CN1956609A - 感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种感应加热装置，可有效地利用加热线圈的漏泄磁束，缓和金属板的两末端的温度上升和两末端的内侧部分的温度下降，以进行均匀的加热。该感应加热装置包括感应加热电源1、磁芯3上所安装的次级线圈2、利用初级线圈所产生的初级磁束而产生次级磁束的次级线圈5，以对金属板4的部分的温度上升或温度下降进行抑制。

Description

感应加热装置

技术领域

本发明是关于一种在生产工程中对各种金属板进行加热处理的加热装置，具体地说，是关于一种有效地利用磁束而均匀地进行加热的感应加热装置。

背景技术

对金属板进行加热处理的感应加热装置，是在金属板的一侧设置着加热线圈，并利用该加热线圈所形成的磁场贯通金属板时所产生的感应电流，而对金属板进行加热。图9所示为现有习知的感应加热装置的加热部分和温度特性的概略图。图9a为从上侧观察到的现有习知的感应加热装置的加热部分的平面图。图9b、图9c分别为其正面图及右侧面图。在图9a中，作为加热线圈的初级线圈2与感应加热电源1连接，且被安装在磁芯3上。金属板4被设置在初级线圈2和磁芯3的上侧，并沿箭形符号方向移动且进行热处理。

图9d所示为被加热的金属板的温度的温度特性图。在图9d中，当金属板为非磁性体时，如实线所示，金属板的两末端的温度上升，而较两端更内侧的部分的温度下降。在金属板为磁性体的情况下，虽然金属板的两末端的温度上升，但如虚线所示，未产生一种在非磁性体的情况下所呈现的温度下降现象。

通常情况下，不管是磁性体的金属板还是非磁性体的金属板，当磁束通过金属板时，都会产生涡电流。结果，在宏观上，电流以一种感应电流集中于金属板的周边部的状态而分布着。因此，如图9d所示，金属板的两末端的温度上升。然而，当感应电流集中于末端时，由该已集中的电流所产生的感应磁场可消除初级线圈2的磁束，使较末端更内侧的部分的温度下降。可确认的是温度上升现象在金属板的两末端的10mm以内产生，而温度下降现象在从两末端向内侧50mm附近产生。在专利文献1中，记述有一种热间压延中的钢片的接合方法，其为了使预定接合的钢片的角部的温度，与除了角部以外的预定接合的钢片为相等的温度，而在进行对接的钢片的正上方设置电气电路的构成构件以产生反磁场。

[专利文献1]日本专利早期公开的特开平8-1203号公报

发明内容

本发明是为了解决上述问题而形成的，其目的是提供一种感应加热装置，该感应加热装置有效地利用加热线圈的初级磁束通过金属板的外侧的漏泄磁束，并将因在次级线圈上产生的逆起电力所形成的电流向金属板下进行传送，产生与初级磁束同方向或反方向的次级磁束，使金属板的两末端的温度上升和两末端的内侧部分的温度下降缓和，而进行均匀的加热。

本发明的感应加热装置为一种具有初级线圈和次级线圈，并对前述金属板进行加热的感应加热装置，该初级线圈与感应加热电源连接并安装在磁芯上，该次级线圈利用前述初级线圈所产生的通过金属板的外侧的初级磁束的漏泄磁束而产生次级磁束，其中，

前述次级线圈由多个构成，将利用前述初级磁束的漏泄磁束所产生的感应起电压所形成的电流向前述金属板下进行传送，产生与前述初级磁束相同方向的前述次级磁束，或产生与前述初级磁束相反方向的前述次级磁束，而

依据前述金属板的形状使一部分的温度上升，或使一部分的温度下降。

在本发明的感应加热装置中，前述由多个构成的次级线圈分别单独地同时产生与前述初级磁束相同方向及相反方向的前述次级磁束，而依据前述金属板的形状，使一部分的温度上升及温度下降。

本发明的感应加热装置的前述次级线圈的卷绕数目大于等于一圈。

本发明的感应加热装置的前述次级线圈被安装在磁芯上。

本发明的感应加热装置的前述次级线圈由管形的导体形成，并在该管中使冷却液进行循环。

在本发明的感应加热装置的前述次级线圈上，连接可变电阻器及/或遮断器，对前述次级线圈上所产生的感应电流进行控制及/或遮断。

本发明的感应加热装置的前述初级线圈，利用横向(transverse)方式在前述金属板的上下进行配置，且前述次级线圈同样地在前述金属板的上下进行配置。

在本发明的感应加热装置的前述金属板的上下所配置的对向的前述次级线圈，分别被串联连接。

本发明的感应加热装置的前述初级线圈可不具有磁芯，并使前述次级线圈被设置在前述初级线圈的内侧，且与前述初级线圈形成在同一平面内。

本发明的感应加热装置的前述次级线圈可沿前述金属板而动作。

如利用本发明的感应加热装置，可有效地利用初级线圈的漏泄磁束，缓和金属板的两末端的温度上升和两末端的内侧部分的温度下降，即使在形状不同的金属板上，也没有必要更换次级线圈，所以可提高装置的利用效率，且进行一种保持着均匀的温度分布的热处理。

附图说明

图1所示为本发明的第1实施例的感应加热装置的加热部分和温度特性的概略图。

图2所示为本发明的第2实施例的感应加热装置的加热部分和温度特性的概略图。

图3所示为利用本发明的第3实施例的感应加热装置的次级线圈的概略图。

图4所示为本发明的第4实施例的感应加热装置的次级线圈的概略图。

图5所示为本发明的第5实施例的利用横向方式而形成的感应加热装置的加热部分的概略图。

图6所示为本发明的次级线圈的不同连接方法的次级线圈连接图。

图7所示为本发明的第6实施例的感应加热装置的加热部分的概略图。

图8所示为本发明的第7实施例的感应加热装置的装置构成图。

图9所示为现有习知的感应加热装置的加热部分和温度特性的概略图。

1：感应加热电源                  2：初级线圈

3：磁芯                          4：金属板

5：次级线圈                      6：可变电阻器

7：遮断器                        31：感应起电压产生部

32：初级磁束抑制部               33：初级磁束增强部

71：控制部                       72：传感器

73：电动机                       74：移动齿轮

具体实施方式

对本发明的实施形态利用图示进行说明。图1所示为本发明的第1实施例的感应加热装置的加热部分和温度特性的概略图。图1a为从上侧观察到的本发明的感应加热装置的加热部分的平面图。图1b、图1c分别为其正面图及右侧面图。在图1a中，作为加热线圈的初级线圈2是与感应加热电源1连接，且被安装在磁芯3上。利用初级磁束的漏泄磁束的次级线圈5被配置在初级线圈2的上侧，且金属板4又被设置在次级线圈5的上侧，并沿箭形符号方向移动且进行热处理，其中初级磁束的漏泄磁束为初级线圈2的初级磁束通过金属板的外侧的磁束。

在图1a中，次级线圈5为了在金属板4的下面产生一种与初级线圈2的初级磁束相同方向的次级磁束，而使导线在中途进行一次交差而形成。当利用感应加热电源1而在初级线圈2中流过实线箭形符号方向的电流时，产生初级磁束。在金属板4的外侧的与初级线圈2相重叠的次级线圈5中，因该初级磁束而产生感应起电压，且在次级线圈5中，开始流过虚线箭形符号所示的与初级线圈2相反方向的电流。该电流因为次级线圈5在中途进行一次交差，所以在金属板4下面的部分，形成与初级线圈2相同方向的电流，产生次级磁束而对从初级线圈2所产生的初级磁束进行增强。图1d所示为被加热的金属板的温度的温度特性图。在图1d中，由图9d所说明的温度的下降部分因磁束加强而使温度上升，形成平坦的温度特性。

图2所示为本发明的第2实施例的感应加热装置的加热部分和温度特性的概略图。图2a为从上侧观察到的本发明的感应加热装置的加热部分的平面图。图2b、图2c分别为其正面图及右侧面图。在图2a中，作为加热线圈的初级线圈2是与感应加热电源1连接且被安装在磁芯3上。利用初级线圈2的漏泄磁束的次级线圈5被配置在初级线圈2的上侧，而金属板4又被设置在次级线圈5的上侧，且沿箭形符号方向移动并进行热处理。

在图2中，次级线圈5为了在金属板4的下面产生与初级线圈2的初级磁束相反方向的次级磁束，而与图1a所示的初级线圈不同地，使导线在中途未交差地形成。因此，即使在金属板4下面的部分，也可如虚线箭形符号所示的那样，流过与初级线圈2相反方向的电流，且所产生的次级磁束可达到对初级磁束进行抑制的作用。图2d所示为被加热的金属板的温度的温度特性图。在图2d中，由图9d所说明的温度的上升部分因磁束受到抑制而使温度下降，形成平坦的温度特性。

图3所示为本发明的第3实施例的感应加热装置的次级线圈的概略图。在图3中，次级线圈5是将图1及图2所示的次级线圈的机能进行了合成，具体地说，在功能上是被分为感应起电压产生部31、初级磁束抑制部32和初级磁束增强部33。因为初级磁束抑制部32的电流方向与因感应起电压产生部31所产生的起电力所形成的电流方向相同，所以可抑制金属板4的两端的温度上升，能够得到图2d的温度特性。因为初次磁束加强部33的电流方向成为与感应起电压产生部31中的电流方向相反，所以可使较金属板4的两端更内侧的温度下降部分的温度上升，能够得到图1d的温度特性。

图4所示为本发明的第4实施例的感应加热装置的次级线圈的概略图。在图4中，次级线圈5是与可变电阻器6及遮断器7串联连接。在对金属板4连续地进行热处理时，藉由调整此可变电阻器6，可对应金属的形状的变化，连续地进行初级磁束的强化或抑制。而且，在连续处理的工程中，当想要暂时停止控制时，可利用遮断器7来停止。这种控制操作藉由利用后面所说明的图8的控制部来进行控制而连续地进行，可自动地进行控制。

以上所说明的感应加热装置的次级线圈，可按照热处理条件而调整线圈的卷绕数。亦即，利用初级线圈的漏泄磁束而产生逆起电力的部分的卷绕数，和产生用于进行温度调整的次级磁束的部分的卷绕数未必相同，可按照设定的卷绕数来进行调整而形成。藉由使次级线圈的导体成为管形，而使冷却液循环，可进行利用大电力的热处理，能够适用于需要多量的热容量的热处理。而且，藉由使次级线圈与初级线圈同样地被安装在磁芯上，可更加有效地利用初级线圈的漏泄磁束。

图5所示为本发明的第5实施例的利用横向方式而形成的感应加热装置的加热部的概略图。图5a为从上侧观察的本发明的感应加热装置的加热部分的平面图。图5b、图5c分别为其正面图及右侧面图。在图5b中，初级线圈2与感应加热电源1连接，并安装在上下2个磁芯3上。次级线圈5分别配置在金属板4和初级线78圈2之间。图6所示为图5的次级线圈的不同连接方法的次级线圈连接图。在图6a中，上下对向的次级线圈彼此连接着。在图6b中，其连接是以上下的次级线圈的电流方向成为同方向的形态而连接着。利用图5及图6所示的以横向方式形成的感应加热装置，可藉由利用有关此前所记述的次级线圈的要素技术，而进行与图1～图3的记述具有相同的温度特性的热处理。

图7所示为本发明的第6实施例的感应加热装置的加热部分的概略图。因为在感应加热电源1上所连接的初级线圈2及次级线圈5都不具有磁芯，所以可将初级线圈2和次级线圈5设置在同一面内。这些线圈适用于在根据作业环境的特定的条件、设定温度的特定的条件可不使用磁芯的情况下，追求装置的简洁(compact)性的场合。

图8所示为本发明的第7实施例的感应加热装置的装置构成图。在图8中，感应加热电源1、初级线圈2、磁芯3、金属板4及次级线圈的配置、连接关系，与此前所记述的相同。而且，次级线圈5被固定在移动齿轮74上，且移动齿轮74与电动机73连接。在次级线圈5的上部所设置的传感器72和电动机73，与控制部71连接。

在图8中，将金属板4的宽度的变化、厚度的变化、磁性体或非磁性体等的数据设置在控制部71中，并设定与金属板4相适合的卷绕方式及形状的次级线圈5。随着金属板4的连续移动，控制部71依据数据而对电动机进行驱动，且移动齿轮对次级线圈5的位置进行调整。传感器72不断地对次级线圈5的位置关系进行监视，并向控制部71进行反馈。藉由依据需要而应用图4的说明中所说明的要素技术，可连续地进行精度更良好的热处理。

如以上所说明的，如利用本发明的感应加热装置，可有效地利用初级线圈的漏泄磁束，对金属板的部分的温度上升和温度下降连续地进行控制，即使在形状不同的金属板上也没有必要更换次级线圈，所以能够提高装置的利用效率，且可进行一种保持着均匀的温度分布的热处理。

Claims (10)

1、一种感应加热装置，为一种具有初级线圈和次级线圈，并对前述金属板进行加热的感应加热装置，该初级线圈与感应加热电源连接并安装在磁芯上，该次级线圈利用前述初级线圈所产生的通过金属板的外侧的初级磁束的漏泄磁束而产生次级磁束，

其特征在于：

前述次级线圈由多个构成，将利用前述初级磁束的漏泄磁束产生的感应起电压所形成的电流向前述金属板下进行传送，产生与前述初级磁束相同方向的前述次级磁束，或产生与前述初级磁束相反方向的前述次级磁束，

依据前述金属板的形状使部分的温度上升，或使部分的温度下降。

2、如权利要求1所述的感应加热装置，其特征在于：前述由多个构成的次级线圈分别单独地同时产生与前述初级磁束相同方向及相反方向的前述次级磁束，以依据前述金属板的形状，使一部分的温度上升及温度下降。

3、如权利要求1或权利要求2所述的感应加热装置，其特征在于：前述次级线圈的卷绕数目大于等于一圈。

4、如权利要求1至权利要求3所述的感应加热装置，其特征在于：前述次级线圈被安装在磁芯上。

5、如权利要求1至权利要求4所述的感应加热装置，其特征在于：前述次级线圈由管形的导体形成，并在该管中使冷却液进行循环。

6、如权利要求1至权利要求5所述的感应加热装置，其特征在于：在前述次级线圈上连接可变电阻器及遮断器，以对前述次级线圈上所产生的感应电流进行控制及/或遮断。

7、如权利要求1至权利要求6所记述的感应加热装置，其特征在于：前述初级线圈利用横向方式在前述金属板的上下进行配置，且前述次级线圈同样地在前述金属板的上下进行配置。

8、如权利要求7所述的感应加热装置，其特征在于：在前述金属板的上下所配置的对向的前述次级线圈，分别被串联连接。

9、如权利要求1至权利要求7所述的感应加热装置，其特征在于：前述初级线圈可不具有磁芯，并使前述次级线圈被设置在前述初级线圈的内侧，且与前述初级线圈形成在同一平面内。

10、如权利要求1至权利要求9所述的感应加热装置，其特征在于：前述次级线圈可沿前述金属板而动作。

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