JP4252552B2 - 誘導加熱方法及び装置 - Google Patents
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Description
複数の誘導加熱コイルを制御する高磁気結合の誘導加熱装置においては、各コイルから発生される磁力線は、他のコイルにおける被加熱物(ワーク)の加熱領域(ゾーン)にも影響を及ぼす。このため、1つのコイルの磁力線を受けてワーク内に発生した誘導起電力が、他のコイルに対して相互誘導電圧として影響を与えるという現象が起こる。
このような方法により、出力電流が、相互誘導電圧の変動による影響を受けにくくなる。
個々の回路に設定されたインダクタンスとキャパシタンスとに基づいて、共振回路のインピーダンスが誘導性となる周波数を算出し、当該周波数を出力電流の周波数に対する制御値として前記電源部に備えるインバータに出力する制御手段と、前記インバータの入力側に設けられた電圧調整回路とを備え、前記制御手段は、前記回路内に生ずる相互誘導電圧に対する制御相当値を一の共振回路におけるインピーダンスと当該一の共振回路に投入する電流値から成る電圧と、前記被加熱物内における他の共振回路の誘導加熱コイルにおける干渉磁場により加熱を生じさせる誘導起電力によって前記一の共振回路内に生ずる有効分の相互誘導電圧、および前記被加熱物の加熱に関与せずに一の共振回路内に生ずる無効分の相互誘導電圧の和として算出し、算出された値を電圧制御値として前記電圧調整回路に与える構成としたことを特徴とする。
上記構成の装置によれば、上記誘導加熱方法を実施することができ、上記誘導加熱方法による効果を奏することができる。
本実施形態における誘導加熱装置の概略構成は、被加熱物(ワーク)10と、前記ワーク10の下面側に備えられ、前記ワーク10を加熱するための誘導加熱コイル12、14、16、18、20、22と、前記それぞれの誘導加熱コイルに電流・電圧を供給するための電源部とから成る。
なお、詳細な回路構成、及び電流制御に関しては既知の技術(例えば特開2003−17426号公報)及び後述する制御理論に基づくものとする。
インバータIV1に接続した回路に設定電流(所望する電流)I1を流すためには、誘導加熱コイルL1を含む回路内のインダクタンス(L1+Ls1)と、コンデンサのキャパシタンスC1とから構成される共振素子に対して負荷する電圧VzをインバータIV1からの出力電圧として確保する必要がある。
Claims (6)
- 近接配置された複数の誘導加熱コイル毎に直列共振回路を構成し、各々の周波数・電流を同期させると共に個別に電力制御することを可能とした電源部を備えた誘導加熱装置により被加熱物を誘導加熱コイルに対応した加熱ゾーン単位に誘導加熱する方法であって、
前記電源部からの出力電圧の制御を行うに際し、一の共振回路におけるインピーダンスと当該一の共振回路に投入する電流値から成る電圧と、前記被加熱物内における他の共振回路の誘導加熱コイルによる干渉磁場により加熱を生じさせる誘導起電力によって前記一の共振回路内に生ずる有効分の相互誘導電圧、および前記被加熱物の加熱に関与せずに一の共振回路内に生ずる無効分の相互誘導電圧の和を電圧制御値として求め、
前記インピーダンスが誘導性となる値に出力電流の周波数を設定または制御することで、前記電源部からの出力電圧が前記有効分の相互誘導電圧と前記無効分の相互誘導電圧との和よりも高い値となるようにしたことを特徴とする誘導加熱方法。 - 前記電源部からの出力電圧が前記有効分の相互誘導電圧と前記無効分の相互誘導電圧との和よりも高い値となるようにフィードフォワード制御することを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱方法。
- 前記電源部からの出力電圧が、出力電流に対して、所望される分解能を得ることができる値となるように共振回路のインピーダンスを設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導加熱方法。
- 近接配置された複数の誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイル毎に構成される直列共振回路と、前記直列共振回路毎に周波数・電流を同期させると共に個別に電力制御することを可能とした電源部と、を備えて被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
個々の回路に設定されたインダクタンスとキャパシタンスとに基づいて、共振回路のインピーダンスが誘導性となる周波数を算出し、当該周波数を出力電流の周波数に対する制御値として前記電源部に備えるインバータに出力する制御手段と、前記インバータの入力側に設けられた電圧調整回路とを備え、
前記制御手段は、前記回路内に生ずる相互誘導電圧に対する制御相当値を一の共振回路におけるインピーダンスと当該一の共振回路に投入する電流値から成る電圧と、前記被加熱物内における他の共振回路の誘導加熱コイルにおける干渉磁場により加熱を生じさせる誘導起電力によって前記一の共振回路内に生ずる有効分の相互誘導電圧、および前記被加熱物の加熱に関与せずに一の共振回路内に生ずる無効分の相互誘導電圧の和として算出し、算出された値を電圧制御値として前記電圧調整回路に与える構成としたことを特徴とする誘導加熱装置。 - 前記制御手段は、PWM制御率を求め、前記電圧調整回路にて前記PWM制御率に従った出力電圧の制御を行うことで前記電圧制御値を前記電源部からの出力電圧として出力させるフィードフォワード制御を行うことを特徴とする請求項4に記載の誘導加熱装置。
- 前記制御手段は、前記インバータからの出力電圧が、出力電流に対して所望される分解能を得ることができるインピーダンスを算出し、当該インピーダンスに基づいて出力電流の周波数を算出する構成としたことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の誘導加熱装置。
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