(57)【要約】【課題】ロータコアの加熱効率の低下を抑制することが可能な、ロータコア加熱装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかるロータコア加熱装置１は、ロータコアＣの外周面側および内周面側を高周波誘導加熱するロータコア加熱装置１であって、外周面側に配設された加熱コイル１１の外側と、内周面側に配設された加熱コイル２１の内側のいずれか一方又は双方に、電磁鋼板からなる加熱補助部材を備え、加熱コイルと加熱補助部材とは、絶縁部材によって絶縁されている。【選択図】図１
2019071250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアの外周面側および内周面側を高周波誘導加熱するロータコア加熱装置であって、
前記外周面側に配設された加熱コイルの外側と、前記内周面側に配設された加熱コイルの内側のいずれか一方又は双方に、電磁鋼板からなる加熱補助部材を備え、
前記加熱コイルと前記加熱補助部材とは、絶縁部材によって絶縁されている、
ロータコア加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコア加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの製造工程では、ロータコアへのシャフトの焼き嵌めやモータの組み立てのために、ロータコアを加熱する必要がある。ロータコアの加熱には、ロータコア加熱装置が用いられる。特許文献１には、ロータコアの外周面側と内周面側とに加熱コイルを設け、ロータコアを高周波誘導加熱する、ロータコア加熱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
背景技術で述べたように、ロータコアの加熱では、ロータコアの外周面側と内周面側との両方に加熱コイルを配置し、ロータコアを加熱する。この場合、高周波誘導加熱によって生じる磁力線（磁界）が、透磁率の低い空気を介してロータコアに到達する。磁力線が透磁率の低い空気を通過することによって、磁力線のロータコアへの到達が減り、ロータコアの加熱効率が低くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ロータコアの加熱効率の低下を抑制することが可能な、ロータコア加熱装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるロータコア加熱装置は、ロータコアの外周面側および内周面側を高周波誘導加熱するロータコア加熱装置であって、前記外周面側に配設された加熱コイルの外側と、前記内周面側に配設された加熱コイルの内側のいずれか一方又は双方に、電磁鋼板からなる加熱補助部材を備え、前記加熱コイルと前記加熱補助部材とは、絶縁部材によって絶縁されている。
【０００７】
本発明にかかるロータコア加熱装置では、外周面側に配設された加熱コイルの外側と、内周面側に配設された加熱コイルの内側のいずれか一方又は双方に、電磁鋼板からなる加熱補助部材を備えている。電磁鋼板は透磁率が高いため、ロータコアを高周波加熱する際に磁力線を通しやすい。よって、ロータコアの加熱効率の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、ロータコアの加熱効率の低下を抑制することが可能な、ロータコア加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかるロータコア加熱装置の平面図およびロータコア加熱装置の内周面側の拡大平面図である。
【図２】実施の形態にかかるロータコア加熱装置の内周面側加熱コイルの正面拡大図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う、実施の形態にかかるロータコア加熱装置の側面断面図である。
【図４】実施例にかかるロータコア加熱装置を用いてロータコアを加熱した際の加熱効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、図面は適宜、簡略化されている。
なお、当然のことながら、図１〜図３に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１１】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態にかかるロータコア加熱装置１の平面図およびロータコア加熱装置１の内周面側の拡大平面図である。図１に示すように、ロータコア加熱装置１は、外周面側加熱コイル１１、外周面側加熱補助部材１２、外周面側絶縁部材１３、外周面側加熱コイル保持部材１４を備える。さらに、図１の下部の拡大図に示すように、ロータコア加熱装置１は、内周面側加熱コイル２１、内周面側加熱補助部材２２、内周面側絶縁部材２３を備える。
【００１２】
本実施の形態のロータコア加熱装置１は、高周波誘導加熱によってロータコアを加熱する際に用いられる。例えば、ロータコアＣへのシャフトの焼き嵌めに用いられる。具体的には、ロータコアＣの外周面側および内周面側を高周波誘導加熱によって加熱し、特に内周面側の内径を広げてシャフトを嵌め込み、冷却し、ロータコアとシャフトとを接合する。図１は、ロータコア加熱装置１に、加熱対象物であるロータコアＣが配置された状態を示している。
【００１３】
外周面側加熱コイル１１は、円筒状のロータコアＣの外周面側を加熱する加熱コイルである。外周面側加熱コイル１１は螺旋形状であり、図１に示すように、ロータコアＣの軸方向（ｚ軸方向）の外周面を巻装するように配置される。また、外周面側加熱コイル１１は、外周面側加熱コイル保持部材１４を用いて保持されている。
【００１４】
高周波誘導加熱では、加熱コイルに高周波電流が流れると、加熱コイルの周囲に発生した磁力線（磁界）が、ロータコアＣを通過する。磁力線が通過するロータコアＣでは、通過する磁力線とは逆方向の磁力線を発生しようとする誘導電流（渦電流）が生じる。磁力線が通過して生じる渦電流によって、ロータコアＣでは自己発熱が生じ、自己発熱によってロータコアＣは加熱される。
【００１５】
外周面側加熱補助部材１２は、外周面側加熱コイル１１を用いたロータコアＣの加熱を補助する部材である。図１に示すように、外周面側加熱補助部材１２は、外周面側加熱コイル１１の外側に配設されている。図１に示すように、外周面側加熱補助部材１２は薄板状であり、ロータコアＣの径方向に複数枚積層されている。また、外周面側加熱補助部材１２は、外周面側加熱コイル保持部材１４によって、ロータコアＣの周方向に分断され、かつ、そのロータコアＣの軸方向の一端面から他端面に亘って、その分断部分は延在している。
【００１６】
一般に、加熱コイル周辺に置かれた部品は、その体積が大きいほど渦電流が流れやすく、渦電流の自己発熱によって加熱されやすい。しかし、外周面側加熱補助部材１２をこのように、薄板状かつ複数枚積層された構造とすることによって、外周面側加熱補助部材１２自体に渦電流が発生することを抑制でき、外周面側加熱補助部材１２が意図せずに加熱されてしまうことを抑制できる。なお、薄板の厚みと積層数は、電力量に応じて適宜変更可能である。
【００１７】
さらに、外周面側加熱補助部材１２が薄板状かつ複数枚積層され、さらにロータコアＣの周方向に分断され、かつ、そのロータコアＣの軸方向の一端面から他端面に亘って、その分断部分は延在している構造とすることにより、隣り合う外周面側加熱コイル保持部材１４の間に配設でき、外周面側加熱コイル１１に近づけることができる。すなわち、磁力線が透磁率の低い空気を介することを極力減らすことができる。なお、図１では、外周面側加熱コイル保持部材１４は８個設けてあるため、外周面側加熱補助部材１２も８個に分断しているが、この数は、外周面側加熱コイル保持部材１４の数によるものであれば、適宜変更可能である。
【００１８】
外周面側加熱補助部材１２は、空気よりも透磁率の高い部材を用いることが好ましく、例えば、高周波用電磁鋼板（電磁鋼板）や、ポリアイアン（株式会社トーキン  製品名）等であるが、これに限定されない。ここで、透磁率とは、高周波誘導加熱によって生じる磁力線（磁界）が加熱対象を通過する際の、磁力線の通りやすさのことである。本実施の形態では、外周面側加熱補助部材１２として、透磁率が高い電磁鋼板からなる部材を用いている。
【００１９】
図１に示すように、外周面側絶縁部材１３は、外周面側加熱補助部材１２の最内径側、換言すると、外周面側加熱補助部材１２の、外周面側加熱コイル１１に最も近い面に配設する。外周面側絶縁部材１３を設けることにより、外周面側加熱コイル１１と、外周面側加熱補助部材１２との間の短絡を防ぐことができる。外周面側加熱補助部材１２の、外周面側加熱コイル１１に最も近い面に設けた外周面側絶縁部材１３は、外周面側加熱コイル１１の高周波振動によって絶縁破損しない耐久性を備えた部材である。
【００２０】
本実施の形態では、外周面側絶縁部材１３として絶縁紙、ベークライト材、ＰＥＥＫ材、セラミック材などを用いることが好ましく、例えば、絶縁紙であるノーメックス紙（登録商標）を用いることができる。ただし、外周面側加熱コイル１１と、外周面側加熱補助部材１２との間の短絡を防ぎ、耐久性のある絶縁部材であれば、これに限定されない。
【００２１】
図１の下部に示すのは、ロータコア加熱装置１の内周面側の拡大平面図である。
内周面側加熱コイル２１は、円筒状のロータコアＣの内周面側を加熱する加熱コイルである。内周面側加熱コイル２１の、加熱コイル２１ａと戻りコイル２１ｂとは、連結されている構造である。内周面側加熱コイル２１の構造の詳細は、後に図２を用いて説明する。
【００２２】
内周面側加熱補助部材２２は、内周面側加熱コイル２１を用いたロータコアＣの加熱を補助するための部材である。図１の拡大図に示すように、内周面側加熱補助部材２２は、内周面側加熱コイル２１の加熱コイル２１ａと戻りコイル２１ｂとの間に配設されている。
【００２３】
図１の拡大図に示すように、内周面側加熱補助部材２２は、内周面側加熱コイル２１の戻りコイル２１ｂを巻回している。外周面側加熱補助部材１２と同様に、内周面側加熱補助部材２２を薄い構造、より具体的には薄く巻回した構造とすることによって、内周面側加熱補助部材２２自体に渦電流が発生することを抑制できる。さらに、このような構造により、内周面側加熱コイル２１と内周面側加熱補助部材２２とが直接接触することを防ぐことができる。なお、内周面側加熱補助部材２２の巻回の回数は、内周面側加熱コイル２１と接触しない程度であれば、適宜変更可能である。
【００２４】
内周面側加熱補助部材２２は、外周面側加熱補助部材１２と同様、空気より透磁率の高い部材を用いることが好ましく、例えば、電磁鋼板や、ポリアイアン等であるが、これに限定されない。換言すると、内周面側加熱補助部材２２は、透磁率が高く、加熱効率が上がる部材であればよい。本実施の形態では、外周面側加熱補助部材１２と同様、内周面側加熱補助部材２２についても、透磁率が高い電磁鋼板からなる部材を用いている。
【００２５】
内周面側絶縁部材２３は、絶縁部材２３ａと、絶縁部材２３ｂとからなる。絶縁部材２３ａは、内周面側加熱コイル２１の加熱コイル２１ａと内周面側加熱補助部材２２との間に配設し、さらに、絶縁部材２３ｂは、内周面側加熱補助部材２２と、内周面側加熱コイル２１の戻りコイル２１ｂとの間に配設する。換言すると、絶縁部材２３ａは、内周面側加熱補助部材２２を巻装するように配設し、絶縁部材２３ｂは、内周面側加熱コイル２１の戻りコイル２１ｂを巻装するように配設する。
【００２６】
外周面側と同様、上記のように内周面側絶縁部材２３を設けることにより、内周面側加熱コイル２１と、内周面側加熱補助部材２２との間の短絡を防ぐことができる。本実施の形態では、内周面側絶縁部材２３としては、絶縁紙、ベークライト材、ＰＥＥＫ材、セラミック材などを用いることが好ましく、例えば、絶縁紙であるノーメックス紙（登録商標）を用いることができる。ただし、内周面側加熱コイル２１と、内周面側加熱補助部材２２との間の短絡を防ぎ、耐久性のある絶縁部材であれば、これに限定されない。
【００２７】
図２は、実施の形態にかかるロータコア加熱装置１の内周面側加熱コイル２１の正面拡大図である。なお、図２では、内周面側加熱コイル２１の説明のため、内周面側加熱補助部材２２と内周面側絶縁部材２３とは省略して示している。図２に示すように、内周面側加熱コイル２１は、螺旋状の加熱コイル２１ａと、加熱コイル２１ａの中央部を軸方向に貫通する戻りコイル２１ｂと、を備える。加熱コイル２１ａと戻りコイル２１ｂとは電気的に接続されており、高周波電流を通す。
【００２８】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う、実施の形態にかかるロータコア加熱装置１の側面断面図である。
図３に示すように、外周面側加熱コイル１１の外側、すなわち外周面側加熱コイル１１の周囲に発生した磁力線（黒矢印）の通り道に、外周面側加熱補助部材１２を配設する。外周面側加熱補助部材１２は、本実施の形態では、透磁率が高い電磁鋼板からなる。よって、一般に透磁率が低い空気に比べ、外周面側加熱補助部材１２は磁力線（磁界）を通しやすい。
【００２９】
図３に示すように、外周面側と同様に、内周面側加熱コイル２１の内側、すなわち内周面側加熱コイル２１の周囲に発生した磁力線（黒矢印）の通り道に、内周面側加熱補助部材２２を配設する。外周面側と同様、内周面側加熱補助部材２２も、本実施の形態では、透磁率が高い電磁鋼板からなる。よって、一般に透磁率が低い空気に比べ、外周面側加熱補助部材１２は磁力線（磁界）を通しやすい。
【００３０】
従来のようなロータコアの加熱では、ロータコアの内周面側と外周面側との両方に加熱コイルを配置し加熱する。しかしながら、高周波誘導加熱によって生じる磁界が、透磁率の低い空気を介してロータコアに到達するため、加熱効率が低いという問題があった。
【００３１】
本実施の形態にかかるロータコア加熱装置１は、ロータコアＣの外周面側および内周面側を高周波誘導加熱するロータコア加熱装置１であって、外周面側に配設された加熱コイル１１の外側と、内周面側に配設された加熱コイル２１の内側のいずれか一方又は双方に、電磁鋼板からなる加熱補助部材を備え、加熱コイルと加熱補助部材とは、絶縁部材によって絶縁されている。このような構成により、加熱補助部材は一般に透磁率が低い空気に比べ、磁力線（磁界）を通しやすく、磁力線が空気を通過することによって生じていたロータコアの加熱効率の低下を抑制することができる。すなわち、より低い電力を用いて効率的にロータコアへ磁力線（磁界）を作用させることができ、加熱時間を短縮することができる。さらに、加熱時間を短縮できることから、加熱ステーション（加熱工程数）の削減や、コストの低減も可能である。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明の実施例について説明する。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３３】
図４は、実施例にかかるロータコア加熱装置を用いてロータコアを加熱した際の加熱効率を示すグラフである。シャフトをロータコアＣに焼き嵌めをする際に、ロータコアＣの内側を加熱によって拡張する必要がある。図４に示すグラフは、ロータコアＣの内側の拡張量を確保するために必要な電力を電力計によって測定し、その加熱効率を示したものである。
【００３４】
図４のグラフのｘ軸に示す「従来」とは、加熱補助部材を設けずに加熱を行った場合である。本実施例では、加熱補助部材を設けない「従来」の場合と、透磁率が高い「ポリアイアン」及び「電磁鋼板」を加熱補助部材として配設した場合との、それぞれについて、加熱効率の測定を行った。ここで、加熱効率１００％とは、使用した電力が途中で失われることなく、すべて内径の拡張のための加熱に使われた場合である。図４のグラフに示すように、従来の場合は加熱効率は５３％程度であった。それに対し、ポリアイアンを用いた場合は、加熱効率は７５％程度に上昇し、電磁鋼板を用いた場合は、加熱効率は８６％程度に上昇した。
【００３５】
以上の結果が示すように、透磁率の高い加熱補助部材を、ロータコア加熱装置１の外周面側加熱コイル１１の外側、内周面側加熱コイル２１の内側にそれぞれ設けることにより、従来のように、高周波誘導加熱によって生じる磁界が、透磁率の低い空気を介してロータコアＣに到達する場合よりも、多くの磁界がロータコアＣに到達しているといえる。すなわち、加熱補助部材としてポリアイアンを用いた場合は、ロータコアＣにおいて渦電流が多く発生し、加熱効率を上昇させることができた。さらに、加熱補助部材として電磁鋼板を用いた場合は、ポリアイアンを用いた場合と比べ、より加熱の効率を上昇させることができた。
【００３６】
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ロータコア加熱装置
１１  外周面側加熱コイル
１２  外周面側加熱補助部材
１３  外周面側絶縁部材
１４  外周面側加熱コイル保持部材
２１  内周面側加熱コイル
２１ａ  加熱コイル
２１ｂ  戻りコイル
２２  内周面側加熱補助部材
２３  内周面側絶縁部材
２３ａ、２３ｂ  絶縁部材
Ｃ  ロータコア
【図１】
2019071250.tif 000003
【図２】
2019071250.tif 000004
【図３】
2019071250.tif 000005
【図４】
2019071250.tif 000006