DE4039427A1

DE4039427A1 - Rinneninduktor mit aeusserem metallenem gehaeuse

Info

Publication number: DE4039427A1
Application number: DE19904039427
Authority: DE
Inventors: Bernard Dr Ing Nacke; Hans-Werner Ing Grad Mauve; Karl-Heinz Dipl Ing Idziok; Helmut Dipl Ing Wicker
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1990-12-11
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1992-06-17
Also published as: EP0490264A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rinneninduktor mit äußerem metallenen Gehäuse, mindestens einem Transforma torenkern, mindestens einer, diesen Transformatorenkern umgebenden Induktorspule und mindestens einem, zwischen Gehäuse und Induktorspule angeordneten, in Induktorkera mik eingebetteten Flüssigmetallkanal.

Ein derartiger Rinneninduktor mit äußerem metallenem Gehäuse ist aus K.-H. Brokmeier, "Induktives Schmelzen", Girardet-Verlag, Essen, 1966, Seite 12 bis 15 bekannt.

Rinneninduktoren dienen zum Anflanschen an Flüssigme tallbehälter und weisen meist ein oder zwei Induktorspu len mit entsprechenden Flüssigmetallkanälen auf. Die Ausführung des äußeren Gehäuses aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, hat den Nachteil, daß das magnetische Streu feld der Flüssigmetallkanäle teilweise durch das Induk torgehäuse dringt oder in dieses hineindringt oder auch durch dieses Gehäuse selbst geführt wird, wenn es aus einem magnetisierbaren Werkstoff besteht.

Aus diesem Grund werden in diesem Gehäuse parasitäre Ströme induziert, die dort Verlustwärme produzieren. Besonders bei Rinneninduktoren mit hoher Leistung sind diese Verluste so groß, daß sie mit entsprechenden Kühl maßnahmen abgeführt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rinnen induktor mit äußerem metallenem Gehäuse anzugeben, bei dem die infolge des magnetischen Streufeldes des Flüs sigmetallkanals im Gehäuse selbst produzierte Verlust wärme herabgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse an seiner dem Flüssigmetallkanal zugewandten Innenfläche mit einem Werkstoff hoher elek trischer Leitfähigkeit versehen ist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins besondere darin, daß das äußere metallene Gehäuse durch den Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit quasi "abgeschirmt" bzw. "kurzgeschlossen" wird. Das magneti sche Streufeld des Flüssigmetallkanals induziert zwar im Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit ebenfalls parasitäre Ströme, jedoch entstehen dadurch wegen des niedrigen elektrischen Widerstandes des verwendeten Werkstoffes wesentlich geringere Mengen Joulscher Ver lustwärme. Auf zusätzliche Kühlmaßnahmen zur Abführung der im äußeren Gehäuse produzierten Verlustleistung kann verzichtet werden.

Als Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit wird vor zugsweise Kupfer, alternativ Aluminium verwendet.

Vorteilhaft kann das Gehäuse mit dem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit - vorzugsweise mit Kupfer bzw. Aluminium - beschichtet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Rinneninduktor mit einer Induktorspule,

Fig. 2 einen Rinneninduktor mit zwei Induktorspulen.

In Fig. 1 ist ein Rinneninduktor mit einer Induktorspu le dargestellt. Der Rinneninduktor 1 weist ein Gehäuse 2 aus Metall, vorzugsweise aus Stahl auf, das die Induk torkeramik 3 mit dem U-förmigen Flüssigmetallkanal 8 (Rinne) enthält. Im Zentrum des Rinneninduktors 1 befin det sich der Transformatorenkern 6 mit der ihn umgeben den Induktorspule 5. Ein zwischen Induktorspule 5 und Induktorkeramik 3 angeordneter (vorzugsweise flüssig keitsgekühlter) Kühlmantel 7 dient zur Abführung der während des Betriebes produzierten Verlustwärme aus dem Rinneninduktor 1.

Wie allgemein bekannt ist, fließt in der mit einer Wech selspannung geeigneter Frequenz beaufschlagten Induktor spule 5 ein Strom, dessen Größe von der Höhe des Wirk- und Blindwiderstandes abhängt. Dieser Primärstrom er zeugt ein magnetisches Feld, wobei der magnetische Fluß dieses Feldes vorwiegend im Transformatorenkern 6 fließt. Dieser vom Primärstrom erzeugte magnetische Fluß erzeugt seinerseits in dem umschließenden, aus dem flüs sigen Metall im Flüssigmetallkanal 8 gebildeten Sekun därkreis eine Spannung. Aufgrund der Höhe dieser Span nung fließt in dem Sekundärkreis ein Strom, dessen Größe von den Wirk- und Blindwiderständen des flüssigen Me talls in der Rinne 8 (Flüssigmetallkanal) abhängt. Diese induzierte Leistung wird vorwiegend in Wärmeenergie um geformt, was zu der gewünschten Temperaturerhöhung des Rinnenmetalls (= flüssiges Metall im Flüssigmetallkanal) führt.

Das magnetische Streufeld des Flüssigmetallkanals 8 wirkt auch in Richtung des Gehäuses 2. Das Gehäuse 2 ist an seiner dem Flüssigmetallkanal 8 zugewandten Innenflä che mit einem Werkstoff 4 hoher elektrischer Leitfähig keit, vorzugsweise Kupfer oder alternativ Aluminium, versehen, vorzugsweise beschichtet. Das magnetische Streufeld des Flüssigmetallkanals 8 induziert in diesem Werkstoff 4 (vorzugsweise Kupferplattierung) parasitäre Ströme. Die im Werkstoff 4 aufgrund dieser parasitären Ströme produzierte Verlustleistung (Joulsche Verlust wärme), die dem Produkt aus dem quadratischen Wert der parasitären Ströme und dem elektrischen Widerstandswert des Werkstoffes 4 proportional ist, ist aufgrund des niedrigen elektrischen Widerstandes des Werkstoffes 4 vorteilhaft relativ gering.

In Fig. 2 ist ein Rinneninduktor mit zwei Induktorspu len dargestellt. Im einzelnen ist der Rinneninduktor 11 mit seinem äußeren Gehäuse 12 aus Stahl, der Induktorke ramik 13, zwei Transformatorenkernen 16, 22, zwei die Transformatorenkerne jeweils umgebende Induktorspulen 15, 21, zwei die Induktorspulen umgebende Kühlmäntel 17, 23 und der insgesamt W-förmige Flüssigmetallkanal (Rin ne), bestehend aus einem der Induktorspule 15 zugeordne ten Flüssigmetallkanalabschnitt 18, einem der Induktor spule 21 zugeordneten Flüssigmetallkanalabschnitt 20 und einem mittleren, beiden Induktorspulen gemeinsam zuge ordneten Flüssigmetallkanalabschnitt 19 zu erkennen.

Die zu den Flüssigmetallkanalabschnitten 18, 19, 20 zu gewandte Innenfläche des Gehäuses 12 ist mit einem Werk stoff 14 hoher elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise mit Kupfer bzw. alternativ Aluminium, beschichtet (Kup ferplattierung). Die Wirkungsweise dieses Werkstoffes 14 ist wie unter Fig. 1 beschrieben.

Claims

1. Rinneninduktor mit äußerem metallenen Gehäuse, mindestens einem Transformatorenkern, mindestens einer, diesen Transformatorenkern umgebenden Induktorspule und mindestens einem, zwischen Gehäuse und Induktorspule angeordneten, in Induktorkeramik eingebetteten Flüssig metallkanal, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2, 12) an seiner dem Flüssigmetallkanal (8, 18, 19, 20) zugewandten Innenfläche mit einem Werkstoff (4, 14) hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen ist.

2. Rinneninduktor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß Kupfer als Werkstoff (4, 14) hoher elektri scher Leitfähigkeit Verwendung findet.

3. Rinneninduktor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß Aluminium als Werkstoff (4, 14) hoher elek trischer Leitfähigkeit Verwendung findet.

4. Rinneninduktor nach mindestens einem der Ansprü che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2, 12) mit dem Werkstoff (4, 14) hoher elektrischer Leit fähigkeit beschichtet ist.