L’induzione magnetica consente il riscaldamento mirato di un oggetto per applicazioni che includono tempra superficiale, fusione, brasatura, saldatura, cottura, sigillatura, trattamenti termici e lavorazioni della plastica. L’induzione viene utilizzata per riscaldare materiali conduttori liquidi come metalli fusi e anche conduttori gassosi come i plasmi. L’induzione può anche essere utilizzata per riscaldare tubi contenenti liquidi non conduttivi o crogioli contenenti qualsiasi tipo di materiale, entrambi realizzati in grafite amorfa o sinterizzata. L’induzione viene ampiamente utilizzata nell’industria dei semiconduttori per il riscaldamento del silicio e di altri materiali.
Il ferro e le sue leghe rispondono particolarmente bene al riscaldamento ad induzione, grazie della loro natura ferromagnetica. Le correnti parassite possono tuttavia essere generate in qualsiasi conduttore e l’isteresi magnetica può verificarsi in qualsiasi materiale magnetico.
Il setup di base è composto da una scheda di controllo, un modulo di potenza, un trasformatore di adattamento di impedenza e una tank risonante L-C. Il generatore fornisce alta corrente ad alta frequenza alla tank risonante e il pezzo, che è posizionato all’interno della bobina, viene riscaldato dal campo magnetico alternato che induce correnti parassite al suo interno.
La frequenza della corrente induttiva determina la profondità in cui le correnti parassite indotte penetrano nel pezzo, e la profondità di penetrazione effettiva dipende da diversi parametri tra cui la resistività del materiale (maggiore è la resistività, maggiore è la profondità) e il campo magnetico frequenza (maggiore è la frequenza, minore è la profondità). La resistenza equivalente del pezzo, e quindi l’efficienza, è funzione della dimensione del pezzo rispetto alla profondità di riferimento: ne consegue che, mentre i materiali spessi possono essere facilmente riscaldati a diverse centinaia di gradi con pochi kilohertz, le parti più piccole richiedono solitamente frequenze dell’ordine delle centinaia di kilohertz per essere riscaldate efficacemente, soprattutto se il materiale non è ferromagnetico.
Il controller fornisce un PWM modulato in frequenza basato su PLL al modulo di potenza per mantenere luna perfetta sintonizzazione, consentendo così la commutazione a zero-voltage e a zero-current per prestazioni di prim’ordine in termini di efficienza e compatibilità elettromagnetica.
Il modulo di potenza può commutare fino a 4 kW di potenza a frequenze fino a 500 kHz, grazie all’impiego di MOSFET ad altissima velocità e allo speciale layout che ottimizza gli elementi parassiti.
