JP2005229793A - 磁気コアの製造方法、磁気コア、電磁変換機、時計、および電子機器 - Google Patents
磁気コアの製造方法、磁気コア、電磁変換機、時計、および電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 基材40からプレス加工により磁気コア部16、残留基材部42、および連結部43を形成する。磁気コア部16周縁に切り込み18Aを形成し、これらの切り込み18A間の磁気コア部16を板厚方向に曲げ加工することによって仮固定部18を形成する。基材40を複数枚重ねて磁気コア部16を連結部43から切断すると、磁気コア部16が互いに近接する方向に押圧されて仮固定部18が他の磁気コア部16の切り込み18Aの間にはめこまれ、他の磁気コア部16を仮固定する。通常行われる切断工程でのプレス加工で同時に仮固定を行うので、磁気コア部の仮固定を簡単にできる。
【選択図】 図6
Description
この発明によれば、磁気コア部形成工程における磁気コア部形成のためのプレス加工と合わせて(同時でもよい)仮固定を行うので、従来絶縁性フィルムを巻き付ける場合に比べて、別途仮固定のための工程を特別に設ける必要がなく、製造工程が大幅に簡略化される。これにより製造工程の効率化が図られる。
また、磁気コア部に仮固定部を形成し、この仮固定部により積層された磁気コア部を仮固定するので、従来のような絶縁性フィルムなどの材料が不要となり、製造コストが削減されるとともに、仮固定が簡単となる。
この発明によれば、磁気コア部形成工程では、磁気コア部の周囲に残留基材部および連結部を形成するので、磁気コア部の搬送などの場合にも残留基材部を把持して取り扱えばよいため、磁気コア部の損傷が防止され、取扱性が良好となる。これは磁気コア部が小さく取扱が困難な場合などに特に有用である。また、磁気コア部を基材から切り離す切断工程において仮固定を行うので、磁気コア部形成工程のうち最終工程に近い工程において仮固定を行うことにより、それまでの工程では複数の磁気コア部をそれぞれ別々に取り扱うこととなり、取扱の自由度が高くなる。また、磁気コア部が切り出されると同時に、積層および仮固定も既に行われているので、その後の製造工程での磁気コア部の取扱が容易となる。
この発明によれば、磁気コア部形成工程は基材を複数枚積層して行うので、製造工程の効率化が図られる。なお、この場合には、複数枚積層してプレス加工した磁気コア部をさらに複数組積層して仮固定を行う。
するコーティング工程を備えたことが望ましい。
この発明によれば、コーティング工程により、基材の両面または片面に接着剤がコーティングされているので、仮固定により磁気コア部を積層して仮固定すると自動的に接着剤が積層された磁気コア部の間に介装されることとなる。したがって、これによっても製造
工程の簡略化が図られる。
この発明によれば、基材の両面のうち、より面精度の高い面側に接着剤をコーティングするので、接着剤がより均一にコーティングされ、磁気コア部の密着性が良好となる。これにより、アモルファス磁性体の性能が阻害されることなく、良好に発揮される。
この発明によれば、接着剤の厚みを適切に設定しているので、アモルファス磁性体の性能を損なうことなく、積層された磁気コア部が良好に接着する。
この発明によれば、接着剤のコーティング面にかえりがでるようにプレス加工のプレス方向を設定するので、プレス加工によるかえりが常にコーティング面側に形成される。よって、かえりによる磁気コア部の厚みのばらつきをコーティング面の接着剤の厚みで吸収することが可能となり、安定した厚みの磁気コア部が形成される。反対に、かえりによる磁気コア部の厚みの増加分を接着剤の厚みで吸収するので、磁気コア部を積層した場合にも磁気コアの薄型化が促進される。
この発明によれば、プレス加工の型のパンチ側とダイ側とにおいて、接着剤がコーティングされた面をダイ側に対向させてプレス加工を施すと、プレス加工によるかえりが常に決まった側の面に形成される。したがって、磁気コア部の厚みの管理が簡単になる。これは例えばプレス加工によって磁気コア部の周囲を打ち抜くことによって周囲に残留基材部を形成する場合などでは、接着剤のコーティング面をダイ側にすることによって、プレス加工によるかえりが常にコーティング面に形成されるので、磁気コア部の薄型化が促進される。
この発明によれば、仮固定部を、磁気コア部に対してかしめまたははめあい可能な形状に形成するので、仮固定の際には、積層された磁気コア部がかしめまたははめあいの状態で仮固定される。したがって、仮固定がより確実となり、その後の製造工程においても仮固定が外れるのが良好に防止され、磁気コア部の取扱性がより一層良好となる。
この発明によれば、曲げ加工により仮固定部を形成するので、仮固定部の形成が容易となる。また、この際、磁気コア部の一部を曲げ加工するので、仮固定部のために別途部品を用意したり、部品を組み付けたりするなどの工程が不要となり、磁気コア部の加工工程が簡単となる。
この発明によれば、仮固定部形成工程は磁気コア部の周縁に切り込みを形成して曲げ加工することにより仮固定部を形成するので、一連のプレス加工によって仮固定部が形成される。したがって、磁気コア部形成工程でのプレス加工の間にこれらの加工工程を組み込めば、簡単にかつ効率よく仮固定部の形成が行われる。
また、仮固定部が二箇所の切り込みの間の磁気コア部によって構成されているので、磁気コア部を積層すると、この仮固定部は積層された一段下あるいは一段上の切り込みの間にはめこまれる。したがって、仮固定が確実となる。
この発明によれば、仮固定部の端部と磁気コア部の平面との間の距離が適切に設定されているので、仮固定部が積層された他の磁気コア部の切り込みの間に良好にはめこまれ、仮固定がより一層確実となる。このとき、仮固定部の端部と磁気コア部の平面との間の距離を大きく取れば、複数段下または複数段上の磁気コア部の切り込みまで仮固定部がはまるので、より安定した仮固定が可能となる。
この発明によれば、仮固定部の面方向と磁気コア部の面方向とがなす角度が適切に設定されているので、仮固定部が積層された他の磁気コア部の切り込みに良好にはめこまれ、仮固定が良好かつ確実となる。このとき、仮固定部の面方向と磁気コア部の面方向とがなす角度を大きく取れば、複数段下または複数段上の磁気コア部の切り込みまで仮固定部がはまるので、より安定した仮固定が可能となる。
この発明によれば、仮固定部を磁気コア部の周縁に互いに対向した位置に形成するので、仮固定部が他の磁気コア部を対向した位置で仮固定する。したがって、磁気コア部全体を安定して仮固定することが可能となる。
この発明によれば、磁気コア部において、磁路が形成される部分における磁束密度よりも磁束密度が低い部分に仮固定部を形成するので、磁気コア部の磁路形成を阻害することなく、良好な磁路が形成される。これにより、例えばこの磁気コア部を発電機に使用すれば、良好なスペース効率で必要な発電性能が確保される。
この発明によれば、仮固定部の寸法が適切に設定されているので、磁気コア部の性能を阻害しない範囲内で、仮固定部の固定力が確保される。なお、磁気コア部の周縁に切り込みを形成して仮固定部を形成するので、幅寸法が0.3mmより小さい、または長さ寸法が0.2mmより小さいと、良好に切り込みを入れることができず、必要な固定力を有する仮固定部を形成することができない。
この発明によれば、固着工程において接着剤を加熱して磁気コア部を互いに固着するので、簡単に磁気コア部同士の固定が行われる。従来、絶縁性フィルムを巻き付けて仮固定し、積層した磁気コアの間に接着剤を含浸させる方法では、接着剤がコイルコア巻線部に付着し、これによってもコイルの巻効率が低下してしまうという問題があった。本発明によれば、予め磁気コア部の間に接着剤が介装されているので、加熱するのみで磁気コア部同士が接着されるので、固着工程が大幅に簡略化する。
この発明によれば、接着剤を加熱する際に、荷重付加手順を行うので、磁気コア部同士が互いに所定の荷重下で密着し、固着性が向上する。またこれにより、磁気コア部が互いに剥がれることなく安定して固着されるので、磁気コアの性能が安定する。
この発明によれば、磁気コア部に荷重を付加する治具に、表面の少なくとも磁気コア部と接触する面に離型剤が処理されているので、磁気コア部に荷重が付加されて接着剤が磁気コア部周縁からはみ出した場合でも、接着剤が治具に付着されるのが防止され、治具の耐久性が向上するとともに、磁気コア部の固着工程が良好に行われる。
この発明によれば、ポリテトラフルオロエチレンで構成される離型剤が治具の少なくとも磁気コア部に接触する面にめっきされているので、加重の付加時に磁気コア部周縁からはみ出した接着剤がより付着しにくい。また、ポリテトラフルオロエチレンは耐熱性に優れているので、固着工程において加熱されても劣化や剥離が防止され、固着工程が良好に行われる。
この発明によれば、接着剤が耐熱性樹脂で構成されているので、固着工程では比較的高温で処理されることとなる。したがって、固着工程と後述の焼鈍工程を一つの工程で同時に行うことが可能となり、製造工程が簡単になるとともに、製造コストが低減される。また、接着剤が耐熱性樹脂で構成されるので、製造される磁気コア全体としての耐熱性の向上も達成される。
この発明によれば、焼鈍工程によりプレス加工で生じたひずみによる磁性特性の劣化が回復される。この時、焼鈍工程を固着工程と合わせて同一の無酸素炉内で行うので、製造工程の簡略化および効率化がより一層促進される。
この発明によれば、固着焼鈍温度が適切に設定されているので、固着および焼鈍を同時に同じ温度設定で行うことが可能となり、良好な密着性および良好な磁性特性が同時に得られる。
この発明によれば、無酸素炉内で焼鈍を行うので、焼鈍が良好に行われ、磁気コアの磁気特性が確保される。
この発明によれば、磁気コア部形成工程前、つまり複数の基材を積層する前にそれぞれの磁気コア部の焼鈍を行うので、焼鈍が確実に行われ、各磁気コア部の磁気特性が良好に確保される。これは例えば接着剤として熱硬化性樹脂を使用した場合などでは、磁気コア部形成工程前に焼鈍工程を行うことにより、各磁気コアの磁気特性を確保しながら、固着工程と焼鈍工程とをそれぞれ別に行うことが可能となるので、特に有用である。
この発明によれば、固着工程で仮固定部修正手順を同時に行い、仮固定部の曲げ加工を修正することにより、その平面を磁気コア部の平面に一致させる。磁気コア部を互いに固着した後、不要となる仮固定部が磁気コア部の平面内に配置されるように再度曲げ加工を行うので、仮固定部が固着後の磁気コア平面から突出せず、厚み方向のスペース効率が向上する。
この発明によれば、磁気コアが前述の磁気コアの製造方法によって製造されているので、前述の磁気コアの製造方法と同様の効果が得られ、磁気コアが簡単な製造方法で安価に製造され、製造効率が良好となる。
この発明によれば、磁気コアに予め固定用の孔または切欠が形成されているので、磁気コアが取り付けられる電子機器などの所定の位置に容易に固定される。
この発明によれば、電磁変換機が前述の磁気コアを備えているので、前述の磁気コアの効果と同様の効果が得られ、磁気コアが簡単な製造方法で安価に製造され、製造効率が良好となることにより、電磁変換機の製造コストも低減される。
この発明によれば、コイル導通用の基板が、磁気コア部において接着剤がコーティングされた側の面に配置されているので、この接着剤によって基板を同時に接着することが可能となり、製造工程のさらなる簡略化により電磁変換機の製造コストの低減が促進される。
この発明によれば、アモルファス金属で構成されるコアがコイル枠の凹状部に収納され、コイルがコイル枠外周に巻き回されるので、コイルがアモルファス金属の鋭利な外縁に接触することがない。したがって、アモルファス金属のコア外縁によるコイルの破断防止が確実となる。この場合において、コイルがコイル枠外周に巻き回されているので、従来の絶縁性フィルムが不要となり、絶縁性フィルムの巻き付け作業も不要となるので、巻付力の調整管理も不要となり、電磁変換機の製造工程が簡便となるとともに、歩留まりが向上する。
また、凹状部が、少なくとも一部が開口される断面凹状に形成されているので、凹状部の開口部分からコアを容易に収納でき、電磁変換機の製造作業が簡便となる。
これに対して、本発明の電磁変換機では、従来必要であった絶縁性フィルムが省略可能となり、製造が簡単になり、コイルの断線が確実に防止される。
この発明によれば、コイル枠の凹状部が略コ字形に形成されているので、凹状部の形成が容易となる。また凹状部が略コ字形に形成されることにより、開口部分を大きく形成することが可能となるため、凹状部への磁気コアの収納が容易となり、製造工程が簡略化する。
この発明によれば、コイル枠に回路基板が固定されているので、コイル枠上のスペースが有効に活用され、スペース効率が向上する。これは例えばこの電磁変換機を時計の電波受信用のアンテナに適用する場合では、小さい時計内のスペースにコイル枠および回路基板を収納しなければならないが、このような場合でも、コイル枠上に回路基板が固定され、回路基板に電気素子が実装されるので、スペース効率が向上し、時計の小型化が促進される。
また、例えば電磁変換機が電波受信用のアンテナに適用された場合では、コイル枠上に電気素子が実装された回路基板が固定されているので、回路基板分のスペースにも磁気コアを配置することが可能となる。通常アンテナでは磁気コアが長いほど電波の受信感度が良好となるので、時計を大型化することなく電磁変換機の性能向上が可能となる。
この発明によれば、コイル枠にフランジ部が形成されているので、これらフランジ部の間のコイル枠にコイルを巻き回すと、フランジ部がコイルの巻きくずれ防止の機能を果たす。したがって、巻き回し作業が簡単かつ確実となる。また、コイル枠に所定巻き数のコイルが簡単に巻き回されるので、所定のコイル長が確保され、電磁変換機の性能が安定する。
この発明によれば、コイル枠に固定孔が設けられているので、アモルファス金属の磁気コアに接触することなく電磁変換機をねじ固定することが可能となり、電磁変換機の固定が確実となる。すなわち、従来のコイル枠を有しない電磁変換機の構造では、磁気コアを直接ねじ止めすることができないため、別部材で磁気コアを両側から挟持し、別部材をねじ固定するなどの方法が採用されていた。しかし、このような方法では、固定のために別部材を必要とするため、部品点数増加するとともに構造が複雑となり、また磁気コアを挟持するのみの構造であるため、電磁変換機の固定が不確実であった。これに対して、本発明によれば、このような不具合が解消され固定が確実となるとともに、振動や衝撃にも強くなる。
この発明によれば、時計が前述の電磁変換機を備えているので、前述の電磁変換機の効果と同様の効果が得られ、簡単な製造工程で製造可能となり、コイルの破断防止が確実となる。
また、コイル枠の少なくとも一部がムーブメントの外形形状に沿って形成されているので、電磁変換機をムーブメントの外形形状に沿って配置することが可能となり、ムーブメント内のスペース効率が向上する。したがって、時計の小型化が促進される。また反対に、同じスペースにアモルファス金属の磁気コアをより長く形成することが可能となるので、時計の大型化となることなく、電磁変換機の性能が向上する。
この発明によれば、電磁変換機が電波受信用アンテナであるので、ムーブメントの外形形状に沿って配置されることで磁気コアがより長くなり、受信感度が向上する。また、これにより、良好な受信感度を確保しながら、時計の小型化が促進される。
この発明によれば、電子機器が前述の電磁変換機を備えているので、前述の電磁変換機の効果と同様の効果が得られ、磁気コアが簡単な製造方法で安価に製造され、製造効率が良好となることにより、電子機器の製造コストも低減される。ここで、電子機器としては、時計も含まれる。電子機器が時計である場合には、特に携帯用時計などにおいて各部品が小型となるため、簡単な製造工程によって磁気コア部同士を仮固定でき、取扱が容易となり、特に有用である。
図1には本発明の第一実施形態にかかる電子機器としての時計1の概略図が示されている。この図1において、時計1は、ぜんまいが収納された香箱2を備え、ぜんまいから発生する機械的エネルギーにより輪列20を駆動し、この輪列20からの回転を受けて回転する電磁変換機としての発電機10で電力を発生させている。この発電機10で得られる電力によって図示しない電子回路は発電機10の回転周期を制御し、輪列20を調速している。
図2(A)には、一方のステータ材12Aの平面図が、また図2(B)にはその側面図が示されている。この図2(A)、図2(B)および前述の図1に示されるように、ステータ材12Aは、アモルファス磁性体の薄板で構成される磁気コア部16が複数枚積層された積層体で構成されており、磁気コア部16は互いに接着剤で固着されている。また、ステータ材12Aの両端部には、ステータ材12Aを地板30に固定するための固定用孔(孔)17が形成されている。なお、アモルファス磁性体としては、例えばコバルト系アモルファス金属(CO50%wt以上)として例えば66Co-4Fe-1Ni-14B-15Si(数字は各組成物の重量%)や、鉄系アモルファス金属(Fe50%wt以上)として例えば8Fe-13B-9Si(数字は各組成物の重量%)などが採用できる。
図3には、ステータ材12Aの製造方法のフローチャートが示されている。また図4から図10には、ステータ材12Aの製造工程が示されている。
まず、図3のステップS1〜ステップS3において、基材40(図4参照)から磁気コア部16の形状を形成する磁気コア部形成工程を行う。基材40はアモルファス磁性体の薄板で、例えば厚み10μm〜50μm(本実施形態では約23μm)のものであり、シート状やロール状など任意の供給形態で供給されるものである。この基材40には、予め片面に接着剤としての耐熱性樹脂(例えばポリイミド系樹脂)が塗布されるコーティング工程が行われており、基材40表面には接着剤層50(図5参照)が形成されている。接着剤層50の膜厚は本実施形態では約5μmとなっている。なお、接着剤層50の厚みは、1〜15μm(1μm以上15μm以下)であることが望ましく、より望ましくは、2μm〜8μm(2μm以上8μm以下)であればよい。これらの厚みの範囲内では、接着剤層50による磁気コア部16の必要接着力が確保されると同時に、磁気コア部16の磁気特性を阻害することがない。また、コーティング工程は、基材40のより面精度の細かい(高い)方の片面に対して行われ、これにより、接着剤層50がより均一な厚みで形成される。なお、本実施形態ではコーティング工程は、基材40の光沢面(鏡面:最大面精度0.8μm以下)側に施されており、コーティング工程後において接着剤層50が形成された面の表面粗度Ryは約1.5〜1.7μmとなっている。例えば、接着剤層50を光沢面とは反対側の粗面(梨地面:最大面精度1.6μm以下)に形成した場合には、当該面の表面粗度Ryは約2.1〜2.3μmとなる。これからもわかるように、より面精度の細かい面に接着剤をコーティングすることによって、より均一な厚みの接着剤層50が形成される。なお、接着剤をコーティングするための方法としては、スプレー法、ロールコート法、印刷法、スピンコーティング方などを用いることができる。
図5は、磁気コア部形成工程のプレス加工を示す図である。図5(A)に示されるように、プレス加工はダイ(めす型)61およびパンチ(おす型)62を備えたプレス加工機60により行う。ダイ61には、打ち抜き部41の形状に打ち抜き用の孔63が形成されている。また、パンチ62の形状は、打ち抜き部41に応じた形状となっている。このようなプレス加工機60のダイ61に、基材40を載置する。この時、基材40は、接着剤層50がダイ61に対向するように配置する。この状態で、パンチ62によって基材40を打ち抜くと、打ち抜き部41が打ち抜かれ、磁気コア部16、残留基材部42、および連結部43が形成される。このプレス加工による基材40のかえり40Aは、図5(B)の基材40の拡大断面図に示されるように、接着剤層50側に形成される。
図7には、図6のVII-VII断面図が示されている。この図7の一部拡大断面図に示されるように、仮固定部形成工程により、仮固定部18は磁気コア部16の平面に対して所定角度θを有して曲げ加工される。
ここで、仮固定部18の寸法は、磁気コア部16の周縁に沿った方向の幅寸法Wが0.3mm〜1.0mm(0.3mm以上1.0mm以下)であり、また幅寸法Wに直交する長さ寸法L、つまり切り込み18Aに沿った方向の長さ寸法Lは、0.2mm〜1.0mm(0.2mm以上1.0mm以下)であることが望ましい。この範囲内であれば、基材40が薄板であっても、仮固定部18が変形することなく良好に形成できるとともに、仮固定部18に必要な仮固定力を確保でき、仮固定部18の曲げ加工も容易で確実となる。また、仮固定部18を曲げ加工した後の磁気コア部16の平面に対する所定角度θは、5°〜45°(5°以上45°以下)で設定されることが望ましい。この範囲内であれば、磁気コア部16が積層された際に一層下または複数層下の磁気コア部16を良好に仮固定できる。さらに、仮固定部18を曲げ加工した後の先端から磁気コア部16の平面までの距離Mは、磁気コア部16の板厚dの1.5倍〜10倍(1.5倍以上10倍以下)の範囲内で設定されていることが望ましい。この範囲内であれば、仮固定部18の先端側が下層の一枚または複数枚の磁気コア部16平面の位置まで到達するので、磁気コア部16を確実に仮固定できる。
切断工程では、積層した磁気コア部16を互いに仮固定するとともに、残留基材部42および連結部(タイバー)43を磁気コア部16から切断する。まず、プレス加工機60によって積層した磁気コア部16を互いに近接する方向に押圧する。すると、図9に示されるように、仮固定部18が、積層された他の磁気コア部16の切り込み18Aの間に嵌めこまれ、互いに仮固定される(仮固定工程)。連結部43を磁気コア部16から切断し、磁気コア部16を切り離すと、積層された磁気コア部16は互いに仮固定された積層体の状態のステータ材12Aとして取り出され、回収される(図3のステップS4)。
図10は、固着工程および焼鈍工程を示す概略図である。この図10に示されるように、固着工程および焼鈍工程では、まず、磁気コア部16が積層されたステータ材12Aを不活性ガス(Arガス、窒素ガス等)を使用した無酸素炉70内に配置し、各磁気コア部16を互いに近接させる方向に所定の荷重値で荷重をかける荷重付加手順を行う。荷重付加手順は、磁気コア部16を互いに近接させる方向に押圧する所定の治具71を用いて行う。この治具71の少なくとも磁気コア部16と接触する部分には、ニッケルおよびポリテトラフルオロエチレン(Poly Tetra Fluoro Ethylene, PTFE)で構成されるめっきが施されている。このため、磁気コア部16からはみ出した接着剤が治具71に固着するのが良好に防止される。この治具71によって各磁気コア部16を押圧することにより、各磁気コア部16間の接着剤層50が良好に両側の磁気コア部16に密着する。
ここで、荷重付加手順では、治具71が仮固定部18の部分をも覆っており、治具71によって仮固定部18の部分も挟持し押圧するため、治具71によって磁気コア部16を押圧すると、仮固定部18も押圧されて再び曲げ加工され、磁気コア部16の平面に一致する。これにより、荷重付加手順は、仮固定部18の平面を磁気コア部16の平面方向まで曲げ加工により戻し、磁気コア部16の平面方向に一致させる仮固定部修正手順をも兼ねている。
この固着工程および焼鈍工程により、各磁気コア部16間に介装された接着剤層50が固化されて磁気コア部16が互いに固着され、かつ各磁気コア部16が焼鈍されているので、磁気特性が確保される。また、固着工程および焼鈍工程を終えた段階では、仮固定部18の平面は、仮固定部修正手順により磁気コア部16の平面と一致している。
(1) 仮固定部形成工程で磁気コア部16周縁の一部に仮固定部18を形成し、切断工程で連結部43を切断するのと同時に、切断工程を行う際に磁気コア部16を押さえることにより積層した磁気コア部16を互いに仮固定する。したがって、仮固定のための工程を別途設ける必要がなく、簡単に磁気コア部16同士の仮固定を行え、ステータ材12Aの製造工程を飛躍的に簡略化できる。また、磁気コア部16を互いに仮固定するので、その後の固着工程などにおいても磁気コア部16を積層した状態で取り扱うことができ、取扱性を向上させることができる。つまり、焼鈍後に積層する場合では、焼鈍することで材料が脆くなり、取り扱いが困難となり、欠けや割れなどの不良率が増加する場合があるが、このような場合に比べて、不良率を低減することができる。
また、接着剤層50が、基材40のうちより面精度の高い方の面側にコーティングされているので、基材40上に接着剤層50をより均一な厚みで形成でき、磁気コア部16全面にわたって安定した固着力を得ることができる。
さらに、接着剤層50が耐熱性樹脂で構成されているので、固着工程での加熱温度を比較的高く設定できるから、焼鈍工程を連続して行うことができ、これによってもステータ材12Aの製造工程を簡略化できる。
また、固着焼鈍温度が200℃〜500℃の範囲内で設定されているので、接着剤の固化および焼鈍を同時に行え、製造効率を向上させることができる。また、固着焼鈍温度が適切に設定されているので、接着剤の固化および焼鈍効果が確実かつ良好に得られ、必要な固着力と良好な磁気特性を得ることができる。
また、磁気コア部形成工程において打ち抜き部を打ち抜く際に、接着剤層50が形成された面をダイ61に対向させて配置するので、プレス加工によるかえり40Aが接着剤層50が形成された面側に形成される。したがって、このかえり40Aを接着剤層50の厚みで吸収することができ、磁気コア部16を積層した場合にステータ材12A全体の厚み寸法が大きくなるのを防止でき、ステータ材12Aの薄型化を容易に促進できる。
また、仮固定の状態では、仮固定部18が曲げ加工されて、磁気コア部16の平面に対する所定角度θが5°から45°の範囲内で設定されているので、積層された磁気コア部16を確実に仮固定できる。仮固定部18の先端から磁気コア部16の平面までの距離Mが、磁気コア部16の板厚dの1.5倍から10倍の範囲内で設定されているので、仮固定部18が確実に一層下または複数層下の磁気コア部16にまで到達し、これらの磁気コア部16を仮固定でき、積層された磁気コア部16をより一層確実に仮固定できる。
また、仮固定部18が、ステータ材12Aに形成される磁路における磁束密度よりも磁束密度の低い位置に形成されているので、仮固定部18の形成による磁路形成の阻害を防止することができ、仮固定部18を磁気コア部16周縁に形成しても、良好に磁路を形成できる。これにより、発電機10の良好な発電性能を確保できる。
また、磁気コア部16に切り込み18Aを形成することにより仮固定部18を形成するので、仮固定部18を他の磁気コア部16に積層すると仮固定部18が他の磁気コア部16の切り込み18Aの間にはめこまれる。仮固定部18がはめあいによって他の磁気コア部16を仮固定するので、より確実に仮固定を行え、磁気コア部16を積層して扱う場合にもそれぞれが外れてしまうことなく取扱性を向上させることができる。また、仮固定によって各磁気コア部16を互いに確実に位置決めできるので、これによっても取扱性を向上させることができる。
また、荷重付加手順において使用する治具71の表面にポリテトラフルオロエチレンのめっきが施されているので、荷重付加にともなって磁気コア部16周縁からはみ出した接着剤が治具71に付着するのを防止できる。したがって、はみ出した接着剤により磁気コア部16が治具71に固着されるなどの不具合を防止でき、ステータ材12Aの歩留まりを向上させることができる。また、これにより、治具71の耐久性も向上させることができる。
ステータ材12Aに固定用孔17が形成されているので、ステータ材12Aの製造後、ステータ材12Aを地板30に容易に固定できる。
(11) コイル導通用基板15をステータ材12Aの接着剤層50が形成された側の面に配置するので、磁気コア部16に予め形成された接着剤層50の固着力を利用してコイル導通用基板15を取り付けることができ、製造工程、コイル導通用基板15の取り付け作業の簡略化を図れる。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、本発明の電磁変換機を電波修正時計のアンテナに適用したものである。
図11は、本発明の第二実施形態にかかる電子機器としての時計8のムーブメント80を示す斜視図である。また、図12は、ムーブメント80を示す平面図である。本実施形態において、時計8は、時刻情報が重畳された標準電波を受信して表示時刻を修正する電波修正時計である。図11および図12において、ムーブメント80は、時計8の図示しないケース内に収納され、時計8を駆動する構成部品が地板81上に配置されている。地板81には、秒針、分針、および時針で構成される指針(図示せず)、これらの指針を駆動する二つのステッピングモータ82(82A,82B)、これらのステッピングモータ82(82A,82B)の回転運動を指針に伝達する図示しない輪列、駆動源としての電池83、時計8の動作を制御する制御手段としてのCPU84などが実装された回路ブロック85、標準電波を受信する電磁変換機としての電波受信用アンテナ90等が配置されている。また、時計8の3時方向には、指針位置の手動調整用の巻真86が設けられている。
電池83(一次電池でもよいし二次電池でもよい)は、時計8の略1時から略2時方向に配設されており、ばね性を有する電池押さえ831によって導通が図られると同時に地板81に保持されている。
計時用の水晶振動子851は、時計8の略3時方向に配設されている。また、バンドパスフィルタ用水晶振動子は、例えば日本国内では、60kHzの標準電波をフィルタするための水晶振動子と、40kHzの標準電波をフィルタするための水晶振動子との二つが設けられる。また、例えば欧米では、60kHz用の水晶振動子および77.5kHz用の水晶振動子を用いればよい。
CPU84は、時計8の略9時から11時方向に配設されており、水晶振動子851からの周波数を分周して基準クロックを生成する分周回路や、基準クロックをカウントして時刻を計時する計時回路や、計時回路からの信号に基づいてステッピングモータ82A,82Bを制御する制御回路などを備えて構成されている。
受信用IC87は、電波受信用アンテナ90で受信した標準電波を復調する復調回路や、受信信号を増幅する増幅回路などを備えて構成されている。
ここで、電波受信用アンテナ90、CPU84、およびステッピングモータ82Aの上部(裏蓋側の面)は、標準電波の受信感度を向上させるために、金属板等の導電性材料で覆われていないことが望ましい。そして、電波受信用アンテナ90、CPU84、およびステッピングモータ82Aが地板81に載置される箇所における地板81の材質についても、標準電波の受信感度を向上させるために、合成樹脂やセラミックス等の非導電性材料で構成されていることが望ましい。
図13には、電波受信用アンテナ90の平面図が、また図14には電波受信用アンテナ90の側断面図が示されている。これらの図13および図14に示されるように、電波受信用アンテナ90は、凹状部911が形成されるコイル枠91と、凹状部911に収納されるコア(磁気コア)92と、コイル枠91に巻き回されるコイル93とを備えている。
コイル枠91には、コイル枠91の外形形状に沿って凹状部911が形成されている。すなわち、凹状部911には、直線状部91A部分に配置される直線状部911Aと、湾曲部91B部分に配置される湾曲部911Bとが連続して形成されている。
図16には、図13のXVI-XVI断面図が示されている。この図16にも示されるように、凹状部911は、断面略コ字形に形成され、この凹状部911の開口部は、地板81に対向して配置される。
また、湾曲部91Bにおいて、地板81に対向する面には、電波受信用アンテナ90を地板81に対して位置決めするための位置決め部912A,912Bが形成されている。位置決め部912A,912Bは、一方の位置決め部912Aが孔となっており、他方の位置決め部912Bは突起となっている。一方、地板81において、これらの位置決め部912A,912Bに対応する位置には、それぞれピンおよび凹状部が形成されており、これらの位置決め部912A,912Bがピンおよび凹状部に係合することにより、電波受信用アンテナ90が地板81に対して位置決めされるようになっている。
図17には、図13のXVII-XVII断面図が示されている。この図17に示されるように、フランジ部913は、直線状部91Aの四辺からそれぞれ突出するように形成され、その突出量は、コイル93の厚みよりも大きく設定されている。また、フランジ部913において凹状部911の開口部分に対応する部分は、当該開口部分の両側にそれぞれ突出するように形成されている。フランジ部913がコイル93の厚みよりも大きく設定されているので、コイル93は、このフランジ部913でせき止められて、湾曲部91Bには巻かれない。
また、回路基板94において固定孔942とは反対側の端部には、コイル93の先端がはんだ付けされ、導通パターンとの導通が図られている。
ここで、コイル枠91の回路基板94に対向する面には、コンデンサ941が配置される位置よりも固定孔912側に段差部915が形成されている。そして、この段差部915に沿って回路基板94が地板81に近接する方向に折曲または湾曲されている。これにより、回路ブロック85がコイル枠91(回路基板94)に平面に重なっても、回路ブロック85がコイル枠91の厚み方向に突出せず、ムーブメント80の厚みが厚くなるのが防止される。
図19には、コア92の平面図が示されている。この図19にも示されるように、コア92は、コイル枠91の凹状部911に沿った形状、つまり、コイル93が巻き回される部分である直線状部92Bと、この直線状部92Bの両側に凹状部911に沿った平面略円弧状の湾曲部92Cとを備えている。アモルファス金属薄板92Aは接着剤により互いに接着され、またコア92は、凹状部911との隙間に充填された接着剤により凹状部911に固定されている。コア92は、第一実施形態のステータ材12Aと同様に製造され、コア92の湾曲部92Cには、互いに平行な二本の切り込み921の間によって仮固定部922が形成される。仮固定部922は、コア92の周縁に複数(本実施形態では四つ)形成されており、四つの仮固定部922のうち二つは湾曲部92C外側に配置され、他の二つは湾曲部92Cの内側に配置されている。
計時用の水晶振動子851に電圧が印加された際に出力される発振信号がCPU84の分周回路で分周されて基準信号が生成され、この基準信号を元にCPU84内の計時回路で時刻が計時されるとともに、ステッピングモータ82A,82Bが駆動される。ステッピングモータ82A,82Bの回転運動は、輪列を介してそれぞれ秒針、分針、および時針に伝達され、これらの指針が回動することにより時計8の文字板上で時刻が表示される。
電波受信用アンテナ90によって時刻情報を載せた標準電波を受信すると、受信用IC87が標準電波から時刻情報を取り出してCPU84に出力する。CPU84は、この時刻情報に基づいて計時回路で計時される時刻を修正し、ステッピングモータ82A,82Bを駆動して指針の表示時刻を修正する。
(12) コア92がアモルファス金属薄板92Aを積層して構成され、コイル枠91の凹状部911に収納されているので、アモルファス金属薄板92Aを形成する際に生じる外縁の鋭利な反りやかえりなどがコイル93に接触せず、コイル93の断線を確実に防止できる。したがって、コイル93の巻き回し作業中にコイル93が断線するなどの不具合を解消でき、巻き回し作業を簡略化でき、歩留まりを向上させることができる。また、時計8の使用中の振動や衝撃などによるコイル93の断線を防止できるので、時計8の信頼性を向上させることができる。
また、従来コイル93の断線を防止するために、アモルファス金属積層体を絶縁性フィルムで被覆していた場合に比べて、絶縁性フィルムを不要にできるので、電波受信用アンテナ90の構造を簡単にできるとともに、絶縁性フィルムの被覆作業も不要となるため、製造工程を簡略化できる。さらに、コイル枠91の凹状部911が断面コ字形に形成されているので、凹状部911の開口部分からアモルファス金属薄板92Aを収納すればよく、収納作業を簡単にできるとともに、アモルファス金属薄板92A同士の凹状部911内での固定を簡単にできる。
そして、コア92がアモルファス金属で構成されているので、フェライトやその他の材料に比べて、電波受信用アンテナ90の受信感度を向上させることができる。
また、コイル枠91が絶縁材料で構成されているので、外胴や文字板、裏蓋等の外装部品にSUS、黄銅、チタン合金等の金属材料を使用する場合には、受信感度を確保するために電波受信用アンテナ90と外装部品との間に適切な空隙(間合い)をとるための材料として活用することができる。ここで、外装部品に金属材料を使用する場合としては、外装部品全体を単一の金属材料で構成する場合はもちろん、その他例えば合成樹脂やセラミックス等の非導電性材料の表面に、めっき、スパッタリング、蒸着等によって金属材料を被覆する場合なども含まれる。
また、コイル枠91を地板81に載置する際、コア92はコイル枠91に収納されているので、直接コア92をピンセット等で把持する必要がなく、コア92の取扱性を向上させることができるとともに、これによってもコア92に磁気的なひずみが発生しにくくなる。その結果、例えばこの電波受信用アンテナ90の構造を時計用ステッピングモータに適用した場合には、磁気的な歪みが発生しにくくなるから、消費電力を削減することができる。
接着剤は耐熱性樹脂に限らず、例えば熱硬化性樹脂を採用してもよい。この場合には、固着、焼鈍の温度は例えば300℃以下の比較的低温に設定すればよい。また、固着工程および焼鈍工程をそれぞれ別工程として、磁気コア部形成工程および仮固定部形成工程を行った後、焼鈍工程を行ってからコーティング工程を行い、その後積層工程、切断工程、および固着工程を行ってもよい。これらの場合でも、切断工程と同時に磁気コア部の仮固定を行えるので、仮固定を簡単に行える。また、総抜きプレスによって、磁気コアの外形、仮固定形状、および積層化を同時に行ってもよい。
接着剤は、磁気コア部片面にコーティングされるものに限らず、両面にコーティングされていてもよい。また、接着剤は磁気コア部全面にコーティングされているものに限らず、磁気コア部の一部にコーティングされていてもよい。この場合には、固着される磁気コア部との間で十分な固着力が確保できる面積で、かつ磁気コア部全面にわたって安定した固着力が得られるように接着剤を配置することが必要となる。よって、接着剤は例えば磁気コア部平面に格子状、縞状、ドット状など任意の配置でコーティングできる。
固着工程および焼鈍工程は、必ずしも同一炉内で行う必要はなく、それぞれ別々に行ってもよい。
仮固定は、磁気コア部を連結部から切り離す切断工程で同時に行うものに限らず、磁気コア部や磁気コアを形成する一連のプレス工程のうち、任意のプレス加工の工程において行ってよい。つまり、仮固定は切断工程に限らず、例えば固定用孔を形成するプレス加工の工程や、仮固定部形成工程などと同時に行ってもよい。
磁気コア部には、磁気コア部を固定するための孔が形成されていたが、これに限らず、例えば切欠など、その固定手段の形状は任意である。
荷重付加手順において使用する治具の表面にはポリテトラフルオロエチレンのめっきが施されていたが、これに限らず治具表面の少なくとも磁気コア部と接触する部分に例えばピーニング処理(マイクロバレル)の処理を施すなどの、任意の離型剤の処理がされていれば、接着剤の付着を良好に防止できる。
また、電磁変換機は、時計に使用されるものに限らず、その他任意の電子機器に適用できる。
要するに、電波受信用アンテナは、少なくとも一部が時計のムーブメントの外形形状に沿った形状となっていればよい。
また、電磁変換機は、時計に限らず、電波受信や駆動源として、任意の機器に適用できる。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
Claims (30)
- アモルファス金属の板状の基材を複数枚積層して構成される磁気コアの製造方法であって、
前記基材から、プレス加工により磁気コアの形状の磁気コア部を形成する磁気コア部形成工程と、
積層された磁気コア部同士を仮固定する仮固定部を形成する仮固定部形成工程とを備え、
前記磁気コア部形成工程中のプレス加工と合わせて、複数の前記基材を積層して前記仮固定部で前記磁気コア部同士を仮固定する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項1に記載の磁気コアの製造方法において、
前記磁気コア部形成工程は、前記磁気コア部の他に、前記磁気コア部の周囲に残留した前記基材による残留基材部と、前記磁気コア部および前記残留基材部を連結する連結部とを形成し、
前記仮固定は、前記連結部を前記磁気コア部から切り離す切断工程において同時に行われる
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の磁気コアの製造方法において、
前記磁気コア部形成工程は、複数の前記基材を積層してプレス加工する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記磁気コア部形成工程前に、前記基材の両面または片面に接着剤をコーティングするコーティング工程を備えた
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項4に記載の磁気コアの製造方法において、
前記コーティング工程は、前記基材の両面のうち、より面精度の高い面側に接着剤をコーティングする
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項4または請求項5に記載の磁気コアの製造方法において、
前記磁気コア部形成工程は、プレス加工の打ち抜きによるかえりが、前記接着剤をコーティングした面側に形成される
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項4から請求項6のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記磁気コア部形成工程は、前記コーティング工程で前記接着剤がコーティングされた面をプレス加工の型のダイ側に対向して配置する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記仮固定部形成工程は、前記仮固定部を、前記磁気コア部に対してかしめまたははめあい可能な形状に形成する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記仮固定部形成工程は、前記磁気コア部の一部を板厚方向に曲げ加工することにより前記仮固定部を形成する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項9に記載の磁気コアの製造方法において、
前記仮固定部形成工程は、前記磁気コア部の周縁に二箇所の切り込みを形成し、これらの切り込み間の前記磁気コア部を板厚方向に曲げ加工することにより前記仮固定部を形成する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項9または請求項10に記載の磁気コアの製造方法において、
前記仮固定部形成工程は、前記磁気コア部の周縁に少なくとも一組の互いに対向する前記仮固定部を形成する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項9から請求項11のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記仮固定部形成工程は、前記磁気コア部に形成される磁路の磁束密度よりも低い磁束密度の位置で曲げ加工することにより前記仮固定部を形成する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項1から請求項12のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記仮固定の後、積層された前記磁気コア部を加熱することにより前記接着剤を固化して隣接する前記磁気コア部を互いに固着する固着工程を備えた
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項13に記載の磁気コアの製造方法において、
前記固着工程は、積層した前記磁気コア部を互いに近接させる方向に荷重をかけ、隣接する前記磁気コア部を互いに密着させる荷重付加手順を備えた
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項14に記載の磁気コアの製造方法において、
前記荷重付加手順は、所定の治具により前記磁気コア部への荷重の付加を行い、
前記治具表面の少なくとも前記磁気コア部と接触する面には、離型剤を処理する
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項13から請求項15のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記固着工程と合わせて同一の無酸素炉内で前記磁気コア部の焼鈍を行う焼鈍工程を備えた
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項13から請求項15のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記磁気コア部形成工程前に、前記磁気コア部の焼鈍を行う焼鈍工程を備えた
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項9から請求項17のいずれかに記載の磁気コアの製造方法において、
前記仮固定の後、積層された前記磁気コア部を加熱することにより前記接着剤を固化して隣接する前記磁気コア部を互いに固着する固着工程を備え、
この固着工程は、曲げ加工により形成された前記仮固定部の平面方向を、再度曲げ加工を施すことにより前記磁気コア部の平面方向に一致させる仮固定部修正手順を備えた
ことを特徴とする磁気コアの製造方法。 - 請求項1から請求項18のいずれかに記載の磁気コアの製造方法で製造されたことを特徴とする磁気コア。
- 請求項19に記載の磁気コアにおいて、
当該磁気コアの固定用の孔または切欠が形成されている
ことを特徴とする磁気コア。 - 永久磁石を含んで構成されたロータと、
このロータの近傍に配置されて磁束を流す請求項19または請求項20に記載の磁気コアと、
この磁気コアの近傍に配置されたコイルとを備えた
ことを特徴とする電磁変換機。 - 請求項21に記載の電磁変換機において、
前記コイルを外部の回路に接続するコイル導通用の基板を備え、
この基板は、前記磁気コア部の前記接着剤がコーティングされた側の面に配置されている
ことを特徴とする電磁変換機。 - 絶縁材料で構成されるとともに、少なくとも一部が開口される断面凹状の凹状部が形成されるコイル枠と、
前記凹状部に収納される請求項19または請求項20に記載の磁気コアと、
前記コイル枠外周に巻き回されるコイルとを備えた
ことを特徴とする電磁変換機。 - 請求項23に記載の電磁変換機において、
前記凹状部は、略コ字形に形成される
ことを特徴とする電磁変換機。 - 請求項23または請求項24に記載の電磁変換機において、
前記コイル枠には、電気素子が実装された回路基板が固定されている
ことを特徴とする電磁変換機。 - 請求項23から請求項25のいずれかに記載の電磁変換機において、
前記コイル枠の前記コイル両端に対応する位置には、前記コイル枠から突出するフランジ部が形成されている
ことを特徴とする電磁変換機。 - 請求項23から請求項26のいずれかに記載の電磁変換機において、
前記コイル枠には、当該電磁変換機をねじ固定するための固定孔が複数形成されている
ことを特徴とする電磁変換機。 - 請求項23から請求項27のいずれかに記載の電磁変換機を備え、
前記電磁変換機は、当該時計のムーブメント内部に配置され、
前記コイル枠の少なくとも一部は、前記ムーブメントの外形形状に沿って形成される
ことを特徴とする時計。 - 請求項28に記載の時計において、
前記電磁変換機は、時刻情報が重畳された標準電波を受信する電波受信用アンテナである
ことを特徴とする時計。 - 請求項21から請求項27のいずれかに記載の電磁変換機を備えたことを特徴とする電子機器。
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