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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022101882
(43)【公開日】2022-07-07
(54)【発明の名称】積層鉄心の加熱装置
(51)【国際特許分類】
H02K 15/02 20060101AFI20220630BHJP
【ＦＩ】
H02K15/02 F
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020216240
(22)【出願日】2020-12-25
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】390023032
【氏名又は名称】田中精密工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】592228712
【氏名又は名称】北陸電機製造株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100067356
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100160004
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 憲雅
(74)【代理人】
【識別番号】100120558
【弁理士】
【氏名又は名称】住吉 勝彦
(74)【代理人】
【識別番号】100148909
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧澤 匡則
(72)【発明者】
【氏名】黒崎 英一
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 侑馬
(72)【発明者】
【氏名】川見 典央
【テーマコード（参考）】
5H615
【Ｆターム（参考）】
5H615AA01
5H615PP01
5H615PP06
5H615SS18
5H615SS24
(57)【要約】
【課題】耳部の温度上昇を抑制しつつ鉄心の所要加熱時間を短縮することができる加熱装置を提供する。
【解決手段】耳部４２の過熱を抑制するために、鉄心１８と誘導加熱コイル１９との間に抑制フェライト４４を配置する。鉄心１８の中心点４８を通り、耳部４２の中心を通る耳部中心線４９と、鉄心の中心点４８を通り、抑制フェライト４４の中心を通るフェライト中心線５１とのなす角度を交差角θと呼ぶ。交差角θが６０°になるように、耳部４２から離れた位置に抑制フェライト４４を配置する。
【選択図】図３
【解決手段】耳部４２の過熱を抑制するために、鉄心１８と誘導加熱コイル１９との間に抑制フェライト４４を配置する。鉄心１８の中心点４８を通り、耳部４２の中心を通る耳部中心線４９と、鉄心の中心点４８を通り、抑制フェライト４４の中心を通るフェライト中心線５１とのなす角度を交差角θと呼ぶ。交差角θが６０°になるように、耳部４２から離れた位置に抑制フェライト４４を配置する。
【選択図】図３
【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、
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、６０°に設定されていることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、６０°に設定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】
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、
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、４５°～７５°の範囲に設定されていることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、４５°～７５°の範囲に設定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3】
請求項１又は請求項２記載の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、
前記誘導加熱コイルを囲う筒型フェライトと、この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ていることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
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、
前記誘導加熱コイルを囲う筒型フェライトと、この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てい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１又は請求項２記載の積層鉄心の加熱装置であって、
この加熱装置は、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、
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個はエアシリンダで駆動される可動爪であることを特徴とする積層鉄心の加熱装置。
この加熱装置は、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、
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個はエアシリンダで駆動される可動爪であ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１４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。
図１４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。
【0007】
接着剤として、熱硬化性樹脂が広く使用される。
熱硬化性樹脂は、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、センターガイド１０２から鉄心１０９が取り外される。
熱硬化性樹脂は、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、センターガイド１０２から鉄心１０９が取り外される。
【0008】
図１５は従来の加熱装置の問題点を説明する平面図である。
鉄心１０９には、単純な穴空き板（ドーナツ板）の他、ドーナツ板部１１１の内周にツース（歯）部１１２を有し、外周に耳部１１３を有する形状のものも、実用に供されている。
鉄心１０９には、単純な穴空き板（ドーナツ板）の他、ドーナツ板部１１１の内周にツース（歯）部１１２を有し、外周に耳部１１３を有する形状のものも、実用に供されている。
【0009】
このような形状の鉄心１０９を誘導加熱コイル１０５で加熱する。耳部１１３はドーナツ板部１１１より誘導加熱コイル１０５に近い。誘導加熱では、距離が近いところの磁束密度が高く、離れているところの磁束密度が低くなる。磁束密度が高いほど強く加熱される。
加えて、ドーナツ板部１１１のマス（質量）は大きく、耳部１１３のマスは小さい。マスが大きい部位よりもマスが小さな部位が温度上昇する。
加えて、ドーナツ板部１１１のマス（質量）は大きく、耳部１１３のマスは小さい。マスが大きい部位よりもマスが小さな部位が温度上昇する。
【0010】
耳部１１３の頂部の温度を耳部頂部の温度Ｔ１１、耳部１１３の基部（裾）の温度を耳部基部の温度Ｔ１２、ドーナツ板部１１１の外周の温度をドーナツ板部の温度Ｔ１３とする。
【0011】
接着剤の硬化温度が１８０℃である場合、ドーナツ板部の温度Ｔ１３が１８０℃に到達した時点で、耳部基部の温度Ｔ１２は１８５℃で、耳部頂部の温度Ｔ１１は４１５℃であった。
【0012】
このケースでは、ドーナツ板部が最も低温である。生産時間の短縮が求められなか、ドーナツ板部の温度Ｔ１３の温度上昇を促し、所要加熱時間の短縮が望まれる。
【0013】
その対策の一つに、耳部１１３に加えるエネルギーを減らし、その分をドーナツ板部１１１に回して所要加熱時間を短縮する手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【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】
【0015】
本発明は、耳部の温度上昇を抑制しつつ鉄心の所要加熱時間を短縮することができる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】
【0016】
本発明者らは、耳部の過熱を抑制するため、耳部の近傍に抑制フェライトを配置することを着想した。この着想を検証する。
図１（ａ）に示すように、鉄心１８は、中央穴３８が空いているドーナツ板部４１と、このドーナツ板部４１の外周に１２０°ピッチで設けた耳部４２とを有する。
図１（ａ）に示すように、鉄心１８は、中央穴３８が空いているドーナツ板部４１と、このドーナツ板部４１の外周に１２０°ピッチで設けた耳部４２とを有する。
【0017】
ドーナツ板部４１の内周にツース部４３が設けられている。
そして、鉄心１８を囲う誘導加熱コイル１９の内側に且つ耳部４２の近傍に抑制フェライト４４が配置されている。
そして、鉄心１８を囲う誘導加熱コイル１９の内側に且つ耳部４２の近傍に抑制フェライト４４が配置されている。
【0018】
図１（ａ）のｂ－ｂ線断面図である図１（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１９で発生した磁束のうち、一部の磁束４５が抑制フェライト４４を通る。別の一部の磁束４６は耳部４２を通り、さらに別の磁束４７がドーナツ板部４１を通る。
耳部４２へ向かう可能性のある磁束４５が、抑制フェライト４４へ向かうため、耳部４２の加熱が抑制される。
耳部４２へ向かう可能性のある磁束４５が、抑制フェライト４４へ向かうため、耳部４２の加熱が抑制される。
【0019】
図１（ｃ）は図１（ａ）の要部拡大図であり、耳部４２の頂部の温度を耳部頂部の温度Ｔ１、耳部４２の基部（裾）の温度を耳部基部の温度Ｔ２、ドーナツ板部４１の外周の温度をドーナツ板部の温度Ｔ３とする。温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の温度曲線を図２で説明する。
【0020】
図２に示すように、加熱時間ｔ１が５０秒で、ドーナツ板部の温度Ｔ３は１８０℃に達した。この時点で、耳部頂部の温度Ｔ１は従来より格段に低い３４０℃となった。抑制フェライト４４の抑制効果が十分に現れている。
【0021】
しかし、抑制フェライト４４の抑制効果が、耳部４２の基部にも現れ、結果、耳部基部の温度Ｔ２は従来より低い１６０℃程度であった。これが１８０℃になるまで、さらに加熱する。
結果、加熱時間ｔ２が６０秒で、温度Ｔ２が１８０℃になった。加熱時間ｔ２が延びたため、生産性が低下する共に電気エネルギーの消費が高まり、本発明の目的を達成するに至らなかった。
結果、加熱時間ｔ２が６０秒で、温度Ｔ２が１８０℃になった。加熱時間ｔ２が延びたため、生産性が低下する共に電気エネルギーの消費が高まり、本発明の目的を達成するに至らなかった。
【0022】
本発明者らは、抑制フェライト４４の抑制効果が強すぎるので、抑制効果を弱めた方がよいのではないかと考え、以下に述べる対策をさらに講じた。
図３（ａ）に示すように、鉄心１８の中心点４８を中心にして、鉄心１８を６０°回した。耳部４２が抑制フェライト４４から離れたため、抑制フェライト４４の抑制効果が弱められる。
図３（ａ）に示すように、鉄心１８の中心点４８を中心にして、鉄心１８を６０°回した。耳部４２が抑制フェライト４４から離れたため、抑制フェライト４４の抑制効果が弱められる。
【0023】
この状態で加熱処理を施す。その他は、図１（ａ）と変わらないので図１（ａ）の符号を流用し、構成要素の説明は省略する。
図３（ｂ）に示すように、耳部４２の頂部の温度を耳部頂部の温度Ｔ１、耳部４２の基部（裾）の温度を耳部基部の温度Ｔ２、ドーナツ板部４１の外周の温度をドーナツ板部の温度Ｔ３とする。温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の温度曲線を図４で説明する。
図３（ｂ）に示すように、耳部４２の頂部の温度を耳部頂部の温度Ｔ１、耳部４２の基部（裾）の温度を耳部基部の温度Ｔ２、ドーナツ板部４１の外周の温度をドーナツ板部の温度Ｔ３とする。温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の温度曲線を図４で説明する。
【0024】
図４に示すように、抑制フェライト４４の抑制効果が弱められたため、耳部頂部の温度Ｔ１は３９０℃になった。また、抑制フェライト４４の抑制効果が弱められたため、耳部基部の温度Ｔ２は加熱時間が４９秒で１８０℃に達した。図２より１１秒短くなった。
一方、ドーナツ板部の温度Ｔ３が１８０℃に達したときの加熱時間は５１秒であった。図２より１秒長くなった。
一方、ドーナツ板部の温度Ｔ３が１８０℃に達したときの加熱時間は５１秒であった。図２より１秒長くなった。
【0025】
【0026】
図３（ａ）にて、鉄心１８の中心点４８を通り、耳部４２の中心を通る耳部中心線４９と、鉄心の中心点４８を通り、抑制フェライト４４の中心を通るフェライト中心線５１とのなす角度を交差角θと呼ぶ。
図１（ａ）の形態では交差角θは０であり、図３（ａ）の形態では交差角θは６０°であった。この６０°は、３個の抑制フェライト４４の配置ピッチ１２０°の半分（１／２）に相当する。
図１（ａ）の形態では交差角θは０であり、図３（ａ）の形態では交差角θは６０°であった。この６０°は、３個の抑制フェライト４４の配置ピッチ１２０°の半分（１／２）に相当する。
【0027】
ところで、θ＝０である図２では温度Ｔ２＜温度Ｔ３であった。θ＝６０°である図４では温度Ｔ３＜温度Ｔ２であった。
６０°のθを０に近づけると、温度Ｔ２＝温度Ｔ３となることが予測される。
そこで交差角θを変更し、温度Ｔ２～Ｔ３と加熱時間の関係をさらに調べた。
６０°のθを０に近づけると、温度Ｔ２＝温度Ｔ３となることが予測される。
そこで交差角θを変更し、温度Ｔ２～Ｔ３と加熱時間の関係をさらに調べた。
【0028】
【表1】
【0029】
交差角θを２５°にすると、耳部基部の温度が１８０°に到達する時間は５５秒であり、ドーナツ板部の温度が１８０°に到達する時間は５０秒であった。
交差角θを４５°にすると、耳部基部の温度が１８０°に到達する時間は５１．５秒であり、ドーナツ板部の温度が１８０°に到達する時間は５０．５秒であった。
交差角θを４５°にすると、耳部基部の温度が１８０°に到達する時間は５１．５秒であり、ドーナツ板部の温度が１８０°に到達する時間は５０．５秒であった。
【0030】
所要加熱時間は、耳部基部とドーナツ板部の遅い方（長い方）の時間が適用される。
所要加熱時間に着目すると、交差角が４５°は６０°と遜色が無い。一方、交差角が２５°では６０°より４秒も長く、交差角が０°では６０°より９秒も長い。交差角が４５°未満では所要加熱時間が長くなり生産性の点で難がある。
所要加熱時間に着目すると、交差角が４５°は６０°と遜色が無い。一方、交差角が２５°では６０°より４秒も長く、交差角が０°では６０°より９秒も長い。交差角が４５°未満では所要加熱時間が長くなり生産性の点で難がある。
【0031】
よって、３個の抑制フェライト４４を１２０°ピッチで配置したとき、交差角θを６０°に設定する他、６０°±１５°、すなわち４５°～７５°の範囲に設定することが推奨される。
【0032】
以上の知見に基づいて完成した本発明は、以下の通りである。
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、
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、６０°に設定されていることを特徴とする。
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、
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、６０°に設定されていることを特徴とする。
【0033】
請求項２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、
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、４５°～７５°の範囲に設定されていることを特徴とする。
前記鉄心は、ドーナツ板部と、このドーナツ板部の外周から局部的に突起させた耳部とを有し、
前記加熱装置は、前記鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、前記耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えており、
前記鉄心の中心点を通り前記耳部の中心を通る耳部中心線と、前記鉄心の中心点を通り前記抑制フェライトの中心を通るフェライト中心線とのなす角度で定められる交差角は、４５°～７５°の範囲に設定されていることを特徴とする。
【0034】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の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、
前記誘導加熱コイルを囲う筒型フェライトと、この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ていることを特徴とする。
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、
前記誘導加熱コイルを囲う筒型フェライトと、この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ていることを特徴とする。
【0035】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の積層鉄心の加熱装置であって、
この加熱装置は、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、
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個はエアシリンダで駆動される可動爪であることを特徴とする。
この加熱装置は、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、
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個はエアシリンダで駆動される可動爪であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0036】
請求項１に係る発明では、加熱装置は、鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、鉄心の耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えているが、この抑制フェライトは、耳部から十分に離れた位置に配置した。
十分に離すことで、抑制効果を弱めて、耳部基部の昇温遅れを解消して、所要加熱時間を短くすることができた。
交差角は６０°に設定する。交差角が一義的に決まっているので、抑制フェライトの配置に係る検討時間や設計時間の短縮が図れる。
十分に離すことで、抑制効果を弱めて、耳部基部の昇温遅れを解消して、所要加熱時間を短くすることができた。
交差角は６０°に設定する。交差角が一義的に決まっているので、抑制フェライトの配置に係る検討時間や設計時間の短縮が図れる。
【0037】
請求項２に係る発明では、請求項１と同様に、加熱装置は、鉄心を囲って加熱する誘導加熱コイルを備えると共に、鉄心の耳部へ作用する磁束を抑制する抑制フェライトを備えているが、この抑制フェライトは、耳部から十分に離れた位置に配置した。
十分に離すことで、抑制効果を弱めて、耳部基部の昇温遅れを解消して、所要加熱時間を短くすることができた。
交差角は４５°～７５°の範囲に設定する。交差角に幅があるため、抑制フェライトの配置に係る設計の自由度が高まる。
十分に離すことで、抑制効果を弱めて、耳部基部の昇温遅れを解消して、所要加熱時間を短くすることができた。
交差角は４５°～７５°の範囲に設定する。交差角に幅があるため、抑制フェライトの配置に係る設計の自由度が高まる。
【0038】
請求項３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）。
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）。
【0039】
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。下部フェライトと上部フェライトは磁束を良好に通す。
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で、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。
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で、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。
【0040】
請求項４に係る発明では、センターガイドは、外径が変更できる。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。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。
【0041】
加えて、請求項４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。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】比較例を示す図であり、（ａ）は抑制フェライトの配置図、（ｂ）は（ａ）のｂ－ｂ線断面図、（ｃ）は耳部の拡大図である。
【図2】交差角が０°であるときの鉄心の温度曲線を説明する図である。
【図3】実施例を示す図であり、（ａ）は抑制フェライトの配置図、（ｂ）は耳部の拡大図である。
【図4】交差角が６０°であるときの鉄心の温度曲線を説明する図である。
【図5】本発明に係る積層鉄心の加熱装置の断面図である。
【図6】冷媒通路を備えた積層鉄心の加熱装置の断面図である。
【図7】外径可変チャック機構を備えた積層鉄心の加熱装置の断面図である。
【図11】外径可変チャック機構の作動を説明する図である。
【図12】積層鉄心の加熱装置のさらなる変更例を説明する図である。
【図13】変更例の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14】従来の加熱装置の基本構成を説明する図である。
【図15】鉄心の形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0043】
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0044】
図５に示すように、積層鉄心の加熱装置１０は、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の内側に配置される抑制フェライト４４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。
【0045】
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。
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。
【0046】
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。
【0047】
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、下部プレート１４と上部プレート１５は、センターガイド２４との間に数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からセンターガイド２４への伝熱を遮断もしくは抑制する。
好ましくは、下部プレート１４と上部プレート１５は、センターガイド２４との間に数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からセンターガイド２４への伝熱を遮断もしくは抑制する。
【0048】
センターガイド２４は、ベースプレート１３に立てた円筒又は円柱である。円柱は剛性が高いという利点はあるが重い。軽量化が図れるので円柱が推奨される。
【0049】
好ましくは、鉄心１８の内周とセンターガイド２４の外周との間に隙間δ２を確保する。この隙間δ２は１０～２０μｍに設定する。
センターガイド２４の熱膨張が大きいときにはδ２は２０μｍ近傍に設定し、熱膨張が小さいときにはδ２は１０μｍ近傍に設定すればよい。
センターガイド２４の熱膨張が大きいときにはδ２は２０μｍ近傍に設定し、熱膨張が小さいときにはδ２は１０μｍ近傍に設定すればよい。
【0050】
この隙間δ２の存在により、鉄心１８をセンターガイド２４に容易にセットすることができ、センターガイド２４から鉄心１８を取り外すことができる。
【0051】
図６は積層鉄心の加熱装置１０の変更例を示す。
図６に示すように、センターガイド２４に冷媒通路２５を内蔵し、この冷媒通路２５に水などの冷媒を流す。冷媒を流すことでセンターガイド２４の温度上昇を抑制し、センターガイド２４の外径をほぼ一定にすることができる。
図６に示すように、センターガイド２４に冷媒通路２５を内蔵し、この冷媒通路２５に水などの冷媒を流す。冷媒を流すことでセンターガイド２４の温度上昇を抑制し、センターガイド２４の外径をほぼ一定にすることができる。
【0052】
センターガイド２４の外径が殆ど変わらないため、隙間δ２は５～１０μｍに設定することができる。隙間δ２が小さいため、鉄心１８の横移動が小さくなり、製品品質を高めることができる。
【0053】
ただし、製品品質の観点からは、隙間δ２は０であることが理想である。隙間δ２が０であれば、鉄心１８の横移動を完全に抑えることができるからである。隙間δ２を０にすることができる技術を、次に説明する。
【0054】
図７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の内側に配置される抑制フェライト４４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。
【0055】
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。
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。
【0056】
図８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。
【0057】
可動爪３４に右の位置決め片５２Ｒが突設されている。この可動爪３４の線対称の位置に、且つ一対の固定爪３５の間に、位置決めブロック５３が配置され、この位置決めブロック５３に左の位置決め片５２Ｌが突設されている。すなわち、左の位置決め片５２Ｌと右の位置決め片５２Ｒは、同一の線上に互いに反対向きに配置されている。
【0058】
図９に示すように、左の位置決め片５２Ｌと右の位置決め片５２Ｒは、鉄心１８のツース部４３に嵌って耳部４２の位置を揃える役割を果たす。その他の構成要素は図３（ａ）と同じであるため、図３（ａ）の符号を流用して、詳細な説明は少着する。
【0059】
図１０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。
【0060】
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１０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。
【0061】
【0062】
図１１（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。
【0063】
図１１（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７、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に密に当たる。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。
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。
【0064】
加熱及び冷却が終わったら、図１１（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。
【0065】
次に、本発明のさらなる変更例を説明する。
図１２に示すように、図５又は図７で説明した加熱装置１０に、さらに、誘導加熱コイル１９を囲う筒型フェライト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へ延びる上部フェライト２３とを追加してもよい。
図１２に示すように、図５又は図７で説明した加熱装置１０に、さらに、誘導加熱コイル１９を囲う筒型フェライト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へ延びる上部フェライト２３とを追加してもよい。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
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。
【0073】
以上に説明したケース２の構造を、図１３（ａ）でさらに説明し、ケース２を改良した構造を、図１３（ｂ）で説明する。すなわち、図１３（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。
【0074】
図１３（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。
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。
【0075】
図１３（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。
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。
【0076】
尚、本発明により、所要加熱時間が従来より短縮され、センターガイドが十分に冷却されないうちに、次の加熱処理に移行する。すると、センターガイドに熱が蓄積され、外径が増大し、鉄心１８の装着が難しくなる。しかし、センターガイドを外径可変チャック機構にすることで、その問題は解決し得る。よって、本発明の抑制フェライトに外径可変チャック機構を組み合わせることは、好ましいことである。
【産業上の利用可能性】
【0077】
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】
【0078】
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、３５…固定爪、３８…中央穴、４１…ドーナツ板部、４２…耳部、４４…抑制フェライト、４５…耳部を通る磁束、４８…中心点、４９…耳部中心線、５１…フェライト中心線、θ…交差角。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】