TWI592060B - 感應加熱裝置 - Google Patents

Description

感應加熱裝置

本發明關於一種C型電感器(inductor)式的感應加熱裝置。

為了將熱軋生產線中之輥軋材料及其他被加熱材料予以加熱，使用感應加熱裝置。使用1對C型電感器，將溫度比被加熱材料的中央部低之被加熱材料的兩端部予以加熱。

C型電感器式感應加熱裝置係呈現出，僅將被加熱材料之端部的狹窄部分予以加熱之鐵芯深度方向寬度較短之加熱寬度的電感器形狀。此種方式的移動式C型電感器為了使加熱位置與各種板寬的端部位置配合，故須藉由1對C型電感器用移動台車、馬達控制裝置、位置檢測器、及控制裝置來構成。

移動式C型電感器感應加熱裝置，係在每次材料寬度變化時移動C型電感器的移動台車，故在台車移動時無法進行加熱。因此，當使用連續材料時，會有在台車移動時於被加熱材料產生未加熱部的疑慮。

此外，在被加熱材料搬送時雖會有材料產 生橫向偏移的情形，惟由於C型電感器之加熱重疊寬度會依被加熱材料的偏移量而變化，故左右之電感器會產生加熱電力的差異，而有在左右之被加熱材料端部產生溫度不均勻的異常加熱之情形。

此外，還會有搬送材料與加熱線圈及開腳鐵芯接觸而損壞的事故產生。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本專利第4739792號公報

專利文獻2：日本專利第3156746號公報

專利文獻3：日本實用新案登錄第2576932號公報

在習知的移動式C型電感器中，由於被加熱材料所貫通的開口部狹窄，因此用以對加熱線圈及開腳鐵芯各自進行更換的空間狹小，而對移動式C型電感器整體進行更換。因此，更換的用品費用及人工費用價格高昂，更換時間也長。進而，由於必須有移動機構、控制裝置及調整費用，因此裝置價格高昂。

因此，本發明係為了解決上述之課題所研創者，其目的在於提供一種高效率且廉價的感應加熱裝置，即使材料寬度有變化也不會產生未加熱部，即使產生材料偏移，也不會在左右之材料端部產生溫度不均勻的異 常加熱，可減少電感器更換時間，且減少移動機構與控制裝置等裝置價格。

根據本發明之一態樣，可提供一種感應加熱裝置，係將固定式C型電感器成對配置於被加熱材料之寬度方向兩端部者，其中：前述固定式C型電感器，係包含2個電感器頭與1組C型鐵芯構造物；前述電感器頭係包含：本體鐵芯構造物，係包括本體鐵芯、及從側面支撐該本體鐵芯之非磁性的本體鐵芯護板；開腳鐵芯構造物，係包括：開腳鐵芯，係具有沿著被加熱材料之搬送方向針對小寬度材料到大寬度材料均可確保有端部加熱寬度以上的鐵芯重疊寬度之鐵芯寬度；及非磁性之開腳鐵芯護板，係支撐該開腳鐵芯；及加熱線圈，係使磁束交鏈於被加熱材料進行加熱；其中，前述C型鐵芯構造物係包含：C型鐵芯、及從側面支撐該C型鐵芯之非磁性金屬的C型鐵芯護板。

根據本發明，可實現一種高效率且廉價之感應加熱裝置，即使材料寬度有變化也不會產生未加熱部，即使材料產生偏移，也不會在左右之材料端部產生溫度不均勻的異常加熱，可減少電感器更換時間，且減少移動機構與控制裝置等的裝置價格。

1‧‧‧本體鐵芯構造物

1A‧‧‧本體鐵芯

1B‧‧‧本體鐵芯護板

2‧‧‧開腳鐵芯構造物

2A‧‧‧開腳鐵芯

2B‧‧‧開腳鐵芯護板

3‧‧‧加熱線圈

4‧‧‧C型鐵芯構造物

4A‧‧‧C型鐵芯

4B‧‧‧C型鐵芯護板

5‧‧‧本體鐵芯分離機構

6‧‧‧匯電條

7‧‧‧小寬度材料

8‧‧‧大寬度材料

9‧‧‧交流感應加熱電源

10‧‧‧電流

11、Φ‧‧‧磁束

12‧‧‧固定式C型電感器

12A‧‧‧電感器頭

13‧‧‧移動式C型電感器

14‧‧‧螺栓

15‧‧‧螺帽

16‧‧‧感應電流

I‧‧‧渦電流

W1‧‧‧小寬度材料板寬

W2‧‧‧大寬度材料板寬

WC1‧‧‧開腳鐵芯深度方向寬度

WC2‧‧‧1對開腳鐵芯空間寬度

WC3‧‧‧1對開腳鐵芯深度方向寬度

WH1‧‧‧端部加熱寬度

WW1‧‧‧小寬度材料重疊尺寸

WW2‧‧‧大寬度材料重疊尺寸

第1圖係顯示本發明實施形態之感應加熱裝置的整體構成概略圖。

第2圖係開腳鐵芯之各部尺寸關係之說明圖。

第3圖係顯示第2實施形態之感應加熱裝置的整體構成概略圖。

第4圖係顯示第3實施形態之感應加熱裝置的整體構成概略圖。

第5圖係將習知之移動式C型電感器與第3實施形態之固定式C型電感器12之加熱溫度分布進行對比之說明圖。

以下，就本發明之實施形態參照圖式進行說明。另外，對各圖中之相同部位附加相同符號。

(第1實施形態)

第1圖係顯示本發明實施形態之感應加熱裝置的整體構成概略圖。本實施形態之感應加熱裝置係具有2組固定式C型電感器12，該固定式C型電感器12係採取1對開腳鐵芯深度方向寬度WC3的設置空間而左右設置。如第1圖所示，本發明實施形態之感應加熱裝置大致包含：本體鐵芯構造物1、開腳鐵芯構造物2、及固定式C型電感器12。

本體鐵芯構造物1係包含：本體鐵芯1A、由側面支撐本體鐵芯1A之非磁性的本體鐵芯護板1B。

開腳鐵芯構造物2係包含：從小寬度材料7 到大寬度材料8都可加熱的開腳鐵芯2A、及用以支撐開腳鐵芯2A之非磁性的開腳鐵芯護板2B。開腳鐵芯2A及開腳鐵芯護板2B係朝與加熱線圈3正交的方向層疊，以減少加熱線圈3與開腳鐵芯2A的加熱損失。非磁性金屬之開腳鐵芯護板2B係配置於與加熱線圈3平行而成之開腳鐵芯2A的側面外側，以防止開腳鐵芯2A的附近加熱並支撐鐵芯。如第1圖所示，開腳鐵芯2A係形成為開腳鐵芯深度方向寬度WC1而確保從小寬度材料7到大寬度材料8之端部加熱寬度WH1以上的鐵芯重疊寬度。

固定式C型電感器12係包含2個電感器頭12A、及1個C型鐵芯構造物4。

本實施形態之C型電感器12，係配置於被加熱材料之寬度方向兩端部，將從加熱線圈3產生的磁束Φ交鏈於被加熱材料，藉此使渦電流I流通，且藉由相對於該渦電流I之被加熱材料的電阻來產生焦耳熱，將被加熱材料的兩端部予以加熱。而且，在本實施形態中，從寬度較小的被加熱材料到寬度較大的被加熱材料之端部都可加熱，不須使C型電感器12朝被加熱材料的寬度方向移動。

電感器頭12A係包含：本體鐵芯構造物1、開腳鐵芯構造物2、及加熱線圈3。

C型鐵芯構造物4係包含：C型鐵芯4A、從側面支撐C型鐵芯4A之非磁性的C型鐵芯護板4B。C型鐵芯護板4B係保持C型鐵芯4A並且經絕緣者。以C型 鐵芯護板4B的材質而言，較佳為例如不鏽鋼或銅。不鏽鋼的強度較強，且具有屏蔽效應。銅係其本身會進行感應加熱。

第2圖係開腳鐵芯之各部尺寸關係之說明圖。如第1圖及第2圖所示，不須使電感器頭12A移動，而從寬度較小的材料到寬度較大的材料之端部都可加熱。端部的加熱寬度由使用者的規格制定，升溫範圍例如為25℃至100℃左右。

開腳鐵芯深度方向寬度WC1與1對開腳鐵芯空間寬度WC2，係由下述之小寬度材料板寬W1與大寬度材料板寬W2與端部加熱寬度WH1來決定。

(1)開腳鐵芯深度方向寬度WC1=(1對的開腳鐵芯深度方向寬度WC3-1對的開腳鐵芯空間寬度WC2)/2

(2)小寬度材料重疊尺寸WW1=(小寬度材料板寬W1-1對的開腳鐵芯空間寬度WC2)/2>端部加熱寬度WH1

(3)大寬度材料重疊尺寸WW2=(大寬度材料板寬W2-1對的開腳鐵芯空間寬度WC2)/2>端部加熱寬度WH1

此外，本實施形態之C型電感器12，係包含：朝與加熱線圈3正交之方向層疊之開腳鐵芯2A與開腳鐵芯護板2B。藉此，可減少加熱線圈3與開腳鐵芯2A的加熱損失。

如上述，在本實施形態中，係管理鐵芯的尺寸，而對於被加熱材料的最大板寬、最小板寬具有裕度。

根據本實施形態，即使材料寬度有變化也不會產生未加熱部，即使材料產生偏移，也不會在左右的材料端部產生溫度不均勻的異常加熱。再者，將更換頻率較多的開腳鐵芯構造物2、本體鐵芯構造物1、及加熱線圈3整合至電感器頭12A的構造物，再者，固定式C型電感器12係採用由更換頻率較多的2個電感器頭12A與1個C型鐵芯構造物4構成，且容易更換損壞部的構造，故可減少電感器的更換時間。

(第2實施形態)

接著，就第2實施形態進行說明。第2實施形態，係將固定式C型電感器形成為可分離的機構。

第3圖係顯示第2實施形態之感應加熱裝置的整體構成概略圖。如第3圖所示，第2實施形態之固定式C型電感器12係具有可分離之本體鐵芯分離機構5，該本體鐵芯分離機構5係使具備L字形鐵芯護板之電感器頭12A與具備L字形鐵芯護板之C型鐵芯構造物4對接，以螺栓14及螺帽15來固定L字形部。對接位置亦即分離位置較佳係設為，使流通於C型電感器12之磁束成為固定的位置。

在第2實施形態之固定式C型電感器12中，由於只要將L字形部的螺栓14卸下而將電感器頭12A從固定式電感器12卸下，即可容易更換電感器頭12A，故可大幅減少維護的時間及費用。

根據第2實施形態，可更容易地在短時間內 更換電感器的更換部分。

(第3實施形態)

接著，就第3實施形態進行說明。第3實施形態係將以使左右之電感器的磁束方向相同之方式所構成的2組固定式電感器並列設置，且連接於1個交流感應加熱電源。

第4圖係顯示第3實施形態之感應加熱裝置的整體構成概略圖。如第4圖所示，在第3實施形態之固定式C型電感器12中，係將4個加熱線圈3接線至交流感應加熱電源9，並以使流通之電流10的方向相同的方式進行連接。

材料重疊尺寸雖在從小寬度材料重疊尺寸WW1到大寬度重疊材料尺寸WW2之間變化，惟亦可將小寬度材料重疊尺寸WW1設計成比端部加熱寬度WH1大。

由於將從上下左右4個加熱線圈3所產生之磁束11的方向設為相同方向，故流通於被加熱材料的感應電流16係流通於板寬方向整體，特別在加熱材料兩端形成有集中流通之較大的1個電流。

第5圖係將習知之移動式C型電感器與第3實施形態之固定式C型電感器12之加熱溫度分布進行對比之說明圖。如第5圖所示，習知之移動式C型電感器之升溫曲線，由於被加熱材料與重疊尺寸固定，故被加熱材料之中央部未被加熱，僅有被加熱材料的端部加熱。此外，端部的加熱寬度WH1係為固定。

另一方面，第3實施形態之固定式C型電 感器12在從小寬度的材料板寬W1變化到大寬度的材料板寬W2時，由於有足夠長的開腳鐵芯深度方向寬度WC1，故感應電流16在小寬度材料重疊尺寸WW1集中加熱材料的端部，且而確保亦加熱材料中央部之端部加熱寬度WH1。

第3實施形態之固定式C型電感器12，係將從上下左右4個加熱線圈3所產生之磁束11的方向設為相同方向，故感應電流16係朝被加熱材料之板寬方向整體流通，特別是集中流通於被加熱材料的兩端，而可實現被加熱材料的中央部也加熱，並確保端部加熱寬度WH1之和緩的升溫曲線，使加熱效率上升。此外，即使產生材料偏移，由於C型電感器12的加熱重疊寬度不會大幅變化，故左右之電感器之加熱電力不會產生大幅差異，而減少了左右之被加熱材料端部溫度不均勻所造成之產生異常加熱的現象。

根據本實施形態，可實現一種高效率且廉價之感應加熱裝置，即使材料寬度有變化也不會產生未加熱部，即使材料產生偏移，也不會在左右之材料端部產生溫度不均勻的異常加熱，可減少電感器更換時間，且減少移動機構與控制裝置等的裝置價格。

雖說明過本發明之數個實施形態，惟該等實施形態僅為例示，並非用以限定本發明之範圍。該等嶄新的實施形態可藉由其他各種形態來實施，在不脫離本發明之要旨的範圍內，可進行各種省略、置換、變更。該等 實施形態與其變形，係包含於發明之範圍與其要旨，並且包含於申請專利範圍所記載之發明及與其均等之範圍。

1A‧‧‧本體鐵芯

1B‧‧‧本體鐵芯護板

2A‧‧‧開腳鐵芯

2B‧‧‧開腳鐵芯護板

3‧‧‧加熱線圈

4A‧‧‧C型鐵芯

4B‧‧‧C型鐵芯護板

5‧‧‧本體鐵芯分離機構

6‧‧‧匯電條

7‧‧‧小寬度材料

8‧‧‧大寬度材料

9‧‧‧交流感應加熱電源

10‧‧‧電流

11‧‧‧磁束

12A‧‧‧電感器頭

W1‧‧‧小寬度材料板寬

W2‧‧‧大寬度材料板寬

WC1‧‧‧開腳鐵芯深度方向寬度

WC2‧‧‧1對開腳鐵芯空間寬度

WC3‧‧‧1對開腳鐵芯深度方向寬度

WW1‧‧‧小寬度材料重疊尺寸

WW2‧‧‧大寬度材料重疊尺寸

Claims (9)

1. 一種感應加熱裝置，係將固定式C型電感器成對配置於被加熱材料之寬度方向兩端部者，其中：前述固定式C型電感器，係包含2個電感器頭與1組C型鐵芯構造物；前述電感器頭係包含：本體鐵芯構造物，係包括本體鐵芯、及從側面支撐該本體鐵芯之非磁性的本體鐵芯護板；開腳鐵芯構造物，係包括：開腳鐵芯，係具有沿著被加熱材料之搬送方向針對小寬度材料到大寬度材料均可確保有端部加熱寬度以上的鐵芯重疊寬度之鐵芯寬度；及非磁性之開腳鐵芯護板，係支撐該開腳鐵芯；及加熱線圈，係使磁束交鏈於被加熱材料而進行加熱；其中，前述C型鐵芯構造物係包含：C型鐵芯、及從側面支撐該C型鐵芯之非磁性金屬的C型鐵芯護板；且該感應加熱裝置係具備本體鐵芯分離機構，將前述電感器頭與前述C型鐵芯構造物對接，並將前述本體鐵芯護板與前述C型鐵芯護板可裝卸地固定。
2. 如申請專利範圍第1項所述之感應加熱裝置，其中，前述開腳鐵芯之各部位的尺寸關係係設定為：在不使前述電感器頭移動之狀態下，從寬度較小的材料到寬度較大的材料，前述被加熱材料的端部都可被加熱。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之感應加熱裝置，其中，前述非磁性之本體鐵芯護板的材質，係為不鏽鋼或銅。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之感應加熱裝置，其中，前述非磁性之開腳鐵芯護板的材質，係為不鏽鋼或銅。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之感應加熱裝置，其中，前述開腳鐵芯與前述開腳鐵芯護板，係朝與前述加熱線圈的軸向正交之方向層疊。
6. 如申請專利範圍第1項所述之感應加熱裝置，其中，前述本體鐵芯護板係至少一端具備L字形部；前述C型鐵芯護板係至少一端具備L字形部；該本體鐵芯分離機構係包含前述本體鐵芯護板的前述L字形部與前述C型鐵芯護板的前述L字形部。
7. 如申請專利範圍第6項所述之感應加熱裝置，其中，前述對接、分離之位置，係流通於前述固定式C型電感器(12)之磁束成為固定之位置。
8. 如申請專利範圍第6項所述之感應加熱裝置，其中，前述本體鐵芯護板的前述L字形部與前述C型鐵芯護板的前述L字形部係藉由螺栓與螺帽固定。
9. 如申請專利範圍第1項所述之感應加熱裝置，其中，將以使前述一對加熱線圈之捲繞方向設為相同，且使前述一對電感器的磁束方向設為相同之方式構成之2組前述固定式C型電感器並列設置，且連接於1個交 流感應加熱電源。