Induktor zum induktiven Erwärmen von metallischen Werkstücken Bei
der induktiven Erwärmung metallischer Werkstücke oder Werkstückteile, z. B. zur
Oberflächenhärtung durch anschließendes Abschrecken, ist die Formgebung des vom
Hochfrequenzstrom durchflossenen Induktors von großer Bedeutung. Man hat vielfach
den Induktor den zu erwärmenden Werkstückteilen stark genähert, ihn jedoch von den
weniger oder gar nicht zu erwärmenden Teilen entfernt geführt. Diese Anordnung hat
aber den Nachteil, daß infolge der vom Induktor umschlossenen großen Fläche der
Induktorkreis stark induktiv wird, was einmal eine Kompensation dieser Induktivität
erforderlich macht und zum anderen bewirkt, daß die Spannung in dem eigentlichen
Heizleiter, also in dem zur Erwärmung ausgenutzten Teil des Induktors, gering wird.
Zur Behebung dieser Mängel hat man schon vorgeschlagen, den Rückflußleiter, d. h.
den Induktorteil, der nicht zur Erwärmung ausgenutzt und nur vorgesehen ist, um
den Induktorstromkreis zu schließen, zwar in der Nähe des Werkstückes anzuordnen,
ihn aber mit größerem Querschnitt zu versehen oder aus mehreren parallelen Leitern
zusammenzusetzen. Damit wird erreicht, daß in diesem Rückflußleiter eine geringere
Stromdichte herrscht als im Heizleiter und damit die Erwärmung der gegenüberliegenden
Werkstückteile gering wird.Inductor for inductive heating of metallic workpieces
inductive heating of metallic workpieces or workpiece parts, e.g. B. to
Surface hardening by subsequent quenching is the shape of the vom
High-frequency current flowing through the inductor is of great importance. One has many
the inductor closely approximated the workpiece parts to be heated, but from the
less or not at all to parts to be heated removed. This arrangement has
but the disadvantage that due to the large area enclosed by the inductor
The inductor circuit becomes highly inductive, which once compensates for this inductance
makes necessary and on the other causes the tension in the actual
Heat conductor, i.e. in the part of the inductor used for heating, becomes small.
To remedy these shortcomings, it has already been proposed that the return flow conductor, d. H.
the inductor part, which is not used for heating and is only intended to
to close the inductor circuit, to be sure to arrange it in the vicinity of the workpiece,
but to provide it with a larger cross-section or with several parallel conductors
put together. It is thereby achieved that in this return flow conductor a lower
Current density prevails than in the heating conductor and thus the heating of the opposite
Workpiece parts becomes small.
Es ist ferner zur Erzielung einer gewünschten Feldverteilung, insbesondere
zur Bündelung der Feldlinien und Erwärmung kleiner Werkstücke oder
eng
begrenzter Teile von Werkstücken schon vorgeschlagen worden, Induktionsspulen mit
zusätzlichen Bündelungskörpern zu versehen. Diese Bündelungskörper, die von der
Induktorspule umgeben sind, weisen zur Vermeidung eines Kurzschlusses immer einen
radialen Schlitz auf. In vielen Fällen ist aber die gewünschte Feldverteilung mit
keiner der beschriebenen Anordnungen zu erreichen.It is also used to achieve a desired field distribution, in particular
for bundling the field lines and heating small workpieces or
closely
Limited parts of workpieces have already been proposed to use induction coils
to provide additional bundling bodies. These bundling bodies, made by the
Inductor coil are surrounded, always have a to avoid a short circuit
radial slot. In many cases, however, the desired field distribution is also included
none of the described arrangements can be achieved.
Die Erfindung betrifft nun einen Induktor zum induktiven Erwärmen
von metallischen Werkstücken, vorzugsweise zumOberflächenhärten durch anschließendes
Abschrecken, und ist dadurch gekennzeichnet, daß gut leitende metallische Zusatzkörper
vorgesehen sind, die durch Beeinflussung des Induktorfeldes eine Herabsetzung der
Induktivität bestimmter Induktorteile hervorrufen.The invention now relates to an inductor for inductive heating
of metallic workpieces, preferably for surface hardening by subsequent
Quenching, and is characterized in that highly conductive metallic additional bodies
are provided that by influencing the inductor field, a reduction in
Induce inductance of certain parts of the inductor.
In der Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
i und 2 sind zusammengehörige Hochfrequenzleiter, Punkt und Kreuz deuten die Stromrichtung
in einem bestimmten Augenblick an. Die Indüktivität dieser Anordnung ist durch denLuftraum
zwischen den beidenLeitern bedingt. Um diese Induktivität herabzusetzen, ist nun
gemäß der Erfindung ein Zusatzkörper 3 mit hoher elektrischer Leitfähigkeit !in
diesen Zwischenraum eingefügt. Dieser Zusatzkörper baucht weder symmetrisch zu den
beiden Leitern i und 2 zu liegen, noch unmittelbar zwischen diesen angeordnet zu
sein; die gleiche Wirkung wird erreicht, wenn der Zusatzkörper 3, wie in Fig. 2
dargestellt, in der Nähe der Leiter angeordnet wird. Die Leiter 1, 2 können auch,
wie ebenfalls in der Fi:g.2 gezeigt, als Spule oder als mehrere Einzelleiter ausgebildet
sein. Die Wirkung des Zusatzkörpers 3 wird vergrößert, wenn dieser, wie in Fig.
2 gestrichelt gezeichnet, seitlich über die Leiter i und 2 heruntergezogen wird.In Fig. I an embodiment of the invention is shown.
i and 2 are high-frequency conductors that belong together, point and cross indicate the direction of the current
at a certain moment. The inductance of this arrangement is due to the air space
between the two conductors. To reduce this inductance is now
according to the invention an additional body 3 with high electrical conductivity!
inserted this space. This additional body does not bulge symmetrically to the
to lie two conductors i and 2, still arranged directly between them
be; the same effect is achieved if the additional body 3, as in FIG
shown, is placed in the vicinity of the ladder. The conductors 1, 2 can also
as also shown in FIG. 2, designed as a coil or as several individual conductors
be. The effect of the additional body 3 is increased when it, as shown in Fig.
2 is drawn in dashed lines, pulled down laterally over the ladder i and 2.
In der Fig. 3 ist gezeigt, wie die durch die Erfindung gegebene Lehre
zur hochfrequenten Erwärmung eines napfförmigen Werkstückes q. benutzt werden kann.
Zum Aufheizen dieses Werkstückes ist es notwendig, die oberen Teile weniger stark
zu erwärmen als die unteren, da der dicke Boden des Werkstückes eine größere Wärmekapazität
besitzt und damit mehr Leistung erfordert als die oberen dünneren Teile. Nach Erreichen
der Glühtemperatur erfordern die Mantelflächen zufolge der größeren Abkü'hloberfläche
eine größere Leistungszuführung als der Boden: Diese beabsichtigte Verteilung der
Leistung kann durch geeignete Beeinflussung der Induktivität der Heizspule i und
2 -bewirkt werden, indem ein gut leitender Zusatzkörper, der hier als Kurzschlußwindung
5 ausgeführt ist, der Anordnung beirr Aufheizen genähert und beim Einhalten der
Glühtemperatur von dieser entfernt wird. Für die beiden verschiedenen Aufgaben sind
dann weder getrennte Heizspülen noch Form- oder Lageveränderungen der Spule zum
Werkstück erforderlich.In Fig. 3 it is shown how the teaching given by the invention
for high-frequency heating of a cup-shaped workpiece q. can be used.
To heat up this workpiece it is necessary to make the upper parts less powerful
to heat up than the lower ones, because the thick bottom of the workpiece has a greater heat capacity
possesses and thus requires more power than the upper thinner parts. After reaching
Due to the annealing temperature, the outer surfaces require the larger cooling surface
a greater power input than the ground: this intended distribution of the
Power can be achieved by appropriately influencing the inductance of the heating coil i and
2 -be effected by a highly conductive additional body, which is here as a short-circuit winding
5 is executed, the arrangement approached when heating up and when complying with the
Annealing temperature is removed from this. For the two different tasks are
then neither separate heating sinks nor changes in shape or position of the coil for
Workpiece required.
Eine weitere wichtige Anwendung des Erfindungsgedankens ist in Fig.
q. dargestellt, und zwar zeigt Fig. 4a den Aufriß und Fig. 4 b den Seitenriß einer
Anordnung zum Erwärmen und anschließenden Oberflächenhärten eines einzelnen Zahnes
6 von einem Zahnrad 7. Um den Zahn 6 ist eine Induktorspule mit den Leitern i, 2
gelegt. Damit die Stirnseiten des Zahnes nicht übermäßig stark erwärmt werden, dürfen
die Windungen .des Induktors nicht zu nahe an diese Stirnflächen herangeführt werden.
Durch den nunmehr an den Stirnseiten des Zahnes von dem Induktor umschlossenen Luftraum
würde die Anordnung eine unerwünschte Induktivität erhalten. Diese Induktivität
wird nun nach der Erfindung durch die gut leitenden Zusatzkörper 8 nahezu aufgehoben.
Die- Versuche zeigen, daß die natürlich auch in dem Zusatzkörper induzierten Ströme
auf die Erwärmung des Zahnes dann keinen ungünstigen Einffluß haben, wenn die Zusatzkörper
die in der Fig. 4 gezeigte Form besitzen, also den Zahnkopf noch etwas überdecken.Another important application of the inventive concept is shown in Fig.
q. shown, namely Fig. 4a shows the front elevation and Fig. 4b shows the side elevation of a
Arrangement for heating and subsequent surface hardening of a single tooth
6 from a toothed wheel 7. Around tooth 6 is an inductor coil with conductors i, 2
placed. So that the front sides of the tooth are not excessively heated, may
the turns of the inductor are not brought too close to these end faces.
Through the air space now enclosed by the inductor on the end faces of the tooth
the arrangement would receive an undesirable inductance. This inductance
is now almost canceled by the highly conductive additional body 8 according to the invention.
The experiments show that the currents naturally also induced in the additional body
then have no unfavorable influence on the heating of the tooth if the additional bodies
have the shape shown in Fig. 4, so cover the tooth tip a little.
Wenn, wie in Fig. 5 an Hand eines weiteren Ausführungsbeispiels der
Erfindung gezeigt ist, der Heizleiter i und seine- Rückführung 2 zur Vorsehuberwärmung
eines plattenförmigen Werkstückes 9 dient, das fortlaufend durch den Induktor i,
2 hindurchbewegt wird und dabei auf seiner- Oberseite erwärmt werden soll, kann
man den Erfindungsgedanken ebenfalls verwirklichen. Der Unterschied gegenüber der
Anordnung nach Fig. i liegt vor allem darin, daß der zu unterdrückende Streuraum
nicht lediglich zwischen zwei Leitern in Luft gebildet wird, sondern. teilweise
durch magnetisch gut leitendes Eisen (Werkstück 9) ausgefüllt ist. Im Fall der Fig.
5 soll die Unterseite der Platte 9 nicht erwärmt werden, demgemäß wird der Rückflußleiter
2 des Induktors in einiger Entfernung von der Unterfläche des Werkstückes angeordnet
und kann in bekannter Weise einen größeren Querschnitt aufweisen als der Heizleiter
i. Um nun die unerwünschte Induktivität infolge des vergrößerten Raumes zwischen
Werkstück 9 und Rückflußleiter 2 zu unterdrücken, wird. nach der Erfindung ebenfalls
ein gut leitender Zusatzkörper ao eingefügt. Dabei genügt es nicht, den Zusatzkörper
nur in der Breite des Rückflußleiters auszuführen, da die gegenüberliegende Eisenhaut
das Feld gut leitet und damit die frei liegende Eisenfläche einen guten Übergang
der Streulinie in die Luft ermöglicht. Es ist daher vorteilhaft, den Zusatzkörper
io möglichst über die ganze Eisenfläche zu erstrecken. Nach einer Weiterbildung
der Erfindung kann dieser Zusatzkörper io gleichzeitig als Schlitten für die Fortbewegung
des Werkstückes 9 durch den Induktor 1, 2 ausgeb:i@lldet werden. Durch eine Isolierschicht
i i wird; ein Übertritt von Wirbelströmen zwischen Werkstück 9 und Zusatzkörper
io verhindert.If, as in Fig. 5 on the basis of a further embodiment of the
Invention is shown, the heating conductor i and its return 2 for Vorsehuberwärmung
a plate-shaped workpiece 9 is used, which is continuously passed through the inductor i,
2 is moved through and is to be heated on its upper side, can
you can also realize the idea of the invention. The difference from that
The arrangement according to FIG. I is mainly due to the fact that the scattering space to be suppressed
is not just formed between two conductors in the air, but. partially
is filled with magnetically highly conductive iron (workpiece 9). In the case of Fig.
5 the underside of the plate 9 is not to be heated, accordingly the return flow conductor
2 of the inductor at some distance from the lower surface of the workpiece
and, in a known manner, can have a larger cross section than the heating conductor
i. Now to the unwanted inductance due to the increased space between
To suppress workpiece 9 and return flow conductor 2, is. according to the invention as well
a highly conductive additional body inserted. It is not enough to use the additional body
only to be carried out in the width of the reflux conductor, because the iron skin opposite
the field conducts well and thus the exposed iron surface provides a good transition
the scatter line in the air. It is therefore advantageous to use the additional body
io to extend as far as possible over the entire iron surface. After further training
According to the invention, this additional body can also be used as a carriage for locomotion
of the workpiece 9 through the inductor 1, 2 are output: i @ lldet. Through an insulating layer
i becomes i; a crossing of eddy currents between workpiece 9 and additional body
io prevented.