(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも誘導加熱コイルと前記誘導加熱コイルを包む鉄心とを有し、内環との結合を得るために誘導加熱により焼きばめ加工用外環である被加熱材を加熱する誘導加熱用誘導子において、
前記誘導加熱コイルと前記被加熱材の間に配置された耐熱性を持った熱の非伝導部材を具備し、
前記非伝導部材は、セラミック製ボビンであり、
前記誘導加熱コイルは、少なくとも、前記セラミック製ボビンの外周に巻回された銅線と、前記銅線の外周に巻かれ巻回後の銅線を固定保持する耐熱及び絶縁テープと、を具備し、
前記銅線はセラミック絶縁被膜銅線であり、
前記被加熱材は前記セラミック製ボビンの内側に収容されていることを特徴とする誘導加熱用誘導子。
【請求項２】
前記セラミック製ボビンは、筒状でかつ両端に鍔部を有する請求項１に記載の誘導加熱用誘導子。
【請求項３】
前記誘導加熱コイルは、低周波誘導加熱コイルである請求項１に記載の誘導加熱用誘導子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導加熱用誘導子に関し、特に耐熱性に優れ、かつ被加熱材からの輻射熱を遮断する構造を持つ誘導加熱用誘導子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、外環（筒）を高温加熱して膨張させ、これを内環（筒）や軸等にはめ合わせて常温に冷却することにより収縮させ、両者の間に強固な結合を得る焼きばめ加工が知られている。この焼きばめ加工では、被加熱材である外環（筒）を高温加熱するために誘導加熱が利用される。
【０００３】
誘導加熱は、既に知られるように、コイルに交流電流を流すことにより交流磁界を発生させ、この交流磁界内に置かれた被加熱材に発生するうず電流損やヒステリシス損により被加熱材を発熱させるものである。誘導加熱には５０／６０Ｈｚの電流を使用する低周波誘導加熱と、これ以上の電流を使用する高周波誘導加熱とがあり、被加熱材により使い分けされる。
【０００４】
図３は従来の低周波誘導加熱コイルを説明するための要部構造図であり、図４は従来の誘導子を説明するための要部構造図であり、図５は焼きばめ代と焼きばめ温度の関係を説明するグラフである。
図３において、８は二重ガラス銅線であり、９はガラスクロステープであり、これらは真空含浸処理されている。また、図４において、６は鉄心、７は被加熱材（ワーク）、１０は加熱コイル組立、Ｈは輻射熱、である。さらに、図５において、横軸は焼きばめ代（μｍ）、縦軸は焼きばめ温度（°Ｃ）である。
【０００５】
図３に示すように、従来の低周波誘導加熱コイルは、例えば二重ガラス巻きの銅線８を筒状に所定の寸法に巻いた後、ガラスクロステープ９等でスパイラルに巻いて固定し、Ｆ種ワニス等による真空含浸処理によりコイル全体を固着した構造を持つ。
この低周波誘導加熱コイルでは、構造上、被加熱材の近くにコイルが配置できることから加熱コイルは小さくできるが、図４に示すように被加熱材７の表面から放射される輻射熱Ｈで加熱コイル組立１０が加熱されるため温度上昇する。さらに被加熱材７の加熱温度が高温になると、被加熱材７からの輻射熱Ｈにより加熱コイル組立１０の温度が加熱コイル絶縁被膜の耐熱温度を超えてしまい、絶縁被膜が焼損し、加熱コイルが使用できなくなってしまう恐れがある。
【０００６】
このように、低周波誘導加熱コイルの二重ガラス巻き銅線８、ガラスクロステープ９、Ｆ種ワニス含浸処理等の耐熱温度が低いため、従来の低周波誘導加熱コイルは、図５に示すように、通常、焼きばめ温度としては約３００°Ｃ以下で使用していた。
しかし、最近では焼きばめ強度等の製品品質向上を図るために、焼きばめ代を大きく取る製品が増加してきた。そのため焼きばめ温度が約５００°Ｃ以上となるように高くする必要があり、低周波誘導加熱コイルの耐熱性を向上させる必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、焼きばめ加工において、焼きばめ強度等の製品品質向上のために、焼きばめ代を大きく取ろうとすれば、図５に示す如く焼きばめ温度を高くしていく必要があるが、現状の低周波誘導加熱コイルでは被加熱材からの輻射熱で加熱コイルが焼損する恐れがあり、実際に生産設備用加熱コイルとしての使用は困難である。
【０００８】
その対応策として、耐熱性に優れたセラミック銅線を使用する方法があるが、セラミック銅線自体の耐熱性は向上しても、加熱コイルを固着するためのガラスクロステープ、Ｆ種ワニス等の耐熱温度に問題があるため、生産設備用加熱コイルとしての使用は困難であった。
そこで、本発明の目的は、耐熱性に優れ、かつ輻射熱に強い誘導加熱コイルを提供することにある。具体的には、低周波誘導加熱コイルの耐熱温度を向上させ、焼きばめ加工品質の向上を図ることができる低周波誘導加熱コイルを提供することにあり、被加熱材の加熱温度が５００°Ｃ以上の高温においても、コイルの絶縁被膜が焼損することなく誘導加熱が可能な低周波誘導加熱コイルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、内環との結合を得るために誘導加熱により焼きばめ加工用外環である被加熱材を加熱する誘導加熱用誘導子において、耐熱性を有するとともに熱を伝え難い材質、特にセラミック製のボビンにセラミック絶縁皮膜銅線を巻いて、セラミック製ボビンの内側に被加熱材を収容した誘導加熱コイルを構成したので、加熱された被加熱材からの輻射熱がセラミックのボビンに阻止されて直接銅線を加熱しないため、銅線が高温になるのを防止することができる。
また、銅線の絶縁被膜をセラミックにすることにより被加熱材の温度を５００°Ｃ以上にすることができる。
【００１０】
また、請求項２の発明によれば、筒状のセラミック製ボビンに鍔部を設けることにより銅線を容易にボビンに巻くことができる。
さらに、誘導加熱は間欠的に使用されるので、使用しないときにはセラミック製ボビンの内面を冷却することにより、誘導加熱コイルの温度上昇を抑えることができ、その結果コイル寿命を延長することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態としての低周波誘導加熱コイルを説明するための要部構造図であり、右側が断面で左側が外観を示す。図２は本発明の低周波誘導加熱用誘導子を説明するための要部構造図である。
図１において、１は低周波誘導加熱コイルであり、２はセラミックコアからなるセラミックス製ボビンである。その断面は図示のように、コの字形状をなしており、鍔（つば）部２’を有している。３は銅線４を固定し保持する耐熱性と絶縁性を持つガラスクロステープであり、４は絶縁被膜がセラミックスで構成されたセラミック絶縁被膜銅線である。
【００１２】
図２において、５は誘導子であり、６は加熱コイルから発生される磁束が通過する鉄心であり、７は被加熱材（ワーク）である。なお、Ｈは被加熱材７から放射される輻射熱を示す。
このような構成において、鍔部２’を持ったボビンであるセラミックコア２の筒部の外周部に、軟化温度の高い、例えば軟化温度５００°Ｃ以上のセラミック絶縁被膜銅線４を、コの字形状の筒状部分に多数回巻回し、巻き上がり後、セラミック絶縁被膜銅線４の外周をガラスクロステープ３で巻くことにより、セラミック絶縁被膜銅線４をセラミックコア２に固定保持する。以上のステップにより低周波誘導加熱コイル１が完成する。さらに、出来上がった加熱コイル１を図２のように鉄心６に組み込む。
【００１３】
誘導加熱を行うには、まず被加熱材７を位置決めし、セラミック絶縁被膜銅線４に低周波電流を流すことにより、被加熱材７の内部に誘導電流を発生させ、その誘導電流により被加熱材７を加熱する。
５００°Ｃ以上の高温に加熱された被加熱材７の表面からは点線で示すように加熱コイルに向かって輻射熱Ｈが放射される。輻射熱Ｈはセラミックコア２により遮断（及び吸収放熱）され、さらに減衰均一化される。その結果、セラミック絶縁被膜銅線４の全体的な温度上昇及び局部的な温度上昇を抑止し、熱ダメージを低減することができる。従って、被加熱材７を高温まで加熱できるようになり（即ち、焼きばめ温度を従来の３００°Ｃ以上にできるようになり）、焼きばめ強度等の製品品質を向上させることができる。
【００１４】
これにより、誘導加熱コイル１が、被加熱材７からの輻射熱Ｈにより絶縁被膜の耐熱温度を越えて使用される状態を防止することができる。
また、本実施形態ではセラミック製のボビンで説明したが、耐熱性と熱の非伝導性を持つ他の部材であっても同様の効果が得られる。
また、セラミックコア２の形状（厚み等）や適切な冷却方法を考慮することにより、従来の二重ガラス巻き銅線を使用することも可能である。
【００１５】
また、セラミックコア２が輻射熱Ｈにより加熱されるので、ボビンを冷却することにより全体が高温になるのを防止することができる。
さらに、本実施形態では低周波誘導加熱について説明したが、銅線巻回数の少ない高周波誘導加熱にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての低周波誘導加熱コイルを説明するための要部構造図である。
【図２】本発明の低周波誘導加熱用誘導子を説明するための要部構造図である。
【図３】従来の低周波誘導加熱コイルを説明するための要部構造図である。
【図４】従来の誘導子を説明するための要部構造図である。
【図５】焼きばめ温度と焼きばめ代との関係を説明するグラフである。
【符号の説明】
１…誘導加熱コイル
２…セラミック製ボビン
３…ガラスクロステープ
４…セラミック絶縁被膜銅線
５…誘導子
６…鉄心
７…被加熱材
８…二重ガラス銅線
９…ガラスクロステープ
１０…加熱コイル組立
Ｈ…輻射熱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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