JP2006196837A - コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 最小の部品点数および最小の工数でボビンレスコイルを製造する。
【解決手段】 円筒部６２および一対のフランジ部６３を有するボビン６４の円筒部６２に導線６５を巻回し、少なくともボビン６４の外周面に露出する導線６５を覆うようにコイルカバー４７をモールドした後、そのボビン６４の円筒部６２を溶融や切削により除去するので、ボビン６４の円筒部６２や接着層付きテープを廃止して部品点数およびコストを削減しながら導線６５のほどけを防止することができ、しかもボビン６４の円筒部６２を廃止した分だけボビンレスコイル４６の内径を減少させ、抵抗およびインダクタンスを減少させて電流応答性を高めることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、導線を巻回したコイルの内周面が露出した、いわゆるボビンレスコイルの製造方法に関する。

電磁アクチュエータやモータに使用されるコイルは一般にボビンと呼ばれる絶縁体の周囲に巻回されるが、このボビンを廃止したボビンレスコイルが、下記特許文献１により公知である。このボビンレスコイルは、接着層付きテープをスパイラル状に巻き付けた導線を円筒状に巻回してコイル本体を構成した後、コイル本体の円周方向の複数個所を接着テープで固定して形状を保持している。
特開平１０−１７２８２３号公報

ところで上記従来のものは、導線を巻回するときにガイドとなるボビンが存在しないため、コイル本体の形状が不正確になり易い問題があった。また導線を全長に亘って接着しているため、大量の接着層付きテープが必要になるだけでなく、その接着層付きテープの巻き付け作業に多くの工数が掛かるという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、最小の部品点数および最小の工数でボビンレスコイルを製造することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、円筒部および一対のフランジ部を有するボビンの円筒部に導線を巻回する第１工程と、少なくともボビンの外周面に露出する導線を覆うようにコイルカバーをモールドする第２工程と、ボビンの円筒部を除去する第３工程とを含むことを特徴とするコイルの製造方法が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ボビンは円筒部およびフランジ部が異なる材質で構成されていることを特徴とするコイルの製造方法が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記ボビンは円筒部およびフランジ部が合成樹脂で二色成形されていることを特徴とするコイルの製造方法が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記第３工程でボビンの円筒部を切削加工により除去することを特徴とするコイルの製造方法が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項２または請求項３の構成に加えて、前記円筒部は前記フランジ部に比べて融点の低い合成樹脂からなり、前記第３工程で前記円筒部の融点よりも高く前記フランジ部の融点よりも低い温度でボビンを加熱することで、該円筒部を溶融させて除去することを特徴とするコイルの製造方法が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記一対のフランジ部を相互に接近する方向に付勢して導線に圧縮荷重を加えることを特徴とするコイルの製造方法が提案される。

請求項１の構成によれば、円筒部および一対のフランジ部を有するボビンの円筒部に導線を巻回し、続いて少なくともボビンの外周面に露出する導線を覆うようにコイルカバーをモールドした後、そのボビンの円筒部を除去するので、ボビンの円筒部や接着層付きテープを廃止して部品点数およびコストを削減しながら導線のほどけを防止することができ、しかもボビンの円筒部を廃止した分だけコイルの内径を減少させ、抵抗およびインダクタンスを減少させて電流応答性を高めることができる。

請求項２の構成によれば、ボビンの円筒部およびフランジ部を異なる材質で構成したので、フランジ部の強度を保持しながら円筒部を容易に除去することができる。

請求項３の構成によれば、ボビンの円筒部およびフランジ部を合成樹脂で二色成形したので、材質の異なる円筒部およびフランジ部を容易に一体化することができる。

請求項４の構成によれば、第３工程でボビンの円筒部を切削加工により除去するので、円筒部の除去が容易である。

請求項５の構成によれば、円筒部をフランジ部に比べて融点の低い合成樹脂で構成し、第３工程で円筒部の融点よりも高くフランジ部の融点よりも低い温度でボビンを加熱するので、円筒部だけを溶融させて容易に除去することができるだけでなく、溶融した合成樹脂を巻回した導線間に浸透させてコイルの形状を確実に保持することができる。

請求項６の構成によれば、一対のフランジ部を相互に接近する方向に付勢して導線に圧縮荷重を加えるので、巻回した導線を塑性変形させてコイルの形状を確実に保持することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１実施例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２部拡大図、図３はコイル組立体の製造工程の説明図、図４は作用を説明するフローチャートである。

図１および図２に示すように、自動車のエンジンを車体フレームに弾性的に支持するために用いられる能動型防振支持装置Ｍ（アクティブ・コントロール・マウント）は、軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、概略円筒状の上部ハウジング１１の下端のフランジ部１１ａと、概略円筒状の下部ハウジング１２の上端のフランジ部１２ａとの間に、上面が開放した概略カップ状のアクチュエータケース１３の外周のフランジ部１３ａと、環状の第１弾性体支持リング１４の外周部と、環状の第２弾性体支持リング１５の外周部とが重ね合わされてカシメにより結合される。このとき、下部ハウジング１２のフランジ部１２ａとアクチュエータケース１３のフランジ部１３ａとの間に環状の第１フローティングラバー１６を介在させ、かつアクチュエータケース１３の上部と第２弾性体支持部材１５の内面との間に環状の第２フローティングラバー１７を介在させることで、アクチュエータケース１３は上部ハウジング１１および下部ハウジング１２に対して相対移動可能にフローティング支持される。

第１弾性体支持リング１４と、軸線Ｌ上に配置された第１弾性体支持ボス１８とに、厚肉のラバーで形成した第１弾性体１９の下端および上端がそれぞれが加硫接着により接合される。第１弾性体支持ボス１８の上面にダイヤフラム支持ボス２０がボルト２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス２０に内周部を加硫接着により接合されたダイヤフラム２２の外周部が上部ハウジング１１に加硫接着により接合される。ダイヤフラム支持ボス２０の上面に一体に形成されたエンジン取付部２０ａが図示せぬエンジンに固定される。また下部ハウジング１２の下端の車体取付部１２ｂが図示せぬ車体フレームに固定される。

上部ハウジング１１の上端のフランジ部１１ｂにストッパ部材２３の下端のフランジ部２３ａがボルト２４…およびナット２５…で結合されており、ストッパ部材２３の上部内面に取り付けたストッパラバー２６にダイヤフラム支持ボス２０の上面に突設したエンジン取付部２０ａが当接可能に対向する。能動型防振支持装置Ｍに大荷重が入力したとき、エンジン取付部２０ａがストッパラバー２６に当接することで、エンジンの過大な変位が抑制される。

第２弾性体支持リング１５に膜状のラバーで形成した第２弾性体２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２弾性体２７の中央部に埋め込むように可動部材２８が加硫接着により接合される。第２弾性体支持リング１５の上面と第１弾性体１９の外周部との間に円板状の隔壁部材２９が固定されており、隔壁部材２９および第１弾性体１９により区画された第１液室３０と、隔壁部材２９および第２弾性体２７により区画された第２液室３１とが、隔壁部材２９の中央に形成した連通孔２９ａを介して相互に連通する。

第１弾性体支持リング１４と上部ハウジング１１との間に環状の連通路３２が形成されており、連通路３２の一端は連通孔３３を介して第１液室３０に連通し、連通路３２の他端は連通孔３４を介して、第１弾性体１９およびダイヤフラム２２により区画された第３液室３５に連通する。

次に、前記可動部材２８を駆動するアクチュエータ４１の構造を説明する。

アクチュエータケース１３の内部に固定コア４２、コイル組立体４３およびヨーク４４が下から上に順次取り付けられる。コイル組立体４３は、固定コア４２およびヨーク４４間に配置されたボビンレスコイル４６と、ボビンレスコイル４６の外周を覆うコイルカバー４７とで構成される。コイルカバー４７には、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃを貫通して外部に延出するコネクタ４８が一体に形成される。

ここで、図３に基づいてコイル組立体４３の製造方法について説明する。

先ず、図３（Ａ）に示すように、円筒部６２と、その軸方両端に位置する一対のフランジ部６３，６３とを有する合成樹脂製のボビン６４を用意する。続いて図３（Ｂ）に示すように、ボビン６４の円筒部６２の外周面およびフランジ部６３，６３の対向面をガイドにして導線６５をコイル形状に巻回する。続いて図３（Ｃ）に示すように、ボビン６４のフランジ部６３，６３の外面と、ボビン６４から露出する導線６５の外周面にコイルカバー４７をモールドする。続いて図３（Ｄ）に内部にヒーターを収納した加熱棒６６でボビン６４の円筒部６２を溶融して除去することで、円筒状に巻回された導線６５の内周面が露出したボビンレスコイル４６を備えたコイル組立体４３を完成する。

図１および図２に戻り、コイルカバー４７の上面とヨーク４４の下面との間にシール部材４９が配置され、ボビンレスコイル４６の下面と固定コア４２の上面との間にシール部材５０が配置される。これらのシール部材４９，５０によって、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃからアクチュエータ４１の内部空間６１に水や塵が入り込むのを阻止することができる。

ヨーク４４の円筒部４４ａの内周面に薄肉円筒状の軸受け部材５１が上下摺動自在に嵌合しており、この軸受け部材５１の上端には径方向内向きに折り曲げられた上部フランジ５１ａが形成されるとともに、下端には径方向外向きに折り曲げられた下部フランジ５１ｂが形成される。下部フランジ５１ｂとヨーク４４の円筒部４４ａの下端との間にセットばね５２が圧縮状態で配置されており、このセットばね５２の弾発力で下部フランジ５１ｂを弾性体５３を介して固定コア４２の上面に押し付けることで、軸受け部材５１がヨーク４４に支持される。

軸受け部材５１の内周面に概略円筒状の可動コア５４が上下摺動自在に嵌合する。前記可動部材２８の中心から下向きに延びるロッド５５が可動コア５４の中心を緩く貫通し、その下端にナット５６が締結される。可動コア５４の上面に設けたばね座５７と可動部材２８の下面との間に圧縮状態のセットばね５８が配置されており、このセットばね５８の弾発力で可動コア５４はナット５６に押し付けられて固定される。この状態で、可動コア５４の下面と固定コア４２の上面とが、円錐状のエアギャップｇを介して対向する。ロッド５５およびナット５６は固定コア４２の中心に形成された開口４２ａに緩く嵌合しており、この開口４２ａはシール部材５９を介してプラグ６０で閉塞される。

エンジンのクランクシャフトの回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳａが接続された電子制御ユニットＵは、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１に対する通電を制御する。エンジンのクランクパルスは、クランクシャフトの１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。

自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンからダイヤフラム支持ボス２０および第１弾性体支持ボス１８を介して入力される荷重で第１弾性体１９が変形して第１液室３０の容積が変化すると、連通路３２を介して接続された第１液室３０および第３液室３５間で液体が行き来する。第１液室３０の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３５の容積が縮小・拡大するが、この第３液室３５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、連通路３２の形状および寸法、並びに第１弾性体１９のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンから車体フレームに伝達される振動を効果的に低減することができる。

尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ４１は非作動状態に保たれる。

前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室３０および第３液室３５を接続する連通路３２内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ４１を駆動して防振機能を発揮させる。

能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を作動させて防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳａからの信号に基づいてボビンレスコイル４６に対する通電を制御する。

即ち、図４のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳａからクランクアングルの１５°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準となるクランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１５°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを演算する。続くステップＳ５でエンジンのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。

続くステップＳ６で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、ステップＳ７でトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振幅を演算する。そしてステップＳ８で、アクチュエータ４１のボビンレスコイル４６に印加する電流のデューティ波形およびタイミング（位相）を決定する。

しかして、エンジンが車体フレームに対して下向きに移動し、第１弾性体１９が下向きに変形して第１液室３０の容積が減少したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のボビンレスコイル４６を励磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力で可動コア５４が固定コア４２に向けて下向きに移動し、可動コア５４にロッド５５を介して接続された可動部材２８に引かれて第２弾性体２７が下向きに変形する。その結果、第２液室３１の容積が増加するため、エンジンからの荷重で圧縮された第１液室３０の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第２液室３１に流入し、エンジンから車体フレームに伝達される荷重を低減することができる。

続いてエンジンが車体フレームに対して上向きに移動し、第１弾性体１９が上向きに変形して第１液室３０の容積が増加したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のボビンレスコイル４６を消磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力が消滅して可動コア５４が自由に移動できるようになるため、下向きに変形した第２弾性体２７が自己の弾性復元力で上向きに復元する。その結果、第２液室３１の容積が減少するため、第２液室３１の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第１液室３０に流入し、エンジンが車体フレームに対して上向きに移動するのを許容することができる。

このように、エンジンの振動の周期に応じてアクチュエータ４１のボビンレスコイル４６を励磁および消磁することで、エンジンの振動が車体フレームに伝達するのを防止する能動的な制振力を発生させることができる。

またボビン６４の円筒部６２に導線６５を巻回し、続いてボビン６４の外周面に露出する導線６５を覆うようにコイルカバー４７をモールドした後、そのボビン６４の円筒部６２を除去するので、ボビン６４の円筒部６２や接着層付きテープを廃止して部品点数およびコストを削減しながら導線６５のほどけを防止することができ、しかもボビン６４の円筒部６２を廃止した分だけボビンレスコイル４６の内径を減少させて必要な巻数を確保するための導線６５の長さを短縮し、抵抗およびインダクタンスを減少させて電流応答性を高めることができる。

尚、上記第１実施例において、ボビン６４の円筒部６２と一対のフランジ部６３，６３とを異なる合成樹脂で二色成形し、円筒部６２を構成する合成樹脂の融点をフランジ部６３，６３を構成する合成樹脂の融点よりも低くすれば、ボビン６４をライン上の加熱トンネル内を通過させることで、円筒部６２だけを溶融させて除去することができる。このとき、溶融した円筒部６２の合成樹脂が巻回した導線６５間に浸透することで、ボビンレスコイル４６の形状を確実に保持することができる。また二色成形を採用することで、円筒部６２およびフランジ部６３，６３を簡単に一体化することができる。

次に、図５に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

第１実施例は、コイル組立体４３を製造する際の最終工程が第１実施例と異なっている。即ち、第１実施例では図３（Ｄ）に示すように、加熱棒６６でボビン６４の円筒部６２を溶融して除去しているが、第２実施例では図４（Ｄ）に示すように、エンドミルのような刃具６７でボビン６４の円筒部６２を切削して除去している。その他の工程は第１実施例と同じである。

この第２実施例によっても、前述した第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では能動型防振支持装置Ｍのコイル組立体４３を例示したが、本発明のコイル組立体は他の任意の用途に適用することができる。

また第１実施例ではボビン６４の円筒部６２と一対のフランジ部６３，６３とを異なる合成樹脂で二色成形しているが、円筒部６２と一対のフランジ部６３，６３とを合成樹脂以外の任意の異なる材料で構成しても良い。このとき、円筒部６２を除去が容易な材質で構成し、フランジ部６３，６３を強度の高い材質で構成することが望ましい。

またボビン６４の円筒部６２を除去した後、残った一対のフランジ部６３，６３を相互に接近する方向に付勢し、巻回した導線６５を圧縮して塑性変形させれば、導線６５のほぐれを防止してボビンレスコイル４６の形状を一層確実に保持することができる。

能動型防振支持装置の縦断面図 図１の２部拡大図 コイル組立体の製造工程の説明図 作用を説明するフローチャート 第２実施例に係るコイル組立体の製造工程の説明図

符号の説明

４７ コイルカバー
６２ 円筒部
６３ フランジ部
６４ ボビン
６５ 導線

Claims (6)

1. 円筒部（６２）および一対のフランジ部（６３）を有するボビン（６４）の円筒部（６２）に導線（６５）を巻回する第１工程と、
   少なくともボビン（６４）の外周面に露出する導線（６５）を覆うようにコイルカバー（４７）をモールドする第２工程と、
   ボビン（６４）の円筒部（６２）を除去する第３工程と、
   を含むことを特徴とするコイルの製造方法。
2. 前記ボビン（６４）は円筒部（６２）およびフランジ部（６３）が異なる材質で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のコイルの製造方法。
3. 前記ボビン（６４）は円筒部（６２）およびフランジ部（６３）が合成樹脂で二色成形されていることを特徴とする、請求項２に記載のコイルの製造方法。
4. 前記第３工程でボビン（６４）の円筒部（６２）を切削加工により除去することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のコイルの製造方法。
5. 前記円筒部（６２）は前記フランジ部（６３）に比べて融点の低い合成樹脂からなり、前記第３工程で前記円筒部（６２）の融点よりも高く前記フランジ部（６３）の融点よりも低い温度でボビン（６４）を加熱することで、該円筒部（６２）を溶融させて除去することを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のコイルの製造方法。
6. 前記一対のフランジ部（６３）を相互に接近する方向に付勢して導線（６５）に圧縮荷重を加えることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のコイルの製造方法。
   

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