DE2421257B2

DE2421257B2 - Aperiodischer hochfrequenzuebertrager mit ferritkern

Info

Publication number: DE2421257B2
Application number: DE19742421257
Authority: DE
Inventors: Albert Lautenbach Jakoubovitch (Frankreich)
Original assignee: Heurtey Metallurgie SA
Current assignee: Heurtey Metallurgie SA
Priority date: 1973-05-02
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1976-10-28
Also published as: BE813893A; ES425893A1; DE2421257A1; DE2421257C3; IT1011323B; FR2228281B1; FR2228281A1; GB1473514A

Description

Die Erfindung betrifft einen aperiodischen Hochfrequcn/.übertragcr mit Ferritkern, insbesondere als Anpassungsübertrager für Hochfrequenz-Induktionsheizungen /ur Erwärmung von Metallen, mit übereinanderliegenden Primär- und Sekundärwicklungen.

Ein derartiger aperiodischer Hochfrequenzübertrager ist aus der FR-PS 13 84 779 bekannt. Hierbei umgeben die aus Koaxialleitern gebildeten Wicklungen den minieren Kernsteg des Übertragers. Die inneren Leiter bilden die Primärwicklung, die Mantel die Sekundärwicklung. Derartige Übertrager sind zwar leicht herstellbar und können in ihren äußeren Abmessungen klein gehalten werden, jedoch tritt an bestimmten Abschnitten der Koaxialleiter die Summe der Spannungen zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung auf. Somit besteht die Gefahr von Überschlagen.

Die GB-PS 6 24 747 beschreibt einen kernlosen lochfrequen/.übertrager, bei dem die innere Wicklung die Primärwicklung ist, welche von Sekundärwindungen umgeben ist. Diese bestehen aus einem gerollten, dünnen Streifen aus elektrisch gut leitendem Metall. Nachteilig ist hierbei, daß infolge des fehlenden Übertragerkerns keine enge Kopplung /wischen den übereinanderliegenden Wicklungen gewährleistet wird, so daß eine Phasendrehung und ein unnötig großer KlindwidiM'stand nicht zu vermeiden ist. Außerdem sind keine Vorkehrungen gegen das Auftreten von Koronaentladungen getroffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aperiodischen Hochfrequenzübertrager mit Ferritkern zu schaffen, der eine enge Kopplung der übereinanderliegenden Wicklungen gewährleistet, um eine Phasendrehung und einen unnötig großen Blindwiderstand zu vermeiden, und der Koronaentladungen und Überschläge zwischen der Hochspannung führenden Primärwicklung und dem Kern ausschließt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß bei ίο einem Hochfrequenzübertrager der eingangs beschriebenen Art jede Wicklung aus einem gerollten, dünnen Streifen aus elektrisch gut leitendem Metall besteht, daß die äußere Wicklung die Primärwicklung und die innere Wicklung die Sekundärwicklung ist, daß die äußerste Windung der äußeren Wicklung eine den Koronaeffekt ausschließende Dicke besitzt und daß um die Primärwicklung eine zusätzliche Wicklung mit im wesentlichen gleicher Windungszahl und entgegengesetztem Wicklungssinn angeordnet ist.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß unter Verwendung von üblichen Ferritkernen mit vorgegebenen Abmessungen und dadurch vorgegebenen Fensterabmessungen der Kerne infolge Verwendung von dünnen Streifen aus elektrisch gut leitendem Metall als Leiter für die Wicklungen eine optimale Raumausnutzung bei optimalem Spannungsgradienten gewährleistet ist. Die besondere Anordnung und Zuordnung der Wicklungen zu dem Kern ermöglicht, die Gefahr des Überschlages von der Höchstspannung führenden Primärwicklung zum Kern herabzusetzen. Durch die besondere Ausbildung der äußersten Windung der äußeren Wicklung und durch die Anordnung einer zusätzlichen äußeren Wicklung als eine Art Ausgleichswicklung werden Koronaentladungen weitgehendst vermieden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die innerste Windung der inneren Wicklung dicker als die übrigen Windungen und bildet einen steifen, die Kühlung des Übertragers gestattenden Wickelkern.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die übereinanderliegenden, gegenläufigen Wicklungen an ihren gleiches Potential aufweisenden Enden miteinander verbunden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zusätzliche Wicklung von einer Wicklung mit gleichem Windungssinn überlagert, welche die gleiche Windungszahl wie die Sekundärwicklung besitzt, und die Enden der äußersten Wicklung sind mit den gleiches Potential aufweisenden Enden der Sekundärwicklung verbunden.

Ausführungsbcispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Übertragers, der Merkmale der Erfindung aufweist,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch die Wicklungen mit weiteren Merkmalen der Erfindung,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab den Ausschnitt III aus F i g. 2,

to F i g. 4 eine schematische Darstellung der Wicklungsanordnung in einem Übertrager gemäß der Erfindung,

F i g. 5 ein Schaltschema des Übertragers nach F i g. 4,

F i g. b ein zweites Schaltschema des Übertragers nach F i g. 4,

f'5 F i g. 7 das Schaltschema einer weiteren Ausführungslorm des Übertragers gemäß der Erfindung.

Die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Übertrager mit einer

Nutzleistung von 10 kW, wobei die Frequenz des elektrischen Stromes zwischen 100 und 500 kHz liegt.

Die Primärwicklung P und die Sekundärwicklung S werden durch Einrollen eines sehr dünnen Kupferstreifens 1 mit einer Dicke in der Größenordnung von z. B. 0,05 mm hergestellt. Die benachbarten Windungen werden durch eine Isolierschicht 2 nach einem an sich bekannten, von der Erfindung unabhängigen Verfahren voneinander getrennt, was praktisch keine Schwierigkeiten bietet, da bei derartigen Übertragern der Potentialunterschied zwischen zwei benachbarten Windungen sehr gering ist. Die Primärwicklung P liegt über der Sekundärwicklung S, und durch eine oder mehrere Isolierschichten /sind die beiden Wicklungen gegeneinander isoliert.

Zur leichteren Bewicklung besteht die erste Windung Sa der Sekundärwicklung 5 aus einem etwa 1 bis 2 mm dicken Streifen, der durch seine größere Steifheit eine Ar! Wickelkern bildet. Ein Kühlflüssigkeit führendes Rohr 3 verläuft in dem von der Windung 1.·/ gebildeten Wickelkern an dessen Wandungen und dient zur Kühlung der Windung in und damit des gesamten Übertragers.

Das Ende der Primärwicklung P ist mit einem Hochfrequenz-Generator mit einer Betriebsfrequenz von etwa 100 bis 500 kHz (gemäß dem Ausführungsbeispiel) verbunden; daher besteht die Gefahr einer als sog. Koronaeffekt auftretenden Ionisierung. LJm diesen Koronaeffekt zu verhindern, ist die letzte Windung \b der Primärwicklung P, die gleichzeitig auch die äußerste Windung darstellt, dicker als alle anderen Windungen; sie besieht aus Kupfer oder aus einem anderen guten Leitermetall von grundsätzlich mindestens 2 mm Dicke. Diese Windung 16 bildet somit eine Art Schirm gegen den sog. Koronaeffekt.

Wie in P i g. 4 und 5 gezeigt, liegt über der Primärwicklung P noch eine weitere sog. Ausgleichwicklung P'in zur Primärwicklung Pentgegengesetzter Windungsrichtung und mit kleinerer oder gleich großer Windungszahl wie diese; die Pfeile in Fi g. 5 geben die Bewicklungsrichtungen an. Die Wicklungen P und P' sind durch eine Isolierschicht /'gegeneinander isoliert. Da in diesem Fall die Spannung V₂ (z. B. 6000 V) am Eingang der Primärwicklung P und die Spannung Vi (z. B. 900 V) am Ausgang der Sekundärwicklung S auftritt, nehmen die Spannungen ab und können sugar, wie in F i g. 5 gezeigt, bis auf Null absinken, wenn die Ausgleichswicklung P'die gleiche Windungszahl besitzt wie die Primärwicklung P.

Bei dem Schahschema nach F i g. 6, mit den durch Pfeilen angegebenen Wickelrichtungen, weist der Übertrager eine Ausgleichswicklung P' wie der Übertrager nach F i g. 4 und 5 auf, aber die Wicklungen P und P'sind an ihren gleiches Potential aufweisenden Enden miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich eine Verbesserung des Kopplungsgrades zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung und außerdem auch eine Herabsetzung von Verlusten im Primärkreis (Fig. 5, die Spannungen an den verschiedenen Abschnitten des Übertragers sind angegeben).

Bei dem Schaltschema nach Fig. 7 sind die Wickeirichtungen durch Pfeile und an den einzelnen Stellen die Spannungen angegeben. Die beiden Wicklungen Pund P' sind hier, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6. miteinander verbunden, aber der Wicklung P' ist noch eine weitere Wicklung 5'gleicher Windungsrichtung wie P' und gleicher Windungszahl wie die Sekundärwicklung S zugeordnet. Die Wicklungen S und S' sind miteinander verbunden. Dadurch ergeben sich zwei einander überlagernde, entgegengesetzt geschaltete Übertrager, wobei die gleiches Potential aufweisenden Enden der Wicklungen miteinander verbunden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aperiodischer Hochfrequenzübertrager mit Ferritkern, insbesondere als Anpassungsübertrager für Hochfrequenz-Induktionsheizungen zur Erwärmung von Metallen, mit übereinanderliegenden Primär-und Sekundärwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wicklung aus einem gerollten, dünnen Streifen aus elektrisch gut leitendem Metall besteht, daß die äußere Wicklung die Primärwicklung (P) und die innere Wicklung die Sekundärwicklung (S) ist, daß die äußerste Windung (lö) der äußeren Wicklung eine den Koronaeffekt ausschließende Dicke besitzt, und daß um die Primärwicklung (P) eine zusätzliche Wicklung (P') mit im wesentlichen gleicher Windungszahl und entgegengesetzten Wicklungssinn angeordnet ist.

2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innerste Wicklung (l.j) der Sekundärwicklung (S) dicker ist als die übrigen Windungen und einen steifen, die Kühlung de.s Übertragers gestattenden Wickelkern bildet.

3. übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderliegenden, gegenläufigen Wicklungen (P, P') an ihren gleiches Potential aufweisenden Enden miteinander verbunden sind.

4. Übertrager nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung (P') von einer Wicklung (S') mit gleichem Wicklungssinn überlagert ist, welche die gleiche Windungszahl wie die Sekundärwicklung (S)besitzt und daß die Enden der äußersten Wicklung (S') mit den g'eiches Potential aufweisenden Enden der Sekundärwicklung (S) verbunden sind.