JP2009218176A - Coil head - Google Patents
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Description
本発明は、高周波誘導加熱装置用のコイルヘッドに関する。 The present invention relates to a coil head for a high-frequency induction heating device.
高周波誘導加熱装置は、金属部品などの被加熱対象にコイルヘッドを近接配置し、そのコイルヘッドに高周波電流を通電することによって、被加熱対象を電磁誘導加熱するものである。高周波誘導加熱装置は、例えば、リヤシャフトの表面などを焼き入れするために行われる。
高周波誘導加熱装置のコイルヘッドは、コイル部と、コイル部の一方の端から外側に向けて伸びている第1リード部と、コイル部の他方の端から外側に向けて伸びている第2リード部を備えている。コイルヘッドの第1リード部と第2リード部は、高周波誘導加熱装置に接続される。コイルヘッドのコイル部は、第1リード部と第2リード部によってその重量が支持される。コイルヘッドは、複数の被加熱対象に対して繰返し利用される。
The high-frequency induction heating device heats an object to be heated by electromagnetic induction heating by placing a coil head close to the object to be heated such as a metal part and supplying a high-frequency current to the coil head. The high frequency induction heating device is performed, for example, for quenching the surface of the rear shaft.
The coil head of the high frequency induction heating device includes a coil portion, a first lead portion extending outward from one end of the coil portion, and a second lead extending outward from the other end of the coil portion. Department. The first lead portion and the second lead portion of the coil head are connected to a high frequency induction heating device. The weight of the coil portion of the coil head is supported by the first lead portion and the second lead portion. The coil head is repeatedly used for a plurality of objects to be heated.
特許文献1に、高周波誘導加熱装置用のコイルヘッドが記載されている。図5に、そのコイルヘッド200の正面図を示す。
図5に示すように、コイルヘッド200は、コイル部106と、第1リード部102と、第2リード部104を備えている。コイル部106は、第1コイル部106cと第2コイル部106dと第3コイル部106eと第4コイル部106fを備えている。第2コイル部106dは、らせん状に形成されている。第1リード部102は、第1コイル部106cの端106aから径方向外側に向かって伸びている。第2リード部104は、第4コイル部106fの端106bから径方向外側に向かって伸びている。
この種のコイルヘッド200では、通常、コイル部106、第1リード部102、及び第2リード部104のそれぞれが別体のパーツで形成され、それらのパーツを互いに接合することによって成形されている。パーツ同士の接合は、例えばロウ付けによって行われる。
As shown in FIG. 5, the
In this type of
コイルヘッドは、繰返し利用された結果、亀裂等の発生によって寿命に至る。このように寿命に至った複数のコイルヘッドについて本発明者らが調べた結果、亀裂の発生箇所がパーツ同士を接合した接合部に集中していることが判明した。そのことから、パーツ同士の接合部における亀裂の発生を防止することできれば、コイルヘッドの寿命を大幅に延ばすことが可能となる。
パーツ同士の接合部における亀裂の発生を防止するためには、コイルヘッド全体を単一の部品で一体成形することが考えられる。しかしながら、複雑な構造のコイルヘッドを一体成形することは非常に困難であり、仮に一体成形することができたとしても、その製造コストが非常に高価なものとなってしまう。
上記の問題を鑑み、本発明は、複数のパーツを接合して成形されたコイルヘッドにおいて、パーツ同士の接合部における亀裂の発生を防止することができる技術を提供する。
As a result of repeated use, the coil head reaches the end of its life due to the occurrence of cracks and the like. As a result of the investigation by the present inventors on a plurality of coil heads that have reached the end of their life, it has been found that the locations where cracks occur are concentrated at the joint where the parts are joined together. Therefore, if it is possible to prevent the occurrence of cracks at the joints between the parts, the life of the coil head can be greatly extended.
In order to prevent the occurrence of cracks at the joint between the parts, it is conceivable that the entire coil head is integrally formed with a single part. However, it is very difficult to integrally mold a coil head having a complicated structure, and even if it can be integrally molded, its manufacturing cost becomes very expensive.
In view of the above problems, the present invention provides a technique capable of preventing the occurrence of cracks in a joint between parts in a coil head formed by joining a plurality of parts.
本発明によって具現化されるコイルヘッドは、コイル部と、コイル部の一方の端から外側に向かって伸びている第1リード部と、コイル部の他方の端から外側に向かって伸びている第2リード部を備えている。コイル部と第1リード部と第2リード部は、導電性材料で形成された複数のパーツを接合して形成されている。そして、複数のパーツのうちの少なくとも一つのパーツは、第1リード部からコイル部を通って第2リード部まで伸びているメインパーツであることを特徴とする。なお、各パーツは導電性材料で一体成形されたものであり、各パーツにロウ付け等による接合部は存在せず、パーツ全体に亘って均質に形成されている。 A coil head embodied by the present invention includes a coil portion, a first lead portion extending outward from one end of the coil portion, and a first lead portion extending outward from the other end of the coil portion. 2 lead parts are provided. The coil part, the first lead part, and the second lead part are formed by joining a plurality of parts made of a conductive material. At least one of the plurality of parts is a main part extending from the first lead portion to the second lead portion through the coil portion. Each part is integrally formed of a conductive material, and there is no joint portion by brazing or the like in each part, and the parts are uniformly formed over the entire part.
従来のコイルヘッドでは、第1リード部からコイル部を通って第2リード部に到る経路に沿って、複数のパーツが順に接合されている。この構造であると、パーツ同士の接合部に大きな負荷が作用しやすく、パーツ同士の接合部において亀裂が発生しやすくなる。
また、従来のコイルヘッドでは、第1リード部からコイル部を通って第2リード部に到る高周波電流の流路が、パーツ同士の接合部によって分断されている。この構造であると、コイルヘッドに通電した高周波電流は、パーツ同士の接合部を必ず通過することになる。パーツ同士の接合部は、他の部位と比較して比較的に電気抵抗が高く、通電によって発熱しやすい。そのことから、パーツ同士の接合部は、熱履歴による強度低下を起こしやすく、繰り返しの使用によって亀裂が発生しやすくなる。
上記の問題に対し、本発明のコイルヘッドでは、第1リード部からコイル部を通って第2リード部まで伸びているメインパーツが存在している。そのことから、パーツ同士の接合部に加わる負荷が低減されるとともに、パーツ同士の接合部における通電時の発熱も防止される。
本発明のコイルヘッドによると、パーツ同士の接合部における亀裂の発生が有意に防止される。
In the conventional coil head, a plurality of parts are joined in order along a path from the first lead portion through the coil portion to the second lead portion. With this structure, a large load is likely to act on the joint between the parts, and cracks are likely to occur at the joint between the parts.
In the conventional coil head, the flow path of the high-frequency current from the first lead portion through the coil portion to the second lead portion is divided by the joint portion between the parts. With this structure, the high-frequency current supplied to the coil head always passes through the joint between the parts. The joint between the parts has a relatively high electrical resistance compared to other parts and is likely to generate heat when energized. For this reason, the joint between the parts is liable to be reduced in strength due to thermal history, and cracks are likely to occur due to repeated use.
With respect to the above problem, in the coil head of the present invention, there is a main part extending from the first lead portion to the second lead portion through the coil portion. As a result, the load applied to the joint between the parts is reduced, and heat generation during energization at the joint between the parts is also prevented.
According to the coil head of the present invention, the occurrence of cracks at the joint between parts is significantly prevented.
本発明のコイルヘッドでは、コイル部と第1リード部と第2リード部の内部に、第1リード部からコイル部を通って第2リード部まで伸びる冷媒用流路が形成されていることが好ましい。
この構造によると、冷媒用流路に冷却水等の冷媒を循環させることによって、コイルヘッドの過熱を防止することができる。本発明のコイルヘッドは亀裂が発生しにくい構造となっているので、その内部に形成した冷媒用流路から冷媒が漏れ出すことも有意に防止される。
In the coil head of the present invention, a refrigerant flow path extending from the first lead portion to the second lead portion through the coil portion is formed in the coil portion, the first lead portion, and the second lead portion. preferable.
According to this structure, overheating of the coil head can be prevented by circulating a coolant such as cooling water through the coolant channel. Since the coil head of the present invention has a structure in which cracks are unlikely to occur, it is possible to significantly prevent the refrigerant from leaking from the refrigerant flow path formed therein.
上記したメインパーツには、冷媒用流路を形成するための溝が、コイル部の外周側に開口して形成されていることが好ましい。この場合、メインパーツに形成された溝の開口部には、その溝を塞ぐカバーパーツが接合されていることが好ましい。
この構造によると、冷媒用流路を有するコイル部と第1リード部と第2リード部の大部分をメインパーツによって構成できる。また、メインパーツに形成する溝をコイル部の外周側に開口させることによって、メインパーツの製造を比較的に容易に行うことができる。
In the main part described above, it is preferable that a groove for forming the coolant channel is formed to open to the outer peripheral side of the coil portion. In this case, it is preferable that a cover part for closing the groove is bonded to the opening of the groove formed in the main part.
According to this structure, most of the coil part, the first lead part, and the second lead part having the refrigerant flow path can be constituted by the main parts. Moreover, the main part can be manufactured relatively easily by opening the groove formed in the main part on the outer peripheral side of the coil portion.
本発明のコイルヘッドのコイル部では、コイル軸に垂直な平面上で円弧に沿って伸びる複数の円弧部が、少なくとも一つの接続部によって一連に接続されてメインパーツが形成されていることが好ましい。円弧部の数は限定されない。円弧部と円弧部の間は接続部によって接続されており、円弧部と接続部が一体成形されている。円弧部や接続部に冷媒用流路を形成するための溝が形成されていてもよい。 In the coil portion of the coil head of the present invention, it is preferable that a plurality of arc portions extending along an arc on a plane perpendicular to the coil axis are connected in series by at least one connection portion to form a main part. . The number of arc portions is not limited. The arc portion and the arc portion are connected by a connecting portion, and the arc portion and the connecting portion are integrally formed. A groove for forming the coolant channel may be formed in the arc portion or the connection portion.
上記のコイルヘッドによると、コイル部で、複数の円弧部がコイル軸に垂直な平面上に形成されているため、被加熱対象の加熱効率を向上することができる。 According to the above coil head, since the plurality of arc portions are formed on the plane perpendicular to the coil axis at the coil portion, the heating efficiency of the object to be heated can be improved.
本発明によると、パーツ同士の接合部において亀裂が発生しにくく、寿命の長いコイルヘッドを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a coil head that does not easily crack at the joint between parts and has a long life.
下記に説明する実施例の好ましい特徴を列記する。
(第1特徴) コイルヘッドを構成する各パーツは、無酸素銅によって形成されている。
Preferred features of the embodiments described below are listed.
(First Feature) Each part constituting the coil head is made of oxygen-free copper.
(第1実施例)
図1、図2に、本発明の第1実施例である高周波誘導加熱装置用のコイルヘッド100を示す。図1は、コイルヘッド100の上視図を示す。図2は、図1におけるII−II断面の断面図を示す。
図1、図2に示すように、コイルヘッド100は、コイル部6と、第1リード部2と、第2リード部4を備えている。
コイル部6は、第1リングコイル部16と第2リングコイル部26と接続部36を備えている。第1リングコイル部16と第2リングコイル部26は、コイル軸Aに沿って2段に配置されている。第1リングコイル部16は、コイル軸Aに垂直な平面上で、一方の端16aから他方の端16bまで、コイル軸Aを中心とする円弧状に伸びている。第2リングコイル部26は、コイル軸Aに垂直な平面上(但し、第1リングコイル部16とは異なる平面上)で、一方の端26aから他方の端26bまで、コイル軸Aを中心とする円弧状に伸びている。接続部6cは、第1リングコイル部16の他方の端16bと第2リングコイル部26の一方の端26aを接続している。接続部36は、コイル軸Aと平行に伸びている。以上の構成により、コイル部6では、第1リングコイル部16と第2リングコイル部26が、接続部36によって一連に接続されている。それにより、コイル部6では、第1リングコイル部16の一方の端16aから第2リングコイル部26の他方の端26bに亘って、二重巻のコイル形状が形成されている。
(First embodiment)
1 and 2 show a
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
第1リード部2は、第1リングコイル部16の一方の端16aから径方向外側に向かって伸びている。第2リード部4は、第2リングコイル部26の他方の端26bから径方向外側に向かって伸びている。ここで、上段に位置する第1リングコイル部16の一方の端16aは、コイル部6全体としての一方の端に相当する。下段に位置する第2リングコイル部26の他方の端26bは、コイル部6全体としての他方の端に相当する。なお、図2において、第2リード部4は、第1リード部2の紙面手前側に位置している。
第1リード部2と第2リード部4は、高周波誘導加熱装置への接続部であり、高周波誘導加熱装置から高周波電流から通電される。また、第1リード部2と第2リード部4は、コイル部6を支持する支持部でもあり、第1リード部2と第2リード部4にはコイル部6の重量が負荷される。
The
The 1st
図2に示すように、コイル部6と第1リード部2と第2リード部4の内部には、第1リード部2からコイル部6を通って第2リード部4まで伸びる冷媒用流路10が形成されている。冷媒用流路10には、外部から供給される冷却水が循環する。それにより、高周波電流の通電によるコイルヘッド100の過熱が防止される。
As shown in FIG. 2, a refrigerant flow path extending from the
コイル部6と第1リード部2と第2リード部4は、導電性材料で形成した複数のパーツを接合することによって成形されている。図3に、コイル部6と第1リード部2と第2リード部4を構成する各パーツを示す。図3に示すように、コイル部6と第1リード部2と第2リード部4は、主に、メインパーツ8と複数のサイドカバーパーツ14とアッパーカバーパーツ3によって構成されている。メインパーツ8とサイドカバーパーツ14とアッパーカバーパーツ3の各パーツは、それぞれ導電性材料で一体形成されたものである。これらの各パーツにロウ材等による接合部は存在せず、パーツ全体に亘って均質に形成されている。各パーツを形成する材料は特に限定されないが、本実施例では各パーツを無酸素銅によって形成している。
The
メインパーツ8は、第1リード部2からコイル部6を通って第2リード部4まで伸びている。メインパーツ8には、冷媒用流路10を形成するための溝8aが形成されている。溝8aは、コイル部6の外周側に向けて開口している。溝8aは、第1リード部2からコイル部6を通って第2リード部4まで伸びている。即ち、メインパーツ8は、第1リード部2からコイル部6を通って第2リード部4まで、略コの字状の断面形状を有している。
メインパーツ8は、例えば、金属の塊から削り出すことによって形成することができる。メインパーツ8と同一形状の型を作り、鋳造することによってメインパーツ8を一体成形してもよい。
サイドカバーパーツ14は、板状の部材である。図2に示すように、サイドカバーパーツ14は、メインパーツ8に形成された溝8aの開口部にロウ12によってロウ付けされている。
アッパーカバーパーツ3は、円板状の部材である。図2に示すように、アッパーカバーパーツ3は、メインパーツ8の上面に形成された孔8bにロウ12によってロウ付けされている。メインパーツ8の上面に形成された孔8bは、接続部36の内部に孔を形成するために設けられたものである。
The
The
The side cover
The
以上のように、本実施例のコイルヘッド100は、その大部分が単一のメインパーツ8によって構成されている。そして、メインパーツ8は、第1リード部2からコイル部6を通って第2リード部4まで伸びている。この構造によると、コイル部6等の重量がメインパーツ8によって支えられ、ロウ12による接合部に負荷される荷重が低減される。
また、第1リード部2からコイル部6を通って第2リード部4に到る電流経路がロウ12による接合部によって分断されていないため、通電される高周波電流の多くは、ロウ12による接合部を通過することがない。そのことから、ロウ12における発熱が防止され、ロウ12やその周辺の熱履歴による強度低下が防止される。
さらに、コイルヘッド100に形成されたロウ12による接合部は、冷媒用流路10に沿って形成されている。冷媒用流路10を流れる冷却水の流れに対し、ロウ12による接合部が平行に伸びているので、冷却水の流れがロウ12による接合部によって乱されることがない。そのことから、コイルヘッド100の全体が略均一に冷却され、コイルヘッド100が局所的に過熱してしまうことが防止される。その結果、熱分布の不均一による熱応力も抑制され、コイルヘッド100の全体の耐久性を高めることもできる。
As described above, most of the
Further, since the current path from the
Further, the joint portion formed by the
本実施例のコイルヘッド100では、メインパーツ8の材料に無酸素銅を用いるのが好ましい。図4に、銅とロウ材との高温状態における硬さを比較したグラフを示す。図中のグラフBは、黄銅ロウ材を示す。図中のグラフCは、銀ロウ材を示す。図中のグラフDは、無酸素銅を示す。図4に示すように、無酸素銅は、黄銅ロウ材や銀ロウ材といったロウ材に比べて、温度上昇に伴う硬度低下が小さい。そのことから、メインパーツ8が無酸素銅で形成されていると、高周波誘導加熱時にコイルヘッド100が加熱した場合でも、メインパーツ8の硬度低下が防止される。従って、コイルヘッド100が高温に加熱された場合でも、コイル部6等の重量がメインパーツ8によって支えられることから、ロウ12による接合部に過大な荷重が負荷されることが防止される。
In the
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2、102:第1リード部
3:アッパーカバーパーツ
4、104:第2リード部
6、106:コイル部
8:メインパーツ
8a:メインパーツに形成された溝
8b:メインパーツに形成された孔
10:冷媒用通路
12:ロウ
14:サイドカバーパーツ
16:第1リングコイル部
16a:第1リングコイル部の一方の端
16b:第1リングコイル部の他方の端
26:第2リングコイル部
26a:第2リングコイル部の一方の端
26b:第2リングコイル部の他方の端
36:接続部
100、200:コイルヘッド
106a:第1コイル部の端
106b:第4コイル部の端
106c:第1コイル部
106d:第2コイル部
106e:第3コイル部
106f:第4コイル部
2, 102: First lead part 3: Upper cover part 4, 104: Second
Claims (4)
コイル部と、
そのコイル部の一方の端から外側に向かって伸びている第1リード部と、
前記コイル部の他方の端から外側に向かって伸びている第2リード部を備えており、
前記コイル部と前記第1リード部と前記第2リード部は、導電性材料で形成された複数のパーツを接合して形成されているとともに、少なくとも一つのパーツは、前記第1リード部から前記コイル部を通って前記第2リード部まで伸びているメインパーツであることを特徴とするコイルヘッド。 A coil head for a high-frequency induction heating device,
A coil section;
A first lead portion extending outward from one end of the coil portion;
A second lead portion extending outward from the other end of the coil portion;
The coil part, the first lead part, and the second lead part are formed by joining a plurality of parts made of a conductive material, and at least one part is formed from the first lead part. A coil head comprising a main part extending through the coil portion to the second lead portion.
前記メインパーツに形成された溝の開口部には、その溝を塞ぐカバーパーツが接合されていることを特徴とする請求項2のコイルヘッド。 In the main part, a groove for forming the coolant channel is formed to open to the outer peripheral side of the coil portion,
3. The coil head according to claim 2, wherein a cover part for closing the groove is joined to an opening of the groove formed in the main part.
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