JP2005078949A - Induction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱装置の加熱コイルから発生する漏洩磁束を低減する電磁シールド技術に関する。 The present invention relates to an electromagnetic shielding technique for reducing leakage magnetic flux generated from a heating coil of an induction heating device.
図6に従来例を示す。図6に示す従来例は、特許文献1の第1図および第2図に記載されているように、平板状の加熱コイル1の外周に円筒環状の磁気シールド36を配置し、加熱コイル1の下部には高透磁率材料部材21、22、23、24を配置している。
この構成により、加熱コイル1の外側に対する漏洩磁束を磁気シールド36で抑制し、加熱コイル1の下側に対する漏洩磁束を高透磁率材料部材21、22、23、24で抑制する。なお磁気シールド36や高透磁率材料部材21、22、23、24がない場合は、輻射雑音の増大、周辺機器の誤動作や発熱などの悪影響を与えることとなる。
図7は図6におけるA−A’断面図を示す。図7では図6で記載していない被加熱物4と磁界分布を追記している。加熱コイル1の上面では、加熱コイル1で発生する磁束の一部が被加熱物4を通過し、被加熱物4に渦電流を誘起し発熱させる。また加熱コイル1の下面では、加熱コイル1で発生する磁束の殆どが高透磁率材料部材21、22、23、24を通過する。
FIG. 6 shows a conventional example. In the conventional example shown in FIG. 6, as shown in FIGS. 1 and 2 of
With this configuration, the leakage magnetic flux to the outside of the
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. In FIG. 7, the object to be heated 4 and the magnetic field distribution not shown in FIG. 6 are additionally shown. On the upper surface of the
加熱コイル1の外周側面では、加熱コイル1で発生する磁束の一部が広く分布しようとするが、誘導加熱されにくいアルミニウムや銅などで形成された磁気シールド36には、渦電流が流れ、この渦電流により加熱コイル1から発生した磁力線を打ち消す方向に磁力線が発生する。従って、磁気シールド36の環外周から外側への漏洩磁力線は相殺され、磁力線はシールド環の中に封じ込まれる。このようにして、加熱コイルからの輻射雑音のレベルは低減される。
図6および図7に示す従来の実施例において、加熱コイル1の外周側面部の磁束分布から、加熱コイル1により発生する漏洩磁束を抑制する責務が、磁気シールド36の内側上端に集中する。この結果、漏洩磁束を弱める方向の渦電流は、磁気シールド36の内側上端部に集中することになり、磁気シールド36を誘導加熱されにくい材料(例えばアルミニウムや銅など)で形成したとしても、渦電流による磁気シールド36の発生損失が無視できないほどに大きくなり、誘導加熱装置の効率を低下させることになる。
従って、この発明の課題は、磁気シールドによる漏洩磁束抑制の効果を確保しながらも、磁気シールドにおける発生損失を低減させ、誘導加熱装置の効率を向上させることにある。
In the conventional embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the duty to suppress the leakage magnetic flux generated by the
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the generated loss in the magnetic shield and improve the efficiency of the induction heating device while ensuring the effect of suppressing the leakage magnetic flux by the magnetic shield.
上述の課題を解決するため、請求項1の発明では、同心円上に平板状に巻かれた加熱コイルと前記加熱コイルに交流電力を供給する電力変換装置とにより、鍋などの被加熱物に誘導電流を発生させ加熱する誘導加熱装置において、前記加熱コイルの外側に、前記加熱コイル側面に対し傾斜を持った環状の磁気シールドを設けるようにした。
請求項2の発明では、請求項1の請求範囲において、前記磁気シールドの角部の少なくとも一つ以上を曲面とした。
請求項3の発明では、請求項1および請求項2の請求範囲において、前記磁気シールの断面形状を台形状あるいは三角形状とした。
請求項4の発明では、請求項3の請求範囲において、前記磁気シールドを中空とした。
In order to solve the above-described problem, in the invention of
In the invention of claim 2, in the claim of
According to a third aspect of the present invention, in the first and second aspects of the invention, the magnetic seal has a trapezoidal or triangular cross-sectional shape.
According to a fourth aspect of the present invention, the magnetic shield is hollow in the third aspect of the present invention.
請求項5の発明では、請求項3の請求範囲において、台形状あるいは三角形状の磁気シールドの一辺を取り除くようにした。 In the invention of claim 5, in the claim of claim 3, one side of the trapezoidal or triangular magnetic shield is removed.
本発明によれば、磁気シールドの発生損失が低減されるため、誘導加熱装置の電力変換効率が向上する。また磁気シールドの製造と保持固定が容易となるため、加工工数および組立時間が軽減され、さらに材料費が低減可能となる。 According to the present invention, since the generation loss of the magnetic shield is reduced, the power conversion efficiency of the induction heating device is improved. Moreover, since the magnetic shield can be easily manufactured and held and fixed, the number of processing steps and assembly time can be reduced, and the material cost can be further reduced.
同一円周上に平板状に巻かれた加熱コイル側面に対し傾斜を持った環状の磁気シールドを設けることにより、磁気シールドの内側上端(被加熱物のある側)の電流集中(または磁束密度)が緩和され、さらに磁気シールドの角部を曲面とすれば一層電流集中が緩和され、磁気シールドの発生損失が低減可能となる。
また磁気シールドの断面形状を台形状あるいは三角形状とすることにより、製造と保持固定が容易となり、また台形状あるいは三角形状の磁気シールドの形状を中空、あるいは一辺を取り除くことにより、磁気シールドの材料費が低減可能となる。
Current concentration (or magnetic flux density) at the inner upper end of the magnetic shield (the side with the object to be heated) by providing an annular magnetic shield that is inclined with respect to the side of the heating coil wound in a flat plate on the same circumference If the corners of the magnetic shield are curved, the current concentration is further relaxed and the generation loss of the magnetic shield can be reduced.
In addition, by making the cross-sectional shape of the magnetic shield trapezoidal or triangular, manufacturing and holding and fixing become easy, and the shape of the magnetic shield of the trapezoidal or triangular shape is hollow or by removing one side, the material of the magnetic shield Costs can be reduced.
図1は本発明の第1の実施形態を示す誘導加熱装置の断面図である。
図示のように、加熱コイル1の上部には被加熱物4を配置し、加熱コイル1の下部には高透磁率材料部材21、22を配置し、加熱コイル1の外側には加熱コイル1の側面に対し傾斜持った環状の磁気シールド31を配置している。
磁気シールド31を加熱コイル1の側面に対して傾斜を持たせることにより、加熱コイル1の側面における磁束分布に沿った配置となる。この結果、加熱コイル1により発生する漏洩磁束を抑制する責務が、磁気シールド31の側面部に広がることになり、また磁気シールド31の誘起電流も側面部に広がり、内側上端の電流集中が緩和される。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an induction heating apparatus showing a first embodiment of the present invention.
As shown in the figure, an object to be heated 4 is disposed above the
By giving the
図2は本発明の第2の実施形態を示す誘導加熱装置の断面図である。
図1との相違点は、磁気シールド32の角部を曲面とした点である。図1の実施例において、誘起電流の集中が大幅に緩和されるが、内側上端は全体に比べて電流密度が高い。
磁気シールド32の角部を曲面とすることにより、内側上端の電流密度がさらに緩和されることになる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an induction heating apparatus showing a second embodiment of the present invention.
The difference from FIG. 1 is that the corners of the
By making the corner portion of the magnetic shield 32 a curved surface, the current density at the inner upper end is further relaxed.
図3は本発明の第3の実施形態を示す誘導加熱装置の断面図である。
図1との相違点は、磁気シールド33の断面形状を台形状とした点である。図1および図2の実施例において、磁気シールドに傾斜を持たせる場合、板状の磁気シールド材をすり鉢状に成形することになり製造が複雑となる。また磁気シールドを保持固定するために、新たな部材が必要となるといった新たな課題が生じる。
本発明はこの新たな課題を解決するためのものであり、磁気シールド33の断面形状を台形状とすることにより、鋳型などによる成形でその製造が簡単化され、さらに磁気シールド33の保持固定に新たな部材が不要となる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an induction heating apparatus showing a third embodiment of the present invention.
The difference from FIG. 1 is that the cross-sectional shape of the
The present invention is to solve this new problem. By making the cross-sectional shape of the
図4はこの発明の第4の実施形態を示す誘導加熱装置の断面図である。
図3との相違点は、磁気シールド34の形状を中空とした点である。図3の実施例において、磁気シールドを台形状あるいは三角形状とする場合、磁気シールドの形状が大きく材料費が高くなるといった新たな課題が生じる。
本発明はこの新たな課題を解決するためのものであり、磁気シールド34の形状を中空とすることにより、製造の簡単化と保持固定が容易である点を確保しながらも、磁気シールドの材料費を低減することが可能となる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an induction heating apparatus showing a fourth embodiment of the present invention.
The difference from FIG. 3 is that the shape of the magnetic shield 34 is hollow. In the embodiment of FIG. 3, when the magnetic shield is trapezoidal or triangular, a new problem arises that the shape of the magnetic shield is large and the material cost is high.
The present invention is for solving this new problem. By making the shape of the magnetic shield 34 hollow, it is possible to simplify the manufacture and secure the point of being easy to hold and fix the material of the magnetic shield. Costs can be reduced.
図5はこの発明の第5の実施形態を示す誘導加熱装置の断面図である。
図3との相違点は、磁気シールド35の形状の中側および下側を取り除くようにした点である。すなわち図4から下側の一辺を取り除いた形状である。磁気シールド35の中側および下側を取り除くことにより、製造の簡単化と保持固定が容易である点を確保しながら、磁気シールドの材料費を低減することが可能となる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an induction heating apparatus showing a fifth embodiment of the present invention.
The difference from FIG. 3 is that the inner side and the lower side of the shape of the
本発明は、誘導加熱装置の漏れ磁束による輻射ノイズの低減のほかに、電力変換回路に空心リアクトルやギャップ付磁性体を用いたリアクトルや変圧器などを用いた各種電源装置の磁気シールドに適用可能である。 The present invention can be applied to the magnetic shield of various power supply devices using an air core reactor, a reactor using a gap-attached magnetic body, a transformer, etc. in addition to reducing radiation noise due to leakage flux of the induction heating device. It is.
1・・・加熱コイル 21、22、23、24・・・高透磁率材料部材
31、32、33、34、35、36・・・磁気シールド 4・・・被加熱物
DESCRIPTION OF
Claims (5)
5. An induction heating apparatus according to claim 3, wherein one side of the trapezoidal or triangular magnetic shield is removed.
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