ES2347723T3 - Dispositivo y procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo electricamente conductora. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo electricamente conductora. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2347723T3 ES2347723T3 ES08010441T ES08010441T ES2347723T3 ES 2347723 T3 ES2347723 T3 ES 2347723T3 ES 08010441 T ES08010441 T ES 08010441T ES 08010441 T ES08010441 T ES 08010441T ES 2347723 T3 ES2347723 T3 ES 2347723T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- magnetic core
- air gap
- shaped magnetic
- electrically conductive
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/36—Coil arrangements
- H05B6/365—Coil arrangements using supplementary conductive or ferromagnetic pieces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Dispositivo de calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está configurada en forma de un bucle cerrado, con un núcleo magnético (3) de forma de U dotado de dos alas (4), estando dispuesta sobre al menos un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U una bobina eléctricamente conductora (5) y pudiendo conectare ésta a una fuente de corriente alterna, caracterizado porque esta prevista una culata magnética (6) que está dispuesta a distancia de al menos un extremo libre de un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con al menos un entrehierro (7), habiéndose elegido la altura del entrehierro (7) de tal manera que la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) pueda hacerse pasar sin contacto por el entrehierro (7).
Description
Dispositivo y procedimiento para el
calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente
conductora.
La invención concierne a un dispositivo y un
procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de
trabajo eléctricamente conductora que está configurada en forma de
un bucle cerrado, según el preámbulo de las reivindicaciones
independientes. Por pieza de trabajo configurada en forma de un
bucle cerrado se entiende cualquier pieza de trabajo que confine
una abertura, por ejemplo una pieza de trabajo anular o una pieza de
trabajo elíptica, cuadrada o rectangular que confine una abertura,
la cual puede ser también de forma elíptica, cuadrada o
rectangular. La pieza de trabajo puede ser especialmente una pieza
bruta de tapa con una abertura confinada, tal como la que se emplea
para la fabricación de una tapa con una lámina de rasgado o
retirada.
Se conocen por la solicitud de patente WO
2006/042426 A1 un procedimiento y una instalación para fabricar
tapas con una lámina. La instalación conocida presenta un
dispositivo de transporte y varias estaciones de mecanización, así
como una estación de prueba. El dispositivo de transporte transporta
piezas brutas de tapa hasta las distintas estaciones de
mecanización o hasta la estación de prueba. En una primera estación
de mecanización se produce una pieza bruta de tapa con una abertura
confinada, a cuyo fin se troquela una abertura en un disco por
medio de una mecanización de troquelado. El borde interior de la
pieza bruta de tapa es llevado hacia abajo en la inmediata estación
de mecanización. En la siguiente estación de mecanización se emplaza
una lámina provista de una orejeta sobre la abertura confinada de
la pieza bruta de tapa y se la fija mediante sellado en caliente.
La lámina está provista para ello, en su lado inferior, de una capa
de plástico y es troquelada a partir de una banda laminar ancha.
Esta lámina es colocada después sobre la abertura confinada, que
también se denomina rebajo central, y es presionada bajo acción de
calor contra el borde de la abertura confinada, de modo que la
lámina se une herméticamente con la pieza bruta de tapa por fusión y
enfriamiento subsiguiente de la capa de plástico. Puede estar
prevista una estación de mecanización adicional para fines de
enfriamiento. La lámina es luego provista de una estampación en
otra estación de mecanización y se rebordea el borde interior de la
pieza bruta de tapa situado ahora por debajo de la lámina. Por
último, se someten las tapas ahora terminadas, en una estación de
prueba, a una comprobación que comprende una comprobación de
estanqueidad para la lámina aplicada sobre la tapa.
Como se describe en la solicitud de patente WO
2006/053457 A2, se puede sellar o pegar la lámina con el anillo de
la tapa, a cuyo fin en un primer paso se realiza parcialmente el
pegado o sellado y éste se completa en un segundo paso,
reforzándose por este segundo paso la unión entre el conjunto de la
lámina y la pieza bruta de tapa. El pegado/sellado se efectúa por
acción de calor. El pegado y sellado parciales se produce efectuando
el pegado o el sellado solamente en zonas parciales predeterminadas
y/o no formándose éste completamente debido a la falta de acción de
calor. La temperatura durante el pegado o sellado asciende en el
primer paso y/o en el segundo paso a preferiblemente alrededor de
200ºC.
Basándose en el principio del calentamiento por
inducción, es conocido el recurso de generar calor en una pieza de
trabajo eléctricamente conductora por medio de un inductor que
comprende típicamente un núcleo magnético de forma de U con dos
alas, estando arrollada en cada ala una bobina eléctricamente
conductora a la que está conectada una fuente de corriente
eléctrica. Las alas envueltas con las bobinas en el núcleo magnético
de forma de U representan los polos. El inductor forma aquí un
circuito magnético abierto. Para calentar una pieza de trabajo se
mantienen los polos cerca de la superficie de la pieza de trabajo
que se debe calentar. Cuando se alimenta corriente alterna, se
origina un campo magnético alterno, bajo la influencia del cual se
generan corrientes parásitas de alta frecuencia en la superficie de
la pieza de trabajo, de modo que se origina calor en forma de
pérdidas por corrientes parásitas (el llamado efecto skin o efecto
pelicular) esto se utiliza, por ejemplo, para calentar una pared de
un bote (véase la patente US 5,690,851 A). Se conocen también
inductores correspondientes, por ejemplo, por las patentes US
5,101,086 A y US 7,022,951 B1. Cuanto más delgada sea la pared de
una pieza de trabajo tanto mayor tiene que ser la frecuencia de la
fuente de corriente alterna y, por tanto, del campo magnético
alterno generado para que se oponga una resistencia eléctrica
suficientemente grande a las corrientes parásitas generadas en la
pieza de trabajo, de modo que se pueda generar calor suficiente por
efecto de las pérdidas por corrientes parásitas.
Se conoce por la patente US 4,740,663 A una
unidad de calentamiento por inducción por medio de la cual se puede
inducir energía eléctrica en el perímetro metálico de un soporte de
lámina metálica de una tapa para un recipiente, de modo que se
caliente la tapa y ésta se una con el recipiente por la acción del
calor. La unidad de calentamiento por inducción presenta un núcleo
magnético con dos tramos de forma de U dispuestos uno enfrente de
otro, estando dispuesta una bobina dentro de un tramo. Por medio de
las alas opuestas de un lado del núcleo magnético se aprisiona la
tapa, mientras que entre las alas opuestas del otro lado se
encuentra un entrehierro. Se presenta un circuito magnético
cerrado, en donde cada dos alas opuestas forman un polo. En la tapa
situada entre las alas de un lado se provoca un calentamiento
parcial por efecto de corrientes parásitas y por pérdidas de
remagnetización. La tapa, que une con otra las dos alas de un polo o
de un lado del núcleo magnético, establece, por así decirlo, un
cortocircuito del campo magnético entre los dos polos del circuito
magnético.
Los dispositivos conocidos de calentamiento
inductivo, que se denominan también inductores, son alimentados con
energía de alta frecuencia, y para cada pieza de trabajo de una
dimensión determinada es necesario típicamente un inductor propio
con dimensiones adecuadas. Los materiales diferentes hacen también
frecuentemente necesario un inductor de tipo diferente, tal como
ocurre, por ejemplo, en piezas de trabajo de aluminio en comparación
con piezas de trabajo de una aleación de acero, ya que este
material influye con especial fuerza sobre el acoplamiento. Si se
debe utilizar el inductor en una instalación con un dispositivo de
transporte, puede ocurrir entonces en los inductores conocidos que
las guías típicamente metálicas establezcan una unión operativa con
un inductor dispuesto cerca de la pieza de trabajo y sean también
calentadas.
El problema de la presente invención consiste en
crear un dispositivo y un procedimiento de calentamiento inductivo
con los que se puedan calentar uniformemente piezas de trabajo
eléctricamente conductoras que estén configuradas en forma de un
bucle cerrado y que consistan en materiales diferentes y tengan
dimensiones o tamaños diferentes.
Por pieza de trabajo que está configurada en
forma de un bucle cerrado se entiende una pieza de trabajo que
presenta una abertura confinada, es decir, una abertura que está
rodeada completamente por un borde, tal como, por ejemplo, piezas
de trabajo anulares o piezas de trabajo elípticas, cuadradas o
rectangulares que presentan una abertura confinada que está
configurada, por ejemplo, en forma circular, elíptica, cuadrada o
rectangular. Tales piezas de trabajo se emplean, por ejemplo, como
piezas brutas de tapa para la fabricación de tapas que están
provistas de una lámina, especialmente una lámina arrancable o una
lámina desprendible, es decir, una lámina que presenta una orejeta
de arranque o de desprendimiento, pudiendo aplicarse la lámina como
se ha descrito al principio sobre la pieza bruta de tapa mediante
sellado o pegado.
El problema se resuelve por medio de un
dispositivo de calentamiento inductivo con las características de
la reivindicación 1 y por medio de un procedimiento de calentamiento
inductivo con las características de la reivindicación 10. El
dispositivo de calentamiento inductivo según la invención puede
denominarse también inductor.
El dispositivo de calentamiento inductivo según
la invención comprende un núcleo magnético de forma de U con dos
alas, estando dispuesta sobre al menos un ala del núcleo magnético
de forma de U al menos una bobina eléctricamente conductora que
puede conectarse a una fuente de corriente alterna y que
especialmente abraza al ala. El dispositivo según la invención se
caracteriza porque está prevista una culata magnética que está
dispuesta a distancia de al menos un extremo libre de un ala del
núcleo magnético de forma de U, de modo que se forma un circuito
magnético cerrado con al menos un entrehierro. La altura de al menos
un entrehierro, preferiblemente de ambos entrehierros, se ha
elegido de tal manera que una pieza de trabajo eléctricamente
conductora pueda ser hecha pasar sin contacto a través del
entrehierro. Por núcleo magnético de forma de U se entiende también
un núcleo magnético de forma de C. El núcleo magnético puede
consistir especialmente en un núcleo de ferrita.
Según una ejecución preferida del dispositivo
conforme a la invención, sobre cada ala del núcleo magnético de
forma de U está dispuesta al menos una bobina eléctricamente
conductora, estando las bobinas arrolladas en sentidos contrarios y
pudiendo conectarse ambas a una fuente de corriente alterna.
Asimismo, la culata magnética está dispuesta a distancia del
extremo libre de ambas alas del núcleo magnético de forma de U, de
modo que se forma un circuito magnético cerrado con dos
entrehierros.
La superficie o la superficie de la sección
transversal de al menos el ala a la que está asociado al menos un
entrehierro a través del cual puede hacerse pasar la pieza de
trabajo eléctricamente conductora, está configurada preferiblemente
de tal manera que encaje ajustadamente en la abertura confinada por
la pieza de trabajo eléctricamente conductora. Se consigue de esta
manera que la pieza pueda posicionarse en el entrehierro de tal
manera que sobresalga del entrehierro por todos los lados, es decir
que lo rodee. Por tanto, durante el calentamiento inductivo, la
pieza de trabajo se encuentra así fuera del entrehierro y, en
consecuencia, fuera de una zona de alta intensidad del campo
magnético.
El procedimiento según la invención se
caracteriza porque en un dispositivo conforme a la invención se
introduce sin contacto en el entrehierro una pieza de trabajo
eléctricamente conductora en forma de un bucle cerrado, de modo que
la pieza de trabajo rodea al entrehierro y una abertura confinada
por la pieza de trabajo está situada al menos parcialmente dentro
del entrehierro, y porque las bobinas del dispositivo según la
invención son alimentadas con una corriente alterna es decir que
están conectadas a una fuente de corriente alterna. La enumeración
de los pasos del procedimiento según la invención no deberá
representar aquí una secuencia cronológica, de modo que las bobinas
son alimentadas también con una corriente alterna preferiblemente ya
antes de que se introduzca la pieza de trabajo en el
entrehierro.
En una situación de producción se hace que el
dispositivo según la invención opere preferentemente en
funcionamiento permanente, de modo que las bobinas del dispositivo
según la invención sean alimentadas permanentemente con corriente
alterna. De esta manera, se pueden evitar una difícil activación y
un retardo de estabilización de oscilación del dispositivo según la
invención. La pieza de trabajo o sus aristas, al introducirlas en el
entrehierro, son expuestas entonces al menos parcialmente al campo
alterno que reina en el entrehierro, pero esto es despreciable en
el caso de tiempos de cadencia correspondientemente pequeños.
El procedimiento según la invención y el
dispositivo según la invención pueden utilizarse de manera
especialmente ventajosa para el calentamiento de piezas de trabajo
planas, entendiéndose también por pieza de trabajo plana una pieza
de trabajo delgada. El dispositivo según la invención y el
procedimiento según la invención son ventajosamente adecuados para
la penetración de una pieza de trabajo que rodea también al
entrehierro a una amplia distancia.
La fuente de corriente alterna puede denominarse
también alternador. Se emplea preferiblemente una fuente de
corriente alterna de baja frecuencia y, por tanto, barata. Asimismo,
la utilización de una baja frecuencia tiene la ventaja de que las
pérdidas en las bobinas son más pequeñas y se pueden emplear líneas
de alimentación largas. Se posibilita la utilización de una baja
frecuencia como frecuencia de trabajo debido especialmente a que el
procedimiento según la invención y el dispositivo según la invención
no se basan sustancialmente en el efecto pelicular.
El hecho de que el dispositivo según la
invención funcione preferiblemente con una frecuencia relativamente
baja situada de preferencia entre 18 y 40 kilohertzios permite
posicionar y operar el dispositivo sin la utilización de un
transformador, incluso a una distancia relativamente grande de la
fuente de corriente alterna, por ejemplo a una distancia de 20
metros.
Si se conecta una fuente de corriente alterna a
las bobinas, se produce entonces una variación de la intensidad del
campo magnético del circuito magnético formado por el núcleo
magnético de forma de U, la culata magnética y las bobinas, lo que
tiene como consecuencia una variación de la densidad de flujo.
Debido a esta variación de la densidad de flujo se induce en la
pieza de trabajo una tensión de inducción según la ley de inducción
siguiente, que depende sustancialmente de las dimensiones de la
pieza de trabajo, especialmente del diámetro de una pieza de
trabajo anular:
en donde U_{ind} es la
tensión de inducción, M_{magn} es flujo magnético, t
es el tiempo, B es la densidad de flujo, A es, como
constante, la superficie atravesada por el campo magnético y
confinada por la pieza de trabajo, y f es la superficie como
variable. Se supone respecto del flujo magnético M_{magn}
que éste varía con el tiempo t. En la ecuación indicada el
número de bobinados o el número de espiras de las bobinas está ya
considerado o contenido también en el flujo
magnético.
La resistencia eléctrica - que puede denominarse
también impedancia o resistencia frente a corriente alterna - de la
pieza de trabajo eléctricamente conductora en forma de un bucle es
mayor que cero, de modo que se induce una tensión de inducción. En
una pieza de trabajo de forma anular la resistencia eléctrica se
denomina también impedancia anular. La resistencia eléctrica tiene
como consecuencia una corriente eléctrica en la pieza de trabajo
que conduce a un calentamiento o caldeo uniforme u homogéneo de la
pieza de trabajo. Ventajosamente, en el dispositivo según la
invención y en el procedimiento según la invención la generación de
calor en la pieza de trabajo no se efectúa sustancialmente por
efecto pelicular en una superficie de la pieza de trabajo o por
pérdidas de remagnetización.
Por medio del dispositivo según la invención y
del procedimiento según la invención se pueden calentar piezas de
trabajo de dimensiones o tamaños diferentes - que rodean al
entrehierro - de una manera uniforme y sustancialmente
independiente de la distancia entre el dispositivo o su entrehierro
y la pieza de trabajo cuando la pieza de trabajo rodea al
entrehierro. Se puede utilizar el mismo dispositivo según la
invención para piezas de trabajo de dimensiones diferentes. La
geometría del dispositivo según la invención o del campo magnético
alterno generado por el dispositivo según la invención no tiene que
adaptarse a la pieza de trabajo en tanto esta pieza de trabajo
rodee a su entrehierro.
El dispositivo según la invención puede
emplearse, por ejemplo, para calentar una pieza bruta de tapa con
una abertura confinada, especialmente en o junto a una instalación
para la fabricación de tapas provistas de una lámina. Esta
instalación presenta típicamente un dispositivo de
transporte/sistema de transporte o un sistema de guía para
transportar y guiar piezas brutas de tapa y diferentes estaciones de
mecanización para mecanizar las piezas brutas de tapa (véase el
documento WO 2006/042426 A1 según se ha descrito al principio), y
está configurada como un sistema de circulación continua.
El procedimiento según la invención para
calentar una pieza bruta de tapa que presenta una abertura confinada
puede utilizarse de manera correspondiente, especialmente junto a o
en una instalación para la fabricación de tapas con láminas. Dado
que el dispositivo según la invención puede configurarse de manera
sustancialmente independiente de la forma y tamaño de la pieza de
trabajo - prescindiendo del tamaño y las dimensiones de la abertura
confinada -, el dispositivo según la invención puede configurarse de
tal manera que, en el aspecto técnico del espacio de montaje, no
entre en conflicto con el dispositivo de transporte y/o las
estaciones de mecanización de una instalación para la fabricación
de tapas provistas de láminas. Dado que con el dispositivo según la
invención se forma un circuito magnético cerrado con dos
entrehierros, lo que tiene como consecuencia un guiado
sustancialmente cerrado del campo magnético, se minimizan las
emisiones perturbadoras y se expone el dispositivo de transporte
solamente a un campo magnético muy débil, de modo que prácticamente
se puede evitar o despreciar un calentamiento del dispositivo de
transporte.
En la fabricación de tapas con una lámina se
calienta una pieza bruta de tapa antes de un sellado o pegado con
una lámina ventajosamente por medio del dispositivo según la
invención y del procedimiento según la invención, en el marco de un
precalentamiento. Después del precalentamiento se efectúa entonces
la aplicación de una lámina sobre la pieza de trabajo por sellado o
pegado, de modo que la abertura confinada de la pieza de trabajo es
cerrada por la lámina, siguiendo preferiblemente un paso de
presellado/prepegado y siguiendo al paso de presellado/prepegado un
paso de sellado principal/pegado principal (véase el documento WO
2006/053457 A2). Durante el precalentamiento por medio de
calentamiento inductivo se pueden calentar uniformemente sin
contacto en aproximadamente 80ºC en unos pocos centenares de
milisegundos, por ejemplo, piezas de trabajo anulares o
rectangulares con abertura confinada, hechas de una aleación de
acero o de aluminio en una instalación para la fabricación de tapas
con láminas que presenta un dispositivo de transporte. El
sellado/pegado, tanto el presellado/prepegado como el sellado
principal/pegado principal, se efectúan entonces preferiblemente a
alrededor de 200ºC. Debido al precalentamiento inductivo se puede
incrementar la calidad del sellado/pegado subsiguiente y, según el
material de la lámina, se puede aumentar la tasa de producción, ya
que el precalentamiento adicional tiene como consecuencia una
aportación de energía más eficiente.
En una instalación de esta clase para la
fabricación de tapas con láminas, en o junto a la cual deberán
utilizarse el dispositivo según la invención y el procedimiento
según la invención, es recomendable aislar el entorno de la pieza
de trabajo, especialmente un dispositivo de transporte, por ejemplo
haciendo que las cintas transportadoras estén realizadas en
plástico.
Otras ejecuciones ventajosas de la invención se
desprenden de las reivindicaciones subordinadas y de los ejemplos
de realización representados en lo que sigue especialmente con ayuda
de los dibujos. Muestran:
La figura 1 muestra una representación en
sección esquemática de un dispositivo según la invención con una
pieza de trabajo y
La figura 2 muestra una sección transversal a
través del dispositivo según la invención representado en la figura
1 y de la pieza de trabajo en la posición de esta pieza de
trabajo.
En las figuras los mismos símbolos de referencia
designan componentes estructural o funcionalmente iguales o
equivalentes.
Las figuras 1 y 2 muestran un dispositivo 1
según la invención en el que se ha introducido una pieza de trabajo
eléctricamente conductora 2 realizada a título de ejemplo en forma
de anillo. Por supuesto, la pieza de trabajo 2 puede tener también
otra forma, por ejemplo una forma rectangular con una abertura
confinada.
El dispositivo 1 comprende un núcleo magnético 3
de forma de U. Por núcleo magnético 3 de forma de U se entiende
también un núcleo magnético de forma de C. El núcleo magnético 3
puede comprender N87 en calidad de material. Preferiblemente, el
núcleo magnético 3 consiste en el material N87. Sobre las alas 4 del
núcleo magnético 3 está aplicada una respectiva bobina 5, estando
arrolladas las bobinas 5 en sentidos contrarios. Esto se pone de
manifiesto en la figura 1 por los símbolos de cruces y los símbolos
de puntos existentes en las bobinas 5, simbolizando el símbolo de
puntos, en caso de que circule una corriente por una bobina 5, una
corriente que sale del plano de observación y que circula hacia el
observador, y simbolizando el símbolo de cruces una corriente que
penetra en el plano de observación.
Cada bobina 5 está formada preferiblemente por
un cordón de alta frecuencia con una disposición prefijada de
cordones individuales, que comprende al menos 500 cordones
individuales, en particular preferiblemente 1000 cordones
individuales. Cada bobina 5 tiene preferiblemente 14 espiras o
arrollamientos.
El dispositivo 1 presenta también una culata
magnética 6 (no representada en la figura 2) que, formando
entrehierros 7, está dispuesta a distancia del extremo libre - no
designado expresamente - de las alas 4 del núcleo magnético 3 de
forma de U. La altura de los entrehierros 7 se ha elegido de modo
que la pieza de trabajo 2 pueda ser hecha pasar por un entrehierro
7 y, por tanto, pueda posicionarse en dirección vertical entre el
núcleo magnético 3 y la culata magnética 6. Los entrehierros 7
presentan preferiblemente una altura de 6,5 milímetros. Por tanto,
el dispositivo 1 según la invención forma un circuito magnético
cerrado con dos entrehierros 7.
La culata magnética 6 está configurada
preferiblemente en forma de I. Sin embargo, puede estar configurada
también en forma de U, entendiéndose por esto también una
configuración en forma de C. En una configuración en forma de U, no
representada, los extremos libres de las alas de culata magnética 6
miran en dirección a los extremos libres de las alas 4 del núcleo
magnético 3, estando dispuestas las alas de la culata magnética 6 a
cierta distancia de los extremos libres de las alas 4 del núcleo
magnético 3 y formando con ello el entrehierro 7. Especialmente
cuando está previsto tan sólo un entrehierro 7, la culata magnética
7 puede estar configurada también en forma de L.
El núcleo magnético 3 y las bobinas 5 están
preferiblemente encapsulados con una masa de encapsulamiento
eléctricamente aislante para proteger mecánica y químicamente al
núcleo magnético 3 con las bobinas 5. La masa de encapsulamiento
utilizada es especialmente conductora del calor, teniendo
preferiblemente una conductividad calorífica mínima de 0,6
W/(m\cdotK).
Para aumentar el rendimiento, el núcleo
magnético 3 puede estar provisto de una refrigeración, especialmente
una refrigeración por agua (no representada).
Si se conectan las bobinas 5 a una fuente de
corriente alterna, no representada, o a un alternador, se origina
entonces en el dispositivo 1 según la invención un campo magnético
alterno 8. Cada una de las alas 4 en torno a las cuales está
arrollada una bobina representa un polo de un circuito magnético,
cambiando la polaridad del respectivo polo en función de la
polaridad de la corriente alterna. En la figura 1 se han indicado a
título de ejemplo líneas de campo 8 para el campo magnético
alterno. En y cerca de los entrehierros 7 se originan zonas de alta
intensidad de campo magnético 9.
La pieza de trabajo 2 se conduce o transporta a
través de un entrehierro 7 y se posiciona de modo que su abertura
confinada 10 esté situada al menos parcialmente en el entrehierro 7
y la propia pieza de trabajo 2 rodee al entrehierro 7, es decir que
está situada por fuera del entrehierro 7. Una zona 11 de la pieza de
trabajo está situada aquí fuera del dispositivo 1, mientras que
otra zona 12 está situada en dirección horizontal entre los dos
polos formados por las alas 4 envueltas con las bobinas 7 y está
situada en dirección vertical dentro de los entrehierros 7 entre el
núcleo magnético 3 y la culata magnética 6. Por tanto, la zona
adicional 12 está situada en una región de baja intensidad de campo
entre los dos polos del núcleo magnético 3. En consecuencia, la
pieza de trabajo 2 rodea al campo alterno guiado en el núcleo
magnético 3 y en la culata magnética 6, y debido al campo alterno
se induce en la pieza de trabajo 2, como se ha descrito al
principio, una tensión que es sustancialmente independiente de las
dimensiones de la abertura confinada 10 de la pieza de trabajo
2.
Para que la intensidad de campo entre los polos
del núcleo magnético 3 sea lo más pequeña posible y para que fuera
de los entrehierros 7 se presenten a lo sumo pequeñas emisiones
perturbadoras, los entrehierros 7 están realizados con una altura
lo más pequeña posible, especialmente con un altura de 6,5
milímetros. De manera correspondiente, el dispositivo según la
invención es especialmente adecuado para piezas de trabajo planas
2, es decir, para piezas de trabajo 2 con una pequeña extensión
vertical. Como pieza de trabajo plana 2 se considera también una
pieza de trabajo delgada.
El dispositivo 1 según la invención y la pieza
de trabajo 2 corresponden en principio a un transformador con un
entrehierro muy grande, representando el dispositivo 1 el
arrollamiento primario del transformador y la pieza de trabajo 2 un
arrollamiento secundario cortocircuitado del transformador.
La fuente de corriente alterna o el alternador
para la alimentación de las bobinas 5 genera preferiblemente una
corriente con una baja frecuencia, especialmente con una frecuencia
en el intervalo de 18 a 40 kilohertzios, pudiendo presentar la
fuente de corriente alterna o el alternador un circuito oscilante
conectado. La corriente generada por la fuete de corriente alterna
o el alternador tiene preferiblemente un valor medio cuadrático
(valor efectivo) de aproximadamente 10 a 25 amperios. Cuando no se
ha introducido ninguna pieza de trabajo 2 en el dispositivo 1, de
modo que éste se hace funcionar en vacío, esto tiene entonces como
consecuencia una disminución de la frecuencia de resonancia del
dispositivo 1, que está conectado preferiblemente a una fuente de
corriente alterna capacitiva, y se descarga automáticamente el
sistema integrado por el dispositivo 1 y la fuente de corriente
alterna, no representada.
Según otra ejecución no representada del
dispositivo conforme a la invención, puede estar previsto, aparte
del primer núcleo magnético 3 de forma de U, un segundo núcleo
magnético adicional de forma de U, estando asociadas ahora también
las bobinas asignadas a las alas 4 del primer núcleo magnético 3 de
forma de U a las alas del segundo núcleo magnético adicional de
forma de U. Por tanto, las bobinas 5 rodean en esta ejecución a las
alas de ambos núcleos magnéticos de forma de U. El segundo núcleo
adicional de forma de U tiene preferiblemente las mismas
dimensiones que el primer núcleo magnético de forma de U que se ha
previsto en la ejecución 1 del dispositivo según la invención
descrita en relación con las figuras 1 y 2. El segundo núcleo
magnético adicional de forma de U lleva asociada también una culata
magnética que puede estar configurada en forma de I o en forma de
U, estando dispuesta esta segunda culata magnética al lado de la
primera culata magnética 6 de la ejecución 1 del dispositivo según
la invención representada en las figuras 1 y 2, de modo que resultan
unos entrehierros con una sección transversal mayor que en el
dispositivo 1 según la invención con solamente un núcleo magnético
3 y solamente una culata magnética 6. Por supuesto, la primera
culata magnética 6 puede ser también tan ancha que encaje
ajustadamente sobre ambos núcleos magnéticos o forme los
entrehierros juntamente con ambos núcleos magnéticos.
Con esta ejecución no representada del
dispositivo según la invención se pueden calentar piezas de trabajo
con un diámetro muy grande y/o piezas de trabajo que consistan en un
material con pequeña resistencia específica o que comprendan tal
material. Se parte aquí también de la consideración de que las
piezas de trabajo tienen una abertura confinada que está situada al
menos parcialmente en un entrehierro ensanchado en esta ejecución,
y de que la pieza de trabajo rodea al entrehierro. Debido a los dos
núcleos magnéticos que están colocados uno al lado de otro y están
envueltos por las dos mismas bobinas, la potencia de calentamiento
disponible se ha incrementado en esta ejecución en comparación con
la ejecución 1 del dispositivo según la invención representada en
las figuras 1 y 2. El número de espiras o el número de
arrollamientos necesario de las bobinas puede reducirse aquí en el
factor \sqrt{2}, de modo que, en lugar de 14
espiras/arrollamientos en la ejecución 1 del dispositivo según la
invención representada en las figuras 1 y 2, resulte un número de
espiras/número de arrollamientos de 9 ó 10 por bobina. Debido a la
reducción del número de espiras/número de arrollamientos necesario
se reducen de manera ventajosa las pérdidas en el cobre (las
bobinas comprenden típicamente cobre como material) y se puede
reducir fuertemente la carga del núcleo magnético por efectos de
saturación, con lo que el dispositivo según la invención presenta
menores pérdidas de calor. A causa de las menores pérdidas en los
núcleos magnéticos se puede trabajar con una intensidad más alta
del campo magnético alterno.
Claims (12)
1. Dispositivo de calentamiento inductivo de una
pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está configurada
en forma de un bucle cerrado, con un núcleo magnético (3) de forma
de U dotado de dos alas (4), estando dispuesta sobre al menos un
ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U una bobina
eléctricamente conductora (5) y pudiendo conectare ésta a una
fuente de corriente alterna, caracterizado porque esta
prevista una culata magnética (6) que está dispuesta a distancia de
al menos un extremo libre de un ala (4) del núcleo magnético (3) de
forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con
al menos un entrehierro (7), habiéndose elegido la altura del
entrehierro (7) de tal manera que la pieza de trabajo eléctricamente
conductora (2) pueda hacerse pasar sin contacto por el entrehierro
(7).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque sobre cada ala (4) del núcleo magnético
(3) de forma de U está dispuesta al menos una bobina eléctricamente
conductora (5), estando arrolladas las bobinas (5) en sentidos
contrarios y pudiendo conectarse éstas a una fuente de corriente
alterna, y porque la culata magnética (6) está dispuesta a
distancia de los extremos libres de ambas alas (4) del núcleo
magnético de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético
cerrado con dos entrehierros (7).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la superficie de al menos el ala (4) a
la que está asociado el al menos un entrehierro (7) por el cual
puede hacerse pasar la pieza de trabajo eléctricamente conductora
(2), está configurada de tal manera que encaja ajustadamente en la
abertura (10) confinada por la pieza de trabajo eléctricamente
conductora (2).
4. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la culata
magnética (6) está configurada en forma de I o en forma de U.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la al menos
una bobina (5) está formada por al menos un cordón.
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo
magnético (3) de forma de U y la al menos una bobina (5) están
encapsulados con una masa de encapsulamiento eléctricamente
aislante, en particular conductora del calor.
7. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo
magnético (3) de forma de U está provisto de una refrigeración,
especialmente una refrigeración por agua.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, aparte del
núcleo magnético (3) de forma de U, está previsto un núcleo
magnético adicional de forma de U, de tal manera que la al menos
una bobina asociada a al menos un ala (4) del núcleo magnético (3)
de forma de U está asociada también a un ala del núcleo magnético
adicional de forma de U.
9. Uso del dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores para calentar una pieza bruta de tapa
con una abertura confinada, especialmente en una instalación para la
fabricación de tapas con una lámina.
10. Procedimiento de calentamiento inductivo de
una pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está
configurada en forma de un bucle cerrado, con un dispositivo (1)
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado por los pasos siguientes:
- -
- introducción sin contacto de la pieza de trabajo (2) en un entrehierro (7) de modo que la pieza de trabajo (2) rodee al entrehierro (7) y una abertura (10) confinada por la pieza de trabajo (2) esté situada al menos parcialmente en el entrehierro (7), y
- -
- alimentación de las bobinas (5) del dispositivo (1) con una corriente alterna.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque el procedimiento se utiliza para
calentar una pieza bruta de tapa con una abertura confinada.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque la pieza bruta de tapa se calienta antes
de una operación de sellado o de pegado con una lámina.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH14722007 | 2007-09-21 | ||
| CH1472/07 | 2007-09-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2347723T3 true ES2347723T3 (es) | 2010-11-03 |
Family
ID=40129076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES08010441T Active ES2347723T3 (es) | 2007-09-21 | 2008-06-09 | Dispositivo y procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo electricamente conductora. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9055616B2 (es) |
| EP (1) | EP2040512B1 (es) |
| AT (1) | ATE477701T1 (es) |
| DE (1) | DE502008001112D1 (es) |
| ES (1) | ES2347723T3 (es) |
| PT (1) | PT2040512E (es) |
| TW (1) | TWI454184B (es) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2387863B1 (en) * | 2009-01-17 | 2015-07-22 | Inductoheat, Inc. | Induction heat treatment of complex-shaped workpieces |
| CN111315055B (zh) * | 2020-02-17 | 2022-02-01 | 中国科学院电工研究所 | 一种基于分裂式铁芯的混合磁路超导感应加热装置 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1097059B (de) * | 1959-10-12 | 1961-01-12 | Kugelfischer G Schaefer & Co | Verfahren zum elektrisch-induktiven Erwaermen von Metallringen |
| JPS5844556Y2 (ja) * | 1979-11-05 | 1983-10-08 | 有限会社パルス技研 | ベアリングその他リングの内径部の加熱装置 |
| US4311896A (en) * | 1979-06-04 | 1982-01-19 | Yugen Kaisha Parusu Giken | Heating apparatus for annular bearings and rings |
| US4740663A (en) | 1987-01-02 | 1988-04-26 | Continental Can Company, Inc. | Transverse flux induction heating unit |
| FR2661849B1 (fr) * | 1990-05-10 | 1995-03-17 | Siderurgie Fse Inst Rech | Procede et dispositifs de rechauffage par induction au defile d'un produit metallurgique de forme allongee. |
| US5101086A (en) | 1990-10-25 | 1992-03-31 | Hydro-Quebec | Electromagnetic inductor with ferrite core for heating electrically conducting material |
| US5444220A (en) * | 1991-10-18 | 1995-08-22 | The Boeing Company | Asymmetric induction work coil for thermoplastic welding |
| KR0156428B1 (ko) | 1994-10-07 | 1998-12-15 | 아마노 준스케 | 음료캔 유도가열장치 |
| JPH1092561A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-10 | Kitashiba Denki Kk | 誘導加熱装置 |
| JPH11219778A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-08-10 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 誘導加熱装置 |
| JP2001189222A (ja) | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Sharp Corp | マグネトロン用インバータ回路のトランス |
| US7022951B2 (en) | 2002-11-18 | 2006-04-04 | Comaintel, Inc. | Induction heating work coil |
| US7034263B2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-04-25 | Itherm Technologies, Lp | Apparatus and method for inductive heating |
| AU2005239590B2 (en) * | 2004-04-21 | 2011-03-03 | Inductoheat, Inc. | Multi-frequency heat treatment of a workpiece by induction heating |
| CH712127B1 (de) | 2004-10-19 | 2017-08-15 | Soudronic Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von Aufreissdeckeln. |
| CH703157B1 (de) | 2004-11-19 | 2011-11-30 | Soudronic Ag | Deckelring sowie damit versehener Deckel. |
| US20060254709A1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-11-16 | Bone Marvin J Jr | Flux guide induction heating method of curing adhesive to bond sheet pieces together |
-
2008
- 2008-06-09 ES ES08010441T patent/ES2347723T3/es active Active
- 2008-06-09 EP EP08010441A patent/EP2040512B1/de active Active
- 2008-06-09 AT AT08010441T patent/ATE477701T1/de active
- 2008-06-09 PT PT08010441T patent/PT2040512E/pt unknown
- 2008-06-09 DE DE502008001112T patent/DE502008001112D1/de active Active
- 2008-06-30 TW TW097124459A patent/TWI454184B/zh active
- 2008-09-02 US US12/202,509 patent/US9055616B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2040512A3 (de) | 2009-11-04 |
| TWI454184B (zh) | 2014-09-21 |
| EP2040512A2 (de) | 2009-03-25 |
| DE502008001112D1 (de) | 2010-09-23 |
| US20090078697A1 (en) | 2009-03-26 |
| PT2040512E (pt) | 2010-10-27 |
| EP2040512B1 (de) | 2010-08-11 |
| US9055616B2 (en) | 2015-06-09 |
| ATE477701T1 (de) | 2010-08-15 |
| TW200926903A (en) | 2009-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5942530B2 (ja) | 非接触充電システム及び電子機器 | |
| JP6743432B2 (ja) | コイル装置 | |
| CN104919549B (zh) | 设置有冷却器的电抗器 | |
| US20140084697A1 (en) | Contactless power transfer apparatus | |
| US20160118809A1 (en) | Wireless power transmitting apparatus and wireless power transmission system | |
| US20160372250A1 (en) | Transformer and Power Converter Using the Same | |
| KR20120041798A (ko) | 전봉관 용접 장치 | |
| ES2347723T3 (es) | Dispositivo y procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo electricamente conductora. | |
| RU2019109044A (ru) | Система беспроводной зарядки для зарядки заряжаемого источника электрической энергии нагревательного устройства для изделий, генерирующих аэрозоль | |
| WO2018128302A3 (ko) | 유도 가열을 이용한 전지셀 제조장치 | |
| US10160058B2 (en) | Electric resistance welded pipe welding apparatus | |
| CN107078546B (zh) | 无线电源装置 | |
| JP2015012068A (ja) | コイルユニット | |
| US20120025539A1 (en) | Cooling device for electrical device and method of cooling an electrical device | |
| CN204681615U (zh) | 感应加热烹调器 | |
| US2233526A (en) | Apparatus for double spot or seam welding | |
| JP2014063768A (ja) | 非接触給電システムに用いられるコイルユニット | |
| JP2019121758A (ja) | 静止誘導機器 | |
| JP2016046294A (ja) | 静止誘導機器用タンク、静止誘導機器用タンク製造方法、および静止誘導機器 | |
| CN208548244U (zh) | 一种高频变压器骨架及其应用的高频变压器 | |
| CN104134522B (zh) | 初级侧模组及其适用的变压器 | |
| CN105374521B (zh) | 一种ei型变压器 | |
| CN108735449A (zh) | 磁性组件、电感及变压器 | |
| CN206134460U (zh) | 一种高频驱动变压器 | |
| CN202503414U (zh) | 一种同步电机磁极线圈 |