JPH05205860A - 工作物の加熱装置 - Google Patents
工作物の加熱装置Info
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- JPH05205860A JPH05205860A JP30050592A JP30050592A JPH05205860A JP H05205860 A JPH05205860 A JP H05205860A JP 30050592 A JP30050592 A JP 30050592A JP 30050592 A JP30050592 A JP 30050592A JP H05205860 A JPH05205860 A JP H05205860A
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- JP
- Japan
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- circuit
- induction coil
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- inductance
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/04—Sources of current
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
- H05B6/08—Control, e.g. of temperature, of power using compensating or balancing arrangements
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】変換器を最適に利用できるように、誘導コイル
の抵抗値を変換器に適合させる。 【構成】誘導コイル７を変換器５に適合させる変換回路
６を、誘導コイル７に並列接続されたキャパシタンス１
８とこの並列回路に直列接続された変換インダクタンス
１９とから構成する。
の抵抗値を変換器に適合させる。 【構成】誘導コイル７を変換器５に適合させる変換回路
６を、誘導コイル７に並列接続されたキャパシタンス１
８とこの並列回路に直列接続された変換インダクタンス
１９とから構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、負荷転流形振動式変
換器により給電される誘導コイルを備えた工作物の加熱
装置に関する。
換器により給電される誘導コイルを備えた工作物の加熱
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述の種類の変換装置は、通常、変圧器
を介して誘導コイルと変換器とを適合させているが、こ
のような変換装置は例えば以下の文献により公知であ
る。
を介して誘導コイルと変換器とを適合させているが、こ
のような変換装置は例えば以下の文献により公知であ
る。
【０００３】１．Ｋ．ケーゲル；Ａ．フォン・シュタル
ク著「金属工作物の誘導加熱及び熱処理のための方法並
びに設備」；国際電熱４７、Ｂ４、１９８９年８月、Ｂ
２０２〜２０７頁。 ２．Ｈ．Ｇ．マッテス著「誘導電気撹拌及び加熱のため
の変換器技術並に５ＨZから２００ＨZ までの高周波領
域におけるその他の使用例」；第３１回国際科学集会、
イルメナウ工業大学、講演集「電気技術的方法」１９８
６年、１４５〜１４７頁。 ３．Ｗ．Ｅ．フランク；Ｃ．Ｆ．デア著「誘導加熱応用
のための固体共振周波数発電機」；ＩＥＥＥ ＩＡＳ
１９８２年会議記録、１９８２年、９３９〜９４４頁。 ４．Ｗ．Ｅ．フランク著「新しい誘導加熱用変圧器」；
ＩＥＥＥ トランザクション・オン・マグネティック
ス、ＭＡＧ−１８巻、第６号、１９８２年１１月、１７
５２〜１７５４頁。 ５．Ｈ．Ｊ．エッカルト著「誘導縁部層硬化のための周
波数変換器における送信管、サイリスタ及びＭＯＳ型電
界効果トランジスタ及びそれらの適用技術に対する影
響」、国際電熱４７、Ｂ４、１９８９年８月、Ｂ１９２
〜２０１頁。
ク著「金属工作物の誘導加熱及び熱処理のための方法並
びに設備」；国際電熱４７、Ｂ４、１９８９年８月、Ｂ
２０２〜２０７頁。 ２．Ｈ．Ｇ．マッテス著「誘導電気撹拌及び加熱のため
の変換器技術並に５ＨZから２００ＨZ までの高周波領
域におけるその他の使用例」；第３１回国際科学集会、
イルメナウ工業大学、講演集「電気技術的方法」１９８
６年、１４５〜１４７頁。 ３．Ｗ．Ｅ．フランク；Ｃ．Ｆ．デア著「誘導加熱応用
のための固体共振周波数発電機」；ＩＥＥＥ ＩＡＳ
１９８２年会議記録、１９８２年、９３９〜９４４頁。 ４．Ｗ．Ｅ．フランク著「新しい誘導加熱用変圧器」；
ＩＥＥＥ トランザクション・オン・マグネティック
ス、ＭＡＧ−１８巻、第６号、１９８２年１１月、１７
５２〜１７５４頁。 ５．Ｈ．Ｊ．エッカルト著「誘導縁部層硬化のための周
波数変換器における送信管、サイリスタ及びＭＯＳ型電
界効果トランジスタ及びそれらの適用技術に対する影
響」、国際電熱４７、Ｂ４、１９８９年８月、Ｂ１９２
〜２０１頁。
【０００４】例えば誘導加熱による管溶接においては今
日単巻き或いは多数巻き誘導コイルが使用される。この
場合単巻き誘導コイルは主として直径の大きい管に、多
数巻き誘導コイルは直径の小さい管に適用される。管及
び誘導コイルの所望の送り速度及び特性により多数巻き
誘導コイルは運転の際比較的低い電流で高い電圧を、単
巻き誘導コイルは比較的低い電圧で大きい電流を必要と
する。
日単巻き或いは多数巻き誘導コイルが使用される。この
場合単巻き誘導コイルは主として直径の大きい管に、多
数巻き誘導コイルは直径の小さい管に適用される。管及
び誘導コイルの所望の送り速度及び特性により多数巻き
誘導コイルは運転の際比較的低い電流で高い電圧を、単
巻き誘導コイルは比較的低い電圧で大きい電流を必要と
する。
【０００５】このように誘導コイルの電圧、電流を変換
器の出力に適合させるには、冒頭に述べたように、通常
誘導コイルと変換器との間に変圧器が接続される。しか
しこの変圧器には比較的大きな損失が発生し、その上こ
のような変圧器を構成するのは高価である。
器の出力に適合させるには、冒頭に述べたように、通常
誘導コイルと変換器との間に変圧器が接続される。しか
しこの変圧器には比較的大きな損失が発生し、その上こ
のような変圧器を構成するのは高価である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、誘
導コイル、特に小さい抵抗の単巻き誘導コイルをを簡単
な方法でその抵抗に関して適合させ、変換器が、例えば
損失や半導体素子の利用の点で、最適に利用されるよう
にすることにある。
導コイル、特に小さい抵抗の単巻き誘導コイルをを簡単
な方法でその抵抗に関して適合させ、変換器が、例えば
損失や半導体素子の利用の点で、最適に利用されるよう
にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、この発明に
よれば、それぞれ少なくとも１つの負荷転流形高周波振
動式変換器と、少なくとも１つの誘導コイルとを備えた
工作物の加熱装置において、誘導コイルに変換回路を付
属させ、この変換回路が誘導コイルに並列接続されたキ
ャパシタンスと、この並列回路に電気的に直列に接続さ
れた変換インダクタンスとからなり、かつ動作点におい
て全振動回路の電気抵抗が共振変換によって変換器に適
合されるように設定されていることにより解決される。
このようにして例えば変換器の出力電流が２０００Ａの
とき誘導コイルには４０００Ａの電流が、しかも高価な
整合用の変圧器を使用することなく得られる。実際には
もっと大きな電流比、例えば１：５にすることも容易に
可能である。その場合変圧器の損失もそれに応じて減少
する。
よれば、それぞれ少なくとも１つの負荷転流形高周波振
動式変換器と、少なくとも１つの誘導コイルとを備えた
工作物の加熱装置において、誘導コイルに変換回路を付
属させ、この変換回路が誘導コイルに並列接続されたキ
ャパシタンスと、この並列回路に電気的に直列に接続さ
れた変換インダクタンスとからなり、かつ動作点におい
て全振動回路の電気抵抗が共振変換によって変換器に適
合されるように設定されていることにより解決される。
このようにして例えば変換器の出力電流が２０００Ａの
とき誘導コイルには４０００Ａの電流が、しかも高価な
整合用の変圧器を使用することなく得られる。実際には
もっと大きな電流比、例えば１：５にすることも容易に
可能である。その場合変圧器の損失もそれに応じて減少
する。
【０００８】変換器は、高周波トランジスタ変換器、例
えばＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタ或いはＩＧＢＴ素子を
使用した変換器として構成されるのが好適である。
えばＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタ或いはＩＧＢＴ素子を
使用した変換器として構成されるのが好適である。
【０００９】さらに変換インダクタンス及び／又は変換
器はモジュールとして分割した構成とするのが良い。
器はモジュールとして分割した構成とするのが良い。
【００１０】
【実施例】図を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は誘導コイルの電圧供給基本回路図、図２は変換器
と誘導コイルとを結合した変換回路、図３は回路のモジ
ュール構成、図４は周波数の関数としての変換器出力電
流に対する変換器出力電圧位相を示す。
図１は誘導コイルの電圧供給基本回路図、図２は変換器
と誘導コイルとを結合した変換回路、図３は回路のモジ
ュール構成、図４は周波数の関数としての変換器出力電
流に対する変換器出力電圧位相を示す。
【００１１】図１に示すように、３相電源１から変圧器
２及び可制御整流器３を介してその大きさを変更できる
直流電圧が供給されている。この電圧は中間回路４にお
いて平滑され浮動化される。
２及び可制御整流器３を介してその大きさを変更できる
直流電圧が供給されている。この電圧は中間回路４にお
いて平滑され浮動化される。
【００１２】この直流電圧は次いで高周波トランジスタ
変換器５によってパルス状交流電圧に変換され、変換回
路６を介して誘導コイル７に導かれる。この誘導コイル
７は図では抵抗８とインダクタンス９で等価的に示され
ている。
変換器５によってパルス状交流電圧に変換され、変換回
路６を介して誘導コイル７に導かれる。この誘導コイル
７は図では抵抗８とインダクタンス９で等価的に示され
ている。
【００１３】整流器３及び変換器５には制御装置１１及
び１２が設けられ、この制御装置に誘導コイル７及び変
換回路６によって形成される共振回路からの実際値１３
が入力れる。この電気的な実際値の他になお、例えば工
作物の温度等のような他の計測量が制御に使用すること
もできる。このような回路の基本構成及び変換器の制御
は先に引用された文献により公知である。
び１２が設けられ、この制御装置に誘導コイル７及び変
換回路６によって形成される共振回路からの実際値１３
が入力れる。この電気的な実際値の他になお、例えば工
作物の温度等のような他の計測量が制御に使用すること
もできる。このような回路の基本構成及び変換器の制御
は先に引用された文献により公知である。
【００１４】図２に示すように、例えば全波整流回路接
続したＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタ１４、１５、１６及
び１７からなる変換器５に誘導コイル７を適合させるこ
とは、誘導コイル７とで変換器の振動回路を形成する変
換回路６により行われる。
続したＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタ１４、１５、１６及
び１７からなる変換器５に誘導コイル７を適合させるこ
とは、誘導コイル７とで変換器の振動回路を形成する変
換回路６により行われる。
【００１５】変換回路６は誘導コイル７に並列接続され
振動回路の容量を形成する１個或いは複数個のコンデン
サ１８と、２つの部分インダクタンス２０及び２１に分
割されている変換インダクタンス１９とから構成されて
いる。この部分インダクタンス２０、２１はキャパシタ
ンス１８と誘導コイル７とからなる並列回路に対して直
列に接続されている。インダクタンス２０及び２１と誘
導コイル７及びキャパシタンス１８との間の設定は、例
えばインダクタンス１９を流れる変換器出力電流ｉ1 が
誘導コイル７を通る電流ｉ2 に対して１：４になるよう
に選ばれている。即ち、例えば変換器出力電流として２
０００Ａが流れると、誘導コイル７には８０００Ａが流
れる。例えばｆ＝３００ｋHzの選ばれた動作点Ａ（例え
ば図４参照）で変換器出力電流と変換器出力電圧とは、
図４に示されるように、その位相φでそれ程大きくずれ
ていない。実際の有意義な例では電流の比はインダクタ
ンスの逆比に相当する。
振動回路の容量を形成する１個或いは複数個のコンデン
サ１８と、２つの部分インダクタンス２０及び２１に分
割されている変換インダクタンス１９とから構成されて
いる。この部分インダクタンス２０、２１はキャパシタ
ンス１８と誘導コイル７とからなる並列回路に対して直
列に接続されている。インダクタンス２０及び２１と誘
導コイル７及びキャパシタンス１８との間の設定は、例
えばインダクタンス１９を流れる変換器出力電流ｉ1 が
誘導コイル７を通る電流ｉ2 に対して１：４になるよう
に選ばれている。即ち、例えば変換器出力電流として２
０００Ａが流れると、誘導コイル７には８０００Ａが流
れる。例えばｆ＝３００ｋHzの選ばれた動作点Ａ（例え
ば図４参照）で変換器出力電流と変換器出力電圧とは、
図４に示されるように、その位相φでそれ程大きくずれ
ていない。実際の有意義な例では電流の比はインダクタ
ンスの逆比に相当する。
【００１６】図３はモジュール構成を示す。即ち、この
図では直流中間回路４に個々のトランジスタモジュール
２２が接続され、それぞれ付属の変換インダクタンス２
３、２４を介して誘導コイル７に給電している。
図では直流中間回路４に個々のトランジスタモジュール
２２が接続され、それぞれ付属の変換インダクタンス２
３、２４を介して誘導コイル７に給電している。
【図１】誘導コイルの電圧供給基本回路の接続図。
【図２】変換器と誘導コイルとを結合した変換回路の接
続図。
続図。
【図３】回路のモジュール構成を表す接続図。
【図４】周波数の関数としての変換器出力電流に対する
変換器出力電圧位相の関係を示す線図。
変換器出力電圧位相の関係を示す線図。
１ ３相交流電源 ２ 変圧器 ３ 整流器 ４ 中間回路 ５ 変換器 ６ 変換回路 ７ 誘導コイル ８ 抵抗 ９ インダクタンス １１、１２ 制御装置 １３ 現在値 １４、１５、１６、１７ ＭＯＳ−ＦＥＴトランジス
タ １８ キャパシタンス １９ 変換インダクタンス ２０、２１ 部分インダクタンス ２２ トランジスタモジュール ２３、２４ 変換インダクタンス
タ １８ キャパシタンス １９ 変換インダクタンス ２０、２１ 部分インダクタンス ２２ トランジスタモジュール ２３、２４ 変換インダクタンス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルンハルト ヘンマー ドイツ連邦共和国 8604 シエスリツツ ブルクレザウ 35 １／２
Claims (4)
- 【請求項１】それぞれ少なくとも１つの ａ）負荷転流形高周波振動式変換器（５）と、 ｂ）変換回路（６）とともに電気的振動回路を形成する
誘導コイル（７）とを備え、前記変換回路（６）が ｃ）誘導コイル（７）に並列接続されたキャパシタンス
（１８）と、 ｄ）この並列回路に電気的に直列に接続された変換イン
ダクタンス（１９）とからなり、かつ ｅ）動作点（Ａ）において全振動回路（６、７）の電気
抵抗が共振変換によって変換器に適合されているように
設定されていることを特徴とする工作物の加熱装置。 - 【請求項２】インダクタンス（１９）が個々の、必要な
場合には磁気的に結合された部分インダクタンス（２
０、２１）に分割されていることを特徴とする請求項１
記載の工作物の加熱装置。 - 【請求項３】変換インダクタンス（２３、２４）及び／
又は変換器（５）がモジュール構成として分割されてい
ることを特徴とする請求項１記載の工作物の加熱装置。 - 【請求項４】トランジスタにより構成された高周波振動
式変換器（５）が使用されていることを特徴とする請求
項１記載の工作物の加熱装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4133981.9 | 1991-10-14 | ||
| DE4133981 | 1991-10-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05205860A true JPH05205860A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=6442655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30050592A Pending JPH05205860A (ja) | 1991-10-14 | 1992-10-12 | 工作物の加熱装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0537565A3 (ja) |
| JP (1) | JPH05205860A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006341286A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | コンタクト式電縫管溶接電源装置 |
| JP2016004661A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | ワイエス電子工業株式会社 | 誘導加熱装置および誘導加熱コイル |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5902506A (en) * | 1995-12-08 | 1999-05-11 | Thermatool Corp. | Matching apparatus for connecting high frequency solid state electrical power generator to a load |
| DE102004020018A1 (de) * | 2004-04-21 | 2005-11-10 | Otto Junker Gmbh | Stromversorgungseinrichtung für Induktionsöfen |
| FR2913544B1 (fr) * | 2007-03-09 | 2009-05-15 | Thales Sa | Generateur de chauffage etat solide par haute frequence protege contre les surintensites |
| EP4138516A1 (en) * | 2015-12-22 | 2023-02-22 | Thermatool Corp. | High frequency power supply system with closely regulated output for heating a workpiece |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1014641B (de) * | 1952-02-26 | 1957-08-29 | Siemens Ag | Selbsttaetige Regeleinrichtung fuer selbsterregte Hochfrequenz-Generatoren zur Anpassung des Belastungswiderstandes an den Grenzwiderstand des Generators |
| DE2423034C3 (de) * | 1974-05-13 | 1979-03-08 | Heurtey Metallurgie S.A., Paris | Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung, insbesondere für einen Spannungs-Generator hoher Frequenz für Induktionsheizanlagen |
| US4426564A (en) * | 1979-12-26 | 1984-01-17 | General Electric Company | Parallel resonant induction cooking surface unit |
| GB2085243B (en) * | 1980-09-03 | 1984-11-21 | Cheltenham Induction Heating L | Apparatus for driving a heating load circuit |
-
1992
- 1992-10-01 EP EP19920116826 patent/EP0537565A3/de not_active Withdrawn
- 1992-10-12 JP JP30050592A patent/JPH05205860A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006341286A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | コンタクト式電縫管溶接電源装置 |
| JP2016004661A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | ワイエス電子工業株式会社 | 誘導加熱装置および誘導加熱コイル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0537565A2 (de) | 1993-04-21 |
| EP0537565A3 (en) | 1993-05-26 |
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