誘導加熱コイルの設計方法

誘導加熱コイルの設計方法

誘導加熱に必要な変化する磁場は、交流電流の流れによって誘導加熱コイル／インダクタ内で発生する。

誘導加熱コイル/インダクタの設計は、誘導加熱装置全体の中で最も重要な側面の一つです。うまく設計されたインダクタは、部品に適切な加熱パターンを提供し、誘導加熱電源の効率を最大化すると同時に、部品の容易な着脱を可能にします。

誘導コイル／インダクターは、らせん状にする必要はない。適切な設計により、あらゆるサイズや形状の導電性材料を加熱することができ、また必要な部分のみを加熱することも可能です。インダクターの形状を適切に設計することで、部品の異なるゾーンを同じ温度または異なる温度で加熱することも可能です。部品内の温度均一性は、正しいインダクター設計によって達成されます。最も効果的な均一性は、円形部品で達成することができます。電流の流れの性質上、適切なインダクタ設計を行わないと、鋭利なエッジを持つ部品が優先的に加熱される可能性があります。

カップリング効率

流れる電流の量とインダクターと部品の距離には比例関係があります。部品をインダクタに近づけると、電流の流れが増加し、部品に誘導される熱量が増加します。この関係はインダクタのカップリング効率と呼ばれています。

基本構造

誘導加熱コイル／インダクタは、熱と電気の非常に優れた伝導体である銅管で作られることが多く、直径は1/8″から3/16″です。ストリップメタル加熱やパイプ加熱などの用途には、より大きな銅コイル・アセンブリが作られます。インダクターは通常、循環水によって冷却され、加熱する部品の形や大きさに合わせて特注で作られることがほとんどです。そのため、インダクタは単巻き、多巻き、らせん状、丸型、四角型、内部型（インダクタ内部の部品）、外部型（インダクタに隣接する部品）などがあります。

H誘導加熱コイルの仕組み

ワークピースをいかに効率的かつ効果的に加熱するかは、誘導コイルによって決まります。誘導コイルは、誘導加熱プロセス用のコイル形状に容易に成形できる銅管から作られる水冷銅導体である。水が流れるため、誘導加熱コイル自体は熱くなりません。

ワークコイルは、無垢の銅から精密に機械加工され、ろう付けされたコイルから、単純なソレノイド巻きやヘリカル巻きコイル（マンドレルに巻かれた何ターンもの銅管でできている）まで、複雑なものがあります。

コイルに流れる交流電流により交流電磁界を発生させることで、コイルは電源からワークにエネルギーを伝達します。コイルの交流電磁界（EMF）は、被加工物に誘導電流（渦電流）を発生させ、I二乗R損失（コア損失）により発熱する。

コイルの起電力の強さは、被加工物の電流と相関がある。このエネルギーの伝達は、渦電流効果または変圧器効果として知られています。