具有可运动的线圈的紧凑的感应加热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于加热构件(1)的感应加热系统，其中感应加热系统具有交流电压供给装置(10)、电容器(20)、移动单元(30)和感应线圈(40)。交流电压供给装置(10)向串联振荡回路供给交流电压，所述串联振荡回路由电容器(20)和感应线圈(40)形成。移动单元(30)可以实现感应线圈(40)在至少一个方向(37，38)上相对于构件(1)横向移动。电容器(20)设置在移动单元(30)与感应线圈(40)之间。本发明专利技术还涉及一种用于生成式制造构件(1)的设备，所述设备具有这种感应加热系统。应加热系统。应加热系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可运动的线圈的紧凑的感应加热系统


[0001]本专利技术涉及一种用于加热构件的感应加热系统以及一种具有这种感应加热系统的用于生成式制造构件的设备。

技术介绍

[0002]感应加热是通过在导电体中产生的涡流损耗来加热所述导电体的方法。为此，感应加热系统使用由交流电流穿流的线圈，所述线圈也称为感应线圈或感应器。所述线圈产生在材料中感应涡流的交变磁场。例如，感应加热应用在退火、钎焊、焊接、熔化、热装(Aufschrumpfen)或材料检查中。
[0003]不太长的时间前出现在构件的生成式制造中也使用感应加热的构思。为此，例如，在熔化之前预加热逐层施加到平台上的粉末状或线状的金属材料。替选地，也可以在熔化后对熔化的材料进行感应加热。在两种情况下，在合适的过程参数的情况下可以期望生成式制造的构件的材料质量得以改进。
[0004]感应器的加热功率通常仅作用在线圈周围的小的区域内，通常几厘米内的区域。然而，在构件的生成式制造中，例如借助于选择性激光熔化，会加热与此相比大的面。因此，可移动(换言之：可移位)的主加热装置、例如激光束源配备有感应线圈，使得所述主加热装置也可以相对于构件移动。感应加热系统的其余部分可以如迄今为止那样使用。
[0005]感应加热系统已知具有串联振荡回路，所述串联振荡回路由电容器和感应线圈形成并且由交流电压供给装置供给交流电压。为了实现感应加热系统的高的加热功率，通常在振荡回路中预设高的电流。例如，这借助于产生直至几千伏的高电压的感应发电机和将所述高的输入交流电压转换成低的输出交流电压但是高电流的变压器来实现。在串联振荡回路中实际上施加低电压，然而存在高的无功交流电压。
[0006]因此，挑战在于在感应加热系统的电线路处不仅施加有高电压，而且也穿流高电流。高电流主要引起必须导出的热量。高电压展现可能引起电压飞弧的风险，所述风险可能引起设备的失效，或者在最坏的情况下可能引起危害设备的操作人员。
[0007]因此存在如下问题：必须保护可移动的线圈的馈电线不仅免受过热而且电压飞弧的影响。
[0008]抵抗线路的过热，已知冷却、例如用水冷却。然而，水冷却的电线缆通常不适合于如在具有运动的线圈的感应加热系统中出现的频繁弯曲。出于所述原因，例如使用水冷却的铜轨道。在所述情况下，可以借助于滑座来实现感应线圈的可移动性，所述滑座可以在轨道上移动并且借助于滑动触点与轨道电连接。水冷却的铜轨道和滑动触点能够传导数百A的范围内的电流，然而也施加数百V的高电压。因此，除了载流容量外，还必须确保电压安全性。虽然感应发电机的调节装置能够对电感或线路电阻的变化作出反应，但是飞弧可能引起系统失效。因此，所述解决方案的运行安全性低并且可能引起失效。作为对策，必须限制最大功率。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的是提供与现有技术相比改进的具有可移动的感应线圈的感应加热系统，以及与现有技术相比改进的具有这种感应加热系统的用于生成式制造构件的设备。
[0010]所述目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中详细说明有利的实施方式。
[0011]本专利技术包括用于加热构件的感应加热系统，其中感应加热系统具有交流电压供给装置、电容器、移动单元和感应线圈。交流电压供给装置向由电容器和感应线圈形成的串联振荡回路供给交流电压。移动单元可以实现感应线圈在至少一个方向上相对于构件横向地移动。电容器设置在移动单元与感应线圈之间。
[0012]本专利技术所基于的构思在于：将电容器尽可能靠近感应线圈放置，以便局部限制其中存在高无功电压的串联振荡回路。因为无功电压仅存在于在电容器与线圈之间伸展的电线路(在本申请的范围内也称为“馈电线”)中，所以也仅有所述线路或仅有所述对应的区域经受电压飞弧的危险。尤其地，移动单元处的传统上特别易受电压飞弧影响的区域通过将电容器放置在移动单元“后”(从由交流电压供给装置伸展至感应线圈的电流方向的角度来看)不再经受相对高的无功电压，而是仅仍经受相对低的有效施加的交流电压。
[0013]在本专利技术的一个有利的实施方式中，交流电压供给装置包括用于产生输入交流电压的感应发电机和用于将输入交流电压转换成输出交流电压的变压器。
[0014]例如，感应发电机产生具有在几千赫兹和几兆赫兹之间的频率以及直至2,000伏的电压的交流电压。该电压可以借助于线缆引导至变压器，所述变压器将作为输入交流电压的所述高电压转换成较低的输出交流电压。然而伴随于此，将相对低的输入电流强度转换成感应线圈可用的高的输出电流强度。
[0015]移动单元能够使感应线圈至少在一个方向上侧向(换言之：横向)移动(换言之：移位或运动)。横向移动在此涉及关于构件的侧向移动。这尤其并不表示垂直于构件表面的移动，即朝向或远离所述构件。所述移动是必要的，因为感应加热系统的目的是加热构件，但是感应线圈始终只能加热线圈的导体周围的小区域。在假设构件的面式扩展相对于感应线圈大且该构件应至少依次在多个或甚至所有区域处被加热的情况下，感应线圈必须相对于构件运动。
[0016]具体地，在本专利技术的一个优选的实施方式中，移动单元通过至少一个轨道和至少一个滑座来实现。在此，滑座设计用于在轨道上运动。因此，轨道预设如下方向：滑座可以沿着所述方向运动，并从而感应线圈也可以沿着所述方向运动。
[0017]在实践中，移动单元也可以具有两个平行设置的轨道，即所谓的轨道对，其中然后滑座可以在轨道对上移动。
[0018]移动单元优选地设计成，使得所述移动单元可以实现感应线圈在多于一个的方向上的可运动性，尤其在彼此垂直的两个方向上的可运动性。在此，可以实现感应线圈相对于构件横向移动的方向尤其重要。移动单元有利地设计成，使得感应线圈可以在俯视图中在构件的整个面上移动。这引起，借此可以逐步加热构件的与感应线圈相对的整个表面。
[0019]移动单元的轨道与滑座之间的电接触例如可以借助于滑动触点(也称：滑移触点)来实现。
[0020]在本感应加热系统中，轨道例如可以构成为(水冷却的)铜轨道，并且滑座可以具有沿着铜轨道移动的集电器。随着时间，在轨道和/或集电器中很可能会有一定的材料磨损，这增加电荷飞弧的概率。然而，因为通过根据本专利技术的感应加热系统的设计方案，滑动触点处的电压可以选择得小，所以可以强烈降低电荷飞弧的概率。
[0021]电容器的具体放置与相应的个别情况相关。一种可能性是将电容器靠近感应线圈放置，使得电容器和感应线圈形成所谓的感应模块，并且这也在结构上、例如通过共同的壳体来表示。因此，共同的壳体就已经是有利的，因为电容器与感应线圈之间的电线路由于高的无功电压而对接触非常敏感。
[0022]电容器通常相对体积大，以便可以吸收由感应线圈感应的高的电压。就此而言，提供另一电容器可能是有吸引力的或有必要的，所述另一电容器处于交流电压供给装置与移动单元之间，并且所述另一电容器与在移动单元与感应线圈之间的电容器一起形成串联振荡回路的电容式电阻。通过将总电容划分为在移动单元前和移动单元后，可以实现移动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加热构件(1)的感应加热系统，所述感应加热系统包括交流电压供给装置(10)、电容器(20)、移动单元(30)和感应线圈(40)，其中
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所述交流电压供给装置(10)向串联振荡回路供给交流电压，所述串联振荡回路由所述电容器(20)和所述感应线圈(40)形成，
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所述移动单元(30)能够实现所述感应线圈在至少一个方向上相对于所述构件(1)横向移动，以及
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所述电容器(20)设置在所述移动单元(30)与所述感应线圈(40)之间。2.根据权利要求1所述的感应加热系统，其中所述交流电压供给装置(10)具有用于产生输入交流电压的感应发电机(11)和用于将所述输入交流电压转换成输出交流电压的变压器(12)。3.根据上述权利要求中任一项所述的感应加热系统，其中所述移动单元(30)具有轨道(31，34)和滑座(32，35)，其中所述滑座(32，35)设计用于在所述轨道(31，34)上运动，以及其中所述轨道(31，34)限定所述感应线圈(40)运动所沿着的方向(37，38)。4.根据权利要求3所述的感应加热系统，其中所述轨道(31，34)与所述滑座(32，35)之间的电接触借助于滑动触点(33，36)来实现。5.根据上述权利要求中任一项所述的感应加热系统，其中所述移动单元(30)能够实现所述感应线圈(40)在两个方向(37，38)上相对于所述构件(1)横向移动，其中两个所述方向(37，38)尤其彼此垂直。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：