DE1959979A1

DE1959979A1 - Traveling field inductor, particularly suitable as a stirring coil for molten metal

Info

Publication number: DE1959979A1
Application number: DE19691959979
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Starck Axel Von
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1969-11-29
Filing date: 1969-11-29
Publication date: 1971-06-09
Also published as: CH506207A; DE1959979B2; FR2071614A5; GB1268735A; DE1959979C3; SE357484B; JPS5022262B1

Description

AEG-Elotherm G.m.b.H.
Reins ehe id-Hast en
Hainmesberger Str. 31AEG-Elotherm GmbH
Pure before id-Hast en
Hainmesberger Str. 31

¥anderfeldinduktor, insbesondere geeignet als Rührspule für Metallschmelzen¥ other field inductor, particularly suitable as a stirring coil for molten metal

Die Erfindung betrifft einen Wanderfeldinduktor, der sich insbesondere als Rührspule für Metallschmelzen eignet, mit einem lamellierten Blechpaket, in dessen Quernuten je zwei Leiter einer mehrphasigen Induktorwicklung übereinander angeordnet sind.The invention relates to a traveling field inductor that particularly suitable as a stirring coil for molten metal, with a laminated laminated core, in the transverse grooves of which two conductors of a multi-phase inductor winding are arranged one above the other are.

Ein solcher Wanderfeldinduktor kann im Prinzip als die ebene Abwicklung des Stators eines normalen Wechselstrommotors aufgefaßt werden. Er besteht im wesentlichen aus einem ebenen, langgestreckten und genuteten Blechpaket und einer mehrphasigen Stabwicklung, dessen Leiter elektrisch isoliert in die Nuten des Blechpaketes eingelegt sind.Such a traveling field inductor can in principle be called the plane Processing of the stator of a normal AC motor understood will. It essentially consists of a flat, elongated and grooved laminated core and a multi-phase one Bar winding, the conductors of which are electrically insulated and inserted into the grooves of the laminated core.

Die mehrphasige Wicklung hat die Aufgabe, bei Betrieb des Induktors einen mehrphasigen elektrischen Wechselstrom zu führen, dessen Magnetfeld vom magnetisch gut leitenden Blechpaket geführt wird. Dabei sind die einzelnen Phasenabschnitte der mehrphasigen Wicklung in bekannter Weise räumlich so über das Blechpaket verteilt, daß es zur Ausbildung eines elektromagnetischen Wander feldes kommt.The task of the multi-phase winding is to carry a multi-phase electrical alternating current when the inductor is in operation, whose magnetic field is guided by the magnetically well-conducting laminated core. The individual phases of the polyphase winding in a known manner spatially distributed over the laminated core that it is used to form an electromagnetic Wanderfeldes is coming.

Der Betrieb solcher Induktoren als Rührspulen für Metallschmelzen erfordert in der Regel eine sehr hohe elektrische Stromdichte innerhalb des Leitermaterials der mehrphasigen Wicklung. Die dadurch entstehenden hohen Stromwärmeverluste können nur durch eine direkte Kühlung abgeführt werden. Deshalb wird die mehrphasige Wicklung aus rohrförmigen elektrischen Leitern hergestellt, die während des Betriebes von einem Kühlmittel, beispielsweise Luft oder Wasser, durchströmt werden. - The operation of such inductors as stirring coils for molten metal usually requires a very high electrical current density within the conductor material of the polyphase winding. The resulting high electricity heat losses can can only be removed by direct cooling. Therefore, the polyphase winding is made of tubular electrical Ladders made during operation by a Coolant, for example air or water, flows through. -

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Es hat sich aus elektrotechnischen und konstruktiven Erwägungen als günstig herausgestellt, jeweils zwei solcher rohrförmigen Leiter elektrisch voneinander isoliert räumlich übereinanderliegend in einer Nut des Blechpaketes anzuordnen, wobei der untere Leiter einer Nut die direkte Fortsetzung des oberen Leiters einer anderen Nut darstellt. Der untere und der obere-Leiter einer Nut werden aus Rohren gleichen Querschnitts hergestellt. Fenn die beiden in einer Nut des Blechpaketes übereinanderliegenden rohrförmigen Leiter einen elektrischen Wechselstrom führen, treten in' ihnen M zwei,an sich bekannte elektrische Erscheinungen auf:It has developed from electrical engineering and design considerations shown to be favorable, two such tubular conductors electrically isolated from one another spatially to be arranged one above the other in a groove of the laminated core, with the lower conductor of a groove being the direct Represents continuation of the top conductor of another groove. The lower and upper conductors of a groove are made from tubes the same cross-section. If the two tubular conductors lying one on top of the other in a groove in the laminated core conduct an electrical alternating current, they enter M two known electrical phenomena:

1) Unter der Wirkung des vom elektrischen Strom in den rohrförmigen Leitern selbst erzeugten, quer durch die Nut verlaufenden magnetischen Wechselfeldes wird der Strom innerhalb dieser Leiter nach der offenen Seite der Nut verdrängt. Das Maß dieser Stromverdrängung kann rechnerisch bestimmt werden. Es ist frequenz- und materialabhängig und wird durch die sogenannte elektromagnetische Eindring-1) Under the action of the electric current in the tubular Conductors themselves generated magnetic alternating field running transversely through the slot, the current within these conductors is displaced to the open side of the slot. The extent of this current displacement can be calculated to be determined. It is frequency and material dependent and is caused by the so-called electromagnetic penetration

■ tiefe bestimmt, welche in einer Längeneinheit angegeben■ depth determines which is given in a unit of length

wird und die Dicke der Schicht unter der Leiteroberfläche darstellt, in der man sich den gesamten Strom gleichmäßig fließend vorstellen kann. Sie beträgt beispielsweise für " Kupfer bei Raumtemperatur und einer Frequenz von 50 Hz etwa einen Zentimeter. Die Stromverdrängung verkleinert den ausnutzbaren Leiterquerschnitt für den Stromtransport und führt dadurch zu erhöhten Stromwärmeverlusten.and the thickness of the layer under the conductor surface represents, in which one can imagine the entire current flowing evenly. For example, it amounts to "Copper at room temperature and a frequency of 50 Hz about an inch. The current displacement reduces the usable conductor cross-section for the current transport and thus leads to increased electricity heat losses.

2) Der an der Nutöffnung liegende rohrförmige Leiter befindet sich im quer durch die Nut verlaufenden magnetischen Wechselfeld des am Nutgrund liegenden Leiters, welches in ihm. zusätzliche Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströnie haben Zusatzverluste zur Folge. ■2) The tubular conductor lying at the slot opening is located in the magnetic running across the groove Alternating field of the conductor lying at the base of the slot, which is in it. additional eddy currents induced. This whirlwind result in additional losses. ■

Zweck der Erfindung ist es, die beiden rohrförmigen Leiter inThe purpose of the invention is to put the two tubular conductors in

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den Nuten des Blechpaketes eines Wanderfeldinduktors gepinetrisch 'so auszuTsilden, daß die ungünstige, den elektrischen Wirkungsgrad beeinträchtigende Wirkung der "beiden •vorbeschriebenen Erscheinungen möglichst weit herabgesetzt wird.the grooves of the laminated core of a traveling-field inductor pinetrically 'to be trained in such a way that the unfavorable, the electrical Effect of the "two" • above-described affecting efficiency Appearances are reduced as much as possible.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß, indem^bei geometrisch ungleicher Querschnittsform der beiden Leiter^der am Nutengrund liegende Leiter ßine aus der Mitte zum Ntitengrund verschobene Bohrung aufweist. Des weiteren soll die Höhe des an der Nutenöffnung liegenden rohrförmigen Leiters auf ein Maß beschränkt werden, das die elektromagnetische Eindringtiefe | praktisch nicht überschreitet.This object is achieved according to the invention in that, with a geometrically unequal cross-sectional shape of the two conductors, the am The conductor located at the bottom of the groove ßine from the center to the bottom of the groove Has displaced hole. Furthermore, the height of the tubular conductor lying on the slot opening should be at a level that the electromagnetic penetration depth | practically does not exceed.

Durch die Wahl der besonderen Leiterquerschnittsformen gelingt es in einfacher Weise, den elektrischen Wirkungsgrad bei einer an sich gegebenen Anordnung auf ein Höchstmaß zu bringen.'The choice of the particular conductor cross-section makes it possible it in a simple way to bring the electrical efficiency in a given arrangement to a maximum. '

In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im senkrechten Längsschnitt dargestellt.In the drawings, a preferred embodiment is the Invention shown in vertical longitudinal section.

Abb. 1 zeigt als Stand der Technik einen schematisch dargestellten Teil aus dem Längsschnitt durch einen bekannten Wanderfeldinduktor. Mit 1 ist das lamellierte Blechpaket bezeichnet, das mit Preßbolzen 2 verspannt ist. In die Nuten 3 des ' Blechpaketes 1 sind je zwei rohrförmige Leiter k gleichen Querschnitts eingelegt, die durch eine Isolation 8 elektrisch voneinander getrennt sind.As prior art, Fig. 1 shows a schematically illustrated part from the longitudinal section through a known traveling field inductor. 1 with the laminated laminated core is referred to, which is clamped with 2 clamping bolts. In each of the grooves 3 of the laminated core 1, two tubular conductors k of the same cross section are inserted, which are electrically separated from one another by an insulation 8.

Abb. 2 zeigt - in ähnlicher Darstellung wie in Abb 1 - einen Teil aus dem Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des Wanderfeldinduktors gemäß der Erfindung. Mit 1 ist wieder das lamellierte Blechpaket bezeichnet, das durch Preßbolzen verspannt ist. Die rohrförmigen Leiter 9 und 10 sind in die Nuten 3 eingelegt. Dabei ist die Bohrung 6 des am Nutgrund liegenden Leiters 9 zum Nutgrund hin aus der Mitte verschoben«Fig. 2 shows - in a representation similar to that in Fig. 1 - a Part from the longitudinal section of a preferred embodiment of the traveling field inductor according to the invention. With 1 is again denotes the laminated laminated core, which is clamped by pressing bolts. The tubular conductors 9 and 10 are in the Grooves 3 inserted. The bore 6 of the conductor 9 lying on the groove base is shifted from the center towards the groove base «

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Die in Richtung der Huttiefe gemessene Höhe 7 des an der Nutöffnung gelegenen rohrförmigen Leiters 10 ist auf ein Maß beschränkt, das die elektromagnetische Eindringtiefe nicht wesentlich übersteigt.The height 7 of the measured in the direction of the hat depth at the groove opening located tubular conductor 10 is limited to a dimension which does not significantly exceed the electromagnetic penetration depth.

Die erfindungsgemäße Anordnung führt dazu, daß das für die Rührwirkung auf die Metallschmelze erforderliche magnetische Feld mit einem Mindestmaß an elektrischer Energie erzeugt werden kann.The inventive arrangement leads to the fact that for the Stirring action on the molten metal generated magnetic field required with a minimum of electrical energy can be.

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Abb. 3 zeigt schließlich als bevorzugtes Anwendungsbeispiel in schematischer Schnittdarstellung ein Ofengefäß mit einem als Rührspule dienenden Wanderfeldinduktor.Finally, Fig. 3 shows a preferred application example a schematic sectional view of a furnace vessel with a traveling field inductor serving as a stirring coil.

Das eigentliche Ofengefäß mit einer selbsttragenden feuerfesten Zustellung 11, die wie üblich von einer Ofenwand 12 umschlossen ist, ruht auf einem Ofengestell 13· Unter dem Boden der Zustellung 11 ist - im Gestell 13 montiert - der Wanderfeldinduktor (in der Abbildung im Querschnitt dargestellt) angeordnet mit seinem Blechpaket lk und den Leitern 9 und 10, die im Wickelkopf 15 zur Induktorwicklung verbunden sind. Um ^ bei einem Durchbruch der feuerfesten Zustellung 11 eine Zerstörung der Induktorwicklung durch das Austreten des flüssigen Metalls zu vermeiden, ist zwischen dem Boden der Zustellung 11 und dem Induktor ein Trennblech 16 aus unmagnetischem Material angeordnet, welches seinerseits vom Induktor durch eine Schicht aus isoliertem Material getrennt ist.The actual furnace vessel with a self-supporting refractory lining 11, which is enclosed by a furnace wall 12 as usual, rests on a furnace frame 13.The traveling field inductor (shown in cross section in the figure) is arranged under the bottom of the lining 11 - mounted in the frame 13 with its laminated core lk and the conductors 9 and 10, which are connected in the end winding 15 to form the inductor winding. In order to avoid destruction of the inductor winding by the escape of the liquid metal in the event of a breakthrough in the refractory lining 11, a separating plate 16 made of non-magnetic material is arranged between the bottom of the lining 11 and the inductor, which in turn is separated from the inductor by a layer of insulated material is separated.

Zur Rührung der im Ofengefäß befindlichen Metallschmelze 1? sei der'lnduktor z. B. so geschaltet, daß er ein senkrecht aus der Zeichnungsebene fortschreitendes elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt. Im Bereich der Eindringtiefe dieses Wande'rfeldes wird in der Metallschmelze 17 eine durch 18 angedeutete Strömung gleicher Richtung' erzeugt, die in den Übrigen Bereichen der Schmelze einen Rückfluß in etwa entgegengesetz-To stir the molten metal 1? let der'lnduktor z. B. switched so that it is a perpendicular advancing from the plane of the drawing electromagnetic Moving field generated. In the area of the penetration depth of this Wande'rfeldes a flow in the same direction indicated by 18 is generated in the molten metal 17, and that in the remainder Areas of the melt a reflux in approximately opposite

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ter Richtung zur Folge hat. Durch die Wandwirkung der Ofenzustellung begünstigt , werden dabei zusätzliche Strönrangskomponenten hervorgerufen, derart, daß insgesamt eine sehr wirkungsvolle Rührung der Metallschmelze 17 erreicht wird.the direction. Due to the effect of the furnace lining on the wall additional Strön rank components will be favored caused in such a way that overall a very effective one Agitation of the molten metal 17 is achieved.

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Claims

3? Ä t e η t talks

Traveling field inductor, particularly suitable as a stirring coil five metal melts, with a laminated core, in each of its transverse grooves two conductors of a multiphase In duct winding are arranged one above the other, characterized in that

that with a geometrically unequal cross-sectional shape of the two Head (9 and 10) the ladder lying at the bottom of the Ufuten (9) a hole shifted from the center to the bottom of the groove (6).

2. Wander field inductor according to spoke 1, characterized in that

that the height (7) of the tubular conductor (10) lying on the groove opening is limited to a level that practically does not exceed the electromagnetic penetration depth.

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