JPH0133535B2 - - Google Patents
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- JPH0133535B2 JPH0133535B2 JP56203989A JP20398981A JPH0133535B2 JP H0133535 B2 JPH0133535 B2 JP H0133535B2 JP 56203989 A JP56203989 A JP 56203989A JP 20398981 A JP20398981 A JP 20398981A JP H0133535 B2 JPH0133535 B2 JP H0133535B2
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- heating
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- annealing
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- core
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/42—Induction heating
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、誘導加熱によつて焼鈍する電動機の
鉄心焼鈍方法に関するものである。
鉄心焼鈍方法に関するものである。
小形電動機の鉄心には、一般に、JIS.C.2552、
2554に規定されている電気鉄板を使用している。
これらの電気鉄板は、鋼板製造者において、最終
の磁気特性を確保し、電気機器製造者に供給され
る。従つて、電気機器製造者では、磁気特性確保
のための、熱処理つまり焼鈍を施こすことなく、
鉄心として使用することができる。これらの材料
を、通常、フルプロ材と称している。ところが、
このフルプロ材を鉄心として加工する工程は打抜
き法を採用するのが一般的であり、この際、打抜
き加工による残留応力が発生し、鉄損の増加等が
起り、鋼板製造者出荷時の磁気特性が劣化するこ
とが知られている。この対策として、通常とられ
るのは、打抜いた鉄心の残留応力除去焼鈍であ
る。この焼鈍は、非酸化性雰囲気、例えばN2ガ
ス中で750℃２時間均熱が一般的であり、これに
より残留応力が除去される。さらに、低級の電気
鉄板（JIS.C.2554）では、残留応力除去と同時
に、結晶粒の成長が起り、大巾な鉄損の低減と、
低磁場での磁束密度の改良が起る。以上のように
低級電気鉄板では、焼鈍により磁束密度をほとん
ど劣化させず、鉄損低減が可能であるため、昨今
の小形電動機の高効率化に対応する手法として大
変有利であると認識されている。
2554に規定されている電気鉄板を使用している。
これらの電気鉄板は、鋼板製造者において、最終
の磁気特性を確保し、電気機器製造者に供給され
る。従つて、電気機器製造者では、磁気特性確保
のための、熱処理つまり焼鈍を施こすことなく、
鉄心として使用することができる。これらの材料
を、通常、フルプロ材と称している。ところが、
このフルプロ材を鉄心として加工する工程は打抜
き法を採用するのが一般的であり、この際、打抜
き加工による残留応力が発生し、鉄損の増加等が
起り、鋼板製造者出荷時の磁気特性が劣化するこ
とが知られている。この対策として、通常とられ
るのは、打抜いた鉄心の残留応力除去焼鈍であ
る。この焼鈍は、非酸化性雰囲気、例えばN2ガ
ス中で750℃２時間均熱が一般的であり、これに
より残留応力が除去される。さらに、低級の電気
鉄板（JIS.C.2554）では、残留応力除去と同時
に、結晶粒の成長が起り、大巾な鉄損の低減と、
低磁場での磁束密度の改良が起る。以上のように
低級電気鉄板では、焼鈍により磁束密度をほとん
ど劣化させず、鉄損低減が可能であるため、昨今
の小形電動機の高効率化に対応する手法として大
変有利であると認識されている。
ところで、この焼鈍は、電気抵抗発熱、ガス、
石油の燃焼熱を、伝導や輻射により、鉄心を加熱
する手法がとられている。この手法では、加熱効
率が37％あまりと悪く、大電力が必要であるとと
もに、加熱時間も長くかかる。さらに、大形の設
備が必要であり、かつ、24時間の連続操業をよぎ
なくされている。一方、省エネルギーの社会的問
題から、小形電動機の高効率化は、低コストで実
現せねばならず、いよいよ焼鈍工程は不可欠なも
のとなりつゝある。その点から、焼鈍での省エネ
ルギーも急務である。
石油の燃焼熱を、伝導や輻射により、鉄心を加熱
する手法がとられている。この手法では、加熱効
率が37％あまりと悪く、大電力が必要であるとと
もに、加熱時間も長くかかる。さらに、大形の設
備が必要であり、かつ、24時間の連続操業をよぎ
なくされている。一方、省エネルギーの社会的問
題から、小形電動機の高効率化は、低コストで実
現せねばならず、いよいよ焼鈍工程は不可欠なも
のとなりつゝある。その点から、焼鈍での省エネ
ルギーも急務である。
この対策の手段として、加熱効率や加熱時間短
縮を考慮すると、誘導加熱法が第一に考えられ
る。誘導加熱は、鋼材の加熱法として、加熱効率
が良く、加熱時間の短縮が可能なものであり、そ
の歴史も古いが、特に中周波や高周波では、電源
設備が高価であつたゝめ、必ずしも広範囲に使用
されていなかつた。ところが、最近ではサイリス
タ式電源の低コスト化により、高価である欠点も
解決されつゝあり、採用範囲が広がりつゝなる。
縮を考慮すると、誘導加熱法が第一に考えられ
る。誘導加熱は、鋼材の加熱法として、加熱効率
が良く、加熱時間の短縮が可能なものであり、そ
の歴史も古いが、特に中周波や高周波では、電源
設備が高価であつたゝめ、必ずしも広範囲に使用
されていなかつた。ところが、最近ではサイリス
タ式電源の低コスト化により、高価である欠点も
解決されつゝあり、採用範囲が広がりつゝなる。
誘導加熱法によつて電動機の鉄心を焼鈍する場
合、特に問題となるのは、鉄心形状が複雑である
ため、適格な周波数の選択がむずかしいというこ
とである。一般に周波数の選択は、下記(1)式で与
えられる電流浸透度δが被加熱物の肉厚の1/2に
なるようになされる。
合、特に問題となるのは、鉄心形状が複雑である
ため、適格な周波数の選択がむずかしいというこ
とである。一般に周波数の選択は、下記(1)式で与
えられる電流浸透度δが被加熱物の肉厚の1/2に
なるようになされる。
ここで、：被加熱物の固有抵抗〔μΩcm〕
μs：被加熱物の比透磁率
：周波数〔Hz〕
ところが、電動機の鉄心は、その１例が第１図
に示されているように、肉厚が不均一であるため
肉厚に相当する値の決定はむずかしい。そこで通
常、経済的なものから推定されるのであるが、
0.5〜1.0KHzの値が考えられる。しかし、この周
波数での加熱実験を行なつたところ加熱時間が長
すぎることが判明した。さらに、２〜3KHzでは
電流浸透性が浅いため、鉄心の温度のバラツキが
大きく、最低温度750℃を確保し、かつ短時間で
昇温するには、部分的に900℃以上の高温になる
ことが判明した。この温度では、鉄心の表裏１枚
１枚に施こしてある層間絶縁皮膜が劣化、剥離す
る恐れがある。この層間絶縁皮膜は、鉄心積層間
の渦電流を低減させ、渦電流損失の増加を防止す
るため、及び打抜加工性の向上のためを目的と
し、鋼板表裏に、均一に、１〜2μの厚さに施こ
されたものである。現在主として使用されている
のは、クロム酸系のものである。この層間絶縁皮
膜の耐熱性は、焼鈍雰囲気によつても多少異なる
が、通常800℃、最大でも850℃であり、この温度
以上では、鋼板への密着性が著しく劣化し、剥離
する場合もある。この点から鉄心の焼鈍温度は規
制されている。
に示されているように、肉厚が不均一であるため
肉厚に相当する値の決定はむずかしい。そこで通
常、経済的なものから推定されるのであるが、
0.5〜1.0KHzの値が考えられる。しかし、この周
波数での加熱実験を行なつたところ加熱時間が長
すぎることが判明した。さらに、２〜3KHzでは
電流浸透性が浅いため、鉄心の温度のバラツキが
大きく、最低温度750℃を確保し、かつ短時間で
昇温するには、部分的に900℃以上の高温になる
ことが判明した。この温度では、鉄心の表裏１枚
１枚に施こしてある層間絶縁皮膜が劣化、剥離す
る恐れがある。この層間絶縁皮膜は、鉄心積層間
の渦電流を低減させ、渦電流損失の増加を防止す
るため、及び打抜加工性の向上のためを目的と
し、鋼板表裏に、均一に、１〜2μの厚さに施こ
されたものである。現在主として使用されている
のは、クロム酸系のものである。この層間絶縁皮
膜の耐熱性は、焼鈍雰囲気によつても多少異なる
が、通常800℃、最大でも850℃であり、この温度
以上では、鋼板への密着性が著しく劣化し、剥離
する場合もある。この点から鉄心の焼鈍温度は規
制されている。
以上の理由から鉄心温度は、最低750℃、最高
850℃となり、この条件で加熱効率の最も良い周
波数が決定されるべきである。
850℃となり、この条件で加熱効率の最も良い周
波数が決定されるべきである。
本発明はかゝる問題点を解決する省エネルギー
効果の大きい、誘導加熱による鉄心の焼鈍法に関
するものであり、以下本発明の詳細について説明
する。
効果の大きい、誘導加熱による鉄心の焼鈍法に関
するものであり、以下本発明の詳細について説明
する。
まず、鉄心焼鈍に採用する周波数を選定するた
め、周波数による加熱効率の変化について調べた
実験の一例を説明すると、鉄心は第１図に示す形
状で、最大外径Ａを125mm、内径Ｂを60mmのもの
で行つた。この鉄心では外径より約12mmのところ
Ｃがスロツトの底部になつており、この周辺が設
計上最も磁束密度が高い。そこで、電流浸透度δ
＝12mmとした場合の周波数を(1)式より求める
と、＝80μΩcm、μs＝25であるから、 ＝50302×80×10-6／1.22×25 ≒56KHz となる。そこで、商用周波数60KHzで、加熱をし
た所、約２Kgの第１図の鉄心を加熱するに必要な
電力量は約0.37Kwh／Kgであり、これまでの抵抗
発熱炉の0.47Kwh／Kgに比し大巾な節電が可能で
あつた。しかし、この場合、加熱時間が長すぎる
という欠点があることが判明した。
め、周波数による加熱効率の変化について調べた
実験の一例を説明すると、鉄心は第１図に示す形
状で、最大外径Ａを125mm、内径Ｂを60mmのもの
で行つた。この鉄心では外径より約12mmのところ
Ｃがスロツトの底部になつており、この周辺が設
計上最も磁束密度が高い。そこで、電流浸透度δ
＝12mmとした場合の周波数を(1)式より求める
と、＝80μΩcm、μs＝25であるから、 ＝50302×80×10-6／1.22×25 ≒56KHz となる。そこで、商用周波数60KHzで、加熱をし
た所、約２Kgの第１図の鉄心を加熱するに必要な
電力量は約0.37Kwh／Kgであり、これまでの抵抗
発熱炉の0.47Kwh／Kgに比し大巾な節電が可能で
あつた。しかし、この場合、加熱時間が長すぎる
という欠点があることが判明した。
そこで、経験的なものを考慮した周波数1.0K
Hz前後について実験した結果、第２図に示す様な
結果を得た。つまり、最高周波数を、加熱時間を
含めた加熱効率からみると、投入電力を一定とし
た場合、1.6KHzで消費電力（Kcal／Kg）は最低
値となつた。投入電力が一定であるから、周波数
に無関係に渦電流によるジユール熱は一定となる
のであるが、電流浸透度のちがいによる昇温速度
の差と熱放散の相乗効果と考えられる。
Hz前後について実験した結果、第２図に示す様な
結果を得た。つまり、最高周波数を、加熱時間を
含めた加熱効率からみると、投入電力を一定とし
た場合、1.6KHzで消費電力（Kcal／Kg）は最低
値となつた。投入電力が一定であるから、周波数
に無関係に渦電流によるジユール熱は一定となる
のであるが、電流浸透度のちがいによる昇温速度
の差と熱放散の相乗効果と考えられる。
誘導加熱は、渦電流によるジユール熱で自己発
熱する。従つて、投入電力量を多くしてやれば、
発熱量は増加し、昇温の時間短縮は可能になる。
しかし、単に加熱時間を短縮しても、加熱効率が
低下したのでは意味がない。そこで、1.6KHzで、
投入電力を変化させたときの加熱効率を調査した
結果が第３図であり、10KWが最も加熱効率が良
く、これより低い場合も高い場合も加熱効率は低
くなる。加えて、投入電力が大きくすると（例え
ば２Kgの鉄心に対して20KW）加熱時間は10KW
のときに比べて、短縮できるが、急加熱による鉄
心形状の変化が大きく、鉄心として実用できない
ことがある。このことからも、鉄心２Kg当りの投
入電力量は、実験結果から９〜14KWとすべきで
あると考える。第４図に20KW、第５図に10KW
投入電力で焼鈍した場合の鉄心形状を示す。第４
図は変形している。
熱する。従つて、投入電力量を多くしてやれば、
発熱量は増加し、昇温の時間短縮は可能になる。
しかし、単に加熱時間を短縮しても、加熱効率が
低下したのでは意味がない。そこで、1.6KHzで、
投入電力を変化させたときの加熱効率を調査した
結果が第３図であり、10KWが最も加熱効率が良
く、これより低い場合も高い場合も加熱効率は低
くなる。加えて、投入電力が大きくすると（例え
ば２Kgの鉄心に対して20KW）加熱時間は10KW
のときに比べて、短縮できるが、急加熱による鉄
心形状の変化が大きく、鉄心として実用できない
ことがある。このことからも、鉄心２Kg当りの投
入電力量は、実験結果から９〜14KWとすべきで
あると考える。第４図に20KW、第５図に10KW
投入電力で焼鈍した場合の鉄心形状を示す。第４
図は変形している。
したがつて、周波数1.4〜1.8KHzで、特に1.6K
Hz、１Kgの鉄心に対し、4.5〜7.0KW特に5KWの
投入電力で、焼鈍すれば、加熱効率も大巾に向上
し、かつ昇温時間の大巾短縮も可能ならしめ、加
えて、鉄心形状の変化も実用可能範囲におさえる
ことが可能である。
Hz、１Kgの鉄心に対し、4.5〜7.0KW特に5KWの
投入電力で、焼鈍すれば、加熱効率も大巾に向上
し、かつ昇温時間の大巾短縮も可能ならしめ、加
えて、鉄心形状の変化も実用可能範囲におさえる
ことが可能である。
以上の説明から明らかなように本発明は、鉄心
を誘導加熱によつて焼鈍するに際し、その周波数
を1.4KHz〜1.8KHzにしたので、鋼板表面に施す
層間絶縁皮膜の劣化、剥離をきたすことなく短時
間に加熱効率よく焼鈍することができる。
を誘導加熱によつて焼鈍するに際し、その周波数
を1.4KHz〜1.8KHzにしたので、鋼板表面に施す
層間絶縁皮膜の劣化、剥離をきたすことなく短時
間に加熱効率よく焼鈍することができる。
第１図は鉄心の形状を示す平面図、第２図は鉄
心を誘導加熱にて焼鈍した際の消費電力と周波数
との関係を示す特性図、第３図は同消費電力と投
入電力との関係を示す特性図、第４図は20KW投
入電力で焼鈍した場合の鉄心形状を示す斜視図、
第５図は10KW投入電力で焼鈍した場合の鉄心形
状を示す斜視図である。
心を誘導加熱にて焼鈍した際の消費電力と周波数
との関係を示す特性図、第３図は同消費電力と投
入電力との関係を示す特性図、第４図は20KW投
入電力で焼鈍した場合の鉄心形状を示す斜視図、
第５図は10KW投入電力で焼鈍した場合の鉄心形
状を示す斜視図である。
Claims (1)
- １ 電動機の鉄心を誘導加熱によつて750℃以上
850℃以下の温度で焼鈍するに際し、その周波数
を1.4KHz〜1.8KHzにし、かつ鉄心質量１Kg当り
の投入電力量を、4.5〜7.0KWとした電動機の鉄
心焼鈍方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56203989A JPS58104125A (ja) | 1981-12-17 | 1981-12-17 | 電動機の鉄心焼鈍方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56203989A JPS58104125A (ja) | 1981-12-17 | 1981-12-17 | 電動機の鉄心焼鈍方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58104125A JPS58104125A (ja) | 1983-06-21 |
| JPH0133535B2 true JPH0133535B2 (ja) | 1989-07-13 |
Family
ID=16482933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56203989A Granted JPS58104125A (ja) | 1981-12-17 | 1981-12-17 | 電動機の鉄心焼鈍方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58104125A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4619717A (en) * | 1984-04-23 | 1986-10-28 | Park-Ohio Industries, Inc. | Heating magnetic metal workpieces |
| JP2019106756A (ja) * | 2017-12-08 | 2019-06-27 | トヨタ自動車株式会社 | ステータの製造方法 |
| JP2020162211A (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 日本製鉄株式会社 | モータコアの焼鈍装置及びモータコアの焼鈍方法 |
-
1981
- 1981-12-17 JP JP56203989A patent/JPS58104125A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58104125A (ja) | 1983-06-21 |
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