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JP7334103B2 - Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core - Google Patents
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JP7334103B2 - Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core - Google Patents

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Description

本開示は、回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法に関し、特に環状のヨークでの異常加熱を小さくし、かつティースを効率よく加熱することに関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to an induction heating device and an induction heating method for a stator core of a rotating electrical machine, and more particularly to reducing abnormal heating in an annular yoke and efficiently heating teeth.

従来からモータ、発電機等の回転電機は、ステータコアとロータコアとが径方向に対向して配置することにより構成される。ステータコアにおいて、加工硬化による内部の歪を取り除き、コアの損失である鉄損を低減させるために、焼鈍が行われる場合がある。ステータコアは、特にティースにおいて加工硬化により残留歪が発生するので、その部分を焼鈍する場合がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, rotary electric machines such as motors and generators are configured by arranging a stator core and a rotor core to face each other in the radial direction. Stator cores are sometimes annealed to remove internal strain due to work hardening and to reduce core loss. In the stator core, residual strain is generated due to work hardening, especially in the teeth, so that portion may be annealed.

例えば、ステータコアの全体に、軸方向一方側から高周波磁束を印加し、ステータコアの端部に面内渦電流を流して、それに起因するジュール損を利用してステータコアを加熱する方法が考えられる。 For example, a high-frequency magnetic flux is applied to the entire stator core from one side in the axial direction, in-plane eddy currents are caused to flow through the ends of the stator core, and the resulting Joule loss is used to heat the stator core.

また、特許文献1,2に記載された構成のように、誘導加熱を行うコイル(誘導加熱部)がステータコアの外周全体を近接して覆い、そのコイルに通電することで、ステータコアに誘導電流を流してそのステータコアを加熱する方法が知られている。 In addition, as in the configurations described in Patent Documents 1 and 2, a coil (induction heating section) that performs induction heating closely covers the entire outer periphery of the stator core, and by energizing the coil, an induced current is generated in the stator core. It is known to flow and heat the stator core.

また、特許文献3に記載された構成のように、コイルの内側に一次側ヨークを貫通させ、その一次側ヨークに磁気的に結合した二次側ヨークを、ステータコアの中心部に貫通させ、コイルへ交流電流を通電し、一次側ヨークによりステータコアの内側に軸方向の磁束を流す方法も知られている。この方法によれば、この軸方向の磁束によりステータコアに誘導電流を流して、ステータコアを加熱できる可能性がある。 Further, as in the configuration described in Patent Document 3, the primary side yoke is passed through the inside of the coil, and the secondary side yoke magnetically coupled to the primary side yoke is passed through the center of the stator core to It is also known to pass an alternating current through the primary yoke to cause an axial magnetic flux to flow inside the stator core. According to this method, it is possible that the stator core can be heated by causing an induced current to flow in the stator core due to this axial magnetic flux.

特開2013-5553号公報JP 2013-5553 A 特開2012-5283号公報JP 2012-5283 A 特開2018-81896号公報JP 2018-81896 A

ステータコアの全体に、軸方向一方側から高周波磁束を印加する場合には、ステータコアにおける磁束の鎖交面積が大きいので渦電流による反磁界が大きくなり、無効電力が大きくなる。また、この場合には、特に焼鈍が必要なティース以外も多く加熱されるので、消費電力が大きい。 When high-frequency magnetic flux is applied to the entire stator core from one side in the axial direction, the magnetic flux interlinkage area in the stator core is large, so the demagnetizing field due to the eddy current increases, and the reactive power increases. Moreover, in this case, a large amount of heat is applied to parts other than the teeth that require annealing, resulting in large power consumption.

また、特許文献1~3に記載された方法では、ステータコアの外周部における環状のヨーク部分にしか誘導電流が流れないので、そのヨーク部分のみしか加熱できない。 Further, in the methods described in Patent Documents 1 to 3, since the induced current flows only in the annular yoke portion on the outer circumference of the stator core, only the yoke portion can be heated.

また、環状のヨークが異常加熱されると、ヨークが過焼鈍されたり、変形が生じる可能性がある。 Moreover, if the annular yoke is abnormally heated, the yoke may be overannealed or deformed.

本開示の回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法の目的は、環状のヨークでの異常加熱を小さくし、かつティースを効率よく加熱することにある。 An object of the induction heating device and the induction heating method for a rotating electric machine stator core of the present disclosure is to reduce abnormal heating in the annular yoke and to efficiently heat the teeth.

本開示の回転電機ステータの誘導加熱装置は、環状のヨークと、前記ヨークの周方向複数位置から径方向内側に延びる複数のティースとを備える回転電機ステータコアの誘導加熱装置であって、前記回転電機ステータコアの内周側に配置され、励磁コイルが巻かれた柱状の中心コアと、前記回転電機ステータコアの外周側の前記ヨークの軸方向端面または外周面に第1断熱部を介して対向配置された少なくとも1つの環状の電流発生源であって、前記励磁コイルによって前記ヨークの軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるように構成される少なくとも1つの電流発生源と、前記励磁コイルの外周面と前記回転電機ステータコアとの間に配置された第2断熱部とを備える、回転電機ステータコアの誘導加熱装置である。 An induction heating apparatus for a rotating electric machine stator of the present disclosure is an induction heating apparatus for a rotating electric machine stator core including an annular yoke and a plurality of teeth extending radially inward from a plurality of positions in the circumferential direction of the yoke, wherein the rotating electric machine includes: A columnar central core, which is arranged on the inner peripheral side of the stator core and around which an exciting coil is wound, is arranged to face the axial end surface or the outer peripheral surface of the yoke on the outer peripheral side of the rotating electric machine stator core via a first heat insulating portion. at least one annular current source configured to generate magnetic flux in a direction that cancels the magnetic flux generated on the axial end surface of the yoke by the excitation coil; and the excitation coil. and a second heat insulating portion disposed between the outer peripheral surface of the rotating electrical machine stator core.

本開示の回転電機ステータの誘導加熱方法は、本開示の回転電機ステータコアの誘導加熱装置を用いて前記回転電機ステータコアの前記ティースを誘導加熱する方法であって、前記励磁コイルに交流電流を供給することで、前記中心コアと前記ティースに磁束を流し、前記ティースを誘導加熱する磁束発生ステップを含む、回転電機ステータコアの誘導加熱方法である。 A rotary electric machine stator induction heating method of the present disclosure is a method of induction heating the teeth of the rotary electric machine stator core using the rotary electric machine stator core induction heating apparatus of the present disclosure, wherein an alternating current is supplied to the excitation coil. Thus, the induction heating method for a rotating electric machine stator core includes a magnetic flux generation step of inductively heating the teeth by causing the magnetic flux to flow through the central core and the teeth.

本開示の回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法によれば、環状のヨークでの異常加熱を小さくでき、かつティースを効率よく加熱できる。 According to the induction heating device and the induction heating method for the rotating electric machine stator core of the present disclosure, abnormal heating in the annular yoke can be reduced, and the teeth can be efficiently heated.

実施形態の回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法を用いて回転電機ステータコアを加熱する状態において、第1断熱材を省略して示す斜視図である。1 is a perspective view showing a state in which a rotating electrical machine stator core is heated using the induction heating apparatus and induction heating method for a rotating electrical machine stator core of the embodiment, with the first heat insulating material omitted; FIG. 図1において誘導加熱装置を軸方向一方側から見た図である。It is the figure which looked at the induction heating apparatus from the axial direction one side in FIG. 図1から外周ヨークを取り除いて示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1 with an outer yoke removed; 図3のA部拡大図である。4 is an enlarged view of part A in FIG. 3; FIG. 図1の誘導加熱装置の中心軸を含む切断面の模式図である。2 is a schematic diagram of a cross section including the central axis of the induction heating device of FIG. 1. FIG. 図5において、外周ヨークを取り除いて、ティースが集中的に加熱される理由と、ステータヨークの端面の異常加熱を小さくできる理由を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the reason why teeth are heated intensively by removing the outer yoke in FIG. 5 and the reason why abnormal heating of the end face of the stator yoke can be reduced. 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図6に対応する図である。FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 6 in an induction heating device of another example of the embodiment; 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図6に対応する図である。FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 6 in an induction heating device of another example of the embodiment; 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図2に対応する図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 in an induction heating device of another example of the embodiment; 実施形態の別例の誘導加熱装置に用いる外周ヨークの斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of an outer yoke used in another example of the induction heating device of the embodiment; 実施形態の別例の誘導加熱装置において、図5に対応する図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 in an induction heating device of another example of the embodiment; 外周ヨークを取り除いて、ステータヨークの端面の異常加熱を小さくできる理由を説明するための図11に対応する図である。FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 11 for explaining the reason why the abnormal heating of the end face of the stator yoke can be reduced by removing the outer yoke; 実施形態の別例の誘導加熱装置において、外周ヨーク及び第1断熱材を取り除いて示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an induction heating device of another example of the embodiment with the outer yoke and the first heat insulating material removed. 比較例の誘導加熱装置により回転電機ステータコアを加熱する場合において、第1断熱部の厚みが大きい(5mmとした)場合における回転電機ステータコアの周方向一部におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示す図である。When heating the rotating electrical machine stator core by the induction heating device of the comparative example, the Joule loss density (W/m 3 ) in a part of the rotating electrical machine stator core in the circumferential direction when the thickness of the first heat insulating portion is large (5 mm). It is a figure which shows the analysis result of distribution. 図1に示した誘導加熱装置により回転電機ステータコアを加熱する場合において、第1断熱部の厚みが大きい(5mmとした)場合における回転電機ステータコアの周方向一部におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示す図である。When the rotating electrical machine stator core is heated by the induction heating device shown in FIG. 1 , the Joule loss density (W/m 3 ) is a diagram showing the analysis results of the distribution of . 図11に示した誘導加熱装置により回転電機ステータコアを加熱する場合において、第1断熱部の厚みが大きい(5mmとした)場合における回転電機ステータコアの周方向一部におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示す図である。When the rotating electric machine stator core is heated by the induction heating device shown in FIG. 11, the Joule loss density (W/m 3 ) is a diagram showing the analysis results of the distribution of .

以下、図面を参照しながら、本開示に係る回転電機ステータコアの誘導加熱装置及び誘導加熱方法の実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、数値、数量等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、回転電機ステータコアまたは誘導加熱装置の仕様に合わせて適宜変更することができる。以下では、すべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of an induction heating device and an induction heating method for a rotary electric machine stator core according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, specific shapes, materials, numerical values, quantities, etc. are examples for facilitating understanding of the present disclosure, and may be changed as appropriate according to the specifications of the rotating electric machine stator core or the induction heating device. can. In the following description, similar elements are denoted by the same reference numerals in all drawings.

図1は、実施形態の回転電機ステータコア10の誘導加熱装置30及び誘導加熱方法を用いて回転電機ステータコア10を加熱する状態を示す斜視図である。図2は、図1において誘導加熱装置30を軸方向一方側から見た図である。図3は、図1から外周ヨーク54を取り除いて示す斜視図である。図4は、図3のA部拡大図である。図5は、誘導加熱装置30の中心軸を含む切断面の模式図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the rotary electric machine stator core 10 is heated using an induction heating device 30 and an induction heating method for the rotary electric machine stator core 10 of the embodiment. FIG. 2 is a diagram of the induction heating device 30 viewed from one side in the axial direction in FIG. FIG. 3 is a perspective view of FIG. 1 with the outer yoke 54 removed. 4 is an enlarged view of part A in FIG. 3. FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of a cross section including the central axis of the induction heating device 30. As shown in FIG.

図1~図5を用いて、回転電機ステータコア10を説明する。以下では、回転電機ステータコア10は、ステータコア10と記載する。ステータコア10は、ステータコイル(図示せず)と共に、ステータを形成する。ステータは、ステータの内側に配置されたロータ(図示せず)と共に、回転電機を形成するために用いられる。 A rotating electrical machine stator core 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. The rotating electric machine stator core 10 is hereinafter referred to as the stator core 10 . Stator core 10 forms a stator together with stator coils (not shown). A stator, together with a rotor (not shown) located inside the stator, is used to form a rotating electric machine.

ステータコア10は、環状の磁性体部品であり、例えば複数の珪素鋼鈑等の環状の電磁鋼板を軸方向(図1の上下方向)に積層してなる積層体により形成される。 The stator core 10 is an annular magnetic component, and is formed of a laminated body in which, for example, a plurality of annular electromagnetic steel plates such as silicon steel plates are laminated in the axial direction (vertical direction in FIG. 1).

ステータコア10は、環状で外周側に配置されるステータヨーク13と、ステータヨーク13の内周面の周方向複数位置から径方向内側に延びる複数のティース14(図1、図3、図4、図5)とを含む。複数のティース14は、周方向に互いに間隔をおいて配置される。隣り合う2つのティース14の間には溝であるスロット16(図4)が形成される。 The stator core 10 includes a stator yoke 13 that is annular and arranged on the outer peripheral side, and a plurality of teeth 14 (FIGS. 1, 3, 4, 4A and 4B) extending radially inward from a plurality of circumferential positions on the inner peripheral surface of the stator yoke 13. 5). A plurality of teeth 14 are arranged at intervals in the circumferential direction. A slot 16 (FIG. 4), which is a groove, is formed between two adjacent teeth 14 .

ステータコイルは、U,V,W相の3相のコイルを有し、それぞれのコイルは、ステータコア10の周方向に離れた2つのスロット16にまたがるように複数のティース14に巻回される。 The stator coil has three-phase coils of U, V, and W phases, and each coil is wound around a plurality of teeth 14 so as to straddle two slots 16 separated in the circumferential direction of stator core 10 .

回転電機を構成する場合には、ステータの径方向内側にロータが配置される。回転電機は、使用時に、3相のステータコイルに3相交流電流を供給することで駆動される。例えば、回転電機は、永久磁石型同期モータとして使用される。 When constructing a rotating electric machine, a rotor is arranged radially inside a stator. A rotating electrical machine is driven by supplying a three-phase alternating current to a three-phase stator coil during use. For example, a rotating electric machine is used as a permanent magnet type synchronous motor.

ステータコア10は、上記のように複数の電磁鋼板を積層することにより構成され、ステータヨーク13の内周面から複数のティース14が延びる。各電磁鋼板は、打ち抜き加工等により所定の形状に形成される。これにより、ティース14に加工硬化が生じて歪(残留歪)が発生しやすい。このため、このティース14において、焼鈍を行って内部の歪を取り除き、鉄損を低下させることが行われる。 Stator core 10 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets as described above, and a plurality of teeth 14 extend from the inner peripheral surface of stator yoke 13 . Each electromagnetic steel sheet is formed into a predetermined shape by punching or the like. As a result, work hardening occurs in the teeth 14, and strain (residual strain) is likely to occur. For this reason, the teeth 14 are annealed to remove internal strain and reduce iron loss.

このために、実施形態では、ステータコア10の焼鈍を行うために、誘導加熱装置30を用いる。誘導加熱装置30は、ステータコア10の内周側に配置され、励磁コイル33が巻かれた柱状の中心コア31と、2つの第1断熱部40(図2、図5)と、第2断熱部42(図5)と、2つの金属環44と、外周ヨーク54とを含んで構成される。なお、図5では、図1に示す形状に比べて、中心コア31の直径をステータコア10との関係で小さくして模式化した形状を示している。また、図1、図3、図4では、第1断熱部40及び第2断熱部42の図示を省略している。 For this reason, in the embodiment, an induction heating device 30 is used to anneal the stator core 10 . The induction heating device 30 is arranged on the inner peripheral side of the stator core 10, and includes a columnar central core 31 around which an exciting coil 33 is wound, two first heat insulating portions 40 (FIGS. 2 and 5), and a second heat insulating portion. 42 ( FIG. 5 ), two metal rings 44 and an outer yoke 54 . Note that FIG. 5 shows a schematic shape in which the diameter of the central core 31 is smaller than the shape shown in FIG. 1 in relation to the stator core 10 . 1, 3, and 4, illustration of the first heat insulating portion 40 and the second heat insulating portion 42 is omitted.

中心コア31は、磁性材料製であり、例えば円柱状に形成される。中心コア31は、ステータコア10の中心軸O上に中心軸Oに沿って配置される。中心コア31の軸方向両端部は、ステータコア10の軸方向両端面から軸方向に突出している。励磁コイル33は、中心コア31の周囲で、ステータコア10の内径側に配置される。 The central core 31 is made of a magnetic material and has a cylindrical shape, for example. Central core 31 is arranged along central axis O of stator core 10 . Both axial end portions of the center core 31 protrude axially from both axial end surfaces of the stator core 10 . The excitation coil 33 is arranged around the center core 31 and on the inner diameter side of the stator core 10 .

中心コア31には、圧粉磁心やフェライトなど、絶縁性の高い粉体コアを用いてもよい。中心コア31を電磁鋼板により形成してもよい。このとき、中心コア31は、複数の電磁鋼板を積層した積層コアとしたり、1枚の電磁鋼板を渦巻状に巻いて円筒状の巻きコアとしたり、複数の電磁鋼板を半径方向に放射状に配置したラジアルコアとしてもよい。 A highly insulating powder core such as a dust core or ferrite may be used for the central core 31 . The central core 31 may be made of an electromagnetic steel sheet. At this time, the central core 31 may be a laminated core obtained by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets, a cylindrical wound core obtained by spirally winding a single electromagnetic steel sheet, or a plurality of electromagnetic steel sheets arranged radially in the radial direction. It is good also as a radial core which carried out.

中心コア31の中心軸Oに対し直交する平面で切断した場合の断面形状が矩形であれば、中心コアが、幅方向等の一辺に平行な方向に分割した複数の要素を含み、複数の要素を結合することにより形成されてもよい。中心コアが円筒状であれば、中心コアを周方向の複数位置で分割した複数の要素から形成してもよい。 If the cross-sectional shape of the central core 31 cut along a plane perpendicular to the central axis O is rectangular, the central core includes a plurality of elements divided in a direction parallel to one side, such as the width direction, and a plurality of elements. may be formed by combining If the central core is cylindrical, it may be formed from a plurality of elements divided at a plurality of positions in the circumferential direction.

2つの第1断熱部40(図2、図5)は、リング形の円板状であり、中心コア31の軸方向両端面上のそれぞれにステータヨーク13と複数のティース14との軸方向端面を覆うように配置される。第1断熱部40は、樹脂やセラミック等の断熱性を有する絶縁材料製のブロックとすることができる。 The two first heat insulating portions 40 (FIGS. 2 and 5) are ring-shaped discs, and the axial end faces of the stator yoke 13 and the plurality of teeth 14 are formed on the axial end faces of the central core 31, respectively. placed to cover the The first heat insulating portion 40 can be a block made of an insulating material having heat insulating properties such as resin or ceramic.

さらに、ステータコア10の外周側のステータヨーク13の軸方向両端面上の空間には周方向に連続した2つの金属環44が配置される。各金属環44は、円環状であり、ステータヨーク13の軸方向端面に第1断熱部40を介して対向配置される。これにより、ステータヨーク13の軸方向両端面には第1断熱部40を介して2つの金属環44が対向配置される。各金属環44は、環状の電流発生源に相当する。各金属環44は、後述のように、励磁コイル33によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるように構成される。金属環44は、例えば銅等の導電性の高い材料により形成される。金属環44の周方向に対し直交する断面は矩形であるが、断面を円形等の他の形状としてもよい。 Further, two metal rings 44 that are continuous in the circumferential direction are arranged in spaces on both axial end faces of the stator yoke 13 on the outer peripheral side of the stator core 10 . Each metal ring 44 has an annular shape and is arranged to face the axial end face of the stator yoke 13 with the first heat insulating portion 40 interposed therebetween. As a result, two metal rings 44 are opposed to each other on both axial end faces of the stator yoke 13 with the first heat insulating portion 40 interposed therebetween. Each metal ring 44 corresponds to an annular current source. Each metal ring 44 is configured to generate magnetic flux in a direction that cancels the magnetic flux generated on the axial end surface of the stator yoke 13 by the excitation coil 33, as will be described later. The metal ring 44 is made of a highly conductive material such as copper. Although the cross section perpendicular to the circumferential direction of the metal ring 44 is rectangular, the cross section may be circular or other shape.

金属環44とステータコア10とを、第1断熱部40に接触させてもよい。なお、第1断熱部は、固体とせずに、高断熱性を有するガスや、空気層としてもよく、また、誘導加熱装置30及びステータコア10を真空状態で配置することで、金属環44とステータコア10との間に形成される真空の隙間を第1断熱部としてもよい。金属環44の軸方向内側面とステータコア10の軸方向端面との間に第1断熱部40が配置されることにより、ティース14の軸方向両端からの熱の逃げを抑制して、ティース14を効率的に加熱できる。 Metal ring 44 and stator core 10 may be brought into contact with first heat insulating portion 40 . It should be noted that the first heat insulating portion may not be solid, but may be a highly heat insulating gas or air layer. 10 may be formed as the first heat insulating portion. By disposing the first heat insulating portion 40 between the axial inner surface of the metal ring 44 and the axial end surface of the stator core 10, heat escape from both ends of the teeth 14 in the axial direction is suppressed, and the teeth 14 are cooled. Efficient heating.

さらに、第2断熱部42(図5)は、円筒状であり、励磁コイル33の外周面とステータコア10の内周面との間に配置される。第2断熱部42は、第1断熱部40と同様に、樹脂やセラミック等の断熱性を有する絶縁材料製としてもよい。ステータコア10の内周面と励磁コイル33の外周面とは、第2断熱部42に接触させてもよい。なお、第2断熱部は、固体とせずに、高断熱性を有するガスや、空気層としてもよく、また、誘導加熱装置30及びステータコア10を真空状態で配置することで、励磁コイル33の外周面とステータコア10の内周面との間に形成される真空の隙間を第2断熱部としてもよい。励磁コイル33の外周面とステータコア10の内周面との間に第2断熱部42が配置されることにより、励磁コイル33がステータコア10からの輻射熱で過度に加熱されることを防止できる。これにより、励磁コイル33の保護を図れると共に、励磁コイル33の性能低下を抑制できる。 Furthermore, the second heat insulating portion 42 ( FIG. 5 ) is cylindrical and arranged between the outer peripheral surface of the exciting coil 33 and the inner peripheral surface of the stator core 10 . As with the first heat insulating portion 40, the second heat insulating portion 42 may be made of an insulating material having heat insulating properties, such as resin or ceramic. The inner peripheral surface of stator core 10 and the outer peripheral surface of exciting coil 33 may be brought into contact with second heat insulating portion 42 . It should be noted that the second heat insulating portion may be a gas having high heat insulating properties or an air layer instead of being solid. A vacuum gap formed between the surface and the inner peripheral surface of the stator core 10 may be used as the second heat insulating portion. By disposing the second heat insulating portion 42 between the outer peripheral surface of the exciting coil 33 and the inner peripheral surface of the stator core 10 , it is possible to prevent the exciting coil 33 from being excessively heated by the radiant heat from the stator core 10 . As a result, the excitation coil 33 can be protected and performance degradation of the excitation coil 33 can be suppressed.

外周ヨーク54は、ステータコア10及び中心コア31を覆うように配置されている。外周ヨーク54は、図5に示すように中心軸を含む切断面で見た形状が矩形となるように、断面が矩形のヨーク要素57を含んで形成される。ヨーク要素57は、2つの平行な長方形状の板部57aの長手方向両端に2つの平行な長方形状の板部57bを連結してなる矩形枠状である。外周ヨーク54は、中心コア31の軸方向両端面に、2つの板部57aの軸方向(図1の上下方向)内側面が面接触するように連結される。これにより、外周ヨーク54は、中心コア31の軸方向両端面に対向して配置される。この状態で、外周ヨーク54のヨーク要素57の内周面とステータコア10の外周面との間には隙間が形成される。外周ヨーク54は、磁性材製である。例えば外周ヨーク54には、中心コア31と同様に、圧粉磁心やフェライトなど、絶縁性の高い粉体コアを用いてもよい。外周ヨーク54を電磁鋼板の積層体により形成してもよい。 The outer yoke 54 is arranged to cover the stator core 10 and the central core 31 . The outer yoke 54 is formed including a yoke element 57 having a rectangular cross section so that the shape of the outer yoke 54 when viewed along a cross section including the central axis is rectangular as shown in FIG. The yoke element 57 has a rectangular frame shape formed by connecting two parallel rectangular plate portions 57b to the longitudinal ends of two parallel rectangular plate portions 57a. The outer yoke 54 is connected to both axial end surfaces of the central core 31 so that the inner surfaces of the two plate portions 57a in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) are in surface contact with each other. As a result, the outer yoke 54 is arranged to face both axial end surfaces of the central core 31 . In this state, a gap is formed between the inner peripheral surface of yoke element 57 of outer yoke 54 and the outer peripheral surface of stator core 10 . The outer yoke 54 is made of a magnetic material. For example, for the outer yoke 54, similarly to the central core 31, a highly insulating powder core such as a dust core or ferrite may be used. The outer yoke 54 may be formed of a laminate of electromagnetic steel sheets.

実施形態のステータコア10の誘導加熱方法は、上記の誘導加熱装置30を用いて、ステータコア10の複数のティース14を誘導加熱する。このとき、まず配置ステップとして、図1、図2に示すように、ステータコア10の内周側に、励磁コイル33が巻かれた中心コア31を挿入し、中心コア31の軸方向両端に外周ヨーク54の軸方向内側面を接触させるように、中心コア31及びステータコア10の周囲に外周ヨーク54を配置する。 The induction heating method for the stator core 10 of the embodiment induction-heats the plurality of teeth 14 of the stator core 10 using the induction heating device 30 described above. At this time, first, as an arrangement step, as shown in FIGS. An outer yoke 54 is arranged around the central core 31 and the stator core 10 so that the axial inner surfaces of 54 are in contact with each other.

そして、磁束発生ステップとして、電源部(図示せず)から励磁コイル33に交流電流を供給することにより、図5の実線矢印α方向または実線矢印αと反対方向に、中心コア31と、ステータコア10のティース14とに磁束を流す。図5の実線矢印α方向は、励磁コイル33の図5の右側部分で紙面の表側に電流が流れ、左側部分で紙面の裏側に電流が流れる場合の磁束方向である。これにより、ティース14の軸方向に高周波磁束が流れることでティース14が誘導加熱されることにより焼鈍される。このとき、励磁コイル33に流す交流電流の周波数を、ステータコア10に流れる高周波磁束による渦電流に起因する表皮厚みがティース14の周方向幅の1/3以下となる周波数(下限周波数)とすることが好ましい。より好ましくは、交流電流周波数が、高周波磁束による渦電流に起因する表皮厚みが、ステータコア10を形成する電磁鋼板の板厚以上となる周波数(上限周波数)で、かつ、ティース14の周方向幅の1/3以下となる周波数(下限周波数)となることが好ましい。これにより、ステータコア10において加熱が必要なティース14及びその根元部分に電流を多く流すことができるので加熱が特に必要な部分をジュール損により集中的に加熱できる。 Then, as a magnetic flux generation step, an alternating current is supplied from a power supply (not shown) to the exciting coil 33, thereby causing the central core 31 and the stator core 10 to move in the direction of the solid line arrow α in FIG. A magnetic flux is passed through the teeth 14 of . The direction of the solid arrow α in FIG. 5 is the magnetic flux direction when current flows in the right side of FIG. As a result, high-frequency magnetic flux flows in the axial direction of the teeth 14, whereby the teeth 14 are induction-heated and annealed. At this time, the frequency of the alternating current flowing through the excitation coil 33 is set to a frequency (lower limit frequency) at which the skin thickness caused by eddy currents due to the high-frequency magnetic flux flowing in the stator core 10 is 1/3 or less of the circumferential width of the teeth 14. is preferred. More preferably, the alternating current frequency is a frequency (upper limit frequency) at which the skin thickness caused by eddy currents due to high-frequency magnetic flux is equal to or greater than the plate thickness of the electromagnetic steel sheet forming the stator core 10, and the circumferential width of the teeth 14 It is preferable that the frequency (lower limit frequency) is 1/3 or less. As a result, a large amount of electric current can be supplied to the teeth 14 and their root portions that need to be heated in the stator core 10, so that the portions that particularly need to be heated can be heated intensively by Joule loss.

図6は、図5において、外周ヨーク54を取り除いて、ティース14が集中的に加熱される理由と、ステータヨーク13の端面の異常加熱を小さくできる理由を説明するための図である。上記のように励磁コイル33に交流電流が供給されることで、ティース14の軸方向に高周波磁束が流れる。このとき、励磁コイル33の通電によって、図6の実線矢印α方向または実線矢印αと反対方向に、中心コア31からティース14の軸方向に磁束が流れると共に、励磁コイル33の起磁力の一部がステータヨーク13の周方向に誘導電流を発生させる。誘導電流により、図6の一点鎖線矢印β方向にステータヨーク13の周囲を流れる磁束が発生する。この磁束は、ティース14にも流れ、そのときの磁束方向は、実線矢印αの磁束方向と一致する。このため、ティース14を軸方向に流れる磁束の磁束密度を高く維持しやすくなるので、ティース14の内部に流れる渦電流の強さも高く維持しやすくなり、その渦電流のジュール損でティース14の加熱が促進される。 FIG. 6 is a diagram for explaining the reason why the teeth 14 are heated intensively and the reason why the abnormal heating of the end face of the stator yoke 13 can be reduced by removing the outer yoke 54 in FIG. By supplying an alternating current to the excitation coil 33 as described above, a high-frequency magnetic flux flows in the axial direction of the teeth 14 . At this time, when the exciting coil 33 is energized, magnetic flux flows from the central core 31 to the axial direction of the teeth 14 in the direction of the solid line arrow α in FIG. generates an induced current in the circumferential direction of the stator yoke 13 . The induced current generates a magnetic flux that flows around the stator yoke 13 in the direction of the dashed-dotted line arrow β in FIG. This magnetic flux also flows through the teeth 14, and the magnetic flux direction at that time coincides with the magnetic flux direction of the solid-line arrow α. Therefore, since the magnetic flux density of the magnetic flux flowing through the teeth 14 in the axial direction can be easily maintained high, the strength of the eddy current flowing inside the teeth 14 can be easily maintained high, and the Joule loss of the eddy currents can heat the teeth 14 . is promoted.

上記のステータコア10の誘導加熱装置30及び誘導加熱方法によれば、ステータコア10の内周側に配置された中心コア31の周囲に巻かれた励磁コイル33に交流電流が供給されることで、ティース14に高周波磁束が流れてジュール損が高くなり、それによってティース14が加熱される。これにより、加熱が特に必要なティース14が集中的に加熱されるので、ティース14を効率よく加熱できる。このため、ティース14の加熱に必要な電力を小さく抑制できると共に、ティース14を短時間で加熱することが可能となる。また、ティース14の軸方向端部のみが集中して加熱されることを抑制できるので、過焼鈍による磁気特性悪化を防止できる。 According to the induction heating device 30 and the induction heating method for the stator core 10 described above, an alternating current is supplied to the excitation coil 33 wound around the central core 31 disposed on the inner peripheral side of the stator core 10, thereby heating the teeth. A high-frequency magnetic flux flows through 14 to increase Joule loss, thereby heating teeth 14 . As a result, the teeth 14 that particularly require heating are heated intensively, so that the teeth 14 can be efficiently heated. Therefore, the electric power required for heating the teeth 14 can be reduced, and the teeth 14 can be heated in a short time. In addition, since it is possible to suppress the concentrated heating of only the axial ends of the teeth 14, it is possible to prevent deterioration of the magnetic properties due to over-annealing.

さらに、誘導加熱装置30は、ステータヨーク13の軸方向端面に第1断熱部40を介して対向配置された環状の電流発生源としての金属環44を備える。金属環44は、励磁コイル33によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるように構成される。図6を用いてこれを説明する。まず、金属環44がないと仮定した場合に第1断熱部40の厚みを大きくした場合を考える。この場合、励磁コイル33に交流電流が流れることにより、励磁コイル33の起磁力の一部がステータヨーク13の周方向に誘導電流を発生させる。この誘導電流の周方向についての方向は、励磁コイル33の電流方向と逆である。この誘導電流によって、図6の一点鎖線矢印β方向にステータヨーク13の周囲を流れる磁束が発生する。この磁束によって、ステータヨーク13の軸方向端面付近に渦電流が増加し、ステータヨーク13の軸方向端部が過度に集中的に加熱される可能性がある。 Further, the induction heating device 30 includes a metal ring 44 as a ring-shaped current generating source disposed opposite to the axial end face of the stator yoke 13 with the first heat insulating portion 40 interposed therebetween. The metal ring 44 is configured to generate magnetic flux in a direction that cancels the magnetic flux generated on the axial end surface of the stator yoke 13 by the exciting coil 33 . This will be explained using FIG. First, consider the case where the thickness of the first heat insulating portion 40 is increased assuming that the metal ring 44 is not provided. In this case, a part of the magnetomotive force of the exciting coil 33 generates an induced current in the circumferential direction of the stator yoke 13 due to the alternating current flowing through the exciting coil 33 . The direction of the induced current in the circumferential direction is opposite to the current direction of the exciting coil 33 . This induced current generates a magnetic flux that flows around the stator yoke 13 in the direction of the dashed line arrow β in FIG. This magnetic flux may increase eddy currents near the axial end faces of the stator yoke 13 and cause excessive and concentrated heating of the axial ends of the stator yoke 13 .

本例の構成によれば、金属環44に誘導電流が流れることによって、例えば、図6の破線矢印γ方向に金属環44の周囲を流れる磁束を発生させることができる。その磁束の方向は、上記のステータヨーク13の軸方向端面付近で、一点鎖線矢印β方向の磁束と逆になる。これにより、金属環44により発生した磁束の方向は、励磁コイル33によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向となる。このため、その磁束によるステータヨーク13の軸方向端部の集中加熱を、金属環44を流れる誘導電流による磁束で相殺または緩和することができ、その集中加熱を抑制できる。したがって、ステータヨーク13の軸方向端面付近が過度に集中的に加熱されることを防止できるので、ステータヨーク13での異常加熱を小さくでき、ステータヨーク13の過焼鈍や変形を抑制できる。 According to the configuration of this example, the induced current flowing through the metal ring 44 can generate magnetic flux flowing around the metal ring 44 in the direction of the dashed arrow γ in FIG. 6, for example. The direction of the magnetic flux is opposite to the magnetic flux in the direction of the dashed line arrow β in the vicinity of the axial end face of the stator yoke 13 . As a result, the direction of the magnetic flux generated by the metal ring 44 is the direction in which the magnetic flux generated on the axial end surface of the stator yoke 13 by the excitation coil 33 is canceled. Therefore, the concentrated heating of the axial end portion of the stator yoke 13 due to the magnetic flux can be canceled or mitigated by the magnetic flux due to the induced current flowing through the metal ring 44, and the concentrated heating can be suppressed. Therefore, since the vicinity of the axial end face of the stator yoke 13 can be prevented from being excessively and intensively heated, abnormal heating in the stator yoke 13 can be reduced, and over-annealing and deformation of the stator yoke 13 can be suppressed.

さらに本例の場合には、外周ヨーク54が、中心コア31を覆って、中心コア31の軸方向端面に対向して配置される。この外周ヨーク54により、中心コア31から誘導加熱装置30の外側への漏れ磁束を抑制できる。中心コア31の軸方向両端面のうち、少なくとも軸方向一端面と外周ヨークの内側面との間には、隙間が形成されてもよい。 Furthermore, in the case of this example, the outer yoke 54 is arranged to cover the central core 31 and face the axial end surface of the central core 31 . This outer yoke 54 can suppress leakage magnetic flux from the central core 31 to the outside of the induction heating device 30 . A gap may be formed between at least one of the axial end faces of the central core 31 and the inner side face of the outer yoke.

図7は、実施形態の別例の誘導加熱装置30aにおいて、図6に対応する図である。本例の構成の場合には、誘導加熱装置30aにおいて、ステータコア10の外周側のステータヨーク13の軸方向両端面上の空間に、2つの短絡コイル46が配置される。各短絡コイル46は、巻き始めと巻き終わりが短絡されている。各短絡コイル46は、ステータヨーク13の軸方向端面に第1断熱部40を介して対向配置される。これにより、ステータヨーク13の軸方向両端面には第1断熱部40を介して2つの短絡コイル46が対向配置される。各短絡コイル46は、環状の電流発生源に相当する。各短絡コイル46も、図1~図6の構成の金属環44と同様に、励磁コイル33によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるように構成される。短絡コイル46の軸方向は、励磁コイル33の軸方向と一致させる。 FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 6 in an induction heating device 30a of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the induction heating device 30 a , two short-circuited coils 46 are arranged in the space on both axial end faces of the stator yoke 13 on the outer peripheral side of the stator core 10 . Each short-circuited coil 46 is short-circuited at the winding start and the winding end. Each short-circuit coil 46 is arranged to face the axial end surface of the stator yoke 13 with the first heat insulating portion 40 interposed therebetween. As a result, two short-circuited coils 46 are arranged opposite to each other on both axial end surfaces of the stator yoke 13 with the first heat insulating portion 40 interposed therebetween. Each short-circuited coil 46 corresponds to an annular current source. Each short-circuit coil 46 is configured to generate magnetic flux in a direction that cancels the magnetic flux generated on the axial end surface of the stator yoke 13 by the exciting coil 33, similarly to the metal ring 44 configured in FIGS. The axial direction of the short-circuit coil 46 is aligned with the axial direction of the exciting coil 33 .

上記の構成の場合も、図1~図6の構成の金属環44の代わりに短絡コイル46に誘導電流が流れることによって、例えば、破線矢印δ方向に短絡コイル46の周囲を流れる磁束を発生させることができる。その磁束の方向は、上記のステータヨーク13の周方向に発生する誘導電流によってステータヨーク13の軸方向端部付近を流れる磁束の方向と逆になるので、その磁束によるステータヨーク13の軸方向端部の集中加熱を抑制できる。これにより、ステータヨーク13での異常加熱を小さくでき、ステータヨーク13の過焼鈍や変形を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図6の構成と同様である。なお、短絡コイル46の巻方向は、図7のように励磁コイル33の巻方向と逆とすることができるが、励磁コイル33と同方向としてもよい。 In the above configuration as well, the induced current flows through the short-circuited coil 46 instead of the metal ring 44 of the configuration shown in FIGS. be able to. The direction of the magnetic flux is opposite to the direction of the magnetic flux flowing near the axial ends of the stator yoke 13 due to the induced current generated in the circumferential direction of the stator yoke 13. Concentrated heating of the part can be suppressed. As a result, abnormal heating in the stator yoke 13 can be reduced, and over-annealing and deformation of the stator yoke 13 can be suppressed. Other configurations and actions in this example are the same as those in FIGS. The winding direction of the short-circuit coil 46 can be opposite to the winding direction of the exciting coil 33 as shown in FIG.

図8は、実施形態の別例の誘導加熱装置30bにおいて、図6に対応する図である。本例の構成の場合には、誘導加熱装置30bにおいて、ステータコア10の外周側のステータヨーク13の軸方向両端面上の空間に、2つの端面側逆極性コイル48が配置される。各端面側逆極性コイル48は、励磁コイル33に対して逆極性となるように接続される。各端面側逆極性コイル48は、ステータヨーク13の軸方向端面に第1断熱部40を介して対向配置される。これにより、ステータヨーク13の軸方向両端面には第1断熱部40を介して2つの端面側逆極性コイル48が対向配置される。各端面側逆極性コイル48は、環状の電流発生源に相当する。 FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 6 in an induction heating device 30b of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the induction heating device 30 b , the two end surface side opposite polarity coils 48 are arranged in the space on both axial end surfaces of the stator yoke 13 on the outer peripheral side of the stator core 10 . Each end face side reverse polarity coil 48 is connected so as to have a reverse polarity with respect to the exciting coil 33 . Each end face side reverse polarity coil 48 is arranged to face the axial end face of the stator yoke 13 with the first heat insulating portion 40 interposed therebetween. As a result, two opposite-polarity coils 48 are arranged on both axial end surfaces of the stator yoke 13 so as to face each other with the first heat insulating portion 40 interposed therebetween. Each end face side reverse polarity coil 48 corresponds to an annular current source.

ここで「逆極性」とは、誘導加熱装置30bの軸方向について2つのコイルの極性が逆となることである。端面側逆極性コイル48の軸方向は、励磁コイル33の軸方向と一致させる。例えば、端面側逆極性コイル48と励磁コイル33との巻方向を逆にする場合に、軸方向一方側(図8の上側)の端面側逆極性コイル48の巻き終わり端を励磁コイル33の巻き始め端に接続し、励磁コイル33の巻き終わり端を軸方向他方側(図8の下側)の端面側逆極性コイル48の巻き始め端に接続する。また、軸方向他方側の端面側逆極性コイル48の巻き終わり端を、電源部を介して軸方向一方側の端面側逆極性コイル48の巻き始め端に接続する。なお、端面側逆極性コイルの巻き方向は、励磁コイル33の巻き方向と同じにしてもよい。このとき、軸方向一方側の端面側逆極性コイルの巻き終わり端を励磁コイル33の巻き終わり端に接続し、励磁コイル33の巻き始め端を軸方向他方側の端面側逆極性コイルの巻き始め端に接続する。また、軸方向他方側の端面側逆極性コイルの巻き終わり端を、電源部を介して軸方向一方側の端面側逆極性コイルの巻き始め端に接続する。各端面側逆極性コイル48も、図1~図6の構成の金属環44、または図7の短絡コイル46と同様に、励磁コイル33によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるように構成される。 Here, "reverse polarity" means that the polarities of the two coils are reversed in the axial direction of the induction heating device 30b. The axial direction of the end surface side reverse polarity coil 48 is made to coincide with the axial direction of the excitation coil 33 . For example, when the winding directions of the end face side reverse polarity coil 48 and the excitation coil 33 are reversed, the winding end of the end face side reverse polarity coil 48 on one side in the axial direction (upper side in FIG. The winding end of the excitation coil 33 is connected to the winding start end of the end surface side opposite polarity coil 48 on the other side in the axial direction (lower side in FIG. 8). In addition, the winding end of the end face side reversed polarity coil 48 on the other axial side is connected to the winding start end of the end face side reversed polarity coil 48 on the one side in the axial direction via the power supply section. The winding direction of the end surface side reverse polarity coil may be the same as the winding direction of the exciting coil 33 . At this time, the winding end of the end face side reverse polarity coil on one axial side is connected to the winding end end of the excitation coil 33, and the winding start end of the excitation coil 33 is connected to the winding start end of the end face side reverse polarity coil on the other axial side. connect to the ends. In addition, the winding end of the opposite-polarity coil on the other side in the axial direction is connected to the starting end of the opposite-polarity coil on the one side in the axial direction via the power supply unit. 1 to 6 or the short-circuit coil 46 of FIG. configured to generate a magnetic flux in the

上記の構成の場合には、励磁コイル33に交流電流が供給されることで、2つの端面側逆極性コイル48にも交流電流が流れる。このとき、例えば、図8の破線矢印δ方向に端面側逆極性コイル48の周囲を流れる磁束を発生させることができる。その磁束の方向は、ステータヨーク13の周方向に発生する誘導電流によってステータヨーク13の軸方向端部付近を流れる磁束の方向と逆になるので、その磁束によるステータヨーク13の軸方向端部の集中加熱を、端面側逆極性コイル48を流れる電流による磁束で相殺または緩和することができ、その集中加熱を抑制できる。これにより、ステータヨーク13での異常加熱を小さくでき、ステータヨーク13の過焼鈍や変形を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図6の構成、または図7の構成と同様である。 In the case of the above configuration, alternating current is supplied to the exciting coil 33 , so that alternating current also flows through the two end face side opposite polarity coils 48 . At this time, for example, a magnetic flux can be generated that flows around the end face side reverse polarity coil 48 in the direction of the dashed arrow δ in FIG. 8 . The direction of the magnetic flux is opposite to the direction of the magnetic flux flowing near the axial ends of the stator yoke 13 due to the induced current generated in the circumferential direction of the stator yoke 13. The concentrated heating can be canceled or mitigated by the magnetic flux generated by the current flowing through the end surface side reverse polarity coil 48, and the concentrated heating can be suppressed. As a result, abnormal heating in the stator yoke 13 can be reduced, and over-annealing and deformation of the stator yoke 13 can be suppressed. In this example, other configurations and actions are the same as the configuration in FIGS. 1 to 6 or the configuration in FIG.

なお、図8の構成において、2つの端面側逆極性コイル48の巻き数(ターン数)の合計は、励磁コイル33の巻き数の半分以下とすることができる。 In addition, in the configuration of FIG. 8, the total number of turns of the two opposite polarity coils 48 on the end surface side can be less than or equal to half the number of turns of the exciting coil 33 .

図9は、実施形態の別例の誘導加熱装置30cにおいて、外周ヨーク54aが、図2の外周ヨーク54の形状と同様の形状の第1ヨーク要素58の幅方向(図9の上下方向)両端の長手方向中央に2つのゲート形状の第2ヨーク要素59が連結されて形成される。各第2ヨーク要素59は、2つの平行な長方形状の板部59aの長手方向の先端に長方形状の連結板部59bが板部59aに直交するように連結される。これにより、外周ヨーク54aの第1ヨーク要素58の幅方向(図9の上下方向)中央で切断した断面形状と、第2ヨーク要素59の幅方向(図9の左右方向)中央で切断した断面形状とは、いずれも図5の外周ヨーク54と同様の形状となる。図9のように、外周ヨーク54aを軸方向一端から見た形状は、十字形となっている。上記の外周ヨーク54aを用いた誘導加熱装置30cの場合も、図1~図6の構成と同様に、中心コア31から誘導加熱装置30cの外側への漏れ磁束を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図6の構成と同様である。 FIG. 9 shows an induction heating device 30c of another example of the embodiment, in which the outer yoke 54a has a shape similar to that of the outer yoke 54 in FIG. Two gate-shaped second yoke elements 59 are connected at the center in the longitudinal direction of the . Each second yoke element 59 is connected to the ends of two parallel rectangular plate portions 59a in the longitudinal direction so that a rectangular connecting plate portion 59b is perpendicular to the plate portions 59a. As a result, a cross-sectional shape cut at the center of the first yoke element 58 in the width direction (vertical direction in FIG. 9) of the outer yoke 54a and a cross section cut at the center of the second yoke element 59 in the width direction (horizontal direction in FIG. 9) The shape is the same shape as the outer yoke 54 in FIG. As shown in FIG. 9, the shape of the outer yoke 54a viewed from one end in the axial direction is a cross. Also in the case of the induction heating device 30c using the outer peripheral yoke 54a, leakage magnetic flux from the central core 31 to the outside of the induction heating device 30c can be suppressed as in the configuration of FIGS. Other configurations and actions in this example are the same as those in FIGS.

図10は、実施形態の別例の誘導加熱装置に用いる外周ヨーク54bの斜視図である。外周ヨーク54bは、図3に示すステータコア10及び中心コア31を覆うように配置される。外周ヨーク54bは、図5の外周ヨーク54と同様に、中心軸を含む切断面で見た形状が矩形となるように、筒部55の両端に筒部55の両端開口を塞ぐように2つの板部56が連結される。筒部55は、円筒状であり、各板部56は円板状である。外周ヨーク54bは、中心コア31(図5)の軸方向両端に、2つの板部56の軸方向内側面が面接触するように連結される。これにより、外周ヨーク54bは、中心コア31の軸方向端面に対向して配置される。この状態で、外周ヨーク54bの筒部55の内周面とステータコア10(図5)の外周面との間には隙間が形成される。外周ヨーク54bは、磁性材製である。例えば外周ヨーク54bには、中心コア31と同様に、圧粉磁心やフェライトなど、絶縁性の高い粉体コアを用いてもよい。外周ヨーク54bを電磁鋼板の積層体により形成してもよい。 FIG. 10 is a perspective view of an outer yoke 54b used in another example of the induction heating device of the embodiment. The outer yoke 54b is arranged to cover the stator core 10 and the central core 31 shown in FIG. As with the outer yoke 54 in FIG. 5, the outer yoke 54b has two ridges at both ends of the cylindrical portion 55 so as to close the openings at both ends of the cylindrical portion 55 so that the shape of the cross section including the central axis is rectangular. The plate portion 56 is connected. The cylindrical portion 55 is cylindrical, and each plate portion 56 is disk-shaped. The outer yoke 54b is connected to both ends of the central core 31 (FIG. 5) in the axial direction so that the inner side surfaces of the two plate portions 56 are in surface contact with each other. As a result, the outer yoke 54b is arranged to face the axial end surface of the central core 31 . In this state, a gap is formed between the inner peripheral surface of cylindrical portion 55 of outer yoke 54b and the outer peripheral surface of stator core 10 (FIG. 5). The outer yoke 54b is made of a magnetic material. For example, for the outer yoke 54b, similarly to the center core 31, a highly insulating powder core such as a dust core or ferrite may be used. The outer yoke 54b may be formed of a laminate of electromagnetic steel sheets.

上記の外周ヨーク54bにより、中心コア31から誘導加熱装置の外側への漏れ磁束を抑制できる。中心コア31の軸方向両端面のうち、少なくとも軸方向一端面と、外周ヨーク54bの板部56の軸方向内側面との間には、隙間が形成されてもよい。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図6の構成と同様である。 The outer yoke 54b described above can suppress leakage magnetic flux from the central core 31 to the outside of the induction heating device. A gap may be formed between at least one of the axial end surfaces of the central core 31 and the axial inner surface of the plate portion 56 of the outer yoke 54b. Other configurations and actions in this example are the same as those in FIGS.

なお、図10の構成において、外周ヨーク54bの筒部は、円筒状以外、例えば四角筒状等としてもよい。例えば、四角筒状の筒部と、2つの四角形状の板部とにより外周ヨークが形成されてもよい。 In the configuration of FIG. 10, the cylindrical portion of the outer yoke 54b may have a shape other than a cylindrical shape, such as a square cylindrical shape. For example, the outer yoke may be formed by a square tube-shaped cylindrical portion and two square plate portions.

図11は、実施形態の別例の誘導加熱装置30dにおいて、図5に対応する図である。本例の構成の場合には、誘導加熱装置30dにおいて、ステータコア10の外周側のステータヨーク13の外周側に、外周側逆極性コイル50が配置される。外周側逆極性コイル50は、励磁コイル33の巻き数の半分以下の巻き数で、励磁コイル33に接続されている。「逆極性」とは、誘導加熱装置30dの軸方向について2つのコイルの極性が逆となることである。外周側逆極性コイル50の軸方向は、励磁コイル33の軸方向と一致する。外周側逆極性コイル50と励磁コイル33との巻方向を一致させる場合に、例えば、励磁コイル33の一端側(図11の下側)の巻き終わり端を、外周側逆極性コイル50の一端側(図11の下側)の巻き終わり端に接続する。また、励磁コイル33の他端側(図11の上側)の巻き始め端を、電源部を介して、外周側逆極性コイル50の他端側(図11の上側)の巻き始め端に接続する。外周側逆極性コイル50と励磁コイル33との巻方向を逆とする場合には、例えば、励磁コイル33の一端側(図11の下側)の巻き終わり端を、外周側逆極性コイル50の他端側(図11の上側)の巻き始め端に接続し、励磁コイル33の他端側(図11の上側)の巻き始め端を、電源部を介して、外周側逆極性コイル50の一端側(図11の下側)の巻き終わり端に接続する。外周側逆極性コイル50は、ステータヨーク13の外周面に後述の円筒状の第1断熱部52を介して対向配置される。外周側逆極性コイル50は、環状の電流発生源に相当する。外周側逆極性コイル50は、後述のように、励磁コイル33によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるように構成される。 FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 5 in an induction heating device 30d of another example of the embodiment. In the case of the configuration of this example, in the induction heating device 30 d , the outer reverse polarity coil 50 is arranged on the outer peripheral side of the stator yoke 13 on the outer peripheral side of the stator core 10 . The outer opposite polarity coil 50 is connected to the excitation coil 33 with the number of turns equal to or less than half of the number of turns of the excitation coil 33 . "Reverse polarity" means that the polarities of the two coils are opposite in the axial direction of the induction heating device 30d. The axial direction of the outer peripheral reverse polarity coil 50 coincides with the axial direction of the excitation coil 33 . When the winding directions of the outer circumference side reverse polarity coil 50 and the excitation coil 33 are matched, for example, the winding end of one end side (the lower side in FIG. 11) of the excitation coil 33 (lower side of FIG. 11). In addition, the winding start end of the other end side (upper side in FIG. 11) of the exciting coil 33 is connected to the winding start end of the other end side (upper side in FIG. 11) of the outer reverse polarity coil 50 via the power supply section. . When the winding directions of the outer-side reverse-polarity coil 50 and the exciting coil 33 are reversed, for example, one end side (lower side in FIG. 11) of the exciting coil 33 is connected The winding start end on the other end side (upper side in FIG. 11) is connected to the winding start end on the other end side (upper side in FIG. 11) of the excitation coil 33 via the power supply unit, and the end of the outer peripheral reverse polarity coil 50 is connected to the end of the winding start end. side (lower side in FIG. 11). The outer peripheral side reverse polarity coil 50 is arranged to face the outer peripheral surface of the stator yoke 13 via a cylindrical first heat insulating portion 52 which will be described later. The outer circumference side reverse polarity coil 50 corresponds to an annular current generation source. As will be described later, the outer peripheral reverse polarity coil 50 is configured to generate magnetic flux in a direction that cancels the magnetic flux generated on the axial end face of the stator yoke 13 by the exciting coil 33 .

円筒状の第1断熱部52は、外周側逆極性コイル50の内周面とステータコア10の外周面との間に配置される。円筒状の第1断熱部52は、第2断熱部42と同様の構成で、第2断熱部42より直径が大きくなっている。円筒状の第1断熱部52によって、ステータコア10の外周面からの輻射熱で外周側逆極性コイル50が過度に加熱されることを防止できるので、外周側逆極性コイル50の保護を図れると共に外周側逆極性コイル50の性能低下を抑制できる。 The cylindrical first heat insulating portion 52 is arranged between the inner peripheral surface of the outer peripheral reverse polarity coil 50 and the outer peripheral surface of the stator core 10 . The cylindrical first heat insulating portion 52 has the same configuration as the second heat insulating portion 42 and has a larger diameter than the second heat insulating portion 42 . Since the cylindrical first heat insulating portion 52 can prevent the outer peripheral side reverse polarity coil 50 from being excessively heated by the radiant heat from the outer peripheral surface of the stator core 10, the outer peripheral side reverse polarity coil 50 can be protected and the outer peripheral side can be prevented. Performance degradation of the reverse polarity coil 50 can be suppressed.

誘導加熱装置30dは、ステータヨーク13の外周面に第1断熱部52を介して対向配置された環状の電流発生源としての外周側逆極性コイル50を備える。外周側逆極性コイル50は、励磁コイル33によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるように構成される。図12を用いてこれを説明する。 The induction heating device 30d includes an outer-peripheral-side reverse-polarity coil 50 as a ring-shaped current generating source disposed facing the outer peripheral surface of the stator yoke 13 with a first heat insulating portion 52 interposed therebetween. The outer opposite polarity coil 50 is configured to generate magnetic flux in a direction that cancels the magnetic flux generated on the axial end surface of the stator yoke 13 by the exciting coil 33 . This will be explained using FIG.

図12は、外周ヨーク54を取り除いて、ステータヨーク13の端面の異常加熱を小さくできる理由を説明するための図11に対応する図である。まず、外周側逆極性コイル50がないと仮定した場合に、円板状の第1断熱部40の厚みを大きくした場合を考える。この場合、図12に示した実線矢印αのうち、Xを付した実線矢印で示すように、励磁コイル33に交流電流が流れることにより励磁コイル33の起磁力の一部による磁束が、ステータヨーク13に広がって流れる。そして、ステータヨーク13の軸方向端部付近に流れる磁束によって、ステータヨーク13の軸方向端面付近に渦電流が増加する。このため、ステータヨーク13の軸方向端部が過度に集中的に加熱される可能性がある。 FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 11 for explaining the reason why the abnormal heating of the end face of the stator yoke 13 can be reduced by removing the outer yoke 54 . First, consider a case in which the thickness of the disk-shaped first heat insulating portion 40 is increased assuming that the outer peripheral side reverse polarity coil 50 is not present. In this case, of the solid line arrows α shown in FIG. 12, as indicated by the solid line arrows with X, when the alternating current flows through the exciting coil 33, the magnetic flux due to part of the magnetomotive force of the exciting coil 33 is generated by the stator yoke. It spreads to 13 and flows. Eddy current increases near the axial end face of the stator yoke 13 due to the magnetic flux flowing near the axial end of the stator yoke 13 . Therefore, the axial ends of the stator yoke 13 may be heated excessively and in a concentrated manner.

本例の構成によれば、励磁コイル33に交流電流が供給されることで、外周側逆極性コイル50にも交流電流が流れる。このとき、例えば、図12の一点鎖線矢印η方向に外周側逆極性コイル50の周囲を流れる磁束を発生させることができる。その磁束のうち、Xを付した一点鎖線矢印で示すように流れる磁束は、励磁コイル33の起磁力によってステータヨーク13の軸方向端部付近に流れる磁束の方向(Xを付した実線矢印方向)と逆になるので、その磁束によるステータヨーク13の軸方向端部の集中加熱を、外周側逆極性コイル50を流れる電流による磁束で相殺または緩和することができ、その集中加熱を抑制できる。このとき、外周側逆極性コイル50は、励磁コイル33によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させる。これにより、ステータヨーク13の軸方向端面付近が過度に集中的に加熱されることを防止できるので、ステータヨーク13での異常加熱を小さくでき、ステータヨーク13の過焼鈍や変形を抑制できる。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図6の構成と同様である。 According to the configuration of this example, an alternating current flows through the outer-peripheral-side opposite-polarity coil 50 by supplying an alternating current to the excitation coil 33 . At this time, for example, a magnetic flux can be generated that flows around the outer-periphery-side reverse-polarity coil 50 in the direction of the dashed-dotted line arrow η in FIG. 12 . Among the magnetic fluxes, the magnetic flux flowing as indicated by the dashed-dotted arrow with X is the direction of the magnetic flux flowing near the axial end of the stator yoke 13 due to the magnetomotive force of the excitation coil 33 (the direction of the solid arrow with X). , the concentrated heating of the axial end portion of the stator yoke 13 due to the magnetic flux can be canceled or mitigated by the magnetic flux due to the current flowing through the reverse polarity coil 50 on the outer peripheral side, and the concentrated heating can be suppressed. At this time, the outer peripheral reverse polarity coil 50 generates magnetic flux in a direction that cancels the magnetic flux generated on the axial end surface of the stator yoke 13 by the exciting coil 33 . As a result, the vicinity of the axial end face of the stator yoke 13 can be prevented from being excessively and intensively heated, so abnormal heating in the stator yoke 13 can be reduced, and over-annealing and deformation of the stator yoke 13 can be suppressed. Other configurations and actions in this example are the same as those in FIGS.

図13は、実施形態の別例の誘導加熱装置において、外周ヨーク及び第1断熱材を取り除いて示す斜視図である。本例の構成の場合には、図1~図6の構成において、中心コア31aの中心部に、軸方向に貫通する孔61が形成される。このとき、孔61には、冷却液配管(図示せず)が接続される。冷却液配管の上流側に接続された冷却液ポンプ(図示せず)の吐出口から油や水等の冷却液が孔61の上流端に供給され、孔61に冷却液が流通する。孔61の下流端から排出された冷却液は、冷却液ポンプの吸入口に戻される。これにより、中心コア31aが冷却される。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図6の構成と同様である。 FIG. 13 is a perspective view showing an induction heating device of another example of the embodiment with the outer yoke and the first heat insulating material removed. In the case of the configuration of this example, in the configuration of FIGS. 1 to 6, a hole 61 is formed through the center core 31a in the axial direction. At this time, a coolant pipe (not shown) is connected to the hole 61 . A coolant such as oil or water is supplied to the upstream end of the hole 61 from a discharge port of a coolant pump (not shown) connected to the upstream side of the coolant pipe, and the coolant flows through the hole 61 . Coolant discharged from the downstream end of hole 61 is returned to the inlet of the coolant pump. This cools the central core 31a. Other configurations and actions in this example are the same as those in FIGS.

なお、図13の構成において、孔61に冷却液を流通させるのではなく、中心コア31aより熱伝導性が高い冷却用部材(図示せず)が孔61に挿入されてもよい。例えば冷却用部材は、棒状である。冷却用部材は、例えば、アルミニウム合金等の熱伝導性の高い金属により形成される。冷却用部材は、孔61の内面に接触させてもよい。冷却用部材の孔61から突出させた部分は、ヒートシンク等の冷却源(図示せず)に接続してもよい。このような構成によっても、中心コア31aを冷却できる。 In the configuration of FIG. 13, a cooling member (not shown) having higher thermal conductivity than the central core 31a may be inserted into the hole 61 instead of circulating the coolant through the hole 61. FIG. For example, the cooling member is rod-shaped. The cooling member is made of, for example, metal with high thermal conductivity such as aluminum alloy. A cooling member may be brought into contact with the inner surface of the hole 61 . The portion of the cooling member protruding from the hole 61 may be connected to a cooling source (not shown) such as a heat sink. Such a configuration can also cool the central core 31a.

図14~図16は、実施形態の誘導加熱装置によりステータコア10を加熱する場合におけるジュール損密度(W/m)の分布の解析結果を示している。図14は、比較例の誘導加熱装置によりステータコアを加熱する場合において、円板状の第1断熱部の厚みが大きい(5mmとした)場合におけるステータコアの周方向一部におけるジュール損密度の分布の解析結果を示している。比較例の誘導加熱装置は、図1~図6の実施形態の誘導加熱装置30において、2つの金属環44がない構成と同様である。図14において、ステータコア10において最もジュール損密度が低い部分を無地部で示している。そして、無地部、砂地部、斜線部、斜格子部の順にジュール損密度が高くなり、黒地部で最もジュール損密度が高くなることを示している。 14 to 16 show analysis results of the distribution of Joule loss density (W/m 3 ) when the stator core 10 is heated by the induction heating device of the embodiment. FIG. 14 shows the distribution of the Joule loss density in a part of the stator core in the circumferential direction when the thickness of the disk-shaped first heat insulating portion is large (5 mm) when the stator core is heated by the induction heating device of the comparative example. Analysis results are shown. The induction heating device of the comparative example has the same configuration as the induction heating device 30 of the embodiment shown in FIGS. 1 to 6 without the two metal rings 44 . In FIG. 14 , the portion with the lowest Joule loss density in the stator core 10 is indicated by the non-coated portion. The joule loss density increases in the order of the non-coated portion, the sandy portion, the hatched portion, and the slanted lattice portion, and the joule loss density is highest in the black portion.

図14の解析結果から、比較例の場合には、円板状の第1断熱部の厚みを大きくした場合には、ステータヨーク13の端面付近でジュール損密度が高くなることで、温度上昇が大きくなりやすいことが確認された。この理由として、励磁コイル33(図5参照)によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束により、ステータヨーク13の軸方向端部が集中的に加熱されやすいことが考えられる。 From the analysis results of FIG. 14, in the case of the comparative example, when the thickness of the disk-shaped first heat insulating portion is increased, the Joule loss density increases near the end face of the stator yoke 13, and the temperature rise is reduced. It was confirmed that they tend to be large. A possible reason for this is that the axial ends of the stator yoke 13 tend to be heated intensively by the magnetic flux generated on the axial end faces of the stator yoke 13 by the excitation coil 33 (see FIG. 5).

一方、図15は、図1に示した実施形態の誘導加熱装置30によりステータコア10を加熱する場合において、第1断熱部40の厚みが大きい(5mmとした)場合におけるステータコア10の周方向一部におけるジュール損密度の分布の解析結果を示している。図15において、無地部、砂地部、斜線部、斜格子部の意味は図14の場合と同様である。 On the other hand, FIG. 15 shows a portion of the stator core 10 in the circumferential direction when the stator core 10 is heated by the induction heating device 30 of the embodiment shown in FIG. Fig. 4 shows the analytical results of the distribution of the joule loss density in In FIG. 15, the non-coated portion, the sandy portion, the shaded portion, and the diagonal lattice portion have the same meanings as in FIG.

図15の解析結果から、図14の場合と同様に第1断熱部40の厚みを大きくした場合でも、図14の場合より、ステータヨーク13の端面付近でジュール損密度が低くなった。このことから、図1~図6の構成のように、誘導加熱装置30に金属環44を設ける場合には、励磁コイル33(図5参照)によってステータヨーク13の軸方向端面に発生する磁束を、金属環44を流れる誘導電流により発生する磁束で相殺または緩和することができ、ステータヨーク13の軸方向端部が集中的に加熱されることを抑制できることを確認できた。誘導加熱装置に短絡コイル46、または端面側逆極性コイル48を設けた場合も、図15に示すような解析結果と同様であった。 From the analysis results of FIG. 15, even when the thickness of the first heat insulating portion 40 is increased as in the case of FIG. 14, the Joule loss density near the end surface of the stator yoke 13 is lower than in the case of FIG. 1 to 6, when the induction heating device 30 is provided with the metal ring 44, the magnetic flux generated on the axial end surface of the stator yoke 13 by the excitation coil 33 (see FIG. 5) is , can be canceled or mitigated by the magnetic flux generated by the induced current flowing through the metal ring 44, and it has been confirmed that the concentrated heating of the axial ends of the stator yoke 13 can be suppressed. When the induction heating device was provided with the short-circuited coil 46 or the reverse polarity coil 48 on the end surface side, the analysis results were similar to those shown in FIG.

また、図16は、図11に示した誘導加熱装置30dによりステータコア10を加熱する場合において、第1断熱部40の厚みが大きい(5mmとした)場合におけるステータコア10の周方向一部におけるジュール損密度の分布の解析結果を示している。図11の構成のように、誘導加熱装置30dに外周側逆極性コイル50を設けた場合には、図16のような結果を得られた。この場合には、ステータコア10の外周部で図15の場合よりジュール損密度が少し大きくなったが、ステータヨーク13の端面付近で、図14の場合よりジュール損密度が低くなる解析結果を得られた。 16 shows the Joule loss in a part of the stator core 10 in the circumferential direction when the thickness of the first heat insulating portion 40 is large (5 mm) when the stator core 10 is heated by the induction heating device 30d shown in FIG. 4 shows analysis results of density distribution. When the induction heating device 30d was provided with the reverse polarity coil 50 on the outer peripheral side as in the configuration of FIG. 11, the results shown in FIG. 16 were obtained. In this case, the Joule loss density was slightly higher than in the case of FIG. 15 at the outer periphery of the stator core 10, but the analysis result was that the Joule loss density was lower than in the case of FIG. Ta.

なお、上述の実施形態の各例の誘導加熱装置において、外周ヨークを省略することもできる。 It should be noted that the outer yoke may be omitted from the induction heating device of each of the above-described embodiments.

また、図示は省略するが、図8の端面側逆極性コイル48または図11、図12の外周側逆極性コイル50を有する構成において、回路切換部と制御装置とを設けることもできる。例えば、2つの端面側逆極性コイルの合計の巻き数を励磁コイル33の巻き数より多くした構成で、端面側逆極性コイルの中間位置と励磁コイル33とを回路切換部を介して逆極性で接続する。回路切換部は、例えばリレースイッチ等であり、制御装置により制御される。制御装置は、例えばステータコアが400℃等の所定温度以上で回路切換部を接続し、所定温度未満で回路切換部を遮断する。回路切換部の遮断では、合計の巻き数が励磁コイル33より多い2つの端面側逆極性コイルと励磁コイル33とが接続される。回路切換部の接続によって、2つの端面側逆極性コイルのうち、励磁コイル33に直列接続される部分の合計の巻き数を、励磁コイル33の巻き数より少なくする。 Although not shown, a circuit switching section and a control device can be provided in the configuration having the end surface side reverse polarity coil 48 of FIG. 8 or the outer peripheral side reverse polarity coil 50 of FIGS. For example, in a configuration in which the total number of turns of the two end face side reverse polarity coils is larger than the number of turns of the exciting coil 33, the intermediate position of the end face side reverse polarity coils and the exciting coil 33 are reversed in polarity through the circuit switching unit. Connecting. The circuit switching unit is, for example, a relay switch or the like, and is controlled by a control device. The control device connects the circuit switching unit when the stator core temperature is equal to or higher than a predetermined temperature such as 400° C., and disconnects the circuit switching unit when the temperature is lower than the predetermined temperature. When the circuit switching portion is cut off, the two opposite-polarity end-face coils having a total number of turns greater than that of the exciting coil 33 and the exciting coil 33 are connected. By connecting the circuit switching portion, the total number of turns of the portion connected in series to the excitation coil 33 among the two end face side opposite polarity coils is made smaller than the number of turns of the excitation coil 33 .

また、2つの端面側逆極性コイルの合計の巻き数を励磁コイル33の巻き数より少なくした構成で、端面側逆極性コイルと励磁コイル33とを回路切換部を介して逆極性で接続してもよい。この構成では、制御装置が、例えばステータコアが400℃等の所定温度以上で回路切換部を遮断し、所定温度未満で回路切換部を接続する。 In addition, the total number of turns of the two end face side reverse polarity coils is less than the number of turns of the excitation coil 33, and the end face side reverse polarity coils and the excitation coil 33 are connected with opposite polarities through the circuit switching section. good too. In this configuration, the control device cuts off the circuit switching unit when the stator core temperature is equal to or higher than a predetermined temperature such as 400° C., and connects the circuit switching unit when the temperature is lower than the predetermined temperature.

また、外周側逆極性コイルの巻き数を励磁コイル33の巻き数より多くした構成で、外周側逆極性コイルの中間位置と励磁コイル33とを回路切換部を介して逆極性で接続してもよい。制御装置は、例えばステータコアが400℃等の所定温度以上で回路切換部を接続し、所定温度未満で回路切換部を遮断する。回路切換部の遮断では、巻き数が励磁コイル33より多い外周側逆極性コイルと励磁コイル33とが接続される。回路切換部の接続によって、外周側逆極性コイルのうち、励磁コイル33に直列接続される部分の巻き数を励磁コイルの巻き数より少なくする。 Further, in a configuration in which the number of turns of the outer circumference side reverse polarity coil is larger than the number of turns of the excitation coil 33, even if the intermediate position of the outer circumference side opposite polarity coil and the excitation coil 33 are connected with opposite polarities via the circuit switching section. good. The control device connects the circuit switching unit when the stator core temperature is equal to or higher than a predetermined temperature such as 400° C., and disconnects the circuit switching unit when the temperature is lower than the predetermined temperature. When the circuit switching portion is cut off, the outer peripheral reverse polarity coil having a larger number of turns than the exciting coil 33 and the exciting coil 33 are connected. By connecting the circuit switching portion, the number of turns of the portion of the outer peripheral reverse polarity coil connected in series with the excitation coil 33 is made smaller than the number of turns of the excitation coil.

また、外周側逆極性コイルの巻き数を励磁コイル33の巻き数より少なくした構成で、外周側逆極性コイルと励磁コイル33とを回路切換部を介して逆極性で接続してもよい。この構成では、制御装置が、例えばステータコアが400℃等の所定温度以上で回路切換部を遮断し、所定温度未満で回路切換部を接続する。 Alternatively, the number of turns of the outer reversed-polarity coil may be smaller than the number of turns of the exciting coil 33, and the reversed-polarity coil on the outer periphery side and the exciting coil 33 may be connected with opposite polarities via a circuit switching unit. In this configuration, the control device cuts off the circuit switching unit when the stator core temperature is equal to or higher than a predetermined temperature such as 400° C., and connects the circuit switching unit when the temperature is lower than the predetermined temperature.

10 回転電機ステータコア(ステータコア)、13 ステータヨーク、14 ティース、16 スロット、30,30a~30d 誘導加熱装置、31,31a 中心コア、33 励磁コイル、40 第1断熱部、42 第2断熱部、44 金属環、46 短絡コイル、48 端面側逆極性コイル、50 外周側逆極性コイル、52 第1断熱部、54,54a,54b 外周ヨーク、55 筒部、56 板部、57 ヨーク要素、57a,57b 板部、58 第1ヨーク要素、59 第2ヨーク要素、59a 板部、59b 連結板部、61 孔。
10 rotary electric machine stator core (stator core), 13 stator yoke, 14 tooth, 16 slot, 30, 30a to 30d induction heating device, 31, 31a center core, 33 excitation coil, 40 first heat insulation part, 42 second heat insulation part, 44 Metal ring 46 Short-circuiting coil 48 End face side reverse polarity coil 50 Outer periphery side reverse polarity coil 52 First heat insulating part 54, 54a, 54b Perimeter yoke 55 Cylindrical part 56 Plate part 57 Yoke element 57a, 57b Plate portion 58 First yoke element 59 Second yoke element 59a Plate portion 59b Connection plate portion 61 Hole.

Claims (8)

環状のヨークと、前記ヨークの周方向複数位置から径方向内側に延びる複数のティースとを備える回転電機ステータコアの誘導加熱装置であって、
前記回転電機ステータコアの内周側に配置され、励磁コイルが巻かれた柱状の中心コアと、
前記回転電機ステータコアの外周側の前記ヨークの軸方向端面または外周面に第1断熱部を介して対向配置された少なくとも1つの環状の電流発生源であって、前記励磁コイルによって前記ヨークの軸方向端面に発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるように構成される少なくとも1つの電流発生源と、
前記励磁コイルの外周面と前記回転電機ステータコアとの間に配置された第2断熱部とを備える、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
An induction heating device for a rotating electric machine stator core, comprising: an annular yoke; and a plurality of teeth extending radially inward from a plurality of positions in the circumferential direction of the yoke,
a columnar center core disposed on the inner peripheral side of the rotating electric machine stator core and wound with an exciting coil;
At least one annular current generation source disposed opposite to the axial end face or the outer peripheral face of the yoke on the outer peripheral side of the rotating electric machine stator core via a first heat insulating portion, wherein the exciting coil generates a current in the axial direction of the yoke. at least one current source configured to generate a magnetic flux in a direction that cancels the magnetic flux generated on the end surface;
a second heat insulating portion disposed between the outer peripheral surface of the exciting coil and the rotating electric machine stator core,
Induction heating device for rotating electric machine stator core.
請求項1に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
前記少なくとも1つの電流発生源は、前記ヨークの軸方向両端面上の空間に配置された2つの電流発生源であって、周方向に連続した2つの金属環、または、巻き始めと巻き終わりを短絡させた2つの短絡コイル、または前記励磁コイルに対して逆極性となるように接続された2つの端面側逆極性コイルである、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for a rotating electric machine stator core according to claim 1,
The at least one current generation source is two current generation sources arranged in a space on both axial end surfaces of the yoke, and is composed of two circumferentially continuous metal rings, or a winding start and a winding end. Two short-circuited coils that are short-circuited, or two end-side reverse polarity coils that are connected so that the polarity is opposite to the excitation coil,
Induction heating device for rotating electric machine stator core.
請求項2に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
前記2つの電流発生源は、前記2つの端面側逆極性コイルであって、合計の巻き数が前記励磁コイルの巻き数の半分以下で、前記励磁コイルに対して逆極性で接続されている、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for a rotating electric machine stator core according to claim 2,
The two current sources are the two end-side opposite-polarity coils, the total number of turns of which is less than half the number of turns of the excitation coil, and are connected in opposite polarities to the excitation coil.
Induction heating device for rotating electric machine stator core.
請求項1に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
前記少なくとも1つの電流発生源は、前記ヨークの外周側に配置され、前記励磁コイルに対して逆極性となるように接続された外周側逆極性コイルである、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for a rotating electric machine stator core according to claim 1,
The at least one current generation source is an outer reverse polarity coil arranged on the outer periphery side of the yoke and connected so as to have a reverse polarity with respect to the excitation coil.
Induction heating device for rotating electric machine stator core.
請求項4に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
前記外周側逆極性コイルは、前記励磁コイルの巻き数の半分以下の巻き数で、前記励磁コイルに接続されている、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for a rotating electric machine stator core according to claim 4,
The outer-peripheral-side reverse-polarity coil is connected to the excitation coil with a number of turns equal to or less than half the number of turns of the excitation coil,
Induction heating device for rotating electric machine stator core.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
断面が矩形のヨーク要素を含んで形成されるか、または筒部の両端に前記筒部の両端開口を塞ぐように2つの板部が連結される外周ヨークが、前記中心コアを覆って、前記中心コアの軸方向端面に対向して配置される、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for a rotating electric machine stator core according to any one of claims 1 to 5,
An outer peripheral yoke formed by including a yoke element having a rectangular cross section, or having two plate portions connected to both ends of a tubular portion so as to block openings at both ends of the tubular portion, covers the central core and arranged opposite the axial end face of the central core,
Induction heating device for rotating electric machine stator core.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置において、
前記中心コアの中心部に、軸方向に貫通する孔が形成され、前記孔に冷却液が流通するか、または前記中心コアより熱伝導性が高い冷却用部材が挿入されることにより、前記中心コアが冷却される、
回転電機ステータコアの誘導加熱装置。
In the induction heating device for a rotating electric machine stator core according to any one of claims 1 to 6,
A hole is formed through the central core in the axial direction, and a cooling liquid flows through the hole, or a cooling member having higher thermal conductivity than the central core is inserted, thereby the core is cooled,
Induction heating device for rotating electric machine stator core.
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機ステータコアの誘導加熱装置を用いて前記回転電機ステータコアの前記ティースを誘導加熱する方法であって、
前記励磁コイルに交流電流を供給することで、前記中心コアと前記ティースに磁束を流し、前記ティースを焼鈍する磁束発生ステップを含む、
回転電機ステータコアの誘導加熱方法。
A method for induction heating the teeth of the rotating electrical machine stator core using the induction heating device for the rotating electrical machine stator core according to any one of claims 1 to 7, comprising:
A magnetic flux generating step of supplying an alternating current to the excitation coil to flow a magnetic flux through the central core and the teeth to anneal the teeth;
An induction heating method for a rotating electric machine stator core.
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