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1. 가열코일의 설계기준
고주파 응용에서 가열코일이 차지하는 위치는 중요한 것으로 용도에 따른 코일 선택이큰 고주파 응용기술임을 잊어서는 안된다. 특히 금속의 열처리나 접합등의 경우 가열코일의 설계는 그제품의 품질을 좌우하는 핵심임을 다시 한번 강조하고져 한다.
▶다음은 널리 쓰이는 가열코일의 설계기준에 관한 기초적인 사항을 요약하면 다음과같다.
① 가열코일은 최대의 에너지를 부하에 전달하기 위하여는 부하에 최대한 가까이 결합되어 많은 자려건이 가열되는 부분에서 교차되도록 설계 하여야 한다. 이는 자속밀도가 높을수록 부하에는 많은 전류가 유도되기 때문이다.
② 자속은 코일 자신 가까이에 밀집되고 멀어지면서 감소하여 코일의 중심에는 자속이 약하게 된다. 그러므로 부하가 코일 중앙으로부터 벗어나면 코일과 인접한 면에서는 더 많은 자력선과 교차하여 가열속도가 빠르게 되고 그 반대편은 결합도가 떨어져 느린속도로 가열되어 이런점을 종합한 결과는 도시적으로 아래 그림과 같이된다.
③ 코일과 연결선이 연결되는 부근에는 자장이 약하기 때문에 자장의 중심은 기하학적 코일 중심과는 같지 않게 된다.
▶가열코일의 효과적인 방법의 실례
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분 류
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가열코일의 형상
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주의할점
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위치에따른 유도
전력의 크기
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코일의 횟수가 증가하면 자력선은 서로 더해져서 이러한 효과는 약해지나 자장중심에 부하를 위치하는 것이 불가능하기 때문에 균일한 가열을 위해서는 부하를 회전시키는 것이다.
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인덕턴스
[자속의 변화를 방해하는 작용의 세기]
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코일은 반대편으로부터 유도에 의해 자력선이 상쇄 되지 않도록 설계되어야 한다.
①은 코일 간격이 너무 가까워서 자력선이 서로 상쇄시켰기 때문에 인덕턴스가 없게 된다.
③의 설계법의 인덕턴스가 좋은 설계법이다.
권선의 방향은 계속해서 일정해야 한다.
②는 두 권선에 의해 새성된 자속의 방향이 서로 반대로 되어 상쇄되는 나쁜설계의 코일이나 특수하게 모서리 부분만을 집중 가열할때 쓰여지기도 한다.
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코일의 권선 방향
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2. 가열코일의 제작과 형태
일반적으로 널리 쓰이는 가열코일의 단면적은 그림 같은 원형 , 타원 , 사각형 등이있다.
※특히 타원형은 코일 높이를 조정함에 따라 코일 값 조절이 가능하며 구조적으로 제한 될 때 피해 나갈 수 있어 편리성 때문에 가열코일로 널리 사용되어지고 있다.
결속에는 황동볼트 방식이 사용된다. 이는 코일 외부에 소형 볼트를 산소 아세치렌 용접 으로 지주봉에 고정시켜 만든 것이다. 이때 사용되는 지주봉으로 베크라이트나 적층된 운모판이 사용된다. 적층된 운모판이란 천연운모를 얇게 벗긴후 에폭시수지로 붙여 합판처럼 만든 재료로 고주파 재료로 쓰기에 충분한 절연을 유지하고 있다.
1)가열코일의 가열효율
가열효율이란 코일에서 발생된 전 자장이 부하에 인가되는 정도를 말한다. 각종 코일에 따른 가열효율은 아래 표와 같다.
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코일의종류
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10Hz
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450KHz
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자 성 체
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비 자성체
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자 성 체
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비 자성체
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원형 다권코일
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0.75
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0.50
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0.80
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0.60
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팬 케이크 코일
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0.35
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0.25
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0.50
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0.30
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헤어 핀 코일
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0.45
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0.30
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0.60
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0.40
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단 권 코 일
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0.60
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0.40
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0.70
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0.50
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찬 넬 코 일
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0.65
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0.45
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0.70
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0.50
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내 부 코 일
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0.40
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0.20
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0.50
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0.25
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2)인덕턴스 손실
코일에 의해 생성된 자장이 전부 부하에 인가되지 못하고 코일 상하로 퍼져 외부로 나가버리기 때문으로 이런 자장의 손실을 인덕턴스손실 이라 부른다. 일반적으로 사용 주파수가 높아 코일의 횟수가 적을 경우 인덕턴스 손실이 크며 이는 접속 연결선 길이와 코일 상호간에 겹치는 부분이 나타나므로 결국 단권코일 이 원형 다권코일 보다 가열효율이 떨어지며 팬 케이크 코일과 내부코일은 코일에서 발생된 자장의 반 이하만이 구조적으로 부하에 결합되므로 가열효율이 50%이하가 되는것이다.
3)코일의 핏치와 가열깊이
① 가열폭은 코일의 길 만큼이며
② 코일의 간격이 좁으면 좁을수록 가열깊이는 깊어지며 이와는 반대로 핏치가 넓으면 가열깊이는 낮아지며
③ 코일 중심부의 가열깊이는 외각 보다 약간 깊게 된다.
일반적으로 다권코일 제작시 코일 권선간의 간격은 대략 코일 굵기의 0.5배 이하가 되도록 하여야 균일한 가열을 얻을 수 있게 된다. 만약 이때 주파수등 제약사항이 있다면 그림과 같은 라이너 부착이 효과 적이다.
4)단권코일
같은 보빈에 여러번 감은 코일을 다권코일이라 하고 이와 반대로 한바퀴만 감은코일을 단권코일이라 한다. 주파수가 높아지면 코일은 횟수에 제약을 받게되며 이 경우 넓은 범위로 가열물을 가열하려면 더더욱 어려움은 당하게 된다.
단권코일을 제작할 때 응용되며 그림과 같이 라이너를 이용하여 다권코일과 같은넓은 가열면적을 갖을 수 있다.
5)단권코일의 코일폭과 직경과의 관계
단권코일은 가열길이 (H)가 짧고 직경이 굵은 (D) 가열물의 가열에 효과적이나 보다 높은 효율을 내기 위한 조건은 아래식과 같이 직경과폭이 제한된다.
6)자속의 방향전환『동시 가열물에 두가열 부위를 가열할 경우』두 가열 부위사이의 가열이 엄격히 제한될때,이 방법은 적당하지 않고 (b)의 감기가 보다 효과적이다.
7)가열코일의 분류
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분 류
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설 명
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비 고
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정지가열코일
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일반가열에 폭 넓게 활용되고 있음.
가열시 가열코일 위치 불변
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㉠외면 가열코일
㉡내면 가열코일
㉢평면 가열코일
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이동가열코일
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CT BOX와 가열코일이 이동하면서 가열
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통전가열코일
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직접 통전에 의한 유도 가열식
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8)가열물 형상에 따른 가열코일 활용의 예
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종 류
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형 식 및 형 상
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사 용 사 례
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원형 다권코일
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☞ 가열코일의 기본형
☞ 외면 가열코일
☞ 기계의 축 종류에 가열
☞ 멀티턴코일
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사각형 다권코일
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☞ 긴 형강이나 각봉에
부분적 가열할 때 사용
☞ 외면가열코일
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타원 다권코일
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☞ 여러모양의 작은 부품
을 한꺼번에 열처리
할때 사용
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팬 케이크 코일
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☞ 금속판이거나 밑면의
넓은 부품 가열
조건의 여러변화가
요구될때 사용.
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나선형 코일
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☞ 웜기어와 같은 형태의
부품 열처리시 사용
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내권코일
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☞ 실린더와 같이
둥글게 기계 가공한
내면 열처리 사용
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외면소입코일
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☞ 외면 열처리시 사용
하여 가열후 냉각수
를 분사해 준다
(기어,스프라켓에 적용)
☞ 싱글턴 코일
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긴 평면의 이동
가열코일
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☞ 선반베드
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반원형 가열코일
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☞ 크랭크 샤프트
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톱니고정 열처리
코 일
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☞ 대형 기어의 톱니 날
열처리
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톱니 이동 소입용
가열코일
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☞ 대형 기어의 톱니 날
열처리
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가열코일
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☞ 부분가열이 가능하고
☞ 브레이징 시도
활용이 가능하다.
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직선 결성 코일
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☞ 크기가 비교적 작고
동일한 여러개의 부품 을 동시에 가열하는
방식
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평판코일
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나비코일
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☞ 축,봉 같이 끝부분이 평탄한 물체의 수평 균일을 요구 할때 사용
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교축코일
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: MS Powerpoint 2007 
: MS Word 2007 
: 한글뷰어 2007
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