JPH05211749A - 電動機用鉄心の焼鈍方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動機用鉄心の固定子の中に回転子を入れ
て、誘導加熱によって同時に焼鈍を行い、磁気特性のす
ぐれた鉄心を提供することを目的とする。 【構成】 電動機用鉄心の固定子鉄心１の中に回転子鉄
心２を入れて、誘導加熱によって同時に焼鈍する場合
に、その加熱温度Ｔ℃が７２０℃以上８００℃以下でＴ
℃まで達する時間を１０分以上とし、誘導加熱周波数を
０．７ｋHz以上１．０ｋHz以下として鉄心を焼鈍する方
法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として小型電動機に
用いられる鉄心の焼鈍方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の小型交流電動機の鉄心は主として
電気鉄板を使用している。この電気鉄板には、あらかじ
め鉄鋼メーカにおいて最後の磁気特性を確保したフルプ
ロセス材と、ユーザーにて焼鈍をして使用することを前
提としたセミプロセス材の２種類があり、フルプロセス
材を用いる場合は原材料が高価なため、コスト高になる
ばかりでなく、鉄心製造過程における打抜き加工による
加工歪みによって鉄損が増加する問題がある。一方セミ
プロセス材を用いると比較的安価に原材料を入手できる
ものの、鉄心の加工歪みの除去並びに磁気特性の改善を
目的とした焼鈍処理が必要である。

【０００３】特に電動機の小型高効率化傾向の強い昨今
では、セミプロセス材およびフルプロセスを問わず、焼
鈍処理は不可欠となってきている。

【０００４】この焼鈍処理は、一般的に電気抵抗器発
熱，ガスや石油の燃焼熱によって雰囲気を加熱し、さら
に鉄心を加熱するという間接加熱法が主として採用され
ている。

【０００５】この焼鈍処理により固定子鉄心の磁気特性
は、電気鉄板の種類によっても多少の差異はあるが鉄損
の低下と、低磁場での磁束密度の上昇が起こる。

【０００６】特に固定子鉄心の鉄損の低下による電動機
の特性向上効果は最大の利点であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来からの焼鈍
処理法には、次の二つの問題点がある。まず第一に、間
接加熱のため加熱効率が低く、加熱に長時間（例えば５
〜８時間）を要し、かつ消費エネルギーも莫大である。
この解決策としては加熱時間の大幅短縮および消費エネ
ルギーの節約を可能とした誘導加熱法による焼鈍方法が
検討されているが、鉄心の磁気特性や寸法精度等解決す
べき課題も多いものであった。

【０００８】第二の問題点は電動機の固定子鉄心は特性
向上のため鉄損を低下させる目的で焼鈍処理されるが、
回転子鉄心の鉄損は電動機特性に与える影響が少ないた
め処理コスト面から、一般的には低温で加工油のみを除
去する熱処理が採用されており、この方法では固定子鉄
心と回転子鉄心の処理条件をその都度変更するかまた
は、別の炉にて回転子鉄心のみを処理する方法がとられ
ており、この方法では設備費用も莫大となりまた生産上
からもロスが多い方法であった。

【０００９】上記の従来方法では、間接加熱法のため加
熱効率が低く、大電力が必要であり、加熱時間も長くか
かり、さらに大型の設備が必要であり、なおかつ２４時
間の連続操業を余儀なくされており、省エネルギーの点
からも従来のものは問題があった。また昨今の電動機の
小型高効率化傾向の中では回転子鉄心の鉄損も無視でき
なくなってきている。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、誘導
加熱方法により電動機用鉄心の固定子の中に回転子を入
れて同時に焼鈍処理することにより低コストで短時間に
磁気特性のすぐれた鉄心を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電動機用鉄心は
上記課題を解決するために、電動機用鉄心の固定子と回
転子を同時に誘導加熱によって加熱して焼鈍処理を行な
うもので、その誘導加熱温度Ｔ℃を７２０℃以上８００
℃以下とし、Ｔ℃までの到達処理時間を１０分以上の範
囲にしたものであり、また、固定子鉄心の中に回転子鉄
心を入れて同時に処理するために誘導加熱周波数を０．
７ｋHz以上１．０ｋHz以下にすることにより、固定子鉄
心と回転子鉄心の温度バラツキを少なくしたものであ
る。

【００１２】

【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、なおかつ固定子鉄心の中に回転子鉄心を
入れて同時に焼鈍する方法で、誘導加熱法によって電動
機用鉄心の固定子と回転子を同時焼鈍する場合、特に問
題となるのは鉄心形状の異なる固定子鉄心と回転子を目
的の温度まで均一に上げることである。まず固定子鉄心
は加工歪みの除去および磁気特性の改善目的から鉄心全
体の温度を７２０℃以上８００℃以下にすればよいが、
回転子鉄心の場合は加工歪みの大きいスロット部分のみ
を７２０℃以上８００℃以下の温度にする必要があり、
この場合適格な周波数の選択が非常にむつかしいという
ことである。

【００１３】一般的に周波数の選択は下記（数１）で与
えられる。

【００１４】

【数１】

【００１５】ところが電動機用鉄心は、複雑な形状をし
ており上記式では加熱周波数を決定するのはむずかし
く、ほとんどが経験的なものから推定される。例えば
０．５ｋHz周波数で加熱した場合は加熱時間が長く、１
０ｋHzでは電流浸透度が浅いため回転子鉄心が加熱され
なく最低温度の７２０℃を確保し、かつ短時間で昇温す
るには、固定子鉄心の温度が部分的に９００℃以上にな
ることが判明した。上記のように固定子鉄心の温度が部
分的に高くなったり、急加熱を行なうと固定子鉄心の変
形が発生し寸法精度が低下し、焼鈍後の磁気特性改善率
が低下する。

【００１６】本発明はこの点をふまえて、誘導加熱の周
波数と固定子鉄心の温度および規定温度まで到達する時
間を規制している。

【００１７】本発明に示す条件下において固定子鉄心の
中に回転子鉄心を入れて誘導加熱することにより、最も
温度分布の良い焼鈍を行なうことが出来る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１〜図４
を参照しながら説明する。まず、電動機用鉄心の焼鈍処
理に採用する周波数を選定するため、周波数による固定
子鉄心１および回転子鉄心２の温度分布について実験結
果の一例を示すと、固定子鉄心１および回転子鉄心２は
図１に示す形状で、固定子鉄心１の最大外径Ａを１０５
mm、内径Ｂを５０mmとしたものを用いた。また、固定子
鉄心１は外径より約１０mm内側、回転子鉄心２は回転子
外径から約１０mmのところまでが電動機設計上最も磁束
密度が高くなる。よって上記部分の温度ばらつきが少な
い加熱周波数選定を行なった。

【００１９】そして、商用周波数６０Hzで加熱した場合
には、温度ばらつきは少ないが加熱時間が長すぎること
が判明した。そこで、さらに周波数を変えて検討した結
果、図２のように周波数０．９ｋHz前後で温度ばらつき
が少なく、加熱時間も短い結果を得た。つまり、電動機
鉄心の固定子鉄心１の中に回転子鉄心２を入れて同時に
加熱する場合、各鉄心の温度分布と寸法変化を考慮した
とき、Ｔ℃に達するまでの時間を１０分以上とり、誘導
加熱周波数が０．９ｋHzの時最も良い結果となった。そ
して、上記条件で処理した固定子鉄心１と回転子鉄心２
の焼鈍有無の差を電動機特性で（表１）により比較し
た。

【００２０】

【表１】

【００２１】なお、本発明の鉄心温度の上限を８００℃
としたのは、それ以上の高温では鉄板の表面にある層間
絶縁被膜が著しく劣化し、剥離することもある。また、
回転子鉄心２のブリッジ部分が高温になると、ブリッジ
部分の強度が低下し、次工程でアルミニウムダイカスト
を行う場合、ブリッジ部分の膨れが発生するためであ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば電動機用鉄心の固定子鉄心の中に回転子鉄心
を入れて、誘導加熱によって同時に焼鈍するようにして
いるので、電動機鉄心の焼鈍に当り特殊な材料や、大型
の設備によらず、磁気特性のすぐれた鉄心を供給するこ
とが可能で、特にスキンパス圧延法によって製造された
セミプロセス材においては、回転子鉄心の焼鈍効果は大
きく実用的価値の大なる電動機用鉄心の焼鈍方法を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電動機鉄心の平面図

【図２】同電動機鉄心の誘導加熱周波数と温度ばらつき
を示す特性図

【図３】同焼鈍前後の鉄損曲線を示す特性図

【図４】同焼鈍前後の直流磁化曲線を示す特性図

【符号の説明】

１ 固定子鉄心 ２ 回転子鉄心

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機用鉄心の固定子鉄心の中に回転子
   鉄心を入れて、誘導加熱によって同時に焼鈍する電動機
   用鉄心の焼鈍方法。
2. 【請求項２】 電動機用固定子鉄心の温度Ｔ℃が７２０
   ℃以上８００℃以下でＴ℃まで達する時間を１０分以上
   とし、誘導加熱周波数を０．７ｋHz以上１．０ｋHz以下
   とした請求項１記載の電動機用鉄心の焼鈍方法。