(57)【要約】【課題】ロータコアを加熱する際に、ロータコア端面における異常加熱を抑制すること。【解決手段】ロータコア加熱装置２は、中空円柱形状のロータコア１１の内周側面及び外周側面に配置されたコイル２１，２２により高周波加熱するロータコア加熱装置であって、ロータコア１１と略同一の直径を有し、かつ、ロータコア１１の軸方向の両側端面に密着して配置された一対の磁束遮蔽治具２３を備える。これにより、ロータコア１１と磁束遮蔽治具２３の間に磁束を侵入させずに、ロータコア１１の加熱を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円柱形状のロータコアの内周側面及び外周側面に配置されたコイルにより高周波加熱するロータコア加熱装置であって、
前記ロータコアと略同一の直径を有し、かつ、前記ロータコアの軸方向の両側端面に密着して配置された一対の磁束遮蔽治具を備える、
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、ロータコアの焼き嵌め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２０１５−０８４３１２号公報がある。この公報に記載されたロータコア加熱装置及びロータコア焼き嵌め方法では、中空円柱形状のロータコアに対して、内周側面及び外周側面に設けられたコイル周囲に磁力線を発生させることにより、ロータコアに渦電流を発生させる。これにより、ロータコアは自己発熱し、内径が拡径される。加熱により内径を拡径されたロータコアは、シャフトに装着された後に冷却される。これにより、ロータコアの内径が縮径することで圧縮力が発生し、シャフトに固定され、ロータが形成される。
【０００３】
このロータコア加熱装置では、磁束遮蔽板が、ロータコアの端面と隙間をあけて配置されている。これにより、ロータコアの端面に磁束が集中することを防止する。
【０００４】
ここでロータコアは、図６に示すように、積層された円環状の鋼板１１０により形成されている。鋼板１１０の外縁部には、永久磁石１２１が円周方向に延設されている。また、１対の永久磁石１２２ａ，１２２ｂが、永久磁石１２１の両側において半径方向に延設されている。また、この３つの永久磁石１２１，１２２ａ，１２２ｂからなる構成が積層鋼板の円周方向に沿って８回繰り返されている。
【０００５】
より具体的には、図７に示すように、鋼板１１０の外縁部において円周方向に延設された磁石孔１１１に永久磁石１２１が挿入され、樹脂により封止されている。また、磁石孔１１１の両側において半径方向に延設された１対の磁石孔１１２ａ，１１２ｂに対し、永久磁石１２２ａ，１２２ｂが挿入され、樹脂により封止されている。磁石孔１１２ａ，１１２ｂの間の円周方向に、永久磁石１２１，１２２ａ，１２２ｂからの磁束の漏れを抑制する磁束漏れ抑制孔１１４が延設されている。また、磁石孔１１１の両端に隣接して、１対の磁束漏れ抑制孔１１５ａ，１１５ｂが形成されている。
【０００６】
なお、磁束漏れ抑制孔１１４の両端において、ロータコアの強度を補強するために、半径方向に延在するブリッジ部１４０がそれぞれ設けられている。つまり、磁束漏れ抑制孔１１４の一端と磁石孔１１２ａの半径方向内側の端部との間、及び、磁束漏れ抑制孔１１４の一端と磁石孔１１２ｂの半径方向内側の端部の間には、半径方向に延在するブリッジ部１４０がそれぞれ設けられている。
【０００７】
図８に示すように、最上段以外の円盤状鋼板１１０は、強度を落とさずにブリッジ部１４０の断面積を減らすため、ブリッジ部１４０の上面はプレス加工などで圧下される。これにより、ブリッジ部１４０の上面には段差部１４０ａが形成される。一方、最上段に積層される円盤状鋼板１９０ａについては、ブリッジ部１４１の上面を圧下しない。つまり、最上段に積層される円盤状鋼板１９０ａにおけるブリッジ部１４１は段差を有しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−０８４３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述した従来のロータコア加熱装置では、磁束遮蔽治具とロータコアの端面との間の隙間から侵入する磁束の影響により、ロータコアの端面における加熱が発生する。これにより、ロータコアの両端にステンレスプレートが設けられている場合、ステンレスプレートと磁束遮蔽治具との間の隙間から侵入する磁束により、ステンレスプレートの温度が上昇し、ロータコアを形成している鋼板とステンレスプレートとの間で熱膨張差が生じる。これにより、図９に示すようなロータコアの最弱部位に応力がかかり、ロータコアが破断する虞れがある。本発明は、ロータコア端面における異常加熱を抑制する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】
【００１０】
本発明にかかるロータコア加熱装置は、中空円柱形状のロータコアの内周側面及び外周側面に配置されたコイルにより高周波加熱するロータコア加熱装置であって、前記ロータコアと略同一の直径を有し、かつ、前記ロータコアの軸方向の両側端面に密着して配置された一対の磁束遮蔽治具を備える。
これにより、ロータコアと磁束遮蔽治具の間に磁束を侵入させずに、ロータコアの加熱を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
これにより、ロータコアを加熱する際に、ロータコア端面における異常加熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ロータコアにロータコア加熱装置をセットした状態を示す断面図である。
【図２】ロータコアの部分水平断面図である。
【図３】ロータコアのＡ−Ａ垂直断面図である。
【図４】ロータコア加熱装置の作用を断面視で模式的に示した図である。
【図５】ロータコア加熱装置の加熱による地点Ｃの温度変化を示す図である。
【図６】関連するロータコアの水平断面図である。
【図７】関連するロータコアの部分水平断面図である。
【図８】関連するロータコアのＢ−Ｂ垂直断面図である。
【図９】関連するロータコアの最弱部位を示す図である。
【図１０】関連するロータコアにロータコア加熱装置をセットした状態を示す断面図である。
【図１１】ロータコア加熱装置の作用を断面視で模式的に示した図である。
【図１２】関連するロータコア加熱装置の加熱による地点Ｄの温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、ロータコア１１は、積層された複数の鋼板１２と、鋼板１２の軸方向の端面にそれぞれ配置されている２枚のステンレスプレート１３と、を備える。
【００１４】
ロータコア１１は、シャフト（図示略）に装着されることによりロータを構成する。例えば、密閉ケースに回転自在に保持されたロータと、ロータに対して隙間をあけた状態で配置されたステータと、によりモータを構成する。
【００１５】
ロータコア加熱装置２は、中空部１５ａに配置される内径コイル２１と、ロータコア１１の外径側に配置される外径コイル２２と、ＩＨ加熱器（不図示）と、ロータコア１１の上下の端面側に密着するように配置された磁束遮蔽治具２３と、を有する。なお、中空部１５ａは、後述する鋼板１２の中空部１２ａと、ステンレスプレート１３の中空部１３ａ，１３ｂと、第１及び第２の磁束遮蔽治具２３Ａ，２３Ｂの中空部２３ａ，２３ｂにより構成されている。ロータコア加熱装置２は、シャフトにロータコア１１を焼き嵌めによって装着することによって、ロータを構成する際に利用される。
【００１６】
鋼板１２は、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の磁性鋼板であり、数百枚程度積層されている。鋼板１２の中心部には、軸方向に延在する中空部１２ａが形成されている。また図２及び図３に示すように、夫々の鋼板１２には、図６に示した鋼板１１０と同様に、積層された鋼板１２の外縁部において円周方向に延設された磁石孔３１に永久磁石４１が挿入され、樹脂により封止されている。また、磁石孔３１の両側において半径方向に延設された１対の磁石孔３２ａ，３２ｂに対し、永久磁石４２ａ，４２ｂが挿入され、樹脂により封止されている。磁石孔３２ａ，３２ｂの間の円周方向に、永久磁石４１，４２ａ，４２ｂからの磁束の漏れを抑制する磁束漏れ抑制孔３４が延設されている。磁石孔３１の両端に隣接して、１対の磁束漏れ抑制孔３５ａ，３５ｂが形成されている。
【００１７】
磁束漏れ抑制孔３４の一端と磁石孔３２ａの半径方向内側の端部との間、及び、磁束漏れ抑制孔３４の一端と磁石孔３２ｂの半径方向内側の端部の間には、半径方向に延在するブリッジ部４３がそれぞれ設けられている。図３に示すように、最上段以外の鋼板１２は、強度を落とさずにブリッジ部４３の断面積を減らすため、ブリッジ部４３の上面はプレス加工などで圧下される。これにより、ブリッジ部４３の上面には段差部４３ａが形成される。一方、最上段に積層される鋼板１２ｂについては、最上部に配置されたブリッジ部４３ｂの上面を圧下しない。
【００１８】
すなわち、最上段以外の鋼板１２のブリッジ部４３の上面には、段差部４３ａが設けられたものを用い、最上段の鋼板１２ｂには、ブリッジ部４３ｂの上面に段差部が設けられていないものを用いる。これにより、永久磁石４２ａ，４２ｂと、磁石孔３２ａ，３２ｂとの隙間に樹脂を流し込んだ際に、最上段に積層される鋼板１２ｂのブリッジ部４３ｂの上面に薄バリが生じるのを抑制できる。なお、図３において、鋼板１２，１２ｂの積層数を３枚としているが、便宜上そのように図示したに過ぎず、実際の積層数を表すものではない。
【００１９】
図１に示すように、ステンレスプレート１３は、積層された鋼板１２の一方の端部側（下端側）に配置される第１のステンレスプレート１３Ａと、軸方向の他方の端部側（上端側）に配置された第２のステンレスプレート１３Ｂと、を備える。第１及び第２のステンレスプレート１３Ａ，１３Ｂの中心部には、それぞれ軸方向に延在する中空部１３ａ，１３ｂが形成されている。第１及び第２のステンレスプレート１３Ａ，１３Ｂには、それぞれ、ブリッジ部材４０の先端が挿入されている。これにより、第１のステンレスプレート１３Ａは、積層された鋼板１２の下端側に固定され、第２のステンレスプレート１３Ｂは、鋼板１２の上端側に固定されている。
【００２０】
内径コイル２１は、中空部１５において、軸方向に向かって螺旋を描くように配置されている。すなわち、内径コイル２１は、ロータコア１１の内周側面と対向している。なお、内径コイル２１の中央部とロータコア１１の中央部が略一致する位置に配置されている。
【００２１】
外径コイル２２は、ロータコア１１の外周側面において、軸方向に向かって螺旋を描くように配置されている。なお、外径コイル２２の中央部とロータコア１１の中央部が略一致する位置に配置されている。
【００２２】
ＩＨ加熱器は、内径コイル２１及び外径コイル２２に交流電流を流す。これにより、内径コイル２１及び外径コイル２２は、周囲に磁力線を発生させる。
【００２３】
図１に示すように、磁束遮蔽治具２３は、ロータコア１１の下方に配置される第１の磁束遮蔽治具２３Ａと、ロータコア１１の上方に配置される第２の磁束遮蔽治具２３Ｂと、を有する。第１及び第２の磁束遮蔽治具２３Ａ，２３Ｂは、それぞれ円筒形状であり、軸方向に中空部２３ａが形成されている。第１及び第２の磁束遮蔽治具２３Ａ，２３Ｂの断面視形状は、それぞれロータコア１１と略同一である。また、第１及び第２の磁束遮蔽治具２３Ａ，２３Ｂの直径は、鋼板１２の直径と略同一である。
【００２４】
ロータコア加熱装置２によりロータコア１１を加熱する際には、第１の磁束遮蔽治具２３Ａは、ロータコア１１の下方に配置される。第１の磁束遮蔽治具２３Ａの上面は、ロータコア１１の下端に配置されている第１のステンレスプレート１３Ａの下面と密着されている。また、第２の磁束遮蔽治具２３Ｂはロータコア１１の上方に配置されており、第２の磁束遮蔽治具２３Ｂの下面は、ロータコア１１の上端に配置されている第２のステンレスプレート１３Ｂの上面と密着されている。なお、第１の磁束遮蔽治具２３Ａの下面は、第１の磁束遮蔽治具２３Ａを支える複数のシャフト２４に接続されている。
【００２５】
次に、ロータコア加熱装置２の作用について説明する。
【００２６】
図４に示すように、内径コイル２１及び外径コイル２２の周囲に磁力線が発生すると、近傍に配置されたロータコア１１が磁力線の影響を受けて、ロータコア１１の中に渦電流が流れる。ロータコア１１を構成する鋼板１２及びステンレスプレート１３には電気抵抗があるため、ロータコア１１に電流が流れると、ジュール熱が発生し、自己発熱する。
【００２７】
このとき、第１の磁束遮蔽治具２３Ａが、ロータコア１１の上端に配置された第１のステンレスプレート１２Ａに密着した状態で配置されている。したがって、第１のステンレスプレート１２Ａと第１磁束遮蔽治具２３Ａの間に磁束が入り込むことがない。
【００２８】
同様に、第２の磁束遮蔽治具２３Ｂが、ロータコア１１の下端に配置された第２のステンレスプレート１２Ｂに密着した状態で配置されている。したがって、第２のステンレスプレート１２Ｂと第２磁束遮蔽治具２３Ｂの間に磁束が入り込むことがない。
【００２９】
次に、ロータコア加熱装置２による効果について説明する。
【００３０】
図１０は、関連するロータコア５１及びロータコア加熱装置６の一例を示している。ロータコア加熱装置６では、第１及び第２の磁束遮蔽治具６３Ａ，６３Ｂが、それぞれロータコア５１から約１０ｍｍ離れた状態となるように配置されている。ここで図１１に示すように、ロータコア加熱装置６の内側コイル６１及び外側コイル６２により加熱が開始された場合には、磁束遮蔽治具６３とロータコア５１の間に磁束が入り込む。これにより、図１２に示すように、図１１における地点Ｄで測定された上端側のステンレスプレート５３Ｂの外縁部温度が、約２５０℃まで上昇する。ここで、ロータコア破損防止温度が２００℃であるとした場合に、その温度を超えてしまい、ステンレスプレート５３Ｂと鋼板５２の熱膨張差により、ロータコア５１に強い応力が発生する。
【００３１】
これに対し、本実施形態にかかるロータコア１１及びロータコア加熱装置２では、図４に示すように、ロータコア加熱装置２により加熱が開始された場合に、第１の磁束遮蔽治具２３Ａとロータコア１１の間、及び第２の磁束遮蔽治具２３Ｂとロータコア１１の間に磁束が入り込まない。これにより、図５に示すように、図４における地点Ｃで測定された第２のステンレスプレート１３Ｂの温度は、ロータコア破損防止温度である２００℃より低い温度に抑制される。
【００３２】
したがって、第１及び第２のステンレスプレート１２Ａ，１２Ｂが異常に加熱されることはなく、ステンレスプレート１３と鋼板１２の熱膨張差による応力の発生を抑制できる。これにより、ロータコア１１の破断を防止することができる。
【００３３】
また、第１及び第２の磁束遮蔽治具２３Ａ，２３Ｂの直径を、鋼板１２と略同一にすることにより、内径コイル２１及び外径コイル２２から発生する磁束が、ロータコア１１の上端及び下端において集中することを抑制できる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図１では外径コイル２２の下端の位置が磁束遮蔽治具２３Ａの下端より高い位置に配置されているが、磁束遮蔽治具２３Ａの下端より低い位置に下端が配置されてもよい。例えば、ロータコア１１の外径は約１４０ｍｍであり、外径コイル２２の径は約１８０ｍｍであり、内径コイル２１の径はロータコアの内径より僅かに小さい約３０ｍｍであり、第１の磁束遮蔽治具２３Ａの厚みは約１８ｍｍであり、第2の磁束遮蔽治具２３の厚みは約１６ｍｍであるが、これらの数値に限られない。
【符号の説明】
【００３５】
２            ロータコア加熱装置
１１            ロータコア
１２            鋼板
１２ａ            中空部
１３            ステンレスプレート
１３ａ，１３ｂ        中空部
１５            中空部
２１            内径コイル
２２            外径コイル
２３            磁束遮蔽治具
２３ａ            中空部
２４            シャフト
３１，３２ａ，３２ｂ    磁石孔
３４，３５ａ，３５ｂ    抑制孔
４０            ブリッジ部材
４１，４２ａ，４２ｂ    永久磁石
４３            ブリッジ部材
５０            鋼板
５１            ロータコア
５２            鋼板
５３Ｂ            ステンレスプレート
６１            内側コイル
６２            外側コイル
６３            磁束遮蔽治具
１１０            鋼板
１１１，１１２ａ，１１２ｂ磁石孔
１１４，１１５ａ，１１５ｂ抑制孔
１２１，１２２ａ，１２２ｂ永久磁石
１４０            ブリッジ部材
１５０            ステンレスプレート
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2017050169.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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