JPH0357593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は線材通電加熱装置における地絡電流防
止方法に関する。

線材を送行せしめつつ、複数のコンタクトロー
ルによつて当該線材に通電し、複数のコンタクト
ロール間にある線材を加熱する線材通電加熱装置
では、接地されている線材送りローラ方向へ上記
コンタクトロール間の通電電流から漏洩した地絡
電流が流れる傾向があり、当該地絡電流を制限し
ないと他の機器を損傷させるので危険であり、か
つ非経済的であるので、従来第１図ａに示す如
く、チヨークコアを用いて地絡電流を限流するよ
うにしている。第１図ａにおいて、１は線材Ｗを
連続送りするための送りローラ、２ａおよび２ｂ
は電源Ｅに接続する２対のコンタクトロール、
３′ａおよび３′ｂはそれぞれチヨークコア、４ａ
および４ｂはそれぞれ接地ローラである。

ところで、上記構成を見ても明らかに判断され
るように、従来装置ではチヨークコア３′ａ，
３′ｂの地絡電流限流効果は十分とはいえず、例
えば通電電圧に比例して漏洩電流Ｉ１が送りロー
ラ１，１方向へ流れて線材の設定加熱温度に対す
る温度誤差を生じたり、他機構部へ漏電するなど
の不具合が発生するのを防止するため、当該チヨ
ークコア３′ａ，３′ｂに近接して接地ロール４ａ
および４ｂを必ず配置するようにしている。

而して通電加熱の目的が、例えば銅線やアルミ
線の伸線加工工程における加工硬化の軟化焼鈍で
あるような場合には、加熱温度が低いので送行す
る線材の昇温側に配置されている接地ローラ４ｂ
の損耗は問題になる程ではないが、線材が鋼材で
あつて通電加熱の目的が焼入れであるような場合
には、850〜950℃、含有元素によつては1000℃を
越えるような高温域にまで加熱するので接地ロー
ラ４ｂは極めて高温の線材と接触することになり
消耗が激しく、高温になる接地ローラ４ｂを冷却
するようにしていても耐用時間が極めて短い。そ
のうえ、接地ローラ４ｂを冷却することは、軟化
焼鈍では線材を所定温度まで一度昇温せしめれば
そこで目的が達せられるので、その後冷却中の接
地ローラ４ｂに線材Ｗが接触して部分的に冷され
ても何等支障を生ずることもない。しかし、加熱
目的が焼入れである場合には、加熱後の急冷時ま
で線材Ｗの全周ないし全断面を均一加熱状態に保
持しておく必要があるにも拘わらず、急冷前に冷
却中の接地ローラ４ｂと接触すると、線材Ｗの接
触面部分に温度低下を生ぜしめることとなり、熱
損失があるだけに止まらず温度むらが起因する焼
入れ線材の品質を損ねる。さらに接地ローラ４ｂ
は地絡作用を完全にするため、送行する線材Ｗと
十分に接触するよう相対向するロールで線材を押
圧する構成としなければならないが、この押圧力
によつて1000℃前後に加熱されている線材Ｗが塑
性変形せしめられるという形状品質上の大きな欠
陥をも惹起する。これに加えてコンタクトロール
２ａ，２ｂ間外に流れる漏洩電流Ｉ１は線材Ｗを
コンタクトロール２ａ，２ｂ間外で発熱せしめ、
加熱温度制御を困難ならしめるという問題点もあ
る。

本発明は従来線材通電加熱装置に存する上述の
各種問題点を解決する目的でなされたもので、地
絡電流を殆ど零にし、接地ローラの廃止をも可能
とする地絡電流防止方法を提供するものである。

本発明の要旨は、 (1) 複数のコンタクトロールを用いて送行する線
材に通電して当該線材を加熱するに際し、上記
コンタクトロール間から漏洩する地絡電流をチ
ヨークコアによつて限流する場合において、 (2) 上記チヨークコア内の線材通路に沿つて設け
た導体に、 (3) 上記コンタクトロールへの給電電流と相を同
じくする電流を通電し、 (4) 当該導体と通過する線材との相互インダクタ
ンスによつて当該線材に漏洩電流とは逆向きの
起電力を発生せしめるようにした ことを特徴とする線材通電加熱装置における地絡
電流防止方法にある。

本発明を以下に詳述する。

従来のチヨークコアによる地絡電流の限界の原
理は、第１図ｂに示す如く、線材Ｗを流れる漏洩
電流Ｉ１によつて生ずる磁束φ１をチヨークコア
３′によつて収束し、当該チヨークコア３′を構成
する上記線材Ｗの軸方向に直角または円周方向に
積層された、例えば珪素鋼板等の強磁性体それぞ
れの平面方向に誘起される誘導電流１によつて
生ずる二次誘導磁束に起因して線材Ｗに生ずる、
漏洩電流Ｉ１とは逆向きの起電力による二次誘導
電圧Ｕ１をもつて限流しようとする、所謂自己イ
ンダクタンスをチヨークコア３′で強調したもの
であるので、漏洩電流Ｉ１を完全に阻止すること
は理論上からも不可能である。

これに対して本発明は、第２図ａの原理図およ
び第２図ｂの構成図に示す如く、チヨークコア３
の線材通路にそつて導体５を配設しておき、当該
導体５にコンタクトロール２ａ，２ｂへの給電電
流と相を同じくする電流Ｉ２を通電するように構
成する。当該構成では、導体５を流れる電流Ｉ２
によつて生ずる磁束φ２がチヨークコア３によつ
て収束され、当該チヨークコア３に誘起される誘
導電流２によつて生ずる二次誘導磁束に起因す
る漏洩電流Ｉ１とは逆向きの起電力による二次誘
導電圧Ｕ２を線材Ｗに発生せしめようとするにあ
り、所謂相互インダクタンスをチヨークコア３で
強調せしめ、当該相互インダクタンスと前自己イ
ンダクタンスとを相乗的に作用させるものであ
る。従つて、線材Ｗには漏洩電流Ｉ１に逆行する
二次誘導電圧Ｕ２およびＵ１とが誘起されること
になり、しかも二次誘導電圧Ｕ２は、Ｕ１が線材
Ｗを流れる漏洩電流Ｉ１自体の強さに応じて自己
規制される性格であるのに反し、全く自己規制さ
れず、導体５への通電電流の強さを変えることに
よつて当該二次誘導電圧Ｕ２の強さを自由に設定
可能であるので、諸元を所定の如く設定すること
によつて I1＝Ｕ−（U1＋U2）／Ｚ≒０ としえて、接地ローラが不要となる。

但し、Ｚは線材Ｗのインピーダンス、Ｕは線材
Ｗに印加される給電電圧である。

本発明に、使用されるチヨークコア３の一実施
例を第３図に示す。

チヨークコア３′は強磁性体である例えば珪素
鋼板３１を積層し、両端の端板３２，３２を介し
て当該積層珪素鋼板３１を貫通する絶縁されたタ
イロツド３３とナツト３３１によつて緊定してな
る構成については公知チヨークコア３′と同様で
ある。尚３４は積層珪素鋼板３１の所定位置に挟
み込まれた良熱伝導材からなる冷却板であつて、
当該冷却板３４の端縁周には冷却パイプ３４１が
付設されている。ところで、本発明を実施するチ
ヨークコア３では、当該チヨークコア３の中央を
貫通する線材Ｗの送り通路に、例えば銅管等の導
電性本質を用いた２重管からなる導体５が絶縁材
６を介して全長にわたり配設されていて、当該導
体５の内管内周壁が送り通路を画するようになつ
ている。而して導体５の両端には端板３２，３２
それぞれの外側で内管と同一径の孔口をもつ環状
のキヤツプ５１ａおよび５１ｂが当該導体５と一
体に形成されているので、外管内周と内管外周と
の間に形成されている環筒状の間隙５０は両端で
盲となつている。キヤツプ５１ａ及び５１ｂそれ
ぞれには上記間隙５０に通づるニツプル５１ａお
よび５２ｂそれぞれが設けられていて、いづれか
一方のニツプル５２を冷却流体供給ホースに、ま
た他方のニツプル５２を冷却流体排出ホース接続
すれば、導体５は環筒状間隙５０を流通する冷却
流体に依つて冷却可能である。また上記キヤツプ
５１には締付ボルト５４ａによつて電源Ｅの一方
側出力端子５３ａが、また上記キヤツプ５１ｂに
も締付ボルト５４ａによつて電源Ｅの他方出力端
子５３ｂがそれぞれ緊定接続されて接点となつて
いる。上記出力端子５３ａおよび５３ｂは、第２
図ｂに示されるように、チヨークコア３の配置位
置に応じて導体５を流れる電流Ｉ２が線材Ｗを流
れる漏洩電流Ｉ１と相を同軸するように接続され
なければならない。第２図ｂの回路構成によるあ
る瞬間における極性をとりあげれば、チヨークコ
ア３ａ，３ｂ内の線材Ｗに流れる漏洩電流Ｉ１と
導体５，５に流れる電流Ｉ２とはそれぞれ図示さ
れたとおり同相となるので、前述本発明の原理に
従つて地絡電流を防止することとなる。

尚、線材Ｗは送りローラ１や巻戻しスタンドあ
るいは巻取りスタンド等によつて接地状態となつ
ていることは云うまでもない。

また第２図ｂでは図示していないが、線材通電
加熱が焼入れを目的とする場合には高温側チヨー
クコア３ｂと線材送り方向前方に位置する図示右
方にある送りローラ１との間に線材Ｗ急冷用冷却
ジヤケツトを設ければよい。

上記実施例チヨークコアでは導体５として二重
管を用い、当該導体５の二重管の内管内を線材Ｗ
の送り通路としたが、チヨークコア３の線材Ｗの
送り通路に単体または複数本のバー状導体５を線
材５Ｗとは非接触を保つて平行配置して、それぞ
れの導体５を電源Ｅに接続するようにしてもよ
い。

また、導体５を接続する電源は必ずしも第２図
ｂの如く加熱電源Ｅとするが必要はなく、加熱電
源Ｅから給電されて線材Ｗを流れる加熱電流Ｉ−
漏洩電流Ｉ１と導体５に給電される電流Ｉ２とが
必ず同相となるように調整されているならば別電
源であつても本発明の目的は達せられる。

本発明によれば、線材通電加熱装置のコンタク
トロール間から漏洩する電流はチヨークコアによ
つて殆ど完全に阻止されることになるので、 (1) 損耗が激しく頻繁に新替えせねばならなかつ
た高価な接地ローラの廃止が可能となつて設備
上の負担と交換時間が不要となり、 (2) 接地ローラによる熱損失が防止され、 (3) 線材加熱温度制御が容易となり、 (4) 接地ローラの押圧によつてもたらされていた
焼入れ加熱線材の塑性変形がなくなり、線材の
真円度が保証されることとなり、 (5) 温度むらがなくなるので焼入れ線材の均質化
が達成されるなどの顕著な効果があり、その生
産上の実益は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来線材通電加熱装置の正面図、第
１図ｂは第１図ａに使用されているチヨークコア
の作用原理を説明する断面正面図、第２図ａは本
発明方法におけるチヨークコアの作用原理を説明
する断面正面図、第２図ｂは本発明方法実施例線
材通電加熱装置の正面図、第３図は本発明方法の
一実施例チヨークコアの一部切欠き正面図であ
る。 ２ａ，２ｂ……コンタクトロール、３ａ，３ｂ
……チヨークコア、５……導体、Ｉ……コンタク
トロールへの給電電流、Ｉ１……地絡電流、Ｉ２
……導体への通電電流。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数のコンタクトロールを用いて送行する線
   材に通電して当該線材を加熱するに際し、上記コ
   ンタクトロール間から漏洩する地絡電流をチヨー
   クコアによつて限流する場合において、上記チヨ
   ークコア内の線材通路に沿つて設けた導体に、上
   記コンタクトロールへの給電電流と相を同じくす
   る電流を通電し、当該導体と通過する線材との相
   互インダクタンスによつて当該線材に漏洩電流と
   は逆向きの起電力を発生せしめるようにしたこと
   を特徴とする線材通電加熱装置における地絡電流
   防止方法。