JP2015233067A - コイルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基本は螺旋形状でありながら、全体、外形あるいは断面などの形状などの形状自由度の高いコイルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】５軸加工機により、金属塊としてのφ７０ｍｍのベリリウム銅合金製ビレットから不要部分を除去することにより形成されたコイル本体部分としての電磁成形に用いられる導線部分１ｃを有することを特徴とする電磁成形用コイル１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、基本は螺旋形状でありながら、全体、外形あるいは断面などの形状が用途に応じて自由に選択できる、形状自由度の高いコイル（以下、単に自由な形状のコイルとも言う）およびその製造方法に関するものである。

従来のコイル、特に螺旋形状の電磁成形用コイルの製造方法としては、ガラスクロステープなどを巻きつけた主に銅合金からなる断面形状が、円形状、四角形状または中空部を有した四角形状を呈する導線を曲げ加工によって軸心に巻きつけることで螺旋形状に成形している。その後に、絶縁性樹脂を含浸する方法が行われてきた(特許文献１および２参照)。

また、軸心に巻きつけた導線の断面が、円筒形状または中空部を有した四角形状をしており、必要に応じて、冷媒を流すための孔が各導線の内側にあけた形状が用いられてきた（特許文献３および４参照）。

上述した特許文献１〜４に記載されたような螺旋形状の電磁成形用コイルの製造方法では、電磁成形用コイルを形成するために、軸心に巻きつけられた導線の断面形状が円形状、円筒形状、四角形状または中空部を有した四角形状に略限られている。さらに、このような断面形状の導線を用いた電磁成形用コイルにより、断面が多角形形状を有した部材（素管）を電磁拡管成形ないし電磁縮管成形する場合には、成形後に素管断面に余剰線長が発生し変形を容易にするように、対応する金型に凹部が設けられるようにした方法が採用されていた（特許文献５参照）。

特開２００４−４００４５号公報 特許第５２１３８３８号公報 特開平６−２３８３５６号公報 特開２００６−６８７７４号公報 特開２０１３−１０７０９１号公報

上述した特許文献１〜５に記載されたような螺旋形状の電磁成形用コイルの製造方法では、導線の巻きつけ加工をする際に加工不良が生ずることなく行えるためには、導線の断面形状やその材質に大きな制約があった。

すなわち、導線断面の半径が、螺旋形状の電磁成形用コイルを形成した際のコイル内径に対して、０．１〜０．２以下でなければ導線断面が顕著に変形し、加工不良となるという問題点があった。

また、導線の材質は、巻きつけ加工時の破断回避や加工後のスプリングバックを抑制するために、均一伸びが１５％以上で、かつ、０．２％耐力が４００ＭＰａ以下までが限界とされていた。したがって、導線には主に０．２％耐力が約２００ＭＰａの無酸素銅などを使用せざるをえないという問題点もあった。

以上のような制約があるため、被加工材としての素管が小径である場合や高強度である揚合には、十分な耐久性能を有する電磁成形用コイルが製造できないという問題点もあった。これは、電磁成形技術の普及を妨げる要因ともなっていた。例えば、多角形形状の断面を有する素管の拡管成形または縮管成形に適した、螺旋形状の電磁成形用コイルの製造も困難であるという問題点もあった。

これまで、上述した電磁成形用コイルに代表されるように、自由な形状のコイルおよびその製造方法を提供することが困難であった。

発明の目的は、自由な形状のコイルおよびその製造方法を提供することにある。

この目的を達成するために、第１発明に係るコイルは、
金属塊から不要部分を除去することにより形成されたコイル本体部分を有することを特徴とするコイルである。

また、第２発明に係るコイルは、第１発明に係るコイルにおいて、
前記不要部分は、切削加工、レーザ加工または放電加工の内の少なくともいずれか１つで除去することを特徴とする。

また、第３発明に係るコイルは、第１または第２発明に係るコイルにおいて、
前記コイル本体部分は、軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成であることを特徴とする。

また、第４発明に係るコイルは、第３発明に係るコイルにおいて、
前記軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分は、螺旋形状をなし、電磁成形に用いられることを特徴とする。

また、第５発明に係るコイルは、第３発明に係るコイルにおいて、
前記軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分は、上面視が多角形形状をなし、電磁成形に用いられることを特徴とする。
また、第６発明に係るコイルは、第５発明に係るコイルにおいて、
前記多角形形状は、複数の直線部と３つ以上のコーナー部とから構成され、このコーナー部の内側の曲率半径Ｒは１０ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、第７発明に係るコイルは、第４〜第６発明のいずれか１つの発明に係るコイルにおいて、
前記金属塊の室温における、０．２％耐力が５００ＭＰａ以上であり、かつ、導電率が１５ＩＡＣＳ％以上の非磁性金属合金であることを特徴とする。
ここに、ＩＡＣＳとは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ（国際焼きなまし銅線標準）である。

また、第８発明に係るコイルの製造方法は、
金属塊から不要部分を除去することにより、コイル本体部分を形成する工程を有したコイルの製造方法である。

また、第９発明に係るコイルの製造方法は、第８発明に係るコイルの製造方法において、
前記不要部分は、切削加工、レーザ加工または放電加工の内の少なくともいずれか１つで除去することを特徴とする。

また、第１０発明に係るコイルの製造方法は、第８または第９発明に係るコイルの製造方法において、
前記コイル本体部分は、軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成であることを特徴とする。
また、第１１発明に係るコイルの製造方法は、第１０に係るコイルの製造方法において、
前記軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分は、螺旋形状をなし、電磁成形に用いられることを特徴とする。
また、第１２発明に係るコイルの製造方法は、第１０に係るコイルの製造方法において、
前記軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分は、上面視が多角形形状をなし、電磁成形に用いられることを特徴とする。

以上のように、本発明に係るコイルは、金属塊から不要部分を除去することにより形成されたコイル本体部分を有することを特徴とするコイルである。これにより、自由な形状のコイルを提供することができる。

また、本発明に係るコイルの製造方法は、金属塊から不要部分を除去することにより、コイル本体部分を形成する工程を有したコイルの製造方法である。これにより、自由な形状のコイルを実現することができる。

本発明の実施形態１のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の実施形態２のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の実施形態３のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の実施形態４のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の実施形態５のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の実施形態６のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の実施形態７のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の実施形態８のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 本発明の実施形態９のコイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。 実施形態１のコイルに絶縁性樹脂を含浸させた後のコイルの中心軸を通る縦断面図である。

本発明者は、如何にすれば、被加工材としての素管が小径である場合や高強度である場合にも、十分な耐久性能を有する自由な形状の電磁成形用コイルを製造できるのか鋭意検討した。

その結果、軸心に円形状等の断面形状を有した導線を巻きつけたりする工法を採用することなく（すなわち、導線の断面形状やその材質に大きな制約を受けることなく）、金属塊から切削加工、レーザ加工または放電加工の内の少なくともいずれか１つで不要部分を除去することにより、自由な形状のコイル（例えば、コイル本体部分が螺旋形状をなし、電磁成形に用いられるコイル）を形成することが可能であることを初めて見出した。

なお、この見出された結果は、電磁成形用コイルにのみ限定されるものではなく、広くコイル全般に適用可能である。例えば、電磁成形用以外のコイルとしての用途には、電縫溶接用の誘導加熱コイル、金属の誘導加熱用コイル、大電流トランス用コイル、大電流モータ用コイルなどが考えられる。以下、本発明について、電磁成形用コイルの場合を例示しつつ、実施形態を詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。

図１において、１は被加工材としての素管（図示せず）を拡管成形するための電磁成形用コイル、１ａは電磁成形用コイル１の中心軸を通り、紙面の下方から上方に向かって電流を流すための中心軸方向導線部、１ｂは中心軸方向導線部１ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル１の中心から半径方向に電流を流すための半径方向導線部、１ｃは半径方向導線部１ｂの外周部側に接続され、すなわち電磁成形用コイル１の外周部を螺旋状（１０ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての導線部分、１ｄは導線部分１ｃの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル１の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。

なお、図１に示す電磁成形用コイル１は、ベリリウム銅合金からなるφ７０ｍｍの金属塊としてのビレットから５軸加工機（例えば、切削加工、レーザ加工または放電加工の内の少なくともいずれか１つ）で不要部分を除去することにより、中心軸方向導線部１ａ、半径方向導線部１ｂ、１０ターンの螺旋形状をなした導線部分１ｃ（なお、コイル１の外径は６０ｍｍ）および下方向導線部１ｄが連続的、かつ、一体的に製造されたものである。このような方式で電磁成形用コイル１が製造されるため、従来のような巻線工程がまったく不要となり、螺旋形状をなした導線部分１ｃに任意の材質および任意の断面形状が適用できるとともに、電磁成形用コイル全体としても自由な形状（より詳細については、後記実施形態を参照）にすることが可能になる。

上述したような工法により製造された電磁成形用コイル１の外径は６０ｍｍ、導線部分１ｃの断面は８ｍｍ×８ｍｍの正方形であり、１０ターンの導線部分１ｃ間のそれぞれの間隔は２ｍｍである。この電磁成形用コイル１の各部には、それぞれ周囲にガラスクロステープを巻きつけた後に、絶縁性樹脂１ｉおよび１ｊを含浸し、端子の取り付けなど必要な後加工を施すことによって電磁拡管用コイルとして完成する（図１０参照）。なお、本実施形態においては、螺旋形状をなした導線部分１ｃの上端、下端にそれぞれ中心軸方向導線部１ａ、半径方向導線部１ｂおよび下方向導線部１ｄが連続的、かつ、一体的に製造された例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、螺旋形状をした電磁成形用の導線部分１ｃからコイル端子までの導線（中心軸方向導線部１ａ、半径方向導線部１ｂおよび下方向導線部１ｄ）は、別途溶接または機械的に接合することも可能である。また、上記電流を流すための螺旋形状をなした導線部分１ｃの隣り合う導線同士の距離が長すぎると、軸方向単位長さ当たりの巻数が少なくなり、被加工材としての素管の塑性変形に必要な十分な磁界を得るために必要な電流を確保するための、後述するコンデンサに蓄える電気的エネルギーが大きくなり、経済性の面で適切ではない。また、導線同士の距離が短すぎると、導線間に生じる電界が高いために絶縁破壊を早期に招く要因となり、同じく適切ではない。つまり、導線間（導線部分１ｃ間）の軸方向距離には適切な範囲が存在し、概ね０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲にあることが望ましい。

そして、大容量・高電圧のコンデンサに電荷を予め蓄積し、本発明に係るコイル（電磁成形用コイル１）に図１に示す向きの大電流を流すことで瞬間的に電磁成形用コイル１の軸方向下向きに極めて強力な磁界が発生する。この磁界によって、図１に示す電磁成形用コイル１の外側に設置された被加工材としての素管に螺旋形状をなした導線部分１ｃの電流の向きとは逆向きの誘導電流が誘起される。この誘導電流と前記磁界により、素管には電磁成形用コイル１の中心から外側に向かう電磁力（ローレンツカ）が働き、素管を拡管成形させる塑性加工が可能となる。

また、上記ベリリウム銅合金製ビレットは熱処理後の０．２％耐力が約１０００ＭＰａ（従来の巻線方式の電磁成形用コイルに用いられる無酸素銅の約５倍の０．２％耐力を有する）であり、導電率が約２０ＩＡＣＳ％である。本発明に係るコイル（電磁成形用コイル１）の場合、その作用効果を奏するためには、使用時の０．２％耐力が、室温において無酸素銅の２．５倍以上の５００ＭＰａ以上であることが望ましい。また、ジュール発熱による電磁成形用コイル１の内部温度上昇抑制の観点から導電率は、室温において１５ＩＡＣＳ％以上であることが望ましい。螺旋形状をなした導線部分１ｃの材料として、上述したような熱処理型合金を選択する場合には、螺旋形状に加工後、熟処理を施すことで硬化処理させることも可能である。以上の点に関しては、以下の実施形態についても同様である。

したがって、被加工材としての素管が小径である場合（上述したような拡管成形を行う電磁成形用コイルでは、素管の内側に挿入する必要があるため、素管の内径に比べて、電磁成形用コイルの直径を小さくしなければならない。）や高強度な素管である揚合にも、十分な耐久性能を有する自由な形状の電磁成形用コイルを製造できる。より具体的には、外径が８０ｍｍ以下の電磁成形用コイルを用いて、小径な素管を拡管成形する場合に、電磁成形用コイルの長寿命化が期待できる。なお、上記のような小径な素管を拡管成形する場合や高強度な素管を電磁成形する場合、逆に、従来のような強度の不足する巻線方式の電磁成形用コイル（無酸素銅を使用）を繰返し使用すると、導線の塑性変形が生じ、少ない繰返し回数で導線の破断、あるいは、導線同士が短絡し、破損する虞がある。

また、本発明に係る加工方法により、電磁成形用コイル１を製造した場合、螺旋形状をなした導線部分１ｃの断面を自由な形状（例えば、任意で大きな断面形状）にでき、この点からも、上述したような極めて強力な磁界を発生させる導線部分１ｃの塑性変形が大幅に生じづらくなり、電磁成形用コイルの寿命も飛躍的な向上が可能になる。以上の点に関しては、以下の実施形態についても同様である。

なお、本実施形態においては、電磁成形用コイルの導線材料として、ベリリウム銅合金を用いた場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、銅合金、アルミニウム合金、チタン銅合金を採用することも可能である。また、電磁成形用コイルの導線材料としては、靭性や導電率の点から、押出棒ではなく、押出棒などに塑性加工を加えた金属塊やビレットから導線を削りだすことが望ましい。以上の点に関しては、以下の実施形態についても同様である。

（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。

図２において、２は被加工材としての素管（図示せず）を縮管成形するための電磁成形用コイル、２ａは電磁成形用コイル２の外側を紙面の下方から上方に向かって電流を流すための外側導線部、２ｂは外側導線部２ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル２の外側から半径方向に電流を流すための半径方向導線部、２ｃは半径方向導線部２ｂの内側部に接続され、すなわち電磁成形用コイル２の外周部を上方から下方に向かって螺旋状（５ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての上側導線部分、２ｅは上側導線部分２ｃに接続され、電磁成形用コイル２の外周部をさらに下方に向かって螺旋状（５ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての下側導線部分、２ｄは下側導線部分２ｅの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル２の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。

なお、図２に示す電磁成形用コイル２は、ベリリウム銅合金からなるφ１００ｍｍの金属塊としてのビレットから５軸加工機（例えば、切削加工、レーザ加工または放電加工の内の少なくともいずれか１つ）で不要部分を除去することにより、外側導線部２ａ、半径方向導線部２ｂ、５ターンの螺旋形状をなした上側導線部分２ｃ（なお、コイル２の外径は６０ｍｍ）、５ターンの螺旋形状をなした下側導線部分２ｅ（なお、上側導線部分２ｃ同様に外径は６０ｍｍ）および下方向導線部２ｄが連続的、かつ、一体的に製造されたものである。このような方式で電磁成形用コイル２が製造されるため、従来のような巻線工程がまったく不要となり、螺旋形状をなした上側導線部分２ｃおよび下側導線部分２ｅに任意の材質および任意の断面形状が適用できるとともに、電磁成形用コイル全体としても自由な形状にすることが可能になる。具体的には、上側導線部分２ｃの断面は８ｍｍ×８ｍｍの正方形であり、下側導線部分２ｅの断面は１２ｍｍ×８ｍｍの長方形である。このように、下側導線部分２ｅの断面は、上側導線部分２ｃの断面に比べて断面積が大きいため、素管を縮管成形する際に、上側導線部分２ｃ側に比べて発熱をより低減させることが可能である。なお、上側導線部分２ｃ間および下側導線部分２ｅ間のそれぞれの間隔は２ｍｍである。また、この電磁成形用コイル２に関する後処理は、上述した実施形態１と基本的に同じである。本実施形態ならば、従来の巻線方式の電磁成形用コイルでは困難である螺旋形状をなした導線部分の断面積を途中から変えることも容易であり、かつ、螺旋形状をなした導線部分の断面内の材料特性を均一に維持しておくことも可能である。

また、電磁成形用コイル２を用いて素管を縮管成形させる塑性加工は、電磁力（ローレンツカ）に基づく点は、上述した実施形態１と基本的に同じである。

また、電磁成形用コイル２に用いられる導線の種類や特性も、上述した実施形態１と基本的に同じである。

（実施形態３）
図３は本発明の実施形態３のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。

図３において、３は被加工材としての素管（図示せず）を拡管成形するための電磁成形用コイル、３ａは電磁成形用コイル３の中心軸を通り、紙面の下方から上方に向かって電流を流すための中心軸方向導線部、３ｂは中心軸方向導線部３ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル３の中心から半径方向に電流を流すための半径方向導線部、３ｃは半径方向導線部３ｂの外周部側に接続され、すなわち電磁成形用コイル３の外周部を上方から下方に向かって螺旋状（５ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての上側導線部分、３ｅは上側導線部分３ｃに接続され、電磁成形用コイル３の外周部をさらに下方に向かって螺旋状（５ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての下側導線部分、３ｄは下側導線部分３ｅの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル３の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。なお、本実施形態は、実施形態１と２を折衷した構成の発明であり、当然、両者を合わせた作用効果を奏する。すなわち、被加工材としての素管が小径である場合や高強度な素管である揚合にも、十分な耐久性能を有する自由な形状の電磁成形用コイルを製造できる。また、上側導線部分３ｃの断面は８ｍｍ×８ｍｍの正方形であり、下側導線部分３ｅの断面は１２ｍｍ×８ｍｍの長方形である。このように、下側導線部分３ｅの断面の軸方向長さが、上側導線部分３ｃの断面の軸方向長さに比べて大きいため、素管を拡管成形する際、上側導線部分３ｃ側に比べて下側導線部分３ｅ側で発生する電磁力を大きくすることも可能である。しかし、下側導線部分３ｅの断面積が、上側導線部分３ｃの断面積に比べて大きくなっているため、上側導線部分３ｃ側に比べて下側導線部分３ｅ側の発熱量をより低減させることが可能である。なお、上側導線部分３ｃ間および下側導線部分３ｅ間のそれぞれの間隔は２ｍｍである。また、この電磁成形用コイル３に関する後処理は、上述した実施形態１と２に基本的に同じである。

（実施形態４）
図４は本発明の実施形態４のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。

図４において、４は被加工材としての素管（図示せず）を拡管成形するための電磁成形用コイル、４ａは電磁成形用コイル４の中心軸を通り、紙面の下方から上方に向かって電流を流すための中心軸方向導線部、４ｂは中心軸方向導線部４ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル４の中心から半径方向に電流を流すための半径方向導線部、４ｃは半径方向導線部４ｂの外周部側に接続され、すなわち電磁成形用コイル４の外周部を上方から下方に向かって螺旋状（３ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての上側導線部分、４ｅは上側導線部分４ｃに接続され、電磁成形用コイル４の外周部をさらに下方に向かって螺旋状（５ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての中間導線部分、下側の４ｃは中間導線部分４ｅに接続され、電磁成形用コイル４の外周部をさらに下方に向かって螺旋状（３ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての下側導線部分、４ｄは下側導線部分４ｃの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル４の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。なお、本実施形態においては、電磁成形用コイル４のように被加工材（図示せず）の形状に応じて電磁成形用コイルの形状を自由に変化させることが可能である。また、上側および下側導線部分４ｃの断面は８ｍｍ×８ｍｍの正方形であり、中間導線部分４ｅの断面は８ｍｍ×１２ｍｍの長方形である。このように、中間導線部分４ｅの断面は、上側および下側導線部分４ｃの断面に比べて断面積が大きいため、素管を拡管成形する際に、上側および下側導線部分４ｃ側に比べて発熱量をより低減させることが可能である。なお、上側および下側導線部分４ｃ間並びに中間導線部分４ｅ間のそれぞれの間隔は２ｍｍである。また、この電磁成形用コイル４に関する後処理は、上述した実施形態１〜３に基本的に同じである。

（実施形態５）
図５は本発明の実施形態５のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。

図５において、５は被加工材としての素管（図示せず）を拡管成形するための電磁成形用コイル、５ａは電磁成形用コイル５の中心軸を通り、紙面の下方から上方に向かって電流を流すための中心軸方向導線部、５ｂは中心軸方向導線部５ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル５の中心から半径方向に電流を流すための半径方向導線部、５ｃは半径方向導線部５ｂの外周部側に接続され、すなわち電磁成形用コイル５の外周部を上方から下方に向かって螺旋状（５ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての上側導線部分、５ｆは上側導線部分５ｃに接続され、電磁成形用コイル５の軸方向に平行に下方に向かって形成された連結導線部、下側の５ｃは連結導線部５ｆに接続され、電磁成形用コイル５の外周部をさらに下方に向かって螺旋状（５ターン設定）に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての下側導線部分、５ｄは下側導線部分５ｃの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル５の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。なお、本実施形態においては、図示する電磁成形用コイル５のように、被加工材としての素管（図示せず）の中で成形したい場所が軸方向に離れている場合には、図示する螺旋形状をなした上側導線部分５ｃおよび下側導線部分５ｃのように距離を離して連結させた導線形状にすることが可能である。このように、拡管成形したい箇所の形状に合わせて電磁成形用コイルの形状を自由に変化させることが可能である。また、上側および下側導線部分５ｃの断面は８ｍｍ×８ｍｍの正方形である。なお、上側および下側導線部分５ｃ間のそれぞれの間隔は２ｍｍである。また、この電磁成形用コイル５に関する後処理は、上述した実施形態１〜４に基本的に同じである。

（実施形態６）
図６は本発明の実施形態６のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。なお、本実施形態と実施形態１との相違点は、電磁成形用コイルを軸方向から見た場合（すなわち、上面視）のコイル形状にあるため、その点に関して、以下に詳述する。

図６において、６は被加工材としての素管（図示せず）を拡管成形するための上面視が楕円形状の電磁成形用コイル、６ａは電磁成形用コイル６の中心軸を通り、紙面の下方から上方に向かって電流を流すための中心軸方向導線部、６ｂは中心軸方向導線部６ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル６の中心から外向に電流を流すための外向導線部、６ｃは外向導線部６ｂの外周部側に接続され、すなわち電磁成形用コイル６の外周部に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての１０ターンに設定した導線部分、６ｄは導線部分６ｃの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル６の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。なお、本実施形態においては、電磁成形用コイル６のように、被加工材（図示せず）の形状（楕円形状）に応じて電磁成形用コイルの形状を自由に製造することが可能である。すなわち、コイル本体部分としての軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成の導線部分６ｃの上面視が楕円形状をなすように製造することが可能である。

（実施形態７）
図７は本発明の実施形態７のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。なお、本実施形態と実施形態１や６との相違点は、電磁成形用コイルを軸方向から見た場合（すなわち、上面視）のコイル形状にあるため、その点に関して、以下に詳述する。

図７において、７は被加工材としての素管（図示せず）を拡管成形するための上面視が正方形の電磁成形用コイル、７ａは電磁成形用コイル７の中心軸を通り、紙面の下方から上方に向かって電流を流すための中心軸方向導線部、７ｂは中心軸方向導線部７ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル７の中心から外向に電流を流すための外向導線部、７ｃは外向導線部７ｂの外周部側に接続され、すなわち電磁成形用コイル７の外周部に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての１０ターンに設定した導線部分、７ｄは導線部分７ｃの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル７の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。なお、本実施形態においては、電磁成形用コイル７のように、被加工材（図示せず）の形状（断面が正方形の素管）に応じて電磁成形用コイルの形状を自由に製造することが可能である。すなわち、コイル本体部分としての軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成の導線部分７ｃの上面視が正方形をなすように製造することが可能である。なお、上記正方形をなした導線部分７ｃは、直線部７ｇと１０ｍｍ以下の曲率半径Ｒを内側に備えたコーナー部７ｈの組合せを４つ有している。

（実施形態８）
図８は本発明の実施形態８のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。なお、本実施形態と実施形態７との相違点は、電磁成形用コイルを軸方向から見た場合（すなわち、上面視）のコイル形状にあるため、その点に関して、以下に詳述する。

図８において、８は被加工材としての素管（図示せず）を拡管成形するための上面視が長方形の電磁成形用コイル、８ａは電磁成形用コイル８の中心軸を通り、紙面の下方から上方に向かって電流を流すための中心軸方向導線部、８ｂは中心軸方向導線部８ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル８の中心から外向に電流を流すための外向導線部、８ｃは外向導線部８ｂの外周部側に接続され、すなわち電磁成形用コイル８の外周部に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての１０ターンに設定した導線部分、８ｄは導線部分８ｃの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル８の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。なお、本実施形態においては、電磁成形用コイル８のように、被加工材（図示せず）の形状（断面が長方形の素管）に応じて電磁成形用コイルの形状を自由に製造することが可能である。すなわち、コイル本体部分としての軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成の導線部分８ｃの上面視が長方形をなすように製造することが可能である。なお、上記長方形をなした導線部分８ｃは、直線部８ｇと１０ｍｍ以下の曲率半径Ｒを内側に備えたコーナー部８ｈの組合せを４つ有している。

（実施形態９）
図９は本発明の実施形態９のコイルとしての電磁成形用コイルであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平面図である。なお、本実施形態と実施形態７や８との相違点は、電磁成形用コイルを軸方向から見た場合（すなわち、上面視）のコイル形状にあるため、その点に関して、以下に詳述する。

図９において、９は被加工材としての素管（図示せず）を拡管成形するための上面視が五角形の電磁成形用コイル、９ａは電磁成形用コイル９の中心軸を通り、紙面の下方から上方に向かって電流を流すための中心軸方向導線部、９ｂは中心軸方向導線部９ａに接続され、すなわち電磁成形用コイル９の中心から外向に電流を流すための外向導線部、９ｃは外向導線部９ｂの外周部側に接続され、すなわち電磁成形用コイル９の外周部に電流を流すための軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての１０ターンに設定した導線部分、９ｄは導線部分９ｃの下端側に接続され、すなわち電磁成形用コイル９の最下端からさらに紙面の下方に向かって電流を流す｛（電源装置）に戻す｝ための下方向導線部である。なお、本実施形態においては、電磁成形用コイル９のように、被加工材（図示せず）の形状（断面が長方形の素管）に応じて電磁成形用コイルの形状を自由に製造することが可能である。すなわち、コイル本体部分としての軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成の導線部分９ｃの上面視が五角形をなすように製造することが可能である。なお、上記五角形をなした導線部分９ｃは、直線部９ｇと１０ｍｍ以下の曲率半径Ｒを内側に備えたコーナー部９ｈの組合せを５つ有している。

上述した実施形態７〜９においては、それぞれ電磁成形用コイルの上面視が正方形、長方形および五角形の例について説明したが、これらに限定されるものではなく、軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分としての電磁成形用の導線部分の上面視が多角形形状であるものに広く適用可能である。また、前記多角形形状は、複数の直線部と３つ以上のコーナー部とから構成され、このコーナー部の内側の曲率半径Ｒは１０ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、上述した実施形態１〜９においては、拡管成形または縮管成形のいずれかについて説明したが、いずれかに限定されるものではなく、両者に対して適用可能である。また、上述した実施形態１〜９では、電磁成形用コイルについてのみ説明したが、これらに限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で広範なコイルにも適用可能である。例えば、電磁成形用以外のコイルとしての用途には、 電縫溶接用の誘導加熱コイル、金属の誘導加熱用コイル、大電流トランス、大電流モータなどが考えられる。

１、２、３、４、５、６、７、８、９ 電磁成形用コイル
１ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、９ａ 中心軸方向導線部、
１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ 半径方向導線部
１ｃ、６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃ 導線部分
１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄ 下方向導線部
１ｉ、１ｊ 絶縁性樹脂
２ａ 外側導線部
２ｃ、３ｃ、４ｃ 上側導線部分
２ｅ、３ｅ 下側導線部分
４ｃ 上側導線部分および下側導線部分
４ｅ 中間導線部分
５ｃ 上側導線部分および下側導線部分
５ｆ 連結導線部
６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂ 外向導線部
７ｇ、８ｇ、９ｇ 直線部
７ｈ、８ｈ、９ｈ コーナー部

Claims (12)

1. 金属塊から不要部分を除去することにより形成されたコイル本体部分を有することを特徴とするコイル。
2. 前記不要部分は、切削加工、レーザ加工または放電加工の内の少なくともいずれか１つで除去することを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 前記コイル本体部分は、軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル。
4. 前記軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分は、螺旋形状をなし、電磁成形に用いられることを特徴とする請求項３に記載のコイル。
5. 前記軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分は、上面視が多角形形状をなし、電磁成形に用いられることを特徴とする請求項３に記載のコイル。
6. 前記多角形形状は、複数の直線部と３つ以上のコーナー部とから構成され、このコーナー部の内側の曲率半径Ｒは１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のコイル。
7. 前記金属塊の室温における、０．２％耐力が５００ＭＰａ以上であり、かつ、導電率が１５ＩＡＣＳ％以上の非磁性金属合金であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のコイル。
   ここに、ＩＡＣＳとは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ（国際焼きなまし銅線標準）である。
8. 金属塊から不要部分を除去することにより、コイル本体部分を形成する工程を有したコイルの製造方法。
9. 前記不要部分は、切削加工、レーザ加工または放電加工の内の少なくともいずれか１つで除去することを特徴とする請求項８に記載のコイルの製造方法。
10. 前記コイル本体部分は、軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成であることを特徴とする請求項８または９に記載のコイルの製造方法。
11. 前記軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分は、螺旋形状をなし、電磁成形に用いられることを特徴とする請求項１０に記載のコイルの製造方法。
12. 前記軸のまわりを周回しながら軸方向と平行な方向に進むような構成のコイル本体部分は、上面視が多角形形状をなし、電磁成形に用いられることを特徴とする請求項１０に記載のコイルの製造方法。

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