JP3613950B2 - Inductor for induction heating - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導加熱用誘導子に関し、特に耐熱性に優れ、かつ被加熱材からの輻射熱を遮断する構造を持つ誘導加熱用誘導子に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、外環(筒)を高温加熱して膨張させ、これを内環(筒)や軸等にはめ合わせて常温に冷却することにより収縮させ、両者の間に強固な結合を得る焼きばめ加工が知られている。この焼きばめ加工では、被加熱材である外環(筒)を高温加熱するために誘導加熱が利用される。
【0003】
誘導加熱は、既に知られるように、コイルに交流電流を流すことにより交流磁界を発生させ、この交流磁界内に置かれた被加熱材に発生するうず電流損やヒステリシス損により被加熱材を発熱させるものである。誘導加熱には50/60Hzの電流を使用する低周波誘導加熱と、これ以上の電流を使用する高周波誘導加熱とがあり、被加熱材により使い分けされる。
【0004】
図3は従来の低周波誘導加熱コイルを説明するための要部構造図であり、図4は従来の誘導子を説明するための要部構造図であり、図5は焼きばめ代と焼きばめ温度の関係を説明するグラフである。
図3において、8は二重ガラス銅線であり、9はガラスクロステープであり、これらは真空含浸処理されている。また、図4において、6は鉄心、7は被加熱材(ワーク)、10は加熱コイル組立、Hは輻射熱、である。さらに、図5において、横軸は焼きばめ代(μm)、縦軸は焼きばめ温度(°C)である。
【0005】
図3に示すように、従来の低周波誘導加熱コイルは、例えば二重ガラス巻きの銅線8を筒状に所定の寸法に巻いた後、ガラスクロステープ9等でスパイラルに巻いて固定し、F種ワニス等による真空含浸処理によりコイル全体を固着した構造を持つ。
この低周波誘導加熱コイルでは、構造上、被加熱材の近くにコイルが配置できることから加熱コイルは小さくできるが、図4に示すように被加熱材7の表面から放射される輻射熱Hで加熱コイル組立10が加熱されるため温度上昇する。さらに被加熱材7の加熱温度が高温になると、被加熱材7からの輻射熱Hにより加熱コイル組立10の温度が加熱コイル絶縁被膜の耐熱温度を超えてしまい、絶縁被膜が焼損し、加熱コイルが使用できなくなってしまう恐れがある。
【0006】
このように、低周波誘導加熱コイルの二重ガラス巻き銅線8、ガラスクロステープ9、F種ワニス含浸処理等の耐熱温度が低いため、従来の低周波誘導加熱コイルは、図5に示すように、通常、焼きばめ温度としては約300°C以下で使用していた。
しかし、最近では焼きばめ強度等の製品品質向上を図るために、焼きばめ代を大きく取る製品が増加してきた。そのため焼きばめ温度が約500°C以上となるように高くする必要があり、低周波誘導加熱コイルの耐熱性を向上させる必要があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、焼きばめ加工において、焼きばめ強度等の製品品質向上のために、焼きばめ代を大きく取ろうとすれば、図5に示す如く焼きばめ温度を高くしていく必要があるが、現状の低周波誘導加熱コイルでは被加熱材からの輻射熱で加熱コイルが焼損する恐れがあり、実際に生産設備用加熱コイルとしての使用は困難である。
【0008】
その対応策として、耐熱性に優れたセラミック銅線を使用する方法があるが、セラミック銅線自体の耐熱性は向上しても、加熱コイルを固着するためのガラスクロステープ、F種ワニス等の耐熱温度に問題があるため、生産設備用加熱コイルとしての使用は困難であった。
そこで、本発明の目的は、耐熱性に優れ、かつ輻射熱に強い誘導加熱コイルを提供することにある。具体的には、低周波誘導加熱コイルの耐熱温度を向上させ、焼きばめ加工品質の向上を図ることができる低周波誘導加熱コイルを提供することにあり、被加熱材の加熱温度が500°C以上の高温においても、コイルの絶縁被膜が焼損することなく誘導加熱が可能な低周波誘導加熱コイルを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、内環との結合を得るために誘導加熱により焼きばめ加工用外環である被加熱材を加熱する誘導加熱用誘導子において、耐熱性を有するとともに熱を伝え難い材質、特にセラミック製のボビンにセラミック絶縁皮膜銅線を巻いて、セラミック製ボビンの内側に被加熱材を収容した誘導加熱コイルを構成したので、加熱された被加熱材からの輻射熱がセラミックのボビンに阻止されて直接銅線を加熱しないため、銅線が高温になるのを防止することができる。
また、銅線の絶縁被膜をセラミックにすることにより被加熱材の温度を500°C以上にすることができる。
【0010】
また、請求項2の発明によれば、筒状のセラミック製ボビンに鍔部を設けることにより銅線を容易にボビンに巻くことができる。
さらに、誘導加熱は間欠的に使用されるので、使用しないときにはセラミック製ボビンの内面を冷却することにより、誘導加熱コイルの温度上昇を抑えることができ、その結果コイル寿命を延長することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態としての低周波誘導加熱コイルを説明するための要部構造図であり、右側が断面で左側が外観を示す。図2は本発明の低周波誘導加熱用誘導子を説明するための要部構造図である。
図1において、1は低周波誘導加熱コイルであり、2はセラミックコアからなるセラミックス製ボビンである。その断面は図示のように、コの字形状をなしており、鍔(つば)部2’を有している。3は銅線4を固定し保持する耐熱性と絶縁性を持つガラスクロステープであり、4は絶縁被膜がセラミックスで構成されたセラミック絶縁被膜銅線である。
【0012】
図2において、5は誘導子であり、6は加熱コイルから発生される磁束が通過する鉄心であり、7は被加熱材(ワーク)である。なお、Hは被加熱材7から放射される輻射熱を示す。
このような構成において、鍔部2’を持ったボビンであるセラミックコア2の筒部の外周部に、軟化温度の高い、例えば軟化温度500°C以上のセラミック絶縁被膜銅線4を、コの字形状の筒状部分に多数回巻回し、巻き上がり後、セラミック絶縁被膜銅線4の外周をガラスクロステープ3で巻くことにより、セラミック絶縁被膜銅線4をセラミックコア2に固定保持する。以上のステップにより低周波誘導加熱コイル1が完成する。さらに、出来上がった加熱コイル1を図2のように鉄心6に組み込む。
【0013】
誘導加熱を行うには、まず被加熱材7を位置決めし、セラミック絶縁被膜銅線4に低周波電流を流すことにより、被加熱材7の内部に誘導電流を発生させ、その誘導電流により被加熱材7を加熱する。
500°C以上の高温に加熱された被加熱材7の表面からは点線で示すように加熱コイルに向かって輻射熱Hが放射される。輻射熱Hはセラミックコア2により遮断(及び吸収放熱)され、さらに減衰均一化される。その結果、セラミック絶縁被膜銅線4の全体的な温度上昇及び局部的な温度上昇を抑止し、熱ダメージを低減することができる。従って、被加熱材7を高温まで加熱できるようになり(即ち、焼きばめ温度を従来の300°C以上にできるようになり)、焼きばめ強度等の製品品質を向上させることができる。
【0014】
これにより、誘導加熱コイル1が、被加熱材7からの輻射熱Hにより絶縁被膜の耐熱温度を越えて使用される状態を防止することができる。
また、本実施形態ではセラミック製のボビンで説明したが、耐熱性と熱の非伝導性を持つ他の部材であっても同様の効果が得られる。
また、セラミックコア2の形状(厚み等)や適切な冷却方法を考慮することにより、従来の二重ガラス巻き銅線を使用することも可能である。
【0015】
また、セラミックコア2が輻射熱Hにより加熱されるので、ボビンを冷却することにより全体が高温になるのを防止することができる。
さらに、本実施形態では低周波誘導加熱について説明したが、銅線巻回数の少ない高周波誘導加熱にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての低周波誘導加熱コイルを説明するための要部構造図である。
【図2】本発明の低周波誘導加熱用誘導子を説明するための要部構造図である。
【図3】従来の低周波誘導加熱コイルを説明するための要部構造図である。
【図4】従来の誘導子を説明するための要部構造図である。
【図5】焼きばめ温度と焼きばめ代との関係を説明するグラフである。
【符号の説明】
1…誘導加熱コイル
2…セラミック製ボビン
3…ガラスクロステープ
4…セラミック絶縁被膜銅線
5…誘導子
6…鉄心
7…被加熱材
8…二重ガラス銅線
9…ガラスクロステープ
10…加熱コイル組立
H…輻射熱[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating inductor, and more particularly, to an induction heating inductor having excellent heat resistance and a structure for blocking radiant heat from a material to be heated.
[0002]
[Prior art]
For example, the outer ring (cylinder) is expanded by heating at a high temperature, and the outer ring (cylinder) is fitted to the inner ring (cylinder) or shaft and contracted by cooling to room temperature to obtain a strong bond between the two. Processing is known. In this shrink fitting process, induction heating is used to heat the outer ring (cylinder), which is a material to be heated, at a high temperature.
[0003]
As already known, induction heating generates an alternating magnetic field by passing an alternating current through a coil, and heats the heated material by eddy current loss and hysteresis loss generated in the heated material placed in the alternating magnetic field. It is something to be made. Induction heating includes low-frequency induction heating using a current of 50/60 Hz and high-frequency induction heating using a current higher than this, depending on the material to be heated.
[0004]
FIG. 3 is a main part structural diagram for explaining a conventional low-frequency induction heating coil, FIG. 4 is a main part structural diagram for explaining a conventional inductor, and FIG. It is a graph explaining the relationship of fitting temperature.
In FIG. 3, 8 is a double glass copper wire, 9 is a glass cloth tape, and these are vacuum-impregnated. In FIG. 4, 6 is an iron core, 7 is a material to be heated (workpiece), 10 is a heating coil assembly, and H is radiant heat. Further, in FIG. 5, the horizontal axis represents the shrinkage allowance (μm), and the vertical axis represents the shrinkage fitting temperature (° C.).
[0005]
As shown in FIG. 3, the conventional low-frequency induction heating coil is, for example, a double glass-
In this low frequency induction heating coil, the heating coil can be made small because the coil can be arranged close to the material to be heated due to its structure, but the heating coil is radiated from the surface of the
[0006]
Thus, since the heat resistant temperatures of the low-frequency induction heating coil, such as the double glass-wrapped
However, recently, in order to improve the quality of products such as shrink fit strength, products that have a large allowance for shrink fit have increased. Therefore, it is necessary to increase the shrink fitting temperature so as to be about 500 ° C. or higher, and it is necessary to improve the heat resistance of the low frequency induction heating coil.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in shrink fitting, in order to improve the quality of products such as shrink fitting strength, if a large shrinkage allowance is required, it is necessary to increase the shrink fitting temperature as shown in FIG. However, in the current low-frequency induction heating coil, the heating coil may be burned by radiant heat from the material to be heated, and it is actually difficult to use it as a heating coil for production equipment.
[0008]
As a countermeasure, there is a method of using a ceramic copper wire excellent in heat resistance, but even if the heat resistance of the ceramic copper wire itself is improved, a glass cloth tape for fixing the heating coil, F-type varnish, etc. Due to a problem with the heat-resistant temperature, it has been difficult to use as a heating coil for production equipment.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an induction heating coil that is excellent in heat resistance and resistant to radiant heat. Specifically, it is to provide a low-frequency induction heating coil that can improve the heat-resistant temperature of the low-frequency induction heating coil and improve the shrink-fitting processing quality, and the heating temperature of the material to be heated is 500 °. An object of the present invention is to provide a low-frequency induction heating coil capable of induction heating without burning the insulating film of the coil even at a high temperature of C or higher.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention of claim 1 , in an induction heating inductor for heating a material to be heated which is an outer ring for shrink fitting by induction heating in order to obtain a bond with an inner ring, the induction heating inductor has heat resistance and heat. reportedly hard material, by winding a ceramic insulating coating copper wire, especially to a ceramic bobbin, since it is configured induction heating coil containing a material to be heated inside the ceramic bobbin, radiant heat from the material to be heated that is heated ceramic Since the copper wire is not directly heated by being blocked by the bobbin, it is possible to prevent the copper wire from reaching a high temperature.
Moreover, the temperature of a to-be-heated material can be 500 degreeC or more by making the insulating film of a copper wire into a ceramic.
[0010]
According to the invention of
Further, since the induction heating is intermittently used, by cooling the inner surface of the ceramic bobbin when not in use, it is possible to suppress the temperature rise of the induction heating coil, it is possible to extend the results coil life .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a main part structural diagram for explaining a low frequency induction heating coil as one embodiment of the present invention, in which the right side is a cross section and the left side is an external view. FIG. 2 is a main part structural diagram for explaining the inductor for low frequency induction heating according to the present invention.
In FIG. 1, 1 is a low-frequency induction heating coil, and 2 is a ceramic bobbin made of a ceramic core. As shown in the drawing, the cross section has a U shape and has a
[0012]
In FIG. 2, 5 is an inductor, 6 is an iron core through which magnetic flux generated from a heating coil passes, and 7 is a material to be heated (workpiece). H indicates radiant heat radiated from the
In such a configuration, a ceramic insulating coated copper wire 4 having a high softening temperature, for example, a softening temperature of 500 ° C. or more, is attached to the outer peripheral portion of the cylindrical portion of the
[0013]
In order to perform induction heating, first, the material to be heated 7 is positioned, and a low-frequency current is passed through the ceramic insulating coated copper wire 4 to generate an induced current inside the material to be heated 7. The
Radiant heat H is radiated from the surface of the heated
[0014]
Thereby, the induction heating coil 1 can be prevented from being used beyond the heat resistance temperature of the insulating coating by the radiant heat H from the
In the present embodiment, the ceramic bobbin has been described. However, the same effect can be obtained with other members having heat resistance and heat non-conductivity.
Moreover, it is also possible to use the conventional double glass winding copper wire by considering the shape (thickness etc.) of the
[0015]
Moreover, since the
Furthermore, although the low-frequency induction heating has been described in the present embodiment, it can be applied to high-frequency induction heating with a small number of copper wire windings.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part structural diagram for explaining a low-frequency induction heating coil as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a structural diagram of a main part for explaining an inductor for low-frequency induction heating according to the present invention.
FIG. 3 is a main part structural diagram for explaining a conventional low frequency induction heating coil;
FIG. 4 is a structural diagram of a main part for explaining a conventional inductor.
FIG. 5 is a graph for explaining the relationship between shrink fitting temperature and shrink fitting allowance.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
前記誘導加熱コイルと前記被加熱材の間に配置された耐熱性を持った熱の非伝導部材を具備し、
前記非伝導部材は、セラミック製ボビンであり、
前記誘導加熱コイルは、少なくとも、前記セラミック製ボビンの外周に巻回された銅線と、前記銅線の外周に巻かれ巻回後の銅線を固定保持する耐熱及び絶縁テープと、を具備し、
前記銅線はセラミック絶縁被膜銅線であり、
前記被加熱材は前記セラミック製ボビンの内側に収容されていることを特徴とする誘導加熱用誘導子。In an induction heating inductor that has at least an induction heating coil and an iron core that wraps the induction heating coil, and heats a material to be heated that is an outer ring for shrink fitting by induction heating in order to obtain a bond with the inner ring . ,
Comprising a non-conductive member of the heat having arranged heat resistance between the said induction heating coil the material to be heated,
The non-conductive member is a ceramic bobbin,
The induction heating coil includes at least a copper wire wound around an outer periphery of the ceramic bobbin, and a heat-resistant and insulating tape wound around the copper wire and fixing and holding the wound copper wire. ,
The copper wire is a ceramic insulating coated copper wire,
The induction heating inductor, wherein the material to be heated is accommodated inside the ceramic bobbin .
Priority Applications (1)
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| JP29295297A JP3613950B2 (en) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | Inductor for induction heating |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP29295297A JP3613950B2 (en) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | Inductor for induction heating |
Publications (2)
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| JPH11126683A JPH11126683A (en) | 1999-05-11 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP4976464B2 (en) * | 2009-07-15 | 2012-07-18 | 有限会社ナカイ | Electromagnetic induction heater |
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1997
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