JP4115634B2 - 複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置 - Google Patents
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- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数の隣接電磁誘導コイルの同期化制御装置に関し、更に詳細には複数の隣接配置した電磁誘導コイルを、相互干渉させることなく作動させることのできる複数の隣接電磁誘導コイルの同期化制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧延ロールの焼き入れの際の加熱に電磁誘導加熱が適用されることは、例えば実公平３−３９４８２号公報などによって周知である。この公報の記載によれば、昇温用加熱コイルと温度保持用加熱コイルとを近接させて配置し、同時に作動させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記複数の電磁誘導コイルを接近させて同時に作動させると、高周波電流の周波数及び位相のずれによる干渉が起こるという問題がある。かかる相互干渉を防止する手段として、前記実公平３−３９４８２号公報に開示された手段は、図３に示すとおり、昇温用電磁誘導コイル１に出力変圧器２を接続した回路と、温度保持用電磁誘導コイル３に可変リアクトルからなる電流調整器４及び出力変圧器５を接続した回路とを、１台の周波数変換装置６に並列に接続し、前記電磁誘導コイル１，３のそれぞれとコンデンサ７とで決定される共振高周波によって電磁誘導加熱を行うようにしたものである（以下共振型という）。
【０００４】
上記電流調整器４の作用は、昇温用電磁誘導コイル１と温度保持用電磁誘導コイル３との間隔をより狭めることを可能にするものである。電流調整器４を設けない場合の電磁誘導コイル１と３とのコイル間隔の限界値（１５０〜２００mm）以下とすることが可能となり、電力消費を少なくし、しかも焼き入れ深度を深くすることができると説明している。なお、図３に示す符号８は電源用変圧器、９は電源スイッチをそれぞれ表す。
【０００５】
なお、前記周波数変換器６に図３に示す３相ダイオード全波整流器（ＲＥＣ）10、平滑用直流リアクトル（ＤＣＬ）11及びサイリスタインバータ12を適用して試験したところ、共振型の発振周波数は、電磁誘導コイル１，３のコイルインピーダンスとコンデンサ７の容量とによって決まるため、圧延ロールの加熱を行う場合には、コイル内にロールが進入するに伴い、前記コイルインピーダンスが大きく変動することによって発信周波数が変動し、電流値を一定に調整するだけでは所定の加熱温度に達することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題に着目してなされたものであり、互いに近接配置する複数の電磁誘導コイルのコイルインピーダンスの変動に関係なく、電流を制御可能で、相互干渉のない複数の隣接電磁誘導コイルの同期化制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するための本発明の複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置は、複数の電磁誘導コイルにそれぞれ接続する複数のＰＷＭインバータと、該複数のＰＷＭインバータに基準波形信号を与える電流同期化信号装置とを備え、前記複数のＰＷＭインバータの出力電流の周波数及び位相を前記基準波形信号に同期させると共に、前記出力電流の電流レベルを前記基準波形信号に基づいて調整するものである。
【０００８】
前記ＰＷＭインバータは、周知のPulse-Width Modulation（パルス幅調節）インバータであり、本発明のＰＷＭインバータとして従来から使用されている基本回路及び変換素子、駆動回路などを適宜使用することができる。使用しうる変換素子としては、絶縁型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ゲートターンオフ（ＧＴＯ）サイリスタ、トランジスタなどである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照し、一実施の形態により本発明を具体的に説明する。
【００１０】
図１に示す第１の実施の形態による複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置13は、圧延ロール（図示せず）の表面焼き入れに適用したものであり、昇温用電磁誘導コイル１及び温度保持用電磁誘導コイル３のそれぞれに電源用変圧器14及び15を用い、それぞれの電源を別系統とした。
【００１１】
そして、昇温用電磁誘導コイル１用インバータとして焼き入れ加熱用ＰＷＭインバータ16を取り付け、また温度保持用電磁誘導コイル３用インバータとして温度保持用ＰＷＭインバータ17を取り付け、電流同期化信号出力回路18の同期信号Ｓを、焼き入れ加熱用ＰＷＭインバータ16、温度保持用ＰＷＭインバータ17それぞれの制御端子に与えるように接続した。なお、図３で説明したものと同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【００１２】
以上説明した第１実施の形態による同期化制御装置13は、昇温用電磁誘導コイル１と温度保持用電磁誘導コイル３との間隔を接近させたにも関わらず相互干渉が起こらず、それぞれ独立した電力制御、コイルの周波数及び波形の制御が容易で、均一な加熱温度が得られた。しかも主回路構成が単純であり、信頼性の高い焼き入れ装置が得られた。
【００１３】
第２の実施の形態による複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置 13-1 、 13-2 を示す図２においては、３相ダイオード全波整流器10-1，10-2は、いずれも商用３相交流電源Ｅ-1，Ｅ-2を使用した基本回路構成とし、ＰＷＭインバータ21-1，21-2は、いずれも素子に絶縁型バイポーラトランジスタＱ11，Ｑ12，Ｑ13，Ｑ14及びＱ21，Ｑ22，Ｑ23，Ｑ24による回路構成としたものであり、図１と同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【００１４】
インバータ21-1，21-2を駆動するディジタル制御回路22-1，22-2は、共通の基準信号波発生回路19から与えられる基準信号によって駆動されるものであり、それぞれ信号波作成回路23-1，23-2、三角波比較回路24-1，24-2及びゲートパルス発生回路25-1，25-2によって構成した。
【００１５】
信号波作成回路23-1，23-2から出力する信号波ｆ-1，ｆ-2の周波数及び位相は基準信号波Ｆに同期し、それぞれの電流レベルは、可変抵抗器からなるレベル設定器26-1，26-2及び電磁誘導コイル20-1を流れる電流Ｉ-1，電磁誘導コイル20-2を流れる電流Ｉ-2によって、それぞれ調整される。前記電流Ｉ-1，Ｉ-2は、変流器27-1，27-2（図２）によって検出し、信号波作成回路23-1，23-2にそれぞれフィードバックさせた。
【００１６】
そして作成した信号波ｆ-1，ｆ-2を、三角波比較回路24-1，24-2に与える。この三角波比較回路24-1，24-2におけるキャリア周波数は４ｋＨｚ（２５０マイクロ秒毎）とした。ゲートバルス発生回路25-1の出力信号ｓ11，ｓ12，ｓ13，ｓ14及びゲートバルス発生回路25-2の出力信号ｓ21，ｓ22，ｓ23，ｓ24を、それぞれ対応するＩＧＢＴＱ11，Ｑ12，Ｑ13，Ｑ14及びＱ21，Ｑ22，Ｑ23，Ｑ24におけるゲートｇ11，ｇ12，ｇ13，ｇ14及びｇ21，ｇ22，ｇ23，ｇ24にそれぞれ与えるようにした。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置は、コイル毎に電源を別系統とし、それぞれに出力周波数及び波形をディジタル制御することができるＰＷＭインバータを使用したので、複数の電磁誘導コイルを互いに接近させて配置した場合でも、コイル間の相互干渉を無くし、各電磁誘導コイルを独立して電力制御、コイルの周波数及び波形を制御することが容易である。
【００１９】
したがって、誘導加熱による焼き入れなど、複数の電磁誘導コイルを接近させて配置する場合に、主回路構成が単純で、信頼性の高い装置として提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置の回路の概要説明図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態による複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置の回路の説明図である。
【図３】 従来例によるサイリスタインバータを使用した共振型誘導加熱回路の概要説明図である。
【符号の説明】
１ 電磁誘導コイル
３ 電磁誘導コイル
５ 出力変圧器
16 ＰＷＭインバータ
17 ＰＷＭインバータ
18 電流同期化信号出力回路
19 基準信号波発生回路
20-1 電磁誘導コイル
20-2 電磁誘導コイル
21-1 ＰＷＭインバータ
21-2 ＰＷＭインバータ
23-1 信号波作成回路
23-2 信号波作成回路
26-1 レベル設定器
26-2 レベル設定器
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数の隣接電磁誘導コイルの同期化制御装置に関し、更に詳細には複数の隣接配置した電磁誘導コイルを、相互干渉させることなく作動させることのできる複数の隣接電磁誘導コイルの同期化制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧延ロールの焼き入れの際の加熱に電磁誘導加熱が適用されることは、例えば実公平３−３９４８２号公報などによって周知である。この公報の記載によれば、昇温用加熱コイルと温度保持用加熱コイルとを近接させて配置し、同時に作動させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記複数の電磁誘導コイルを接近させて同時に作動させると、高周波電流の周波数及び位相のずれによる干渉が起こるという問題がある。かかる相互干渉を防止する手段として、前記実公平３−３９４８２号公報に開示された手段は、図３に示すとおり、昇温用電磁誘導コイル１に出力変圧器２を接続した回路と、温度保持用電磁誘導コイル３に可変リアクトルからなる電流調整器４及び出力変圧器５を接続した回路とを、１台の周波数変換装置６に並列に接続し、前記電磁誘導コイル１，３のそれぞれとコンデンサ７とで決定される共振高周波によって電磁誘導加熱を行うようにしたものである（以下共振型という）。
【０００４】
上記電流調整器４の作用は、昇温用電磁誘導コイル１と温度保持用電磁誘導コイル３との間隔をより狭めることを可能にするものである。電流調整器４を設けない場合の電磁誘導コイル１と３とのコイル間隔の限界値（１５０〜２００mm）以下とすることが可能となり、電力消費を少なくし、しかも焼き入れ深度を深くすることができると説明している。なお、図３に示す符号８は電源用変圧器、９は電源スイッチをそれぞれ表す。
【０００５】
なお、前記周波数変換器６に図３に示す３相ダイオード全波整流器（ＲＥＣ）10、平滑用直流リアクトル（ＤＣＬ）11及びサイリスタインバータ12を適用して試験したところ、共振型の発振周波数は、電磁誘導コイル１，３のコイルインピーダンスとコンデンサ７の容量とによって決まるため、圧延ロールの加熱を行う場合には、コイル内にロールが進入するに伴い、前記コイルインピーダンスが大きく変動することによって発信周波数が変動し、電流値を一定に調整するだけでは所定の加熱温度に達することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題に着目してなされたものであり、互いに近接配置する複数の電磁誘導コイルのコイルインピーダンスの変動に関係なく、電流を制御可能で、相互干渉のない複数の隣接電磁誘導コイルの同期化制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するための本発明の複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置は、複数の電磁誘導コイルにそれぞれ接続する複数のＰＷＭインバータと、該複数のＰＷＭインバータに基準波形信号を与える電流同期化信号装置とを備え、前記複数のＰＷＭインバータの出力電流の周波数及び位相を前記基準波形信号に同期させると共に、前記出力電流の電流レベルを前記基準波形信号に基づいて調整するものである。
【０００８】
前記ＰＷＭインバータは、周知のPulse-Width Modulation（パルス幅調節）インバータであり、本発明のＰＷＭインバータとして従来から使用されている基本回路及び変換素子、駆動回路などを適宜使用することができる。使用しうる変換素子としては、絶縁型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ゲートターンオフ（ＧＴＯ）サイリスタ、トランジスタなどである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照し、一実施の形態により本発明を具体的に説明する。
【００１０】
図１に示す第１の実施の形態による複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置13は、圧延ロール（図示せず）の表面焼き入れに適用したものであり、昇温用電磁誘導コイル１及び温度保持用電磁誘導コイル３のそれぞれに電源用変圧器14及び15を用い、それぞれの電源を別系統とした。
【００１１】
そして、昇温用電磁誘導コイル１用インバータとして焼き入れ加熱用ＰＷＭインバータ16を取り付け、また温度保持用電磁誘導コイル３用インバータとして温度保持用ＰＷＭインバータ17を取り付け、電流同期化信号出力回路18の同期信号Ｓを、焼き入れ加熱用ＰＷＭインバータ16、温度保持用ＰＷＭインバータ17それぞれの制御端子に与えるように接続した。なお、図３で説明したものと同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【００１２】
以上説明した第１実施の形態による同期化制御装置13は、昇温用電磁誘導コイル１と温度保持用電磁誘導コイル３との間隔を接近させたにも関わらず相互干渉が起こらず、それぞれ独立した電力制御、コイルの周波数及び波形の制御が容易で、均一な加熱温度が得られた。しかも主回路構成が単純であり、信頼性の高い焼き入れ装置が得られた。
【００１３】
第２の実施の形態による複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置 13-1 、 13-2 を示す図２においては、３相ダイオード全波整流器10-1，10-2は、いずれも商用３相交流電源Ｅ-1，Ｅ-2を使用した基本回路構成とし、ＰＷＭインバータ21-1，21-2は、いずれも素子に絶縁型バイポーラトランジスタＱ11，Ｑ12，Ｑ13，Ｑ14及びＱ21，Ｑ22，Ｑ23，Ｑ24による回路構成としたものであり、図１と同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【００１４】
インバータ21-1，21-2を駆動するディジタル制御回路22-1，22-2は、共通の基準信号波発生回路19から与えられる基準信号によって駆動されるものであり、それぞれ信号波作成回路23-1，23-2、三角波比較回路24-1，24-2及びゲートパルス発生回路25-1，25-2によって構成した。
【００１５】
信号波作成回路23-1，23-2から出力する信号波ｆ-1，ｆ-2の周波数及び位相は基準信号波Ｆに同期し、それぞれの電流レベルは、可変抵抗器からなるレベル設定器26-1，26-2及び電磁誘導コイル20-1を流れる電流Ｉ-1，電磁誘導コイル20-2を流れる電流Ｉ-2によって、それぞれ調整される。前記電流Ｉ-1，Ｉ-2は、変流器27-1，27-2（図２）によって検出し、信号波作成回路23-1，23-2にそれぞれフィードバックさせた。
【００１６】
そして作成した信号波ｆ-1，ｆ-2を、三角波比較回路24-1，24-2に与える。この三角波比較回路24-1，24-2におけるキャリア周波数は４ｋＨｚ（２５０マイクロ秒毎）とした。ゲートバルス発生回路25-1の出力信号ｓ11，ｓ12，ｓ13，ｓ14及びゲートバルス発生回路25-2の出力信号ｓ21，ｓ22，ｓ23，ｓ24を、それぞれ対応するＩＧＢＴＱ11，Ｑ12，Ｑ13，Ｑ14及びＱ21，Ｑ22，Ｑ23，Ｑ24におけるゲートｇ11，ｇ12，ｇ13，ｇ14及びｇ21，ｇ22，ｇ23，ｇ24にそれぞれ与えるようにした。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置は、コイル毎に電源を別系統とし、それぞれに出力周波数及び波形をディジタル制御することができるＰＷＭインバータを使用したので、複数の電磁誘導コイルを互いに接近させて配置した場合でも、コイル間の相互干渉を無くし、各電磁誘導コイルを独立して電力制御、コイルの周波数及び波形を制御することが容易である。
【００１９】
したがって、誘導加熱による焼き入れなど、複数の電磁誘導コイルを接近させて配置する場合に、主回路構成が単純で、信頼性の高い装置として提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置の回路の概要説明図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態による複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置の回路の説明図である。
【図３】 従来例によるサイリスタインバータを使用した共振型誘導加熱回路の概要説明図である。
【符号の説明】
１ 電磁誘導コイル
３ 電磁誘導コイル
５ 出力変圧器
16 ＰＷＭインバータ
17 ＰＷＭインバータ
18 電流同期化信号出力回路
19 基準信号波発生回路
20-1 電磁誘導コイル
20-2 電磁誘導コイル
21-1 ＰＷＭインバータ
21-2 ＰＷＭインバータ
23-1 信号波作成回路
23-2 信号波作成回路
26-1 レベル設定器
26-2 レベル設定器
Claims (4)
- 複数の電磁誘導コイルにそれぞれ接続する複数のＰＷＭインバータと、該複数のＰＷＭインバータに基準波形信号を与える電流同期化信号装置とを備え、前記複数のＰＷＭインバータの出力電流の周波数及び位相を前記基準波形信号に同期させると共に、前記出力電流の電流レベルを前記基準波形信号に基づいて調整する複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置。
- 前記電流同期化信号装置に、前記複数の電磁誘導コイルに流れる電流の位相信号をフィードバックする請求項１に記載の複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置。
- 前記電流同期化信号装置に可変抵抗器を設け、該可変抵抗器により前記出力電流の電流レベルを調整する請求項１又は２に記載の複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置。
- 前記複数の電磁誘導コイルにより圧延ロールの加熱処理を行う請求項１〜３のいずれかに記載の複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21086899A JP4115634B2 (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | 複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21086899A JP4115634B2 (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | 複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001035645A JP2001035645A (ja) | 2001-02-09 |
| JP4115634B2 true JP4115634B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=16596442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21086899A Expired - Fee Related JP4115634B2 (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | 複数の電磁誘導コイルの同期化制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| KR100795737B1 (ko) * | 2007-01-24 | 2008-01-17 | 미쯔이 죠센 가부시키가이샤 | 유도 가열 방법 및 장치 |
| JP2008243546A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱装置 |
| EP3790180B1 (de) * | 2019-09-04 | 2022-08-10 | IAS GmbH | Vorrichtung und verfahren zur induktiven erwärmung von metallgut |
-
1999
- 1999-07-26 JP JP21086899A patent/JP4115634B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001035645A (ja) | 2001-02-09 |
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