JP2004040045A - 電磁拡管用コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁拡管時にワークを均一に変形させることができ、高強度材の電磁拡管加工及び高変形量材の電磁拡管加工に使用しても、導体素線を被覆する絶縁樹脂が破損することがなく、繰り返し使用しても絶縁樹脂が破損したり絶縁性が劣化することがない電磁拡管用コイルを製造することができる電磁拡管用コイルの製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁性のボビン部９に周囲が絶縁物で被覆された導体素線１が巻回された電磁拡管用コイルを製造する方法である。先ず、ボビン部９を同一材料で一体的に製造し、ボビン部９の両端部の軸心を旋盤の心押金で位置決めし、前記導体素線を巻回する最小径部１０を旋削加工により形成し、最小径部１０に導体素線１を巻回し、周囲に外周樹脂を含浸した後、ボビン部９の両端部の前記軸心を旋盤の心押金で再度位置決めし、前記外周樹脂の不要部を旋削加工して除去する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の電磁成形に使用する電磁拡管用コイルの製造方法に関する
【０００２】
【従来の技術】
電磁拡管成形は、高電圧で蓄荷電されている電荷を、通電コイルに瞬時に放電させ、極めて短時間の強力な磁場を形成することにより、この磁場内におかれたワークが磁場の反発力によって強い拡張力を受け、外型に押しつけられて成形される技術である。
【０００３】
電磁成形は電気の良導体であるアルミニウム合金の成形に適しており、アルミニウム合金管に溝を形成したり、アルミニウム合金管同士を接合するような加工に使用されている。また、アルミニウム合金管の端部を折り曲げる加工と、大径管のカシメ等のように変形量が大きい加工と、高強度材料の加工とに、電磁拡管成形の適用が検討されている。例えば、車両、自動車及び二輪車等のフレーム材の加工又はカシメ等に対する適用が検討されている。
【０００４】
従来、これらの電磁拡管成形に使用するコイルは、特開平７−１５３６１７号公報及び特開平６−２３８３５６号公報に示されているように、絶縁性樹脂からなる軸心に断面円形の導線（銅線）を巻きつけると共に、導線間の空間部に絶縁性樹脂を充填する構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような方法で電磁拡管用コイルを製造しようとすると、導線の外側を覆う外周の絶縁性樹脂を高精度で形成することが困難であり、このため、コイルに対して、導体素線が偏心してしまうことがあった。このような偏心したコイルで電磁拡管成形すると、ワークの拡管が著しく不均一になるという問題点がある。
【０００６】
また、上述の高強度材加工及び変形量が大きい加工を行う場合、導体素線自体にも大きな反発力が印加されるため、偏心したコイルでは樹脂層の薄い部分から破損してしまう虞がある。更に、この部位の絶縁樹脂は熱膨張係数が小さいため、コイルを繰り返し使用した場合に、導体素線に発生したジュール熱により導体素線が熱膨張し、絶縁性樹脂との熱膨張の差から、樹脂に隙間が発生し、破損の原因となるという問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、電磁拡管時にワークを均一に変形させることができ、高強度材の電磁拡管加工及び高変形量材の電磁拡管加工に使用しても、導体素線を被覆する絶縁樹脂が破損することがなく、繰り返し使用しても絶縁樹脂が破損したり絶縁性が劣化することがない電磁拡管用コイルを製造することができる電磁拡管用コイルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電磁拡管用コイルの製造方法は、絶縁性のボビン部に周囲が絶縁物で被覆された導体素線が巻回された電磁拡管用コイルを製造する方法において、前記ボビン部を同一材料で一体的に製造する工程と、前記ボビン部の両端部の軸心を旋盤の心押金で位置決めし、前記導体素線を巻回する最小径部を旋削加工により形成する工程と、前記最小径部に前記導体素線を巻回する工程と、周囲に外周樹脂を含浸する工程と、前記ボビン部の両端部の前記軸心を旋盤の心押金で再度位置決めし、前記外周樹脂の不要部を旋削加工して除去する工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例方法により製造された電磁拡管用コイルを示す断面図、図２はその導体素線を示す断面図、図３はボビン部を示す図である。
【００１０】
絶縁性樹脂からなるボビン部９はコイルの芯に相当する部分であり、その基端部にフランジ部９ａが設けられ、先端側の部分がワーク内に挿入される。そして、このワーク内に挿入されるボビン部９は、その周面に、コイル軸方向に基端部側から先端部側に向けて、外径が中間の中間径部１１と、外径が最も小さい最小径部１０と、外径が中間の中間径部１１と、外径が最大の最大径部１２とがコイル軸方向に隣接するように、形成されている。そして、相互に隣接する先端部側の中間径部１１と最大径部１２との間の外径差により段差４が形成され、最小径部１０とその両隣の中間径部１１との間の外径差により２個の段差５が形成されている。
【００１１】
一方、コイルの導体素線１は断面が矩形または正方形をなしている。この導体素線１には、導体を絶縁するために、絶縁性物質２が巻回されている。この導体素線１は、ボビン部９の最小径部１０に密に１層巻回されている。つまり、導体素線１は、最小径部１０と中間径部１１との間の２個の段差５間に形成される凹部に嵌り込むようにして、最小径部１０の周面に巻回されており、図２に示すように、隣接する導体素線１間は隙間がないように密接している。従って、導体素線１の周囲に被覆されたガラス繊維２の厚さがＴであるとすると、コイル軸方向に隣接する導体素線１の素線間隔Ｈが２Ｔである。そして、これらの巻回された導体素線１の外面上と、中間径部１１上には、絶縁物３が被覆されている。この絶縁物３は、段差４とフランジ９ａとの間に形成される凹部に嵌り込むようにして、導体素線１の外面及び中間径部１１の周面上に保持され、固着されている。このようにして、絶縁物３は、導体素線１と中間径部１１とを被覆しており、この絶縁物３の外面と最大径部１２の周面とがほぼ面一になるような厚さを有している。
【００１２】
本実施例の導体素線１は、絶縁性物質２により絶縁被覆されている。この絶縁性物質２にはガラス繊維等にエポキシ樹脂等を含浸させた繊維強化樹脂が使用され、この絶縁性物質２によって素線の周囲が補強されるため、通電時において、導体素線１の変形を低減することができる。また、導体素線１の断面は、相対する素線表面が相互に平行となるものであり、絶縁性物質２の厚さをＴとしたとき、導体素線１の配列ピッチＨが、Ｈ＝２Ｔとなるように、ボビン部９に巻回されている。このため、素線間の絶縁性の厚さは均一となり、強化された絶縁性物質２のみが存在するので、通電によりコイルに膨張力が印加されても、力が分散されることで、絶縁層の破損が軽減される。また、隣接する導体素線１との表面同士が平行であるため、樹脂含浸時に無用な空孔が入り込んで絶縁性を損ねてしまう余地が少ない。
【００１３】
更に、段差４とフランジ部９ａとの間の凹部に外周絶縁物３が保持され固着されているため、この外周絶縁物３は、導体素線１とワークとを絶縁すると共に、導体素線１を被覆し、これを取り囲んで保持する。これにより、外周絶縁物３は、通電時に受ける力によって導体素線１が外側に膨張し、変形することを防止する作用を有する。本実施例のコイルは、導体素線１間には隙間が実質的に存在しない構造を有するため、導体素線１の熱膨張を防ぎ、導体素線１をボビン部９の周面に保持するのは、主として、外周絶縁物３による締め付け力であり、ボビン部９の端部に段差４を設けることによって、外周絶縁物３がボビン部９に強固に固定され、その結果、使用時にも導体素線１が安定する。この段差４の幅（コイル軸方向の長さ）は、外周絶縁物３の固着を強固にするために、１０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
次に、上述の如く構成された電磁拡管コイルの製造方法について説明する。先ず、図３に示すボビン部９（フランジ部９ａを含む）を、同一の材料から一体的に成形する。このように、ボビン部９及びフランジ部９ａを一体的に成形することにより、従来のように、底部（フランジ部）を接合してボビン部を製造した場合の接合ズレに起因する不都合と、使用時の接合面から歪が発生することを防止することができる。なお、このボビン部９及びフランジ部９ａの材質としては絶縁性の樹脂が通常使用される。
【００１５】
このボビン部９の加工においては、ボビン用素材の両端の軸心を旋盤の心押金で位置決めし、導体を巻回させる部分である最小径部１０、中間径部１１及び最大径部１２を旋削加工によって形成する。これによって、後の工程で巻回する導体素線を偏心させずに巻回することができる。
【００１６】
その後、このボビン部９の最小径部１０に導体素線１を巻回する。前述の如く、導体素線１にはガラス繊維２が被覆されていて、導体素線１同士を絶縁している。なお、この導体素線１の巻回方法は、Ｈ＝２Ｔとなるように、ボビン部９に巻回するものであり、これによって、導体素線１はらせん状に巻かれた状態で隣接する導体素線１との表面同士が平行になる。
【００１７】
その後、導体素線１の外周面及び中間径部１１に絶縁性樹脂を含浸させ、外周絶縁物３を被着させる。この場合に、導体素線１同士は、絶縁性物質２を間に挟んで密着している。このため、導体素線１と絶縁性樹脂との間の熱膨張係数の差に起因する不都合を回避することができる。
【００１８】
その後、ボビン部９を製造したときと同一の軸心を旋盤の心押金で位置決めし、この軸心を保持して再度旋削加工することにより、外周絶縁物３の余分な部分を除去する。これにより、外周絶縁物３の外周面は、最小径部１０の周面と同軸的になり、従って、外周絶縁物３の外周面と、導体素線１の外周面と、ボビン部９の最小径部１０の周面とが同軸的になり、偏心がない電磁拡管用コイルが製造される。以上のようにして製造された電磁拡管用コイルによって、ワークを均等に成形することができる。なお、導体素線を巻回させる際の構成上の必要性から、ボビン部９の一部を切断したり、穿孔する等の加工を施し、別の樹脂で充填した場合でも、ボビン部を旋削加工する際の軸心と外面樹脂を旋削加工する際の軸心とが同一であれば、本発明の範囲に入るものである。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボビン部の最小径部の成形から同一の軸心を基準として旋削加工により成形しており、外周絶縁物の外周面と、導体素線の外周面と、ボビン部の最小径部の周面とが同軸的になり、偏心がない電磁拡管用コイルを製造することができる。従って、本発明により製造された電磁拡管用コイルによって、ワークを均等に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電磁拡管用コイルの導体素線を示す断面図である。
【図２】同じく、この電磁拡管用コイルを示す断面図である。
【図３】同じく、このボビン部を示す断面図である。
【符号の説明】
１：導体素線
２：絶縁性物質
３：外周絶縁物
４、５：段差
９：ボビン部
１０：最小径部
１１：中間径部
１２：最大径部

Claims (1)

1. 絶縁性のボビン部に周囲が絶縁物で被覆された導体素線が巻回された電磁拡管用コイルを製造する方法において、前記ボビン部を同一材料で一体的に製造する工程と、前記ボビン部の両端部の軸心を旋盤の心押金で位置決めし、前記導体素線を巻回する最小径部を旋削加工により形成する工程と、前記最小径部に前記導体素線を巻回する工程と、周囲に外周樹脂を含浸する工程と、前記ボビン部の両端部の前記軸心を旋盤の心押金で再度位置決めし、前記外周樹脂の不要部を旋削加工して除去する工程とを有することを特徴とする電磁拡管用コイルの製造方法。

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