JPS6125189Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は金属の加熱や溶解に使用する誘導加
熱装置あるいは誘導溶解装置の誘導加熱コイルに
関する。 このような誘導加熱コイルは使用温度が高いた
め絶縁物の保護およびその他の目的で水冷される
のが一般である。そしてこの場合コイル導体を直
接水冷するため冷却水貫流路が一体に形成された
中空の導体によりコイルを形成することが多い。
コイルの長さが短かい場合や、コイル導体の冷却
水貫流路の断面積が大きくとれる場合には１つの
コイルに直列に冷却水を流し、１つの冷却水路で
済ませることもあるが、通常は１つのコイルの冷
却水路を途中で複数に分岐して複数の並列の冷却
水回路を構成することが多い。この場合には１つ
のコイルに冷却水給排のための分岐口を設ける必
要がある。分岐口はコイルの外周へ引出されるの
で、この引出しを容易にするため、誘導加熱コイ
ルとしてはこれまでは、らせん状に巻回した１層
巻コイルが多く用いられてきた。またこのような
らせん状に巻回した層を複数重ね合わせた多層コ
イルであれば内周側のコイルの冷却水分岐口の引
出しが面倒になるとともに、外周側のコイルの巻
回作業を内周側コイルの冷却水分岐口を避けて行
なわなければならないのでコイルの巻回作業が困
難になるだけでなく、コイルの占積率が悪くなる
欠点が生じる。 しかしながら誘導加熱コイルに電流Ｉ_Cを流す
と、コイルの抵抗値Ｒ_Cにより、Ｐ_C＝Ｉ_C ^２・Ｒ_C
であらわされるコイル損失（銅損）が生じる。加
熱コイルの出力は加熱コイルに流す電流とコイル
の巻回数との績、すなわちアンペアターンに比例
する。加熱コイルのアンペアターンを一定とした
場合、多層巻（層数をＮとする。）のコイルは１
層巻のコイルに比べてコイル電流が１／Ｎ倍、コ
イル抵抗値が約Ｎ倍となる。多層巻とすることに
より上層になる程コイルの径が大きく、したがつ
てコイル導体が長くなるのでコイル抵抗値はＮ倍
より大きい値となる。簡単のためにＮ層巻のコイ
ルの抵抗値がＮ倍になるものとすると、その損失
Ｐ_Cは１層巻のコイルの損失の（１／Ｎ）^２・Ｎ
＝１／Ｎ倍になる。実際には上述した抵抗値がＮ
倍以上になるためこの１／Ｎ倍より若干大きい値
になる。 加熱コイルの効率は「（コイル入力−コイル損
失）／コイル入力」であらわされるので、コイル
損失を小さくすれば効率を高めることができる。
したがつて効率の点から見れば、誘導加熱コイル
としては１層巻コイルより多層巻コイルの方がす
ぐれている。 ところで多層巻とする場合、冷却水の通路とさ
れる中空部を有する導体を用い、各層をらせん状
に巻回し、それらの層を重ね合わせて形成した加
熱コイル（らせん巻の１層の上、すなわち外側に
次のらせん巻の１層を重ね、順次このようにして
多層巻とし各層を電気的に直列に接続したもの）
では第１図に示すようにたとえば加熱コイル２２
を３つのらせん巻コイルを重ね合わせて形成した
ものにおいて、加熱コイル２２の内側から２番目
の層に対する冷却水分岐口２４は最内層に対する
冷却水分岐口２３を避けて設けねばならず、また
最外層に対する冷却水分岐口２５は上記分岐口２
３，２４を避けて設けねばならないために外層に
なるほどコイルの巻回数が減り、コイル導体の占
積率が悪くなり、工作も困難になる。ただし第１
図において２１は加熱コイル２２の内空部に挿入
された被加熱材である。 そこで中空導体をうず巻状に巻回して円板状の
コイルを形成し、これらを軸方向に並べて加熱コ
イルを形成すれば、各円板コイルに対してそれぞ
れの最外層に冷却水分岐口を設ければよいから上
記の欠点が除かれる。しかしうず巻状に巻回する
に当り、１本のコイル導体の中間をコイル巻回用
巻枠（たとえば円筒状の枠で、この上に導体を巻
いてコイル状とし、コイルが形成された後に取り
外す。）に当て、その位置から巻枠の軸方向の左
方と右方とに２列にコイル導体を互に反対方向に
うず巻状に巻き、導体の両端部がそれぞれうず巻
状コイルの各列の最外部に位置するように巻くこ
とにより、２列の渦巻状コイルが同時に巻くこと
ができ、しかもこれらの２列は上記コイル導体の
中間において直列に接続されていることになつて
工作上有利である。 しかしこのような巻き方をすると、コイル導体
を２列に１層ずつ巻いたのち、２層目に移ると
き、上記コイル導体の中間部が２列の各第１層の
渡り部となつているため、２層目はそれぞれまづ
この渡り部に乗り上げて巻かれねばならない。こ
の乗上げ部でコイル導体は急激に外方に曲げられ
ねばならないから巻回作業が困難になり、かつ巻
き上つたコイルはその部分において著しい段階を
有する形状となり、その部分の絶縁体に歪を生
じ、さらにはその破損につながるおそれがある。 この考案は上記の欠点を解消し、１本の導線に
よつて２つのうず巻状コイルを巻回して加熱コイ
ルの１コイルユニツトとし、このようなユニツト
を複数個軸方向に平行に並べたうえ直列に接続し
て加熱コイルを形成するものにおいて、上記各ユ
ニツトの工作を容易にし、コイル導体の絶縁破損
のおそれを解消した多層誘導加熱コイルを提供す
ることである。 上記の目的を達成するためにこの考案では各ユ
ニツトの渡り部を嵌合させるようになつた溝（凹
所）を設けた矩形体にコイル導体の幅に等しい幅
の突出部をユニツトを構成する２つのコイル列の
各第１層の巻き終り部分に設け、これらの突出部
を傾斜面として各第１層の巻き終り部分をこの傾
斜面に沿つて巻回することにより、各第１層の巻
き終り部の径を漸次大きくし、各第２層に移ると
き、各第１層の内径が各第２層の外径とほぼ等し
くなつているようにし、よつて第１層から第２層
に移るとき渡り部の存在にかかわらず急激に外方
に曲げられることがなく、したがつてコイルの巻
回工作の困難性および絶縁物の破損のおそれを解
消する。 以下この考案を図面と共に詳細に説明する。 第２図は１本のコイル導体により２列に渦巻状
にコイルユニツトを巻回するとき、各列の第１層
をほぼ巻き終つたときの斜視図で、１は１本の導
体の中間部で、この部分が渡り部とされ、Ａ−Ａ
から見て、中間部より一方の側のコイル導体は２
で示すように時計方向に巻かれ、他方の側のコイ
ル導体は３で示すように反時計方向に巻かれ、並
列の２つのうず巻状コイが巻回されてゆく。第１
層の巻き終りに近い部分２′，３′は渡り部１に乗
り上げて第２層に移らねばならぬため急激に外方
（巻径が大きくなる方向）に曲げられねばならな
い。この状態を第３図の２′，３′に示す。第３図
は第２図の側面図である。 第４図はこの考案の１実施例を示すさめの正面
図で、渡り部にに取り付けたコイル導体案内部の
構成を示すものである。１，２，３はそれぞれ第
２図の１，２，３と同じであり、図では渡り部を
１とし、その左側の列の第１層の巻き始め部を２
とし、右側の第１層の巻き始め部を３として示し
た。４はコイル導体の案内部で、第５図はこの案
内部４のみの正面図である。案内部４は渡り部１
を嵌合できるようになつた溝５と、３で示したコ
イル導体の第１層の巻終り部を漸次外方に案内す
るための傾斜面６′を有する突出部と、２で示し
たコイル導体の第１層の巻終り部を漸次外方に案
内するための傾斜面７′を有する突出部７とが設
けられている。第６図イ，ロは案内部４の断面図
であつて、溝５の底部５′は極力薄いものとさ
れ、溝５に渡り部１が嵌合されたとき、案内部４
の両側面はコイル導体２で巻回されたコイル面と
コイル導体３で巻回されたコイル面とそれぞれ同
一平面上にあるものとする。突出部６，７の幅は
コイル導線の幅にほぼ等しく、かつその位置はそ
れぞれ２，３で示す導体でそれぞれ巻回される各
第１層の終端部の直下に突出するようにする。導
体部分２から巻き始められるコイルと導体部分３
から巻き始められるコイルとの間に若干の隙間を
有する場合も、突出部６，７の幅はコイル導体
２，３の幅とほぼ等しいものとすればよい。第６
図イは案内部４に対し渡り部１が下方から嵌合さ
れる場合を示し、ロは案内部４に対し渡り部１が
上方から嵌合される場合を示す。第６図では１
０，１１で示した面を簡単のために平面とした
が、実際は第７図に示すように各第１層の曲率半
径と同じ曲率半径の弧状とされる。第７図はコイ
ルユニツトの第２層目までを示す側面図（部分）
であつて、コイル導体３により巻かれる第１層の
巻き終り近くの部分３′で突出部６の傾斜面６′に
沿つてゆるやかに漸次その内径を大きくされ、１
２で示す第２層目が第１層の上に巻かれる。突出
部６の長さを適当に長くし、傾斜面６′の傾斜角
度を小さくすれば終端部３′がさらにゆるやかに
漸次その巻き径を大きくしてゆき、ゆるやかに第
２層に移行することができる。第３層（図示しな
い）は第２層の外周に沿つて巻かれるから、渡り
部１の存在する箇所においても第２層と同じくゆ
るやかにその巻き径が大きくなり、第４層に移行
することができる。 ２列のコイルユニツトを巻き終つたとき、コイ
ルユニツトの形状をそのまま保持するために案内
部４は取り外さないで、そのままコイルユニツト
に取り付けておくことが望ましい。このためたと
えば溝５の内周に接着剤を塗布しておき、渡り部
１を接着するなどの方法により取り付けることが
できるし、なお第６図イに示すように案内部４に
対し渡り部１を下方から嵌合させるものとするこ
とにより上記目的を達成することができる。 上述のように案内部４は前記渡り部と嵌合する
斜めの溝５を有し、この溝に前記渡り部が嵌合し
たとき前記案内部の両側面が前記コイルユニツト
の両端面とそれぞれ同一平面上にあるようにし、
かつ前記案内部の前後面のそれぞれ前記コイルユ
ニツトの各列の第１層の巻き終り部に向つてそれ
ぞれ巻き方向と反対方向に傾斜面を有する突出部
を設け、各列のコイル導体を第１層の巻き終りの
近くでそれぞれ前記突出部の傾斜面６′，７′によ
つて案内するようにしたのでコイル導体をその長
手方向に引つ張りながら巻回するとき、上記溝５
にコイルの渡り部が嵌合してその溝の壁にコイル
の渡り部が当接することと傾斜面６′，７′にコイ
ルが当接することによつて、案内部４は容易に所
定位置に固定される。またコイルの２層目への立
ち上り部分に案内部４が存在するので、この立ち
上り部分での空間がなくなり、コイルの巻回を堅
固にすることができる。 なお案内部４が銅などの導体で作られる場合、
過電流損失を少なくするために第７図に示すよう
に案内部４の溝５以外の部分にスリツトS₁，S₂を
設けることができる。 以上述べたように、この考案によればコイル導
体をその中間から左右に左巻き、右巻きの２列に
巻いて、コイルユニツトを形成し、このようにし
て形成したコイルユニツトを複数個中心軸線方向
に互に平行に隣設配置して１つの筒状コイルを形
成し、その形成に当つて、１つのコイルユニツト
を形成する２列のコイルの渡り部に案内部を設
け、この案内部には渡り部が嵌合されるようにな
つた溝と、各列のコイルの第１層の巻き終りに近
い部分から傾斜面を有する突出部によつて漸次外
方に案内するから第２層に移行するとき、コイル
導体を急激に曲げる必要がなく、また絶縁物の破
損のおそれもなく、上記した加熱コイルをうず巻
状のコイルユニツトとして工作簡単、高効率、導
体占積率を良好にしたうえ工作が非常に簡単にな
るなどすぐれた長所を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多層巻加熱コイルの構成を示す
ための略図、第２図は従来のうず巻コイルユニツ
トの第１層を示す斜視図、第３図は第２図に示す
ものの側面図、第４図はこの考案の渡り部と案内
部との１実施例の正面図、第５図は案内部の正面
図、第６図は案内部の側面図、第７図はこの考案
の部分側面図、第８図は案内部の他の実施例の正
面図である。 １……渡り部、２，３……左右２列の導体コイ
ルの第１層、２′，３′……第１層の巻き終り部、
４……案内部、５……渡り部嵌合用溝、６，７…
…突出部、６′，７′……傾斜面、８，９……案内
部４の側面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １体のコイル導体の中間からコイルの軸方向の
   左右に２列に互に反対方向にうず巻状に多重に巻
   回して前記コイル導体の両端が各列の多重コイル
   の最外側に位置させてなるコイルユニツトを複数
   設け、これらの複数のコイルユニツトをその軸方
   向に隣接配列して１つの多層巻筒状コイルを形成
   するものにおいて、前記コイルユニツトの、コイ
   ル導体の中間によつて形成される前記２列のコイ
   ルの渡り部に、前記コイル導体と厚さが等しく、
   かつ前記コイルユニツトの幅に等しい幅の案内部
   を設け、この案内部は前記渡り部と嵌合する溝を
   有し、この溝に前記渡り部が嵌合したとき前記案
   内部の両側面が前記コイルユニツトの両端面とそ
   れぞれ同一平面上にあるようにし、前記案内部の
   前後面のそれぞれ前記コイルユニツトの各列の第
   １層の巻き終り部に向つてそれぞれの巻き方向と
   反対方向に傾斜面を有する突出部を設け、各列の
   コイル導体を第１層の巻き終りの近くでそれぞれ
   前記突出部の傾斜面によつて案内して漸次巻き径
   を大きくして第２層目に移行させて形成された多
   層加熱誘導コイル。