专利名称：环状金属件感应加热装置和杯状金属件感应加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过感应加热对形成为杯状或环状的非磁性金属件进行加热的金属件感应加热装置。
背景技术：
如专利文献I所示，作为对作为被加热物的环状金属件进行感应加热的装置，沿环状金属件的周向设置有多个环状铁芯，通过向输入线圈施加交流电压，使短路电流流过环状金属件，由此对环状金属件进行感应发热。具体地说，所述感应加热装置包括:多个环状铁芯，设置成沿作为被加热物的环状金属件的周向贯通该环状金属件；以及输入线圈，缠绕在各所述环状铁芯的一部分上，被施加交流电压。可是，在所述感应加热装置中，针对一个被加热物使用多个环状铁芯，存在生产率低的问题。可是，由于不能通过所述感应加热装置对形成为有底筒状的杯状金属件进行感应加热，所以仍然使用专利文献2所示的加热炉对所述杯状金属件进行加热。可是，使用加热炉对杯状金属件进行加热，存在升温速度慢等升温效率差的问题以及热效率差的问题现有技术文献专利文献1:日本专利公开公报特开2011 - 23251号专利文献2:日本专利公开公报特开2004 - 278930号
发明内容
鉴于所述的问题，本发明的主要目的在于提供环状金属件感应加热装置和杯状金属件感应加热装置，可以一举解决所述的问题，可以高效地对由非磁性金属制成的环状金属件或杯状金属件进行加热，并且可以通过一个感应加热装置同时对多个环状金属件或多个杯状金属件进行加热，从而可以提高生产率。即，本发明提供一种环状金属件感应加热装置，其具有多个分割铁芯部，该多个分割铁芯部是通过把环状铁芯分割而形成的，通过把由非磁性金属制成的环状金属件安装于所述多个分割铁芯部中的至少一个所述分割铁芯部的多个分割端部，使所述环状铁芯贯通多个所述环状金属件，并向分别设于多个所述环状金属件的各自的外周部或内周部的输入线圈施加交流电压，由此对多个所述环状金属件进行感应加热。按照所述的环状金属件感应加热装置，通过把环状金属件安装于分割铁芯部的分割端部，并向输入线圈施加交流电压，由此短路电流在由非磁性金属制成的环状金属件中流动，环状金属件产生感应发热，所以可以高效地对环状金属件进行加热。此外，由于把环状金属件分别安装于分割铁芯部的多个分割端部，所以通过一个环状铁芯可以对多个环状金属件进行感应加热，并可以同时对多个环状金属件进行加热，从而可以提高生产率。
此外，如果环状金属件由磁性金属制成，则即使不使磁路贯通环状金属件的内部，金属件本身也形成磁路和短路电路而发热。另一方面，正是由于环状金属件由非磁性金属制成，所以本发明需要在环状金属件的内周侧配置构成磁路的铁芯，由此使磁通贯通非磁性金属。为了通过简单的结构把环状铁芯分割成多个，优选的是，所述环状铁芯由半环形铁芯式卷铁芯(力〃卜- 7型卷鉄心)构成。作为由半环形铁芯式卷铁芯构成环状铁芯的情况下的具体实施方式
，所述环状铁芯被分割成由半环形铁芯构成的第一分割铁芯部和第二分割铁芯部，所述环状金属件分别安装于所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部中的至少一方的多个分割端部。在半环形铁芯式卷铁芯以外的结构中，为了通过简单的结构把环状铁芯分割成多个，优选的是，所述环状铁芯包括:多个铁芯柱；第一连接铁芯，分别与所述多个铁芯柱的一个端部连接；以及第二连接铁芯，分别与所述多个铁芯柱的另一个端部连接，所述多个铁芯柱是圆筒形的铁芯柱(以下也称为渐开线铁芯)，该圆筒形的铁芯柱是通过把多个磁性钢板以放射状的方式层叠成圆筒形而形成的，所述多个磁性钢板具有弯曲成渐开线形状的弯曲部。作为环状铁芯包括多个铁芯柱、第一连接铁芯和第二连接铁芯的结构的具体实施方式
，优选的是，所述环状铁芯被分割成:第一分割铁芯部，由所述多个铁芯柱和所述第一连接铁芯构成；以及第二分割铁芯部，由所述第二连接铁芯构成，所述环状金属件分别安装于所述多个铁芯柱。按照该结构，利用作为其他部件构成的铁芯柱和第二连接铁芯的结构，不对铁芯柱实施分割等加工，就可以对环状金属件进行感应加热。在因环状金属件内径的关系而使铁芯柱的截面面积受到限制的情况下，通过增大向输入线圈施加的交流电压的频率，可以在确保必要的输入电压的同时，把磁通密度抑制在饱和磁通密度以下。可是，在该情况下，存在因频率增大造成铁损增加从而使铁芯柱的温度升高的问题。为了通过利用渐开线铁芯的结构很好地解决该问题，优选的是，设置有冷却管，该冷却管贴紧所述多个铁芯柱的内侧周面，通过使冷却介质在所述冷却管中流动，对所述多个铁芯柱进行冷却。为了可以容易地装拆环状金属件，优选的是，所述环状金属件感应加热装置包括装拆机构，该装拆机构使所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部在安装位置和卸下位置之间移动，当所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部位于所述安装位置时，安装有所述环状金属件，并由所述多个分割铁芯部形成闭合磁路；当所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部位于所述卸下位置时，能把所述环状金属件从所述分割铁芯部的分割端部卸下。此外，本发明还提供一种杯状金属件感应加热装置，其具有多个分割铁芯部，该多个分割铁芯部是通过把环状铁芯分割而形成的，在由非磁性金属制成的杯状金属件分别覆盖所述多个分割铁芯部的多个分割端部的状态下，通过所述多个分割铁芯部夹持所述杯状金属件，并向设于所述杯状金属件的外周部或内周部的输入线圈施加交流电压，由此对所述杯状金属件进行感应加热。按照所述的杯状金属件感应加热装置，使由非磁性金属制成的杯状金属件覆盖分割铁芯部的分割端部，并通过多个分割铁芯部夹持杯状金属件，向输入线圈施加交流电压，由此短路电流在杯状金属件中流动，从而使杯状金属件产生感应发热，因此可以高效地对杯状金属件进行加热。此外，由于使杯状金属件分别覆盖分割铁芯部的多个分割端部，所以通过一个环状铁芯可以对多个杯状金属件进行感应加热，并可以同时对多个杯状金属件进行加热，从而可以提高生产率。此外，如果杯状金属件由磁性金属制成，则即使不使磁路贯通杯状金属件的内部，杯状金属件自身也形成磁路和短路电路而产生发热。另一方面，正是由于杯状金属件由非磁性金属制成，所以本发明需要在杯状金属件的内周侧配置构成磁路的铁芯，由此使磁通贯通非磁性金属。其中，如果将作为被加热物的杯状金属件夹持在分割后的分割铁芯部(闭合磁路铁芯)的相互对应成对的分割端部之间，则铁芯的长度仅增加杯状金属件的厚度尺寸。相互相对且成对的分割端部有多个，在将被加热物夹持于其中的一个成对的分割端部之间的情况下，如果使其他成对的分割端部中的至少一个仅长出被加热物的厚度尺寸，则即使在夹持被加热物的状态下，也可以使其他成对的分割端部贴紧。在被加热物是形同形状的情况下，所述结构不存在问题，但是在夹持具有不同厚度的被加热物的情况下，必须要设置对成对的分割端部的长度(铁芯长度)进行调节的机构。因此，通过在多个成对的分割端部之间夹持相同的被加热物，无需对分割端部的长度(铁芯长度)进行调节的机构，就可以一次加热多个被加热物。即使在每次被加热物的厚度不同的情况下，只要使每次进行加热的被加热物相同就可以。作为在通过半环形铁芯式卷铁芯构成环状铁芯的情况下的具体实施方式
，优选的是，所述环状铁芯被分割成由半环形铁芯构成的第一分割铁芯部和第二分割铁芯部，在所述杯状金属件覆盖所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部中的至少一方的多个分割端部的状态下，通过所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部夹持所述杯状金属件。此时，如果在所述杯状金属件覆盖第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部双方的多个分割端部的状态下，通过所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部夹持所述杯状金属件，则可以增加能同时加热的杯状金属件的数量，从而进一步提高杯状金属件的生产率。作为环状铁芯包括多个铁芯柱、第一连接铁芯和第二连接铁芯的情况下的具体的实施方式，优选的是，所述环状铁芯被分割成:第一分割铁芯部，由所述多个铁芯柱和所述第一连接铁芯构成；以及第二分割铁芯部，由所述第二连接铁芯构成，在所述杯状金属件分别覆盖所述多个铁芯柱的另一个端部的状态下，通过所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部夹持所述杯状金属件。按照该结构，利用作为其他部件构成的铁芯柱和第二连接铁芯的结构，不对铁芯柱实施分割等加工，就可以对杯状金属件进行感应加热。在因杯状金属件的内径的关系而使铁芯柱的截面面积受到限制的情况下，通过增大向输入线圈施加的交流电压的频率，可以确保必要的输入电压，同时可以把磁通密度抑制在饱和磁通密度以下。可是，在该情况下，存在因频率增大造成铁损增大从而使铁芯柱的温度升高的问题。为了利用渐开线铁芯的结构很好地解决该问题，优选的是，设置有冷却管，该冷却管贴紧所述多个铁芯柱的内侧周面，通过使冷却介质在所述冷却管中流动，对所述多个铁芯柱进行冷却。为了可以容易地装拆杯状金属件，优选的是，所述杯状金属件感应加热装置包括装拆机构，所述装拆机构使所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部在夹持位置和卸下位置之间移动，当所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部位于所述夹持位置时，通过所述多个分割铁芯部夹持所述杯状金属件；当所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部位于所述卸下位置时，能把所述杯状金属件从所述分割铁芯部卸下。按照所述结构的本发明，可以对由非磁性金属制成的环状金属件或杯状金属件进行均匀加热，并且可以同时加热多个环状金属件或多个杯状金属件，从而可以提高生产率。
图1是示意表示环状金属件感应加热装置的第一实施方式的结构的纵端面图。
图2是表示装拆机构的具体结构的纵端面图。图3是示意表示环状金属件感应加热装置的第二实施方式的结构的纵端面图。图4是示意表示环状金属件感应加热装置的变形实施方式的结构的纵端面图。图5是示意表示环状金属件感应加热装置的变形实施方式的结构的纵端面图。图6是示意表示环状金属件感应加热装置的变形实施方式的结构的纵端面图。图7是示意表示环状金属件感应加热装置的变形实施方式的结构的纵端面图。图8是示意表示杯状金属件感应加热装置的第一实施方式的结构的纵端面图。图9是表示装拆机构的具体结构的纵端面图。图10是示意表示杯状金属件感应加热装置的第二实施方式的结构的纵端面图。图11是示意表示 杯状金属件感应加热装置的变形实施方式的结构的纵端面图。图12是示意表示杯状金属件感应加热装置的变形实施方式的结构的纵端面图。图13是示意表示杯状金属件感应加热装置的变形实施方式的结构的纵端面图。附图标记说明100…金属件感应加热装置W…金属件2…环状铁芯21…第一分割铁芯部21x、21y…分割端部22…第二分割铁芯部22x、22y…分割端部2a…铁芯柱2b…第一连接铁芯2c…第二连接铁芯3…输入线圈4…装拆机构5…冷却管
具体实施例方式下面参照附图对本发明的环状金属件感应加热装置的一个实施方式进行说明。1.环状金属件感应加热装置的第一实施方式第一实施方式的环状金属件感应加热装置100例如是对由不锈钢或铝等非磁性金属制成的环状金属件W进行感应加热从而对环状金属件W进行热处理的装置。具体地说，如图1所示，金属件感应加热装置100具有多个分割铁芯部21、22，该多个分割铁芯部21、22是通过把环状铁芯2分割开而形成的，通过把环状金属件W分别安装于所述分割铁芯部21、22的多个分割端部21x、21y，使环状铁芯2贯通多个环状金属件W，向设在所述环状金属件W的外周部或内周部的输入线圈3施加交流电压，由此对所述环状金属件W进行感应加热。此外，所述环状金属件感应加热装置100是同时对相同形状的多个环状金属件W进行感应加热的装置。环状铁芯2由半环形铁芯式卷铁芯构成，大体为矩形环状，被分割成由半环形铁芯构成的第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22。从正面看,第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22都大体为U形。位于下侧的第一分割铁芯部21安装成环状金属件W分别包围该第一分割铁芯部21的左右两个分割端部21x、21y。即，以贯通环状金属件W的方式把两个分割端部21x、21y插入环状金属件W内。这两个分割端部21x、21y是由第一分割铁芯部21的直线形的垂直部(铁芯柱部)构成的。此外，第一分割铁芯部21的垂直部(铁芯柱部)211比环状金属件W的长度尺寸(具体地说是侧周壁的轴向长度尺寸)长。此外，第一分割铁芯部21的垂直部211 (特别是分割端部21x、21y)具有可以插入环状金属件W内程度的截面面积。位于上侧的第二分割铁芯部22通过装拆机构(图1中没有表示)相对于第一分割铁芯部21可以进退移动，第二分割铁芯部22的左右两个分割端部22x、22y的前端面(平面形的切割面22xl、22yl)与第一分割铁芯部21的左右两个分割端部21x、21y的前端面(平面形的切割面21xl、21yl)接触。由此，通过第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22形成闭合磁路。此外，第二分割铁芯部22的分割端部22x、22y具有与所述第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y大体相同的截面面积。此外，如上所述，在设于第一分割铁芯部21的两个环状金属件W的各自的外周部设置有输入线圈3，通过频率50Hz 1000Hz的中频电源(图中没有表示)对输入线圈3施加单相交流电压。把所述输入线圈3、环状金属件W和分割端部21x、21y配置成同心形，可以提高功率因数从而可以提高加热效率。所述输入线圈3的上下方向上的缠绕宽度与环状金属件W的外形的长度尺寸大体相同。此外，通过向输入线圈3施加单相交流电压，由此通过在第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22产生的磁通，在环状金属件W中诱发二次电流(短路电流)，由此环状金属件W因感应发热而被加热。按照所述结构的本实施方式的环状金属件感应加热装置100，通过把环状金属件W安装于第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y，并向输入线圈3施加交流电压，由此在环状金属件W中流过短路电流，环状金属件产生感应发热，因此可以高效地加热环状金属件W。此外，由于在第一分割铁芯部21的两个分割端部21x、21y分别安装有环状金属件W，所以通过一个环状铁芯2可以对两个环状金属件W进行感应加热，可以同时加热两个环状金属件W，由此可以提高生产率。下面对本实施方式的环状金属件感应加热装置100的装拆机构4进行说明。如图2所示，本实施方式的装拆机构4使位于上侧的第二分割铁芯部22相对于位于下侧的第一分割铁芯部21可以进退移动，由此可以把环状金属件W安装于第一分割铁芯部21或把环状金属件W从第一分割铁芯部21卸下来。即，所述装拆机构4使位于上侧的第二分割铁芯部22在安装位置P和卸下位置Q之间移动，当第二分割铁芯部22位于所述安装位置P时，环状金属件W安装于第一分割铁芯部21，并通过两个分割铁芯部21、22形成闭合磁路；当第二分割铁芯部22位于所述卸下位置Q时，可以把环状金属件W从第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y卸下来。此外，当第二分割铁芯部22位于所述卸下位置Q时，第二分割铁芯部22从第一分割铁芯部21离开，从而使第一分割铁芯部21的上部处于敞开的状态。具体地说，装拆机构4例如可以考虑使用液压机构，并可以考虑采用如下的方式:通过手动或自动，如图2所示，使第二分割铁芯部22以规定的转动轴C为转动中心转动，从而使第一分割铁芯部21的上部敞开的方式；通过手动或自动，使第二分割铁芯部22相对于第一分割铁芯部21向上方分离，从而使第一分割铁芯部21的上部敞开的方式；通过手动或自动，使第二分割铁芯部22相对于第一分割铁芯部21向侧方分离，从而使第一分割铁芯部21的上方敞开的方式；等等。此外，在使第一分割铁芯部21的上部敞开的状态下，可以安装或卸下环状金属件W。此外，只要是能够使第一分割铁芯部21的上部敞开的方式，使各个部件怎么移动都可以。例如可以使第一分割铁芯部21相对于第二分割铁芯部22向下方分离；或使第一分割铁芯部21以规定的转动轴为转动中心转动；或使第一分割铁芯部21向侧方移动。2.环状金属件感应加热装置的第二实施方式对本发明第二实施方式的环状金属件感应加热装置100进行说明。第二实施方式的环状金属件感应加热装置100与所述第一实施方式的不同点在于环状铁芯2的结构。如图3所示，本实施方式的环状铁芯2包括:两个铁芯柱2a、2a ;第一连接铁芯2b，分别与所述的两个铁芯柱2a、2a的一个端部(下端部)连接；以及第二连接铁芯2c，分别与两个铁芯柱2a、2a的另一个端部(上端部)连接。两个铁芯柱2a、2a是圆筒形的渐开线铁芯，该圆筒形的渐开线铁芯是通过把具有弯曲成渐开线形状的弯曲部的多个磁性钢板沿周向以放射状的方式层叠而成的。所述结构的环状铁芯2被分割成:第一分割铁芯部21，由两个铁芯柱2a、2a和第一连接铁芯2b构成；以及第二分割铁芯部22，由第二连接铁芯2c构成。以使环状金属件W分别包围位于下侧的第一分割铁芯部21的左右两个分割端部21x、21y (两个铁芯柱2a、2a)的方式来进行安装。S卩，以使两个铁芯柱2a、2a分别贯通环状金属件W内的方式，把两个铁芯柱2a、2a插入环状金属件W内。两个分割端部21x、21y是由第一分割铁芯部21的圆柱形的两个铁芯柱2a、2a构成的。此外，第一分割铁芯部21的铁芯柱2a、2a比环状金属件W的长度尺寸长，并且铁芯柱2a、2a具有可以插入环状金属件W内的截面面积。位于上侧的第二分割铁芯部22通过装拆机构相对于第一分割铁芯部21可以进退移动，第二分割铁芯部22的下侧的面与第一分割铁芯部21的左右两个分割端部21x、21y的前端面(两个铁芯柱2a、2a的上端面)接触。由此，通过第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22形成闭合磁路。此外，本实施方式的环状铁芯2具备圆筒形的冷却管5，冷却管5与铁芯柱2a的圆筒形的内侧周面贴紧设置，通过使冷却介质在冷却管5中流动，可以冷却铁芯柱2a。冷却管5以上下贯通铁芯柱2a和第一连接铁芯2b的方式设置，在位于第一连接铁芯2b的下部的冷却管5的端部，具有用于导入冷却介质的导入口 Pl和用于导出冷却介质的导出口 P2。冷却介质供给配管(图中没有表示)与导入口 Pl连接，冷却介质导出配管(图中没有表示)与导出口 P2连接，通过从与所述配管连接的冷却介质源(图中没有表示)提供冷却介质，可以使冷却介质在冷却管5内流动。通过图中没有表示的例如热交换器等调温机构以及例如质量流量控制器等流量控制设备等对冷却介质的温度和流量进行控制。具体地说，冷却管5是由不锈钢制成的，是导入口 Pl和导出口 P2设在相同的端部(下侧端部)的双重管结构，冷却介质从导入口 Pl通过内管51内在内管51和外管52之间流动，并从设在外管52上的导出口 P2导出。此外，由于上部的第二连接铁芯2c相对于铁芯柱2a可以装拆，所以本实施方式的冷却管5未伸出到铁芯柱2a的上部，冷却管5的上端面和铁芯柱2a的上端面大体在同一个面上，使得不妨碍所述连接铁芯2a的装拆。因此导入口 Pl和导出口 P2位于第一连接铁芯2b的下部。在此，优选的是，在冷却管5中，在内管51的外侧周面和外管52的内侧周面面上设置有螺旋形肋或槽。通过螺旋形肋或槽，在内管51和外管52之间的空间内对冷却介质进行搅拌，由此可以高效地进行外管52和铁芯柱2a之间的热交换。此外，通过在冷却管5和铁芯柱2a之间填充例如环氧树脂等耐热性能优异且导热性能也优异的粘接剂，可以更有效地冷却铁芯柱等。按照所述结构的第二实施方式的环状金属件感应加热装置100，通过把环状金属件W安装于渐开线铁芯，并向输入线圈3施加交流电压，由此短路电流在环状金属件W中流动，环状金属件W产生感应发热，所以可以高效地对环状金属件W进行加热。此外，由于在左右两个铁芯柱2a、2a上分别安装有环状金属件W，所以通过一个环状铁芯2可以对两个环状金属件W进行感应加热，并可以同时加热两个环状金属件W，因此可以提高生产率。特别是在本实施方式中，通过冷却管5冷却渐开线铁芯2a，所以可以提高向输入线圈3施加的交流电压的频率来高效地加热环状金属件W，并且可以把磁通密度抑制在饱和磁通密度以下。此外，本发明不限于所述实施方式。例如，如图4所示，在采用半环形铁芯式卷铁芯构成的环状铁芯2中，也可以使第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22在正面看时都大体为E形，使环状铁芯2具有三个铁芯柱部。在该情况下，以使环状金属件W分别包围从左到右三个分割端部21x、21y、21z的方式将环状金属件W安装于第一分割铁芯部21。此外，与各环状金属件W对应地设置有三个输入线圈3。通过三相电源向所述三个输入线圈3施加三相交流电压。按照该结构，通过一个环状金属件感应加热装置可以同时对三个环状金属件W进行感应加热。此外，如图5所示，在使用渐开线铁芯(铁芯柱)2a和连接铁芯2b、2c构成的环状铁芯2中，也可以具有三个渐开线铁芯(铁芯柱)。在该情况下，通过三个渐开线铁芯2a、2a、2a和第一连接铁芯2b构成第一分割铁芯部21。按照该结构，可以用一个环状金属件感应加热装置100同时对三个环状金属件W进行感应加热。此外，在所述实施方式中，在第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y上分别安装有一个环状金属件W，但是如图6所示，也可以是下述结构:在第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y分别安装有两个环状金属件W，并且在所述环状金属件W的外周部分别设置有输入线圈3。按照该结构，通过具有两个铁芯柱的环状铁芯2可以同时对四个环状金属件W进行感应加热，通过具有三个铁芯柱的环状铁芯2可以同时对六个环状金属件W进行感应加热。此外，如图7所示，也可以把环状金属件W安装成:包围第一分割铁芯部21的一个分割端部21x和第二分割铁芯部22的一个分割端部22x双方、以及第一分割铁芯部21的另一个分割端部21y和第二分割铁芯部22的另一个分割端部22y双方。此外，在所述第二实施方式中，也可以替代冷却管5，在铁芯柱的内侧周面贴紧设置热交换管。在该情况下，使热交换管的一个端部从铁芯柱下侧的面伸出到外部，对该伸出的部分进行冷却，也可以得到与所述实施方式相同的效果。此外，在所述实施方式中，输入线圈3设置于环状金属件W的外周部，但也可以把输入线圈3设置于环状金属件W的内周部。下面参照附图对本发明的杯状金属件感应加热装置的一个实施方式进行说明。3.杯状金属件感应加热装置的第一实施方式第一实施方式的杯状金属件感应加热装置100例如是对由不锈钢制的非磁性金属制成的、有底筒状的杯状金属件W进行感应加热从而对杯状金属件W进行热处理的装置。此外，作为杯状金属件W认为例如是金属制的罐容器或模具等。具体地说，如图8所示，金属件感应加热装置100具有多个分割铁芯部21、22，该多个分割铁芯部21、22是通过把环状铁芯2分割而形成的，在杯状金属件W分别覆盖所述的分割铁芯部21、22的多个分割端部21x、21y的状态下，通过多个分割铁芯部21、22夹持所述的杯状金属件W，并且对设在所述的杯状金属件W的外周部或内周部的输入线圈3施加交流电压，由此对所述杯状金属件W进行感应加热。此外，该杯状金属件感应加热装置100对相同形状的多个杯状金属件W同时进行感应加热。环状铁芯2由半环形铁芯式卷铁芯构成，大体为矩形环状，环状铁芯2被分割成由半环形铁芯构成的第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22。正面看时，第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22都大体为U形。在位于下侧的第一分割铁芯部21的左右两个分割端部21x、21y分别覆盖有杯状金属件W的状态下进行设置。此时，杯状金属件W的底壁的内侧的面与第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y的前端面(平面形的切割面21xl、21yl)接触或靠近。此外，第一分割铁芯部21的垂直部(铁芯柱部)211比杯状金属件W的长度尺寸(具体地说是深度尺寸等)长。此外，第一分割铁芯部21的垂直部211 (特别是分割端部21x、21y)具有可以插入杯状金属件W的截面面积。位于上侧的第二分割铁芯部22通过装拆机构(图8中没有表示)相对于第一分割铁芯部21可以进退移动，第二分割铁芯部22的左右两个分割端部22x、22y的前端面(平面形的切割面22xl、22yl)与设于第一分割铁芯部21的杯状金属件W的底壁的外侧的面接触或靠近。由此，以被第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22夹持的方式设置杯状金属件W。此外，第二分割铁芯部22的分割端部22x、22y具有与所述第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y大体相同的截面面积。此外，如上所述，在设于第一分割铁芯部21的两个杯状金属件W各自的外周部，设置有输入线圈3，通过频率50Hz 1000Hz的中频电源(图中没有表示)对输入线圈3施加单相交流电压。所述输入线圈3在上下方向上的缠绕宽度与杯状金属件W外形的长度尺寸大体相同。通过向输入线圈3施加单相交流电压而在第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22产生的磁通，在杯状金属件W中诱发二次电流(短路电流)，杯状金属件W产生感应发热，由此可以对杯状金属件W进行加热。按照所述结构的本实施方式的杯状金属件感应加热装置100，使杯状金属件W覆盖第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y，并通过两个分割铁芯部21、22夹持杯状金属件W,向输入线圈3施加交流电压，由此在杯状金属件W中流动短路电流,从而使杯状金属件W产生感应发热，所以可以高效地对杯状金属件W进行加热。此外，由于在第一分割铁芯部21的两个分割端部21x、21y分别覆盖有杯状金属件W，所以可以通过一个环状铁芯2对多个杯状金属件W进行感应加热，并可以同时加热多个杯状金属件W，从而可以提高生产率。下面对本实施方式的杯状金属件感应加热装置100的装拆机构4进行说明。如图9所示，本实施方式的装拆机构4可以使位于上侧的第二分割铁芯部22相对于位于下侧的第一分割铁芯部21进退移动，由此可以把杯状金属件W安装于第一分割铁芯部21或把杯状金属件W从第一分割铁芯部21卸下。即，所述装拆机构4使位于上侧的第二分割铁芯部22在夹持位置P和卸下位置Q之间移动，当所述第二分割铁芯部22位于夹持位置P时，通过第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22夹持杯状金属件W，当所述第二分割铁芯部22位于卸下位置Q时，可以把杯状金属件W从第一分割铁芯部21卸下来。此夕卜，当所述第二分割铁芯部22位于夹持位置P时，由第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22形成闭合磁路；当所述第二分割铁芯部22位于卸下位置Q时，第二分割铁芯部22从第一分割铁芯部21分离，使第一分割铁芯部21的上部处于敞开的状态。具体地说，装拆机构4例如可以考虑使用液压机构，并且可以考虑为如下的方式:通过手动或自动，如图9所示，使第二分割铁芯部22以规定的转动轴C为转动中心转动，从而使第一分割铁芯部21的上部敞开的方式；通过手动或自动，使第二分割铁芯部22相对于第一分割铁芯部21向上方分离，从而使第一分割铁芯部21的上部敞开的方式；通过手动或自动，使第二分割铁芯部22相对于第一分割铁芯部21向侧方分离，从而使第一分割铁芯部21的上方敞开的方式；等等。此外，在第一分割铁芯部21的上部处于敞开的状态下，可以对杯状金属件W进行安装或卸下的操作。此外，只要是能使第一分割铁芯部21的上部敞开的方式，则使各部件怎么移动都可以。例如可以使第一分割铁芯部21相对于第二分割铁芯部22向下方分离、或使第一分割铁芯部21以规定的转动轴为转动中心转动、或使第一分割铁芯部21向侧方移动。4.杯状金属件感应加热装置的第二实施方式下面对本发明的第二实施方式的杯状金属件感应加热装置100进行说明。第二实施方式的杯状金属件感应加热装置100与所述第一实施方式的不同点在于环状铁芯2的结构。如图10所示，本实施方式的环状铁芯2包括:两个铁芯柱2a、2a;第一连接铁芯2b，分别与所述两个铁芯柱2a、2a的一个端部(下端部)连接；以及第二连接铁芯2c，分别与两个铁芯柱2a、2a的另一个端部(上端部)连接。两个铁芯柱2a、2a是圆筒形的渐开线铁芯，该渐开线铁芯是通过把具有弯曲成渐开线形状的弯曲部的多个磁性钢板沿周向以放射状的方式层叠成圆筒形而形成的。该结构的环状铁芯2被分割成:第一分割铁芯部21,由两个铁芯柱2a、2a和第一连接铁芯2b构成；以及第二分割铁芯部22，由第二连接铁芯2c构成。在位于下侧的第一分割铁芯部21的左右两个分割端部21x、21y (两个铁芯柱2a、2a)分别覆盖有杯状金属件W的状态下进行设置。此时，杯状金属件W的底壁内侧的面与第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y的前端面(铁芯柱2a的上端面)接触或靠近。此外，第一分割铁芯部21的铁芯柱2a、2a比杯状金属件W的长度尺寸长，并具有可以插入杯状金属件W内的截面面积。位于上侧的第二分割铁芯部22通过装拆机构相对于第一分割铁芯部21可以进退移动，第二分割铁芯部22的下侧的面与设于第一分割铁芯部21的杯状金属件W的底壁的外侧的面接触或靠近。由此设置成通过第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22夹持杯状金属件W。此外，本实施方式的环状铁芯2具有圆筒形的冷却管5，该冷却管5与铁芯柱2a的圆筒形的内侧周面贴紧设置，通过使冷却介质在冷却管5中流动，由此对铁芯柱2a进行冷却。冷却管5以上下贯通铁芯柱2a和第一连接铁芯2b的方式进行设置，在冷却管5的位于第一连接铁芯2b下部的端部，具有导入冷却介质的导入口 Pl和导出冷却介质的导出口 P2。在导入口 Pl上连接有冷却介质供给配管(图中没有表示)，在导出口 P2上连接有冷却介质导出配管(图中没有表示)，通过从与所述的配管连接的冷却介质源(图中没有表示)提供冷却介质，使冷却介质在冷却管5内流动。通过图中没有表示的例如热交换器等调温机构和例如质量流量控制器等流量控制设备等来控制冷却介质的温度和流量。具体地说，冷却管5是不锈钢制的，是导入口 Pl和导出口 P2设在相同的端部(下侧端部)的双重管结构，冷却介质从导入口 Pl通过内管51内在内管51和外管52之间流动，并从设在外管52上的导出口 P2导出。此外，由于上部的第二连接铁芯2c相对于铁芯柱2a可以装拆，所以本实施方式的冷却管5未伸出到铁芯柱2a的上部，并且冷却管5的上端面和铁芯柱2a的上端面大体在一个面上，使得不妨碍所述连接铁芯2a的装拆。因此，导入口 Pl和导出口 P2位于第一连接铁芯2b的下部。在此，优选的是，在冷却管5中，在内管51的外侧周面和外管52的内侧周面上设置有螺旋形肋或槽。通过该螺旋形肋或槽，可以在内管51和外管52之间的空间中搅拌冷却介质，从而可以在外管52和铁芯柱2a之间高效地进行热交换。此外，通过在冷却管5和铁芯柱2a之间例如填充环氧树脂等耐热性能优异且导热性能也优异的粘接剂，可以进一步高效地对铁芯柱等进行冷却。按照所述结构的第二实施方式的杯状金属件感应加热装置100，通过在渐开线铁芯的上端部覆盖杯状金属件W并将其夹持在渐开线铁芯2a与第二连接铁芯2c之间，并且向输入线圈3施加交流电压，由此短路电流在杯状金属件W中流动，杯状金属件W产生感应发热，所以可以高效地对杯状金属件W进行加热。此外，由于在左右两个铁芯柱2a、2a的上端部分别覆盖有杯状金属件W，所以通过一个环状铁芯2可以对两个杯状金属件W进行感应加热，并可以同时加热两个杯状金属件W，从而可以提高生产率。特别是在本实施方式中，由于通过冷却管5冷却渐开线铁芯2a，所以可以提高施加在输入线圈3上的交流电压的频率从而高效地对杯状金属件W进行加热，并且同时可以把磁通密度抑制在饱和磁通密度以下。
此外，本发明不限于所述实施方式。例如，如图11所示，在使用半环形铁芯式卷铁芯构成的环状铁芯2中，也可以是正面看时，第一分割铁芯部21和第二分割铁芯部22都大体为E形，成为具有三个铁芯柱部的环状铁芯2。在该情况下，在第一分割铁芯部21的从左到右的三个分割端部21x、21y、21z上分别覆盖有杯状金属件W的状态下进行设置。此外，对应于各杯状金属件W设置有三个输入线圈3。通过三相电源对该三个输入线圈3施加三相交流电压。按照该结构，通过一个杯状金属件感应加热装置可以同时对三个杯状金属件W进行感应加热。此外，如图12所示，在使用渐开线铁芯(铁芯柱)2a和连接铁芯2b、2c构成的环状铁芯2中，也可以有三个渐开线铁芯(铁芯柱)。在该情况下，通过三个渐开线铁芯2a、2a、2a和第一连接铁芯2b构成第一分割铁芯部21。即使按照该结构，也可以通过一个杯状金属件感应加热装置100同时对三个杯状金属件W进行感应加热。此外，在所述实施方式中，在第一分割铁芯部21的分割端部21x、21y设置了杯状金属件W，但是如图13所示，也可以是下述结构:杯状金属件W除了设于第一分割铁芯部21以外，杯状金属件W也设于第二分割铁芯部22的分割端部22x、22y，并且在该杯状金属件W的外周部分别设置有输入线圈3。按照该结构，可以通过具有两个铁芯柱的环状铁芯2同时对四个杯状金属件W进行感应加热，并且可以通过具有三个铁芯柱的环状铁芯2同时对六个杯状金属件W进行感应加热。此外，在所述各实施方式中，把环状铁芯2分割成上下两个分割铁芯部21、22，但是也可以分割成上下三个以上的分割铁芯部。通过如此增加分割的数量，可以使分割端部的数量增加，所以可以使能同时进行感应加热的杯状金属件W个数增加。此外，在所述第二实施方式中，代替冷却管5，也可以紧贴铁芯柱的内侧周面设置热交换管。在该情况下，使热交换管的一个端部从铁芯柱下侧的面伸出到外部，对该伸出的部分进行冷却，也可以得到与所述实施方式相同的效果。此外，在所述实施方式中，输入线圈3设置于杯状金属件W的外周部，但是也可以把输入线圈3设置于杯状金属件W的内周部。此外，本发明不限于所述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内当然可以进行各种变形。
权利要求
1.一种环状金属件感应加热装置，其特征在于， 该环状金属件感应加热装置具有多个分割铁芯部，该多个分割铁芯部是通过把环状铁芯分割而形成的， 通过把由非磁性金属制成的环状金属件安装于所述多个分割铁芯部中的至少一个所述分割铁芯部的多个分割端部，使所述环状铁芯贯通多个所述环状金属件，并向分别设于多个所述环状金属件的各自的外周部或内周部的输入线圈施加交流电压，由此对多个所述环状金属件进行感应加热。
2.根据权利要求1所述的环状金属件感应加热装置，其特征在于，所述环状铁芯由半环形铁芯式卷铁芯构成。
3.根据权利要求2所述的环状金属件感应加热装置，其特征在于， 所述环状铁芯被分割成由半环形铁芯构成的第一分割铁芯部和第二分割铁芯部， 所述环状金属件分别安装于所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部中的至少一方的多个分割端部。
4.根据权利要求1所述的环状金属件感应加热装置，其特征在于， 所述环状铁芯包括:多个铁芯柱；第一连接铁芯，分别与所述多个铁芯柱的一个端部连接；以及第二连接铁芯， 分别与所述多个铁芯柱的另一个端部连接， 所述多个铁芯柱是圆筒形的铁芯柱，该圆筒形的铁芯柱是通过把多个磁性钢板以放射状的方式层叠成圆筒形而形成的，所述多个磁性钢板具有弯曲成渐开线形状的弯曲部。
5.根据权利要求4所述的环状金属件感应加热装置，其特征在于， 所述环状铁芯被分割成:第一分割铁芯部，由所述多个铁芯柱和所述第一连接铁芯构成；以及第二分割铁芯部，由所述第二连接铁芯构成， 所述环状金属件分别安装于所述多个铁芯柱。
6.根据权利要求4所述的环状金属件感应加热装置，其特征在于，设置有冷却管，该冷却管贴紧所述多个铁芯柱的内侧周面， 通过使冷却介质在所述冷却管中流动，对所述多个铁芯柱进行冷却。
7.根据权利要求1所述的环状金属件感应加热装置，其特征在于，所述环状金属件和所述输入线圈设置有两组，向所述输入线圈施加交流电压的输入电源是单相电源。
8.根据权利要求1所述的环状金属件感应加热装置，其特征在于，所述环状金属件和所述输入线圈设置有三组，向所述输入线圈施加交流电压的输入电源是三相电源。
9.根据权利要求1所述的环状金属件感应加热装置，其特征在于，所述环状金属件感应加热装置包括装拆机构，该装拆机构使所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部在安装位置和卸下位置之间移动，当所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部位于所述安装位置时，安装有所述环状金属件，并由所述多个分割铁芯部形成闭合磁路；当所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部位于所述卸下位置时，能把所述环状金属件从所述分割铁芯部的分割端部卸下。
10.一种杯状金属件感应加热装置，其特征在于， 该杯状金属件感应加热装置具有多个分割铁芯部，该多个分割铁芯部是通过把环状铁芯分割而形成的， 在由非磁性金属制成的杯状金属件分别覆盖所述多个分割铁芯部的多个分割端部的状态下，通过所述多个分割铁芯部夹持所述杯状金属件，并向设于所述杯状金属件的外周部或内周部的输入线圈施加交流电压，由此对所述杯状金属件进行感应加热。
11.根据权利要求10所述的杯状金属件感应加热装置，其特征在于，所述环状铁芯由半环形铁芯式卷铁芯构成。
12.根据权利要求11所述的杯状金属件感应加热装置，其特征在于， 所述环状铁芯被分割成由半环形铁芯构成的第一分割铁芯部和第二分割铁芯部， 在所述杯状金属件覆盖所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部中的至少一方的多个分割端部的状态下，通过所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部夹持所述杯状金属件。
13.根据权利要求10所 述的杯状金属件感应加热装置，其特征在于， 所述环状铁芯包括:多个铁芯柱；第一连接铁芯，分别与所述多个铁芯柱的一个端部连接；以及第二连接铁芯，分别与所述多个铁芯柱的另一个端部连接， 所述多个铁芯柱是圆筒形的铁芯柱，该圆筒形的铁芯柱是通过把多个磁性钢板以放射状的方式层叠成圆筒形而形成的，所述多个磁性钢板具有弯曲成渐开线形状的弯曲部。
14.根据权利要求13所述的杯状金属件感应加热装置，其特征在于， 所述环状铁芯被分割成:第一分割铁芯部，由所述多个铁芯柱和所述第一连接铁芯构成；以及第二分割铁芯部，由所述第二连接铁芯构成， 在所述杯状金属件分别覆盖所述多个铁芯柱的另一个端部的状态下，通过所述第一分割铁芯部和所述第二分割铁芯部夹持所述杯状金属件。
15.根据权利要求13所述的杯状金属件感应加热装置，其特征在于，设置有冷却管，该冷却管贴紧所述多个铁芯柱的内侧周面， 通过使冷却介质在所述冷却管中流动，对所述多个铁芯柱进行冷却。
16.根据权利要求10所述的杯状金属件感应加热装置，其特征在于，所述杯状金属件和所述输入线圈设置有两组，向所述输入线圈施加交流电压的输入电源是单相电源。
17.根据权利要求10所述的杯状金属件感应加热装置，其特征在于，所述杯状金属件和所述输入线圈设置有三组，向所述输入线圈施加交流电压的输入电源是三相电源。
18.根据权利要求10所述的杯状金属件感应加热装置，其特征在于，所述杯状金属件感应加热装置包括装拆机构，该装拆机构使所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部在夹持位置和卸下位置之间移动，当所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部位于所述夹持位置时，通过所述多个分割铁芯部夹持所述杯状金属件；当所述多个分割铁芯部中的至少一个分割铁芯部位于所述卸下位置时，能把所述杯状金属件从所述分割铁芯部卸下。
全文摘要
本发明提供一种环状金属件感应加热装置和杯状金属件感应加热装置，能分别均匀且同时地对多个环状金属件或杯状金属件进行加热，从而能提高生产率。所述装置具有把环状铁芯(2)分割形成的多个分割铁芯部(21)、(22)，由非磁性金属制成的金属件(W)分别安装于所述分割铁芯部(21)的多个分割端部(21x)、(21y)，通过设于所述金属件(W)的外周部或内周部的输入线圈(3)对所述金属件(W)进行感应加热。
文档编号H05B6/10GK103167657SQ20121051509
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月5日 优先权日2011年12月9日
发明者外村徹, 藤本泰広 申请人:特电株式会社