インダクトサームグループでは、電磁誘導による溶融・加熱・溶接を様々な産業で利用しています。 しかし、誘導とはいったい何なのでしょうか？ また、他の加熱方法とどのように違うのでしょうか。

典型的なエンジニアにとって、誘導は魅力的な加熱方法です。 コイルの中の金属片が数秒で桜色に変わるのを見ると、誘導加熱に慣れていない人は驚くかもしれません。

基礎知識

マイケル・ファラデーによって発見された誘導は、導電性材料（たとえば、銅）のコイルから始まります。 コイルに電流が流れると、コイルの中と周りに磁場が発生します。

磁場の向きは電流の流れる方向に依存するので、コイルに交流が流れると、交流の周波数と同じ速度で磁場の向きが変わることになる。 60Hzの交流電流では、1秒間に60回磁界の向きが入れ替わります。 400kHzの交流は1秒間に40万回磁界が切り替わります。

変化する磁界（たとえば交流で発生する磁界）の中に導電性材料であるワークを置くと、ワークには電圧が誘起されます（ファラデーの法則）。 誘起された電圧は、電子の流れ、すなわち電流を発生させる。 ワークの中を流れる電流は、コイルに流れる電流と反対方向に流れる。

電流が媒体を流れるとき、電子の動きに対して何らかの抵抗が生じます。 この抵抗は熱として現れます（ジュール熱効果）。 電子の流れに強い物質ほど、電流を流したときに多くの熱を発しますが、誘導電流を使って導電性の高い物質（たとえば銅など）を加熱することは確かに可能です。

誘導加熱に必要なものは?

1. 変化する磁界
2. 磁界の中に置かれた導電性の材料

他の加熱方法と比べて、誘導加熱はどうなのでしょうか。

誘導加熱でなくても、対象物を加熱する方法はいくつかあります。 工業的に一般的なものでは、ガス炉、電気炉、塩浴などがあります。 これらの方法はすべて、熱源（バーナー、発熱体、液体塩）から対流と放射による製品への熱伝導に依存しています。

誘導加熱製品は、製品表面への熱伝達を対流と放射に依存していません。 その代わり、電流の流れによって製品表面に熱が発生する。 そして、製品表面の熱は、熱伝導によって製品内部に伝わります。 誘導電流を使用して熱が直接発生する深さは、電気基準深さと呼ばれるものに依存します。

電気基準深さは、被加工物に流れる交流電流の周波数に大きく依存します。 周波数の高い電流は電気的参照深度が浅くなり、周波数の低い電流は電気的参照深度が深くなる。

Iductotherm Groupはこれらの物理および電気現象を利用して、特定の製品や用途に合わせた加熱ソリューションのカスタマイズを行なっています。

Induction Melting

多くのプロセスで、溶融は有用製品を製造する最初のステップとなりますが、誘導溶融は高速かつ効率的に行えます。 誘導コイルの形状を変えることにより、誘導溶解炉は、コーヒーカップの容積から数百トンの溶融金属まで、さまざまなサイズの装入物を保持することができます。 さらに、周波数と電力を調整することで、鉄、鋼、ステンレス合金、銅、銅系合金、アルミニウム、シリコンなど、ほぼすべての金属と材料を処理することができます。

誘導溶解に固有の大きな利点は、誘導攪拌です。 誘導炉では、電磁場によって発生する電流によって金属のチャージ材が溶解または加熱される。 金属が溶融すると、この磁場によって浴も移動する。 これを誘導攪拌という。 この一定の動きにより、浴は自然に混合され、より均質な混合物が得られ、合金化が促進される。 攪拌の量は、炉の大きさ、金属に投入される電力、電磁場の周波数、炉内の金属の種類や量によって決定されます。

Induction Vacuum Melting

誘導加熱は磁場を用いて行われるので、耐火物または他の非伝導媒体によってワークピース（または負荷）は誘導コイルから物理的に隔離することができます。 磁界はこの材料を通過し、その中に含まれる負荷に電圧を誘導する。 つまり、負荷やワークピースは、真空中や慎重に制御された雰囲気中で加熱することができるのです。

誘導加熱

いくつかの燃焼方式とは異なり、誘導加熱はバッチサイズに関係なく正確に制御することが可能です。 誘導コイルに流れる電流、電圧、周波数を変化させることで、ケースハードニング、焼き入れ・焼き戻し、アニールなどの熱処理に最適な、きめ細かな加熱を実現します。 自動車、航空宇宙、光ファイバー、弾薬の結合、ばね線の焼入れ・焼戻しなどの重要な用途では、高い精度が要求されます。 誘導加熱は、チタン、貴金属、高度な複合材などの特殊金属用途に適しています。 誘導加熱の精密な加熱制御は、他に類を見ません。 さらに、真空るつぼ加熱と同じ加熱原理で、誘導加熱は大気圧下で連続的に行うことができます。 たとえば、ステンレス鋼の光輝焼鈍などです。

高周波誘導溶接

高周波（HF）電流で誘導すると、均一溶接が可能です。 このアプリケーションでは、HF 電流で達成することができる非常に浅い電気的な参照深度。 この場合、金属のストリップは連続的に形成され、その後、形成されたストリップのエッジを一緒に強制して溶接を作成することのみを目的とした、精密に設計された一連のロールを通過します。 成形されたストリップはロールに到達する直前に誘導コイルを通過する。 このとき、電流は成形された溝の外側だけでなく、ストリップのエッジが作る幾何学的な「Vee」に沿って流れ落ちる。 電流がストリップエッジに沿って流れると、ストリップエッジは適切な溶接温度（材料の溶融温度以下）まで加熱される。

The Future

高度な工学的材料、代替エネルギー、発展途上国への権限付与の必要性が高まる中、誘導のユニークな機能は、未来のエンジニアや設計者に、高速で効率的、かつ正確な加熱方法を提供するものです。