ES2644775T3

ES2644775T3 - Calentamiento por inducción usando bobinas de inducción en circuitos en serie-paralelo

Info

Publication number: ES2644775T3
Application number: ES12186038.1T
Authority: ES
Inventors: Marc R. Matsen; William P. Geren; Robert J. Miller; Mark A. Negley; William C. Dykstra
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: EP2575410B1; CN103108422A; EP2575410A2; EP2575410A3; JP2013077565A; CA2790428C; CA2790428A1; CN103108422B; US20130082047A1; JP6126346B2; US9820339B2

Description

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DESCRIPCION

Calentamiento por induccion usando bobinas de induccion en circuitos en serie-paralelo Information de antecedentes

1. Campo:

La presente divulgation se refiere de manera general a tecnicas de calentamiento por induccion, y trata mas particularmente de un metodo y un dispositivo para calentar por induccion areas relativamente grandes usando multiples bobinas de calentamiento por induccion con susceptores inteligentes alimentados a tensiones relativamente bajas.

2. Antecedentes:

Puede usarse calentamiento por induccion en una amplia variedad de procesos industriales para aumentar la temperatura de piezas o estructuras. Por ejemplo, en el campo de materiales compuestos, puede usarse calentamiento por induccion para curar una o mas partes de una estructura formada a partir de materiales compuestos tales como resinas polimericas reforzadas con fibras. Con el fin de lograr la uniformidad termica durante el proceso de calentamiento, un sistema de calentamiento por induccion puede usar bobinas de induccion acopladas magneticamente con susceptores para convertir la energla electrica en energla termica. Los susceptores se denominan algunas veces susceptores “inteligentes” porque los materiales a partir de los cuales se forman se eligen especlficamente para producir una temperatura constante maxima cuando se calientan por induccion. Esta temperatura constante de equilibrio se logra en el punto de Curie del material susceptor. El punto de Curie es la temperatura a la que hay una transition entre las fases ferromagnetica y no magnetica del material. Una vez alcanzada la temperatura de Curie, los susceptores pasan a ser no magneticos y reducen en gran medida su tasa de calentamiento. Este control termostatico incorporado proporciona un medio para evitar el sobrecalentamiento y permite un control preciso de la temperatura. Los susceptores pueden encontrarse en diversas formas flsicas, incluyendo, pero sin limitarse a, fundas o envolturas en espiral colocadas alrededor de bobinas de induccion, placas o partlculas magneticas dispersadas dentro de una matriz circundante.

El documento US 2008/128078 A1 da a conocer un dispositivo de calentamiento por induccion, que comprende: una fuente de alimentation de CA, y un grupo de circuitos de bobina de induccion que incluyen, cada uno, una bobina de calentamiento por induccion y un susceptor que tiene una temperatura de Curie preseleccionada, en el que los circuitos de bobina de induccion estan acoplados en paralelo entre si y en serie con la fuente de alimentacion de CA.

Pueden usarse sistemas de calentamiento por induccion que usan susceptores inteligentes del tipo descrito anteriormente, por ejemplo, como mantas termicas para curar areas pequenas de un material compuesto, tales como parches de material compuesto usados para reparar un revestimiento de aeronave. Sin embargo, esta tecnica de calentamiento por induccion puede no resultar practica cuando se necesita calentar areas relativamente grandes de una pieza o una estructura. Por ejemplo, con el fin de cubrir areas grandes de piezas, pueden acoplarse multiples bobinas de calentamiento por induccion en serie entre si. El acoplamiento de las bobinas en serie a lo largo de areas grandes puede tener desventajas en algunas aplicaciones, incluyendo la necesidad de usar tensiones de accionamiento relativamente altas debido a la resistencia acumulada que presentan las bobinas presentes ante la fuente de potencia electrica. Ademas, las bobinas acopladas en serie pueden ser mas diflciles de controlar, presentando la posibilidad de fuga termica y/o calentamiento no uniforme de la pieza.

Por consiguiente, existe una necesidad de un dispositivo de calentamiento por induccion que proporcione un calentamiento uniforme y controlado de grandes areas de superficie, usando multiples circuitos de bobina de induccion autoequilibrados. Tambien existe una necesidad de un metodo y dispositivo de calentamiento por induccion que usen tensiones relativamente bajas para accionar multiples bobinas de induccion con susceptores inteligentes que cubren areas de superficie relativamente grandes.

Sumario

Las realizaciones dadas a conocer proporcionan un metodo y un dispositivo para el calentamiento por induccion de areas de superficie relativamente grandes usando multiples circuitos de bobina de induccion que estan autoequilibrados para proporcionar un calentamiento uniforme y controlable. Los circuitos de bobina de induccion estan acoplados en paralelo entre si, y en serie con una fuente de alimentacion de CA que acciona los circuitos a tensiones relativamente bajas y permite una mayor facilidad de sintonizacion del sistema. La fuga termica provocada por desequilibrios entre los circuitos de bobina de induccion se evita sintonizando los circuitos con la capacitancia necesaria para hacer que los circuitos resuenen a la frecuencia de accionamiento de la fuente de alimentacion de CA. La corriente alterna aplicada a cada uno de los circuitos de bobina de induccion se regula de manera intrlnseca de modo que se aplica mas energla a los circuitos cuyos susceptores estan por debajo de su temperatura de Curie y

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se aplica menos energla a los circuitos que han alcanzado su temperatura de Curie. Esto permite que el dispositivo de calentamiento por induction regule de manera intrlnseca el flujo de corriente para alcanzar rapidamente temperaturas uniformes a temperaturas de procesamiento requeridas. Adicionalmente, el uso de circuitos de bobina de induccion en serie-paralelo elimina limitaciones de tamano dictadas por la tension en cuanto a las aplicaciones de calentamiento por induccion, al tiempo que se fuerza la convergencia termica a lo largo de toda el area que esta calentandose.

Segun una realization de la invention un metodo de calentamiento por induccion comprende seleccionar al menos dos circuitos de bobina de induccion que incluyen, cada uno, una bobina de induccion y un susceptor que tiene una temperatura de Curie. El metodo incluye ademas acoplar los circuitos en paralelo entre si y en serie con una fuente de alimentation de CA. El metodo tambien comprende sintonizar la frecuencia resonante de cada uno de los circuitos de bobina de induccion para coincidir con la frecuencia de la fuente de alimentacion de CA. El metodo tambien comprende derivar potencia de uno de los circuitos de bobina de induccion a los otros circuitos cuando un susceptor en un circuito alcanza sustancialmente su temperatura de Curie. El metodo puede comprender ademas reequilibrar la potencia aplicada por la fuente de alimentacion de CA a los otros circuitos de bobina de induccion cuando se deriva potencia del circuito que ha alcanzado su temperatura de Curie. El reequilibrado de la potencia puede realizarse manteniendo sustancialmente constante la potencia suministrada a los otros circuitos. La derivation de potencia del circuito que ha alcanzado su temperatura de Curie puede incluir desintonizar el circuito. El metodo puede incluir ademas usar condensadores para sintonizar cada uno de los circuitos para resonar a la frecuencia de la fuente de alimentacion de CA. El metodo puede comprender ademas sintonizar la frecuencia resonante de cada uno de los circuitos de calentamiento para cancelar sustancialmente la reactancia inductiva del circuito. La sintonizacion puede realizarse usando un condensador.

Segun todavla otra realizacion de la invencion, un dispositivo de calentamiento por induccion comprende una fuente de alimentacion de CA, y un grupo de circuitos de bobina de induccion que incluyen, cada uno, una bobina de calentamiento por induccion y un susceptor que tiene una temperatura de Curie preseleccionada. Los circuitos de bobina de induccion estan electricamente acoplados en paralelo entre si y en serie con la fuente de alimentacion de CA. Cada uno de los circuitos de bobina de induccion incluye un condensador que proporciona al circuito un valor de reactancia capacitiva que es sustancialmente igual a la reactancia inductiva del circuito cuando el susceptor esta por debajo de su temperatura de Curie. Cada uno de los circuitos de bobina de induccion esta sintonizado para resonar a la frecuencia de corriente suministrada por la fuente de alimentacion de CA.

Las caracterlsticas, funciones y ventajas pueden lograrse de manera independiente en diversas realizaciones de la presente divulgation o pueden combinarse en aun otras realizaciones en las que pueden observarse detalles adicionales con referencia a la siguiente description y dibujos.

Breve descripcion de los dibujos

Los rasgos novedosos que se cree que son caracterlsticos de las realizaciones ventajosas se exponen en las reivindicaciones adjuntas. Sin embargo, las realizaciones ventajosas, as! como un modo de uso preferido, ventajas y objetivos adicionales de las mismas, se entenderan mejor con referencia a la siguiente descripcion detallada de una realizacion ventajosa de la presente divulgacion, cuando se lee junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una ilustracion de una vista en perspectiva de un dispositivo de calentamiento por induccion que emplea multiples circuitos de bobina de induccion para calentar una pieza.

La figura 2 es una ilustracion de una vista en section tomada a lo largo de la llnea 2-2 en la figura 1.

La figura 3 es una ilustracion de la zona designada como “FIG. 3” en la figura 2.

La figura 4 es una ilustracion de un diagrama de bloques de circuito del dispositivo de calentamiento por induccion.

La figura 5 es una ilustracion de un diagrama de flujo de un metodo de calentamiento por induccion que usa multiples circuitos de bobina de induccion.

La figura 6 es una ilustracion de un diagrama de circuito equivalente del dispositivo de calentamiento por induccion.

La figura 7 es una ilustracion de un diagrama esquematico detallado del dispositivo de calentamiento por induccion.

La figura 8 es una ilustracion de un grafico que muestra el numero de bobinas requeridas para cubrir diversas areas de superficie cuando se accionan a tensiones preseleccionadas.

Descripcion detallada

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Haciendo referenda en primer lugar a la figura 1, un dispositivo 20 de calentamiento por induccion incluye una pluralidad de secciones 20a, 20b, 20c, cada una en contacto con un area correspondiente de una pieza 25 que va a calentarse. En el ejemplo ilustrado, la pieza 25 comprende un material compuesto laminado que se cura mediante el calor generado por el dispositivo 20. Sin embargo, la pieza 25 laminada de material compuesto es meramente ilustrativa de una amplia gama de piezas, estructuras y superficies cuya temperatura puede aumentarse usando el dispositivo 20 de calentamiento. Cada seccion 20a-20c del dispositivo 20 incluye una o mas bobinas 22a, 22b, 22c de calentamiento por induccion correspondientes independientes. En el ejemplo ilustrado, las bobinas 22a-22c independientes cubren respectivamente las secciones 20a, 20b, 20c que son generalmente rectangulares, sin embargo las secciones 20a, 20b, 20c cubiertas por las bobinas 22a-22c independientes pueden tener cualquier forma, y pueden estar contiguas entre si o no, dependiendo de las areas de la pieza 25 que va a calentarse. En la realizacion a modo de ejemplo, las bobinas 22a, 22b, 22c estan dispuestas en un patron en serpentln, sin embargo otras geometrlas de disposicion son posibles, dependiendo de la aplicacion. Aunque en el ejemplo mostrado en la figura 1 se emplean tres bobinas, pueden usarse tan solo dos o mas de tres bobinas 22.

Haciendo ahora referencia a las figuras 2 y 3, el dispositivo 20 de calentamiento por induccion incluye un alojamiento 36 exterior lleno con un material 34 de matriz adecuado tal como, sin limitacion, silicona, que es termicamente conductor para facilitar la conduccion termica de calor generado mediante una funda 40 de susceptor comentada a continuacion hasta la superficie del dispositivo 20 en contacto con la pieza 25. El material 34 de matriz puede o no ser flexible y/o elastico para permitir que el dispositivo 20 de calentamiento se adapte a contornos (no mostrados) en la pieza 25. El alojamiento 36 puede incluir laminas 38a, 38b de cara superior e inferior formadas a partir de cualquier material adecuado, incluyendo, pero sin limitarse a, silicio, caucho, poliuretano u otros materiales que proporcionan al alojamiento 36 la estabilidad dimensional requerida, que pueden o no presentar algun grado de flexibilidad.

Cada una de las bobinas 22a, 22b, 22c de calentamiento por induccion comprende un conductor electrico rodeado por una funda 40 de susceptor concentrica, tambien denominada algunas veces en el presente documento susceptor 40, que se calienta por induccion mediante una corriente electrica alterna que fluye a traves de la bobina 22a, 22b, 22c asociada. La funda 40 de susceptor calentada por induccion puede estar formada a partir de un material que tiene una alta permeabilidad magnetica, y funciona para conducir termicamente el calor hasta la matriz 34 que a su vez conduce el calor hasta la pieza 25. La funda 40 de susceptor puede ser continua o discontinua a lo largo de una parte o de la longitud completa de la bobina 22a-22c asociada y esta formada a partir de un material magnetico que tiene una temperatura de Curie preseleccionada que corresponde a la temperatura deseada a la que va a calentarse la pieza 25. La funda 40 de susceptor comprende un cilindro rlgido o un material trenzado que rodea a, pero esta electricamente aislado de, su bobina 22a-22c asociada.

Tal como se observa mejor en la figura 3, el flujo de una corriente electrica alterna a traves de la bobina 22 produce un campo 44 magnetico alterno alrededor de la bobina 22a-22c. El campo 44 magnetico se absorbe por el material magnetico a partir del cual esta formada la funda 40 de susceptor, haciendo que la funda 40 de susceptor se caliente por induccion. El campo 44 magnetico da como resultado la generacion de corrientes 46 de Foucault en la funda 40 de susceptor debido a su exposicion al campo 96 magnetico, sin provocar calentamiento por resistencia de la funda 40 de susceptor. Al alcanzar la temperatura de Curie, la funda 40 de susceptor pasa a ser no magnetica, punto en el cual el campo 44 magnetico ya no se concentra en la funda 40 de susceptor. Las corrientes 46 de Foucault inducidas y el calentamiento por resistencia asociado de la funda 40 disminuyen hasta un nivel suficiente para mantener la temperatura de la funda 40 de susceptor a la temperatura de Curie.

Tal como se indico anteriormente, la funda 40 de susceptor puede estar formada a partir de cualquiera de una variedad de materiales magneticos tales como aleaciones que tienen temperaturas de Curie en el intervalo deseado que, en el caso de una aplicacion de curado de materiales compuestos, esta dentro de un intervalo de temperaturas que dan como resultado el curado de la pieza 25. Las aleaciones a partir de las cuales puede estar formada la funda 40 de susceptor incluyen, pero no se limitan a, aleaciones de cobre, nlquel, hierro, cobalto as! como oxidos de metales incluyendo, sin limitacion, magnetita, maghemita y una variedad de otros oxidos y metales.

Aunque se ha descrito un susceptor en forma de una funda 40 en relacion con la realizacion ilustrada comentada anteriormente, el dispositivo 20 de calentamiento por induccion puede usar otros tipos de susceptores 40 inteligentes. Por ejemplo, tal como se comenta en la publicacion de solicitud de patente estadounidense 20110139769 publicada el 16 de junio de 2011, el susceptor 40 inteligente puede comprender partlculas (no mostradas) de un material ferromagnetico o superparamagnetico que estan incorporadas en la matriz 34. El flujo de corriente CA a traves de los conductores 22 da como resultado calentamiento por histeresis de las partlculas ferromagneticas. Este calentamiento por histeresis de las partlculas ferromagneticas incorporadas calienta a su vez la matriz 34 mediante conduccion termica. Cuando las partlculas incorporadas son superparamagneticas, la matriz 34 se calienta mediante calentamiento por relajacion de las partlculas superparamagneticas correspondiente a un intervalo de temperatura de Curie que esta relacionado con el tamano o diametro de las partlculas. Pueden ser posibles otros tipos de susceptores, incluyendo, pero sin limitarse a, placas, y envolturas en espiral (no mostradas) colocadas alrededor de las bobinas 22a-22b de induccion.

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Haciendo ahora referenda a la figura 4, cada una de las bobinas 22a, 22b, 22c de calentamiento por induccion junto con su susceptor asociado (por ejemplo, funda 40 de susceptor) forma un circuito 24a, 24b, 24c de bobina de induccion correspondiente. Segun las realizaciones dadas a conocer, los circuitos 24a-24c de bobina de induccion estan electricamente acoplados en relacion en paralelo entre si, y en serie con una fuente 26 de alimentacion de CA que acciona los circuitos 24a-24c de bobina de induccion con corriente alterna. Tal como se indico anteriormente, en la realizacion ilustrada, se muestran tres de los circuitos 24a, 24b, 24c de bobina de induccion acoplados en paralelo entre si, sin embargo, otras realizaciones pueden usar mas de tres y tan solo dos de los circuitos 24. La fuente 26 de alimentacion de CA puede estar configurada como fuente 26 de alimentacion portatil o fija, y esta configurada para suministrar corriente alterna a una frecuencia y tension que son adecuados para la aplicacion. Por ejemplo, y sin limitacion, la frecuencia de la corriente CA aplicada puede oscilar entre aproximadamente 1 kHz y 300 kHz, pero es preferiblemente de mas de aproximadamente 20 kHz con el fin de minimizar calentamiento por induccion no deseado de materiales tales como materiales compuestos de grafito en la pieza 25.

El dispositivo 20 de calentamiento por induccion puede incluir uno o mas sensores 28 que pueden comprender sensores termicos tales como termopares para monitorizar el calor en ubicaciones a lo largo del dispositivo 20. Alternativamente, el sensor 28 puede comprender un sensor de tension u otro dispositivo acoplado con la fuente 26 de alimentacion para indicar la tension que esta aplicandose a los circuitos 24a-24c de bobina de induccion. Un controlador 30, que puede comprender un ordenador programado o un PLC (controlador de logica programable), esta acoplado con la fuente 26 de alimentacion y el sensor 28, y funciona para ajustar la corriente alterna aplicada a lo largo de un intervalo predeterminado con el fin de adaptar el dispositivo 20 a una amplia variedad de estructuras que tienen diferentes requisitos de calentamiento. El controlador 30 puede funcionar ademas para reequilibrar la corriente alterna suministrada a los circuitos 24a-24c de bobina de induccion a medida que uno o mas de estos circuitos alcanzan su temperatura de Curie y dejan de extraer corriente.

Cuando los sensores 28 son sensores termicos tales como termopares, pueden proporcionarse datos de los termopares al controlador 30 con el fin de monitorizar la fuente 26 de alimentacion y/o regular la magnitud o frecuencia de la corriente alterna suministrada. Tal como se comentara en mas detalle a continuation, la corriente alterna aplicada a cada una de las bobinas 22a-22c se regula de manera intrlnseca de modo que se aplica mas energla a las bobinas 22 cuyos susceptores 40 estan por debajo del punto de Curie y se aplica menos potencia a las bobinas 22 cuyos susceptores 40 estan por encima del punto de Curie. Se deriva potencia a las bobinas en las que el susceptor 40 inteligente todavla es magnetico y no ha alcanzado su punto de Curie. Esencialmente, los circuitos 24a-24c de bobina de induccion se autoequilibran para proporcionar una distribucion de temperatura mas uniforme sobre la pieza 25 que esta calentandose.

La figura 5 ilustra las etapas de un metodo de calentamiento por induccion que usa multiples bobinas de induccion en combination con susceptores inteligentes. Comenzando en la etapa 52, se selecciona un numero de bobinas 22a-22c de induccion que son suficientes para cubrir de manera colectiva un area deseada de una pieza 25 que va a calentarse. En la etapa 54, se colocan las bobinas 22a-22c de induccion en circuitos 24a-24c que estan acoplados en paralelo entre si y en serie con una fuente 26 de alimentacion de CA que suministra una corriente alterna a cada uno de los circuitos 24a-24c de bobina de induccion. En la etapa 56, se sintoniza cada uno de los circuitos 24a-24c de bobina de induccion y se acciona a una frecuencia resonante correspondiente a la frecuencia de la corriente alterna. En la etapa 58, cuando el susceptor 40 en un circuito 24a-24c de bobina de induccion alcanza su temperatura de Curie, ese circuito 24a-24c de bobina de induccion se desintoniza (es decir, deja de estar en resonancia) y se deriva potencia de ese circuito particular a los circuitos 24a-24c restantes. En la etapa 60, se reequilibra la potencia que esta suministrandose al dispositivo 20 de calentamiento mediante la fuente 26 de alimentacion de CA para suministrar cantidades de potencia sustancialmente iguales a los circuitos 24a-24c de bobina de induccion que estan funcionando por debajo de sus temperaturas de Curie.

La figura 6 es un circuito equivalente que corresponde a la disposition de circuito en serie-paralelo en la figura 4 en el que cada uno de los circuitos 24a-24c de bobina de induccion puede representarse como una impedancia Z1, Z2 y Z3 correspondiente que estan acopladas en paralelo entre si, y en serie con una Voc de fuente de tension de CA. A partir de la figura 6, puede apreciarse que dado que el dispositivo 20 de calentamiento por induccion esta dividido en bobinas 22a-22c independientes que estan acopladas en paralelo representadas por las impedancias Z1, Z2, Z3, la tension requerida para accionar el dispositivo 20 de calentamiento se reduce por el numero de bobinas 22 independientes. El circuito en serie mostrado en 62 incluye una resistencia inherente Rs, y cada una de las impedancias Z1-Z3 incluye una resistencia, y una reactancia que son componentes inductivo y capacitivo, tal como se comentara a continuacion. Cuando el susceptor 40 en uno de los circuitos 24 de bobina de induccion, por ejemplo el circuito 24b de bobina de induccion representado por la impedancia Z2, se aproxima a su punto de Curie, entonces la permeabilidad del susceptor 40 asociado disminuye sustancialmente, provocando una reduction correspondiente en los componentes de reactancia resistivo e inductivo de la impedancia Z2. Esencialmente, la bobina 22b en el circuito 24b pasa a ser predominantemente no magnetica y extrae mucha menos potencia que las otras bobinas 22a, 22c porque la bobina 22b no se acopla completamente en el susceptor 40 asociado, y la potencia suministrada a la bobina 22b disminuye. Siempre que la disminucion de la resistencia sea de aproximadamente el 90% o mas, y la inductancia disminuya en aproximadamente el 50%, el circuito 24b de bobina de induccion extraera muy poca potencia mientras que los otros dos circuitos 24a, 24c extraeran aproximadamente la mitad de la potencia

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de entrada. Para mantener una buena coincidencia, el circuito 62 de entrada puede volver a sintonizarse en consecuencia.

La figura 7 ilustra detalles adicionales de cada uno de los circuitos 24a-24c de bobina de induccion representados respectivamente por las impedancias Z1, Z2, Z3 en la figura 6. Cada uno de los circuitos 24a-24c comprende un circuito RLC. R en cada uno de los circuitos 24a-24c representa la resistencia de la bobina 22 de induccion ademas de la resistencia acoplada con su susceptor 40 asociado. La inductancia L del circuito 24a-24c esta regida por la configuracion de la bobina 22, incluyendo su geometrla de disposicion, el numero de giros de la bobina 22 y las propiedades magneticas del susceptor 40 asociado. La mayor parte de la resistencia R puede ser la del susceptor 40 en el circuito 24a-24c. La capacitancia C del circuito 24a-24c es la de un condensador de sintonizacion que sintoniza el circuito 24a-24c para resonar a la frecuencia de la corriente alterna aplicada. El valor particular del condensador de sintonizacion C se selecciona de tal manera que da como resultado una reactancia capacitiva que es sustancialmente igual a, y cancela, la reactancia inductiva del circuito 24a-24c. Esta sintonizacion minimiza la impedancia Z1-Z3 asociada del circuito 24a-24c y da como resultado un flujo de corriente maximo a traves del circuito. El condensador de sintonizacion C puede ser un dispositivo condensador diferenciado o puede ser una capacitancia distribuida que es inherente al diseno global del circuito 24a-24c de bobina de induccion.

La tension que se requiere para accionar cada uno de los circuitos 24a-24c depende de las impedancias Z1, Z2, Z3 de los circuitos y de la cantidad de corriente que se necesita para accionar las bobinas 22 asociadas (L), calculada segun la ley de Ohm. Por tanto, la salida de tension Voc de la fuente de alimentacion debe seleccionarse para suministrar la tension de accionamiento necesaria. En algunas realizaciones, cuando la salida de tension Voc de la fuente de alimentacion no coincide con la tension necesaria para accionar los circuitos 24a-24c a los niveles de corriente deseados, pueden usarse transformadores 64 para transformar respectivamente la tension de salida Voc al nivel de tension necesario.

Tal como se menciono anteriormente, los circuitos 24a-24c de bobina de induccion estan autoequilibrados. La impedancia de entrada Z de una bobina 22 que excita a un susceptor 40 inteligente tiene una reactancia relativamente grande que debe hacerse coincidir con la Voc de fuente de alimentacion de CA sintonizada, de banda estrecha. A medida que se calienta un susceptor 40, tanto la inductancia L como la resistencia R cambian de manera apreciable, requiriendo un ajuste en tiempo real de la Voc de fuente de alimentacion de CA. En las proximidades de la temperatura de Curie, tanto la inductancia L como la resistencia R disminuyen drasticamente. Si dos o mas circuitos de bobina de induccion estan acoplados de manera apropiada en paralelo entre si y en serie con la Voc de fuente de alimentacion de CA tal como se menciono anteriormente, es posible aprovechar esta reduccion pronunciada de la impedancia para derivar potencia del susceptor 40 en estado de Curie que ya se ha calentado suficientemente. El condensador de sintonizacion C sintoniza la bobina 22 para coincidir con la resistencia de entrada de fuente de alimentacion, y cancela la reactancia inductiva, mientras que puede usarse un transformador (no mostrado) para ajustar a escala la resistencia restante para coincidir con la entrada de fuente de alimentacion.

Cuando un susceptor 40 inteligente en uno de los circuitos 24a-24c de bobina de induccion alcanza su temperatura de Curie y pasa a ser no magnetico, entonces el circuito 24a-24c de bobina de induccion asociado se desintoniza de la frecuencia de accionamiento resonante debido al cambio de inductancia y bloquea esencialmente que la corriente fluya a traves del circuito 24a-24c no cargado (bobina no magnetica). Aqul debe observarse que aunque la resistencia disminuya sustancialmente, lo que normalmente darla como resultado un flujo de corriente superior a traves de un circuito que ha alcanzado su temperatura de Curie, el hecho de que el valor del condensador C no cambie de manera apreciable da como resultado una desintonizacion del circuito 22a-22c que impide sustancialmente que fluya corriente al circuito 22a-22c.

La figura 8 es un grafico que muestra la relacion entre la tension 68 aplicada y el area 70 que esta calentandose cuando se colocan multiples bobinas 22 de induccion en paralelo entre si y en serie con la tension 68 aplicada. El ejemplo mostrado en el grafico de la figura 8 es para una frecuencia de accionamiento de 250 kHz. Tal como puede apreciarse a partir de las representaciones 66 graficas, a un nivel dado de tension 68 aplicada, pueden calentarse areas 70 mas grandes de una pieza 25 usando un circuito de calentamiento que esta dividido en un numero mayor de bobinas acopladas en paralelo entre si y en serie con la tension 68 aplicada.

La descripcion de las diferentes realizaciones ventajosas se ha presentado con fines de ilustracion y descripcion, y no se pretende que sea exhaustiva o se limite a las realizaciones en la forma dada a conocer. Muchas modificaciones y variaciones resultaran evidentes para los expertos habituales en la tecnica. Ademas, diferentes realizaciones ventajosas pueden proporcionar diferentes ventajas en comparacion con otras realizaciones ventajosas. La realization o realizaciones seleccionadas se eligen y describen con el fin de explicar mejor los principios de las realizaciones, la aplicacion practica, y para permitir que otros expertos habituales en la tecnica entiendan que la divulgation de diversas realizaciones con diversas modificaciones es adecuada para el uso particular contemplado.

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REIVINDICACIONES

1. Metodo de calentamiento por induccion, que comprende:

seleccionar al menos dos circuitos (24) de bobina de induccion que incluyen, cada uno, un susceptor (40) que tiene una temperatura de Curie;

acoplar los circuitos (24) de bobina de induccion en paralelo entre si y en serie con una fuente (26) de alimentacion de CA;

sintonizar la frecuencia resonante de cada uno de los circuitos de bobina de induccion para coincidir con la frecuencia de la fuente de alimentacion de CA, y

derivar potencia de uno de los circuitos (24) de bobina de induccion a los otros circuitos de bobina de induccion cuando el susceptor del circuito alcanza sustancialmente su temperatura de Curie.
2. Metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:

reequilibrar la potencia aplicada por la fuente (26) de alimentacion de CA a los otros circuitos (24) de bobina de induccion cuando se deriva potencia del circuito que ha alcanzado su temperatura de Curie.
3. Metodo segun la reivindicacion 1 o 2, en el que derivar la potencia del circuito de bobina de induccion que ha alcanzado su temperatura de Curie incluye desintonizar el circuito.
4. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas:

sintonizar cada uno de los circuitos de bobina de induccion para coincidir sustancialmente con la resistencia de entrada de la fuente de alimentacion de CA y cancelar la reactancia inductiva del circuito.
5. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la sintonizacion incluye usar un transformador para ajustar a escala la resistencia de uno de los circuitos de bobina de induccion que ha alcanzado su punto de Curie para coincidir sustancialmente con la resistencia de la fuente de alimentacion de Ca.
6. Metodo segun la reivindicacion 1 que comprende:

colocar las bobinas (24) de calentamiento por induccion en proximidad con una pieza que va a calentarse;

usar la fuente de alimentacion de CA para suministrar una corriente alterna a los circuitos (24) de bobina de induccion; y

sintonizar la frecuencia resonante de cada uno de los circuitos para cancelar sustancialmente la reactancia inductiva del circuito.
7. Dispositivo de calentamiento por induccion, que comprende: una fuente (26) de alimentacion de CA; y

un grupo de circuitos (24) de bobina de induccion que incluyen, cada uno, una bobina de calentamiento por induccion y un susceptor que tiene una temperatura de Curie preseleccionada;

en el que los circuitos (24) de bobina de induccion estan acoplados en paralelo entre si y en serie con la fuente de alimentacion de CA,

estando el dispositivo de calentamiento por induccion caracterizado porque cada uno de los circuitos (24) de bobina de induccion incluye un condensador que proporciona al circuito un valor de reactancia capacitiva que es sustancialmente igual a la reactancia inductiva del circuito cuando el susceptor esta por debajo de su temperatura de Curie; estando cada uno de los circuitos (24) de bobina de induccion sintonizado para resonar a la frecuencia de corriente suministrada por la fuente de alimentacion de CA.
8. Dispositivo de calentamiento por induccion segun la reivindicacion 7, en el que cada uno de los circuitos (24) de bobina de induccion se sintoniza para coincidir con la resistencia de entrada de la fuente (26) de alimentacion de CA.
9. Dispositivo de calentamiento por induccion segun cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, que comprende ademas:

un controlador (30) para controlar la fuente de alimentacion para redistribuir potencia suministrada a los circuitos de bobina de induccion cuando uno o mas de los susceptores alcanzan su temperatura de Curie.