JP2000348960A - コイルを備えた磁気回路並びにその製造方法及び製造装置 - Google Patents
コイルを備えた磁気回路並びにその製造方法及び製造装置Info
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Abstract
る磁気回路を提供し、かつそれらを安価な方法で工業的
に製造可能ならしめること。 【解決手段】 電気コイル2と磁心3を有するコイルを
備えた磁気回路に関する。コイル2は、導線と、コイル
2の端部にそれぞれ配置される端部プレート4及びコネ
クター5とを備えている。コイルは円環状の磁気ワイヤ
により作成された螺旋体としての磁心上に嵌め込まれ
る。コイルを巻き付けるマンドレル12は、僅かに円錐
状を呈する外周面を有する。螺旋体は、螺旋体を構成す
る磁性材料に指定の磁気特性が備わる前に形成されると
共に、磁心の端部を磁気回路の配置されている平面に対
し実質垂直な方向に変形することで両端部を互いに接近
させる。
Description
回路並びにこの種の磁気回路の製造方法及び製造装置に
関する。
流センサーやトランス等に関する多くの分野で用いられ
ている。この種の電流センサーを応用するにあたり、測
定精度は使用材料の磁気特性や製作精度に密接に関係す
ることから、特定の精度を獲得することは、概して、製
造コストの削減ならびに部品の小型化と相容れないもの
である。
の磁気回路にコイルを巻き付ける製造方法が記載されて
おり、この特許に記載されている方法は、上述の課題に
対処しようとしたものであり、断熱性接着層が被覆され
た導線を円筒状のマンドレルに巻き付けてコイルを製造
する工程と、磁気回路の両端を分け隔てることで開口し
て空隙を形成する工程と、コイルを磁気回路上を滑らす
形で移動させた後、磁気回路を閉じる工程とを有してい
る。
題点がある。まず第一に、円筒状のマンドレルからコイ
ルを取り出し、その後それを磁心に挿入するのは非常に
困難である。第二に、塑性変形によって磁気回路を開い
たり閉じたりすることは、回路の磁気特性を低下させ
る。
みて、本発明の目的は、高精度の電気的あるいは磁気的
な特性を有する磁気回路を提供し、かつそれらを安価な
方法で工業的に製造可能ならしめることにある。
請求項1に記載のコイルを有する磁気回路の製造方法
と、請求項5に記載のコイルを有する磁気回路と、請求
項8に記載のコイルを有する磁気回路の製造装置とによ
って上記課題が達成される。
備えた磁気回路の製造方法は、導線を僅かに円錐状を呈
する外周面を有するマンドレルに巻き付けてコイルを製
作する工程と、コイルを開口螺旋体に挿入する工程とを
有し、前記螺旋体はこれを構成する磁性材料に指定され
た磁気特性が備わる前に形成される。
の端部を磁気回路の配置されている平面に対し実質垂直
な方向に変形することで両端部を接近させる。この方法
において特徴的なのは、磁性材料における磁気特性の低
下を抑えるために、磁気材料は僅かに変形されることで
ある。
に磁心に挿入され、これによってコイルを備えた磁気回
路の製造時間とコストの削減を図ることができる。この
点に関し、特徴的なのは、磁心をマンドレルの端部に設
けられた穴に挿入することで、コイルを磁心に容易に挿
入できるようにしたことである。
て、コイルの挿入端部を形成するために端部プレートが
マンドレル上に配置され、この端部は一番最初に磁心に
挿入される。そして、コイルはこの端部プレートと共に
コネクターをも備え、これら端部プレートとコネクター
はコイルの各端部に配置され、前記コイルは円環状の磁
気ワイヤとして形成された磁心上に嵌め込まれる。
り、また、摩擦係数を小さくすることにより、容易に鉄
心へ挿入することが可能となる。そこで、この目的のた
め、端部プレートは、磁心の曲がり具合に適合した丸溝
状の内面を有していることが望ましい。
電線表面に設けられている絶縁層の損傷を防止する役目
も果たす。さらに、コイルを巻き付けるマンドレルの外
周面は僅かに円錐状を呈していることが望ましく、この
ような構成とすることにより、マンドレルからのコイル
の取り出が容易となる。
とその接線のなす角αは極めて小さいものでよく、例え
ば、Tanαの値は、0.001〜0.01であり、コ
イルの両端間の直径の差異は無視することができる。さ
らに、マンドレルはその遊端に磁心の端部を挿入可能な
穴を備えており、これにより、これらの部品の組立が容
易となる。
えた磁気の上記特徴によれば、高精度の電気的あるいは
磁気的な特性を有する磁気回路を提供し、かつそれらを
安価な方法で工業的に製造することが可能となった。な
お、本発明の他の目的ならびに特徴は、以下で述べる発
明の詳細な説明の項及び添付図面によって明らかにされ
るであろう。
明の実施形態についてさらに詳細に説明する。磁気コイ
ルを有する磁気回路1はコイル2ならびに磁心3を備え
ている。コイル2は、挿入端19に配置されている端部
プレート4と、もう一方の端部10に配置されているコ
ネクター5と、端部プレート4とコネクター5の間にわ
たって空洞7の周囲に巻かれてなる導線6とを備えてい
る。導線6としては、コイルを形成するために、例え
ば、粘着性の絶縁層を備えた一般的な銅線が用いられ
る。また、ワイヤーとして単一の絶縁ワイヤーを用い、
粘着部分をコイルの形成過程で付加することが望まし
い。
電気素子または他の装置等に接続するターミナル8を有
している。ターミナル8は、コイルの端部10とターミ
ナル8へ電気的に接続される導線の端部を支えるコネク
ターのハウジング9内に受け入れられている。製造工程
において、コネクター5とコイルを結合することによ
り、導線を外部装置に接続することが容易となり、同時
にコイルを構成する導線と電子装置との接続を保護しか
つ堅個なものとすることができる。
ート4は、コイルの挿入端を支えると共に、螺旋体をシ
ョートカットすることになるかもしれないコイルを磁心
3に挿入する間の摩耗を防止するための誘導面11を有
している。さらに、円環状(トーラス状)の鉄心に挿入
可能なようにコイルを変形する間、端部プレート4によ
りコイルの挿入端19を誘導する構成としたことは、大
きな進歩である。端部プレート4は、適合した形状と寸
法を備えた誘導面11を準備し、コイルと磁心3間の摩
擦係数を小さくすることを可能ならしめる。特に、端部
プレートは、磁心3の曲がり具合に適合する丸溝18を
備えている。
レート4をマンドレル12に挿入した後、導線の端部を
コネクター8aに接続し、図6に示すように順次コイル
がマンドレル12に巻き付けられた後、導線のもう一方
の端部がターミナル8bに接続される。なお、ワイヤー
とターミナル8a,8bとの接続は、望ましくはワイヤ
ーラップ接続または他の従来手法を用いて行われる。ま
た、コイルは、参照番号8cで示すように、別のターミ
ナルに接続するためのさらなる巻線を備えてもよい。
3に至るものである。さらに、マンドレルの外周面14
を僅かに円錐状とすることにより、コイルをマンドレル
から取り出すことを容易にするとともに、そのコイルを
磁心3に挿入することをも容易にする。なお、上記円錐
体のなす角αは極めて小さいことが望ましく、例えば、
Tanαが0.001〜0.01の範囲の値であっても
よく、これにより、コイルをマンドレルから容易に取り
出し可能である利点は保つ一方で、コイルの直径の差異
による円錐の大きさの変化は無視できる。コイルの形状
を保つために粘着加工が施されているなら、この利点は
極めて重要であることに注意を要する。
めを行い、コネクター5の相対回転を阻止するための位
置決め部17を有している。さらに、図1、2、7に示
すように、磁心にコイル2を挿入する工程において、磁
心3の端部16を挿入すべく、マンドレルはその遊端に
穴15を有している。マンドレル12にコイルを巻き付
けた後、コネクター端部5に係合する押圧装置20を動
作させることで(図1参照)、図7に示すように、コイ
ル2を磁心3に容易かつ直接に挿入することができる。
押圧装置は巻線作業の後にコネクターをそのフランジ2
1の後ろにおいてまたぐ形で設置できるフォーク状の形
状であることが望ましい。押圧装置をマンドレルの軸
(A)に平行な向き(P)に作動させることで、コイル
2を磁心3に正確に配置することができる。粘着性絶縁
層を有するワイヤーによりコイルを製造した場合、コイ
ルは、磁心3に挿入される間は塑性変形可能な程度に加
熱され又は温度を維持されることが望ましい。
一般的な透磁性材料で製作され、円錐状のワイヤー、平
坦なワイヤー、金属製のシート、ならびにそれらの要素
の組み合わせ等の適当な形状を呈する。大がかりな塑性
変形を行うことは磁気特性を低下させることから、十分
な磁気特性を得るために、一般には、材料は開放螺旋体
に変形された後に、焼きなまし(アニール)される。し
かし、一度コイルを巻き付けた後は焼きなましを行うこ
とはできない。
気特性の低下を抑えるために、磁性材料の塑性変形を最
小限にすべく構成した。この目的のため、磁性材料は、
例えば、図3に示されるように、ほぼ波線e1、e2に
沿って切断され、螺旋体の一巻として形成されるワイヤ
3’の形を有している。複数の個々の螺旋体は図4に示
した如く形成されることが望ましく、前述した如く螺旋
体はコイルの嵌め込みが可能となっており、個々の螺旋
体の塑性変形だけは、磁心3の端部16,16’を互い
に対向させるために、コイルの嵌め込み後に行われる。
磁心の端部16,16’は磁気回路のある平面に実質的
に直交する方向(O)に回転により変形させられ、用途
に適した特定の幅の空隙を形成する。
は、端部16,16’間からコイルを磁心に挿入可能と
なるよう、磁気回路の配置されている平面に実質直交す
る方向(O)に対し必要な離隔距離に対応させて調整さ
れることが望ましい。各々の螺旋体を形成すべく螺旋体
を切断した長さ方向の厚さ(E)は、実質的に直交する
方向(O)に対する磁気回路の端部16,16’の回転
による変形後に調整されることが望ましく、端部は指定
の空隙をもって隔てられる。この場合、切断の厚みEは
空隙の長さにほぼ等しいものとする。
の形成又は螺旋体の切り離し後に行うことが望ましく、
その結果、焼きなましを行った後に磁気回路を塑性変形
するのは磁気回路の端部16,16’を接近させること
のみとなる。
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、この記入により本発明は添付図面の構成に限定
されるものではない。
ルとコイルの斜視図である。
気ワイヤの図である。
れる磁心の図である。
させた状態を示す斜視図である。
態を示す斜視図である。
ルから磁心に移動させる状態を示す斜視図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 僅かに円錐状を呈する外周面(14)を
有するマンドレル(12)に導線(6)を巻き付けてコ
イル(2)を製作する工程と、端部(16、16’)を
有する開口螺旋体として形成された磁心(3)にコイル
(2)を挿入する工程とを備え、前記螺旋体は、この螺
旋体を構成する磁性材料に指定された磁気特性が備わる
前に形成されると共に、磁心の端部(16,16’)を
互いに近接させるためにこれら両端部をコイルを備えた
磁気回路の配置されている平面に対し実質垂直な方向
(O)に変形させることを特徴とする電気コイル(2)
と磁心(3)とを有するコイルを備えた磁気回路の製造
方法。 - 【請求項2】 コイル(2)をマンドレル(12)から
の除去中に磁心(3)へ挿入することを特徴とする請求
項1に記載のコイルを備えた磁気回路の製造方法。 - 【請求項3】 コイル(2)を磁心(3)へ容易に挿入
可能とするために、磁心(3)の端部(16)がマンド
レル(12)の遊端(13)に設けられた穴(15)に
挿入されることを特徴とする請求項2に記載のコイル備
えた磁気回路の製造方法。 - 【請求項4】 コイルの巻付前又は巻付中において、コ
イル(2)の挿入端部(19)を形成するために端部プ
レート(4)がマンドレル(12)上に配置され、この
端部は一番最初に磁心(3)に挿入されることを特徴と
する請求項1〜3のいずれかに記載のコイルを備えた磁
気回路の製造方法。 - 【請求項5】 電気コイル(2)と磁心(3)とを備
え、コイル(2)は、導線(6)並びにコイル(2)の
各端に設けられる端部プレート(4)及びコネクター
(5)を備え、コイルは円環状に形成された磁気ワイヤ
で作成された磁心に嵌め込まれているコイルを備えた磁
気回路。 - 【請求項6】 コイル(2)の内側の空洞(7)が僅か
に円錐状を呈していることを特徴とする請求項5に記載
のコイルを備えた磁気回路。 - 【請求項7】 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方
法で製造されたことを特徴とする請求項5及び6のいず
れかに記載のコイルを備えた磁気回路。 - 【請求項8】 円環状の磁心(3)に嵌め込まれたコイ
ル(2)を備え、前記コイルが巻付けられるマンドレル
(12)を有し、このマンドレルは僅かに円錐状の外周
面(14)を呈することを特徴とするコイルを備えた磁
気回路の製造装置。 - 【請求項9】 円錐の角αに関し、Tanαの値が0.
001〜0.01であることを特徴とする請求項8に記
載のコイルを備えた磁気回路の製造装置。 - 【請求項10】マンドレル(12)の遊端(13)に磁
心(3)の端部(16)を挿入可能とするための穴(1
5)を設けたことを特徴とする請求項8又は9のいずれ
かに記載のコイルを備えた磁気回路の製造装置。 - 【請求項11】コイル(2)をマンドレル(12)から
十分に押し出す押圧装置(20)を備えたことを特徴と
する請求項8〜10のいずれかに記載のコイルを備えた
磁気回路の製造装置。 - 【請求項12】押圧装置(20)の形状がフォーク状で
あることを特徴とする、請求項11に記載のコイルを備
えた磁気回路の製造装置。
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