DE970547C

DE970547C - Single-layer band-shaped induction coil

Info

Publication number: DE970547C
Application number: DEP39117A
Authority: DE
Inventors: Gerd Solowjeff
Original assignee: Schoppe and Faeser GmbH
Current assignee: Schoppe and Faeser GmbH
Priority date: 1949-04-07
Filing date: 1949-04-07
Publication date: 1958-10-02

Description

Die Erfindung betrifft eine einlagige bandförmige Induktionsspule, die insbesondere in Vorrichtungen zur Erwärmung von Werkstücken nach dem Induktionsverfahren verwendet werden kann.The invention relates to a single-layer band-shaped induction coil, which is used in particular in devices can be used to heat workpieces by the induction process.

Es ist bekannt, derartige Spulen als Hohlleiter von rechteckigem Querschnitt auszubilden und die Hohlleiter von einer Kühlflüssigkeit durchströmen zu lassen. Um die Leistung einer solchen Spule zu steigern, ist es erwünscht, möglichst viele Windungen auf gegebener Länge anzuordnen. Andererseits kann man den Spulenquerschnitt von Hohlleitern nicht verringern, ohne den Kühleffekt wesentlich zu verkleinern.It is known to design such coils as a waveguide of rectangular cross section and the Let a coolant flow through the waveguide. To increase the performance of such a coil increase, it is desirable to arrange as many turns as possible over a given length. on the other hand it is not possible to reduce the coil cross-section of waveguides without significantly reducing the cooling effect to zoom out.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß sich eine größere Freiheit in der Bemessung des Spulenleiters hinsichtlich seines Querschnittes und seiner Windungszahl und infolgedessen eine Steigerung seiner Heizleistung dadurch erreichen läßt, daß der Stromleiter nicht mehr zur Fortleitung des Kühlmittels unmittelbar herangezogen wird, da so dann der Spulenleiter nur nach rein elektrischen Gesichtspunkten, nicht aber zugleich auch mit Rücksicht auf die Fortleitung des Kühlmittels bemessen zu werden braucht. Zugleich erstrebt die Erfindung die Verwirklichung dieser Aufgabe ohne Beeinträchtigung der Spulenleiterkühlung.The invention is based on the idea that there is greater freedom in the dimensioning of the Coil conductor in terms of its cross section and its number of turns and, as a result, an increase Its heating power can be achieved in that the conductor is no longer used to carry the Coolant is used directly, since then the coil conductor is only purely electrical Aspects, but at the same time not measured with regard to the forwarding of the coolant needs to become. At the same time, the invention seeks to achieve this task without Impairment of the coil conductor cooling.

Es sind zwar bereits Induktionsspulen bekannt, bei denen der Spulenleiter aus Kupferbändern gebildet ist, die lediglich an ihrer äußeren Oberfläche von Kühlmittel umspült sind. So hat man zur Kühlung von einlagigen bandförmigen Induktionsspulen einzelne, durch wendeiförmige isolierende Streifen voneinander getrennte Kupferbandwindungen an ihrer Außenseite mit zahnartigen Ansätzen versehen und diese Ansätze von Windung zu Windung derart gegeneinander versetzt, daß sie zusammenInduction coils are already known in which the coil conductor is formed from copper strips which are only bathed in coolant on their outer surface. So you have to cool of single-layer band-shaped induction coils, individual by means of helical insulating strips Separate copper tape windings are provided with tooth-like extensions on their outside and offset these approaches from turn to turn in such a way that they come together

809 625/35809 625/35

mit dem die Spule umgebenden Gehäuse Kühl mittelkanäle in Form von Schraubenwindungen größerer Steigung als die Steigung der Kupferbandwindungen bilden. Hierbei besteht der eigentliehe Induktor aus dem inneren ungezahnten Teil des Kupferbandes, während dessen äußerer, von Windung zu Windung räumlich versetzter, gezahnter Teil zur Bildung der Kühlmittelkanäle erforderlich ist. Wenn auch diese Bauart eine räumliehe Zusammendrängung der Spulenleiterwindungen ermöglicht, so ist hierbei die vorerwähnte Funktionstrennung nicht durchgeführt. Ein derartiger Induktor erfordert vielmehr eine Überdimensionierung des Spulenleiters, da hierbei der Querschnitt des Spulenleiters mit Rücksicht auf seine Kühlung vergrößert ist. Diese Induktorbauart erfordert ferner eine Sonderfertigung des Bandleiters und überdies eine sorgfältige Montage. Bei mehrlagig gewickelten bekannten Induktionsspulen, deren einzelne Bandleiter zur Herabminderung der Hautwirkung in bestimmter gesetzmäßiger Weise miteinander gekreuzt sind, hat man andererseits diese Bandleiter mit einem isolierenden Träger zu einem starren, für sich ein- und aussetzbarem Körper verbunden und diesen innerhalb eines Raumes angeordnet, der mit einer unter zwangläufiger Bewegung gehaltenen Kühlflüssigkeit angefüllt ist. Hierbei ist zwar die gewünschte Funktionstrennuiig in der Weise durchgeführt, daß jeder der insgesamt vorgesehenen Bandleiter mit einem Teil seiner Oberfläche vom Kühlmittel bestrichen wird. Die Fortleitung des Kühlmittels erfolgt jedoch in ungeregelten Bahnen, da sie nicht dem Verlauf des Spulenleiters angepaßt ist. Die Kühlung ist daher nicht ausreichend wirksam. Zudem ist diese für gekreuzte Bandleiter entworfene Induktorbauart nicht für eine einlagige Bandwicklung bestimmt; hierfür würde sie zuviel Aufwand und Sorgfalt bei der Herstellung notwendig machen.with the housing surrounding the coil coolant channels in the form of screw turns greater slope than the slope of the copper tape turns. Here is the real one Inductor from the inner toothless part of the copper band, while its outer, from Turn to turn spatially offset, toothed part required to form the coolant channels is. Even if this type of construction is a spatial constriction of the coil conductor windings enabled, the aforementioned separation of functions is not carried out. One of those Rather, the inductor requires the coil conductor to be oversized, as this results in the cross-section of the coil conductor is enlarged with regard to its cooling. This inductor design requires Furthermore, a special production of the strip conductor and, moreover, careful assembly. With multiple layers wound known induction coils, the individual strip conductors to reduce the On the other hand, one has skin effects that are crossed with one another in a certain regular way this strip conductor with an insulating support to form a rigid body that can be inserted and removed by itself connected and arranged this within a space that is subject to inevitable movement held coolant is filled. In this case, the desired functional separation is true carried out in such a way that each of the total provided strip conductor with a part of its Surface is coated by the coolant. However, the coolant is conveyed in an unregulated manner Tracks, as it is not adapted to the course of the coil conductor. The cooling is therefore not sufficiently effective. In addition, this inductor type designed for crossed strip conductors is not for determines a single layer of tape winding; for this it would take too much effort and care Make manufacture necessary.

Es ist andererseits bei Öfen zum Induktionsschmelzen bekannt, die Primärspule aus flachen, hochkant gestellten Leiterwindungen in Wendelform zu bilden, deren Länge durch Auseinanderziehen der Spule veränderbar ist. Hierbei ist der zur Fortleitung der Kühlflüssigkeit vorhandene Raum seitlich durch die Leiterbandbreite begrenzt und kann nur durch Vergrößerung des Abstandes zweier Leiterbandwindungen auf den erforderlichen Wert gebracht werden. Dieser Sachverhalt steht jedoch der durch die Erfindung zu erfüllenden Bedingung entgegen, möglichst viele Windungen auf gegebenem Raum unterzubringen. Andererseits hat die bekannte Wickelart den Nachteil, daß hierbei das Leiterband über die schmale Kante gewickelt ist und dabei erhebliche Verformungen und Beanspruchungen erleidet.On the other hand, it is known in furnaces for induction melting that the primary coil is made of flat, Form upright conductor turns in helical form, the length of which by pulling apart the coil is changeable. Here is the one available for conveying the coolant Space is limited laterally by the width of the conductor and can only be achieved by increasing the distance two conductor tape windings can be brought to the required value. This fact stands however, contrary to the condition to be met by the invention, as many turns as possible to accommodate the given space. On the other hand, the known type of winding has the disadvantage that this the conductor tape is wrapped over the narrow edge and there are significant deformations and stresses suffers.

Es ist ferner eine insbesondere zur Verwendung von Litzenleitern bestimmte Spule für Induktionsöfen mit einem zur Wärmeabfuhr dienenden wendelförmigen Rohr bekannt, welches auf der Spuleninnenseite vom Litzenleiter erfüllt, auf der Spulenaußenseite dagegen von der Kühlflüssigkeit durchströmt ist. Hierbei hat man den Litzenleiter in ein zylindrisches Rohr eingeführt, dieses hierauf abgeflacht und hochkamt zu einer Spule gewickelt. Diese Methode ist jedoch für Flachbandleiter nicht geeignet.It is also a coil for induction furnaces, in particular intended for the use of stranded conductors known with a helical tube serving for heat dissipation, which is on the inside of the coil met by the stranded conductor, on the other hand, the coolant flows through on the outside of the coil is. Here, the stranded conductor has been inserted into a cylindrical tube, which is then flattened and came up wound into a spool. However, this method is not for ribbon conductors suitable.

Gemäß der Erfindung wird die einlagige bandförmige Spule im Innern eines in einem Hohlzylinder aus hitzebeständigem Stoff eingearbeiteten, von Kühlflüssigkeit durchströmten Schraubenganges in der Weise angeordnet, daß sich die Leiterbandhöhe in Richtung der Schraubenachse erstreckt und die quer zur Leiterbandhöhe sich erstreckende Ausdehnung des Schraubenganges zur Fortleitung der Kühlflüssigkeit ausgenutzt ist. Bei dieser Induktorbauart dient der Querschnitt des Schraubenganges zugleich zur Unterbringung des Bandleiters und zur Fortleitung der Kühlflüssigkeit. Die Kühlflüssigkeit folgt ähnlich wie beim Hohlleiter dem Verlauf der Spulenwindungen, wobei sie zwangläufig mit diesen in Berührung kommt und für eine wirksame Kühlung sorgt. Im Gegensatz zum Hohlleiter ist aber der Windungsquerschnitt völlig unabhängig vom Kühleffekt, so daß zum Aufbau der 8g Spulenwicklung normales Kupferband verwendet werden kann. Die axiale Zusammendrängung der Induktorwindungen ist lediglich durch die axiale Ausdehnung des ausschließlich nach elektrischen Gesichtspunkten bemessenen Stromleiters und durch die Mindestwandstärke der Spulenträgerstege zwischen je zwei Schraubengängen begrenzt. Seitlich des Spulenleiters steht ausreichend Raum zur Fortleitung der Kühlflüssigkeit zur Verfügung. Der von der Kühlflüssigkeit angefüllte Teil des Schraubengangquerschnitts kann demnach völlig unabhängig von dem Raumbedarf für den Spulenleiter den gewünschten Abkühlungsbedingungen entsprechend groß bemessen sein. Der Spulenträger selbst ist billig herzustellen und die Montage ein fach.According to the invention, the single-layer tape-shaped coil is inside one in a hollow cylinder made of heat-resistant material, through which coolant flows, screw thread in arranged in such a way that the conductor strip height extends in the direction of the screw axis and the extension of the screw thread extending transversely to the height of the ladder tape for the continuation of the Coolant is used up. In this inductor design, the cross section of the screw thread is used at the same time for accommodating the strip conductor and for conveying the cooling liquid. The coolant follows the course of the coil windings, similar to the waveguide, whereby they inevitably comes into contact with these and provides effective cooling. In contrast to the waveguide but the winding cross-section is completely independent of the cooling effect, so that the structure of the 8g Coil winding normal copper tape can be used. The axial compression of the Inductor turns is only due to the axial expansion of the exclusively electrical Dimensions of the conductor and the minimum wall thickness of the coil carrier webs limited between two screw turns. There is enough space to the side of the coil conductor available for forwarding the coolant. The part of the The screw thread cross-section can therefore be completely independent of the space required for the coil conductor be dimensioned accordingly large according to the desired cooling conditions. The bobbin itself is cheap to manufacture and assembly is easy.

Die Erfindung vereinigt also die Unterbringung einer größeren Spulenwindungszahl bei gleicher axialer Spulenlänge mit guter Kühlwirkung und bewirkt somit eine Erhöhung der Spulenleistung.The invention thus combines the accommodation of a larger number of coil turns with the same axial coil length with good cooling effect and thus increases the coil performance.

Der Gegenstand der Erfindung sei an Hand der Abb. ι und 2 näher erläutert. In einem Hohlzylinder 3 aus hitzebeständigem Stoff (Keramik, Korundzement, Dentalgips oder Hartgewebe) befindet sich ein Schraubengang 4 von rechteckigem Quer·· no schnitt. Der Schraubengang enthält den bandförmig ausgebildeten Leiter 5. Die Band- und die Schraubenganghöhe können verhältnismäßig klein gehalten werden, um eine große Windungsdichte zu ermöglichen, denn die Kühlung des bandförmigen Leiters erfolgt mittels eines den Schraubengang durchfließenden Öl- oder Wasserstromes, dessen Stärke unabhängig von der Bandhöhe hinreichend groß gemacht werden kann. Hierzu ist, wie dargestellt, nur der innere Teil eines rechteckigen Schraubenganges durch den Spulenleiter ausgefüllt, während der größere Teil des Schraubenganges zur Fortleitung des Kühlmittels dient. Zweckmäßigerweise wird das Band 5 auf der Innenseite des Schraubenganges angeordnet; insbesondere kann es, wie die Abb, 2 zeigt, den Schraubengang ab-The subject matter of the invention will be explained in more detail with reference to Figs. In a hollow cylinder 3 made of heat-resistant material (ceramic, corundum cement, dental plaster or hard tissue) a screw thread 4 of rectangular transverse no cut. The screw thread contains the band-shaped conductor 5. The band and the Screw pitch can be kept relatively small in order to achieve a high winding density enable, because the band-shaped conductor is cooled by means of a screw thread oil or water flowing through, the strength of which is sufficient regardless of the height of the belt can be made big. For this purpose, as shown, only the inner part of a rectangular one Screw thread filled by the coil conductor, while the larger part of the screw thread to the Forwarding of the coolant is used. Appropriately, the tape 5 is on the inside of the Arranged screw thread; In particular, as Fig. 2 shows, it can cut off the screw thread

schließen. In diesem Falle empfiehlt es sich, auf der Innenseite des Hohlzylinders einen Mantel 6, insbesondere aus Quarzglas, vorzusehen.conclude. In this case it is advisable to have a jacket 6 on the inside of the hollow cylinder, in particular made of quartz glass.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Herstellung einer Spule erfolgen, indem ein Hohlzylinder aus zwei konzentrischen, den Schraubengang teilenden Zylindern nach Einlegen des Spulenleiters in dem einen, vorzugsweise äußeren Teil, zusammengesetzt wird.According to a further proposal of the invention, a coil can be produced by a hollow cylinder made of two concentric cylinders dividing the screw thread after insertion of the coil conductor is put together in one, preferably outer, part.

ίο Nach einem weiteren Erfindungsgedanken kann man zur Herstellung des Schraubenganges eine aus einem Metall niedrigen Schmelzpunktes, beispielsweise Zinn oder Blei, bestehende Wendel mit dem Spulenleiter vereinigen, die Wendel in plastischem Stoff einbetten und anschließend den Stoff härten und das Metall herausschmelzen. Es bleibt alsdann ein Schraubengang in dem gehärteten Stoff und in ihm die Spule übrig.ίο According to another inventive idea can to produce the screw thread one made of a metal with a low melting point, for example Tin or lead, combine existing helix with the coil conductor, the helix in plastic Embed the fabric and then cure the fabric and melt the metal out. It then remains a screw thread in the hardened material and in it the coil is left over.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Single-layer band-shaped induction coil, in particular for use in devices, which are used to heat workpieces according to the induction process, characterized in that that the coil (5) inside one in a hollow cylinder (3) made of heat-resistant Fabric incorporated, through which coolant flows screw thread (4) in the Is arranged so that the ladder tape height extends in the direction of the screw axis and the extension of the screw thread extending transversely to the height of the ladder tape Forwarding of the coolant is used up.

2. Induction coil according to claim 1, characterized in that the hollow cylinder made of ceramic Material made of corundum cement, dental plaster or hard tissue.

3. induction coil according to claim 1 and 2, characterized in that the inside of the hollow cylinder with a jacket, in particular made of quartz glass.

4. A method for producing an induction coil according to claim 1 to 3, characterized in that that the hollow cylinder consists of two concentric cylinders dividing the screw thread after inserting the coil conductor in the one, preferably outer part is put together.

5. A method for producing an induction coil according to claim 1 to 3, characterized in that that the coil conductor with a helix made of easily fusible metal, in particular Tin or lead, the filament is embedded in a plastic material, the The substance is then hardened and the metal of the coil is melted out.

Considered publications:
German Patent Nos. 499 534, 507 937, 823, 523 937, 529 394.

1 sheet of drawings

1 809 625/35 9.