JP4391252B2

JP4391252B2 - 高周波加熱用出力変成器

Info

Publication number: JP4391252B2
Application number: JP2004013738A
Authority: JP
Inventors: 力宮崎; 茂義川島
Original assignee: 株式会社ミヤデン
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: JP2005209826A

Description

本発明は、焼き入れや焼き鈍し等の高周波加熱に使用して好適な高周波加熱用出力変成器に関する。

従来、この種の出力変成器としては、例えば特許文献１に開示されている。この出力変成器は、Ｉ型コアの周囲に所定回数巻回された一次コイルと、この一次コイルの外側に配置された二次コイルと、一次コイル及び二次コイルを取り囲むように配置されたリングコアと、該リングコアの外側に配置された円筒状カバー等で構成されている。
特開２００２−３３４８０８号公報

しかしながら、この出力変成器にあっては、小型化と軽量化及び加熱効率の向上等が図れるものの、所定の内径（外径）のリングコアを幅方向に連接させることで全体形状が円筒形状となるように構成されており、リングコアは、出力変成器に要求される出力特性に応じた内径のリングコアが使用されるようになっている。一方、市販されているリングコアは、その内径が複数種類に特定化されていることから、出力変成器に要求される出力特性に的確に対応したリングコアを使用することは難しい。

そのため、出力変成器の製造にあたっては、最も近い出力特性が得られる市販のリングコアを使用しているのが実情であり、その結果、要求される出力特性より高い特性が得られる高価な大径のリングコアを使用せざるを得ない等、出力変成器自体のコストアップを招くと共に、大径のリングコアの使用により出力変成器自体の製造作業が面倒になり易いという問題点を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、分割型のリングコアを使用することにより各種出力特性に容易かつ的確に対応できて、コストダウンと製造作業の作業性向上を同時に図り得る高周波加熱用出力変成器を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、コア挿通部を有して平面視略コ字状に形成された二次コイルと、該二次コイルの外側に巻回配置された一次コイルと、前記二次コイルのコア挿通部に挿通されたＩ型コア部及び前記一次コイルと二次コイルの外側に配置されたリングコア部からなるコアと、該コアの外側に配置された円筒状のカバーと、を備え、前記リングコア部は、フェライト粉末の型成形で形成されたリングコアを二分割して得られた半円弧形状の一対の半リングコアと、該半リングコアの接合端面を連結接合する一対のＩ型連結コアを有すると共に、幅方向に複数個連接することによってその外形形状が略円筒形状に形成されて、前記Ｉ型連結コアの外側に略三日月形状の絶縁材からなる保持部材が介装された状態で前記カバー内に内蔵されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、Ｉ型コア部とリングコア部からなるコアが、複数に分割されたリングコア部を連結接合させることでその外形形状が略円筒形状に形成されるため、分割状態のリングコア部の接合により略円筒形状の外形形状を所望の大きさとすることができて、出力特性に応じた外径のリング状コアの使用が可能となり、各種出力特性に容易かつ的確に対応することができて、出力変成器のコストダウンとその製造作業の作業性向上を同時に図ることができる。

また、コアが一対の半リングコア部と一対のＩ型連結コアとで形成されるため、フェライト粉末の型成形で形成された市販のリングコアを切断して二分割とし、これをＩ型連結コアで接合することで外形形状が略円筒形状のコアを形成できて、所定形状のリングコアを各種出力特性の出力変成器に簡単に使用できる等、コアの汎用性を一層高めることができると共に、Ｉ型連結コア部分を利用して円筒形状の出力変成器の方向性を明確にすることができる。また、Ｉ型連結コアの外側に略三日月状の保持部材が介装されているため、コアを円筒形状のカバー内に嵌挿する場合に保持部材により安定して収容することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明に係わる高周波加熱用出力変成器の一実施形態を示し、図１がその一部破断した斜視図、図２がその要部の横断面図、図３がその縦断面図である。

図１及び図２において、出力変成器１は、樹脂パイプ等からなる円筒状のカバー２と、このカバー２の一方の開口端部２ａに装着された加熱コイル３と、カバー２の他方の開口端部２ｂに装着された入力プレート４等によって構成されている。カバー２は、その外周面で例えば入力プレート４側に図示しない加熱スイッチが配設され、この加熱スイッチをオン操作することにより、入力プレート４等を介して加熱コイル３に高周波電流が供給されるようになっている。なお、加熱コイル３は、ホルダー６と、このホルダー６の先端に固着された例えば馬蹄式のコイル部７等で形成されている。

そして、前記カバー２内には、二次コイル８、コアを形成する複数個の略Ｅ型コア９及び一次コイル１１等が内蔵されている。このうち、二次コイル８は、例えば中心部にコア挿通部８ａ（図３参照）を有し、銅板や銅の各パイプで２つの側壁部８ｂとこの側壁部８ｂを連結する連結部８ｃ及び一対の平板部８ｄで平面視（もしくは側面視）略コ字状の単巻状に形成されて、略Ｅ型コア９のＩ型コア部９ｂの周囲に水平状態で配置されている。

また、二次コイル８の角パイプの連結部には一対のホースコネクタ１２が固着されると共に、角パイプの開口端には半円形状の出力プレートとしての加熱コイル接続板１３がそれぞれ固着されている。この各加熱コイル接続板１３に前記加熱コイル３のホルダー６を形成する半円形銅板６ａが電気的かつ機械的にそれぞれ着脱可能に接続され、この加熱コイル接続板１３と半円形銅板６ａには、冷却水の流路を形成する図示しない冷却水孔がそれぞれ形成されている。

また、前記略Ｅ型コア９は、図３に示すように、例えばフェライト粉末の型成形によって、半円弧形状のリングコア部９ａと、このリングコア部９ａの中間位置に内側に延設されたＩ型コア部９ｂとで形成されている。この一対の略Ｅ型コア９の接合端面であるリングコア部９ａの端面及びＩ型コア部９ｂの端面をそれぞれ対向させて接合すると共に幅方向に複数個連接することによって、外周形状が円形でその円の直径位置にＩ型コア部９ｂが位置した略円筒形状のコアが形成されるようになっている。

そして、この複数個の略Ｅ型コア９で形成されるコアのＩ型コア部９ｂの外面とリングコア部９ａの内面間には、その外周面がガラスチューブ等の絶縁材で被覆された銅パイプからなる前記一次コイル１１が所定回数巻回されている。この一次コイル１１の両端部１１ａ、１１ｂは、カバー２の他方の開口端部２ｂ側に引き出され、前記入力プレート４のカバー２内側に設けられた銅パイプ１４に銅パイプ１５を介して電気的かつ機械的にそれぞれ接続されている。

なお、入力プレート４は、絶縁板１６で絶縁されて端子板を形成する半円形銅板１７ａ、１７ｂを有し、この半円形銅板１７ａ、１７ｂに設けられた孔には銅パイプがそれぞれ嵌合固着され、この銅パイプの外側（カバー２外側）には、ホースコネクタ１８ａがそれぞれ固着され、銅パイプ１９の内側（カバー２内側）には、ホースコネクタ１８ｂがそれぞれ固着されている。

また、半円形銅板１７ａ、１７ｂの銅パイプのカバー２内側でホースコネクタ１８ｂが固着される手前側には、前記銅パイプ１４が分岐状態で固着されている。この銅パイプ１４とホースコネクタ１８ｂにより、入力プレート４のカバー２外側に位置する一対のホースコネクタ１８ａからなる１つの流路が、カバー２内側において２つの流路に分岐されるようになっている。また、入力プレート４のホースコネクタ１８ｂには、チューブ２０を介して前記ホースコネクタ１２が接続され、ホースコネクタ１８ａには、図示しない冷却ケーブルを介して高周波発振器１９（トランジスタインバータ装置）が接続されている。

この出力変成器１によれば、出力変成器１のカバー２を例えば手で持ち（あるいは所定位置に設定して）加熱コイル３のコイル部７内にワーク（図示せず）をセットした状態で、カバー２の加熱スイッチをオンすると、高周波発振器１９から図示しない冷却ケーブルを介して出力変成器１の一次コイル１１に所定の高周波電流が供給される。この出力変成器１の一次コイル１１への高周波電流の供給により、誘導結合によって二次コイル８に巻数比に応じた大電流が流れ、この大電流が加熱コイル３に供給されて、コイル部７に近接配置されているワークが誘導加熱される。

また、高周波電流の供給と同時に、高周波発振器１９に設けられている冷却水供給装置が作動して、冷却ケーブル内の流路及び出力変成器１の流路を介して、二次コイル８と加熱コイル３及び一次コイル１１に冷却水が循環供給される。この冷却水により、大電流による出力変成器１や加熱コイル３等の発熱が抑えられ、発熱による加熱効率の低下が防止されるようになっている。

このように、上記実施形態の出力変成器１によれば、単巻きで略平板状に形成された二次コイル８のコア挿通部８ａ内に略Ｅ型コア９のＩ型コア部９ｂを挿通配置すると共に、Ｉ型コア部９ｂの外周とリングコア部９ａの内面間（二次コイル８の両面側）に一次コイル１１を巻回するため、一次コイル１１を二次コイル８と略平行状態で多数回巻回することができて、略Ｅ型コア９に対する一次コイル８の巻数比率を高めた状態で円筒状のカバー２内に内蔵することができる。

また、Ｉ型コア部９ｂの外側にリングコア部９ａが設けられているため、Ｉ型コア部９ｂで誘起される磁束を左右に分散させることができて、磁束をリングコア部９ａ内に封じ込める、すなわち磁束の外部への漏れがなくなって、一次コイル１１と二次コイル８の誘導結合係数が高められる。これらのことから、出力変成器１自体が円筒状のカバー２内に効率的に内蔵され、その小型化及び軽量化を図ることができる。

さらに、略Ｅ型コア９の連接で形成されるコアが、リングコア部９ａやＩ型コア部９ａの端面を接合させることによって、その外形形状が略円筒形状に形成されているため、分割状態のリングコア部９ｂ等の接合によって略円筒形状の外形形状を所望の大きさとすることができる。その結果、出力特性に応じた外径のリング状コアの使用が可能となり、各種出力特性に容易かつ的確に対応することができて、出力特性以上の大きさや性能のリングコアを使用する必要がなくなり、出力変成器１のコストダウンを図ることができる。また、一次コイル１１の巻数に応じた大きさのリングコアの使用が可能となり、出力変成器１自体の製造が簡単に行える等、製造作業の作業性向上を同時に図ることができる。

特に、コアが分割状態の一対の略Ｅ型コア９で形成されているため、予め略Ｅ型コア９を型成形によって形成できると共に、この成形された略Ｅ型コア９の接合端面を接合することでリングコア部９ａとＩ型コア部９ｂを有するコアを形成できて、コアの構成を簡略化することができる。また、Ｉ型コア部９ｂがリングコア部９ａに一体成形されているため、Ｉ型コア部９ｂとリングコア部９ａの位置決めが不要になると共に、Ｉ型コア部９ｂの位置が安定して一次コイル１１等の巻回作業が容易に行える等、出力変成器１の製造が一層簡単となってその製造コストの低減化を図ることができる。

また、出力変成器１の外周部にリングコア部９ａが配設されているため、磁束の外部への漏れによる外部ノイズの発生を抑えることができ、出力変成器１を使用する箇所での、外部ノイズによる他の機器等への悪影響を防止することができる。さらに、出力変成器１が可撓性の冷却ケーブルで高周波発振器１９に接続されているため、前記小型化及び軽量化と合わせ、移動困難なワーク位置への出力変成器１の移動を容易に行うことができたり、屋外での使用も可能となり、誘導加熱用の加熱コイル３の使用範囲を拡大させることができる等、出力変成器１自体の使い勝手を大幅に向上させることが可能となる。

さらにまた、出力変成器１のカバー２に加熱スイッチが設けられているため、この加熱スイッチの手元操作が可能となり、誘導加熱時の操作性の向上が図れると共に、出力変成器１の外形形状がリングコア部９ａに対応したカバー２により略円筒形状に形成されているため、外形形状の一層の小型化が図れ、これらのことから、出力変成器１自体の使い勝手を一層向上させることができる。

図４は、本発明に係わる出力変成器の他の実施形態を示す図３と同様の縦断面図である。以下、上記実施形態と同一部位には同一符号を付して説明する。この実施形態の特徴は、コアとして、リングコアを二分割した半円弧形状の一対の半リングコア２１（リングコア部）と、この半リングコア２１の接合端面を連結接合する一対の連結Ｉ型コア２２と、二次コイル８のコア挿通部８ａ内に嵌挿されるＩ型コア２３とで形成した点にある。

すなわち、市販されている所定外径のリングコアを直径位置で切断して一対の半リングコア２１を作成し、この各半リングコア２１の接合端面間を連結Ｉ型コア２２でそれぞれ連結することにより、コアの外形形状が略円筒形状に形成され、このコアの内部に一次コイル１１と二次コイル８を配置する。この時、連結Ｉ型コア２２の外面には、略三日月形状の例えば絶縁材からなる保持部材２４が介装されており、この保持部材２４によってコアの外形形状が略円形となって円形のカバー２内に安定して保持されるようになっている。

この実施形態の出力変成器１においても、分割型の半リングコア２１により、上記実施形態と同様の作用効果が得られる他に、コアが一対の半リングコア２１と一対のＩ型連結コア２２とを有するため、例えば市販のリングコアを切断して二分割とし、これを連結Ｉ型コア２２で接合することで外形形状が略円筒形状のコアを形成できて、市販されている所定形状のリングコアを各種出力特性に簡単に使用できる等、コアの汎用性を一層高めることができる。また、Ｉ型連結コア２２の外側に保持部材２４が介装されているため、コアを円筒形状のカバー２内に嵌挿する場合に、保持部材２４でコアや各コイル８、１１等をカバー２内に安定収容できるという作用効果が得られる。

なお、本発明は上記した各実施形態のそれぞれに限定されるものでもなく、例えば略Ｅ型コア９を連結Ｉ型コア２２で連結する等、図３に示す実施形態と図４に示す実施形態とを組み合わせるようにしても良い。また、上記実施形態においては、二次コイル８を１枚の平板状に形成することで１ターン（単巻）に形成したが、例えば平板を複数枚直列状態で積層することにより複数巻に形成しても良い。

さらに、リング状のコアの外周面側に円筒状のカバー２を配置することなく、例えば絶縁テープによる巻回や絶縁塗料の塗布等でカバー２に相当する部材を配置するようにしても良い。この場合は、連結Ｉ型コア２２部分を平坦に形成して円筒形状の出力変成器１の外観上における方向性を明確にすることで、平坦部を利用して例えば出力変成器１を作業台上に安定載置することもできる。

本発明は、高周波誘導加熱による焼き入れに限らず、焼き鈍し等の各種高周波加熱用の出力変成器にも適用できる。

本発明に係わる高周波加熱用出力変成器の一実施形態を示す一部破断した斜視図同その横断面図同縦断面図本発明に係わる出力変成器の他の実施形態を示す図３と同様の縦断面図

符号の説明

１・・・出力変成器、２・・・カバー、３・・・加熱コイル、８・・・二次コイル、８ａ・・・コア挿通部、９・・・略Ｅ型コア、９ａ・・・リングコア部、９ｂ・・・Ｉ型コア部、１１・・・一次コイル、２１・・・半リングコア（リングコア部）、２２・・・連結Ｉ型コア、２３・・・Ｉ型コア、２４・・・保持部材。

Claims

コア挿通部を有して平面視略コ字状に形成された二次コイルと、該二次コイルの外側に巻回配置された一次コイルと、前記二次コイルのコア挿通部に挿通されたＩ型コア部及び前記一次コイルと二次コイルの外側に配置されたリングコア部からなるコアと、該コアの外側に配置された円筒状のカバーと、を備え、
前記リングコア部は、フェライト粉末の型成形で形成されたリングコアを二分割して得られた半円弧形状の一対の半リングコアと、該半リングコアの接合端面を連結接合するＩ型連結コアを有すると共に、幅方向に複数個連接することによってその外形形状が略円筒形状に形成されて、前記Ｉ型連結コアの外側に略三日月形状の絶縁材からなる保持部材が介装された状態で前記カバー内に内蔵されていることを特徴とする高周波加熱用出力変成器。