DE964626C

DE964626C - High frequency transformer for inductive surface hardening devices

Info

Publication number: DE964626C
Application number: DEW4061D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Schoenbacher
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-07-23
Filing date: 1944-07-23
Publication date: 1957-05-23

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 23. MAI 1957ISSUED MAY 23, 1957

W 4061 VIIIdI 2i hW 4061 VIIIdI 2i h

(Ges. v. 15. 7. 1951)(Ges. Of July 15, 1951)

Es ist bekannt, bei induktiven Oberflächenhärteeinrichtungen HochfrequenztransformatOiren für die Speisung von Induktoren mit niedriger Spannung zu verwenden. Da die mit dem Werkstück gekoppelten Induktoren meist einen kurzschlußartigen Verbraucher darstellen, tritt die Streuung des Transformators unangenehm in Erscheinung. Infolge der hohen Frequenz wirkt sich nämlich die Streuung als ein zum Verbraucher relativ sehr hoher Vorwiderstand aus, der insbesondere bei der Anwendung von Röhrenumformern den großen Nachteil hat, daß zum Ausgleich ein Mehraufwand von Kondensatoren im Schwingkreis erforderlich ist,' der die Anlage vergrößert und verteuert und die Arbeitsfrequenz, die ja mögliehst hoch angestrebt wird, stark herabsetzt.It is known to use high-frequency transformers in inductive surface hardening devices to be used for feeding inductors with low voltage. Since the one with the workpiece coupled inductors usually represent a short-circuit-type consumer, occurs Scattering of the transformer unpleasant in appearance. As a result of the high frequency affects namely the spread as a relatively high series resistance to the consumer, in particular in the use of tube converters has the great disadvantage that to compensate Additional expenditure of capacitors in the resonant circuit is required, 'which increases the size of the system and more expensive and the working frequency, which is striven for as high as possible, greatly reduced.

Wie sehr man darauf bedacht sein muß, die magnetischen S treu wege zu unterbinden, geht daraus hervor, daß selbst in der Leiterhaut, sei es im Kupferleiter oder im stählernen Werkstück, schon so viel Induktivität sitzt, daß der sich daraus ergebende Blindwiderstand gleich groß ist wie dieHow much one has to be careful to prevent the magnetic routes of trust goes from the fact that even in the conductor skin, be it in the copper conductor or in the steel workpiece, there is already so much inductance that the resulting reactance is the same as that

709 523/418709 523/418

ohmsche Komponente, die für das Werkstück ja den eigentlichen Nutzwiderstand darstellt. Es wird zwar im Hinblick auf die Schwingungsfäbigkeit beim Röh.renuniformerbetrieb ein Überschuß der Blindwiderstände gegenüber dem ohmschen Widerstand im Verhältnis io : ι verlangt, doch erbringen die praktischen Anordnungen bei induktiven Härteeinrichtungen Überschüsse im Verhältnis bis zu 50 : i, was durchaus nachteilig ist. Außer den Zuleitungen hat man demnach vor allem das Augenmerk auf den Vorschalttransformator zu richten, der wegen der größeren Windungszahl der Primärspule den meisten Anteil an den Blindwiderständan besitzt. Hier ist es vor allem wichtig, die Primärwicklung und die sekundäre Schleife so> eng als möglich nebeneinander anzuordnen. Mit Rücksicht auf die Spannungsfestigkeit werden die Primärwindungen in. bekannter Weise mit einem hochwertigen Isolierschlauch umao geben. Die Bedingung eines kleinen Abstandes zwischen Primär- und Sekundärleitung wäre dabei sehr einfach zu erfüllen, wenn die Primärspule auf den Sekundärkreis von außen aufgewickelt werden könnte. Nun ist aber aus baulichen Gründen, zum Schutz der Primärwicklung, aus Sicherheitsgründen und wegen des Anschlusses des Induktors., die freie Zugänglichkeit der Sekundärschleife unbedingt erforderlich, so> daß also die Primärspule in die Sekundärschleife eingelegt werden - muß. Daraus erwächst aber die Schwierigkeit, die Primärwicklung eng an die Sekundärschleife heranzubringen, da sie ja von innen nicht auf eine Bohrungswand gewickelt werden kann. Die bekannten Ausführungen von Hochfrequenztransformatoren haben deshalb eine frei tragende oder auf einen Kern gewickelte Primärspule und weisen alle einen schädlichen Streuraum zwischen dem Sekundärkreis auf. Wenn man bedenkt, daß bei den üblichen Frequenzen von Röhrenumformern die elektromagnetische Eindringtiefe in Kupfer etwa 0,1 mm beträgt und das in einer solchen Schichtdicke geführte magnetische Feld bereits als Blindwiderstand in der Größenordnung des Verbraucherwiderstandes fühlbar wird, kann man ermessen, daß selbst das geringste bauliche Spiel zwischen Primärspule und Sekundärschleife einen schädlichen Einfluß ausübt.Ohmic component, which represents the actual useful resistance for the workpiece. It will although with regard to the vibration ability in Röh.renuniformerbetrieb an excess of Reactive resistances compared to the ohmic resistance in the ratio io: ι required, but provide the practical arrangements for inductive hardening devices in the ratio up to surpluses 50: i, which is definitely a disadvantage. In addition to the supply lines, one also plans to do so Especially to focus on the series transformer, because of the larger number of turns the primary coil has most of the reactance. Here it is before It is particularly important to arrange the primary winding and the secondary loop as close as possible to one another. With regard to the dielectric strength, the primary windings are better known Way with a high quality insulating tube umao. The condition of a small distance between primary and secondary line would be very easy to meet if the primary coil is on the secondary circuit could be wound up from the outside. But now, for structural reasons, to Protection of the primary winding, for safety reasons and because of the connection of the inductor., The Free access to the secondary loop is essential, so that the primary coil be placed in the secondary loop - must. But from this arises the difficulty that Bring the primary winding close to the secondary loop, as it does not point to a Bore wall can be wound. The known designs of high frequency transformers therefore have a cantilevered primary coil or a primary coil wound on a core and have all have a harmful leakage space between the secondary circuit. When you consider that at the usual frequencies of tube converters, the electromagnetic penetration depth in copper is about 0.1 mm and the magnetic field guided in such a layer thickness is already as Reactance is felt in the order of magnitude of the consumer resistance, one can measure that even the slightest structural play between the primary coil and the secondary loop is one exerts harmful influence.

Um jedwedes Spiel zu beseitigen, muß also die Primärwicklung an den Sekundärkreis angepreßt werden, wie dies beim Aufwickeln z. B. der Fall ist. Bei der im Innern des Sekundärkreises angeordneten Primärspule wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sekundärteil als federnde Zange ausgebildet ist, die durch ihre Eigenfederung und/oder mittels eines Klemmelements die isolierte Primärwicklung klemmt.In order to eliminate any play, the primary winding must therefore be pressed against the secondary circuit become, as this is the case when winding z. B. is the case. In the case of the one arranged inside the secondary circuit Primary coil, this object is achieved according to the invention in that the secondary part is designed as resilient pliers, which by their own resilience and / or by means of a clamping element the isolated primary winding is stuck.

Die erfindungsgemäße Ausführung hat den Vorteil, daß die Primärspule mitsamt dem Feldkern durch die Sekundärschleife in einfachster Weise zusammengehalten wird. Sie stellt daher hinsichtlich der Herstellungskosten geringste Anforderungen. Ferner wird durch die Blechbauweise eine spanabhebende Bearbeitung praktisch nicht erforderlich, so daß kein oder nur äußerst wenig Kupferabfall in Kauf zu nehmen ist. Um die federnde Eigenschaft der Sekundärschleife zu fördern, kann auf eine Wasserkühlung mittels eingelegter Kanäle oder Rohre verzichtet und lediglich für die Induktorkühlung zwei Rohre hart angelötet werden, indes die Kühlung der Schleife tunlichst durch das Abwasser des Induktors durch Überspülen getätigt wird. Die Sekundärschleife kann jedoch auch einen Hohlquerschnitt aufweisen, ähnlich wie eine Manometerfeder, und das zangenförmige Federrohr von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden.The embodiment according to the invention has the advantage that the primary coil together with the field core is held together in the simplest possible way by the secondary loop. It therefore provides with regard to the lowest requirements in terms of manufacturing costs. Furthermore, the sheet metal construction is a Machining is practically unnecessary, so that little or no copper waste is to be accepted. In order to promote the resilient property of the secondary loop, can there is no water cooling by means of inserted ducts or pipes and only for the inductor cooling two pipes are hard soldered, while the cooling of the loop by the Waste water of the inductor is made by flushing over. However, the secondary loop can also have one Have a hollow cross-section, similar to a manometer spring, and the pincer-shaped spring tube of a coolant flow through it.

In axialer Richtung können dabei ohne weiteres verschiedene Bauelemente aus magnetisch nicht leitendem Material angelötet werden, ohne daß die Federung der Schleife dadurch beeinträchtigt wird. Auf diese Weise wird eine Grundplatte, meist aus dem gleichen Flachkupfer wie die Schleife, angelötet, die zur Befestigung des ganzen Transformators dient. Werden auch Abschreck- und sonstige Kühlbrausen an dem Sekundärteil durch Hartlötung befestigt, wodurch gleichzeitig dessen Kühlung verbessert wird, so ist die Befestigung so vorzunehmen, daß die Federung nicht beeinträchtigt wird. Da die auf das Hartlöten ausgerichtete Herstellungsart des Transformators eine Erweiterungsbauweise gestattet, kann die in der Abbildung go gezeigte Grundform auf Lager gelegt werden, auf die dann den einzelnen Verwendungszwecken entsprechende Zusatzeinrichtungen, den Induktor mit einbegriffen, angebracht werden.In the axial direction, different components cannot easily be made magnetically conductive material can be soldered without affecting the suspension of the loop. In this way, a base plate, usually made of the same flat copper as the loop, is soldered on, which is used to fasten the entire transformer. Will also be deterrent and other Cooling showers attached to the secondary part by brazing, thereby simultaneously Cooling is improved, the attachment is to be made so that the suspension is not impaired will. Since the brazing-oriented type of manufacture of the transformer is an expansion design permitted, the basic shape shown in the figure go can be placed on stock the additional devices corresponding to the individual purposes, the inductor with included.

In- der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise veranschaulicht, es zeigt Fig. ι den Transformator im Längsschnitt, Fig. 2 im Seitenriß,
Fig. 3 im Grundriß.In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated, for example, it shows Fig. Ι the transformer in longitudinal section, Fig. 2 in side elevation,
Fig. 3 in plan.

Der Sekundärteil 1 des Hochfrequenztransformators ist eine aus einem Kupferblech gebogene Schleife, die mit einer Fußplatte 2 verlötet ist. Diese kann mit Schrauben 3 auf einem Sockel 4 befestigt werden, Auf die Sekundärschleife 1 sind Rohre 5 und 6 so> aufgelötet, daß das Federungsvermögen der Schleife nicht beeinträchtigt wird. An die Rohres und 6 wird der je nach Verwendungszweck verschieden gestaltete Induktor (nicht dargestellt) angeschlossen. Die Rohre 5 und 6 werden von einer Kühlflüssigkeit durchströmt, die zur Kühlung des Induktors und zur teilweisen Kühlung der Sekundärschleife 1 dient. Die Sekundärschleife ι umschließt die Primärspule 7, die aus einem Kühlwasser führenden Kupferrohr besteht, das in der üblichen Weise an den Hochfrequenzgenerator angeschlossen wird. Die Primärspule 7 ist mit einem Isolierschlauch überzogen oder in sonst geeigneter Weise gegen, den Sekundärteil 1 isoliert. In der Öffnung der Primärspule 7 ist eine aus Isolierstoff bestehende Hülse 8 untergebracht, die den Transformatorkern 11 enthält. Die Hülse 8 hat einen geschlossenen Boden 8_a und einen Deckel 8, der zwei Anschlüsse für eine Kühlflüssigkeitszuleitung 9 und eine Kühlflüssigkeitsableitung 10 enthält. Der Transformatorkern ist z. B. ein lamelierter Eisenkern, er ist gegen Drehung gesichertThe secondary part 1 of the high-frequency transformer is a loop which is bent from a sheet of copper and is soldered to a base plate 2. This can be attached to a base 4 with screws 3. Tubes 5 and 6 are soldered onto the secondary loop 1 in such a way that the resilience of the loop is not impaired. The inductor (not shown), which is designed differently depending on the intended use, is connected to the tube 6 and 6. A cooling liquid flows through the tubes 5 and 6, which is used to cool the inductor and to partially cool the secondary loop 1. The secondary loop encloses the primary coil 7, which consists of a copper pipe carrying cooling water, which is connected to the high-frequency generator in the usual way. The primary coil 7 is covered with an insulating tube or insulated from the secondary part 1 in some other suitable manner. In the opening of the primary coil 7, a sleeve 8 made of insulating material is accommodated, which contains the transformer core 11. The sleeve 8 has a closed bottom 8 _a and a cover 8 which contains two connections for a cooling liquid feed line 9 and a cooling liquid discharge line 10. The transformer core is z. B. a laminated iron core, it is secured against rotation

in dem Hohlraum der Hülse 8 gelagert und durch Bleche 12 aus Kupfer, Aluminium oder Silber an den beiden Seitenflächen abgeschirmt. Der Sekundärteil ι umschließt spielfrei die Primärwicklung7, da er als federnde Zange ausgebildet ist, die z. B. mittels einer Klemmschraube 13 auf die isolierte Primärwicklung geklemmt wird. Die Klemmschraube 13 durchsetzt mit seitlichem Spiel den einen Lappen des Sekundärteils 1 und liegt über eine Isolierscheibe 14 gegen diesen an. In den anderen Lappen des Sekundärteils 1 ist die Schraube 13 eingeschraubt oder mit Hilfe einer Gegenmutter befestigt. Je nach der Stärke des Querschnitts des Teils ι kann die Federstaingkeit so bemessen werden, daß die Eigenfederung allein zur spielfreien Anlage des Sekundärteils mit dem Primärteil ausgenutzt werden kann.stored in the cavity of the sleeve 8 and supported by sheets 12 made of copper, aluminum or silver shielded on both side surfaces. The secondary part ι encloses the primary winding7 without play, since it is designed as resilient pliers that z. B. by means of a clamping screw 13 on the isolated Primary winding is clamped. The clamping screw 13 interspersed with the side play a tab of the secondary part 1 and rests against it via an insulating washer 14. In the the other lobe of the secondary part 1 is screwed in the screw 13 or with the aid of a lock nut attached. Depending on the strength of the cross section of the part ι the spring strength can be dimensioned so that the natural spring is used solely for play-free contact between the secondary part and the primary part can be.

Claims

PATENT CLAIM:

High-frequency transformer for inductive surface hardening devices with an off multi-turn primary coil fed with high-frequency alternating current, which is enclosed by the single-wind secondary part to which the inductor is connected is, characterized in that the secondary part is designed as resilient pliers is, which is isolated by its own springiness and / or by means of a clamping element Primary winding is stuck.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings