CN114657331A - 感应加热用线圈、其制造方法及淬火件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
抑制由感应加热用线圈的导线产生的焦耳热。感应加热用线圈由导线构成。导线具备位于导线的中心侧的基层、和基层的外周所接合的附加层。附加层偏向于线圈内周侧设置。附加层的材料的主要成分的金属元素与基层的材料的主要成分的金属元素不同。附加层的电阻率比基层的电阻率低。附加层的材料的主要成分的金属元素为银。基层的材料为纯度99.9％以上的铜。
Description
技术领域
本发明涉及感应加热用线圈、线圈的制造方法及淬火件的制造方法。
背景技术
日本特开2009-043503号公报公开了一种感应加热用线圈。线圈的外周面与被处理物的内周面相对。线圈的外周及内周由铜铝合金制成。由于线圈的外周被氧化，因此电导率比线圈的内周高。日本特表2020-527279号公报公开了下述情况：在感应加热用线圈的基层上接合与基层不同的材料例如银钯而形成表层。
发明内容
发明要解决的课题
抑制由感应加热用线圈的导线产生的焦耳热。
用于解决课题的方式
＜1＞一种感应加热用线圈，其由导线构成，所述导线具备位于导线的中心侧的基层、和所述基层的外周所接合的附加层，
所述附加层偏向于线圈内周侧设置，
所述附加层的材料的主要成分的金属元素与所述基层的材料的主要成分的金属元素不同，
所述附加层的电阻率比所述基层的电阻率低。
＜2＞在所述感应加热用线圈中，所述附加层的所述材料的所述主要成分的所述金属元素为银，所述基层的所述材料为纯度99.9％以上的铜。
＜3＞在所述感应加热用线圈中，所述导线是在中心具备流路的导体管，
所述基层以围绕所述流路的方式形成为管状，
所述导体管的线圈内周侧的厚度比所述导体管的线圈外周侧的厚度大，
所述基层的线圈内周侧的厚度不超过所述基层的线圈外周侧的厚度。
＜4＞在所述感应加热用线圈中，通过将所述附加层的所述材料与所述基层的所述材料混合而成的层，将所述附加层与所述基层接合。
＜5＞一种所述感应加热用线圈的制造方法，
在由所述基层的所述材料构成的线圈的内周侧通过熔覆层叠所述附加层的所述材料。
＜6＞在所述感应加热用线圈的制造方法中，
由所述基层的所述材料构成的所述线圈由在中心具备流路的导体管构成，
在层叠所述附加层的所述材料之前，对由所述导体管构成的所述线圈进行层叠造型。
＜7＞一种淬火件的制造方法，其中，
将工件插入所述感应加热用线圈内，
所述感应加热用线圈中流动交流电，
通过对所述工件进行感应加热而对所述工件进行淬火。
＜8＞一种感应加热用线圈，其由导线构成，所述导线具备位于导线的中心侧的基层、和所述基层的外周所接合的附加层，
所述附加层偏向于线圈外周侧设置，
所述附加层的材料的主要成分的金属元素与所述基层的材料的主要成分的金属元素不同，
所述附加层的电阻率比所述基层的电阻率低。
发明的效果
抑制了由感应加热用线圈的导线产生的焦耳热。
根据下文给出的详细描述和附图，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得被更加充分地理解，附图仅通过示例的方式给出，不应被视为对本发明的限制。
附图说明
图1为线圈的立体图。
图2为线圈的导线的剖面图。
图3为线圈的侧视图。
图4为导体管的剖面图。
图5为导体管的剖面图。
图6为导体管的剖面图。
具体实施方式
图1为线圈10的立体图。线圈10是由导线15构成的感应加热用线圈。线圈10大概如下使用。首先，将由金属构成的工件14插入线圈10内。通过电源11使线圈10中流动高频交流电。线圈10产生磁场12。磁场12在工件14内产生涡电流13。涡电流13在工件14内产生焦耳热。如此，通过对工件14进行感应加热而对工件14进行淬火。由此，从工件14制造出淬火件。
图2为导线15的剖面图。导线15具备位于其中心侧的基层16。导线15还具备附加层18。附加层18在基层16的外周接合。此外，基层16的“外周”是指，相对于基层16的中心而围绕该基层16的中心的、基层16的周缘部分整体。导线15的“外周”也同样定义。导线15的“外周”区别于图1中记载的线圈10的“外周”。导线15的“外周”出现在图1中记载的线圈10的内周侧及外周侧。以下，有时将线圈10的内周侧称为线圈内周侧。此外，有时将线圈10的外周侧称为线圈外周侧。
在图2所示的一个方式中，基层16的材料B的主要成分的金属元素为铜。在该一个方式中，基层16的材料为纯度99.0％以上的铜。在该一个方式中，铜的纯度为99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％以及99.9％的其中一个。在该一个方式中，铜的纯度为99.90％、99.91％、99.92％、99.93％、99.94％、99.95％、99.96％、99.97％、99.98％以及99.99％的其中一个。在一个方式中，基层16的材料为无氧铜、精炼铜(tough pitch copper)以及磷脱氧铜的其中一种。
图2所示的附加层18的材料A的主要成分的金属元素与基层16的材料的主要成分的金属元素不同。因此，附加层18的电阻率比基层16的电阻率低。在一个方式中，附加层18的材料的主要成分的金属元素为银。在该一个方式中，附加层18的材料为纯度99.0％以上的银。在该一个方式中，银的纯度为99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％以及99.9％的其中一个。在该一个方式中，银的纯度为99.90％、99.91％、99.92％、99.93％、99.94％、99.95％、99.96％、99.97％、99.98％以及99.99％的其中一个。
在图2所示的一个方式中，将导线15的中心空心化而设置流路20。后面将详细描述。
图3为线圈10的侧视图。仅工件14示出了其截面。如前所述，工件14被感应加热。特别地，在工件14的表面产生焦耳热。热量朝向工件14内部传导。此外，热量还朝向工件14的周围辐射。
如图3所示，附加层18偏向于导线15的线圈内周侧设置。在一个方式中，在线圈10的任一位置处，附加层18都比基层16更靠近工件14的表面。
一般而言，在考虑到电通路的情况下，线圈内周侧比线圈外周侧短。线圈内周侧的电阻比线圈外周侧的电阻小。在线圈导线的截面处，线圈内周侧的电流密度比线圈外周侧的电流密度大。因此，图3所示的附加层18的电流密度比基层16的电流密度高。
此外，如上所述，图3所示的附加层18的电阻率比基层16的电阻率低。因此，附加层18的电流密度进一步增加。因而，电流集中在线圈10内周侧。因此，对于工件14被施加强感应加热。
在图3中，在维持施加于工件14的感应加热能的水准的情况下，与附加层18中更多电流流动的情况相应的，在电阻相对较大的基层16中流动的电流变少。因此，线圈10整体中作为焦耳热而损耗的电力变少。
[实施例]
在图2所示的一个方式中，导线15由中心具备流路20的导体管构成。流过流路20的冷却液吸收导线15内产生的焦耳热。在一个方式中，冷却液为水。在其他方式中，导线15在中心不具有流路20或其他空腔。具备流路20的导线15如下制成。
图4示出了由材料B构成的导体管21的截面。材料B以围绕成为流路20的空腔的方式成型为管状。所得到的导体管21在中心具备流路20。导体管21成为图2所示的基层16。本图示出了在由材料B构成的基层上层叠附加层之前的状态。
图4所示的导体管21形成线圈。在一个方式中，通过层叠造型制作由导体管21构成的线圈。在该一个方式中，层叠造型通过3D打印机进行。
图5示出了由材料B和材料A构成的导体管23的截面。导体管23用作感应加热用线圈的导线。通过在导体管21的外周层叠材料B而形成图5所示的导体管23。层叠是偏向于由导体管21构成的线圈内周侧进行的。在一个方式中，通过熔覆进行层叠。与线圈外周侧不同，线圈内周侧较窄，因此，激光熔覆装置的动作受限。因此，优选例如通过作为定向能量沉积法的激光沉积法等进行熔覆。
如图5所示，导体管23在基层16与附加层18之间具备中间层17。在中间层17，附加层18的材料A与基层16的材料B混合。中间层17将附加层18与基层16接合。
在图5中，包含附加层18的导体管23的线圈内周侧的厚度比导体管23的线圈外周侧的厚度大。在一个方式中，由基层16构成的导体管21的线圈内周侧的厚度不超过由基层16构成的导体管21的线圈外周侧的厚度。在一个方式中，由基层16构成的导体管21的线圈内周侧的厚度与由基层16构成的导体管21的线圈外周侧的厚度相等。
在图5中，与线圈中设置附加层18相应地，线圈内周侧的导体量比线圈外周侧的导体量多。因此，电流进一步集中于线圈内周侧。因此，对于工件14被施加更强的感应加热。此外，在将感应加热能的水准维持为高水准的情况下，电阻大的线圈外周侧的电流减少。因此，线圈10整体中作为焦耳热而损耗的电力变少。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当变更。
图6示出了构成另一方式的感应加热用线圈30的导线35的截面。导线35具备基层16和附加层38。附加层38在基层16的外周接合。附加层38偏向于线圈30的外周侧设置。附加层38的材料与图2所示的附加层18的材料A相同。附加层38的电阻率比基层16的电阻率低。在一个方式中，接合是通过附加层38的材料与基层16的材料混合而成的中间层37进行的。其他方面，线圈30以与图2、图5所示的线圈10相同的方式制作。
在图6所示的一个方式中，利用线圈30对工件34进行感应加热。工件34具备空腔。感应加热是通过将线圈30插入工件34的空腔而进行的。附加层38与工件34的内周面相对。
根据如上所述的本发明，显而易见的是本发明的实施例能够以各种方式变更。这些变更也包括在本发明的精神和公开范围内，并且本领域技术人员能够明确所有变更均包括在权利要求书所要求的范围内。
Claims (8)
1.一种感应加热用线圈，其由导线构成，所述导线具备位于所述导线的中心侧的基层、和所述基层的外周所接合的附加层，
所述附加层偏向于线圈内周侧设置，
所述附加层的材料的主要成分的金属元素与所述基层的材料的主要成分的金属元素不同，
所述附加层的电阻率比所述基层的电阻率低。
2.根据权利要求1所述的感应加热用线圈，其中，
所述附加层的所述材料的所述主要成分的所述金属元素为银，
所述基层的所述材料为纯度99.9％以上的铜。
3.根据权利要求1或2所述的感应加热用线圈，其中，
所述导线是在中心具备流路的导体管，
所述基层以围绕所述流路的方式形成为管状，
所述导体管的线圈内周侧的厚度比所述导体管的线圈外周侧的厚度大，
所述基层的线圈内周侧的厚度不超过所述基层的线圈外周侧的厚度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的感应加热用线圈，其中，
通过将所述附加层的所述材料与所述基层的所述材料混合而成的层，将所述附加层与所述基层接合。
5.一种感应加热用线圈的制造方法，其是权利要求1至4中任一项所述的感应加热用线圈的制造方法，其中，
在由所述基层的所述材料构成的线圈的内周侧，通过熔覆层叠所述附加层的所述材料。
6.根据权利要求5所述的感应加热用线圈的制造方法，其中，
由所述基层的所述材料构成的所述线圈由在中心具备流路的导体管构成，
在层叠所述附加层的所述材料之前，对由所述导体管构成的所述线圈进行层叠造型。
7.一种淬火件的制造方法，其中
将工件插入权利要求1至4中任一项所述的感应加热用线圈内，
所述感应加热用线圈中流动交流电，
通过对所述工件进行感应加热而对所述工件进行淬火。
8.一种感应加热用线圈，其由导线构成，所述导线具备位于所述导线的中心侧的基层、和所述基层的外周所接合的附加层，
所述附加层偏向于线圈外周侧设置，
所述附加层的材料的主要成分的金属元素与所述基层的材料的主要成分的金属元素不同，
所述附加层的电阻率比所述基层的电阻率低。
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