Rinneninduktor mit äusserem metallenen Gehäuse

Abstract

 Es wird ein Rinneninduktor mit äußerem metallenen Gehäuse (2), mindestens einem Transformatorenkern (6), mindestens einer, diesen Transformatorenkern umgebenden Induktorspule (5) und mindestens einem, zwischen Gehäuse und Induktorspule angeordneten, in Induktorkeramik eingebetteten Flüssigmetallkanal (8) vorgeschlagen, wobei das Gehäuse (2) an seiner dem Flüssigmetallkanal (8) zugewandten Innenfläche mit einem Werkstoff (4) hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen ist. Diese Maßnahme setzt die infolge des magnetischen Streufeldes des Flüssigmetallkanals (8) produzierte Verlustwärme herab.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Rinneninduktor mit äußerem metallenem Gehäuse, mindestens einem Transformatorenkern, mindestens einer, diesen Transformatorenkern umgebenden Induktorspule und mindestens einem, zwischen Gehäuse und Induktorspule angeordneten, in Induktorkeramik eingebetteten Flüssigmetallkanal.

[0002] Ein derartiger Rinneninduktor mit äußerem metallenem Gehäuse ist aus K.-H. Brokmeier, "Induktives Schmelzen", Girardet-Verlag, Essen, 1966, Seite 12 bis 15 bekannt.

[0003] Rinneninduktoren dienen zum Anflanschen an Flüssigmetallbehälter und weisen meist ein oder zwei Induktorspulen mit entsprechenden Flüssigmetallkanälen auf. Die Ausführung des äußeren Gehäuses aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, hat den Nachteil, daß das magnetische Streufeld der Flüssigmetallkanäle teilweise durch das Induktorgehäuse dringt oder in dieses hineindringt oder auch durch dieses Gehäuse selbst geführt wird, wenn es aus einem magnetisierbaren Werkstoff besteht.

[0004] Aus diesem Grund werden in diesem Gehäuse parasitäre Ströme induziert, die dort Verlustwärme produzieren. Besonders bei Rinneninduktoren mit hoher Leistung sind diese Verluste so groß, daß sie mit entsprechenden Kühlmaßnahmen abgeführt werden müssen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rinneninduktor mit äußerem metallenem Gehäuse anzugeben, bei dem die infolge des magnetischen Streufeldes des Flüssigmetallkanals im Gehäuse selbst produzierte Verlustwärme herabgesetzt ist.

[0006] Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse an seiner dem Flüssigmetallkanal zugewandten Innenfläche mit einem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen ist.

[0007] Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das äußere metallene Gehäuse durch den Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit quasi "abgeschirmt" bzw. "kurzgeschlossen" wird. Das magnetische Streufeld des Flüssigmetallkanals induziert zwar im Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit ebenfalls parasitäre Ströme, jedoch entstehen dadurch wegen des niedrigen elektrischen Widerstandes des verwendeten Werkstoffes wesentlich geringere Mengen Joulscher Verlustwärme. Auf zusätzliche Kühlmaßnahmen zur Abführung der im äußeren Gehäuse produzierten Verlustleistung kann verzichtet werden.

[0008] Als Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit wird vorzugsweise Kupfer, alternativ Aluminium verwendet.

[0009] Vorteilhaft kann das Gehäuse mit dem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit - vorzugsweise mit Kupfer bzw. Aluminium - beschichtet werden.

[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Rinneninduktor mit einer Induktorspule,

Fig. 2

einen Rinneninduktor mit zwei Induktorspulen.

[0011] In Figur 1 ist ein Rinneninduktor mit einer Induktorspule dargestellt. Der Rinneninduktor 1 weist ein Gehäuse 2 aus Metall, vorzugsweise aus Stahl auf, das die Induktorkeramik 3 mit dem U-förmigen Flüssigmetallkanal 8 (Rinne) enthält. Im Zentrum des Rinneninduktors 1 befindet sich der Transformatorenkern 6 mit der ihn umgebenden Induktorspule 5. Ein zwischen Induktorspule 5 und Induktorkeramik 3 angeordneter (vorzugsweise flüssigkeitsgekühlter) Kühlmantel 7 dient zur Abführung der während des Betriebes produzierten Verlustwärme aus dem Rinneninduktor 1.

[0012] Wie allgemein bekannt ist, fließt in der mit einer Wechselspannung geeigneter Frequenz beaufschlagten Induktorspule 5 ein Strom, dessen Größe von der Höhe des Wirk- und Blindwiderstandes abhängt. Dieser Primärstrom erzeugt ein magnetisches Feld, wobei der magnetische Fluß dieses Feldes vorwiegend im Transformatorenkern 6 fließt. Dieser vom Primärstrom erzeugte magnetische Fluß erzeugt seinerseits in dem umschließenden, aus dem flüssigen Metall im Flüssigmetallkanal 8 gebildeten Sekundärkreis eine Spannung. Aufgrund der Höhe dieser Spannung fließt in dem Sekundärkreis ein Strom, dessen Größe von den Wirk- und Blindwiderständen des flüssigen Metalls in der Rinne 8 (Flüssigmetallkanal) abhängt. Diese induzierte Leistung wird vorwiegend in Wärmeenergie umgeformt, was zu der gewünschten Temperaturerhöhung des Rinnenmetalls (= flüssiges Metall im Flüssigmetallkanal) führt.

[0013] Das magnetische Streufeld des Flüssigmetallkanals 8 wirkt auch in Richtung des Gehäuses 2. Das Gehäuse 2 ist an seiner dem Flüssigmetallkanal 8 zugewandten Innenfläche mit einem Werkstoff 4 hoher elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer oder alternativ Aluminium, versehen, vorzugsweise beschichtet. Das magnetische Streufeld des Flüssigmetallkanals 8 induziert in diesem Werkstoff 4 (vorzugsweise Kupferplattierung) parasitäre Ströme. Die im Werkstoff 4 aufgrund dieser parasitären Ströme produzierte Verlustleistung (Joulsche Verlustwärme), die dem Produkt aus dem quadratischen Wert der parasitären Ströme und dem elektrischen Widerstandswert des Werkstoffes 4 proportional ist, ist aufgrund des niedrigen elektrischen Widerstandes des Werkstoffes 4 vorteilhaft relativ gering.

[0014] In Figur 2 ist ein Rinneninduktor mit zwei Induktorspulen dargestellt. Im einzelnen ist der Rinneninduktor 11 mit seinem äußeren Gehäuse 12 aus Stahl, der Induktorkeramik 13, zwei Transformatorenkernen 16, 22, zwei die Transformatorenkerne jeweils umgebende Induktorspulen 15, 21, zwei die Induktorspulen umgebende Kühlmäntel 17, 23 und der insgesamt W-förmige Flüssigmetallkanal (Rinne), bestehend aus einem der Induktorspule 15 zugeordneten Flüssigmetallkanalabschnitt 18, einem der Induktorspule 21 zugeordneten Flüssigmetallkanalabschnitt 20 und einem mittleren, beiden Induktorspulen gemeinsam zugeordneten Flüssigmetallkanalabschnitt 19 zu erkennen.

[0015] Die zu den Flüssigmetallkanalabschnitten 18, 19, 20 zugewandte Innenfläche des Gehäuses 12 ist mit einem Werkstoff 14 hoher elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise mit Kupfer bzw. alternativ Aluminium, beschichtet (Kupferplattierung). Die Wirkungsweise dieses Werkstoffes 14 ist wie unter Figur 1 beschrieben.

Ansprüche

1. Rinneninduktor mit äußerem metallenem Gehäuse, mindestens einem Transformatorenkern, mindestens einer, diesen Transformatorenkern umgebenden Induktorspule und mindestens einem, zwischen Gehäuse und Induktorspule angeordneten, in Induktorkeramik eingebetteten Flüssigmetallkanal, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2,12) an seiner dem Flüssigmetallkanal (8,18,19,20) zugewandten Innenfläche mit einem Werkstoff (4,14) hoher elektrischer Leitfähigkeit versehen ist.

2. Rinneninduktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfer als Werkstoff (4,14) hoher elektrischer Leitfähigkeit Verwendung findet.

3. Rinneninduktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium als Werkstoff (4,14) hoher elektrischer Leitfähigkeit Verwendung findet.

4. Rinneninduktor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2,12) mit dem Werkstoff (4,14) hoher elektrischer Leitfähigkeit beschichtet ist.

Zeichnung