加熱體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種加熱體(4)，特別是用于感應(yīng)加熱的加熱體(4)，其具有導(dǎo)電材料(14)，該導(dǎo)電材料可引入到感應(yīng)線圈(2)通過交流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)(1)中，其特征在于，該導(dǎo)電材料(14)分為多個(gè)單獨(dú)的材料部段(10、13)，所述材料部段電絕緣地相互間隔開并且通過導(dǎo)電的連接元件(7)連接形成閉合的導(dǎo)體網(wǎng)。
【專利說明】加熱體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加熱體，特別是用于感應(yīng)加熱的加熱體，其具有導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料可引入到感應(yīng)線圈通過交流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)中。

【背景技術(shù)】
[0002]通過感應(yīng)可以加熱導(dǎo)電材料。這通過將導(dǎo)電材料引入到由感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)。該磁場(chǎng)在此通過交流電產(chǎn)生，從而導(dǎo)致磁場(chǎng)的極性根據(jù)交流電的頻率翻轉(zhuǎn)。
[0003]通過交變磁場(chǎng)使得導(dǎo)電材料中產(chǎn)生渦流。該感應(yīng)的交流電流在材料的特定電阻下工作，由此產(chǎn)生熱量。
[0004]在這種情況下，感應(yīng)可以通過未經(jīng)加熱的電絕緣材料產(chǎn)生。只有導(dǎo)電材料的熱輻射可以導(dǎo)致周圍的電絕緣材料加熱。
[0005]目前，感應(yīng)加熱應(yīng)用于多種應(yīng)用中。最常見的工業(yè)應(yīng)用是例如材料的回火、退火、熔煉或焊接。但是，感應(yīng)加熱還可應(yīng)用在家用電器中，例如可用于電磁爐。
[0006]感應(yīng)加熱還用于加熱環(huán)繞加熱體流動(dòng)的流體。感應(yīng)加熱特別適用于電動(dòng)車輛中的水流循環(huán)回路，因?yàn)榭梢韵鄬?duì)高的效率將電能轉(zhuǎn)換為熱能。這是特別有利的，因?yàn)樵陔妱?dòng)車輛中，內(nèi)燃機(jī)不會(huì)產(chǎn)生余熱，因而沒有余熱可以用于加熱例如乘客艙。
[0007]待加熱材料中的渦流分布以及由此產(chǎn)生的熱量分布在很大程度上依賴于加熱體的形狀、構(gòu)成加熱體的材料和感應(yīng)線圈的磁場(chǎng)類型。在此列舉的參數(shù)的非最優(yōu)選擇可能導(dǎo)致加熱體內(nèi)的熱分布不均勻。
[0008]這種不均勻性是不利的因素，特別是不利于加熱體的均勻加熱任務(wù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于待感應(yīng)加熱的導(dǎo)電材料的布置方式，從而使材料內(nèi)的熱量分布最大可能的均勻。
[0010]本發(fā)明的任務(wù)通過一具有按照權(quán)利要求1的特征的感應(yīng)線圈解決。本發(fā)明有利的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中限定。
[0011]有利地，一種加熱體，特別是用于感應(yīng)加熱的加熱體，其具有導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料可引入到感應(yīng)線圈通過交流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，其中，該導(dǎo)電材料分為多個(gè)單獨(dú)的材料部段，所述材料部段電絕緣地相互間隔開、并且通過導(dǎo)電的連接元件連接為閉合的導(dǎo)體網(wǎng)。
[0012]此外有利的是，該導(dǎo)電材料設(shè)置在一個(gè)電絕緣的載體層上，和/或該導(dǎo)電材料電絕緣地定位在由至少一種待加熱的介質(zhì)填充的區(qū)域中。這是需要的，以便阻止不期望地將加熱體中通過感應(yīng)線圈的交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流傳遞到環(huán)境中。這將對(duì)感應(yīng)加熱系統(tǒng)的加熱功率帶來不利影響。
[0013]此外可以優(yōu)選的是，材料部段中的至少一個(gè)第一表面與待加熱的介質(zhì)接觸。這是必要的，以便確保從加熱體到待加熱介質(zhì)的有利的熱傳遞。
[0014]此外有利的是，包圍加熱體的介質(zhì)電絕緣或僅僅非常微弱地導(dǎo)電。在此，非常微弱地導(dǎo)電是指例如為導(dǎo)電材料的導(dǎo)電率的1/1000或更低的導(dǎo)電率。這同樣有助于加熱體的更好的隔離，從而防止感應(yīng)加熱系統(tǒng)內(nèi)由于感應(yīng)渦流的非故意傳導(dǎo)造成損耗。
[0015]此外可以優(yōu)選的是，單獨(dú)的材料部段以基本均勻或基本不均勻的形式或幾何結(jié)構(gòu)分布在感應(yīng)線圈的磁場(chǎng)中。由此可以將加熱體分別定制為匹配于特定的應(yīng)用目的。
[0016]在另一有利的實(shí)施形中，材料部段設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)平面中。通過這種方式，待加熱的介質(zhì)可以具有與加熱體的材料部段接觸的更大的表面，由此改善熱傳遞。
[0017]此外可以優(yōu)選，材料設(shè)置或盤繞為螺旋，其中螺旋的各個(gè)繞組或線圈相互電絕緣地間隔開、并且螺旋的中心與螺旋的最外端經(jīng)由連接元件電氣連接。
[0018]在另一有利的實(shí)施形中，加熱體電絕緣地定位在一個(gè)在空間上受限的區(qū)域中，并且在那兒與待加熱的流體接觸，其中加熱體還設(shè)置在一感應(yīng)線圈的交變磁場(chǎng)中，該感應(yīng)線圈集成在由交流電驅(qū)動(dòng)的電路中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面根據(jù)實(shí)施例并參照附圖詳細(xì)闡明了本發(fā)明。其中:
[0020]圖1示出了感應(yīng)加熱系統(tǒng)的示意性布置方式；
[0021]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于感應(yīng)加熱系統(tǒng)的加熱體的實(shí)施例；
[0022]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于感應(yīng)加熱系統(tǒng)的加熱體的另一實(shí)施例；以及
[0023]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于感應(yīng)加熱系統(tǒng)的加熱體的另一實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1示出了感應(yīng)加熱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。示出的是感應(yīng)線圈2，其連接到電路3，該電路通過交流電壓驅(qū)動(dòng)。通過電路3中的交流電壓在感應(yīng)線圈2中產(chǎn)生磁場(chǎng)I。由于在電路3中施加的是交流電，因而該磁場(chǎng)I是交變磁場(chǎng)，該交變磁場(chǎng)按交流電的頻率改變磁場(chǎng)方向。
[0025]將包括導(dǎo)電材料14的加熱體4引入到磁場(chǎng)I中?；诖艌?chǎng)1，加熱體4中會(huì)產(chǎn)生渦流5。由于渦流5在加熱體4的特定電阻下作用，所以在加熱體4中產(chǎn)生熱量。
[0026]由此得出，組成加熱體4的材料14必須具有一定的特定內(nèi)部電阻，以便實(shí)現(xiàn)加熱體4的有效加熱。材料14的內(nèi)部電阻影響加熱效果，其中在電阻與加熱效果之間具有一個(gè)特定的最優(yōu)狀態(tài)。
[0027]加熱體4必須設(shè)置為與感應(yīng)線圈2相隔這樣一段距離，即，使得該加熱器仍然位于形成的磁場(chǎng)內(nèi)。在加熱體4與感應(yīng)線圈2之間可以設(shè)置由電絕緣材料制成的其它元件。
[0028]根據(jù)上述簡(jiǎn)單原理構(gòu)造了感應(yīng)加熱系統(tǒng)。在備選的實(shí)施例中，加熱體4也可以具有其他外部尺寸和形狀。因此，原則上，加熱體4的材料14可是以任何規(guī)則或不規(guī)則的設(shè)置。對(duì)此進(jìn)一步的實(shí)施方案緊接著在對(duì)圖2的描述中。
[0029]圖2示出了加熱體4的一個(gè)特定實(shí)施例。這樣的加熱體4可以應(yīng)用于已在圖1中示出的那樣的裝置中。
[0030]加熱體4由導(dǎo)電材料14制成，該導(dǎo)電材料盤繞為螺旋件15。材料14的各個(gè)軌道10通過電絕緣的分離層8相互電氣隔離。這可以通過簡(jiǎn)單的間隔(即通過材料14的各軌道10之間的空氣)實(shí)現(xiàn)，或者通過引入電絕緣材料(后面表示為電絕緣的分離層8)實(shí)現(xiàn)。
[0031]在圖2的加熱體4中產(chǎn)生的渦流6在材料14的軌道10內(nèi)呈螺旋15的形式。這將導(dǎo)致在加熱體4內(nèi)的分布非常均勻。根據(jù)渦流6在加熱體4內(nèi)的均勻分布，加熱體4內(nèi)產(chǎn)生的熱量同樣具有很均勻的特征。
[0032]然而，為了首先實(shí)現(xiàn)渦流6的產(chǎn)生，導(dǎo)軌的起點(diǎn)11和終點(diǎn)12必須相互導(dǎo)電連接，以便形成完整的導(dǎo)電回路。這通過導(dǎo)電連接元件7實(shí)現(xiàn)。
[0033]而且，只要滿足主要的導(dǎo)電能力，在此加熱體4可以基本上由不同材料14制成。位于各個(gè)軌道10之間的電絕緣分離層8同樣可以由不同材料14制成。加熱體4的材料14的最重要特征是導(dǎo)電能力或者其內(nèi)部電阻。
[0034]在備選實(shí)施形中，也可以考慮導(dǎo)電材料的另外的設(shè)置方式。原則上每種設(shè)置都是可能的，只要材料的各個(gè)部段通過導(dǎo)電橋連接形成一個(gè)或多個(gè)閉合的導(dǎo)電回路。同樣也可以由不同材料的組合形成各個(gè)部段。在圖3和4中示出了備選實(shí)施例的例子。
[0035]圖3和4示出了各單獨(dú)材料部段13的備選設(shè)置，所述各個(gè)材料部段共同形成加熱體4。附圖標(biāo)記與圖2的附圖標(biāo)記一致。
[0036]重要的是，如已經(jīng)所述的那樣，各個(gè)材料部段13電氣隔離地相互間隔開，從而在材料部段13內(nèi)沿著通過電氣連接元件7預(yù)定的順序產(chǎn)生渦流。所有材料部段13必須共同地形成一個(gè)或多個(gè)閉合的導(dǎo)電回路。
[0037]通過將加熱體4分為多個(gè)部段13，可以形成一為了其特定應(yīng)用目的特別設(shè)計(jì)的加熱體4。如此可以針對(duì)性地加熱限定的表面，其方法是使得材料部段13的設(shè)置可匹配于待加熱的表面。
[0038]在另外的備選實(shí)施例中，也可以提出材料部段的不同幾何結(jié)構(gòu)。因此，也可以將各單獨(dú)材料部段構(gòu)成為管狀的結(jié)構(gòu)，從而使待加熱的介質(zhì)不僅可圍繞材料部段環(huán)流而且也可穿過材料部段流過。
【權(quán)利要求】
1.一種加熱體(4)，特別是用于感應(yīng)加熱的加熱體(4)，其具有導(dǎo)電材料(14)，該導(dǎo)電材料可引入到感應(yīng)線圈(2)通過交流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)(I)中，其特征在于，該導(dǎo)電材料(14)分為多個(gè)單獨(dú)的材料部段(10、13)，所述材料部段電絕緣地相互間隔開、并且通過導(dǎo)電的連接元件(7)連接以形成閉合的導(dǎo)體網(wǎng)。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加熱體(4)，其特征在于，該導(dǎo)電材料(14)設(shè)置在一電絕緣的載體層上。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加熱體(4)，其特征在于，該導(dǎo)電材料(14)電絕緣地設(shè)置在由至少一種待加熱的介質(zhì)填充的區(qū)域中。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加熱體(4)，其特征在于，材料部段(10、13)中的至少一個(gè)第一表面與待加熱的介質(zhì)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱體(4)，其特征在于，包圍加熱體(4)的介質(zhì)電絕緣或僅僅非常微弱地導(dǎo)電。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加熱體(4)，其特征在于，單獨(dú)的材料部段(10、13)基本均勻地或基本不均勻地分布在感應(yīng)線圈(2)的磁場(chǎng)(I)中。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加熱體(4)，其特征在于，材料部段(10、13)設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)平面中。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加熱體(4)，其特征在于，材料(14)設(shè)置或盤繞為螺旋(15)，其中螺旋(15)的各個(gè)繞組或線圈相互電絕緣地間隔開、并且螺旋(12)的中心與螺旋(11)的最外端經(jīng)由連接元件(7)電氣連接。
9.一種加熱體(4)的布置方式，特別是根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加熱體，其特征在于，加熱體(4)電絕緣地設(shè)置在一個(gè)在空間上受限的區(qū)域中，并且在該區(qū)域與待加熱的流體接觸，其中加熱體(4)進(jìn)一步設(shè)置在一感應(yīng)線圈(2)的磁場(chǎng)(I)中，該感應(yīng)線圈集成在由交流電驅(qū)動(dòng)的電路⑶中。
【文檔編號(hào)】H05B6/10GK104365175SQ201380020327
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月26日
【發(fā)明者】哈里·潘克拉茨, 漢斯-約阿希姆·蒂曼 申請(qǐng)人:貝洱海拉溫控系統(tǒng)公司