JPH04112485A - 磁気利用の導体加熱方法並びにその装置 - 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、金属等の導体を焼鈍処理等の熱処理を施すの
に好適な磁気利用の導体加熱方法並びにその装置に関す
る。

「従来の技術」 従来、金属を焼鈍する方法としては、第２８図及び第２
９図に示す如く、環状空心コイルｌのリング孔２内に被
処理物３を挿通させたものである。

そして、環状空心コイル１に交番電流を供与し、かつ被
処理物３を所定速度で移送させて、上記環状空心コイル
１から発生する交番磁束を被処理物３に作用させて、こ
れにより該被処理物３に鉄損、渦電流損を生ぜしめて誘
導加熱するものである。

その他、第３０図及び第３１図に示す如く、上下２個の
環状空心コイル４，５を適宜間隔をおいて配設し、各環
状空心コイル４．５の間隔内に被処理物３を挿通させて
正妃の如く所定の速度で移送させたものである。そして
、各環状空心コイル４５に交番電流を供与することで、
環状空心コイル４．５に交番磁束を生ぜしめ、この交番
磁束が被処理物３に作用して該被処理物３に鉄損や渦電
流損が生じて自己発熱するものである。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記何れのものにおいても、環状空心コ
イル１．４．５から生じた交番磁束は被処理物３の幅方
向、厚み方向及び長さ方向に三次元的に広がり、従って
温度分布曲線が第２２図にＡで示す如き特性を呈して、
各部−様にはならない。均熱化をする方法としては、環
状空心コイル１．４．５が被処理物３の幅方向と長さ方
向に対して充分に長さが長ければ、ある程度の均熱化を
得ることは可能であるが、経済的、スペース的な観点か
ら磁界があり、到底実用化は不可能である。

更に、環状空心コイル１から発生する交番磁束は、被処
理物３の厚み方向ではなく移送方向を向いてで、移送方
向の板厚Ｘ幅により求められる断面積が小さく、かつ誘
導過熱エネルギーが磁束方向の断面積に比例することか
ら被処理部３を高温度に加熱しながら移送するには、極
めて高い周波数の交番磁束を作用させねばならず、効率
的ではない。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、上記従来の問題を
解消し得て、均熱化が期待でき、又良導体のみならず半
導体の加熱処理も行い得る磁気利用の導体加熱方法並び
にその装置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」 本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、
請求項（１）では、被処理物を所定の速度で搬送させ、
この搬送状態にある被処理物の厚み方向に磁界を作用さ
せてなる磁気利用の導体加熱方法を特徴とするものであ
る。請求項（２）は、被処理物を搬送する搬送装置と、
被処理物の搬送途中に配設されて該被処理物に厚み方向
に磁界を作用させる磁界発生装置とから成る磁気利用の
導体加熱装置を特徴とするものである。請求項（３）で
は、磁界発生装置が多数の永久磁石を付設した回転自在
なロータより成る請求項（２）記載の磁気利用の導体加
熱装置を特徴とするものである。請求項（４）では、磁
界発生装置が、多数の電磁石を付設した回転自在なロー
タより成る請求項（２）記載の磁気利用の導体加熱装置
を特徴とするものである。請求項（５）では、磁界発生
装置が、被処理物の搬送方向に沿って多数の永久磁石を
並設させた請求項（２）記載の磁気利用の導体加熱装置
を特徴とするものである。

請求項（６）では、磁界発生装置が、被処理物の搬送方
向に沿って多数の電磁石を並設させた請求項（２）記載
の磁気利用の導体加熱装置を特徴とするものである。

「実施例」 以下に本発明に係る磁気利用の導体加熱装置の一実施例
を図面に基づき説明する。まず第１図乃至第７図に示す
第１実施例について説明すれば、第１図において、１１
は断熱ボックスである。該断熱ボックス１１は、台座１
２を介して床面に据付けられるものである。断熱ボック
ス１１の一端には搬入口１３を、又他端には搬出口１４
をそれぞれ開口させ、かつ搬入口１３と搬出口１４とは
断熱ボックス１１内を可能な限り外気から遮断し得る大
きさにしである。搬入口１３から帯状の被処理物１５を
断熱ボックス１１内に搬入させ、搬出口１４から繰出す
ものである。被処理物１５は繰出しドラム１６に巻回さ
れて、該繰出しドラム１６から繰出されて断熱ボックス
１１を経て巻取りドラム１７に巻取られるようになって
いる。被処理物１５としては、鉄板、硅素鋼板、ステン
レス板、銅板、アルミ板９合金板等の金属板、又はこの
金属板と他の材料との積層板、更に半導体板も処理可能
である。断熱ボックス１１内の搬入口１３側を加熱部１
８として、搬出口１４側を冷却部１９としである。断熱
ボックス１１内の加熱部１８は、搬入口１３から搬入さ
れた被処理物１５を支承するための複数のエアーノズル
２０と、該被処理物１５を自己発熱させて熱処理するた
めの適数個のロータ２１とを有している。エアーノズル
２０は、下方から被処理物１５にエアーを吹き付けてこ
のエアーの噴出力で被処理物１５を支承するもので、被
処理物１５の搬送方向に対して適宜間隔をおいて複数個
配設しておく。一方、ロータ２１は第２図乃至第４図に
示す如く表面に多極磁石２２を有している。つまり、ロ
ータ２１は、コアとしてのシリンダー２３の外周にＮ極
、Ｓ極の如く磁極が交互に位置するように永久磁石２４
を配設し、又は第４図に示す如く永久磁石材を磁極が交
互に表われるように着磁させたものである。

その他ロータ２１としては、第５図に示す如く、強磁性
板２５を挾んで磁極が交互に表われるように永久磁石２
４を配設することも可能であり、永久磁石２４は第５図
に示す如く周方向にＮ極、Ｓ極、Ｓ極、Ｎ極が表われる
形式の他に、第６図に示す如く非磁性板３５を接着剤等
で挾みながら径方向にＮ極、Ｓ極を呈するものを交互に
逆向きにして並設する形式の何れでも可能である。

従って、ロータ２１は、第４図乃至第６図に示す如く表
面から外方に向う磁束が生じる。断熱ボックス１１の冷
却部１９も上記と同様に被処理物１５を支承するための
エアーノズル２０を適宜間隔をおいて複数個配設させで
ある。上記被処理物１５の支承用のエアーノズル２０の
他に、該被処理物１５を冷却するのに最適な温度のエア
ーを該被処理物１５に向けて噴出するエアーノズル２６
を有している。

そして、繰出しドラム１６から断熱ボックス１１内を経
て巻取りドラム１７に向けて所定の搬送速度で送出す。

この時、各エアーノズル２０からエアーを噴出させて被
処理物１５を支承する。

方、各ロータ２１を回転させ、該ロータ２１の回転によ
りロータ２１と対向する被処理物１５の部分には第７図
に示す如く渦電流が生し、これに伴う渦電流損やその他
鉄損によって発熱し、熱処理される。ロータ２１の回転
方向によっては被処理物１５に対して搬送方向と同方向
の、又は逆向きの張力が加わることから、このような張
力を打ち消すべく隣合うロータ２１の相互間で回転方向
を逆向きにする。ロータ２１の回転方向と被処理物１５
の搬送方向とが同方向である場合には、ロータ２１の周
速度と被処理物１５の搬送速度とは相違させであること
は勿論である。又被処理物１５の加熱温度を変えるには
、ロータ２１の回転数を変更することで可能であり、ロ
ータ２１の個数を変えることも行い得る。断熱ボックス
１１の加熱部１８で加熱された後に、冷却部１９に至°
す、冷却用のエアーノズル２６から噴出されるエアーで
被処理物１５が冷却される。この時エアーノズル２０か
ら噴射されるエアーによっても冷却される。

断熱ボックス１１の搬出口１４がら繰出された被処理物
１５は、巻取りドラム１７に巻取られる。

ところで、第６図において多極磁石２２は、強磁性材よ
り成るシリンダー２３の周面上に非磁性材３５を挾んで
、永久磁石２４を、Ｎ極、Ｓ極が交互に表れるように並
設させたものであるから、第６図に示す矢印の如く磁路
が形成される。つまり、Ｎ極の永久磁石２４がら出る磁
力線が隣合うＳ極の永久磁石２４に戻る閉ループの磁路
を形成する。永久磁石２４とシリンダー２３とは、磁力
線を通しやすい材質で磁気抵抗が低く磁気漏洩が少ない
ことから、永久磁石２４から被処理物１５に向けて効率
的に磁力線を作用させることができる。第５図に示す如
くシリンダー２３に非磁性材を使用することもでき、こ
の場合、強磁性体２５の両端側が空隙とみなし得ること
からその分離束が第５図に示す如く２分されて被処理物
１５に作用する磁力線が減少するが、使用条件によって
は使用が可能である。ロータ２１の有効の幅は、被処理
物１５が多少蛇行して移送されても磁力線が作用し得る
ような大きさに設定しておく。又、第５図において、強
磁性板２５が両側より挾まれる永久磁石２４から磁化さ
れ、この磁化によって永久磁石２４から被処理物１５に
向う漏れ磁束が増磁されるが、シリンダー２３は上記と
同様に非磁性材又は強磁性材の何れも使用が可能である
。

第８図は、第２実施例を示すもので、上記ロータ２１を
千鳥状に配設し、各ロータ２１に所定の角度だけ抱き角
を持たせて被処理物１５を搬送させながら加熱処理をす
るようにしたものである。

本実施例では、非処理物１５が銅、アルミ等良導体の場
合に、マイスナー効果によりロータ２１の磁力線に対し
て反発して該ロータ２１から被処理物１５に浮き上がる
力が作用するため、ロータ２１に対して被処理物１５に
大きな抱き角を持たせることができ、これにより、被処
理物１５に加わる単位時間当たりの加熱エネルギーの増
大化を図ることができ、上記第１実施例のものに比して
、ロータ２１の個数を減少でき、又断熱ボックス１１の
長さや大きさを小型にし得る利点がある。

第９図及び第１０は、第３実施例を示し、被処理物１５
を挾んで対向するようにロータ２１を配設させたもので
ある。被処理物１５はエアーノズル２０の他、ガイドロ
ールで支承させることもできる。上下に対向する一組の
ロータ２Ｉば被処理物１５に対して適宜間隙をそれぞれ
持たせである。

ロータ２１を上下に対向させであることから、被処理物
１５に作用する磁力線数が増加し、被処理物１５が通過
するロータ２１の相互間の間隙内に均一な磁界を得るこ
とができ、即ち被処理物１５の厚み方向では均一に加熱
される。仮りに、被処理物１５の間隙内において上下の
ロータ２１の何れかに偏っても、上記の如く間隙内では
磁界が均一であることから、加熱エネルギーに変動を招
かない。従って上下で一対のロータ２１と被処理物１５
との間で距離依存性がなく、被処理物１５がロータ２１
内の間隙内を通過する限り、常時一定の加熱エネルギー
を被処理物Ｉ５に加えることが可能でかつ上記の如く加
熱エネルギーも大きいので上記第１実施例に比較して温
度精度が高く安定である。

本実施例において、上下−組のロータ２１の各永久磁石
２４が異極同士圧いに対向するように各ロータ２１の回
転を同期させるべく制御し、一方の永久磁石２４から被
処理物１５を経て他の永久磁石２４に大半又は一部の磁
力線が到達するようにすることも可能である。

第１１図及び第１２図は、第４実施例を示し、上記ロー
タ２１に代えて電磁石２７又は固定の永久磁石２４を利
用したものである。即ち、Ｎ極及びＳ極が上下に適宜間
隙をおいて対向する磁極２８を一組とし、この−組の磁
極２８を被処理物１５の搬送方向に沿って並設させであ
る。電磁石２７を利用したものによっては各磁極２８は
ソレノイド２９に通電されると磁束が生ずるものである
。

そして被処理物工５を支承ロール３３ａにて支承させな
がら搬送すれば、各磁極２８から生ずる磁束を切ること
になるので、被処理物１５には上記と同様に鉄損及び渦
電流損が発生して加熱される。

又第１３図に示す如く、上側の磁極２８を有しない形式
のものでも、第１１図のものに比較して被処理物１５に
加わる磁束数が低減するが利用は可能である。又、第１
４図に示す如くソレノイド２９又は永久磁石２４を有し
ない補助磁極３０を下側の磁極２８に対向させて被処理
物１５の上方に配設させて、下側の磁極２８から発生す
る磁束について閉ループを形成させるようにすることも
可能である。この形式では第１３図のものに比して更に
効率良く被処理物Ｉ５に対して磁界を加え得る。第１１
図乃至第１４図に示す実施例では、磁極２８から発生す
る磁束を被処理物１５が切ることで該被処理物１５が加
熱処理されるが、この時被処理物１５に搬送速度が増加
するにつれて加熱温度が上昇する如き依存性を有し、か
つこれに伴い被処理物１５にはその搬送方向と逆向きの
張力（テンション）も、増加するが、被処理物１５の搬
送開始時及び停止時に、上下で一組の磁極２８の、又は
補助磁極３０との間の間隔を、上記被処理物１５の搬送
速度に応じて調節して、該被処理物１５に加えられる加
熱エネルギーの一定化を図る。又はソレノイド２９に供
与する電流の値を制御しても同様に被処理物１５に加え
られる加熱上ふルギーの一定化を図り得る。

第１５図及び第１６図は、第５実施例を示し、被処理物
３２が線材１円弧状板材、角棒、撚り線異形線、異形棒
等平板形状でないものを熱処理するようにしたものであ
る。本実施例では、上記エアーノズル２０に代えて該被
処理物３２を支承する支承ロール３３が、上記異形の被
処理物３２を支承するのに便利なような形状のもの、例
えば第１６図に示す如く被処理物３２の断面形状に見合
う半円弧形状に凹陥する形状のものを使用する。

一方、被処理物３２を加熱処理するための多極磁石２２
としては、強磁性板２５ａを挾んで並設させた永久磁石
２４ａが、被処理物３２の形状に見合うように適宜間隔
をおいて囲繞する形状に形成させである。又は多極磁石
２２の配列や組合せは、上記第１実施例乃至第３実施例
のものを採用し得る。

第１７図は、上記第１実施例のロータ２１の変形例を示
す第６実施例を示し、強磁性材から成るシリンダー２３
上に強磁性板２５を挾んでソレノイド２９を多層状に径
方向に巻装させた状態で配設させたものである。ソレノ
イド２９による強磁性板２５の磁化方向はＮ極、Ｓ極、
Ｎ極の如く順次配極されるようにする。ソレノイド２９
は、外部に据付けた電源からロータ２１の回転軸に付設
したブラシ及びスリップリングを介して給電するように
する。その他は、上記第１実施例と同じである。

第１８図は第７実施例を示すもので、上記第１実施例の
ロータ２１の付近に適宜間隔をおいて所定速度で搬送さ
れる被処理物１５を挾んで硅素鋼板等の軟磁性材を被処
理物１５の幅方向に積層等をした補助磁極３７を配設し
たものである。ロータ２１は、第１実施例と同様に回転
させるが、補助磁極３７は固定側に不動的に据付けであ
る。補助磁極３７の極数はロータ２１から磁力線か被処
理物１５に作用し得る範囲程度に設定しておけばよく、
又極ピッチもロータ２１の極ピンチと同し程度に設定し
ておく。このように補助磁極３７をロータ２１に対向さ
せて配設させておくと、ロータ２工からの磁力線が補助
磁極３７で収束されて捕捉されることから、被処理物１
５４こ作用する磁力線が増磁され、この結果、被処理物
１５への加熱エネルギーを増大させることができる。

第１９図乃至第２１図は第８実施例を示し、多極磁石２
２が付設されたロータ２１を部上の被処理物３８内に嵌
太し、モータ３９等でロータ２Ｉを回転させるようにし
たものである。ロータ２１を回転させれば、多極磁石２
２からの磁力線が被処理物３８に作用して、該被処理物
３８に渦電流損や鉄損が生じて自己発熱し、これにより
加熱処理される。被処理物３８は、ロータ２１が嵌入で
きる適度の孔があれば如何なる外形のものでも適用でき
る。ロータ２１が回転すると、被処理物３８には該ロー
タ２１の回転方向と同方向の力が加わることから、被処
理物３８を移動不能に架台４０に固定する。加熱処理後
に被処理物３８を架台４０から取外す。又ロータ２１を
多極磁石２２が付設された筒状に形成し、ロータ２１の
筒孔内にパイプ状又は棒状の被処理物を挿入してロータ
２１を回転させ、多極磁石２２の磁力線を被処理物に作
用させて加熱処理することもできる。

第２３図乃至第２６図は第９実施例を示し、通常カシ型
モータと称されるものにおいて、回転子と固定子とを逆
位置にしたアウターロータ型式にし、かつ回転側に多数
の永久磁石を付設させたものである。つまり、第２３図
に示す如く、長尺の固定軸４１の両端を軸固定台４２に
固設させておき、外固定軸４１には適宜間隔をおいて複
数の固定子４３を縦設させである。各固定子４３は、固
定子鉄心４４と該固定子鉄心４４に巻装された固定子巻
線４５とから成っている。固定子巻線４５は、引出し線
を固定軸４１の軸孔内を挿通させて外部に引出した後に
電源装置に接続させておく。

上記固定軸４１には、ベアリング４６を介在させて各々
の固定子４３と対を為す回転子４７を回転自在に装着す
る。回転子４７は、上記固定子鉄心４４に対して微小間
隙をおいて回転する筒状の回転子鉄心４８を有し、該回
転子鉄心４８の外面に多数の永久磁石２４を付設させで
ある。回転子鉄心４８はかご型ロータと同様な構造で短
絡導体５０を有している。従って、第２４図及び第２５
図に示す如く各々対を為す固定子４３と回転子４７とで
１個のインダクションモータ５１ａ〜５１ｄを形成する
。被処理物１５は、第２３図及び第２６図に示す如く永
久磁石２４上を搬送させて、該永久磁石２４の磁力線を
作用させるよ°うになっている。永久磁石２４の構造は
上記第１実施例の多極磁石２２と同一構造にしである。

そして、外部の電源装置から各固定子巻線４５に三相交
流電源を供給して回転磁界を生ゼしぬ、これにより各回
転子４７を回転させる。各回転子４７０回転方向は、イ
ンゲタジョンモータ５１ａ〜５１ｄのうち隣合う相互間
で逆向きに、つまり交互に回転方向が逆向きになるよう
に設定する。

例えばインゲタジョンモータ５１ａ、５１ｃの回転子４
７の回転方向を被処理物１５の搬送方向と同一にし、又
インゲタジョンモータ５１ｂ、５１ｄの回転子４７の回
転方向を被処理物１５の搬送歩行と逆向きにする。しか
も、各インゲタジョンモータ５１ａ〜５１ｄの回転子４
７の周速度は、被処理物１５の搬送速度に対して、正逆
何れの回転方向においても同一の速度差を持つように設
定し、上記被処理物１５を各回転子４７の永久磁石２４
による加熱エネルギーが均一に作用する。上記の如く各
インゲタジョンモータ５１ａ〜５１ｄの各回転子４７は
交互に逆向きに回転させるために、被処理物１５に加わ
る作用力が相殺されることになって、被処理物１５の搬
送力に影響を及ぼすといったことはない。本実施例にお
いては、インゲタジョンモータ５１ａ〜５１ｄを利用し
たが、アウターロータ形式であれば、他のモータでも利
用が可能である。又被処理物１５は永久磁石２４に対し
て反撥力が働き近似マイスナー効果により浮上刃が作用
するので、拘き角を大きく採ることができ、このため、
大きな加熱エネルギーを加えることが可能となる。

上記インゲタジョンモータ５１ａ〜５１ｄの正逆の周速
が同じであれば、処理物１５に対しての搬送力又はテン
ションは零であるが、周速差を変えることによって処理
物１５に（＋）又は（−）の搬送力を可変し得て便利で
ある。

第２７図は、上記第９実施例の変形例の第１０実施例を
示すものである。つまり、回転軸５２の両端を軸受５３
に回転自在に支承させ、該回転軸５２の一例にベアリン
グ４６を介して第１の回転筒体５４を回転自在に装着し
、第１の回転筒体５４の一端にプーリ５５を設けて、該
プーリ５５にベルトを掛回させて別に設定したモータで
回転駆動させ、回転軸５２の他側には第２の回転筒体５
６を固設する。回転軸５２はベルト等動力伝達機構を介
して回転させるようになっており、その回転方向は上記
第１の回転筒体５４と逆向きで、かつ周速度が同一にな
るように設定しである。第１の回転筒体５４及び第２の
回転筒体５６の外面には永久磁石２４を付設させである
。その他は第９実施例と同じである。

「発明の効果」 以上の如く、本発明によれば、従来の如く設置するのに
多くの占有面積を必要とするなどといった各種の問題点
を解消し得て、被処理物を加熱処理するのに第２２１１
ＪにＢで示す如く均熱化を図り得て、又高効率も期待で
き、良導体のみならず、半導体にも通用が可能で、使用
上類る便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気利用の導体加熱方法並びにそ
の装置の第１実施例を示す構成図、第２図は第１図のロ
ータの側面図、第３図は第２図のロータの斜視図、第４
図は第３図のロータの要部構成図、第５図及び第６図は
第４図のロータの変形例を示す要部構成図、第７図はロ
ータにより被処理物に渦電流が生ずる概要を示す説明図
、第８図は第２実施例を示す構成図、第９図は第３実施
例を示す構成図、第１０図は第９図の要部説明図、第１
１図は第４実施例の構成図、第１２図は第１１図の要部
構成図、第１３図及び第１４図は第１２図の変形例を示
す要部構成図、第１５図は第５実施例を示す要部構成図
、第１６図は第１５図の端面側から見た構成図、第１７
図は第６実施例を示す要部構成図、第１８図は第７実施
例を示す要部構成図、第１９図乃至第２１図は第８実施
例を示す構成図、第２２図は第１実施例乃至第８実施例
において被処理物の幅方向において均熱化を図り得た状
態の特性図、第２３図は第９実施例の構成図、第２４図
は第２３図の要部構成図、第２５図は第２４図の縦断面
図、第２６図は被処理物を搬入させた状態の側面図、第
２７図は第１０実施例の構成図、第２８図乃至第３１図
は従来例を示す要部説明図である。 １１・・・断熱ボックス １５．３２．３８・・・被処理物 １８・・・加熱部　　　　　２１・・・ロータ２２・・
・多極磁石　　　　２３・・・シリンダー３０．３７・
・・補助磁極 第６図 第１２図 第１４図 第１３図 第１６図 第１７図 第２２図 第２１図 第２５図 第２６図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理物を所定の速度で搬送させ、この搬送状態
   にある被処理物の厚み方向に磁界を作用させてなること
   を特徴とする磁気利用の導体加熱方法。
2. （２）被処理物を搬送する搬送装置と、被処理物の搬送
   途中に配設されて該被処理物に厚み方向に磁界を作用さ
   せる磁界発生装置とからなることを特徴とする磁気利用
   の導体加熱装置。
3. （３）磁界発生装置が多数の永久磁石を付設した回転自
   在なローターより成ることを特徴とする請求項（２）記
   載の磁気利用の導体加熱装置。
4. （４）磁界発生装置が多数の電磁石を付設した回転自在
   なロータより成ることを特徴とする請求項（２）記載の
   磁気利用の導体加熱装置。
5. （５）磁界発生装置が、被処理物の搬送方向に沿って多
   数の永久磁石を並設させたことを特徴とする請求項（２
   ）記載の磁気利用の導体加熱装置。
6. （６）磁気発生装置が、被処理物の搬送方向に沿って多
   数の電磁石を並設させたことを特徴とする請求項（２）
   記載の磁気利用の導体加熱装置。
7. （７）上記ロータがアウターロータ形式のモータとした
   ことを特徴とする請求項（３）記載の磁気利用の導体加
   熱装置。