JP2009266916A - High-frequency induction heating type resistor - Google Patents

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Takashi Hashimoto
隆 橋本
Sadayuki Matsumoto
貞行 松本
Ikuro Suga
郁朗 菅
Kazunari Nakao
一成 中尾
Kikuo Izumi
喜久夫 泉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency induction heating type resistor that efficiently converts unnecessary regenerative electric power into heat while preventing a peripheral device from being excessively heated, has compact and simple constitution, and is highly reliable. <P>SOLUTION: The high-frequency induction heating type resistor includes a body to be heated, a heat insulator substantially enclosing the whole body to be heated, a heating coil wound around a periphery of the heat insulator to induction-heat the body to be heated, and a power supply means for supplying high-frequency electric power to the heating coil. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気エネルギを熱エネルギに変換する電気熱変換器に関し、とりわけモータなどの駆動装置の回生時に発生する高周波電力を誘導加熱コイルにより確実に熱に変換して、誘導加熱コイルを含む周辺装置が過熱することなく、安全に放熱することができる高周波誘導加熱型抵抗器に関する。   The present invention relates to an electrothermal converter that converts electrical energy into heat energy, and in particular, a high-frequency power generated during regeneration of a drive device such as a motor is reliably converted into heat by an induction heating coil, and includes an induction heating coil. The present invention relates to a high-frequency induction heating type resistor capable of safely radiating heat without overheating the device.

誘導加熱コイルを用いて高周波電力を熱に変換する装置は、これまで数多く提案されている。例えば特許文献1には、中空の断熱材に捲回されたソレノイド型誘導加熱コイルを有する誘導加熱炉の中に鋼板を通過させることにより、鋼板を連続的に加熱(焼き入れ)するための誘導加熱装置が開示されている。この誘導加熱コイルは、通常の高周波電源から高周波電流の供給を受けて鋼板を加熱するものであるが、上述のようなモータの回生時に発生する高周波電力を誘導加熱炉に供給して、電気エネルギを熱エネルギに変換することが可能である。
特開平4−59931号公報
Many devices that convert high-frequency power into heat using an induction heating coil have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses induction for continuously heating (quenching) a steel sheet by passing the steel sheet through an induction heating furnace having a solenoid induction heating coil wound around a hollow heat insulating material. A heating device is disclosed. This induction heating coil heats a steel sheet by receiving a high-frequency current from a normal high-frequency power source, but supplies high-frequency power generated during motor regeneration as described above to an induction heating furnace to produce electrical energy. Can be converted into thermal energy.
JP-A-4-59931

しかしながら、特許文献1の誘導加熱装置は、誘導加熱炉の中に鋼板を連続的に通過させる機構が必要であるため、抵抗器として利用するには装置全体の寸法が大きくなるという問題がある。
また、抵抗器として特許文献1の誘導加熱装置を用いたとき、誘導加熱炉内で加熱された鋼板を冷却する機構も必要であり、装置全体の構成が複雑となるという問題がある。
However, since the induction heating device of Patent Document 1 requires a mechanism for continuously passing a steel plate through an induction heating furnace, there is a problem that the overall size of the device becomes large for use as a resistor.
Moreover, when the induction heating apparatus of patent document 1 is used as a resistor, the mechanism which cools the steel plate heated in the induction heating furnace is also required, and there exists a problem that the structure of the whole apparatus becomes complicated.

そこで本発明は、電気エネルギを熱エネルギに効率的に変換するとともに、周辺装置が過熱することなく、小型かつ簡便な構成で信頼性の高い高周波誘導加熱型抵抗器を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable high-frequency induction heating resistor with a small and simple configuration, while efficiently converting electric energy into heat energy and without overheating peripheral devices. .

本発明に係る1つの態様による高周波誘導加熱型抵抗器は、被加熱体と、前記被加熱体の実質的な全体を包囲する断熱体と、前記断熱体の周囲に捲回された、前記被加熱体を誘導加熱するための加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給する電力供給手段とを備えたことを特徴とするものである。   According to one aspect of the present invention, there is provided a high-frequency induction heating resistor comprising: a heated object; a heat insulating body that substantially surrounds the heated object; and the heated object wound around the heat insulating body. A heating coil for induction heating the heating body, and power supply means for supplying high frequency power to the heating coil are provided.

本発明に係る1つの態様によれば、周辺装置が過剰に加熱されることを防止しつつ、不要な回生電力を熱に効率的に変換可能な、小型かつ簡便な構成を有する信頼性の高い高周波誘導加熱型抵抗器を提供することができる。   According to one aspect of the present invention, it is highly reliable to have a small and simple configuration that can efficiently convert unnecessary regenerative power into heat while preventing the peripheral device from being excessively heated. A high frequency induction heating type resistor can be provided.

本発明の実施の形態を説明する前に、一例として、エレベータを駆動するとともに、エレベータかごの電動機(モータ)の回生時に発生する高周波電力を熱エネルギに変換する装置全体について説明する。
一般に、電動機の駆動時においては電力がインバータなどの電力変換器を介して電源から電動機に供給され、電動機の制動時においては起電力が電動機に生じる。こうした電動機の制動時における電動機の動作は電力回生動作といい、電力回生動作時の電力は回生電力と呼ばれる。
Before describing the embodiments of the present invention, as an example, an entire apparatus that drives an elevator and converts high-frequency power generated during regeneration of an electric motor (motor) of the elevator car into heat energy will be described.
In general, when the motor is driven, electric power is supplied from the power source to the motor via a power converter such as an inverter, and when the motor is braked, an electromotive force is generated in the motor. Such operation of the motor during braking of the motor is referred to as power regeneration operation, and the power during the power regeneration operation is referred to as regenerative power.

図11は、一般的な交流エレベータの制御装置100の概略的な構成を示すブロック図である。この制御装置100は、三相交流電源R、S、Tを直流電流に変換するコンバータ(例えばダイオードブリッジ)102と、コンバータ102の出力端に接続された電源平滑用コンデンサ104と、このコンデンサ104に並列に接続されたインバータ106とを備える。インバータ106は、コンバータ102からの直流電流を交流電流に変換し、電動機108に供給するためのものである。さらに制御装置100は、電源平滑用コンデンサ104に並列に接続される、回生電力を処理するためのスイッチ110および抵抗器1を備える。   FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a general AC elevator control apparatus 100. The control device 100 includes a converter (for example, a diode bridge) 102 that converts the three-phase AC power sources R, S, and T into a DC current, a power source smoothing capacitor 104 connected to the output terminal of the converter 102, And an inverter 106 connected in parallel. The inverter 106 converts the direct current from the converter 102 into an alternating current and supplies it to the electric motor 108. Further, control device 100 includes switch 110 and resistor 1 for processing regenerative power, which are connected in parallel to power supply smoothing capacitor 104.

インバータ106からの交流電流が電動機108に供給されると、電動機108が回転し、電動機108の回転運動が減速ギア112を介して駆動綱車114に伝達され、駆動綱車114に接続されたカウンタウエイト116および乗客用かご118が昇降する。   When the alternating current from the inverter 106 is supplied to the electric motor 108, the electric motor 108 rotates, and the rotational motion of the electric motor 108 is transmitted to the driving sheave 114 via the reduction gear 112 and is connected to the driving sheave 114. The weight 116 and the passenger car 118 are moved up and down.

一般に、電動機により駆動されるエレベータでは、かご118とカウンタウエイト116がつるべ式に結合されている。カウンタウエイト116の重さは、定員の約半分で均衡する重さに設定されており、電動機108は、乗客を含むかご118の重量とカウンタウエイト116の重量の差、およびエレベータかご118の昇降方向(上昇もしくは下降)に応じた駆動力をかご118またはカウンタウエイト116に与えるように構成されている。   Generally, in an elevator driven by an electric motor, a car 118 and a counterweight 116 are coupled in a slidable manner. The weight of the counterweight 116 is set to a weight that balances about half of the capacity, and the electric motor 108 has a difference between the weight of the car 118 including the passenger and the weight of the counterweight 116, and the lifting direction of the elevator car 118. A driving force corresponding to (up or down) is applied to the car 118 or the counterweight 116.

すなわち電動機108は、かご118がカウンタウエイト116より軽い場合、かご118を下降させるときにはカウンタウエイト116を引き上げ、かご118がカウンタウエイト116より重い場合、かご118を上昇させるときにはかご118を引き上げる必要がある。   That is, when the car 118 is lighter than the counterweight 116, the motor 108 needs to pull up the counterweight 116 when the car 118 is lowered, and when the car 118 is heavier than the counterweight 116, it is necessary to pull up the car 118 when the car 118 is raised. .

これに対して、かご118がカウンタウエイト116より軽い場合であって、かご118を上昇させるとき、およびかご118がカウンタウエイト116より重い場合であって、かご118を下降させるとき、電動機108はカウンタウエイト116および乗客用かご118を駆動する必要はなく、むしろカウンタウエイト116および乗客用かご118の昇降により、電動機108が回転させられ、回生電力(回生エネルギ)が生じる。   On the other hand, when the car 118 is lighter than the counterweight 116 and when the car 118 is raised, and when the car 118 is heavier than the counterweight 116 and when the car 118 is lowered, the motor 108 is countered. It is not necessary to drive the weight 116 and the passenger car 118. Rather, the motor 108 is rotated by raising and lowering the counterweight 116 and the passenger car 118, and regenerative power (regenerative energy) is generated.

このように、電動機108が電気エネルギを消費して、カウンタウエイト116および乗客用かご118を駆動する運転を力行運転といい、カウンタウエイト116および乗客用かご118が電動機108を駆動して、回生電力が生じる運転を回生運転という。   As described above, an operation in which the electric motor 108 consumes electric energy and drives the counterweight 116 and the passenger car 118 is called a power running operation, and the counterweight 116 and the passenger car 118 drives the electric motor 108 to generate regenerative power. Operation that causes this is called regenerative operation.

回生電力は、通常、インバータ106を介して平滑用コンデンサ104に充電され、その両端の電圧が上昇する。このとき、平滑用コンデンサ104の両端の電圧がその定格電圧を超えると、平滑用コンデンサ104が破壊されるおそれがあり、あるいは平滑用コンデンサ104の両端の電圧はコンバータ102およびインバータ106にも印加されることから、同様に、これらを構成するダイオードおよびIGBTなどの電気素子を破壊するおそれがある。そこで、図11に示すように、平滑用コンデンサ104に並列に接続されたスイッチ110および抵抗器1を用いて、回生電力を熱エネルギに適宜変換(消費)して、平滑用コンデンサ104の電圧上昇を抑制する必要がある。   The regenerative power is normally charged to the smoothing capacitor 104 via the inverter 106, and the voltage across the both ends rises. At this time, if the voltage across the smoothing capacitor 104 exceeds the rated voltage, the smoothing capacitor 104 may be destroyed, or the voltage across the smoothing capacitor 104 is also applied to the converter 102 and the inverter 106. For this reason, similarly, there is a possibility that electric elements such as diodes and IGBTs constituting these elements are destroyed. Therefore, as shown in FIG. 11, using the switch 110 and the resistor 1 connected in parallel to the smoothing capacitor 104, the regenerative power is appropriately converted (consumed) into thermal energy, and the voltage of the smoothing capacitor 104 increases. It is necessary to suppress.

実施の形態1Embodiment 1

ここで図1〜図4を参照しながら、本発明に係る高周波誘導加熱型抵抗器1(以下、単に「抵抗器」という。)の実施の形態1を以下説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(例えば、「X方向」、「Y方向」、「Z方向」など)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。   A first embodiment of a high frequency induction heating resistor 1 (hereinafter simply referred to as “resistor”) according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the following description of the embodiment, for easy understanding, terms representing directions (for example, “X direction”, “Y direction”, “Z direction”, etc.) are used as appropriate. These terms are not intended to limit the invention.

本発明に係る実施の形態1の抵抗器1は、図1に示すように、概略、被加熱体10と、被加熱体10を包囲する断熱体20と、断熱体20の周囲をソレノイド状に捲回された加熱コイル30と、加熱コイル30に高周波電力を供給する高周波電源40とを有する。   As shown in FIG. 1, the resistor 1 according to the first embodiment of the present invention is roughly a body to be heated 10, a heat insulator 20 that surrounds the body to be heated 10, and a solenoid around the heat insulator 20. A wound heating coil 30 and a high-frequency power source 40 that supplies high-frequency power to the heating coil 30 are provided.

被加熱体10を構成する材料は、加熱コイル30により誘導加熱されるものであれば任意のものを選択することができ、磁性または非磁性の金属材料であってもよい。磁性の金属材料とは磁石によって吸引される金属材料で、非磁性の金属材料とは磁石によって吸引されない金属材料である。非磁性の金属材料であっても誘導加熱できることは、例えばIHクッキングヒータで銅鍋やアルミ鍋が加熱できることからも理解されるように、抵抗器1の加熱コイル30に供給される高周波電流の駆動条件を調整することで非磁性の金属材料であっても加熱することができる。ただし、より効率的に誘導加熱するためには、被加熱体10は、ニッケル、鉄、または珪素を添加した鋼板など透磁率の高いものが好ましく、後述のように蓄熱量の大きくするためには熱容量の大きい鉄を主成分とするものがより好ましい。さらに安価に入手でき、組成が変化しにくい(炭素比のより少ない)観点からはJIS規格SS400などが最も好ましい。   Any material can be selected as the material constituting the object to be heated 10 as long as it is induction-heated by the heating coil 30, and may be a magnetic or nonmagnetic metal material. A magnetic metal material is a metal material attracted by a magnet, and a non-magnetic metal material is a metal material that is not attracted by a magnet. The fact that induction heating can be performed even with a non-magnetic metal material, for example, is understood from the fact that copper pans and aluminum pans can be heated with an IH cooking heater, for example, driving conditions for the high-frequency current supplied to the heating coil 30 of the resistor 1 Even if it is a nonmagnetic metal material, it can heat by adjusting. However, in order to perform induction heating more efficiently, the object to be heated 10 preferably has a high magnetic permeability, such as a steel plate to which nickel, iron, or silicon is added, and in order to increase the amount of heat storage as described later. What has iron as a main component with a large heat capacity is more preferable. Furthermore, JIS standard SS400 etc. are the most preferable from a viewpoint that it can obtain cheaply and a composition does not change easily (less carbon ratio).

断熱体20は、通常、セメント板などの断熱材料で構成されている。断熱体20は、被加熱体10で生じた熱を徐々に外部に放熱し、加熱コイル30および周辺装置(図示せず)が過熱することを防止するためのものである。したがって、断熱体20は、図2に示すように、被加熱体10の少なくとも一部を覆うものであり、必ずしも被加熱体10の全面を包囲する必要はないが、長手方向(X方向)の端部においても被加熱体10からの熱を遮断する必要がある場合には、断熱体20と同様の構成材料からなる蓋部21aおよび底部21bを配設して、被加熱体10全体が包囲される。
また、外部への放熱作用を抑制し、断熱体20内の蓄熱作用を増大させるために、図3に示すように、より高い断熱効果を有する材料からなる防熱層12を、被加熱体10と断熱体20との間に配設してもよい。防熱層12は、例えばセラミック繊維で構成することができる。セラミック繊維はガラスウールやジェル状の断熱材など固着しにくいものであってもよい。
The heat insulator 20 is usually made of a heat insulating material such as a cement board. The heat insulator 20 is for gradually dissipating the heat generated in the heated body 10 to the outside and preventing the heating coil 30 and peripheral devices (not shown) from overheating. Therefore, as shown in FIG. 2, the heat insulator 20 covers at least a part of the heated body 10, and does not necessarily surround the entire surface of the heated body 10, but in the longitudinal direction (X direction). When it is necessary to cut off the heat from the body to be heated 10 also at the end portion, a lid portion 21a and a bottom portion 21b made of the same constituent materials as those of the heat insulator 20 are provided so that the entire body to be heated 10 is surrounded. Is done.
Further, in order to suppress the heat radiation action to the outside and increase the heat storage action in the heat insulator 20, as shown in FIG. 3, a heat insulating layer 12 made of a material having a higher heat insulation effect is attached to the object to be heated 10. You may arrange | position between the heat insulators 20. The heat insulating layer 12 can be made of, for example, ceramic fibers. The ceramic fiber may be hard to adhere, such as glass wool or a gel-like heat insulating material.

加熱コイル30は、任意の導電性材料で構成され、例えば一般に市販された絶縁被膜付き電線であってもよく、電動機108からの回生電力である高周波電源40から数kHz〜数百kHzの交流電流を受けて交流磁場を生じ、その結果、被加熱体10内に渦電流を形成して、この渦電流により被加熱体10を誘導加熱するものである。   The heating coil 30 may be made of any conductive material, and may be, for example, a commercially available electric wire with an insulating coating. The heating coil 30 may be an alternating current of several kHz to several hundred kHz from the high-frequency power source 40 that is regenerative power from the motor 108. As a result, an alternating magnetic field is generated, and as a result, an eddy current is formed in the heated body 10, and the heated body 10 is induction-heated by the eddy current.

上述のように、本発明の抵抗器1がエレベータの電動機108で生じる回生電力を消費するために用いられる場合、こうした回生電力は断続的に生じるものであるから、抵抗器1は、回生電力をエネルギ変換した熱を一時的に蓄熱し、回生電力が発生しない期間において徐々に放熱することができる。したがって、本発明に係る抵抗器1は、上述のように、加熱コイル30および周辺装置が過熱しないように、被加熱体10で生じた熱を徐々に外部に放熱することが好ましい。   As described above, when the resistor 1 of the present invention is used for consuming the regenerative power generated in the elevator motor 108, the regenerative power is generated intermittently. The energy-converted heat can be temporarily stored and gradually dissipated during a period in which regenerative power is not generated. Therefore, it is preferable that the resistor 1 according to the present invention gradually dissipates the heat generated in the heated body 10 to the outside so that the heating coil 30 and the peripheral device do not overheat as described above.

一方、従来のセメント抵抗は有線の抵抗体からなり、許容耐熱温度を超えると断線などの不具合が生じやすい。これに対し、本発明に係る抵抗器1は、被加熱体10を誘導加熱するものであり、加熱コイル30自体の温度を相対的に低く抑えることができるので、被加熱体10がキュリー点(例えば鉄材であれば約700℃)に達しない限り、被加熱体10をより高温に加熱することができる。すなわち本発明に係る抵抗器1は、従来のセメント抵抗より大容量の回生電力を信頼性高く(断線などの不具合が生じることなく)熱に変換することができる。さらに換言すると、同一容量の回生電力を熱に変換するとき、本発明の抵抗器1は従来のセメント抵抗より小型化することができ、長寿命化を図ることができる。さらに、本発明に係る抵抗器1は、被加熱体10、断熱体20、および加熱コイル30を容易に分解することができるので、これら分解したものを再利用または再資源化することができる。   On the other hand, the conventional cement resistance is composed of a wired resistor, and problems such as disconnection tend to occur when the allowable heat-resistant temperature is exceeded. On the other hand, the resistor 1 according to the present invention induction-heats the object to be heated 10, and the temperature of the heating coil 30 itself can be kept relatively low, so that the object to be heated 10 has a Curie point ( For example, in the case of an iron material, the object to be heated 10 can be heated to a higher temperature unless the temperature reaches about 700 ° C. That is, the resistor 1 according to the present invention can convert the regenerative electric power having a larger capacity than the conventional cement resistance with high reliability (without causing problems such as disconnection). In other words, when regenerative power having the same capacity is converted into heat, the resistor 1 of the present invention can be made smaller than a conventional cement resistor, and a longer life can be achieved. Furthermore, since the to-be-heated body 10, the heat insulating body 20, and the heating coil 30 can be decomposed | disassembled easily, the resistor 1 which concerns on this invention can reuse or recycle these decomposed | disassembled things.

さらに付言すると、本発明に係る抵抗器1を設計する際には、被加熱体10がキュリー点を超えないように構成することの他、加熱コイル30および周辺装置がそれらの許容耐熱温度を超えないように構成することについても同様に留意すべきである。このとき加熱コイル30は、通電によるジュール熱と被加熱体10からの輻射熱により温度上昇する。
また、加熱コイル30に供給された回生電力は、加熱コイル30で消費されるジュール熱と、加熱コイル30により誘導加熱されて被加熱体10が生じる熱に変換されるが、被加熱体10を透磁率の高い材料で構成するなどして、被加熱体10から生じる発熱量が加熱コイル30に比してより大きくなるように抵抗器1を構成することが好ましい。
さらに、被加熱体10で生じた熱を十分に蓄熱して、よりゆっくり(緩慢な速度で)放熱させるためには、被加熱体10の体積に対する表面積が極力小さくすることが必要であり、具体的には、抵抗器1を図1に示すような直方体形状(四角柱)とするよりも、図3に示すような円柱形状、あるいは立方体形状または球形形状(図示せず)とすることが好ましい。
In addition, when the resistor 1 according to the present invention is designed, the heating coil 30 and peripheral devices exceed their allowable heat-resistant temperature in addition to the configuration in which the heated body 10 does not exceed the Curie point. Similarly, it should be noted that there is no configuration. At this time, the temperature of the heating coil 30 rises due to Joule heat generated by energization and radiant heat from the heated object 10.
In addition, the regenerative power supplied to the heating coil 30 is converted into Joule heat consumed by the heating coil 30 and heat generated by the heating coil 30 by induction heating. It is preferable that the resistor 1 is configured such that the amount of heat generated from the heated body 10 is larger than that of the heating coil 30 by configuring the material with a high magnetic permeability.
Furthermore, in order to sufficiently store the heat generated in the heated body 10 and dissipate it more slowly (at a slower rate), it is necessary to reduce the surface area relative to the volume of the heated body 10 as much as possible. Specifically, it is preferable that the resistor 1 has a cylindrical shape as shown in FIG. 3 or a cubic shape or a spherical shape (not shown) rather than a rectangular parallelepiped shape (square prism) as shown in FIG. .

実施の形態2Embodiment 2

図5〜図7を参照しながら、実施の形態2の抵抗器2について以下説明する。
実施の形態2の抵抗器2は、被加熱体10を直方体形状に形成する代わりに、トロイダル形状(ドーナツ状)に構成する点を除き、実施の形態1の抵抗器1と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
The resistor 2 according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS.
The resistor 2 according to the second embodiment has the same configuration as that of the resistor 1 according to the first embodiment except that the heated body 10 is formed in a toroidal shape (donut shape) instead of being formed in a rectangular parallelepiped shape. Therefore, description of overlapping points is omitted.

上述のように、実施の形態2の被加熱体10は、図5および図6に示すように、トロイダル形状を有するように構成され、加熱コイル30が捲回された第1の領域14と、加熱コイル30が捲回されていない第2の領域16とを有する。すなわち、実施の形態2に係る抵抗器2は、回生電力をエネルギ変換した熱を被加熱体10内で蓄熱するだけでなく、被加熱体10で生じた熱をより迅速に外部に放熱するように構成されている。なお、実施の形態2においても、実施の形態1と同様、被加熱体10から伝達される熱により加熱コイル30が許容耐熱温度を超えることのないように、第1の領域14においては加熱コイル30と被加熱体10との間に断熱体20が設けられている。   As described above, the object to be heated 10 according to the second embodiment is configured to have a toroidal shape as shown in FIGS. 5 and 6, and the first region 14 in which the heating coil 30 is wound, The heating coil 30 has a second region 16 that is not wound. That is, the resistor 2 according to the second embodiment not only stores the heat generated by converting the regenerative power into the heated body 10 but also radiates the heat generated in the heated body 10 to the outside more quickly. It is configured. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the heating coil 30 is not heated in the first region 14 so that the heating coil 30 does not exceed the allowable heat-resistant temperature due to the heat transmitted from the object 10 to be heated. A heat insulator 20 is provided between 30 and the heated object 10.

同様に図示されているように、被加熱体10のY−Z平面に平行な断面の断面積は、第1の領域14より第2の領域16において大きくなるように構成されている。すなわち、加熱コイル30の高周波磁場により被加熱体10で生じる熱量(いわゆる鉄損)は磁束密度に依存して大きくなるが、上記のように構成することにより、断面積の大きい第1の領域14における発熱量を抑制し、断面積のより小さい第2の領域16での発熱量をより大きくすることができる。こうして、断熱体20から露出した第2の領域16の被加熱体10を周辺空気に曝して、放熱効果を増大させるとともに、第1の領域14での被加熱体10がキュリー点に達するまで許容される回生電力量、すなわち回生電力の処理(消費)能力を格段に改善することができる。
また、実施の形態2に係る抵抗器2は、実施の形態1と同様、従来の有線のセメント抵抗を用いないので、断線による不具合を生じることなく、信頼性高く熱に変換することができる。
Similarly, the cross-sectional area of the cross section parallel to the YZ plane of the object to be heated 10 is configured to be larger in the second region 16 than in the first region 14 as illustrated. That is, the amount of heat (so-called iron loss) generated in the heated object 10 by the high-frequency magnetic field of the heating coil 30 increases depending on the magnetic flux density, but by configuring as described above, the first region 14 having a large cross-sectional area. The amount of heat generated in the second region 16 having a smaller cross-sectional area can be further increased. Thus, the object to be heated 10 in the second region 16 exposed from the heat insulator 20 is exposed to the surrounding air to increase the heat dissipation effect, and is allowed until the object to be heated 10 in the first region 14 reaches the Curie point. The amount of regenerative power that is generated, that is, the processing (consumption) capability of regenerative power can be significantly improved.
Further, the resistor 2 according to the second embodiment does not use the conventional wired cement resistance as in the first embodiment, and therefore can be converted to heat with high reliability without causing a problem due to disconnection.

さらに、実施の形態2に係る抵抗器2は、トロイダル形状の被加熱体10に配置された開口部17に空気または水など流体を通過させる機構(図示せず)を設けて、第2の領域16にある被加熱体10をより効率的に冷却することができる。こうして、抵抗器2の回生電力の処理能力をさらに改善し、あるいは抵抗器2をより小型化することができる。   Furthermore, the resistor 2 according to the second embodiment is provided with a mechanism (not shown) for allowing a fluid such as air or water to pass through the opening 17 disposed in the toroidal-shaped body 10 to be heated. The to-be-heated body 10 in 16 can be cooled more efficiently. In this way, the processing capability of the regenerative power of the resistor 2 can be further improved, or the resistor 2 can be further downsized.

追加的または択一的には、被加熱体10で生じた熱をより効率的に放熱するために、被加熱体10は、図7に示すような複数の冷却フィン18を有していてもよい。また被加熱体10は、第1および第2の領域14,16において異なる材料で構成してもよく、第1の領域14ではより発熱しにくい材料(例えば硅素鋼板)を用い、第2の領域16ではより発熱しやすい材料(例えばSS400)を用いて被加熱体10を構成してもよい。   In addition or alternatively, in order to dissipate the heat generated in the heated body 10 more efficiently, the heated body 10 may have a plurality of cooling fins 18 as shown in FIG. Good. Moreover, the to-be-heated body 10 may be comprised with a different material in the 1st and 2nd area | regions 14 and 16, and it uses the material (for example, silicon steel plate) which does not generate | occur | produce more heat in the 1st area | region 14, and it 16, the material to be heated 10 may be configured using a material that easily generates heat (for example, SS400).

実施の形態3Embodiment 3

図8〜図9を参照しながら、実施の形態3の抵抗器3について以下説明する。
実施の形態3の抵抗器3は、概略、被加熱体10が少なくとも1つ、好適には一対のフランジ50を有する点を除き、実施の形態1の抵抗器1と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
The resistor 3 according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS.
The resistor 3 according to the third embodiment generally has the same configuration as that of the resistor 1 according to the first embodiment except that the heated object 10 has at least one, preferably a pair of flanges 50. Description of overlapping points is omitted.

上述のように、図8に示す被加熱体10は、一対のフランジ50を有し、各フランジ50は、Y−Z平面に平行な断面において、加熱コイル30で覆われた第1の領域14における断面積よりも大きい断面積を有する。図8では、被加熱体10および断熱体20は、円柱形状を有し、フランジ50は円板形状を有するものとして図示されている。またフランジ50は、長手方向(X方向)に突出した複数の放熱フィン52を有する。放熱フィン52は、フランジ50の周端部付近に周方向に等間隔で配置してもよく、熱伝導性の高い金属材料で形成されていることが好ましい。また、フランジ50および放熱フィン52は、被加熱体10と同一の金属材料を用いて構成してもよい。
したがって、実施の形態3の抵抗器3は、被加熱体10で生じた熱をより効率的に放熱し、回生電力の処理能力がより高い、あるいはより小型化された(処理能力が同一である場合)抵抗器3を実現することができる。
As described above, the heated object 10 shown in FIG. 8 has a pair of flanges 50, and each flange 50 is covered with the heating coil 30 in the first region 14 in a cross section parallel to the YZ plane. Having a cross-sectional area larger than that of In FIG. 8, the to-be-heated body 10 and the heat insulating body 20 have a cylindrical shape, and the flange 50 is illustrated as having a disk shape. The flange 50 includes a plurality of heat radiation fins 52 protruding in the longitudinal direction (X direction). The radiating fins 52 may be arranged at equal intervals in the circumferential direction in the vicinity of the peripheral end portion of the flange 50, and are preferably formed of a metal material having high thermal conductivity. Further, the flange 50 and the heat radiation fin 52 may be configured using the same metal material as that of the body to be heated 10.
Therefore, the resistor 3 according to the third embodiment dissipates the heat generated in the heated object 10 more efficiently and has a higher regenerative power processing capability or a smaller size (the processing capability is the same). Case) The resistor 3 can be realized.

択一的には、実施の形態3の抵抗器3は、放熱フィン52の代わりに、図9に示すように、一対のフランジ50間に延び、両者を接続する複数の被加熱バー54を有していてもよい。被加熱バー54は、放熱フィン52と同様、熱伝導性の高い金属材料で形成されるが、好適にはフランジ50および被加熱体10と同一の金属材料を用いて構成され、被加熱体10で生じた熱をより効率的に放熱する効果を得ることができる。さらに被加熱バー54は、被加熱体10およびフランジ50とともに磁束閉ループを形成するので、自らも発熱する(加熱される)。しかも、被加熱バー54は、被加熱体10より実質的に小さい断面積を有するので、被加熱バー54内の磁束密度が高くなり、その発熱量が大きくなり、複数の被加熱バー54全体の表面積も大きくなるので、冷却効果を飛躍的に改善することができる。   Alternatively, the resistor 3 according to the third embodiment has a plurality of heated bars 54 that extend between a pair of flanges 50 and connect the two, as shown in FIG. You may do it. The heated bar 54 is formed of a metal material having high thermal conductivity, like the radiating fins 52, but is preferably configured using the same metal material as the flange 50 and the heated object 10. It is possible to obtain an effect of more efficiently dissipating the heat generated in Furthermore, since the heated bar 54 forms a magnetic flux closed loop together with the heated object 10 and the flange 50, the heated bar 54 also generates heat (is heated). Moreover, since the heated bar 54 has a substantially smaller cross-sectional area than the heated body 10, the magnetic flux density in the heated bar 54 is increased, the amount of generated heat is increased, and the entire heated bars 54 are Since the surface area also increases, the cooling effect can be dramatically improved.

変形例Modified example

ここで、上述の実施の形態に係る抵抗器に適用可能ないくつかの変形列について説明する。   Here, some modified sequences applicable to the resistor according to the above-described embodiment will be described.

(変形例1)
図10に示す変形例1によれば、断熱体20にひだ状構造体60が取り付けられ、または一体成形されている。断熱体20は、通常、被加熱体10からの輻射熱から加熱コイル30を保護するためのものであるので、断熱体20の表面温度が極力低いことが好ましい。そこで、変形例1に係る断熱体20は、ひだ状構造体60を配設して、断熱体20の表面積を拡大することにより、放熱効果を改善しようとするものである。したがって、断熱体20の表面積を拡大するものであれば任意の形状を有する構造体を断熱体20に配設してもよく、こうした構造体として、例えば突起状のもの、凹凸状のものであってもよい。
(Modification 1)
According to the modified example 1 shown in FIG. 10, the pleated structure 60 is attached to the heat insulator 20 or is integrally formed. Since the heat insulator 20 is usually for protecting the heating coil 30 from radiant heat from the object to be heated 10, it is preferable that the surface temperature of the heat insulator 20 is as low as possible. Therefore, the heat insulator 20 according to the modified example 1 is intended to improve the heat dissipation effect by disposing the pleated structure 60 and increasing the surface area of the heat insulator 20. Therefore, a structure having an arbitrary shape may be disposed on the heat insulator 20 as long as the surface area of the heat insulator 20 is increased. For example, the structure may be a protrusion or an uneven structure. May be.

(変形例2)
加熱コイル30および被加熱体10で生じる高周波磁場は、EMI(電磁障害)ノイズとして周辺装置に悪影響を与える可能性がある。そこで、こうしたEMIノイズを排除するために、上記実施の形態に係る抵抗器1〜3全体を金属箔または金属ケース(図示せず)などの電磁波シールド部材で包囲して、こうしたEMIノイズが外部へ漏れないように遮断することが好ましい。
(Modification 2)
The high frequency magnetic field generated in the heating coil 30 and the object to be heated 10 may adversely affect the peripheral device as EMI (electromagnetic interference) noise. Therefore, in order to eliminate such EMI noise, the resistors 1 to 3 as a whole according to the above embodiment are surrounded by an electromagnetic shielding member such as a metal foil or a metal case (not shown), and such EMI noise is transmitted to the outside. It is preferable to shut off so as not to leak.

本発明に係る実施の形態1の抵抗器の概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view of the resistor of Embodiment 1 which concerns on this invention. 図1に示す抵抗器をY−Z平面で切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the resistor shown in FIG. 1 is cut | disconnected by the YZ plane. 図2に示す抵抗器に防熱層を追加したときの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view when a heat insulating layer is added to the resistor shown in FIG. 2. 円筒形状を有する抵抗器の図1と同様の斜視図である。It is a perspective view similar to FIG. 1 of the resistor which has a cylindrical shape. 本発明に係る実施の形態2の抵抗器の概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view of the resistor of Embodiment 2 which concerns on this invention. 図5に示す抵抗器の平面図(a)、正面図(b)および側面図である(c)。It is the top view (a) of the resistor shown in FIG. 5, a front view (b), and a side view (c). 図5に示す抵抗器に冷却フィンを追加したときの平面図(a)、正面図(b)および側面図である(c)。It is a top view (a), a front view (b), and a side view when a cooling fin is added to the resistor shown in FIG. 5 (c). 本発明に係る実施の形態3の抵抗器の平面図である。It is a top view of the resistor of Embodiment 3 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態3の別の抵抗器の平面図である。It is a top view of another resistor of Embodiment 3 concerning the present invention. 本発明に係る実施の形態3の変形例1の抵抗器の概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view of the resistor of the modification 1 of Embodiment 3 which concerns on this invention. 交流エレベータの制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the control apparatus of an AC elevator.

符号の説明Explanation of symbols

1〜3:高周波誘導加熱型抵抗器、10:被加熱体、12:防熱層、14:第1の領域、16:第2の領域、18:冷却フィン、20:断熱体、21a:蓋部、21b:底部、30:加熱コイル、40:高周波電源、50:フランジ、52:放熱フィン、54:被加熱バー、60:ひだ状構造体、100:交流エレベータ制御装置、
102:コンバータ、104:電源平滑用コンデンサ、106:インバータ、108:電動機、110:スイッチ、112:減速ギア、114:駆動綱車、116:カウンタウエイト、118:乗客用エレベータかご。
1-3: High frequency induction heating type resistor, 10: Heated object, 12: Thermal barrier layer, 14: First region, 16: Second region, 18: Cooling fin, 20: Thermal insulator, 21a: Lid 21b: bottom part, 30: heating coil, 40: high frequency power supply, 50: flange, 52: radiating fin, 54: heated bar, 60: pleated structure, 100: AC elevator control device,
102: Converter, 104: Power source smoothing capacitor, 106: Inverter, 108: Electric motor, 110: Switch, 112: Reduction gear, 114: Drive sheave, 116: Counterweight, 118: Elevator car for passengers

Claims (9)

被加熱体と、
前記被加熱体の実質的な全体を包囲する断熱体と、
前記断熱体の周囲に捲回された、前記被加熱体を誘導加熱するための加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電力を供給する電力供給手段とを備えたことを特徴とする高周波誘導加熱型抵抗器。
An object to be heated;
A heat insulator surrounding substantially the whole of the heated body;
A heating coil wound around the heat insulator for induction heating the object to be heated;
A high-frequency induction heating resistor comprising power supply means for supplying high-frequency power to the heating coil.
被加熱体および断熱体は直方体形状、円柱形状、立方体形状、または球形形状を有することを特徴とする請求項1に記載の高周波誘導加熱型抵抗器。   The high-frequency induction heating resistor according to claim 1, wherein the object to be heated and the heat insulator have a rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, a cubic shape, or a spherical shape. トロイダル形状を有する被加熱体と、
前記被加熱体の少なくとも一部を包囲する断熱体と、
前記断熱体の周囲に捲回された、前記被加熱体を誘導加熱するための加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電力を供給する電力供給手段とを備えたことを特徴とする高周波誘導加熱型抵抗器。
A heated body having a toroidal shape;
A heat insulator surrounding at least a part of the heated object;
A heating coil wound around the heat insulator for induction heating the object to be heated;
A high-frequency induction heating resistor comprising power supply means for supplying high-frequency power to the heating coil.
被加熱体は、加熱コイルが捲回された第1の領域と、該加熱コイルが捲回されていない第2の領域とを有し、前記被加熱体の前記第1の領域における断面積が前記第2の領域における断面積より大きいことを特徴とする請求項3に記載の高周波誘導加熱型抵抗器。   The heated body has a first region in which the heating coil is wound and a second region in which the heating coil is not wound, and the cross-sectional area of the heated body in the first region is The high-frequency induction heating resistor according to claim 3, wherein the high-frequency induction heating resistor is larger than a cross-sectional area in the second region. 断熱体から突出した少なくとも1つのフランジ部と、該フランジ部から延びる放熱フィンとを有する被加熱体と、
前記被加熱体の少なくとも一部を包囲する断熱体と、
前記断熱体の周囲に捲回された、前記被加熱体を誘導加熱するための加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電力を供給する電力供給手段とを備えたことを特徴とする高周波誘導加熱型抵抗器。
An object to be heated having at least one flange portion protruding from the heat insulator, and a heat dissipating fin extending from the flange portion;
A heat insulator surrounding at least a part of the heated object;
A heating coil wound around the heat insulator for induction heating the object to be heated;
A high-frequency induction heating resistor comprising power supply means for supplying high-frequency power to the heating coil.
断熱体から突出した一対のフランジ部と、該一対のフランジ部の間に延びる複数の被加熱バーとを有する被加熱体と、
前記被加熱体の少なくとも一部を包囲する断熱体と、
前記断熱体の周囲に捲回された、前記被加熱体を誘導加熱するための加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電力を供給する電力供給手段とを備えたことを特徴とする高周波誘導加熱型抵抗器。
A heated body having a pair of flange portions protruding from the heat insulator and a plurality of heated bars extending between the pair of flange portions;
A heat insulator surrounding at least a part of the heated object;
A heating coil wound around the heat insulator for induction heating the object to be heated;
A high-frequency induction heating resistor comprising power supply means for supplying high-frequency power to the heating coil.
被加熱体が冷却フィンを有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の高周波誘導加熱型抵抗器。   The high-frequency induction heating resistor according to any one of claims 1 to 6, wherein the object to be heated has cooling fins. 断熱体がひだ状構造体を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の高周波誘導加熱型抵抗器。   The high-frequency induction heating resistor according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat insulator has a pleated structure. 加熱コイルおよび被加熱体を包囲する電磁波シールド部材を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の高周波誘導加熱型抵抗器。   The high-frequency induction heating resistor according to claim 1, further comprising an electromagnetic wave shielding member surrounding the heating coil and the object to be heated.
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