感应加热方法技术

一种感应加热系统，其包括：感应加热装置，每个所述感应加热装置包括高频电流互感器、低频电流互感器和加热线圈；连接到所述高频电流互感器的高频输入开关；连接到所述低频电流互感器的低频输入开关；第一电源，以输出高频电力和低频电力；第二电源；可以连接到所述第一电源的第一电源输出开关；可以连接到所述第二电源的第二电源输出开关；以及开关控制器。每个感应加热装置包括加热器控制器，其向所述开关控制器发送信号，以打开所述第一电源输出开关和所述第二电源输出开关中的一个，关闭另一个，并打开或关闭每个所述高频输入开关和低频输入开关。

【技术实现步骤摘要】
本申请是基于申请日为2013年5月17日、申请号为201380026052.X的中国专利技术专利申请《感应加热系统、感应加热方法、输出监测装置、输出监测方法和感应加热装置》的分案申请。
本专利技术涉及一种用于将具有不同频率的电力供应到多个感应加热装置的感应加热系统和感应加热方法，用于在从供电装置向加热线圈供应电力以进行感应加热时监测输出情况的输出监测装置和输出监测方法，以及具有低频电流互感器和高频电流互感器的感应加热装置。
技术介绍
在第一个相关
的系统中，为了根据工件的形状或工件待加热的部分、或根据线圈相对于工件的布置、工件支撑方式等对工件进行感应加热，配置了不同类型的多个感应加热装置。例如，在进行感应加热时，由加热线圈产生的磁通量从工件的外表面进入工件的穿透深度取决于频率，并且频率根据热处理层的厚度来选择。为了使热处理层加厚，使用低的频率，并且为了使热处理层变浅，使用高的频率。为此，存在着通过配置具有不同输出频率的电源，并将所述电源通过开关分别连接到感应加热装置构造而成的系统，以通过不同频率对工件进行感应加热(参见例如JP60-249288A)。此外，最近，已使用多个频率而不是一个频率进行感应加热。例如，已通过将低频和高频在同时叠加来进行感应加热。然而，如果针对一个感应加热装置配置用于输出多个频率的电力
的供电系统，设备的规模变大，并且感应加热系统变得昂贵。此外，在JP60-249288A中公开的系统中，不可能在感应加热装置中装接形状或尺寸不同的加热线圈，并为每个加热线圈自由地设置供电的时间图。此外，如果设想使热处理层的厚度对每个工件来说不同，或者在单个感应加热装置中进行各种不同的热处理例如淬灭和回火，由于对于供电系统来说包括工件在内的负载阻抗是不同的，因此必须设置大规模的供电系统或匹配电路，并且整个感应加热系统的规模因此变大。在第二个相关
的系统中，使用一个供电装置向多个感应加热装置供应电力。这种系统包括例如高频电源、具有与所述高频电源相连的一次侧的电流互感器、以及并联到所述电流互感器的二次侧的多个感应加热线圈(参见例如JP2009-158394A)。在这种系统中，在电流互感器的二次侧上设置电压检测传感器，并在与感应加热线圈相邻的位置处设置电流检测传感器。在电压检测传感器检测的电压值和电流检测传感器检测的电流值的基础上，监测供应到感应加热线圈的电功率的大小。然而，当供电装置通过分时多路转换方法或叠加方法输出电力时，不可能监测输出状况。此外，在多个供电装置根据每个感应加热装置所要求的供电条件供应电力的情况下，无法确认电力是否根据供电条件进行供应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够从单一电源系统向多个感应加热装置供应电力并为每个感应加热装置自由设置供电的时间图的感应加热系统和方法。本专利技术的另一个目的是提供一种能够从供电装置捕获输出状态的输出监测装置和输出监测方法。本专利技术的另一个目的是提供一种具有所述输出监测装置的感应加热系统。本专利技术的另一个目的是提供一种
能够监测电力是否根据感应加热装置的指示根据供电条件进行供应的输出监测装置和方法以及感应加热系统。本专利技术的另一个目的是提供一种需要较小安置空间并且能够作为形成感应加热系统的多个感应加热装置中的一个灵活地进行感应加热的感应加热装置。根据本专利技术的一个方面，一种感应加热系统包括：多个感应加热装置，每个所述感应加热装置包括高频电流互感器、低频电流互感器和加热线圈，所述高频电流互感器的二次侧和所述低频电流互感器的二次侧并联到所述加热线圈；高频输入开关，该高频输入开关连接到所述高频电流互感器的一次侧；低频输入开关，该低频输入开关连接到所述低频电流互感器的一次侧；第一电源，该第一电源被构造成调整高频输出时间和低频输出时间相对于输出周期的比率，并输出高频电力和低频电力；第二电源，该第二电源被构造成输出频率与从所述第一电源输出的电力的频率不同的电力；第一电源输出开关，该第一电源输出开关被配置成可连接到所述第一电源的低频输出端子；第二电源输出开关，该第二电源输出开关被配置成可连接到所述第二电源的输出端子；以及开关控制器，该开关控制器被构造成为每个所述感应加热装置控制所述高频输入开关和低频输入开关，并控制所述第一电源输出开关和第二电源输出开关，以便将至少一个所述感应加热装置连接到所述第一电源和第二电源中的至少一个。每个所述感应加热装置还包括加热器控制器，该加热器控制器被构造成将开关请求信号发送到所述开关控制器，以打开所述第一电源输出开关和第二电源输出开关中的一个，关闭所述第一电源输出开关和第二电源输出开关中的另一个，并打开或关闭每个所述高频输入开关和低频输入开关。在收到所述开关请求信号之后，所述开关控制器控制所述第一电源输出开关和第二电源输出开关，并且还控制与发送所述开关请求信号的感应加热装置相连的所述高频输入开关和低频输入开关。当所述
开关控制器已根据所述开关请求信号完成控制时，所述开关控制器向所述感应加热装置发送开关完成信号。在收到所述开关完成信号之后，所述感应加热装置控制所述第一电源的输出和所述第二电源的输出。根据本专利技术的另一方面，一种感应加热方法包括：设置多个感应加热装置，每个所述感应加热装置具有加热线圈、被构造成调整高频输出时间和低频输出时间相对于输出周期的比率并输出高频电力和低频电力的第一电源、被构造成输出频率与从所述第一电源输出的电力的频率不同的第二电源和开关部分；操作来自于一个所述感应加热装置的所述开关部分，以选择第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的一个；以及对配置在所述一个感应加热装置上的工件进行感应加热。在所述第一模式中，所述一个感应加热装置接受来自于所述第一电源的所述高频电力和低频电力中的一个。在所述第二模式中，所述一个感应加热装置接受来自于所述第二电源的电力。在所述第三模式中，所述一个感应加热装置通过分时方法接受来自于所述第一电源的不同频率的电力。在所述第四模式中，所述一个感应加热装置以叠加方式接受来自于所述第一电源的所述高频电力和低频电力中的一个以及来自于所述第二电源的电力。根据本专利技术的上述方面，所述电源系统被构造成输出多个频率。所述电源系统可以向感应加热装置同时或交替地输出高频和低频。因此，可以任选地设定从所述电源系统向所述感应加热装置供应的电力的高频分量与低频分量的比率。因此，当来自于所述电源系统的输出频率是f1、f2和f3时，可以提供等同于使用f1、f2和f3之外的频率进行感应加热的情况下的效果(在后文中称为“频率效果”)。此外，由于所述多个感应加热装置从单一电源系统供电，因此可以减小所述系统的尺寸。根据本专利技术的另一方面，一种输出监测装置适于装接到一个以上供电装置，每个供电装置包括被构造成将交流电转变成直流电的换流
器和被构造成以给定频率打开和关闭从所述换流器输入的直流电的逆变器，所述供电装置适于连接到单一加热线圈以为所述单一加热线圈供电。所述输出监测装置包括：测量部分，该测量部分被构造成在每个取样时间测量从所述换流器输出到所述逆变器的直流电的电流和电压；以及处理单元，该处理单元被构造成从在每个取样时间由所述测量部分测量到的所述电流和电压的值来获得每个频率的电功率的量，并根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应加热方法，包括：设置多个感应加热装置，每个所述感应加热装置都具有：加热线圈；第一电源，该第一电源被构造成调整高频输出时间和低频输出时间相对于输出周期的比率并输出高频电力和低频电力；第二电源，该第二电源被构造成输出频率与从所述第一电源输出的所述电力的频率不同的电力；以及开关部分；操作来自于一个所述感应加热装置的所述开关部分，以选择第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的一个；以及对配置在所述一个感应加热装置上的工件进行感应加热，其中，在所述第一模式中，所述一个感应加热装置接受来自于所述第一电源的所述高频电力和所述低频电力中的一个，其中，在所述第二模式中，所述一个感应加热装置接受来自于所述第二电源的所述电力，其中，在所述第三模式中，所述一个感应加热装置通过分时方法接受来自于所述第一电源的不同频率的电力；并且其中，在所述第四模式中，所述一个感应加热装置以叠加方式接受来自于所述第一电源的所述高频电力和低频电力中的一个以及来自于所述第二电源的所述电力。

【技术特征摘要】
2012.05.18 JP 2012-115121;2012.05.18 JP 2012-115121.一种感应加热方法，包括：设置多个感应加热装置，每个所述感应加热装置都具有：加热线圈；第一电源，该第一电源被构造成调整高频输出时间和低频输出时间相对于输出周期的比率并输出高频电力和低频电力；第二电源，该第二电源被构造成输出频率与从所述第一电源输出的所述电力的频率不同的电力；以及开关部分；操作来自于一个所述感应加热装置的所述开关部分，以选择第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的一个；以及对配置在所述一个感应加热装置上的工件进行感应加热，其中，在所述第一模式中，所述一个感应加热装置接受来自于所述第一电源的所述高频电力和所述低频电力中的一个，其中，在所述第二模式中，所述一个感应加热装置接受来自于所述第二电源的所述电力，其中，在所述第三模式中，所述一个感应加热装置通过分时方法接受来自于所述第一电源的不同频率的电力；并且其中，在所述第四模式中，所述一个感应加热装置以叠加方式接受来自于所述第一电源的所述高频电力和低频电力中的一个以及来自于所述第二电源的所述电力。2.一种输出监测装置，该输出监测装置适于装接到一个以上供电装置，每个所述供电装置都包括被构造成将交流电转变成直流电的换流器和被构造成以给定频率打开和关闭从所述换流器输入的直流电的逆变器，所述供电装置适于连接到单一加热线圈以为该单一加热线圈供电，所述输出监测装置包括：测量部分，该测量部分被构造成在每个取样时间测量从所述换流器输出到所述逆变器的所述直流电的电流和电压；以及处理单元，该处理单元被构造成从在每个取样时间由所述测量部分测量到的所述电流和所述电压的值来获得每个频率的电功率的量，
\t并根据所述每个频率的电功率的量来获得每个频率的平均电功率。3.根据权利要求2所述的输出监测装置，其中，所述测量部分包括：电流和电压测量单元，该电流和电压测量单元被构造成在每个取样时间测量从所述换流器输出到所述逆变器的所述直流电的所述电流和所述电压；以及频率测量单元，该频率测量单元被构造成计数每单位时间由所述逆变器做出的开关的次数，其中，所述处理单元从在每个取样时间由所述电流和电压测量单元测量到的所述电流和所述电压的值获得所述每个频率的电功率的量，并根据所述每个频率的电功率的量获得每个频率的平均电功率。4.根据权利要求2所述的输出监测装置，其中，所述逆变器通过分时多路转换、通过调整高频输出时间和低频输出时间相对于输出周期的比率，从所述供电装置中的一个向所述单一加热线圈供应高频输出电力和低频输出电力，并且其中，所述处理单元根据由所述测量部分测量到的值来获得从所述一个供电装置输出的每个所述高频和低频的平均电功率。5.根据权利要求2所述的输出监测装置，其中，所述一个以上供电装置包括第一供电装置和第二供电装置，其中，所述第一供电装置的所述逆变器以第一频率打开和关闭从所述第一供电装置的所述换流器输入的所述直流电，所述第二供电装置的所述逆变器以第二频率打开和关闭从所述第二供电装置的所述换流器输入的所述直流电，其中，通过叠加所述第一频率和所述第二频率，将电力从所述第一供电装置和所述第二供电装置供应到所述单一加热线圈，其中，所述测量部分包括：第一测量单元，该第一测量单元被配置成在每个取样时间测量在所述第一供电装置中从所述换流器输出到所述逆变器的所述直流电的电流和电压；以及第二测量单元，该第二
\t测量单元被构造成在每个取样时间测量在所述第二供电装置中从所述换流器输出到所述逆变器的所述直流电的电流和电压，并且其中，所述处理单元从在每个取样时间由所述第一测量单元测量到的所述电流和所述电压来获得所述第一频率的电功率的量，从在每个取样时间由所述第二测量单元测量到的所述电流和所述电压来获得所述第二频率的电功率的量，并且根据所述每个频率的电功率的量来获得所述每个频率的平均电功率。6.根据权利要求3所述的输出监测装置，其中，所述供电装置通过开关部分装接到多个各自具有单一加热线圈的感应加热装置，使得通过控制来自于所述多个感应加热装置的所述开关部分，能够将所述供电装置连接到任一所述感应加热装置，其中，为每个所述感应加热装置设置所述处理单元，并且所述处理单元获得由所述测量部分测量的值以确定所述每个频率的平均电功率与发送到所述供电装置的供电命令之间的一致性。7.一种感应加热系统，包括：供电装置，该供电装置包括被构造成将交流电转变成直流电的换流器，以及被构造成以给定频率打开和关闭从所述换流器输入的所述直流电的逆变器；多个感应加热装置；开关部分，该开关部分连接在所述供电装置与所述多个感应加热装置之间，以将从所述供电装置供应的电力选择性地输出到所述感应加热装置中的一个；以及根据权利要求2所述的输出监测装置，其中所述测量部分被构造成在每个取样时间测量从所述换流器输出到所述逆变器的所述直流电的所述电流和所述电压。8.一种感应加热系统，包括：第一供电装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野徹也，杉本真人，清泽裕，相羽敏弘，冈和富，小林国博，生田文昭，川嵜一博，
申请(专利权)人：高周波热錬株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP