DE1069229B - Veränderliche Induktivität zur Steuerung eines Hochfrequenzstromkreises fur große Strome - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine veränderliche Induktivität zur Steuerung eines Hochfrequenzstromkreises für große Ströme.

Es ist bekannt, den Strom in einem Heizstromkreis zur Regelung der Heizwirkung ohne Kontakte mittels einer veränderlichen Induktivität zu regeln. Es ist weiterhin bekannt, die Impedanz einer solchen, eine Einwindungsspule oder Mehrwindungsspule aufweisenden veränderlichen Induktivität mittels eines gegenüber der Spule axial verschiebbaren Kerngliedes zu ändern, das einen aus nichtmagnetischem Material bestehenden Teil hoher elektrischer Leitfähigkeit sowie einen im wesentlichen axial zu diesem angeordneten zweiten Teil besitzt, der eine im wesentlichen aus nichtleitendem magnetischem Material bestehende Masse oder mehrere solche Massen enthält.

Bei der Anwendung einer veränderlichen Induktivität dieser Art zur Steuerung von Hochfrequenzheizstromkreisen oder Hochfrequenzstromkreisen bei Hochleistungssendern treten besondere Probleme auf, die bei Stromkreisen, die verhältnismäßig kleine Ströme führen, z. B. bei elektrischen Verbindungsstromkreisen, nicht vorhanden sind. Unter anderem ist es infolge der Anwendung verhältnismäßig großer Ströme erforderlich, eine Kühlung für das Einstellglied anzuordnen, wobei wegen der geringen Windungszahl der Spule das Kernglied eng mit den Spulenwindungen gekoppelt und daher in geringem Radialabstand von diesen angeordnet sein muß. Bei solch geringem Abstand muß aber sorgfältig darauf geachtet werden, daß eine Berührung zwischen dem Kernglied und den Spulenwindungen der Induktivität vermieden wird.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine besonders einfache und vorteilhafte Lösung dieser Aufgaben dadurch gegeben werden, daß der zweite Teil des Kerngliedes mit Durchlässen für den Umlauf eines die magnetische Masse oder diese Massen umströmenden Kühlmittels, z. B. Wasser, versehen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn dabei das magnetische Material des zweiten Teiles des Kerngliedes in einem Gehäuse aus Isoliermaterial, z. B. Kunstharz, in Form von mehreren neben- und übereinander angeordneten Stangen oder Stäben ausgebildet ist, die für die Umspülung mit dem Kühlmittel im Abstand voneinander angeordnet sind.

Für den Umlauf der Kühlflüssigkeit können dabei in dem aus Material hoher Leitfähigkeit bestehenden Teil des Kerngliedes Durchlaßkanäle angeordnet sein, die mit den Durchlässen des das magnetische Material enthaltenden Teiles des Kerngliedes verbunden sind.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der in der Zeich-Veränderlidie Induktivität
zur Steuerung eines Hochfrequenz-Stromkreises für große Ströme

Anmelder:

Magnetic Heating Corporation,
New Rocheüe, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap und Dipl.-Ing. H. Mitsclierlidi,
Patentanwälte, München 22, Mariannenplatz 4

Beanspruchte Priorität:
V. St v. Amerika vom 28. Februar 1957

Robert James Stanton, Brooklyn, N. Y-,

und Wallace Collins Rudd, Larchmont, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

nung als Beispiele dargestellten bevorzugten Ausführungsformen.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung in schematischer, schaubildlicher Darstellung;
Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 zeigt ein Schaltschema, das eine Ausführungsform eines Hochfrequenzstromkreises gemäß der Erfindung darstellt, der eine Arbeitsspule beispielsweise für Induktionsheizung aufweist, und

Fig. 4 und 5 stellen Schaltschemen von anderen Hochfrequenzstromkreisen gemäß der Erfindung dar.

4-0 In Fig. 1 und 2 ist die in Form einer Einwindungsspule ausgebildete veränderliche Induktivität allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Sie besteht aus einem Metallkörper von rechteckigem Querschnitt, der mit einer mittleren Öffnung 1 versehen ist und beispielsweise unterhalb derselben einen radial hierzu verlaufenden Schlitz 12 aufweist, der beiderseits durch die Enden der einfachen Windung begrenzt wird. An dem Metallkörper 10 können Ansätze 13, 14 angebracht sein, an denen, wie angedeutet, die Klemmen eines Teiles eines Hochfrequenzstromkreises angeschlossen sein können.

In der öffnung 11 der Spule 10 ist ein allgemein mit 15 bezeichnetes Kernglied durch beliebige, nicht dargestellte einstellbare Stützmittel derart gelagert,

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Claims (2)

aß es in jeder der durch die Pfeile 16 angedeuteten Lichtungen in der Achsrichtung der öffnung 11 bzw. er Spule 10 verschieb- und einstellbar ist. Bei der argestellten Ausführungsform ist das Kernglied 15 ylindrisch und von solchem Durchmesser, daß wenigtens seine leitenden Teile nicht mit den die öffnung 1 begrenzenden Innenflächen in Berührung kommen. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der ti der Figur rechts liegende Teil 17 des Kerngliedes 5 als Zylinder aus nichtmagnetischem und gut leitenem Metall, z. B. Kupfer, ausgebildet. An dem einen inde dieses Zylinderteiles 17 ist ein röhrenartiges iehäuse 18 aus beliebigem Isolierstoff mittels der Schraubverbindung 19 angebracht. Das Gehäuse 18 :ann aus einem Kunstharz, beispielsweise einem 'henol-Kunstharz, bestehen, vorzugsweise einem olchen, das auch bei hohen Temperaturen beständig st. Es bildet einen zweiten Teil des Kerngliedes 15, [er eine im wesentlichen aus nichtleitendem magnetichem Material bestehende Masse enthält, die bei der [argestellten Ausführungsform durch eine Gruppe von esten Stangen oder Stäben 20 gebildet ist, die pulverörmiges ferromagnetisches Material enthalten. Die Stangen 20 können aus gesintertem magnetischem )xyd und einem Isoliermaterial bestehen, Vorzugsreise einem an sich bekannten Isoliermaterial mit iiedrigem Verlustfaktor und hohem Volumen-Leiungswiderstand, z. B. aus dem unter der Bezeich- !ung »Ferramic« bekannten Material der General Ceramic und Steatite Corp. Es können aber auch anlere magnetische Massen angewendet werden, vor- ;ugsweise solche, die eine wesentlich größere Permealilität als 1 aufweisen und bei denen die magnetischen ^eilchen oder Elemente in solcher Form verteilt sind, laß Stromverluste in ihnen auf das Mindestmaß zuückgeführt sind. Beispielsweise kann feinverteiltes Eisencarbonyl in Mischung mit einem aus Kunstharz «stehenden Isoliermaterial angewendet werden. Da in dem Kernglied 15 gewöhnlich beträchtliche /Värme erzeugt wird, ist es gemäß der Erfindung mit liner Kühlvorrichtung versehen. Zu diesem Zweck ind in dem zylindrischen Metallteil 17 Durchlaß-Kanäle 21, 22 für eine Kühlflüssigkeit angeordnet, die lurch die Leitungen 23, 24 mit einer Quelle für die ■Cühlflüssigkeit, z. B. Wasser, verbunden sind. Da- +5 lurch, daß die Stangen 20 des zweiten Teiles des Kern- ;liedes 15 zwischen sich Zwischenräume einschließen, st dieser zweite Teil des Kerngliedes gemäß der Erindung mit Durchlässen versehen, durch welche die iber die Leitungen 23 und 24 zu- und abgeführte kühlflüssigkeit umläuft und dabei das magnetische Material der Stangen 20 kühlt. Wenn die Induktivität den größten Reaktanzwert iahen soll, der möglich ist, so wird das Kernglied 15 η eine solche Stellung eingestellt, daß die Spulen-.vindung die Mitte des das magnetische Material enthaltenden Teiles des Kerngliedes 15 umgibt. Das ■nagnetische Material ragt dabei zu beiden Seiten aus 3er öffnung 11 der Spule 10 so weit heraus, daß es Jen größeren Teil des die Windung der Spule 10 umgebenden Magnetfeldes schneidet. Wenn schwächere Reaktanzwerte erreicht werden sollen, wird das Kernglied 15 aus dieser Mittelstellung heraus nach links verschoben. Nimmt dann das Kernglied 15 eine solche Stellung ein, daß die Öffnung teilweise von dem magnetischen Material und teilweise durch den Metallzvlinder 17 ausgefüllt ist, so nimmt die Reaktanz der Vorrichtung den Normalwert an, den sie haben würde, wenn das Kernglied 15 ganz entfernt wäre. Wird dann das Kernglied 15 so weit nach links weiterverschoben, daß die öffnung 11 mehr oder weniger ganz durch den Metallteil 17 ausgefüllt ist, so wird die Reaktanz unter diesen Normalwert verringert. Wenn der magnetische Teil des Kerngliedes 15 in einem genügend großen Bereich verschoben werden kann, wie nachstehend beschrieben, so kann der Teil 17 aus Isoliermaterial bestehen oder weggelassen werden. Wie Fig. 3 zeigt, ist eine Hochfrequenzstromquelle 30, die z. B. durch einen Vakuumröhrenoszillator oder durch eine Hochfrequenzmaschine gebildet sein kann, mit einem Stromkreis verbunden, der eine der veränderlichen Induktivitäten gemäß der Erfindung enthält, die hier mit 31 bezeichnet ist und deren Spule mehrere Windungen aufweist. Entsprechend Fig. 1 und 2 ist ein Kernglied 15 vorgesehen, das gegenüber der Spule axial verschieb- und einstellbar ist. Vorzugsweise hat die Energie der Stromquelle eine Frequenz von 9 bis 500 Kilohertz, und die Spule der Induktivität 31 ist gegenüber der Stromquelle 30 magnetisch isoliert. Nach Fig. 3 ist die Spule der Induktivität 31 in Parallelschaltung mit einer Heizvorrichtung in Form einer Arbeitsspule 32 dargestellt. Diese kann für verschiedene Heizzwecke mittels Induktion verwendet werden. Wenn gewünscht, kann die Strom-bzw. Kraftquelle 30 mit Mitteln zur Veränderung des Wertes des zur Arbeitsspule 32 fließenden Stromes in größeren Stufen versehen sein. Ferner kann die Induktivität 31 in Verbindung mit einer Einstellvorrichtung angewendet werden, die mit einer Art Nonienteilung versehen ist und beispielsweise Einstellungen des durch die Spule 32 fließenden Stromes in Prozentsätzen ermöglicht, z. B. bis zu 25% über oder unter einem bestimmten Normalwert. Wenn die Induktivität 31 so eingestellt ist, daß ihre Reaktanz herabgesetzt ist, das ist dann der Fall, wenn der leitende Teil 17 des Kerngliedes 15 in die Spule hineinbewegt ist, so fließt mehr Strom durch die Spule der Induktivität 31 und weniger Strom durch die Arbeitsspule 32. Wenn dagegen die Induktivität 31 so eingestellt wird, daß die Reaktanz gesteigert wird, d. h. wenn der magnetische Teil des Kerngliedes sich innerhalb der Spule befindet, so fließt weniger Strom durch die Spule der Induktivität 31 und mehr Strom durch die Arbeitsspule 32. Patentansprüche:

1. Veränderliche Induktivität zur Steuerung eines Hochfrequenzstromkreises für große Ströme mit einer Einwindungs- oder Mehrwindungsspule und einem gegenüber dieser axial verschiebbaren Kernglied, das einen aus nichtmagnetischem Material bestehenden Teil hoher elektrischer Leitfähigkeit sowie einen im wesentlichen axial zu diesem angeordneten, an ihm befestigten zweiten Teil aufweist, der eine im wesentlichen aus nichtleitendem magnetischem Material bestehende Masse oder mehrere solche Massen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil des Kerngliedes mit Durchlässen für den Umlauf eines die magnetische Masse oder Massen umströmenden Kühlmittels versehen ist.

2. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material des zweiten Teiles des Kerngliedes in einem Isoliergehäuse in Form von mehreren neben- und übereinander angeordneten Stangen oder Stäben ausgebildet ist, die für die Umspülung mit dem Kühlmittel im Abstand voneinander angeordnet sind.