DE1959979A1

DE1959979A1 - Wanderfeldinduktor,insbesondere geeignet als Ruehrspule fuer Metallschmelzen

Info

Publication number: DE1959979A1
Application number: DE19691959979
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Starck Axel Von
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1969-11-29
Filing date: 1969-11-29
Publication date: 1971-06-09
Also published as: GB1268735A; DE1959979B2; SE357484B; JPS5022262B1; DE1959979C3; FR2071614A5; CH506207A

Description

AEG-Elotherm G.m.b.H.
Reins ehe id-Hast en
Hainmesberger Str. 31

¥anderfeldinduktor, insbesondere geeignet als Rührspule für Metallschmelzen

Die Erfindung betrifft einen Wanderfeldinduktor, der sich insbesondere als Rührspule für Metallschmelzen eignet, mit einem lamellierten Blechpaket, in dessen Quernuten je zwei Leiter einer mehrphasigen Induktorwicklung übereinander angeordnet sind.

Ein solcher Wanderfeldinduktor kann im Prinzip als die ebene Abwicklung des Stators eines normalen Wechselstrommotors aufgefaßt werden. Er besteht im wesentlichen aus einem ebenen, langgestreckten und genuteten Blechpaket und einer mehrphasigen Stabwicklung, dessen Leiter elektrisch isoliert in die Nuten des Blechpaketes eingelegt sind.

Die mehrphasige Wicklung hat die Aufgabe, bei Betrieb des Induktors einen mehrphasigen elektrischen Wechselstrom zu führen, dessen Magnetfeld vom magnetisch gut leitenden Blechpaket geführt wird. Dabei sind die einzelnen Phasenabschnitte der mehrphasigen Wicklung in bekannter Weise räumlich so über das Blechpaket verteilt, daß es zur Ausbildung eines elektromagnetischen Wander feldes kommt.

Der Betrieb solcher Induktoren als Rührspulen für Metallschmelzen erfordert in der Regel eine sehr hohe elektrische Stromdichte innerhalb des Leitermaterials der mehrphasigen Wicklung. Die dadurch entstehenden hohen Stromwärmeverluste können nur durch eine direkte Kühlung abgeführt werden. Deshalb wird die mehrphasige Wicklung aus rohrförmigen elektrischen Leitern hergestellt, die während des Betriebes von einem Kühlmittel, beispielsweise Luft oder Wasser, durchströmt werden. -

109824/0697

— 2 — ■ ■

Es hat sich aus elektrotechnischen und konstruktiven Erwägungen als günstig herausgestellt, jeweils zwei solcher rohrförmigen Leiter elektrisch voneinander isoliert räumlich übereinanderliegend in einer Nut des Blechpaketes anzuordnen, wobei der untere Leiter einer Nut die direkte Fortsetzung des oberen Leiters einer anderen Nut darstellt. Der untere und der obere-Leiter einer Nut werden aus Rohren gleichen Querschnitts hergestellt. Fenn die beiden in einer Nut des Blechpaketes übereinanderliegenden rohrförmigen Leiter einen elektrischen Wechselstrom führen, treten in' ihnen M zwei,an sich bekannte elektrische Erscheinungen auf:

1) Unter der Wirkung des vom elektrischen Strom in den rohrförmigen Leitern selbst erzeugten, quer durch die Nut verlaufenden magnetischen Wechselfeldes wird der Strom innerhalb dieser Leiter nach der offenen Seite der Nut verdrängt. Das Maß dieser Stromverdrängung kann rechnerisch bestimmt werden. Es ist frequenz- und materialabhängig und wird durch die sogenannte elektromagnetische Eindring-

■ tiefe bestimmt, welche in einer Längeneinheit angegeben

wird und die Dicke der Schicht unter der Leiteroberfläche darstellt, in der man sich den gesamten Strom gleichmäßig fließend vorstellen kann. Sie beträgt beispielsweise für " Kupfer bei Raumtemperatur und einer Frequenz von 50 Hz etwa einen Zentimeter. Die Stromverdrängung verkleinert den ausnutzbaren Leiterquerschnitt für den Stromtransport und führt dadurch zu erhöhten Stromwärmeverlusten.

2) Der an der Nutöffnung liegende rohrförmige Leiter befindet sich im quer durch die Nut verlaufenden magnetischen Wechselfeld des am Nutgrund liegenden Leiters, welches in ihm. zusätzliche Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströnie haben Zusatzverluste zur Folge. ■

Zweck der Erfindung ist es, die beiden rohrförmigen Leiter in

10982 A/06 97

w 3 — ■ ·::..■■·'.: ■-■ .^; ■■■■■

den Nuten des Blechpaketes eines Wanderfeldinduktors gepinetrisch 'so auszuTsilden, daß die ungünstige, den elektrischen Wirkungsgrad beeinträchtigende Wirkung der "beiden •vorbeschriebenen Erscheinungen möglichst weit herabgesetzt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß, indem^bei geometrisch ungleicher Querschnittsform der beiden Leiter^der am Nutengrund liegende Leiter ßine aus der Mitte zum Ntitengrund verschobene Bohrung aufweist. Des weiteren soll die Höhe des an der Nutenöffnung liegenden rohrförmigen Leiters auf ein Maß beschränkt werden, das die elektromagnetische Eindringtiefe | praktisch nicht überschreitet.

Durch die Wahl der besonderen Leiterquerschnittsformen gelingt es in einfacher Weise, den elektrischen Wirkungsgrad bei einer an sich gegebenen Anordnung auf ein Höchstmaß zu bringen.'

In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im senkrechten Längsschnitt dargestellt.

Abb. 1 zeigt als Stand der Technik einen schematisch dargestellten Teil aus dem Längsschnitt durch einen bekannten Wanderfeldinduktor. Mit 1 ist das lamellierte Blechpaket bezeichnet, das mit Preßbolzen 2 verspannt ist. In die Nuten 3 des ' Blechpaketes 1 sind je zwei rohrförmige Leiter k gleichen Querschnitts eingelegt, die durch eine Isolation 8 elektrisch voneinander getrennt sind.

Abb. 2 zeigt - in ähnlicher Darstellung wie in Abb 1 - einen Teil aus dem Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des Wanderfeldinduktors gemäß der Erfindung. Mit 1 ist wieder das lamellierte Blechpaket bezeichnet, das durch Preßbolzen verspannt ist. Die rohrförmigen Leiter 9 und 10 sind in die Nuten 3 eingelegt. Dabei ist die Bohrung 6 des am Nutgrund liegenden Leiters 9 zum Nutgrund hin aus der Mitte verschoben«

1 09824/0697

Die in Richtung der Huttiefe gemessene Höhe 7 des an der Nutöffnung gelegenen rohrförmigen Leiters 10 ist auf ein Maß beschränkt, das die elektromagnetische Eindringtiefe nicht wesentlich übersteigt.

Die erfindungsgemäße Anordnung führt dazu, daß das für die Rührwirkung auf die Metallschmelze erforderliche magnetische Feld mit einem Mindestmaß an elektrischer Energie erzeugt werden kann.

• ■ ' ..., : ;'■ ■■'-.■

Abb. 3 zeigt schließlich als bevorzugtes Anwendungsbeispiel in schematischer Schnittdarstellung ein Ofengefäß mit einem als Rührspule dienenden Wanderfeldinduktor.

Das eigentliche Ofengefäß mit einer selbsttragenden feuerfesten Zustellung 11, die wie üblich von einer Ofenwand 12 umschlossen ist, ruht auf einem Ofengestell 13· Unter dem Boden der Zustellung 11 ist - im Gestell 13 montiert - der Wanderfeldinduktor (in der Abbildung im Querschnitt dargestellt) angeordnet mit seinem Blechpaket lk und den Leitern 9 und 10, die im Wickelkopf 15 zur Induktorwicklung verbunden sind. Um ^ bei einem Durchbruch der feuerfesten Zustellung 11 eine Zerstörung der Induktorwicklung durch das Austreten des flüssigen Metalls zu vermeiden, ist zwischen dem Boden der Zustellung 11 und dem Induktor ein Trennblech 16 aus unmagnetischem Material angeordnet, welches seinerseits vom Induktor durch eine Schicht aus isoliertem Material getrennt ist.

Zur Rührung der im Ofengefäß befindlichen Metallschmelze 1? sei der'lnduktor z. B. so geschaltet, daß er ein senkrecht aus der Zeichnungsebene fortschreitendes elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt. Im Bereich der Eindringtiefe dieses Wande'rfeldes wird in der Metallschmelze 17 eine durch 18 angedeutete Strömung gleicher Richtung' erzeugt, die in den Übrigen Bereichen der Schmelze einen Rückfluß in etwa entgegengesetz-

ί '■■■.■ - - 5 - .

10982A/0697

·■■'■■ ■■ ' -5 - ....■_.■ ■■■.;. ■ ■ ·■·

ter Richtung zur Folge hat. Durch die Wandwirkung der Ofenzustellung begünstigt , werden dabei zusätzliche Strönrangskomponenten hervorgerufen, derart, daß insgesamt eine sehr wirkungsvolle Rührung der Metallschmelze 17 erreicht wird.

109824/0697

BAD OR₁Q₁NAL

Claims

3?ä t e η t anspräche

Wanderfeldinduktor, insbesondere geeignet als Rührspule füf Metallschmelzen, mit einem lamellierten Blechpaket, in dessen Quernuten je zwei Leiter einer mehrphasigen In duktorwicklung übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

daß bei geometrisch ungleicher Querschnittsform der beiden Leiter (9 und 10) der am Ufutengrund liegende Leiter (9) eine aus der Mitte zum Nutengrund verschobene Bohrung (6) aufweist.
2. Wander fe ldindukt or nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Höhe (7) des an der Nut öffnung liegenden rohrförmigen Leiters (lO) auf ein Maß beschränkt ist, das die elektromagnetische Eindringtiefe praktisch nicht überschreitet.

109824/0697

Leersei te