JPH0559182B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0559182B2 JPH0559182B2 JP19257289A JP19257289A JPH0559182B2 JP H0559182 B2 JPH0559182 B2 JP H0559182B2 JP 19257289 A JP19257289 A JP 19257289A JP 19257289 A JP19257289 A JP 19257289A JP H0559182 B2 JPH0559182 B2 JP H0559182B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transformer
- heating
- winding
- primary winding
- taps
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は走行する帯材を各種目的で所定温度ま
で通電加熱する装置における帯材通電加熱用リン
グトランス、詳しくは各種寸法や各種材質の帯材
に対応して巾方向均一加熱可能、ないし不均一加
熱可能な汎用性のある帯材通電加熱用リングトラ
ンスに関する。 （従来の技術） 本願共同出願人中の一方出願人は、新規技術思
想に立脚した走行材の通電加熱装置を創出し、線
材を対象とする発明は特願昭61−272798号（特開
昭63−128125号）をもつて、また帯材を対象とす
る発明は特願昭62−300127号をもつて出願してい
る。両出願発明は、例えば帯材を対象する装置を
示す第１図ａおよびｂに従つて説明すれば、送り
通路Ｌが環状鉄心１１の環内を貫通するトランス
１０、当該トランス１０の両端に近接配置されて
送り通路上の帯材Ｗに接触する例えば対ロール
ａ，ｂからなるロール電極２１，２２、および当
該両ロール電極２１，２２間を例えば摺動子Ｓを
介して電気的に接続する導電材３，３から構成さ
れ、両ロール電極２１，２２間にある走行中の被
加熱帯材Ｗの抵抗Ｒ１と導電材３，３の抵抗Ｒ２
との関係をＲ１＞＞Ｒ２に設定し、トランス１０
の一次巻線１２への給電により上記両ロール電極
２１，２２間を走行中の帯材Ｗに導電材３，３を
帰線とする二次電流を誘起させて加熱することを
要旨とする通電加熱装置である。 （従来技術に存する問題点） ところで、当該通電加熱装置１００は、線材を
加熱対象とする場合には何等問題を生じないが、
帯材を加熱対象とする場合には実施にあたり、巾
方向を如何に均一加熱するかの問題が浮かび上が
つてきた。また、たとえ均一加熱が得られる所定
構成としても、均一加熱が得られる帯材の寸法範
囲は限定され、かつ帯材の材質が異なると、たと
え寸法が同じであつても均一加熱が得られず、従
つて異なる材質、寸法の帯材にそれぞれ対応した
多数のトランスを準備する必要があり、設備費が
嵩むという問題点が指摘された。さらには、装置
が帯材を均一加熱可能構成にしてあると、必要に
応じて、例えばエツジ部を中央部よりやや高温に
加熱したい等、能動的に巾方向の偏熱を望む場合
には、全く対応し難いなどの問題点を内蔵してい
ることも判明し、対策が希求されるところとなつ
た。 （発明の目的） 本発明は特願昭62−300127号出願発明である帯
材通電加熱装置発明が抱える上述の問題点を解消
するためになされたもので、各種寸法や各種材質
の帯材に対応して巾方向均一加熱可能、ないし所
望する不均一加熱を得ることが可能な汎用性のあ
る帯材通電加熱用リングトランスを提供すること
を目的とする。 （発明の構成） 本発明の要旨は、トランスの一次巻線を鉄心の
間口巾方向ほぼ全長にわたり多巻回するととも
に、当該巻線の所定複数位置にタツプを設け、当
該タツプを介して一次巻線への給電範囲を加熱帯
材の材質、巾および板厚に応じて制御可能に構成
してなることを特徴とする帯材通電加熱用リング
トランスにある。 （実施例） 本発明を第２図に従つて以下に詳述する。 トランス１０の鉄心１１には、図示の如く間口
巾方向ほぼ全長にわたり一次巻線１２が多巻回さ
れている。当該一次巻線１２には、Ｔとして示す
タツプが例えばａ〜ｎの如く、所定複数位置の巻
線に設けられている。従つて、例えばタツプTg
およびThを閉、その他を開状態とし、Ｅとして
示す電源から一次巻線１２へ給電すれば、給電電
流はタツプTg・Th間に位置する巻線に限定され
て流れ、タツプTeおよびTiを閉、その他を開状
態として給電すれば、給電電流はタツプTe・Ti
間に位置する巻線に限定されて流れ、さらにタツ
プTaおよびTnを閉、その他を開状態として給電
すれば、給電電流は一次巻線１２の全長を流れる
こととなる。このように本発明トランス構成は、
一次巻線１２への給電電流を所定範囲に限定給電
したり、あるいは全長にわたる給電とする等、一
次巻線１２への給電範囲を制御可能である。 （発明の作用） 本発明は、材質や巾および板厚が異なる各種の
帯材それぞれに対応して一次巻線への給電範囲を
所定に制御することにより、それぞれの帯材を巾
方向均一加熱、ないし所望する不均一加熱可能と
する作用がある。 （発明完成に至るまでの経過） 本発明は、通電加熱時の電流密度解析、熱伝導
解析ならびに実機を用いた実験を経て完成され
た。 (1) 通電加熱時の電流密度解析： 通電加熱時のトランス１０により被加熱帯材Ｗ
に誘起される電流密度分布が帯材Ｗの巾（Ww）、
板厚ｔおよび一次巻線１２の巻巾（Cw）との関
係で如何なる変化を示すかを有限要素法を使用し
たコンピユータにより解析した。その一部を以下
に開示する。 電磁方程式の基本式 rot（１／μrot〓）＝〓ｏ−σ∂〓／〓ｔ−σgradφ…
…(1) 上記式(1)において、ｘ−y2次元場では等方性
であるとし、また〓が正弦波的に変化するものと
すれば、式(1)は次のようになる。 １／μ（∂2Az／∂x2＋∂2Az／∂y2）＝−Jo＋jωσAz
＋σgradφ ……(2) ただし、 〓：磁気ベクトルポテンシヤル （wb／ｍ） Az：磁気ベクトルポテンシヤルのＺ方向成分
（wb／ｍ） 〓ｏ：強制電流密度 （Ａ／m2） Joz：強制電流密度のＺ方向成分 （Ａ／m2） μ：透磁率 （Ｈ／ｍ） σ：導電率 （υ／ｍ） ω：角周波数 （rad／ｓ） φ：電位 （Ｖ） Ａ 上記式(2)を用い、共通解析条件ならびに物性
値を下記の通りとし、例えば一般的な加熱対象
材である鋼帯を取り上げ、板厚t2mmの帯材を対
象として、帯巾（Ww）と一次巻線の巻巾
（Cw）とが（Ww＝Cw）の関係にある場合の
帯材導電率σsの変化と帯材の巾方向表面電流密
度Ｊ分布の変化との相関関係を求めた。 ｆ＝60（Hz） μc＝6000（鉄心の比透磁率） μw＝１（一次巻線の比透磁率） μs＝30（帯材の比透磁率） σs＝（帯材導電率）；20℃……7.7×106 200℃……4.0×106 750℃……1.0×106 ただし、一次巻線・帯材間のギヤツプ ｇ＝150（mm） また、一次巻線電流Jozは帯材の平均電流密
度が1.5×106（Ａ／m2）になるように設定した。 第３図は（Ww＝Cw）の関係にある場合の
解析結果であり、ａは磁束シミユレーシヨン
図、またｂは帯材導電率σsの上記変化に対応し
た帯材の電流密度Ｊ分布図で、図における線イ
は7.7×106の、線ロは4.0×106の、また線ハは
1.0×106の場合であつて、温度上昇とともに電
流密度Ｊが均一分布となることを示す。 また、各条件における電流密度偏差（edge
−center／center）をまとめて第１表として示
す。
で通電加熱する装置における帯材通電加熱用リン
グトランス、詳しくは各種寸法や各種材質の帯材
に対応して巾方向均一加熱可能、ないし不均一加
熱可能な汎用性のある帯材通電加熱用リングトラ
ンスに関する。 （従来の技術） 本願共同出願人中の一方出願人は、新規技術思
想に立脚した走行材の通電加熱装置を創出し、線
材を対象とする発明は特願昭61−272798号（特開
昭63−128125号）をもつて、また帯材を対象とす
る発明は特願昭62−300127号をもつて出願してい
る。両出願発明は、例えば帯材を対象する装置を
示す第１図ａおよびｂに従つて説明すれば、送り
通路Ｌが環状鉄心１１の環内を貫通するトランス
１０、当該トランス１０の両端に近接配置されて
送り通路上の帯材Ｗに接触する例えば対ロール
ａ，ｂからなるロール電極２１，２２、および当
該両ロール電極２１，２２間を例えば摺動子Ｓを
介して電気的に接続する導電材３，３から構成さ
れ、両ロール電極２１，２２間にある走行中の被
加熱帯材Ｗの抵抗Ｒ１と導電材３，３の抵抗Ｒ２
との関係をＲ１＞＞Ｒ２に設定し、トランス１０
の一次巻線１２への給電により上記両ロール電極
２１，２２間を走行中の帯材Ｗに導電材３，３を
帰線とする二次電流を誘起させて加熱することを
要旨とする通電加熱装置である。 （従来技術に存する問題点） ところで、当該通電加熱装置１００は、線材を
加熱対象とする場合には何等問題を生じないが、
帯材を加熱対象とする場合には実施にあたり、巾
方向を如何に均一加熱するかの問題が浮かび上が
つてきた。また、たとえ均一加熱が得られる所定
構成としても、均一加熱が得られる帯材の寸法範
囲は限定され、かつ帯材の材質が異なると、たと
え寸法が同じであつても均一加熱が得られず、従
つて異なる材質、寸法の帯材にそれぞれ対応した
多数のトランスを準備する必要があり、設備費が
嵩むという問題点が指摘された。さらには、装置
が帯材を均一加熱可能構成にしてあると、必要に
応じて、例えばエツジ部を中央部よりやや高温に
加熱したい等、能動的に巾方向の偏熱を望む場合
には、全く対応し難いなどの問題点を内蔵してい
ることも判明し、対策が希求されるところとなつ
た。 （発明の目的） 本発明は特願昭62−300127号出願発明である帯
材通電加熱装置発明が抱える上述の問題点を解消
するためになされたもので、各種寸法や各種材質
の帯材に対応して巾方向均一加熱可能、ないし所
望する不均一加熱を得ることが可能な汎用性のあ
る帯材通電加熱用リングトランスを提供すること
を目的とする。 （発明の構成） 本発明の要旨は、トランスの一次巻線を鉄心の
間口巾方向ほぼ全長にわたり多巻回するととも
に、当該巻線の所定複数位置にタツプを設け、当
該タツプを介して一次巻線への給電範囲を加熱帯
材の材質、巾および板厚に応じて制御可能に構成
してなることを特徴とする帯材通電加熱用リング
トランスにある。 （実施例） 本発明を第２図に従つて以下に詳述する。 トランス１０の鉄心１１には、図示の如く間口
巾方向ほぼ全長にわたり一次巻線１２が多巻回さ
れている。当該一次巻線１２には、Ｔとして示す
タツプが例えばａ〜ｎの如く、所定複数位置の巻
線に設けられている。従つて、例えばタツプTg
およびThを閉、その他を開状態とし、Ｅとして
示す電源から一次巻線１２へ給電すれば、給電電
流はタツプTg・Th間に位置する巻線に限定され
て流れ、タツプTeおよびTiを閉、その他を開状
態として給電すれば、給電電流はタツプTe・Ti
間に位置する巻線に限定されて流れ、さらにタツ
プTaおよびTnを閉、その他を開状態として給電
すれば、給電電流は一次巻線１２の全長を流れる
こととなる。このように本発明トランス構成は、
一次巻線１２への給電電流を所定範囲に限定給電
したり、あるいは全長にわたる給電とする等、一
次巻線１２への給電範囲を制御可能である。 （発明の作用） 本発明は、材質や巾および板厚が異なる各種の
帯材それぞれに対応して一次巻線への給電範囲を
所定に制御することにより、それぞれの帯材を巾
方向均一加熱、ないし所望する不均一加熱可能と
する作用がある。 （発明完成に至るまでの経過） 本発明は、通電加熱時の電流密度解析、熱伝導
解析ならびに実機を用いた実験を経て完成され
た。 (1) 通電加熱時の電流密度解析： 通電加熱時のトランス１０により被加熱帯材Ｗ
に誘起される電流密度分布が帯材Ｗの巾（Ww）、
板厚ｔおよび一次巻線１２の巻巾（Cw）との関
係で如何なる変化を示すかを有限要素法を使用し
たコンピユータにより解析した。その一部を以下
に開示する。 電磁方程式の基本式 rot（１／μrot〓）＝〓ｏ−σ∂〓／〓ｔ−σgradφ…
…(1) 上記式(1)において、ｘ−y2次元場では等方性
であるとし、また〓が正弦波的に変化するものと
すれば、式(1)は次のようになる。 １／μ（∂2Az／∂x2＋∂2Az／∂y2）＝−Jo＋jωσAz
＋σgradφ ……(2) ただし、 〓：磁気ベクトルポテンシヤル （wb／ｍ） Az：磁気ベクトルポテンシヤルのＺ方向成分
（wb／ｍ） 〓ｏ：強制電流密度 （Ａ／m2） Joz：強制電流密度のＺ方向成分 （Ａ／m2） μ：透磁率 （Ｈ／ｍ） σ：導電率 （υ／ｍ） ω：角周波数 （rad／ｓ） φ：電位 （Ｖ） Ａ 上記式(2)を用い、共通解析条件ならびに物性
値を下記の通りとし、例えば一般的な加熱対象
材である鋼帯を取り上げ、板厚t2mmの帯材を対
象として、帯巾（Ww）と一次巻線の巻巾
（Cw）とが（Ww＝Cw）の関係にある場合の
帯材導電率σsの変化と帯材の巾方向表面電流密
度Ｊ分布の変化との相関関係を求めた。 ｆ＝60（Hz） μc＝6000（鉄心の比透磁率） μw＝１（一次巻線の比透磁率） μs＝30（帯材の比透磁率） σs＝（帯材導電率）；20℃……7.7×106 200℃……4.0×106 750℃……1.0×106 ただし、一次巻線・帯材間のギヤツプ ｇ＝150（mm） また、一次巻線電流Jozは帯材の平均電流密
度が1.5×106（Ａ／m2）になるように設定した。 第３図は（Ww＝Cw）の関係にある場合の
解析結果であり、ａは磁束シミユレーシヨン
図、またｂは帯材導電率σsの上記変化に対応し
た帯材の電流密度Ｊ分布図で、図における線イ
は7.7×106の、線ロは4.0×106の、また線ハは
1.0×106の場合であつて、温度上昇とともに電
流密度Ｊが均一分布となることを示す。 また、各条件における電流密度偏差（edge
−center／center）をまとめて第１表として示
す。
【表】
Claims (1)
- １ 送り通路が環状鉄心の環内を貫通するトラン
ス、当該トランス両端に近接してそれぞれ配置さ
れて送り通路上の帯材と接触するロール電極、お
よび当該両ロール電極間を電気的に接続する導電
材からなり、上記トランスの一次巻線への給電に
より上記両ロール電極間を走行中の帯材に上記導
電材を帰線とする二次電流を誘起させて加熱する
加熱装置のトランスにおいて、一次巻線を鉄心の
間口巾方向ほぼ全長にわたり多巻回するととも
に、当該巻線の所定複数位置にタツプを設け、当
該タツプを介して一次巻線への給電範囲を加熱帯
材の材質、巾および板厚に応じて制御可能に構成
してなることを特徴とする帯材通電加熱用リング
トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19257289A JPH0361336A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 帯材通電加熱用リングトランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19257289A JPH0361336A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 帯材通電加熱用リングトランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361336A JPH0361336A (ja) | 1991-03-18 |
| JPH0559182B2 true JPH0559182B2 (ja) | 1993-08-30 |
Family
ID=16293513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19257289A Granted JPH0361336A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 帯材通電加熱用リングトランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0361336A (ja) |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP19257289A patent/JPH0361336A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0361336A (ja) | 1991-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090830 Year of fee payment: 16 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |