DE102018127614A1

DE102018127614A1 - Device for demagnetizing ferromagnetic materials

Info

Publication number: DE102018127614A1
Application number: DE102018127614.1A
Authority: DE
Inventors: Urs Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Maurer Magnetic Ag Ch
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-05-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine besonders vorteilhafte, prozesstechnisch stabile, im Aufbau einfache und energiesparende Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Feldes wechselnder Polarität mit Hilfe einer stromdurchflossenen Spule zum Entmagnetisieren von ferromagnetischen Werkstoffen.The present invention relates to a particularly advantageous, process-technically stable, structurally simple and energy-saving device for generating a magnetic field of changing polarity with the aid of a current-carrying coil for demagnetizing ferromagnetic materials.

Description

Zum Entmagnetisieren von ferromagnetischen Werkstoffen werden magnetische Felder wechselnder Polarität mit degressiver Amplitude eingesetzt. Erzeugt werden diese magnetischen Felder mit Leiterspulen, in der Folge kurz Spulen genannt, durch die ein elektrischer Strom entsprechend der gewünschten Stärke des Magnetfeldes fliesst. Die degressive Amplitude des Magnetfeldes wird durch geeignete Steuerung der Stromstärke erzeugt. So entsteht ein zeitlich variables Magnetfeld, dem der zu entmagnetisierende Körper ausgesetzt wird. Alternativ wird ein zeitlich konstantes, die Polarität fortgesetzt wechselndes Magnetfeld benützt, wobei der zu entmagnetisierende Körper aus der Zone maximaler Feldstärke hinaus ins feldfreie Umfeld bewegt wird.Magnetic fields of alternating polarity with degressive amplitude are used to demagnetize ferromagnetic materials. These magnetic fields are generated with conductor coils, hereinafter referred to as coils, through which an electric current flows according to the desired strength of the magnetic field. The degressive amplitude of the magnetic field is generated by suitable control of the current strength. This creates a temporally variable magnetic field to which the body to be demagnetized is exposed. Alternatively, a magnetic field that is constant over time and continues to change polarity is used, the body to be demagnetized being moved out of the zone of maximum field strength into the field-free environment.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine besonders vorteilhafte, prozesstechnisch stabile, im Aufbau einfache und energiesparende Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Feldes mit Hilfe einer stromdurchflossenen Spule.

1 zeigt schematisch ein System bekannter Art zur Speisung einer Magnetspule mit fester Frequenz und variabler Spannung.
2 zeigt schematisch die Speisung einer Magnetspule mit einer Spannungsquelle in einem seriellen Schwingkreis.
3 zeigt schematisch die Speisung einer Magnetspule mit einem impulsweise zugeschalteten Kondensator in einem parallelen Schwingkreis.
4 zeigt die Schaltung zur Speisung einer Magnetspule in der Resonanzfrequenz mit bipolarer Speisung.
5 zeigt die Schaltung zur selbsttätigen Ansteuerung in der Resonanzfrequenz.
6 zeigt die Schaltung zur Speisung einer Magnetspule in der Resonanzfrequenz mit unipolarer Speisung, Magnetspule mit Mittelabgriff.
7 zeigt die Schaltung zur Speisung einer Magnetspule in der Resonanzfrequenz mit unipolarer Speisung, über eine Brückenschaltung für die Schaltelemente.

The present invention relates to a particularly advantageous, process-technically stable, structurally simple and energy-saving device for generating a magnetic field with the aid of a current-carrying coil.

1 shows schematically a system of known type for feeding a magnetic coil with a fixed frequency and variable voltage.
2nd shows schematically the supply of a magnetic coil with a voltage source in a serial resonant circuit.
3rd shows schematically the supply of a magnetic coil with a pulsed capacitor in a parallel resonant circuit.
4th shows the circuit for supplying a magnetic coil in the resonance frequency with bipolar supply.
5 shows the circuit for automatic control in the resonance frequency.
6 shows the circuit for feeding a magnetic coil in the resonance frequency with unipolar power, magnetic coil with center tap.
7 shows the circuit for supplying a magnetic coil in the resonance frequency with unipolar supply, via a bridge circuit for the switching elements.

Eine bekannte Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Feldes, wie es zum Entmagnetisieren von ferromagnetischem Material eingesetzt wird, ist in 1 schematisch dargestellt. Die Netzspannung 1 wird einem Gleichrichter 2 zugeführt, der einen Gleichstromzwischenkreis 3 speist. Ein Leistungsverstärker 4 erzeugt die Spannung 9 zur Speisung der Spule 10. Dem Leistungsverstärker wird ein Sollwertsignal 8 zugeführt, das in einer Oszillatorschaltung 7 entstammt. Diese erzeugt ein sinusförmiges Signal mit fester Frequenz und einstellbarer Amplitude. Die Hüllkurve mit einstellbarer Dieses System ist identisch mit einem Frequenzumrichter nach bekannter Technik. Es ist bereits funktionsfähig für das Entmagnetisieren mit zeitlich konstantem Magnetfeld vorgegebener Frequenz und Amplitude. Um mit zeitlich variablem Magnetfeld zu entmagnetisieren wird dem Leistungsverstärker 4 ein sinusförmiges Sollwertsignal 8 für die Spannung 9 zugeführt. Erzeugt wird dieses Sollwertsignal 8 in einer Oszillatorschaltung 7. Die Amplitude des Sollwertsignals 8 folgt impulsweise im zeitlichen Verlauf einer Hüllkurve, die in der Steuerung 5 als Amplitudensollwert 6 generiert wird.A known device for generating a magnetic field, such as is used for demagnetizing ferromagnetic material, is shown in 1 shown schematically. The mains voltage 1 becomes a rectifier 2nd fed to a DC link 3rd feeds. A power amplifier 4th creates the tension 9 for feeding the coil 10th . A setpoint signal is sent to the power amplifier 8th fed that in an oscillator circuit 7 originated. This generates a sinusoidal signal with a fixed frequency and adjustable amplitude. The envelope with adjustable This system is identical to a frequency converter according to known technology. It is already functional for demagnetization with a constant magnetic field of predetermined frequency and amplitude. In order to demagnetize with a time-varying magnetic field, the power amplifier 4th a sinusoidal setpoint signal 8th for the tension 9 fed. This setpoint signal is generated 8th in an oscillator circuit 7 . The amplitude of the setpoint signal 8th pulse-wise follows an envelope over time in the control 5 as the amplitude setpoint 6 is generated.

Ein solches System lässt sich mit einem industriellen Frequenzwandler oder Inverter für Antriebe mit Induktionsmotoren realisieren, indem eine dem Zweck angepasste Steuerung beigefügt wird.Such a system can be implemented with an industrial frequency converter or inverter for drives with induction motors by adding a control system that is adapted to the purpose.

Die Nachteile dieser Lösung liegen einerseits in der mangelnden prozesstechnischen Beherrschung, gegeben durch die entsprechend der Beschickung der Spule unterschiedlichen Induktivität. Der durch die Spule fliessende Strom und das damit erzeugte Magnetfeld sind von der anliegenden Frequenz und Spannung nur ungenau bestimmt. Noch wichtiger ist aber der Blindstrombedarf einer solchen Schaltung. Der Leistungsteil muss diesen Blindstrom liefern, und somit auf die Scheinleistung der Spule ausgelegt sein. Dies drückt sich durch entsprechend grosse Verluste in der Schaltung aus. Schliesslich sind handelsübliche Frequenzwandler grundsätzlich zur Lieferung einer dreiphasigen Spannung vorgesehen, wie sie Industriemotoren benötigen. Zur Speisung einer Entmagnetisierspule wird aber nur eine Phase eingesetzt. Handelsübliche Frequenzwandler sind für diesen Zweck in überflüssiger Weise bestückt und im Aufbau unnötig komplex. Sie werden für Entmagnetisierzwecke eingesetzt, wie aus der Druckschrift „Entmagnetisieren von grossflächigen Objekten als Prozessvorbereitung vor Schweissverfahren“, Seiten 3 und 9, herausgegeben von Maurer Magnetic AG, hervorgeht.The disadvantages of this solution lie on the one hand in the lack of process control, given by the different inductance depending on the loading of the coil. The current flowing through the coil and the magnetic field thus generated are only imprecisely determined by the frequency and voltage present. However, the reactive current requirement of such a circuit is even more important. The power section must supply this reactive current and must therefore be designed for the apparent power of the coil. This is expressed by correspondingly large losses in the circuit. Finally, commercially available frequency converters are basically intended to supply a three-phase voltage, as required by industrial motors. However, only one phase is used to feed a demagnetizing coil. Commercial frequency converters are unnecessarily equipped for this purpose and are unnecessarily complex to set up. They are used for demagnetizing purposes, such as from the publication "Demagnetizing large objects as process preparation before welding processes", pages 3rd and 9 , published by Maurer Magnetic AG.

Der mit dem Blindstrombedarf der Spule verbundene Nachteil der schlecht ausgenützten Schaltung lässt sich beheben, indem dieser Blindstrom durch einen Kondensator erzeugt wird. Eine entsprechende Grundkonfiguration zeigt 2. In Serie zur Spule 10 ist ein Kondensator 11 angeordnet und bildet so einen Serieschwingkreis. Eine Spannungsquelle 12, in der Regel ein Frequenzwandler, gespeist von einem Gleichstromzwischenkreis 3, liefert die Betriebsspannung in den Serieschwingkreis. Sie ist ihrerseits in die Serieschaltung von Spule 10 und Kondensator 11 eingefügt. Der sich ergebende Strom 13 hängt nach bekannter Art ab von der Abstimmung von Speisefrequenz und Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Dies ist muss als Nachteil betrachtet werden, denn diese Resonanzfrequenz ist abhängig von der Beladung der Spule 10 mit ferromagnetischem Material. Ausgenützt wird dieser Effekt in einem Verfahren, das in CH698521 beschrieben ist. Mit Abstimmung der speisenden Frequenz auf eine Flanke des Schwingkreises ist es möglich, den Arbeitspunkt in Abhängigkeit von der Menge an ferromagnetischem Material gezielt in Richtung des Resonanzpunktes zu verschieben. Dies verbessert den Wirkungsgrad der ganzen Vorrichtung bei steigender Menge an ferromagnetischem Material.The disadvantage of the poorly utilized circuit associated with the coil's reactive current requirement can be remedied by generating this reactive current through a capacitor. A corresponding Basic configuration shows 2nd . In series with the spool 10th is a capacitor 11 arranged and thus forms a series resonant circuit. A voltage source 12th , usually a frequency converter, fed by a DC link 3rd , supplies the operating voltage in the series resonant circuit. For its part, it is in the series connection of coil 10th and capacitor 11 inserted. The resulting stream 13 depends, as is known, on the coordination of the feed frequency and resonance frequency of the resonant circuit. This has to be seen as a disadvantage, because this resonance frequency depends on the loading of the coil 10th with ferromagnetic material. This effect is exploited in a process that in CH698521 is described. By matching the feeding frequency to an edge of the resonant circuit, it is possible to specifically shift the operating point in the direction of the resonance point depending on the amount of ferromagnetic material. This improves the efficiency of the entire device with an increasing amount of ferromagnetic material.

Eine solche Lösung setzt eine gezielte Abweichung der speisenden Frequenz von der Resonanzfrequenz des Schwingkreises voraus und bedingt eine Einbusse an Wirkungsgrad der ganzen Schaltung.Such a solution requires a specific deviation of the feeding frequency from the resonance frequency of the resonant circuit and causes a loss in the efficiency of the entire circuit.

Grundsätzlich ist es auch möglich, den aus der Spule 10 und dem Kondensator 11 aufgebauten Schwingkreis als Parallelschwingkreis zu betreiben. Dies ist in 3 aufgezeigt. Eine Stromquelle 14, gespeist vom Gleichstromzwischenkreis 3, lädt den Kondensator bei ausgeschaltetem Schalter 16 auf. Hat die Spannung 15 ihren Zielwert erreicht, schaltet die Stromquelle 14 aus und der Schalter 16 wird geschlossen. Der Schwingkreis, gebildet durch die Spule 10 und den Kondensator 11 schwingt nun in seiner Resonanzfrequenz aus. Als typischer Einsatzfall dieser Schaltung gilt das Entmagnetisieren von Farbbildröhren für Fernsehapparate, wie beispielsweise in US 4,599,673 beschrieben. Dieses Schaltungskonzept, das auch in EP 0 021 274 beschrieben ist, wird verschiedentlich eingesetzt. Es genügt aber in seiner Leistung nicht für zum Entmagnetisieren von industriellen Bauteilen und Produkten aus modernen Stählen. Der Abfall der Stromamplitude erfolgt bei einem frei ausschwingenden Schwingkreis zu rasch für ein qualitativ befriedigendes Entmagnetisierungsergebnis. In EP 0 282 290 ist eine Schaltung zum Entmagnetisieren von Fernseh-Bildröhren beschrieben, welche dieses Ausschwingen durch periodisches Zuschalten eines zweiten Kondensators verlangsamt. Wie aus dieser Patentschrift ersichtlich ist, ist dies verbunden mit einer Unsymmetrie im Amplitudenverlauf des entmagnetisierenden Stromes. Eine solche Unsymmetrie steht jedoch der Prozesssicherheit im Entmagnetisierprozess entgegen.Basically, it is also possible to get out of the coil 10th and the capacitor 11 to operate the built-up resonant circuit as a parallel resonant circuit. This is in 3rd shown. A power source 14 , fed by the DC link 3rd , charges the capacitor when the switch is off 16 on. Has tension 15 reaches its target value, the power source switches 14 off and the switch 16 will be closed. The resonant circuit formed by the coil 10th and the capacitor 11 now oscillates at its resonance frequency. A typical application of this circuit is the demagnetization of color picture tubes for TV sets, such as in US 4,599,673 described. This circuit concept, which is also used in EP 0 021 274 is used in various ways. However, its performance is not sufficient for demagnetizing industrial components and products made of modern steels. With a freely oscillating resonant circuit, the current amplitude drops too quickly for a qualitatively satisfactory demagnetization result. In EP 0 282 290 describes a circuit for demagnetizing television picture tubes, which slows down this oscillation by periodically switching on a second capacitor. As can be seen from this patent, this is associated with an asymmetry in the amplitude profile of the demagnetizing current. However, such an asymmetry stands in the way of process reliability in the demagnetization process.

Die in der Folge beschriebene Vorrichtung hat zum Konzept, dass der beschriebene Schwingkreis nicht mit einer Quelle für Wechselspannung oder Wechselstrom gespeist wird, sondern dass seine Energieverluste mit einer Schaltung gedeckt werden, die als negativer Widerstand wirkt. Ein solcher Schwingkreis arbeitet grundsätzlich im Resonanzpunkt. Die Resonanzfrequenz folgt somit laufend und unmittelbar der aktuell vorliegenden Induktivität der Spule. Der Einfluss der Menge an ferromagnetischem Material in der Spule wird unmittelbar durch Anpassung der Frequenz ausgeglichen. Die Schaltung arbeitet stets mit dem optimalen Wirkungsgrad. Dies bedeutet auch bestmögliche Ausnützung der benötigten Komponenten der Schaltung und stellt bezüglich Wirkung im Entmagnetisierprozess ein Optimum dar.The device described below has the concept that the resonant circuit described is not supplied with a source for alternating voltage or alternating current, but that its energy losses are covered with a circuit which acts as a negative resistor. Such a resonant circuit basically works at the resonance point. The resonance frequency thus continuously and immediately follows the current inductance of the coil. The influence of the amount of ferromagnetic material in the coil is immediately compensated for by adjusting the frequency. The circuit always works with the optimal efficiency. This also means the best possible use of the required components of the circuit and represents an optimum in terms of the effect in the demagnetization process.

4 zeigt den Aufbau einer derartigen Schaltung. Die Netzspannung 1 wird in einer bipolaren Speiseschaltung 40 in eine positive Gleichspannung 42 und eine negative Gleichspannung 43 mit gemeinsamem Mittelpunkt 41 umgewandelt. Dieser Mittelpunkt ist mit einem Pol des aus Spule 10 und Kondensator 11 gebildeten Schwingkreises verbunden. Der andere Pol des Schwingkreises ist mit zwei Leistungsschaltern 23 und 24 verbunden, die hier mit einem Transistorsymbol dargestellt sind. Die Spannung am Schwingkreis wird an beiden Polen als Messwert 27 (Istwert für die Schwingkreisspannung speiseseitig) bzw. 28 (Istwert für die Schwingkreisspannung schalterseitig) abgegriffen. Der im Schwingkreis fliessende Strom wird mit einem Shunt 21 als Strom-Istwertsignal 22 abgegriffen. Der N-Leistungsschalter 23 verbindet den Schwingkreis mit der negativen Speisespannung 42, der P-Leistungsschalter 24 ebenso mit der positiven Speisespannung 43. Die in den beiden Leitungsschaltern eingesetzten Halbleiterelemente können bipolare Transistoren, Darlington-Transistoren, Insulated Gate Bipolare Transistoren oder Feldeffekt-Transistoren sein. Die Ansteuerung im Sinne des Ein- und Ausschaltens erfolgt über die Signale 25 bzw. 26. Die Steuerschaltung 20 erzeugt diese beiden Signale 25 und 26 nach Massgabe der Schwingkreisspannung, die aus den Messwerten 27 bzw. 28 hervorgeht, des Schwingkreisstromes, der aus dem Messwert 22 hervorgeht, und dem Sollwert 6 für die Amplitude der Schwingkreisspannung. 4th shows the structure of such a circuit. The mains voltage 1 is in a bipolar feed circuit 40 into a positive DC voltage 42 and a negative DC voltage 43 with a common focus 41 converted. This center is made with a pole of the coil 10th and capacitor 11 formed resonant circuit connected. The other pole of the resonant circuit is with two circuit breakers 23 and 24th connected, which are shown here with a transistor symbol. The voltage at the resonant circuit is measured at both poles 27 (Actual value for the resonant circuit voltage on the supply side) or 28 (Actual value for the resonant circuit voltage on the switch side). The current flowing in the resonant circuit is a shunt 21 as current actual value signal 22 tapped. The N circuit breaker 23 connects the resonant circuit with the negative supply voltage 42 , the P circuit breaker 24th also with the positive supply voltage 43 . The semiconductor elements used in the two line switches can be bipolar transistors, Darlington transistors, insulated gate bipolar transistors or field-effect transistors. Activation in the sense of switching on and off takes place via the signals 25th respectively. 26 . The control circuit 20th generates these two signals 25th and 26 according to the resonant circuit voltage, which results from the measured values 27 respectively. 28 emerges of the resonant circuit current, which from the measured value 22 and the setpoint 6 for the amplitude of the resonant circuit voltage.

Die Funktion der Steuerschaltung 20 aus 4 geht aus 5 hervor. Ein Differenzverstärker 30 ermittelt aus den Messwerten 27 und 28 ein Istwertsignal 31 für die Schwingkreisspannung 31. Der Schwellwertschalter 32 bildet daraus ein Digitalsignal 33 mit den beiden Werten 1 für positive Schwingkreisspannung und 0 für negative Schwingkreisspannung. Ein Schwellwertschalter 34 bildet aus dem Strom-Istwertsignal 22 ein Digitalsignal 35 mit den beiden Werten 1 für positiven Stromfluss und 0 für negativen Stromfluss. Ein Spannungsregler 37 bildet aus dem Amplitudensollwert 6 und dem Istwertsignal 31 ein digitales, getaktetes Stellsignal 38. Die Schaltlogik 36 ermittelt aus den Zuständen der Signale 33, 35 und 38 die Steuersignale 25 und 26 für die beiden Leistungsschalter. Dies geschieht wie folgt: Der P-Leistungsschalter 24 wird eingeschaltet, wenn die Schwingkreisspannung den Nullwert in positiver Richtung überschreitet (Digitalsignal 33 geht von 0 nach 1). Er folgt dann dem vom Signal 38 gegebenen Takt bis er beim Nulldurchgang des Stromes in negativer Richtung ausschaltet (Digitalsignal 35 geht von 1 nach 0). Der N-Leistungsschalter 23 wird eingeschaltet, wenn die Schwingkreisspannung den Nullwert in negativer Richtung überschreitet (Digitalsignal 33 geht von 1 nach 0). Er folgt dann dem vom Signal 38 gegebenen Takt bis er beim Nulldurchgang des Stromes in positiver Richtung ausschaltet (Digitalsignal 35 geht von 0 nach 1). Auf diese Weise werden die Verluste im Schwingkreis durch eine phasenabhängige, geregelt dosierte Stromzufuhr ausgeglichen. Die Wirkung der Schaltung entspricht einem negativen Widerstand, der parallel zum Schwingkreis angeordnet ist. Die sich ergebende Frequenz der Schwingung entspricht der natürlichen Resonanzfrequenz, gegeben durch die Werte von Induktivität der Spule und Kapazität des Kondensators. Die Amplitude der Schwingkreisspannung ist mit dem Amplitudensollwert 6 steuerbar.The function of the control circuit 20th out 4th comes from 5 forth. A differential amplifier 30th determined from the measured values 27 and 28 an actual value signal 31 for the resonant circuit voltage 31 . The threshold switch 32 forms a digital signal from it 33 with the two values 1 for positive resonant circuit voltage and 0 for negative resonant circuit voltage. A threshold switch 34 forms from the current actual value signal 22 a digital signal 35 with the two values 1 for positive current flow and 0 for negative current flow. A voltage regulator 37 forms from the amplitude setpoint 6 and the actual value signal 31 a digital, clocked control signal 38 . The switching logic 36 determined from the states of the signals 33 , 35 and 38 the control signals 25th and 26 for the two circuit breakers. This is done as follows: The P circuit breaker 24th is switched on when the resonant circuit voltage exceeds the zero value in the positive direction (digital signal 33 goes from 0 to 1 ). It then follows that of the signal 38 given clock until it switches off in the negative direction at the zero crossing of the current (digital signal 35 goes from 1 to 0 ). The N circuit breaker 23 is switched on when the resonant circuit voltage exceeds the zero value in the negative direction (digital signal 33 goes from 1 to 0 ). It then follows that of the signal 38 given clock until it switches off in the positive direction at the zero crossing of the current (digital signal 35 goes from 0 to 1 ). In this way, the losses in the resonant circuit are compensated for by a phase-dependent, regulated metered power supply. The effect of the circuit corresponds to a negative resistance, which is arranged parallel to the resonant circuit. The resulting frequency of the vibration corresponds to the natural resonance frequency, given by the values of the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor. The amplitude of the resonant circuit voltage is with the amplitude setpoint 6 controllable.

6 zeigt die Schaltung zur Speisung einer Magnetspule in der Resonanzfrequenz mit unipolarer Speisung, Magnetspule mit Mittelabgriff. Die Netzspannung 1 wird in einer Speiseschaltung 44 in eine Gleichspannung mit positivem Pol 45 und negativem Pol 46 umgewandelt. Der positive Pol 45 ist mit dem Mittelpunkt der Spule 51 verbunden, die mit dem Kondensator 11 den Schwingkreis bildet. Die beiden Pole des Schwingkreises sind mit je mit einem der gleichartigen Leistungsschalter 52 verbunden, die hier mit einem Transistorsymbol dargestellt sind. Die Spannung am Schwingkreis wird an beiden Polen als Messwert 27 bzw. 28 als Istwert abgegriffen. 6 shows the circuit for feeding a magnetic coil in the resonance frequency with unipolar power, magnetic coil with center tap. The mains voltage 1 is in a supply circuit 44 into a DC voltage with a positive pole 45 and negative pole 46 converted. The positive pole 45 is with the center of the coil 51 connected to the capacitor 11 forms the resonant circuit. The two poles of the resonant circuit are each with one of the same circuit breakers 52 connected, which are shown here with a transistor symbol. The voltage at the resonant circuit is measured at both poles 27 respectively. 28 tapped as actual value.

Der im Schwingkreis fliessende Strom wird mit einem Shunt 21 als Strom-Istwertsignal 22 abgegriffen. Die beiden Leistungsschalter 52 verbinden den Schwingkreis mit dem negativen Pol 46 der Speisespannung. Die in den beiden Leitungsschaltern eingesetzten Halbleiterelemente können bipolare Transistoren, Darlington-Transistoren, Insulated Gate Bipolar Transistoren oder Feldeffekt-Transistoren sein. Die Ansteuerung im Sinne des Ein- und Ausschaltens erfolgt über die Signale 53, erzeugt von der Steuerschaltung 50 in Analogie zur in 5 gezeigten Wirkungsweise. Die unipolare Speisung und die Gleichartigkeit der beiden Leistungsschalter stellen die besonderen Vorteile dieser Ausführung dar.The current flowing in the resonant circuit is a shunt 21 as current actual value signal 22 tapped. The two circuit breakers 52 connect the resonant circuit to the negative pole 46 the supply voltage. The semiconductor elements used in the two line switches can be bipolar transistors, Darlington transistors, insulated gate bipolar transistors or field-effect transistors. Activation in the sense of switching on and off takes place via the signals 53 , generated by the control circuit 50 in analogy to in 5 shown mode of action. The unipolar supply and the similarity of the two circuit breakers represent the particular advantages of this version.

7 zeigt die Schaltung zur Speisung einer Magnetspule in der Resonanzfrequenz mit unipolarer Speisung und Ansteuerung über eine Brückenschaltung. Die Netzspannung 1 wird in einer Speiseschaltung 44 in eine Gleichspannung mit positivem Pol 45 und negativem Pol 46 umgewandelt. Diese Speisespannung gelangt an eine aus Frequenzwandlern und Servoverstärkern bekannte Brückenschaltung, bestehend aus den Leistungsschaltern 62, 63, 64, 65. Die Spule 10 und der Kondensator 11 bilden den Schwingkreis. Die beiden Pole des Schwingkreises liegen in der Diagonale der genannten Brückenschaltung. Die Schwingkreisspannung wird mit den beiden Spannungsabgriffen 61 an die Steuerschaltung übertragen. Der im Schwingkreis fliessende Strom wird mit einem Shunt 21 als Strom-Istwertsignal 22 abgegriffen. Die ganze Brückenschaltung ist vorzugsweise als integriertes Modul ausgebildet. Die Ansteuerung im Sinne des Ein- und Ausschaltens der einzelnen Brückenzweige erfolgt über die Signale 66, 67, 68, 69 erzeugt von der Steuerschaltung 60 in Analogie zu der in 5 aufgezeigten Wirkungsweise. Der Einsatz einer als integriertes Modul aufgebauten Leistungsteils stellt den besonderen Vorteil dieser Ausführung dar. Pos. Fig. Bezeichnung 1 1,4,6,7 Netzspeisung 2 1 Gleichrichter 3 1 Gleichstromzwischenkreis 4 1 Leistungsverstärker 5 1 Hüllkurvengenerator 6 1 Amplitudensollwert 7 1 Oszillatorschaltung 8 1 Sollwertsignal 9 1 Spulenspannung 10 1 Entmagnetisierspule 11 2 Schwingkondensator 12 2 Spannungsquelle 13 2 Spulenstrom 14 3 Stromquelle 15 3 Spulenspannung 16 3 Schalter 20 4 Steuerschaltung 21 4,6,7 Shunt 22 4,5,6,7 Strom-Istwertsignal 23 4,6,7 N-Leistungsschalter 24 4,7 P-Leistungsschalter 25 4,6,7 Steuersignal zum N-Leistungsschalter 26 4,6,7 Steuersignal zum P-Leistungsschalter 27 4,5,6 Istwertspannung Schwingkreis speiseseitig 28 4,5,6 Istwertspannung Schwingkreis schalterseitig 30 5 Differenzverstärker 31 5 Schwingkreisspannung Istwertsignal 32 5 Schwellwertschalter Nullspannung 33 5 Polaritätssignal Spannung 34 5 Schwellwertschalter Nullstrom 35 5 Polaritätssignal Strom 36 5 Schaltlogik 37 5 Spannungsregler 38 5 getaktetes Stellsignal 40 4 Gleichspannungsquelle bipolar 41 4 Speisespannung Mittelpunkt 42 4,6,7 Speisespannung negativ 43 4,6,7 Speisespannung positiv 44 6,7 Gleichspannungsquelle unipolar 45 6,7 Speisespannung, positiver Pol 46 6,7 Speisespannung, negativer Pol 50 6 Steuerschaltung 51 6 Spule mit Mittelabgriff 52 6 Leistungsschalter NPN 53 6 Steuersignal zum Leistungsschalter 60 7 Steuerschaltung 61 7 Spannungsabgriff an der Spule 62,63,64,65 7 Leistungsteil in Brückenschaltung 66,67,68,69 7 Steuersignal zum Leistungsteil 7 shows the circuit for supplying a magnetic coil in the resonance frequency with unipolar supply and control via a bridge circuit. The mains voltage 1 is in a supply circuit 44 into a DC voltage with a positive pole 45 and negative pole 46 converted. This supply voltage reaches a bridge circuit known from frequency converters and servo amplifiers, consisting of the circuit breakers 62 , 63 , 64 , 65 . The sink 10th and the capacitor 11 form the resonant circuit. The two poles of the resonant circuit lie in the diagonal of the bridge circuit mentioned. The resonant circuit voltage is with the two voltage taps 61 transferred to the control circuit. The current flowing in the resonant circuit is a shunt 21 as current actual value signal 22 tapped. The entire bridge circuit is preferably designed as an integrated module. The signals are activated and switched on and off for the individual bridge branches 66 , 67 , 68 , 69 generated by the control circuit 60 in analogy to that in 5 shown mode of action. The use of a power section built as an integrated module represents the particular advantage of this version. Pos. Fig. designation 1 1,4,6,7 Mains supply 2nd 1 Rectifier 3rd 1 DC link 4th 1 Power amplifier 5 1 Envelope generator 6 1 Amplitude setpoint 7 1 Oscillator circuit 8th 1 Setpoint signal 9 1 Coil tension 10th 1 Demagnetizing coil 11 2nd Oscillating capacitor 12th 2nd Voltage source 13 2nd Coil current 14 3rd Power source 15 3rd Coil tension 16 3rd counter 20th 4th Control circuit 21 4,6,7 Shunt 22 4,5,6,7 Current actual value signal 23 4,6,7 N circuit breaker 24th 4.7 P circuit breakers 25th 4,6,7 Control signal to the N circuit breaker 26 4,6,7 Control signal to the P circuit breaker 27 4,5,6 Actual value voltage resonant circuit on the supply side 28 4,5,6 Actual value voltage resonant circuit on the switch side 30th 5 Differential amplifier 31 5 Oscillating circuit voltage actual value signal 32 5 Zero voltage threshold switch 33 5 Polarity signal voltage 34 5 Zero current threshold switch 35 5 Polarity signal current 36 5 Switching logic 37 5 Voltage regulator 38 5 clocked control signal 40 4th DC voltage source bipolar 41 4th Center of supply voltage 42 4,6,7 Negative supply voltage 43 4,6,7 Supply voltage positive 44 6.7 DC voltage source unipolar 45 6.7 Supply voltage, positive pole 46 6.7 Supply voltage, negative pole 50 6 Control circuit 51 6 Center tap coil 52 6 Circuit breaker NPN 53 6 Control signal to the circuit breaker 60 7 Control circuit 61 7 Tapping on the coil 62.63.64.65 7 Power section in bridge circuit 66.67.68.69 7 Control signal to the power section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

CH 698521 [0006]
US 4599673 [0008]
EP 0021274 [0008]
EP 0282290 [0008]

Claims

Device for demagnetizing ferromagnetic materials, consisting of an inductance in the form of a magnetic coil and a capacitance, both together forming an electrical resonant circuit, and a circuit for supplying electrical energy, characterized in that the oscillation of voltage and current prevailing in the resonant circuit automatically and is built up and maintained exclusively in the resonance frequency.

Device according to 1), characterized in that the circuit for supplying electrical energy is controlled in time by the variables voltage and current prevailing in the resonant circuit.

Device according to 2), characterized in that the circuit for supplying electrical energy to the resonant circuit is regulated to a predetermined setpoint of the alternating voltage in the resonant circuit.

Device according to 2), characterized in that the circuit for supplying electrical energy to the resonant circuit is regulated to a predetermined setpoint of the alternating current in the resonant circuit.

Device according to 1) or 2), characterized in that the supply of energy to the resonant circuit takes place by clocked connection of an external voltage source.

Device according to 1) or 2), characterized in that the supply of energy to the resonant circuit is carried out by switching on an external power source.

Device according to 5) or 6), characterized in that the energy supply voltage source is alternately switched in two polarities.

Device according to 5) or 6), characterized in that the energy supply circuit works with a bipolar voltage source, the two polarities being switched on alternately by two switching elements.

Device according to 5) or 6), characterized in that the coil forming the resonant circuit is provided with a center tap, the energy-supply circuit working with a monopolar voltage source and alternately feeding to the two end connections of the coil.

Device according to 5) or 6), using a monopolar voltage source, characterized in that the energy supply circuit is designed as a bridge circuit, so that the current supplied is alternately fed into the resonant circuit in both directions.