JP3439705B2 - 加熱ロール用誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強磁性材料からな
るロールジャケットと、ロールジャケットの外側表面の
全体または適切に選択された領域に均一な密度の渦電流
を発生させることによって加熱出力を損失なく伝達し、
熱処理にするように調節するための、ロールジャケット
内にインダクタコイルを備えた、加熱ロールのための誘
導加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の加熱ロールは、端面側の軸フラ
ンジに回転可能に支承された鋼製円筒からなっている。
このロールの誘導加熱の際、熱は交番磁場によって中空
円筒のジャケットで直接発生する。そのために、ジャケ
ットは電気的および磁気的に充分に伝導性である材料か
らなっている。

【０００３】この種の加熱ロールのための多数の誘導加
熱装置が知られている。この誘導加熱装置は、ロールジ
ャケット内に交番磁場を発生するために、異なるように
形成された誘導コイルまたは誘導ループを使用する。誘
導加熱装置は実質的に、誘導コイルまたは誘導ループの
磁束循環軸線の位置と方向によってあるいはロールジャ
ケット内の磁束と誘導された渦電流の方向によって異な
る。

【０００４】例えばドイツ連邦共和国特許第１９５３２
０４４号公報では、主としてロールジャケット内部の鉄
心上に誘導コイルを備えた誘導ロールが知られている。
この誘導コイルの磁束循環軸線はロール軸線と一致して
いる。磁束を形成する磁気回路は実質的に、誘導コイル
の鉄心と、強磁性のロールジャケットと、鉄心とロール
ジャケットの間の非強磁性の中間室からなっている。こ
の中間室は磁気回路のいわゆる空隙を形成している。

【０００５】誘導コイルによって発生した磁束は、その
鉄心から出る。この鉄心内で磁束は空隙内に扇形に拡が
り、そこから半径方向にロールジャケットに入る。この
ロールジャケットにおいて、磁束は軸方向に束ねられ
る。それによって、誘導コイルの軸方向中心を越えた後
で、新たに空隙内で扇形に拡がり、そこから鉄心に他方
の側から再び入る。

【０００６】ロールジャケット内の交番磁束によって生
じる渦電流は、ロール軸線に対して同心的な軌道に沿っ
て周方向に流れる。従って、渦電流密度ひいては熱源密
度は周方向において一定である。しかし、軸方向では、
渦電流密度と熱源密度は、磁束の束形成または空隙内へ
の扇形広がりの結果として、ロールジャケット内の交番
磁束の変化に従って変化する。この理由から、ロールジ
ャケット内の渦電流密度と熱源密度は、誘導コイルの軸
方向中央の半径方向上方の個所から、その端部の方に低
下する。

【０００７】ロール表面において所望される均一な軸方
向温度分布を達成するために、公知の装置では、閉じた
加熱管がロールジャケットの軸方向穴内に設けられてい
る。この加熱管は、運転温度の近くで沸騰する熱キャリ
ヤ媒体を含んでいる。この熱キャリヤ媒体は蒸発、対流
および凝縮の途中で、ロールジャケットの中央と端部の
間の熱補償および温度補償を生じる。

【０００８】ロールジャケットにおけるこのような軸方
向の穴の製作は、製作技術的にきわめて面倒である。更
に、軸フランジの範囲まで温度補償が達成されない。

【０００９】この理由から、公知の誘導ロールの場合に
は、軸フランジの範囲に付加的な補助誘導コイルが設け
られている。補助誘導コイルによって発生した磁束は軸
フランジに入り、そこで、完全な温度補償のために必要
な付加的な加熱を行う。

【００１０】更に、補助誘導コイルの巻線に高い加熱出
力を供給することにより、軸フランジの加熱されない領
域と、加熱中のロールスタンドへの熱の流出が阻止さ
れ、それによって運転温度に達するまでロールを加熱す
るために必要な時間が短縮される。

【００１１】公知の装置の重要な欠点は、加熱ローラ上
において、特にローラクランウンの縁範囲において制御
可能な加熱出力の軸方向範囲の形成が不可能であること
にある。それによって、ロールはその用途が、所定の幅
の加工商品ウェッブ、ひいては非常に狭い製品品目に制
約される。その結果、機械処理能力が非常に小さくな
る。これは資本利回りを低下させる。

【００１２】軸方向において均一な磁束密度、渦電流密
度および熱源密度を達成するために、および制御可能な
加熱出力の軸方向領域を形成するために、複数の誘導コ
イルを軸方向に並べて配置することが知られている。

【００１３】ドイツ連邦共和国特許第１９５３８２６１
号公報では、軸方向に並べて配置した誘導コイルがそれ
ぞれ、Ｕ字状横断面の鉄心内に埋め込まれ、固有の端子
を備えている。

【００１４】Ｕ字状の鉄心はそのフランジ状の脚部の端
部がロールジャケットの内面に対する所定の空隙を形成
する。

【００１５】鉄心とロールジャケットによって形成され
た磁気回路はその配置構造に基づいて、好ましく採寸さ
れるので、空隙からの磁気を束ねたり、空隙内への磁気
が扇形に広がったりしない。従って、個々の磁気回路の
境界領域を除いて、ほぼ一定の磁束密度、渦電流密度お
よび熱源密度がロール表面に沿って軸方向に達成可能で
ある。

【００１６】磁束のこのような発生方法は非常にエネル
ギーコストがかかる。ロールジャケットに沿ってｎ個の
誘導コイルを配置する場合、磁気回路の磁気抵抗は小さ
な空隙幅のため約ｎ倍になり、それによって必要なエネ
ルギー出力は少なくともｎ²倍になり、全体のエネルギ
ー出力は、１個だけの励磁コイルを備えた類似のロール
のｎ³ 倍以上になる。

【００１７】励起出力は誘導コイル内で完全に熱に変換
される。

【００１８】誘導コイルの強すぎる加熱を回避するため
に、例えばヨーロッパ特許第０５１１５４９号公報に
は、誘導加熱可能な類似のロールのための冷却管が設け
られている。この冷却管は誘導コイル内で発生した熱を
排出する。この熱はロール加熱から失われる。これは熱
効率の大幅な低下をもたらすことになる。

【００１９】この構造の他の欠点は、個々の誘導コイル
の加熱出力をそれぞれ別個に監視および制御する必要が
あることにある。これは多大のコストがかかる、独立し
た複数の回路からなる給電部を必要とする。

【００２０】それによって付加的なエネルギー損失が生
じるということは別として、このような給電装置は高価
であり、当然故障しやすく、従って運転を絶えず監視す
る必要がある。

【００２１】誘導加熱の非常に少ないエネルギー損失と
高い熱効率は、ドイツ連邦共和国特許第３４１６３５３
号公報記載の解決策によって達成可能である。この解決
策はロールジャケットの外周の個所を内側と外側から完
全に取り囲む強磁性コアを備えている。このコアはその
脚部に励磁コイルを備えている。

【００２２】それによって形成された磁気回路が空隙を
備えていないので、磁束の発生のために必要な励起出力
はきわめて小さい。軸方向における渦電流密度と熱源密
度の均一性が非常に良好となる。というのは、コアの平
行な強磁性脚部の間の空間内で磁束が扇形に広がらない
からである。

【００２３】この解決策は勿論、軸方向の加熱領域を形
成することができない。更に、普通の同軸的な駆動が不
可能である。というのは、鉄心がロールジャケットの端
面を部分的に覆っているからである。

【００２４】更に、ロールの内部に固定されたインダク
タを備えたロールのための誘導加熱装置が知られてい
る。例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３０３３４
８２号公報には、このようなインダクタを備えた誘導加
熱装置が記載されている。このインダクタは、軸方向に
貫通する支持体上に設けられた、外周に星状に配置され
区間毎に軸方向に隣接する複数の磁極からなっている。
各々の区間の各々の磁極はそれぞれ１個の誘導コイルを
備えている。従って、インダクタのすべての磁極が電磁
的に活性であるかまたは活性化可能である。誘導コイル
の磁束循環軸線は半径方向に向いている。この場合、磁
気回路の空隙は磁極の端部とロールジャケットの内面と
の間にある。

【００２５】ロールジャケットは、磁束通過方向が半径
方向で反対向きで外周上で隣接する誘導コイルの磁極コ
アの間に、磁気回路の戻り継鉄を形成している。その
際、ロールジャケット内で磁場が周方向に発生する。こ
の磁場は磁束通過方向が反対の磁極の間において電流方
向が交替する円セグメント内で、ロール軸線を取り囲ん
でいる。

【００２６】磁場によって誘導された渦電流はほぼロー
ルジャケットの内面と外面の薄い層に、それぞれ軸方向
において反対向きに流れる。それによって、円環の形あ
るいはほぼ長方形の横断面を有する複数の円環セグメン
トの形をした長く延びた電流経路が形成され、この電流
経路の共通の軸線はロール軸線と一致している。

【００２７】この解決策の場合には、熱源がほぼロール
ジャケットの内面と外面に設けられている。軸方向にお
ける熱源の分布、特に領域毎の加熱は、軸方向において
隣接する区間の誘導コイルを励磁することによって容易
に制御可能である。更に、熱源分布の制御と、周方向に
おける領域毎の加熱は、周囲において隣接する星状磁極
の誘導コイルの段階的な励磁によっておよびまたはロー
ル外周に沿って磁極コアの端部とロールジャケットの内
面との間の空隙に適切に段差をつけることによって可能
である。

【００２８】この公知の構造および類似の構造の欠点
は、インダクタ、特に誘導コイルを製作するための高い
材料コストおよび製作コスト、多数の巻線によって生じ
る、磁場発生のための高いエネルギーコストにある。こ
の磁場はロール表面で失われる。

【００２９】更に、ロールジャケットの内面にある熱源
には、外側のロール表面の加熱と商品ウェッブへの熱伝
達のために、部分的にのみおよび時間的に遅れて供され
る。

【００３０】軸フランジと負荷を支持する軸端部への熱
排出は充分効果的に抑制されない。というのは、軸フラ
ンジ内にある空間が通常は、熱補償のために必要な加熱
出力を有する星状インダクタ磁極を収容するのに不充分
であるからである。

【００３１】この問題の解決策として、ドイツ連邦共和
国特許出願公開第４４１０６７５号公報によって、ロー
ルの軸フランジの中空室内に開閉可能な抵抗式加熱装置
を備えた装置が知られている。

【００３２】周方向において少なくとも円弧状に形成さ
れた磁場をロールジャケット内に発生させるために、誘
導コイルをロールの外周に設けた装置が知られている。

【００３３】このような解決策は例えばドイツ連邦共和
国特許第３３４０６８３号公報から推測可能である。こ
の装置はＵ字状の磁極片装置からなっている。この磁極
片装置の磁気脚部の端部は所定の間隔をおいてロールの
外周面に対向している。この間隔は、磁気回路の非強磁
性の空隙を形成している。この空隙内でロールジャケッ
トは戻り継鉄を形成している。各々の磁極片装置は誘導
コイルを備えている。複数の磁極片装置は軸方向におい
て直接並べて配置され、加熱すべきロール全長にわたっ
て外部からロールを覆う磁極片列を形成している。

【００３４】このような複数の磁極片列は周方向におい
て並べて配置することができる。この場合、隣接する列
の磁気脚部は軸方向において互いにずらしてある。

【００３５】それによって、ロール内部に配置されたイ
ンダクタを備えた類似の装置の欠点は除去されない。ロ
ール端部における熱排出の補償だけが、外側にあるイン
ダクタによって良好に達成される。というのは、このイ
ンダクタによってフランジ範囲を誘導的に容易に覆うこ
とができるからである。

【００３６】製作技術的なコストと制御技術的なコスト
の低減と、それに関連する、渦電流密度および熱源密度
の所定の軸方向分布を発生および支持するための材料コ
ストおよびエネルギーコストの低減は、ドイツ連邦共和
国特許出願公開第４０１１８２５号公報記載のこの種の
他の公知の装置によって達成される。この解決策の場合
には、インダクタがロール表面の半径方向上方に配置さ
れたループ状導体である。このループ状導体の電流を通
す長さは、軸方向に移動可能である、その脚部の間の導
電性接触ブリッジによって調節可能である。

【００３７】この装置の欠点は、外側の磁気導体が設け
られていないことにある。外側の磁気導体はロールジャ
ケットにループ状導体を充分に密接して誘導的に連結す
るために必須である。従って、ループ状導体の外周に狭
い加熱領域が生じる。このループ状導体の脚部は、ロー
ル表面に“熱の影”を生じる。

【００３８】ヨーロッパ特許第０６７９９６１号公報に
よって知られている類似のロール用誘導加熱装置は、同
じような欠点を有する。この誘導加熱装置は同様に、外
側のロール表面上のループ状導体によって構成されてい
る。複数のループ状導体は１つの螺旋のループ状導体を
形成し、磁気を伝導しない電気絶縁材料からなるロール
上に固定されたスリーブ内に埋め込まれている。磁気的
な戻し導体が設けられていないため、ロールジャケット
に対するループ状導体の弱い誘導結合が生じることは別
として、ループ状導体の中央からその縁部への起磁力が
非常に低下するので、周方向においても軸方向において
も一定の磁束密度分布と渦電流密度分布または熱源密度
分布が達成されない。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、加熱
ロールのための公知の誘導加熱装置の上記欠点を除去す
ることである。

【００４０】本発明の根底をなす課題は、互いに分離さ
れた軸方向に並べて配置された個々の誘導コイルを必要
としないで、少ない制御または調整技術的なコストおよ
び少ないエネルギー損失で、そしてロール表面で制御可
能な個々の加熱領域を介して短時間で、ロール表面の軸
方向長さにわたる所定の温度分布および軸フランジ内の
所定の温度分布を生じ、連続運転中に調節し、維持する
かまたはプロセスに適切に適応させることができる、加
熱ロール用誘導加熱装置を提供することである。

【００４１】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、端部に軸フランジを備え回転可能に支承された中空
円筒状のロールジャケットと、このロールジャケットに
よって取り囲まれた空間内に配置されかつ部分的にまた
は領域的に調節可能にロールジャケットと誘導結合する
インダクタとを備え、このインダクタが単相または多相
の電流を通すインダクタコイルを備えている、加熱ロー
ルのための誘導加熱装置において、ロールジャケット自
体がインダクタとの誘導結合の際に磁気コアとして機能
し、インダクタコイルが１個または複数の棒状またはシ
ェル状の電流導体からなり、この電流導体がロールジャ
ケットの内面近くにおいて軸線平行に配置されて周囲に
分配され、かつ少なくとも加熱ロールのクラウン幅全体
を越えて軸方向に延び、ロールジャケットに対する電流
導体の誘導結合が部分的にまたは領域的に調節可能であ
ることと、単相構造の場合、インダクタコイルの外側の
電流導体が、ロールジャケットに対して誘導結合される
部分においてのみ、電流を通され、そのことを実現する
ために、外側の電流導体がその全長にわたってまたは一
部にわたって、インダクタコイルの内面にある軸方向の
平行な１つまたは複数の接触子軌道において電気的に接
続され、その際滑り接触子支持体に固定された内側の滑
り接触子が、加熱ロールの軸線近くに配置された内側の
電流導体に沿って案内され、滑り接触子支持体に固定さ
れた外側の滑り接触子が前記の軸方向の平行な接触子軌
道に沿って案内されていることと、多相構造の場合、横
方向継鉄がロールジャケット内で少なくともクラウン幅
全体にわたって回転可能に配置され、横方向継鉄がその
基本位置で周囲の位相境界の間を通って延び、かつ加熱
ロールの軸線回りに相対的に回転可能な軸方向の個々の
区間に分割され、この区間がロールジャケットに対して
異なる大きさの空隙を有することによって解決される。

【００４２】単相の交流をインダクタに供給する際、電
流はすべての導体を同じ方向に流れる。この場合、電源
に対するインダクタの接続部はロールの両端に設けられ
ている。

【００４３】加熱すべきロールのクラウン幅を、加工す
べき商品ウェッブの幅に調節するために、電流がインダ
クタの軸方向区間だけに流される。すなわち、電流はこ
の区間の端部ではインダクタに供給されない。そのため
に、滑り接触子が設けられている。この滑り接触子は接
触子支持体に固定され、インダクタの内周面の接触子軌
道と、ロール軸線またはその近くに配置された導電レー
ルに押し付けられる。

【００４４】接触子支持体はロールクラウン部の軸方向
中央に関して対称に配置され、各々の１個のスピンドル
ナットに固定されている。このスピンドルナットはロー
ルの反対側のスピンドルナットと反対向きで同じ大きさ
のねじピッチを備えている。ロール軸線に沿って、２つ
の部分からなるスピンドルが配置されている。このスピ
ンドルはロールの軸方向中央に関して対称に、同様に反
対向きで同じ大きさのねじピッチを備えている。スピン
ドルを回転させることによって、接触子支持体はスピン
ドルナット上でロールの軸方向中央に関して対称にこの
ロールの軸方向中央の方へあるいはそれから離れる方に
移動し、それによってロールの加熱されるクラウン幅が
減少または増大する。

【００４５】導体レールはロールの軸方向中央において
互いに電気的に絶縁された２つの部分に分離されてい
る。電流はロール端部で導体レールに供給される。この
導体レールはインダクタの軸フランジの中央穴を通って
インダクタ内室に案内されている。電流は導体レールか
ら、接触子支持体の脚部に取付けられた滑り接触子に供
給され、接触子ブリッジを経て、接触子支持体の頭部に
ある滑り接触子に達し、インダクタジャケットの接触子
軌道に入り、インダクタジャケットを通って軸方向に流
れ、そして逆の順序で同じ経路に沿ってロールの他端で
インダクタジャケットを出る。

【００４６】接触子支持体の頭部に滑り接触子を適切に
配置することと、互いに絶縁された接触子軌道にインダ
クタジャケットを分配することによって、ロールの外周
に、異なる幅およ位置の加熱領域が形成可能である。加
熱領域の幅を変更するためには、接触子支持体の頭部に
設けた滑り接触子の数を変更しなければならない。外周
における加熱領域の位置を調節するためには、スピンド
ル上で接触子支持体を回転させるだけでよい。

【００４７】インダクタの本発明による構造と、ロール
の内室でのインダクタの配置により、ロールジャケット
に磁場が発生する。この磁場の方向はほぼ周方向であ
る。この場合、ロールジャケットは基本的には磁気回路
のコアである。インダクタの単相給電の場合には、磁束
は、漏れ磁束は別として、どんな個所でもロールジャケ
ットから出ない。その結果、磁気回路のきわめて小さな
磁気抵抗が生じ、磁場を発生させるための比較的に小さ
な無効電力が生じる。渦電流経路はロールジャケット内
において、ほぼ長方形の横断面を有する軸方向に長く延
びた円環の形に形成されている。その際、渦電流はロー
ルジャケットの内面と外面に設けた、一定の電気的有効
導体横断面を有する薄い層内をそれぞれ反対向きに軸方
向の経路区間に沿って流れる。この経路区間はインダク
タの電流導体の磁束通過区間に一致している。

【００４８】導体レールの電流を案内する区間の磁場が
軸方向の加熱領域の外側でロールジャケットと軸フラン
ジに侵入しないようにするために、導体レールは磁気的
な通過が遮蔽されている。遮蔽体は強磁性ジャケットか
らなっている。このジャケットは誘導を制限するため
に、空隙を有し、そして磁気的な漏洩場を抑制するため
にその外周が導電性の良好な材料からなる層によって覆
われている。

【００４９】ロールを加熱する際に、ロールの縁部、特
に軸フランジが一時的に加熱されることは本発明に従
い、相互の中に回転可能な２個の半割り部材からなる磁
気遮蔽体によって考慮することができる。半割り部材を
回転させることによって、遮蔽体は部分的に開放し、そ
れによって追加加熱のために充分である、軸フランジに
対する誘導結合が達成される。

【００５０】多相の交流で給電が行われるときには、隣
接する導体の外周で、それぞれ位相的に閉じたグループ
がインダクタの一端で互いに電気的に接続されている。
このようにして形成された位相グループは互いに電気的
に絶縁され、インダクタの一端に、電源に対する分離さ
れた端子を備えている。これに対して、インダクタの他
端では、すべての導体が互いに導電的に接続されてい
る。

【００５１】給電に対する適合が必要な場合には、イン
ダクタの導体は、互いに絶縁された複数の導体部分から
なっている。この場合、１８０°だけ電気的にずらした
２つの位相グループの導体部分は、１つまたは複数の位
相のループ内で直列に接続されているので、所望な巻数
を有するインダクタコイルが生じる。

【００５２】単相の配置構造と異なり、二相の配置構造
の場合には渦電流経路が２つの円環セグメントからなっ
ている。電流はこの円環セグメントを反対向きに流れ
る。その際、各々の位相グループはその固有の磁気回路
を形成している。磁束は隣接する２つの位相グループの
間の境界のところでロールジャケットからロール内部に
出て、反対側の位相境界でまたは外周で次の位相境界で
ロールジャケットに再び入る。その際、磁束は磁束循環
軸線に沿ったその経路をとる。この経路はその都度、ロ
ール外周にある２つの位相グループの境界とロール軸線
の間を延びている。ここで、横方向継鉄がインダクタの
構成部分として配置されている。継鉄は強磁性材料から
なり、無視できる磁気抵抗を有する。それによって、磁
束循環軸線内の磁気抵抗は実質的に、横方向継鉄の端部
とロールの内周面との間の磁気的に有効で非強磁性の
“空隙”によって決定される。

【００５３】横方向継鉄はインダクタの全長にわたって
軸方向に延び、複数の軸方向区間に分割されている。こ
の区間は少なくともψ／２だけ磁束循環軸線から互いに
独立して回転させることができる。この場合、ψは位相
電流の間の電気的な角度である。

【００５４】そのために、各々の横方向継鉄区間は好ま
しくはその端部がインダクタの内側のジャケット面に支
持され、回転軸がインダクタの軸フランジの軸方向穴に
支持されている。この場合、横方向継鉄区間の回転軸線
はロールの軸フランジから突出し、外部から取扱い操作
可能である。各々の横方向継鉄区間はその回転軸に固定
連結されている。回転軸は相互の中に達し、相対的に回
転可能に支承された中空軸である。この中空軸の一端は
外部から取扱い操作可能であり、他端は１つの横方向継
鉄区間に連結されている。

【００５５】横方向継鉄の回転角度を調節するために、
中空軸はその自由端において、特に自動的な変速装置を
介してサーボモータに連結されている。

【００５６】インダクタの位相グループは一般的に、ロ
ールジャケットの異なる周範囲にわたって延びている。
この場合、ロール外周に短い長さを有する位相グループ
を介して、一般的に、大きな熱源密度がロール表面に生
じる。

【００５７】これにより、ロール外周における加熱領域
を明確に画成するために、横方向継鉄の端部とロールジ
ャケットの内周面との間の磁気的に有効な空隙ができる
だけ小さくなっている。これは、インダクタの導体の半
径方向高さをできるだけ低くしなければならないことを
意味する。

【００５８】これは本発明では、インダクタの導体が円
筒半割り部材の形をしていることによって考慮される。
この導体半割り部材はその内周面に、自己潤滑特性を有
する電気絶縁性の薄い合成樹脂ライニング、例えばテフ
ロン（登録商標）を備えている。この合成樹脂ライニン
グには、このような合成樹脂で均一に被覆した横方向継
鉄の端部が滑ることができるように支持されている。

【００５９】インダクタがロールジャケットに固定連結
されていると、磁気的な空隙を更に小さくすることがで
きる。この場合、インダクタの外周面とロールの内周面
の間の必要な間隔は、ロールの最大曲がりによってでは
なく、ロールとインダクタの間の必要な電気的絶縁体に
よって決定される。

【００６０】インダクタがロールと共に回転するので、
定置された磁束循環軸線を維持するために、インダクタ
の個々の導体は、直流整流巻線のように、ループ状また
は波状に直列に接続され、インダクタの一端でコレクタ
の層板に沿って個別的に案内されている。このコレクタ
を介して電源との電気的な接続が行われる。

【００６１】横方向継鉄が位相境界の間のそのブリッジ
位置から外に回転させられると、磁気回路の磁気抵抗は
非常に大きくなる。これに対応して、磁束と、ロールジ
ャケット内の誘導加熱出力が大幅に低下する。

【００６２】二相の対称な導体構造を有するインダクタ
の場合には、位相境界がロール外周で直径方向に向き合
っている。横方向継鉄の縦方向軸線が９０°だけそれぞ
れ位相グループの中央の方に回転させられると、横方向
継鉄に関して、インダクタの起磁力が増大するので、横
方向継鉄を経て磁束が流れない。比較的に小さな漏洩磁
束のほかに、磁束はロールジャケットに存在しないの
で、実際には加熱出力は全く発生しないかあるいは非常
にわずかしか発生しない。

【００６３】横方向継鉄を回転させることにより、磁気
回路の発生起磁力と、磁束と、ロールジャケット内で発
生する加熱出力は、その最高値から無段階に零近くまで
低下する。そのために、インダクタの電流回路の何らか
の変更を行う必要はない。

【００６４】それによって、ロール加熱の調節が非接触
式に可能である。接触子摩擦による摩耗は最初から閉め
出され、制御によって生じるエネルギー損失は無視でき
るほど小さい。

【００６５】加熱出力のこの非接触式調節はロールのク
ラウン幅全体にわたって均一に行うことができ、しか
も、対応する個所にある横方向継鉄区間を回転させるだ
けで、例えばロールの端部で区間毎に行うことができ
る。それによって、ロールのクラウン幅全体にわたっ
て、所望される熱源分布または温度分布を生じることが
でき、そのために機械を停止する必要がない。従って、
プロセスを実施しているときに連続的に検出されるプロ
セスデータおよび製品データに基づいて、温度分布を最
適化することができる。

【００６６】ロール外周の領域的な加熱は本発明に従
い、位相グループが異なる大きさの外周範囲にわたって
延びるように配置されていることにより達成される。こ
のような非対称の二相の導体構造を備えたインダクタの
場合には、位相グループの間の境界がもはや直径方向に
向き合っていない。位相グループの中心角は互いに３６
０°の補角をなす。両位相グループの各々において同じ
電流が流れるので、その起磁力は同じである。これに対
して、磁気回路の磁気抵抗は中心角に比例し、磁束は中
心角に逆比例する。これは勿論、磁気回路の磁気抵抗が
ロールジャケットによって決まるときにのみ当てはま
る。これに対して、横方向継鉄とロールジャケットの間
の非強磁性空隙と横方向継鉄自体の、共通の磁束循環軸
線（通過軸線）内にある磁気抵抗は当てはまらない。

【００６７】しかし、ロール材料の浸透性は、ロールジ
ャケットの磁場の強さが比較的に弱いときに最大である
ので、この条件を満たすためには、空隙を極端に小さく
しなければならない。しかし、これはインダクタの導体
の必要厚さによって限界がある。すなわち、半径方向に
おけるインダクタの渦電流の出力損失を抑制し最小にす
るために、シェル状の導体によってまたは半径方向にお
いて互いに絶縁された薄い複数の伝導性層からなる導体
によって、インダクタの導体をできるけ薄く形成しても
限界がある。

【００６８】それにもかかわらず、上記条件を満足する
ために、本発明では、インダクタの交流磁束に直流磁束
が重ね合わされる。それによって、ロールジャケット内
の磁場の強さがジャケット鋼のＢ−Ｈ曲線の低い浸透範
囲に移動し、それによって横方向継鉄の磁気伝導材料の
浸透性が大幅に低下することはない。これは適切な強磁
性材料の選択と、横方向継鉄の充分に大きな磁気導体横
断面によって達成可能である。

【００６９】直流源をインダクタの交流回路に結合する
ことは公知のごとく、低域フィルタ、例えば絞りによっ
て行われる。

【００７０】横方向継鉄は絶縁された薄板を積層して形
成され、例えばＧＦＫ製のバンデージで保持される。こ
の場合、個々の薄板は流れ方向に横にして配置されてい
る。それによって、横方向継鉄内の渦電流が効果的に抑
えられる。

【００７１】位相グループの磁気抵抗は本発明に従い、
位相グループの範囲の横方向継鉄によるロールジャケッ
トの被覆と、隣接する位相グループのための空隙の面積
が異なる大きさであることによって、所望な比に調節す
ることが可能である。これは磁束循環軸線から横方向継
鉄の軸線を適当にずらすことによって行うことができ
る。その代わりにあるいはそれに加えて、磁気抵抗の比
を調節するために、両位相グループのための空隙の大き
さが異なるようにすることができる。これは、横方向継
鉄の端部を、対応して形成された磁極片の形に非対称に
形成することによって達成可能である。

【００７２】小さな中心角を有する位相グループが大き
な加熱出力比を有するようにするときには、この位相グ
ループの磁気回路は小さな空隙と大きな空隙面積を保
ち、この位相グループの通過により横方向継鉄を介して
ロールジャケットによって駆動される磁気交番流と、そ
れによって発生する熱源密度が、ロールの残りの外周よ
りも高くなるように形成されている。ロール隙間に対し
て横方向継鉄と共にインダクタを回転させることによ
り、この加熱領域はプロセス技術的にその都度最も所望
される位置にもたらすことができる。

【００７３】それによって、圧延材への最適な熱伝導と
同時に、最適なエネルギー使用が達成可能である。

【００７４】対流や熱輻射によって圧延材に作用しない
最大ロール外周部分で生じるエネルギーロスは、この外
周範囲における小さな加熱出力および表面温度の適当な
低下によって、大幅に低減させることができる。

【００７５】ロールジャケットの周囲の励磁は、延びた
軸方向の導体配置によって、インダクタの電流案内長さ
全体にわたって必ず同じ大きさである。これは一般的
に、インダクタの単相給電の場合の磁束や磁束密度およ
び熱源密度にも当てはまる。多相給電の場合これは、す
べての横方向継鉄区間が磁束循環軸線に関して同じ角度
位置を有するとき、少なくとも横方向継鉄区間の範囲に
わたっておよびクラウン幅全体にわたって当てはまる。
この場合、ロールジャケットの外径と内径の間における
渦電流経路の移行は、インダクタの端部で初めて生じ
る。

【００７６】従って、境界磁場を制御するため特別な構
造的な手段と、例えばロールジャケットの穴内のヒート
パイプのような軸方向の温度分布を均一にするための特
別な構造的な手段は、原理的には不要である。特にクラ
ウンの加熱されないかまたは弱く加熱される区間への移
行範囲における熱的な境界領域の適切な制御は、移行範
囲内の横方向継鉄を相対的に適当に回転させることによ
って可能である。この場合、隣接する横方向継鉄の間の
境界で渦電流経路が半径方向に扇形に広がり、縁部層の
渦電流密度が変化する。

【００７７】外側のロール表面におけるロール加熱の熱
的な時定数は非常に低い。というのは、熱源がロールジ
ャケットの薄い縁部層内にのみ存在するからである。従
って、熱通過抵抗と熱容量は、外側のロール縁部に関す
る熱の流れにとってきわめて小さい。これは勿論、外側
のロール縁部にある熱源についてのみ当てはまる。表皮
効果ためにロールの内周面で生じる熱源は、加熱過程を
遅延する。更に、これから出発する熱の流れの一部はイ
ンダクタ室に流れ、従ってロールが加熱されなくなる。

【００７８】本発明では、これらの不所望な作用は、ロ
ール鋼と比べて非常に小さな電気的な比抵抗を有する材
料、例えば銅からなる層が、ロール円筒体の内周に直に
接して取付けられていることによって除去される。この
層の厚さは電場の侵入深さに一致している。それによっ
て、ロールに誘導的に伝達される加熱出力は、ロールの
内周面と外周面の比抵抗の比で分割され、それによって
熱は主として外側のロール表面で発生する。

【００７９】ロールジャケットの縁部領域から軸フラン
ジとロールスタンドへの熱の排出を阻止することによ
り、加熱過程を大幅に加速することができる。

【００８０】そのために、本発明では、ロールの軸フラ
ンジとインダクタの間のリング状の空間に、インダクタ
の出線または接続線を適切に配置することにより、軸フ
ランジの全長またはほぼ全長にわたって軸フランジを付
加的に誘導加熱することができる。

【００８１】二相インダクタの場合、両出線は周方向に
おいて１８０°だけずらしてインダクタの軸フランジの
溝内に配置されている。両軸フランジの間の同軸の環状
室内で、周方向において１８０°だけずらした２個の磁
極ブリッジが挿入されている。この磁極ブリッジはロー
ルの軸フランジの磁極とインダクタとを、磁気を伝導す
るように接続する。磁極ブリッジの接続線が電流導体の
接続線と共に９０°の角度をなすと、追加加熱部が働
き、角度が０°であると、追加加熱部がほぼ停止する。

【００８２】この角度位置においてできるだけ完全な誘
導結合解除を達成するために、インダクタの軸フランジ
の外側に、導電性の良好な材料からなる板が嵌め込まれ
ている。この板は導体と磁極の間の周範囲内の環状室を
電磁的に遮蔽する。磁極ブリッジが空隙なしに環状室を
架橋すると、すなわち両端がロールとインダクタの軸フ
ランジの対抗する外周面に接触すると、きわめて良好な
切換えが達成される。そのために、磁極ブリッジがセグ
メントとして軸受ブッシュに一体化されていると合目的
である。

【００８３】

【発明の実施の形態】次に、実施の形態に基づいて本発
明を詳しく説明する。

【００８４】加熱ロール１のための誘導加熱装置は、ロ
ールジャケット２と、軸フランジ３，３′と、インダク
タ４を備えている。この軸フランジ上には加熱ロール１
が回転可能に支承されている。このインダクタの軸フラ
ンジ７，７′は加熱ロール１の軸フランジ３，３′の軸
方向穴に挿入されている。

【００８５】図１，２に示すように、インダクタ４はロ
ールジャケット２の内側に配置され、図示した単相の実
施の形態では、絶縁要素５．３によって電気的に分離さ
れ互いに機械的に連結された２つの導体部分５．１，
５．２に分割された内側電流導体５と、外側電流導体６
と、内側の滑り接触子８．１，８．１′と外側の滑り接
触子８．２，８．２′を備えた滑り接触子支持体８，
８′と、スピンドルナット９．１，９．２と、スピンド
ル１０と、内側電流導体５の磁気遮蔽体１１とからなっ
ている。

【００８６】インダクタコイル（インダクタスプール）
４′の外側電流導体６は円形棒またはプロフィル付き棒
であるが、円筒シェルでもよく、ロールジャケット２の
内周に均一に分配配置され、その端部はインダクタ４の
軸フランジ７，７′に固定されている。電源に対する外
側電流導体６の接続は加熱ロール１の両端から内側電流
導体５と内側滑り接触子８．１，８．１′と滑り接触子
支持体８，８′と外側滑り接触子８．２，８．２′を介
して行われている。外側電流導体６は周方向において、
その全長にわたってあるいは部分的に互いに連結されて
いる。それによって、外側滑り接触子８．２，８．２′
の電流は外部電流導体６の周囲に均一に分配される。２
個の滑り接触子支持体８，８′の間で、電流は、図１，
２において矢印で示すように、インダクタ全周にわたっ
て外側電流導体６内を同じ方向に流れる。これにより、
磁束がロールジャケット内に発生する。この磁束は図２
において矢印で示すように周方向に流れる。

【００８７】磁束はロールジャケット内に渦電流を誘起
し、この渦電流は図１において矢印で示した電流路に沿
って流れる。渦電流路の長さ、ひいてはロールジャケッ
トの加熱幅は、外側電流導体６の電流を通す長さを適当
に変えることによって調節可能である。これはスピンド
ル１０を操作することによって達成される。このスピン
ドルはその両端部において管状の内側電流導体５内に回
転可能に支承され、内側電導体５に対して電気的に絶縁
されている。この絶縁物は例えばテフロン（登録商標）
製の滑り軸受ブッシュの形をしている。

【００８８】スピンドル１０は同じ長さの２つの部分か
らなっている。この部分はねじピッチが同じであるがね
じが反対向きである。スピンドル１０の部分上にあるス
ピンドルナット９．１，９．２は同様に、ねじピッチが
同じで反対向きであり、かつ軸方向ロール中心に関して
対称にスピンドル１０上に配置されている。スピンドル
１０が回転させられると、回転方向に応じてスピンドル
ナット９．１，９．２が滑り接触子支持体８，８′と共
に、それぞれ同じ距離だけ互いに近接する方向にあるい
は互いに離れる方向に移動する。これにより、外側電流
導体６の電流を通す長さ、ひいてはローラジャケット２
の誘導加熱幅が小さくなるかまたは大きくなる。

【００８９】滑り接触子支持体８によって画成された区
間の外側において、内側電流導体５内を流れる電流によ
って、ローラジャケット２内に渦電流が誘起されないよ
うにするために、内側電流導体５は半割り部材１１．
１，１１．２からなる磁気遮蔽体１１を備えている。こ
の２つの半割り部材はそれぞれ、相互に絶縁された強磁
性薄板から作られ、そして外面に電気をよく通す材料で
作られた電磁遮蔽体１２を備えている。磁気遮蔽体１１
は加熱ロール１の全長に沿って、少なくとも、図示して
いない電源に対する内側電流導体５の部分５．１，５．
２の接続部の間の内側電流導体５の全長に沿って延びて
いる。これにより、ローラジャケット２の縁部領域だけ
でなく、軸フランジ３，３′，７，７′内でも、渦電流
の誘起が阻止される。

【００９０】しかし、所定の場合、例えば加熱ロール１
を加熱する際、この領域内の温度範囲に能動的に影響を
与えることが望ましい。

【００９１】これは本発明に従い、２個の半割り部材１
１．１，１１．２が異なる直径を有し、それによって互
いに回転させることができ、回転角度に依存して内側電
流導体５を部分的に露出させるように磁気遮蔽体１１を
形成することによって行うことができる。これにより、
軸フランジ３，３′またはローラジャケット２の縁部領
域に対する内側電流導体５の誘導結合を高めることがで
き、従って、誘導的に伝達される熱出力を、零からその
都度必要な値に無段階に増大させることができる。

【００９２】回転角度を調節するために、磁気遮蔽体１
１の半割り部材１１．１，１１．２の少なくとも一方は
加熱ロール１の少なくとも片側で、外部から取扱い操作
するために充分なほど、軸フランジ７を通ってインダク
タ４から外に案内されている。

【００９３】ロール１の運転中、インダクタ４はその中
に組み込まれたすべての要素と共に定置されている。従
って、インダクタ４の軸フランジ７は加熱ロール１の軸
フランジ３内に回転可能に支承されて挿入され、その端
部がロールスタンドに固定されている。管状の内側電流
導体５もその部分５．１，５．２の端部が機械の台に支
持され、電源の電気的な装置に電気に連結されている。
内側電流導体はその端部のそれぞれ電気的に絶縁する軸
受上で、内側にスピンドル１０を支持し、外側に磁気遮
蔽体１１の半割り部材１１．１，１１．２を支持してい
る。半割り部材１１．１，１１．２の軸受は異なる外径
を有し、軸方向にずらして配置されている。従って、軸
受は半割り部材１１．１，１１．２相互の回転を可能に
する。内側電流導体５はスピンドル１０と磁気遮蔽体１
１と共に、インダクタ４の軸フランジ７の軸方向穴を通
って、外部から取扱い操作可能に加熱ロール１の内室か
ら外に案内されている。

【００９４】図３，４には、対称的な二相の実施の形態
のインダクタ４を備えた誘導加熱装置が示してある。

【００９５】インダクタコイル４′の外側電流導体１
３′，１４′は同じ大きさの２つの位相グループ１３，
１４に分割され、絶縁棒１５によって電気的に分離され
ている。電気的な位相角度は１８０°である。すなわ
ち、電流は一方の位相グループでインダクタ４の一端か
ら他端に流れ、そして他方の位相グループに再び戻る。
電流供給線１７，１８はインダクタ４の一方の端部に設
けられ、インダクタの他端において両位相グループ１
３，１４が位相ブリッジ１８によって互いに接続されて
いる。

【００９６】両位相グループ１３，１４の外側電流導体
１３′，１４′は、共通の磁束循環軸線１９を有する。
この磁束循環軸線はロール軸線と周囲の位相境界との間
を延びている。磁束循環軸線１９内には、磁極片２１を
備えた横方向継鉄２０が対称に配置されている。

【００９７】各々の位相グループ１３，１４はその磁束
循環の回転方向が反対向きであるため、その固有の磁気
回路２２または２３を形成している。その際、ロールジ
ャケット２はそれぞれの位相グループ１３または１４に
よって覆われた部分に、このような磁気回路のコアを形
成している。ロールジャケット２の両コア半部はそのそ
れぞれ同名の磁極が位相境界で互いに突き合わせられて
いる。その際、横方向継鉄２０は、直径方向において向
き合っている、両コア半部の反対向きの磁極の間で、両
磁気回路の共通のブリッジを形成している。位相グルー
プ１３または１４によって生じる磁束の方向は図４にお
いて矢印で示してある。

【００９８】磁気回路２２または２３の磁気抵抗はロー
ルジャケット２の内面と横方向継鉄２０との間の空隙２
４の幅と表面積によって決まる。空隙が狭ければ狭いほ
ど、および空隙の表面積が大きければ大きいほど、その
磁気抵抗が小さくなり、所定の起磁力または励起出力の
ときに磁束が大きくなる。すなわち、インダクタ４とロ
ールジャケット２の間の誘導結合が狭くなる。従って、
空隙は好ましくは、外側の電流導体１３′，１４′の半
径方向の厚さとロールジャケット２の曲がりを許容する
ように、狭く採寸されている。

【００９９】空隙の表面積は、周方向における磁極片２
１，２１′の幅を増大させることによって、ロールジャ
ケット２内の周囲の磁束密度分布または熱源密度分布の
必要な均一性を許容するように、大きくすることが可能
である。他方では、ロール外周で磁極片を適当な形にし
かつ適当に増大させることにより、周囲の磁束密度分布
と熱流れ密度分布を広い限界内で変更可能である。

【０１００】横方向継鉄２０を磁束循環軸線１９から９
０°だけ回転させると、インダクタ４とロールジャケッ
ト２の間の誘導結合、すなわち所定の誘導電流でロール
ジャケット２に伝達可能な加熱出力を、その最大値から
零に低下させることができる。

【０１０１】この限界位置における磁場は図５に示して
ある。位相グループ１３，１４の起磁力が横方向継鉄に
関して相殺されるので、漏れ電流だけが生じる。ロール
ジャケット２の内部の非磁性スペースを通る、空隙２４
に比べてかなり大きな経路に基づいて、漏れ電流は横方
向継鉄２０のブリッジ位置における電流よりもかなり小
さい。これは、熱源が電流密度の２乗に比例するので、
誘導伝導される加熱出力に該当する。従って、インダク
タ電流が一定であると、加熱出力は、横方向継鉄２０を
回転させるだけで、広い限度内で変更可能である。

【０１０２】これは、加熱ロール１の表面の温度分布を
調節および維持する際に、公知の装置と比較して、イン
ダクタ電流の制御をきわめて簡単にする。電流を所定の
値に一定に保持することで充分である。加熱ロール１の
表面温度は横方向継鉄２０の回転角度によって簡単に制
御可能である。

【０１０３】その際、加熱ロール１のクラウン幅（キャ
ンバー幅）にわたって、特に異なる幅の加熱領域にわた
って所定の温度分布を生じることができるようにするた
めに、図３に概略的に示すように、横方向継鉄２０は軸
方向において、相対的に回転可能な複数の区間２０′，
２０″，２０″′に分割されている。

【０１０４】外側の両横方向継鉄２０′，２０″′は、
インダクタ４とロールジャケット２の間の最小誘導結合
の限界位置にある。中央の横方向継鉄２０″はブリッジ
位置を占める。すなわち、最大誘導結合を生じる。

【０１０５】この配置構造に基づいて、渦電流はロール
ジャケット２の軸方向中央区間においてのみ発生する。
渦電流路と渦電流の方向は矢印で示してある。位相グル
ープ１３，１４の電流導体１３′，１４′内の電流は、
矢印で示した流れ方向を変更不可能であるので、インダ
クタ４とロールジャケット２の間の誘導結合が一定であ
る場合磁束密度ひいては熱源密度は軸方向において必ず
一定である。これは、図３に示すように、横方向継鉄２
０の軸方向長さについて当てはまる。

【０１０６】しかしながら、横方向継鉄２０の中央区間
２０″の縁部範囲では、結合が非常に低下するので、軸
方向に流れる電流は、半径方向に扇形に拡がることによ
って零まで低下する。それによって、ロールジャケット
２の内周と外周に生じる渦電流路の表面近くの層が、横
方向継鉄２０の端部を経て互いに混じり合う。その際形
成される電磁的および熱的縁部領域は、ロールジャケッ
ト２の厚さに依存して横方向継鉄２０の軸方向端部から
かなり突出し、特に外側の区間２０′，２０″′がブリ
ッジ位置にあるときに、ロール１の軸フランジ３の範囲
内まで達する。

【０１０７】横方向継鉄２０の区間２０′，２０″，２
０″′は、同心的に配置され互いに回転可能に支承され
た中空軸２５′，２５″，２５″′上に装着されてい
る。この場合、最も内側の中空軸２５′は加熱ロール１
の一方の側においてインダクタ４の軸フランジ７に回転
可能に支承され、最も外側の中空軸２５″′は加熱ロー
ル１の他方の側においてインダクタ４の軸フランジ７に
回転可能に支承されている。中空軸の端部は加熱ロール
１の一方の側でインダクタ４の軸フランジ７の軸方向穴
を通って外側から取扱い操作可能に引き抜かれる。中空
軸の端部は温度制御装置の一部である調節装置に連結可
能である。

【０１０８】横方向継鉄２０は中空軸２５の負荷を軽減
するためにおよび空隙を最小限に抑えるために、インダ
クタ４の内周面、すなわち電流導体１３′，１４′の内
面に直接支承されている。

【０１０９】そのために、磁極片２１の表面には、自己
潤滑特性を有する電気絶縁性および耐熱性の材料、例え
ばテフロンからなる絶縁キャップ２６がかぶせてある。

【０１１０】図６，７は、本発明による付加的な周囲領
域加熱のための加熱ロール１の構造を示している。

【０１１１】熱出力を周囲の加熱領域２７に集中させる
ために、位相グループ１３，１４はロール外周の異なる
大きさの範囲にわたって延び、同じ電流を案内する。従
って、両位相グループ１３，１４の起磁力は同じであ
る。位相グループの磁束循環軸線１９は、位相グループ
１３と共に周囲加熱領域２７を形成する円板セグメント
のエッジを形成する。

【０１１２】磁束循環軸線１９内には横方向継鉄２０．
１が配置されている。磁極片２１，２１′と空隙２４を
適当に形成することにより、位相グループ１３の磁気回
路の磁気抵抗は、位相グループの磁気回路の磁気抵抗よ
りも低くなる。この位相グループは大きな経路長に基づ
いて大きな磁気抵抗を有する。

【０１１３】図６の実施の形態は、電流導体１３′を有
する位相グループ１３の磁気回路の磁気抵抗が、電流導
体１４′を有する位相グループ１４の磁気回路の磁気抵
抗の３分の１であるという仮定に基づいている。その結
果、位相グループ１３の磁気回路内で電流導体１３′の
起磁力によって生じる磁束は、位相グループ１４の磁気
回路内で電流導体１４′の同じ大きさの起磁力によって
生じる磁束の３倍の大きさである。これは、図６におい
て矢印の数によって示してある。熱源密度が磁束密度の
２乗に比例するので、加熱領域２７では熱源密度は残り
のロール周囲の９倍である。その結果、熱出力の７５％
が加熱領域で変換される。

【０１１４】図７は、起磁力を変更しない場合の、横方
向継鉄２０．１が水平領域から１８０°だけ回転したと
きに形成される磁場を示している。横方向継鉄２０．１
に関連して位相起磁力は部分的に相殺される。この場
合、磁束循環軸線と磁気回路は横方向継鉄２０．１によ
って印加される。図７の実施の形態では、両磁気回路の
発生する起磁力は位相起磁力の４分の１である。

【０１１５】磁気回路の磁気抵抗に関して同じ仮定から
出発すると、横方向継鉄２０．１の脚部によって閉じ込
められる内部の磁気回路２８内の磁束は、外側の磁気回
路２９の磁束の３倍である。しかし、これは、起磁力が
小さいので、図６の加熱領域２７の最大磁束密度の４分
の１にすぎない。

【０１１６】これは、図７の横方向継鉄２０．１の位置
での最大熱源密度が、図６の横方向継鉄２０．１の位置
における最大熱源密度の１６分の１にすぎないことを意
味する。

【０１１７】その結果、図６の全誘導結合に比較して、
伝達される全体の加熱出力は９％になる。

【０１１８】インダクタコイル４′の電流導体１３′，
１４′に至る電源接続線１７，１８は、インダクタ４の
軸フランジ７の溝内に設けられている。電源接続線１
７，１８を流れる位相電流はその起磁力が、加熱ロール
１とインダクタ４の軸フランジ３，７内で磁束を生じ
る。この磁束は軸フランジを加熱するために利用可能で
あり、そうでない場合には抑制しなければならない。

【０１１９】図８，９には、これをいろいろな磁気回路
の調節によって可能にする装置が示してある。その際、
図８には、加熱のために磁束を利用する位置にある装置
が示してある。これに対して、図９には、磁束が効果的
に抑制される位置にある磁気回路が示してある。

【０１２０】二相磁気回路装置は加熱ロール１の軸フラ
ンジ３と、電磁遮蔽キャップ３０を有するインダクタ４
の軸フランジ７と、磁極ブリッジ３１と電磁的な磁極遮
蔽キャップ３２を有する調節リング３５とからなってい
る。

【０１２１】図８において、強磁性材料からなる磁極ブ
リッジ３１は、それぞれ２個の遮蔽キャップ３０の間の
外周範囲内の空隙３３を架橋し、それによってそれぞ
れ、同じ大きさの磁気抵抗を有する両給電線１７，１８
のための磁気回路を形成している。

【０１２２】この磁気回路内で、給電線１７，１８内の
位相電流の起磁力によって、図８において矢印で示すよ
うに磁束が駆動される。それによって、軸フランジ３，
７内で渦電流が誘起される。この渦電流は軸フランジを
加熱する。

【０１２３】このような加熱が不所望である場合には、
調節リング３３を９０°だけ回転させることにより、磁
極ブリッジ３１が給電線１７，１８の半径方向上方に位
置決めされ、電磁的磁極遮蔽キャップ３２が磁気回路の
磁極３４の上方に位置決めされる。それによって、加熱
ロール１の軸フランジ３はインダクタ４の軸フランジ７
によって電磁的に完全に遮蔽される。従って、給電線１
７，１８の磁気回路が実質的に遮断されるので、磁束が
効果的に抑えられる。

【０１２４】図８と図９に示した、磁気回路の完全閉鎖
位置と完全開放位置との間、あるいは磁束の完全形成位
置と完全抑制位置の間で、調節リング３５を適当に回転
させることにより、中間位置も可能である。

【０１２５】図８，９に示した磁気回路装置はロールジ
ャケットを加熱するために使用可能である。この場合、
位置３はロールジャケット２を示し、位置７は横方向継
鉄２０．２を示し、そして位置１７と１８はインダクタ
４の両位相の電流導体１３′，１４′を示している。こ
の場合、横方向継鉄２０．２は曲がり矯正ロールのクロ
スヘッドである。このクロスヘッドの上方に、絶縁され
た薄板を巻いたシリンダが磁気導体として同心的に配置
されている。

【０１２６】磁極ブリッジは好ましくは液圧要素として
形成されているかあるいはこの液圧要素に一体化されて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単相のインダクタを備えた加熱ロールの縦断面
図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿った横断面図である。

【図３】二相のインダクタを備えた加熱ロールの縦断面
図である。

【図４】図３のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。

【図５】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図であ
る。

【図６】二相のインダクタを備え、図４に似た位相グル
ープを非対称に（加熱される区間を中央に）配置した加
熱ロールの横断面図である。

【図７】継鉄を１８０°回転させて縁部領域を加熱しな
い、図６の加熱ロールの横断面図である。

【図８】磁極ブリッジが結合位置にある、二相のインダ
クタを備えた加熱ロールの軸フランジの横断面図であ
る。

【図９】磁極ブリッジ装置が遮蔽位置にある、図８の加
熱ロールの軸フランジの横断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱ロール ２ ロールジャケット ３，３′ ロール軸フランジ ４ インダクタ ４′ インダクタコイル ５ 内側電流導体 ５．１ 内側電流導体の部分 ５．２ 内側電流導体の部分 ５．３ 絶縁要素 ６ 外側電流導体 ７，７′ インダクタの軸フランジ ８，８′ 滑り接触子支持体 ８．１，８．１ 内側の滑り接触子 ８．２，８．２ 外側の滑り接触子 ９ スピンドルナット ９．１ 左ねじのスピンドルナッ
ト ９．２ 右ねじのスピンドルナッ
ト １０ スピンドル １１ 磁気遮蔽体 １１．１ 磁気遮蔽体の半割り部材 １１．２ 磁気遮蔽体の半割り部材 １２ 電磁遮蔽体 １３ 位相グループ １４ 位相グループ １３′ 位相グループ１３の電流
導体 １４′ 位相グループ１４の電流
導体 １５ 絶縁棒 １６ 位相ブリッジ １７ 給電線 １８ 給電線 １９ 磁束循環軸線 ２０ 横方向継鉄 ２０．１ 円板セグメントしての横
方向継鉄 ２０′，２０″，２０″′ 横方向継鉄の区間 ２１，２１′ 横方向継鉄の磁極片 ２２ 磁気回路 ２３ 磁気回路 ２４ 空隙 ２５′，２５″，２５″′ 中空軸としての回転軸 ２６ 絶縁キャップ ２７ 周囲の加熱領域 ２８ 内側の磁気回路 ２９ 外側の磁気回路 ３０ 電磁遮蔽キャップ ３１，３１′ 磁極ブリッジ ３１．１，３１．１′ 磁極ブリッジ ３２，３２′ 電磁的な磁極遮蔽キャッ
プ ３３ 空隙 ３４ 磁極 ３５ 調節リング ３６ 絶縁カバー Ｉ−Ｉ 図１の横断面 ＩＩ−ＩＩ 図３の横断面 ＩＩＩ−ＩＩＩ 図３の横断面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルートウイッヒ・ヘレンタール ドイツ連邦共和国、57399 キルヒフン デム、シユレレヴエーク、16 (72)発明者 ヴアルター・パット ドイツ連邦共和国、57078 ブッヒエン、 グリュナー・ヴエーク、２ (72)発明者 ジャクサ・フオン・シユヴアイニッヒエ ン ドイツ連邦共和国、57250 ネットフエ ン− ドイツ、マールブルガー・ストラ ーセ、23 (56)参考文献 特開 平10−111612（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−74009（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−14762（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/14 G03G 15/20 H05B 6/36

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端部に軸フランジを備え回転可能に支承
   された中空円筒状のロールジャケットと、このロールジ
   ャケットによって取り囲まれた空間内に配置されかつ部
   分的にまたは領域的に調節可能にロールジャケットと誘
   導結合するインダクタとを備え、このインダクタが単相
   または多相の電流を通すインダクタコイルを備えてい
   る、加熱ロールのための誘導加熱装置において、 ロールジャケット（２）自体がインダクタとの誘導結合
   の際に磁気コアとして機能し、インダクタコイル
   （４′）が１個または複数の棒状またはシェル状の電流
   導体（６，１３′，１４′）からなり、この電流導体が
   ロールジャケット（２）の内面近くにおいて軸線平行に
   配置されて周囲に分配され、かつ少なくとも加熱ロール
   （１）のクラウン幅全体を越えて軸方向に延び、ロール
   ジャケット（２）に対する電流導体（６，１３′，１
   ４′）の誘導結合が部分的にまたは領域的に調節可能で
   あることと、 単相構造の場合、インダクタコイル（４′）の外側の電
   流導体（６）が、ロールジャケット（２）に対して誘導
   結合される部分においてのみ、電流を通され、そのこと
   を実現するために、外側の電流導体（６）がその全長に
   わたってまたは一部にわたって、インダクタコイル
   （４′）の内面にある軸方向の平行な１つまたは複数の
   接触子軌道において電気的に接続され、その際滑り接触
   子支持体（８，８′）に固定された内側の滑り接触子
   （８．１，８．１′）が、加熱ロール（１）の軸線近く
   に配置された内側の電流導体（５）に沿って案内され、
   滑り接触子支持体（８，８′）に固定された外側の滑り
   接触子（８．２，８．２′）が前記の軸方向の平行な接
   触子軌道に沿って案内されていることと、多相構造の場合、 横方向継鉄（２０）がロールジャケッ
   ト（２）内で少なくともクラウン幅全体にわたって回転
   可能に配置され、横方向継鉄がその基本位置で周囲の位
   相境界の間を通って延び、かつ加熱ロール（１）の軸線
   回りに相対的に回転可能な軸方向の個々の区間（２
   ０′，２０″，２０″′）に分割され、この区間がロー
   ルジャケット（２）に対して異なる大きさの空隙を有す
   ること、 を特徴とする誘導加熱装置。
2. 【請求項２】 インダクタ（４）が固有の軸フランジ
   （７，７′）を備え、この軸フランジが加熱ロール
   （１）の軸フランジ（３，３′）内に動かないようにま
   たは回転可能に支承されていることを特徴とする請求項
   １記載の誘導加熱装置。
3. 【請求項３】 内側の電流導体（５）が加熱ロール
   （１）のクラウン幅の軸方向中央において、互いに電気
   的に絶縁された２つの部分（５．１，５．２）に分割さ
   れ、加熱ロール（１）の両側で軸フランジ（３，３′）
   を通って外に案内され、そして交流電源に接続され、滑
   り接触子支持体（８，８′）が加熱ロール（１）のロー
   ルクラウン部の軸方向中心に関して対称に配置され、か
   つ各々１個のスピンドルナット（９）に固定され、この
   スピンドルナットがロールの反対側のスピンドルナット
   と反対向きで同じ大きさのねじピッチ（９．１，９．
   ２）を備えていることを特徴とする請求項１記載の誘導
   加熱装置。
4. 【請求項４】 内側の電流導体（５）がその全体または
   少なくとも一部に、磁気的な遮蔽体（１１）を備えてい
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載
   の誘導加熱装置。
5. 【請求項５】 遮蔽体（１１）が軸方向に延びる空隙を
   有する強磁性ジャケットからなり、その周囲に、電磁的
   な遮蔽体（１２）として作用する、導電性の良好な材料
   からなる層を備えていることを特徴とする請求項４記載
   の誘導加熱装置。
6. 【請求項６】 遮蔽体（１１）が半割り部材（１１．
   １，１１．２）として形成され、この半割り部材が加熱
   ロール（１）の縁部範囲およびまたは軸フランジ（３，
   ３′）の範囲まで延び、かつ少なくとも縁部範囲と軸フ
   ランジ（３，３′）の範囲において互いに回転可能であ
   ることを特徴とする請求項４または５記載の誘導加熱装
   置。
7. 【請求項７】 インダクタコイル（４′）の電流導体
   （１３′，１４′）が、その両端において電気的に接続
   される前には互いに電気的に絶縁された位相グループ
   （１３，１４）をなし、多相交流に接続される際に、そ
   の両端において電気的に接続され、位相グループ（１
   ３，１４）が一端で電気的に相互接続されていることを
   特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱装置。
8. 【請求項８】 横方向継鉄（２０）の区間（２０′，２
   ０″，２０″′）が互いに絶縁された強磁性材料製の薄
   板からなり、この薄板が層状に重ねられ、かつ磁束方向
   に配置され、前記区間が端部に磁極片（２１，２１′）
   を備え、横方向継鉄（２０）とロールジャケット（２）
   の間の空隙が周方向において変更可能であるように、前
   記区間が形成されていることを特徴とする請求項７記載
   の誘導加熱装置。
9. 【請求項９】 位相グループ（１３，１４）がロール外
   周の異なる大きさの範囲にわたって延び、磁束を案内す
   る横方向継鉄（２０）がロール軸線回りに回転可能な円
   板セグメント（２０．１）として形成されていることを
   特徴とする請求項７または８記載の誘導加熱装置。
10. 【請求項１０】 各々の区間（２０′，２０″，２
    ０″′）が固有の回転軸（２５′，２５″，２５″′）
    を備え、この回転軸が操作のために軸フランジ（３）の
    １つを通って外に案内されていることを特徴とする請求
    項７〜９のいずれか一つに記載の誘導加熱装置。
11. 【請求項１１】 横方向継鉄（２０）が電流導体（１
    ３′，１４′）の内面に滑動可能に支承され、電流導体
    （１３′，１４′）が電気的に絶縁する薄いカバー（３
    ６）を備えているかまたは横方向継鉄（２０）が絶縁キ
    ャップ（２６）を備えていることを特徴とする請求項７
    〜１０いずれか一つに記載の誘導加熱装置。
12. 【請求項１２】 インダクタコイル（４′）が固定配置
    され、ロールジャケット（２）に対する棒状またはシェ
    ル状の電流導体（６，１３′，１４′）の間隔が少なく
    とも、加熱ロール（１）の運転中のロールジャケットの
    最大曲がりに等しいことを特徴とする請求項１〜１１の
    いずれか一つに記載の誘導加熱装置。
13. 【請求項１３】 多相構造の場合において、インダクタ
    コイル（４′）がロールジャケット（２）に固定連結さ
    れ、定置された磁束循環軸線を形成するために、電流導
    体（６，１３′，１４′）がコレクタに沿って案内さ
    れ、コレクタを介して電源との電気的な接続が行われる
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載
    の誘導加熱装置。
14. 【請求項１４】 複数のまたはすべての電流導体（１
    ３′，１４′）が互いに絶縁された多数の導体部分から
    なり、この導体部分が軸方向に巻回される形で直列に接
    続されていることを特徴とする請求項７〜１３のいずれ
    か一つに記載の誘導加熱装置。
15. 【請求項１５】 個々の位相グループ（１３，１４）の
    電流導体（１３′，１４′）がロールジャケット（２）
    の内周の異なる大きさの範囲にわたって延びていること
    を特徴とする請求項７〜１４のいずれか一つに記載の誘
    導加熱装置。
16. 【請求項１６】 単相または多相の交流に直流が重畳さ
    れていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一
    つに記載の誘導加熱装置。
17. 【請求項１７】 ロールジャケットの材料と比べて非常
    に小さな比抵抗を有する材料からなる層が、ロールジャ
    ケット（２）の内周に直接接して取付けられ、この層の
    厚さが電場の侵入深さに一致していることを特徴とする
    請求項１〜１６のいずれか一つに記載の誘導加熱装置。
18. 【請求項１８】 ロールジャケット（２）とインダクタ
    コイル（４′）の電流導体（１３′，１４′）との間
    に、インダクタコイルを被覆する対の磁極ブリッジ（３
    １，３１′）と電磁的な磁極遮蔽キャップ（３２，３
    ２′）が回転可能に配置され、この磁極遮蔽キャップ
    が、回転させることによって、ロールジャケット（２）
    と横方向継鉄（２０．２）を、磁気を伝導するように接
    続するかまたは磁気的に中断し、横方向継鉄（２０，
    ２）がインダクタコイル（４′）の内周に同軸に配置さ
    れた中空シリンダによって形成されていることを特徴と
    する請求項７記載の誘導加熱装置。
19. 【請求項１９】 電流導体（１３，１４）がロールの軸
    フランジ（３）を通って案内された給電線（１７，１
    ８）に接続され、給電線（１７，１８）を被覆する磁極
    ブリッジ（３１，３１′）と電磁的な磁極遮蔽キャップ
    （３２，３２′）が、給電線（１７，１８）と軸フラン
    ジ（３）の間でそれぞれ対をなして回転可能に配置さ
    れ、磁極遮蔽キャップが、回転させることによってロー
    ル（１）の軸フランジ（３）とインダクタコイル
    （４′）の軸フランジ（７）の間の磁気伝導接続または
    磁気遮蔽を行い、磁極遮蔽キャップがロールの軸フラン
    ジ（３）とインダクタコイル（４′）の軸フランジ
    （７）の間で滑り軸受としての働きをすることを特徴と
    する請求項７〜１８のいずれか一つに記載の誘導加熱装
    置。