JP2021068594A - Induction heating device and induction heating method for rotating electric machine stator core - Google Patents

Induction heating device and induction heating method for rotating electric machine stator core Download PDF

Info

Publication number
JP2021068594A
JP2021068594A JP2019193117A JP2019193117A JP2021068594A JP 2021068594 A JP2021068594 A JP 2021068594A JP 2019193117 A JP2019193117 A JP 2019193117A JP 2019193117 A JP2019193117 A JP 2019193117A JP 2021068594 A JP2021068594 A JP 2021068594A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator core
induction heating
core
electric machine
heating device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019193117A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7184729B2 (en
Inventor
浦田 信也
Shinya Urata
信也 浦田
大谷 裕子
Yuko Otani
裕子 大谷
義隆 前田
Yoshitaka Maeda
義隆 前田
浩一 恒川
Koichi Tsunekawa
浩一 恒川
隆久 蟹江
Takahisa Kanie
隆久 蟹江
寛和 谷口
Hirokazu Taniguchi
寛和 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2019193117A priority Critical patent/JP7184729B2/en
Publication of JP2021068594A publication Critical patent/JP2021068594A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7184729B2 publication Critical patent/JP7184729B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

To effectively heat tooth in an induction heating device for a rotating electric machine stator core.SOLUTION: An induction heating device 30 for a rotating electric machine stator core 10 includes: a columnar center core 31 which is arranged on the inner peripheral side of the rotating electric machine stator core 10 and around which an excitation coil 33 is wound; two end cores 35 arranged on both sides of the center core 31 in an axial direction and partially facing tooth 14 in the axial direction; a first heat insulation part 40 arranged between each end core 35 and the rotating electric machine stator core 10; and a second heat insulation part 42 arranged between the outer peripheral surface of the excitation coil 33 and the rotating electric machine stator core 10.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法に関し、特にティースを効率よく加熱することに関する。 The present disclosure relates to an induction heating device and an induction heating method for a rotary electric machine stator core, and particularly to efficiently heating teeth.

従来からモータ、発電機等の回転電機は、ステータコアとロータコアとが径方向に対向して配置することにより構成される。ステータコアにおいて、加工硬化による内部の歪を取り除き、コアの損失である鉄損を低減させるために、焼鈍が行われる場合がある。ステータコアは、特にティースにおいて加工硬化により残留歪が発生するので、その部分を焼鈍する場合がある。 Conventionally, rotary electric machines such as motors and generators are configured by arranging a stator core and a rotor core so as to face each other in the radial direction. In the stator core, annealing may be performed in order to remove internal strain due to work hardening and reduce iron loss, which is a loss of the core. Since residual strain is generated in the stator core due to work hardening, especially in teeth, that portion may be annealed.

例えば、ステータコアの全体に、軸方向一方側から高周波磁束を印加し、ステータコアの端部に面内渦電流を流して、それに起因するジュール損を利用してステータコアを加熱する方法が考えられる。 For example, a method is conceivable in which a high-frequency magnetic flux is applied to the entire stator core from one side in the axial direction, an in-plane eddy current is passed through the end portion of the stator core, and the Joule loss caused by the current is applied to heat the stator core.

また、特許文献1,2に記載された構成のように、誘導加熱を行うコイル(誘導加熱部)がステータコアの外周全体を近接して覆い、そのコイルに通電することで、ステータコアに誘導電流を流してそのステータコアを加熱する方法が知られている。 Further, as in the configurations described in Patent Documents 1 and 2, a coil for inductive heating (induction heating unit) covers the entire outer periphery of the stator core in close proximity, and energizes the coil to apply an induced current to the stator core. A method of flowing and heating the stator core is known.

また、特許文献3に記載された構成のように、コイルの内側に一次側ヨークを貫通させ、その一次側ヨークに磁気的に結合した二次側ヨークを、ステータコアの中心部に貫通させ、コイルへ交流電流を通電し、一次側ヨークによりステータコアの内側に軸方向の磁束を流す方法も知られている。この方法によれば、この軸方向の磁束によりステータコアに誘導電流を流して、ステータコアを加熱できる可能性がある。 Further, as in the configuration described in Patent Document 3, the primary side yoke is passed through the inside of the coil, and the secondary side yoke magnetically coupled to the primary side yoke is passed through the central portion of the stator core to form a coil. A method is also known in which an alternating current is applied to the coil and an axial magnetic flux is passed through the stator core by the primary side yoke. According to this method, there is a possibility that an induced current can be passed through the stator core by the magnetic flux in the axial direction to heat the stator core.

特開2013−5553号JP 2013-5553 特開2012−5283号JP 2012-5283 特開2018−81896号JP-A-2018-81896

ステータコアの全体に、軸方向一方側から高周波磁束を印加する場合には、ステータコアにおける磁束の鎖交面積が大きいので渦電流による反磁界が大きくなり、無効電力が大きくなる。また、この場合には、特に焼鈍が必要なティース以外も多く加熱されるので、消費電力が大きい。 When a high-frequency magnetic flux is applied to the entire stator core from one side in the axial direction, the interlinking area of the magnetic flux in the stator core is large, so that the demagnetic field due to the eddy current becomes large and the reactive power becomes large. Further, in this case, a large amount of heat is generated except for the teeth that require annealing, so that the power consumption is large.

また、特許文献1〜3に記載された方法では、ステータコアの外周部における環状のヨーク部分にしか誘導電流が流れないので、そのヨーク部分のみしか加熱できない。 Further, in the methods described in Patent Documents 1 to 3, since the induced current flows only in the annular yoke portion on the outer peripheral portion of the stator core, only the yoke portion can be heated.

本開示の回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法の目的は、ティースを効率よく加熱することにある。 An object of the induction heating device and the induction heating method of the rotary electric machine stator core of the present disclosure is to efficiently heat the teeth.

本開示の回転電機ステータコアの誘導加熱装置は、環状のヨークと、前記ヨークの周方向複数位置から径方向内側に延びる複数のティースとを備える回転電機ステータコアの誘導加熱装置であって、前記回転電機ステータコアの内周側に配置され、励磁コイルが巻かれた柱状の中心コアと、前記中心コアの軸方向両側に配置され、一部が前記ティースと軸方向に対向する2つの端部コアと、前記端部コアと前記回転電機ステータコアとの間に配置された第1断熱部と、前記励磁コイルの外周面と前記回転電機ステータコアとの間に配置された第2断熱部とを備える、回転電機ステータコアの誘導加熱装置である。 The induction heating device for the rotary electric machine stator core of the present disclosure is an induction heating device for the rotary electric machine stator core including an annular yoke and a plurality of teeth extending radially inward from a plurality of positions in the circumferential direction of the yoke. A columnar central core arranged on the inner peripheral side of the stator core and wound with an exciting coil, and two end cores arranged on both sides of the central core in the axial direction and partially facing the teeth in the axial direction. A rotary electric machine including a first heat insulating portion arranged between the end core and the rotary electric machine stator core, and a second heat insulating portion arranged between the outer peripheral surface of the exciting coil and the rotary electric machine stator core. It is an induction heating device for the stator core.

本開示の回転電機ステータコアの誘導加熱方法は、本開示の回転電機ステータコアの誘導加熱装置を用いて前記回転電機ステータコアの前記ティースを誘導加熱する方法であって、前記励磁コイルに交流電流を供給することで、前記中心コア及び前記2つの端部コアと前記2つの端部コアの間に配置された前記ティースに磁束を流し、前記ティースを誘導加熱する磁束発生ステップを含む、回転電機ステータコアの誘導加熱方法である。 The method of inducing heating of the rotary electric machine stator core of the present disclosure is a method of inducing heating the teeth of the rotary electric machine stator core by using the induction heating device of the rotary electric machine stator core of the present disclosure, and supplies an alternating current to the exciting coil. Thereby, the induction of the rotary electric machine stator core including the magnetic flux generation step in which a magnetic flux is passed through the central core and the teeth arranged between the two end cores and the two end cores to induce and heat the teeth. It is a heating method.

本開示の回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法によれば、ティースを効率よく加熱できる。 According to the induction heating device and the induction heating method of the rotary electric machine stator core of the present disclosure, the teeth can be heated efficiently.

実施形態の回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法を用いて回転電機ステータコアを加熱する状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which heats the rotary electric machine stator core by using the induction heating apparatus and the induction heating method of the rotary electric machine stator core of embodiment. 図1の誘導加熱装置の中心軸を含む切断面図である。It is a cut surface view which includes the central axis of the induction heating apparatus of FIG. 図1において端部コアの端面図である。FIG. 1 is an end view of the end core. 図1から2つの端部コアを取り除いて示す斜視図である。It is a perspective view which shows by removing two end cores from FIG. 図4のA部拡大図である。It is an enlarged view of the part A of FIG. 図2において、ティースが集中的に加熱される理由を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the reason why the teeth are heated intensively. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 図10を上から見た図である。FIG. 10 is a top view of FIG. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図11に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 11 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図11に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 11 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の別例の誘導加熱装置の斜視図である。It is a perspective view of the induction heating apparatus of another example of embodiment. 図16において、2つの端部コアを取り除いて示す斜視図である。FIG. 16 is a perspective view showing the two end cores removed. 図16の誘導加熱装置における端部コアの端面図である。It is an end view of the end core in the induction heating apparatus of FIG. 実施形態の別例の誘導加熱装置における端部コアの端面図である。It is an end view of the end core in the induction heating apparatus of another example of embodiment. 実施形態の誘導加熱装置により回転電機ステータコアを加熱する場合において、ティースとヨークにおける励磁コイルへの供給電流の周波数に対するジュール損を比較した図である。It is a figure which compared the Joule loss with respect to the frequency of the supply current to the exciting coil in a tooth and a yoke in the case of heating a rotary electric machine stator core by the induction heating device of an embodiment. 実施形態の誘導加熱装置により回転電機ステータコアを加熱する場合において、第1断熱部の厚みが小さい(1mmとした)場合における回転電機ステータコアの周方向一部におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示す図である。When the rotary electric machine stator core is heated by the induction heating device of the embodiment, the Joule loss density (W / m 3 ) in a part of the circumferential direction of the rotary electric machine stator core when the thickness of the first heat insulating portion is small (1 mm). It is a figure which shows the analysis result of the distribution. 実施形態の誘導加熱装置により回転電機ステータコアを加熱する場合において、第1断熱部の厚みが大きい(5mmとした)場合における回転電機ステータコアの周方向一部におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示す図である。When the rotary electric machine stator core is heated by the induction heating device of the embodiment, the Joule loss density (W / m 3 ) in a part of the circumferential direction of the rotary electric machine stator core when the thickness of the first heat insulating portion is large (5 mm). It is a figure which shows the analysis result of the distribution. 図9に示した誘導加熱装置により回転電機ステータコアを加熱する場合において、第1断熱部の厚みが大きい(5mmとした)場合における回転電機ステータコアの周方向一部におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示す図である。 When the rotary electric machine stator core is heated by the induction heating device shown in FIG. 9, the Joule loss density (W / m 3 ) in a part of the circumferential direction of the rotary electric machine stator core when the thickness of the first heat insulating portion is large (set to 5 mm). It is a figure which shows the analysis result of the distribution of). 図8Aに示した誘導加熱装置により回転電機ステータコアを加熱する場合において、第1断熱部の厚みが大きい(5mmとした)場合における回転電機ステータコアの周方向一部におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示す図である。 When the rotary electric machine stator core is heated by the induction heating device shown in FIG. 8A, the Joule loss density (W / m 3 ) in a part of the circumferential direction of the rotary electric machine stator core when the thickness of the first heat insulating portion is large (set to 5 mm). It is a figure which shows the analysis result of the distribution of).

以下、図面を参照しながら、本開示に係る回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法の実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、数値、数量等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、回転電機ステータコアまたは誘導加熱装置の仕様に合わせて適宜変更することができる。以下では、すべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of an induction heating device and an induction heating method for a rotary electric machine stator core according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, specific shapes, materials, numerical values, quantities, etc. are examples for facilitating the understanding of the present disclosure, and may be appropriately changed according to the specifications of the rotary electric machine stator core or the induction heating device. it can. In the following, similar elements will be described with the same reference numerals in all drawings.

図1は、実施形態の回転電機ステータコア10の誘導加熱装置30及び誘導加熱方法を用いて回転電機ステータコア10を加熱する状態を示す斜視図である。図2は、図1の誘導加熱装置30の中心軸Oを含む切断面図である。図3は、図1において端部コア35の端面図である。図4は、図1から2つの端部コア35を取り除いて示す斜視図である。図5は、図4のA部拡大図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the rotary electric machine stator core 10 is heated by using the induction heating device 30 and the induction heating method of the rotary electric machine stator core 10 of the embodiment. FIG. 2 is a cut view including the central axis O of the induction heating device 30 of FIG. FIG. 3 is an end view of the end core 35 in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the two end cores 35 removed from FIG. FIG. 5 is an enlarged view of part A of FIG.

図1、図2、図4、図5を用いて、回転電機ステータコア10を説明する。以下では、回転電機ステータコア10は、ステータコア10と記載する。ステータコア10は、ステータコイル(図示せず)と共に、ステータを形成する。ステータは、ステータの内側に配置されたロータ(図示せず)と共に、回転電機を形成するために用いられる。 The rotary electric machine stator core 10 will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5. Hereinafter, the rotary electric machine stator core 10 will be referred to as a stator core 10. The stator core 10 forms a stator together with a stator coil (not shown). The stator is used to form a rotary electric machine together with a rotor (not shown) located inside the stator.

ステータコア10は、環状の磁性体部品であり、例えば複数の珪素鋼鈑等の環状の電磁鋼板を軸方向(図1の上下方向)に積層してなる積層体により形成される。 The stator core 10 is an annular magnetic component, and is formed of a laminate formed by laminating annular electromagnetic steel plates such as a plurality of silicon steel plates in the axial direction (vertical direction in FIG. 1).

ステータコア10は、環状で外周側に配置されるステータヨーク13と、ステータヨーク13の内周面の周方向複数位置から径方向内側に延びる複数のティース14(図2、図4、図5)とを含む。複数のティース14は、周方向に互いに間隔をおいて配置される。隣り合う2つのティース14の間には溝であるスロット16(図5)が形成される。 The stator core 10 includes a stator yoke 13 which is annularly arranged on the outer peripheral side, and a plurality of teeth 14 (FIGS. 2, 4, and 5) extending inward in the radial direction from a plurality of positions in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the stator yoke 13. including. The plurality of teeth 14 are arranged at intervals in the circumferential direction. A slot 16 (FIG. 5), which is a groove, is formed between two adjacent teeth 14.

ステータコイルは、U,V,W相の3相のコイルを有し、それぞれのコイルは、ステータコア10の周方向に離れた2つのスロット16にまたがるように複数のティース14に巻回される。 The stator coil has three phases of U, V, and W phases, and each coil is wound around a plurality of teeth 14 so as to straddle two slots 16 separated in the circumferential direction of the stator core 10.

回転電機を構成する場合には、ステータの径方向内側にロータが配置される。回転電機は、使用時に、3相のステータコイルに3相交流電流を供給することで駆動される。例えば、回転電機は、永久磁石型同期モータとして使用される。 When forming a rotary electric machine, the rotor is arranged inside the stator in the radial direction. The rotary electric machine is driven by supplying a three-phase alternating current to the three-phase stator coil during use. For example, a rotary electric machine is used as a permanent magnet type synchronous motor.

ステータコア10は、上記のように複数の電磁鋼板を積層することにより構成され、ステータヨーク13の内周面から複数のティース14が延びる。各電磁鋼板は、打ち抜き加工等により所定の形状に形成される。これにより、ティース14に加工硬化が生じて歪(残留歪)が発生しやすい。このため、このティース14において、焼鈍を行って内部の歪を取り除き、鉄損を低下させることが行われる。 The stator core 10 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets as described above, and the plurality of teeth 14 extend from the inner peripheral surface of the stator yoke 13. Each electrical steel sheet is formed into a predetermined shape by punching or the like. As a result, work hardening occurs in the teeth 14, and strain (residual strain) is likely to occur. Therefore, in the teeth 14, annealing is performed to remove internal strain and reduce iron loss.

このために、実施形態では、ステータコア10の焼鈍を行うために、誘導加熱装置30を用いる。誘導加熱装置30は、ステータコア10の内周側に配置され、励磁コイル33(図2、図4、図5)が巻かれた柱状の中心コア31と、2つの端部コア35と、2つの第1断熱部40(図2)と、第2断熱部42(図2)とを含んで構成される。なお、図2では、図1に示す形状に比べて、端部コア35の軸方向の厚みをステータコア10との関係で小さくし、中心コア31の直径をステータコア10との関係で小さくして模式化した形状を示している。また、図1では、第1断熱部40及び第2断熱部42の図示を省略している。 For this reason, in the embodiment, an induction heating device 30 is used to anneal the stator core 10. The induction heating device 30 is arranged on the inner peripheral side of the stator core 10, and has a columnar central core 31 around which an exciting coil 33 (FIGS. 2, 4 and 5) is wound, two end cores 35, and two. The first heat insulating portion 40 (FIG. 2) and the second heat insulating portion 42 (FIG. 2) are included. In FIG. 2, the axial thickness of the end core 35 is made smaller in relation to the stator core 10 and the diameter of the central core 31 is made smaller in relation to the stator core 10 as compared with the shape shown in FIG. It shows a modified shape. Further, in FIG. 1, the illustration of the first heat insulating portion 40 and the second heat insulating portion 42 is omitted.

中心コア31は、磁性材料製であり、例えば円柱状に形成される。中心コア31は、ステータコア10の中心軸O上に中心軸Oに沿って配置される。2つの端部コア35は、それぞれ磁性材料により連続した塊状であり、円板状に形成される。2つの端部コア35は、中心コア31の軸方向両側に配置される。例えば、2つの端部コア35は、中心コア31の軸方向両端面にそれぞれの中心軸Oが一致するように、直接に固定される。このとき、2つの端部コア35の一方の端部コア35と中心コア31とが一体成形され、ステータコア10の内周側に中心コア31を挿入した後に、2つの端部コア35の他方の端部コア35と中心コア31とを結合してもよい。なお、中心コア31の軸方向両端面と各端部コア35とが、隙間を介して軸方向に離れて対向配置されてもよい。 The central core 31 is made of a magnetic material and is formed, for example, in a columnar shape. The central core 31 is arranged along the central axis O on the central axis O of the stator core 10. Each of the two end cores 35 is a continuous mass made of a magnetic material and is formed in a disk shape. The two end cores 35 are arranged on both sides of the central core 31 in the axial direction. For example, the two end cores 35 are directly fixed so that their respective central axes O coincide with both axial end faces of the central core 31. At this time, one end core 35 and the center core 31 of the two end cores 35 are integrally formed, and after inserting the center core 31 on the inner peripheral side of the stator core 10, the other end core 35 of the two end cores 35 is inserted. The end core 35 and the center core 31 may be coupled. In addition, both end faces in the axial direction of the central core 31 and each end core 35 may be arranged so as to face each other apart in the axial direction via a gap.

中心コア31の軸方向両側に端部コア35が配置された状態で、各端部コア35の一部である外周側部分はステータコア10のティース14と軸方向に対向する。また、ステータヨーク13のほとんどの部分が、2つの端部コア35の外周面から径方向(図2の左右方向)について外側に配置される。 With the end cores 35 arranged on both sides of the central core 31 in the axial direction, the outer peripheral side portion that is a part of each end core 35 faces the teeth 14 of the stator core 10 in the axial direction. Further, most of the portion of the stator yoke 13 is arranged outside in the radial direction (left-right direction in FIG. 2) from the outer peripheral surfaces of the two end cores 35.

中心コア31には、圧粉磁心やフェライトなど、絶縁性の高い粉体コアを用いてもよい。中心コア31を電磁鋼板により形成してもよい。このとき、中心コア31は、複数の電磁鋼板を積層した積層コアとしたり、1枚の電磁鋼板を渦巻状に巻いて円筒状の巻きコアとしたり、複数の電磁鋼板を半径方向に放射状に配置したラジアルコアとしてもよい。 For the central core 31, a powder core having high insulating properties such as a dust core or ferrite may be used. The central core 31 may be formed of an electromagnetic steel plate. At this time, the central core 31 may be a laminated core in which a plurality of electromagnetic steel sheets are laminated, one electromagnetic steel sheet may be spirally wound to form a cylindrical wound core, or a plurality of electrical steel sheets may be arranged radially in the radial direction. It may be used as a radial core.

中心コアの中心軸Oに対し直交する平面で切断した場合の断面形状が矩形であれば、中心コアが、幅方向等の一辺に平行な方向に分割した複数の要素を含み、複数の要素を結合することにより形成されてもよい。中心コアが円筒状であれば、中心コアを周方向の複数位置で分割した複数の要素から形成してもよい。 If the cross-sectional shape when cut in a plane orthogonal to the central axis O of the central core is rectangular, the central core includes a plurality of elements divided in a direction parallel to one side such as a width direction, and a plurality of elements are included. It may be formed by binding. If the central core is cylindrical, the central core may be formed from a plurality of elements divided at a plurality of positions in the circumferential direction.

端部コア35は、軸方向と半径方向との両方に磁束を通過可能とする必要があるので、等方性の磁気特性を持つ圧粉磁心やフェライトなど、絶縁性の高い粉体コアを用いることが好ましい。端部コア35を複数の電磁鋼板で形成することもでき、その場合には、複数の電磁鋼板を半径方向に放射状に配置したラジアルコアとすることが好ましい。 Since the end core 35 needs to be able to pass magnetic flux in both the axial direction and the radial direction, a powder core having high insulating properties such as a dust core or ferrite having isotropic magnetic characteristics is used. Is preferable. The end core 35 can also be formed of a plurality of electrical steel sheets, in which case it is preferable to use a radial core in which the plurality of electrical steel sheets are arranged radially in the radial direction.

さらに、各第1断熱部40(図2)は、リング形の円板状であり、中心コア31の外周側で端部コア35の軸方向内側面とステータコア10の複数のティース14の軸方向端面との間に配置される。第1断熱部40は、樹脂やセラミック等の断熱性を有する絶縁材料製のブロックとすることができる。端部コア35とステータコア10とを、第1断熱部40に接触させてもよい。なお、第1断熱部は、固体とせずに、高断熱性を有するガスや、空気層としてもよく、また、誘導加熱装置30及びステータコア10を真空状態で配置することで、端部コア35とステータコア10との間に形成される真空の隙間を第1断熱部としてもよい。端部コア35の軸方向内側面とステータコア10の軸方向端面との間に第1断熱部40が配置されることにより、ティース14の軸方向両端からの熱の逃げを抑制して、ティース14を効率的に加熱できる。 Further, each first heat insulating portion 40 (FIG. 2) has a ring-shaped disk shape, and is on the outer peripheral side of the central core 31 the axial inner surface of the end core 35 and the axial direction of the plurality of teeth 14 of the stator core 10. It is placed between the end face. The first heat insulating portion 40 can be a block made of an insulating material having heat insulating properties such as resin or ceramic. The end core 35 and the stator core 10 may be brought into contact with the first heat insulating portion 40. The first heat insulating portion may be a gas having high heat insulating properties or an air layer instead of being a solid, and the induction heating device 30 and the stator core 10 are arranged in a vacuum state to form an end core 35. The vacuum gap formed between the stator core 10 and the stator core 10 may be used as the first heat insulating portion. By arranging the first heat insulating portion 40 between the axial inner surface of the end core 35 and the axial end surface of the stator core 10, heat escape from both axial ends of the teeth 14 is suppressed, and the teeth 14 Can be heated efficiently.

さらに、第2断熱部42は、円筒状であり、励磁コイル33の外周面とステータコア10の内周面との間に配置される。第2断熱部42は、第1断熱部40と同様に、樹脂やセラミック等の断熱性を有する絶縁材料製としてもよい。ステータコア10の内周面と励磁コイル33の外周面とは、第2断熱部42に接触させてもよい。なお、第2断熱部は、固体とせずに、高断熱性を有するガスや、空気層としてもよく、また、誘導加熱装置30及びステータコア10を真空状態で配置することで、励磁コイル33の外周面とステータコア10の内周面との間に形成される真空の隙間を第2断熱部としてもよい。励磁コイル33の外周面とステータコア10の内周面との間に第2断熱部42が配置されることにより、励磁コイル33がステータコア10からの輻射熱で過度に加熱されることを防止できる。これにより、励磁コイル33の保護を図れると共に、励磁コイル33の性能低下を抑制できる。 Further, the second heat insulating portion 42 has a cylindrical shape and is arranged between the outer peripheral surface of the exciting coil 33 and the inner peripheral surface of the stator core 10. The second heat insulating portion 42 may be made of an insulating material having heat insulating properties such as resin or ceramic, similarly to the first heat insulating portion 40. The inner peripheral surface of the stator core 10 and the outer peripheral surface of the exciting coil 33 may be brought into contact with the second heat insulating portion 42. The second heat insulating portion may be a gas having high heat insulating properties or an air layer instead of being a solid, and by arranging the induction heating device 30 and the stator core 10 in a vacuum state, the outer circumference of the exciting coil 33 may be formed. The vacuum gap formed between the surface and the inner peripheral surface of the stator core 10 may be used as the second heat insulating portion. By arranging the second heat insulating portion 42 between the outer peripheral surface of the exciting coil 33 and the inner peripheral surface of the stator core 10, it is possible to prevent the exciting coil 33 from being excessively heated by the radiant heat from the stator core 10. As a result, the exciting coil 33 can be protected and the performance deterioration of the exciting coil 33 can be suppressed.

実施形態のステータコア10の誘導加熱方法は、上記の誘導加熱装置30を用いて、ステータコア10の複数のティース14を誘導加熱する。このとき、まず配置ステップとして、図1、図2に示すように、ステータコア10の内周側に、励磁コイル33が巻かれた中心コア31を挿入し、中心コア31の軸方向両側に2つの端部コア35を配置した状態で、ステータコア10のティース14の軸方向両端に端部コア35の軸方向内側面を対向させる。 In the method of inducing heating of the stator core 10 of the embodiment, a plurality of teeth 14 of the stator core 10 are induced and heated by using the above-mentioned induction heating device 30. At this time, as an arrangement step, as shown in FIGS. 1 and 2, the central core 31 around which the exciting coil 33 is wound is inserted on the inner peripheral side of the stator core 10, and two are inserted on both sides of the central core 31 in the axial direction. With the end core 35 arranged, the axial inner side surfaces of the end core 35 are opposed to both ends of the teeth 14 of the stator core 10 in the axial direction.

そして、磁束発生ステップとして、電源部(図示せず)から励磁コイル33に交流電流を供給することにより、図2の実線矢印α方向または実線矢印αと反対方向に、中心コア31及び端部コア35と、ステータコア10のティース14とに磁束を流す。図2の実線矢印α方向は、励磁コイル33の図2の右側部分で紙面の表側に電流が流れ、左側部分で紙面の裏側に電流が流れる場合の磁束方向である。これにより、ティース14の軸方向に高周波磁束が流れることでティース14が誘導加熱されることにより焼鈍される。このとき、励磁コイル33に流す交流電流の周波数を、ステータコア10に流れる高周波磁束による渦電流に起因する表皮厚みがティース14の周方向幅の1/3以下となる周波数(下限周波数)とすることが好ましい。より好ましくは、交流電流周波数が、高周波磁束による渦電流に起因する表皮厚みが、ステータコア10を形成する電磁鋼板の板厚以上となる周波数(上限周波数)で、かつ、ティース14の周方向幅の1/3以下となる周波数(下限周波数)となることが好ましい。これにより、ステータコア10において加熱が必要なティース14及びその根元部分に電流を多く流すことができるので加熱が特に必要な部分をジュール損により集中的に加熱できる。 Then, as a magnetic flux generation step, by supplying an alternating current from the power supply unit (not shown) to the exciting coil 33, the central core 31 and the end core are in the direction of the solid line arrow α or the direction opposite to the solid line arrow α of FIG. A magnetic flux is passed through 35 and the teeth 14 of the stator core 10. The direction of the solid arrow α in FIG. 2 is the magnetic flux direction when the current flows on the front side of the paper surface in the right side portion of FIG. 2 of the exciting coil 33 and the current flows in the back side of the paper surface in the left side portion. As a result, the high-frequency magnetic flux flows in the axial direction of the teeth 14, and the teeth 14 are induced and heated to be annealed. At this time, the frequency of the alternating current flowing through the exciting coil 33 is set to a frequency (lower limit frequency) at which the skin thickness due to the eddy current due to the high frequency magnetic flux flowing through the stator core 10 is 1/3 or less of the circumferential width of the teeth 14. Is preferable. More preferably, the AC current frequency is a frequency (upper limit frequency) at which the skin thickness due to the eddy current due to the high frequency magnetic flux is equal to or larger than the plate thickness of the electromagnetic steel plate forming the stator core 10, and the circumferential width of the teeth 14. It is preferable that the frequency is 1/3 or less (lower limit frequency). As a result, a large amount of current can be passed through the teeth 14 that need to be heated and the root portion thereof in the stator core 10, so that the portion that particularly needs to be heated can be intensively heated due to Joule loss.

図6は、図2において、ティース14が集中的に加熱される理由を説明するための図である。図2と同様に励磁コイル33に交流電流が供給されることで、ティース14の軸方向に高周波磁束が流れる。このとき、励磁コイル33の通電によって、図6の実線矢印α方向または実線矢印αと反対方向に、中心コア31から端部コア35を介してティース14の軸方向に磁束が流れると共に、励磁コイル33の起磁力の一部がステータヨーク13の周方向に誘導電流を発生させる。誘導電流により、図6の一点鎖線矢印β方向にステータヨーク13の周囲を流れる磁束が発生する。この磁束は、ティース14にも流れ、そのときの磁束方向は、実線矢印αの磁束方向と一致する。このため、ティース14を軸方向に流れる磁束の磁束密度を高く維持しやすくなるので、ティース14の内部に流れる渦電流の強さも高く維持しやすくなり、その渦電流のジュール損でティース14の加熱が促進される。 FIG. 6 is a diagram for explaining the reason why the teeth 14 are intensively heated in FIG. By supplying an alternating current to the exciting coil 33 as in FIG. 2, a high frequency magnetic flux flows in the axial direction of the teeth 14. At this time, when the exciting coil 33 is energized, a magnetic flux flows from the central core 31 to the end core 35 in the axial direction of the teeth 14 in the direction opposite to the solid line arrow α or the solid line arrow α in FIG. A part of the magnetomotive force of 33 generates an induced current in the circumferential direction of the stator yoke 13. Due to the induced current, a magnetic flux flowing around the stator yoke 13 is generated in the direction of the alternate long and short dash arrow β in FIG. This magnetic flux also flows to the teeth 14, and the magnetic flux direction at that time coincides with the magnetic flux direction of the solid arrow α. Therefore, it is easy to maintain a high magnetic flux density of the magnetic flux flowing in the tooth 14 in the axial direction, so that it is easy to maintain a high strength of the eddy current flowing inside the tooth 14, and the Joule loss of the eddy current is used to heat the tooth 14. Is promoted.

上記のステータコア10の誘導加熱装置30及び誘導加熱方法によれば、ステータコア10の内周側に配置された中心コア31の周囲に巻かれた励磁コイル33に交流電流が供給されることで、2つの端部コア35の間に配置されたティース14に高周波磁束が流れてジュール損が高くなり、それによってティース14が加熱される。これにより、加熱が特に必要なティース14が集中的に加熱されるので、ティース14を効率よく加熱できる。このため、ティース14の加熱に必要な電力を小さく抑制できると共に、ティース14を短時間で加熱することが可能となる。また、ティース14の軸方向端部のみが集中して加熱されることを抑制できるので、過焼鈍による磁気特性悪化を防止できる。 According to the induction heating device 30 and the induction heating method of the stator core 10, an alternating current is supplied to the exciting coil 33 wound around the central core 31 arranged on the inner peripheral side of the stator core 10 to obtain 2 A high-frequency magnetic flux flows through the teeth 14 arranged between the two end cores 35 to increase the Joule loss, thereby heating the teeth 14. As a result, the teeth 14 that require special heating are intensively heated, so that the teeth 14 can be efficiently heated. Therefore, the electric power required for heating the teeth 14 can be suppressed to a small extent, and the teeth 14 can be heated in a short time. Further, since it is possible to suppress that only the axial end portion of the teeth 14 is intensively heated, it is possible to prevent deterioration of magnetic characteristics due to overannealing.

図7は、実施形態の別例の誘導加熱装置30aにおいて、図2に対応する図である。本例の構成の場合には、各第1断熱部40aがティース14の軸方向端面だけではなく、ティース14及びステータヨーク13を含むステータコア10の軸方向端面の全体に対向するように配置される。 FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the induction heating device 30a of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, each first heat insulating portion 40a is arranged so as to face not only the axial end surface of the teeth 14 but also the entire axial end surface of the stator core 10 including the teeth 14 and the stator yoke 13. ..

上記の構成によれば、ステータヨーク13の軸方向端面からの熱の逃げを抑制できるので、ステータヨーク13の温度上昇によりティース14を加熱する効果を高くできる。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図6の構成と同様である。 According to the above configuration, it is possible to suppress the escape of heat from the axial end surface of the stator yoke 13, so that the effect of heating the teeth 14 by increasing the temperature of the stator yoke 13 can be enhanced. In this example, other configurations and operations are the same as those of FIGS. 1 to 6.

図8Aは、実施形態の別例の誘導加熱装置30bにおいて、図2に対応する図である。本例の構成の場合には、誘導加熱装置30bにおいて、2つの端部コア35の外周側で、ステータヨーク13の軸方向両端面上の空間に、端面側補助コイル相当部材としての周方向に連続した2つの金属環44が配置される。金属環44は、例えば銅等の導電性の高い材料により形成され、端部コア35の外周側に端部コア35を囲うように配置される。金属環44の周方向に対し直交する断面は矩形であるが、断面を円形等の他の形状としてもよい。 FIG. 8A is a diagram corresponding to FIG. 2 in the induction heating device 30b of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the induction heating device 30b, on the outer peripheral side of the two end cores 35, in the space on both end faces in the axial direction of the stator yoke 13, in the circumferential direction as a member corresponding to the auxiliary coil on the end face side. Two consecutive metal rings 44 are arranged. The metal ring 44 is formed of a highly conductive material such as copper, and is arranged so as to surround the end core 35 on the outer peripheral side of the end core 35. The cross section orthogonal to the circumferential direction of the metal ring 44 is rectangular, but the cross section may be another shape such as a circle.

上記の構成によれば、ステータヨーク13の軸方向端面付近が過度に集中的に加熱されることを防止できるので、ステータヨーク13の過焼鈍や変形を抑制できる。具体的には、端部コア35の内側面とステータコア10の軸方向端面との間の第1断熱部40aの厚みを大きくする等によって、端部コア35の内側面とステータコア10の軸方向端面との間の軸方向における間隔が比較的大きくなる場合がある。この場合、励磁コイル33に交流電流が流れることにより、励磁コイル33の起磁力の一部がステータヨークの周方向に誘導電流を発生させる。この誘導電流の周方向についての方向は、励磁コイル33の電流方向と逆である。この誘導電流によって、図8Aの一点鎖線矢印β方向にステータヨーク13の周囲を流れる磁束が発生する。この磁束によって、ステータヨーク13の軸方向端面付近に渦電流が増加し、ステータヨーク13の軸方向端部が過度に集中的に加熱される可能性がある。 According to the above configuration, it is possible to prevent the vicinity of the axial end surface of the stator yoke 13 from being excessively intensively heated, so that overannealing and deformation of the stator yoke 13 can be suppressed. Specifically, the inner surface of the end core 35 and the axial end surface of the stator core 10 are increased by increasing the thickness of the first heat insulating portion 40a between the inner surface of the end core 35 and the axial end surface of the stator core 10. The axial spacing between and may be relatively large. In this case, an alternating current flows through the exciting coil 33, so that a part of the magnetomotive force of the exciting coil 33 generates an induced current in the circumferential direction of the stator yoke. The circumferential direction of this induced current is opposite to the current direction of the exciting coil 33. Due to this induced current, a magnetic flux flowing around the stator yoke 13 is generated in the direction of the alternate long and short dash arrow β in FIG. 8A. Due to this magnetic flux, an eddy current increases near the axial end face of the stator yoke 13, and the axial end of the stator yoke 13 may be heated excessively intensively.

本例の構成によれば、金属環44に誘導電流が流れることによって、例えば、図8Aの破線矢印γ方向に金属環44の周囲を流れる磁束を発生させることができる。その磁束の方向は、上記のステータヨーク13の軸方向端面付近の一点鎖線矢印β方向の磁束と逆になるので、その磁束によるステータヨーク13の軸方向端部の集中加熱を、金属環44を流れる誘導電流による磁束で相殺または緩和することができ、その集中加熱を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図6の構成、または図7の構成と同様である。 According to the configuration of this example, the induced current flows through the metal ring 44, so that, for example, a magnetic flux flowing around the metal ring 44 in the direction of the broken line arrow γ in FIG. 8A can be generated. Since the direction of the magnetic flux is opposite to the magnetic flux in the direction of the one-point chain line arrow β near the axial end face of the stator yoke 13, concentrated heating of the axial end portion of the stator yoke 13 by the magnetic flux is performed on the metal ring 44. It can be offset or relaxed by the magnetic flux due to the flowing induced current, and its concentrated heating can be suppressed. In this example, other configurations and operations are the same as those of FIGS. 1 to 6 or 7.

図8Bは、実施形態の別例の誘導加熱装置30cにおいて、図2に対応する図である。本例の構成の場合には、誘導加熱装置30cにおいて、2つの端部コア35の外周側で、ステータヨーク13の軸方向両端面上の空間に、端面側補助コイルとして、巻き始めと巻き終わりを短絡させた2つの短絡コイル46が配置される。短絡コイル46の軸方向は、励磁コイル33の軸方向と一致させる。 FIG. 8B is a diagram corresponding to FIG. 2 in the induction heating device 30c of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the induction heating device 30c, on the outer peripheral side of the two end cores 35, in the space on both end faces in the axial direction of the stator yoke 13, as the end face side auxiliary coil, the winding start and winding end Two short-circuit coils 46 are arranged. The axial direction of the short-circuit coil 46 coincides with the axial direction of the exciting coil 33.

上記の構成の場合も、図8Aの構成の金属環44の代わりに短絡コイル46に誘導電流が流れることによって、例えば、破線矢印δ方向に短絡コイル46の周囲を流れる磁束を発生させることができる。その磁束の方向は、上記のステータヨーク13の周方向に発生する誘導電流によってステータヨーク13の軸方向端部付近を流れる磁束の方向と逆になるので、その磁束によるステータヨーク13の軸方向端部の集中加熱を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図6の構成、または図7の構成、または図8Aの構成と同様である。なお、短絡コイル46の巻方向は、図8Bのように励磁コイル33の巻方向と逆とすることができるが、励磁コイル33と同方向としてもよい。 Also in the case of the above configuration, the induced current flows through the short-circuit coil 46 instead of the metal ring 44 having the configuration of FIG. 8A, so that a magnetic flux flowing around the short-circuit coil 46 can be generated, for example, in the direction of the broken arrow δ. .. Since the direction of the magnetic flux is opposite to the direction of the magnetic flux flowing near the axial end of the stator yoke 13 due to the induced current generated in the circumferential direction of the stator yoke 13, the axial end of the stator yoke 13 due to the magnetic flux Concentrated heating of the part can be suppressed. In this example, the other configurations and operations are the same as the configurations of FIGS. 1 to 6, the configuration of FIG. 7, or the configuration of FIG. 8A. The winding direction of the short-circuit coil 46 can be opposite to the winding direction of the exciting coil 33 as shown in FIG. 8B, but it may be the same direction as the exciting coil 33.

図8Cは、実施形態の別例の誘導加熱装置30dにおいて、図2に対応する図である。本例の構成の場合には、誘導加熱装置30dにおいて、2つの端部コア35の外周側で、ステータヨーク13の軸方向両端面上の空間に、端面側補助コイルとして、励磁コイル33に対して逆極性となるように接続された2つの端面側逆極性コイル48が配置される。「逆極性」とは、誘導加熱装置30dの軸方向について2つのコイルの極性が逆となることである。端面側逆極性コイル48の軸方向は、励磁コイル33の軸方向と一致させる。例えば、端面側逆極性コイル48と励磁コイル33との巻方向を逆にする場合に、軸方向一方側(図8Cの上側)の端面側逆極性コイル48の巻き終わり端を励磁コイル33の巻き始め端に接続し、励磁コイル33の巻き終わり端を軸方向他方側(図8Cの下側)の端面側逆極性コイル48の巻き始め端に接続する。また、軸方向他方側の端面側逆極性コイル48の巻き終わり端を、電源部を介して軸方向一方側の端面側逆極性コイル48の巻き始め端に接続する。なお、端面側逆極性コイルの巻き方向は、励磁コイル33の巻き方向と同じにしてもよい。このとき、軸方向一方側の端面側逆極性コイルの巻き終わり端を励磁コイル33の巻き終わり端に接続し、励磁コイル33の巻き始め端を軸方向他方側の端面側逆極性コイルの巻き始め端に接続する。また、軸方向他方側の端面側逆極性コイルの巻き終わり端を、電源部を介して軸方向一方側の端面側逆極性コイルの巻き始め端に接続する。 FIG. 8C is a diagram corresponding to FIG. 2 in the induction heating device 30d of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the induction heating device 30d, on the outer peripheral side of the two end cores 35, in the space on both end faces in the axial direction of the stator yoke 13, as the end face side auxiliary coil, with respect to the exciting coil 33. Two end face side reverse polarity coils 48 connected so as to have opposite polarities are arranged. “Reverse polarity” means that the polarities of the two coils are opposite in the axial direction of the induction heating device 30d. The axial direction of the end face side reverse polarity coil 48 coincides with the axial direction of the exciting coil 33. For example, when the winding directions of the end face side reverse polarity coil 48 and the exciting coil 33 are reversed, the winding end end of the end face side reverse polarity coil 48 on one side in the axial direction (upper side in FIG. 8C) is wound around the exciting coil 33. It is connected to the start end, and the winding end end of the exciting coil 33 is connected to the winding start end of the end face side reverse polarity coil 48 on the other side in the axial direction (lower side in FIG. 8C). Further, the winding end end of the end face side reverse polarity coil 48 on the other side in the axial direction is connected to the winding start end of the end face side reverse polarity coil 48 on the other side in the axial direction via the power supply unit. The winding direction of the end face side reverse polarity coil may be the same as the winding direction of the exciting coil 33. At this time, the winding end end of the end face side reverse polarity coil on one side in the axial direction is connected to the winding end end of the exciting coil 33, and the winding start end of the exciting coil 33 is the winding start of the end face side reverse polarity coil on the other side in the axial direction. Connect to the end. Further, the winding end end of the end face side reverse polarity coil on the other side in the axial direction is connected to the winding start end of the end face side reverse polarity coil on the other side in the axial direction via the power supply unit.

上記の構成の場合には、励磁コイル33に交流電流が供給されることで、2つの端面側逆極性コイル48にも交流電流が流れる。このとき、例えば、図8Cの破線矢印δ方向に端面側逆極性コイル48の周囲を流れる磁束を発生させることができる。その磁束の方向は、ステータヨーク13の周方向に発生する誘導電流によってステータヨーク13の軸方向端部付近を流れる磁束の方向と逆になるので、その磁束によるステータヨーク13の軸方向端部の集中加熱を、端面側逆極性コイル48を流れる電流による磁束で相殺または緩和することができ、その集中加熱を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図6の構成、または図7の構成、または図8Aの構成と同様である。 In the case of the above configuration, the alternating current is supplied to the exciting coil 33, so that the alternating current also flows through the two end face side reverse polarity coils 48. At this time, for example, a magnetic flux flowing around the end face side reverse polarity coil 48 can be generated in the direction of the broken line arrow δ in FIG. 8C. Since the direction of the magnetic flux is opposite to the direction of the magnetic flux flowing near the axial end of the stator yoke 13 due to the induced current generated in the circumferential direction of the stator yoke 13, the axial end of the stator yoke 13 due to the magnetic flux. The concentrated heating can be offset or alleviated by the magnetic flux generated by the current flowing through the end face side reverse polarity coil 48, and the concentrated heating can be suppressed. In this example, the other configurations and operations are the same as the configurations of FIGS. 1 to 6, the configuration of FIG. 7, or the configuration of FIG. 8A.

なお、図8Cの構成において、2つの端面側逆極性コイル48の巻き数(ターン数)の合計は、励磁コイル33の巻き数の半分以下とすることが好ましい。 In the configuration of FIG. 8C, the total number of turns (number of turns) of the two end face side reverse polarity coils 48 is preferably half or less of the number of turns of the exciting coil 33.

図9は、実施形態の別例の誘導加熱装置30eにおいて、図2に対応する図である。本例の構成の場合には、誘導加熱装置30eにおいて、ステータヨーク13の外周側に、励磁コイル33の巻き数の半分以下の巻き数で、励磁コイル33と逆極性で接続された外周側逆極性コイル50が配置される。「逆極性」とは、誘導加熱装置30eの軸方向について2つのコイルの極性が逆となることである。外周側逆極性コイル50の軸方向は、励磁コイル33の軸方向と一致する。外周側逆極性コイル50と励磁コイル33との巻方向を一致させる場合に、例えば、励磁コイル33の一端側(図9の下側)の巻き終わり端を、外周側逆極性コイル50の一端側(図9の下側)の巻き終わり端に接続する。また、励磁コイル33の他端側(図9の上側)の巻き始め端を、電源部を介して、外周側逆極性コイル50の他端側(図9の上側)の巻き始め端に接続する。外周側逆極性コイル50と励磁コイル33との巻方向を逆とする場合には、例えば、励磁コイル33の一端側(図9の下側)の巻き終わり端を、外周側逆極性コイル50の他端側(図9の上側)の巻き始め端に接続し、励磁コイル33の他端側(図9の上側)の巻き始め端を、電源部を介して、外周側逆極性コイル50の一端側(図9の下側)の巻き終わり端に接続する。 FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the induction heating device 30e of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the induction heating device 30e, the outer peripheral side is connected to the outer peripheral side of the stator yoke 13 with the number of turns less than half the number of turns of the exciting coil 33 and with the opposite polarity to the exciting coil 33. The polar coil 50 is arranged. “Reverse polarity” means that the polarities of the two coils are opposite in the axial direction of the induction heating device 30e. The axial direction of the outer peripheral side reverse polarity coil 50 coincides with the axial direction of the exciting coil 33. When the winding directions of the outer peripheral side reverse polarity coil 50 and the exciting coil 33 are matched, for example, the winding end end of one end side (lower side of FIG. 9) of the exciting coil 33 is set to one end side of the outer peripheral side reverse polarity coil 50. Connect to the end of winding (lower side of FIG. 9). Further, the winding start end of the other end side (upper side of FIG. 9) of the exciting coil 33 is connected to the winding start end of the other end side (upper side of FIG. 9) of the outer peripheral side reverse polarity coil 50 via the power supply unit. .. When the winding directions of the outer peripheral side reverse polarity coil 50 and the exciting coil 33 are reversed, for example, the winding end end on one end side (lower side of FIG. 9) of the exciting coil 33 is set on the outer peripheral side reverse polarity coil 50. Connect to the winding start end on the other end side (upper side in FIG. 9), and connect the winding start end on the other end side (upper side in FIG. 9) of the exciting coil 33 to one end of the outer peripheral side reverse polarity coil 50 via the power supply unit. Connect to the end of the winding on the side (lower side of FIG. 9).

さらに、外周側逆極性コイル50の内周面とステータコア10の外周面との間には、円筒状の第3断熱部52が配置される。第3断熱部52は、第2断熱部42と同様の構成で、第2断熱部42より直径が大きくなっている。第3断熱部52によって、ステータコア10の外周面からの輻射熱で外周側逆極性コイル50が過度に加熱されることを防止できるので、外周側逆極性コイル50の保護を図れると共に外周側逆極性コイル50の性能低下を抑制できる。 Further, a cylindrical third heat insulating portion 52 is arranged between the inner peripheral surface of the outer peripheral side reverse polarity coil 50 and the outer peripheral surface of the stator core 10. The third heat insulating portion 52 has the same configuration as the second heat insulating portion 42, and has a larger diameter than the second heat insulating portion 42. Since the third heat insulating portion 52 can prevent the outer peripheral side reverse polarity coil 50 from being excessively heated by the radiant heat from the outer peripheral surface of the stator core 10, the outer peripheral side reverse polarity coil 50 can be protected and the outer peripheral side reverse polarity coil 50 can be protected. It is possible to suppress the performance deterioration of 50.

上記の構成の場合も、図8A〜図8Cの構成と同様に、ステータヨーク13の軸方向端部が過度に集中的に加熱されることを防止できることにより、ステータヨーク13の変形を抑制できる。具体的には、外周側逆極性コイル50がないと仮定した場合に、端部コア35の内側面とステータコア10の軸方向端面との間の軸方向における間隔が比較的大きくなる場合に、図9に実線矢印αのうち、Xを付した実線矢印で示すように、励磁コイル33に交流電流が流れることにより励磁コイル33の起磁力の一部による磁束が、ステータヨーク13に広がって流れる。そして、ステータヨーク13の軸方向端部付近に流れる磁束によって、ステータヨーク13の軸方向端面付近に渦電流が増加する。このため、ステータヨーク13の軸方向端部が過度に集中的に加熱される可能性がある。本例の構成によれば、励磁コイル33に交流電流が供給されることで、外周側逆極性コイル50にも交流電流が流れる。このとき、例えば、図9の一点鎖線矢印η方向に外周側逆極性コイル50の周囲を流れる磁束を発生させることができる。その磁束のうち、Xを付した一点鎖線矢印で示すように流れる磁束は、励磁コイル33の起磁力によってステータヨーク13の軸方向端部付近に流れる磁束の方向(Xを付した実線矢印方向)と逆になるので、その磁束によるステータヨーク13の軸方向端部の集中加熱を、外周側逆極性コイル50を流れる電流による磁束で相殺または緩和することができ、その集中加熱を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図6の構成、または図7の構成と同様である。 In the case of the above configuration as well, as in the configurations of FIGS. 8A to 8C, the deformation of the stator yoke 13 can be suppressed by preventing the axial end portion of the stator yoke 13 from being heated excessively intensively. Specifically, when it is assumed that there is no outer peripheral side reverse polarity coil 50, the axial distance between the inner surface of the end core 35 and the axial end surface of the stator core 10 is relatively large. Of the solid line arrows α in 9, as shown by the solid line arrows with X, the magnetic flux due to a part of the magnetomotive force of the exciting coil 33 spreads and flows in the stator yoke 13 due to the flow of the alternating current through the exciting coil 33. Then, the magnetic flux flowing in the vicinity of the axial end portion of the stator yoke 13 increases the eddy current in the vicinity of the axial end surface of the stator yoke 13. Therefore, the axial end portion of the stator yoke 13 may be heated excessively intensively. According to the configuration of this example, by supplying the alternating current to the exciting coil 33, the alternating current also flows to the outer peripheral side reverse polarity coil 50. At this time, for example, a magnetic flux flowing around the outer peripheral side reverse polarity coil 50 can be generated in the direction of the alternate long and short dash arrow η in FIG. Of the magnetic fluxes, the magnetic flux flowing as indicated by the one-point chain line arrow with X is the direction of the magnetic flux flowing near the axial end of the stator yoke 13 due to the magnetomotive force of the exciting coil 33 (the direction of the solid line arrow with X). Therefore, the concentrated heating of the axial end portion of the stator yoke 13 due to the magnetic flux can be offset or alleviated by the magnetic flux due to the current flowing through the outer peripheral side reverse polarity coil 50, and the concentrated heating can be suppressed. In this example, other configurations and operations are the same as those of FIGS. 1 to 6 or 7.

図10は、実施形態の別例の誘導加熱装置30fにおいて、図2に対応する図である。図11は、図10を上から見た図である。本例の構成の場合には、図7の誘導加熱装置30aと同様の構成において、外周ヨーク54が、ステータコア10、中心コア31、及び2つの端部コア35を覆うように配置されている。外周ヨーク54は、図10に示すように中心軸を含む切断面で見た形状が矩形となるように、筒部55の両端に筒部55の両端開口を塞ぐように2つの板部56が連結される。筒部55は、円筒状であり、各板部56は円板状である。外周ヨーク54は、中心コア31の軸方向両端に、2つの板部56の軸方向内側面が面接触するように連結される。これにより、外周ヨーク54は、2つの端部コア35の軸方向外側面に対向して配置される。この状態で、外周ヨーク54の筒部55の内周面とステータコア10の外周面との間には隙間が形成される。外周ヨーク54は、磁性材製である。例えば外周ヨーク54には、中心コア31と同様に、圧粉磁心やフェライトなど、絶縁性の高い粉体コアを用いてもよい。外周ヨーク54を電磁鋼板の積層体により形成してもよい。 FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the induction heating device 30f of another example of the embodiment. FIG. 11 is a top view of FIG. 10. In the case of the configuration of this example, in the same configuration as the induction heating device 30a of FIG. 7, the outer peripheral yoke 54 is arranged so as to cover the stator core 10, the central core 31, and the two end cores 35. As shown in FIG. 10, the outer peripheral yoke 54 has two plate portions 56 at both ends of the tubular portion 55 so as to close the openings at both ends of the tubular portion 55 so that the shape seen on the cut surface including the central axis is rectangular. Be connected. The tubular portion 55 has a cylindrical shape, and each plate portion 56 has a disk shape. The outer peripheral yoke 54 is connected to both ends in the axial direction of the central core 31 so that the inner side surfaces in the axial direction of the two plate portions 56 are in surface contact with each other. As a result, the outer peripheral yoke 54 is arranged so as to face the axially outer surfaces of the two end cores 35. In this state, a gap is formed between the inner peripheral surface of the tubular portion 55 of the outer peripheral yoke 54 and the outer peripheral surface of the stator core 10. The outer peripheral yoke 54 is made of a magnetic material. For example, as the outer peripheral yoke 54, a powder core having high insulating properties such as a dust core or ferrite may be used as in the central core 31. The outer peripheral yoke 54 may be formed of a laminated body of electromagnetic steel plates.

上記の外周ヨーク54により、各端部コア35から誘導加熱装置30fの外側への漏れ磁束を抑制できる。2つの端部コア35の少なくとも一方の端部コア35の軸方向外側面と、外周ヨーク54の2つの板部56の軸方向内側面との間には、隙間が形成されてもよい。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図6の構成または図7の構成と同様である。 The outer peripheral yoke 54 can suppress the leakage flux from each end core 35 to the outside of the induction heating device 30f. A gap may be formed between the axially outer surface of at least one end core 35 of the two end cores 35 and the axial inner surface of the two plate 56s of the outer yoke 54. In this example, other configurations and operations are the same as those of FIGS. 1 to 6 or 7.

なお、図10の構成において、外周ヨーク54の筒部は、円筒状以外、例えば四角筒状等としてもよい。例えば、四角筒状の筒部と、2つの四角形状の板部とにより外周ヨークが形成されてもよい。 In the configuration of FIG. 10, the tubular portion of the outer peripheral yoke 54 may have a cylindrical shape, for example, a square tubular shape, or the like. For example, the outer peripheral yoke may be formed by a square tubular tubular portion and two square tubular portions.

図12は、実施形態の別例の誘導加熱装置30gにおいて、図11に対応する図である。本例の構成の場合には、外周ヨーク54aが、断面が矩形のヨーク要素57を含んで形成される。ヨーク要素57は、2つの平行な長方形状の板部57aの長手方向両端に2つの平行な長方形状の板部57bを連結してなる矩形枠状である。これにより、外周ヨーク54の幅方向(図12の上下方向)中央で切断した断面形状は、図10と同様の形状となる。上記の外周ヨーク54aを用いた誘導加熱装置30gの場合も、図10、図11の構成と同様に、各端部コア35から誘導加熱装置30gの外側への漏れ磁束を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図10、図11の構成と同様である。 FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 11 in the induction heating device 30 g of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, the outer peripheral yoke 54a is formed including the yoke element 57 having a rectangular cross section. The yoke element 57 has a rectangular frame shape in which two parallel rectangular plate portions 57b are connected to both ends in the longitudinal direction of the two parallel rectangular plate portions 57a. As a result, the cross-sectional shape cut at the center of the outer peripheral yoke 54 in the width direction (vertical direction in FIG. 12) becomes the same shape as in FIG. In the case of the induction heating device 30g using the outer peripheral yoke 54a, the leakage flux from each end core 35 to the outside of the induction heating device 30g can be suppressed in the same manner as in the configurations of FIGS. 10 and 11. In this example, other configurations and operations are the same as those of FIGS. 10 and 11.

図13は、実施形態の別例の誘導加熱装置30hにおいて、図11に対応する図である。本例の構成の場合には、外周ヨーク54bが、図12の外周ヨーク54aの形状と同様の形状の第1ヨーク要素58の幅方向(図13の上下方向)両端の長手方向中央に2つのゲート形状の第2ヨーク要素59が連結されて形成される。各第2ヨーク要素59は、2つの平行な長方形状の板部59aの長手方向の先端に長方形状の連結板部59bが板部59aに直交するように連結される。これにより、外周ヨーク54bの第1ヨーク要素58の幅方向(図13の上下方向)中央で切断した断面形状と、第2ヨーク要素59の幅方向(図13の左右方向)中央で切断した断面形状とは、いずれも図10と同様の形状となる。図13のように、外周ヨーク54bを軸方向一端から見た形状は、十字形となっている。上記の外周ヨーク54を用いた誘導加熱装置30hの場合も、図10、図11の構成、または図12の構成と同様に、各端部コア35から誘導加熱装置30hの外側への漏れ磁束を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図10、図11の構成と同様である。 FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 11 in the induction heating device 30h of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, there are two outer peripheral yokes 54b at the center in the longitudinal direction at both ends in the width direction (vertical direction in FIG. 13) of the first yoke element 58 having a shape similar to the shape of the outer peripheral yoke 54a in FIG. The gate-shaped second yoke element 59 is connected and formed. Each second yoke element 59 is connected to the longitudinal tip of two parallel rectangular plate portions 59a so that the rectangular connecting plate portion 59b is orthogonal to the plate portion 59a. As a result, the cross-sectional shape of the outer peripheral yoke 54b cut at the center of the first yoke element 58 in the width direction (vertical direction of FIG. 13) and the cross section of the second yoke element 59 cut at the center of the width direction (horizontal direction of FIG. 13). The shape is the same as that shown in FIG. As shown in FIG. 13, the shape of the outer peripheral yoke 54b viewed from one end in the axial direction is a cross shape. In the case of the induction heating device 30h using the outer peripheral yoke 54 as well, the leakage flux from each end core 35 to the outside of the induction heating device 30h is generated in the same manner as in the configuration of FIGS. 10 and 11 or 12. Can be suppressed. In this example, other configurations and operations are the same as those of FIGS. 10 and 11.

図14は、実施形態の別例の誘導加熱装置60において、図2に対応する図である。本例の構成の場合には、図8Aと同様の構成において、図10、図11の構成と同様に、外周ヨーク54が、中心コア31及び2つの端部コア35を覆って、2つの端部コア35の軸方向外側面に対向して配置される。これにより、本例の構成により得られる作用は、図8Aの構成の金属環44による作用と、図10、図11の構成の外周ヨーク54による作用とを組み合わせたものである。本例において、その他の構成及び作用は、図8Aの構成、または図10、図11の構成と同様である。なお、本例の構成において、図8Aの構成の代わりに、図8Bの構成の短絡コイル46、または図8Cの構成の端面側逆極性コイル48を組み合わせることもできる。 FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the induction heating device 60 of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the same configuration as in FIG. 8A, the outer peripheral yoke 54 covers the central core 31 and the two end cores 35 and has two ends, as in the configurations of FIGS. 10 and 11. The portion core 35 is arranged so as to face the outer surface in the axial direction. As a result, the action obtained by the configuration of this example is a combination of the action of the metal ring 44 of the configuration of FIG. 8A and the action of the outer peripheral yoke 54 of the configurations of FIGS. 10 and 11. In this example, the other configurations and operations are the same as those of FIG. 8A or the configurations of FIGS. 10 and 11. In the configuration of this example, instead of the configuration of FIG. 8A, the short-circuit coil 46 of the configuration of FIG. 8B or the end face side reverse polarity coil 48 of the configuration of FIG. 8C can be combined.

図15は、実施形態の別例の誘導加熱装置60aにおいて、図2に対応する図である。本例の構成の場合には、図9と同様の構成において、図10、図11の構成と同様に、外周ヨーク54が、中心コア31及び2つの端部コア35を覆って、2つの端部コア35の軸方向外側面に対向して配置される。これにより、本例の構成により得られる作用は、図9の構成の外周側逆極性コイル50による作用と、図10、図11の構成の外周ヨーク54による作用とを組み合わせたものである。本例において、その他の構成及び作用は、図9の構成、または図10、図11の構成と同様である。 FIG. 15 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the induction heating device 60a of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the same configuration as in FIG. 9, the outer peripheral yoke 54 covers the central core 31 and the two end cores 35 and has two ends, as in the configurations of FIGS. 10 and 11. The portion core 35 is arranged so as to face the outer surface in the axial direction. As a result, the action obtained by the configuration of this example is a combination of the action of the outer peripheral side reverse polarity coil 50 of the configuration of FIG. 9 and the action of the outer peripheral yoke 54 of the configurations of FIGS. 10 and 11. In this example, the other configurations and operations are the same as those of FIG. 9 or the configurations of FIGS. 10 and 11.

なお、図14の構成、または図15の構成において、図10、図11の構成の代わりに、図12の構成または図13の構成の外周ヨーク54a、54bを組み合わせることもできる。 In addition, in the configuration of FIG. 14 or the configuration of FIG. 15, instead of the configurations of FIGS. 10 and 11, the outer peripheral yokes 54a and 54b of the configuration of FIG. 12 or the configuration of FIG. 13 can be combined.

図16は、実施形態の別例の誘導加熱装置60bの斜視図である。図17は、図16において、2つの端部コア35aを取り除いて示す斜視図である。図18は、図16の誘導加熱装置60bにおける端部コア35aの端面図である。本例の構成の場合には、図1〜図6の構成において、中心コア31a及び2つの端部コア35aの中心部に軸方向に貫通する孔61が形成される。このとき、各端部コア35は、中心コア31の軸方向両端に連結される。孔61には、冷却液配管(図示せず)が接続される。冷却液配管の上流側に接続された冷却液ポンプ(図示せず)の吐出口から油や水等の冷却液が孔61の上流端に供給され、孔61に冷却液が流通する。孔61の下流端から排出された冷却液は、冷却液ポンプの吸入口に戻される。これにより、中心コア31aが冷却される。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図6の構成と同様である。 FIG. 16 is a perspective view of another example induction heating device 60b of the embodiment. FIG. 17 is a perspective view showing the two end cores 35a removed in FIG. FIG. 18 is an end view of the end core 35a in the induction heating device 60b of FIG. In the case of the configuration of this example, in the configuration of FIGS. 1 to 6, a hole 61 penetrating in the axial direction is formed in the central portion of the central core 31a and the two end cores 35a. At this time, each end core 35 is connected to both ends in the axial direction of the central core 31. A coolant pipe (not shown) is connected to the hole 61. A coolant such as oil or water is supplied to the upstream end of the hole 61 from a discharge port of a coolant pump (not shown) connected to the upstream side of the coolant pipe, and the coolant flows through the hole 61. The coolant discharged from the downstream end of the hole 61 is returned to the suction port of the coolant pump. As a result, the central core 31a is cooled. In this example, other configurations and operations are the same as those of FIGS. 1 to 6.

図19は、実施形態の別例の誘導加熱装置における端部コア35bの端面図である。本例の構成では、端部コア35bが、中心部に孔61が形成された円板部62と、円板部62の外周面の周方向複数位置から放射状に延びる径方向板部63とを含んで形成される。円板部62は、中心コア31の軸方向端面に連結される。径方向板部63の数は、ステータコア10のティース14(図17参照)の数と一致する。複数の径方向板部63は、複数のティース14の軸方向端面に対向して配置される。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図6の構成、または図16〜図18の構成と同様である。 FIG. 19 is an end view of the end core 35b in another example induction heating device of the embodiment. In the configuration of this example, the end core 35b has a disk portion 62 having a hole 61 formed in the center portion and a radial plate portion 63 extending radially from a plurality of circumferential positions of the outer peripheral surface of the disk portion 62. It is formed by including. The disk portion 62 is connected to the axial end face of the central core 31. The number of radial plate portions 63 matches the number of teeth 14 (see FIG. 17) of the stator core 10. The plurality of radial plate portions 63 are arranged so as to face the axial end faces of the plurality of teeth 14. In this example, the other configurations and operations are the same as the configurations of FIGS. 1 to 6 or the configurations of FIGS. 16 to 18.

なお、図16〜図18の構成、または図19の構成において、孔61に冷却液を流通させるのではなく、中心コア31a及び端部コア35a、35bより熱伝導性が高い冷却用部材(図示せず)が孔61に挿入されてもよい。例えば冷却用部材は、棒状である。冷却用部材は、例えば、アルミニウム合金等の熱伝導性の高い金属により形成される。冷却用部材は、孔61の内面に接触させてもよい。冷却用部材の孔61から突出させた部分は、ヒートシンク等の冷却源(図示せず)に接続してもよい。このような構成によっても、中心コア31aを冷却できる。 In addition, in the configuration of FIGS. 16 to 18 or the configuration of FIG. 19, a cooling member having higher thermal conductivity than the central core 31a and the end cores 35a and 35b instead of flowing the cooling liquid through the hole 61 (FIG. (Not shown) may be inserted into the hole 61. For example, the cooling member has a rod shape. The cooling member is formed of a metal having high thermal conductivity such as an aluminum alloy. The cooling member may be brought into contact with the inner surface of the hole 61. The portion of the cooling member protruding from the hole 61 may be connected to a cooling source (not shown) such as a heat sink. Even with such a configuration, the central core 31a can be cooled.

なお、図19の構成で、図1〜図6の構成と同様に、端部コア35b及び中心コアに孔が形成されない構成としてもよい。 Note that the configuration of FIG. 19 may be such that no holes are formed in the end core 35b and the center core, as in the configurations of FIGS. 1 to 6.

次に、実施形態の効果を確認するために行った解析結果を説明する。図20は、図1〜図6に示した実施形態の誘導加熱装置30によりステータコア10を加熱する場合において、ティース14とステータヨーク13における励磁コイル33への供給電流の周波数に対するジュール損を比較した図である。 Next, the analysis result performed for confirming the effect of the embodiment will be described. FIG. 20 compares the Joule loss with respect to the frequency of the supply current to the exciting coil 33 in the teeth 14 and the stator yoke 13 when the stator core 10 is heated by the induction heating device 30 of the embodiment shown in FIGS. 1 to 6. It is a figure.

図20に示すように、実施形態によれば、励磁コイル33への供給電流の周波数の違いに関係なく、ティース14のジュール損をステータヨーク13より大幅に高くできるので、ティース14を集中的に加熱できることを確認できた。 As shown in FIG. 20, according to the embodiment, the Joule loss of the teeth 14 can be made significantly higher than that of the stator yoke 13 regardless of the difference in the frequency of the supply current to the exciting coil 33, so that the teeth 14 can be concentrated. It was confirmed that it could be heated.

図21〜図24は、実施形態の誘導加熱装置によりステータコア10を加熱する場合におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示している。図21は、図1〜図6の実施形態の誘導加熱装置30によりステータコア10を加熱する場合において、第1断熱部40(図2)の厚みが小さい(1mmとした)場合におけるステータコア10の周方向一部におけるジュール損密度の分布の解析結果を示している。図21において、ステータコア10において最もジュール損密度が低い部分を無地部で示している。そして、無地部、砂地部、斜線部、斜格子部の順にジュール損密度が高くなり、黒地部で最もジュール損密度が高くなることを示している。 21 to 24 show the analysis results of the distribution of the Joule loss density (W / m 3 ) when the stator core 10 is heated by the induction heating device of the embodiment. FIG. 21 shows the circumference of the stator core 10 when the thickness of the first heat insulating portion 40 (FIG. 2) is small (1 mm) when the stator core 10 is heated by the induction heating device 30 of the embodiments of FIGS. 1 to 6. The analysis result of the distribution of Joule loss density in a part of the direction is shown. In FIG. 21, the portion of the stator core 10 having the lowest Joule loss density is shown as a plain portion. It is shown that the Joule loss density is higher in the order of the plain part, the sandy part, the diagonal line part, and the diagonal lattice part, and the Joule loss density is the highest in the black part.

図21の解析結果から、実施形態により、ティース14のジュール損密度を高くできると共に、ステータヨーク13のジュール損密度を低くできるので、ティース14を集中的に加熱できることを確認できた。 From the analysis results of FIG. 21, it was confirmed that the teeth 14 can be heated intensively because the joule loss density of the teeth 14 can be increased and the joule loss density of the stator yoke 13 can be lowered according to the embodiment.

図22は、実施形態の誘導加熱装置によりステータコア10を加熱する場合において、第1断熱部40(図2)の厚みが大きい(5mmとした)場合におけるステータコア10の周方向一部におけるジュール損密度の分布の解析結果を示している。図22において、ステータコア10において最もジュール損密度が低い部分を無地部で示している。そして、無地部、砂地部、斜線部の順にジュール損密度が高くなり、黒地部で最もジュール損密度が高くなることを示している。 FIG. 22 shows the Joule loss density in a part of the circumferential direction of the stator core 10 when the thickness of the first heat insulating portion 40 (FIG. 2) is large (5 mm) when the stator core 10 is heated by the induction heating device of the embodiment. The analysis result of the distribution of is shown. In FIG. 22, the portion of the stator core 10 having the lowest Joule loss density is shown as a plain portion. Then, the joule loss density is higher in the order of the plain part, the sandy part, and the shaded part, and it is shown that the joule loss density is the highest in the black part.

図22の解析結果から、第1断熱部40の厚みを大きくした場合には、図21の場合よりステータヨーク13の端面付近でジュール損密度が高くなることで、温度上昇が大きくなりやすいことが確認された。この理由として、励磁コイル33からの漏れ磁束により、ステータヨーク13の軸方向端部が集中的に加熱されやすいことが考えられる。 From the analysis result of FIG. 22, when the thickness of the first heat insulating portion 40 is increased, the Joule loss density is higher near the end face of the stator yoke 13 than in the case of FIG. 21, and the temperature rise is likely to be large. confirmed. It is considered that the reason for this is that the axial end portion of the stator yoke 13 is likely to be heated intensively due to the leakage flux from the exciting coil 33.

一方、図23は、図9に示した誘導加熱装置30eによりステータコア10を加熱する場合において、第1断熱部40aの厚みが大きい(5mmとした)場合におけるステータコア10の周方向一部におけるジュール損密度の分布の解析結果を示している。図23において、無地部、砂地部、斜線部、斜格子部、黒地部の意味は図21の場合と同様である。 On the other hand, FIG. 23 shows Joule loss in a part of the stator core 10 in the circumferential direction when the thickness of the first heat insulating portion 40a is large (5 mm) when the stator core 10 is heated by the induction heating device 30e shown in FIG. The analysis result of the density distribution is shown. In FIG. 23, the meanings of the plain portion, the sandy ground portion, the shaded portion, the diagonal grid portion, and the black background portion are the same as in the case of FIG. 21.

図23の解析結果から、図22の場合と同様に第1断熱部40aの厚みを大きくした場合でも、図22の場合より、ステータヨーク13の端面付近でジュール損密度が低くなった。このことから、図9の構成のように、誘導加熱装置30eに外周側逆極性コイル50を設ける場合には、励磁コイル33からの漏れ磁束により、ステータヨーク13の軸方向端部が集中的に加熱されることを抑制できることを確認できた。また、図24は、図8Aに示した誘導加熱装置30bによりステータコア10を加熱する場合において、第1断熱部40aの厚みが大きい(5mmとした)場合におけるステータコア10の周方向一部におけるジュール損密度の分布の解析結果を示している。図8Aの構成のように、誘導加熱装置に金属環44を設けた場合には、図24のような結果を得られた。これにより、第1断熱部40aの厚みを大きくした場合でも、ステータヨーク13の端面付近でジュール損密度が低くなる解析結果を得られた。誘導加熱装置に短絡コイル46、または端面側逆極性コイル48を設けた場合も、図24に示すような解析結果と同様であった。 From the analysis result of FIG. 23, even when the thickness of the first heat insulating portion 40a was increased as in the case of FIG. 22, the Joule loss density was lower in the vicinity of the end face of the stator yoke 13 than in the case of FIG. 22. Therefore, when the induction heating device 30e is provided with the outer peripheral side reverse polarity coil 50 as in the configuration of FIG. 9, the axial end portion of the stator yoke 13 is concentrated due to the leakage flux from the exciting coil 33. It was confirmed that heating could be suppressed. Further, FIG. 24 shows Joule loss in a part of the stator core 10 in the circumferential direction when the thickness of the first heat insulating portion 40a is large (5 mm) when the stator core 10 is heated by the induction heating device 30b shown in FIG. 8A. The analysis result of the density distribution is shown. When the metal ring 44 was provided in the induction heating device as in the configuration of FIG. 8A, the result as shown in FIG. 24 was obtained. As a result, even when the thickness of the first heat insulating portion 40a is increased, the analysis result that the Joule loss density is low near the end surface of the stator yoke 13 is obtained. When the short-circuit coil 46 or the end face side reverse polarity coil 48 was provided in the induction heating device, the analysis result was the same as that shown in FIG. 24.

10 回転電機ステータコア(ステータコア)、13 ステータヨーク、14 ティース、16 スロット、30,30a〜30h 誘導加熱装置、31,31a 中心コア、33 励磁コイル、35,35a 端部コア、40,40a 第1断熱部、42 第2断熱部、44 金属環、46 短絡コイル、48 端面側逆極性コイル、50 外周側逆極性コイル、52 第3断熱部、54,54a,54b 外周ヨーク、55 筒部、56 板部、57 ヨーク要素、57a,57b 板部、58 第1ヨーク要素、59 第2ヨーク要素、60,60a,60b,60c 誘導加熱装置、61 孔、62 円板部、63 径方向板部。 10 Rotating electric machine stator core (stator core), 13 stator yoke, 14 teeth, 16 slots, 30, 30a to 30h induction heating device, 31, 31a center core, 33 exciting coil, 35, 35a end core, 40, 40a first insulation Part, 42 2nd heat insulation part, 44 metal ring, 46 short circuit coil, 48 end face side reverse polarity coil, 50 outer circumference side reverse polarity coil, 52 3rd heat insulation part, 54, 54a, 54b outer circumference yoke, 55 cylinder part, 56 plates Part, 57 yoke element, 57a, 57b plate part, 58 first yoke element, 59 second yoke element, 60, 60a, 60b, 60c induction heating device, 61 holes, 62 disc part, 63 radial plate part.

Claims (6)

環状のヨークと、前記ヨークの周方向複数位置から径方向内側に延びる複数のティースとを備える回転電機ステータコアの誘導加熱装置であって、
前記回転電機ステータコアの内周側に配置され、励磁コイルが巻かれた柱状の中心コアと、
前記中心コアの軸方向両側に配置され、一部が前記ティースと軸方向に対向する2つの端部コアと、
前記端部コアと前記回転電機ステータコアとの間に配置された第1断熱部と、
前記励磁コイルの外周面と前記回転電機ステータコアとの間に配置された第2断熱部とを備える、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
An induction heating device for a rotary electric machine stator core including an annular yoke and a plurality of teeth extending radially inward from a plurality of positions in the circumferential direction of the yoke.
A columnar central core arranged on the inner peripheral side of the rotary electric machine stator core and wound with an exciting coil, and
Two end cores that are arranged on both sides of the central core in the axial direction and partly face the teeth in the axial direction.
A first heat insulating portion arranged between the end core and the rotary electric machine stator core,
A second heat insulating portion arranged between the outer peripheral surface of the exciting coil and the rotary electric machine stator core is provided.
Induction heating device for rotary electric machine stator core.
請求項1に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
前記2つの端部コアの外周側で、前記ヨークの軸方向両端面上の空間に、周方向に連続した金属環、または、巻き始めと巻き終わりを短絡させた短絡コイル、または前記励磁コイルに対して逆極性となるように接続された端面側逆極性コイルが配置される、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for the rotary electric machine stator core according to claim 1.
On the outer peripheral side of the two end cores, in the space on both end faces in the axial direction of the yoke, a metal ring continuous in the circumferential direction, a short-circuit coil in which the start and end of winding are short-circuited, or the excitation coil. On the other hand, the end face side reverse polarity coil connected so as to have opposite polarity is arranged.
Induction heating device for rotary electric machine stator core.
請求項1に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
前記ヨークの外周側に、前記励磁コイルの巻き数の半分以下の巻き数で、前記励磁コイルと逆極性で接続された外周側逆極性コイルが配置される、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for the rotary electric machine stator core according to claim 1.
On the outer peripheral side of the yoke, an outer peripheral side reverse polarity coil connected to the exciting coil with a reverse polarity with a number of turns less than half the number of turns of the exciting coil is arranged.
Induction heating device for rotary electric machine stator core.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
筒部の両端に前記筒部の両端開口を塞ぐように2つの板部が連結されるか、または断面が矩形のヨーク要素を含んで構成される外周ヨークが、前記中心コア及び前記2つの端部コアを覆って、前記2つの端部コアの軸方向外側面に対向して配置される、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for the rotary electric machine stator core according to any one of claims 1 to 3.
The central core and the two ends are formed by connecting two plates to both ends of the cylinder so as to close the openings at both ends of the cylinder, or by including a yoke element having a rectangular cross section. It covers the portion core and is arranged so as to face the axially outer surfaces of the two end cores.
Induction heating device for rotary electric machine stator core.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
前記中心コアと前記端部コアの中心部に、軸方向に貫通する孔が形成され、前記孔に冷却液が流通するか、または前記中心コア及び前記端部コアより熱伝導性が高い冷却用部材が挿入されることにより、前記中心コアが冷却される、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for the rotary electric machine stator core according to any one of claims 1 to 4.
A hole penetrating in the axial direction is formed in the central portion of the central core and the end core, and the cooling liquid flows through the hole, or for cooling having higher thermal conductivity than the central core and the end core. By inserting the member, the central core is cooled.
Induction heating device for rotary electric machine stator core.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置を用いて前記回転電機ステータコアの前記ティースを誘導加熱する方法であって、
前記励磁コイルに交流電流を供給することで、前記中心コア及び前記2つの端部コアと前記2つの端部コアの間に配置された前記ティースに磁束を流し、前記ティースを誘導加熱する磁束発生ステップを含む、
回転電機ステータコアの誘導加熱方法。
A method of inducing heating the teeth of the rotary electric machine stator core by using the induction heating device of the rotary electric machine stator core according to any one of claims 1 to 5.
By supplying an alternating current to the exciting coil, magnetic flux is passed through the central core and the teeth arranged between the two end cores and the two end cores, and magnetic flux is generated to induce and heat the teeth. Including steps,
Induction heating method for rotary electric machine stator core.
JP2019193117A 2019-10-24 2019-10-24 Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core Active JP7184729B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019193117A JP7184729B2 (en) 2019-10-24 2019-10-24 Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019193117A JP7184729B2 (en) 2019-10-24 2019-10-24 Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021068594A true JP2021068594A (en) 2021-04-30
JP7184729B2 JP7184729B2 (en) 2022-12-06

Family

ID=75638520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019193117A Active JP7184729B2 (en) 2019-10-24 2019-10-24 Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7184729B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015084312A (en) * 2013-09-17 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 Rotor core heating apparatus and rotor core shrink fit method
JP2015155559A (en) * 2014-02-19 2015-08-27 高周波熱錬株式会社 Apparatus and method for induction heating
JP2017110243A (en) * 2015-12-14 2017-06-22 新日鐵住金株式会社 Motor core annealing device
JP2019170086A (en) * 2018-03-23 2019-10-03 日本製鉄株式会社 Annealing device of motor core and annealing method of motor core

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015084312A (en) * 2013-09-17 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 Rotor core heating apparatus and rotor core shrink fit method
JP2015155559A (en) * 2014-02-19 2015-08-27 高周波熱錬株式会社 Apparatus and method for induction heating
JP2017110243A (en) * 2015-12-14 2017-06-22 新日鐵住金株式会社 Motor core annealing device
JP2019170086A (en) * 2018-03-23 2019-10-03 日本製鉄株式会社 Annealing device of motor core and annealing method of motor core

Also Published As

Publication number Publication date
JP7184729B2 (en) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7652404B2 (en) Synchronous reluctance machine
JP5221966B2 (en) Coil assembly for rotating electrical machine, stator for rotating electrical machine, and rotating electrical machine
USRE43055E1 (en) Permanent magnet type generator
JP6248711B2 (en) Rotating electric machine stator
Shen et al. Reduction of rotor eddy current loss in high speed PM brushless machines by grooving retaining sleeve
CN111355312B (en) High speed induction machine
EP2333936A2 (en) Rotor for a permanent magnet electric machine
JP2015084640A (en) System and method for heating ferrite magnet motors for low temperatures
CN109906545B (en) Synchronous reluctance type rotating electric machine
JP2015171201A (en) Stator of rotary electric machine
JP5387121B2 (en) Rotating electric machine
JP6647464B1 (en) Rotor and rotating electric machine
DK2313959T3 (en) Rotor for a multi-pole synchronous electric motor with protruding poles
JP4548049B2 (en) Rotating electric machine
JP5874747B2 (en) Rotor core heating device and rotor core shrink fitting method
JP7184729B2 (en) Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core
JP7117978B2 (en) Annealing method for rotary electric machine stator core
US20130076170A1 (en) Stator for electric machine
JP7334103B2 (en) Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core
KR101636463B1 (en) Stator core for motor
JP6976038B2 (en) Manufacturing method of magnetic member of rotating machine
JP2015084312A5 (en)
GB2605560A (en) Stator assembly flux alignment
RU2610714C1 (en) Stator of powerful turbine generator
JP2020080596A (en) Annealing method for rotating electric machine stator core

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211217

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221031

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221101

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221124

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7184729

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150