(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された鉄心を処理対象とし、前記鉄心に塗布されている接着剤を加熱処理する積層鉄心の加熱装置であって、
ベースプレートと、このベースプレートに載せる下部プレートと、この下部プレートに載っている前記鉄心に載せる上部プレートと、この上部プレートに載せるトッププレートとを備え、前記ベースプレートと前記トッププレートとは、磁束を通しにくいステンレス鋼製とされ、
前記下部プレートと前記上部プレートとは、磁束を通す炭素鋼製とされ、
前記鉄心を囲う誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルを囲う筒型フェライトと、筒型フェライトの下端から前記下部プレートへ延びる下部フェライトと、前記筒型フェライトの上端から前記上部プレートへ延びる上部フェライトとを備え、
前記鉄心に設けられている中央穴へ挿入されるセンターガイドを備えており、
このセンターガイドは、外径が変更できる外径可変チャック機構であり、
この外径可変チャック機構は、エアシリンダと、このエアシリンダで移動されるスライダと、このスライダを案内するレールと、前記スライダに取付けられる可動爪とを備え、
前記エアシリンダ、前記スライダ及び前記レールは、前記ベースプレートと前記トッププレートで挟まれる領域の外側に配置されていることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の積層鉄心の加熱装置であって、
前記外径可変チャック機構は、平面視で１２０°ピッチで配置される３個の爪を有し、
前記爪の２個は固定爪であり、残りの１個は前記エアシリンダで駆動される前記可動爪であることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の積層鉄心の加熱装置であって、
前記外径可変チャック機構は、平面視で１８０°ピッチで配置される２個の爪を有し、
前記爪の１個は固定爪であり、残りの１個は前記エアシリンダで駆動される前記可動爪であることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３記載の積層鉄心の加熱装置であって、
前記固定爪と前記可動爪は、前記誘導加熱コイルで加熱される前記鉄心の前記中央穴に、挿入されており、
前記固定爪と前記可動爪の少なくとも一方の温度変化を抑制するために、前記固定爪と前記可動爪の少なくとも一方は、冷却用の冷媒通路を有していることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層鉄心の加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層鉄心は、モータ等に使用される。積層鉄心は、鉄心と鉄心を接着することで得られる。この接着は、接着剤を加熱処理することでなされる。そのための加熱装置として、各種のものが知られている（例えば、特許文献１（図３）参照）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の加熱装置の基本構成を説明する図であり、加熱装置１００は、ベース１０１と、このベース１０１から起立するセンターガイド１０２と、このセンターガイド１０２を囲うようにしてベース１０１に載せられるベースプレート１０３及び下部プレート１０４と、ベースプレート１０３、下部プレート１０４及びセンターガイド１０２を囲うようにして配置される誘導加熱コイル１０５と、シリンダ１０６で吊るされるトッププレート１０７及び上部プレート１０８とを備えている。
【０００４】
下部プレート１０４に、所定枚数の鉄心１０９を載せる。このときにセンターガイド１０２は、鉄心１０９を案内する役割を果たす。また、センターガイド１０２は、鉄心１０９がセンターガイド１０２の軸直角方向（図面では左右方向）へ移動することを防止する役割を果たす。
【０００５】
シリンダ１０６を伸動してトッププレート１０７及び上部プレート１０８を下げ、上部プレート１０８で鉄心１０９を押さえる。
【０００６】
この状態で誘導加熱コイル１０５に通電する。誘導加熱コイル１０５から磁束が発生する。この磁束が鉄心１０９内部に渦電流を発生する。渦電流は鉄心１０９の電気抵抗によりジュール熱を発生する。接着剤が熱可塑性樹脂の場合は、加熱により流動化し、その後に硬化する。通電を停止すると、鉄心１０９は自然冷却される。その後、センターガイド１０２から鉄心１０９が取り外される。
【０００７】
図９は図８の要部拡大断面図であり、従来のセンターガイドと鉄心の関係を示す図である。
鉄心１０９は、一般に薄い電磁鋼板（珪素鋼板）を打ち抜いて製造する。そのため、中央穴１１１の穴径は不可避的にばらつく。このばらつきと作業性とを考慮して、センターガイド１０２と鉄心１０９との間に隙間δが設定される。この隙間δは１０μｍ程度である。
【０００８】
ところで、図８にて、鉄心１０９セット→加熱→冷却→鉄心１０９取り外しを、１生産サイクルとすると、この生産サイクルが繰り返えされる。
センターガイド１０２も加熱と冷却とが繰り返されるが、十分に温度が下がらないうちに次の加熱が始まることがある。すなわち、生産サイクルが１０回以上繰り返えされると、センターガイド１０２の膨張が累積し、鉄心１０９のセット及び取り外しが困難になる。
【０００９】
対策として、隙間δを３０μｍ程度に増大する。センターガイド１０２の膨張が累積しても鉄心１０９のセットや取り外しは可能となる。しかし隙間δが大きくなると、接着剤が流動化された時点で一部の鉄心１０９が横にずれ、積層鉄心の仕上がり精度が低下する。
【００１０】
別の対策として、１生産サイクル中の冷却時間を延ばす、又は１０回生産サイクルを繰り返したら十分に長い時間冷却する。これで膨張の累積が解消される。しかし、冷却時間が長くなるほど、生産性が低下する。
【００１１】
積層鉄心の仕上がり精度が低下することや、生産性が低下することは、好ましくない。
そこで、センターガイド１０２に、熱膨張対策を講じた加熱装置が、切望される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２９８５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、センターガイドに、熱膨張対策を講じた積層鉄心の加熱装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、積層された鉄心を処理対象とし、前記鉄心に塗布されている接着剤を加熱処理する積層鉄心の加熱装置であって、
ベースプレートと、このベースプレートに載せる下部プレートと、この下部プレートに載っている前記鉄心に載せる上部プレートと、この上部プレートに載せるトッププレートとを備え、前記ベースプレートと前記トッププレートとは、磁束を通しにくいステンレス鋼製とされ、
前記下部プレートと前記上部プレートとは、磁束を通す炭素鋼製とされ、
前記鉄心を囲う誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルを囲う筒型フェライトと、筒型フェライトの下端から前記下部プレートへ延びる下部フェライトと、前記筒型フェライトの上端から前記上部プレートへ延びる上部フェライトとを備え、
前記鉄心に設けられている中央穴へ挿入されるセンターガイドを備えており、
このセンターガイドは、外径が変更できる外径可変チャック機構であり、
この外径可変チャック機構は、エアシリンダと、このエアシリンダで移動されるスライダと、このスライダを案内するレールと、前記スライダに取付けられる可動爪とを備え、
前記エアシリンダ、前記スライダ及び前記レールは、前記ベースプレートと前記トッププレートで挟まれる領域の外側に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の積層鉄心の加熱装置であって、
前記外径可変チャック機構は、平面視で１２０°ピッチで配置される３個の爪を有し、
前記爪の２個は固定爪であり、残りの１個は前記エアシリンダで駆動される前記可動爪であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の積層鉄心の加熱装置であって、
前記外径可変チャック機構は、平面視で１８０°ピッチで配置される２個の爪を有し、
前記爪の１個は固定爪であり、残りの１個は前記エアシリンダで駆動される前記可動爪であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３記載の積層鉄心の加熱装置であって、
前記固定爪と前記可動爪は、前記誘導加熱コイルで加熱される前記鉄心の前記中央穴に、挿入されており、
前記固定爪と前記可動爪の少なくとも一方の温度変化を抑制するために、前記固定爪と前記可動爪の少なくとも一方は、冷却用の冷媒通路を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明では、センターガイドは、外径が変更できる。外径を小さくしてセンターガイドに鉄心をセットする。センターガイドの温度が上がっても、鉄心のセットに支障がでない。
セット後に、センターガイドの外径を鉄心の中央穴の穴径に合わせる。加熱処理中に鉄心が移動することはない。
センターガイドから鉄心を外すときも、外径を小さくする。センターガイドの温度が上がっても、鉄心の取り外しに支障がでない。
よって、本発明によれば、センターガイドに、熱膨張対策を講じた積層鉄心の加熱装置が提供される。
【００２１】
加えて、請求項１に係る発明では、鉄心を囲う誘導加熱コイルを、筒型フェライトで囲った。誘導加熱コイルが発生する磁束の一部は筒型フェライトにより活用が促進される。
ただし、筒型フェライトから延びる磁束は一部がベースプレートやトッププレートで遮断される。この遮断には磁束が通りにくくなることを含む。以下同様。
対策として、本発明では、下部フェライトと上部フェライトを筒型フェライトに付設した。
筒型フェライトから延びる磁束は下部フェライトと上部フェライトとで誘導され、鉄心の加熱に供される。
【００２２】
この発明では、鉄心がより短時間で所定温度まで加熱される。反面、加熱効率がよいため、センターガイドの温度上昇が高まり、熱膨張が大きくなる。しかし、センターガイドが外径可変チャック機構であれば、熱膨張は問題とならない。
よって、本発明によれば、鉄心の加熱効率を高めつつ、センターガイドに、熱膨張対策を講じた積層鉄心の加熱装置が提供される。
さらに加えて、請求項１に係る発明では、外径可変チャック機構は、エアシリンダと、このエアシリンダで移動されるスライダと、このスライダを案内するレールと、スライダに取付けられる可動爪とを備え、前記エアシリンダ、前記スライダ及び前記レールは、前記ベースプレートと前記トッププレートで挟まれる領域の外側に配置されている。
【００２３】
請求項２に係る発明では、外径可変チャック機構の要部は、２個の固定爪と１個の可動爪で構成した。３個の爪の全てを、可変爪にする構造に比較して、１個のみを可動爪にすれば、装置が簡単になり、設備コストを圧縮することができる。
【００２４】
請求項３に係る発明では、外径可変チャック機構の要部は、１個の固定爪と１個の可動爪で構成した。固定爪を２個にする構造に比較して、固定爪を１個にすれば、装置がさらに簡単になり、設備コストをさらに圧縮することができる。
【００２５】
請求項４に係る発明では、爪に冷媒通路を設けた。爪を水などで冷却することで爪の温度上昇が抑制できる。爪を大気で自然冷却させる構造に比較して、冷媒で強制冷却するようにすれば、爪を冷却する時間の短縮が図れ、加熱装置の稼働率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る積層鉄心の加熱装置の断面図である。
【図２】磁束を説明する図であり、（ａ）は比較例を示す図、（ｂ）は実施例を示す図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図１の４−４線断面図である。
【図５】外径可変チャック機構の作動を説明する図である。
【図６】外径可変チャック機構の変更例を説明する図である。
【図７】冷媒通路を説明する図である。
【図８】従来の加熱装置の基本構成を説明する図である。
【図９】図８の要部拡大断面図であり、従来のセンターガイドと鉄心の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００２８】
図１に示すように、積層鉄心の加熱装置１０は、架台ベース１１と、この架台ベース１１に載せられる門型ベース１２と、この門型ベース１２に載せられるベースプレート１３と、このベースプレート１３に載せられる下部プレート１４と、この下部プレート１４の上方に配置される上部プレート１５と、この上部プレート１５に載せられるトッププレート１６と、このトッププレート１６に下向きの力を加える押圧手段１７と、鉄心１８を囲うように配置される誘導加熱コイル１９と、この誘導加熱コイル１９の側面を囲うように配置される筒型フェライト２１と、この筒型フェライト２１の下端から下部プレート１４へ延びるように配置される下部フェライト２２と、筒型フェライト２１の上端から上部プレート１５へ延びるように配置される上部フェライト２３と、下部プレート１４及び上部プレート１５で挟まれる鉄心１８の位置決めをするセンターガイド２４とを備えている。
【００２９】
なお、筒型フェライト２１の下端から延びる下部フェライト２２とは、この下部フェライト２２が筒型フェライト２１の下端から所定の距離を置いて配置される構造と、下部フェライト２２が筒型フェライト２１の下端に接触して配置される構造の両方を指す。上部フェライト２３についても同様である。
【００３０】
センターガイド２４は、外径可変チャック機構３０である。
外径可変チャック機構３０は、例えば、架台ベース１１に載せられるレール３１と、このレール３１に移動可能に嵌められるスライダ３２と、このスライダ３２を駆動するエアシリンダ３３と、スライダ３２から上へ延びて門型ベース１２、ベースプレート１３、下部プレート１４、鉄心１８及び上部プレート１５を貫通する柱状の可動爪３４と、この可動爪３４に平行に配置されベースプレート１３から上へ延びて下部プレート１４、鉄心１８及び上部プレート１５を貫通する柱状の固定爪３５とからなる。
【００３１】
鉄心１８は、０．２〜０．５ｍｍ厚さの珪素鋼板（電磁鋼板）であり、内径が５０〜１５０ｍｍで外径が２００〜２５０ｍｍの穴空き板である。
珪素鋼板のコイルからプレスで打ち抜き形成された鉄心１８の上下面に、局部的（又は全面的）に数μｍ厚さの接着剤が塗布され、塗布された穴空き板が所定枚数パイリング（積層）されて、例えば５０〜１５０ｍｍ高さの積層鉄心が得られる。
【００３２】
接着剤は、加熱により流動化し、１８０℃程度で硬化する熱硬化性樹脂、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーンゴム系樹脂でもよく、任意に選択可能である。
【００３３】
下部プレート１４と上部プレート１５は、炭素鋼板である。
好ましくは、固定爪３５や可動爪３４と、数ｍｍ程度の隙間δ１を確保する。この隙間δ１により、下部プレート１４と上部プレート１５から固定爪３５や可動爪３４への伝熱を遮断もしくは抑制する。
【００３４】
次に、下部フェライト２２及び上部フェライト２３の有無と、ベースプレート１３とトッププレート１６の材質について、検討する。
【００３５】
〇ケース１：ベースプレート１３とトッププレート１６とが、炭素鋼製で、下部フェライト２２及び上部フェライト２３が無い場合：
誘導加熱コイル１９で発生した磁束は、筒型フェライト２１と、下部プレート１４及び上部プレート１５と、ベースプレート１３とトッププレート１６とを通過する。
筒型フェライト２１で磁束の活用が促される。
下部プレート１４及び上部プレート１５は磁束で加熱され、鉄心１８へ伝熱される。
【００３６】
ベースプレート１３及びトッププレート１６も磁束で加熱される。この熱は一部が下部プレート１４と上部プレート１５へ向かうものの、多くが大気へ放熱される。この放熱は鉄心１８の加熱効率の低下を招く。
【００３７】
〇ケース２：ベースプレート１３とトッププレート１６とが、ステンレス鋼製で、下部フェライト２２及び上部フェライト２３が無い場合：
ベースプレート１３とトッププレート１６とは磁束を通さないため、誘導加熱コイル１９で発生した磁束は、筒型フェライト２１と、下部プレート１４及び上部プレート１５とを通過する。
筒型フェライト２１で磁束の活用が促される。
下部プレート１４及び上部プレート１５は磁束で加熱され、鉄心１８へ伝熱される。
【００３８】
ベースプレート１３及びトッププレート１６から大気への放熱がなくなる若しくは抑制されため、前記ケース２は、前記ケース１よりも、好ましい。
【００３９】
そこで、ベースプレート１３とトッププレート１６は、磁束を通しにくいステンレス鋼とした。
ステンレスには、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系がある。フェライト系とマルテンサイト系は磁性体であり、磁束をよく通すので適当でない。
一方、オーステナイト系（例えば、ＳＵＳ３０４）は非磁性体であり、磁束を通しにくいので好適である。
【００４０】
以上に説明したケース２の構造を、図２（ａ）でさらに説明し、ケース２を改良した構造を、図２（ｂ）で説明する。すなわち、図２（ａ）、（ｂ）に基づいて、筒型フェライト２１、下部フェライト２２及び上部フェライト２３の作用を説明する。
【００４１】
図２（ａ）は比較例を示す図であり、筒型フェライト２１は、誘導加熱コイル１９が発生する磁束の有効利用を促す役割を果たす。
一部の磁束２６は上部プレート１５や下部プレート１４を介して鉄心１８を通過する。また、別の磁束２７はベースプレート１３やトッププレート１６に向かう。ベースプレート１３やトッププレート１６は、磁束２７を遮断する。そのため、磁束２７の有効活用が図れない。
【００４２】
図２（ｂ）は実施例を示す図であり、磁束２７は下部フェライト２２及び上部フェライト２３で誘導される。上部プレート１５及び下部プレート１４は炭素鋼板であるため、磁束２７を通す。
すなわち、磁束２７は、上部プレート１５を通り、鉄心１８を通過し、下部プレート１４を通って、筒型フェライト２１に戻る。結果、磁束２７の有効活用が図れる。
よって、筒型フェライト２１に、下部フェライト２２及び上部フェライト２３を付設することが有効となる。
【００４３】
図３に示すように、外径可変チャック機構３０は、平面視で１２０°ピッチで配置される３個の爪３４、３５、３５を有し、爪の２個は固定爪３５、３５であり、残りの１個はエアシリンダ３３で駆動される可動爪３４である。
【００４４】
図４に示すように、架台ベース１１にレール３１が載せられ、このレール３１に図面表裏方向へ移動可能にスライダ３２が嵌められ、このスライダ３２に可動爪３４がボルト等により固定されている。好ましくは、レール３１とスライダ３２との間に鋼球（スチールボール）３６を介在させる。鋼球３６を介在させると、レール３１とスライダ３２の間の摩擦係数が大幅に減少し、揺れることなく滑らかにスライダ３２及び可動爪３４が移動する。
【００４５】
なお、１本のレール３１を左ガイドバーと右ガイドバーに代え、これらの左ガイドバーと右ガイドバーで、スライダ３２をガイドするようにしてもよい。よって、図４の構造は適宜変更して差し支えなく、要は可動爪３４が、振れたり、ガタつくことなく、滑らかに移動する構造であればよい。
【００４６】
以上の構成からなる外径可変チャック機構３０の作用を、図５に基づいて説明する。
鉄心をセットする前に、図５（ａ）に示すように、固定爪３５の外接円３７から可動爪３４を後退させる。
【００４７】
図５（ｂ）に示すように、鉄心１８をセットする。このときに、鉄心１８の中央穴３８は、外接円３７からずれるようにする。中央穴３８は、３個の爪３４、３５、３５に当たらないようにして、セットすることができる。
【００４８】
図５（ｃ）に示すように、可動爪３４を前進させる。この可動爪３４にはエアシリンダ（図１、符号３３）の前進力を常に付与する。結果、２個の固定爪３５と、１個の可動爪３４が鉄心１８に蜜に当たる。この状態で、加熱し、接着剤を流動化し、硬化させる。
加熱の過程で、鉄心１８が、図面左右方向へずれることはない。寸法精度の良好な積層鉄心が得られる。
【００４９】
加熱が終わったら、図５（ｄ）に示すように、可動爪３４を後退させ。可動爪３４が鉄心１８から離れ、固定爪３５から鉄心１８が離れる。結果、鉄心１８は容易に取り外すことができ、作業能率が高まる。
【００５０】
次に、本発明に係る変更例を説明する。
図６（ａ）に示すように、外径可変チャック機構３０は、平面視で１８０°ピッチで配置される２個の爪３４、３５を有し、爪の１個は固定爪３５とし、残りの１個はエアシリンダ３３で駆動される可動爪３４としてもよい。
固定爪３５が１個であるため、外径可変チャック機構３０が簡単になる。
【００５１】
また、図６（ｂ）に示すように、外径可変チャック機構３０は、平面視で１２０°ピッチで配置される３個の可動爪３４を有し、可動爪３４の各々をエアシリンダ３３で駆動するようにしてもよい。
また、図６（ｃ）に示すように、外径可変チャック機構３０は、平面視で１８０°ピッチで配置される２個の可動爪３４を有し、可動爪３４の各々をエアシリンダ３３で駆動するようにしてもよい。
【００５２】
また、図７に示すように、固定爪３５に冷却用の冷媒通路３５ａを設け、可動爪３４に冷却用の冷媒通路３４ａを設けてもよい。冷媒通路３４ａ、３５ａに、水又は空気を通すことで、固定爪３５や可動爪３４の温度変化を抑制することができる。
【００５３】
冷媒通路３４ａ、３５ａは必須ではないが、図１に示す積層鉄心の加熱装置１０で、生産サイクルを１０回連続すると、固定爪３５や可動爪３４が徐々に温度上昇する。
対策として、例えば１０回の生産サイクルが終わったら、「しばらく冷却時間」を置き、その後に次の１０回の生産サイクルを再開することが考えられる。しかし、この対策を講じると、生産性がやや低下する。
図７に示す構造であれば、「しばらくの冷却時間」を置く必要はなくなり、生産性が高まる。
【００５４】
なお、図７において、冷媒通路３４ａと冷媒通路３５ａの両方を設けるほか、一方のみを設けることもできる。可動爪３４に設ける冷媒通路３４ａには、フレキシブルホースを接続する必要があり、設備コストが嵩む。冷媒通路３４ａを設けずに、冷媒通路３５ａだけを設けるようにすれば、フレキシブルホースが不要となり、設備コストを下げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、接着剤付きの鉄心を加熱して積層鉄心にする加熱装置に好適である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…積層鉄心の加熱装置、１３…ベースプレート、１４…下部プレート、１５…上部プレート、１６…トッププレート、１８…鉄心、１９…誘導加熱コイル、２１…筒型フェライト、２２…下部フェライト、２３…上部フェライト、２４…センターガイド、２６、２７…磁束、３０…外径可変チャック機構、３４…可動爪、３４ａ、３５ａ…冷媒通路、３５…固定爪、３８…中央穴。
【要約】
【課題】センターガイドに、熱膨張対策を講じた積層鉄心の加熱装置を提供する。
【解決手段】積層された鉄心１８を処理対象とし、前記鉄心１８に塗布されている接着剤を加熱処理する積層鉄心の加熱装置１０であって、この装置１０は、センターガイド２４を備えており、このセンターガイド２４は、外径が変更できる外径可変チャック機構である。センターガイドに鉄心をセットするとき、外径を小さくする。センターガイドの温度が上がっても、鉄心のセットに支障がでない。
【選択図】図１【図１】
0006943380.tif 000002
【図２】
0006943380.tif 000003
【図３】
0006943380.tif 000004
【図４】
0006943380.tif 000005
【図５】
0006943380.tif 000006
【図６】
0006943380.tif 000007
【図７】
0006943380.tif 000008
【図８】
0006943380.tif 000009
【図９】
0006943380.tif 000010