DE9409470U1 - Magnetischer Rückschluß mit Tragkörper und Isolierkörper - Google Patents
Magnetischer Rückschluß mit Tragkörper und IsolierkörperInfo
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Description
ABB Patent GmbH
Mannheim 14. Juni 1994
Mp.-Nr. 94/597 PAT 2-Pn/Bt
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Rückschluß für einen Induktionstiegelofen mit einem zur Führung des von der
Ofenspule des Induktionstiegelofens erzeugten magnetischen Flusses geeigneten stabförmigen Blechpaket, das aus einer Vielzahl
einzelner, elektrisch gegeneinander isolierter Einzelbleche besteht, wobei das Blechpaket an seiner der Ofenspule zugewandten
Hauptoberfläche eine dreifach unterteilte Formgebung aufweist, dergestalt, daß ein Mittelbereich des Blechpaketes sehr nahe an
der Ofenspule positionierbar ist, während der Abstand zwischen den Kanten der Einzelbleche des Blechpaketes und der Ofenspule
in den beiden dem Mittelbereich benachbarten Seitenbereichen des Blechpakets zum Rand hin anwächst, so daß spitzwinklige, blechfreie
Sektoren in den beiden zur Ofenspule gerichteten Randbereichen des Rückschlusses parallel zur Ofenachse gebildet werden,
wobei das Blechpaket auf seinen drei nicht der Ofenspule zugewandten Hauptoberflächen von einem im Querschnitt C- oder
U-förmigen Tragkörper eingefaßt ist und wobei jede Seitenwand des Tragkörpers mit einer Vorrichtung zur Befestigung eines
Isolierkörpers aus einem elektrisch isolierenden und schwingungsdämpfenden
Material versehen ist.
Ein solcher magnetischer Rückschluß mit Tragkörper und Isolierkörper
ist aus der DE 42 10 374 Al bekannt. Infolge der spitzwinklicjen,
blechfreien Sektoren in den beiden zur Ofenspule gerichteten Randbereichen des Rückschlusses parallel zur Ofenachse
wird eine lokale Induzierung hoher spezifischer Leistung in den
Mp.-Nr. 94/597 JA/ * %♦* \.: * "·&iacgr;4;.· Juni 1994
Randbereichen des magnetischen Rückschlusses verhindert und die
Temperaturverteilung innerhalb des Rückschlusses wird vergleichmäßigt.
Die Anpressung des magnetischen Rückschlusses an die Ofenspule erfolgt über die Seitenwände des Tragkörpers und
Isolierkörper.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Rückschluß mit Tragkörper und Isolierkörper der eingangs genannten
Art anzugeben, der eine hohe Dämpfung der während des Betriebes des Induktionstiegelofens produzierten Schwingungen
gewährleistet.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Isolieirkörper
ganzflächig von einer Seitenwand des Tragkörpers zur anderen
Seitenwand greift, so daß über diesen Isolierkörper eine ganzflächige Anpressung des magnetischen Rückschlusses an die! Ofenspule
sowohl über die Seitenwände des Tragkörpers als auch über das Blechpaket erfolgt.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Übertragung der von der Ofenspule ausgehenden und
zumindest teilweise über die magnetischen Rückschlüsse auf den Ofenkörper fortgeleiteten Schwingungen sehr stark gedämpft wird,
da eine ganzflächige Anpressung der magnetischen Rückschlüsse an die Ofenspule sowohl über die Blechpakete als auch über die Seitenwände
der Tragkörper über Isolierkörper aus einem schwingung s dämpf enden Material erfolgt. Aufgrund der speziellen Formgebung
der Isolierkörper ist trotz der blechfreien spitzwinkligen Sektoren in den Randbereichen des Rückschlusses die cfanzflächige
Anpressung sichergestellt. Neben der Lärmminderung hat diese ganzflächige Anpressung des Rückschlusses über einem Isolierkörper
den weiteren vorteilhaften Effekt, daß kein meitallisches
Teil mit der stromführenden Ofenspule bei Ausfall der Spulenisolation in Berührung kommen und somit einen Kurzschluß
verursachen kann. Ferner können auch kein Schmutz oder metallische Stäube zwischen Blechpaket und Ofenspule gelangen und dort
gegebenenfalls zum Überschlag führen.
Mp.-Nr. 94/597 J^O * UO * l'M4' Juni 1994
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet. Dabei ist es gemäß einem Unteranspruch bezüglich der Schwingungsdämpfung besonders vorteilhaft, die
nicht als Kühlkanäle dienenden Hohlräume des Tragkörpers mit einem stark schwingungsdämpfenden Material zu füllen, vorzugsweise
mit einer Gießmasse auszugießen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen magnetischen Rückschluß mit
aus drei Teilstücken bestehendem Isolierkörper, Fig. 2 einen Schnitt durch einen magnetischen Rückschluß mit
einteiligem Isolierkörper.
Zur Technologie des induktiven Schmelzens wird auf die DE 41 15 278 Al und die DE 42 10 374 Al hingewiesen.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen magnetischen Rückschluß mit aus drei Teilstücken bestehendem Isolierkörper dargestellt.
Es ist zu erkennen, daß das aktive Blechpaket 5 von einem einstückigen Tragkörper 4 C- bzw. U-förmig eingefaßt ist (beistehend
aus einer Rückwand mit zwei Seitenwänden). Der Tragkörper 4 ist zweckmäßig als Strangpreßprofil ausgebildet, und zwar vorzugsweise
aus einer Aluminium-Legierung, was den Vorteil hoher elektrischer Leitfähigkeit aufweist. Das Blechpaket 5 besteht aus
einer Vielzahl einzelner, elektrisch gegeneinander isoliesrter
Einzelbleche und weist spitzwinklige Sektoren in beiden Randbereichen auf, in denen die Einzelbleche des Blechpaketes €iinen
zunehmenden Abstand von der Ofenspule 3 aufweisen. Zweckmäßig entspricht die Breite der Seitenwände des Tragkörpers 4 der
Breite eines Einzelblechs, so daß die Sektoren auch nicht durch den Tragkörper eingeschränkt werden.
Der Tragkörper 4 weist mehrere einzelne Längskanäle 6, 7, 8 auf, so daß das Strangprofil im Querschnitt ein Gitterwerk mit einer
hohen Zahl von Längshohlräumen darstellt. Dies gewährleistet
eine große Steifigkeit gegen Biegung und Torsion bei vercfleichs-
Mp.-Nr. 94/597 .:,4·,.· *„· \,: * "*&iacgr;4·.* Juni 1994
weise cferingem Materialeinsatz, niedrigem Materialgewicht und
geringen Materialkosten. Zur Dämpfung der Radialschwingungen,
die von der Ofenspule 3 mit Spulenisolation 2 über die magnetischen Rückschlüsse 1 und den Rahmen zum Ofenkörper übertragen
werden, sind einzelne Längskanäle 8 mit einem stark schwingungsdämpfenden
Material, beispielsweise einer Gießmasse (Gießharz mit Fasern vermischt) gefüllt. Weitere Längskanäle 6, 7 können
als interne Kühlkanäle zur Zirkulation eines Kühlmittels herangezogen werden, so daß sich infolge der großen Wärmeübergangsflächen
eine hohe Wärmeableitfähigkeit für die während des Betriebes in den Blechpaketen entstehenden Magnetfeld-Wärmeverluste
ergibt.
Je nach erforderlicher Wärmeübergangs fläche können ein, zwei, drei oder mehr Längskanäle als Kühlmittelkanäle verwendet
werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Temperatur der Blechpakete und des Tragkörpers innerhalb zulässiger Grenzen
gehalten wird. Als Kühlmittel kann z.B. Brauchwasser dienen. Der Einsatz separater Kühlvorrichtungen, die mit den Blechpaketen
oder mit dem Tragkörper in direkten Wärmeleitungskontakt zu bringen sind, ist nicht erforderlich.
Die über den Rahmen des Ofenkörpers bewirkte Anpressung des magnetischen
Rückschlusses 1 an die Ofenspule 3 erfolgt sowohl über das aktive Blechpaket 5, als auch über den Tragkörper 4. An
den Stirnflächen der Seitenwände des Tragkörpers 4 greifen Isolierblöcke 9, 10 in entsprechenden Nuten an diesen Stirnflächen
ein und werden gegen die Ofenspule 3 gepreßt. Das Blechpaket 5
preßt über eine von Isolierblock 9 zu Isolierblock 10 reichende Isolierfläche 11 gegen die Ofenspule 3 bzw. die Spulenisolation
2. Sowohl die Isolierblöcke 9, 10 als auch die Isolierfläche 11 bestehen aus einem elektrisch isolierendem Material mit stark
schwingungsdämpfenden Eigenschaften. Um der Rißbildung vorzubeugen, kann das Material (z.B. Gießmasse) mit Fasern versehen
sein. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, passen sich sowohl die beiden Isolierblöcke 9, 10 als auch die Isolierfläche 11 der Formgebung
der Ofenspule an, so daß eine lückenlose Anpressung des Rückschlusses an die Ofenspule 3 sichergestellt ist.
Mp.-Nr. 94/597 .:.3,,· \.·\,&iacgr;* I"i&" Juni 1994
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist der mit dem Blechpaket 5 in Kontakt tretende Teil der Rückwand des Tragkörpers 4 ein gerades
Mittelteil auf, an das sich zwei Seitenteile anschließen,, die jeweils als Schrägflächen mit zunehmender Distanz zur Ofenspule
3 ausgebildet sind. Somit bildet sich ein spitzer Winkel - von vorzugsweise 45° - zwischen den Seitenteilen der Rückwand und
den Seitenwänden des Tragkörpers 4. Das Mittelteil der Rückwand des Tragkörpers kann auch entsprechend der Formgebung der Ofenspule
zylinderförmig ausgebildet sein. Diese spezielle dreifach unterteilte Ausgestaltung der Rückwand des Tragkörpers vereinfacht
und verbilligt die Herstellung des magnetischen Rückschlusses, denn die Einzelbleche des Blechpaketes können jeweils
von gleicher Breite sein. Gleichzeitig wird die in der DE 42 10 374 Al ausführlich dargestellte Optimierung des magnetischen
Flusses erzielt. Durch die Abwinkelung des Blechpaketes nahe den Seitenwänden des Tragkörpers entsteht eine relativ
große Austrittsfläche für den magnetischen Fluß des Querfeldes, was lokal übermäßige Erwärmungen im Blechpaket und Tragkörper
infolge hoher Flußkonzentration vermeidet. Durch die Abschirmwirkung des aus elektrisch leitfähigem Material bestehenden
Tragkörpers 4 wird verhindert, daß der Fluß im abgeschirmten Bereich
quer zur Längsachse des Blechpaketes 5 ein- oder austritt, so daß entsprechende Zusatzverluste vermieden werden.
Da die Isolierfläche 11 nicht nur über das gerade Mittelteil des
Blechpakets greift, sondern auch über die Schrägflächen bildenden Seitenteile, ist sichergestellt, daß das Blechpaket in seiner
gesamten Breite gegen die Ofenspule preßt.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen magnetischen Rückschluß mit einteiligem Isolierkörper dargestellt. Der magnetische Rückschluß
13 besteht wiederum aus Tragkörper 4 und Blechpaket 5, wobei Längskanäle 6, 7 bzw. 8 im Tragkörper 4 vorgesehen sind,
welche zur Führung einer Kühlflüssigkeit dienen bzw. mit einem stark schwingungsdämpfenden Material gefüllt sind. Im Unterschied
zum aus drei Teilstücken bestehenden Isolierkörper der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist der Isolierkörper jedoch einteilig
ausgebildet und besteht aus einem einzigen Isolierblock 12, der in entsprechende Nuten in den Stirnseiten der Seiten-
Mp.-Nr. 94/597 Aß.,** ' s..: \.: ' J"i4;.* Juni 1994
wände des Tragkörpers 4 eingreift und sowohl über diese Stirnseiten
als auch über das Blechpaket greift. Die Anpressung des Rückschlusses 13 gegen die Ofenspule 3 mit Spulenisolation 2 erfolgt
wie auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ganzflächig.
Claims (12)
1. Magnetischer Rückschluß für einen Induktionstiecfelofen
mit einem zur Führung des von der Ofenspule (3) des Induktionstiegelofens erzeugten magnetischen Flusses geeigneten stabförmigen
Blechpaket (5), das aus einer Vielzahl einzelner, elektrisch gegeneinander isolierter Einzelbleche besteht, wobei das Blechpaket
(5) an seiner der Ofenspule (3) zugewandten Hauptoberfläche eine dreifach unterteilte Formgebung aufweist, deirgestalt,
daß ein Mittelbereich des Blechpaketes sehr nahe ein der Ofenspule positionierbar ist, während der Abstand zwischen den
Kanten der Einzelbleche des Blechpaketes und der Ofenspule in den beiden dem Mittelbereich benachbarten Seitenbereichen des
Blechpakets zum Rand hin anwächst, so daß spitzwinklige, blechfreie Sektoren in den beiden zur Ofenspule gerichteten Rcindbereichen
des Rückschlusses parallel zur Ofenachse gebildet werden, wobei das Blechpaket (5) auf seinen drei nicht der Ofenspule
(3) zugewandten Hauptoberflächen von einem im Querschnitt C- oder U-förmigen Tragkörper (4) eingefaßt ist und wobei jede
Seitenwand des Tragkörpers (4) mit einer Vorrichtung zur Befestigung
eines Isolierkörpers (9,10,11,12) aus einem elektrisch isolierenden und schwingungsdämpfenden Material versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (9,10,11,12) ganzflächig von einer Seitenwand des Tragkörpers (4) zur anderen
Seitenwand greift, so daß über diesen Isolierkörper eine ganzflächige Anpressung des magnetischen Rückschlusses (1) an die
Ofenspule (3) sowohl über die Seitenwände des Tragkörper« (4) als auch über das Blechpaket (5) erfolgt.
2. Rückschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (12) einteilig ausgebildet ist.
3. Rückschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper dreiteilig ausgebildet ist, bestehend aus zwei
an den Seitenwänden des Tragkörpers (4) befestigten Isolierblök-
Mp. -Nr. 94/597 i 2&Idigr;* ' ' 'll ' "tril· Juni 1994
ken (9,10) und einer zwischen beiden Isolierblöcken befindlichen Isolierfläche (11).
4. Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) mindestens einen
Längskanal (8) aufweist, der mit einem schwingungsdämpfenden Material
gefüllt ist.
5. Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) mindestens einen
zur Führung eines Kühlmittels geeigneten Längskanal (6,7) aufweist.
6. Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand des Tragkörpers (4)
dreifach unterteilt ausgestaltet ist, so daß ein Mittelteil und zwei Seitenteile entstehen, wobei die Seitenteile als Schrägflächen
mit zunehmender Distanz zur Ofenspule (3) hin ausgestaltet sind und sich jeweils ein spitzer Winkel zwischen einem Seitenteil
der Rückwand und einer Seitenwand des Tragkörpers (4) bildet.
7. Rückschluß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel vorzugsweise 45° beträgt.
8. Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) aus einem elektrisch
gut leitenden Material besteht.
9. Rückschluß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
besteht.
10. Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) einstückig- ausgebildet
ist.
Mp.-Nr. 94/597 JA.:#\:: :# #"1*4&Ggr; Juni 1994
11. Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) aus mindestens einem Strangpreßprofil besteht.
12. Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) biege-- und verwindungssteif ist.
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