CN109997412B - 在片状金属结构中引起局部加热的方法、设备和工作头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在片状金属结构中引起局部加热的方法、设备和工作头。所述方法包括提供包括待加热区域的片状金属结构的步骤。在另一步骤中，提供磁场发生器，在另一步骤中，磁场发生器被定位为在待处理区域中与片状金属结构相邻，使得磁场发生器与片状金属结构一起形成谐振电路结构。在另一步骤中，将具有特定频率的至少一个校准电流脉冲施加到谐振电路结构，以便确定谐振电路结构的谐振频率。在另一步骤中，将至少一个功率电流脉冲施加到谐振电路结构，该电流脉冲的工作频率对应于通过至少一个校准电流脉冲确定的谐振电路结构的谐振频率。

Description

在片状金属结构中引起局部加热的方法、设备和工作头

技术领域

本发明涉及用于从片状金属结构去除凹痕的方法和设备，具体地，涉及用于通过感应加热从非铁磁片状金属结构去除凹痕的方法和设备。

背景技术

2001年2月15日公布了属于Advanced Photonics Technologies AG的WO 01/10579 A1，其公开了用于从片状金属部件去除凹痕的方法和设备。因此，片状金属部件被灯局部加热。加热以基本上无接触的方式进行，目的是产生机械应力梯度，该机械应力梯度使凹痕变直。该文献还公开了通过感应装置或通过定向的热空气流施加热量。该申请中详细描述的设备包括具有灯和反射器的罩。

2006年11月16日公布了属于Ralph Meichtry的WO 2006/119661 A1，其公开了用于基于电磁能量从片状金属结构去除凹痕的方法和设备。该设备包括工作头，该工作头可以通过连接电缆与功率设备互连。为了去除凹痕，将工作头定位在待处理区域中并使其与片状金属相接触。随后，通过工作头施加磁场，该磁场在片状金属上产生磁力，导致凹痕变形。该设备适于从铁磁片状金属结构去除凹痕。

2016年2月11日公布了属于Ralph Meichtry的WO 2016/020071 A1。该文献公开了一种通过局部感应加热从铁磁片状金属结构去除凹痕的系统，该局部感应加热由交变磁场及其相关的局部热膨胀引起。所公开的系统特别适合于以精确且易操作的方式从铁磁片状金属结构去除凹痕。

发明内容

已知的系统具有若干缺点。辐照加热(例如通过灯进行加热)可能会在底下的片状金属被充分加热之前对吸收辐照的表面(例如清漆涂层)造成热损伤。另外，使用磁场以便在片状金属结构上产生磁力的系统仅可应用于铁磁金属，如果用于非铁磁金属则会失效。对于使用传统感应装置的系统也是如此，这种系统在用于铁磁材料时正常工作，但在用于非铁磁金属时失效。

非铁磁金属包括铝、镁、钛和铜。然而，本发明不限于用于这些金属。在本发明的语境中，"铝"、"镁"、"钛"和"铜"应被理解为也指它们的合金。

传统的感应加热系统在用于非铁磁片状金属结构时失效的原因在于，它们不能在片状金属结构中引起足够的局部加热，因此不能形成使凹痕变直所需的机械应力梯度。有几个机制是造成这种情况的原因。

铁磁片状金属结构的传统感应加热奏效的主要效应是交变磁场引起的磁滞损耗。磁滞损耗使得能够对大多数铁磁金属进行高效且空间上集中的加热，直至其特定的居里温度。在非铁磁材料(相应地为非铁材料，例如铝)中，通过磁滞损耗进行加热是不可能的。在这些材料中，加热主要是通过涡电流引起的。然而，许多非铁基合金(例如铝)具有比大多数铁基合金低得多的电阻。此外，由于这些合金是非铁磁的，因此它们表现出更大的趋肤深度。因此，在这些材料中感应的涡电流将在更厚的层中流动，这比薄层相比具有更低的电阻。因此，如果与铁磁材料中的焦耳加热相比，大多数非铁磁材料中的焦耳加热显著减少并且空间集中度更低。

此外，特别地，如果与例如大多数铁基合金相比，铝具有相对高的热导率。因此，铝中产生的热在空间上相对高效地分布，导致大面积热膨胀，并因此导致待矫直的凹痕区域中的机械应力梯度变低。因此，凹痕不会变直。

此外，在许多情况下，在由非铁基材料制成的片状金属结构中也无法感应出大电流，这是因为由磁场发生器和片状金属结构构成的谐振电路结构的谐振频率取决于片状金属结构的耗散电阻(dissipation resistance)，该耗散电阻本身强烈地取决于片状金属的几何结构，相应地，片状金属结构中存在的凹痕。因此，由于失谐效应而无法感应出大的涡电流。

因此，当用于由例如铝制成的片状金属结构中时，用于去除铁基片状金属结构中的凹痕的最具成本和时间效率的传统系统中的一部分失效。由于出现了包括由铝制片状金属结构制成的主体的生态友好型轻型交通工具，因此需要有效的方法和设备以便也从这些结构去除凹痕。

本发明的一个目的在于提供一种用于在片状金属结构中，特别是在由非铁磁金属(例如铝)制成的片状金属结构中引起局部加热的方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于实施这种方法的设备。

本发明的又一个目的是提供一种用于这种设备的工作头。

本文所述的方法、设备和工作头尤其适用于在由非铁磁材料(例如铝)制成的片状金属结构中去除凹痕，但也可用于其他材料(包括铁磁材料)。本发明也可用于局部加热(铁磁和非铁磁)片状金属结构，例如，以便去除附着在其表面上的粘贴剂以及/或者松开或破坏粘合剂连接。特别地，本文所述的本发明还可以用于处理这样的片状金属结构(铁磁的以及非铁磁的)：该片状金属结构包括对热敏感的某些类型的清漆涂层并且/或者包括对交变磁场敏感的部件。

为了提供对本发明的简明描述，本文主要描述了本发明与片状金属结构一起使用。然而，尽管特别地高度适合于片状金属结构，但是本发明不限于片状结构，并且还可以用于在其他类型的结构中引起加热。

根据本发明的用于在片状金属结构中引起局部加热的方法通常包括提供包括待加热区域的片状金属结构的方法步骤。在另一方法步骤中，提供磁场发生器。在另一方法步骤中，磁场发生器被定位为在待处理(相应地，加热)的区域中与片状金属结构相邻，使得磁场发生器与片状金属结构一起形成谐振电路结构。在另一方法步骤中，将具有特定频率的至少一个校准电流脉冲施加到谐振电路结构，以便确定(或至少粗略估计)谐振电路结构的谐振频率。谐振频率可以基于谐振电路结构对校准电流脉冲的频率响应来确定，或者例如通过测量向谐振电路结构提供电力的电源单元的输出电流来确定。如下面将更加详细地阐释的，可以单独地或组合地施加多个校准电流脉冲。在另一方法步骤中，将至少一个功率电流脉冲施加到谐振电路结构，该电流脉冲的工作频率对应于通过至少一个校准电流脉冲确定的谐振电路结构的谐振频率。通常把功率电流脉冲形成为在待处理区域处的片状金属结构中感应出大的涡电流，从而通常将校准电流脉冲形成为避免感应出大的涡电流。如果电流脉冲的工作频率等于或几乎等于谐振电路结构的谐振频率，则可以获得良好的结果。

因此，根据本发明的方法使得能够应对这样的事实：待处理的片状金属结构的耗散电阻取决于多个因素，包括合金的类型和片状金属结构的厚度(这两者并不总是已知的)，以及待处理区域的确切几何结构，该区域可以具有曲度和/或高度不规则的形状/几何结构(例如，在需要处理凹痕的情况下)。得益于根据本发明的方法，可以获得到片状金属结构的待处理区域的高效功率传输，导致高效的加热。因此，如果与传统方法相比，根据本发明的方法也可以使用相对较小的设备来执行，而传统方法仅可以在相对较大且较重的设备上执行，这些设备通常不能形成为手持设备。因此，能够对非铁磁材料制成的片状金属结构进行易操作的局部加热。

因此，能够将由例如电源单元提供的交流电流输出的频率精确地调至谐振电路结构的谐振频率(或者至少足够接近谐振频率以便获得大的涡电流)。因此，可以获得最大的功率通量并且因此在片状金属结构中引起最大加热。

如果使用具有至少近似正弦(幅度)调制(100％)的校准电流脉冲和/或功率电流脉冲，则可以在片状金属结构中获得精确的校准和有效的感生热。

如果将校准电流脉冲序列施加到谐振电路结构以便确定谐振电路结构的谐振频率，则可获得良好的结果。因此，可以随后施加多个校准电流脉冲(优选地，每个具有不同的频率)，并且可以例如随后基于这些电流脉冲的一组频率响应确定谐振频率。另选地或附加地，在校准电流脉冲期间，工作频率可以从选定的起始频率扫描到选定的终止频率。如果起始频率为约58kHz(千赫)且终止频率为约62kHz(千赫)，则可获得针对由铝制成的各种类型的片状金属结构的良好结果。

为了在由铝制成的片状金属结构中获得特别高的加热效果，校准电流脉冲序列的电流脉冲可以具有彼此不同且介于58kHz(千赫)至62kHz(千赫)之间的频率。取决于材料的类型以及凹痕的几何结构，也可以施加频率介于59kHz至61kHz之间的电流脉冲。可以应用其他频率范围。

如果校准电流脉冲序列包括10至20个电流脉冲，则可以获得针对具有各种几何结构的凹痕的良好结果。

如果校准电流脉冲序列的每个电流脉冲的持续时间介于15ms(毫秒)至20ms(毫秒)之间，则可以获得对大量片状金属结构的谐振频率的精确确定。

可以应用于大量片状金属结构并且可以用相对简单的设备执行的方法使用功率电流脉冲序列，该功率电流脉冲序列具有50Hz(赫兹)的调制包络以及等于谐振电路结构的谐振频率的工作频率。因此，在许多情况下，特别是如果应用100％幅度调制并且由具有50Hz频率的市电系统提供电力，则可以应用具有相对较小的外形尺寸和较轻重量的相对简单的电子电路和设备。对于其他类型的市电系统，也可以使用不同的调制包络(例如60Hz(赫兹))。

为了防止待处理的片状金属结构和/或用于去除凹痕的设备过热，可将两个功率电流脉冲序列分开最小时间段。该最小时间段可以由控制单元基于工作头处和/或片状金属结构处的温度的测量值来控制/设置。另选地或另外地，该最小时间段可以由操作者设置。

另选地或另外地，可以预设功率电流脉冲的数量和/或功率电流脉冲序列的最大总持续时间。该数量和/或持续时间可以由操作者设置以及/或者可以由控制单元控制。

另选地或另外地，可以通过脉冲幅度调制和/或通过去谐来控制功率。

用于执行本文所述的方法的设备可以包括被配置为提供交流电流的电源单元以及具有用于产生磁场的电场发生器的至少一个工作头，该工作头与电源单元电互连。该设备通常还将包括控制电源单元的工作并且/或者确定或至少帮助确定谐振频率的控制单元。

如果电源单元和工作头通过电缆互连，则可以获得对于操作者特别方便的具有特别小的尺寸和低重量的设备。因此，工作头可以形成为手持设备。

为了产生高频交流电流，电源单元可以包括逆变器或变频器。如果预知电源单元本身由AC电源供电，则可以应用变频器；而如果电源单元由例如电池供电，则可以应用逆变器。

如果变频器是全桥式变频器，相应地，逆变器是全桥式逆变器，则可以在片状金属结构中感应出特别高的功率。然而，取决于应用，也可使用其他类型(例如半桥式)的变频器，相应地，逆变器。

为了使片状金属结构中产生的交流电流最大化，逆变器或变频器的工作频率是可调节的，以便将其调到谐振电路结构的谐振频率。

如果所产生的交流电流的工作频率介于55kHz(千赫)至65kHz(千赫)之间，优选地，介于58kHz至62kHz之间，则可以获得例如由铝制成的片状金属结构中的高效加热。

如果电源单元、控制单元和工作头被配置为使得获得具有约50Hz(赫兹)的调制包络和约60kHz(千赫)的工作频率的阻抗匹配网络，则可以获得特别好的结果。

对于一些应用，电源单元和控制单元可以布置在同一壳体中。然而，控制单元也可以至少部分地布置在工作头中或单独的壳体中。

取决于应用，所述设备可以包括用于设置功率电流脉冲序列的指定持续时间和/或功率电流脉冲序列的电流脉冲的数量和/或调制幅度的装置。因此，可以防止片状金属结构过热。为了设置这些参数，所述设备可以包括被配置为设置这些参数中的至少一个的用户接口。然而，也可以基于关于片状金属结构的材料(例如，合金类型)和/或几何结构(例如，厚度)的信息来设置参数。

对于一些应用，所述方法可以包括从数据库获得至少一个方法参数的方法步骤。这样的方法参数可以是预设谐振频率、校准或功率电流脉冲的预设数量、校准或功率电流脉冲的预设持续时间、校准或功率电流脉冲的调制类型。例如，所述方法可以包括从数据库检索预设谐振频率的方法步骤，该预设谐振频率随后被用于为至少一个校准电流脉冲设置频率。基于从数据库检索到的预设谐振频率，在另一方法步骤中，可以计算出从低于预设谐振频率的某一频率到高于预设谐振频率的值的频率范围并且利用至少一个校准电流脉冲(相应地，多个校准电流脉冲的序列)进行扫描，以便确定(相应地，粗略估计)谐振电路结构的(实际)谐振频率。可以基于提供给所述方法的数据获得预设频率。这样的数据可以包括关于片状金属结构的合金类型和/或几何结构(例如，厚度)的信息。如果要使用所述方法来处理交通工具(例如，空中、陆地或水上交通工具)，则可以基于待处理的交通工具和/或交通工具的一部分的类型来检索至少一个方法参数。例如，可以通过提供序列号或类型名称(例如路虎卫士110，2010款)和待处理部件(例如，引擎罩)来从数据库检索预设谐振频率。另选地或另外地，所述方法还可以包括向数据库提供信息(例如应用于片状金属结构的特定区域的方法参数)的方法步骤。同样，可以将在处理期间测得的温度和/或位置和/或运动提供给数据库。因此，处理可以被记录以用于质保和/或被检索以用于将来对相同类型的片状金属结构的处理。因此，根据本发明的设备可以包括用于存储方法参数的数据库并且/或者包括用于(例如，通过万维网)访问包含方法参数或其他信息的数据库的接口。本文所述的用于设备的工作头将通常包括用于产生磁场的至少一个磁场发生器，该磁场发生器包括至少一个电工作线圈和至少一个大致U形的芯，所述芯包括第一和第二支脚以及轭部，所述至少一个电工作线圈与U形芯互连。第一支脚和第二支脚各包括自由端和连接端，第一支脚的连接端和第二支脚的连接端被布置在轭部处，其中第一支脚的自由端与第二支脚的自由端之间的距离小于第一支脚的连接端与第二支脚的连接端之间的距离。

为了增加在相邻的片状金属结构中感应出的电流，第一支脚的自由端可以包括沿第二支脚的自由端方向突出的突起，并且/或者第二支脚的自由端包括沿第一支脚的自由端方向突出的突起。如果第一端和第二端均包括突起，突起被布置成使得它们彼此会聚，则可获得良好的结果。

工作头可以包括壳体，该壳体具有预期要与片状金属结构中的待处理区域接触的至少一个工作面。通常情况下，工作面会与凹痕松散接触；因此，不需要粘合剂来建立接触。对于某些类型的片状金属结构，可以在工作头与片状金属结构之间布置辅助片(例如，织物或薄膜材料)，例如以便保护布置在片状金属结构的表面上的敏感的清漆涂层不被机械损坏。

对于一些应用，工作头可以包括真空系统，该真空系统被布置成在工作头与待处理的片状金属结构之间建立机械互连(相应地，某种类型的粘附)。如果工作头包括具有真空装置(该真空装置被布置成获得与工作头接触的片状金属结构的真空)的工作面，则可以获得良好的结果。因此，可以改善工作头的对准。对于一些应用，真空系统可用于检测工作头在待处理的片状金属结构上的正确对准(相应地，定位)。这样，在本发明的变型中，工作头(相应地，根据本文所述的本发明的设备)可以测量真空系统中的气压，以便触发校准和/或功率电流脉冲(相应地，防止这种脉冲的启动)。因此，可以减少由于工作头(相应地，设备)的误操作而导致的处理失败的发生。另选地或另外地，可以使用真空系统来确定使用本文所述的方法的两次连续处理是应用于片状金属结构的相同区域还是应用于不同区域(相应地，在两次处理之间工作头是否已被移动)。可以使用该信息以便获得用于所述方法的方法参数。因此，例如如果检测到工作头的移动，则可以将方法参数重置为初始标准值；而如果处理了相同的区域(相应地，工作头没有移动)，则可以基于先行处理中使用的方法参数来调整上述方法参数。

另选地或另外地，工作头(或与工作头互连的设备)可以包括至少一个测量待处理的片状金属结构的温度的传感器。这样的传感器可以例如测量表面温度。例如传感器可以包括接触式热传感器和/或非接触式热传感器(例如测量热辐射的传感器)。因此，即使在应用加热处理之前片状金属结构的热行为是未知的，也可以有效地防止片状金属结构和/或例如清漆涂层的过热。

对于一些应用，第一支脚的自由端和/或第二支脚的自由端可以包括被配置为与片状金属结构对准的作用面。这样的作用面可以与壳体(如果存在的话)的工作面对准和/或可以形成壳体的工作面。

如果第一支脚的自由端的作用面的面积小于第一支脚的平均横截面积，并且/或者第二支脚的自由端的作用面的面积小于第二支脚的平均横截面积，则可以在片状金属结构中感应出特别大的电流。因此，突起和/或支脚可以是锥形的。如果至少一个突起大致成形为截头锥体，则可以获得良好的结果。

对于一些应用，至少一个U形芯可以一体地制成。对于其他应用，至少一个U形芯可以由至少两个芯体制成。特别地，至少一个U形芯可以例如由三个芯体制成。然而，U形芯也可以例如由五个芯体制成：形成轭部的第一芯体，形成第一支脚的第二芯体，形成第二支脚的第三芯体，以及布置在第一支脚(相应地，第二支脚)的自由端处形成突起的两个突起芯体。因此，这些芯体可以例如借由胶机械互连。因此，可以基于简单的基本几何体相对容易地获得具有相对复杂形状的U形芯。因此，可以以经济的方式构建具有针对特定片状金属结构优化的几何结构的U形芯。

为了将特别大的电流施加到待处理的片状金属结构的区域，至少一个U形芯可以至少部分地由磁粉材料制成，以便承受特别高的磁通量。如果芯至少部分地由Sendust材料制成，则可以获得良好的结果。

为了改善对加热的监测，工作头可以具有包括用于对加热过程(相应地，凹痕去除过程)进行目视控制的凹部的工作面。凹部可以一直延伸穿过工作面并将工作面分成至少两个部分。

另选地或另外地，工作头可以包括照明设备，以便对待处理区域和/或待处理片状金属结构的相邻区域进行照明。因此，可以改善/有助于对处理(例如，去除凹痕或松开粘合剂连接)进行目视控制。如果照明设备包括LED模块和/或荧光灯和/或激光器，则可以获得良好的结果。如果工作头包括如上所述的凹部，则该凹部可以被照亮。出于一些目的，照明设备可以被布置成使得可以在片状金属结构上投射至少一个特定图案。因此，例如可以非常精确地目视监测凹痕去除过程的进展/结果。

另选地或另外地，工作头(相应地，设备)可以包括位置检测器和/或运动检测器，以便检测/监测执行本文所述方法对要用该方法处理的片状金属结构的几何结构的影响。这样的检测器可以例如包括激光测距仪和/或超声模块。特别地，可以使用多普勒频移来确定凹痕的变形模式。可以使用利用这样的检测器确定的信息来调整校准电流脉冲和/或功率电流脉冲，以及/或者在该方法不具有特定效果的情况下禁止进一步的电流脉冲。特别地，在处理片状金属结构的至少一个区域期间，可以使用位置检测器和/或运动检测器的测量值来调整随后待处理的至少一个区域的至少一个校准电流脉冲和/或至少一个功率电流脉冲。因此，可以改善处理的结果。

工作头可以包括冷却系统，以便耗散来自磁场发生器的热能。

对于一些应用，可以在工作头中布置至少一个电容器，该电容器与工作线圈串联地电互连。因此，可以形成谐振电路结构。如果至少一个电容器形成为电容器组，则可以获得良好的结果。对于一些高功率应用，工作头可以包括第一电容器组和第二电容器组，第一电容器组和第二电容器组串联地电互连。这种布置可以承受谐振时出现的高电压。此外，根据该布置，电容器的冷却可以得到改善。可以存在另外的电容器。

附图说明

通过以下给出的详细描述和附图将更全面地理解本文描述的本发明，这些附图不应被认为是对所附权利要求中描述的本发明的限制。

图1示意性地示出了从上方观察的用于去除凹痕的设备的实施方式；

图2示意性地示出了从上方观察的工作头的实施方式；

图3示意性地示出了从下方观察的图2的工作头；

图4示意性地示出了从侧方观察的图2的工作头；

图5示意性地示出了从上方观察的具有工作线圈的U形芯的实施方式；

图6示意性地示出了从下方观察的具有图5的工作线圈的U性芯；

图7示意性地示出了从下方观察的图5中的U形芯；

图8示意性地示出了从侧方观察的图5中的U形芯；

图9示意性地示出了从下方观察的具有工作线圈的U形芯的另一实施方式；

图10示意性地示出了从侧方观察的图9中的U形芯；

图11示意性地示出了从侧方观察的U形芯的另一实施方式；

图12示意性地示出了从上方观察的具有工作线圈和两个电容器组的U形芯的另一实施方式。

具体实施方式

当结合附图阅读时，可以更好地理解上述发明内容以及优选实施方式的下述详细描述。出于说明本发明的目的，在目前优选的实施方式中，贯穿附图的多个视图相同的附图标记表示相似的部件，然而，应理解，本发明不限于所公开的具体方法和手段。

图1示出了用于从片状金属结构2去除凹痕的设备1。设备1包括工作头10和电源单元50，电源单元50包括电源控制单元51，该电源控制单元51包括允许用户设置特定设置的用户接口52。通过用户接口52，用户/操作者可以向控制器提供关于待处理的片状金属结构的信息。该信息可以包括关于材料(例如合金类型)以及几何结构(例如，片状金属结构的厚度)的数据，以及关于要执行的处理类型(凹痕去除、局部加热……)的数据。工作头10包括壳体11和连接器16，连接器16用于通过电缆40将工作头10连接到电源单元50。

图2、图3和图4示出了图1的工作头10的实施方式。工作头10包括壳体11，壳体11具有工作面13，工作面13将与待施加工作头10的片状金属结构2对准。所示的工作头10的实施方式还包括激活装置12，该激活装置12实质上是按钮，通过该激活装置12可以启动和/或停止根据本文所述的本发明的处理。所示的工作头10的实施方式包括布置在壳体11的底部处的凹部14。凹部14大致布置在工作面13a、13b的中间，且形成为槽状。凹部14可以包括斜面15，斜面15便于在根据本文描述的本发明的方法的应用期间，对待处理的片状金属结构2的区域(例如凹陷区域)进行目视检查。

图5和图6示意性地示出了U形芯23的实施方式，U形芯23包括在空间上分成两个子线圈的工作线圈21，该U形芯23可以在如图1至图4所示的工作头10的实施方式中使用。U形芯23包括轭部24以及第一和第二支脚25、26。图7和图8示出了当与工作线圈21分离时图5和图6的U形芯23的实施方式，如在图7和图8中更详细地示出的，第一和第二支脚25、26分别具有自由端27a、27b以及与轭部24互连的连接端28a、28b。如图所示，第一和第二支脚25、26各自包括布置在其自由端27a、27b处的突起29a、29b。突起29a、29b布置成使得第一支脚25的自由端27a与第二支脚26的自由端27b之间的距离小于第一支脚25的连接端28a与第二支脚26的连接端28b之间的距离。而且，两个自由端27a、27b分别包括作用面31a、31b，所述作用面31a、31b被配置(相应地，成形)为与将应用本方法的片状金属结构(未示出)对准。因此，可以将磁场聚焦到片状金属结构的待处理区域，并且因此可以获得特别大的电流和所得到的加热。为了增加磁场的聚焦，所示实施方式的自由端27a、27b(相应地，突起29a、29b)包括收窄段30。因此，作用面31a、31b(相应地，作用面的接近片状金属结构的部分)的面积可以小于第一和第二支脚25、26的平均横截面积。如图5至图8所示的U形芯23的实施方式由彼此机械互连的五个芯体构成。如果这些芯体通过粘合剂，特别是通过耐热粘合剂互连，则可以获得良好的结果。第一芯体形成轭部24，第二芯体形成第一支脚25，第三芯体形成第二支脚26，而突起29a、29b分别由布置在第一支脚25和第二支脚26的自由端27a、27b处的单独芯体形成。因此，U形芯可以基于具有相对简单的标准化几何结构的三个芯体以及基于U形芯23将用于的片状金属结构和/或应用而专门构建的两个芯体来组装。所示实施方式的五个芯体可以由磁粉制成。

图9和图10示出了具有和不具有工作线圈21的U形芯23的另一实施方式。如图10所示，U形芯是一体构成的，因此可以例如是机加工的铁氧体芯。然而，为了能够承受特别高的磁通量，芯也可以由磁粉例如通过烧结制成。

图11示出了由三个不同芯体组装而成的U形芯23的另一实施方式。第一芯体形成U形主体的主要部分，布置在U形主体的第一和第二支脚25、26的自由端27a、27b处的另外两个芯体形成突起29a、29b。

图12示出了具有工作线圈21和电容器的U形芯23，该电容器包括彼此互连并且与工作线圈21串联地互连的两个电容器组22a、22b。因此，可以防止在谐振电路结构的谐振频率下工作时的超临界电压，并且可以增强工作头的冷却(相应地，热能的耗散)。

附图标记

1 用于去除凹痕的设备

2 片状金属结构

10 工作头

11 壳体

12 激活装置

13a,13b 工作面

14 凹部

15 斜面

16 连接器

20 磁场发生器

21 工作线圈

22a,22b 电容器组

23 U形芯

24 轭部

25 第一支脚

26 第二支脚

27a,27b 自由端

28a,28b 连接端

29a,29b 突起

30 收窄段

31a,31b 作用面

40 电缆

50 电源单元

51 电源控制单元

52 用户接口

Claims (34)

1.一种在片状金属结构(2)中引起局部加热的方法，所述方法包括以下方法步骤：

a.提供包括待加热区域的片状金属结构(2)；

b.提供磁场发生器(20)；

c.将所述磁场发生器(20)定位为在待处理区域中与所述片状金属结构(2)相邻，使得所述磁场发生器(20)与所述片状金属结构(2)一起形成谐振电路结构；

d.向所述谐振电路结构施加至少一个校准电流脉冲，以便确定所述谐振电路结构的谐振频率，其中，所述至少一个校准电流脉冲被形成以便防止感应出大的涡电流；

e.向所述谐振电路结构施加至少一个功率电流脉冲，所述功率电流脉冲的工作频率对应于通过所述至少一个校准电流脉冲确定的所述谐振电路结构的所述谐振频率，其中，所述至少一个功率电流脉冲被形成以便感应出大的涡电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将校准电流脉冲序列施加到所述谐振电路结构以便确定所述谐振电路结构的所述谐振频率。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述校准电流脉冲序列的电流脉冲具有彼此不同且介于58kHz至62kHz之间的频率。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述校准电流脉冲序列包括10至20个电流脉冲。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述校准电流脉冲序列的每个脉冲的持续时间介于15ms至20ms之间。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，施加功率电流脉冲序列，所述功率电流脉冲序列具有50Hz的调制包络以及等于所述谐振电路结构的所述谐振频率的工作频率。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，两个功率电流脉冲序列分开最小时间段。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，功率电流脉冲的数量和/或所述功率电流脉冲序列的最大总持续时间能够被预设。

9.一种用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的设备（ 1 ） ，所述设备包括：

a.电源单元(50)，所述电源单元(50)被配置为提供交流电流；

b.工作头(10)，所述工作头(10)具有用于产生磁场的磁场发生器(20)，

所述工作头(10)与所述电源单元(50)电互连；

c.电源控制单元(51)，所述电源控制单元(51)用于控制所述电源单元(50)的操作。

10.根据权利要求9所述的设备(1)，其中，所述电源单元(50)和所述工作头(10)通过电缆(40)互连。

11.根据权利要求9或10所述的设备(1)，其中，所述电源单元(50)包括产生高频交流电流的逆变器或变频器。

12.根据权利要求11所述的设备(1)，其中，所述变频器是全桥式变频器，或者所述逆变器是全桥式逆变器。

13.根据权利要求11所述的设备(1)，其中，所述逆变器或所述变频器的工作频率是可调节的，以便将该工作频率调到所述谐振电路结构的所述谐振频率。

14.根据权利要求13所述的设备(1)，其中，所产生的交流电流的工作频率介于55kHz至65kHz之间。

15.根据权利要求13所述的设备(1)，其中，所产生的交流电流的工作频率介于58kHz至62kHz之间。

16.根据权利要求9所述的设备(1)，其中，所述电源单元(50)、所述电源控制单元(51)和所述工作头(10)被配置为获得具有50Hz的调制包络和60kHz的工作频率的阻抗匹配网络。

17.根据权利要求9所述的设备(1)，其中，所述电源单元(50)和所述电源控制单元(51)布置在同一壳体中。

18.根据权利要求9所述的设备(1)，其中，所述电源控制单元(51)包括用于设置功率电流脉冲序列的指定持续时间和/或功率电流脉冲序列的电流脉冲数的装置。

19.一种用于根据权利要求9至18中任一项所述的设备(1)的工作头(10)，所述工作头(10)包括：

a.至少一个用于产生磁场的磁场发生器(20)，所述磁场发生器(20)包括至少一个电工作线圈(21)；

b.至少一个U形芯(23)，所述U形芯(23)包括第一支脚(25)和第二支脚(26)以及轭部(24)，所述至少一个电工作线圈(21)与所述U形芯(23)互连；

c.所述第一支脚(25)和所述第二支脚(26)各包括自由端(27a、27b)和连接端(28a、28b)，所述连接端(28a、28b)布置在所述轭部(24)处，其中，所述第一支脚(25)的自由端(27a)与所述第二支脚(26)的自由端(27b)之间的距离小于所述第一支脚(25)的连接端(28a)与所述第二支脚(26)的连接端(28b)之间的距离。

20.根据权利要求19所述的工作头(10)，其中，所述第一支脚(25)的自由端(27a)包括沿所述第二支脚(26)的自由端(27b)的方向突出的突起(29a)，并且/或者所述第二支脚(26)的自由端(27b)包括沿所述第一支脚(25)的自由端(27a)的方向突出的突起(29b)。

21.根据权利要求19或20所述的工作头(10)，其中，所述工作头(10)包括壳体(11)，所述壳体(11)具有预期要与片状金属结构(2)中的待处理区域接触的至少一个工作面(13a、13b)。

22.根据权利要求19所述的工作头(10)，其中，所述第一支脚(25)的自由端(27a)和/或所述第二支脚(26)的自由端(27b)包括作用面(31a、31b)，所述作用面(31a、31b)被配置为与片状金属结构(2)对准。

23.根据权利要求22所述的工作头(10)，其中，所述第一支脚(25)的自由端(27a)的作用面(31a)的面积小于所述第一支脚(25)的平均横截面积，并且/或者所述第二支脚(26)的自由端(27b)的作用面(31b)的面积小于所述第二支脚(26)的平均横截面积。

24.根据权利要求19所述的工作头(10)，其中，所述至少一个U形芯(23)被制成为一体。

25.根据权利要求19所述的工作头(10)，其中，所述至少一个U形芯(23)由至少两个芯体构成。

26.根据权利要求19所述的工作头(10)，其中，所述至少一个U形芯(23)至少部分地由磁粉材料制成。

27.根据权利要求19所述的工作头(10)，其中，所述工作头(10)包括冷却系统，以便耗散来自所述磁场发生器(20)的热能。

28.根据权利要求19所述的工作头(10)，其中，在所述工作头(10)中布置了至少一个电容器，所述电容器与所述电工作线圈(21)电互连。

29.根据权利要求28所述的工作头(10)，其中，所述至少一个电容器形成为电容器组(22a、22b)。

30.根据权利要求29所述的工作头(10)，其中，所述工作头(10)包括第一电容器组和第二电容器组，所述第一电容器组和所述第二电容器组串联地电互连。

31.一种根据权利要求1至8中任一项所述的方法的使用，以便从片状金属结构(2)去除凹痕。

32.根据权利要求31所述的使用，其中，所述片状金属结构(2)由非铁磁材料制成。

33.一种根据权利要求1至8中任一项所述的方法的使用，以便松开和/或破坏所述片状金属结构(2)中的粘合剂连接。

34.一种根据权利要求1至8中任一项所述的方法的使用，以便从片状金属结构(2)去除粘贴剂。

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