DEP0047359DA

DEP0047359DA - Sheet iron package as a line of force path for high-frequency induction devices and high-frequency auxiliary transformers

Info

Publication number: DEP0047359DA
Authority: DE
Inventors: Walter Schultze
Original assignee: EMA Elektro-Maschinen K.G. Schultze & Co., Hirschhorn
Publication date: 1950-09-14

Description

Bei niederfrequenten transformatorischen Anordnungen ist die Höhe der magnetischen Induktion in den Eisenblechpaketen, die als Kraftlinienpfad dienen, einerseits durch die Eisenverluste bestimmt, die durch Luft- oder Ölkühlung abgeführt werden müssen, andererseits aber auch durch die Sättigungserscheinung des Eisens, die zu unerwünscht großen Magnetisierungsströmen und damit zu unzulässigen Kupferverlusten führt. Dagegen treten bei hohen Frequenzen die Eisenverluste durch Wirbelströme trotz ferner Lamellierung so sehr in den Vordergrund, dass das Eisen hinsichtlich der Sättigung nicht voll ausgenützt werden kann.In the case of low-frequency transformer arrangements, the level of magnetic induction in the sheet iron stacks, which serve as a force line path, is determined on the one hand by the iron losses that have to be removed by air or oil cooling, and on the other hand by the saturation phenomenon of the iron, which leads to undesirably large magnetization currents and thus leads to impermissible copper losses. On the other hand, at high frequencies, iron losses due to eddy currents come to the fore so much, despite further lamination, that the iron cannot be fully utilized in terms of saturation.

Dieser unliebsame Umstand behindert die Entwicklung leistungsfähiger induktiver Heizorgane, die für die elektrische Oberflächenhärtung angewandt werden. Hier wird ein Wechselstrom führender Heizleiter, der vorzugsweise mit einem Vortransformator zu einem Aggregat zusammengebaut ist, an die zu erwärmende Oberfläche des Werkstückes herangebracht. Das vom Heizleiter erzeugte magnetische Wechselfeld induziert den heizenden Wirbelstrom, der um so stärker ist, je größer das magnetische Feld und je höher die Frequenz ist. Das Feld kann nun bekanntlich durch die Anwendung von Eisen verstärkt werden. Um die Wirbelstromverluste in den Eisenkernen klein zu halten, müssen diese lamelliert werden, und zwar um so feiner, je höher die Frequenz ist. Beim induktiven Oberflächen-Erhitzen ist aber die Frequenz meist derart hoch, dass der Eisenkern selbst mit sehr dünnen Blechen und bei nur geringer Felddichte unter bloßer Luftkühlung zu heiß wird.This undesirable circumstance hinders the development of powerful inductive heating elements which are used for electrical surface hardening. Here, a heating conductor carrying alternating current, which is preferably assembled with a pre-transformer to form a unit, is brought up to the surface of the workpiece to be heated. The alternating magnetic field generated by the heating conductor induces the heating eddy current, which is stronger the larger the magnetic field and the higher the frequency. As is well known, the field can now be strengthened by the use of iron. In order to keep the eddy current losses in the iron cores small, these have to be laminated, the finer the higher the frequency. In the case of inductive surface heating, however, the frequency is usually so high that the iron core becomes too hot even with very thin sheet metal and with only a low field density when simply air-cooled.

Dasselbe Problem der starken Eisenverluste bei hoher Frequenz liegt ebenso wie beim Heizleiter (Induktor) auch bei dem zur induktiven Heizeinrichtung gehörenden Vortransformator vor, denn von diesem wird verlangt, dass er nur wenig Platz einnimmt.The same problem of heavy iron losses at high frequency is present, as is the case with the heating conductor (inductor), with the pre-transformer belonging to the inductive heating device, because this is required to take up little space.

Um den Eisenkern hinsichtlich seiner Magnetisierbarkeit voll auszunützen, wird erfindungsgemäß mit Wasser starker Strömung gekühlt. Bild 1 zeigt beispielsweise den lamellierten Eisenkern 1 eines Heizleiters 2, der durch 2 Kühlkanäle 3, durch die kaltes Wasser hindurchgeleitet wird, gekühlt wird. Es genügt aber oftmals schon, die Rückseite des Kernes stark abzubrausen, was in Bild 2 erläutert ist, wo das Kühlwasser aus den Freistrahldüsen 7 austritt.In order to fully utilize the iron core with regard to its magnetizability, cooling is carried out according to the invention with water with a strong current. Figure 1 shows, for example, the laminated iron core 1 of a heating conductor 2, which is cooled by 2 cooling channels 3 through which cold water is passed. However, it is often sufficient to shower the back of the core heavily, which is explained in Figure 2, where the cooling water emerges from the free jet nozzles 7.

Zuweilen wird der Wechselstom des Generators nicht direkt in das Heizorgan, den sogenannten Induktor, geleitet, sondern es ist diesem ein besonderer Transformatoor nach Bild 3 vorgeschaltet. In diesem wird mit einer Wicklung 4 der meist einwindige Sekundärkreis 5 induziert, an den der Induktor angeschlossen ist. Auch der Transformator benötigt ein starkes magnetisches Feld, das erfindungsgemäß von einem wassergekühlten lamellierten Eisenkern 1 geführt ist. Dieser steckt beispielsweise in dem Schlauch 6, der von Kühlwasser durchflossen ist, welches den Eisenkern umspült.Sometimes the alternating current from the generator is not fed directly into the heating element, the so-called inductor, but is preceded by a special transformer as shown in Figure 3. In this, the mostly single-turn secondary circuit 5, to which the inductor is connected, is induced with a winding 4. The transformer also requires a strong magnetic field which, according to the invention, is guided by a water-cooled, laminated iron core 1. This is located, for example, in the hose 6 through which cooling water flows, which washes around the iron core.

Die Eisenkerne werden vornehmlich aus Rostschutzgründen und wegen der mechanischen Bearbeitbarkeit aus Eisenblechen und Isolationszwischenlagen hergestellt, die untereinander mittels Klebelack zu einem festen Körper verbunden werden.The iron cores are mainly made of iron sheets and insulating layers, which are connected to one another by means of adhesive varnish to form a solid body, primarily for reasons of rust protection and because of the mechanical workability.

Claims

1. Sheet iron package as a line of force path for high-frequency induction heating devices and additional high-frequency transformers, characterized in that the sheet iron package is water-cooled.

2. sheet iron package for heating devices according to claim 1, characterized in that the iron core encloses one or more heating conductors.

3. sheet iron package according to claim 1 and 2, characterized in that the sheets of the sheet package and the intermediate insulation layers are connected to one another by an adhesive.