JPH08170119A - 鉄心の焼鈍方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内周部若しくは外周部に凹凸部を有した鉄心に
補助磁路を設けることにより、高周波電流による鉄心の
焼鈍を均一に行う。 【構成】 固定子鉄心８の内周部のスロット８ａに、そ
の形状に合わせて形成された補助磁路９を配置して、高
周波電流による電磁誘導作用によって生じる鉄損により
固定子鉄心８の焼鈍を行うようにしたので、ティース部
８ｂとヨーク部８ｃとに磁束密度の大きな差が発生せず
に、発熱むらを生じることがなく、ほぼ均一に生じる発
熱によって十分な焼鈍効果を固定子鉄心８に対して与え
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄心に対して、電磁誘
導作用によって焼鈍を行う鉄心の焼鈍方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、珪素鋼により製造されて電磁誘
導機器などに使用される鉄心は、焼鈍を行うことによっ
てその磁気特性が向上することが知られている。この様
な鉄心の焼鈍を行う方法としては、例えば、特開昭６１
−２１５２１２号に開示されているものがあり、これを
図６を参照して説明する。

【０００３】この場合、電磁誘導機器の鉄心としては電
動機の珪素鋼板を積層してなる固定子鉄心を例とするも
のである。固定子鉄心１に対して、その中空部には閉磁
路を形成する焼鈍用鉄心２の脚部が挿通されており、ま
た、焼鈍用鉄心２の他方の脚部にはコイル３が巻装され
ており、そのコイル３に対して交流電源４から交流電流
が供給される。すると、電磁誘導作用によって、固定子
鉄心１には短絡電流Ｉが流れて、そのジュ−ル損による
発熱により固定子鉄心１は加熱される。この方法では、
交流電源としては商用交流電源がそのまま利用でき、そ
の交流電流値の制御によって固定子鉄心１の昇温速度の
制御が行えるという利点がある。

【０００４】また、同様な方法として、特開昭６１−６
８６７１号に開示されているものがあり、これを図７を
参照して説明する。この場合、電磁誘導機器の鉄心とし
ては巻鉄心からなる変圧器鉄心を例とするものである。
鉄心５，５にはコイル６，６が巻装されており、そのコ
イル６，６に対して電源７から高周波電流が通電され
る。その高周波電流によって鉄心５，５に誘起される高
周波磁束により発生する鉄損によって、鉄心５，５が加
熱される。

【０００５】この場合は、電源７としては高周波電源と
いう特別の電源を必要とする。しかし、鉄心５，５に発
生する鉄損は、ある程度電流の周波数が高い場合は渦電
流損が主であり、その渦電流損は周波数の２乗に比例す
るので、前者の方法よりも大きな損失、即ち発熱を与え
ることができ、焼鈍時間を短縮することができる。ま
た、電源７の周波数を制御することにより損失の可変制
御を広範囲に行うこともでき、昇温速度の制御が容易で
ある、という利点もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動機
の固定子鉄心のように内周部に凹凸部を持つ鉄心を対象
とした場合には、次のような問題があった。即ち、前者
の方法は、短絡電流が周方向にのみ流れて径方向には流
れず、固定子鉄心１の内周側の凸部即ちティース部の加
熱ができないという問題があった。

【０００７】また、後者の方法は、鉄心のティース部に
回り込む高周波磁束の量が少なく、十分な鉄損が得られ
ないため加熱が不十分となってしまう。その鉄心のティ
ース部の加熱不足を補うために、高周波電流の周波数を
上げるなどして鉄損を増大させると、鉄心の外周部即ち
ヨーク部における発熱が過剰となって、最悪鉄心の溶融
に至るなどの事態を招くため好ましくない。

【０００８】この様に、電動機の固定子鉄心を対象とし
た場合、特開昭６１−２１５２１２号の方法はもちろん
特開昭６１−６８６７１号の方法においても、加熱むら
によって温度分布がばらつき、適正な温度に達しない部
分が出ることにより、十分な焼鈍効果を得られない可能
性があった。

【０００９】本発明は上記問題を解決するもので、その
目的は、電動機の固定子鉄心のような凹凸部を有する鉄
心を、高周波電流による電磁誘導作用によって焼鈍する
場合、鉄心の凸部の発熱を補って鉄心の温度分布を均一
化することにより、鉄心に十分な焼鈍効果を与えること
ができる鉄心の焼鈍方法を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１記載の鉄心の焼鈍方法は、内周部若しくは
外周部に凹凸部が形成された筒状の鉄心に対し、その中
空部に貫通させた導体に高周波電流を通電し、鉄心に生
じる鉄損によって焼鈍を行う鉄心の焼鈍方法において、
凹凸部の凹部に対して、その形状に合わせて形成された
補助磁路を配置して焼鈍を行うことを特徴とするもので
ある。

【００１１】請求項２記載の鉄心の焼鈍方法は、円筒の
内周部若しくは外周部に凹凸部が形成された筒状の鉄心
に対し、凹凸部の２つの凹部に、その間に存在する凸部
を挟み込むようにＵ字形導体を挿入し、且つ凸部先端に
接するようにリング状の補助磁路を配置して、Ｕ字形導
体に高周波電流を通電して鉄心に生じる鉄損によって焼
鈍を行うことを特徴とするものである。

【００１２】請求項３記載の鉄心の焼鈍方法は、内周部
若しくは外周部に凹凸部が形成された筒状の鉄心に対
し、その中空部に貫通させた導体に高周波電流を通電
し、鉄心に生じる鉄損によって焼鈍を行う鉄心の焼鈍方
法において、鉄心の外周及び内周にこれらとそれぞれ接
する短絡環を装着して、焼鈍を行うことを特徴とするも
のである。

【００１３】

【作用】請求項１記載の鉄心の焼鈍方法によれば、鉄心
の凹凸部の凹部の形状に合わせて形成された補助磁路を
配置して高周波電流による焼鈍を行うので、鉄心に発生
した磁束は外周部若しくは内周部のみならず、補助磁路
を介して鉄心の凸部にも十分に流れるので、鉄心の凸部
の鉄損の発生量は外周部若しくは内周部と略同等にな
り、鉄心全体に均一な焼鈍を行うことができる。

【００１４】請求項２記載の鉄心の焼鈍方法によれば、
鉄心の凹凸部の２つの凹部に挿入されたＵ字形導体に高
周波電流を流すことによって発生した磁束が、その凹部
に隣接した凸部及びそれらの基部をなす外周部（若しく
は内周部）並びに凸部先端に接するリング状の補助磁路
を磁路として流れるので、鉄心の凸部及び外周部（若し
くは内周部）共に鉄損が生じて加熱され、請求項１と同
様な効果が得られる。

【００１５】請求項３記載の鉄心の焼鈍方法によれば、
短絡環によって形成された鉄心の外周と内周との間の短
絡回路に流れる短絡電流により発生するジュール損によ
って、鉄心の凸部の加熱量の不足を補うことができるの
で、請求項１と同様な効果が得られる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の第１実施例について図１及び図
２を参照して説明する。珪素鋼板を積層して円筒状に形
成されている電動機の固定子鉄心（鉄心）８は、電動機
として組立てられる場合にはその円筒の中空部に回転子
が収められるようになっており、その回転子との所謂ギ
ャップに面する部分に多数の凹凸部を有している。ま
た、その凹凸部の凹部であるスロット８ａには、巻線導
体が巻装される。

【００１７】そのスロット８ａの形状に合わせて形成さ
れた補助磁路９が、各スロット８ａに配置されている。
そして、固定子鉄心８の、前述の回転子が収められる中
空部には、導体１０が貫通されている。その導体１０
は、図示しない高周波電源に接続されており、その電源
から高周波電流が供給されるものである。

【００１８】次に、本実施例の作用を説明する。導体１
０に図示しない高周波電源によって高周波電流ｉが供給
されると、例えば、図２に示すように、高周波電流ｉが
紙面向う側から手前に向かって流れているときは、磁束
φは、右ねじの法則によって反時計回りで固定子鉄心８
の円周方向に発生する。その発生する磁界Ｈは、Ｈ＝ｉ
／（２πｒ）で表される。

【００１９】ここで、ｒは導体１０を中心とする距離で
ある。即ち、磁界Ｈは距離ｒに反比例して減少するの
で、固定子鉄心８の中心部に近い凸部たるティース部８
ｂに加わる磁界は大きく、外周部であるヨーク部８ｃに
加わる磁界は小さくなる。従来では、スロット８ａは磁
界によって誘起される磁束に対してギャップとして存在
していたため、ティース部８ｂに誘起される磁束密度は
非常に小さかった。

【００２０】しかし、本実施例ではそのギャップは補助
磁路９が配設されたことにより埋められているので、誘
起される磁束密度は大きくなる。また、ティース部８ｂ
と補助磁路９との接触面の存在によって磁束量は低下す
るが、この部分は上記のように磁界の強度が強いため、
ティース部８ｂとヨーク部８ｃとの磁束密度は略同等と
なる。従って、固定子鉄心８に生じる鉄損は各部におい
て略同じ様に生じ、その発熱量即ち温度分布は略均一と
なって、十分な焼鈍効果を固定子鉄心８に与えることが
できる。

【００２１】また、補助磁路９の材料は、固定子鉄心８
と同様に昇温しないように、鉄損の小さいもの、例え
ば、薄珪素鋼板やフェライトなどで作成したものであ
る。そのため、珪素鋼板で作成された固定子鉄心８がキ
ュリー点付近まで昇温しても、補助磁路９は比較的低温
に維持されたまま加熱を続行できる。

【００２２】以上のように本実施例によれば、固定子鉄
心８の内周部のスロット８ａに補助磁路９を配置して、
高周波電流による電磁誘導作用によって生じる鉄損によ
り固定子鉄心８に焼鈍を行うようにしたので、従来とは
異なり、ティース部８ｂとヨーク部８ｃとに磁束密度の
大きな差が発生することがなくて、発熱むらを生じるこ
とがなく、ほぼ均一な発熱状態を得ることができ、十分
な焼鈍効果を固定子鉄心８に対して与えることができ
る。

【００２３】次に、本発明の第２実施例について、図３
及び図４を参照して説明する。図１及び図２と同一部分
には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分の
み説明する。図４に示すＵ字形導体１１は、その給電端
子部以外の表面は絶縁されており、第１実施例の補助磁
路９に代わって隣接する２つのスロット８ａに、その間
にあるティース部８ｂを挟込むように挿入される。ここ
で、説明のため、スロット８ａはｎ（ｎは偶数とする）
個あるとして、１からｎまで番号をつけて特定する。

【００２４】まず、１個目のＵ字形導体１１を、紙面向
う側から手前側の方向で第１のスロット８ａ（１）と第
２のスロット８ａ（２）に挿入する。２個目のＵ字形導
体１１は、第２のスロット８ａ（２）と第３のスロット
８ａ（３）に挿入する。３個目のＵ字形導体１１は、第
３のスロット８ａ（３）と第４のスロット８ａ（４）に
挿入する。

【００２５】以下順次スロット８ａを一つずつずらして
Ｕ字形導体１１を挿入して行き、ｎ個のＵ字形導体１１
が固定子鉄心８に挿入されている。これらｎ個のＵ字形
導体１１には、図示しない高周波電源によってそれぞれ
に通電されるようになっている。また、リング状の補助
磁路１２が、固定子鉄心８の中空部に、ティース部８ｂ
の先端部に接するように配置されている。

【００２６】次に、第２実施例の作用について説明す
る。第１のスロット８ａ（１）から第ｎのスロット８ａ
（ｎ）までに挿入されたＵ字形導体１１に、図示しない
高周波電源より高周波電流ｉを、同じスロット８ａに挿
入された２つのＵ字形導体１１は同じ向きとなり、その
隣のスロット８ａに挿入された２つのＵ字形導体１１は
その逆向きとなるように通電する。すると、発生する磁
束φは、隣り合うティース部８ｂ及びヨーク部８ｃ並び
に補助磁路１２で形成される磁路のループに沿って発生
する。それに伴って、鉄損がティース部８ｂ及びヨーク
部８ｃに生じて発熱する。従って、ティース部８ｂとヨ
ーク部８ｃとが同じ磁束の流れに応じて焼鈍されること
により、両者に同じ様に鉄損が生じて略均一に焼鈍が行
われる。

【００２７】尚、以上の説明では、便宜上、Ｕ字形導体
１１を隣接する２つのスロット８ａに挿入して焼鈍を行
うようにしたが、実際のＵ字形導体１１の挿入は、ティ
ース部８ｂとヨーク部８ｃとに流れる磁束の量が略同じ
になるように考慮して、Ｕ字形導体１１の両腕部間に複
数個のティース部８ｂが位置するようにし、その複数個
のティース部８ｂの幅寸法の総和がヨーク部８ｃの幅寸
法Ｄと略等しくなるように決定する。

【００２８】以上のように第２実施例によれば、Ｕ字形
導体１１を固定子鉄心８の２つのスロット８ａに挿入
し、且つ、補助磁路１２をティース部８ｂの先端部に接
触するように配置して形成されたティース部８ｂを中心
とする磁路に磁束を発生させて固定子鉄心８の焼鈍を行
うようにしたので、第１実施例と同様にティース部８ｂ
とヨーク部８ｃとに対して略等しい発熱量を与えること
ができる。

【００２９】次に本発明の第３実施例について図５を参
照して説明する。図２と同一部分には同一符号を付して
説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。固定子鉄
心８の断面図を示す図５において、補助磁路９は設置さ
れておらず、固定子鉄心８の外周に接して導電材料から
なる短絡環１３ａが装着されており、また、固定子鉄心
８の中空部にその内周であるティース部８ｂの先端に接
するように、導電材料からなる短絡環１３ｂが装着され
ている。

【００３０】次に第３実施例の作用を説明する。励磁用
の導体１０に通電が行われて高周波電流ｉが流れると、
第１実施例と同様に外周部であるヨーク部８ｃを中心に
磁束φが誘起され、固定子鉄心８に鉄損が生ずる。それ
と共に、短絡環１３ａ及び１３ｂが設置されたことによ
り、固定子鉄心８にはティース部８ｂからヨーク部８ｃ
に至る短絡回路が形成されているので、その短絡回路に
短絡電流Ｉが流れ、固定子鉄心８自体が持つ抵抗値によ
ってジュール損が発生する。

【００３１】ジュール損は、電流が流れる部分の断面積
に反比例するので、発生する損失は断面積が小さいティ
ース部８ｂでは大きく、断面積が大きいヨーク部８ｃで
は小さい。従って、短絡電流によるジュール損は、鉄損
の小さいティース部８ｂの発熱量を補うように発生する
ので、結果として、ティース部８ｂとヨーク部８ｃとの
発熱量は略等しくなる。

【００３２】以上のように第３実施例によれば、固定子
鉄心８の外周とティース部８ｂの先端とに接するように
短絡環１３ａ及び１３ｂを装着することにより、導体１
０に流された高周波電流ｉに応じて、短絡環１３ａ及び
１３ｂによって形成された短絡回路に短絡電流Ｉが流
れ、ティース部８ｂには大きなジュール損失を与えるよ
うにしたので、ティース部８ｂとヨーク部８ｃとの発熱
量は略等しくなって固定子鉄心８の温度分布は均一とな
り、十分な焼鈍効果を与えることができる。

【００３３】本発明は上記しかつ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形が可能
である。鉄心として電動機の固定子鉄心について説明し
たが、外周部に凹凸部を有する回転子鉄心でも良く、ま
た、電動機の鉄心に限らずとも、要は筒状であってその
外周部若しくは内周部の少なくとも一方に凹凸部を有し
ている鉄心であれば適宜応用できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載の鉄心の焼鈍方法に
よれば、鉄心の内周部若しくは外周部に形成された凹凸
部の凹部の形状に合わせて形成された補助磁路を配置し
て、高周波電流による焼鈍を行うので、鉄心に発生した
磁束は外周部若しくは内周部のみならず、補助磁路を介
して鉄心の凸部にも同等に流れて、鉄心の凸部の鉄損の
発生量は外周部若しくは内周部と略同等になって均一な
発熱状態を得ることができ、十分な焼鈍効果を鉄心に対
して与えることができる。

【００３５】請求項２記載の鉄心の焼鈍方法によれば、
鉄心の内周部若しくは外周部に形成された凹凸部の２つ
の凹部に挿入されたＵ字形導体に高周波電流を流すこと
によって発生した磁束が、その凹部に隣接した凸部及び
それらの基部をなす外周部若しくは内周部並びに凸部先
端に接するリング状の補助磁路を磁路として流れるの
で、凸部及び外周部若しくは内周部共に鉄損が生じて加
熱され、請求項１と同様な効果が得られる。

【００３６】請求項３記載の鉄心の焼鈍方法によれば、
短絡環によって形成された鉄心の外周と内周との間の短
絡回路に流れる短絡電流により発生するジュール損によ
って、鉄心の凸部の鉄損の不足による加熱量の不足を補
うことができ、請求項１と同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す補助磁路を設置した
状態の固定子鉄心の斜視図

【図２】同断面図

【図３】本発明の第２実施例を示すＵ字形導体を設置し
た状態の図２相当図

【図４】Ｕ字形導体の斜視図

【図５】本発明の第３実施例を示す短絡環を設置した状
態の図２相当図

【図６】従来技術の第１例を示す図

【図７】従来技術の第２例を示す図

【符号の説明】

８は固定子鉄心（鉄心）、８ａはスロット（凹部）、８
ｂはティース部（凸部）、８ｃはヨーク部（外周部）、
９は補助磁路、１０は導体、１１はＵ字形導体、１２は
補助磁路、１３ａ及び１３ｂは短絡環を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周部若しくは外周部に凹凸部が形成さ
   れた筒状の鉄心に対し、その中空部に貫通させた導体に
   高周波電流を通電し、鉄心に生じる鉄損によって焼鈍を
   行う鉄心の焼鈍方法において、 前記凹凸部の凹部に対して、その形状に合わせて形成さ
   れた補助磁路を配置して前記焼鈍を行うことを特徴とす
   る鉄心の焼鈍方法。
2. 【請求項２】 内周部若しくは外周部に凹凸部が形成さ
   れた筒状の鉄心に対し、前記凹凸部の２つの凹部に、そ
   の間に存在する凸部を挟み込むようにＵ字形導体を挿入
   し、且つ凸部先端に接するようにリング状の補助磁路を
   配置して、Ｕ字形導体に高周波電流を通電して鉄心に生
   じる鉄損によって焼鈍を行うことを特徴とする鉄心の焼
   鈍方法。
3. 【請求項３】 内周部若しくは外周部に凹凸部が形成さ
   れた筒状の鉄心に対し、その中空部に貫通させた導体に
   高周波電流を通電し、鉄心に生じる鉄損によって焼鈍を
   行う鉄心の焼鈍方法において、 前記鉄心の外周及び内周にこれらとそれぞれ接する短絡
   環を装着して前記焼鈍を行うことを特徴とする鉄心の焼
   鈍方法。