[发明专利]加热装置、其用途和工具

说明书

描述了加热装置、它的用途和用于制造加热装置的工具。该装置包含感应元件、受感应的元件、和放置在该感应元件和该受感应的元件之间的第一介电元件。该受感应的元件包含金属合金，该金属合金含有第一金属或第一金属混合物，其百分比占总重量在90重量％和99.99重量％之间，并且含有第二金属或第二金属混合物，其百分比占总重量在0.01重量％和10重量％之间。第一金属是无磁性金属，例如抗磁性或顺磁性或反铁磁性金属，或第一金属混合物是无磁性的和/或可仅包含非磁性金属。第二金属是铁磁性或亚铁磁性金属，或第二金属混合物仅包含铁磁性或亚铁磁性金属。替代金属，可使用具有金属性行为的材料例如导电工程塑料。

技术领域

本发明涉及加热装置，其包含感应元件、具有金属性和/或介电行为的单片或使用地层学的多层的受感应的元件和放置在它们之间的介电元件。这种类型的感应加热装置可用于加热房间和/或物体，在其上放置或整合加热装置或者用于加热和烹饪食物、流体及其他，或者用于在工业过程中加热部件或机器。

背景技术

已知通过使金属性元件经受空间和/或时间上变化的磁场，在该元件自身中感应有电流；这些电流被定义为寄生电流(或Eddy电流)并且本身它们通过焦耳效应加热金属元件，焦耳效应与重新定向磁畴(在文献中已知为磁滞回线，其为铁磁材料的特性和典型)的耗散效应相配合。

许多实际应用利用这种现象。必须在最为人所知中列举，例如感应炉盘(hob)上锅的加热和一些类型的重型车辆中电磁制动器的制备。

不是所有的具有金属性行为的材料都适合于制造实际感兴趣的利用这种现象的物品。

例如，对于制造感应炉盘用的锅而言，必然使用具有足够低电阻的金属用于有效地传导所感应的寄生电流，但是超出电阻的某一下限，则未获得足够的能量耗散来通过焦耳效应加热锅。

还可在其他技术领域中发现相同的缺陷。

因此，随着时间推移，一些金属比其他金属优选，因此在参考市场中产生了实际上的标准。

一旦再次提及感应炉盘用锅的实例，铸铁和一些铁素体钢比铝优选，尽管后者具有更低的比重(会允许制造轻且更便宜的锅的特性)和使其更适合于烹饪食物的高热传导率。

同样在铁路、汽车和工业自动化领域，铁和一些钢材是制造电磁制动器的一些优选的金属。

换句话说，从物理化学性质的观点来看较差性能但是较好响应在上述现象的背景下与民用或工业用途相容的功率下产生的磁场的其他金属优选于一些具有更适合于特定用途的物理化学性质的金属。

大体上，具有高热传导率值的金属还拥有高的电传导率但是有时对于获得由感应引起的有效产热是过多的。例如银、金和铝特性在于优异的热和电传导率，但是对具有民用或工业功率和/或频率的变化的磁场反应差。

众所周知，可取决于在磁场存在下对磁化的态度来将金属分类。在数量上和实际上，取决于相对磁导率的值将金属分类为铁磁性、抗磁性和顺磁性，相对磁导率本身对应于金属的绝对磁导率和真空的磁导率μ₀之间的以下比率：

(1)μ_r＝μ/μ₀

绝对磁导率定义为在磁感应B和磁化场的强度H之间的比率，即：

(2)μ＝B/H。

真空的磁导率μ₀是基础物理常数之一，它的值以国际系统表示为亨利/米：

(3)μ₀＝4π·10^-7H/m。

在抗磁性金属中相对磁导率是恒定的(μμ₀)并且稍微小于单位一。在顺磁性金属中相对磁导率稍微高于单位一并且与温度成反比例。在铁磁性金属中相对磁导率比单位一高得多(μμ₀)并且除温度之外还随磁化场的变化而变化。