DD146403A1

DD146403A1 - DEVICE FOR ELECTROMAGNETIC HIGH ENERGY IMPULSE FORMING

Info

Publication number: DD146403A1
Application number: DD21616979A
Authority: DD
Inventors: Heinz-Peter Scheibe; Volker Fischer
Original assignee: Scheibe Heinz Peter; Volker Fischer
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1981-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Hochenergieimpulsumformung, die aus einer Magnetumformspule als Umformwerkzeug und n Stoszstromgeneratoren besteht. Es soll eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Hochenergieimpulsumformung geschaffen werden, deren Anwendungsbereich ohne schaltungs- und anlagentechnischen Mehraufwand gegenueber den bekannten Vorrichtungen erweitert ist. Hierzu ist eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Hochenergieimpulsumformung zu entwickeln, bei der mit einfachen Mitteln grosze Speicherenergien ohne Verringerung der Frequenz des Entladestroms erzielt werden. Die Aufgabe wird geloest, indem das Umformwerkzeug der Vorrichtung aus mehreren Teilspulen besteht, wobei jede Teilspule nur wenige Windungen, im Extremfall nur eine Windung, aufweist und potentialgetrennt von den anderen Teilspulen an jeweils einen zusammen mit den anderen Stoszstromgeneratoren gleichzeitig zuendbaren Stoszstromgenerator angeschlossen ist. Die einzelnen Teilspulen sind mechanisch so zusammengesetzt, dasz sich die Magnetfelder der einzelnen Teilspulen zu einem resultierenden auf das Werkstueck wirkenden Magnetfeld ueberlagern.The invention relates to a device for electromagnetic high energy impulse forming, which consists of a Magnetumformspule as forming tool and n Stoszstromgeneratoren. It is intended to provide a device for electromagnetic high-energy pulse transformation, the scope of which is expanded without switching and plant-technical overhead compared to the known devices. For this purpose, an apparatus for electromagnetic high-energy pulse transformation is to be developed in which large storage energy is achieved by simple means without reducing the frequency of the discharge current. The object is achieved by the forming tool of the device consists of several sub-coils, each sub-coil only a few turns, in extreme cases, only one turn, and is isolated from the other sub-coils connected to a zuzbaren together with the other Stoszstromgeneratoren simultaneously Stoszstromgenerator. The individual partial coils are mechanically assembled so that the magnetic fields of the individual partial coils overlap to a resulting magnetic field acting on the workpiece.

Description

Titel der Erfindung:Title of the invention:

"Vorrichtung zur elektromagnetischen Hochenergieimpulsum-·· formung""Apparatus for electromagnetic high energy impulse conversion"

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Hochenergieimpulsumformung, die im wesentlichen aus einer Magnetumformspule als Umformwerkzeug und η Stoßstromgeneratoren besteht·The invention relates to a device for electromagnetic high-energy pulse transformation, which essentially consists of a magnetic conversion coil as forming tool and η surge generators.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

Es ist bekannt, daß der Effekt de's elektromagnetischen Umformens leitfähiger Materialien in starkem Maße von dem auf das Werkstück wirkenden magnetischen Druck abhängt (Winkler, Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Verlag Technik, Berlin 1973)o In diesem Zusammenhang steht oft die Forderung nach sehr großen magnetischen Feldstärken und hohen Frequenzen des Magnetfeldes· Um diese hohen Frequenzen zu realisieren wird die Windungszahl des Umformwerkzeüges, das in der Regel aus einer Spule besteht sehr klein gehalten· Im Extremfall wird nur eine Windung vorgesehen· Die entsprechend große magnetische Feldstärke wird durch sehr hohe durch die Umformspule fließende Entladeströme erreicht, die ihrerseits durch große Speicherenergien realisiert werden.It is known that the effect of electromagnetic conversion of conductive materials depends to a great extent on the magnetic pressure acting on the workpiece (Winkler, Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Verlag Technik, Berlin 1973) o In this context, there is often the demand for very large magnetic field strengths and high Frequencies of the magnetic field · In order to realize these high frequencies, the number of turns of the Umformwerkzeüges, which consists usually of a coil is kept very small. In extreme cases, only one turn is provided · The correspondingly large magnetic field strength is due to very high flowing through the Umformspule discharge achieved, which in turn are realized by large storage energy.

Zur Realisierung großer Speicherenergien werden bereits mehrere Stoßstromgeneratoren parallel geschaltet, da die Speicherenergie eines Stoßstromgenerators begrenzt ist·In order to realize large storage energies, several surge current generators are already connected in parallel since the storage energy of a surge current generator is limited.

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(Peterson, C„, Untersuchungen über die Zündverzugszeit von Dreielektrodenfunkenstrecken, Dissertation, TH Braunschweig 1963, Morghen, D·, Über die Zündung parallelgeschalteter Dreielektrodenfunkenstrecken, Dissertation, TH Braunschweig 1975 und Menke, M., Koch, W₀, Technische Aspekte der modernen Plasmaforschung, ETZ-A Jg* 84, 1963 Heft 3) Die Stoßstromgeneratoren wirken hierbei gemeinsam auf ein Umformwerkzeug·(Peterson, C ", Investigations on the ignition delay time of three - electrode spark gaps, dissertation, TH Braunschweig 1963, Morghen, D ·, about the ignition parallel - connected three - electrode spark gaps, dissertation, TH Braunschweig 1975 and Menke, M., Koch, W ₀ , technical aspects of the modern Plasma Research, ETZ-A Jg * 84, 1963 Issue 3) The surge generators act together on a forming tool ·

Derartige Parallelschaltungen von Stoßstromgeneratoren haben ein beschränktes Anwendungsgebiet, da sie trotz eines schaltungstechnischen Mehraufwandes mit einer Verringerung der Frequenz des Entladestroms verbunden,, sind."Such parallel circuits of surge generators have a limited field of application, since they are connected, despite an additional circuitry overhead with a reduction in the frequency of the discharge current ,, are.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Hochenergieimpuisumformung zu schaffen, deren Anwendungsbereich ohne wesentlichen schaltungs- und anlagentechnischen Mehraufwand gegenüber den bekannten Vorrichtungen erweitert ist.The aim of the invention is to provide a device for electromagnetic Hochenergieimpuisumformung, the scope of which is extended without significant circuit and plant engineering overhead compared to the known devices.

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Hochenergieimpuisumformung zu entwickeln, bei der mit verhältnismäßig einfachen Mitteln große Speicherenergien ohne Verringerung, der Frequenz des Entladestromes erzielt werden.The invention has for its object to develop a device for electromagnetic Hochenergieimpuisumformung in which with relatively simple means large storage energy without reduction, the frequency of the discharge can be achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Umformwerkzeug der Vorrichtung aus mehreren Teilspulen besteht, wobei jede Teilspule nur wenige Windungen, im Extremfall nur eine Windung aufweist und potentialgetrennt von den anderen Teilspulen an jeweils einen zusammen mit den anderen Stoßstromgeneratoren gleichzeitig zündbaren Stoßstromgenerator angeschlossen ist. Die einzelnen Teilspulen sind mechanisch so zusammengesetzt-, daß sich die Magnetfelder der einzelnen Teilspulen zu einem resultierendenAccording to the invention the object is achieved in that the forming tool of the device consists of several sub-coils, each sub-coil only a few turns, in extreme cases, only one turn and isolated from the other sub-coils connected to a simultaneously with the other surge generators simultaneously ignitable surge generator. The individual partial coils are mechanically so composed - that the magnetic fields of the individual partial coils to a resulting

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auf das Werkstück wirkenden Magnetfeld überlagern·superimpose magnetic field on the workpiece ·

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die durch die unterschiedlichen Streuzeiten der Schaltmittel auftretenden Verzögerungen der Teilströme der einzelnen Stoßstromgeneratoren durch die genügend große stromverzögernde Wirkung der Induktivitäten der Teilspulen von untergeordneter Bedeutung sind» Die Entladefrequenzen der einzelnen Stoßstromkreise lassen sich durch die Wahl'der Leitungslänge zwischen dem Stoßstromgenerator und der jeweiligen Teilspule des Umformwerkzeuges leicht in Übereinstimmung bringen. Durch die Verwendung eines aus mehreren Teilspulen geringer Windungszahl zusammengesetzten Umformwerkzeuges und mehrerer Stoßstromgeneratoren ist es möglich, sehr hohe Entladefrequenzen und sehr hohe auf das umzuformende Werkstück wirkende magnetische Feldstärken zu realisieren«The invention has the advantage that the delays occurring due to the different scattering times of the switching means of the partial currents of the individual surge generators by the sufficiently large current-delaying effect of the inductors of the sub-coils are of minor importance »The discharge frequencies of the individual surge circuits can be by Wahl'der line length between easily match the surge generator and the respective sub-coil of the forming tool. By using a forming tool composed of a plurality of partial coils of a low number of turns and a plurality of surge generators, it is possible to realize very high discharge frequencies and very high magnetic field strengths acting on the workpiece to be formed «

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen ZeichnungThe invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawing

zeigen:demonstrate:

Pig· 1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Kompressionsspule als Umformwerkzeug,Pig · 1: a schematic representation of the device according to the invention with a compression coil as a forming tool,

Figo 2: eine Flachspule, die als Umformwerkzeug an StelleFigo 2: a flat coil, as a forming tool in place

der Kompressionsspule in der Vorrichtung einsetzbar ist»the compression coil can be used in the device »

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Umformwerkzeug 1 und vier Stoßstromgeneratoren 2; 3; 4» 5· Als Umformwerkzeug 1 ist im vorliegenden Fall eine Kompressionsspule vorgesehen, die aus vier gegeneinander elektrisch isolierten einwindigen Teilspulen zusammengesetzt ist· Jede der vier Teilspulen des Umformwerkzeuges 1 ist jeweils an einen der Stoßstromgeneratoren 2; 3; 4; 5 angeschlossen, so daß vier separate Stoßstromkreise bestehen·The device consists essentially of a forming tool 1 and four surge generators 2; 3; As a forming tool 1, a compression coil is provided in the present case, which is composed of four mutually electrically isolated single-coil partial coils. Each of the four partial coils of the forming tool 1 is in each case connected to one of the surge current generators 2; 3; 4; 5 so that there are four separate surge circuits ·

An Stelle der Kompressionsspule kann auch eine Flachspule 6Instead of the compression coil can also be a flat coil. 6

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aus vier einwindigen Teilspulen entsprechend Fig« 2 verwendet werden· Ebenso ist es denkbar eine Expansionsspule oder eine beliebige andere Spulenform mit aufgeteilten Windungen zu verwenden·It is likewise conceivable to use an expansion coil or any other coil form with split windings.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Nachdem die Energiespeicher der Stoßstromgeneratoren 2; 3» 4» 5 aufgeladen sind, werden diese durch gleichzeitige Zündung der nicht dargestellten zugehörigen Hochstromschalter mit dem Umformwerkzeug t verbunden. In jedem der vier potentialmäßig voneinander getrennten Stoßstromkreise fließt ein durch die Parameter des Stoßstromkreises bestimmter Stoßstrom· In dem aus den vier Teilspulen bestehenden Umformwerkzeug 1 baut sich entsprechend dieses Stoßstromes ein Magnetfeld auf, das zur Umformung verwendet wird·The operation of the device is as follows: After the energy storage of the surge generators 2; 3 »4» 5 are charged, they are connected by simultaneous ignition of the associated high-current switch, not shown with the forming tool t. In each of the four potential-separated surge circuits, a surge current determined by the parameters of the surge current circuit flows. In the forming tool 1 consisting of the four partial coils, a magnetic field is built up in accordance with this surge current, which is used for forming.

In prinzipieller Anwendung der Erfindung ist es möglich, daß mit Hilfe eines in Teilspulen aufgeteilten Umformwerkzeuges η Stoßstromgeneratoren einzeln oder in Gruppen, wahlweise gleichzeitig oder ungleichzeitig mehrerer Umformoperationen auslösen.In principle use of the invention, it is possible that with the aid of a divided into partial coils forming tool η surge generators individually or in groups, either simultaneously or not simultaneously trigger several forming operations.

Desweiteren besteht die Möglichkeit! durch geometrische Ge- · staltung des in Teilspulen aufgeteilten Umformwerkzeuges 1 bzw» durch Wahl der Parameter der einzelnen Stoßstromkreise das zur Umformung dienende Magnetfeld in Form, Frequenz und örtlicher Energiedichte dem umzuformenden Werkstück anzupassen.Furthermore, there is the possibility! by geometric configuration of the forming tool 1 divided into partial coils or »by selecting the parameters of the individual surge current circuits, the magnetic field in the form, frequency and local energy density used for forming can be adapted to the workpiece to be reshaped.

Claims

-s 216 Inventions claim:

1 · device for high-energy electromagnetic pulse Umfornung, consisting essentially of a magnetic forming coil as forming tool and η surge generators, characterized in that the forming tool (1) of the device consists of several sub-coils, each sub-coil only a few turns, in extreme cases, only one turn, and, isolated from the other sub-coils, connected to one shock-current generator (2j 3, 4 j 5) simultaneously ignitable together with the other surge generators (2; 3; 4; 5), and the individual sub-coils are mechanically assembled so that superimpose the magnetic fields of the individual partial coils into a resulting magnetic field acting on the workpiece «

2 * Device according to item 1, characterized in that the Magnetumformspule is formed as a compression, expansion, flat or other coil consisting of several sub-coils ·

For this 1 sheet drawings