JPS62172686A - 薄板均熱用加熱コイル - 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） 本発明は板厚の薄い金属板を加工または表面処理に付す
目的で所定温度まで誘導加熱する場合の薄板均熱用加熱
コイルに関する。

（従来の技術） 金泥の薄板を誘導加熱で加熱することは従来から行われ
ているが、板巾方向での表面温度が両端と中央とで大き
な温度差を生ずるので、如何に温度差を少なくするかが
課題とされ、第５図（ａ）〜（Ｃ）に示す如き加熱コイ
ルが案出されている。

第５図（ａ）はトロイダル方式の加熱コイルＣ１であっ
て、電源Ｅに接続する多巻した導体Ｃの伸延方向を、走
行する金ＨｋＷの中方向とほぼ−致する如く構成しであ
るのが特徴である。

第５図（ｂ）は変形トロイダル方式（斜行磁束方式）の
加熱コイルＣ２であって、電源Ｅに接続する多巻回した
導体Ｃの伸延方向を、走行する金属板Ｗの巾方向に対し
て所定角度をもたせて構成しであるのが特徴である。

第５図（ｃ）はトランスバース方式の加熱コイルＣ３で
あって、金属板Ｗの両面に対向配置される積層珪素鋼板
等の磁路材Ｓに穿設された溝内に１巻回の導体Ｃがそれ
ぞれ収容されて電源已に並列接続し、当該導体Ｃの伸延
方向を金属板Ｗの中方向と一致させているのが特徴であ
る。

（従来技術に存する問題点） 上記トロイダル方式の加熱コイルＣ１は、適正周波数を
用いる限りにおいて、最も巾方向の均熱が得られる。し
かし乍ら、適正周波数から外れると両端部と中央部との
均熱が得られない。また、コイルギャップが大きく加熱
効率が低い点、および他の方式に比べて使用周波数を高
くする必要があり、これがため一般に同じレイアウトの
もとでは、電源の周波数変換効率、送電効率が悪くなる
点が欠点とされている。

上記変形トロイダル方式の加熱コイルＣ２は、トロイダ
ル方式とトランスバース方式とがそれぞれ使用する周波
数の中間の周波数を使用し、コイル製作方法の如何−・
・−・−コイルピッチの大・小−・−・・・・−により
、一定周波数でも広範囲の板厚の金属板を巾方向に均熱
し得るが、その反面、板厚に応じてピッチ寸法別のコイ
ルを用意しなければならないという欠点がある。

上記トランスバース方式の加熱コイルＣ３は、電気的効
率が最も良く、また使用周波数が最も低いので、通常電
源設備コストを安価とすることができる。しかし、中方
向の均熱が極めて難かしく、またコイル製作費が従来方
式中で最高価格となる欠点がある。

（発明の目的） 本発明は、従来薄板均熱用加熱コイルに存する上述の問
題点を解消するためになされたもので、広範囲の板厚の
金属板に対応して、それぞれを高効率で巾方向均熱する
ことが可能で、しかも製作費が低床な薄板均熱用加熱コ
イルを提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の構成は、 （１）板厚の薄い金属板を走行せしめつつ誘導加熱する
加熱コイルが、 （２）所定周波数電源の一方の極に接続され金属板の一
面と所定間隔を維持して一側から他側に至る導体１．お
よび他方の極に接続され一例で分岐して互いに所定間隔
を保持するとともに金属板の他面と所定間隔を維持して
他側に至り合体して上記導体ｌまたは一方の極に接続す
る分岐導体１１と１２で構成されるコイル導体Ａと、 （３）当該コイル導体Ａとは正逆となる如く上記電源の
他方の極に接続され金属板の他面と所定間隔を維持して
一側から他側に至る導体２．および一方の極に接続され
一側で分岐して互いに所定間隔を保持するとともに金属
板の一面と所定間隔を維持して他側に至り合体して上記
導体２または他方の極に接続する分岐導体２１と２２で
構成されるコイル導体Ｂとを、 （４）金属板の走行方向に沿って交互に複数配置してな
り、 （５）各コイル導体それぞれの導体と分岐導体との相対
的平行位置関係を可変に設定するとともに、（６）コイ
ル導体が金属板の中方向に対する配置角度を可変に設定
しである ことを特徴とする薄板均熱用加熱コイルにある。

（発明の作用） 本発明は、金属板を透過する磁束の角度を、当該金属板
の板厚に対応してこれをｒ７ｒ方向で均熱するに最適な
角度へと簡易に変更して調整し得る作用がある。

（実施例：１） 本発明の薄板均熱用加熱コイルの基本的な回路構成を第
１図（ａ）および（ｂ）に従って以下に詳述する。

第１図（ａ）において、Ｃは本発明の薄板均熱用加熱コ
イルで、当該加熱コイルＣは例えば電源Ｅの一方の極に
接続するブスバー３ｒ、他方の極に接続するブスバー３
５それぞれに並列接続するコイル導体Ａとコイル導体Ｂ
とが、金泥材の走行方向に沿って交互に複数配置されて
いる。

上記コイル導体Ａは、■として示す導体と、１１および
１２として示す分岐導体からなる。導体１はブスバー３
ｒに接続金具を用いて接続され、金属板Ｗの一面ｗｆと
所定間隔を維持して当該金属板Ｗの一側イから他側口に
至っている。分岐導体１１および１２はブスバー３３に
接続され、金！７１１ＦｉＷの一側イで分岐して互いに
所定間隔を保持するとともに、金属板の他面ｗｂと所定
間隔を維持して他側口に至り、合体して上記導体１に接
続している。

上記コイル導体Ｂは、２として示す導体と、２１および
２２として示す分岐導体からなるが、前記コイル導体へ
と正逆の関係とされている。即ち、導体２はブスバー３
Ｓに接続され、金属板Ｗの他面ｗｂと所定間隔を維持し
て当該金属板Ｗの一側イから他側口に至っている。分岐
導体１１および１２はブスバー３ｒに接続され、金属板
Ｗの一側イで分岐して互いに所定間隔を保持するととも
に金属板Ｗの一面ｗｆと所定間隔を維持して他側口に至
り、合体して上記導体２に接続している。

上記各コイル導体ＡもしくはＢにおいて発生する磁束は
、例えばコイル導体Ａの成る瞬間では、第１図（ｂ）に
示す如く矢線で描く方向性をもって、斜めに角度θで金
属板Ｗを透過することとなる。

而して、導体１はブスバー３ｒに接続する構成であり、
かつ分岐導体１１および１２とは一体化されていないの
で、第１図（ｂ）に示したような、導体１と分岐導体１
１および１２との相対的平行位置関係を金属板Ｗを挟ん
だ対称位置に固定してしまう必須性はなく、ブスバー３
ｒと接続する導体１の接続位置および当該導体１と分岐
導体１１・１２の合体部との接続位置をずらして、第２
図（ａ）に示すような非対称位置とすることが極めて容
易である。

上記配置位置をとる場合には、導体１に近接している分
岐導体１１のコイル電流■１と分岐導体１２のコイル電
流Ｉ２との電流値は、 １１＞１２ の関係となるので、コイル電流１１と１２との和のコイ
ル電流が流れる導体１が、上記分岐導体１１との関係に
おいて、金属板Ｗの主たる加熱作用を負担する一方、他
方では金属板Ｗを斜めに透過する磁束の角度θ１は前記
第１図（ｂ）と対比すれば、 θ〉θ１ となり、周波数一定条件下では、θｌを９０°に近ずけ
るほど板厚の薄い金属板Ｗを、またその逆とすれば板厚
の厚い金属板Ｗを均熱するに最適な磁束透過角度とする
ことが可能となる。

尚、この場合の導体１と分岐導体１２との関係は、金属
板Ｗに対してとる角度θ２が角度θ１より浅いばかりか
、第１図（ｂ）の角度θよりも浅（なり、磁束透過角度
が最適値をとらないこととなるが、本発明ではこの点が
逆に補熱的役割を果たすこととなる。

上記の点をさらに詳述して本発明の特徴を理解する一助
とする。

公知のとおり、金属の板材を加熱する場合の適正周波数
ｆは、計算式 ただし、　ｐ：比抵抗（μΩ−ｃｍ） μ：比透磁率 ｔ：板厚 から求め得る。而して少なくとも上記式（１）によって
求められる適正周波数ｆの±１５％以内の周波数が使用
されなければ、板材の良好な均熱が得られず、上記範囲
の周波数以下で加熱すると、板材の両端部分に加熱温度
の低下をきたし、また上記範囲の周波数以上で加熱する
と、機材の両端部分がオーバヒートすることも知られて
いる。

本発明は、第２図（ｂ）に示される如（、板厚ｔの金属
板Ｗを斜行して透過する磁束の透過距離を当該金属板Ｗ
の見掛上の厚さＬｏ　とし、式（１）を変形して、 計算式 とする。

当該式（２）において、 ・・−・・−・・−・−・・−−−−−・−（３）とな
るようにθ１を設定すれば、導体１−１１間で金属材Ｗ
の均熱加熱をなし得る。

即ち、式（２）、　　（３）よりθ１を決定する場合に
は、下記の計算過程を経て、 μ　Ｉ ここで、９０”−θｌ＝γとおいて、 従って、γがコイル導体１−１１の法線と金属板Ｗとの
交わる角度であり、Ｔよりθｌを求めることができる。

それ故、導体１−１２の法線と金属板Ｗとの交わる角度
をθ２として、 θ１〉θ２ となる条件をとると、角度θ２で磁束が金属Ｆｉｗを透
過する距離＝見掛は上の板厚ｔ”はｔ　”　＞ｔ’ となる。ここで当然のこと乍ら、導体１−１１間で適正
周波数ｒを選定しても、コイル導体１−１２間では適正
周波数ｒから外れるではないか、との疑問が生ずる筈で
ある。これに対し、第２図（Ｃ）を参照しつつ、この疑
問の持つ危惧を解消することとする。

第２図（ｃ）における■および■それぞれは、コイル導
体に対して金属板Ｗの送り方向を変えて加熱した場合の
、時間の経過に従って変化する温度状態を、金属板Ｗの
中央部は線イ５端部は線口として、それぞれの温度特性
を示したもので、送り方向が何れの方向であっても、ｔ
”＞ｔ’　　となるため、ｔ”はコイル電流１１＞ｉ２
の条件で、。

端部が高く加熱されることは事実であ。然し金属板Ｗは
、例えば第２図■を挙げて説明すれば、導体１−１１間
が近接しているがため、主として加熱を担当する導体１
で均熱された後の端部は、中央部に比べて冷却速度が速
いので、トータル加熱作用としては弱いが端部方向の昇
温作用の大きい導体１−１２間の磁束により補熱される
こととなる。

上述した本発明のコイル導体が有する作用および効果は
、第２図（Ｃ）における■に従来加熱コイルＣ１を用い
、かつ投入電力を一定とした条件下において、適正周波
数ｆで加熱した場合を線Ｘ。

それより低い周波数で加熱した場合を線ｙ、それより高
い周波数で加熱した場合を線２として示した温度特性線
図と比較すれば、本発明が従来以上の中方向の均一加熱
を保証することが明白となる。

尚、図中の線Ｘ°は適正周波数［で加熱した（友の端部
の温度低下を示す。

上記コイル導体Ａについて述べたとると同様に、コイル
導体Ｂもブスバー３３と接続する導体２の接続位置およ
び当該導体２と分岐導体２１・２２との接続位置をずら
し、コイル導体Ａにおける磁束の透過角度θ１に合わせ
ることが可能である。

従って、コイル導体Ａおよびコイル導体Ｂを交互に配置
した本発明加熱コイルＣにより金属板Ｗを連続加熱すれ
ば、当該金属板Ｗは順次均一加熱されることとなる。

上述の如く、本発明薄板均熱用加熱コイルＣは加熱せん
とする金属板Ｗの板厚に応じて磁束の透過角度θを簡単
に調節のうえ、加熱を実行し、１間の加熱コイルにより
板厚の如何に拘わらず、当該金属板Ｗの板厚に応じて定
まる適正な磁束透過角度により加熱を実行し、巾方向の
均熱を得ることができる。この構成は従来トロイダル方
式の加熱コイルＣ１による最も均熱が得られる適正周波
数レンジを拡大することとなる。

（実施例：２） 上記は本発明の基本的構成の実施例であるが、本発明は
第３図に示すような構成を簡単にとることも可能である
。

即ち、本実施例の回路構成は前記実施例：１と同一では
あるが、コイル導体ＡおよびＢそれぞれは、導体および
分岐導体をブスバー３に接続するにあたり、金属材Ｗの
板厚に応じ、当該金属材Ｗの送り方向に対する中方向の
角度αを、例えば屈折角度を変えた接続金具の交換のみ
で任意に変更することにより、前記第１の実施例以上の
磁束の透過角度θ１を得、さらに適正均熱可能な板厚範
囲を拡大することが可能である。この構成は一定周波数
使用条件下で広範囲の板厚を均熱可能とする従来変形ト
ロイダル方式の加熱コイルＣ２が、板厚ごとに別個のコ
イルを準備しなければならない欠点を、本発明では屈折
角度を変えた接続金具を複数用意するだけで済まし得る
こととするものである。

（その他の実施例） 本発明は上記実施例：１および２を複合させた構成とな
し得ること勿論である。

上記実施例：１および２ではコイル導体ＡおよびＢを電
源に並列接続せしめであるが、電源の整合条件を合わせ
る目的で、これを第４図に示す如く電源已に直列接続せ
しめることも可能である。

さらに、各コイル導体や各コイル導体を構成する導体お
よび分岐導体それぞれのコイル電流を、例えばインダク
タンスを介して任意の容量に設定したり、並列接続の場
合に各コイル導体を変圧器を介してそれぞれブスバーに
接続するようにすれば、端子電圧を任意に設定すること
も可能である。

上記の構成を複合することにより、金属板Ｗの加熱を微
細な温度分布に調整し得ることとなる。

そのうえ、従来の如くコイル導体を多巻回して電源Ｅの
一方の極から他方の極に接続する回路構成ではないので
、本発明では各コイル導体を一定間隔で配置する必要は
ない。従って送り方向所定位置で隣接するコイル導体間
の間隔を、他の位置の隣接するコイル導体間の間隔より
やや離間した配置構成をとり、これを例えば均熱ゾーン
としたり、その間に送りローラを配置するように設定す
ることもできる。

（発明の効果） 本発明にかかる薄板均熱用加熱コイルＣは、従来のトロ
イダル方式の加熱コイルＣ１および変形トロイダル方式
の加熱コイルＣ２がそれぞれ有する長所をさらに上回っ
て韮有し、それぞれ有する短所を消滅せしめたもので、
板厚の薄い金属材を効率的に１巾方向で均熱可能であり
、しかも固定周波数の電源を使用する場合でも、−加熱
コイルＣのみで任意の板厚の金属板に対応して適正な均
熱を、可変周波数の電源を使用する場合には、より広範
囲の板厚の金属板に対応する適正な均熱をなすことが可
能となり、さらには微調整や均熱ゾーン、送りローラ配
置その他バライテイに富む応用が可能であり、そのうえ
製作費は廉価で済み製造コスト低減に資する等、顕著な
効果を雪すとして賞月される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明にかかる薄
板均熱用加熱コイルの基本的構成を採る実施例：１の回
路を示す斜視図および発生磁束の状態を示す断面正面図
、第２図（ａ）は変形構成を採る実施例：２の回路のコ
イル電流と発生磁束状態を示す断面正面図、第２図（ｂ
）の作用を説明するための正面図、第２図（Ｃ）は第２
図（ｂ）の構成からフされ効果を従来加熱コイルと対比
して示す温度特性線図、第３図は他の変形構成を採る実
施伊１：３の回路図、第４図はさらに他の実施例回路図
、第５図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来薄板均熱用加熱
コイルの断面正面図である。 Ｗ−・−・−・・・・−・・−・−金属板ｗｆ・−・−
・・−・−・−・−金属板の一面ｗｂ・−・−・−・・
−−−−−−・−・−金属板の他面イ・−・−−−−−
−一−・−・・・−・・−金属板の一側ロー・・−・・
・・・・−・・・・−・金属板の他側Ｃ−−・・・・・
・−・・・−・−・−・・加熱コイ／Ｌ／Ｅ−・−・−
一−−−・・−・・・−−−−−一電源Ａ、Ｂ・−−−
−−−・−・・−コイル導体■−・−−−−−・・・・
・・−・−・−・・コイル導体Ａの導体１１．１２・−
−−−−−コイル導体Ａの分岐導体２−・・−・−・・
・−・・−・・−・コイル導体Ｂの導体２１．２２・−
・−コイル導体Ｂの分岐導体３ｒ−・−・・−・・−・
−−−−−・・−電源Ｅの一方の極に接続するブスバー ３ｓ−・・−・・・・−・−・−・・−・−電源Ｅの他
方の極に接続するブスバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 板厚の薄い金属板を走行せしめつつ誘導加熱する加熱コ
   イルが、所定周波数電源の一方の極に接続され金属板の
   一面と所定間隔を維持して一側から他側に至る導体１、
   および他方の極に接続され一側で分岐して互いに所定間
   隔を保持するとともに金属板の他面と所定間隔を維持し
   て他側に至り合体して上記導体１または一方の極に接続
   する分岐導体１１と１２で構成されるコイル導体Ａと、
   当該コイル導体Ａとは正逆となる如く上記電源の他方の
   極に接続され金属板の他面と所定間隔を維持して一側か
   ら他側に至る導体２、および一方の極に接続され一側で
   分岐して互いに所定間隔を保持するとともに金属板の一
   面と所定間隔を維持して他側に至り合体して上記導体２
   または他方の極に接続する分岐導体２１と２２で構成さ
   れるコイル導体Ｂとを、金属板の走行方向に沿って交互
   に複数配置してなり、各コイル導体それぞれの導体と分
   岐導体との相対的平行位置関係を可変に設定するととも
   に、コイル導体が金属板の巾方向に対する配置角度を可
   変に設定してあることを特徴とする薄板均熱用加熱コイ
   ル。