Высокочастотный регулятор мощности нагрева Советский патент 1990 года по МПК H01F21/04 

ел сд ьэ ю

-U

Изобретение относится к области электрического, а именно индукционного, диэлектрического и электроплазменного нагрева и может быть использовано при промышленном производстве, например, полупроводниковых приборов в таких процессах, как вакуумное термическое испарение и плаэмохимическое травление0

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем ограничения диапазона изменения индуктивности со стороны первичной обмотки.

На фиг„ 1 показан регулятор в одном из крайних положений подвижной первичной обмотки, общий вид; на фиг. 2-го же, в другом крайнем положении первичной обмотки.

Регулятор содержит установленный на основании 1 трансформатор с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, а также вал 4, на котором крепится и вокруг которого поворачивается первичная обмотка 2 относительно неподвижно установленной на основании 1 вторичной обмотки 3. Первичная обмотка 2 состоит, например, из двух дисковых секций, каждая из которых имеет, например, по три витка из медной профилированной трубки (не показаны) .

Вторичная обмотка 3 выполнена, например, из трех дисковых секций, чередующихся с секциями обмотки 2, Каждая из секций обмотки 2 состоит, например, из четырех медных разрезных дисков (не показаны), соединенных в обмотку при помощи трубчатых проводников (не показаны), электрически связанных с выводами 5. Дисковые секции обмоток 2 и 3 параллельны одна другой. Для поворота первичной обмотки 2 относительно вторичной обмотки 3 наряду с валом 4 служат диэлектрические накладки 6, выполненные, например, из фторопласта и механически скрепленные с первичной обмоткой 2.

Регулятор включает в себя также установленный неподвижно на основании 1 электромагнитный экран 7, состоящий из электропроводящего элемента, например полого полуцилиндра 8, скрепленного с верхним 9 и нижним 10 электропроводящими дисками, выполненными, например, из меди. Минимальное расстояние между дисками 9

5

0

5

и 10 вторичной обмоткой 3 выбирается из условий электрической прочности и обеспечивается величиной максимального угла поворота первичной обмотки 2 и расстоянием между осями вала 4 и трансформатора Нагрузкой трансформатора служит индуктор (не показан), но может использоваться и высокочастотное контактное устройство. Обмотки 2 и 3 и экран 7 выполнены охлаждаемыми (средствами охлаждения не показаны).

Регулятор работает следующим образом.

Мощность в нагреваемом объекте меняется за счет того, что первичная обмотка 2 поворачивается вместе с валом 4, вокруг его оси„ При этом она выдвигается из вторичной обмотки 3 и коэффициент взаимной индукции

(КВИ) между ними изменяется.

При соосном расположении обмоток 2 и 3 (фиг. 1) КВИ и, следовательно, мощность в нагрузке трансформатора максимальны, а при полном выдвижении первичной обмотки 2 - минимальны. Установлено, что для. изменения мощности в нагрузке на 40% достаточно изменить КВИ на 20-22%. Практически это обеспечивается при максимальном угле поворота первичной обмотки 2, равном 50-60°, если расстояние между осями нала и вторичной обмотки 3 составляет 1, диаметра последней. Первичная обмотка 2 при выходе из вторичной 3 входит в полость экрана 7. Зазор между крайними поверхностями первичной обмотки 2 и дисков 9 и 10 экрана 7 целесообразно принять равным зазору между обмотками из условий электрической прочности. Индуктивность трансформатора зависит от КВИ, который определяется величиной потокосцепления 5 V между экраном 7 и обмоткой 2. Пренебрегая потоками рассеяния, можно считать, что при регулировании пото- косцепление V остается примерно постоянным, если не изменяется ток в первичной обмотке 2. Поток первичной обмотки 2 распределяется между вторичной обмоткой 3 и экраном 7. Под действием наведенной в экране 7 ЭДС в дисках 9 и 10 экрана 7 и в полуцилиндре 8 протекают токи, величина которых зависит от взаимного расположения первичной обмотки 2 и экрана 7, а направление совпадает с путями тока в первичной обмотке 2. Влияние эк-

0

5

0

0

5

515522416

рлна 7 на первичную обмотку 2 можно на основании понижающий трансформатор с дисковыми секционированными установленными параллельно одна другой

оценить по величине КВИ. Установлено, что при наличии п экране 7 только двух крайних дисков 9 и 10 в положении, соответствующем минимальной мощности в-нагрузке, КВИ между экраном и обмоткой отличается от КВИ между обмотками в положении, соответствующем максимальной мощности, не более чем на 5%. Разницу можно уменьшить еще на 2%, если добавить два диска в экране 7. Зазор между дисками и соответствующими частями первичной обмотки 2 должен быть равен зазору между обмотками 2 и 3.

Таким образом, благодаря практически постоянной величине индуктивности при регулировании cos нагрузпервичной и вторичной обмотками и механизм перемещения первичной обмотки относительно закрепленной на основании вторичной обмотки от положения их соосности в плоскостях, паралЮ лельных дисковым секциям обмоток, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем ограничения диапазона изменения индуктивности со сто15 роны первичной обмотки, он снабжен закрепленным на основании электромагнитным экраном, выполненным, по крайней мере из двух неподвижных друг относительно друга электропроводящих ки также остается практически посто-2о дисков, установленных параллельно сек- янным. В связи с этим КПД нагрева, циям первичной обмотки, и скрепляюзависящии от cps

iV

не ухудшается.

щего эти диски между собой и электУстраняется необходимость подстраи-рически соединяющего их электропрововать режим генератора, а- это обеспе-дящего элемента, при-этом электро- .

чивает повышение быстродействия регу- 25магнитный экран расположен относилятора.Кроме того,повышается надежностьтельно первичной обмотки так, что в

и долговечность работы устройства.положении последней, наиболее удаленФормула изобретенияном от вторичной обмотки, первичная

Высокочастотный регулятор мощ-обмотка устанавливается между дисканости нагрева, содержащий размещенные 30ми экрана соосно с ним.

первичной и вторичной обмотками и механизм перемещения первичной обмотки относительно закрепленной на основании вторичной обмотки от положения их соосности в плоскостях, параллельных дисковым секциям обмоток, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем ограничения диапазона изменения индуктивности со стороны первичной обмотки, он снабжен закрепленным на основании электромагнитным экраном, выполненным, по крайней мере из двух неподвижных друг от

Изобретение относится к электрическому нагреву с помощью индукционных, емкостных, контактных и плазменных устройств и может быть использовано для согласования напряжений генератора и рабочего органа устройства. Цель изобретения - расширение области применения путем ограничения диапазона изменения индуктивности со стороны первичной обмотки. Регулятор содержит установленный на основании 1 трансформатор с дисковыми секционированными первичной 2 и вторичной 3 обмотками, а также вал 4, на котором закреплен и вокруг которого поворачивается первичная обмотка 2 относительно неподвижно установленной на основании 1 вторичной обмотки 3. Он включает также установленный на основании 1 электромагнитный экран 7, состоящий из электропроводящего элемента, например полого полуцилиндра 8, скрепленного с верхним 9 и нижним 10 электропроводящими дисками. Мощность в нагреваемом объекте меняется при повороте первичной обмотки 2 вокруг вала 4. При этом изменяется коэффициент взаимной индукции между первичной 2 и вторичной 3 обмотками. Вместе с тем индуктивность со стороны первичной обмотки 2 за счет наличия электромагнитного экрана 7 изменяется незначительно, что и обеспечивает достижение поставленной цели. 2 ил.

Составитель Е. Кущ Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Сердгокова

Заказ 334

Тираж 448

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113015, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг.1

Корректор Т.Малец

Подписное