JPH02104479A - 電縫管製造用インピーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電縫管の溶接部へ電流を集中させる電縫管製造
用インビーダに関する。

〔従来技術］ 帯鋼を管状に成形した後、これのエツジ部を電流による
ジュール熱で集中的に加熱し溶接する電縫管の溶接装置
において、前記電流をエツジ部へ集中させることにより
溶接効率を向上させる目的でインビーダが用いられてい
る。

第３図は高周波誘導加熱による溶接を行う電縫管の溶接
装置を示す模式図である。図中２０は高周波電流を発生
させる高周波電源装置であり、政商周波電源装置２０に
は前記高周波電流を通流させるワークコイル２１が接続
され、該ワークコイル２１は被溶接材である管状に成形
されたオーブンパイプ３０を取り巻（ように配設されて
いる。前記ワークコイル２１が配設された内側には磁性
材料よりなるコア５０と、該コア５０の保護及びこれを
冷却する冷却水を通流させる機能を有するインピーダケ
ース６０とで構成されるインピーダ１０が、マンドレル
７０に装着され、オープンパイプ３０の内部空間にオー
プンパイプ３０と接触しないようにこれの移送方向に配
設されている。４０はスクイズロールであり、オープン
パイプ３０の移送及び加圧溶接を行う。

前述の如き溶接装置によって電縫管を製造する場合、高
周波電源装置２０よりワークコイル２１へ高周波電流を
流しオープンパイプ３０に誘導電流を発生させる。該誘
導電流によってオープンパイプ３０のエツジ部３１．３
１は加熱され、白抜矢符方向に移送されてスクイズロー
ル４０によって加圧溶接される。前記誘導電流はオーブ
ンパイプ３０の外周面に発生し、これの一部は内周面を
環流して無効電流となるが、インビーダＩＯは前記内周
面のインピーダンスを高めることによりこの無効電流を
減少させ、前記エツジ部へ誘導電流を集中させる機能を
果たす。

ところで、インピーダ１０の性能はコア５０の特性によ
って決定される。インピーダ１０にとって必要な特性と
しては第１に透磁率が高く、飽和磁束密度が高いことで
あり、第２に発熱を防ぐため比抵抗が大きくて鉄損が少
なくこれに加えて冷却し易い形状に加工可能であり、第
３に発熱により温度が」二昇しても磁気特性の変化が小
さく、キヱリー温度が高いことである。

これらの特性を満たすコア５０として、従来用いられて
いた酸化物磁性材料であるフェライトより性能が良い珪
素鋼及び非晶質金属合金（アモルファス合金という）等
の磁性材料の箔体を用い、これを絶縁接着剤により断面
四角形に積層させてなる積層体を使用したものがある。

該積層体を使用したものとしては、第４図に示す軸方向
断面図の如くコアの中心部に小型の積層体を、またその
周囲に大型の積層体を配設したもの（特公昭５９−５２
０７）、あるいは第５図に示す軸方向断面図の如くコア
の中心部に対して同心円上に積層体を配設したもの（特
公昭５９−５２０２８）が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら前述した如き積層体に使用される珪素鋼及
びアモルファス合金等の磁性材料は酸化物磁性材料であ
るフェライトと比較して比抵抗が小さく、高周波磁束に
より生じる渦電流によって自己発熱する。そこで、抵抗
を高くして前記自己発熱を防止するために前述した如く
絶縁接着剤を箔体の間に介装して積層しであるが、積層
体は矩形体以外の形状加工が困難であり、また磁束に対
して異方性があることによりコアにおける配置型式が限
定され、これに加えて断面四角形の積層体を使用するた
め磁性材の充てん率が低い。この充てん率とは箔体の厚
さをＬとし、絶縁厚さをδとした場合、下記（１）式に
示されるＦｓであり、これは積層体断面積における磁性
材料の割合である。

Ｆｓ−Ｌ／（ｔ＋δ）　　・・・（１）この充てん率Ｆ
ｓが小さい場合は積層体における磁性材料の割合が小さ
く、オープンパイプ３０のインピーダンスが小さい。こ
のため、特性が良い磁性材料をコア５０に使用してもそ
の効果が充てん率の低さによって相殺されてしまうとい
う問題がある。また、第４図及び第５図に示すようなコ
ア５０の配置を行う場合、コア５０の固定方法が複雑で
あり、実用上不適当であるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、断面
円形の多数の磁性線材と、これらを夫々絶縁する絶縁体
とによりコアを構成することによりコアの発熱量が小さ
く、磁束に対するコアの異方性がなく、充てん率が高く
、溶接の熱効率が高い電縫管製造用インピーダを提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明に係る電縫管製造用インピーダは、磁性材料より
なるコアを有する電縫管製造用インピーダにおいて、前
記コアが断面円形の多数の磁性線材と、これらを夫々絶
縁する絶縁体とを集束させたものよりなることを特徴と
する。

〔作用〕

断面円形の磁性線材と、これらを夫々絶縁する絶縁体と
で構成されるコアを有するインピーダを用いれば、該磁
性線材の長手方向に対して垂直に磁束が与えられる場合
において各磁性線材内で渦電流が発生する。しかし、こ
の渦電流の流れの方向は夫々隣合った磁性線材において
反対方向に生じるためこれらの周りに発生する磁界が互
いに干渉し合い、渦電流は相殺される。そして、これに
加えて各磁性線材は径が小さいことにより抵抗値が高い
ため渦電流が流れにくく、コアの発熱が抑止される。ま
た、前記磁性線材は断面が円形であるため磁束に対する
異方性がなく、コアに磁性線材を配設する場合の制限が
ない。磁性線材については極細径のものを多数集束使用
するため充てん率が高い。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に
説明する。

第１図は本発明に係る電縫管製造用インピーダの軸断面
図である。図中１は電縫管製造時にインピーダを支持す
るための支持材であり、この支持材１の外側には第２図
に示す如き配置にて珪素鋼及びアモルファス合金等の磁
性材料よりなる断面円形の極細径の磁性線材５に絶縁剤
６を被着させたものを多数集束させ、第１図に示すよう
な円筒状にコア２を形成させる。さらにコア２をインピ
ーダケース３によって外装することによりインピーダ４
を構成している。なお、前記コア２の冷却は支持材１と
コア２との間に設けられた空間７及びコア２とインビー
ダケース３との間に設けられた空間８に冷却水を通流す
ることによって行われる。

次にインビーダのコアにおける発熱現象について説明す
る。

一般にインビーダの自己発熱は磁束方向と垂直な方向に
流れる渦電流によるジュール熱によって生じる。本発明
においては第２図に示すような円形の断面形状を有する
磁性線材５において隣設された磁性線材５の対向する外
周面に流れる破線矢符にて示される渦電流に注目すると
、磁性線材５の長手方向に対して垂直な方向より与えら
れる矢符にて示す磁束に対して垂直な方向に発生する破
線矢符にて示す渦電流の流れの方向は隣合った磁性線材
５の渦電流の流れの方向に対して反対方向である。そし
てこれらの渦電流の周りに発生する磁界の方向が反対方
向となり、これらが干渉し合うことにより渦電流が相殺
される。また磁性線材５は極細径であり、夫々の抵抗値
が高いため、渦電流が流れにくい。これにより磁性線材
５の発熱は抑制される。そして、磁性線材５の断面は円
形であり、磁束に対する異方性がなく、コアにおける配
置に制限を受けない。

また、前述した積層体の充てん率Ｆｓに対して本実施例
に係る断面円形の磁性線材５のコア２における充てん率
Ｆφは磁性線材５の直径をＤ、絶縁厚さ、即ち隣設され
た各磁性線材５の間の距離をδとすると下記（２）式に
て示される。

π この（２）式と前記（＋）式とにおいてＤ＝ｔ、とじた
場合、充てん率ＦｓとＦφとの関係は下記（３）式にて
示される。

π この（３）式により夫々のインピーダコアの単位構成体
の充てん率が比較できる。この比較結果により明らかに
積層体の充てん率ＦｓＯ方が高いが、本発明に係る断面
円形の磁性線材５はインピーダコア２内の配置に制限を
受けない。これによりコア全体の断面積は大きくなる。

例えば直径３４＋ｎｍ、厚さ４．２ｍｍの管を溶接する
ために用いられる第５図に示す如き従来の積層体型のイ
ンピーダと、同寸法条件の本発明に係るインビーダとの
コア断面積を比較すると、従来のインピーダのコア断面
積は１５０ｍｍ２であり、本発明に係るインピーダのコ
ア断面積は１９１Ｍ２となり、従来のものよりも太きく
なる。

これを考慮すると前記（３）式の関係は下記に示す（４
）式の如き関係になる。

ｓ この（４）式により本実施例に係るインピーダコアの充
てん率は従来のものよりも１６％増加することが明らか
である。

〔数値例〕

次に第１表に示す如き材料及び装置により本発明に係る
インビーダ及び従来のインビーダを用いて電縫管の溶接
を行い、これらのインピーダを用いた場合の溶接電力を
測定した。

（以下余白） 第１表 斯かる測定により第２表に示す如き結果が得られた。

第２表 本発明に係る電縫管製造用インピーダにおいては、従来
に比べて約１０％の溶接電力が節約できており、これに
よって溶接の熱効率が向上していることが明らかである
。

〔効果］ 以上詳述した如く本発明に係る電縫管製造用インビーダ
においては、断面円形の多数の磁性線材と、これらを夫
々絶縁する絶縁体との集束体によりコアが構成されるこ
とにより磁束に対する異方性がなく、コアの配置に制限
を受けないため充てん率が高くなり、これに加えて、磁
性線材に発生する渦電流は磁性線材間で相殺され、コア
の発熱星が小さくなることにより溶接の熱効率が良くな
る等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明に係る電縫管製造用インピーダの軸断面図、第２図
はそのインビーダコアにおける線材の配置を示す模式図
、第３図は高周波誘導加熱による溶接を行う電縫管の溶
接装置を示す模式図第４図及び第５図は従来のインビー
ダの軸断面図である。 １・・・支持材　２・・・コア　３・・・インビーダケ
ース５・・・磁性線材　６・・・絶縁剤 時　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫弔１図 粥２図 弔３図 弔５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性材料よりなるコアを有する電縫管製造用インピ
   ーダにおいて、 前記コアが断面円形の多数の磁性線材と、 これらを夫々絶縁する絶縁体とを集束させたものよりな
   ることを特徴とする電縫管製造用インピーダ。