FR2538665A1

FR2538665A1 - Method and devices for homogeneous induction heating of flat articles on the move.

Info

Publication number: FR2538665A1
Application number: FR8221906A
Authority: FR
Inventors: Jean Maurice
Original assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Current assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1984-06-29
Also published as: FR2538665B1

Abstract

The present invention relates to a method and to devices for homogeneous electromagnetic induction heating of flat, electrically conducting articles on the move. The invention consists in generating a doubly sinusoidal alternating induction magnetic field in space with a wavelength which is identical in two orthogonal directions x, z, the plane defined by these two directions coinciding with that of the article P, the latter moving in one of the two directions. The invention applies to the homogeneous induction heating of flat articles on the move.

Description

L'invention a pour objet un procédé et des dispositifs de chauffage homogène par induction électromagnétique de produits plats, électriquement conducteurs, au défilé. The subject of the invention is a method and devices for homogeneous heating by electromagnetic induction of flat, electrically conductive products, during the process.

Les procédés connus consistent à créer au niveau du produit plat un champ électromagnétique dont le profil transversal, vis-à-vis du défilement du produit, est uniforme sur la plus grande partie de la largeur et à corriger ce profil au niveau des bords du produit, afin d'aménager la répartition des courants de fermeture pour obtenir un chauffage homogène sur toute la largeur (voir notamment le brevet de la Grande-Bretagne 1 546 367). The known methods consist in creating an electromagnetic field at the level of the flat product, the transverse profile of which, with respect to the movement of the product, is uniform over most of the width and correcting this profile at the edges of the product. , in order to adjust the distribution of the closing currents to obtain uniform heating over the entire width (see in particular the patent of Great Britain 1,546,367).

tes corrections latérales sont obtenues par des dispositifs divers (bobines additionnelles, ponts magnétiques, entrefers réglables..), qui posent des difficultés pratiques de réalisation d'autant plus importantes qu'elles doivent tenir compte de la réaction d'induit, clest-d- dire des caractéristiques du produit épaisseur, résistivité..). your lateral corrections are obtained by various devices (additional coils, magnetic bridges, adjustable air gaps, etc.), which pose practical difficulties of implementation all the more important as they must take account of the armature reaction, clest-d - say characteristics of the product thickness, resistivity ..).

Le but de l'invention est d'obtenir, par induction électromagnétiqué, le chauffage homogène de produits plats au défilé, en s'affranchissant des contraintes de corrections latérales. The object of the invention is to obtain, by electromagnetic induction, the homogeneous heating of flat products in the parade, by overcoming the constraints of lateral corrections.

Le procédé objet de l'invention consiste essentiellement à adopter une configuration de champ magnétique doublement sinusoidale dans l'espace, avec une longueur d'onde identique selon deux directions orthogonales, une demi-longueur d'onde s'inscrivant au moins une fois, de façon entière, dans la largeur du produit, le plan défini par ces deux directions orthogonales coincidant avec celui du produit, le défilement s'effectuant dans le sens de la longueur du produit. The method which is the subject of the invention essentially consists in adopting a configuration of a doubly sinusoidal magnetic field in space, with an identical wavelength in two orthogonal directions, a half-wavelength registering at least once, entirely, in the width of the product, the plane defined by these two orthogonal directions coinciding with that of the product, the scrolling being effected in the direction of the length of the product.

La Demanderesse a découvert de façon surprenante et a vérifié, par le calcul et par l'expérience, que les densités de courant induites par un champ alternatif doublement sinusoïdal dans deux directions orthogonales 2îr x et:z, de la forme B cos 2Xw x , cos Ag Z ont une réparti- tion sinusoidale telle que la somme intégrale de la puissancE volumique dans l'une des deux directions x ou z sur un quart de longueur d'onde est constante selon l'autre direction. Le défilé assure cette intégration et un chauffage homogène est obtenu dans tout le produit. The Applicant has surprisingly discovered and verified, by calculation and by experience, that the current densities induced by a doubly sinusoidal alternating field in two orthogonal directions 2îr x and: z, of the form B cos 2Xw x, cos Ag Z have a sinusoidal distribution such that the integral sum of the volume power in one of the two directions x or z over a quarter wavelength is constant in the other direction. The parade ensures this integration and homogeneous heating is obtained throughout the product.

Il peut etre observé que ce résultat est obtenu indépendamment de la conductibilité thermique du produit, ce qui autorise la mise en oeuvre de puissances volumiques importantes. La répartition des courants et donc l'homogénéité de chauffage sont, de surcroît, indépendants de la réaction d'induit dont la configuration est également dou- blement sinusoïdale suivant les mêmes deux directions. It can be observed that this result is obtained independently of the thermal conductivity of the product, which allows the use of high volume powers. The distribution of the currents and therefore the uniformity of heating are, moreover, independent of the armature reaction, the configuration of which is also doubly sinusoidal in the same two directions.

Le procédé objet de l'invention a été exposé pour un champ électromagnétique fixe dans l'espace et variable dans le temps. Il s'applique également si le champ électromagnétique est variable dans l'espace par exemple glissant 2 # 2 # dans le sens de la longueur B cos (#t - # x) cos # z . The process which is the subject of the invention has been described for an electromagnetic field fixed in space and variable in time. It also applies if the electromagnetic field is variable in space, for example sliding 2 # 2 # in the direction of the length B cos (#t - # x) cos # z.

Un dispositif de mise en oeuvre du procédé consiste à utiliser un ou plusieurs inducteurs munis chacun d'un enroulement d'excitation dont les spires ne sont pas bobinées de façon concentrée mais de façon répartie selon une spirale, à pas variable, de forme ronde ou carrée. A device for implementing the method consists in using one or more inductors each provided with an excitation winding, the turns of which are not wound in a concentrated manner but distributed in a spiral, with variable pitch, of round shape or square.

Une variante de réalisation d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé comporte un ou plusieurs inducteurs avec un noyau magnétique dont l'épanouissement est une portion d'ellipsolde de révolution. An alternative embodiment of a device allowing the implementation of the method comprises one or more inductors with a magnetic core whose blooming is a portion of ellipsolde of revolution.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est un schéma montrant, en perspective, une configuration doublement sinusoidale dans l'espace, d'un champ magnétique, selon deux directions et une demilongueur d'onde par direction, les deux demi-longeurs d'onde étant identiques
- la figure 2 est la courbe d'une-onde sinusoldale du champ magnétique s'inscrivant dans la largeur du profil du produit plat électriquement conducteur à chauffer au défilé
- la figure 3 est une vue en plan par le dessus représentant la répartition des lignes isodensimétriques de courant induit par un champ alternatif appliqué selon l'invention
- la figure 4 est une vue en plan d'-un enroulement d'excitation d'un inducteur suivant une forme de réalisation de l'invention
- la figure 5 est une vue en coupe d'un inducteur suivant une variante de l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description which follows made with reference to the appended drawings, in which
- Figure 1 is a diagram showing, in perspective, a doubly sinusoidal configuration in space, of a magnetic field, in two directions and a half wavelength per direction, the two half wavelengths being identical
- Figure 2 is the curve of a sine wave of the magnetic field falling within the width of the profile of the electrically conductive flat product to be heated in the process
- Figure 3 is a plan view from above showing the distribution of isodensimetric lines of current induced by an alternating field applied according to the invention
- Figure 4 is a plan view of an excitation winding of an inductor according to an embodiment of the invention
- Figure 5 is a sectional view of an inductor according to a variant of the invention.

Le procédé selon l'invention consiste à engendrer un champ magnétique inducteur alternatif, doublement sinusoldai dans l'espace, avec une longueur d'onde identique dans deux directions orthogonales x et z (figure 1) et de la forme explicitée plus haut, pour que les densités de courant induit soient réparties selon un-schéma de lignes isodensimétriques (L) du type représenté à la figure 3. The method according to the invention consists in generating an alternating inductive magnetic field, doubly sinusoldai in space, with an identical wavelength in two orthogonal directions x and z (FIG. 1) and of the form explained above, so that the induced current densities are distributed according to a diagram of isodensimetric lines (L) of the type represented in FIG. 3.

Cette répartition est telle que la somme intégrale de la puissance volumique dans l'une des deux directions x ou z sur un quart de longueur d'onde est constante selon l'autre direction. This distribution is such that the integral sum of the power density in one of the two directions x or z over a quarter wavelength is constant in the other direction.

Le défilement (flèche fl) du produit(P),selon l'une des deux directions, assure l'intégration. The scrolling (arrow fl) of the product (P), in one of the two directions, ensures integration.

Le plan défini par les deux directions coïncide avec celui du produit (P). The plane defined by the two directions coincides with that of the product (P).

Un chauffage homogène est obtenu dans tout le produit. Homogeneous heating is obtained throughout the product.

Une demi-longueur d'onde du champ magnétique doublement sinusoïdal s'inscrit au moins une fois, de façon entière, dans la largeur du produit (figure 2). A half wavelength of the doubly sinusoidal magnetic field fits at least once, completely, in the width of the product (Figure 2).

Dans la forme de réalisation représentée à la figure 4, un inducteur permettant la mise en oeuvre du procédé montre un enroulement d'excitation (E) dont les spires (S) sont réparties en spirale. Les spires sont de forme quadrangulaire (carrée) mais elles peuvènt être d'une autre forme, par exemple ronde. Les spires sont d'un pas variable. In the embodiment represented in FIG. 4, an inductor allowing the implementation of the method shows an excitation winding (E) whose turns (S) are distributed in a spiral. The turns are of quadrangular (square) shape but they can be of another shape, for example round. The turns are of variable pitch.

Dans la variante de la figure 5, l'inducteur représenté montre un noyau magnétique (N) à enroulement classique. La particularité de ce noyau réside dans son épanouissement polaire (EP) constitué par une portion d'ellipsolde de révolution. In the variant of FIG. 5, the inductor shown shows a magnetic core (N) with conventional winding. The peculiarity of this core lies in its polar expansion (EP) constituted by a portion of ellipsolde of revolution.

Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que lton pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. It is understood that the present invention has only been described and shown by way of a preferred example and that it is possible to provide equivalences in its constituent elements without, however, departing from the scope of the invention.

Claims

1. A method of homogeneous heating by electromagnetic induction of flat, electrically conductive products, on parade, characterized in that it consists in generating an alternating inductive magnetic field doubly sinusoidal in space with an identical wavelength in two orthogonal directions (x, z), the plane defined by these two directions coinciding with that of the product (P), the latter scrolling (arrow fl) in one of the two directions.

2. Method according to claim 1, characterized in that a half wavelength of the magnetic field fits at least once, completely, in the width of the product.

3. Device for implementing the method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises at least one inductor whose turns (S) of the excitation winding (E) are wound distributed in a spiral, with variable pitch, of round or square shape.

4. Device allowing the implementation of the method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises at least one inductor whose magnetic core (N) is provided with a blooming (Ep: whose shape is a portion of ellipsoid of revolution.