JP2010055427A - 誘導加熱コイル設計支援のためのシミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端面に複雑形状を有する被加熱部材を効率的に高周波誘導加熱するためのコイルを提供する。
【解決手段】円形の外周縁を有する端面に円形より小さい径を有する円形の内周縁によって画成した開口部と、内周縁と外周縁との間で半径方向に沿って延出していて円形の中心まわりに等角度間隔に設けた複数のスリットと、を有すると共に、外周縁から外側へ突出し円形の中心まわりに等角度間隔に設けた複数の凸部を有する被加熱部材を、誘導加熱コイルで加熱した場合の被加熱部材の渦電流分布及び発熱分布をコンピュータでシミュレーションする方法であって、被加熱部材と誘導加熱コイルのＣＡＤデータをコンピュータに読み込む第１工程と、シミュレーションの条件を入力する第２工程と、第１工程で取り込んだＣＡＤデータと第２工程で設定した条件とに基づいて有限要素解析を行う第３工程と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばスリット付き複雑形状のワークを均一加熱するための高周波誘導加熱用のコイル（以下、誘導加熱コイルと言う）に係り、特に該誘導加熱コイルを設計するためのシミュレーション方法に関する。

従来、自動車の駆動機構には、金属製の部材（以下、ワークと言う）が利用されている。この種のワークは、耐摩耗性や機械的強度を高めるために、表面に所定の熱処理を施すことが望ましい。
一般に、自動車を構成するセンターピラーなどの車体部品は、高周波焼入れによって強度が向上されている。

この種のワークとして、図８に示すものが考えられる。図８に示すワーク５０は、円形の外周縁５０Ａと同心上で外周縁５０Ａより小さい径の円形の内周縁５０Ｂによって画成された開口部５１と、内周縁５０Ｂと外周縁５０Ａとの間に形成された複数のスリット５２と、を有している。各スリット５２は半径方向に沿って延出していて外周縁５０Ａ及び内周縁５０Ｂの中心５０Ｃまわりに等角度間隔に設けられている。図示例では、１２個のスリット５２が、中心５０Ｃまわりに３０度間隔に設けられている。

この種のスリット付き複雑形状の平板ワーク５０の表面を均一に加熱するための高周波誘導加熱用のコイルは、複雑形状を有さない平板ワーク（図示省略）の表面を加熱するための高周波誘導加熱用コイルをそのまま利用することはできない。
そこで、通常、当該ワーク５０に適したコイルの作製はベテランが担当し、その経験と実績から適したものが案出されて形作られる。

特許文献１には、所定の幅を有し孔や溝が穿設されている環状の被加熱面を誘導加熱するための高周波加熱コイル体が開示されている。
実開平６−６００９６号公報

しかし、誘導加熱用のコイルについての経験や知識等の少ない者がコイル設計に従事した場合、加熱中のワークの温度や渦電流分布は把握が困難であるため、複数の試作品を作製することになり、時間ばかりかコストも嵩んでしまう。
そこで、複雑形状のワーク用のコイル設計の際、コンピュータシミュレーションを行って、試作コイルの有効性を確認できれば、試作回数を低減することができる。さらに、シミュレーションで加熱中のワークの温度や渦電流分布を確認してトライアンドエラーを実施することで、ワークに最適なコイルを設計することができる。

本発明は、上記の課題に鑑み、スリット付き複雑形状の表面を有する被加熱部材を効率的に高周波誘導加熱するコイルを設計するためのシミュレーション方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、円形の外周縁を有する端面に、この円形と同心上で円形より小さい径を有する円形の内周縁によって画成された開口部と、内周縁と外周縁との間で半径方向に沿って延出していて円形の中心まわりに等角度間隔に設けられた複数のスリットと、を有すると共に、外周縁から外側へ突出していて、円形の中心まわりに等角度間隔に設けられた複数の凸部と、を有する被加熱部材に対して誘導加熱コイルで加熱した場合の被加熱部材の渦電流分布及び発熱分布をコンピュータでシミュレーションする方法であって、被加熱部材と誘導加熱コイルのＣＡＤデータをコンピュータに読み込む第１工程と、シミュレーションの条件を入力する第２工程と、第１工程で取り込んだＣＡＤデータと第２工程で設定した条件とに基づいてＦＥＭ解析を行う第３工程と、を備えたことを特徴としている。
本発明のシミュレーション方法はさらに、第３工程の解析結果を視覚化する第４工程を備えている。

さらに、本発明の誘導加熱コイルは、前記のシミュレーション方法によって被加熱部材に及ぼす渦電流分布をシミュレーションした誘導加熱コイルであって、二つの第１扇状コイル部と一つの第２扇状コイル部とが連なっていて、第１扇状コイル部は、中心の傍らの位置から半径方向に沿って外周縁側へ延出していて所定の角度で開いた二つの第１径方向部と、これらの第１径方向部の外周縁側の端部を連結する弧状の第１円弧部と、から成り、第２扇状コイル部は、中心の傍らの位置から半径方向に沿って外周縁側へ延出していて所定の角度で開いた二つの第２径方向部と、これらの第２径方向部の外周縁側の端部を連結する弧状の第２円弧部と、から成り、第１円弧部は、スリットの半径方向外側の端部から外周縁までに亘る中間領域で円形と同心上の第１の仮想円上に沿うように配設され、第２円弧部は、凸部を覆うように第１の仮想円よりも半径の大きい第２の仮想円上に沿うように配設されていることを特徴としている。
本発明の誘導加熱コイルにおいて、二つの第２径方向部が成す角度は、二つの第１径方向部が成す角度よりも大きいことが好ましい。

本発明によれば、シミュレーションによって複雑形状のワークに対し、各種形状のコイルが及ぼす影響によるワークにおける渦電流分布及び発熱分布を確認することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
背景技術で説明した部材と同一の部材については、同じ符号を付してその説明は省略する。
本発明の実施形態に係るシミュレーション方法は、コンピュータが実行するソフトウェアによって実現される。このシミュレーション方法は、図１に示すように、ワーク、コイルのＣＡＤデータをコンピュータに読み込む第１工程と、シミュレーションの条件である周波数、電圧値、電流値、温度、加熱時間、冷却時間などのサイクルタイムを入力する第２工程と、第１工程で取り込んだモデルのデータと第２工程で設定した条件とに基づいて有限要素解析を行う第３工程と、第３工程の解析結果を表示する第４工程と、を備えている。
なお、本実施形態では、図８に示すワーク５０を対象としてコイルによる渦電流分布及び発熱分布のシミュレーションを行う場合について説明する。

ここで、第３工程では、ソフトウェアが計算、即ち有限要素法（Finite Element Method；ＦＥＭ）によって磁場，温度場を連成した解析の計算を行う。具体的には、本実施形態では、リードタイムを考慮し、有限要素法に基づいた磁場解析を中心として、ワーク５０の渦電流分布及び発熱分布を主にシミュレーションする。第３工程における計算の結果として、渦電流によるワーク５０の電流分布をディスプレイに表示させる（第４工程）。例えば、ワーク５０における電流密度の高い領域を低い領域とは異なる色で表示させる。コンピュータの操作者は、このようなグラフィックを見て、当該ワーク５０の渦電流分布が適切であるか確認する。そして、本実施形態に係るシミュレーション方法では、ワーク５０の渦電流分布が適切でない場合（判断ステップとしての第５工程でＮＧと操作者が判断した場合）には、第１工程に戻り、形状を修正したコイルモデルのＣＡＤデータを再度読み込み、シミュレーションを繰り返すことを特徴としている。

このように、本実施形態に係るシミュレーション方法を繰り返すことで、本願の発明者は、図８に示すワーク５０に適した後述の図６及び図７に示すコイル１を創作するに至った。
以下、ワーク５０に好適な図６のコイル１を創作するまでの過程を説明する。この創作過程において、図６に示すコイル１を完成させる前に、主に第１〜第４の試作品のコイルを設計し、これらの試作コイルが図８に示すワーク５０に適切であるか本発明の実施形態に係るシミュレーション方法でワーク５０の渦電流分布及び発熱分布を計算させ、操作者がディスプレイに表示されたグラフィックを見て当該試作コイルの効果の確認を行った。

〔第１の試作品について〕
図２に示す高周波誘導加熱用のコイル１００は、大径の第１コイル部１０１と、この第１コイル部１０１の内側に配設される小径の第２コイル部１０２と、を備えている。これらの第１コイル部１０１及び第２コイル部１０２は、断面が四角型に形成された、金属でなる筒状部材である。第１コイル部の幅Ｗ４は第２コイルの幅Ｗ５よりも広く、高さＨ１も第２コイルの高さＨ２より高くなるように寸法が選定されている。
第１コイル部１０１は、その底面がワーク５０の外周縁５０Ａの内側から外側に亘る領域を覆うように配設され、第２コイル部１０２は、その底面がワーク５０の内周縁５０Ｂより外周縁５０Ａ側の面上を覆うように配設されている。

本実施形態に係るシミュレーション方法において、このように構成されたコイル１００とワーク５０のＣＡＤデータを第１工程でコンピュータへ読み込み、第２工程としてコンピュータの操作者が上記条件を設定する。ここで、条件として周波数を２００（ｋＨｚ）に設定する。
そして、第３工程として、ソフトウェアが上記のＣＡＤデータとサイクルタイム等の条件とに基づいて、当該コイルから生じる磁界によるワーク５０に生ずる渦電流分布及び発熱分布を計算する。この計算の結果として、ワーク５０の加熱される表面の渦電流密度はワークの円周方向が高くなる。
このようなシミュレーションによって、図２に示すコイル１００ではワークの外周縁５０Ａに沿って円周方向の渦電流が発生するが、スリット５２同士の間において内周縁寄りの領域や外周縁寄りの領域は十分に加熱することができないことが分かった。このシミュレーションによって、半径方向に渦電流を流す必要があることを見出した。このようなシミュレーション結果に基づいて、第２の試作品を設計する。

〔第２の試作品について〕
図３に示す高周波誘導加熱用のコイル１１０は、３つの扇状コイル部１１１Ａ〜１１１Ｃを中心５０Ｃまわりに等角度間隔に配置し、各扇状コイル部１１１Ａ〜１１１Ｃを連成して構成されている。
各扇状コイル部１１１Ａ〜１１１Ｃは、ワーク５０の中心５０Ｃの傍らの位置から半径方向に沿ってワーク５０の外周縁５０Ａ側へ延出していて所定の角度で開いた二つの径方向部１１２Ａ，１１２Ｂと、これらの径方向部１１２Ａ，１１２Ｂの外周縁５０Ａ側の端部を連結する円弧部１１２Ｃと、からなる。ここで、ワーク５０の中心５０Ｃの傍らとは、中心５０Ｃから半径１０〜４０ｍｍの円内の領域を言う。この領域内に各径方向部１１２Ａ，１１２Ｂの基端部が位置し、具体的には図示するように各径方向部１１２Ａ，１１２Ｂの基端部はワーク５０の内周縁５０Ｂの内側に位置しており、各径方向部１１２Ａ，１１２Ｂは内周縁５０Ｂの内側から外周縁５０Ａ側へ延出している。各扇状コイル部１１１Ａ〜１１１Ｃは、一方の径方向部１１２Ａ（１１２Ｂ）における中心５０Ｃ側の端部が連結部１１３を介して隣り合う扇状コイルの隣接側の径方向部１１２Ｂ（１１２Ａ）における中心側の端部に連結して、構成されている。この連結部１１３も、各径方向部１１２Ａ，１１２Ｂの基端部と同様に、ワークにおける内周縁５０Ｂの内側に配設される。
円弧部１１２Ｃは、その底面がワーク５０の外周縁５０Ａの内側から外側に亘る領域を覆うように配設されている。

本実施形態に係るシミュレーション方法において、このように構成されたコイル１１０とワーク５０のＣＡＤデータを第１工程でコンピュータに読み込み、第２工程としてコンピュータの操作者が上記条件を設定する。そして、第３工程として、ソフトウェアがＣＡＤデータとサイクルタイム等の条件とに基づいて、当該コイルから生じる磁界によってワーク５０に生ずる渦電流分布及び発熱分布を計算する。ここで、実際の高周波加熱装置ではワークを回転させながらワーク表面を加熱するので、本実施形態では、基準の位置にあるワークをシミュレーションする他、基準位置から＋１５°回転させた状態におけるワークをシミュレーションする。
この計算の結果として、コイル１１０によれば、コイル直下に渦電流が流れることを確認でき、全体の渦電流分布バランスは良好であるが、外周縁５０Ａから突出した凸部５３では温度が低い。そこで、凸部５３でも渦電流が流れるよう、コイルを微調整する必要がある。

〔第３の試作品について〕
図４に示す高周波誘導加熱用のコイル１２０は、３つの扇状コイル部１１１Ａ〜１１１Ｃを中心５０Ｃまわりに等角度間隔に配置し互いに連成して構成されている点で図３のコイル１１０と同じであるが、図３のコイル１１０に比して、各径方向部１１２Ａ，１１２Ｂが短く形成されている。
具体的には、各円弧部１１２Ｃが、スリット５２（図４では省略）の半径方向外側の端部から外周縁５０Ａへ亘る中間領域でワーク５０と同心上で、外周縁の円より半径の小さい第１の仮想円ａ’上に沿うように配設されている。ここで、第１の仮想円ａ’の半径は、スリット５２の半径方向外側の端部と外周縁５０Ａとの中間位置から中心５０Ｃまでの長さに設定されている。

本実施形態に係るシミュレーション方法において、コイル１２０とワーク５０のＣＡＤデータを第１工程でコンピュータに読み込み、第２工程としてコンピュータの操作者が上記条件を設定する。そして、第３工程として、ソフトウェアが上記のＣＡＤデータとサイクルタイム等の条件とに基づいて、コイル１２０から生じる磁界によってワーク５０に生ずる渦電流分布及び発熱分布を計算する。
このコイル１２０によって、加熱コイルの外径寸法を狭め、ワーク５０における外周縁５０Ａとスリット５２周辺における渦電流分布の変化を確認したところ、ワーク５０の外周縁５０Ａには余り電流が流れないが、スリット５２周辺における渦電流分布は改善した。
このシミュレーションによって、外周縁部の電流分布を改善するようコイル１２０をベースにモデルを改善する必要があることを見出した。このようなシミュレーション結果に基づいて、第４の試作品を設計する。

〔第４の試作品について〕
図５に示す高周波誘導加熱用のコイル１３０は、３つの扇状コイル部１１１Ａ〜１１１Ｃを中心５０Ｃまわりに等角度間隔に配置し互いに連成して構成されている点で図３のコイル１１０と同じであるが、図３のコイル１１０に比して、外周縁５０Ａにより多くの電流を流すために各径方向部１１２Ａ，１１２Ｂが長く形成されている。具体的には、各円弧部１１２Ｃが、前記凸部５３を覆うように、外周縁５０Ａよりも半径の大きい第２の仮想円ｂ’上に沿うように配設されている。

本実施形態に係るシミュレーション方法において、コイル１３０とワーク５０のＣＡＤデータを第１工程でコンピュータに読み込み、第２工程としてコンピュータの操作者が上記条件を設定する。そして、第３工程として、ソフトウェアが上記のＣＡＤデータとサイクルタイム等の条件とに基づいて、コイル１３０から生じる磁界によってワーク５０に生ずる渦電流分布及び発熱分布を計算する。
このコイル１３０によって、加熱コイルの外径寸法を広げ、ワーク５０における外周縁５０Ａとスリット５２周辺における電流分布の変化を確認したところ、外周縁５０Ａにおける凸部５３の渦電流分布は改善したが、ワーク５０のスリット５２周辺、特にスリット端部における渦電流が十分に流れないので、さらに改善を要する。

以上のように、第３，第４の試作によって、加熱コイル外径とワークに生ずる渦電流の関係を求めた。ワーク５０を均一に加熱するためには、部分的に外径を調整する必要があることを見出した。

図８に示すワーク５０、即ちスリット付き複雑形状の表面を有するワーク５０に対し、以上の第１の試作品〜第４の試作品のシミュレーションを行った結果、本発明者は、次のコイル１がワーク５０を均一に加熱するのに好適であることを見出した。
以下、本発明のシミュレーション方法を反映させて製作したコイル１について詳述する。

図６は図８に示すワーク５０に適したコイル１の平面図であり、図７は図８のワーク５０に対して図６のコイル１を配置した状態を示す図である。
本実施形態におけるワーク５０の寸法は、外周縁５０Ａを成す円の半径Ｒ１（図８参照）が５５ｍｍであり、内周縁５０Ｂを成す円の半径Ｒ２（図８参照）が１３ｍｍである。

コイル１は、一本の断面四角型の筒状部を屈曲形成させたように、二つの第１扇状コイル部１０Ａ，１０Ｂと、一つの第２扇状コイル部２０と、が連なって構成されている。
各第１扇状コイル部１０Ａ，１０Ｂは、ワークの中心５０Ｃの傍らの位置から半径方向に沿ってワーク５０の外周縁５０Ａ側へ延出していて所定の角度で開いた二つの第１径方向部１１Ａ，１１Ｂと、これらの第１径方向部１１Ａ，１１Ｂの外周縁側の端部を連結する弧状の第１円弧部１１Ｃと、から成る。ここで、ワーク５０の中心５０Ｃの傍らとは、中心５０Ｃから半径１０〜４０ｍｍの円内の領域を言う。
第１径方向部１１Ａ，１１Ｂ及び第１円弧部１１Ｃの幅、即ちコイル１を成す角筒の幅Ｗ１は、ワークにおける隣り合うスリット５２同士の幅程度、例えば８ｍｍに設定されている。
二つの第１径方向部１１Ａ，１１Ｂがなす角度θ１は、図示例の場合、７５°であるが、４５°〜１０５°程度であってもよい。角度θ１及び後述する角度θ２〜θ４は、第１径方向部等の半径方向に延びる部材を成す角筒の幅方向における中間を通る線を基準としたものである。
第１円弧部１１Ｃは、スリット５２（図８参照）の半径方向外側の端部から外周縁までの中間領域でワーク５０と同心上の第１の仮想円Ｃ１（図６参照）上に沿うように配設されている。図示例の場合、第１の仮想円Ｃ１の半径は４５ｍｍであり、第１円弧部１１Ｃの内側の縁１１Ｄが第１の仮想円Ｃ１に沿うように形成されている。
二つの第１扇状コイル部１０Ａ，１０Ｂは、図示のように、一方の第１扇状コイル部１０Ａにおける他方の第１扇状コイル部１０Ｂ側の第１径方向部１１Ａと、この第１径方向部１１Ａと隣り合う他方の第１扇状コイル部１０Ｂにおける第１径方向部１１Ｂとがなす角度θ２が６０°になるように配設されている。一方の第１扇状コイル部１０Ａの第１径方向部１１Ａにおける中心５０Ｃ側の端部には、外部からコイル１内に水を供給するための給水管４１が、他方の第１扇状コイル部１０Ｂの第１径方向部１１Ｂにおける中心５０Ｃ側の端部には、コイル１内の水を排出するための排水管４２が連結されている。これらの給水管４１、排水管４２は、コイル１と同様に、金属、例えば銅で構成されている。

第２扇状コイル部２０は、ワークの中心５０Ｃの傍らの位置から半径方向に沿って外周縁５０Ａ側へ延出していて所定の角度で開いた二つの第２径方向部２１Ａ，２１Ｂと、これらの第２径方向部２１Ａ，２１Ｂの外周縁５０Ａ側の端部を連結する弧状の第２円弧部２１Ｃと、から成る。
二つの第２径方向部２１Ａ，２１Ｂが成す角度θ３は、図示例の場合、９０°であるが、４５°〜１８０°であってもよい。
第２円弧部２１Ｃは、ワーク５０の凸部５３を覆うように、第１の仮想円Ｃ１よりも半径の大きい第２の仮想円Ｃ２上に沿うように配設されている。図示例の場合、第２の仮想円Ｃ２の半径は５５ｍｍであり、第２円弧部２１Ｃの内側の縁２１Ｄが第２の仮想円Ｃ２に沿うように形成されている。これにより、第２円弧部２１Ｃは、半径方向において第１円弧部１１Ｃよりも外側に配設されている。
第２扇状コイル部２０を成す角筒も、第１扇状コイル部１０Ａ，１０Ｂと同様に、例えば幅Ｗ３が８ｍｍに設定されている。
この第２扇状コイル部２０は、第２径方向部２１Ａ（２１Ｂ）とその隣の第１扇状コイル部１０Ａ（１０Ｂ）の第１径方向部１１Ｂ（１１Ａ）とでなす角度θ４が３０°となるように配設されている。第２径方向部２１Ａ（２１Ｂ）は、中心５０Ｃ側の端部を隣りの第１扇状コイル部１０Ａ（１０Ｂ）の第１径方向部１１Ｂ（１１Ａ）の中心５０Ｃ側の端部と、連結部３０Ａ（３０Ｂ）を介して連結している。

二つの第１扇状コイル部１０Ａ，１０Ｂと一つの第２扇状コイル部２０とは、それらの内部が連通するように、一体に構成されている。

このように構成されたコイル１によってワークを加熱した場合の作用について説明する。なお、コイル１は固定配置され、ワーク５０が中心５０Ｃまわりに所定の角速度で矢印Ａ（図７参照）方向へ回転する。
本実施形態のコイル１において、第１扇状コイル部１０Ａ，１０Ｂの第１径方向部１１Ａ，１１Ｂによって、ワークの内周縁５０Ｂから半径方向に沿った領域、図示の場合、スリットの長手方向に沿ってその両縁周辺が加熱される。
また、第１扇状コイル部１０Ａ，１０Ｂの第１円弧部１１Ｃによって、ワークにおける外側端部寄り部分が集中的に加熱される。このように、第１円弧部１１Ｃによって加熱される領域部分より外側（即ち半径方向外側）が、第２扇状コイル部２０の第２円弧部２１Ｃによって加熱される。
そして、所定の速度でワーク５０が回転されることで、ワーク５０の表面はむらなく全体が十分に加熱される。

このように、本実施形態に係るコイル１によれば、上記のように、三つの扇型のコイル部材（即ち第１扇状コイル部１０Ａ，１０Ｂ及び第２扇状コイル部２０）を連結し、その内の一つのコイル部材（第２扇状コイル部２０）が加熱する領域を他のコイル部材による加熱領域と部分的にずらしている。
したがって、本発明の実施形態に係るコイル１によれば、ワーク５０が所定の速度で回転することでワーク５０の表面全体をむらなく均一に加熱できる。よって、本コイル１によれば、複雑形状を円形の表面に有する薄板の表面を十分に加熱処理することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の設計変更した形態を技術的範囲に含むものである。
例えば、本発明のコイルによって誘導加熱を施す被加熱部材は、上記のワーク５０のような平板状のものに限らず、端面が図８に示すワークのようにスリットを有する柱状の部材であってもよい。
本発明のコイルは、上記実施形態の数値に寸法や角度が限定されるものではない。たとえば、第２扇状コイル部における第２径方向部２１Ａ，２１Ｂが成す角度θ３は、第１扇状コイル部における第１径方向部１１Ａ，１１Ｂが成す角度θ１と同じであってもよく、円周上における体積バランスから角度を決定することが重要である。

前述の第１工程では、別のコンピュータ等のＣＡＤソフトで設計したモデルのデータを、操作者が本シミュレーションを行うソフトウェアを実行するパソコンに取り込む場合を説明したが、ソフトウェアがワークのベースモデルをディスプレイに表示し、そのベースモデルの寸法がパラメータとなっていて、操作者が当該パラメータに所望の数値を設定することで、処理すべきモデル（３Ｄモデル）が画成されるように工程が進められても良い。例えば、図８に示すような内周縁と外周縁との間の領域にスリットを有するワークを加熱するためのコイルを設計するにあたり、ベースコイルをソフトウェアが用意していて、このベースコイルが扇状コイルで、その寸法や角度がパラメータになっていて、これらのパラメータ数値をディスプレイに表示される内容に従って設定するように構成されてもよい。このようなパラメータ数値の他、加熱時における周波数等の条件が入力されて、ワークに生ずる渦電流分布及び発熱分布がシミュレーション（計算）され、その結果がディスプレイに表示される。

本発明の実施の形態に係るシミュレーション方法のフローチャートである。 図８のワークを加熱する第１の試作品のコイルを示す斜視図である。 図８のワークを加熱する第２の試作品のコイルを示す斜視図である。 図８のワークを加熱する第３の試作品のコイルを示す斜視図である。 図８のワークを加熱する第４の試作品のコイルを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るコイルの平面図である。 図８のワークに対して図６のコイルを配置した状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るワークの平面図である。

符号の説明

１ コイル
１０Ａ，１０Ｂ 第１扇状コイル部
１１Ａ，１１Ｂ 第１径方向部
１１Ｃ 第１円弧部
１１Ｄ 縁
２０ 第２扇状コイル部
２１Ａ，２１Ｂ 第２径方向部
２１Ｃ 第２円弧部
２１Ｄ 縁
３０Ａ，３０Ｂ 連結部
４１ 給水管
４２ 排水管
５０ ワーク
５０Ａ 外周縁
５０Ｂ 内周縁
５０Ｃ 中心
５１ 開口部
５２ スリット
５３ 凸部
Ｃ１ 第１の仮想円
Ｃ２ 第２の仮想円
Ｒ１，Ｒ２ 半径
Ｗ１〜Ｗ５ 幅
θ１〜θ４ 角度

Claims (4)

1. 円形の外周縁を有する端面に、上記円形と同心上で上記円形より小さい径を有する円形の内周縁によって画成された開口部と、上記内周縁と上記外周縁との間で半径方向に沿って延出していて上記円形の中心まわりに等角度間隔に設けられた複数のスリットと、を有すると共に、上記外周縁から外側へ突出していて、上記円形の中心まわりに等角度間隔に設けられた複数の凸部と、を有する被加熱部材を誘導加熱コイルで加熱した場合の上記被加熱部材の渦電流分布及び発熱分布をコンピュータでシミュレーションする方法であって、
   上記被加熱部材と上記誘導加熱コイルのＣＡＤデータをコンピュータに読み込む第１工程と、上記シミュレーションの条件を入力する第２工程と、上記第１工程で取り込んだＣＡＤデータと上記第２工程で設定した条件とに基づいて有限要素解析を行う第３工程と、を備えたことを特徴とする、上記シミュレーション方法。
2. 前記第３工程の解析結果を視覚化する第４工程を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のシミュレーション方法。
3. 前記請求項１のシミュレーション方法によって前記被加熱部材に及ぼす熱分布をシミュレーションした誘導加熱コイルであって、
   二つの第１扇状コイル部と、一つの第２扇状コイル部と、が連なっていて、
   上記第１扇状コイル部は、上記中心の傍らの位置から上記半径方向に沿って上記外周縁側へ延出していて所定の角度で開いた二つの第１径方向部と、これらの第１径方向部の上記外周縁側の端部を連結する弧状の第１円弧部と、から成り、
   上記第２扇状コイル部は、上記中心の傍らの位置から上記半径方向に沿って上記外周縁側へ延出していて所定の角度で開いた二つの第２径方向部と、これらの第２径方向部の上記外周縁側の端部を連結する弧状の第２円弧部と、から成り、
   上記第１円弧部は、上記スリットの半径方向外側の端部から上記外周縁までに亘る中間領域で上記円形と同心上の第１の仮想円上に沿うように配設され、
   上記第２円弧部は、上記凸部を覆うように、上記第１の仮想円よりも半径の大きい第２の仮想円上に沿うように配設されていることを特徴とする、誘導加熱コイル。
4. 前記二つの第２径方向部が成す角度は、前記二つの第１径方向部が成す角度よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の誘導加熱コイル。