JP2003031421A

JP2003031421A - リングコア及びその製造方法

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Publication number: JP2003031421A
Application number: JP2001318397A
Authority: JP
Inventors: Juetsu Tamochi; 壽悦多持; Tamio Yokoyama; 多美夫横山
Original assignee: Denki Shizai Kk; Fukae Kosakusho Kk
Current assignee: Denki Shizai Kk; Fukae Kosakusho Kk
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2003-01-31
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: JP3790147B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性がよく、しかも寸法精度のよいリング
コア及びその製造方法を提供する。【解決手段】環状の鉄心の一部に間隙部１１が設けら
れたリングコア１０であって、プレス加工された多数枚
の同一形状の鉄心片１２が積層され、しかも、上下の鉄
心片１２は、凹凸のかしめ部１３、接着剤、溶接の何れ
か１又は２以上によって接合されているリングコア１０
及び帯板状の珪素鋼板４０から、プレス加工によって、
リング状の鉄心片３４を順次打ち抜いて積層及び固定す
るリングコアの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電流センサーやノ
イズフィルターに適用可能なリングコア及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電流センサーには、図８に示すよ
うに、一部に間隙部７１を有するＣ字状のリングコア７
０が使用されていた。このリングコア７０の製造にあっ
ては、方向性電磁鋼板を所定直径の芯材に巻付け、終端
部を溶接止めした後、必要寸法に切断し、更に、間隙部
７１を形成して製品としていた。なお、７２はスポット
溶接部を示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法に係るリングコア７０は、所謂カットコアであ
るので、磁気特性は比較的良いが、製造工程が複雑で自
動化しにくいという問題があった。更には、巻鉄心であ
るのでカットコアの内径や外径の寸法精度が正確でな
く、しかも、電磁鋼板に場所による透磁率のバラツキが
あるとそれに影響され易いという問題があった。本発明
はかかる事情に鑑みてなされたもので、生産性がよく、
しかも寸法精度のよいリングコア及びその製造方法を提
供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う第１の発
明に係るリングコアは、多数枚の同一形状の鉄心片が積
層され、しかも、上下の前記鉄心片は、凹凸のかしめ
部、接着剤、溶接の何れか１又は２以上によって接合さ
れている。第１の発明に係るリングコアにおいて、鉄心
片は一部に間隙部が設けられたＣ字又はＧ字形状に実質
的になっているもの、鉄心片の外側形状は実質的に真
円、長円、角形、矩形のいずれか１になっているもの、
いずれも適用される。

【０００５】第２の発明に係るリングコアは、多数枚の
同一形状の鉄心片が積層され、前記鉄心片の幅方向の断
面積×その部分を横切る平均透磁率が全周にわたって実
質的に等しくなっている。これによって、部分的な磁気
飽和の生じにくい磁気特性のより均一なリングコアを提
供できる。この第２の発明に係るリングコアの具体例と
しては、前記鉄心片の外側形状は、実質的に矩形状とな
って、しかも、前記鉄心片の圧延方向に実質的に直交す
る辺の幅は他の辺の幅より広くなっているリングコアが
ある。また、第２の発明に係るリングコアの具体例とし
ては、積層された前記鉄心片は溶接又はかしめによって
接合され、しかもこの接合された部分の前記鉄心片の幅
は広くなっている。これによって、部分的な磁気飽和が
生じにくく、磁気特性のより均一なリングコアとなる。

【０００６】また、第３の発明に係るリングコアは、多
数枚の同一形状の鉄心片が積層され、しかも、上下の前
記鉄心片は、凹凸のかしめ部、接着剤、溶接の何れか１
又は２以上によって接合されているリングコアにおい
て、珪素鋼板からなる前記鉄心片の圧延方向が一枚毎又
は複数枚毎異なっている。この場合、鉄心片の圧延方向
を、３６０度を３以上の自然数で割った角度毎（例え
ば、２２．５度、３０度、３６度、４５度、６０度、７
２度、９０度、１２０度等）に順次変えたものを積層す
るのが好ましい。これによって、珪素鋼板の圧延方向に
対する透磁率の差があっても、実質的に同一磁気特性の
リングコアを製造できる。

【０００７】次に、第４の発明に係るリングコアの製造
方法は、帯板状の珪素鋼板から、プレス加工によって、
リング状の鉄心片を順次打ち抜いて、同一形状の前記鉄
心片を積層状態で固定している。ここで、前記鉄心片
は、完全に閉じたリングとなっているものの他、前記鉄
心片は一部に間隙を有するＣ字又はＧ字形状となってい
るものも含まれる。また、第４の発明に係るリングコア
の製造方法において、前記各鉄心片にはプレス加工によ
って、凹凸のかしめ部が形成され、更に前記かしめ部を
利用して、該鉄心片の打ち抜きと同時に前記鉄心片が順
次積層されるのが好ましい。そして、第４の発明に係る
リングコアの製造方法において、前記各鉄心片は前記珪
素鋼板の圧延方向を一枚毎又は複数枚毎順次変えて積層
しているのが好ましい。この場合、鉄心片の圧延方向
を、３６０度を３以上の自然数で割った角度毎（例え
ば、２２．５度、３０度、３６度、４５度、６０度、７
２度、９０度、１２０度等）に順次変えたものを順次積
層してかしめるのが好ましい。実質的に同一磁気特性の
リングコアを製造できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１（Ａ）は本発明の第１
の実施の形態に係るリングコアの平面図、（Ｂ）は同リ
ングコアの側面図、（Ｃ）は同リングコアの部分拡大断
面図、図２は同リングコアの製造方法を示す図面であっ
て、（Ａ）は同リングコアの製造工程を示す平面図、
（Ｂ）は間隙部を形成するパンチの配置図、（Ｃ）は積
層状態のリングコアの平面図である。図３は同リングコ
アの変形例に係るリングコアの平面図、図４は本発明の
第２の実施の形態に係るリングコアの斜視図、図５は同
リングコアの製造方法の説明図、図６は本発明の第３の
実施の形態に係るリングコアの説明図、図７は本発明の
第４の実施の形態に係るリングコアの説明図である。

【０００９】図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明
の第１の実施の形態に係るリングコア１０は、内側に開
口部１１ａを有し、開口部１１ａと外側を連通する間隙
部１１が環状の鉄心の一部に設けられ、Ｃ字形の多数枚
の同一形状の鉄心片１２を積層して構成されている。各
鉄心片１２は凹凸のかしめ部１３によって接合されてい
る。かしめ部１３はこの実施の形態においては、平面視
して円形の凹部１７と凸部１８によって形成され、下部
の鉄心片１２の凹部１７に直上部の鉄心片１２の凸部１
８をはめ込むことによって、上下の鉄心片１２の連結を
行っている。なお、最下部の鉄心片１２ａは直上部の鉄
心片１２の凸部１８が嵌入する丸孔１９が形成されてい
る。この実施の形態においては、リングコア１０の外径
は例えば２７ｍｍ、内径は１８ｍｍ、厚みは５ｍｍ、間
隙部１１の幅は４ｍｍ程度で、鉄心片１２には０．３〜
０．３５ｍｍの方向性珪素鋼板を使用したが、本発明は
この数字に限定されるものではなく、例えば、その厚み
が０．５〜０．２ｍｍ程度のものも適用できる。

【００１０】続いて、図２を参照しながら、このリング
コア１０の製造方法について説明する。図２（Ａ）に示
すように、所定の厚み及び幅の帯板状の珪素鋼板の条材
２０を用意し、プレス設備に搬送する。ａ工程で、間隙
部１１を形成する長孔２１を打ち抜く。なお、この長孔
２１を打ち抜くパンチはこの実施の形態においては、図
２（Ｂ）に示すように、８個あって、各パンチ２２〜２
９には進退装置が設けられ、順番に条材２０に異なる角
度で長孔２１を形成するようになっている。ｂ工程で
は、内径３０が打ち抜かれ、ｃ工程では８つのかしめ部
１３が打ち抜かれる。そして、ｄ工程では、外径３１が
打ち抜かれ、Ｃ字形の鉄心片１２はそのままダイ内の鉄
心に、凹凸のかしめ部１３を利用して積層される。積層
された鉄心は図２（Ｃ）に示すように、積層が完了する
と、１／８回転して、次の鉄心片１２が下降して積層さ
れるのを待つことになる。

【００１１】このように、順次プレス加工されて搬送さ
れる鉄心片１２の長孔２１の位置を４５度ずつ時計方向
にずらし、組み立てられている鉄心を金型内で１／８回
転（即ち、４５度）ずつずらすことによって、積層毎に
珪素鋼板の圧延方向が異なり各長孔２１が連続して間隙
部１１となったリングコア１０の組み立てが完了する。
所定枚数の鉄心片１２、１２ａを積層及び固定すること
でリングコア１０の組み立てが完了するが、その次の最
初の鉄心片１２ａのかしめ部に対応する位置にはかしめ
部の直径と同じ丸孔１９を形成しておく。

【００１２】前記実施の形態においては、各鉄心片が一
部に間隙部を有するＣ字形状であったが、例えば、図３
に示すように、間隙部３２の一方の辺３２ａが内側の円
状開口部３３に接しているＧ字形状の鉄心片３４を積層
したリングコア３５であっても本発明は適用される。こ
のリングコア３５の製造にあっては、圧延された珪素鋼
板（方向性珪素鋼板、無方向性珪素鋼板のいずれであっ
てもよい）に、順次間隙部３２が９０度ずつ異なる方向
にある鉄心片を順次打ち抜いて、これを金型内で個々の
鉄心片３４を９０度ずつ回転させながら、積層すること
によって、磁気的特性の均一なリングコア３５を製造で
きる。この場合、帯状の珪素鋼板に幅方向の厚みのバラ
ツキがあっても、リングコア全体の厚みを均一にでき
る。

【００１３】続いて、図４、図５を参照しながら、本発
明の第２の実施の形態に係るリングコア３６及びその製
造方法について説明する。リングコア３６の外側形状は
角部が丸くなってはいるが、実質的に矩形であって、内
側に開口部３７を有して、一部に開口部３７と外側を連
通する間隙部３８が設けられている。このリングコア３
６は多数枚の鉄心片３９を積層して構成されたもので、
各鉄心片３９は４つの角部に設けられたかしめ部１３
（第１の実施の形態と実質的に同じ）によって連結され
ている。このリングコア３６の製造方法を図５を参照し
ながら説明すると、薄い帯状の方向性又は無方向性の珪
素鋼板４０を、順次所定のピッチでａ〜ｉの各工程（ス
テーション）に搬送し、順次プレス加工を行って、最後
のｉ工程で、打ち落とした鉄心片３９を順次、９０度ず
つ回転させながら積層する。

【００１４】即ち、ａ〜ｄの工程では、それぞれ方向が
９０度ずつ異なる複数の鉄心片３９（以下、区別する場
合には、３９−ａ、３９−ｂ、３９−ｃ、３９−ｄとす
る）の間隙部３８を形成する切り抜き部３８ａ、３８
ｂ、３８ｃ、３８ｄをそれぞれ形成する。このとき、一
つの鉄心片３９に複数の間隙部３８は必要ないので、ａ
工程で切り抜き部３８ａが形成された鉄心片３９−ａが
ｂ、ｃ、ｄ工程を通過する場合は、それぞれの工程では
切り抜き部３８ａを形成するパンチは下降しないように
なっている。同じように、ｂ工程、ｃ工程、ｄ工程で間
隙部３８を形成する切り抜き部３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ
が形成された鉄心片３９−ｂ、３９−ｃ、３９−ｄは、
他の工程では切り抜き部を形成するパンチが下降しない
ようになっている。次のｅ工程では、ａ工程及びｃ工程
で間隙部３８が形成された鉄心片３９−ａ、３９−ｃに
対して中央の四角形の開口孔３７ａと、その鉄心片３９
−ａ、３９−ｃの長辺外側の直線部４１、４２を形成す
るための打ち抜き孔４３、４４が形成される。その次の
ｆ工程は、鉄心片３９−ａ、３９−ｃはそのまま通過
し、鉄心片３９−ｂ、３９−ｄに対して、長辺外側の直
線部４５、４６を形成するための打ち抜き孔４７、４８
と中央の開口孔４９が形成される。

【００１５】ｇ工程及びｈ工程においては、それぞれ鉄
心片３９−ａ、３９−ｃと、鉄心片３９−ｂ、３９−ｄ
に対してかしめ部１３が形成される。この実施の形態に
おいてはかしめ部１３は、図１（Ｃ）を参照するよう
に、半抜き状の丸穴となっているが、山形状であっても
よい。なお、リングコア３６の最下部の鉄心片３９はか
しめ部に符合する丸孔となっている。この後、ｉ工程
で、以上のａ〜ｈ工程でプレス加工が行われた鉄心片３
９−ａ、３９−ｂ、３９−ｃ、３９−ｄの、短辺外側５
０〜５３が打ち抜かれて、帯状の珪素鋼板４０から切り
離されて順次積層されるが、この場合、順次積層される
鉄心片３９の群は積層毎に９０度ずつ回転し、更に鉄心
片３９の厚みずつ下降するテーブル上に配置されてい
る。このｉ工程で、所定枚数の鉄心片３９を積層して一
つのリングコア３６が形成される。なお、ｅ工程〜ｈ工
程においては間隙部３８の記載は省略されている。

【００１６】次に、図６に示す本発明の第３の実施の形
態に係るリングコアの矩形の鉄心片５６について説明す
ると、この鉄心片５６においては、珪素鋼板５７が圧延
方向に透磁率が異なっている。即ち、圧延方向Ｒに対す
る平均透磁率をμｓとし、圧延方向Ｒと直交する方向の
平均透磁率μｃとし、圧延方向Ｒに平行な長辺５８の幅
をＷｓ、圧延方向に直交する短辺５９の幅をＷｃとする
と、以下の式（１）を保ちながら鉄心片５６が形成され
ている。 μｓ×Ｗｓ≒μｃ×Ｗｃ・・・・・（１）これによって、鉄心片５６の長さ方向に磁気特性（磁気
抵抗）を一定にすることができ、これを用いて組み立て
たリングコアに、高密度の磁束が通過する場合に、鉄心
の一部飽和等を防止でき、より品質のよいリングコアを
提供できる。なお、符号６０は山形状のかしめ部を示
す。また、通常はμｓ＞μｃとなっているので、式
（１）の結果から、Ｗｓ＜Ｗｃとなり、鉄心片５６の断
面積は幅に比例する。

【００１７】図７（Ａ）、（Ｂ）に示す本発明の第４の
実施の形態に係るリングコアに用いる鉄心片６１、６２
を示すが、かしめ部６３、６４がある部分の鉄心片６
１、６２の幅が外方向に拡幅している。これによって、
かしめ部６３、６４を設けることによって発生する磁気
特性の劣化を、外側に鉄心片６１、６２を広げることに
よってカバーしている。このような構造の鉄心片６１、
６２を用いることによって、部分的な磁気飽和の発生を
防ぐことができる。

【００１８】本発明は前記した実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でのリン
グコア及びその製造方法にも適用できる。例えば、前記
実施の形態は、間隙部を設けたリングコアについて説明
したが、各鉄心片が間隙部を全く有さないリング状のも
のであっても、本発明は適用される。かしめ部には平面
視して円形のものを使用したが、角形であってもよく、
更には側面視して山形状となっていてもよい。また、か
しめ部の数はこの実施の形態では８つ又は４つであった
が、その他の数であってもよい。また、プレス設備にお
ける加工順序も前記実施の形態に限定されず、順番を入
れ換えてもよい。本実施の形態に係るリングコアの製造
方法において、各鉄心片は一枚毎、所定の角度（３６０
／ｎ、ｎは２以上の自然数）回転して積層されている
が、各鉄心片を複数枚毎所定角度回転して積層すること
も可能である。

【００１９】更に、この実施の形態においては方向性珪
素鋼板を用いたが、無方向性珪素鋼板や特別な場合には
鉄等の強磁性板を使用する場合も当然本発明は適用され
る。前記実施の形態においては、各鉄心片の接合は、凹
凸のかしめ部を用いて接合しているが、溶接や接着剤を
用いて各鉄心片を接合することも可能であり、更には、
かしめ、溶接、接着剤を組み合わせて各鉄心片を接合す
ることもできる。また、接着剤を用いて接合する場合に
は、予め鉄心片に接着剤（例えば、感圧性接着剤）を塗
布しておき、積層時に各鉄心片間の圧力によって接合し
てもよいし、加熱して接合するようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】請求項１〜７記載のリングコア及び請求
項８〜１１記載のリングコアの製造方法においては、多
数枚の同一形状の鉄心片が積層され、しかも、上下の鉄
心片は、凹凸のかしめ部等によって接合されているの
で、全部の工程をプレス加工によって行うことができ、
高い精度で自動化が容易である。これによって、従来の
巻型のリングコアより精度の高いリングコアを生産性を
向上させてかつ安価に提供できる。特に、請求項４記載
のリングコアにおいては、鉄心片の幅方向の断面積×そ
の部分を横切る平均透磁率が全周にわたって実質的に等
しくなっているので、その部分への磁束の集中が緩和さ
れ、部分的な磁気飽和が生じにくい、より均一な磁気特
性のリングコアを提供できる。

【００２１】請求項５記載のリングコアにおいては、鉄
心片の外側形状は、実質的に矩形状となって、しかも、
鉄心片の圧延方向に実質的に直交する辺の幅は他の辺の
幅より広くなっているので、圧延方向に直交する側の透
磁率の低い片に対しても磁気飽和を防ぎ、より磁気特性
のよいリングコアを提供できる。請求項６記載のリング
コアにおいては、積層された鉄心片は溶接又はかしめに
よって接合され、しかもこの接合された部分の鉄心片の
幅は広くなっているので、かしめた部分での磁束の集中
を緩和でき、これによって、磁気特性のよいリングコア
を提供できる。請求項７記載のリングコア及び請求項１
１記載のリングコアの製造方法においては、珪素鋼板か
らなる鉄心片の圧延方向が一枚毎又は複数枚毎異なって
いるので、珪素鋼板の厚みのバラツキに対するリングコ
アの厚みのバラツキが平均化される。また、磁気的特性
も平均化されるので、均一な製品の大量生産が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るリン
グコアの平面図、（Ｂ）は同リングコアの側面図、
（Ｃ）は同リングコアの部分拡大断面図である。

【図２】同リングコアの製造方法を示す図面であって、
（Ａ）は同リングコアの製造工程を示す平面図、（Ｂ）
は間隙部を形成するパンチの配置図、（Ｃ）は積層状態
のリングコアの平面図である。

【図３】同リングコアの変形例に係るリングコアの平面
図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係るリングコアの
斜視図である。

【図５】同リングコアの製造方法の説明図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係るリングコアの
説明図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態に係るリングコアの
説明図である。

【図８】従来例のリングコアの斜視図である。

【符号の説明】

１０：リングコア、１１：間隙部、１１ａ：開口部、１
２、１２ａ：鉄心片、１３：かしめ部、１７：凹部、１
８：凸部、１９：丸孔、２０：条材、２１：長孔、２２
〜２９：パンチ、３０：内径、３１：外径、３２：間隙
部、３２ａ：一方の辺、３３：円状開口部、３４：鉄心
片、３５：リングコア、３６：リングコア、３７：開口
部、３７ａ：開口孔、３８：間隙部、３８ａ、３８ｂ、
３８ｃ、３８ｄ：切り抜き部、３９、３９−ａ、３９−
ｂ、３９−ｃ、３９−ｄ：鉄心片、４０：珪素鋼板、４
１、４２：直線部、４３、４４：打ち抜き孔、４５、４
６：直線部、４７、４８：打ち抜き孔、４９：開口孔、
５０〜５３：短辺外側、５６：鉄心片、５７：珪素鋼
板、５８：長辺、５９：短辺、６０：山形状のかしめ
部、６１、６２：鉄心片、６３、６４：かしめ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 27/24 Ｑ (72)発明者横山多美夫福岡県北九州市八幡東区前田2142−３Ｆ電機資材株式会社九州支店内Ｆターム(参考） 5E041 AA02 CA01 CA10 NN14 NN17 5E062 AA04 AC01 AC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数枚の同一形状の鉄心片が積層され、
しかも、上下の前記鉄心片は、凹凸のかしめ部、接着
剤、溶接の何れか１又は２以上によって接合されている
ことを特徴とするリングコア。
【請求項２】請求項１記載のリングコアにおいて、前
記鉄心片は一部に間隙部が設けられたＣ字又はＧ字形状
に実質的になっていることを特徴とするリングコア。
【請求項３】請求項１又は２記載のリングコアにおい
て、前記鉄心片の外側形状は実質的に真円、長円、角
形、矩形のいずれか１になっていることを特徴とするリ
ングコア。
【請求項４】請求項１又は２記載のリングコアにおい
て、前記鉄心片の幅方向の断面積×その部分を横切る平
均透磁率が全周にわたって実質的に等しくなっているこ
とを特徴とするリングコア。
【請求項５】請求項４記載のリングコアにおいて、前
記鉄心片の外側形状は、実質的に矩形状となって、しか
も、前記鉄心片の圧延方向に実質的に直交する辺の幅は
他の辺の幅より広くなっていることを特徴とするリング
コア。
【請求項６】請求項４記載のリングコアにおいて、積
層された前記鉄心片は溶接又はかしめによって接合さ
れ、しかもこの接合された部分の前記鉄心片の幅は広く
なっていることを特徴とするリングコア。
【請求項７】請求項１又は２記載のリングコアにおい
て、珪素鋼板からなる前記鉄心片の圧延方向が一枚毎又
は複数枚毎異なっていることを特徴とするリングコア。
【請求項８】帯板状の珪素鋼板から、プレス加工によ
って、リング状の鉄心片を順次打ち抜いて積層及び固定
することを特徴とするリングコアの製造方法。
【請求項９】請求項８記載のリングコアの製造方法に
おいて、前記リング状の鉄心片は一部に間隙を有するＣ
字又はＧ字形状となっていることを特徴とするリングコ
アの製造方法。
【請求項１０】請求項８又は９記載のリングコアの製
造方法において、前記各鉄心片にはプレス加工によっ
て、凹凸のかしめ部が形成され、更に前記かしめ部を利
用して、該鉄心片の打ち抜きと同時に前記鉄心片が順次
積層されることを特徴とするリングコアの製造方法。
【請求項１１】請求項８〜１０のいずれか１項に記載
のリングコアの製造方法において、前記各鉄心片は前記
珪素鋼板の圧延方向を一枚毎又は複数枚毎順次変えて積
層していることを特徴とするリングコアの製造方法。