JP2007134617A - コイル装置用コアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形体の焼成に伴う変形不良を無くすことができ、もって生産性の向上、歩留まりの向上、材料の無駄の削減が図れるコイル装置用Ｕ型またはＥ型コアの製造方法を提供する。
【解決手段】コアの粉末成形材料より成形体１Ａを、その脚部突出面の反対側の面である裏面５ａの脚部配列方向における中央部を平面部７とし、前記裏面の前記平面部７から両端部に至る領域を平面部７より凹ませた形状（８）に成形する。成形工程により得た複数個の成形体１Ａをその裏面５ａを下にして収容体にセットする。収容体にセットした成形体１Ａを焼成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、トランス、インダクタ（チョークコイルを含む）、フィルタ等のコイル装置に用いられるコアの製造方法に係わり、より詳しくは、フェライトの粉末を成形して焼成することによりＵ型コアまたはＥ型コアを製造する方法に関する。

コイル装置用のコアを粉末成形、焼成により製造する場合、まず所定の種類、組成の粉末を混合し仮焼成し粉砕して所定粒径の粉末を製造する、そしてこの粉末から顆粒を得てその顆粒を成形する。その後、その成形体を焼成炉に入れて焼成することにより、コアを得る（特許文献１参照）。

ここで、前記焼成炉において焼成する場合、特許文献２にも開示されているように、成形体の脚部の反対側の面である裏面を下にしてパレット状の収容体上に整列させて焼成することが、一度に大量の成形体を焼成することが、炉内での積載効率が上げる上で好ましい。

実開平７−９５８９号公報 特開２０００−２６０６４６号公報、図３，図５

上述のように、成形体を収容体に脚部を上向きにして配列して焼成する場合、図８に示すように、コア１の基部５の両端より突出させた脚部２の先端側が矢印４に示すように中央の脚部３側に寄る変形不良を生じる。このような変形不良を生じる理由は、粉末成形材料を金型中に充填する際に充填密度の場所によるアンバランスを生じ、その密度のアンバランスにより焼成による収縮率の差が生じる（密度が低い部分の収縮率が高い）ためと考えられる。

このような変形量が所定値を超えると、ボビンへの脚部２の挿入が困難になる等、寸法不良を生じる。このため、製品の歩留まりが低下するという問題点がある。一方、この歩留まりの低下を防止するために、研磨により整形すると、工数の増加と研磨屑分だけ材料の無駄が多くなるという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、成形体の焼成に伴う変形不良を無くすことができ、もって生産性の向上、歩留まりの向上、材料の無駄の低減が図れるコイル装置用コアの製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明のコイル装置用コアの製造方法は、Ｕ型またはＥ型のコイル装置用コアを製造する方法であって、
コアの粉末成形材料より成形体を、その脚部突出面の反対側の面である裏面の脚部配列方向における中央部を平面とし、前記裏面の前記平面部から両端部に至る領域を平面部より凹ませた形状に成形する成形工程と、
前記成形工程により得られた複数個の成形体を前記裏面を下にして収容体にセットする配列工程と、
前記収容体にセットした成形体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。

（２）また、本発明のコイル装置用コアの製造方法は、前記裏面に設ける凹部をテーパー面に形成することを特徴とする。

（３）また、本発明のコイル装置用コアの製造方法は、前記裏面に設ける凹部は、少なくとも成形体の両端の脚部に対応する領域に形成することを特徴とする。

（４）また、本発明のコイル装置用コアの製造方法は、前記成形体の厚みを５〜１５ｍｍ、脚部の突出方向の成形体の高さを３０〜５０ｍｍ、脚部の配列方向の成形体の幅を３０〜７０ｍｍ、凹部の深さを０．１〜０．５ｍｍに形成することを特徴とする。

本発明は、成形体の脚部突出側の反対側の面、すなわち裏面における脚部配列中央側を平面とし、その両側から端部に至る部分を凹部に形成したので、成形体を、その前記裏面を下にして収容体に配置する場合、両端の脚部が自重により下がる。このため、脚部が少し開いた状態となり、これを焼成することにより、収縮によって両端の脚部が閉じる方向に矯正される。これにより、脚部の曲がりが解消されたコアが得られる。

このように、脚部の曲がりが防止されるため、歩度まりが向上する。また、研磨による整形工数が低減されるため、工数が減少すると共に、材料の無駄が少なくなり、製造コストの低下に寄与する。

本発明において、前記凹部をテーパー形に形成すれば、前記自重により裏面が収容体にセットされた状態において、両端の脚部とその基部に脚部に対応する部分の自重により、裏面の凹部が収容体の表面に当接するまで下がるため、段状に凹部を形成する場合に比較し、離面全体を滑らかに形成できる。

本発明において、前記凹部を、前記裏面における前記両端の脚部に対応する箇所に設けることにより、収容体に成形体をセットした際に脚部の自重を姿勢の変更に寄与させることができる。このため、成形体の姿勢変更作用があがる。

本発明は、Ｕ型またはＥ型コアを縦置きにして配列し、焼成する場合に前記効果をあげることがことができるが、特に、成形体の厚みを５〜１５ｍｍ、脚部の突出方向の成形体の高さを３０〜５０ｍｍ、脚部の配列方向の成形体の幅を３０〜７０ｍｍ、凹部の深さを０．１〜０．５ｍｍに設定することによってよりよく効果を発揮することができる。

図１は本発明の製造方法により製造されるＥ型フェライトコアの一実施の形態を示す。このコア１は、基部５の両端に外脚２，２を形成し、中央に中脚３を形成してなる。基部５の脚部２，３の突出側の反対側の裏面５ａはほぼ平面をなす。

このコア１は、まず所定の特性を得るための複数の原料粉末を秤量、混合、仮焼きした後、この仮焼き粉末をボールミル等により粉砕し、この粉砕粉末を用いてポリビニルアルコール等のバインダや溶剤を適宜添加してスプレードイヤ等により顆粒を作製し、この顆粒を所定の金型を用いて加圧成形して作製される。

図２は図１に示したコア１の成形に用いる金型の一例であり、コア１の充填密度をなるべく均一化するために、横置き型、すなわちコア１の厚み方向に粉末成形材料を充填し、加圧成形するものである。この金型６は、図３に示す成形体１Ａを成形するものである。

図３に示すように、この成形体１Ａは、外脚２と中脚３の突出側の反対側の面である離面５ａのうち、外脚２、中脚３の配列方向（矢印Ｘで示す）の中央部に平面部７を有し、その両側に離面５ａの端部に至る凹部８を有するものである。この実施の形態においては、凹部８はテーパー面（成形体１Ａの裏面の中央の平面部７から両端側にわたって凹み量を次第に深くした形状）に形成されている。この凹部８は、中脚３の端部に対応する箇所５０から外脚２の内面に対応する箇所５１との間より、成形体１Ａに端部にわたって形成することが、後述の収容体１３にセットした状態において、外脚２とこれに対応する基部５の部分の自重を成形体１Ａの変形に利用する上で好ましい。

図２の金型において、６０は成形体１Ａを形成する材料を充填するキャビティである。このキャビティ６０のうち、６２，６３，６５はそれぞれ成形体１Ａの外脚２，中脚３，基部５を形成するための材料を充填する部分である。これらの充填部のうち、外脚２，中脚３を形成するための充填部６２，６３は、基部６５に対して直角をなすように形成されている。また、基部５を形成する充填部６５の成形体１Ａの裏面５ａを形成する面は、平面６７と、この平面６７に対して傾斜したテーパー面６８に形成してある。

図４はこの金型６を用いて成形体１Ａを成形する工程の一例を示す工程図である。図４において、９は下パンチ、１０は上パンチであり、１１は粉末成形材料１２を入れたケースである。下パンチ９，上パンチ１０は金型６のキャビティ６０に合致する断面形状に形成されたものである。

成形の際には、図４（Ａ）に示すように、金型６の上面と下パンチ９の上面は同一面にしておく。そして図４（Ｂ）に示すように、粉末成形材料１２を充填したケース１１を金型６上をスライドさせて下パンチ９の全面を覆うようにセットする。続いて図４（Ｃ）に示すように、下パンチ９を予め決められたストローク分だけ引き下げてキャビティ６０内に粉末成形材料１２を充填する。

次にケース１１を金型６上にてスライドさせて下パンチ９上から図４（Ｄ）に示すようにケース１１を退避させる。そして図４（Ｅ）に示すように、上パンチ１０をキャビティ６内に挿入して加圧する。続いて図４（Ｆ）に示すように、上パンチ１０を上げ、下パンチ９で成形体１Ａを押し上げて成形体１Ａを得る。

このように成形した成形体１Ａを、図５に示すように、パレット状の収容体１３に、複数個の成形体１Ａを、その裏面５ａ側を下にして配列する。このとき、各成形体１Ａの間に間隔を持たせてもよい。

このように、裏面５ａを下にして収容体１３上に配列した状態においては、図３に示すように、外脚２および基部５の外脚２の下の部分の自重により、矢印１４で示すように、外脚２を外側に開く力が作用する。このため、外脚２が二点鎖線で示すように開く。なお、図３においては、凹部８の深さΔＨや外脚２の開き度合いは、説明上実際より大きく描いてある。

このように外脚２が開いた状態で９５０〜１４００℃で焼成する。この焼成により、１４〜１６％程度収縮するが、成形体１Ａに密度のアンバランスによる図８に示した変形が生じても、成形体１Ａの外脚２が元々開いた状態から閉じる方向に変形しても、結果的には基部５に対して外脚２を直角に形成することができる。

このように、本発明においては、成形体１Ａの裏面５ａにおける脚部配列方向の中央側を平面部７とし、その両側から端部に至る部分を凹部８に形成したので、成形体１Ａを、その前記裏面５ａを下にして収容体１３に配置した際に、外脚２が開く。そして、この状態で焼成するので、収縮によって両端の脚部（外脚２，２）が閉じる方向に矯正される。これにより、脚部の曲がりが解消されたコアが得られる。

このように、コアとしての製品の脚部の閉じ方向の変形が無くなるため、歩度まりが向上する。また、仕上げに行なう研磨は、変形不良の修正を目的とするものではなく、表面の凹凸を無くするだけの軽い作業ですむため、整形工数が低減される。このため、工数が減少すると共に、材料の無駄が少なくなり、製造コストの低下に寄与する。

本発明を実施する場合、図６に示すように、凹部８Ａを段状を形成してもよい。ただし、図３の実施の形態に示したように、前記凹部８をテーパー形に形成すれば、前記自重により裏面が収容体１３にセットされた状態において、両端の脚部２の自重により、裏面５ａの凹部８が収容体１３の表面に当接するまで下がるため、段状の凹部８Ａを形成する場合に比較し、離面５ａ全体を滑らかに形成できる。

前記凹部８または８Ａは、少なくとも裏面５ａにおける脚部２に対応する箇所に設けることにより、収容体１３に成形体１Ａをセットした際に脚部２およびその部分に対応する基部５の部分の自重を、外脚２が開く姿勢の変更に寄与させることができる。このため、成形体１Ａの姿勢変更効果をよりよくあげることができる。

従って、図３に示すように、凹部８は少なくとも外脚２の対応する領域を含むことが好ましい。また、この実施の形態のようにＥ型コアの場合、収容体１３に成形体１Ａを安定してセットするためには、凹部８は中脚３に対応する領域には及ばないように形成することが好ましい。

図３において、成形体１Ａの厚み（紙面に垂直方向のサイズ）を５〜１５ｍｍ、脚部の突出方向の成形体１Ａの高さＨを３０〜５０ｍｍ、脚部の配列方向の成形体１Ａの幅Ｗを３０〜７０ｍｍ、凹部８の深さΔＨを０．１〜０．５ｍｍに設定することによってよりよく変形不良防止効果を発揮することができる。凹部８の深さΔＨが０．１ｍｍ未満であると前記成形体１Ａの姿勢変更効果が得られない。一方凹部８の深さΔＨが０．５ｍｍを超えるとこの焼成後もこの凹部８が残り、本来の製品形状が得られなくなる。

図７は本発明の他の実施の形態であり、成形体１５がＵ型コアを得るものである場合について示す。この実施の形態において、成形体１５の裏面の平面部１６に形成する凹部１７は、基部１８の両端の脚部１９に対応する部分を含むように形成することが好ましい。

所定の特性を得るための複数の原料粉末を秤量、混合、仮焼きした後、この仮焼き粉末をボールミルにより粉砕し、この粉砕粉末を用いてポリビニルアルコールや溶剤を適宜添加してスプレードイヤにより顆粒を作製し、この顆粒を所定の金型を用いて加圧成形した。ここで、成形体１Ａの幅Ｗ、高さＨ。厚みはそれぞれ４０ｍｍ×３５ｍｍ×１１ｍｍとし、凹部８は図３のようにテーパー形とし、中脚３の外脚２側端部に相当する箇所５０から裏面５ａの端部までこの凹部８を形成した。また、高低差ΔＨを０．０８ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍとし、それぞれ１００個ずつのサンプルを作製した。そしてこの成形体１Ａを焼成してコアを得た。

その結果、変形不良の発生率は、各々７０％、２％、０％、０％、１％、４０％であった。なお、変形不良は、Ｗに示す外脚２、２の側面間の幅と裏面５ａの幅の差が０．２ｍｍ以上のものとした。上記の結果から、凹部８の高低差ΔＨが０．１未満であると姿勢変更作用が現れず、また、０．６ｍｍ以上になると成形体１Ａが変形しすぎるので、高低差ΔＨは０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。

本発明の製造方法による得られるコアの一実施の形態を示す斜視図である。 図１のコア成形用金型の一例を示す斜視図である。 図１のコアを得るための成形体の斜視図である。 図３の成形体を得るための工程図である。 図３の成形体の収容体上の配列を説明する斜視図である。 本発明により得る成形体の他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明により製造する成形体の他の実施の形態を示す斜視図である。 従来方法により製造されるコアの問題点を説明する正面図である。

符号の説明

１：コア、１Ａ：成形体、２：外脚、３：中脚、５：基部、５ａ：裏面、６：金型、７：平面部、８，８Ａ：凹部、９：下パンチ、１０：上パンチ、１１：ケース、１２：粉末成形材料、１３：収容体、１５：成形体、１６：平面部、１７：凹部、１８：基部、１９：脚部

Claims (4)

1. Ｕ型またはＥ型のコイル装置用コアを製造する方法であって、
   コアの粉末成形材料より成形体を、その脚部突出面の反対側の面である裏面の脚部配列方向における中央部を平面とし、前記裏面の前記平面部から両端部に至る領域を平面部より凹ませた形状に成形する成形工程と、
   前記成形工程により得られた複数個の成形体を前記裏面を下にして収容体にセットする配列工程と、
   前記収容体にセットした成形体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とするコイル装置用コアの製造方法。
2. 請求項１に記載のコイル装置用コアの製造方法において、
   前記裏面に設ける凹部をテーパー面に形成することを特徴とするコイル装置用コアの製造方法。
3. 請求項１または２に記載のコイル装置用コアの製造方法において、
   前記裏面に設ける凹部は、少なくとも成形体の両端の脚部に対応する領域に形成することを特徴とするコイル装置用コアの製造方法。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載のコイル装置用コアの製造方法において、
   前記成形体の厚みを５〜１５ｍｍ、脚部の突出方向の成形体の高さを３０〜５０ｍｍ、脚部の配列方向の成形体の幅を３０〜７０ｍｍ、凹部の深さを０．１〜０．５ｍｍに形成することを特徴とするコイル装置用コアの製造方法。

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