置，该装置能够最小化或消除功率密度缺口，以及随之发生的在条带的边缘附近发生的不希望的冷却。

本发明的另一个目标是提供一种横向磁通感应加热装置，其能够具有比现有技术更受控且更低的条带边缘的加热。

本发明的另一个目标是提供一种横向磁通感应加热装置，其相对于现有技术可以容易且有效地适应待加热条带的宽度。

因此，本发明通过提供一种限定了根据权利要求1所述的第一纵向轴线的横向磁通感应加热装置来实现上文讨论的目标，该装置包括：

-至少两个感应线圈，该至少两个感应线圈布置在彼此平行且平行于所述第一纵向轴线的相应平面上，并且布置成相互隔开一定距离，以允许条带在沿着垂直于所述第一纵向轴线的第二纵向轴线在所述至少两个感应线圈之间的通过，

-至少两个补偿极，每个补偿极被约束到相应的感应线圈，

其中，每个补偿极包括具有至少一个匝的绕组以及被绕组的至少一个匝围绕的第一辅助磁通量集中器，并且其中，所述至少两个补偿极中的至少一个适于沿着平行于第一纵向轴线的方向移动。

在本发明的第一变型中，补偿极沿着第一纵向轴线可移动，而感应线圈是固定的。

在本发明的第二变型中，相反地，补偿极整体地固定到相应的感应线圈中的一个或更多个；感应线圈沿着第一纵向轴线可移动。

有利地，借助于感应线圈和补偿极的特定布置，本发明的两个变型都可以简化装置，使得维护更容易并且条带表面上的温度分布更均匀。

在本发明的所有变型中，围绕每个辅助磁通量集中器的至少一个匝和/或至少两个感应线圈具有大体上多边形或矩形或正方形或三角形或六边形或圆形或椭圆形或其组合。

从属权利要求描述了本发明的优选的实施方式。

附图简述

参考附图，根据非限制性示例示出的横向磁通感应加热装置的优选但非排他性实施方式的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，其中：

图1是根据本发明的装置的第一实施方式的局部透视图；

图2是图1中的装置的图解式顶视图；

图3图解地示出了在图1的装置中生成的主磁场和反应磁场；

图4图解地示出了在没有补偿极的已知装置中生成的磁场；

图5示出了在图3中的装置中作为以米表示的条带的宽度的函数的以W/m表示的功率密度模式；

图6示出了在图4中的装置中作为以米表示的条带的宽度的函数的以W/m表示的功率密度模式；

图7是根据本发明的装置的第二实施方式的透视图；

图8a是所述第二实施方式的图解视图；

图8a是所述第二实施方式的另一图解视图；

图9是图7中的装置的部件的部分的透视图；

图10为图7中的装置的局部截面透视图；

图10a、10b和10c是沿着图7中的装置的三个变型的平面A-A和B-B截取的截面图；

图11图解地示出了在图7的装置中生成的主磁场和反应磁场；

图12示出了作为图7中的装置的条带的宽度的函数的功率密度模式与没有补偿极的已知装置的相应模式之间的比较。

图中相同的参考数字标示相同的元件或部件。

发明的优选实施方式的详细描述

图1至图3示出了根据本发明的用于加热金属条带11的横向磁通感应加热装置1的第一实施方式。

装置1包括在相互平行的平面上彼此相对布置的两个相同的感应线圈2、4，条带11穿过该平面。

两个感应线圈2、4具有大体上的矩形形状。可选地，感应线圈可以具有其他形状，例如多边形或正方形或三角形或六边形或圆形或椭圆形或其组合。

装置1限定了相互垂直的轴线X、Y、Z的三元组。特别地，其限定了：与感应线圈2、4的最大延伸的方向平行的轴线X、平行于感应线圈2、4根据其相互间隔的方向的轴线Z和平行于条带11根据其在感应线圈2、4之间的通过期间移动的方向的轴线Y。优选地，匝2、4分别完全布置在意图用于条带11的通过的空间的上方和下方。换句话说，每个匝2、4不穿过意图用于条带11的通过的平面或平行平面层(sheaf)。每个感应线圈2、4包括单个导体元件，优选地设有冷却回路(未示出)。

所述导体元件例如具有方形截面，尽管其他截面形状也是可能的，诸如例如圆形。

根据变型(未示出)，每个感应线圈包括相互并排布置的若干导体元件。

优选地，导体元件是设置有水冷却回路的铜类型。

导体元件被适当地折叠。特别地，导体元件被折叠以便包括当在顶视图中看时其部分地遵循矩形的周边的轮廓的部分和相互间隔开且平行的两个连接部分6、8，其适于被连接到交流电流源。

更详细地说，在每个感应线圈2、4中，提供了按照Y轴相互间隔开的两个较大侧部10、12，其平行于轴线X延伸并且在它们的远端处由连接部分6、8，由平行于轴线Y延伸的较小侧部14连接。

每个感应线圈2、4设置有两个主磁通量集中器16、18。优选地，每个主磁通量集中器16、18部分地围绕相应的匝2、4以向着条带11引导磁场。特别地，每个主磁通量集中器16、18布置在相应的较大侧部10、12的外边缘附近。每个主磁通集中器16、18大体上由角磁板形成，该角磁板包括平行于平面XY延伸的第一拉伸段(stretch)和平行于平面XZ延伸的第二拉伸段。主磁通集中器16、18具有与感应线圈2、4相比的沿着纵向轴线X的更小的延伸，从而不到达较小侧部14和连接部分6、8。所述磁性角板可以由烧结粉末制成，例如具有介于20和200之间的相对磁导率，或者由Fe-Si片材制成。

有利地，装置1还包括补偿极，该补偿极相对于感应线圈2、4(其相反是固定的)是可移动的，以减少条带的边缘处的加热并且补偿功率缺口，其利用已知解决方案在所述边缘附近生成。

根据该第一实施方式，补偿极是四个，并且被布置在分隔每个感应线圈2、4的两个较大侧部10、12的空间中。特别地，感应线圈2设置有两个补偿极20、22，而另一个感应线圈4设置有两个补偿极24、26。补偿极20、22、24、26被约束到相应的感应线圈2、4，从而能够相对于其滑动。特别地，补偿极20、22被滑动地约束到感应线圈2的较大侧部10、12，而补偿极24、26被滑动地约束到感应线圈4的较大侧部10、12。以这种方式，补偿极可相对于纵向轴线X平行地滑动。

每个补偿极20、22、24、26包括由导体材料制成的绕组28、第一辅助磁通量集中器30和第二辅助磁通量集中器32，它们借助于连接元件34相互连接。优选地，绕组28是与相应的匝2、4不同的元件。

根据变型(未示出)，补偿极不具有第二辅助磁通量补偿器32和连接元件34。

绕组28通过示例的方式包括平行于竖直轴线Z展开时重叠的两个同心匝29，这限定了绕组28内的空间。匝29的数量也可以低于或高于二。

匝29具有大体上的矩形形状。可选地，这样的匝可以具有其他形状，例如多边形或正方形或三角形或六边形或圆形或椭圆形或其组合。

优选地，绕组28设置有冷却回路(部分示出)。冷却回路包括布置在匝29内的管40(图1)，冷却流体在该管中流动。例如，绕组28的匝29由铜制成，并设有水冷却回路。借助冷却系统，匝29冷却辅助磁通量集中器30。通过将磁通量吸引到其上以便部分地将其从条带11的边缘转移，辅助磁通量集中器30趋向于过热，并因此损坏靠近其的装置的部件，例如绝缘体。因此，能够冷却辅助磁通量集中器30是有利的，并且优选的是保持其温度随时间恒定的值，该值不是特别高。

根据图1-3中所示的实施方式，绕组28的匝29被短路。根据可选的变型，绕组28适于由具有例如介于100Hz和1kHz之间的频率的交流电流源供电，与用于对感应线圈2、4供电的频率不同。根据该可选变型，绕组可以设置有连接到这种交流电流源的另外的连接部分。

当在顶视图中看时，绕组28优选但不是必须地设置有由优选正方形或矩形形状的匝29形成的四个侧部。

匝29被滑动地约束到相应的感应线圈2、4的较大侧部10、12或两个所述较大侧部10、12。第一辅助磁通量集中器30(优选地被提供为例如平行六面体形状的、合适的磁性或铁磁材料的块)被提供在由绕组28限定的空间中并被至其。优选地，每个辅助磁通量集中器30是与围绕它的至少一个匝29不同的元件。优选地，第一磁通量集中器30仅对于其沿着竖直轴线Z的延伸的部分被匝29围绕。

此外，当条带11在感应线圈2、4之间通过时，每个补偿极20、22优选地完全布置在条带11上方，并且每个补偿极24、26完全布置在条带11的下方。特别地，所有的补偿极20、22、24、26都不穿过旨在用于条带11的通过的平面或者平行平面层。第二辅助磁通量集中器32相对于绕组28布置在外部，并且朝向装置1的内部定位，即相对于轴线Y(图1)在绕组28的最内侧附近。而且，第二辅助磁通量集中器32优选地被提供为例如平行六面体形状的、适当的磁性材料的块。此外，优选地，第二磁通量集中器32沿着纵向轴线X的延伸小于第一磁通量集中器30沿着相同方向的延伸，而沿着其他方向Y、Z的延伸对于两个磁通量集中器30、32大约相等。此外，两个磁通量集中器30、32优选地沿着纵向轴线X大体上对齐。

两个磁通量集中器30、32之间的连接元件34可以由磁性或非磁性材料制成。

通过描述根据上述实施方式的装置的操作，将更好地理解本发明及其优点。

感应线圈2、4由交流电流源供电，该交流电流源在固定时刻具有箭头I(图3)所示的方向，生成由箭头L指示的磁场，其在所考虑的时刻从感应线圈2行进到感应线圈4，使得当条带11通过感应线圈2、4之间时，在条带11中生成感应电流，条带11通过焦耳效应被加热。

根据本发明，补偿极20、22、24、26沿纵向轴线X的位置根据条带11的宽度预先确定。图2示出了例如对于上补偿极20、22的两个可能的位置，该位置根据条带的宽度来选择。条带的宽度是条带沿着纵向轴线X的延伸。在下面的下补偿极24、26(图2中未示出)将占据与相应的上补偿极20、22的位置相对应的位置。

具体地，选择将补偿极20、24定位成使得它们在条带11通过感应匝2、4时在平行于轴线Y的、条带11的第一侧边缘13处(图3)。类似地，选择将补偿极22、26定位成使得它们在条带11的与侧边缘13相对的边缘侧边缘15处。因此，在平行于竖直轴线Z的方向上，补偿极20、24大体上相互对齐，并且补偿极22、26大体上相互对齐。

边缘的局部加热可以通过改变补偿极20和24沿着轴线X相对于条带11的沿着轴线Y前进的侧边缘13、15的相对位置进行调节。

给出的有益效果在于，感应电流穿过每个绕组28的匝29，其又生成由在匝29附近弯曲的箭头M指示的感应磁场或反应磁场。反应磁场M与边缘13、15处的主磁场L相反，从而产生补偿效应。补偿效应对于避免条带的边缘13、15的过度加热的问题是特别有用的。通常，补偿的量与匝29的数量成正比。

辅助磁通集中器30、32通常减少由相应的绕组28产生的反应磁场通量的不希望的分散。特别地，本发明设想每个磁通集中器30增加由穿过匝29的感应电流产生的反应磁场的局部强度。借助于磁通集中器30，还可以减少匝29的数量，这促进了反应磁场的更大的局部化。因此，通过适当地定位补偿极20、22、24、26，强化了在条带11的精确区域处局部转移的功率。考虑到前述“功率缺口”的问题，这借助于由于第一辅助磁通量集中器30的存在所导致的、并且由第二辅助磁通量集中器32的存在所促进的、主磁场的强化以及由此引起的条带11的特定区域的加热的强化而得到补偿。

本发明的优点可以从与本发明相关的图3和图5和与无补偿极的解决方案相关的图4和图6的比较中推断。

图3示出了与在边缘13、15处的主磁场相反的、由匝29产生的反应磁场的线的模式。值得注意的是，根据有利的效果，边缘13、15处的主磁场变稀薄以获得条带的边缘13、15的受控加热。这样的效果主要是由于绕组28的存在并且由第一磁通集中器30促进。

此外，在靠近边缘13、15的条带11的区域中，存在由于第二磁通量集中器32的存在所导致的、也由于第一磁通集中器30的存在所促进的主磁场的强化，使得存在对不利的“功率缺口”效应的补偿。借助于这种补偿，获得对条带11的通常更均匀的加热。这样的结果在图5中示出，图5示出了作为条带从边缘13开始的宽度的函数的功率模式，在边缘13处获得由虚线圆圈E突出显示的功率的相当大的减小。还值得注意的是，在靠近边缘13的区域中存在由虚线圆圈F突出显示的“功率缺口”的补偿。相反地，在不是本发明的一部分的、图4所示的没有补偿极的配置中，在条带的边缘处存在更大的不期望的加热和在这样的边缘附近的区域中的加热的急剧且不希望的减小，并且如能够在作为图6所示的条带的宽度的函数的功率模式中观察到的。

此外，由于补偿极20、22、24、26可以沿着纵向轴线X移动，因此对于不同宽度的条带，只通过适当地移动补偿线圈20、22、24、26，就可以获得前述的有利效果。通常，补偿的强度也可以根据补偿极20、22、24、26的位置来调节。

在绕组28由电流源供电的变型中，这种电流的方向必须适应于产生在局部与主磁场相反的反应磁场。补偿通常与绕组上设定的电流强度成比例。

图7至图12示出了根据本发明的用于加热金属条带11的横向磁通感应加热装置100的第二实施方式。装置100包括两个感应线圈102、104，这两个感应线圈102、104在相互平行的平面上面对彼此布置，待加热的条带11或板通过该平面。

两个感应线圈102、104具有大体上的矩形形状。可选地，感应线圈可以具有其他形状，例如多边形或正方形或三角形或六边形或圆形或椭圆形或其组合。

装置100限定相互垂直的轴线R、S、T的三元组。特别地，其限定了：与感应线圈102、104的最大延伸方向平行的轴线R、平行于感应线圈102、104根据其相互间隔的方向的轴线T，以及平行于条带11根据其在其感应线圈102、104之间的通过期间移动的方向的轴线S。优选地，匝102、104分别完全布置在意图用于条带11的通过的空间的上方和下方。换句话说，每个匝102、104不穿过意图用于条带11的通过的平面或平行平面层。

感应线圈102、104被约束到相应的滑架160、162，以便沿着纵向轴线R滑动(图8a、图8b)。优选地，两个滑架160、162相对于平面TS布置在同一侧部上，优选布置在感应线圈的供电侧上。

在优选的变型中，每个感应线圈102、104包括四个导体元件121、123、125、127，这些导体元件121、123、125、127并排布置用于一些拉伸段。根据变型(未示出)，导体元件的数量可以不同于四个。优选地，导体元件121、123、125、127设置有冷却回路(部分示出)。冷却回路在导体元件121、123、125、127内部包括冷却流体在其中流动的相应的管140(图10a、图10b、图10c)。优选地，导体元件121、123、125、127是设置有水冷却回路的、由铜制成的类型。导体元件121、123、125、127例如具有正方形截面，但是其他截面形状(诸如例如圆形)也是可能的。

每个感应线圈102、104的导体元件121、123、125、127被适当地折叠。

有利地，导体元件127的一部分被折叠以形成同心且叠置的匝129的绕组128。举例来说，可能有三个匝129。绕组128优选但不必须设置有四个侧部，其中当在顶视图中看时匝129具有正方形或矩形形状。可选地，这样的匝可以具有其他形状，例如多边形或三角形或六边形或圆形或椭圆形或其组合。

辅助磁通量集中器130被提供在由绕组128限定的空间中，并被固定到该空间，该辅助磁通量集中器30优选地被提供为例如平行六面体形状的、合适的磁性或铁磁材料的块。优选地，每个辅助磁通量集中器130是与围绕它的至少一个匝129不同的元件。优选地，磁通量集中器130仅对于其沿着竖直轴线T的延伸的部分被匝129围绕。

当设置有冷却系统时，匝129冷却辅助磁通量集中器130。由此获得之前针对第一实施方式所描述的优点。

绕组128和辅助磁通量集中器130形成补偿极120、124(图8a、图8b)，也称为有源补偿极，由电流直接供电。

因此，装置100包括两个补偿极120、124，每个感应线圈102、104有一个补偿极，该补偿极沿着纵向轴线可移动，102、104整体地固定到后者。

此外，优选地，当条带11在感应线圈102、104之间通过时，补偿极120完全布置在条带11上方，并且补偿极124完全布置在条带11下方。特别地，补偿极120、124两者都不穿过意图用于条带11的通过的平面或平行平面层。感应线圈102、104的形状将参照图9中所示的放大细节来描述，例如其指感应线圈104。

导体元件121、123、125、127被折叠以便包括两个平行拉伸段110、112，这两个拉伸段沿着纵向轴线R延伸并且根据横向轴线S被间隔开，其中四个导体元件121、123、125、127并排布置。拉伸段110、112被固定至滑架162。在两个拉伸段110、112之后，导体元件127继续缠绕到其自身上，从而形成匝129，其通过叠加形成平行于竖直轴线T展开的绕组128。在两个拉伸段110、112中的每一个之后，导体元件121继续以平行于竖直轴线T的拉伸，然后平行于横向轴线S的拉伸，然后平行于纵向轴线R的拉伸，以便具有相互平行并面对的两个连接部分106、108，其适于连接到交流电流源。连接部分106、108在与拉伸段110、112的延伸侧部相反的侧部延伸。在两个拉伸段110、112中的每一个之后，导体元件123、125首先继续以平行于竖直轴线T的拉伸，然后以平行于横向轴线S的联合拉伸。

在所示的具体配置中，每个感应线圈102、104设置有相应的主磁通量集中器116、118。优选地，每个主磁通量集中器116、118部分地围绕相应的匝102、104，以向着条带11引导磁场。

主磁通集中器116、118可以具有例如图10a、图10b和图10c中所示的不同配置。

每个主磁通集中器116、118包括平行于平面RS的至少一个平坦表面和平行于平面RT的至少一个平坦表面。此外，每个主磁通集中器包括在绕组128外部并且根据轴线R邻近和对齐辅助磁通集中器130的端部部分132。

在图10a的第一变型中，主磁通集中器116的、沿着轴线R延伸的、在一个侧部上以端部部分132结束的纵向主体由被空间相互间隔开的两个大体上的L形角板50形成，参照装置整体看来，该空间覆盖感应线圈102的外边缘。角板50包括平行于平面RT延伸的第一拉伸段和平行于平面RS延伸的第二拉伸段。

在图10b的第二变型中，主磁通集中器116的、沿着轴线R延伸的、在一个侧部上以端部部分132结束的纵向主体由单个大体上的C形板51形成，参照装置整体看来，该板覆盖感应线圈102的外边缘(也参见图7)。两个C形臂平行于平面RT延伸，而C形中心主体平行于平面RS延伸。

在图10c的第三变型中，主磁通集中器116的、沿着轴线R延伸的、在一个侧部上以端部部分132结束的纵向主体由平行于平面RS的单个平板52形成，参照装置整体看来，该平板52覆盖感应线圈102的上外边缘。

在所有变型中，下部感应线圈104的主磁通集中器118与主磁通集中器116相同，但是相对于主磁通集中器116倒置。

主磁通集中器116、118沿着纵向轴线R的延伸小于感应线圈102、104的延伸，使得后者的端部在相应的集中器116、118的外部。所述主磁通集中器116、118可以由具有例如介于20和200之间的相对磁导率的烧结粉末或由Fe-Si板制成。

通过对根据上述的这个第二实施方式的装置的操作的描述，将更好地理解本发明及其优点。

感应线圈102、104由交流电流源供电，生成磁场，如图11中箭头L'所指示，该磁场从感应线圈102行进到感应线圈104，使得当条带11在感应线圈102、104之间通过时，感应电流在条带中生成，条带通过焦耳效应被加热。根据本发明，补偿极120、124沿纵向轴线R的位置根据条带11的宽度预先确定。图8a和图8b示出了感应线圈102、104的两个可能的示例位置，并且因此示出了根据条带的宽度分别选择的补偿极120、124的两个可能的示例位置。条带的宽度是沿着纵向轴线R的延伸。特别地，选择将补偿极120、124定位成使得当条带11通过感应线圈102、104时，补偿极120处于条带11的第一侧部边缘13处，而补偿极124位于条带11的第二侧部边缘15处。

通过改变感应线圈102和104沿着轴线R的位置，可以布置补偿极120和124，以便调节沿方向S前进的条带11的相应边缘13和15的局部加热。例如，滑架160向左移动得越多，对条带的边缘13的加热的补偿效果就越大。

有利的是，穿过其它导体元件121、123、125的电流与穿过每个绕组128的匝129的电流相同，全部都是串联连接的所述元件。有利的效果在于，穿过匝129的电流生成由匝129附近的弯曲箭头M’指示的感应磁场或反应磁场(图11)。

反应磁场与边缘13、15处的主磁场相反，从而产生补偿效应。如上所述，补偿效应对于避免条带的边缘13、15的过度加热的问题特别有用。通常情况下，补偿的量与匝129的数量以及穿过它们的电流成比例。

通常，辅助磁通集中器130减少由各个绕组128产生的磁场通量的不希望的分散。特别地，本发明提供了每个磁通集中器130增加由穿过匝129的电流产生的反应磁场的特定区域中的局部强度。借助于磁通集中器130，还能够减少匝129的数量，这促进了反应磁场的更大的局部化。

另一个有利的效果在于，通过适当地定位补偿极120、124，局部传递到条带11的特定区域的功率被强化。考虑到前述“功率缺口”的问题，由于主磁通量集中器116的端部部分132的存在，功率缺口借助于主磁场的强化以及由此引起的条带11的特定区域的加热的强化而得到补偿。辅助磁通集中器130的存在也促进了强化(图10、图11)。

图11示出了与在边缘13、15处的主磁场相反的、由匝129产生的反应磁场的线的模式。值得注意的是，根据有利的效果，在边缘13、15处的主磁场变稀薄以获得条带的边缘13、15的受控加热。这样的效果主要是由于绕组128的存在所导致并且由辅助磁通量集中器130所促进。

此外，在条带11的靠近边缘13、15的区域中，存在由于增加主磁通量的主磁场集中器116的端部部分132的存在所导致、也通过辅助磁通量集中器130的存在所促进的主磁场的强化，使得存在对不利的“功率缺口”效应的补偿。借助于这种补偿，获得对条带11的通常更均匀的加热。

图12示出了这样的结果，该图显示了作为条带的宽度的函数的功率模式，其可以用本发明的装置100获得(曲线D)，以及用没有设置补偿极的装置获得(曲线C)。值得注意的是，使用本发明的解决方案，边缘13处的功率相当低。值得注意的是靠近条带边缘的区域，其中存在对“功率缺口”的补偿，如虚线圆圈所示。

相反，在与不具有补偿极的配置有关的曲线C中，其不属于本发明，值得注意的是，在条带的边缘处有更大且不希望的加热，以及在靠近这样的边缘的区域中有加热的急剧且不希望的减小。

此外，由于补偿极120、124沿着轴线R可移动，所以对于不同宽度的条带可以获得前述的有利效果。

特别地，感应线圈102、104可以移动，使得级联磁通作为条带的宽度的函数是可变的。补偿线圈(特别是绕组128)被供应有与穿过相应的感应线圈的电流的相同电流的事实使得补偿效果根据加热功率自动地调节。用于调节补偿强度的另一自由度由补偿极相对于条带的其余部分的位置决定。值得注意的是，在第二实施方式中也可以使用对第一实施方式描述的绕组，其不由上述电流供电并且可以由不同于主电源的电流源供电。此外，虽然在所描述的实施方式中，所有的补偿极均适于移动，但是本发明还规定了，只有补偿极的一部分可以移动。例如，在第一实施方式的变型中规定，对于每个感应线圈只有一个补偿极可以移动，使得不同感应线圈的补偿线圈可以沿着平行于竖直轴线Z的方向对齐。本发明的第二实施方式的一种变型规定，两个感应线圈中只有一个适于移动。本发明还提供一种加热炉，其中根据第一和/或第二实施方式的一系列装置沿着轴线Y顺序布置。

Claims (15)

1.一种横向磁通感应加热装置(1，100)，其限定用于加热金属条带(11)的第一纵向轴线(X，R)，所述装置包括：

-至少两个感应线圈(2，4，102，104)，所述至少两个感应线圈布置在彼此平行且平行于所述第一纵向轴线(X，R)的相应平面上，并且布置成相互隔开一定距离，以允许所述条带(11)沿着垂直于所述第一纵向轴线(X，R)的第二纵向轴线(Y，S)在所述至少两个感应线圈(2，4，102，104)之间的通过；

-至少一个主磁通量集中器(16，18；116，118)，其围绕每个感应线圈(2，4；102，104)布置；

-至少两个补偿极(20，22，24，26，120，124)，每个补偿极被约束到相应的感应线圈(2，4，102，104)；其中每个补偿极(20，22，24，26，120，124)包括：

-绕组(28，128)，其具有至少一个匝(29，129)，

-第一辅助磁通量集中器(30，130)，其由所述绕组(28，128)的所述至少一个匝(29，129)围绕，

其中，所述至少两个补偿极中的至少一个适于沿平行于所述第一纵向轴线(X，R)的方向移动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一辅助磁通量集中器(30，130)是与所述至少一个匝(29，129)不同的元件。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述至少两个感应线圈(2，4，102，104)分别完全布置在用于所述条带11的通过的空间的上方和下方。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述至少两个补偿极(20，22，24，26，120，124)分别完全布置在意图用于所述条带11的通过的空间的上方和下方。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，每个感应线圈(2，4)被固定并设置有两个补偿极(20，22；24，26)，并且所述两个补偿极中的至少一个补偿极滑动地固定到所述感应线圈，以便适于沿平行于所述第一纵向轴线(X)的方向移动。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，每个感应线圈的两个补偿极被滑动地固定到其上，以便适于沿平行于所述第一纵向轴线(X)的方向移动。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，每个第一辅助磁通量集中器(30)被关联有第二辅助磁通量集中器(32)，所述第二辅助磁通量集中器被布置在所述至少一个匝(29，129)的外部并且以所述第二纵向轴线(Y)为基准、相对于相应的第一辅助磁通量集中器(30)处于更内部的位置。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述至少两个补偿极(120，124)整体地固定到相应的感应线圈(102，104)，并且其中，所述至少两个感应线圈(102，104)的至少一个感应线圈适于沿平行于所述第一纵向轴线(R)的方向移动。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述至少两个感应线圈(102，104)适于沿平行于所述第一纵向轴线(R)的方向平移。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，每个感应线圈(102，104)的每个补偿极(120，124)的绕组(128)是相应的感应线圈(102，104)的组成部分。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一辅助磁通量集中器(30，130)由磁性或铁磁材料制成。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，每个绕组(28，128)包括至少两个匝(29，129)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述绕组(28，128)适于由交流电流源供电。

14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述绕组(28，128)的所述至少一个匝(29，129)在其中设置有用于冷却流体的至少一个管(40，140)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个匝(29，129)和/或所述至少两个感应线圈(2，4，102，104)具有大体上的多边形或矩形或正方形或三角形或六边形或圆形或椭圆形形状或其组合。