JP2005034901A - 電磁拡管成形用コイル - Google Patents

Abstract

【課題】 導体の曲げ半径が小さい部位がなく、繰り返し使用しても、電磁気反発力の集中による破損がおきにくく、更に軽量で省体積である電磁拡管成形用コイルを提供する。
【解決手段】 導体２は、軸心１の周面における巻回時の湾曲半径よりも若干小さな湾曲半径となって、軸心１の孔３を挿通して軸心内部に入るが、軸心１の長手方向には屈曲しない。そして、導体２は、軸心内部において、滑らかに湾曲してその延長方向を軸心１の基端部側に向け、軸心１の中心部（中心線５）を通って、コイル基端部側に導かれる。この場合に、この軸心内部における導体の湾曲部１０１は軸心内面に接触している。軸心１の導体２が巻回される周面の半径をＲ１、軸心の内径をＲ２としたとき、０．５≦（Ｒ２／Ｒ１）≦０．９５である。
【選択図】 図１

Description

本発明は金属管等を電磁成形するために使用する電磁拡管成形用コイルに関する。

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、極めて短時間に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、外型に押し付けられて成形される技術である。

電磁拡管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。

従来、これらの電磁拡管成形に使用するコイルは、絶縁性樹脂からなる軸心に円形断面の導線を巻回させた構造を有している（特開昭５５−４２１４０号公報：特許文献１）。

図３は従来の電磁拡管成形方法を示す斜視図である。半円形の切り込みを有する分割型を組み合わせて円形の孔を設けた外型１２に、円筒状のアルミニウム合金製ワーク１１を挿入し、このワーク１１内に電磁拡管成形用コイル１３を挿入する。そして、コイル１３からワーク１１に電磁力を付与し、磁場の反発力によりワーク１１を外型１２に向けて拡管し、ワーク１１の外面を外型１２により成形する。

この場合に、コイル１３をワーク１１の一方の端部からワーク１１内に挿入するため、コイル１３の挿入先端でない方の端部（基端側）に導体の両端を配し、これに端子１４を設けて外部接続用のリード線と接続するようになっている。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、コイル１３の内部導体１５は、基端部からコイル１３の軸心の内部空間１６を通じて先端部へ至り、先端部にて曲げられて軸心表面１７に取り回され、軸心周囲を巻回して基端部へ戻るように配置される。なお、図４（ａ）と図４（ｂ）とは断面の切断線が直交する。この際、ワーク成形の際に導体が受ける反発力が一部分に集中することを避けるため、先端部１８においては導体１５の曲げ半径ができるだけ大きくなるように取り回される。例えば、従来の電磁拡管用コイルにおいては、図４（ａ）に示すように、先端部１８において導体１５を半円弧状に湾曲させて折り返している（特開平６−２３８３５６号公報：特許文献２）。

特開昭５５−４２１４０号公報 特開平６−２３８３５６号公報

しかしながら、この従来技術においては、図４（ａ）に示す断面においては、導体１５はコイル１３の先端部１８で半円弧状に湾曲しているが、コイルの軸心表面１７においては、この半円弧状に湾曲してコイル基端部に向けて折り返された導体１５は軸心の周方向に向けて９０°の角度で曲げられる。このため、従来技術においては、未だ、曲げ半径が小さい箇所が存在する。特に、小径コイルにおいては、導体の径に対して、曲げ半径が更に小さくなる。

このように曲げ半径が小さいと、この部分で電磁気反発力が集中してしまい、電磁拡管成形用コイルを繰り返し使用した場合に、破壊しやすいという問題点がある。

また、冷却効果を得るため中空断面の導体を使用する場合は、取り回しの際に曲げ半径が小さいと中空部が潰れてしまい、冷却効果が満足に得られない虞がある。

更に、従来のコイル構造では、端部での導線の取り回しに余分な長さが必要であったため、コイルの全体の長さに対して成形できる長さが短いという問題点があった。又は、この取り回しのための余分な長さがあるために、余分な導体及び樹脂が必要であり、この余分な導体及び樹脂のためにコイルの重量が不要に増大している。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、導体の曲げ半径が小さい部位がなく、繰り返し使用しても、電磁気反発力の集中による破損がおきにくく、更に軽量で省体積である電磁拡管成形用コイルを提供することを目的とする。

本発明に係る電磁拡管成形用コイルは、筒状の軸心と、コイル基端部側から前記軸心の周面に巻回され、コイル先端部側で前記軸心の内部に移り、この軸心内部を通って前記コイル基端部側に導出された導体と、を有する電磁拡管成形用コイルにおいて、前記導体はコイル先端にて前記軸心の周面から前記軸心の長手方向に曲がることなく前記軸心を挿通して前記軸心の内部に入り、軸心内部にて湾曲してその延びる方向をコイル基端部側に向け、この導体の軸心内部の湾曲部は前記軸心の内面に接触していることを特徴とする。

この電磁拡管成形用コイルにおいて、前記軸心の前記導体が巻回される周面の半径をＲ１、前記軸心の内径をＲ２としたとき、０．５≦（Ｒ２／Ｒ１）≦０．９５であることが好ましい。

本発明によれば、導体の歪が少なくなるように軸心に導体が巻回され、配置されているので、電磁拡管成形用コイルを繰り返し使用しても、破損しにくく、また、コイル先端まで導体を巻回することができるので、軽量及び小型の電磁拡管成形用コイルを得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る電磁拡管成形用コイルを示す図である。絶縁性筒状の軸心１は、コイル先端にフランジ部１ａが設けられており、この軸心１の周面に、導体２が巻回されている。この導体２は軸心１の周面から、軸心１に設けた孔３を介して軸心１の内部に導入されている。この場合に、導体２は、軸心１の周面における巻回時の湾曲半径よりも若干小さな湾曲半径となって、軸心１の孔３を挿通して軸心内部に入るが、軸心１の長手方向には屈曲しない。そして、導体２は、軸心内部において、滑らかに湾曲してその延長方向を軸心１の基端部側に向け、軸心１の中心部（中心線５）を通って、コイル基端部側に導かれる。この場合に、この軸心内部における導体の湾曲部１０１は軸心内面に接触している。これにより、湾曲部１０１は、軸心内部において、最大限の曲率半径をもって湾曲することができる。なお、軸心１の周面に巻回された導体２は周面に絶縁性樹脂４を充填することにより、相互に電気的に分離されると共に、固定される。

上述の如く構成された電磁拡管成形用コイルにおいては、コイル先端における導体２の折り返し部において、導体２は、コイル先端の軸心１の周面では軸心内部に入るために巻回半径より若干小さな半径になるように変形するだけであり、従来のように、９０°で曲がることはない。また、軸心内部においては、軸心１の半径方向及び軸方向に広大な内部空間が存在するので、導体２はこの部分で大きな曲率半径でもって湾曲することができる。この場合に、導体２は軸心周面における巻回方向、即ち、軸心１の周方向と、軸方向とに移動しながら捻れるようにして、軸心１の中心（中心線５）まで導かれるが、湾曲中心は必ず孔３が設けられた軸心内部への導体導入部よりも基端部側に位置する。換言すれば、導体２は、軸心内部においては、コイル先端部の孔３の位置、即ち軸心内部への導体導入部よりもコイル先端側には存在せず、導体導入部よりも常にコイル基端部側に存在するので、この導体２の湾曲半径は自由度が大きく、極めて大きなものとすることができる。

このため、本実施形態においては、コイル使用時に電磁気反発力が集中せず、導体２の疲労破損を防ぐことができる。また、導体２として、中空導体を使用する場合は、導体の取り回しに際し、中空部が潰れることを防止できる。

また、前述の如く、導体２は、コイル先端の孔３が位置する部分よりも、コイル基端部側に存在するので、軸心１の先端と、孔３との間の距離（余部）が短く、このため、電磁拡管成形コイルを軽量化及び小型化することができる。

本発明においては、軸心１の導体２が巻回される周面の半径をＲ１、軸心１の内径をＲ２としたとき、０．５≦（Ｒ２／Ｒ１）≦０．９５であることが好ましい。Ｒ２／Ｒ１が０．５より小さいと、取り回しに必要な導体２の曲げ半径が小さくなる。また、Ｒ２／Ｒ１が０．９５を超えると、軸心１内部を通る導体２と軸心１周面に巻回された導体２との間の距離が近くなりすぎるため、電磁拡管成形コイルの繰り返し使用によって、軸心及び管に充填した樹脂４が破損しやすく、強度が低下する。このため、０．５≦（Ｒ２／Ｒ１）≦０．９５とすることが好ましい。

なお、軸心内部は絶縁性を高めるため、及び導体の振動を抑制するため、最終製品としては、絶縁性樹脂を充填するが、コイル径が大きい場合、又は投入エネルギーに対して十分な導体サイズを有している等の場合は、絶縁性樹脂を充填せず、中空のままであってもよい。また、導体２の湾曲部１０１のみ中空にすることも可能である。更に、本コイルに使用する導体は、円形断面に限らず、角形断面又は円形若しくは角形の中空断面のいずれを使用することも可能である。

本発明の実施形態に係る電磁拡管成形用コイルを示す断面図である。 同じく、本実施形態の電磁拡管成形用コイルの軸心周面に巻回された導体を示す図である。 従来の電磁拡管成形方法を示す図である。 従来の電磁拡管成形用コイルを示す図である。

符号の説明

１；軸心
２；導体
３；孔
４；絶縁性樹脂
５；軸心の中心線
１１；ワーク
１２；外型
１３；電磁拡管成形用コイル
１４；端子
１０１；湾曲部

Claims (2)

1. 筒状の軸心と、コイル基端部側から前記軸心の周面に巻回され、コイル先端部側で前記軸心の内部に移り、この軸心内部を通って前記コイル基端部側に導出された導体と、を有する電磁拡管成形用コイルにおいて、前記導体はコイル先端にて前記軸心の周面から前記軸心の長手方向に曲がることなく前記軸心を挿通して前記軸心の内部に入り、軸心内部にて湾曲してその延びる方向をコイル基端部側に向け、この導体の軸心内部の湾曲部は前記軸心の内面に接触していることを特徴とする電磁拡管成形用コイル。
2. 前記軸心の前記導体が巻回される周面の半径をＲ１、前記軸心の内径をＲ２としたとき、０．５≦（Ｒ２／Ｒ１）≦０．９５であることを特徴とする請求項１に記載の電磁拡管成形用コイル。
   

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