DE2332197A1

DE2332197A1 - INDUCTION HEATING DEVICE

Info

Publication number: DE2332197A1
Application number: DE2332197A
Authority: DE
Inventors: Joseph Trine
Original assignee: Elphiac SA
Current assignee: Elphiac SA
Priority date: 1972-06-26
Filing date: 1973-06-25
Publication date: 1974-01-17
Also published as: JPS4951646A; BE785415A; DE2332197B2; CH580377A5; FR2191393B1; GB1431380A; US3849625A; FR2191393A1; IT985761B; JPS5339615B2

Description

Chaussee de Charleroi, 54Chaussee de Charleroi, 54

Brüssel 6Brussels 6

BelgienBelgium

Our reference: E 758

InduktionserhitzungsvorrichtungInduction heating device

Es sind bereits Induktionserhitzimgsvorrichtungen bekannt, die eine an einen Wechselstromgenerator angeschlossene Primärwicklung und eine mit einem Heizinduktor verbundene Sekundärwicklung aufweisen. Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise in der CH-PS 276 712 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist die Sekundärwicklung außerhalb der Primärwicklung angeordnet. Ferner ist die Sekundärwicklung in Bezug auf die Primärwicklung beweglich. Die Anordnung einer Sekundärwicklung außerhalb einer Primärwicklung entspricht nicht der üblichen Technik und ist außerdem die Ursache von mehreren offensichtlichen Nachteilen. Die bekannte Lösung ist jedoch wegen der großen Schwierigkeit der Beherrschung des Problems des Anschlußes eines Induktors an den Enden der Sekundärwicklung vorgeschlagen worden.Induction heating devices are already known one primary winding connected to an alternator and one with a heating inductor have connected secondary winding. A device of this type is for example in the CH-PS 276 712. In this known device, the secondary winding is outside the primary winding arranged. Furthermore, the secondary winding is movable with respect to the primary winding. The order a secondary winding outside of a primary winding does not correspond to the usual technology and is also the cause of several obvious disadvantages. The known solution, however, is because of the great difficulty in mastering the problem of connecting an inductor to the ends of the secondary winding has been proposed.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Induktionserhitzungsvorrichtung, bei der die SekundärwicklungThe aim of the invention is to provide an induction heating device, where the secondary winding

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so, wie es allgemein der Fall ist, im Innern der Primärwicklung angeordnet ist, und dennoch die Schwierigkeiten des Anschlusses eines Induktors an den Enden der Sekundärwicklung auf befriedigende Weise gelöst werden. Zusätzlich wird die Möglichkeit aufrechterhalten, die Sekundärwicklung in Bezug auf die Primärwicklung "beweglich zu machen.is located inside the primary winding, as is generally the case, and yet the difficulties of connecting an inductor to the ends of the secondary winding are satisfactorily solved. In addition, the possibility is maintained to make the secondary winding "movable" with respect to the primary winding.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Induktionserhitzungs-* vorrichtung nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine Sekundärwicklung aus einem einsigen gebogenen Blech, die im Innern der Primärwicklung angeordnet ist, durch zwei Ansätze, welche die beiden Enden der Sekundärwicklung verlängern und mit einer von ihnen eingeschlossenen dünnen Schicht aus Isoliermaterial eine Sandv/ichstruktur bilder, wobei" die beider: Ansätze zum Innern der Sekundärwicklung gerichtet sind, und durch einen an die beiden Ansätze angeschlossenen Induktor.To solve this problem, induction heating * Device according to the invention characterized by a secondary winding made of a single curved one Sheet metal, which is arranged inside the primary winding, by two approaches extending the two ends of the secondary winding and including one of them thin layer of insulating material to form a sand v / ich structure, whereby "the two: approaches to Inside the secondary winding are directed, and through an inductor connected to the two approaches.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing. Show in it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Induktionserhitzungsvorrichtung nach der Erfindung,Fig. 1 is a perspective view of an induction heating device according to the invention,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, einer anderen Ausführungsform der Induktionserhitzungsvorrichtung nach der Erfindung,Fig. 2 is a perspective view of another embodiment the induction heating device according to the invention,

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht eines öffnenden Induktors undFig. 3 is a partial perspective view of an opening inductor and

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungpforn eier Induktionserhitzungsvorrichtung nach der Erfindung.Figure 4 is a perspective view of another embodiment egg induction heating device according to the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Induktionserhitzungsvorrichtung enthält eine Primärwicklung, die in einen Hohlzylinder 1 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Epoxydharz eingebettet und mit einem Wechselstromgenerator 2 über Abgriffe 3 verbunden ist, welche die Wahl einer geeigneten Windungszahl der Primärwicklung ermöglichen. Im Innern des Hohlzylinders 1 ist eine Sekundärwicklung angeordnet, die durch ein einziges gebogenes Kupferblech 4 gebildet und entlang zwei Mantellinien 5 und 6 offen ist. An der Stelle der beiden Mantellinien 5 und 6 ist das Blech 4 durch zwei Ansätze 7 und 8 verlängert, die zusammen mit einer von ihnen eingeschlossenen dünnen Isoliermaterialschicht eine Sandwichstruktur bilden. Das Isoliermaterial kann Luft, Glimmer, Polytetraflouräthylen usw. oder auch eine Kombination von mehreren verschiedenen Isoliermaterialien sein. Die Ansätze 7 und 8 sind zum Inneren des gebogenen Blechs 4 hin gerichtet. Ihre Breite überschreitet vorzugsweise ein Viertel der Breite des gebogenen Blechs 4,und ihre Länge in der Richtung der Mantellinien 5 und 6 überschreitet bei weitem die Breite des gebogenen Blechs 4. Bei dem Fall von Fig. 1 bilden die Ansätze 7 und 8 die Rahmen eines Fensters, durch dessen Öffnung der Hohlzylinder 1 geht. Damit der Hohlzylinder 1 in die Öffnung eingebracht werden kann, sind die Rahmen an Kanten 9 und 10 verschraubt. Mit den Ansätzen 7 und 8 ist ein Induktor 11 verbunden, der die Erhitzung eines Werkstücks 12 ermöglicht. Die Kühlung der Primärwicklung im Hohlzylinder 1 kann durch eine Wasserkühlung über Rohrleitungen 13 erfolgen. Die Kühlung der Sekundärwicklung kann gleichfalls durch Wasser erfolgen, beispielsweise durch Kupferrohre, die am Blech 4, an den Ansätzen 7 und 8 und am Induktor 11 angeschweißt sind, doch kann man sich auch oft mit der natürlichen Kühlung begnügen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.The induction heating apparatus shown in FIG contains a primary winding which is embedded in a hollow cylinder 1 made of insulating material, for example made of epoxy resin and is connected to an alternator 2 via taps 3, which allows the selection of a suitable number of turns enable the primary winding. In the interior of the hollow cylinder 1, a secondary winding is arranged, which through a single bent copper sheet 4 is formed and is open along two surface lines 5 and 6. In place of the two surface lines 5 and 6, the sheet 4 is extended by two lugs 7 and 8, which together with one of them enclosed thin insulating material layer form a sandwich structure. The insulating material can be air, mica, Polytetraflouräthylen, etc. or a combination of several different insulating materials. The approaches 7 and 8 are directed towards the inside of the bent plate 4. Their width preferably exceeds a quarter of the width of the bent sheet 4, and its length in the direction of the surface lines 5 and 6 exceeds by far the width of the bent sheet 4. In the case of Fig. 1, the lugs 7 and 8 form the frames a window through the opening of which the hollow cylinder 1 passes. So that the hollow cylinder 1 is introduced into the opening the frames are screwed to edges 9 and 10. An inductor 11, which enables a workpiece 12 to be heated, is connected to the shoulders 7 and 8. the The primary winding in the hollow cylinder 1 can be cooled by water cooling via pipes 13. the The secondary winding can also be cooled using water, for example using copper pipes are welded to the sheet 4, the lugs 7 and 8 and the inductor 11, but you can also often with the be satisfied with natural cooling, as shown in FIG. 1.

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Die Ausbildung von Fig. 1 hat den Vorteil, daß die Anschlüsse an den Enden der Sekundärwicklung vollkommen symmetrisch sind. Demzufolge ist ihre Störwirkung äußerst gering, und zwar umso mehr, als wegen der großen Breite der Ansätze 7 und 8 die Stromdichte darin klein ist. Infolge des kleinen Abstands zwischen den Ansätzen 7 und 8 besteht ein Nahewirkungseffekt, der identische Stromverteilungen in diesen Ansätzen zu erzeugen sucht.The design of Fig. 1 has the advantage that the connections at the ends of the secondary winding are perfect are symmetrical. As a result, their disruptive effect is extremely small, all the more so than because of the large width of the lugs 7 and 8, the current density therein is small. As a result of the small distance between the approaches 7 and 8 there is a proximity effect, the identical current distributions in these Attempts to generate approaches.

Das gebogene Blech 4 kann auf der Innenfläche des Hohlzylinders 1 gleiten und insbesondere Drehbewegungen um einen Winkel von mehr als 90 ausführen. Dadurch kann der Induktor 11 von dem Werkstück 12 gelöst werden, beispielsweise für den Zugang von Hebe- und Handhabungsgeräten, die nicht dargestellt sind. Andererseits ist es durch diese Beweglichkeit möglich, daß der Induktor während der Bearbeitung Höhenunterschieden 14 des Werkstücks folgen kann. Zu diesem Zweck kann der Induktor 11 mit einem Schuh versehen sein, der auf dem Werkstück gleitet oder rollt, beispielsweise in Form einer Kugel oder eines Korundumrohres 45. Offensichtlich kann durch die Wahl der Abmessung der Öffnung des von den Ansätzen gebildeten Fensters eine gewisse Beweglichkeit in der Achsrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise dazu ausgenutzt werden kann, Induktoren ohne Trennen ihrer Anschlüsse zu öffnen oder mit Hilfe einer nicht dargestellten geeigneten Feder Warmverformungen des Werkstücks zu folgen.The bent sheet metal 4 can slide on the inner surface of the hollow cylinder 1 and, in particular, rotate around Make an angle greater than 90. As a result, the inductor 11 can be detached from the workpiece 12, for example, for access to lifting and handling devices that are not shown. on the other hand This mobility makes it possible for the inductor to have height differences 14 during machining of the workpiece can follow. For this purpose, the inductor 11 can be provided with a shoe that on the workpiece slides or rolls, for example in the form of a ball or a corundum tube 45. Obvious can be a certain through the choice of the size of the opening of the window formed by the approaches Mobility in the axial direction can be provided, which can be used, for example, inductors to open without disconnecting their connections or hot deformation with the help of a suitable spring, not shown of the workpiece.

Bei der Ausführungsform von Fig. 2 umschließt ein Hohlzylinder 15 aus Isoliermaterial mit länglichem Querschnitt und zwei Ausnehmungen mit kreisrundem QuerschnittIn the embodiment of FIG. 2, a hollow cylinder 15 made of insulating material with an elongated cross section surrounds it and two recesses with a circular cross-section

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zwei Primärwicklungen. In die beiden Ausnehmungen von kreisrundem Querschnitt sind zwei Sekundärwicklungen 16 und 17 eingesetzt, von denen jede mit zwei Ansätzentwo primary windings. In the two recesses of circular cross-section are two secondary windings 16 and 17 are used, each with two approaches

18, 19 bzw. 20, 21 versehen ist. Jedes Paar von Ansätzen speist eine Induktionshälfte 22 bzw. 23t und zwischen die Induktionshälften kann ein zu erhitzendes Werkstück 24 eingebracht werden. Der Induktor kann ohne irgendeine Trennung der Anschlüsse dadurch geöffnet werden, daß die aus den Teilen 16, 18, 19, 22 bestehende Anordnung um.die Achse der Wicklung 16 und die aus den Teilen 17, 20, 21, 23 bestehende Anordnung um die Achse der Wicklung 17 verschwenkt werden.18, 19 or 20, 21 is provided. Each pair of lugs feeds an induction half 22 or 23t and a workpiece 24 to be heated can be introduced between the induction halves. The inductor can be opened without any separation of the connections in that the arrangement consisting of the parts 16, 18, 19, 22 around the axis of the winding 16 and the arrangement consisting of the parts 17, 20, 21, 23 around the axis the winding 17 can be pivoted.

Es ist auch möglich, nur eine der Anordnungen,16, 18,It is also possible to have just one of the arrangements, 16, 18,

19, 22 bzw. 17, 20, 21, 23 beweglich zu machen. Der öffnende Induktor kann auch in der in Fig. 3 gezeigten V/eise aisgebildet sein, wobei die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 versehen sind.19, 22 or 17, 20, 21, 23 to make movable. The opening inductor can also be in that shown in FIG Alternatively, the corresponding parts are provided with the same reference numerals as in FIG. 2 are.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, die . eine vollständige und ununterbrochene Drehung eines Induktors um eine Achse 24 ermöglicht. Der Induktor selbst ist nicht dargestellt. Er kann beispielsweise die Form eines Fensters 11 der in Fig. 1 dargestellten Art haben und sich in der Verlängerung von zwei Ansätzen 25, 26 einer Sekundärwicklung 27 befinden. Zur Erleichterung des Verständnisses der Zeichnung ist die Wicklung 27 aus ihrem Sitz im Innern einer bajonettartigen Primärwicklung 28 herausgenommen. Die Wicklung 27 kann Drehbewegungen um ihre Achse 29 ausführen, da sie an vier Rollen 30 aus Isoliermaterial aufgehängt ist, die an Laschen 31 angebracht sind. Zum leichteren Verständnis der Zeichnung ist eine derIn Fig. 4 an embodiment is shown that. a complete and uninterrupted rotation of a Inductor around an axis 24 allows. The inductor itself is not shown. For example, he can have the shape of a window 11 of the type shown in Fig. 1 and are in the extension of two approaches 25, 26 of a secondary winding 27 are located. To make the drawing easier to understand the winding 27 is removed from its seat in the interior of a bayonet-like primary winding 28. the Winding 27 can perform rotary movements about its axis 29, since it is mounted on four rollers 30 made of insulating material is suspended, which are attached to tabs 31. To make the drawing easier to understand, one of the

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Laschen 31 nicht mit ihrer Rolle versehen. Die fehlende Rolle wird an der freien Lasche 31 angebracht, nachdem die Wicklung 27 in die Wicklung 28 eingesetzt worden ist. Die Rollen 30 sind mit einer Schulter versehen, die einen genau definierten Abstand zwischen der Wicklung 27 und der Wicklung 28 gewährleistet-, während der Zapfen am Ende jeder Rolle 30 auf einer Kante der Wicklung 28 rollt. Die Primärwicklung wird durch zwei Ansätze 32 und 33 einer drehbaren Sekundärwicklung 34 gespeist. Die Sekundärwicklung 34 ist im Innern eines eine Primärwicklung umschließenden Hohlzylinders 35 aus Isoliermaterial um die Achse 24 drehbar. Der Hohlzylinder 35 dient also als Drehlager für die Wicklung 34. Er kann zu diesem Zweck mit Rollen versehen sein, die vorzugsweise aus Isoliermaterial, wie Glas, Epoxydharz usw. bestehen. Eine von einem Motor 37 angetriebene Riemenscheibe 36 treibt die drehbare Sekundärwicklung 34 mit Hilfe eines Riemens 38 an, der in einer Rinne 39 liegt, die aus dem die'Wicklung 34 bildenden Blech getrieben ist. Wenn ein Werkstück, beispielsweise das Werkstück 40, erhitzt werden soll, braucht es nur mit einer großen Exzentrizitäts-Toleranz etwa in Richtung der Achse 24 angeordnet und in den Bereich des nicht dargestellten Induktors am Ende der Ansätze 25 und 26 gebracht zu werden. Dieser Induktor wird entweder direkt an das zu erhitzende Werkstück angelegt und ist dann mit einem Gleitschuh versehen, oder an eine nicht dargestellte geeignete Führungskurve oder Führungsschiene mit Hilfe eines elastischen Andruckelements, beispielsweise einer Feder 43 > die zwischen einem Loch oder einer öse 41 im Ansatz 25 und einem Loch oder einer Öse im Ansatz 32 gespannt ist. Natürlich erfordert das Spannen der Feder 34 zwischen den ösen 41 und 42 die Verwendung eines Isolierteils,Tabs 31 not provided with their role. The missing roll is attached to the free flap 31 after the winding 27 has been inserted into the winding 28. The rollers 30 are provided with a shoulder, which ensures a precisely defined distance between the winding 27 and the winding 28, during the Pins at the end of each roll 30 rolls on one edge of the winding 28. The primary winding is done through two approaches 32 and 33 of a rotatable secondary winding 34 are fed. The secondary winding 34 is inside one a primary winding enclosing hollow cylinder 35 made of insulating material rotatable about the axis 24. The hollow cylinder 35 thus serves as a pivot bearing for the winding 34. It can be provided with rollers for this purpose, which preferably consist of insulating material such as glass, epoxy resin, etc. One driven by a motor 37 Pulley 36 drives the rotatable secondary winding 34 with the aid of a belt 38 which is located in a channel 39 lies, which is driven from the die'Wicklung 34 forming sheet. If a workpiece, for example the Workpiece 40, is to be heated, it only needs with a large eccentricity tolerance approximately in the direction the axis 24 and arranged in the area of the inductor, not shown, at the end of the lugs 25 and 26 to be brought. This inductor is either applied directly to the workpiece to be heated and is then provided with a sliding shoe, or on a suitable guide curve or guide rail, not shown with the aid of an elastic pressure element, for example a spring 43> which is stretched between a hole or an eyelet 41 in the attachment 25 and a hole or an eyelet in the attachment 32. Naturally the tensioning of the spring 34 between the eyes 41 and 42 requires the use of an insulating part,

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wie beispielsweise bei 44 dargestellt ist. Wenn die Wicklung 34 um die Achse gedreht wird, ersetzt sie die Wicklung 28 und demzufolge den Induktor an den Enden der Ansätze 25 und 26 in eine kontinuierliche Drehung. Die zwischen den ösen 41 und 42 gespannte Feder 43 ermöglicht es gleichzeitig, daß der Induktor Schwingbewegungen um die Achse 29 ausführen kann, die sich ihrerseits um die Achse 24 dreht. Der Induktor kann somit dem Umriß eines Werkstücks folgen, das beispielsweise so kompliziert ist wie das Werkstück 40 von Fig. 4. Natürlich kartn die ganze, aus den Teilen 25 bis 39 und 41 bis 44 bestehende Anordnung auf einem beweglichen Gestell montiert sein und durch Schlitten oder Kräne so gehandhabt werden, daß sie beispielsweise als Schneidgerät und/oder Schweißgerät und/oder Glühgerät bei der Konstruktion oder der Reparatur von Anlagen oder Gebäuden aus Metall mit sehr großen Abmessungen dienen kann.as shown at 44, for example. When the winding 34 is rotated about the axis, it replaces the winding 28 and consequently the inductor at the ends of the lugs 25 and 26 in a continuous Rotation. The spring 43 tensioned between the eyelets 41 and 42 simultaneously allows the inductor Can perform oscillating movements about the axis 29, which in turn rotates about the axis 24. The inductor can thus follow the outline of a workpiece, for example as complicated as the workpiece 40 of FIG. 4. Of course, the whole, consisting of the parts 25 to 39 and 41 to 44, can be used Arrangement to be mounted on a movable frame and handled by sledges or cranes that they are, for example, as a cutting device and / or welding device and / or annealing device in the Construction or repair of plants or buildings made of metal with very large dimensions can serve.

Damit die Beweglichkeit der Sekundärwicklung im Innern der Primärwicklung maximal ausgenutzt werden kann, können verschiedenartige Vorrichtungen in Betracht gezogen werden, die dauernde Drehbewegungen oder kontinuierliche oder schrittweise erfolgende Schwenkbewegungen gewährleisten. Zu solchen Vorrichtungen gehört beispielsweise ein Gleitschuh oder eine Führungsrolle am Induktor, wodurch es möglich ist, den Unregelmäßigkeiten des Werkstücks infolge des Eigengewichts des Induktors zu folgen; wenn das Gewicht des Induktors nicht in der gewünschten Richtung wirkt, kann ein über Kabel und Rollen wirkendes Gegengewichtssystem oder eine Feder vorgesehen werden. Wenn das zu erhitzendeSo that the mobility of the secondary winding inside the primary winding can be used to the maximum, Various types of devices can be envisaged, the permanent rotary movements or continuous or ensure swiveling movements that take place step by step. Such devices include, for example a sliding shoe or a guide roller on the inductor, which makes it possible to remove the irregularities follow the workpiece due to the weight of the inductor; if the weight of the inductor does not act in the desired direction, a counterweight system acting via cables and pulleys can or a spring can be provided. If that to be heated

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Werkstück den Erweichungspunkt des erhitzten Materials erreicht, kann sich der Gleitschuh oder die Führungsrolle nicht mehr am Induktor selbst befinden, sondern muß an eine besser geeignete Stelle versetzt werden, beispielsweise an einem fest mit dem Induktor verbundenen Arm. Anstatt auf dem Werkstück selbst zu gleiten oder zu rollen, kann auch eine geeignete Führungsschiene vorgesehen werden.Workpiece the softening point of the heated material reached, the sliding shoe or the guide roller can no longer be located on the inductor itself, but must be relocated to a more suitable location, such as one that is permanently attached to the inductor Poor. Instead of sliding or rolling on the workpiece itself, a suitable guide rail can also be used are provided.

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Claims

1., induction heating device with a primary winding, which is connected to an alternator and to a secondary winding to which a Heating inductor is connected, characterized by a secondary winding made of a single bent Sheet metal, which is arranged inside the primary winding, by two lugs, which the two ends the secondary winding and with a thin layer of insulating material enclosed by them form a sandwich structure, the both approaches are directed towards the interior of the secondary winding, and through one to the two approaches connected inductor.

2. Induction heating device according to claim 1, characterized characterized in that the two approaches are much longer than the width of the bent sheet metal Secondary winding, and that the width of the lugs is a quarter of the width of the bent sheet exceeds.

3. induction heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary winding is movable and cooperates with a device that rotates her inside the primary winding given about an axis substantially parallel to the axis of the primary winding.

4. Induction heating device according to one of claims 1 to 3 »characterized in that the The heating inductor is arranged in the plane of symmetry of the secondary winding that is perpendicular to its axis,

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and that the approaches of the secondary winding are symmetrical with respect to this plane of symmetry.

5. Induction heating device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the secondary winding is fixed to the primary winding connected insulating sleeve is rotatable.

6. Induction heating device according to one of claims 1 to 3> characterized in that the secondary winding is covered with an insulating material is, which has the shape of a rotationally symmetrical body, and that it is inside the primary winding is rotatable.

7. Induction heating device according to one of the claims 1 to 31 characterized in that several secondary windings inside an insulating body are arranged, which encloses the corresponding primary windings.

8. induction heating device according to one of the preceding claims, characterized in that a Part of an opening inductor connected to a secondary winding rotatable inside a primary winding is.

9. Induction heating device with a primary winding, and a secondary winding according to one of the Claims 1 to 3 and 5 to 8, characterized by a second primary winding with the approaches of the first secondary winding is connected by a second secondary winding according to one of claims 1

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to 8, and by an inductor connected to the lugs of the second secondary winding.

10. Induction heating device according to one of claims 1 to 3 and 5 to 9, characterized in that that the secondary winding is driven by continuously rotating drive means.

11. Induction heating device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the
Inductor with the help of an elastic device
is pressed into a limit position.

12. Induction heating device according to one of claims 1 to 11, characterized by means which enable the secondary winding to move in the direction of its axis with respect to its axis
executes on the primary winding.

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