JP6894616B1 - 積層鉄心の加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図14は従来の加熱装置の基本構成を説明する図であり、加熱装置100は、ベース101と、このベース101から起立するセンターガイド102と、このセンターガイド102を囲うようにしてベース101に載せられるベースプレート103及び下部プレート104と、ベースプレート103、下部プレート104及びセンターガイド102を囲うようにして配置される誘導加熱コイル105と、シリンダ106で吊るされるトッププレート107及び上部プレート108とを備えている。
熱硬化性樹脂は、加熱により流動化し、その後に硬化する。通電を停止すると、鉄心109は自然冷却され、センターガイド102から鉄心109が取り外される。
鉄心109には、単純な穴空き板(ドーナツ板)の他、ドーナツ板部111の内周にツース(歯)部112を有し、外周に耳部113を有する形状のものも、実用に供されている。
加えて、ドーナツ板部111のマス(質量)は大きく、耳部113のマスは小さい。マスが大きい部位よりもマスが小さな部位が温度上昇する。
図1(a)に示すように、鉄心18は、中央穴38が空いているドーナツ板部41と、このドーナツ板部41の外周に120°ピッチで設けた耳部42とを有する。
そして、鉄心18を囲う誘導加熱コイル19の内側に且つ耳部42の近傍に抑制フェライト44が配置されている。
耳部42へ向かう可能性のある磁束45が、抑制フェライト44へ向かうため、耳部42の加熱が抑制される。
結果、加熱時間t2が60秒で、温度T2が180℃になった。加熱時間t2が延びたため、生産性が低下する共に電気エネルギーの消費が高まり、本発明の目的を達成するに至らなかった。
図3(a)に示すように、鉄心18の中心点48を中心にして、鉄心18を60°回した。耳部42が抑制フェライト44から離れたため、抑制フェライト44の抑制効果が弱められる。
図3(b)に示すように、耳部42の頂部の温度を耳部頂部の温度T1、耳部42の基部(裾)の温度を耳部基部の温度T2、ドーナツ板部41の外周の温度をドーナツ板部の温度T3とする。温度T1、T2、T3の温度曲線を図4で説明する。
一方、ドーナツ板部の温度T3が180℃に達したときの加熱時間は51秒であった。図2より1秒長くなった。
図1(a)の形態では交差角θは0であり、図3(a)の形態では交差角θは60°であった。この60°は、3個の抑制フェライト44の配置ピッチ120°の半分(1/2)に相当する。
60°のθを0に近づけると、温度T2=温度T3となることが予測される。
そこで交差角θを変更し、温度T2〜T3と加熱時間の関係をさらに調べた。
交差角θを45°にすると、耳部基部の温度が180°に到達する時間は51.5秒であり、ドーナツ板部の温度が180°に到達する時間は50.5秒であった。
所要加熱時間に着目すると、交差角が45°は60°と遜色が無い。一方、交差角が25°では60°より4秒も長く、交差角が0°では60°より9秒も長い。交差角が45°未満では所要加熱時間が長くなり生産性の点で難がある。
請求項1に係る発明は、積層された鉄心を処理対象とし、前記鉄心に塗布されている接着剤を加熱処理する積層鉄心の加熱装置であって、
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、60°に設定されていることを特徴とする。
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、45°〜75°の範囲に設定されていることを特徴とする。
ベースプレートと、このベースプレートに載せる下部プレートと、この下部プレートに載っている前記鉄心に載せる上部プレートと、この上部プレートに載せるトッププレートとを備え、前記ベースプレートと前記トッププレートとは、磁束を通しにくいステンレス鋼製とされ、
前記下部プレートと前記上部プレートとは、磁束を通す炭素鋼製とされ、
前記誘導加熱コイルを囲う筒型フェライトと、この筒型フェライトの下端から前記下部プレートへ延びる下部フェライトと、前記筒型フェライトの上端から前記上部プレートへ延びる上部フェライトとを備えていることを特徴とする。
この加熱装置は、前記鉄心に設けられている中央穴へ挿入されるセンターガイドを備えており、このセンターガイドは、外径が変更できる外径可変チャック機構であり、
前記外径可変チャック機構は、平面視で120°ピッチで配置される3個の爪を有し、
前記爪の2個は固定爪であり、残りの1個はエアシリンダで駆動される可動爪であることを特徴とする。
十分に離すことで、抑制効果を弱めて、耳部基部の昇温遅れを解消して、所要加熱時間を短くすることができた。
交差角は60°に設定する。交差角が一義的に決まっているので、抑制フェライトの配置に係る検討時間や設計時間の短縮が図れる。
十分に離すことで、抑制効果を弱めて、耳部基部の昇温遅れを解消して、所要加熱時間を短くすることができた。
交差角は45°〜75°の範囲に設定する。交差角に幅があるため、抑制フェライトの配置に係る設計の自由度が高まる。
ただし、筒型フェライトから延びる磁束は一部がベースプレートやトッププレートで遮断される。この遮断には磁束が通りにくくなることを含む(以下同様)。
筒型フェライトから延びる磁束は、下部フェライトと上部フェライトで、下部フェライトと上部フェライトとで誘導され、鉄心の加熱に供される。
珪素鋼板のコイルからプレスで打ち抜き形成された鉄心18の上下面に、局部的(又は全面的)に数μm厚さの接着剤が塗布され、塗布された穴空き板が所定枚数パイリング(積層)されて、例えば50〜150mm高さの積層鉄心が得られる。
好ましくは、下部プレート14と上部プレート15は、センターガイド24との間に数mm程度の隙間δ1を確保する。この隙間δ1により、下部プレート14と上部プレート15からセンターガイド24への伝熱を遮断もしくは抑制する。
センターガイド24の熱膨張が大きいときにはδ2は20μm近傍に設定し、熱膨張が小さいときにはδ2は10μm近傍に設定すればよい。
図6に示すように、センターガイド24に冷媒通路25を内蔵し、この冷媒通路25に水などの冷媒を流す。冷媒を流すことでセンターガイド24の温度上昇を抑制し、センターガイド24の外径をほぼ一定にすることができる。
外径可変チャック機構30は、例えば、架台ベース11に載せられるレール31と、このレール31に移動可能に嵌められるスライダ32と、このスライダ32を駆動するエアシリンダ33と、スライダ32から上へ延びて門型ベース12、ベースプレート13、下部プレート14、鉄心18及び上部プレート15を貫通する柱状の可動爪34と、この可動爪34に平行に配置されベースプレート13から上へ延びて下部プレート14、鉄心18及び上部プレート15を貫通する柱状の固定爪35とからなる。
鉄心をセットする前に、図11(a)に示すように、固定爪35の外接円37から可動爪34を後退させる。
加熱の過程で、鉄心18が、図面左右方向へずれることはない。寸法精度の良好な積層鉄心が得られる。
図12に示すように、図5又は図7で説明した加熱装置10に、さらに、誘導加熱コイル19を囲う筒型フェライト21と、この筒型フェライト21の下端から下部プレート14へ延びる下部フェライト22と、筒型フェライト21の上端から上部プレート15へ延びる上部フェライト23とを追加してもよい。
誘導加熱コイル19で発生した磁束は、筒型フェライト21と、下部プレート14及び上部プレート15と、ベースプレート13とトッププレート16とを通過する。
筒型フェライト21で磁束の活用が促される。
下部プレート14及び上部プレート15は磁束で加熱され、鉄心18へ伝熱される。
ベースプレート13とトッププレート16とは磁束を通さないため、誘導加熱コイル19で発生した磁束は、筒型フェライト21と、下部プレート14及び上部プレート15とを通過する。
筒型フェライト21で磁束の活用が促される。
下部プレート14及び上部プレート15は磁束で加熱され、鉄心18へ伝熱される。
ステンレスには、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系がある。フェライト系とマルテンサイト系は磁性体であり、磁束をよく通すので適当でない。
一方、オーステナイト系(例えば、SUS304)は非磁性体であり、磁束を通しにくいので好適である。
一部の磁束26は上部プレート15や下部プレート14を介して鉄心18を通過する。また、別の磁束27はベースプレート13やトッププレート16に向かう。ベースプレート13やトッププレート16は、磁束27を遮断する。そのため、磁束27の有効活用が図れない。
すなわち、磁束27は、上部プレート15を通り、鉄心18を通過し、下部プレート14を通って、筒型フェライト21に戻る。結果、磁束27の有効活用が図れる。
よって、筒型フェライト21に、下部フェライト22及び上部フェライト23を付設することが有効となる。
Claims (4)
- 積層された鉄心を処理対象とし、前記鉄心に塗布されている接着剤を加熱処理する積層鉄心の加熱装置であって、
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、60°に設定されていることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。 - 積層された鉄心を処理対象とし、前記鉄心に塗布されている接着剤を加熱処理する積層鉄心の加熱装置であって、
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、45°〜75°の範囲に設定されていることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。 - 請求項1又は請求項2記載の積層鉄心の加熱装置であって、
ベースプレートと、このベースプレートに載せる下部プレートと、この下部プレートに載っている前記鉄心に載せる上部プレートと、この上部プレートに載せるトッププレートとを備え、前記ベースプレートと前記トッププレートとは、磁束を通しにくいステンレス鋼製とされ、
前記下部プレートと前記上部プレートとは、磁束を通す炭素鋼製とされ、
前記誘導加熱コイルを囲う筒型フェライトと、この筒型フェライトの下端から前記下部プレートへ延びる下部フェライトと、前記筒型フェライトの上端から前記上部プレートへ延びる上部フェライトとを備えていることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。 - 請求項1又は請求項2記載の積層鉄心の加熱装置であって、
この加熱装置は、前記鉄心に設けられている中央穴へ挿入されるセンターガイドを備えており、このセンターガイドは、外径が変更できる外径可変チャック機構であり、
前記外径可変チャック機構は、平面視で120°ピッチで配置される3個の爪を有し、
前記爪の2個は固定爪であり、残りの1個はエアシリンダで駆動される可動爪であることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
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