(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状金属体の内径にＩ型コアを差し込み、同Ｉ型コアを加熱用Ｕ型コアの先端に脱着自在に衝合させ、加熱用Ｕ型コアに巻いたコイルに通電し、磁気的に環状金属体を加熱する環状金属体加熱装置において、Ｉ型コアをＵ型コアとの衝合側の面のＩ型コア長手方向の長さがその反対側の面の長手方向の長さより短くなるように両端に傾斜面を形成したコア中央部と、同コア中央部の両端の傾斜面に接合された三角形状のコア端部とから構成し、前記コア中央部と前記コア端部は方向性電磁鋼板を積層した構造とし、前記コア中央部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向が長手方向に沿った方向にし、前記コア端部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向がコア中央部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向と略直角方向となるようにしたことを特徴とする環状金属体加熱装置。
【請求項２】
Ｕ型コアが、長手方向の一端に傾斜面を形成したアーム部を並行に配置し、長手方向の両端に傾斜面を形成した連結部で傾斜面と傾斜面を接合するようにしてアーム部と連結部が略直角となるよう連結し、前記アーム部と前記連結部が方向性電磁鋼板を積層した構造とし、前記アーム部と前記連結部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向がそれぞれ長手方向となるようにした請求項１記載の環状金属体加熱装置。
【請求項３】
Ｕ型コアが、Ｕ型の無方向性電磁鋼板を積層した構造である請求項１又は２記載の環状金属体加熱装置。
【請求項４】
Ｉ型コアのコア中央部とコア端部の連結する傾斜面が凹凸形状となるように積層した方向性電磁鋼板を交互に突出させ、凹凸を噛み合わせて連結するようにした請求項１又は２記載の環状金属体加熱装置。
【請求項５】
Ｕ型コアのアーム部と連結部の連結する傾斜面が凹凸形状となるように積層した方向性電磁鋼板を交互に突出させ、凹凸を噛み合わせて連結するようにした請求項２記載の環状金属体加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアリング等の環状金属体の内径にＩ型コアを差し込んで、そのＩ型コアを加熱用Ｕ型コアの先端に衝合させ、加熱用Ｕ型コアに巻いたコイルに通電して生じる交流磁界の作用でベアリング等の環状金属体を加熱させる環状金属体加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の環状金属体加熱装置のＵ型コア及びＩ型コアは、無方向性珪素鋼板を使用することによって、Ｕ型コアとＩ型コアが衝合することによって起こる鉄損の増大を抑制していた。Ｕ型コアの並行に伸びる部分の先端にＩ型コアの両端が衝合することによって、環状金属体を加熱するための磁気回路を形成していた。よって、Ｉ型コアの両端部分では、磁路がＩ型コアの長手方向に沿う方向から、Ｕ型コアに向かってターンしなければならない。このため、無方向性珪素鋼板よりも所定の方向に優れた磁気特性を持つ方向性珪素鋼板を用いると、Ｉ型コアの両端で磁気特性の悪い方向に磁路がターンすることとなるため、方向性珪素鋼板を用いることができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題を解消し、鉄損を減少させ、エネルギー効率の良い環状金属体加熱装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  環状金属体の内径にＩ型コアを差し込み、同Ｉ型コアを加熱用Ｕ型コアの先端に脱着自在に衝合させ、加熱用Ｕ型コアに巻いたコイルに通電し、磁気的に環状金属体を加熱する環状金属体加熱装置において、Ｉ型コアをＵ型コアとの衝合側の面のＩ型コア長手方向の長さがその反対側の面の長手方向の長さより短くなるように両端に傾斜面を形成したコア中央部と、同コア中央部の両端の傾斜面に接合された三角形状のコア端部とから構成し、前記コア中央部と前記コア端部は方向性電磁鋼板を積層した構造とし、前記コア中央部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向が長手方向に沿った方向にし、前記コア端部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向がコア中央部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向と略直角方向となるようにしたことを特徴とする環状金属体加熱装置
２）  Ｕ型コアが、長手方向の一端に傾斜面を形成したアーム部を並行に配置し、長手方向の両端に傾斜面を形成した連結部で傾斜面と傾斜面を接合するようにしてアーム部と連結部が略直角となるよう連結し、前記アーム部と前記連結部が方向性電磁鋼板を積層した構造とし、前記アーム部と前記連結部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向がそれぞれ長手方向となるようにした前記１）記載の環状金属体加熱装置
３）  Ｕ型コアが、Ｕ型の無方向性電磁鋼板を積層した構造である前記１）又は２）記載の環状金属体加熱装置
４）  Ｉ型コアのコア中央部とコア端部の連結する傾斜面が凹凸形状となるように積層した方向性電磁鋼板を交互に突出させ、凹凸を噛み合わせて連結するようにした前記１）又は２）記載の環状金属体加熱装置
５）  Ｕ型コアのアーム部と連結部の連結する傾斜面が凹凸形状となるように積層した方向性電磁鋼板を交互に突出させ、凹凸を噛み合わせて連結するようにした前記２）記載の環状金属体加熱装置
にある。
【０００５】
【作用】
本発明では、Ｉ型コアを両端に傾斜面を形成したコア中央部と三角形状のコア端部とし、コア中央部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向とコア端部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向を略直角方向にする。Ｉ型コアを環状金属体の内穴に貫通させた状態でＵ型コアとＩ型コアを衝合させ、Ｕ型コアに巻いたコイルに通電すると、Ｕ型コア及びＩ型コアに磁束が流れる。また、コア中央部及びコア端部は方向性電磁鋼板を用いているので、良好な磁気特性を得る。さらに、コア中央部の両端には傾斜面を設けて三角形状のコア端部と連結することにより、磁束の流れがコア中央部とコア端部の方向性電磁鋼板の磁化容易方向から大きくはずれることなくターンでき、Ｕ型コアに向かうようにできる。
Ｕ型コアが、連結部とアーム部からなり、連結部とアーム部が方向性電磁鋼板を積層した構造にしたものは、それぞれ長手方向を磁化容易方向とした連結部とアーム部をそれぞれの傾斜面で連結し、連結部とアーム部との連結部分でターンする磁束が方向性電磁鋼板の磁化容易方向から大きくはずれることなくターンできるようにする。
Ｕ型コアが、Ｕ型の無方向性電磁鋼板を積層したものは、Ｕ型の１枚物の無方向性電磁鋼板にすることでコストを抑制し、積層により応答性を確保したＵ型コアにする。
コア中央部とコア端部の連結面及び連結部とアーム部の連結面が凹凸形状となるように積層した方向性電磁鋼板を交互に突出させたものは、連結面の凹凸を噛み合わせるようにして連結することにより、連結する方向性電磁鋼板の重なる部分を形成して、磁気抵抗を抑制した連結部分にすることができ、また、連結部分の強度を高めることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
方向性電磁鋼板としては方向性珪素鋼板が一般的に用いられる。
無方向性電磁鋼板としては珪素鋼板や鉄−アルミ合金板等があり、コスト，磁気特性から決めればよい。
環状金属体としては主にベアリングが用いられる。
Ｉ型コアの長手方向と直交する方向の幅は、環状金属体の内穴に合わせるように対応させて変えるようにするのが好ましく、Ｕ型コアの磁路に対する幅寸法は、一定にしてもよいし、Ｉ型コアの幅に対応させて変えるようにしてもよい。
【０００７】
【実施例】
本発明の各実施例について図面を参照して具体的に説明する。
実施例１（図１〜４参照）
図１〜４に示す実施例１は、Ｉ型コアがコア中央部とコア端部からなり、コア中央部とコア端部が方向性電磁鋼板を積層した構造にし、Ｕ型コアが連結部とアーム部からなり、連結部とアーム部が方向性電磁鋼板を積層した構造にし、コア中央部とコア端部の連結面及び連結部とアーム部の連結面が凹凸形状となるように積層した方向性電磁鋼板を交互に突出させた環状金属体加熱装置の例である。
図１は実施例１の環状金属体加熱装置の説明図である。図２は実施例１の環状金属体加熱装置のＩ型コアとＵ型コアの説明図である。図３は実施例１の環状金属体加熱装置のＩ型コアの説明図である。図４は実施例１の環状金属体加熱装置のＵ型コアの説明図である。
図中、１は環状金属体加熱装置、１ａは装置本体、２はＩ型コア、２ａはコア中央部、２ｂはコア端部、２ｄはカバー、３はＵ型コア、３ａは連結部、３ｂはアーム部、４は電源部、５はコイル、６はＩ型ホルダー、７はリニアモータ、８は駆動バー、９はレール、１０は断面Ｌ形台、２０はベアリング、２１は磁化容易方向を示す矢印である。
【０００８】
本実施例１の環状金属体加熱装置１は、図１〜４に示すように、Ｉ型コア２を、両端に傾斜面を設けたコア中央部２ａと三角形状のコア端部２ｂで形成する。コア中央部２ａは、長手方向の両端を傾斜させた台形形状で、長手方向が磁化容易方向となる方向性珪素鋼板を積層して形成する。コア中央部２ａの両端の傾斜面は、規則的な凹凸形状となるように交互に方向性珪素鋼板を突出させる。
コア中央部２ａとともにＩ型コア２を形成するコア端部２ｂは略直角三角形形状で直角を構成しない辺をコア中央部２ａへの連結部分とする方向性珪素鋼板を積層して形成する。コア端部２ｂの方向性珪素鋼板の磁化容易方向は、コア端部２ｂをコア中央部２ａに取り付けた際にコア中央部２ａの磁化容易方向と略直角な方向にする。さらにコア端部２ｂのコア中央部２ａとの連結面は、規則的な凹凸形状となるように交互に方向性珪素鋼板を突出させる。
このコア中央部２ａとコア端部２ｂを凹凸の連結面を噛み合わせるように連結してＩ型コア２とし、コア端部２ｂの一辺がコア中央部２ａの両側に露出するようにカバー２ｄに取り付ける。
Ｕ型コア３は、連結部３ａとアーム部３ｂで構成する。連結部３ａは、長手方向の両端を傾斜させた台形形状で、長手方向が磁化容易方向となる方向性珪素鋼板を積層して形成する。連結部３ａの両端の傾斜面は、規則的な凹凸形状となるように交互に方向性珪素鋼板を突出させる。
一方、アーム部３ｂは、長手方向の一端を傾斜させた形状で長手方向が磁化容易方向となる方向性珪素鋼板を積層して形成する。また、傾斜面は規則的な凹凸形状となるように交互に方向性珪素鋼板を突出させる。
次に連結部３ａの両端の傾斜面に、傾斜面の凹凸を噛み合わせるようにしてアーム部３ｂを連結し、Ｕ型コア３を形成する。
【０００９】
Ｕ型コア３は、装置本体１ａの所定高さにＵ型の開口が側方を向くように取り付け、上下に並行に位置することとなるアーム部３ｂには、それぞれコイル５を巻き付けるようにして取り付け、コイル５に通電するための電源部４を設ける。
次に、Ｕ型コア３の上下のアーム部３ｂの先端の間に、内穴が上下に向くようベアリング２０を保持する断面がＬ字状の断面Ｌ字台１０を設ける。
このＵ型コア３、断面Ｌ字台１０の下方に上下に長いレール９を設け、このレール９に沿って上下に移動可能となるようＩ型ホルダー６を取り付ける。さらに、Ｉ型ホルダー６の下方には下方に長い駆動バー８を設け、駆動バー８を上下動させるリニアモータ７を設ける。
【００１０】
本実施例１の環状金属体加熱装置１を使用するには、Ｕ型コア３のアーム部３ｂの間に位置するようベアリング２０を断面Ｌ形台に取り付け、リニアモータ７を作動させてＩ型コア２をレール９に沿って上昇させ、ベアリング２０の内穴を貫通させてＵ型コア３のアーム部３ｂの端面とＩ型コア２のコア端部２ｂの一面が向き合うようにする。この状態で電源部４によってコイル５に通電することにより、Ｉ型コア２とＵ型コア３を磁気的な力によって衝合させ、Ｉ型コア２とＵ型コア３に発生させた磁界によってベアリング２０に電界を発生させ、ベアリング２０の電気抵抗分によって熱を発生させてベアリング２０を加熱する。Ｉ型コア２は方向性珪素鋼板で構成しているのでＩ型コア２のコア中央部２ａの長手方向に向って効率よく磁束を発生させることができる。Ｉ型コア２のコア中央部２ａを流れる磁束は、コア中央部２ａの長手方向である方向性珪素鋼板の磁化容易方向に流れる。方向性珪素鋼板の磁化容易方向への優れた磁気特性から、コア中央部２ａの端の傾斜面まで長手方向に沿って磁束が流れる。このコア中央部２ａの傾斜面には、コア端部２ｂが接合されている。コア端部２ｂの方向性珪素鋼板の磁化容易方向は、コア中央部２ａの磁化容易方向と略直角にしているので傾斜面と接合した傾斜面に微細な距離で移るようにして又は、この連結部分において重なり合う方向性珪素鋼板に移るようにして磁束が略直角にターンすることとなり、そのターン部において磁束は、大きなエアギャップを通らないため非常に効率よくターンでき、しかも全体のＩ型コア２の形状は長方形のＩ型なため、ベアリング２０の内穴を十分に使用する大きさにして、さらに効率がよくなるため、非常に処理時間短く加熱が行える。
【００１１】
さらに本実施例１の環状金属加熱装置１では、Ｕ型コア３の連結部３ａとアーム部３ｂも方向性珪素鋼板を積層した構成にし、傾斜面で磁束をターンさせ、且つ連結部３ａとアーム部３ｂの連結部を交互に突出させた方向性珪素鋼板を噛み合わせるようにして重なり合うようにしているので磁気的な損失を非常に小さくし、さらに効率よく用いることができるようにしている。
【００１２】
図５に示すのは、実施例１の環状金属体加熱装置１の他の例である。
図中、１２はＵ型コアである。
図５に示す実施例１の他の例では、Ｕ型コアをＵ型の無方向性珪素鋼板を積層した構造にしている。このようにＵ型の１枚物を積層する構造にしてコストを抑制し、磁気特性に優れた珪素鋼板を積層することによって効率よく加熱ができるようにしている。
【００１３】
図６に示すのは実施例１の環状金属体加熱装置の他の例である。
図６は実施例１の他の例では、異る内穴径のベアリングに対し、Ｕ型コア３は同じものを使用し、Ｉ型コアの幅のみ変更したものを用いるようにして対応している。この場合には、コア中央部２ａ及びコア端部２ｂの傾斜面の角度を変えるようにして対応するのが磁束をスムーズにターンさせるので好ましい。  
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、鉄損を減少させ、エネルギー効率の良い環状金属体加熱装置にできる。
Ｕ型コアが、連結部とアーム部からなり、連結部とアーム部が方向性電磁鋼板を積層したものは、さらに効率よく金属環状物の加熱ができる。
Ｕ型コアが、Ｕ型の無方向性電磁鋼板を積層したものは、良好な磁気特性とコストの抑制を両立させるＵ型コアにできる。
コア中央部とコア端部の連結面及び連結部とアーム部の連結面が凹凸形状となるように積層した方向性電磁鋼板を交互に突出させたものは、より損失少なく、磁束を効率的に利用して金属環状物の効率よい加熱ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の環状金属体加熱装置の説明図である。
【図２】  実施例１の環状金属体加熱装置のＩ型コアとＵ型コアの説明図である。
【図３】  実施例１の環状金属体加熱装置のＩ型コアの説明図である。
【図４】  実施例の環状金属体加熱装置のＵ型コアの説明図である。
【図５】  実施例１の環状金属体加熱装置の他の例のＩ型コアとＵ型コアの説明図である。
【図６】  実施例１の環状金属体加熱装置の他の例のＩ型コアとＵ型コアの説明図である。  
【符号の説明】
１  環状金属体加熱装置
１ａ  装置本体
２  Ｉ型コア
２ａ  コア中央部
２ｂ  コア端部
２ｄ  カバー
３  Ｕ型コア
３ａ  連結部
３ｂ  アーム部
４  電源部
５  コイル
６  Ｉ型ホルダー
７  リニアモータ
８  駆動バー
９  レール
１０  断面Ｌ形台
１２  Ｕ型コア  
２０  ベアリング
２１  （磁化容易方向を示す）矢印
【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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