JP5690992B2

JP5690992B2 - 誘導加熱コイル

Info

Publication number: JP5690992B2
Application number: JP2010048702A
Authority: JP
Inventors: 大平小栗; 碓井　研造; 研造碓井; 森本　泰史; 泰史森本; 槇尾　信芳; 信芳槇尾
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-03-05
Also published as: JP2011187199A

Description

本発明は、防磁リングを備えた誘導加熱コイルに関するものである。

従来、この種の誘導加熱コイルは、加熱コイルと加熱コイルから漏洩する磁界を抑制する防磁リングを備え、例えば、防磁リングの素材である帯材の両端を、重ね合わせ部１１の溶接による接合をしていた。図４は、従来の誘導加熱コイルの防磁リングの上面図である。

また、防磁リングを重ね合わせ部１１をかしめにより接続している製品も多い。

特許第３７３７９９３号公報

しかしながら、従来の構成で、防磁リングの加工で帯状の金属板から両端を重ね合わせ溶接で接合する場合には、融点が高温で加工費が高くなり、アルミや銅などの抵抗の低い金属ではスポット溶接ができないという課題があった。また、溶接では金属同士が確実に接続するために酸化皮膜の対策をしなければならず、溶接後に加熱コイルから発する一部の磁界によって防磁リングが誘導加熱し高温になることによる熱変形により、接合部分に応力がかかるため、接合部分の電気抵抗を維持することが困難であった。

また、かしめにより金属板を接続する場合には、酸化皮膜がある状態で、かしめられるために接触抵抗のばらつくという課題があり、さらに防磁リングが誘導加熱し高温になることによる酸化皮膜の成長も考えられ、防磁リングのかしめ部の電気的接続の信頼性を保つことが困難である課題を有していた。

本発明のは、前記従来の課題を解決するもので、誘導加熱コイルの防磁リングの加工時にアルミや銅などの抵抗の低い金属でも、融点まで温度を高めることなく、両端を重ね合わせて固相接合する超音波接合とかしめを用いるため、加工費が安く、接合部の応力にも強く、電気的接続の信頼性も高い防磁リングを備えた誘導加熱コイルを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱コイルは、加熱コイルと、前記加熱コイルの外周近傍に設けられ前記加熱コイルから漏洩する磁界を抑制する金属性の防磁リングと、を備え、前記防磁リングは、帯状の金属板を曲げ、前記金属板の両端部には、所定の長さの平面部を有し、前記平面部同士を重ね合わせ、少なくとも一方の前記端部の面に１０ｋＨｚ以上の周波数の振動を加えながら加圧することにより酸化膜がとれて前記金属板の融点より低い温度で固相接合されるとともに、前記防磁リングには、帯状の金属板の曲げによる円形状の環状部を有し、前記加熱コイルの誘導加熱時の前記防磁リングの前記環状部の熱変形を前記平面部から逃がすように前記環状部と前記平面部の間に段差を設けてなることを特徴とする構成としたものである。

これによって、アルミや銅などの抵抗の低い金属でも、融点まで温度を高めることなく、両端を重ね合わせて固相接合することができ、加工費が安く、接合部の応力にも強く、酸化膜がとれて電気的接続の信頼性も高い防磁リングを備えた誘導加熱コイル誘導加熱コイルを提供する。また、平面部同士を重ね合わせ、接合されることにより、加工時の接合面の不一致による接合不良を防止し、確実に接合することができる。また、加熱コイルの誘導加熱時の防磁リングの熱変形による応力に対して強固にすることができ、接合に電気的接続の信頼性を高めることができる。

本発明の防磁リングを備えた誘導加熱コイルは、防磁リングの加工時において、アルミや銅などの抵抗の低い金属でも、融点まで温度を高めることなく、両端を重ね合わせて固相接合することができ、加工費が安く、加工後においても、接合部の応力にも強く、酸化膜がとれて電気的接続の信頼性も高くすることができる。また、平面部同士を重ね合わせ、接合されることにより、加工時の接合面の不一致による接合不良を防止し、確実に接合することができる。また、加熱コイルの誘導加熱時の防磁リングの熱変形による応力に対して強固にすることができ、接合に電気的接続の信頼性を高めることができる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの全体斜視図本発明の実施の形態１における防磁リングの上面図と部分拡大図本発明の実施の形態１における防磁リングの接合部付近の正面図従来の実施例における誘導加熱コイルの防磁リングの上面図

第１の発明は、加熱コイルと、前記加熱コイルの外周近傍に設けられ前記加熱コイルから漏洩する磁界を抑制する金属性の防磁リングと、を備え、前記防磁リングは、帯状の金属板を曲げ、前記金属板の両端部には、所定の長さの平面部を有し、前記平面部同士を重ね合わせ、少なくとも一方の端部の面に１０ｋＨｚ以上の周波数の振動を加えながら加圧することにより酸化膜がとれて前記金属板の融点より低い温度で固相接合されるとともに、前記防磁リングには、帯状の金属板の曲げによる円形状の環状部を有し、前記加熱コイルの誘導加熱時の前記防磁リングの前記環状部の熱変形を前記平面部から逃がすように前記環状部と前記平面部の間に段差を設けてなることを特徴とする誘導加熱コイルとすることにより、防磁リングの加工時において、アルミや銅などの抵抗の低い金属でも、融点まで温度を高めることなく、両端を重ね合わせて固相接合することができ、加工費が安くすることができ、加工後においても、酸化膜がとれて電気的接続の信頼性も高いため、防磁リングを安価で信頼性の高い誘導加熱コイルを提供することができる。また、平面部同士を重ね合わせ、接合されることにより、加工時の接合面の不一致による接合不良を防止し、確実に接合することができる。また、加熱コイルの誘導加熱時の防磁リングの熱変形による応力に対して強固にすることができ、接合に電気的接続の信頼性を高めることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記平面部は２箇所のかしめ部で固定され、２箇所の前記かしめ部間で前記平面部同士を重ね合わせ、接合されることされることにより、加熱コイルの加熱時の防磁リングの熱変形による応力に対して強固にすることができ、さらに、確実に接合することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明において、前記平面部はそれぞれかしめ孔と、前記端部またはその近傍に設けられた前記平面部と略直角に曲げられた曲げ部とを有し、一方の前記平面部の前記曲げ部が他の前記平面部の孔を貫通してかしめられて前記平面部間の接続を保持されることにより、かしめに必要なコストを抑え、平面部の面積を最小とすることができる。

第４の発明は、特に、第２または第３の発明において、前記かしめ部による固定がなされる前に少なくとも一方の前記端部の面に１０ｋＨｚ以上の周波数の振動を加えながら加圧することにより固相接合することで、かしめの固定による接合不良を防ぐことができる。かしめによる固定を先に行うと振動の妨げとなるため、かしめによる固定を後に行うことで確実に接合することができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において両前記端部の近傍に加工用の位置決め部を設けることにより、振動による接合やかしめによる固定の位置のばらつきを抑制し、防磁リングの電気的特性である高周波抵抗やインダクタンスのばらつきを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの全体斜視図である。

図１において、円形の加熱コイル１が絶縁体で樹脂などで構成されるベース２に設置されており、加熱コイル１の外周に円形のアルミニウム板で構成される防磁リング３がベース２にねじ止めなどで固定されている。

尚、加熱コイル１や防磁リングの３の形状は円形でなくても多角形でも良い。

また、防磁リングの材質は、銅などのアルミニウムよりさらに抵抗の小さい金属でも良いし、鉄などの抵抗の大きい金属でも良いが、抵抗の大きい金属の場合には、誘導加熱により温度上昇しやすくなるため、コストの面からも、実用にはアルミニウムが適している。

また、防磁リング２と加熱コイル１の距離が近すぎると、防磁リング２の中を加熱コイル１から発生する磁束線が多く通過するため、漏洩する磁界の遮蔽効果が大きくなる反面、加熱効率が低下する。防磁リング３は帯状のアルミニウム板を折り曲げにより、両端部４の板圧方向に面同士を重ね合わせ、一方の短部を固定し、もう一方の短部に１０ｋＨｚ以上の周波数の振動を加えながら、加圧することで、アルミニウムの表面の酸化皮膜などがとれて、さらに摩擦熱によりアルミニウム原子が固相接合されている。このときの摩擦熱による温度はアルミニウムの融点である６６０℃までは行かず、４００℃程度で接合できるため、設備を痛めにくく、ランニングコストも安い。アルミニウム原子同士で固相接合するために、酸化皮膜の生成による電気抵抗の増大がないため、電気的接続の信頼性が高い接合といえる。

図２は本発明の実施の形態１における防磁リングの上面図と部分拡大図である。

図２において、両端部４には平面部５を設けている。平面部５を設けることにより、超音波接合時の接合面の不一致による接合不良を防止し、確実に接合することができる。また、平面部５またはその近傍に位置決め部６を設け、超音波接合時に防磁リングを固定して作業する際の固定位置のばらつきを低減するとともに、接合後に接合部１０の外側２箇所にかしめ部７を設けることで、加熱コイル１の加熱時の防磁リング３の熱変形による応力に対して強固にすることができる。

また、位置決め部６は孔であっても、そうでなくても加工時に、振動による接合やかしめによる固定の位置を抑制できる形状であれば良い。

また、かしめ部７は、平面部５にあるかしめ孔８と両端部４付近の金属板を略垂直に曲げて作成した曲げ部９から構成されており、曲げ部９をかしめ孔８に挿入してその後、プレスすることにより金属板の両端部が固定される。本実施例においてはかしめ方法はアルミニウムのプレスによる固定であるが、他にも異なる金属材料などであるステンレスのリベットのプレスによる固定であっても良いし、かしめにより固定できれば材料や形状は問わないが、コスト面からも防磁リング３の材料そのものでかしめるのが最も安い。

また、かしめ部７は１箇所であっても良いが、接合部１０の外側の２箇所設けることで
、さらに接合部１０にかかる熱応力を軽減して電機的接続の信頼性を高めている。

図３は本発明の実施の形態１における防磁リングの接合部付近の正面図である。

図３において、かしめ部７の断面形状は本実施の形態では長方形であり、長方形にすることで単純な曲げによる、曲げ部ができるため加工がしやすい。

以上のように、本発明にかかる防磁リングを備えた誘導加熱コイルは、防磁リングの加工時にアルミや銅などの抵抗の低い金属でも、融点まで温度を高めることなく、両端を重ね合わせて固相接合することができる超音波接合を用いるため、加工費が安く、接合部の応力にも強く、電気的接続の信頼性も高くすることができるので、防磁リングを備えた誘導加熱機器等の用途にも適用できる。

１加熱コイル
２ベース
３防磁リング
４両端部
５平面部
６位置決め部
７かしめ部
８かしめ孔
９曲げ部
１０接合部
１１重ね合わせ部

Claims

加熱コイルと、前記加熱コイルの外周近傍に設けられ前記加熱コイルから漏洩する磁界を抑制する金属性の防磁リングと、を備え、
前記防磁リングは、帯状の金属板を曲げ、前記金属板の両端部には、所定の長さの平面部を有し、前記平面部同士を重ね合わせ、少なくとも一方の端部の面に１０ｋＨｚ以上の周波数の振動を加えながら加圧することにより酸化膜がとれて前記金属板の融点より低い温度で固相接合されるとともに、
前記防磁リングには、帯状の金属板の曲げによる円形状の環状部を有し、前記加熱コイルの誘導加熱時の前記防磁リングの前記環状部の熱変形を前記平面部から逃がすように前記環状部と前記平面部の間に段差を設けることを特徴とする誘導加熱コイル。
前記平面部は２箇所のかしめ部で固定され、２箇所の前記かしめ部間で前記平面部同士を重ね合わせ、接合されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱コイル。
前記平面部はそれぞれかしめ孔と、前記端部またはその近傍に設けられた前記平面部と略直角に曲げられた曲げ部とを有し、一方の前記平面部の前記曲げ部が他の前記平面部の孔を貫通してかしめられて前記平面部間の接続を保持してなることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱コイル。
前記かしめ部による固定がなされる前に少なくとも一方の前記端部の面に１０ｋＨｚ以上の周波数の振動を加えながら加圧することにより固相接合される請求項２または３に記載の誘導加熱コイル。
両前記端部の近傍に加工用の位置決め部を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱コイル。