FR2531596A1 - MULTI-LAYER INDUCTION CYLINDRICAL COIL EQUIPPED WITH A COOLING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
POUR AUGMENTER LE RENDEMENT DE BOBINES CYLINDRIQUES D'INDUCTION DESTINEES A CHAUFFER UNE SUBSTANCE METALLIQUE, ON UTILISE UNE BOBINE D'INDUCTION A PLUSIEURS COUCHES DONT LE CONDUCTEUR 50 CONSISTE EN DEUX PROFILS CONDUCTEURS 50A, 50B ISOLES ELECTRIQUEMENT L'UN DE L'AUTRE, SE CHEVAUCHANT PARTIELLEMENT ET DE REALISATIONS IDENTIQUES. CES PROFILS SONT SOLIDARISES PAR UN BANDAGE ENROULE 52. CHAQUE PROFIL POSSEDE UN CANAL DE REFROIDISSEMENT 51A; 51B POUR LE REFROIDISSEMENT RAPIDE ET UNIFORME DES ENROULEMENTS DE LA BOBINE. L'UTILISATION D'UN TEL CONDUCTEUR CONFERE A LA BOBINE D'INDUCTION UNE REALISATION COMPACTE.TO INCREASE THE EFFICIENCY OF CYLINDRICAL INDUCTION COILS INTENDED TO HEAT A METAL SUBSTANCE, AN INDUCTION COIL WITH SEVERAL LAYERS OF WHICH THE CONDUCTOR 50 CONSISTS OF TWO ELECTRICALLY INSULATED 50A, 50B CONDUCTOR PROFILES IS USED ON ONE OF THE OTHER, PARTLY OVERLAPPING AND IDENTICAL ACHIEVEMENTS. THESE PROFILES ARE SOLIDARIZED BY A WALL BANDAGE 52. EACH PROFILE HAS A COOLING CHANNEL 51A; 51B FOR QUICK AND UNIFORM COOLING OF THE COIL WINDINGS. THE USE OF SUCH A CONDUCTOR GIVES THE INDUCTION COIL A COMPACT CONSTRUCTION.
Description
BOBINE CYLINDRIQUE D'INDUCTION A PLUSIEURS COUCHESMULTI-LAYER INDUCTION CYLINDRICAL COIL
EQUIPEE D'UN SYSTEME DE REFROIDISSEMEN To La présente invention se rapporte à une bobine PROVIDED WITH A COOLING SYSTEM To The present invention relates to a coil
cylindrique d'induction à plusieurs spires ou couchesdesti- cylindrical induction with several turns or layers
née au chauffage ou à la fusion d'une susbstance métallique placée dans son espace interne,et équipée d'un système de refroidissement d'au moins l'un de ses conducteurs. Une bobine d'induction de ce type est connue, par exemple, d'après le Rapport no 4 de la Division I Ia du èm e VII Ime Congrès de l'Union Internationale d'Electrothermie, intitulé "The Theory of Multi-Layered Windings for Induction Heating and their Application to a I MW, 50 Hz, Longitudinal Flux Billet Heater"et rédigé 'par Io G Harvey Il est exposé dans ce rapport que des bobines d'induction à plusieurs couches permettent d'obtenir un meilleur degré d'efficacité que des bobines d'induction à une seule couche Cependant, dans les bobines à plusieurs couches, le refroidissement des born in the heating or in the fusion of a metallic substance placed in its internal space, and equipped with a cooling system of at least one of its conductors. An induction coil of this type is known, for example, from Report No. 4 of Division I Ia of the VII th Congress of the International Union of Electrothermics, entitled "The Theory of Multi-Layered Windings for Induction Heating and their Application to a I MW, 50 Hz, Longitudinal Flux Billet Heater "and written by Io G Harvey It is stated in this report that multi-layer induction coils allow a better degree of efficiency than single-layer induction coils However, in multi-layer coils, the cooling of
conducteurs soulève une difficulté Dans la bobine d'induc- conductors raise a difficulty In the inductor coil
tion connue, le refroidissement a lieu de l'extérieur, c'est- known, cooling takes place from the outside,
à-dire que les enroulements isolés de cette bobine, sont distants les uns des autres dans le sens axial et dans le sens that is to say that the isolated windings of this coil are spaced apart from each other in the axial direction and in the direction
radial, et que l'ensemble de la bobine ou bien plusieurs bo- radial, and that the entire coil or several bo-
bines partielles se trouvent dans un réservoir étanche à l'eau et muni de raccords respectifs d'admission et d'évacuation de l'eau L'eau qui circule dans les espaces intermédiaires entre les conducteurs est censée assurer le refroidissement partial bines are in a watertight tank and provided with respective water intake and drainage connections The water circulating in the intermediate spaces between the conductors is supposed to provide cooling
souhaité.wish.
Compte tenu du fait que le refroidissement doit être le plus uniforme possible, la bobine d'induction connue est toutefois désavantageuse, parce qu'il est à peine possible, du point de vue des techniques de circulation, de refroidir uniformément chaque zone de la bobine Cette bobine peut accuser des surchauffes locales, ce qui peut se traduire par une destruction de l'isolation de la bobine En outre, l'isolation peut être endommagée à la longue sous l'action de l'eau de refroidissement, ce qui implique le risque de décharges entre les enroulements, et donc d'une détériora= tion de la bobine Un autre inconvénient réside dans le fait que le cosinus phi est relativement faible à cause du In view of the fact that the cooling must be as uniform as possible, the known induction coil is however disadvantageous, because it is hardly possible, from the point of view of circulation techniques, to uniformly cool each zone of the coil This coil can show local overheating, which can destroy the insulation of the coil In addition, the insulation can be damaged in the long term under the action of cooling water, which involves the risk of discharges between the windings, and therefore of a deterioration = reel of the coil Another disadvantage lies in the fact that the cosine phi is relatively low because of the
grand espacement lprovoqué techniquement par le refroidis- large spacing caused technically by cooling
sement) entre la pièce à usiner et la face interne de la between the workpiece and the internal face of the
bobine Par suite de ce système de refroidissement relati- coil As a result of this relative cooling system
vement compliqué, des réparations ne peuvent être exécutées qu'à grande difficulté Le démontage de la bobine requiert Completely complicated, repairs can only be carried out with great difficulty. Disassembly of the coil requires
du temps.time.
L'invention a pour objet de proposer une bobine d'induction du type précité, qui présente une forme de réalisation simple et se distingue par un bon degré de rendement. The object of the invention is to provide an induction coil of the aforementioned type, which has a simple embodiment and is distinguished by a good degree of efficiency.
Conformément à l'invention, dans une bobine d'in- According to the invention, in an information coil
duction du type susmentionné, cet objet est atteint par le fait que le système de refroidissement est réalisé sous la forme d'un canal de refroidissement qui traverse le conducteur dans le sens longitudinal Il est en soi connu depuis longtemps d'équiper le conducteur d'une bobine d'induction d'un canal creux par lequel passe de préférence un agent de refroidissement liquide Néanmoins, dans des bobines d'induction à plusieurs couches du type concerné par le présent mémoire, on est jusqu'à présent parti du principe que l'épaisseur radiale des conducteurs ne doit pas excéder 3 mm Par exemple, à la page 9 du rapport précité, il est exposé qu'on pourrait aussi utiliser des conducteurs refroidis intérieurement au lieu d'un refroidissement externe à l'aide d'un réservoir étanche à duction of the aforementioned type, this object is achieved by the fact that the cooling system is produced in the form of a cooling channel which crosses the conductor in the longitudinal direction It has been known per se for a long time to equip the conductor with an induction coil of a hollow channel preferably passing through a liquid coolant Nevertheless, in induction coils with several layers of the type concerned by this specification, it has hitherto been assumed that the radial thickness of the conductors must not exceed 3 mm For example, on page 9 of the aforementioned report, it is stated that one could also use internally cooled conductors instead of external cooling using a reservoir waterproof
l'eau, mais que l'utilisation d'une telle bobine est cepen- water, but that the use of such a coil is
dant exclue dans la plupart des cas d'application, à cause du fait que l'épaisseur radiale des conducteurs ne doit pas excéder 3 mm Dans la référence susmentionnée, il est en outre expliqué qu'une telleutilisation n'est-pas rentable, parce que des conducteurs refroidis de l'intérieur et présentant une section aussi faible sont onéreux, et que le refroidissement ne peut être qu'imparfait à cause du faible débit d'eau On sait que, dans une bobinei les pertes par courants parasites augmentent lorsque l'épaisseur des con ducteurs croit Conformément à l'invention, l'épaisseur radiale des conducteurs dépasse 3 mm De préférence, il est prévu que l'épaisseur radiale de ces conducteurs soit comprise entre 7,5 mm et 8,5 mm Bien que les pertes par courants parasites qui se produisent dans des conducteurs d'une telle épaisseur ne soient pas négligeables, il s'est toutefois avéré de manière surprenante que la forme de réalisation compacte de la bobine d'induction, due au however excluded in most cases of application, due to the fact that the radial thickness of the conductors must not exceed 3 mm In the above-mentioned reference, it is further explained that such a use is not profitable, because that conductors cooled from the inside and having such a small cross-section are expensive, and that the cooling can only be imperfect because of the low water flow rate We know that, in a coili the losses by stray currents increase when the 'thickness of the conductors increases In accordance with the invention, the radial thickness of the conductors exceeds 3 mm Preferably, it is expected that the radial thickness of these conductors is between 7.5 mm and 8.5 mm Although the losses by stray currents which occur in conductors of such a thickness are not negligible, it has however surprisingly turned out that the compact embodiment of the induction coil, due to the
refroidissement selon l'invention, permet d'obtenir globa- cooling according to the invention, allows to obtain globa-
lement un degré d'efficacité relativement grand, ce qui relatively high degree of efficiency, which
compense plus que largement les pertes par courants para- more than compensates for losses by parallel currents
sites provoquées par la grande épaisseur des conducteurs. sites caused by the large thickness of the conductors.
La bobine d'induction selon l'invention permet The induction coil according to the invention allows
d'enrouler directement les uns sur les autres les conduc- to wrap the conduits directly on top of each other
teurs isolés, ce qui fait que les dimensions globales de la isolated factors, which means that the overall dimensions of the
bobine sont relativement modestes Le cosinus phi est relati- coil are relatively modest The cosine phi is relati-
vement élevé étant donné que la distance entre la pièce à usiner et la face interne de la bobine est-très petite Le degré d'efficacité d'une bobine à induction du type en question dépend également, en plus d'autres facteurs, de ce qu'on appelle le pourcentage de cuivre Ce pourcentage de cuivre fournit une indication sur l'ampleur dont l'aire de la section de la bobine est effectivement comblée par le conducteur en cuivre Plus le pourcentage de cuivre se rapproche de la valeur 1,meilleurs sont le facteur de puissance et le rendement électrique de lfa bobine Dans la bobine selon l'invention, le pourcentage de cuivre se rapproche beaucoup de la valeur 1, au'moins dans la direction This is very high since the distance between the workpiece and the inner side of the coil is very small. The degree of efficiency of an induction coil of the type in question also depends, in addition to other factors, on this called the percentage of copper This percentage of copper provides an indication of the extent to which the area of the coil section is effectively filled by the copper conductor The more the percentage of copper approaches the value 1, the better are the power factor and the electrical efficiency of the coil In the coil according to the invention, the percentage of copper is very close to the value 1, at least in the direction
radiale de ladite bobine.radial of said coil.
Par rapport aux bobines connues à couche unique, le degré d'efficacité atteint est notablement amélioré Vis- à-vis notamment des bobines d'induction connues à plusieurs couches du type présenté ci-avant, la bobine de l'invention peut être réalisée plus compacte, donc présenter des cotez externes plus petites Le risque de surchauffes locales et d'éventuelles décharges se-produisant entre les conducteurs est exclu Etant donné qu'il n'est pas nécessaire de prévoir Compared to known single-layer coils, the degree of efficiency achieved is notably improved With respect in particular to known induction coils with several layers of the type presented above, the coil of the invention can be produced more compact, therefore presenting smaller external dimensions The risk of local overheating and possible discharges occurring between the conductors is excluded Since it is not necessary to provide
un réservoir d'eau spécial pour le fluide de refroidissement,- a special water tank for the coolant, -
la bobine peut, le cas échéant, être réparée rapidement. the coil can, if necessary, be repaired quickly.
Un autre avantage notable de l'invention consiste Another notable advantage of the invention consists in
en ce que-des installations préexistantes de chauffage par - in that pre-existing heating installations by -
induction peuvent être équipées sans complexité particulière induction can be fitted without any particular complexity
des bobines d'induction à plusieurs couches selon l'invention. multi-layer induction coils according to the invention.
Avec le "refroidissement externe" connu et décrit ci-dessus, cette transformation rapide et peu onéreuse d'installations existantes n'est pas possible Comme déjà mentionné ci-avant, les mesures proposées par l'invention se traduisent par-un degré d'efficacité relativement bon Néanmoins, il serait souhaitable d'augmenter davantage encore ce degré d'efficacité With the "external cooling" known and described above, this rapid and inexpensive transformation of existing installations is not possible As already mentioned above, the measures proposed by the invention result in a degree of relatively good efficiency Nevertheless, it would be desirable to further increase this degree of efficiency
par une élimination plus poussée de pertes par courants para- by further elimination of losses by parallel currents
sites A cette fin, conformément à l'invention, le conducteur est réalisé sous la forme d'un conducteur multiple composé de plusieurs profils conducteurs et en particulier sous la forme sites To this end, in accordance with the invention, the conductor is produced in the form of a multiple conductor composed of several conductive profiles and in particular in the form
d'un conducteur double comprenant deux profils conducteurs. of a double conductor comprising two conductive profiles.
La réalisation sous la forme d'un conducteur multiple doté d'une isolation électrique placée entre les conducteurs évite dans une large mesure la génération de pertes par courants The realization in the form of a multiple conductor provided with an electrical insulation placed between the conductors largely avoids the generation of losses by currents
parasites lors du fonctionnement de la bobine d'induction. interference during operation of the induction coil.
Dans une forme de réalisation particulière de l'in- In a particular embodiment of the in-
vention, il est prévu que le conducteur double présente une section sensiblement rectangulaire ou ovale; et que les It should be noted that the double conductor has a substantially rectangular or oval section; and that the
profils conducteurs comportant chacun un canal de refroidis- conductive profiles each comprising a cooling channel
sement respectif se chevauchent au moins partiellement et soient isolés électriquement les uns des autres dans la zone de chevauchement Tout comme dans les conducteurs connus, la section des conducteurs composés de plusieurs profils conduc- teurs est de préférence approximativement rectangulaire, ce qui permet d'obtenir un enroulement de bobine compact Selon respective respective at least partially overlap and are electrically isolated from each other in the overlap region As in known conductors, the cross section of the conductors composed of several conductor profiles is preferably approximately rectangular, which allows to obtain a compact coil winding According to
la description qui précède, il est certes possible en principe the above description, it is certainly possible in principle
de fabriquer toute la section du conducteur en cuivre massif et d'y incorporer un canal de circulation, mais, selon le perfectionnement précité, il est plus favorable que le canal du conducteur ait une section relativement forte tout comme dans la forme de réalisation massive de ce conducteur, ledit conducteur présentant cependant par ailleurs une hauteur moins grande Lorsque deux conducteurs de ce type sont rassemblés, to manufacture the entire section of the conductor from solid copper and to incorporate a circulation channel therein, but, according to the above-mentioned improvement, it is more favorable for the conductor channel to have a relatively large section, just as in the massive embodiment of this conductor, said conductor however having a lower height, however. When two conductors of this type are combined,
les zones les plus minces du conducteur ainsi formé se che- the thinnest areas of the conductor thus formed overlap
vauchent, ce qui permet d'obtenir globalement une section sensiblement rectangulaire -Bien que le profil conducteur ait donc seulement pour l'essentiel une épaisseur de 3 mm à 4 mm, le canal présente une section relativement grande, ce qui garantit un refroidissement suffisant Dans cette réalisation particulière du conducteur comportant des profils conducteurs qui se chevauchent au moins partiellement, l'avantage iéside vauchent, which allows to obtain a substantially rectangular section overall -Although the conductive profile therefore only has essentially a thickness of 3 mm to 4 mm, the channel has a relatively large section, which guarantees sufficient cooling In this particular embodiment of the conductor comprising conductive profiles which overlap at least partially, the advantage
dans la protection autonome.in autonomous protection.
Le chevauchement proposé des profils conducteurs, destiné à réduire les pertes par courants parasites et à The proposed overlap of conductive profiles, intended to reduce losses by stray currents and to
optimaliser le degré de rendement, peut être réalisé de dif- optimize the degree of yield, can be achieved in different ways
férentes manières Dans une forme de réalisation de l'in- different ways In one embodiment of the information
vention, il est prévu que les deux profils conducteurs s'im- note, it is expected that the two conductor profiles will
briquent l'un dans l'autre à la manière d'un peigne par leurs faces éloignées du canal de refroidissement respectif, et briqu into each other like a comb by their faces distant from the respective cooling channel, and
qu'ils soient notamment réalisés avec une gorge ou une lan- whether they are made in particular with a groove or a tongue
guette élastique Cette forme de réalisation permet d'obtenir, elastic lookout This embodiment makes it possible to obtain,
en plus du chevauchement partiel souhaité des profils -conduc- in addition to the desired partial overlap of the profiles -conduc-
teurs, une bonne cohésion de ces deux profils. good cohesion of these two profiles.
2531596.2531596.
L'invention prévoit en outre que les deux profils conducteurs soient de réalisations symétriques et forment conjointement une section sensiblement rectangulaire ou ovale Lors de leur assemblage, ces deux profils conducteurs symétriques se complètent avantageusement pour former un rectangle. Dans une forme de réalisation possible des profils conducteurs symétriques, ces profils sont de réalisation cunéiforme, le canal de refroidissement étant prévu dans The invention further provides that the two conductive profiles are of symmetrical embodiments and jointly form a substantially rectangular or oval section. When assembled, these two symmetrical conductive profiles advantageously complement each other to form a rectangle. In one possible embodiment of the symmetrical conductive profiles, these profiles are wedge-shaped, the cooling channel being provided in
l'extrémité de chaque profil éloignée de la pointe du coin. the end of each profile away from the corner point.
Dans un type de réalisation sensiblement plus favorable du point de vue des techniques de production, il est prévu que In a type of embodiment which is appreciably more favorable from the point of view of production techniques, it is intended that
les profils conducteurs présentent d'un côté une forme étagée. the conductive profiles have on one side a stepped shape.
Dans un perfectionnement préférentiel de l'invention qui se caractérise par de très faibles pertes par courants parasites, les profils conducteurs comportent une région qui entoure le canal de refroidissement selon environ les In a preferred development of the invention which is characterized by very low losses by parasitic currents, the conductive profiles comprise a region which surrounds the cooling channel according to approximately the
3/4 d'un disque annulaire'et à laquelle une membrure à extré- 3/4 of an annular disc 'and to which an end member
mité pointue se raccorde de telle façon que deux profils pointed mite is connected in such a way that two profiles
décalés l'un de l'autre-de 1800 forment une surface rectan- offset from each other-from 1800 form a rectan- surface
gulaire sensiblement fermée Dans ce type de réalisation selon l'invention, la section est comparable à deux chiffres gular substantially closed In this type of embodiment according to the invention, the section is comparable to two figures
" 9 " juxtaposés dont l'un est tourné de 1800. "9" juxtaposed, one of which is shot from 1800.
Certes, les deux profils d'un conducteur peuvent Of course, the two profiles of a driver can
fondamentalement être interconnectés électriquement de n'im- basically be electrically interconnected from no
porte quelle manière, mais les profils conducteurs d'un wears what a way but the conductive profiles of a
conducteur sont toutefois de préférence branchés en parallèle. conductors are however preferably connected in parallel.
Pour tirer parti de manière optimale du profil conducteur selon l'invention dans une bobine à induction, l'enroulement de cette bobine doit être tel qu'il soit To take optimal advantage of the conductive profile according to the invention in an induction coil, the winding of this coil must be such that it is
effectivement possible-d'obtenir une réalisation compacte. actually possible - to obtain a compact realization.
Cela est en particulier garanti lorsque la bobine comporte un enroulement réalisé tel que décrit dans la demande de brevet de la Demanderesse déposée à la'même date que le présent mémoire Selon ce document, la présente invention prévoit que le ou les conducteurs de la bobine forment un ou plusieurs segments de bobine consistant chacun en deux spirales de bobine qui, à plusieurs spires ou couches, sont juxtaposées etenroulées dans des directions opposées, les S couches d'enroulement internes des deux spirales étant reliées This is in particular guaranteed when the coil has a winding produced as described in the Applicant's patent application filed on the same date as this memo. According to this document, the present invention provides that the conductor (s) of the coil form one or more coil segments each consisting of two coil spirals which, with several turns or layers, are juxtaposed and wound in opposite directions, the S internal winding layers of the two spirals being connected
-l'une à l'autre, de préférence par un organe de transition- -one to the other, preferably by a transition body-
s'étendant à l'oblique par rapport au plan desdites spirales. extending obliquely to the plane of said spirals.
Un tel enroulement' de bobine est bien approprié pour des profils de conducteurs relativement épais et larges, étant donné que le type particulier de cet enroulement ne nécessite Such a coil winding is well suited for relatively thick and wide conductor profiles, since the particular type of this winding does not require
pas de coudes ou de courbures accusés. no marked bends or bends.
Il s'est avéré que, pour pouvoir obtenir une réduc- It turned out that, in order to be able to obtain a reduction
tion des pertes par courants parasites, le conducteur présente au moins sur l'un de ses petits côtés, une section arrondie, de préférence semicirculaire Grâce à cette caractéristique selon laquelle le conducteur est arrondi en demi-cercle de tion of stray current losses, the conductor has at least on one of its short sides, a rounded section, preferably semicircular Thanks to this characteristic according to which the conductor is rounded in a semicircle of
préférence sur ses deux petits côtés, il est possible d'amé- preferably on its two short sides, it is possible to improve
liorer d'environ 10 % le rendement électrique. improve electrical efficiency by around 10%.
L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une élévation latérale fragmentaire d'un agencement de bobine à induction les figures 2 A à 2 C sont des coupes transversales respectives d'un conducteur de bobine équipé d'un canal de The invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 is a fragmentary side elevation of an arrangement of induction coil FIGS. 2 A to 2 C are respective cross sections of a coil conductor equipped with a channel
refroidissement -cooling -
la figure 3 est une coupe transervale d'un profil conducteur percé d'un canal de refroidissement; la figure 4 est une coupe transversale de deux profils conducteurs assemblés pour former un conducteur de bobine; et les figures 5 à 7 sont des coupes transversales représentant différentes formes de réalisation de conducteurs Figure 3 is a transerval section of a conductive profile pierced with a cooling channel; Figure 4 is a cross section of two conductive profiles assembled to form a coil conductor; and Figures 5 to 7 are cross sections showing different embodiments of conductors
de bobines.of coils.
La figure 1 illustre en partie une bobine cylindri- Figure 1 partially illustrates a cylindrical coil.
que d'induction à plusieurs spires ou couches, qui sert à chauffer une pièce métallique 1 à usiner, déplacée dans l'espace interne de ladite bobine La partie de la bobin e d'induction illustrée sur le-dessin consiste en un segment 2 de bobine qui comprend à son tour deux spirales 3 et 4 de bobine enroulées dans des directions opposées Cinq couches that of induction with several turns or layers, which is used to heat a metal part 1 to be machined, displaced in the internal space of said coil The part of the induction coil illustrated in the drawing consists of a segment 2 of coil which in turn comprises two coil spirals 3 and 4 wound in opposite directions Five layers
d'enroulement sont prévues en tout dans l'exemple de réa- in total are provided in the example of a
lisation représenté Les deux couches d'enroulement internes des spirales 3 et 4 sont en liaison directe avec un organe de transition 5 Cet organe 5 s'étend à l'oblique par rapport Lization shown The two internal winding layers of the spirals 3 and 4 are in direct connection with a transition member 5 This member 5 extends obliquely with respect to
au plan des deux spirales 3 et 4.at the plane of the two spirals 3 and 4.
Les extrémités prolongées vers le haut des couches The ends extended towards the top of the layers
d'enroulement externes sont mutuellement décalées,c'est-à- of external windings are mutually offset, i.e.
dire qu'elles sortent du plan du dessin-ou pénètrent dans ce plan Le raccordement électrique est assuré par des bornes de connexion 6 et 7 Des manchons 8 et 9 de raccordement à un système de circulation d'eau se trouvent aux extrémités say that they leave the plane of the drawing - or enter this plane The electrical connection is ensured by connection terminals 6 and 7 Sleeves 8 and 9 for connection to a water circulation system are at the ends
des conducteurs de la bobine.of the coil conductors.
La bobine d'induction est formée dans son ensemble de plusieurs segments 2 qui sont très rapprochés les uns des autres. Il convient d'expliquer ciaprès, en se référant aux figure-s 2 à 7, différentes formes deréalisation de conducteurs de bobine (dénommés ci-après "conducteurs") qui sont utilisés pour chaque spirale de bobine-décrite à The induction coil is formed as a whole of several segments 2 which are very close to each other. It should be explained below, with reference to FIGS. 2 to 7, different forms of realization of coil conductors (hereinafter referred to as "conductors") which are used for each coil spiral-described in
l'appui de la figure 1.the support of figure 1.
La figure 2 A représente une forme de réalisation très simple et peu onéreuse d'un conducteur Ce conducteur Figure 2A shows a very simple and inexpensive embodiment of a conductor This conductor
consiste en du cuivre massif dans lequel un canal de- consists of solid copper in which a channel of-
refroidissement 21 est élaboré selon un procédé connu et classique à cet effet D'une manière connue en soi, en vue d'isoler mutuellement les enroulements de la bobine, le conducteur 20 peut être entouré d'un bandage enroulé 22 électriquement isolant La hauteur du conducteur 20 mesure 8,5 mm et sa largeur est de 40 mm Pendant le fonctionnement g de la bobine à induction, le canal de refroidissement 21 est parcouru par de l'eau, si bien que les enroulements cooling 21 is developed according to a known and conventional process for this purpose In a manner known per se, with a view to mutually isolating the windings from the coil, the conductor 20 can be surrounded by a wound band 22 electrically insulating The height of the conductor 20 measures 8.5 mm and its width is 40 mm During operation g of the induction coil, the cooling channel 21 is traversed by water, so that the windings
-individuels de la bobine sont refroidis d'une manière suf- -individual of the coil are cooled in a suf-
fisante et uniforme Alors quedans cet exemple de réalisa- fisante and uniform While in this example of realization
tion, le petit côté du conducteur,20 illustré à droite sur tion, the small side of the conductor, 20 illustrated on the right on
le dessin est aplati> le côté gauche de ce conducteur pré- the drawing is flattened> the left side of this conductor pre-
sente une section semi-circulaire Cet arrondi de la section du conducteur permet de réduire les pertes par feels a semicircular section This rounding of the conductor section helps to reduce losses by
courants parasites.stray currents.
Les figures 2 S et 2 C montrent d'autres exemples de réalisation d'un conducteur selon l'invention et,par rapport Figures 2S and 2C show other embodiments of a conductor according to the invention and, relative
au conducteur 20 selon la figure 2 A, ces exemples de réali- to the conductor 20 according to FIG. 2 A, these examples of realization
sation se distinguent par le fait que la section dudit conducteur est sensiblement arrondie en demi-cercle sur les deux petits côtés Un conducteur 20 ' représenté sur la sation are distinguished by the fact that the section of said conductor is substantially rounded in a semicircle on the two short sides A conductor 20 ′ shown on the
figure 25 comporte un canal de refroidissement 21 ' sensible- Figure 25 has a sensitive cooling channel 21 '
ment ovale qui-est agencé symétriquement par rapport à =la section dudit conducteur 'Dans un conducteur 20 " selon la figure 2 C, un canal de refroidissement 21 " se trouve dans la moitié de gauche de la section du conducteur Dans les autres exemples de réalisation de l'invention qui seront ment oval which-is arranged symmetrically with respect to = the section of said conductor 'In a conductor 20 "according to Figure 2 C, a cooling channel 21" is located in the left half of the conductor section In the other examples of realization of the invention which will
décrits ci-après, au moins l'un des petits côtés du conduc- described below, at least one of the short sides of the pipe
teur est également arrondi de préférence en-demi-cercle afin de maintenir les plus faibles possibles les pertes par courants parasites Des expériences menées avec une bobine à six couches comportant un conducteur dont la section the tor is also preferably rounded in a semicircle in order to keep the losses by stray currents as low as possible Experiments carried out with a six-layer coil comprising a conductor whose cross section
mesurait 8,5 mm x 23 mm ont révélé que le rendement élec- measured 8.5 mm x 23 mm revealed that the electrical performance
trique était de 0,52 avec un conducteur de section parfaite- was 0.52 with a conductor of perfect cross section
ment rectangulaire, tandis que ce rendement était de 0,57 rectangular, while this yield was 0.57
avec un conducteur dont les petits côtés étaient arrondis. with a conductor whose short sides were rounded.
En présence d'une bobine cylindrique à plusieurs couches réalisée conformément à la figure 1, le conducteur selon les figures 2 A à 2 C permet d'obtenir un rendement relativement grand Toutefois, à cause de l'épaisseur radiale relativement importante ( 8,5 mm), il se produit encore des pertes notables par courants parasites, qui peuvent être réduites très fortement lorsqu'on utilise des In the presence of a cylindrical coil with several layers produced in accordance with FIG. 1, the conductor according to FIGS. 2 A to 2 C makes it possible to obtain a relatively large yield However, because of the relatively large radial thickness (8.5 mm), there are still significant losses by stray currents, which can be reduced very considerably when using
prof-ils conducteurs selon les figures 3 3 7. do they conduct according to figures 3 3 7.
La figure 3 illustre un profil conducteur 30 comportant un canal de refroidissement 31 Deux profils 30 de ce type,décalés l'un de l'autre de 180 conformément à la figure 4, sont regroupés pour former un conducteur 40 Ces deux profils conducteurs sont solidarisés par un bandage enroulé 42 électriquement isolant Les deux profils sont séparés l'un de l'autre par une couche intermédiaire 43 FIG. 3 illustrates a conductive profile 30 comprising a cooling channel 31 Two profiles 30 of this type, offset from one another by 180 in accordance with FIG. 4, are grouped together to form a conductor 40 These two conductive profiles are secured by an electrically insulating wrapped bandage 42 The two profiles are separated from each other by an intermediate layer 43
électriquement isolante.electrically insulating.
La figure 5 montre une variante de réalisation qui Figure 5 shows an alternative embodiment which
sera préférée pour empêcher des pertes par courants parasites. will be preferred to prevent losses by stray currents.
A la différence de l'exemple de réalisation de la figure 4, qui est de section sensiblement rectangulaire, la section est approximativement ovale dans la forme ds réalisation selon Unlike the embodiment of Figure 4, which is of substantially rectangular section, the section is approximately oval in the embodiment according to
la figure 5 Un conducteur, 50 comprend deux profils conduc- FIG. 5 A conductor, 50 comprises two conductive profiles
teurs 50 a et 50 b qui sont décalés mutuellement de 180 et tors 50 a and 50 b which are mutually offset by 180 and
qui présentent une section largement fermée dans leur condi- which have a largely closed section in their condition
tion illustrée Ces deux pro-Fils conducteurs sont séparés glectriquement 'l'un de l'autre par une couche intermédiaire isolante 53 Il ressort du dessin que ces deux profils 50 a Illustrated tion These two conductive pro-wires are separated electrically from each other by an insulating intermediate layer 53 It appears from the drawing that these two profiles 50 a
et 50 b sont parfaitement identiques et agencés symétrique- and 50 b are perfectly identical and arranged symmetrically-
ment. Le profil conducteur 50 a possède par exemple une région 54 qui entoure un canal de refroidissement 51 a selon environ les 3/4 d'un disque annulaire, et à laquelle se is lying. The conductive profile 50 a has for example a region 54 which surrounds a cooling channel 51 a along approximately 3/4 of an annular disc, and to which is
raccorde une membrure 55 Cette membrure 55 est d'une épais- connects a member 55 This member 55 is of thick
seur grossièrement égale à la moitié de celle-de l'ensemble du conducteur 50 Pour permettre son adaptation à la zone circulaire du profil 50 b, l'extrémité de la membrure 55 éloignée du canal de refroidissement 51 a est incurvée en pointe en 53 Le canal de refroidissement du profil 50 b roughly equal to half that of the whole conductor 50 To allow its adaptation to the circular area of the profile 50 b, the end of the member 55 remote from the cooling channel 51 a is curved at a point at 53 Le profile cooling channel 50 b
porte la référence 51 b.bears the reference 51 b.
Les deux profils conducteurs 50 a et 50 b sont The two conductive profiles 50 a and 50 b are
2.5315962.531596
il solidarisés par un bandage enroulé 52 Comme on le voit sur le dessin, l'épaisseur de l'un des profils 50 a et 50 b sè chevauchant n'est supérieure en aucun endroit à la moitié de l'épaisseur du conducteur 50 Cela garantit un grand rendement de la bobine d'induction à cause des faibles pertes It is secured by a wrapped bandage 52 As can be seen in the drawing, the thickness of one of the overlapping profiles 50 a and 50 b is in no place greater than half the thickness of the conductor 50 This guarantees high efficiency of the induction coil due to low losses
par courants parasites se produisant dans le conducteur. by stray currents occurring in the conductor.
Dans la fdrme de réalisation selon la figure 6, In the embodiment according to FIG. 6,
deux profils conducteurs 60 a et 60 b de configurations iden- two conductive profiles 60 a and 60 b with identical configurations
tiques,présentant des canaux de refroidissement 6 la et 6 Bb et solidarisés par un bandage enroulé 62, sont rassemblés en un conducteur 60 Une couche isolante 63 sépare l'un de ticks, having cooling channels 6 la and 6 Bb and secured by a wound bandage 62, are brought together in a conductor 60 An insulating layer 63 separates one of
l'autre ces deux profils 60 a et 60 b. the other these two profiles 60 a and 60 b.
Selon la figure 7, un conducteur 70 est formé par deux profils conducteurs 70 a et 70 b s'imbriquant l'un dans l'autre à la manière d'un peigne Le profil 70 a possède une gorge 76 dans laquelle pénètre une languette élastique 77 du profil 70 b, une couche isolante 73 étant intercalée entre ces deux parties complémentaires Grâce à cette réalisation des profils conducteurs munis d'une gorge et d'une languette According to FIG. 7, a conductor 70 is formed by two conductive profiles 70 a and 70 b which overlap one another like a comb. Profile 70 a has a groove 76 into which an elastic tongue penetrates. 77 of the profile 70 b, an insulating layer 73 being interposed between these two complementary parts. Thanks to this embodiment of the conductive profiles provided with a groove and a tongue.
élastique, une bonne cohésion de ces profils est assurée. elastic, good cohesion of these profiles is ensured.
Cette cohésion est encore renforcée par un bandage enroulé 72. L'invention a été testée sur un dispositif d'essai dans lequel on a utilisé un conducteur selon la figure 5 La bobine d'induction se composait au to-tal de quinze bobines This cohesion is further reinforced by a wound bandage 72. The invention was tested on a test device in which a conductor was used according to FIG. 5 The induction coil consisted in the total of fifteen coils
partielles du type exposé ci-avant en regard de la figure 1. Partials of the type described above with regard to Figure 1.
Par conséquent, en présence de six couches d'enroulement, le nombre des enroulements pour chaque bobine partielle était de douze La longueur de la bobine mesurait 720 mm pour un diamètre de cette bobine de 210 mm, le conducteur présentait une épaisseur radiale de 8,5 mm et une largeur axiale de 46 mm A l'aide de la bobine d'induction ainsi réalisée, un bloc creux en cuivre refroidi par de l'eau et présentant un diamètre et une longueur de 165 mm et 650 mm, respectivement, a été maintenu au chaud à une température de 120 C La puissance électrique était de 122 k W Dans le canal de refroidissement de chaque profil conducteur, le-débit de l'eau de refroidissement était de 0,2 m 3/h Une mesure de la température de l'eau a révélé du côté entrée une valeur de 9,30 C et du côté sortie une valeur de 19,20 C L'intensité du courant était de 1,165 A, la tension d'enroulement était Consequently, in the presence of six winding layers, the number of windings for each partial coil was twelve.The length of the coil measured 720 mm for a diameter of this coil of 210 mm, the conductor had a radial thickness of 8, 5 mm and an axial width of 46 mm Using the induction coil thus produced, a hollow block of copper cooled by water and having a diameter and a length of 165 mm and 650 mm, respectively, has kept warm at a temperature of 120 C. The electrical power was 122 k W In the cooling channel of each conductive profile, the cooling water flow rate was 0.2 m 3 / h A measurement of the water temperature revealed on the inlet side a value of 9.30 C and on the outlet side a value of 19.20 C The current intensity was 1.165 A, the winding voltage was
de 3,35 V et la résistance électrique était de 1,70 x -10 352. 3.35 V and the electrical resistance was 1.70 x -10,352.
La perte de puissance de l'ensemble de la bobine s'est avérée égale à 34, 77 k W et le cosinus phi était de The power loss of the entire coil was found to be 34.77 k W and the cosine phi was
0,175 Il résulte des paramètres indiqués un rendement élec- 0.175 It results from the parameters indicated an electrical efficiency
trique de 0,715 A titre de comparaison, on indiquera que, avec des bobines d'induction à une seule couche et à refroidissement interne, on atteint un rendement électrique 0.715 rating By way of comparison, it will be indicated that, with single-layer induction coils and with internal cooling, an electrical efficiency is achieved
d'environ 0,425.about 0.425.
L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisa- The invention is not limited to the exemplary embodiments
tions décrits ci-avant On peut encore utiliser d'autres profils conducteurs qui satisfont à l'exigsence de faibles pertes par courants parasites Par exemple, en variante de l'exemple de réalisation selon la figure 7, il peut être prévu de ménager plusieurs gorges et languettes élastiques sur les deux profils conducteurs, ce qui permet de diminuer les pertes par courants parasites Les conducteurs formés tions described above It is also possible to use other conductive profiles which satisfy the requirement for low losses by parasitic currents. For example, as a variant of the embodiment according to FIG. 7, provision may be made for providing several grooves and elastic tabs on the two conductive profiles, which makes it possible to reduce losses by stray currents The conductors formed
par plusieurs profils conducteurs ne doivent pas être néces- by several conductor profiles should not be necessary
sairement réalisés sous la forme de conducteurs doubles, mais obviously made in the form of double conductors, but
trois ou plus de trois profils peuvent également être ras- three or more than three profiles can also be flush
semblés pour former un seul et unique conducteur Toutefois, dans de telles formes de réalisation, il faut prendre en considération que les profils conducteurs individuels ne sont pas deiéalisationsidentiques, si bien que différents profils conducteurs doivent être disponibles pour la production d'un seem to form a single conductor However, in such embodiments, it must be taken into account that the individual conductor profiles are not identical, so that different conductor profiles must be available for the production of a
conducteur, ce qui renchérit l'ensemble de l'installation. driver, which increases the cost of the entire installation.
La bobine d'induction conformément à l'invention peut être utilisée non seulement pour chauffer une substance métallique, mais il est également possible d'utiliser -cette The induction coil according to the invention can be used not only for heating a metallic substance, but it is also possible to use this
bobine dans des fours de fusion.coil in melting furnaces.
Il va donc de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la bobine décrite et représentée, It goes without saying that many modifications can be made to the coil described and shown,
sans sortir-du cadre de l'invention. without departing from the scope of the invention.
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE627256C (en) * | 1935-03-13 | 1936-03-11 | Siemens & Halske Akt Ges | Coil conductors for coreless induction ovens |
DE1000543B (en) * | 1954-09-23 | 1957-01-10 | Licentia Gmbh | Electrical two-wire busbar system for furnace systems, especially for induction furnace systems |
DE1288210B (en) * | 1961-08-14 | 1969-01-30 | Demag Elektrometallurgie Gmbh | Electric crucible induction furnace |
US3944715A (en) * | 1973-04-11 | 1976-03-16 | Brown, Boveri & Cie Aktiengesellschaft | Induction crucible furnace |
DE2939647A1 (en) * | 1979-09-29 | 1981-04-23 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Induction coil for smelting oven - has hollow windings connected in pairs defining coolant circulation path |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB624976A (en) * | 1947-07-19 | 1949-06-20 | Birlec Ltd | Improvements in, or relating to transformers of high frequency electric induction furnaces |
GB730104A (en) * | 1952-11-07 | 1955-05-18 | Wild Barfield Electr Furnaces | Inductors for induction heating |
DE1049007B (en) * | 1954-11-16 | 1959-01-22 | Oerlikon Maschf | Magnet winding |
CH409172A (en) * | 1962-06-02 | 1966-03-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Two- or multi-layer induction coil for inductive heating devices |
BE652291A (en) * | 1964-08-26 | 1965-02-26 | Acec | Induction heating device |
FR2120564A5 (en) * | 1971-01-08 | 1972-08-18 | Stel | |
BE792151A (en) * | 1971-12-03 | 1973-03-16 | Siemens Ag | INDUCTION COIL FOR HEATING AND ASSEMBLY OF DISPLACED BODIES |
-
1982
- 1982-08-06 DE DE19823229374 patent/DE3229374C2/en not_active Expired
-
1983
- 1983-08-04 GB GB08321076A patent/GB2126059B/en not_active Expired
- 1983-08-05 FR FR8312985A patent/FR2531596B1/en not_active Expired
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE627256C (en) * | 1935-03-13 | 1936-03-11 | Siemens & Halske Akt Ges | Coil conductors for coreless induction ovens |
DE1000543B (en) * | 1954-09-23 | 1957-01-10 | Licentia Gmbh | Electrical two-wire busbar system for furnace systems, especially for induction furnace systems |
DE1288210B (en) * | 1961-08-14 | 1969-01-30 | Demag Elektrometallurgie Gmbh | Electric crucible induction furnace |
US3944715A (en) * | 1973-04-11 | 1976-03-16 | Brown, Boveri & Cie Aktiengesellschaft | Induction crucible furnace |
DE2939647A1 (en) * | 1979-09-29 | 1981-04-23 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Induction coil for smelting oven - has hollow windings connected in pairs defining coolant circulation path |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3229374A1 (en) | 1984-03-08 |
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DE3229374C2 (en) | 1984-06-20 |
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