减小磁场的电阻式加热元件制造技术

公开了加热元件组件、包含加热元件组件的加热炉、形成加热元 件组件的方法、形成加热炉的方法以及减小双绕线圈中的磁场的方法。 所述加热元件组件包括两个部件，每个部件由加热元件导线形成。所 述两个部件相对彼此在空间上布置并电排布，以使得加在所述加热元 件组件的电流同时沿相反方向流过所述两个部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及电阻式加热元件。更具体地，本公开涉及在组件中的 电阻式加热元件的构建以及排布，以获得有益的性能。
技术介绍
在以下技术的讨论中，参考了特定的结构和/或方法。然而，下列 参考并不被i仝释为认为这些结构和/或方法组成了现有技术。中请人明 确地保留认为这类结构和/或方法对本专利技术不构成现有技术的权利。电阻式加热兀件普遍地用于热处理。例如，参见美国专利Nos: 5,038,019; 5,461,214;以及6,512,206。现有的许多高温加热元件利用柱状加热元件组件，其中起作用的 加热元件是电阻导线构成的螺旋形线圈。所述导线倾向于具有相对低 的电阻，这必需相当大的电流以产生将导线加热到所需工作温度的所需功耗。众所周知的，传导电流的导线在其周围产生磁场。对直导体应用 安培定律告诉我们，其磁场被组织为环绕着导体的轴的一系列的线， 方向取决于电流的方向。观察电流流向你的导体端，产生以逆时针旋 转的场线。此外，当应用于导线的螺旋形线圈时，所述场变成被组织成北-南取向，其中北极朝向线圈的电流流出的一端。在线圈的外部，磁场强度随着到导体的径向距离增加而减小。在 距导体任意给定的距离，磁场强度直接随着导体中的电流量增加。螺 旋形线圈外部的磁场类似于棒状磁体的外部形成的场。在螺旋形线圈 内，磁场类似于螺线管，其中内部磁场由直线的，均匀分布的磁通线组成。加热元件中的波动磁场能够产生不希望的影响。这类影响之一是磁致伸缩。磁致伸缩是材料被置于波动磁场的结 果。这将随着材料被置于波动磁场而造成材料尺寸的微小变化。许多 材料被记载有磁致伸缩特性，当被置于波动磁场中时能引起其振动。 磁致伸缩是电力变压器哼鸣的原因。当用在圆柱形加热元件组件中时，其中起作用的加热元件组件是 电阻导线构成的螺旋形线圈，由磁致伸縮引入的振动能够对在加热元 件中处现的材料造成各种问题。这类问题之 一 是在炉内被处理的部件 例如山丁振动而移动。内部场也能够对置于炉腔内以测量处理参数的传感器具有不希望 的影响。波动磁场可能对处理具有其他不希望的影响。加热元件组件之外的场可能对元件组件附近的仪器具有不希望的影响。
技术实现思路
示范性加热元件组件包括两个部件，每个部件由加热元件导线形5成，其中两个部件在空间上沿相同轴空间上散开并且相对彼此布置成 使得加在加热元件上的电流同时沿相反方向流过两个部件。所述两个部件可以是任意合适的形状，以使得加的电流沿相反方 向流过两个部件。减小双绕线圈内的磁场的示范性方法包括电连接双绕线圈以使得 在线圈第一部分和线圈第二部分中的电流方向相反，第一部分和第二 部分在双绕线圈的轴向顺序地相邻。形成加热元件组件的示范性方法包括通过将两个螺旋形部件互绕 以构建双绕螺旋形线圈，每个螺旋形部件由加热元件导线形成，其中 所述两个螺旋形部件相对彼此在空间上布置并电排布，以使得加在双 绕螺旋形线圈的电流同时沿相反方向流过两个螺旋形部件。形成加热炉的示范性方法包括通过将两个螺旋形部件互绕以构建 双绕螺旋形线圈，每个螺旋形部件由加热元件导线形成，并且将所述双绕螺旋形线圈连接到力n热炉的电路，其中所述两个螺旋形部件相对 彼此在空间上布置并电排布，以使得电流同时沿相反方向流过所述两附图说明优选实施例的下列详细描述可通过结合附图理解，其中相同的附图标记代表相同的要素，并且其中图1示出了具有相反的电流流通路径的双绕线圈的加热元件组件 的等轴视图。图2示出了图1的组件的侧视图。图3示出了两个单绕螺旋形部分合并成单个双绕部分。图4是现有技术的线圈产生的磁场的横截面的示意图。图5是如此处公开的加热元件组件的示范性实施例产生的磁场的横截面的示意图。 具体实施例方式示范性加热元件组件包括两个部件，每个部件由加热元件导线形 成。所述两个部件相对彼此在空间上布置并电排布，以使得加在加热 元件卜.的电流同时从相反方向流过两个构件。所述两个部件可以是任意合适的形状，使得加的电流沿相反方向 流过两个部件。例如，这两个部件可以是两个螺旋形部件，加热元件 是双绕螺旋形线圈。两个螺旋形部件是互绕的，使得加的电流沿相反 方向流过两个部件，例如，在所述两个部件中的第一个中沿第一方向， 并且在所述两个部件中的第二个中沿第二方向。在另一实例中，这两 个部件具有非螺旋形形状。特定的特殊加热环境为加热元件使用非螺旋形几何排布。这些非螺旋形几何排列可以两者都是规则的几何图形， 例如，圆形、多边形、以及其他，以及包括特殊构形的不规则几何图 形以满足最终用户定义的加热廓线。在另外的示范性实施例中，此处公开的任意加热元件组件可被包 括在加热炉中，例如用于对衬底进行热处理的加热炉，对半导体材料 进行热处理的力l 1热炉，和/或对金属部件进行热处理的加热炉。应该理解的是此处公开的实施例和方法对直流和交流应用都适 用。直流应用提供流动方向相反的电流；交流应用，其中方向自身做 周期性地反向，也提供在 一 时间点上流动方向相反的电流。图1示出了加热元件组件100的示范性实施例。在图1中，两个 螺旋形线圈102， 104互绕，以使得它们共有由其中心点定义的公共轴 线106，并且被均匀地彼此隔开，以使得第一线圈102的和第二线圈 104中的对应的环之间的距离相同。第一线圈102从位于组件100的第 一端120处的第一连接器110开始，并延续到组件100的第二端130。第二线圈104从位于第一端120处的第二连接器112开始，并终止在 第二端130。在第二端130，第一线圈102和第二线圈104由连接器140 电连接。在电路中，第一连接器110和第二连接器112可以是电路的 起始和末尾。在图1的示范性实施例中，示出了双绕线圈中的相反的电流流通 路径。在第- 端UO，双绕线圈的单独部件，例如，两个单绕部分，被 电祠 一 布以使得加的电流从相反方向流过两个部件，所述方向由箭头方 向指出，箭头方向指出了瞬时的电流流向。所示双绕线圈是单区域双 绕线圈，但也可构建多区域双绕线圈和合并有多于两个部分的线圈。图2从侧视图示出了图1的相同组件100。公开了 一种减小加热元件中的磁场的方法。在双绕线圈的示范性 实施例中，所述双绕线圈被电连接，以使得在线圈的第一部分和线圈 的第二部分中的电流方向相反，第 一 部分和第二部分沿双绕线圈的轴 向顺序地相邻。公开的另一种方法形成加热元件。例如，示范性方法包括通过将 两个螺旋形部件互绕以构建双绕螺旋形线圈，每个螺旋形部件由加热 元件导线形成。所述两个螺旋形部件相对彼此在空间上布置并电排布， 使得施加到双绕螺旋形线圈的电流同时沿相反方向流过两个螺旋形部 件。所述双绕螺旋形线圈具有大约为两个螺旋形部件的一个的初始圈 距(turn pitch)的2倍的圈距。公开的另外一种方法形成加热炉。例如，通过将两个螺旋形部件 互绕以构建双绕螺旋形线圈，每个螺旋形部件由加热元件导线形成， 并且将所述双绕螺旋形线圈连接到加热炉的电路。所述两个螺旋形部 件在空间上布置并电排布，以使得电流同时沿相反方向流过所述两个螺旋形部件。图3示出了形成加热元件的方法的示范性实施例。在图3的示范性方法中，两个单绕螺旋形部分302， 304合并成单个双绕部分306。 在所述实例中，第一单绕螺旋形部分302具有圈数为9，第二单绕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·B·佩克，诺埃尔·H·约翰逊，吉姆·桑谢斯，庞特斯·K·H·尼尔松，
申请(专利权)人：MRL工业公司，
类型：发明
国别省市：