JPH0821465B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

誘導加熱装置

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JPH0821465B2
JPH0821465B2 JP62114232A JP11423287A JPH0821465B2 JP H0821465 B2 JPH0821465 B2 JP H0821465B2 JP 62114232 A JP62114232 A JP 62114232A JP 11423287 A JP11423287 A JP 11423287A JP H0821465 B2 JPH0821465 B2 JP H0821465B2
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JP
Japan
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conductor
heated
current
inductor
plate
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JP62114232A
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裕 関野
雄二 石坂
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/103Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor
    • H05B6/104Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor metal pieces being elongated like wires or bands

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は誘導加熱装置に係り、特に板材の板幅方向の
誘導加熱に用いる誘導子を備えた誘導加熱装置に関す
る。
B.発明の概要 本発明は被加熱材たる板材の幅方向に導体から成る矩
形状の誘導子を配設し、この誘導子に交流電力を供給し
て被加熱材を加熱する誘導加熱装置において、前記誘導
子を側路導体と端路導体とで矩形状に形成し、その端路
導体の中央部分に前記側路導体と平行な中心導体を設け
て該中心導体に前記両側路導体の電流を合流して流し、
前記被加熱材の板材の幅方向の中心電流とこれをエツジ
部分で分流および合流して循環する誘起電流を発生させ
て被加熱材を加熱するようにして被加熱材に生じる誘起
電流の流れをエツジ部と中央部とバランスをとり、特に
非磁性材の板材や、キユーリ点以上の加熱温度の磁性材
から成る板材の昇温加熱による温度分布の均熱化を図つ
たものである。
C.従来の技術 誘導加熱装置を用いて薄い鋼材の板幅方向に加熱処理
を行う場合には、第5図(a)および(b)に示すよう
な横断磁束加熱(TRC)方法が用いられるようになつ
た。即ち第5図(a)は導体を矩形状に形成した誘導子
101を被加熱材である板材110表面の板幅方向に延設し
て、矩形面を板材110と平行となるように配設し、誘導
加熱を板材110の板幅方向に対して施した図である。こ
の誘導子101に中周波又は高周波の交流電源Eから電力
を供給すると第6図(a)に示すように板材110に誘起
電流iが流れ、この電流iにより板材110が加熱され
る。
第6図は、この板材110に生じた誘起電流iの流れを
示したもので、図に示すように板材110に誘起された電
流iは、誘導子101の導体に対向する循環流路ア,イを
形成して流れる。そして両端のエツジ部イでは、誘起電
流iがエツジの先端部に集中して流れるので、この部分
で電流密度が高くなり第5図(a)に示すように、板材
110のエツジ部110a,110bが特に加熱されてオーバーヒー
トを生じた。
また第5図(b)は導体を矩形状に形成した誘導子10
1を、板材110に対して矩形面が垂直となるように配設し
て加熱処理を施したもので、この誘導子101を用いた加
熱による誘起電流iは第6図(b)に示すように流れ
る。この誘起電流iは同図に示すように誘導子101の導
体に対向する部分では集中して流れて板材110の中央部
分を加熱するが、導体の両側では分散して低い電流密度
で流れて循環流路ア,イ,ウを生成する。板材110が磁
性体の場合は、板材110を通る磁束の通路がエツジ部で
整列化されるためにエツジ部110a,110bでの誘起電流の
分散は小さくなり、中央部と同様にエツジ部110a,110b
も加熱昇温する。しかし、板材110が非磁性体や、磁性
体がキユーリ点以上の温度に至つて非磁性体となつた場
合には、電流密度の高いアの中央部分は昇温するが、エ
ツジ部のイの部分では電流の分散により電流密度が低く
なるためエツジ部110a,110bの昇温は中央部分よりかな
り低いものとなつてアンダーヒートを生じていた。なお
ウの部分では電流が分散して流れるので昇温は更に非常
に低いものとなる。
D.発明が解決しようとする問題点 上記のように第5図(a)ではエツジ部がオーバーヒ
ートを生じ、また第5図(b)に示した形状の誘導子を
用いた板幅方向の誘導加熱装置では、被加熱材が磁性体
である鋼板の場合、磁性体の変態点であるキユーリ温度
近傍(普通鋼で720〜740℃)まではエツジ部と中央部の
温度差は大きく生じることはないが、しかし板材が非磁
性体あるいは磁性体がキユーリ温度以上に加熱されて非
磁性体となつた場合には、板材のエツジ部がアンダーヒ
ートを生じた中央部との温度差が大きくなる。従つてい
づれの場合も板幅方向の均熱化を図ることには困難があ
り、特に被加熱材が非磁性材や非磁性領域にある場合に
は困難である等の問題がある。
本発明は上記問題点に鑑み創出されたもので、被加熱
材が非磁性体やキユーリ点以上の加熱温度範囲の磁性体
から成る板材であつても板材のエツジ部と中央部との板
幅方向の均熱化を図る誘導子を備えた誘導加熱装置の提
供を目的とする。
E.問題点を解決するための手段 このために本発明が用いる具体的手段は、被加熱材た
る板材の幅方向に導体から成る矩形状の誘導子を配設し
この誘導子に交流電力を供給して被加熱材を加熱する誘
導加熱装置において、前記誘導子を側路導体と端路導体
とで矩形状に形成し、その端路導体の中央部に前記側路
導体と平行な中心導体を設けて該中心導体に前記両側路
導体の電流を合流して流し、前記被加熱材の板材の幅方
向の中心電流とこれを分流および合流して循環する誘起
電流を発生させて被加熱材を加熱するようにしたもので
ある。
F.作用 上記の具体的手段により、誘導子に交流電力を供給す
ると、被加熱材の板材には、その幅方向に中心電流が誘
起され、その誘起電流は一方のエツジ部で両側に分流し
て他方のエツジ部側に流れ、この他方のエツジ部でまた
合流する循環電流が流れる。この循環電流により板材の
板幅方向に中央部分とエツジ部との均熱化が図られる。
G.実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
第1図は本発明の実施例の誘導子要部を示すもので、
(a)図は平面図で(b)図は(a)図のX−X矢視図
を示している。最初に実施例の構成から説明する。
本発明の誘導加熱装置の誘導子1は、第1図に示すよ
うに矩形状を形成している。誘導子1は、被加熱材であ
る静止状態の板材5の板幅方向に板幅を変えて配設さ
れ、板幅方向に延設した直線状の中心導体1aと、この中
心導体1aの両側に互に平行して設けられた側路導体1b,1
b及びこの側路導体と中心導体とを連結する端路導体1d
とで形成されている。この側路導体1b,1bは、板幅方向
の長さを2等分に分割し、第1図(c)に示すように板
材5の板幅の略中央で上方に直角に折り曲げてリード部
1cを形成し第1図(a)に示すようにこれを絶縁板2を
介設して一体に形成され、リード部1c,1c相互の電気的
絶縁を図り、このリード部1c,1cに誘導加熱用電源4が
接続される。誘導子1の直線状の中心導体1aにはU形の
コア3が覆設され、磁気漏洩を防止して誘導子1の加熱
効率を高めている。なお、誘導子1は、第1図(c)に
示すように、側路導体1bを2ブロツクにした場合につい
て説明したが第4図(b)のように一体に構成しても、
また(a)のように端導体1d部分で2分割しても同様の
作用効果が得られる。
次に板材5が静止して板巾方向に筋状に誘導加熱する
場合の実施例の作用について説明する。
今、中周波又は高周波の誘導加熱用電源4から電力を
誘導子1に供給すると、この電力は、誘導子1のリード
部1c,1cに入力され、第1図(a)の矢印で示すように
電流Iが誘導子1の導体を流れる。即ち平行した側路導
体1bを分流して流れ、それが端路導体1dを介して中心導
体1aに集電されて流れる。そしてこの電流Iによつて誘
起された磁束により板材5には、第2図(a)に示すよ
うに電流iが誘起される。この誘起電流iは第2図
(a)に示すように流路ア,ウとエツジ部のイによつて
循環流路を形成して流れる。アを流れる中心電流は両側
に分流して、イとウの部分ではi/2の電流が流れる。こ
のためアの部分を流れる電流iによる板材5の中央部の
加熱と比較して、ウの部分の加熱は(i/2)であるか
ら1/4と少なくなる。1方イの部分を流れる電流もi/2で
あるがエツジ先端部に集中して流れるためその加熱は、
中央部の加熱とほぼ同程度となり、昇温のバランスが得
られる。
上記の誘導加熱を行つた時の板材5の加熱状態を示し
たものが第2図(b)であり、斜線で示した部分がほぼ
同程度に昇温加熱されていることを示している。即ち第
5図(a)に示した従来の場合には第6図(a)にて説
明したようにイを流れる誘起電流iがエツジ部に集中し
て流れるためエツジのオーバーヒートが生じるのに対し
て、本実施例の場合にはアを流れる誘起電流iに対して
イを流れる電流はi/2であるのでエツジ部に集中して流
れてもオーバーヒートに致らず中央部とエツジ部の温度
上昇は同程度となる。そして被加熱材が非磁性材または
非磁性領域となつた場合にもほぼ同じ結果となつた。
第3図は上記第2図(b)に示す板材5のP,Q,Rの各
点における昇温加熱の時間的推移を示したもので、横軸
の時間tをとり、縦軸に温度θと、供給電力Uをとつて
上記板材5のP,Q,R点の測定温度を示している。第3図
に示されたようにP点とR点はほぼ同じに昇温して、許
容加熱温度範囲であるθhmax〜θhminの間に急速に到達
する。従つて従来のようにエツジ部のオーバーヒートや
アンダーヒートを生じることなくほぼ均一に加熱するこ
とができる。なおこの場合でも第2図(a)においてエ
で示され、誘起電流iの分散が生じた部分である第2図
(b)におけるQ点の昇温は上記P点とR点に対して遅
れるので、更にこの部分の均熱化を図るためにはある程
度の時間をとることにより、P点,R点からの熱伝導が行
われ、P,Q,Rの3点の均熱化が図られ、許容加熱温度範
囲θhmax〜θhminを満足させる。
上記均熱化において第3図に示すようにP点の温度が
許容加熱温度範囲θhmax以上になる場合には誘導子1に
供給する電力を少なくしてP点,R点の温度が許容加熱温
度範囲のθhmax以上にならないように制御を行う。この
ように熱伝導による均熱化を計りながら加熱を行なうこ
とによつて板幅方向に更に均熱な加熱を行なうことがで
きる。
H.発明の効果 以上のように本発明は、被加熱材の板材に巾方向の中
心電流とこれをエツジ部分で分流および合流する循環電
流を誘起させて被加熱材を誘導加熱するようにしたもの
であるから、被加熱体の中央部とエツジ部の昇温は均熱
化され、特に被加熱材が非磁性材あるいは磁性材であつ
ても加熱温度が磁性を失う変態点以上の場合でも中央部
分とエツジ部の均熱化が図れる等その効果は大なるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の誘導子要部を示したもので、
第2図は第1図の誘導子による板材の誘起電流の流路を
示し、第3図は板幅方向の板材の昇温温度分布を示した
ものである。第4図は本発明の実施例の誘導子の形状を
示したもので第5図第6図は従来技術による実施例を示
す。 1……誘導子、1a……中心導体、1b……側路導体、1c…
…リード部導体、1d……端路導体、2……絶縁板、4…
…誘導加熱用電源、5……板材(被加熱材)、i……誘
起電流。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加熱材たる板材の巾方向に導体から成る
    矩形状の誘導子を配設しこの誘導子に交流電力を供給し
    て被加熱材を加熱する誘導加熱装置において、前記誘導
    子を側路導体と端路導体とで矩形状に形成し、その端路
    導体の中央部分に前記側路導体と平行な中心導体を設け
    て該中心導体に前記両側路導体の電流を合流して流し、
    前記被加熱材の板材に巾方向の中心電流とこれをエツジ
    部分で分流および合流して循環する誘起電流を発生させ
    て被加熱材を加熱するようにしたことを特徴とした誘導
    加熱装置。
JP62114232A 1987-05-11 1987-05-11 誘導加熱装置 Expired - Lifetime JPH0821465B2 (ja)

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