JP2013153612A - Annealing method for layered core - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層コアの焼鈍方法に関する。詳しくは、電磁鋼板などが積層されて構成される積層コアの焼鈍方法であって、ひずみを除去して鉄損を減少させるための焼鈍方法に関する。 The present invention relates to a method for annealing a laminated core. More specifically, the present invention relates to a method for annealing a laminated core formed by laminating electromagnetic steel sheets and the like, and relates to an annealing method for removing strain and reducing iron loss.
電動機に適用される一般的な積層コアは、電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いて積層させ、溶接やカシメなどによって接合することによって形成される。ところで、電磁鋼板を打ち抜き加工する際に、ひずみが生じることがある。電磁鋼板にひずみが生じると、鉄損が増加して電動機のエネルギー効率が低下する。このため、たとえば特許文献1〜3に記載のように、打ち抜いた電磁鋼板を積層して接合した後に、ひずみを除去するために焼鈍が実施されることがある。
A general laminated core applied to an electric motor is formed by punching and laminating electromagnetic steel sheets into a predetermined shape and joining them by welding or caulking. By the way, when punching a magnetic steel sheet, distortion may occur. When distortion occurs in the electromagnetic steel sheet, the iron loss increases and the energy efficiency of the electric motor decreases. For this reason, for example, as described in
電磁鋼板により形成される積層コアの焼鈍においては、たとえば、加熱炉を用いて750℃以上に加熱し、さらに均熱化のために2時間程度にわたって加熱を継続し、その後徐冷するという方法が用いられる。このように、積層コアの焼鈍においては、積層コアを長時間にわたって加熱する必要がある。このため、積層コアの焼鈍は生産性が低いという問題点があった。そこで、生産性の向上を図るために、加熱時間を短縮したいという要請があった。加熱時間を短縮するため、たとえば特許文献3には、積層コアを誘導加熱する構成が開示されている。しかしながら、特許文献3には、具体的な加熱方法は開示されていない。また、短時間で加熱する方法としては、積層コアに通電してジュール熱によって加熱する方法が考えられる。しかしながら、通電によって加熱する方法では、積層コアの寸法が大きいと、電極を均一に接触させることが困難である。このため、積層コアを短時間で均一に加熱することが困難である。
In annealing a laminated core formed of an electromagnetic steel sheet, for example, there is a method of heating to 750 ° C. or higher using a heating furnace, further heating for about 2 hours for soaking, and then gradually cooling. Used. Thus, in annealing a laminated core, it is necessary to heat the laminated core for a long time. For this reason, annealing of the laminated core has a problem that productivity is low. Therefore, there has been a request to shorten the heating time in order to improve productivity. In order to shorten the heating time, for example,
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、積層コアの焼鈍において、加熱時間を短縮して生産性の向上を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve productivity by shortening the heating time in annealing a laminated core.
前記課題を解決するため、本発明は、複数の電磁鋼板が積層されて構成される積層コアの焼鈍方法であって、ソレノイドの内周に前記積層コアを配設し、前記ソレノイドに交流電気を通電して前記積層コアを所定の温度に誘導加熱し、その後、前記積層コアを徐冷することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a method for annealing a laminated core constituted by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets, wherein the laminated core is disposed on the inner periphery of a solenoid, and AC electricity is supplied to the solenoid. The laminated core is induction-heated to a predetermined temperature by energization, and then the laminated core is gradually cooled.
本発明によれば、積層コアをソレノイドの内周に収容して誘導加熱する構成であるから、積層コアの全体に誘導電流(渦電流)を流して加熱することができる。このため、このような構成によれば、短時間で断面内部まで短時間で加熱することができる。また、積層コアが、ソレノイドの内周に収容されるから、積層コアの全体が誘導加熱される。このため、積層コアの全体を短時間で加熱できる。したがって、焼鈍における加熱時間の短縮を図ることができ、積層コアの生産効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, since the laminated core is housed in the inner periphery of the solenoid and induction heated, the induction current (eddy current) can be supplied to the whole laminated core for heating. For this reason, according to such a structure, it can heat to the cross-section inside in a short time. Moreover, since the laminated core is accommodated in the inner periphery of the solenoid, the entire laminated core is induction-heated. For this reason, the whole laminated core can be heated in a short time. Therefore, the heating time in annealing can be shortened, and the production efficiency of the laminated core can be improved.
以下に、本発明の実施形態および実施例について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態)
図1は、実施形態にかかる焼鈍方法を模式的に示す斜視図である。図2は、実施形態にかかる焼鈍方法を模式的に示す断面図である。
実施形態にかかる焼鈍方法においては、積層コア9の加熱のために、内周に積層コイルを収容可能な筒状のソレノイド1(電流励起型のコイル)が用いられる。ソレノイド1の寸法や巻き数は、焼鈍対象である積層コア9の寸法や形状、積層コア9を構成する電磁鋼板90の特性などに応じて設定される。なお、本実施形態においては、従来一般の構成の積層コア9が焼鈍対象になる。従来一般の積層コア9は、所定の形状に打ち抜かれた複数の電磁鋼板90が軸線方向に積層され、カシメや溶接などによって接合されることによって構成される。積層コア9は、全体として筒状の構成を有し、内周側には複数の歯91が形成される。ここでは、電磁鋼板90の面方向が軸線に直角であるものとする。
図1と図2に示すように、焼鈍対象である積層コア9が、ソレノイド1の内周に配設される。ここで、積層コア9は、電磁鋼板90の面方向がソレノイド1の内周における磁力線の方向に対して直角になる姿勢で配設される。具体的には、積層コア9は、その軸線がソレノイド1の軸線に平行な姿勢または一致する姿勢で配設される。図1と図2においては、ソレノイド1と積層コア9の軸線が一致する構成を示す。複数の積層コア9を同時に加熱する場合には、複数の積層コア9が、軸線方向に重ねて(換言すると、軸線方向に並べて)配設される。なお、図1と図2においては、2個の積層コア9が重ねて配設される構成を示すが、同時に加熱する積層コア9の数は限定されない。
そして、ソレノイド1に交流電気を通電し、積層コア9を所定の温度に到達するまで誘導加熱する。ここで、「所定の温度」は、700℃以上であることが好ましい。なお、「所定の温度」は、従来の焼鈍方法と同じく750℃であってもよい。また、通電する交流電気の周波数は、積層コア9の断面内部全体にわたって誘導電流を発生させることができる周波数に設定される。すなわち、周波数が高くなると、表皮効果によって積層コア9の断面内部に誘導電流が流れなくなり、その結果、断面内部を誘導加熱できなくなる。そこで、積層コア9の断面内部の全体に誘導電流を流せる周波数として、たとえば、200Hzが適用される。なお、積層コア9の断面内部にどの程度の誘導電流が流れるかは、積層コア9の寸法や形状、積層コア9を構成する電磁鋼板90の特性などによって相違するため、具体的な周波数はこれらを考慮して適宜設定される。
積層コア9が所定の温度に到達した後、ソレノイド1への通電を停止して誘導加熱を停止する。その後、積層コア9を徐冷する。徐冷の条件(たとえば、方法や温度履歴)は、従来と同じでよい。たとえば、徐冷には、従来一般の炉冷や空冷と同じ条件が適用できる。このため、徐冷の説明は省略する。
なお、本実施形態においては、積層コア9が所定の温度に到達した後、直ちに誘導加熱を停止して徐冷を開始する。すなわち、加熱炉を用いる従来の焼鈍方法においては、積層コア9が所定の温度に到達した後であっても、均熱化のために所定の時間にわたって(たとえば2時間程度)加熱を継続する。このため、従来の焼鈍方法においては、加熱時間として、「積層コア9が所定の温度に到達するまでの時間」と「均熱化のための時間」が必要であった。これに対して本実施形態では、加熱時間として、「積層コア9が所定の温度に到達するまでの時間」のみが必要であり、「均熱化のための時間」は必要ではない。
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the annealing method according to the embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the annealing method according to the embodiment.
In the annealing method according to the embodiment, a cylindrical solenoid 1 (current excitation type coil) that can accommodate a laminated coil on the inner periphery is used for heating the laminated
As shown in FIGS. 1 and 2, a laminated
Then, AC electricity is applied to the
After the laminated
In the present embodiment, after the laminated
積層コア9を構成する電磁鋼板90の酸化を防止するため、積層コア9の加熱および徐冷は、非酸化性の雰囲気中で実施されることが好ましい。たとえば、図2に示すように、ソレノイド1をチャンバー3の内部に配設するとともに、当該チャンバー3の内部に非酸化性のガスを充填する構成が適用できる。なお、実施形態において使用できるチャンバー3の構成は、特に限定されるものではなく、公知の各種チャンバーが使用できる。要は、内部を非酸化性の雰囲気に保持できる構成であればよい。また、実施形態においては、ソレノイド1を用いて積層コア9を誘導加熱する構成であるため、チャンバー3はヒーターを備えなくてよい。
In order to prevent oxidation of the
実施形態によれば、積層コア9をソレノイド1の内周に収容して誘導加熱する構成であるから、積層コア9の全体に誘導電流(渦電流)を流して加熱することができる。このため、このような構成によれば、短時間で積層コア9の断面内部まで加熱することができ、「積層コア9が所定の温度に到達するまでの時間」を短縮できる。すなわち、加熱炉を用いる従来の方法においては、積層コア9に外部から熱を与えて加熱するため、積層コア9の断面内部にまで熱が伝導して所定の温度に到達するまでに相当の時間を要する。さらに、表面と断面内部とで温度差が生じることがあるため、均熱化が必要である。これに対して実施形態によれば、誘導加熱によって、積層コア9自体が断面内部も含めて発熱するため、短時間で所定の温度に到達させることができる。そして、積層コア9がソレノイド1の内周に収容されるから、積層コア9の全体が誘導加熱される。このため、積層コア9の全体を短時間で加熱できる。
したがって、実施形態によれば、焼鈍における加熱時間の短縮を図ることができるから、積層コア9の生産効率の向上を図ることができる。
According to the embodiment, since the
Therefore, according to the embodiment, the heating time in annealing can be shortened, so that the production efficiency of the
そして、実施形態によれば、加熱時間の短縮を図りつつ鉄損を減少させることができる。すなわち、打ち抜き加工された電磁鋼板90は、外周側はほぼ単純な円形であるのに対して、内周側は歯91が形成されるために凹凸を有する。このため、内周側は外周側に比較して切口が長く、ひずみが大きい。したがって、鉄損を減少させるためには、内周側が確実に所定の温度に到達するように加熱する必要がある。加熱炉を用いる従来の方法では、積層コア9の表面から熱を与えて内部に熱伝導させるため、肉厚の部分(=軸線方向に直角な方向で切断した場合の断面の寸法が大きい部分)の断面内部が所定の温度に到達するためには、長い時間を要する。これに対して、実施形態は、誘導加熱によって、積層コア9の全体が断面内部も含めて発熱する構成であるため、肉厚の部分の断面内部についても、短時間で所定の温度に到達するように加熱できる。したがって、積層コア9の内周側において焼鈍の効果が低下しないようにできるから、焼鈍による鉄損の減少の効果を維持できる。このように、実施形態によれば、加熱時間を短縮しつつ、鉄損の減少を図ることができる。
According to the embodiment, the iron loss can be reduced while shortening the heating time. That is, the punched
複数の積層コア9を焼鈍する場合には、ソレノイド1の内周に複数の積層コア9を重ねて配設して誘導加熱する。このような構成によれば、複数の積層コア9を同時に加熱できるため、積層コア9の生産性の向上を図ることができる。なお、図1と図2においては、2個の積層コア9が重ねて配設される構成を示すが、重ねて配設される積層コア9の数は限定されない。また、ソレノイド1の軸線方向の寸法は、重ねて配設される複数の積層コア9のすべてを収容できる寸法(=積層コア9がはみ出さない寸法)に設定される。
When annealing a plurality of
また、積層コア9は、電磁鋼板90の面方向がソレノイド1の磁力線の方向に対して直角な方向を向く姿勢で収容される構成であれば、そうでない構成に比較して、加熱時間の短縮や加熱温度の高温化を図ることができる。すなわち、積層コア9を構成する複数の電磁鋼板90は互いに絶縁されているため、複数の電磁鋼板90に跨るような誘導電流は流れず、各電磁鋼板90に別個の誘導電流が流れる。誘導電流は、ソレノイド1が発する磁力線に直角な方向に流れるから、誘導電流の大きさは、電磁鋼板90を磁力線に直角な方向に沿って切断した場合の断面積の影響を受ける。そして、電磁鋼板90は積層コア9の軸線方向に薄く、軸線に直角な方向に延伸する平板であるから、電磁鋼板90を磁力線に直角な方向で切断した場合の断面積は、積層コア9の軸線が磁力線と平行な場合において最大となる。したがって、積層コア9の軸線とソレノイド1の軸線(=磁力線)とが平行(一致している場合を含む)であれば、電磁鋼板90に流れる誘導電流を大きくでき、誘導加熱による発熱量を大きくできる。したがって、このような構成によれば、加熱時間の短縮化や、加熱温度の高温化を図ることができる。
Further, if the
(実施例)
次に、本発明の実施例について説明する。本発明者は、ソレノイド1の内周に積層コア9を配設して誘導加熱する方法について、積層コア9の温度の数値計算を行った。
数値計算の条件は、次のとおりである。ソレノイド1は、外径175mm、内径155mm、軸線方向長さ80mmの筒状の構成とした。積層コア9は、外径210mm、内径135mm、軸線方向長さ52mmの筒状の構成とした。なお、積層コア9を構成する電磁鋼板90は、例えばJIS C 2552に規定されている50A470を用いることができる。ソレノイド1に流す交流電気の電流密度は12.5A/mm2とし、周波数は200Hzとした。
(Example)
Next, examples of the present invention will be described. The present inventor performed numerical calculation of the temperature of the
The conditions for numerical calculation are as follows. The
そして、前記条件で積層コア9を加熱した場合における積層コア9の最高温度と最低温度と平均温度とを計算した。図3は、前記条件での数値計算の結果を示すグラフである。図3に示すように、誘導加熱の開始から7分を経過すると、最高温度が1050℃に到達し、最低温度が730℃に到達し、平均温度が920℃に到達した。このように、誘導加熱の開始から7分で、積層コア9の最低温度が「所定の温度」である700℃を越えた。したがって、本実施例によれば、積層コア9の全体を、所定の温度以上に加熱できることが確認された。
加熱炉を用いる従来の焼鈍方法においては、数時間の加熱時間が必要であったことに比較すると、本発明の実施例によれば、加熱時間の大幅な短縮が可能であることが確認された。このように、本発明の実施例によれば、加熱に間の短縮によって、積層コア9の生産性の向上を図ることが可能であることが確認された。
Then, the maximum temperature, the minimum temperature, and the average temperature of the
In the conventional annealing method using a heating furnace, it was confirmed that the heating time can be significantly shortened according to the example of the present invention, compared with the fact that the heating time of several hours was required. . Thus, according to the Example of this invention, it was confirmed that the productivity of the
以上、本発明の各実施形態を、図面を参照して詳細に説明したが、前記各実施形態および実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前記実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。 As mentioned above, although each embodiment of this invention was described in detail with reference to drawings, each said embodiment and Example showed only the specific example in implementation of this invention. The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples. The present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof, and these are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、電磁鋼板が積層されて構成される積層コアのひずみを除去するための焼鈍に適用できる。このほか、電磁鋼板が積層されて構成される積層コアに限定されず、他の種々の積層コアの焼鈍にも適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to annealing for removing strain of a laminated core configured by laminating electromagnetic steel sheets. In addition, the present invention is not limited to a laminated core formed by laminating electromagnetic steel sheets, and can be applied to annealing of various other laminated cores.
1:ソレノイド、3:チャンバー、9:積層コア、90:打ち抜かれた電磁鋼板、91:積層コアの内周側に形成される歯 1: solenoid, 3: chamber, 9: laminated core, 90: punched electrical steel sheet, 91: teeth formed on the inner peripheral side of the laminated core
Claims (2)
ソレノイドの内周に前記積層コアを配設し、前記ソレノイドに交流電気を通電して前記積層コアを所定の温度に誘導加熱し、その後、前記積層コアを徐冷することを特徴とする積層コアの焼鈍方法。 A method of annealing a laminated core constituted by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets,
A laminated core characterized in that the laminated core is disposed on an inner periphery of a solenoid, AC electricity is supplied to the solenoid to inductively heat the laminated core to a predetermined temperature, and then the laminated core is gradually cooled. Annealing method.
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