JPH0221116B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、加熱誘導電磁場から生じる電磁力
によつて移動又は一定位置にあり導電性平坦製品
を（例えば、この製品を浮上又は移動させている
間）無接触で保持し、この製品に電磁場によつて
誘起される平均加熱出力を制御する方法とその装
置に関する。

種々の仕上げ処理、特に或る種の加熱工程で
は、その製品の位置を無接触、例えば浮上させ保
持している間、時間の関数として所定の温度曲線
に載せるため、製品に誘起する出力を制御する必
要がある。

横波成分の電磁波を受けている製品に誘起する
出力を低減するには、電磁波を発生させる誘導コ
イルを流れる電流強度を低減すれば充分である
が、製品を通常の装置で浮上させる場合、前記出
力の低減は、浮上位置の高さを低下させることに
なる。製品を無接触で位置決めしようとすると、
必ず浮上位置の高さを最低に維持する必要に繋が
る。

この発明の課題は、簡単で経済的な装置であり
ながら、製品の位置をほぼ一定に維持し、加熱に
関連する誘導電磁力によつて無接触（例えば、磁
気浮上又は案内）で保持されている導電性平坦製
品の電磁誘導加熱出力を出来る限り広範囲で制御
することにある。

横波を使う電磁加熱設備は、同一誘導コイル組
立品の対から成り、この対は製品の両側に配設さ
れていて、例えば単相の交流電源に接続してあ
る。そして、この製品は、他の誘導コイルの磁極
に対向する前記対の誘導コイルの磁極に無接触で
電磁的に保持されているが、この製品に誘起する
出力は、対向する磁極が常時逆の磁化方向にあ
り、誘導コイルを通過する磁束が最大の時、最大
になる。しかし、誘導出力は、前記対の対向磁極
が常時同極で、誘導コイルを通過する磁束が最大
の時、殆ど（例えば、1000対１の比率で）消え
る。この現象及びこの様式で動作する装置は、
Jean Claude Bronnerによる米国特許出願「電
磁的に無接触位置保持された平坦導電性製品に誘
起する出力を最小にする方法とその装置」第
464952号明細書に更に詳しく記載してある。

この発明による誘導加熱電磁場に関連して誘起
される電磁力によつて無接触支持した導電性の平
坦製品中に、この電磁場で誘起される加熱出力を
制御するこの発明の方法は、電磁誘導による加熱
設備を有し、この場合、実質上同一の誘導コイル
組立品の対が製品の両側に設置され、この対の一
方の誘導コイルの磁極が他の誘導コイルの磁極に
対向している。一方の誘導コイルの磁極の瞬間的
な極性が、他方の誘導コイルの対応する磁極の瞬
間的な極性に対する反転は、一つの誘導コイルの
磁極の極性が一方で他の誘導コイルの対応する磁
極の極性と逆で、他方では同じである期間の比と
なるシーケンスで行われ、製品の位置を実際上一
定に維持して、誘起された加熱出力の平均値を決
めている。

事実、出願人は計算実験により意外にも、製品
に印加され、製品を無接触に保持する電磁力が対
向する誘導コイルの磁極の極性が全て同じであつ
ても、また逆であつても、他の条件が全て同じで
ある限り、実質上同じであり、誘導コイルの一方
の磁極の極性が他の誘導コイルの対応する磁極の
極性に関して反転する間、製品の位置が実際上不
変に維持されていることを発見している。

特許請求の範囲第１項の製造方法による効果
は、製品の両側から対向する各磁極表面までの間
隔が、変形及び可能性のある熱絶縁を考慮して、
製品の全寸法にわたつて要求される間隔に応じて
最低に低減でき、殆ど零間隔の接触が生じない余
裕がある。従つて、この製法を行う方法の生産量
及び出力効率が改善できる。更に、動的な温度変
動は、製品の体積に関連して誘起する出力に比例
し、伝導現象及び誘起した電流密度の不均一から
生じるので、この出力の低減は上記の動的な温度
変動を少なめる。従つて、製品の平均温度がほぼ
一様で、局部的に温度限界を越えることがない。

特許請求の範囲第３項に記載された誘導加熱装
置による効果は、対にした誘導コイルの励磁電流
を反転させる連続交番期間の内、第一期間で平坦
製品中に生じる誘導加熱が行われ、第二期間で製
品の浮上・位置保持が行われる。両方の期間の比
と電流値を変えることによつて、製品の加熱と位
置保持の制御が高精度で、しかも早く行える。そ
れ故、製品を浮上させるために通常使用される特
別な付帯設備を準備する必要がない。また、製品
と誘導コイル間の間隔を狭くできるため、加熱出
力の励起効率が高く、所要電力を極度に節約する
ことができる。更に、この誘導加熱装置は製品を
平衡位置に引き戻す力をほぼ一定に維持しなけれ
ばならい浮上加熱設備、電磁誘導案内装置にも適
用できる。

更に、この発明は電磁力で実質上同じ位置に無
接触で保持されている導電性平坦製品に電磁誘導
で生じる平均出力を制御する装置に関する。上記
装置はこの発明による製法を実行し、製品の両側
の誘導コイル組立品に磁極を選択的に反転させる
手段を具備する。上記装置は、更に特定な場合に
応じて、 制御系、 製品温度の検知手段、 誘導出力の検知手段、 実行する出力サイクルの決定手段、 実行する温度サイクルの決定手段、 及び製品の加熱を制御するため制御系によつて考
慮される誘導加熱特性の決定要因となる製品の特
性と共に、前記の手段で得た情報、結果及びデー
タを保有する。

一方の誘導コイルの瞬間的な磁極の極性を他方
の部材の極性に対して反転させることは、何らか
の通常の手段のように、極性反転処理（インバー
ター）、例えば電流又は電圧の交番電源で一方の
誘導コイルの給電線を反転させることによつて達
成される（電圧又は電流の比は、極性が同じか、
逆かで異なる）。

この発明による装置は、他の実施例で、サイク
ル比発生器のような、通常の電子的な曲線発生と
それに追従する回路を有し、その回路の周期は、
時間の関数として所定の曲線に厳密に合わせるた
めに、所望の制御精度の関数である。

好適実施例によると、インバーターは、静的な
タイプで、誘導コイル組立品の極間コイルに電源
を供給するため個々に選択できるように接続して
ある二つのブリツジから構成されている。

この発明の特徴と利点を添付した図面を参照
し、以下の記載で明らかにする。

第１図は、この発明の電磁加熱制御、及び製品
位置決めシステムに関連して使用される誘導コイ
ル組立品の一例である。第１図の装置は、誘導コ
イル組立品Ａの個別磁極Ａ１，Ａ２…ANと、誘
導コイル組立品Ｂの対向する個別磁極Ｂ１，Ｂ２
…BNとを有する製品Ｐの両側に設置した誘導コ
イル組立品Ａ，Ｂの対から成る。これ等の誘導コ
イル組立品の磁極の形状は、この明細書中に引用
しているJean−Claude Bronnerの米国特許公報
に記載したように、加熱し、磁気浮上（又は、案
内）する製品の様式によつて変更できる。

Bronnerの出願に記載してあるように、誘導コ
イル組立品間のゾーン中の磁束の形状は、対向す
る磁極（即ち、磁極Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２、
等）が同じ極性であり、一方の誘導コイル組立品
の隣接する磁極（即ち、Ａ１／Ａ２，Ａ２／Ａ
３，Ｂ１／Ｂ２，Ｂ２／Ｂ３）が反対の極性であ
ることを保証することによつて製品の加熱を極小
にするよな形状にできる。

以下により詳しく記述するこの発明によれば、
誘導コイル組立品間のゾーン中の磁束は、製品の
所望の加熱を達成するある種のパラメータに応じ
て、一方の誘導コイルの磁極を他方の部材に対し
て反転させて制御される。例えば、誘導コイルの
隣合つた磁極Ａ１／Ａ２，Ｂ１／Ｂ２の間の太線
Ｍは対向する磁極が同じ極性を有する場合、誘導
コイル組立品の間のゾーン中にある製品に対して
殆どの磁束が平行になつていることを示してい
る。しかしながら、第２図に示すように、一方の
誘導コイルの磁極をその電源を反転させて、逆磁
極にした時のような対向する磁極が逆極性を有す
る場合、磁力線Ｍは磁極Ａ１とＢ１の間の太線に
よつて例示されているように、一般に製品を横切
つている。

このように、一方の誘導コイルの磁極を他方の
部材の磁極に対して反転制御して、製品の加熱を
各種の制御基準に応じて制御できる。以下に議論
するように、製品の温度は誘導コイルに供給する
出力、従つて製品に誘起する出力のような一つの
制御パラメータとして、何らかの適当な通常の方
法で検知される。こうして、特定の製品の特性に
対して実験的又は理論的に導いた所望の加熱曲線
は、製品の加熱を制御するために使用できる。

加熱を制御するシステムを示す第３図を参照す
ると、この発明による製造装置は、以下の部分か
ら成る。即ち、 対の誘導コイルの一方の瞬間的な磁極を他方の
瞬間的な磁極に対して一連のシーケンスに従つて
反転させ、しかも場合による反転手段Ａ、 適切で、通常の、しかも主として電子制御系Ｃ
（例えば、マイクロプロセツサをベースにした制
御器）、 製品の温度を検知する通常の温度監視手段Ｄ、 誘導出力を検知する通常の出力監視手段Ｅ、 実行する温度サイクルを定める適当な温度プロ
グラム手段Ｇ、 上記の手段で得た情報、結果及びデータは、製
品Ｈの特性と共に、誘導加熱特性の決定要因であ
るが、制御系Ｃによつて算定される。

第４図に示すこの発明の他の実施例によれば、
制御装置は、更に制御系ＣとインバータＡの間に
サイクル比発生器Ｂが設置してある。この発生器
の周期は、所望の制御精度の関数である。この装
置によつて、時間の関数として所定の温度曲線に
厳密に追従できる。

両方の実施例では、インバーターＡは、二つの
整流ブリツジから成り、両者は並列接続してある
が、一方がオンの時、他方がオフのように、互い
に一方のみ働く方式にして接続してある。しかし
ながら、この選択に限定されるものではない。更
に、製法及び上記にリストした装置は単相の電源
の使用に対して記載されているが、多相の電源を
使用する製法及び装置もこの発明の範疇にある。

この発明の原理、好適実施例及び操作モード
は、前記の特性に関連して記載してある。ここで
保護しようとする発明は開示した特定な形状に限
定するものではない。その理由は、それ等が限定
的と言うよりは、例示的と見做すべきであるから
である。更に、変形ないしは変更は、この発明の
神髄を逸脱することなく当業者には実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、この発明の制御系を使用するのに適し
た誘導装置の立面図、第２図、対向磁極が逆極性
を有する第１図に示したこの発明の誘導装置の立
面図、第３図、この発明の一実施例による装置の
制御ダイヤグラム、第４図、この発明の他の実施
例による装置の制御ダイヤグラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製品の両側に設置したほぼ同一な誘導コイル
   組立品の対から成り、この対の一方の誘導コイル
   の磁極が他方の部材の磁極と対向している電磁誘
   導加熱設備で、一方の誘導コイルの瞬間的な磁極
   の極性を他方の誘導コイルの瞬間的な磁極に対し
   て一定シーケンスで反転し、前記極性が第一期間
   では互に反転していて、第二期間では互に同じ
   で、第一及び第二期間の比で誘導加熱出力の所望
   の平均値を決め、製品の位置は前記の反転によつ
   て不変に保持され、電磁場によつて無接触に位置
   決めされた導電性平坦製品中に前記電磁場で誘起
   する平均加熱出力を制御する方法。 ２ 製品中に電流密度の不均一分布が生じ、誘起
   した平均加熱出力は、前記の反転によつて制御さ
   れ、加熱の終わりで前記の加熱出力を低減させ、
   誘起した電流密度の不均一分布によつて動的温度
   変化を低減する特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 一方の誘導コイルの磁極は、他方の誘導コイ
   ルの磁極と対向し、前記誘導コイルによつて生じ
   る交番電磁場によつて導電性平坦製品を浮上加熱
   させ、前記平坦製品の両側に配設され、同じ周波
   数の交番電流を供給されるほぼ同一な二つの誘導
   コイル組立品の対と、 前記一方の誘導コイルの磁極の瞬時極性が第一
   期間で前記他方の誘導コイルの磁極の瞬時極性と
   は逆であり、第二期間では前記他方の誘導コイル
   の磁極の瞬時極性に等しくなるように、一方の誘
   導コイルの磁極の瞬時極性が他方の誘導コイルの
   対応する磁極の瞬時極性に対して反転させるシー
   ケンスを行う少なくとも一個のインバータと、 前記第一期間と第二期間の比を制御して、浮上
   位置を殆ど変えないで前記導電性平坦製品に誘起
   する加熱出力の平均値を制御する制御系から成る
   誘導加熱装置。 ４ 製品は誘導加熱特性を決定する要因をとなる
   特性を保有し、更に、製品の誘導加熱を制御する
   電子制御手段を具備し、この制御手段は、 製品の温度検知手段、 誘導出力の検知手段、 実行する加熱サイクルの決定手段、 実行する温度サイクルの決定手段、 検知した情報と、製品の前記特性と共に、前記
   制御手段で製品の加熱を制御するために使用され
   る決定手段、 を有する特許請求の範囲第３項記載の誘導加熱装
   置。 ５ 周期が時間の関数として所定の温度曲線に厳
   密に追従するため、所望の制御精度の関数である
   サイクル比発生器を有する特許請求の範囲第３項
   記載の誘導加熱装置。