JP7236174B1 - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒状外周面部を有する被加熱物を効率良くかつ均等に加熱可能な加熱装置を提供する。
【解決手段】円筒状外周面３００ａを有する被加熱物Ｗを加熱する加熱装置1であって、被加熱物Ｗを支持する支持部材４０と、支持部材４０に対して上下方向Ａ１,Ａ２に相対移動可能に設けられ、下端部が開口する被加熱物Ｗを収容する収容空間Ｓｐを画定する内壁面２０ａ、２０ｂを備え、支持部材４０上に配置されることで収容空間Ｓｐが閉鎖され、支持部材４０と離間することで被加熱物Ｗの搬入又は搬出を可能にする被覆部材２０と、被覆部材２０によって保持され、収容空間Ｓｐにおいて被加熱物Ｗの円筒状外周面３００ａを包囲するように上下方向に設けられた被加熱物Ｗを加熱するための光を放射する複数のリング状光源５０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータコア等の円筒状外周面部を有する被加熱物を効率良くかつ均等に加熱可能な加熱装置に関する。

電気モーターを構成するローターの鉄心部分に当たる部品であるモータコアは、一般的には、金型を使ってプレス加工した電磁鋼板またはエッチング加工した電磁鋼板を、一定枚数を積層させて製造する。
一定枚数の電磁鋼板が積層されたモータコア（ロータコア）には、複数の磁石挿入孔が設けられており、これらにそれぞれマグネットを挿入した後に、その磁石挿入孔に樹脂を充填し、その充填した樹脂を硬化させることにより、モータコアにマグネットを固定することが行われている（例えば、特許文献１，２等を参照）。

特開２００８－１９９８９０号公報 特開２０１８－００７５６５号公報

上記した樹脂封止方法では、モータコアにセグメント磁石を入れ、これらを予熱した後、溶融樹脂を注入する。溶融樹脂を注入する前の予熱工程は、加熱により溶融させた液状の樹脂材を磁石挿入孔に充填する際に、樹脂材の温度が低下して流動性が落ちて充填しにくくなり、また充填されても硬化しにくくなるのを防ぐためには、必須の工程である。
この予熱工程では、樹脂材の充填性を良好に保ちつつ生産効率を向上するためには、できるだけ短時間で、かつ、均一に目標温度に電磁鋼板が所定数積層されたモータコアを加熱する必要がある。特に、モータコアのうち、外周部に配置されかつ樹脂材が充填される磁石挿入孔付近の温度を、モータコアの上下方向および円周方向において均一かつ目標温度になるように速やかに加熱する必要がある。
さらに、大量のモータコアの処理を効率化しかつ自動化していくには、予熱工程を製造工程内にインラインで組み込み、流れ生産を阻害しないようにする要請もある。

本発明の目的の一つは、円筒状外周面部を有する被加熱物を効率良くかつ均等に加熱可能な加熱装置を提供することにあり、より特定的には、モータコアの樹脂充填前の予熱工程において、モータコアおよびその保持治具を均一かつ効率的に加熱できる加熱装置を提供することにある。
本発明の目的の一つは、モータコアの製造工程に予熱工程をインラインで組み込み可能で、予熱工程の自動化を可能にする加熱装置を提供することにある。

本発明の第１の側面に係る加熱装置は、円筒状外周面を有する被加熱物を加熱する加熱装置であって、
被加熱物を支持する支持部材と、
前記支持部材に対して上下方向に相対移動可能に設けられ、下端部が開口する被加熱物を収容する収容空間画定する内壁面を備え、前記支持部材上に配置されることで前記収容空間が閉鎖され、前記支持部材と離間することで被加熱物の搬入又は搬出を可能にする被覆部材と、
前記被覆部材によって保持され、前記収容空間において被加熱物の円筒状外周面を包囲するように上下方向に設けられた被加熱物を加熱するための光を放射する複数のリング状光源と、を有する。

好適には、前記被覆部材の内壁面は、前記複数のリング状光源からの光を被加熱物の側に向けて反射する反射面を備える。さらに好適には、前記反射面は、被覆部材の内壁面を鏡面加工した鏡面で形成されている、構成を採用できる。

前記複数のリング状光源の各々は、光を放出するフィラメントと、当該フィラメントをカバーするガラス管を有し、
前記ガラス管には、前記フィラメントから放出された光を被加熱物の側に向けて反射する反射面が形成されている、構成を採用できる。
好適には、前記被覆部材の反射面が形成された内壁面は、円筒状内壁面であり、
前記円筒状内壁面と、前記複数のリング状光源と、被加熱物の円筒状外周面とは、同心状に配置されている、構成を採用できる。

さらに好適には、前記被覆部材の内壁面に設けられ、前記複数のリング状光源の、隣り合う２つのリング状光源の間の相互の光の入射を遮る遮光部材を有する、構成を採用できる。
この場合に、前記遮光部材で隔てられた前記隣り合う２つのリング状光源の出力をそれぞれ独立に制御する給電装置をさらに有する、構成を採用できる。

好適には、前記遮光部材は、熱膨張による変形を阻止するための構造を有する、構成を採用できる。
また、前記被加熱物は、環状の薄鋼板が所定数積み重ねられたモータコアを含み、このモータコアは、当該モータコアの中心部を貫通する支持柱と当該支持柱が設けられた支持プレートを有する保持治具によって保持され、
前記複数のリング状光源は、前記モータコアの円筒状外周面を加熱し、
前記保持治具を加熱するための加熱機構をさらに有する、構成を採用することも可能である。

本発明の第２の側面に係る加熱装置は、被加熱物を加熱するための光を放射する一定方向に配列された複数の光源と、
前記複数の光源間の相互の光の入射を遮る遮光部材と、
前記遮光部材で隔てられた光源の出力をそれぞれ独立に制御する給電装置と
を有する。

本発明によれば、円筒状外周面部を有する被加熱物、より特定的には、モータコアの外周部付近に配置される樹脂材が充填される磁石挿入孔付近の温度を、モータコアの上下方向および円周方向において均一かつ迅速に加熱することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る加熱装置の一部に縦断面図を含む概略構成図。 図１の加熱炉の被覆部材が上昇した状態を示す加熱炉の縦断面図。 図１の加熱炉のＡ－Ａ線断面図。 リング状光源の構造を示す平面図。 図５Ａのリング状光源Ｃ１－Ｃ１断面図。 遮光部材の平面図。 遮光部材の一変形例を示す平面図。 被加熱物の正面図。 図６Ａの被加熱物の上面図。 モータコアの正面図。 図７Ａのモータコアを構成する一枚の薄鋼板の平面図。 モータコアを保持する保持治具の正面図。 図８Ａの保持治具の上面図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態である加熱装置１について説明する。
図１に本発明の一実施形態に係る加熱装置の構成を示し、図２に加熱装置の開放状態にある加熱炉１０の構造を示し、図３に図１の加熱炉１０のＡ－Ａ線断面図を示す。
加熱装置１は、加熱炉１０と、給電装置１００とを有する。
加熱炉１０は、被加熱物Ｗを支持する支持部材４０と、支持部材４０に支持された被加熱物Ｗを覆う被覆部材２０と、被加熱物Ｗを加熱するための光を放射する複数のリング状光源５０と、複数のリング状光源５０が放射する光を遮るための遮光部材３０とを有する。

被覆部材２０は、天井部２０ｃを有し下端部が開口する円筒形状に形成された部材であり、円筒状内壁面２０ａと天井部２０ｃの下面である天井面２０ｂとにより被加熱物Ｗを収容する収容空間Ｓｐを画定している。被覆部材２０は、耐熱性の金属材料で形成され、円筒状内壁面２０ａは、上記したリング状光源５０からの放射される光を反射するように、鏡面加工されている。なお、本実施形態では、円筒状内壁面２０ａを鏡面加工された反射面としているが、これに限定されるわけではなく、蒸着等によって反射膜を円筒状内壁面２０ａ上に形成することも可能である。なお、天井面２０ｂも鏡面加工等により反射面としてもよいが、非反射面としてもよい。
被覆部材２０は、図１および図２から分かるように、図示しない昇降機構により、支持部材４０に対して、上方向Ａ１および下方向Ａ２に移動可能になっている。なお、支持部材４０を被覆部材２０に対して上方向Ａ１および下方向Ａ２に移動させることも可能である。

被覆部材２０は、天井部２０ｃには、排気管２１が設けられており、被覆部材２０の収容空間Ｓｐ内で発生するガスを外部に排出可能となっている。排気管２０の入口には、整流器２２が設けられている。この整流器２２は、収容空間Ｓｐ内で発生するガスを外部に排出する際に、収容空間Ｓｐ内の空気またはガスに乱流が生じるのを抑制して、被加熱物Ｗに温度ムラが生じるのを抑制するために設けられている。整流器２２は、これに限定されないが、例えば、円筒状の外周面を備え、この外周面の全周から均等にガスを取り込むガス取り込み口を持つ構造を採用できる。この整流器２２の全周囲から均等にガスを取り込んでガスを排気管２１に流通させることで、収容空間Ｓｐ内のガスの流れの偏りを極力抑制して、被加熱物Ｗに発生する温度ムラを抑制することができる。また、被加熱物Ｗを加熱することでアウターガスが生じる場合には、排気管２１にポンプを接続し、収容空間Ｓｐ内のガスを一定流量で外部に強制的に排出させることもできる。ポンプを使用しない場合には、光加熱により温度上昇したガスの上昇流を利用して自然に排気する。

複数のリング状光源５０は、図３に示すように、円筒状内壁面２０ａの内側に上下方向に所定の間隔をおいて配置されている。
複数のリング状光源５０の各々は、図４Ａに示すように、リング状部５２とリング状部５２の両方の終端部に連なるストレート部５３とからなる透明なガラス管５１と、ガラス管５１のリング状部５２内に設けられた光を放出するリング状のフィラメント５４とを有する。
ガラス管５１のストレート部５３は、発熱しないように、フィラメント５４は設けられておらず、フィラメント５４の端部に接続された給電配線５５が挿通している。給電配線５５は、後述するように、図１に示す給電装置１００に電気的に接続されている。
ストレート部５３は、後述するように、被覆部材２０の円筒状の壁部を貫通し、当該壁部に固定されて支持されている。
複数のリング状光源５０の各々は、本実施形態では、ハロゲンガスがガラス管５１内に封入されたハロゲンランプである。ハロゲンランプはタングステン製やニクロム線等のフィラメント５４に通電してそれを高温にし、そこから放射される光（この光の波長は近赤外域～可視域の電磁波）を利用する。遠赤外ランプやキセノンランプやレーザー等の光源を使用することも可能である。ハロゲンランプは、放射エネルギーへの変換効率が比較的高い点や、出力をコントロールしやすい、給電装置１００を小型化でき、低コスト化できる等のメリットがある。
光源として、例えば、ニクロム線を使用する場合には、ガラス管５１でカバーしない構成を採用することも可能である。

図４Ｂに図４ＡのＣ１－Ｃ１線断面図を示す。
ガラス管５１のリング状部５２は、図４Ｂに示すように、リング状部５２の周面５２ａの外側の領域Ｒ１に反射膜Ｃｔが形成されている。反射膜Ｃｔが形成された領域Ｒ１の範囲は、素線５４を中心として周面５２ａの外側の１８０度の範囲である。しかし、領域Ｒ１の範囲はこれに限定されるわけではなく、１８０度より大きい範囲であってもよいし、１８０度より小さい範囲であってもよく、適宜調整可能である。
反射膜Ｃｔは、後述するように、素線５４から放出された光を被加熱物Ｗの側に向けて反射する役割を果たす。反射膜Ｃｔの形成材料は、セラミックであるが、これに限定されるわけではなく、耐熱性があり光を反射する特性のある材料であればよい。

複数の遮光部材３０は、図１および図２に示すように、上下方向に間隔をもって配置された複数のリング状光源５０のうち、上下方向において隣り合う２つのリング状光源５０,５０間に配置されるものと、複数のリング状光源５０のうち最上部に配置されたリング状光源５０のさらに上部に配置されたものと、複数のリング状光源５０のうち最下部に配置されたリング状光源５０のさらに下部に配置されたものとからなる。
遮光部材３０は、図１～図３から分かるように、被覆部材２０の円筒状内壁面２０ａに固定されている。固定方法は、溶接や、ボルトによる締結など、種々存在し、適宜最適な固定方法を採用できるが、詳細説明は省略する。

図５Ａに遮光部材３０の構造を示す。
遮光部材３０は、図５Ａに示すように、環状円板からなり、内周円から外周側に向けて半径方向に伸びる複数のスリット３１が所定の角度間隔で形成されている。遮光部材３０は、セラミックや金属などの耐熱性部材で形成され、上記したリング状光源５０からの光を遮る役割を果たす。複数のスリット３１は、リング状光源５０からの光により遮光部材３０の温度が上昇によって熱膨張した際に、遮光部材３０が変形するのを防ぐ役割を果たす。

上下方向において隣り合う２つのリング状光源５０,５０間に配置された複数（３枚）の遮光部材３０は、隣り合う２つのリング状光源５０,５０の間で一方から他方へ光が入射するのを防ぐ役割を果たす。すなわち、隣り合う２つのリング状光源５０,５０の間で相互の光の入射を遮る。なお、これら複数（３枚）の遮光部材３０を設けた理由については後述する。

複数のリング状光源５０のうち最上部に配置されたリング状光源５０のさらに上部に配置された遮光部材３０は、最上部に配置されたリング状光源５０から放射される光を遮ることにより、主に、被覆部材２０の天井部の過熱を防ぐために設けられている。
複数のリング状光源５０のうち最下部に配置されたリング状光源５０のさらに下部に配置された遮光部材３０は、最下部に配置されたリング状光源５０から放射される光を遮ることにより、主に、支持部材４０の過熱を防ぐために設けられている。
なお、遮光部材３０の構造は、図４Ａの構造に限定されるわけではなく、遮光機能を有していれば種々の態様を採用できる。
例えば、図４Ｂに示すように、扇状の分離した複数の遮光部材３０Ａを組み合わせて被覆部材２０の円筒状内壁面２０ａに固定し、隣り合う遮光部材３０Ａの間に隙間Ｇｐを形成することで、遮光機能を実現しつつ遮光部材３０Ａの変形を防止できる。

支持部材４０は、耐熱性の金属材料で形成され、凹部４１と、被覆部材２０の下端面２０ｅに当接する上端面４０ａとを有する。
支持部材４０の凹部４１には、被加熱物Ｗを支持するための複数の支持ピン４５と、被加熱物Ｗを底部から加熱するための加熱機構としての光源６０とが設けられている。
複数の支持ピン４５は、後述するように、被加熱物の自動搬入・搬出を容易にするために、先端部が支持部材４０の上端面４０ａから上方に突出している。
複数の光源６０は、直線状に形成されているが、リング状光源５０と基本的には同様の構造を有している。非加熱部である両端部６１が支持部材の壁部により支持されている。なお、複数の光源６０は直線状のものとしたが、これに限定されるわけではなく、他の形状を採用することも可能である。複数の光源６０には、図示しない給電配線を通じて給電装置１００から電力が供給される。
支持部材４０は、後述するように、支持部材４０に対して被覆部材２０が下降して被覆部材２０の下端面２０ｅが支持部材４０の上端面４０ａに当接した状態になると、被覆部材２０の下端の開口を閉鎖して収容空間Ｓｐを外部から遮断する。

給電装置１００は、図１に示すように、コントローラ１０２と、複数のリング状光源５０および複数の光源６０への供給電力を制御する複数のドライバ１０５とを有する。なお、複数の光源６０に対応するドライバ１０５は、一つしか図示していないが、複数の光源６０にそれぞれ対応してドライバ１０５を設けることができる。あるいは、共通のドライバ１０５で複数の光源６０の出力を共通に制御することも可能である。
コントローラ１０２は、プロセッサやメモリなどのハードウエアと、所要のソフトウエアを含み、複数のドライバ１０５にそれぞれ独立の制御指令を出力可能に形成されている。
複数のドライバ１０５の各々は、コントローラ１０２からの制御指令に応じて、複数のリング状光源５０および複数の光源６０への供給電力を制御する。
複数のドライバ１０５の各々は、例えば、サイリスタを内蔵し、このサイリスタをコントローラ１０２から与えられる指令電圧に応じてオンオフ制御することで、商用電源から供給される交流電圧を所望の大きさの交流電圧に変換することができる。このため、給電装置１００は比較的簡易な構成で、小型化することができる。

図６Ａ～図８Ｂに被加熱物Ｗの一例を示す。
被加熱物Ｗは、環状の薄鋼板３０１が所定数積み重ねられたモータコア３００と、このモータコア３００を保持する保持治具２００とを含む。
環状の薄鋼板３０１を所定数積み重ねると、所定枚数の薄鋼板３０１の外周面３０１ａによって、モータコア３００の円筒状外周面３００ａが画定される。また、所定数積み重ねられた環状の薄鋼板３０１の内周面３０１ｈがモータコア３００の中心部の貫通孔３００ｈを画定している。
保持治具２００は、矩形状の外形をもつ金属製の支持プレート２０１と、支持プレート２０１の中心部に支持プレート２０１に対して垂直に設けられた円柱状の支持柱２０２を有する。支持柱２０２がモータコア３００の貫通孔に３００ｈに嵌合挿入されている。

モータコア３００は、図示しない複数の磁石挿入孔が外周部付近に設けられており、これらにそれぞれマグネットを挿入した後に、その磁石挿入孔に樹脂を充填し、その充填した樹脂を硬化させることにより、マグネットが固定される。上記したように、この樹脂充填工程前に、モータコア３００を所定の温度まで加熱しておく予熱工程が必須である。加熱装置１は、この予熱工程に用いられる。

被加熱物Ｗのモータコア３００の円筒状外周面３００ａと保持治具２００の支持柱２０２とは、図３に示すように、被覆部材２０の円筒状内壁面２０ａと、複数のリング状光源５０と、遮光部材３０と、同心状に配置されている。
複数のリング状光源５０は、図１および図２に示すように、被加熱物Ｗのモータコア３００の円筒状外周面３００ａの上端部から下端部までの加熱が可能に配置されている。

次に、加熱装置１による、被加熱物Ｗの予熱工程の手順の一例について説明する。
図２に示すように、加熱炉１０の被覆部材２０を支持部材４０に対して上方向Ａ１に上昇させる。このとき、複数のリング状光源５０および複数の光源６０には給電装置１００から電力が既に供給され、複数のリング状光源５０および複数の光源６０から加熱用の光が放出された状態にあるものとする。

次いで、図示しないハンドリングロボット等の搬送装置を使用して、被加熱物Ｗを支持部材４０の支持ピン４５の上に置く。
次いで、図１に示すように、上昇させた状態の被覆部材２０を下降させ、被覆部材２０の下端面２０ｅを支持部材４０の上端面４０ａに当接させる。これにより、被覆部材２０の収容空間および支持部材４０の凹部で画定される空間が閉鎖され、被加熱物Ｗの加熱が開始される。
被加熱物Ｗの加熱により発生するガス等を含めて収容空間Ｓｐ内の気体は徐々に排気管２１を通じて外部へ排出される。
なお、被加熱物Ｗの加熱中に、閉鎖された収容空間Ｓｐ内に不活性ガス等の所要のガスを供給しながら、被加熱物Ｗを加熱することができる。

複数のリング状光源５０は、モータコア３００の円筒状外周面３００ａを包囲しているため、リング状光源５０から放出される光の一部は、円筒状外周面３００ａの全周に放射される。
リング状光源５０から放出される光のうち、リング状光源５０の半径方向外側に向かう光の一部は、ガラス管５１のリング状部５２に形成された反射膜Ｃｔでモータコア３００の円筒状外周面３００ａに向かって反射する。
リング状光源５０から放出される光のうち、リング状光源５０の半径方向外側に向かう光の一部は、被覆部材２０の円筒状内壁面２０ａに達すると、円筒状内壁面２０ａが円筒形状であることから、モータコア３００の円筒状外周面３００ａに向かって反射する。
光源６０から放射される光は、保持治具２００の支持プレート２０１に主に当てられ、保持治具２００を加熱する。
このように、加熱炉１０においては、複数のリング状光源５０および光源６０からの光が効率的に被加熱物Ｗの加熱に利用されるため、被加熱物Ｗの温度を迅速に上昇させることができる。

ここで、被加熱物Ｗの温度が均一になるようにするための温度制御の一例について説明する。
加熱炉１０内で生じた熱は、上方向に向かって上昇するため、モータコア３００の上側にいくほど雰囲気の温度は高くなりやすい。
このため、複数のリング状光源５０の出力を独立に調整することが必要である。一般的には、上方に位置するリング状光源５０ほど、出力を落とし、下方に配置されたリング状光源５０ほど出力を大きくする。
例えば、モータコア３００の温度を非接触で検出できる温度センサを加熱炉１０内に設け、検出される温度を給電装置１００のコントローラ１０２にフィードバックし、モータコア３００の温度が均一になるように、複数のリング状光源５０の出力を独立に制御することも可能である。
また、あらかじめ実験等により、モータコア３００の温度を均一にするための複数のリング状光源５０のそれぞれの出力を求めておき、この情報に従って、リング状光源５０に供給する電力を調整することも可能である。

ここで重要な事は、各リング状光源５０の出力を正確に制御するには、上下方向において隣り合うリング状光源５０,５０の間の相互の光の入射を避ける必要がある。一のリング状光源５０に他のリング状光源５０からの光が入射すると、一のリング状光源５０へ供給する電力を正確に制御したとしても、目標の出力に制御することが困難になるからである。これを避けるために、最上段および最下段に配置されたリング状光源５０を除く３つのリング状光源５０の間に遮光部材３０が配置されている。

上記のようにして、モータコア３００を所定時間加熱する。具体的には、モータコア３００の図示しない樹脂材が充填される磁石挿入孔付近の温度が、モータコア３００の上下方向および円周方向において均一かつ目標温度に達するように加熱する。
被加熱物Ｗ（モータコア３００）の所要の加熱が完了したところで、図２に示したように、支持部材４０から離間させるために被覆部材２０を上昇させ、被加熱物Ｗを搬出できるようにする。そして、被加熱物Ｗを図示しないハンドリングロボット等の搬送装置を使用して、支持部材４０の支持ピン４５の上から搬出してこれを樹脂充填工程に送るとともに、新たに加熱すべき被加熱物Ｗを支持部材４０の支持ピン４５の上に搬入する。これらの手順を繰り返すことにより、大量のモータコア３００の加熱を流れ作業で実行できる。

複数のリング状光源５０を用いた光加熱のメリットについて説明する。
第１に、複数のリング状光源５０を用いると、モータコア３００の円筒状外周面３００ａを非接触で加熱することができ、パーティクルがモータコア３００に付着する等の不具合を防ぐことができ、高いクリーン度を保つことができる。
第２に、モータコア３００は、上記したように、複数の薄鋼板３０１が積層されたものであり、このモータコア３００の外周面を急激に加熱すると、複数の薄鋼板３０１の外周部が熱変形を起こし、複数の薄鋼板３０１の間に隙間が形成されてしまい、不良品となってしまう可能性がある。複数のリング状光源５０は、上記したように、それぞれ独立に制御できるとともに、供給する電圧をサイリスタでコントロールすることによって、比較的簡単に複数のリング状光源５０の出力を微調整することができる。このため、加熱の初期は、複数の薄鋼板３０１の外周部に熱変形が生じないように各リング状光源５０の出力をコントロールし、モータコア３００の内部に向かって熱が浸透していくに従って、各リング状光源５０の出力を上げていけば、熱変形の問題を防ぐことができ、かつ、モータコア３００の円周方向および上下方向の温度を均等に上昇させつつ目標温度まで加熱することができる。すなわち、リング状光源５０を用いると、高精密に出力をコントロールできることができ、この高精密に出力をコントロールできるという特徴を担保するために、遮光部材３０が設けられている。なお、モータコア３００の図示しない複数の磁石挿入孔の周辺を加熱する際の目標温度は、樹脂充填工程において用いる樹脂の融解温度付近の温度である。

光加熱以外の加熱方法として、例えば、誘導加熱が挙げられる。誘導加熱によるモータコア３００の加熱におけるデメリットは、第１に装置が大型化し、かつ、コストが高くなる点である。誘導加熱では、モータコア３００の周囲に加熱コイルを設け、スイッチング素子を用いて商用電源から非常に高い周波数の電流を生成し、加熱コイルに供給する必要があり、装置が複雑で、大型化し、コストが高くなる。
第２に、誘導加熱による加熱のコントロールは、加熱コイルに供給する電流の周波数の調整と加熱コイルに供給する電流の大きさの調整が必要であり、これらの調整を実施して上記した外周部の熱変形の問題を解消しつつ、モータコア３００の外周部付近であって複数の磁石挿入孔が形成される箇所の周辺の温度を円周方向および上下方向に均一に目標温度まで加熱するのは非常に難しい。特に、誘導加熱による加熱は、目標温度を超えて薄鋼板３０１を過熱させてしまいやすく、薄鋼板３０１を熱酸化させてしまう可能性もある。
これと比較して、光加熱では、それぞれのリング状光源５０の供給する電圧を微調整することで、モータコア３００の外周部の熱変形を確実に防ぎつつ、モータコア３００の外周部付近であって複数の磁石挿入孔が形成される箇所の周辺の温度を円周方向および上下方向に均一に目標温度まで容易に加熱することができる。また、光加熱では、出力コントロールが比較的容易であるため、目標温度を超えて薄鋼板３０１を過熱させて薄鋼板３０１が熱酸化するのを容易に回避できる。

モータコア３００の加熱は、上記したように、モータコア３００の外周部付近に設けられる図示しない複数の磁石挿入孔の周辺の温度が円周方向と上下方向において均一に目標温度に達するように実施される必要がある。したがって、モータコア３００の外周部付近の内部の温度は目標温度に達していなくても、複数の磁石挿入孔の周辺の温度が円周方向と上下方向において均一に目標温度に達しさえすれば、モータコア３００の予熱工程は完了する。
しかしながら、モータコア３００の中心部に近い側の内部の温度を上昇させないと、モータコア３００の外周部付近の加熱に用いた熱がモータコア３００の中心部に近い側の内部に向かって逃げていく。本実施形態では、モータコア３００の円筒状外周面３００ａを加熱した熱がモータコア３００の中心部に近い側の内部に逃げていくのを抑制してモータコア３００の加熱に要する時間を短縮させせるために、光源６０を用いて保持治具２００を加熱している。すなわち、保持治具２００を加熱することにより、保持治具の支持柱２０２が加熱され、支持柱２０２が直接接触するモータコア３００の貫通孔３００ｈから熱がモータコア３００の半径方向い外周に向けて伝わる。これにより、モータコア３００の円筒状外周面３００ａを加熱した熱がモータコア３００の外周側に偏った位置に配置された複数の磁石挿入孔周辺を通過してモータコア３００の内部に逃げていくのを阻止でき、モータコア３００の複数の磁石挿入孔周辺の温度上昇速度を高めることができる。

保持治具２００を加熱する加熱機構として光源６０を用いると、高いクリーン度を維持できる点でメリットがある。誘導加熱等の加熱機構を用いることも可能である。また、保持治具２００の保持プレート２０１に加熱ブロック等の加熱機構を直接接触させて加熱することも可能である。
さらに、保持治具２００の支持柱２０２の中心部にヒータを収容する収容空間を形成し、支持柱２０２を加熱することも可能である。このとき、支持柱２０２の上下方向での均熱性を保持するように、ヒータ巻き線の粗密を調整するなど、周知の方法で、支持柱２０２の上下方向の均熱性を保つのが好ましい。

モータコア３００を加熱する方法としては、他にも熱風をモータコア３００に直接吹き付ける方法が挙げられる。しかしこの方法では、熱風の偏りにより、モータコア３００の円周方向および上下方向の均等な温度制御が困難であり、熱風を吹き付けるため、パーティクル等がモータコア３００に付着してクリーン度が低下するという問題がある。

本実施形態によれば、上記の構成により、モータコア３００および保持治具２００を含む被加熱物Ｗを効率良くかつ均等に加熱可能である。
また、本実施形態によれば、上記の構成により、モータコア３００の製造工程に、予熱工程をインラインで組み込み可能となる。

本実施形態では、被加熱物Ｗとして、モータコア３００およびこれを保持する保持治具２００を例に挙げたが、これ以外にも、円筒状外周面を有する被加熱物であれば、本発明の加熱装置を適用可能である。

上記実施形態では、モータコア３００を大気中で光加熱する場合を例に説明した。しかしながら、被加熱物Ｗを加熱する際の目標温度が比較的高い場合には、大気中で光加熱すると電磁鋼板等からなる薄鋼板３０１が熱酸化してしまう可能性がある。これを防ぐ方法の一つとしては、不活性ガスを閉鎖された収容空間Ｓｐ内に供給しつつ、排気管２１に接続したポンプにより、収容空間Ｓｐのガスを一定流量で排気する。このとき、収容空間Ｓｐ内のガスの流れに偏りができるだけ出ないようにすることが、モータコア３００の均熱化の観点からは重要である。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。

１ 加熱装置
１０ 加熱炉
２０ 被覆部材
２０ａ 円筒状内壁面
２０ｂ 天井面
２０ｃ 天井部
２１ 排気管
２２ 整流板
３０ 遮光部材
３０ａ 内周縁部
３１ スリット
３０Ａ 遮光部材
Ｇｐ 間隙
４０ 支持部材
５０ リング状光源
５１ ガラス管
５２ リング状部
５２ａ 外周面
Ｃｔ 反射膜
５３ ストレート部
５４ フィラメント
５５ 給電配線
６０ 光源
１００ 給電装置
１０２ コントローラ
１０５ ドライバ
Ｗ 被加熱物
２００ 保持治具
２０１ 支持プレート
２０２ 支持柱
３００ モータコア
３００ａ 円筒状外周面
３００ｈ 貫通孔
３０１ 薄鋼板
３０１a 外周面
３０１ｈ 内周面
Ｇ ガス

Claims (8)

1. 円筒状外周面を有する被加熱物を大気圧下で加熱する加熱装置であって、
   被加熱物を支持する支持部材と、
   前記支持部材に対して上下方向に相対移動可能に設けられ、下端部が開口する被加熱物を収容する収容空間を画定する内壁面を備え、前記支持部材上に配置されることで前記収容空間が閉鎖され、前記支持部材と離間することで被加熱物の搬入又は搬出を可能にする金属材料で形成された被覆部材と、
   前記被覆部材の内側に配置されかつ前記被覆部材によって保持され、前記収容空間において被加熱物の円筒状外周面を包囲するように上下方向に設けられた被加熱物を加熱するための光を放射する複数のリング状光源と、を有し、
   前記複数のリング状光源の各々は、光を放出するフィラメントと、当該フィラメントをカバーしかつガスが封入されたガラス管を有し、
   前記被覆部材の内壁面に設けられ、前記複数のリング状光源の、隣り合う２つのリング状光源の間の相互の光の入射を遮る遮光部材をさらに有し、
   前記遮光部材は、環状円板からなり、内周円から外周側に向けて半径方向に伸びる複数のスリットが形成されている、加熱装置。
2. 前記被覆部材の内壁面は、前記複数のリング状光源からの光を被加熱物の側に向けて反射する反射面を備える、請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記反射面は、被覆部材の内壁面を鏡面加工した鏡面で形成されている、請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記被覆部材の反射面が形成された内壁面は、円筒状内壁面であり、
   前記円筒状内壁面と、前記複数のリング状光源と、被加熱物の円筒状外周面とは、同心状に配置されている、請求項２又は３に記載の加熱装置。
5. 前記遮光部材で隔てられた前記隣り合う２つのリング状光源の出力をそれぞれ独立に制御する給電装置をさらに有する、請求項１に記載の加熱装置。
6. 前記リング状光源の出力は、供給される電圧の調整によってコントロールされる、請求項５に記載の加熱装置。
7. 前記ガラス管には、前記フィラメントから放出された光を被加熱物の側に向けて反射する反射面が形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の加熱装置。
8. 前記被加熱物は、環状の薄鋼板が所定数積み重ねられたモータコアを含み、
   当該モータコアは、その中心部を貫通する支持柱と当該支持柱が設けられた支持プレートを有する保持治具によって保持され、
   前記複数のリング状光源は、前記モータコアの円筒状外周面を加熱し、
   前記保持治具を加熱するための加熱機構をさらに有する、請求項１に記載の加熱装置。
   
   

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