JPS5894789A - 長手方向に進行する平担で矩形の金属製品の磁気誘導に依る加熱装置 - Google Patents

長手方向に進行する平担で矩形の金属製品の磁気誘導に依る加熱装置

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JPS5894789A
JPS5894789A JP57197883A JP19788382A JPS5894789A JP S5894789 A JPS5894789 A JP S5894789A JP 57197883 A JP57197883 A JP 57197883A JP 19788382 A JP19788382 A JP 19788382A JP S5894789 A JPS5894789 A JP S5894789A
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    • 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
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    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/365Coil arrangements using supplementary conductive or ferromagnetic pieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

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】 本発明は、加熱される金属製品の大きな面に対してほぼ
垂直に整向され一定であるが調節可能な強度の磁場を発
生する少なくとも1つの鱒導装置を含み、同誘導装置が
上記の金属製品の上記の大きな面に対して垂直な軸の周
シで回転する様に組込れてお)かつ少なくとも2つの磁
極を有し、同磁極が上記の大きな面に対して平向に整向
された面を有しかつ誘導装置が回転する時に環状領域を
掃く、長手方向に進行する平担で矩形の金属製品の磁気
誘導に依る加熱装置に係る。
従来、熱間で加工される金属製品を加熱するために一定
であるが調節可能′tk強度の磁場を発生する回転誘導
装置を使用することが知られている(フランス特ff9
16287及び1387655参照)。磁極は永久磁石
、電磁石、又は永久磁石と電磁石の組合せに依り構成さ
れる。
誘導装置は耐火性及び導磁性の材料よ構成るトンネルの
外側におかれ、同トンネルの内部を加熱される金属製品
が進行する。しかしながらこの既知の磁気誘導に依る加
熱装置は塊鉄の様な金属製品を加熱するためにはほとん
ど用いられなかった、即ち塊鉄は圧延装置のいくつかの
圧下段階を過ぎてはいるが仕上段階はまだ過ぎていない
。事実経験に依れば既知の加熱装置では加熱される金属
製品の横方向に規則的な温度断面を得ることが困難であ
ることが判明した。この問題は、加熱される金属材料が
広い範囲で変化する巾を有することを考えればますます
複雑である。
即ち本発明の目的は、金属製品の巾の範囲の如何に係わ
らず長手方向に進行する金属製品の横方向の加熱の均一
性を改善する磁気誘導に依る加熱装置を提供するにある
上記の目的を達成するために本発明に依る磁気誘導加熱
装置は、各種の極面が湾曲三角形の形状を有し同三角形
は誘導装置の回転軸の方向に向い九頂点と上記の頂点を
通過し上記の軸に対して垂直な直線に対して対称的な2
つの凹側部と上記の軸上に中心を有する円弧上の凸側部
とを有し同凸側部の曲率半径が極の極面に依り掃かれる
環状領域の外側の半径にほぼ等しいことを特徴とする。
以下本発明を添付の実施例に関する図面に就き詳細に説
明する。
第1図に示され本発明が適用される磁気誘導に依る従来
の加熱装置は例えば2つの誘導装置1及び2を含み同装
置は加熱される金属製品5例えば塊鉄の大きな面の上側
及び下側にそれぞれ設けられており上記の塊鉄は図面の
面に対し垂直な方向に即ち長手方向に連続的に移動され
る。第1図に示されている様に2つの誘導装置のそれぞ
れはいくつかの磁極例えば2つの磁極4を有している。
所望の加熱強度及び誘導装置1及び2の近くの周囲温度
に依シ極4は永久磁石、コイルに直流電流が供給される
極(電磁石)又は直流電流が供給されるコイルを有する
永久磁石に依って構成される。電磁石又はコイルを有す
る永久磁石を使用する場合には直流電流の強度は既知の
方法で調節され磁石に依)生じる磁場の強度従って加熱
される金属製品5の中に発生するフーコー電流に依シ生
じる発熱強度を調節する。通常極4の断面は円形である
(この形状は与えられ良導体の長さ従ってコイルを有す
る極の場合のジュール損失に対する最大磁束に相当する
。) 誘導装置1及び2の少なくとも1つ線図1には示されて
いない既知の方法で垂直軸Zの周りで回転駆動され他の
誘導装置は同じ駆動方法あるいは第1の誘導装置に依多
生じる磁場に依p同期して回転駆動される。誘導装置1
及び20回転速度は通常金属製品5の前進速度よりも大
である。この回転運動の際金属製品5の大きな面に対し
て位置する極40他面り纂4図に示されている様に円形
領域5を掃く。この領域5は加熱される金属製品5の上
の誘導装置の作用領域に大体一致する。製品3が不動の
場合にはフーコー電流のジュール効果に依りもたらされ
る熱エネルギーは円形領域5の中に於て比軟的均一であ
る。しかしながら金属製品6は移動するので製品5の長
手方向中実軸心から距離dに位置する任意の点Pにもた
らされる熱エネルギーは誘導装置の円形作用領域5の中
に於ける点Pの停留期間に比例しこの停留期間自体は第
2図に示されている部分ABの良さに比例する。第2図
の下部に金属製品6の横方向に於てこの様な加熱装置に
依り得られる加熱断面Cが示されている。第2図に示さ
れた加熱断面Cよりわかる様に第1図に示され円形作用
領域5の外径の寸法を有する加熱装置は加熱される金属
製品3の巾に相当し製品3が前進する際に同製品の巾全
体に亘って均一な加熱をすることが出来ない。
実際の場合はぼ均一な加熱を行うために円形作用領域5
の外径が加熱される金属製品5の最大の巾よりも大きな
寸法を有する加熱装置が用いられ加熱断面Cの中央部分
で操作される。即ち加熱される金属製品3の巾に対して
大きな寸法の加熱装置が用いられる。これらの条件に於
て誘導装置に依シ発生する磁束は加熱のために全部は使
用されない。即ち回転の際に磁極が製品5の長手方向の
側を越える時に加熱される金属製品5の上に作用し表い
。このために効率は着る。
本発明に依り、作用領域の直径が移動し加熱される金属
製品の最大の巾よりわずかに大きな寸法を有し良好な効
率で巾全体に亘9はぼ均一に上記の製品を加熱する加熱
装置を提供することに依り上記の困難は回避される。本
発明に依りこの結果は第1図の如く設けられ例えば電磁
石で構成され友磁極が湾曲三角形の形状の極面を有する
1つ又は2つの誘導装置を用いることに依シ得られる。
@5図は等しい形状の極性が交代している4つの磁極4
を有する本発明に依る誘導装置の正面図である。各磁極
4は伺えば横断面が円形の離接6を有し同離接の周りに
直流電流が供給される(図には示されていない)励磁コ
イルが設けられている。各離接には極対又は極片7が設
けられており同片は核6の構成部分を形成するか又は加
熱される金属製品の隣接核の端に固定されている。各極
対7は加熱される金jlIH品の大きな面に平行′で平
らな極面を有する。第3図に示されている様に各極対7
の極面は湾曲三角形の形状を有し同三角形は誘導装置の
回転軸2の方向に向いた頂点8、頂点8を通り軸2に垂
直な直線に対して対称的な2つの凹側部9及び10、軸
Z上に中心を有する円弧でその曲率半径が極面に依り掃
れる円形領域5の外径RK 41ぼ等しい4ii部を有
する。
既植の湾曲三角形の形状の極面に依り、円形極面を有す
る又は既知の加熱装置に用いられた方形の磁極に依るよ
シも更に均一な横方向の加熱断面をうろことが出来る。
これは以下の如く説明出来る。第1の近似に於て有限兼
及び巾の作用を無視すれば、加熱される金属製品の任意
の点Pに於て回転する誘導装置に依り生じる表面力は単
に上記の点から誘導装置の回転軸Z迄の距離rの函数で
ある。その巾の2分の1が0とR(Rは誘導装置の最大
作用半径、即ち磁極4に依り掃かれる外径)の間にある
移動する金属材料を均一に加熱するために表面力は上記
の距離rの増加函数(第4図)でなければならずこの函
数り以下の関係式に依9表現される。
ここに於てに、は常数である。
事実上記の過程よシ軸DY (第5図)から距1Ild
だけ部分ABにそって移動する点Pに於て生じる平均エ
ネルギーgm(d)は以下に比例する。
此処に、  r−rフ璽−yf       (3)Y
A””  R” −(i’ ”’ −yB   (4)
中方向に於て均一な加熱を得るためには距離dに於て生
じる平均エネルギーEmがこの距離dに従属してはいけ
ない。
Em(d)−常数           (6)関係式
(5)及び(6)の解は関係式(1)に依り満される。
事実関係式(1)及び(3)を用いれば関係式(5)は
以下の如くに書れる。
これより これより Km(d) = 2kl (Arc 5in1−Arc
 ginO)−常数 (9)即ちKmはdに独立である
@4図には−Rと+Rとの間に含まれているrに対して
関係式(1)に依多定義される函数f (r)の・代表
的な曲線を示す。この−線よj72Ri(等しい即ち誘
導装置の環状作用領域の直径に等しい巾を有する金属製
品の中全体に亘って均一な加熱を得るために社主じる表
面力が理論的に上記の環状領域の周辺に於て無限値を有
しなければならないがこれは尚然実際上集現不可雛であ
る。実際に於ては加熱される金属製品の最大の巾に対し
て、作用半径Rが上記の最大の巾の一よシわずかに大き
くかつ距lllArに対して生じる表面力の変化の代表
的な曲線がIF5図の曲線に類似の傾向を有するが只の
近くのrO値に対する力の有限な値を有する様に誘導装
置の寸法を定めれば充分であろう。
磁場が誘導装置の6極4のもとて一様でかつ加熱される
金属材料が誘導装置の作用領域に限定されてお9かつ銹
導作用が無視出来るものと仮定するならば、誘導装置が
回転する際の極座標r、α(第5図t S S図)の点
Pに於ける磁場の時間に於ける変化は第6図に示された
正負交代の一連の凸凹に依プ示される。各凸凹は点PO
前の極4の通過と巾に相当しこの巾は点Pが存在する距
離rに於ける6極4の弧θ(第5図)の長さに相当する
。点Pに於ける磁場Bの波のこの形状はフーリエ級数に
分解され以下の関係式で表現される。
(ωを一α)      −・・・・・(至)簡単なた
めに点Pに於て生じる表面力が磁場の基本成分の振巾の
自乗に比例するものとすれば以下の関係式で表現される
k。
f (r) = −一一一−k2・A2      (
ロ)r    。
ここに於てに、は比例常数でhは磁場の基本成分の振巾
である。Aoは関係式(イ)に於てp=oとおけば得ら
れる即ち A・ 即ち関係式(ロ)は以下の様になる。
これよシ ことに於て 関係式a4より従って、誘導装置の中心りより距離rl
lcある各磁極4の弧θの長さは距離rO増加函数であ
プこれよシ極面のそれぞれの側部9及び10の凹の形状
が得られる(813図)。
上記の関係式より、加熱される金属製品の巾に対して縁
の作用を無視して、加熱する金属材料の巾全体に亘シ均
一な加熱が得られる極面の理論的形状が定められる。誘
導装置の回転速度、極の数及び形状、加熱される金属製
品の物理的特徴、及び間隙の値に関連する縁の作用は複
雑である。縁の作用は金属製品の巾に対して計算に依り
求められる理論的形状を反復変更して考慮に入れられる
。作製を簡単にするために極対7のそれぞれの極面に対
して、湾曲三角形の形状を!用い同三角形の凹の側部9
及び1oが上記の方法で得られた理想的断面に近い断面
を有する円弧でかつ凸の側部11が極4に依り措かれる
蟻状領域の外側の半径にtlは等しい円弧で、この外側
の半径自体加熱される金属製品の最大の巾の1より僅か
に大きくされる。更に湾曲三角形の形状の各極面唸特に
頂点8及び回転誘導装置の中心0を通る直線に対して対
称的で(ロ)転賞量を具合よく平向きせる。更に第3図
に示されている様に各湾曲三角形の頂点80頭は特に切
断されていて対向している極4の間で磁束が逃けるのを
防いでいる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の誘導加熱装置の横断図を示す。 !@2図は第1図の加熱装置に依る、加熱する金xn品
上の環状作用領域並びに金属製品の横方向に得られる加
熱の断面を示す。 第5図は本発明に依る加熱装置の磁極面の形状を示す。 第4図は金属製品の巾全体に亘シ均一な加熱を得るため
に誘導装置の回転軸迄の距離に関連して、加熱装置に依
シ加熱される金All!品の中に発生する表面力の変化
の理想的法則を示す。 第5図は第4図の法細を得る方法の説明図である。 第6図は加熱装置の誘導装置の回転軸の距離に対する時
間の経過中の磁場の変化を示す図である。 1.2・・・・・・誘導装置 6・・・・・・加熱される金属製品 4・・・・・・磁
極5・・・・・・環状領域      6・・・・離接
7 ・・・・極対        8・・・・・・頂点
9.10・・・・−・凹儒部   11・・・・・・凸
側部し、−: 4パ 明細、ソの浄書(内容に変更なし) 第10 (JI       X 第4図 J−!=に 町−声−(’)iえ。 昭和 ぐ3年 7 月/?−■ 特許庁長官 若杉和夫  殿 1、 事件の表示 昭和97年特許願第19’l&83号 3、補正をする者 事件との関係  出願人 4、代理人 5、補正命令の日附

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  加熱される金属製品(3)の大きな面に対し
    てほぼ垂直に整向され一定であるが調節可能な強度の磁
    場を発生する少なくとも1つの誘導装置(1,2)を含
    み、同誘導装置が上記の金属製品の上記の大きな面に対
    して垂直な軸(Z)の周シで回転する様に組込れており
    かつ少なくとも2つの磁極(4)を有し、同磁極が上記
    の大きな面に対して平衡に整向された面を有しかつ誘導
    装置が回転する時に環状領域(5)を掃く、長手方向に
    進行する平担で矩形の金属製品の磁気誘導に依る加熱装
    置に於て、6極(4)の極面が湾曲三角形の形状を有し
    同三角形は誘導装置(1,2)の回転軸(Z)の方向に
    向いた頂点(8)と、上記の頂点(8)を通過し上記の
    軸φ)に対して垂直な直線に対して対称的な2つの凹側
    部(9,10)と、上記の軸(Z)上に中心を有する円
    弧上の凸側部(ロ)とを有し同凸貴部の曲率半径(ロ)
    が極(4)の極面に依り掃かれる環状領域(5)の外側
    の半径にほぼ等しいことを特徴とする加熱装置。
  2. (2)凹側部(9,10)が円弧の形状を有することを
    特徴とする特許請求の範囲の(1)に記載の加熱装置。
  3. (3)  頂点(8)の頭部が切断されていることを特
    徴とする特許請求の範囲の(1)又は(2)に記載の加
    熱装置。
  4. (4)  湾曲三角形の形状の極面が問題の極(4)の
    極対(7)の極面であることを特徴とする、6極(4)
    がコイル並びに極対(7)が設けられた核(6)を有す
    る特許請求の範囲の(1)より(3)迄のいずれかに記
    載の加熱装置。
JP57197883A 1981-11-13 1982-11-12 長手方向に進行する平担で矩形の金属製品の磁気誘導に依る加熱装置 Granted JPS5894789A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8121238 1981-11-13
FR8121238A FR2516641A1 (fr) 1981-11-13 1981-11-13 Dispositif de chauffage par induction magnetique de produits metalliques rectangulaires plats defilant dans le sens de leur longueur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5894789A true JPS5894789A (ja) 1983-06-06
JPS623554B2 JPS623554B2 (ja) 1987-01-26

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ID=9263961

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US (1) US4481397A (ja)
EP (1) EP0081400B1 (ja)
JP (1) JPS5894789A (ja)
DE (1) DE3272924D1 (ja)
FR (1) FR2516641A1 (ja)

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