电磁稳定器的制造方法
【专利说明】电磁稳定器发明领域
[0001]本发明落在用于涂布铁磁材料的平状本体例如钢带的系统和工艺的范围内。特别地，本发明涉及一种电磁稳定器，其用于在具有熔融金属的铁磁材料金属带的涂布过程(例如镀锌过程)期间稳定和修正铁磁材料的带的变形。本发明还涉及一种用于涂布具有熔融金属的金属带的系统，该系统包括这种电磁稳定器。
现有技术
[0002]如已知的，铁磁材料的带，例如金属带，可以通过多种涂布工艺例如借助于镀锌工艺而在外部上被涂布。
[0003]在此类涂布工艺中，金属带一般经历通过利用电磁装置修正的变形和振动。举例来说，参照图1和图2，用于局部稳定金属带M的已知电磁装置包括面对的多对电磁致动器10。每个致动器包括铁磁材料的芯体，所述芯体包括一对磁极，在这对磁极上分别缠绕一对线圈2’、2〃，这对线圈2’、2〃沿着金属带M的供料方向100相互间隔开。由于在线圈2’和2〃中循环的电流，电磁致动器10产生了对磁性带M起作用的磁力，以便在涂布过程中稳定和修正带M自身的形状。根据正交于金属带M的供料方向100的方向100’，每对电磁致动器10与至少另一对电磁致动器10对齐。每对电磁致动器由电源供电，通常受到闭环控制器控制。确定每个电磁体的电流的水平的控制信号作为操作信息例如金属带M相对于理论供料平面所处的位置、涂层的厚度和均一性、金属带M的厚度和/或宽度、带自身的供料速度的函数而产生。金属带M相对于理论供料平面的位置利用多个位置传感器11来测量。
[0004]通过应用上述磁力，上述类型的电磁装置必须施加第一作用力以修正金属带M的横向变形和施加第二作用力以减小金属带M的振荡。一般而言，将必须产生静态磁场或随时间缓慢变化的磁场以施加第一作用力并且产生用于第二作用力的随时间迅速变化的磁场。这两种作用力产生两种不同需求。实际上，为了施加第一作用力，有必要最大化施加至金属带M的力的强度，而为了施加第二作用力，有必要最大化动态响应，即，磁力的变化速率。
[0005]这两种要求互相矛盾。从电磁的角度看，为了最大化磁力，有必要增大缠绕于电磁致动器10的芯体上的线圈2’和2〃的匝数或者增大磁极的其上缠绕有线圈的部分，以便得到最大的动态响应，线圈2’和2〃的匝数必须受限制或者磁极的其上缠绕有线圈的部分必须受限制。
[0006]针对该问题的可能的解决方案是制造两个独立的电磁装置，一个致力于修正变形，其中电磁力被最大化，并且另一个致力于减小振荡，其中磁场的变化速度以及因此产生的电磁力的变化速度反而被最大化。该解决方案的主要缺点是由此构思的装置缺乏紧凑度。
[0007]防止必须制造两个独立的装置并且同时实现了紧凑装置的第二解决方案是提供安置于相同电磁致动器10的相同芯体上的一个或更多个线圈2’、2〃。线圈可以均由相同的电源供电，对于必要的且耦合至连接到位置传感器的控制器的相同的电源是尺寸过大的(未示出解决方案)。可选择地，根据图2中所示的第三实施方式，线圈2’和2"由两个相应的且不同的电源4’和4〃供电。
[0008]该第二解决方案的主要缺点通过使仅存在的只一个电源加大尺寸的需求并且通过降低容量以减小振荡来确定。利用该解决方案，实际上，所需修正作用的第一解决方案和第二解决方案二者都通过磁性地利用金属带M的相同狭窄区域5’来获得，因为由线圈2’和2"产生的两个相应的磁场的线7’ (点划线)和7"(实线)沿着相同路径发展。根据具有有限厚度(一般在0.3mm和5mm之间的范围内)的金属带M的磁饱和的情况和电磁致动器10的情况，控制器6的参数必须被连续地修正以确保控制稳定性。正如例如从文件US20110217481所已知的，这种操作并不非常有效，这是因为，为了确保闭环控制系统的稳定性，无论涂布工艺何时被应用于不同厚度的金属带M，控制器6的参数都必须被修正。此夕卜，在上述已知的解决方案中，甚至当电源4’和4〃是独立的时，线圈2’、2〃在相同的芯体上被调节并且因此总是被磁耦合。这使得电源4’和4〃未最佳地工作，因为它们两个通过相应的磁场7’、7〃互相电耦合。实际上，源于第二线圈2〃的可变的磁场7〃在缠绕于相同铁磁芯体上的第一线圈2’中产生了感应的电流，该感应的电流与由第一电源4’在那里产生的主电流重叠。因此，为确保电源4’和4〃的常规操作所需的电源的电解耦(electricaluncoupling)是不可行的，这是因为电源通过相同的磁路相互作用。因此，这导致电源4’和4"的性能的降低并且在最坏的情况下导致通过控制器6有效地控制电源自身的不可能性。
[0009]发明概述
[0010]因此，本发明的具体目的是提供一种电磁装置，其用于在铁磁材料的金属带(例如金属带)自身的涂布期间稳定并减少该带的变形，能够消除参照引用的现有技术在上面提到的缺陷。
[0011]具体地，提供一种装置，其允许两个上面提到的作用被分离并且使它们磁独立:
[0012]-修正带的横向变形，和
[0013]-减少带的振荡。
[0014]本发明的另一个目的是最小化由该装置自身的安装所占据的空间。
[0015]这些目的通过电磁稳定器来实现，所述电磁稳定器用于在由铁磁性金属材料制成的带的供料期间稳定和修正带的变形，所述装置包括:
[0016]-第一多个电磁体，其沿着平行于所述带的理论供料平面且正交于所述带的供料方向的横向方向对齐，
[0017]-第二多个电磁体，其安置在关于所述理论平面镜像所述第一多个电磁体的位置中，
[0018]其中所述电磁体中的每一个包括:
[0019]-芯体，其配备有至少第一磁极和第二磁极，
[0020]-至少第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈分别围绕所述第一磁极和所述第二磁极缠绕，
[0021 ]-第一电源和第二电源，第一电源和第二电源分别为所述第一线圈和所述第二线圈供电，从而分别产生第一磁场和第二磁场，
[0022]-在所述第一线圈和所述第二线圈之间延伸的间隙，
[0023]其特征在于，所述电磁体中的每一个还包括由铁磁材料制成的至少一个集中器(concentrator)，所述集中器连接至所述芯体并且安置在所述间隙中，以使得所述第一线圈和所述第二线圈彼此磁独立。
[0024]根据本发明的又一方面，前述问题通过一种用于在由铁磁性金属材料制成的带的供料期间稳定和修正所述带的变形的工艺来解决，所述工艺包括以下步骤:
[0025]-产生第一多个磁场，第一多个磁场沿着平行于所述带的理论供料平面且正交于所述带的供料方向的横向方向对齐，所述第一多个磁场的大小设置为修正所述带的横向变形；
[0026]-产生第二多个磁场，第二多个磁场沿着平行于所述带的理论供料平面且正交于所述带的供料方向的横向方向对齐，所述第二多个磁场沿着所述供料方向与所述第一多个磁场间隔开，所述第二多个磁场的大小设置为修正所述带的振荡；
[0027]其特征在于，所述工艺包括另外的步骤:使一个或更多个铁磁性集中器介于所述多个磁场之间，以使得所述第一多个磁场相对于所述第二多个磁场磁独立。
[0028]附图简述
[0029]本发明的另外的特征和优势将依据借助于附图通过非限制性示例示出的根据本发明的电磁装置的优选但非排他的实施方式的详细描述而变得更明显，在附图中:
[0030]-图1是在用于涂布金属带的系统中使用的、从现有技术已知的电磁稳定器的轴测图；
[0031]-图2是已知的电磁稳定器的示意图，包括用于控制所产生的磁场的驱动的配线图；
[0032]-图3是与图2的示意图相对应的根据本发明的电磁稳定器的示意图；
[0033]-图4是根据本发明的电磁稳定器的变型的示意图；
[0034]-图5是与图1的轴测图相对应的图4中的电磁稳定器的轴测图；
[0035]-图6是图5中的电磁稳定器的细节的轴测图；
[0036]-图7是图6中的细节的变型的轴测图；
[0037]-图8是图5中的电磁装置的变型的轴测图。
[0038]发明详述
[0039]参照附图3-8，用于稳定和修正铁磁材料的带的变形的电磁稳定器I统一以参考数字I表示。
[0040]电磁装置I可以用于在铁磁材料的带M的生产过程中的供料期间修正带M的横向变形并且减少带M的振荡。具体地，电磁稳定器I特别适合于被用于使带M在实施涂布工艺例如镀锌工艺的系统内的行进是稳定的。
[0041]电磁稳定器I还可以任选地用于在带自身上有意地产生变形。
[0042]图3至图8是指根据本发明的电磁稳定器I的可能的实施方式。电磁稳定器I包括第一多个电磁体15和第二多个电磁体16。第一多个电磁体15沿着大体上平行于带M的理论供料平面50且正交于平行于理论平面50的供料方向100的横向方向100’对齐。同样地，第二多个电磁体16安置在所述第一多个电磁体15关于理论平面50镜像的位置中。因此，电磁体16也沿着同样平行于带M的理论供料平面50且正交于所述供料方向100的方向对齐。为了本发明的目的，术语理论供料平面50意图表示一平面，沿着该平面，带M