JPH03253248A - 電動機用回転子鉄心の酸化被膜処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘導加熱によって電動機用回転子鉄心の酸化
被膜処理を行う方法に関し、特にその誘導加熱の周波数
と鉄心重量当たりの投入電力量に係わるものである。

従来の技術 小型電動機の鉄心には、一般に、ＪＩＳ　　Ｃ２５５２
，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、鋼鉄製造メーカーにおいて、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
って、電気機器製造者では、磁気特性確保のための、熱
処理つまり焼鈍や酸化被膜処理を施すことなく、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セス材と称している。とこ
ろが、このフルプロセス材を鉄心として加工する工程は
一般的にプレスによる打抜き法が採用されており、この
際、加工油が使用されるが、これが次工程の回転子アル
ミニウムダイカストにおいて、アルミニウム部の巣発生
原因となる。また回転子鉄心を熱処理のないまま、アル
ミニウムダイカストを行うと、完成回転子の電気的損失
（漂遊損失）が増加する傾向にある。

この対策として、通常とられているのは、打抜いた鉄心
の加工油除去および酸化被膜処理を目的とした熱処理で
ある。この酸化被膜処理は、酸化２ 雰囲気、例えば高露点の窒素（線よ）ガス中で５００℃
、１時間均熱が一般的であり、これにより回転子の加工
油が除去され、スロットには酸化被膜が形成される。

酸化被膜処理炉は、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。

発明が解決しようとする課題 しかし、この手法では、加熱効率が４０％程度と低く、
大電力が必要であり、加熱時間も長くがかる。さらに大
型の設備が必要であり、かつ２４時間の連続操業を余儀
なくされている。一方省エネルギーの点から小型電動機
の高効率化に対しては、酸化被膜処理工程は不可欠であ
り、酸化被膜処理工程での省エネルギーにおいて従来の
ものは欠点があった。

課題を解決するための手段 り記課題を解決するために本発明は、電動機の回転子鉄
心を誘導加熱によって加熱して酸化被膜処理を行なうも
ので、その誘導加熱の周波数を０．７ｋＨｚ以上１．２
ｋＨｚ以下にしたものであり、又、その誘導加熱による
加熱の際に、鉄心重量１−当たりの投入電力量を４．５
ｋＷ以上７．０ｋＷ以下とするものである。

作用 本発明は、加熱効率や加熱時間短縮の点から誘導加熱法
を用いる。なお、誘導加熱法によって電動機の回転子鉄
心を処理する場合、特に問題となるのは、鉄心形状が複
雑で積層されているため、適格な周波数の選択が非常に
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。

δ：電流浸透度 ρ：最終加熱温度における被加熱材の固有抵抗（μΩ備
〉 μ：最終加熱温度における被加熱材の比透磁率ｆ：加熱
周波数（Ｈｚ） ところが、電動機の鉄心は、第１図に示すように、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。例えば０．５ｋＨｚの周波数での加熱では加熱時間
が長すぎ、５．０ｋＨｚでは電流浸透度が浅いため、鉄
心の温度バラツキが大きくなり、最低温度５００℃を確
保し、かつ短時間で昇温するには、部分的に７００℃以
上になることが判明した。酸化被膜処理は弱酸化雰囲気
で行われるためこの温度では、鉄心の層間絶縁被膜が劣
化し剥離する恐れがある。

この層間絶縁被膜は、鉄心積層間のうず電流を低減させ
、うず電流損失の増加を防止すること、およびプレスの
打抜き加工性を向上させる目的で鋼板の表裏に均一に、
２〜３μの厚さに施こされたものである。この眉間絶縁
被膜の耐熱性は、非酸化雰囲気では通常８００℃〜８５
０℃であるが酸化雰囲気中では６００℃〜６５０℃程度
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、剥離が発生する場合がある。

この点をふまえ、本発明では鉄心酸化被膜処理温度を規
制している。そして、本発明に示す周波数においては、
鉄心温度が最低５００℃、最高６００℃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ている。

以下、本発明の詳細について説明する。

まず、回転子鉄心酸化被膜処理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差についての実験結
果の一例を示す。鉄心は第１図に示す形状で、最大外径
Ａを６０　ｍ　、内径Ｂを２０＋＋ｍ＋のちのを用いた
。この鉄心では、外径より約１２ｍのところＣが設計上
置も姓束密度が高い。そこで、電流浸透度δ＝１２＋ｗ
＋とじた場合の周波数ｆを（１）式より求めると周波数
ｆは、 １．２Ｘ２５ ρ＝８０μΩ国 μ＝２５ となる。

そこで、商用周波数６０Ｈｚで、約２．０ｋｇの第１図
の回転子鉄心を加熱するに、必要な電力量は約０．３０
ｋＷｈ／ｂでありこれまでの抵抗発熱炉の０．４０ｋＷ
ｈ／瞼に比し大幅な節電が可能となった。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、さらに周波数を変えて検討した結果、第２図に
示す様に周波数１．０ｋＨｚ前後で良い結果を得た。つ
まり、最適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、周波数１．０ｋＨｚで
消費電力（ｋ　ＷＨ／ｋｇ　）は最低値となることが判
明した。

誘導加熱は、うず電流によるジュール熱で自己発熱する
。従って、投入電力量を多くすれば、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誘導加熱を使用
する効果がない。そこで、周波数１．０ｋＨｚで投入電
力を変化させたときの加熱効率の実験結果は第３図の様
になり、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。

一般に、投入電力を大きくすると加熱時間は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。

前記の実験結果からも、鉄心２ｋｇ当たりの投入電力量
は９〜１４ｋＷとすべきである。

以上のことから、周波数は０．７〜１．２に出で、特に
１．０ｋＨｚ、１ｋｇの鉄心に対し、４．５〜？、Ｏｋ
Ｗ、特に５ｋＷの投入電力で、酸化被膜処理をすれば、
加熱効率も大幅に向上し、かつ昇温時間の大幅な短縮も
可能で、さらに鉄心形状の変化も小さくおさえることが
可能である。

発明の効果 以上の説明からも明らかなように本発明は、回転子鉄心
を誘導加熱によって酸化被膜処理するに際し、誘導加熱
の周波数を０．７〜１．２ｋＨｚにすれば、鋼板表面の
絶縁被膜を劣化されることなく、かつ剥離をきたすこと
なく短時間に加熱効率の良い酸化被膜処理ができ、実用
的価値の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転子鉄心の形状を示す平面図、第２図は鉄心
を誘導加熱にて酸化被膜した時の消費電力と周波数の関
係を示す特性図、第３図は同消費電力との関係を示す特
性図である。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機の回転子鉄心を誘導加熱によって酸化被膜
   処理する際に、誘導加熱の周波数を０．７ｋＨｚ以上、
   １．２ｋＨｚ以下にした電動機用回転子鉄心の酸化被膜
   処理方法。（２）鉄心重量１ｋｇ当たりの投入電力量を
   、４．５ｋＷ以上７．０ｋＷ以下とした特許請求の範囲
   第１項記載の電動機用回転子鉄心の酸化被膜処理方法。