DE863966C - Spulenfoermiger Induktor - Google Patents

Spulenfoermiger Induktor

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DE863966C
DE863966C DED1641D DED0001641D DE863966C DE 863966 C DE863966 C DE 863966C DE D1641 D DED1641 D DE D1641D DE D0001641 D DED0001641 D DE D0001641D DE 863966 C DE863966 C DE 863966C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
inductor
additional
heating
turns
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Expired
Application number
DED1641D
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Gerold
Gerhard Dr-Ing Seulen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Edelstahlwerke AG
Original Assignee
Deutsche Edelstahlwerke AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/40Establishing desired heat distribution, e.g. to heat particular parts of workpieces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  • Spulenförmiger Induktor Zum elektroinduktiven Erhitzen von metallischen Werkstücken für die verschiedensten Zwecke werden u. a. auch spulenförmige Induktoren verwendet. Bei diesen Induktoren wird, wenn, sie mehrwindig sind!, die Beobachtung gemacht, daß sich eine sehr unterschiedliche Temperaturverteilung im Werkstück ergibt. Wenn z. B. das elektrain@duktive Erhitzen dazu dienen soll, nur die Oberfläche auf Härtetemperatur zu bringen, so wird die Beobachtung gemacht, daß die Eindringtiefe der Erwärmung gegenüber der Mitte der axialen Länge der Spule bedeutend größer ist als gegenüber den Enden. Dies hängt damit zusammen, daß an den Spulenenden eine erhebliche Streuwirkung auftritt, die eine Schwächung des Feldes und damit eine geringere Heizwirkung in diesen Gebieten zur Folge hat. Es sind schon Mittel( vorgeschlagen worden, um dieser ungleichmäßigen Heizwirkung zu begegnen. So sind die Spulen mit ungleichmäßigem Abstand der einzelnen Windungen ausgelegt worden. Diese Maßnahme ist verhältnismäßig umständlich, da sie große Erfahrung bei der Herstellung der Spulen erfordert und einmal festgelegt, auch nicht mehr veränderlich ist. Es ist ferner vorgeschlagen worden, in der Mitte der axialen Länge mit einem anderen Kopplun:gsabstand zu arbeiten alls an den Endabschnitten. Solche Spulen, deren innere lichte Weite doppelkomisch sein muß, sind ebenfalls schwierig herzustellen, ohne daß die ungleichmäßige Heizwirkung dadurch vollkommen beseitigt wird. Eint anderes Mittel besteht darin, gut leitende metallische Zusatzkörper vorzusehen, die in einzelnen Abschnitten der Spule die Induktivität verändern. Solche zusätzlichem gut leitenden Körper können auch die Form einer zusätzlichen Spule annehmen, die als Kurzschlußwi-adung vorgesehen und als solche selbstverständlich nicht mit der Stromquelle des Induktors verbunden @st. Zwar kann durch dieses Mittel die Induktivität in: einzelnen Abschnitten wirkungsvoll beeinflußt werden; jedoch liegt auch hier die hervorgerufene Wirkung ein für allemal fest, wenn, die -Spule zusammengesetzt ist.
  • Es, musß aber angestrebt werden, die Wirkung einer solchen Zusatzspule veränderlich zu gestalten, um unterschiedlichen Heizbedingungen Rechnung tragen zu können; denn nur so ist es: möglich, unabhängig vorn den verschiedensten Einsflüssen; wie Kopplungsspalt, elektrische Leitfähigkeit bzw. magnetische Leitfähigkeit dies Werkstückes us:w., eine gleichmäßige Temperaturverbeiliung gegenüber der gesamten. SpuiIenlän!ge zu erreichen. Gemäß der Erfindung gelingt dies, indem die Enden .der Zusatzwicklung untereinander über einen regelbaren Widerstand verbunden sind. Dieser Widerstand kann als. Ohmscher; induktiver, kapazitiver oder gemischter Widerstand ausgebildet sein. Die Zusatzwicklung wird so ausgelegt, d:aß sie im Mittelabschnitt :der Heizspule höchste Windungs-_zaht aufweist. Beim Aufbau eines solchen Induktors ist so vorzugehenl, .daß -zunächst einmal überschlägig festgelegt wird, eise hoch die Windrangszahl der zusätzlichen Spule sm Mittelabschnitt und an den Endabschnitten ungefähr sein muß. Im Betrieb w:irdt die Wirkurig diesen Spule durch Verändern des: eingeschal'beten Widerstandes eingeregelt.
  • In denn Abbildungen sind zwei Ausführungsformen eines Induktors gemäß der Erfindung schematisch -im Schnitt dargestellt.
  • Nach Abb. i soll ein: zylindrisches Werkstück :2 durch eine zylindrisch-- Spüle i an der Oberfläche erhitzt werden. Bei :gleichmäßiger Verteilung der Wihdungen, auf die axiale Länge der Spule wird, wenn Vorkehrungen zufr Vergleichsmäßigung des Feldes -und damit der- Heizwirkung nicht durchgeführt werden, ein Erhitzungsbilid erzielt; wie es bei 3a durch die schraffierten Flächen angedeutet ist, während ein Erhitzungsbild erwünscht ist, wie es durch die strichpunktierten Linien 3b angedeutet ist. Gemäß der Erfindung wird, um die angestrebte Vergleichsmäßigung zu erreichen; eine Zusatzspule q vorgesehen, deren Windungen zwischen den Windungen des eigentlichen Induktors i liegen. Die Windungszahl ist im Mittelabschnitt der Spule größer als an den Endabschnitten. Die Enden dieser Zusatzspule, die nicht an die Stromquelle des Heizinduktors angeschlossen ist, sind miteinander unter Zwischenschaltung :des Widerstandes 5 verbunden. Der Widerstand 5- kann als Ohmscher, induktiver, kapazitiver oder, gemischter Widerstand ausgebildet sein. Die Anzahlt der Windungen und ihre Verteilung über die axiale Länge des. Gesamtinduktors wird auf Grund von Erfahrungen festzulegen sein, und zwar, derart, daß bereits. hierdurch einte möglichst gleichmäßige Verteilung des Feldeis über die Gesamtlänge erreicht wird. Noch bestehende Ungleichmäßigkeiten oder im Betrieb sich ergebende Störungen des Feldes werden sodann- Häufend: durch Regelung des Widerstandes 5 .ausgeglichen. Dieses Mittel gestattet, vollkommene Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung -im Werkstück zu erreichen, und zwar unter Berücksichtigung jeweills vorliegender Bedingungen. Die Herstellung des Gesamtinduktors ist dabei wesentlich einfacher, als wenn unveränderliche Ausgleichsmittel; -in die Spule ein@-gebaut werden.: I.n "Abt:. i ist eine mehrwindige Zusatzspule gezeigt. Die Einzelwindungen könnten in: Reihe öder parallel geschaltet sein. Es ist aber nicht notwendig, :daß .die. Spule immer mehrwindig ist. Es ist vielmehr auch durchaus: mögllich:, je nach den Bedingungen mit weniger Windurigen, -insbesondere auch mit einer Windung auszukommen.
  • Da die Zusatzwicklung unter Umständen einer erheblichen Wärmewirkung unterliegt, kann es erforderlich sein, sie zu kühlen, was am besten in an sich bekannter Weise dadurch geschieht, daß Hohlleiter verwendet werden, durch die ein Kühlmittel hindurchfließt.
  • In; Abb. 2 ist eine Sonderlösung ;dargestellt. Das zylindrische Werkstück :2 soll! mittels einer zweiwindigen Spule i erwärmt werden. Im Mittelabschnitt der Spule ist einte einwindige Zusatzwicklung 6 vorgesehen, die wassergekühlt ist. Um das: Kühlwasser zuzuführen, sind Stutzen 7 vorgesehen. Die aus metallischem Werkstoff bestehenden Stutzen sind wesentlich länger ausgebildet als für den Zweck; einen Anschluß an die Kühlmittelleitung herzustellen, notwendig wäre: Auf diesen Stutzen ist. eint Kontraktschieber 8 vorgesehen, der beide Stutzen elektrisch miteinander verbindet. Der in Richtung des Pfeiles 9 hin und her schiebbare Kontakt isst einstellbar. Auf diese Weise -sind die Kühlmittelanschlüßstutzen als Regelwiderstand ausgenutzt, und die Gesamtvorrichtung wird besonders einfach. Die Vergleichmäßigunig des Induktorfeldes wird ohne wesentliche Zusatzteile und Schaltungen erreicht.
  • Induktoren der beschriebenen Art können für .alle Erhitzungszwecke ausgenutzt werden, unabhängig davon; ob es darauf ankommt, nur Oberflächenschichten öder den gesamten Querschnitt des Werkstückes zu erwärmen.

Claims (1)

  1. PATENTANS.PY UCI:-E: i. Zum Erhitzen von Werkstücken geeigneter spulenförmiger Induktor, der mit einer zusätzlichen, nicht mit der Energiequelle verbundenen Wicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der im Mittelabschnitt höchste Windungszahl aufweisenden. Zusatzwicklung untereinander über einen regelbaren Widerstand verbunden sind, der als Ohmscher, induktiver, kapazi.tiver oder gemischter Widerstand ausgebildet ist. Induktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelanschlußstutze.n der Zusatzspule als Regelwiderstand ausgebildet sind, indem ein beide Stutzen verbindender Kontaktschieber vorgesehen ist.
DED1641D 1944-07-12 1944-07-12 Spulenfoermiger Induktor Expired DE863966C (de)

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