DE2328024C3

DE2328024C3 - Mittelfrequenz-Leistungstransformator mit einer zur starren Verbindung mit einem kühlmitteldurchflossenen Induktor geeigneten Sekundärwicklung

Info

Publication number: DE2328024C3
Application number: DE2328024A
Authority: DE
Inventors: Wilfried 5600 Wuppertal Wagener
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1973-06-01
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1975-11-13
Also published as: JPS5021214A; DE2328024B2; IT1013312B; DE2328024A1; FR2232053A1; FR2232053B1; US3936783A; GB1468220A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Mittelfrequenz-Leistungstransformator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Mittelfrequenz-Leistungstransformatoren •ind z.B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 33 987 bekannt Sie finden an Maschinen zum induktiven Härten von Lagerstellen an Kurbelwellen Anwendung, deren Ausbildung beispielsweise der in der deutschen Patentschrift 12 09137 beschriebenen Art entspricht

An den Härtemaschinen bilden die Transformatoren und zugehörige Induktoren, die zur induktiven Erhitzung der Oberflächen der zu härtenden Werkstücke dienen, jeweils eine voneinander lösbare Baueinheit und es sind gegebenenfalls eine Vielzahl solcher Baueinheiten an den Härtemaschinen vorgesehen. Die Baueinheiten sind entlang der Längsachse des zu behandelnden Werkstückes im Abstand der zu härtenden Oberflächenteile nebeneinander angeordnet und müssen, um eng benachbarte Oberflächenteile behandeln zu können, einen entsprechend geringen Abstand voneinander aufweisen. Dieses führt zu der Forderung, daß die Breite der Baueinheiten klein sein solL

Bei dem aus der genannten deutschen Offenlegungsschrift bekannten Mittelfrequenz-Leistungstransformator nehmen die Frontflächen der Sekundärwicklungslagen jeweils zwei parallele, streifenförmige Bereiche ein, die an ihren Enden durch bogenförmige Bereiche zur Wicklungs- bzw. Lagenfrontfläche ergänzt sind. Die rahmenförmigen Kernkörper sind dabei nur längs der parallelen, streifenförmigen Bereiche der Wicklungsbzw. Lagenfrontflächen aufgestapelt, wobei zur Befestigung des Magnetkernstapels zwei an seinen Enden anpressende Klemmelemente dienen und in einem dieser Klemmelemente die Sekundäranschlüsse des Transformators herausgeführt sind. Bei diesem bekannten Transformator besteht die Sekundärwicklung aus mehreren in einer Schicht angeordneten und elektrisch parallelgeschalteten Hohlprofilleitern, deren. Hohlräume im Hinblick auf die Kühlmittelströmung wenigstens zum Teil in Reihe geschaltet sind.

Um eine Zuführung der Kühlmittelanschlüsse des Induktor? innerhalb des sekundäranschlußseitigen Klemmstücks zu ermöglichen, kann die Sekundärwicklung so ausgeführt werden, daß ihre Gesamtstärke im Bereich der Transformator-Sekundäranschlüsse zum Induktor, in dem sich die Wicklungsleiter überlappen, ihre Gesamtstärke in ihren übrigen Bereichen zumindest nicht wesentlich übersteigt Dadurch bleibt das Wicklungspaket im Bereich der Sekundäranschlüsse genügend schmal, daß noch innerhalb der durch die entsprechende Dimension der rahmenförmigen Kernelemente bedingte maximale Dicke des Transformators im sekundäranschlußseitigen Klemmstück die Kühlmittelanschlußleitungen für den Induktor untergebracht werden können.

Mittelfrequenz-Leistungstransformatoren dieser Bauart hat man schon bis hinab zu 50 mm Dicke realisieren können.

Um benachbarte Lager einer Kurbelwelle gleichzeitig zu härten bzw. bei umlaufender Welle gleichzeitig im Eingriff mit zugehörigen Transformator-Induktoreinheiten zu belassen, ist nun in vielen Fällen diese bisher erreichte geringe Dicke der scheibenförmigen Transformatoren noch immer zu groß.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Mittelfrequenz-Leistungstransformator der genannten Art anzugeben, bei dem im Bereich der Transformator· Sekundäranschlüsse zum Induktor, in dem sich die Wicklungsleiter der Sekundärwicklung überlappen, keine Kernelemente vorgesehen sind, und bei dem — bei zumindest gleich hoher Leistung und Kühlanschlüssen für den Induktor innerhalb des Transformatorgerüstes — eine noch geringere maximale Transformator-Dicke

erzielt werden kann als bei den Transformatoren gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 21 33 987.

Diese Aufgabe wird an Mittelfrequf?nz-Leistungstransformatoren der eingangs näher bezeichneten Art durch die im Kennzeichen des Ans^cuchs 1 näher bezeichnete bauliche Ausbildung gelöst

Durch diese Ausbildung wird es möglich, enger benachbarte Oberflächenbereiche von länglichen iVerkstücken, deren zu härtende Oberflächenbereiche voneinander getrennt sind, mit entsprechend schmalen Induktoreinheiten einer Wärmebehandlung zuzuführen, ohne daß es erforderlich ist, die Wärmebehandlung zweier eng benachbarter Oberflächenbereiche nacheinander in der Weise auszuführen, daß zunächst die eine Stelle des Werkstücks mittels einer auf das Werkstück i; abgesenkten Transformator-Induktor-Baueinheit erwärmt, darauf die Baueinheit von der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks abgehoben und schließlich der gleiche Bearbeitungsvorgang an der zweiten benachbarten Stelle des Werkstücks vorgenommen wird. Die Behandlung ist vielmehr mittels zweier voneinander unabhängiger Baueinheiten gleichzeitig möglich.

Die Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 3 erläutert. Wie gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 21 33 987 ist die einlagige und einwindige Sekundärwicklung 1 des Transformators aus Kupferrohren 2 mit rechtwinkligem Querschnitt aufgebaut Sie enthält dabei zwei in derselben Schicht angeordneten Stränge 3. 4 zu je zwei Kupferrohren, die an den sich einander überlappenden Enden der Sekundärwicklung 1 mit den elektrischen und Kühlmittel-Anschlüssen 5 für den mit 6 angedeuteten Induktor versehen sind und die an den genannten Sekundärwicklungsenden jeweils über ein Verbindungsstück 7 ineinander übergehen.

Zur Einspeisung des Kühlmittels für die Kühlung der Sekundärwicklung 1 sind im Wicklungsstrang 3 mit Kühlmittelanschlüssen 8 versehene Kupferhohlstücke 9 eingeschaltet, durch die das Kühlmittel im Sinne der Pfeile 10 zu- bzw. abgeführt wird. Die beiden Stränge 3, 4 sind also elektrisch parallel, kühlmittelmäßig aber in Reihe geschaltet

Entlang der Peripherie des Kupferrohrstranges 3 und in derselben Schicht wie die Stränge 3 und 4 ist ein weiteres Kupferrohr angeordnet, das — elektrisch einen Teil der Sekundärwicklung bildend — als Kühlmittelleitung It für den Induktor dient Diese Kühlmittelleitung 11 weist eine erste Auftrennung 12 auf, zwischen deren Enden die erwähnten, als Kühlmittelzufuhr- bzw. Kühlmittelabfuhrleitung für die Sekundärwicklung dienenden Kupferhohlstücke 9 liegen. Diese Auftrennungsenden sind über Kupferhohlstücke 13 mit Kl hlmiuelanschlüssen 14 verbunden.

Die Enden einer zweiten Auftrennung der Kühlmittelleitung U, welche im Bereich der Transformator-SekundäranschlQsse 5 den Enden des Kupferrohr-Stranges 3 entsprechen, sind ihrerseits — wie weiter unten an Hand von F i g. 3 näher erläutert — mit den Kühlmittelanschlüssen des Induktors 6 verbunden. Die Kupferrohre der Stränge 3 und 4, die Kühlmittelleitung 11, die Verbindungsstücke 7 sowie die Kupferhohlstücke 9 und 13 sind alle zur Bildung der Sekundärwicklung durch Hartlötung miteinander verbunden. Die fertige Sekundärwicklung ist mit einer elektrisch isolierenden Wirbelsinterschicht überzogen.

In den F i g. 1 und 2 sind einige rahmenartigen Kernkörper 15 zu erkennen, welche — in zwei Stapeln angeordnet — die streifenförmigen Bereiche des aus der Sekundärwicklung 1 und den beiden Primärwicklungslagen 16 gebildeten V,'!cklungspaketes umschließen. Die Sekundärwicklung 1 weist nun in ihrem von den Kernkörpern 15 freien sekundärschiußseitigen Bereich in der Nähe des Anfanges der Kernkörperstapel zwei Kröpfungen 17 auf (s. F i g. 2), die es erlauben, die Leiter der Sekundärwicklung auch in deren Überlappungsbereich etwa gleich stark wie in den übrigen Bereichen der Sekundärwicklung auszubilden. In den genannten Überlappungsbereich weisen die Primärwicklungslagen 16 jeweils eine dem Kröpfungsverlauf der Sekundärwicklung 1 folgende Kröpfung 18 auf. Die Anschlüsse 5 der Sekundärwicklung 1 sind in einer Leiste 19 aus elektriscn isolierendem Material angebracht, die einen Teil des Transformatorengerüstes bilden, das aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit in den Figuren ansonst nicht dargestellt ist.

In F i g. 3 ist der Anschluß 5 zum Induktor 6 detailliert im Schnitt dargestellt. Die Enden der Kühlmittelleitung U sind mit einem Anschlußstück 20 aus Vierkantkupfer verlötet, welches in einer entsprechenden Ausnehmung der Leiste 18 eingebettet ist Der axiale Kanal des Anschlußstückes 20 weist dabei ein Innengewinde auf, in dem ein mit einer axialen Bohrung versehenes Kontaktstück 21 verschraubt ist, dessen freie Stirnfläche als Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung des Induktor-Kontaktstückes 22 dient. In Fortsetzung seiner axialen Bohrung weist das Kontaktstück 12 einen über seine Kontaktfläche vorspringenden Ansatz 25 auf, welcher in der entsprechenden axialen Bohrung des Induktor-Kontaktstückes 22 geführt ist. Zwei O-Ringe 23 und 24 bewirken zwischen dem Kontaktstück 21 einerseits und dem Anschlußstück 20 bzw. den Induktor-Kontaktstück 22 andererseits eine sichere Kühlmitteldichtung.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung kann der Induktor 6 vorteilhaft zwei Kühlkreise aufweisen. In diesem Fall dienen beide Abschnitte der Kühlmittelleitung 11 — so wie durch die Pfeilr 26 angedeutet — der Kühlmittelzufuhr. Die Kühlmittelabfuhr vom Induktor wird dann nicht über Anschlüsse im Transformatorgerüst geführt. Besteht dagegen nur ein Kühlmittelkreis im Induktor, kann aber auch vorteilhaft einer der Kühlmittelabschnitte zur Kühlmittelzufuhr und der andere zur Kühlmittelabfuhr dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mittelfrequenz-Leistungstransformator mit einer zur starren Verbindung mit einem kühlmitteldurchflossenen Induktor geeigneten Sekundärwicklung, deren Wicklungsleiter sich im Bereich der Sekundäranschlüsse überlappen, und mit zwei zu beiden Seiten der Sekundärwicklung angeordneten Primärwicklungslagen, die durch Hohlleiter gebildet und zu einem Paket aneinandergereiht mit rahnienförmigen, die Wicklungsleiter umschließenden, insbesondere aus Ferrit bestehenden Kernkörpern verseben sind, wobei im Bereich der Transformator-Sekundäranschlüsse, in dem sich die Wicklungsleiter der Sekundärwicklung überlappen, keine kernelemente '/orgesehen sind und wobei die Gesamtabmessungen des Transformators in Richtung senkrecht zu den Frontflächen der Sekundärwicklung und der Primärwicklungslagen klein ist gegenüber *> seinen Gesamtabmessungen parallel zu diesen Frontflächen, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Peripherie der Sekundärwicklung (1) eine mit den Sekundärwicklungsleitern (2) in einer Schicht angeordnete Kühlmittelleitung (11) vorgesehen ist, die eine erste Auftrennung (12), deren Auftrennungsenden mit im Transformatorgerüst angeordneten Kühlmittelanschlüssen (14) verbunden sind, und ferner im Bereich der Transforma-. tor-Sekundäranschlüsse (5) eine zweite Auftrennung aufweist, deren Auftrennungsenden mit den Kühlmittelanschlüssen des Induktors (6) verbunden sind.

2. Mittelfrequenz-Leistungstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (11) aus einem elektrischen Hohlprofilleiter besteht, der mit den übrigen Wicklungsleitern der Sekundärwicklung (1) elektrisch leitend verbunden ist.

3. Mittelfrequenz-Leistungstransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzufuhr- bzw. Kühlmittelabfuhrleitung (9) für die Sekundärwicklungskühlung zwischen den Kühlmittel-Leitungsverbindungen der Auftrennungsenden der ersten Auftrennung (12) mit den Kühlmittelanschlüssen (14) im Transformatorgerüst angeordnet sind.

4. Mittelfrequenz-Leistungstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke der Sekundärwicklung (1) im Bereich ihrer Anschlüsse (5), in dem sich die Wicklungsleiter überlappen, wesentlich größer als in ihren übrigen Bereichen ist, wobei die Primärwicklungslagen (16) in dem genannten Sekundärbeschluß- Bereich entsprechend der Dickenvergröße- η.« s der Sekundärwicklung (1) eine in Richtung der Transformator-Dickenabmessung nach außen gebogene oder gekröpfte Form aufweisen.