JP5462521B2

JP5462521B2 - 誘導加熱コイル、誘導加熱装置及び電気絶縁処理システム

Info

Publication number: JP5462521B2
Application number: JP2009112752A
Authority: JP
Inventors: 雅行井樋; 昌孝小山; 順宏桜庭; 明夫古田土; 学浦野; 伊三雄馬上
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Hitachi Chemical Co Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-05-07
Also published as: JP2010262828A

Description

本発明は、誘導加熱コイル、誘導加熱装置及び電気絶縁処理システムに関するものであり、詳細には、モータや発電機等に使用される回転子（ロータ）や固定子（ステータ）における巻線部の導線保護等の目的で、ワニスを含浸させ硬化させる際に用いられる誘導加熱コイル、誘導加熱装置及び電気絶縁処理システムに関するものである。

モータ、発電機等の巻線部（以下、被加熱物であるワニスを含浸させる巻線部を有する部材を「ワーク」という。）においては、導線を保護するために、電気機器絶縁用樹脂組成物を滴下含浸させた後、この電気機器絶縁用樹脂組成物（以下、「ワニス」という。）を硬化させる電気絶縁処理が行われる。

この電気絶縁処理は、一般に、ワークにワニスを含浸させる工程（以下、「含浸工程」という。）と、含浸したワニスを硬化する工程（以下、「硬化工程」という。）とを有しており、ワークにワニスを含浸させる前にワークを予備加熱する工程（以下、「予備加熱工程」という。）が設けられる場合もある。一般に、ワークを加熱する加熱手段は、予備加熱工程あるいは硬化工程の一方、又は予備加熱工程及び硬化工程の両者に設けられる。

ワークを加熱する加熱手段としては、従来、熱風循環炉が使用されてきたが、省エネルギー化と加熱効率向上が要求されている。この要求に応えるものとして、誘導加熱を用いる加熱方法やワーク自体への通電によって被加熱巻線部を加熱する方法、またはハロゲンランプによってワニスを直接加熱する方法等が提案されている。

誘導加熱を用いる方法としては、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、環体状ワーク４の径方向中心軸（この場合、ワーク４の回転軸２９と同じ。）と直角方向を巻き軸２５とするように、リッツ線３６を巻いて作製した誘導加熱コイル２を使用し、ワーク４を回転軸２９によって自転させながら加熱する方法がある（特許文献１）。

特開２００８−０９２７３３号公報

しかしながら、引用文献１の場合、図１３に示すように、リッツ線３６を巻いて作製した誘導加熱コイル２が、環体状ワーク４の径方向中心軸（この場合、ワーク４の回転軸２９と同じ。）と直角方向を巻き軸２５とするように巻かれている（図１３（ａ））ため、図１３（ｂ）に側面視のＡ−Ａ’断面を示すように、誘導加熱コイル２に、電流を流した場合、誘導加熱コイル２の巻き軸２５の左と右では、電流の向き２３が異なる。つまり、図１３（ｂ）の右側では手前側から奥側に向かって電流が流れ、図１３（ｂ）の左側では奥側から手前側に向かって電流が流れる。このため、誘導加熱コイル２の周囲に発生する磁界２４は、巻き軸２５を挟んで逆方向となり、被加熱物である環体状ワーク４の一部に磁界が集中し、その結果、ワーク４の局部過熱を生じ易い。

このように従来の誘導加熱を用いる方法では、ワークが局部的に過熱し易いため、硬化工程において、ワニスの一部が揮発して発泡が生じ、ワークの電気絶縁性が損なわれる問題がある。また、使用するワニスの引火点を高く設定する必要があるため、使用できるワニスが限られる等の問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ワニスによるワークの電気絶縁処理において、省エネルギーや加熱効率向上の要求に応えることが可能で、しかも、ワークの局部的な過熱を抑制して、ワニスの発泡や引火を防ぎ、使用するワニスの自由度を大きくすることが可能な誘導加熱コイル、これを用いた加熱装置及びこの加熱装置を用いた電気絶縁処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のものに関する。
（１）加熱部とこの加熱部を電源に接続する接続部とを有し、前記加熱部によって被加熱物を加熱する誘導加熱コイルにおいて、前記加熱部が１ターン未満の板状体である誘導加熱コイル。
（２）上記（１）において、加熱部が積層される誘導加熱コイル。
（３）上記（１）又は（２）において、加熱部が曲面形状である誘導加熱コイル。
（４）上記（１）から（３）の何れかにおいて、加熱部が正面視で下側に開口を有する円弧形状である誘導加熱コイル。
（５）上記（４）において、加熱部が正面視で半円形状または馬蹄形状である誘導加熱コイル。
（６）上記（１）から（５）の何れかの誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルに電流を供給する電源と、前記誘導加熱コイルと電源とを接続する給電線とを有する誘導加熱装置であって、前記電源がインバータ、コンデンサ、マッチングトランスを有し、前記マッチングトランスが外鉄型である誘導加熱装置。
（７）被加熱物にワニスを含浸する含浸部と、含浸の前に被加熱物を予備加熱する予備加熱部又は含浸の後に被加熱物に含浸したワニスを加熱硬化する硬化部の少なくとも一方と、を有する電気絶縁処理装置であって、少なくとも前記予備加熱部又は硬化部には、被加熱物の加熱手段として、上記（６）の誘導加熱装置を有する電気絶縁処理システム。

本発明によれば、ワニスによるワークの電気絶縁処理において、省エネルギーや加熱効率向上の要求に応えることが可能で、しかも、ワークの局部的な過熱を抑制して、ワニスの発泡や引火を防ぎ、使用するワニスの自由度を大きくすることが可能な誘導加熱コイル、これを用いた加熱装置及びこの加熱装置を用いた電気絶縁処理装置を提供することができる。

本発明の誘導加熱コイルの（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）側面側から見たＡ−Ａ’断面図である。外鉄型マッチングトランスを用いた、本発明の誘導加熱装置の構成を表す。内鉄型マッチングトランスを用いた、本発明の誘導加熱装置の構成を表す。本発明の電気絶縁処理システムの全体構成を表す。本発明の電気絶縁処理システムの予備加熱部を表す。本発明の電気絶縁処理システムの含浸部を表す。本発明の電気絶縁処理システムの硬化部を表す。本発明を用いてワークを加熱している様子を表す。本発明に用いる外鉄型マッチングトランスを表す。本発明に用いる内鉄型マッチングトランスを表す。本発明の被加熱物の一例であるサーボモータ用ステータを表す。比較例の誘導加熱コイルの（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）側面側から見たＡ−Ａ’断面図である。従来の誘導加熱コイルの（ａ）正面図、（ｂ）側面側から見たＡ−Ａ’断面図である。

本発明の誘導加熱コイル２の一例として、図１に示すものが挙げられる。図１は、加熱部１とこの加熱部１を電源（図示しない。）に接続する接続部３とを有し、前記加熱部１によって被加熱物４を加熱する誘導加熱コイル２において、前記加熱部１が１ターン未満の板状体である誘導加熱コイル２である。

本発明の加熱部１は、誘導加熱コイル２を構成する部材であって、被加熱物４に渦電流を生じさせて加熱するコイルに相当するものである。材質は、一般に銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金等の電気抵抗の小さい導体が用いられ、この導体にエナメルなどのワニスを被覆した絶縁性のものなども使用できる。

本発明の接続部３は、加熱部１を電源（図示しない。）に接続するためのものであり、電源からの給電線２１が接続され、この給電線２１から電力が加熱部１に供給される。

１ターン未満とは、加熱部１を形成する際のコイルの巻き数が、１回に満たないことをいう。つまり、本発明の加熱部１は、コイルの巻き軸２５方向から見て（即ち図１（ｂ）に示すような正面視において）、円形、楕円形、方形、多角形、またはこれらの２つ以上を組み合わせた形状の何れでもよいが、巻き軸を完全には取り囲まない形状のものをいう。図１（ｂ）には、一例として半円形のものを示した。

加熱部を１ターン未満とすることにより、図１（ｂ）に示すＡ−Ａ’断面を、側面側から見た断面図（図１（ｄ））に示すように、誘導加熱コイル２に、電流を流した場合、誘導加熱コイル２の中央線２７の左と右では、電流の向き２３が同じになる。即ち、図１（ｄ）の例では、中央線２７の右側と左側の電流の向き２３は何れも手前側から奥側に向かって流れる。このため、誘導加熱コイル２の周囲に発生する磁界２４は、中央線２７の右側と左側の何れにおいても時計回りの方向となる。この結果、加熱部１の幅方向全体に亘って時計回りの同じ方向の磁界２４を生じることになり、被加熱物４の一部に磁界が集中し難いため、局部過熱を生じ難い。

また、加熱部１を１ターン未満とすることにより、巻き軸２５を完全には取り囲まない形状となるため、加熱部１の内側に被加熱物４を配置した場合でも、被加熱物４の周囲を完全には取り囲まず、被加熱物４の周囲の一部に開口を有することになる。このため、図８に示すように、例えばモータの固定子（ステータ）や回転子（ロータ）の巻線部１３に含浸させたワニス５を硬化させる電気絶縁処理の場合のように、含浸したワニス５が下方にたれ落ちても、たれ落ちたワニス５が、被加熱物４の周囲の一部の開口を通して落下するようにすれば、加熱部１内に堆積・硬化するのを避けることができるので、この堆積・硬化したワニス５によって、誘導加熱コイル２を劣化させたり、被加熱物４を破損させる心配がない。

また、被加熱物４をなるべく広く覆うように、加熱部１を板状体とすると、被加熱物４の広い範囲を一括で加熱することができ、加熱効率が向上するので望ましい。ここで、板状体とは、加熱部１の断面の縦方向長さに対する横方向長さの比（縦横比）が１５以上をいい、この縦横比の範囲であれば、平面体や曲面体を含む。また、板状体の形成方法としては、この縦横比の加熱部１の断面全体が一枚の板状の導体で形成されたもの、及び同一長さの絶縁処理した複数本の導線（リッツ線等）を準備し、長さ方向を揃え、幅方向に並べて一体化することにより板状としたようなものも含む。

本発明の加熱部１は、モータの固定子（ステータ）や回転子（ステータ）の巻線部１３にワニス５を含浸・硬化させる電気絶縁処理の場合のように、被加熱物４が円形で、この円形の中心を回転軸２９として被加熱物４を回転させながら加熱するような場合は、被加熱物４の円周の形状に沿うよう、正面視半円形状や馬蹄形状等のように円弧部分を有するようにすると、加熱部１の内側に被加熱物４を配置した場合に、被加熱物４と加熱部１との距離を近づけることができ、加熱効率が向上する点で望ましい。

また、加熱部１が正面視で下側に開口を有する円弧形状であるのが望ましい。つまり、正面視で円弧部分を有する加熱部１の開口を有する側を下方に配置すると、円弧部分によって被加熱物４の加熱効率が向上するとともに、モータの固定子（ステータ）や回転子（ロータ）の巻線部１３に含浸したワニス５が下方にたれ落ちても、たれ落ちたワニス５が、加熱部１の開口を通して落下するので、加熱部１内に堆積・硬化するのを避けることができる。このため、この堆積・硬化したワニス５によって、誘導加熱コイル２を劣化させたり、被加熱物４を破損させる心配がない。また、被加熱物４を回転させながら加熱部１により加熱されるようにすると、磁界２４と被加熱物４の相対位置が、被加熱物４全体で平等となり、均一な加熱が可能となる。このため、加熱部１の断面が下側に開口を有する円弧形状であっても、被加熱物４を均一に加熱することができる。

加熱部１が正面視で半円形状や馬蹄形状であるのが望ましい。このようにすると、加熱部１の開口が大きく形成されるので、開口側から加熱部１の内側に被加熱物４を出し入れするのが容易になる。

加熱部１の厚さは、１枚当り、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであるのが望ましい。この厚さの加熱部１を有する誘導加熱コイル２によれば、（１）高い磁束密度が得られ被加熱物４の発熱が大であり加熱効率が向上すること、（２）高周波による交流抵抗の増加が小さく、加熱部１の温度上昇を抑えることができること、（３）可とう性が優れていること等多くのメリットがある。この厚さの加熱部１を使用すると、誘導加熱コイル２の耐久性と性能向上を同時に実現することができる。加熱部１の厚さを０．１ｍｍ〜１ｍｍに限定した理由としては、０．１ｍｍ未満では、薄過ぎて加熱部１の形状を保持するのが難しくなり、また破損しやすいこと、逆に厚さ１ｍｍを超えると重量が大となり、また機械加工性が低下することなどがある。

加熱部１は単板でもよいが、複数を積層して用いてもよい。これにより、高周波では表面に電流が流れやすいので、加熱部１に大電流が流れても抵抗が下がり、加熱効率が向上する。また、積層されたそれぞれの加熱部１から生じる磁束密度が強められ、さらに高い磁束密度を得ることができ、加熱効率を向上することができる。さらに、加熱部１の厚さが薄くても、積層することで、加熱部１全体の機械的強度が大きくなり、変形や破損が抑制される。

本発明における誘導加熱は、一般の誘導加熱と同様の原理によるものであり、電磁誘導作用により、主として金属中に生じるうず電流損による発熱を利用するものである。誘導加熱コイル２に高周波電流を流すと、被加熱物４に電流を誘起する。この電流をうず電流というが、このうず電流のジュール熱により被加熱物４が加熱される。これにより、誘導加熱により被加熱物４を加熱するので、省エネルギーを図ることができ、回転子（ロータ）や固定子（ステータ）の巻線部１３に含浸させたワニス５を硬化する際の加熱効率が優れる。

本発明の誘導加熱装置６は、誘導加熱コイル２と、この誘導加熱コイル２に電流を供給する電源１１と、誘導加熱コイル２と電源１１とを接続する給電線２１とを有する。接続部３と電源１１は、いわゆる高周波電源であり、インバータ、コンデンサ、マッチングトランスを備えるが、インバータ以外は条件により省略可能である。マッチングトランスは、図２に示すようないわゆる外鉄型及び図３に示すようないわゆる内鉄型の何れも使用できるが、減衰が少ない点で、外鉄型であるのが望ましい。

図４に一例を示すように、本発明の電気絶縁処理装置１８としては、被加熱物４にワニス５を含浸する含浸部１６と、含浸の前に被加熱物４を予備加熱する予備加熱部１５又は含浸の後に被加熱物４に含浸したワニス５を加熱硬化する硬化部１７の少なくとも一方を有し、少なくとも予備加熱部１５又は硬化部１７には、被加熱物４の加熱手段１９として、上記の誘導加熱コイル２が用いられるものが挙げられる。つまり、本発明の電気絶縁処理装置１８としては、被加熱物４を予備加熱する予備加熱部１５と被加熱物４にワニス５を含浸する含浸部１６とを有するもの、ワニス５を含浸する含浸部１６と被加熱物４に含浸したワニス５を加熱硬化する硬化部１７とを有するもの、又は被加熱物４を予備加熱する予備加熱部１５と被加熱物４にワニス５を含浸する含浸部１６と被加熱物４に含浸したワニス５を加熱硬化する硬化部１７とを有するものであって、少なくとも予備加熱部１５又は硬化部１７に、被加熱物４の加熱手段１９として、上記の誘導加熱装置６を用いた電気絶縁処理装置１８が挙げられる。

図４には、本発明の電気絶縁処理装置１８のうち、一例として、被加熱物４を予備加熱する予備加熱部１５と被加熱物４にワニス５を含浸する含浸部１６と被加熱物４に含浸したワニス５を加熱硬化する硬化部１７とを有するものを示す。予備加熱部１５、含浸部１６、硬化部１７は、それぞれのゾーンで分けられてはいるが、連続して繋がっている。この例では、電気絶縁処理装置１８に投入された被加熱物４は、チャック（図示しない）により保持され、まず、予備加熱部１５に移動する。チャックは、被加熱物４を保持しながら回転軸２９を中心として回転させることができる。

図４に示す予備加熱部１５では、被加熱物４をこの後の含浸処理に適した温度とするため、被加熱物４の加熱を行う。予備加熱部１５は、チャックされた被加熱物４を加熱する誘導加熱装置６を有している。誘導加熱装置６の加熱部１としては、正面視で半円形状や馬蹄形状等のような、円弧形状と開口とを有するものを使用してもよいが、図５に示すように、ここでは予備加熱でありワニス５が垂れる心配がないため、加熱効率を考慮すると、正面視で半円形状や馬蹄形状よりも円形状に近い加熱部１を用い、その内部に被加熱物４を配置するのが望ましい。このように、正面視で円形状に近い加熱部１を用いる場合、加熱部１の下側の開口は狭くなるが、被加熱物４は、円形状の正面側の開口から出し入れすることができる。また、正面視で半円形状や馬蹄形状等の加熱部１及び正面視で円形状に近い加熱部１の何れを用いる場合でも、被加熱物４は、チャックにより保持され回転された状態で、加熱部１により加熱される。これにより、磁界と被加熱物４の相対位置が、被加熱物４全体で平等となり、均一な加熱が可能となる。このため、加熱部１の断面が下側に開放部を有する円弧形状であっても、被加熱物４を均一に加熱することができる。この予備加熱により加熱される被加熱物４の温度は、この後含浸するワニス５の性状等に対応して設定されるが、通常は８０℃〜１００℃とされる。

次に、図４に示す含浸部１６では、予備加熱された被加熱物４にワニス５を含浸させる。ワニス５を含浸する方法としては、ドリップ処理、ディップ処理などの方法があるが、ここでは、ワニス５を回転させながらワニス５を滴下するドリップ処理により、ワニス５を被加熱物４の外部から浸透させる方法をとっている。図６に示すように、ワニス５は、ワニス供給用ノズル２０から、被加熱物４（ここでは、固定子１４の巻線部１３）に向かって滴下される。被加熱物４への含浸を効率よく行うため、被加熱物４の巻線部１３の外径側と内径側の両方に、ワニス供給用ノズル２０を設け、ワニス５を滴下するのが望ましい。

次に、図４に示す硬化部１７では、被加熱物４に含浸されたワニス５の硬化を行う。硬化部１７は、チャックされた被加熱物４を加熱する加熱部１を有している。加熱部１としては、上述したような、正面視で半円形状や馬蹄形状等のような、下側に開口を有する円弧形状のものを使用する。これにより、図８に示すように、加熱部１に設けられた下側の開口から、被加熱物４からたれ落ちるワニス５を下方に逃がすことができるので、加熱部１上にたれ落ちたワニス５が堆積硬化して、被加熱物４と接触したり、搬送部（図示しない。）への障害を引き起こしたりする心配がない。また、円弧形状の開口よりも内側に、加熱部１により加熱される被加熱物４の少なくとも一部が収納されるように配置する。被加熱物４は、チャックにより保持され回転された状態で、加熱部１により加熱される。これにより、磁界と被加熱物４の相対位置が、被加熱物４全体で平等となり、均一な加熱が可能となる。このため、加熱部１の断面が下側に開口を有する円弧形状であっても、被加熱物４を均一に加熱することができる。図７に示すように、正面視で円弧形状の加熱部１への被加熱物４の出し入れは、正面側の開口及び下側の開口から行なうことができる。この加熱により、被加熱物４の温度は、被加熱物４の耐熱性、ワニス５の性状や特性等に対応して設定されるが、通常の耐熱性を有する被加熱物４の場合、１２０℃〜１５０℃とされ、耐熱温度の高い電気機器が被加熱物４となる場合は、１５０〜１８０℃、好ましくは１６０〜１７０℃とされる。硬化のための時間は、被加熱物４やワニス５の特性等に合せて設定されるが、０．２時間〜６時間が一般的である。比較的高い温度で硬化することが可能な被加熱物４を処理する場合には、より大きな熱効率の効果が期待でき、特に誘導加熱方式の利用価値が高いメリットがある。

本発明の誘導加熱コイル２、誘導加熱装置６及びこれを用いた電気絶縁処理装置１８において、通常の耐熱性を有する被加熱物４を処理する場合、使用するワニス５は、特に制限は無く、一般的に電気絶縁処理に用いられるものを使用することができる。例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化樹脂が挙げられ、単独で用いても、複数を組合せて用いても良い。また、これらのワニス５に、二酸化珪素、窒化アルミニウム、タルク等のフィラーを用いても良く、フィラーは特に制限は無く、単独で用いても、複数を組合せて用いても良い。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されない。

（実施例１）
（誘導加熱コイルの作製）
厚さ０．５ｍｍの銅板を３５ｍｍ幅にシャーリングして板状体を準備した。図１に示すように、この板状体を用いて、正面視で内径がφ１５０ｍｍの半円形状になるように、加熱部１となるコイルを作製した。加熱部１となるコイルの両端には、電源との接続部３となる端子取り付け穴を作製した。このコイルを２枚重ねて加熱部１とし、加熱部１と接続部３を有する誘導加熱コイル２を作製した。

（マッチングトランスの作製）
次に、図１０に示すように、上下がアーチ状でこの上下のアーチ３３を繋ぐ垂直な支柱３４を備えたフェライトコア３２を用い、アーチ３３を繋ぐ支柱３４の一方に、一次側として断面積が１０ｍｍ^２のリッツ線３６を１４回巻きつけた。もう一方の支柱には二次側として断面が２０ｍｍ^２の２本のリッツ線３６を、平行に束ね、断面積を４０ｍｍ^２として２回巻きつけ、マッチングトランス９を作製した。このようにして、フェライトコア３２の２本ある支柱３４の１本１本にコイルを巻く構造の内鉄型マッチングトランス９を作製した。

（電源の作製）
次に、電源１１に用いるインバータ７として、容量０．２μＦで耐圧５００Ｖのコンデンサと、２００Ｖ使用で３０ｋＨｚ、出力３ｋｗの業務用インバータを準備した。

（被加熱物の準備）
次に、図１１に示すように、被加熱物４として外径φ１４０ｍｍ、内径φ１１０ｍｍ、全長８０ｍｍ、重量１．９ｋｇの小型のサーボモータ用ステータ（固定子１４）である環体状ワーク４を準備した。この被加熱物４は、コア部１２と巻線部１３を有する環体状であり、コア部１２が珪素鋼板３０を積層して構成され、金属棒３１が積層した珪素鋼板３０を固定するために設けられている。巻線部１３には、断面積が１０ｍｍ^２のリッツ線（図示しない）が巻かれている。

（誘導加熱装置の作製と誘導加熱の準備）
これらの部材を用いて、図３に示すような回路構成になるように結線し、誘導加熱装置６を組み上げた。一方、被加熱物４は、内径側から、モータによって回転できるシャフトにチャック３７によって取り付けた。図１に示すように、被加熱物４の上には、加熱部１が正面視で下側に開口を有する半円形状で、板状の誘導加熱コイル２を配置した。被加熱物４の回転軸２９と、加熱部１の半円形状の中心軸（巻き軸２５）とを合わせて設置した。

（被加熱物の誘導加熱）
モータを始動させて被加熱物４を回転させ始めてから、加熱用のインバータ出力を５０％に設定し加熱を開始した。加熱開始から３分後に被加熱物４の温度は１２０℃に到達した。肉眼で加熱状態を観察したが、被加熱物４の珪素鋼板を積層して形成したコア部１２において、積層した珪素鋼板を固定する金属棒３１を含め、特に一部が加熱されて赤くなるようなことは無かった。

（実施例２）
（誘導加熱コイルの作製）
厚さ０．５ｍｍの銅板を９０ｍｍ幅にシャーリングして板状体を準備した。図１に示すように、この板状体を用いて、正面視で内径がφ１７０ｍｍの半円形状になるように、加熱部１となるコイルを作製した。加熱部１となるコイルの両端には、電源との接続部３となる端子取り付け穴を作製した。このコイルを２枚重ねて加熱部１とし、加熱部１と接続部３を有する誘導加熱コイル２を作製した。

（マッチングトランスの作製）
次に、図９に示すように、上下がアーチ状でこの上下のアーチ３３を繋ぐ垂直な支柱３４を備えたフェライトコア３２を２個準備し、この２個のフェライトコア３２の垂直な支柱３４同士を隣接させて配置した。厚さ０．５ｍｍの銅板を３０ｍｍ幅にシャーリングした板状の導体３５を準備し、隣接して配置したフェライトコア３２の垂直な支柱（２本）をまとめて、上部には、二次側として板状の導体３５を１０回巻きつけ、下部には、一次側として板状の導体３５を１４枚重ねて１回巻きつけ、マッチングトランス９を作製した。

（電源の作製）
次に、電源１１に用いるインバータ７として、容量０．２μＦで耐圧５００Ｖのコンデンサと、２００Ｖ使用で５０ｋＨｚ、出力５ｋｗの業務用インバータを準備した。

（被加熱物の準備）
次に、図１１に示すように、被加熱物４として外径φ１５０ｍｍ、内径φ１１０ｍｍ、全長１５０ｍｍ、重量７．０ｋｇのサーボモータ用ステータである環体状ワーク４を準備した。この被加熱物４は、コア部１２と巻線部１３を有する環体状であり、コア部１２が珪素鋼板３０を積層して構成され、金属棒３１が積層した珪素鋼板３０を固定するために設けられている。

（誘導加熱装置の作製と誘導加熱の準備）
実施例１と同様に、図２に示すような回路構成になるように結線し、誘導加熱装置６を組み上げた。一方、被加熱物４は、内径側から、モータによって回転できるシャフトにチャック３７によって取り付けた。図１に示すように、被加熱物４の上には、加熱部１が正面視で下側に開口を有する半円形状となるように、板状の誘導加熱コイル２を配置した。被加熱物４の回転軸と、加熱部１の半円形状の中心軸（巻き軸２５）とを合わせて設置した。

（被加熱物の誘導加熱）
モータを始動させて被加熱物４を回転させ始めてから、加熱用のインバータ出力を２５％に設定し加熱を開始した。加熱開始から２０分後に被加熱物４の温度は１２０℃に到達した。肉眼で加熱状態を観察したが、被加熱物４の珪素鋼板を積層して形成したコア部１２において、積層した珪素鋼板を固定する金属棒３１を含め、特に一部が加熱されて赤くなるようなことは無かった。

（実施例３）
（誘導加熱コイルの作製）
厚さ０．５ｍｍの銅板を１５０ｍｍ幅にシャーリングして板状体を準備した。図１に示すように、この板状体を用いて、正面視で内径がφ２３０ｍｍの半円形状になるように、加熱部１となるコイルを作製した。加熱部１となるコイルの両端には、電源との接続部３となる端子取り付け穴を作製した。このコイルを３枚重ねて加熱部１とし、加熱部１と接続部３を有する誘導加熱コイル２を作製した。

（マッチングトランスの作製）
実施例１と同様にして、図１０に示すような内鉄型マッチングトランス９を作製した。

（被加熱物の準備）
次に、図１１に示すように、被加熱物４として外径φ２００ｍｍ、内径φ１３０ｍｍ、全長２５０ｍｍ、重量２２．０ｋｇのサーボモータ用ステータである環体状ワーク４を準備した。この被加熱物４は、コア部１２と巻線部１３を有する環体状であり、コア部１２が珪素鋼板３０を積層して構成され、金属棒３１が積層した珪素鋼板３０を固定するために設けられている。

（誘導加熱装置の作製と誘導加熱の準備）
実施例１及び２と同様に、図３に示すような回路構成になるように結線し、誘導加熱装置６を組み上げた。一方、被加熱物４は、内径側から、モータによって回転できるシャフトにチャック３７によって取り付けた。図１に示すように、被加熱物４の上には、加熱部１が正面視で下側に開口を有する半円形状で、板状の誘導加熱コイル２を配置した。被加熱物４の回転軸と、加熱部１の半円形状の中心軸（図示しない）とを合わせて設置した。

（被加熱物の誘導加熱）
モータを始動させて被加熱物４を回転させ始めてから、加熱用のインバータ出力を６０％に設定し加熱を開始した。加熱開始から２０分後に被加熱物４の温度は１２０℃に到達した。肉眼で加熱状態を観察したが、被加熱物４の珪素鋼板を積層して形成したコア部１２において、積層した珪素鋼板を固定する金属棒３１を含め、特に一部が加熱されて赤くなるようなことは無かった。

（比較例１）
（誘導加熱コイルの作製）
図１２に示すように、断面積が１０ｍｍ^２のリッツ線３６を、全体の形状が平面視略長方形（図１２（ａ））で、正面視半円形状（図１２（ｂ））となるように巻いて、誘導加熱コイル２を作製した。この誘導加熱コイル２は、環体状ワーク４の径方向中心軸（この場合は、回転軸２９と同じ。）と直角方向を巻き軸２５とするように巻かれている（図１２（ａ）〜（ｃ））。

（電源の作製）、（被加熱物の準備）、（誘導加熱装置の作製と誘導加熱の準備）は、実施例１と同様に行なったが、マッチングトランス９は使用せず、インバータ７からの給電線２１を直接、誘導加熱コイル２に結線した。

（被加熱物の誘導加熱）
モータを始動させて被加熱物４を回転させ始めてから、加熱用のインバータ出力を５０％に設定し加熱を開始した。加熱開始から３分後に、肉眼で加熱状態を観察したところ、被加熱物４の珪素鋼板を積層して形成したコア部１２において、積層した珪素鋼板を固定する金属棒３１が加熱されて赤くなっているのが観察された。図１２（ｄ）に側面視のＡ−Ａ’断面を示すように、誘導加熱コイル２に、電流を流した場合、誘導加熱コイル２の巻き軸２５の左と右では、電流の向き２３が異なる。このため、誘導加熱コイル２の周囲に発生する磁界２４が、巻き軸２５を挟んで逆方向となるため、被加熱物４である環体状ワーク４の一部に磁界が集中し、その結果、ワーク４の局部過熱を生じたものである。

１：加熱部（コイル）、２：誘導加熱コイル、３：接続部、４：被加熱物（ワーク）、５：ワニス、６：誘導加熱装置、７：インバータ、８：コンデンサ、９：マッチングトランス、１０：商用電源、１１：電源、１２：コア部、１３：巻線部、１４：固定子、１５：予備加熱部、１６：含浸部、１７：硬化部、１８：電気絶縁処理装置、１９：加熱手段、２０：（ワニス供給用）ノズル、２１：給電線、２２：巻き方向、２３：電流の向き、２４：磁界、２５：巻き軸、２６：給電線、２７：中央線、２８：リード線、２９：回転軸、３０：珪素鋼板、３１：金属棒、３２：フェライトコア、３３：アーチ、３４：支柱、３５：板状の導体、３６：リッツ線、３７：チャック

Claims

加熱部とこの加熱部を電源に接続する接続部とを有し、前記加熱部によって被加熱物を回転させながら加熱する誘導加熱コイルにおいて、
前記加熱部は１ターン未満の板状体であって、前記被加熱物を回転させる回転軸と同じ方向の巻き軸を有し、巻き方向の両端に前記接続部を有し、前記加熱部の幅方向全体に亘って同じ方向の磁界を生じるように構成されており、
さらに、前記加熱部は積層されていることを特徴とする誘導加熱コイル。
請求項１記載の誘導加熱コイルにおいて、前記積層された加熱部の厚さが、１枚当り、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする誘導加熱コイル。
請求項１又は２の何れか一項に記載の誘導加熱コイルにおいて、前記加熱部が曲面形状であることを特徴とする誘導加熱コイル。
請求項１から３の何れか一項に記載の誘導加熱コイルにおいて、前記加熱部が下側に開口を有する円弧形状であることを特徴とする誘導加熱コイル。
請求項４に記載の誘導加熱コイルおいて、前記加熱部が半円形状または馬蹄形状であることを特徴とする誘導加熱コイル。
誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルに電流を供給する電源と、前記誘導加熱コイルと電源とを接続する給電線とを有する誘導加熱装置であって、前記電源はインバータ、コンデンサ、マッチングトランスを有し、前記マッチングトランスは外鉄型であり、
前記誘導加熱コイルは、請求項１から５の何れか一項に記載の誘導加熱コイルであることを特徴とする誘導加熱装置。
被加熱物にワニスを含浸する含浸部と、含浸の前に被加熱物を予備加熱する予備加熱部又は含浸の後に被加熱物に含浸したワニスを加熱硬化する硬化部の少なくとも一方と、を有する電気絶縁処理装置であって、少なくとも前記予備加熱部又は硬化部には、被加熱物の加熱手段として、請求項６記載の誘導加熱装置を有することを特徴とする電気絶縁処理システム。