DE60214711T2

DE60214711T2 - Magnetisches Heizgerät

Info

Publication number: DE60214711T2
Application number: DE60214711T
Authority: DE
Inventors: Lennart Alfredeen
Original assignee: Mtech Holding AB
Current assignee: Mtech Holding AB
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: DE60214711D1; JP2006500748A; AU2003265037A1; US20060124631A1; CA2500362A1; JP4275070B2; ATE339868T1; EP1404154A1; ES2271188T3; US7315011B2; EP1404154B1; MXPA05003231A; WO2004030412A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche und umfasst im Allgemeinen eine neue Vorrichtung zum Aufheizen von Metallteilen und auch, spezieller, eine magnetische Heizvorrichtung für ein Aufheizen einer Heizeinrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt gewesen, dass nur einige grundlegende Mechanismussysteme oder -methoden zum Erzeugen von Hitze in einem Metallteil vorhanden sind. Ein konventionelles Aufheizen kann verwendet werden, welches eine unmittelbare Flamme, ein Eintauchen, Strahlung, einen elektrischen Widerstand, bei welchem das Erhitzen des Metalls durch den Strom der Elektrizität verursacht wird, einschließen kann, und Hitze kann durch mechanische Beanspruchungen oder Reibung erzeugt werden. Unter diesen hat sich Induktionsheizen befunden, bei welchen das Aufheizen durch Anwendung von magnetischen Feldern verursacht wird. Wie wohl bekannt ist, wird bei der Induktionsheiztechnik ein Metallwerkstück in eine Spule gelegt, welche mit Wechselstrom versorgt wird, und das Werkstück und die Spule sind durch ein Magnetfeld so gekoppelt, dass ein induzierter Strom in dem Metall vorhanden ist. Der induzierte Strom erhitzt das Metall wegen der Widerstandsverluste ähnlich irgendeinem elektrischen Widerstandsheizen. Die Spule wird normalerweise erhitzt und muss gekühlt werden, um das Aufheizen des Werkstückes so effektiv zu gestalten wie möglich. Die Dichte des induzierten Stromes ist an der Oberfläche des Werkstückes am größten und nimmt mit dem Abstand von der Oberfläche ab. Dieses Phänomen ist als Skin-Effekt bekannt und wichtig, da es nur innerhalb dieser Tiefe geschieht, dass der größte Teil der gesamten Energie induziert wird und für ein Aufheizen zur Verfügung steht. Typische maximale Skin-Tiefen sind drei oder vier Inch (8–10 cm) für Anwendungen mit niedriger Frequenz. Bei allen Induktionsaufheizanwendungen beginnt das Aufheizen an der Oberfläche aufgrund der Wirbelströme und Leitung trägt die Wärme in den Körper des Werkstückes.
Eine andere Methode zum Erhitzen von Metallteilen unter Verwendung magnetischer Felder ist das so genannte Transfer-Fluss-Aufheizen. Diese Methode wird üblicherweise beim Aufheizen relativ dünner Metallstreifen benutzt und überträgt Fluss-Wärme durch eine Umgestaltung der Induktionsspulen, so dass der Magnetfluss durch das Werkstück unter rechten Winkeln zu dem Werkstück hindurchgeht, anstelle um das Werkstück herum, wie bei einem normalen Induktionsheizen. Magnetfluss, welcher durch das Werkstück hindurchgeht, induziert Flusslinien, welche in der Ebene des Streifens zirkulieren, und dieses führt zu dem gleichen Wirbelstromverlust und Aufheizen des Werkstückes.
In der US-5,025,124 ist eine elektromagnetische Vorrichtung zum Aufheizen von Metallelementen offenbart, bei welcher das Aufheizen durch Verwenden einer Magnetspule zum Erzeugen eines Wechselmagnetfeldes hoher Dichte in einem aufzuheizenden Metallteil erreicht wird. Das US-Patent beruht auf der Kenntnis eines Ersetzens, in einer Magnetschleife, eines Teiles des Magnetkerns durch das zu erhitzende Metallteil. Bei dieser bekannten Methode wird das Metallteil zwischen die Magnetpole gelegt und kann nicht bei Anwendungen eingesetzt werden, bei welchen es erwünscht ist, die Metallteile von einer Seite aus zu erhitzen.
Die US-4,621,177 bezieht sich auf eine Induktorenkonfiguration zum Wirbelstromaufheizen beim Papierherstellprozess. Die Induktoren haben Kerne mit einem Mittelschenkel, um welchen die Erregerspule gewickelt ist, und einen Außenschenkel, welcher die Spule umgibt und an einem Ende mit dem Innenschenkel so verbunden ist, dass der Mittelschenkel und der Außenschenkel eine geschlossene Magnetschleife bilden. Diese Induktoren oder Elektromagnete werden parallel angeregt und sind unmittelbar benachbart einer Walze aus magnetfluss-leitendem Material angeordnet, wie Eisen oder Stahl, um die Walzenoberfläche zu erhitzen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizvorrichtung zu schaffen, welche ein Aufheizen von Metallteilen, bspw. flache Metallbleche, von einer Seite aus ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der oben genannte Gegenstand wird durch die vorliegende Erfindung entsprechend dem unabhängigen Anspruch erreicht.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Die vorliegende Erfindung beruht auf einem Prinzip, nach welchem das Metallteil von einer Seite aus durch Drehen des Magnetfeldes um 90° mit Bezug auf das Magnetfeld, welches von dem Magnetfeldgenerator erzeugt wird, erhitzt wird.
Vorteilhafterweise kann (können) ein oder mehrere Metall(e), sowohl paramagnetische als auch ferromagnetische, bei der gleichen Erhitzungsanwendung kombiniert werden.
Dies führt dazu, dass das magnetische Feld in Richtung des ferromagnetischen Materials verläuft und dann noch einmal um 90° zu einem mag netischen "Empfänger" umgelenkt wird, d. h. einem identischen Magnetfeldgenerator mit entgegengesetzter Richtung des Magnetfeldes. Dieses gegengerichtete Feld wird durch Umkehren der Polarität einer der Magnetspulen des Magnetfeldgenerators erzeugt.
Nach einer ersten Gruppe von Ausführungsformen ist die Heizvorrichtung eine separate Einheit, welche dazu ausgelegt ist, in dauerhafter oder vorläufiger Weise an dem ferromagnetischen Material, welches erhitzt werden soll, gehalten oder befestigt zu werden.
Nach einer zweiten Gruppe von Ausführungsformen schließt die Heizvorrichtung eine Heizeinrichtung ein, vorzugsweise in der Form von ebenen Blechen, welche dauerhaft mit der Heizeinrichtung verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung hat viele Probleme der heute benutzten Technik gelöst, bspw. hohen Energieverbrauch in Folge eines direkten Aufheizens über elektrische Heizdrähte. Ein weiterer Nachteil bei vielen dem Stand der Technik angehörenden Methoden ist das ungleichmäßige Aufheizen unabhängig von der verwendeten Heizmethode.
Die vorliegende Erfindung löst das Problem mit dem ungleichmäßigen Aufheizen durch Kontrolle der magnetischen Felder in symmetrischer Weise über die gesamte Metalloberfläche, welche zu erhitzen ist.
Kurze Beschreibung der angefügten Zeichnungen
1 zeigt, von oben, eine schematische Darstellung einer Anzahl von Magnetmodulen nach der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt, von oben, eine schematische Darstellung einer Anzahl von magnetischen Modulen nach der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Ansicht von oben eines Magnetmoduls nach der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine auseinander gezogene Ansicht eines Magnetmoduls einschließlich einer Heizeinrichtung;
5 ist eine Darstellung der Heizvorrichtung, welche ein Magnetmodul einschließt und mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist;
6 und 7 veranschaulichen schematisch die Magnetfeldablenkungen in einem Magnetmodul, von oben gesehen, während entgegengesetzter Phasen eines Zyklus, und
8 und 9 veranschaulichen schematisch in Querschnittsansichten die Magnetfeldablenkungen entlang B-B und A-A in 6.
Gleiche Nummern beziehen sich auf gleiche Elemente durch die gesamte Beschreibung der Zeichnungen.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine schematische Darstellung einer Heizvorrichtung mit einer Zahl von Magnetmodulen wiedergegeben. Jedes Magnetmodul schließt zwei Magnetfeldgeneratoren ein.
Jeder Magnetfeldgenerator schließt einen U-förmigen Magnetkern ein, welcher mit zwei Magnetspulen versehen ist. Jeder Magnetfeldgenerator hat zwei freie Enden 6 (nur einige sind in der Figur angedeutet). In 1 sind drei Reihen von Magnetmodulen mit vier Modulen in jeder Reihe angeordnet.
2 zeigt, von unten, eine schematische Darstellung einer Anzahl von Magnetmodulen, wie in 1 gezeigt.
3 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Ansicht von oben eines Magnetmoduls nach der vorliegenden Erfindung. In 3 ist auch eine Heizeinrichtung eingeschlossen, welche ein ebenes Blech aufweist, welches ein oberes ferromagnetisches Blech 5 und ein unteres paramagnetisches Blech 4 enthält.
Der Magnetkern kann alternativ jede geometrische Form haben, vorausgesetzt, dass der Magnetkern zwei freie Enden in der gleichen Ebene hat und dass der Magnetkern zusammen mit dem ferromagnetischen Material, das erhitzt werden soll, eine geschlossene Magnetschleife bildet. Unter einer möglichen geometrischen Form kann ein V-förmiger Kern, ein asymmetrischer U-förmiger Kern erwähnt werden.
Der magnetische Kern kann aus laminierten Siliziumblechen bestehen, z. B. so genannten Transformatorkernblechen, oder lose gepudertem Magnetmaterial.
Das Metall, welches erhitzt werden soll, wird auf oder nahe zu den Magnetfeldgeneratoren angeordnet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Magnetmodule in direkter Berührung mit dem Metallteil aus ferromagnetischem Material, das zu erhitzen ist.
Nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich ein Luftspalt oder eine Platte aus dielektrischem Material, welches einen vorbestimmten Abstand definiert, zwischen den Magnetmodulen und dem Metallteil, das zu erhitzen ist.
Die Dicke des Luftspaltes (oder der dielektrischen Platte) ist in Relation zu der beabsichtigten Anwendung der Heizvorrichtung bestimmt.
Im Allgemeinen beeinflusst das Quadrat der Dicke des Luftspaltes die Gesamtdicke des Metallteils (die Dicke des Metallbleches) bis zu einer maximalen Gesamtdicke (Luftspalt und Metallteil) von 90 mm, bei gegebenem Luftspalt von 9 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform wurde ein Luftspalt von 1 oder 2 mm in Kombination mit einem ferromagnetischen Material, z. B. Eisen, von 4 mm und einem paramagnetischem Material (Aluminium) von 2 mm ausgewählt. Andere Kombinationen sind natürlich möglich.
Eine Annahme für die vorliegende Erfindung ist die, dass das Metallteil, welches zu erhitzen ist, ein ferromagnetisches Material, z. B. Eisen, Gusseisen, magnetischer rostfreier Stahl und alle Legierungen, welche Eisen einschließen, ist.
In einer ersten Gruppe von Ausführungsformen ist die magnetische Heizvorrichtung eine separate Einheit gegenüber dem Metallteil, das zu erhitzen ist. In diesem Fall ist dann die Heizvorrichtung so angepasst, dass sie gegen das zu erhitzende Metallteil, dauerhaft oder vorläufig, fest gehalten werden kann. Es sind viele verschiedene mögliche Anwendungen für diese Gruppe von Ausführungsformen vorhanden.
In einer zweiten Gruppe von Ausführungsformen hat das Metallteil die Form einer Heizeinrichtung, vorzugsweise eines ebenen Bleches, welches dauerhaft auf oder dicht bei den freien Enden der Magnetkerne der Magnetmodule angeordnet ist. Diese Gruppe von Ausführungsformen haben viele verschiedene Anwendungen, z. B. in Pfannen-Kochfeld-Anordnungen, wobei das ebene Blech aus Eisen als eine Pfannenfläche benutzt wird.
Für beide Gruppen von Ausführungsformen kann die definierte Ebene entweder gerade, d. h. die freien Enden liegen in der definierten Ebene auf derselben Höhe, oder gekrümmt sein, wobei die gekrümmte Ebene an die besondere Anwendung angepasst ist. Eine gekrümmte Ebene kann die Gestalt eines Teiles einer Zylinderwand oder eines Teils einer Kugelwand sein. Andere geometrische Gestaltung sind natürlich möglich, vorausgesetzt, dass der Radius der gekrümmten Ebene relativ zu der Anwendung nicht zu klein ist. Theoretisch entspricht der maximale Radius für einen Magnetfeldgenerator 90°. In der Praxis werden, wenn der Radius größer als 45° ist, stattdessen zwei Magnetfeldgeneratoren benutzt. Wenn ein Krümmungsradius von 90° erforderlich ist, werden zwei Magnetfeldgeneratoren, z. B. U-förmige, unter einem Winkel zwischen der vertikalen Ebene der Kerne von 45° angeordnet.
Nach der zweiten Gruppe von Ausführungsformen enthält das Metallteil in der Form einer ebenen Blecheinrichtung vorzugsweise zwei Bleche, ein oberes Blech aus ferromagnetischem Material, z. B. Eisen, und ein unteres Blech aus paramagnetischem Material, z. B. Aluminium.
Das Metallteil in der Form eines ebenen Bleches kann auch aus einem einzigen Blech aus einem ferromagnetischen Material bestehen.
Die Kombination von ferromagnetischen und paramagnetischen Materialien für das Blech, welche die Heizeinrichtung bilden, kann sowohl bezüglich der Wahl des Materials als auch der Dicke des Bleches variieren.
Durch Kombination eines paramagnetischen Materials und eines magnetischen Materials wird der Vorteil erreicht, dass das paramagnetische Material einen Abstoßeffekt hat, d. h. das H-Feld wird symmetrisch in den Blechen verteilt, was zu dem gleichmäßigen Aufheizen der Heizeinrichtung beiträgt. Die Kombination des paramagnetischen und ferromagnetischen Materials erzielt auch eine Abschirmung, welche verhindert, dass sich das elektromagnetische Feld ausbreitet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die ebene Heizeinrichtung, bspw. zwei Metallbleche, in einer Ebene angeordnet, welche durch die freien Enden der Magnetmodule bestimmt ist. Das untere Blech ist ein Blech aus 2 mm Aluminium und das obere Blech ein Blech aus 4 mm Eisen.
Vorzugsweise schwimmen die beiden Bleche relativ zueinander, d. h. sie sind nicht aneinander befestigt (fixiert), um Materialbeanspruchungen, welche mit der unterschiedlichen thermischen Expansion verbunden sind, zu vermeiden.
Alternativ würde es bei gewissen Anwendungen vorteilhaft sein, dass die Bleche aneinander fixiert sind, bspw. durch Schweißen.
Wie zuvor erörtert, kann ein Spalt zwischen den freien Enden der Magnetkerne und der ebenen Blecheinrichtung vorgesehen sein. Bei einer alternativen Ausführungsform kann eine dielektrische Platte, z. B. aus Silikon, in dem Luftspalt angeordnet sein zu dem Zweck, eine thermische Isolation der Magnetmodule von der Hitze, welche in dem Metallteil erzeugt wird, zu erhalten.
Ein Faktor, welcher wichtig ist, um ein gleichmäßiges Aufheizen zu erreichen, ist, wie die Magnetspulen an den Magnetkernen angeordnet sind.
Um ein Magnetfeld in dem Magnetkern des Magnetfeldgenerators zu erzeugen, ist (sind) eine oder viele Magnetspule(n) an dem Kern angeordnet. Vorteilhafterweise werden zwei Spulen auf jedem Kern verwendet. Es ist jedoch natürlich möglich, das Magnetfeld in dem Magnetkern durch viele andere strukturelle Anordnungen von Spulen zu erreichen, bei welchen sowohl die Zahl der verwendeten Spulen als auch der Ort auf dem Kern variieren können. So kann bspw. nur eine Spule auf dem Kern verwendet werden, welcher bspw. auf dem unteren Teil des U-förmigen Kerns oder auf einem der Schenkel angeordnet ist, drei oder mehr Spulen können auch an unterschiedlichen Orten auf dem Kern angeordnet sein. Der Fachmann versteht, dass alle unterschiedlichen Anordnungen getrennt abgestimmt werden müssen, bspw. bezüglich des Zuführens elektrischer Energie.
Die 1–3 veranschaulichen schematisch, wie die Magnetspulen auf den U-förmigen Magnetkernen angeordnet sein können. Durch diese Platzierung der Spulen wird ein gleichmäßiges Aufheizen erreicht. Das gleichmäßige Aufheizen wird im Wesentlichen erreicht, weil zunächst die Magnetkerne eine Querschnittsfläche aufweisen, welche, in Relation zu der Länge jeder Spule und der Anzahl der Windungen des Drahtes, der maximalen Nutzung des erzeugten Magnetfeldes B_max entsprechen. Der zweite Grund ist der, dass die Fläche der Wicklung der Spule dann so berechnet ist, dass der maximale Strom durch die Spule erreicht wird, ohne zu hohe Stromdichten zu haben, dass die Wärmeverluste ansteigen, was wiederum dazu führt, dass die thermische Wirksamkeit der ebenen Heizeinrichtung, d. h. des Pfannen-Kochfeldes, abgesenkt wird.
Wichtig ist auch die Beziehung zwischen der Anzahl der Windungen der Spule und dem Durchmesser des Drahtes in der Spule.
4 ist eine Veranschaulichung der Heizvorrichtung, welche ein Magnetmodul einschließt und mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist, welche eine dielektrische Platte 3, ein paramagnetisches Blech 4 und ein ferromagnetisches Blech 5 enthält. In der Figur ist auch eine Energiezuführeinrichtung dargestellt, welche dazu angepasst ist, elektrische Energie den Spulen des Moduls zuzuführen, Kontrollmittel, welche die Zuführeinrichtung in Übereinstimmung mit Eingangssignalen kontrollieren, welche von einer Kontrolltafel aufgenommen werden, wobei ein Operator verschiedene Parameter eingeben kann, in Bezug auf das Aufheizen, d. h. der gewünschten Solltemperatur, der Aufheizrate etc. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Temperatursensor 7 unter dem ferromagnetischen Blech angeordnet. Der Temperatursensor erzeugt ein Temperatursignal für die Kontrolleinrichtung, um die Genauigkeit in der Kontrolle der Heizvorrichtung zu erhöhen. Der Temperatursensor wird unten weiter diskutiert. Temperatursensoren sind vorzugsweise unter der Pfannenoberfläche, insbesondere zwischen dem ferromagnetischen Blech und dem paramagnetischen Blech angeordnet. Von dem Erfinder ausgeführte Experimente zeigen, dass ein Sensor pro Magnetmodul eine genaue Temperaturkontrolle ergibt. Der Sensor ist an einer zentralen Stelle des Magnetmoduls angeordnet und schematisch in 4 angedeutet.
Es wäre auch möglich, mehrere Sensoren zu benutzen, wenn die Anwendung eine noch genauere Temperaturkontrolle erfordert. Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Temperatursensor ist vorzugsweise ein Thermokoppelelementsensor (z. B. vom Typ K), welcher ein passiver Sensor ist, welcher mit zwei dünnen Drähten aus unterschiedlichen Materialien ausgestattet ist, welche einen Gleichstrom in Abhängigkeit von der Temperatur erzeugen.
Dieser Typ von Sensoren hat eine schnelle Ansprechzeit, z. B. in der Größenordnung von 50 ms, und sind auch hitzebeständig bis zu wenigstens 1.000°.
5 ist eine Veranschaulichung der elektrischen Energiezufuhr eines Magnetmoduls, welche schematisch von oben auf der rechten Seite der Figur gezeigt ist, wo die Nummern 1–4 vier magnetische Spulen bezeichnen.
Jedes Magnetmodul ist mit zwei Verbindungen f1 und f2 ausgestattet, wobei f1 mit dem Eingang der drei Spulen und f2 mit dem Ausgang dieser drei Spulen verbunden ist. Für die vierte der Spulen in dem Magnetmodul ist eine Verbindung f2 mit dem Eingang und f1 mit dem Ausgang verbunden.
f1 und f2 sind vorzugsweise mit zwei Phasen in einem Drei-Phasen-System verbunden. Um eine symmetrische Belastung zu erreichen, sind vorzugsweise drei, sechs, neun etc. Magnetmodule mit einer Energiequelle verbunden, so dass keine Phasenverschiebung induziert wird, welche zu der Erzeugung reaktiver Kraft führt.
Alternativ ist es möglich, stattdessen ein Ein-Phasen-System zu verwenden, bei welchem eine der Spulen mit umgekehrter Polarität im Vergleich zu den drei anderen angeschlossen ist.
Alternativ könnte stattdessen jede Spule separat versorgt werden und in diesem Fall sollte die richtige Polarität für jede Spule von der Kontrolleinrichtung kontrolliert werden.
Nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei der Spulen durch umgekehrt geschaltete Polaritäten miteinander verbunden.
Die Frequenz der elektrischen Energie, welche von der Energiequelle erzeugt und an die Magnetmodule angelegt wird, ist vorzugsweise im Bereich von 50–60 Hz.
Jedoch ist natürlich ein wesentlich weiterer Frequenzbereich, z. B. 10–500 Hz zu verwenden möglich, einschließlich der Frequenzen 16 2/3 Hz und 400 Hz.
Eine noch weitere Möglichkeit ist die Benutzung einer sogar höheren Frequenz in der Größenordnung von einigen kHz. Ein Problem beim Verwenden einer höheren Frequenz ist die Wärme, welche durch die Spulen erzeugt wird. Durch Anlegen der magnetfelderzeugenden Energie durch Verwenden von Impulsen hoher Frequenzenergie wird das Erhitzen der Spulen einfach verringert.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine so genannte kontrollierte Trennung der Magnetmodule angewendet. Diese kontrollierte Trennung wird von der Kontrolleinrichtung gesteuert und sieht vor, dass die Trennung genau oder nahezu bei einem Nulldurchgang der magnetfelderzeugenden Energie vorgenommen wird, was dazu führt, dass keine magnetische Reminiszenz verbleibt.
Die 6–9 veranschaulichen schematisch die Magnetfeldablenkungen in einem Magnetmodul, das mit Energie durch Benutzen der in 5 dargestellten Schaltung versorgt wird. Die 6 und 7 zeigen ein Magnetmodul von oben und veranschaulichen die Magnetfelder in der Ebene der Heizeinrichtung. In den Figuren wird die rechte Spule des oberen Magnetfeldgenerators mit umgekehrter Polarität im Vergleich zu den anderen Spulen versorgt. In 6 ist die Situation bei der Phasen-Position 90° veranschaulicht, welche zeigt, dass das Magnetfeld in dem oberen rechten Kern einwärts und abwärts gerichtet ist (vgl. 8). Die Magnetfelder für die anderen Kerne sind auswärts und aufwärts (vgl. 8 und 9) gerichtet. In 7 ist die Situation bei der Phasen-Position 270° dargestellt, bei welcher die Richtungen aller Magnetfelder im Vergleich zu 6 umgekehrt sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Verschiedene Alternativen, Modifikationen und Äquivalente können benutzt werden. Deswegen sollten die obigen Ausführungsformen nicht als Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung angesehen werden, welcher durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Magnetische Heizvorrichtung mit Energiezufuhrmitteln, Kontrollmitteln und zwei Magnetfeldgeneratoren (1, 2), wobei jeder Magnetfeldgenerator zwei freie Enden (6) aufweist, alle freien Enden der Magnetfeldgeneratoren eine Ebene definieren und wobei die Kontrollmittel dazu angepasst sind, die Zufuhrmittel zu kontrollieren, um magnetfelderzeugende Energie an die Magnetfeldgeneratoren anzulegen, um wechselnde Magnetfelder zum Aufheizen eines ferromagnetischen Materials, welches in einem Raum angeordnet ist, welcher oberhalb der genannten Ebene definiert ist, zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Magnetfelder derart sind, dass das Magnetfeld durch eines der genannten Enden eine entgegengesetzte Richtung hat im Vergleich zu den Magnetfeldern durch die anderen freien Enden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Magnetfeldgeneratoren ein Magnetmodul bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Magnetfeldgenerator einen Magnetkern aufweist, welcher die genannten zwei freien Enden hat und mit einer oder vielen Magnetspule(n) versehen ist, an welche die genannte Magnetfelderzeugungsenergie angelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Magnetkern U-förmig ist und zwei Schenkel und einen Verbindungsteil hat, wobei eine Magnetspule auf jedem der Schenkel angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel für alle Magnetfeldgeneratoren in dem Magnetmodul parallel sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte angelegte Magnetfelderzeugungsenergie eine wechselnde elektrische Leistung mit einer vorbestimmten Frequenz ist, wobei die elektrische Leistung mit einer umgekehrten Polarität an eine der Magnetspulen angelegt wird im Vergleich zu der elektrischen Leistung, welche an die anderen drei Spulen des Moduls angelegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte vorbestimmte Frequenz in dem Bereich von 50–60 Hz liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte vorbestimmte Anzahl von Magnetmodulen 3 × N ist, wobei N = 1, 2, 3 oder 4.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte vorbestimmte Zahl von Magnetmodulen im Bereich von 1–1000 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vorrichtung wenigstens einen Temperatursensor (7) aufweist, welcher nahe der genannten Ebene angeordnet ist, wobei der genannte Sensor Temperatursignale erzeugt, welche an die genannten Kontrollmittel angelegt und zum Kontrollieren des Aufheizens der Vorrichtung benutzt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Aufheizmittel zwei Bleche aufweisen, ein unteres Blech, welches den freien Enden der Magnetfeldgeneratoren zugewandt ist, und ein oberes Blech auf der gegenüberliegenden Seite.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte untere Blech ein Aluminiumblech von 2 mm und das obere Blech ein Eisenblech von 4 mm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten zwei Bleche relativ zueinander beweglich sind, d. h. dass sie nicht aneinander festgemacht/fixiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Blech aus einem ferromagnetischen Material und das untere Blech aus einem paramagnetischen Material besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden in der genannten definierten Ebene auf der gleichen Höhe liegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte definierte Ebene gekrümmt ist.