DE2413508A1 - Selbsterregter hochfrequenzgenerator - Google Patents

Description

Selbsterregter Hochfrequenzgenerator

Die Erfindung betrifft einen selbsterregten Hochfrequenzgenerator mit einem Parallelschwingkreis und einem in den Schwingkreis einbezogenen Hochfrequenzstromtransformator.

Es ist bereits eine Anordnung zum stufenlosen Anpassen eines selbsterregten Hochfrequenzgenerators an den veränderlichen Widerstand einzelner Verbraucher mittels eines eisenkernlosen Hochfrequenzstromtransformators bekannt, der einen Teil des Generatorschwingkreises bildet (HT-PS 1 177 702). Innerhalb des vom Transformator erzeugten magnetischen Hauptfeldes ist ein auch unter last stufenlos verstellbarer Abgriffarm mit einem entlang der Primärwicklung schleifenden Kontaktkopf angeordnet, der als einer der beiden Anschlüsse des Schwingkreises dient. Diese bekannte Anordnung ermöglicht eine stufenlose Anpassung des Hochfrequenzgenerators an den Verbraucher bei gleichbleibend guter Kopplung und hohem Wirkungsgrad. Wenngleich sich dieses Prinzip der Anpassung im praktischen Betrieb bewährt hat, ergeben sich Probleme hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des verstellbaren Abgriffarmes mit dem an der Primärwicklung schleifenden Kontaktkopf und hinsichtlich der Spannungsbelastung des Kondensators im Parallelschwingkreis, die - je nach Anpassung - um den Paktor 2 und mehr steigen kann.

Es ist auch bereits ein Hochfrequenztransformator für Induktionsheizungsanlagen mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung bekannt, wobei beide Wicklungen im wesentlichen

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zylindrische Form mit gemeinsamer Mittelachse aufweisen (OT-OS 2 263 675). Die Wicklungen sind in einem zueinander teleskopischen, koaxialen Aufbau gehalten und umschließen eine offene Mittelkammer. In der Mittelkammer ist ein Kern angeordnet, der eine äußere Schicht hochpermeablen Materials aufweist. Die länge des Kerns entspricht der Länge einer Wicklung. Zur Änderung der in der Sekundärwicklung induzierten Ausgangsleistung ist der Kern in Spulenachsrichtung verschiebbar. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß bei einer Verschiebung des Kerns auch eine Änderung der Frequenz erfolgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzgenerator zu schaffen, der bei einfachem konstruktivem Aufbau unter Vermeidung der angegebenen Hachteile eine kontinuierliche Anpassung des Verbraucherwiderstandes an die Generatorröhre ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird hierzu ein Hochfrequenzstromtransformator mit einer Sekundärwicklung zum Anschluß des Induktors und einer über eine feste Anzapfung gespeisten Primärwicklung vorgeschlagen, wobei im Inneren der Primärwicklung eine im Bereich der Anzapfung in Spulenachsrichtung verschiebbare,die Induktivität beeinflussende Einrichtung vorgesehen ist, deren wirksame Länge wesentlich kürzer ist als die Länge der Primärwicklung.

Als eine die Induktivität beeinflussende Einrichtung kann ein Kern aus hochpermeablen Werkstoff, insbesondere Ferrit, verwendet werden, der die Induktivität erhöht. Die Länge eines derartigen Ferritkernes wird zweckmäßigerweise im Bereich zwischen einem Viertel und der Hälfte der Länge der Primärwicklung liegen. Es ist jedoch auch möglich,

eine die Induktivität verringernde Einrichtung -z.B. einen Kurzschlußring oder einen Verdrängungskörper -

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im Inneren der Primärspule vorzusehen.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter Hochfrequenzgenerator ermöglicht eine kontaktlose, kontinuierliche Anpassung des Lastwiderstandes an die Generatorröhre auch während des Betriebs bei vernachlässigbar geringer Änderung der Frequenz durch eine Änderung der Kopplung und durch eine vergleichweise geringe Spannungstransformation. Die Spannungstransformation entsteht dadurch, daß die Einspeisung der Primärspule nicht an .hren beiden Enden erfolgt, sondern über eine Anzapfung. Die Spannungstransformation kann hier aber bei gleichem Anpaßbereich wesentlich kleiner gehalten werden, da zusätzlich die Kopplungsänderung ausgenutzt wird. Durch die feste Verbindung der Anzapfung mit der Primärspule entfallen außerdem die bei einem schleifenden Kontaktkopf auftretenden Probleme hinsichtlich der Kontaktierung, der Kühlung und der extremen Maßhaltigkeit. Die Änderung der Kopplung erfolgt durch die in Spulenachsrichtung erschiebbare Einrichtung zur Beeinflussung der Induktivität, vorzugsweise durch einen Ferritkern. Die Verschiebung des Ferritkerns verändert das Verhältnis der Teilinduktivitäten zueinander, wobei jedoch die Gesamtinduktivität des Schwingkreises und damit die Frequenz beibehalten wird.

Eine andere Variante eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzgenerators sieht einen Hochfrequenzstromtransformator mit nur einer Wicklung vor, wobei der Induktor unmittelbar zwischen einer oder mehreren Windungen der Wicklung angeschlossen ist, und in ihrem Inneren ein im Bereich des Induktoranschlusses in Spulenachsrichtung verschiebbarer Kern aus hochpermeablem Werkstoff, beispielsweise Ferrit oder ein verschiebbarer Kurzschlußring angeordnet ist, dessen wirksame Länge wesentlich kürzer ist als die Spulenlänge. Der Induktoranschluß wird vorteilhaft in den Endbereich der Wicklung gelegt. Der Induktor kann mit den Windungen der Wicklung durch in der Windungsebene liegende Anschlußbleche verbunden sein.

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Bei dieser Variante der Erfindung wird durch den im Inneren der Wicklung vorgesehenen Kern aus hochpermeablem Werkstoff, beispielsweise Ferrit, die Kopplung derart verbessert, daß auf eine Sekundärwicklung verzichtet werden kann. Die Anpassung des Verbraucherwiderstandes an den Innenwiderstand der Generatorröhre geschieht somit durch Veränderung der Kopplung und der Teilspannungen an den Teilinduktivitäten mit Hilfe des verschiebbaren Kernes. Außerdem ist es möglich, eine zusätzliche Spannungstransformation dadurch vorzunehmen, daß die Wicklung über eine mit ihr fest verbundene Anzapfung gespeist ist.

Die genannte zweite Variante der Erfindung zeichnet sich durch einen wesentlich vereinfachten konstruktiven Aufbau des Hochfrequenzgenerators und eine damit verbundene kompakte Bauweise aus.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre in den TJnteransprüchen näher gekennzeichneten Ausgestaltungen sind in den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen selbsterregten Hochfrequenzgenerators mit einem Hochfrequenzstromtransformator mit Primär- und Sekundärwicklung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Hochfrequenzstromtransformator der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Hochfrequenzstromtransformator nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild einer Variante der Erfindung mit einem Hochfrequenzstromtransformator mit nur einer Wicklung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Hochfrequenzstromtransformator der Schaltung nach Fig. 4,

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Pig. 6 einen Querschnitt durch einen Hochfrequenzstromtransformator nach Fig. 5,

Pig. 7 ein Prinzipschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzgenerators mit einem Hochfrequenzstromtransformator mit nur einer Wicklung.

Der in Pig. 1 dargestellte selbsterregte Hochfrequenzgenerator enthält eine Generatorröhre 1, einen Rückkopplungsübertrager 2, einen Trennkondensator 3 und einen Parallelschwingkreis mit einem Kondensator 4 und einem in den Parallelschwingkreis einbezo'genen Hochfrequenzstromtransformator. Der Hochfrequenzstromtransformator enthält eine über eine feste Anzapfung 5 gespeiste Primärwicklung 6 und eine Sekundärwicklung 7 zum Anschluß eines veränderlichen Verbraucherwiderstandes 8. Im Inneren der Primärwicklung 6 ist ein im Bereich der Anzapfung in Spulenachsrichtung verschiebbarer Ferritkern 9 vorgesehen. Die Anpassung wird somit teilweise durch die an sich bekannte Spannungstransformation ermöglicht, die durch die Einspeisung der Primärwicklung über die Anzapfung 5 erfolgt. Die Anpassung erfolgt jedoch auch durch eine Veränderung der Kopplung mit Hilfe des im Bereich der Anzapfung 5 verschiebbaren Ferritkernes 9· Hierdurch kann anstelle einer bekannten schleifenden Anzapfung eine mit der Primärwicklung fest verbundene Anzapfung vorgesehen werden. Die Spannungsüberhöhung am Kondensator 4 wird dadurch klein gehalten.

Die Figuren 2 und 3 zeigen einen hierfür geeigneten Hochfrequenzstromtransformator im Längs- und Querschnitt. Die als Zylinderspule ausgebildete Primärwicklung 6 ist von einer Sekundärwicklung manschettenförmig umfaßt. Primärwicklung 6 und Manschette 7 sind gegeneinander unverrückbar angeordnet. Zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes 10 ist ein In-

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duktor 11 an die Manschette 7 angeschlossen. Die Zwischenanzapfung 5 ist to unteren Bereich der Primärwicklung 6 fest mit dieser verbunden, beispielsweise hart gelötet. Im Inneren der Primärwicklung 6 befindet sich ein Ferritkern 12, der mit Hilfe einer schematisch dargestellten Vorrichtung im Bereich der Zwischenanzapfung 5 in Spulenachsrichtung verschiebbar ist. Die Länge des Ferritkernes 12 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen der Hälfte und einem Viertel der axialen Länge der Primärwicklung 6. Seine Verschiebbarkeit ist so begrenzt, daß er sich stets vollständig im Inneren der Primärwicklung 6 befindet.

Fig. 4 zeigt das Prinzipschaltbild einer Variante der Erfindung, bei der ein Hochfrequenzstromtransformator mit nur einer Wicklung 13 verwendet ist. Die Speisung der Wicklung 13 erfolgt durch eine fest mit ihr verbundenen Zwischenzapfung 15· Ein als Verbraucherwiderstand 8 dargestellter Induktor mit Werkstück ist an die mit der Wicklung 13 fest verbundenen Auskopplungsanschlüsse 16 und 17 angeschlossen. Im Inneren der Wicklung 13 ist ein im Bereich des Induktoranschlusses 16, 17 in Spulenachsrichtung verschiebbarer Kern aus hochpermeablen Werkstoff angeordnet, dessen Länge wesentlich kürzer ist als die Länge der Wicklung 13·

Die Figuren 5 und 6 zeigen einenLängs- und einen Querschnitt durch einen Hochfrequenzstromtransformator, der in der Schaltung nach Fig. 4 einsetzbar ist. Der Hochfrequenzstromtransformator enthält eine Wicklung 13, in deren Innerem der Ferritkern 14 in Spulenachsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Fig. 5 zeigt die untere Endstellung des Ferritkerns 14. Der Ferritkern 14 kann im Bereich der Induktoranschlüsse 16, 17 nach oben verschoben werden. Der Induktor 19 zur Erwärmung eines Werkstückes 20 ist mit der Wicklung 13 über Anschlußbleche 18 verbunden, die in der Wicklungsebene liegen.

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Pig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, "bei dem ebenfalls ein Hochfrequenzstromtransformator mit nur einer Wicklung 21 verwendet ist. Der Verbraucherwiderstand 8 liegt an den Auskoppelanschlüssen 22, 23, die mit den Windungen im Endbereich der Wicklung 21 fest verbunden sind. Im Inneren der Wicklung 21 ist wiederum ein in Spulenachsrichtung verschiebbarer Ferritkern vorgesehen. Die Speisung der Spule 21 erfolgt an ihren Enden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird somit auf eine Spannungstransformation durch eine Anzapfung verzichtet. Die Anpassung erfolgt über die Änderung der Kopplung durch Verschiebung des Ferritkernes 24· und das Verhältnis der Teilspannungen an den Teilinduktivitäten. Der Anpaßbereich dieser Ausführungsform ist daher geringer als der bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen.

8 Patentansprüche
7 Figuren

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Claims (8)

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   - 8 Patentansprüche

   1J Selbsterregter Hochfrequenzgenerator mit einem Parallelschwingkreis und einem in den Schwingkreis einbezogenen Hochfrequenzstromtransformator, gekennzeichnet durch einen Hochfrequenzstromtransformator mit einer Sekundärwicklung (7) zum Anschluß eines Induktors und einer über eine feste Anzapfung (5) gespeiste Primärwicklung (6) mit einer in ihrem Inneren im Bereich der Anzapfung (5) in Spulenachsrichtung verschiebbaren, die Induktivität beeinflussenden Einrichtung (9), deren wirksame Länge wesentlich kürzer ist als die Länge der Primärwicklung (Figuren 1-3).
2. 2. Selbsterregter Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kern (9) aus hochpermeablem Werkstoff, insbesondere Ferrit, als die Induktivität vergrößernde Einrichtung.
3. 3. Selbsterregter Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, gekennzei chnet durch einen Kurzschlußring als die Induktivität verringernde Einrichtung.
4. 4. Selbsterregter Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Primärwicklung (6) von der Sekundärwicklung (7)-manschettenförmig umfaßt ist und daß Primärwicklung (6) und Sekundärwicklung (7) gegeneinander unverrückbar angeordnet sind.
5. 5. Selbsterregter Hochfrequenzgenerator mit einem Parallelschwingkreis und einem in den Schwingkreis einbezogenen Hochfrequenzstromtransformator, gekennzeichnet durch einen HochfrequenzStromtransformator mit nur einer Wicklung (13 bzw. 21) wobei der Induktor unmittelbar zwischen einer oder mehreren Windungen der Wicklung angeschlossen ist und in ihren Inneren ein im Bereich des Induktoranschlusses (16,

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   bzw. 22, 23) in Spulenachsrichtung verschiebbarer Kern (14 bzw. 24) aus hochpermeablem Werkstoff, insbesondere Ferrit, angeordnet ist, dessen wirksame Länge wesentlich kurzer ist als die Spulenlänge (Figuren 4-7).
6. 6. Selbsterregter Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Induktoranschluß (22, 23) im Endbereich der Wicklung (21) (Fig. 7).
7. 7. Selbsterregter Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (19) mit den Windungen der Wicklung (13) durch in der Wicklungsebene liegende Anschlußbleche (18) verbunden ist.
8. 8. Selbsterregter Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (13) über eine mit ihr fest verbundene Anzapfung (15) gespeist ist.

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