JPH0219612B2

JPH0219612B2 -

Info

Publication number: JPH0219612B2
Application number: JP58181232A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Okamoto
Original assignee: MITSUI HAITETSUKU KK
Current assignee: MITSUI HAITETSUKU KK
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1990-05-02
Also published as: JPS6074417A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は積層鉄心の誘導加熱方法および装置に
関する。

従来、積層鉄心の誘導加熱装置としては第１図
に示すようなものがある。まず、この種の装置の
加熱の原理について第１図の要部を示す第２図を
参照して説明する。

加熱用コイル１に交番電流を流すと、磁束φが
変化し、誘導電流が積層鉄心２の外周表面から或
る深さの間に集中して発生する。この電流が集中
して発生する層の厚さを電流浸透深度といい、こ
れをδ（cm）で表わせば、次式で与えられる。

ここで ρ：被加熱物（積層鉄心）の固有抵抗（Ωcm） μ：被加熱物（積層鉄心）の透磁率ｆ：交番電流の周波数常温時鉄心材ではρ＝10×10^-6Ωcm、μ＝100
程度であり、交番電流の周波数とから上式で与え
られるδの深さ間集中して誘導電流が流れ、発熱
する。積層鉄心外周表面近傍は昇温するに従い固
有抵抗を増しA2変態点（約750℃）ではρ＝1000
×10^-6Ωcmとなり、一方透磁率はA2変態点でμ
＝１になる。

このことにより、誘導電流は積層鉄心の外周表
面から内側に入つた部分を流れ、その部が発熱
し、かくして発熱層が徐々に積層鉄心内部に移動
していき、その結果積層鉄心全体が加熱される。

さて、第１図に示す装置は、加熱用コイル１を
縦置きとし、クランパシリンダ３、横押しシリン
ダ４および積層鉄心受けシリンダ５からなるハン
ドリング装置により下から加熱された積層鉄心を
順次取り出すようにしている。したがつて、パツ
チ処理になるため、積層鉄心の状態変化（常温・
高温）によるコイル負荷の変動が大きく、電源の
力率を変動させる要因となる。

かかる力率を良好に保つためには電気回路中の
コンデンサの容量を変化させなければならず制御
が複雑になり一方、力率の悪化を無視すると無効
電流が増大するという問題がある。また、磁力に
より積層鉄心の片側が浮き上がるため、押えの重
石が必要となる。

また、他の従来のこの種の装置としては、第３
図に示すように加熱用コイル６を横置きとし、プ
ツシヤシリンダ７により加熱用コイル６が巻回す
るガイド８の中に積層鉄心を押し込み、押し出さ
れた積層鉄心をコンベヤ９によつて搬出するよう
にしたものがある。

この装置もバツチ式ではあるが、連続式に近い
状態になるので、前述の装置の場合より電源の制
御が容易である。しかし、ガイド８は磁力により
積層鉄心が転回しないよう頑強であり、かつ積層
鉄心が加熱用コイル６に当らぬようガードの役目
も果たさなければならず、その構造が難しく、ま
たガイド８とコンベヤ９との取合部等も難しい。
更に、積層鉄心の積厚が薄い場合には、移載時に
転倒しないように留意しなければならない。

同様に、加熱用のコイルを横置きとした従来例
としては、特開昭47−40102号公報に記載された
ものが知られている。この焼鈍方法は、電動機鉄
心を軸方向に円筒状に１列に配列すると共に、誘
導コイルを円筒状の炉壁に巻き付けた加熱炉に連
続的に挿入し、商用周波数による誘導加熱で急速
に加熱するようにしたものである。しかしなが
ら、この特開昭47−40102号公報に記載された焼
鈍方法においては、電動機鉄心をその厚さ方向
（軸方向）と同じ方向に搬送するようにしている
ので、電動機鉄心の加熱は上述したように加熱層
が鉄心の外周から内周に向つて順次移行すること
によつて行われることになり、このため加熱深さ
の関連もあつて、交番電流の周波数に制約を受け
るという問題点があつた。

上記従来の積層鉄心の誘導加熱装置は、いずれ
も加熱用コイルの中に積層鉄心を搬入するように
しているが、他の被加熱材を誘導加熱する装置と
しては、第４図に示すように被加熱材（平板）１
０の被加熱面１０ａに誘導子１１を平行に設置す
るようにしたものがある。

この装置も同一の加熱原理で、誘導子１１に交
番電流を流すこと（電流は手前から紙面、紙面か
ら手前と交互に流れる）によつて磁束φを変化さ
せ、平板表面に誘導電流を発生させ、平板１０の
固有抵抗により発熱させる。

平板１０を水平方向に移動させると、平板表面
は連続して一様に加熱される。この装置は水冷装
置と併用して高周波焼入れに応用されている。平
板１０を固定すれば、発熱層が徐々に深部に移つ
ていくが、効率が悪い。

この種の装置を積層鉄心の加熱に応用する場
合、第５図に示すような構成が考えられる。しか
しながら、積層鉄心１２は層間が絶縁されている
薄い単板（厚さ0.35mm〜0.64mm）を積層したもの
であるため、渦電流は各単板ごとに発生し大きな
値にはならない。発熱はこの誘起される渦電流に
より生ずるため、発熱量は小さい。

したがつて、この種の装置では誘導子１１の近
傍のみは加熱できても、積層鉄心全体を加熱する
ことは不可能である。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、積
層鉄心を連続的に移動させながら、かつ効率よく
誘導加熱を行うことができ、しかも交番電流の周
波数に制約をうけることのない積層鉄心の誘導加
熱方法および装置を提供することを目的とする。

この発明によれば、一対の加熱用誘導子を相対
して配置し、対向する加熱用誘導子の極性が互い
に反対となるように前記一対の加熱用誘導子のコ
イルに交番電流を流すとともに、一対の加熱用誘
導子間に発生する磁束の方向と積層鉄心の厚さ方
向とを一致させ、当該積層鉄心を前記厚さ方向と
直行する方向から前記一対の加熱用誘導子間に連
続的に搬送し、前記加熱用誘導子による前記積層
鉄心の誘導加熱部分を順次移行させながら積層鉄
心全体を誘導加熱するようにしている。

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明
する。

第６図ａおよびｂはそれぞれ本発明に係る加熱
用誘導子と積層鉄心との関係を示す正面図および
側面図である。一対の加熱用誘導子２０ａ，２０
ｂは互いに相対して配置され、その断面形状は矩
形で、その長辺は積層鉄心２１の直径よりも若干
長く、短辺は長辺に比べて十分短くなつている
（第６図ｂ参照）。

この加熱用誘導子２０ａ，２０ｂのコイルに交
番電流を流すことにより、磁極を発生させる。第
６図ａに示す誘導子の極性および磁束φの方向は
次の瞬間逆になる。また、積層鉄心２１は、一対
の加熱用誘導子２０ａ，２０ｂ間に発生する磁束
φの方向と積層鉄心２１の厚さ方向とが一致する
ように加熱用誘導子間に配置され（第６図ａ参
照）、かつ積層鉄心２１の厚さ方向と直行する方
向、すなわち矢印Ａ方向に連続的に搬送される
（第６図ｂ参照）。

次に、本発明による加熱の原理を第７図を参照
しながら説明する。誘導子のコイルに交番電流を
流すことにより、誘導子間に磁束φが発生し、積
層鉄心２１の各鉄心（単板）２１ａ内に磁束と直
角方向、すなわち単板２１ａの広さ方向に渦電流
Ｉが誘導され、その部分の各鉄心が発動する。

そして、積層鉄心２１を連続的に移動させるこ
とにより、上記誘導加熱部分を順次移行させなが
ら積層鉄心２１全体を誘導加熱するようにしてい
る。なお、鉄心は部分的に加熱されてもA2変態
点（750℃付近）になれば透磁率がμ＝１になり、
加熱部分は過熱されることなく、μ≫１の方に順
次移行する。

すなわち、従来技術が積層鉄心の外周から内側
に順次加熱層を移行させるのに対し、本発明は積
層鉄心の一部を加熱しながら、積層鉄心を連続的
に移動することにより、順次全体に及ぼすもので
ある。

したがつて、従来技術では加熱深さの関連もあ
り、交番電流の周波数に制約を受けていたが、本
発明の場合には最も効率の良い周波数を適用する
ことができる。また、積層鉄心を連続的に移動さ
せるため、挿入、加熱、均熱、冷却、取出しの一
貫作業を容易に行うことができる。

次に、本発明装置の構造について説明する。

第８図は本発明に係る加熱用誘導子の一実施例
を示す正面断面図である。コア２５は線材２６を
束ねて略Ｃ字形にしたものを更に銅膜２７で囲繞
して構成されている。線材２６の一例としては、
ピアノ線（径0.01mm程度）をパーカライジング処
理したものを用いる。また、コア２５の中に水冷
用の小径銅パイプ（図示せず）を入れる構成にし
てもよい。

一方、相対する一対の加熱用誘導子２８ａ，２
８ｂは、上記コア２５の両端をそれぞれコイル
（角銅管）２９，３０で囲うことによつて構成さ
れている（第９図参照）。なお、コイル２９，３
０の中に水を流してコイル２９，３０を冷すこと
も可能である。

そして、第９図に示すように高周波電源３１に
コイル２９，３０を結線することにより、相対す
る加熱用誘導子２８ａ，２８ｂの対向面の極性が
互いに逆になるようにする。

第１０図は本発明に係る加熱用誘導子の他の実
施例を示す正面断面図である。コア３５は略Ｃ字
形の薄板材３６を積層したものを更に銅膜３７で
囲繞して構成されている。薄板材３６の一例とし
ては、珪素鋼板（厚さ0.1mm程度）を絶縁コーテ
イングしたものを用いる。

一方、相対する一対の加熱用誘導子３８ａ，３
８ｂは、上記と同様にコア３５の両端をそれぞれ
コイル（角銅管）３９，４０で囲うことによつて
構成されている（第１１図参照）。

以上のようにして一対の加熱用誘導子２８ａ，
２８ｂおよび３８ａ，３８ｂを構成することによ
り、誘導子内に発生した磁路をコアによつて閉路
とすることができ、漏洩磁束を減少させることが
できる。更に、そのコアを銅膜で囲繞することに
より、二重に漏洩を防止している。なお、前者の
加熱用誘導子２８ａ，２８ｂは周波数が比較的高
い場合に用い、後者の加熱用誘導子３８ａ，３８
ｂは周波数が比較的低い場合に用いるのが好まし
い。

次に、一対の加熱用誘導子間に積層鉄心を搬出
入する搬送手段の一例について説明する。

この搬送手段は、第１２図に示すように、一対
の加熱用誘導子５０ａ，５０ｂ間をコンベヤベル
ト５１が通過するコンベヤと、コンベヤベルト５
１にケース本体５２が装着され積層鉄心５５を収
納するケース５４とから構成されている。

ケース５４の材料としては、高温（900℃程度）
で強度を有するもので、しかも磁界に影響されず
電気絶縁性があるものを使用する。例えば、硬質
磁器などが使用可能である。また、ケース内幅は
積層鉄心高さと同一とするか、または融通性を持
たせるためにケース内幅を余裕をもつて作り、デ
イスタンピースを使用する。

このケース５４に積層鉄心５５を収納すること
により、高周波の磁界の中を鉄心を通過させても
積層鉄心が磁気により転回することがなく、また
鉄心とコイルとを電気的に絶縁することができ
る。

また、第１３図に示すように、ケース５４はケ
ース本体５２とケースふた５３との間にサンドシ
ール（例えばアスベスト粉末）５６を設けること
により、気密が保持できるようになつている。更
に、ケースふた５３にはふた付ガス供給孔５７お
よびノンリタン付ガス抜孔５８が設けられてい
る。

したがつて、空気よりも重いガス（例えば炭酸
ガス）雰囲気中で加熱する場合には、積層鉄心を
このケース５４に収納し、ふた付ガス供給孔５７
から上記ガスを注入すればよい。

第１４図および第１５図はケースの他の実施例
を示すもので、このケース６４は、コンベヤベル
ト６１にケース底板６２が装着され、このケース
底板６２にサンドシール６６を介在させてケース
本体６３をかぶせる構成となつている。このケー
ス６４のケース本体６３上部にはふた付ガス供給
孔６７が設けられ、ケース底板６２にはノンリタ
ン付ガス抜孔６８が設けられている。

したがつて、空気よりも軽いガス（例えば窒素
ガス）雰囲気中で加熱する場合には、積層鉄心を
このケース６４に収納し、ふた付ガス供給孔６７
から上記ガスを注入すればよい。なお、N₂雰囲
気焼鈍の場合、従来、積層鉄心の炉への挿入・抽
出時の空気遮断（空気が炉中に入り込むのを防止
する）の方法が難しく、特に凹凸がある積層鉄心
の場合には難しいが、上記ケースを用いることに
より極めて容易になる。

以上説明したように本発明によれば、一対の加
熱用誘導子間に発生する磁束の方向と積層鉄心の
厚さ方向とを一致させ、当該積層鉄心を前記厚さ
方向と直行する方向から前記一対の加熱用誘導子
間に連続的に搬送し、加熱用誘導子による前記積
層鉄心の誘導加熱部分を順次移行させながら積層
鉄心全体を誘導加熱するようにしているため、積
層鉄心の誘導加熱を効率よく行うことができる。
しかも、交番電流の周波数に制約を受けることが
ないので、最も効率の良い周波数を適用すること
ができる。また、積層鉄心を連続的に移動させる
ため、挿入、加熱、均熱、冷却、取出しの一貫作
業も容易に行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の積層鉄心の誘導加熱装置の一例
を示す概略構成図、第２図ａおよびｂはそれぞれ
第１図の要部を示す正面図および平面図、第３図
は従来の積層鉄心の誘導加熱装置の他の例を示す
概略構成図、第４図は加熱用誘導子と被加熱材の
被加熱面とを平行に設置した図、第５図は第４図
の被加熱材として積層鉄心を適用した場合の図、
第６図ａおよびｂはそれぞれ本発明に係る一対の
加熱用誘導子と積層鉄心との関係を示す正面図お
よび側面図、第７図は本発明による加熱原理を説
明するために用いた図、第８図は本発明に係る加
熱用誘導子の一実施例を示す正面断面図、第９図
は第８図の加熱用誘導子のコイルを高周波電源に
結線した状態における斜視図、第１０図は本発明
に係る加熱用誘導子の他の実施例を示す正面断面
図、第１１図は第１０図の加熱用誘導子の斜視
図、第１２図ａおよびｂはそれぞれ本発明に係る
搬送手段の一実施例の要部側面断面図および正面
断面図、第１３図は第１２図ｂの要部拡大図、第
１４図ａおよびｂはそれぞれ本発明に係る搬送手
段の他の実施例の要部側面断面図および正面断面
図、第１５図は第１４図ｂの要部拡大図である。２０ａ，２０ｂ，２８ａ，２８ｂ，３８ａ，３
８ｂ，５０ａ，５０ｂ……加熱用誘導子、２１，
５５……積層鉄心、２５，３５……コア、２６…
…線材、２７，３７……銅膜、２９，３０，３
９，４０……コイル、３１……高周波電源、３６
……薄板材、５１，６１……コンベヤベルト、５
２，６３……ケース本体、５３……ケースふた、
５４，６４……ケース、５６，６６……サンドシ
ール、５７，６７……ふた付ガス供給孔、５８，
６８……ノンリタン付ガス抜孔、６２……ケース
底板。

Claims

【特許請求の範囲】１一対の加熱用誘導子を相対して配置し、対向
する加熱用誘導子の極性が互いに反対となるよう
に前記一対の加熱用誘導子のコイルに交番電流を
流すとともに、一対の加熱用誘導子間に発生する
磁束の方向と積層鉄心の厚さ方向とを一致させて
当該積層鉄心を前記厚さ方向と直行する方向から
前記一対の加熱用誘導子間に連続的に搬送し、前
記加熱用誘導子による前記積層鉄心の誘導加熱部
分を順次移行させながら積層鉄心全体を誘導加熱
することを特徴とする積層鉄心の誘導加熱方法。２一対の加熱用誘導子と、該一対の加熱用誘導
子の極性が互いに反対となるように前記一対の加
熱用誘導子のコイルに交番電流を供給する電流供
給手段と、前記一対の加熱用誘導子間に発生する
磁束の方向と積層鉄心の厚さ方向とを一致させて
当該積層鉄心を前記厚さ方向と直行する方向から
前記一対の加熱用誘導子間に連続的に搬送する積
層鉄心の搬送手段とを具えた積層鉄心の誘導加熱
装置。３前記一対の加熱用誘導子は、略Ｃ字形のコア
と、該コアの両端を巻回するコイルとから構成さ
れる特許請求の範囲第２項記載の積層鉄心の誘導
加熱装置。４前記略Ｃ字形のコアは、線材を束ねて略Ｃ字
形にしこれを銅膜で囲繞してなる特許請求の範囲
第３項記載の積層鉄心の誘導加熱装置。５前記線材は、径0.01mm程度のピアノ線をパー
カライジング処理したものである特許請求の範囲
第４項記載の積層鉄心の誘導加熱装置。６前記略Ｃ字形のコアは、厚さ0.1mm程度の略
Ｃ字形の珪素鋼板を絶縁コーテイングして積層
し、これを鋼膜で囲繞してなる特許請求の範囲第
３項記載の積層鉄心の誘導加熱装置。７前記搬送手段は、一対の加熱用誘導子間をコ
ンベアベルトが通過するコンベアと、前記コンベ
アベルトに装着された積層鉄心を収納するケース
とからなる特許請求の範囲第２項記載の積層鉄心
の誘導加熱装置。８前記ケースは硬質磁器によつて形成されるも
のである特許請求の範囲第７項記載の積層鉄心の
誘導加熱装置。９前記ケースはガス供給孔およびガス抜孔が形
成されている特許請求の範囲第７項記載の積層鉄
心の誘導加熱装置。