Ярмо індуктора з біжучим магнітним полем

1. Ярмо нагрівального індуктора з біжучим магнітним полем, яке має в основному плоску форму і виконане у вигляді набору (2) тонких магнітних пластинок (4), яке відрізняється тим, що на утворюючих магнітне ярмо (1) пластинках (4), розташованих щонайменше по краях індуктора, є паралельні між собою краєві прорізи (7) з відкритими кромками. 2. Ярмо за п. 1, яке відрізняється тим, що відстань між вказаними прорізами (7) складає від декількох мм до 5 см. 3. Ярмо за будь-яким з пп. 1 або 2, яке відрізняється тим, що зазначені прорізи (7) починаються від країв пластинок. 4. Ярмо за п. 1, яке відрізняється тим, що вказані прорізи (7) виконані шляхом видалення матеріалу так, щоб кожен проріз мав відкриті кромки. Винахід відноситься до швидкого індукційного нагрівання безперервно рухомих металевих смуг, головним чином сталевих, в твердому стані. Зокрема, винахід відноситься до виконання магнітного ярма у вигляді набору пластинок, що утворюють нагрівальні індуктори. Для обмеження нагрівання індукторів звичайно їх ярмо виконують у вигляді набору магнітних пластинок, електрично ізольованих одна від одної. Виконання набору пластинок, орієнтованих у напрямі магнітного поля, що створюється індуктором, перешкоджає появі струмів Фуко в перпендикулярних площинах. Крім того, самі пластинки є достатньо тонкими, щоб в їх товщі не могли розповсюджуватися струми Фуко. Такі паразитні струми є небажаними, оскільки їх поява вимушує охолоджувати ярмо інтенсивніше, ніж це необхідно для компенсації розповсюдження тепла від деталі, що нагрівається, щоб підтримувати індуктор на рівні температури, сумісної з його нормальним терміном служби. Як правило, виконання ярма у вигляді набору пластинок достатнє для дотримання температурного рівня звичайних нагрівальних індукторів. Проте іноді передбачене охолоджування (природна конвекція, вентилятори, тощо) виявляється недостатнім, і тоді потрібна установка систем примусового відведення тепла, що використовують, наприклад, теплові трубки або зміну фази середовищатеплоносія і навіть кріогенну технологію. Ці достатньо складні системи не завжди сумісні з економічними вимогами, пов'язаними з операцією індукційного нагрівання. Зокрема, це відноситься до потужних індукторів з так званим магнітним полем, що біжить, які необхідно розробляти в даний час для отримання швидкості нагрівання в декілька сотень градусів Цельсія за декілька секунд. Прикладом застосування такого нагрівання в даний час є індукційне нагрівання сталевих смуг, що швидко (порядка декілька сотень метрів на хвилину) переміщаються всередині установки безперервного відпалювання, при цьому індуктор складається з двох спарених плоских частин, що знаходяться (19) UA (11) 94014 (13) (21) a201004860 (22) 18.09.2008 (24) 25.03.2011 (86) PCT/FR2008/001303, 18.09.2008 (31) 07018793.5 (32) 25.09.2007 (33) EP (46) 25.03.2011, Бюл.№ 6, 2011 р. (72) АНДЕРЮБЕР МАРК, FR, ДОБІН'Ї АЛЕН, FR (73) АРСЕЛОРМІТТАЛЬ ФРАНС, FR, АРСЕЛОРМІТТАЛЬ-СТЕЙНЛЕС ФРАНС, FR (56) JP, 09275007, 21.10.1997 JP, 2004307962, A, 04.11.2004 FR, 2555353, A1, 24.05.1985 EP, 1148762, A1, 24.10.2001 US, 3444346, 13.05.1969 US, 5818013, 06.10.1998 C2 1 3 одна проти одної на невеликій відстані, утворюючи між собою проміжний простір з сильним пульсуючим магнітним полем, в якому проходить смуга, що нагрівається. Ретельний лабораторний аналіз причин власного перегрівання індуктора (виключаючи зворотне випромінювання тепла від виробу, що нагрівається) дозволив отримати прості і надійні технологічні рішення при нульових або майже нульових витратах, що дозволяють в більшості випадків використовувати звичайні засоби охолоджування індуктора для підтримки задовільного температурного режиму. Об'єктом даного винаходу є ярмо нагрівального індуктора з магнітним полем, що біжить, що має в основному плоску форму і виконане у вигляді набору магнітних пластинок, в якому відповідно до винаходу на створюючих магнітне ярмо пластинках, розташованих, щонайменше, по краях індуктора, є паралельні між собою краєві прорізи з відкритими кромками. Переважно ці прорізи виконані через проміжки в декілька міліметрів, проте цей проміжок може бути і більший, наприклад 1 см і навіть ще більше, але найбільше приблизно 5 см. Інакше не буде досягнута очікувана ефективність. Прорізи починаються від краю листа і продовжуються переважно по прямій лінії всередину на відстань від декількох сантиметрів до декількох дециметрів, що залежить від середовища, що оточує індуктор. Ці прорізи виконують шляхом видалення матеріалу, так що кожен проріз містить не прилеглі одна до одної кромки (тобто відкриті кромки), переважно без взаємного, нехай навіть точкового контакту, щоб уникати утворення містків для циркуляції струмів Фуко в місці їх виконання. Таким чином, даний винахід оснований на тому, що магнітне ярмо, класично призначене для спрямування силових ліній магнітного поля в нагрівальному індукторі, що створює його, виконане у вигляді набору магнітних пластинок з частковими розрізами по краю, замість звичайних суцільних пластинок. В результаті ярмо зберігає свою первинну функцію концентрації магнітного поля і не дає наведеним струмам розповсюджуватися у всіх напрямках, перешкоджаючи тим самим будь-якому паразитному нагріванню, що забезпечує простіше і легше використання індуктора. Встановлено, що класичний принцип виконання магнітного ярма у вигляді набору пластинок, орієнтованих в напрямку магнітного поля, що діє, створюється електричними обмотками індуктора, добре працює, коли цей напрям відомий, є стійким і контрольованим, зокрема, в напрямку, паралельному напрямку листів. Проте існують конфігурації, в яких магнітне поле не скрізь має однаковий напрям поширення силових ліній в просторі. Так, на кутових кінцях індуктора, там, де він, як правило, знаходиться щонайближче до зовнішнього відносно нього середовища, магнітне поле може іноді замикатися у вигляді витка на зрізі ярма, після того, як природним чином увійде до зон найменшого магнітного опору. У нагрівальних індукторах високої потужності (винахід призначений, 94014 4 перш за все, для них) наведені паразитні струми, які розповсюджуються в суцільній стороні пластинок ярма, можуть в цих умовах призвести до сильного локального перегрівання, що обмежує використання індуктора, хоча його середній температурний рівень залишається цілком сумісним з тривалим нормальним робочим станом. Такого локального перегрівання можна уникнути за допомогою засобів відповідно до даного винаходу, якими є прості відкриті краєві прорізи з не прилеглими один до одного краями, виконані в магнітних пластинках набору ярма, принаймні, в тих його місцях, де це перегрівання найбільш можливе. Можливе локальне перегрівання пов'язане з особливою просторовою топологією силових ліній магнітного поля і з магнітними властивостями безпосереднього оточення індуктора в цих окремих місцях (завихорення у вигляді витка в напрямі, більш менш перпендикулярному до великих сторін пластинок). Паралельні і віддалені один від одного прорізи відповідно до даного винаходу, що є відкритими, оскільки починаються від краю листів, надають цьому ярму вигляду гребінки в місцях, де це паразитне нагрівання могло б обмежити використання індуктора. Інші особливості та переваги винаходу будуть більш зрозумілими з наступного опису з посиланнями на креслення, що додаються. На Фіг. 1 схематично показана ділянка відомого магнітного ярма, що знаходиться на краю плоского нагрівального індуктора з магнітним полем, що біжить; на Фіг. 2 схематично показане ярмо, виконане відповідно до даного винаходу. Як показано на Фіг. 1, силові лінії Bv, які для простоти розуміння називатимуться вертикальними, є основними силовими лініями магнітного поля, що утворюється в плоскому горизонтальному проміжному просторі індуктора (на фігурі не показаний). Вони характеризують однорідне магнітне поле, добре контрольоване як по величині, так і по просторовому розподілу, оскільки контролюється і керується самим індуктором. Ярмо 1 виконано у вигляді набору сталевих магнітних пластинок 3, орієнтованих в напрямку розповсюдження цього поля Bv. Це розташування, призначене для створення розривів в металевій деталі, дозволяє уникнути появи струмів Фуко усередині ярма в площині проміжного простору, яка, таким чином, є площиною, перпендикулярною до Bv. Завдяки такому розташуванню, допускається тільки утворення витків на зрізі, тобто витків 5 циркуляцій наведених струмів по товщині листів, як наслідок, незначної сили і енергії. Разом з тим, іноді в самій площині пластинок утворюються інші замкнуті витки 6 циркуляцій паразитних струмів. Ці витки мають більшу енергію, ніж попередні, і ефект Джоуля, що виявляється внаслідок цього, надає більший вплив на нагрівання ярма, оскільки місцем утворення цих паразитних електричних струмів є вся поверхня пластинок. Ця ситуація спостерігається, коли силові лінії Bt магнітного поля, що розповсюджується і ство 5 94014 рюється індуктором, повністю або, щонайменше, по своїй основній складовій опиняються в напрямі, перпендикулярному до Bv, тобто спрямовані перпендикулярно до площини листів, як показано на фігурі. Це може відбуватися тоді, коли індуктор знаходиться в безпосередній близькості (тобто, як правило, по краях ярма) від навколишнього середовища з сильними анізотропними властивостями, що «захоплює» частину вертикальних ліній Bv поля і що спрямовує їх по зворотному контуру на ярмі, надаючи їм в основному горизонтальний напрям Bt, тобто перпендикулярний до площини пластинок 3. Це відбувається тоді, коли необхідна наявність важких металевих опорних конструкцій і/або верхніх конструкцій для кріплення і утримання в стійкому положенні одного або декількох масивних і потужних індукторів, якими є індуктори плоскої конструкції з магнітним полем, що біжить, призначені для швидкого нагрівання швидко рухомих металевих смуг, наприклад, в печі для безперервного відпалювання сталевих смуг. Як показано на Фіг. 2, щоб попередити шкідливі теплові наслідки такої ситуації, відповідно до винаходу просто здійснюють в пластинках ярма (в даному випадку позначених позицією 4, щоб відрізняти їх від класичних суцільних пластинок 3, показаних на Фіг. 1) крайові прорізи 7. За рахунок Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 цього утворюються додаткові розриви металу, що попереджають утворення наведених струмів і сприяють їх поширенню тільки в обмежених просторах, що залишаються між прорізями. Наприклад, якщо прорізі знаходяться одна від одно: на відстані, що дорівнює чи близька до товщини листів 3 (тобто, приблизно від 1 до 4 мм), витки 8 паразитних токів на суцільній стороні, котрі можуть поширюватись, будуть такого самого типу, й, отже, мало енергетичними, як і витки 5 на зрізі, що виявляється в зниженні нагрівання індуктора. Досвід показує, що значного результата в термічній поведінці індуктора можна досягти при проміжках між прорізями до 5 см, хоча найкращі результати досягаються при відстанях 1 см і менше. Прорізи починаються з краю пластинки і продовжуються переважно по прямій лінії, всередину на відстань від декількох сантиметрів до декількох дециметрів, що залежить від середовища, що оточує індуктор. Прорізи виконують шляхом видалення матеріалу простим розрізанням, наприклад, за допомогою дискової пили так, щоб кожен проріз містив незалежні одна до одної кромки (так звані прорізи з відкритими кромками), переважно без якогонебудь взаємного, навіть точкового контакту, щоб уникати утворення містків для циркуляції струмів Фуко в місці їх виконання. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601