JP2838083B1 - 円筒コイル用鉄芯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 鉄芯の充填効率及び材料歩留りを向上させ
る。 【解決手段】 幅の異なる複数種の単板を積層した円筒
コイル用鉄芯の製造に際し、各単板に対応してその幅に
条切りされた帯鋼５を、前後３対のロール１０、１１、
１２の外周に形成された段付溝１０ａ、１１ａ、１２ａ
に挿通して積層し、ロール１２から送り出された積層状
態の帯鋼５を固定治具１３、１４で固定しつつ切断機１
６で所要長さに切断し、その切断面を帯鋼５の積層方向
に溶接する。鉄芯を多段化しても製造装置が大型化する
ことがなく、スクラップ量も増加しないので、充填効率
の高い積層鉄芯を歩留りよく製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、円筒コイルに内
挿される鉄芯の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車エンジンの点火装置は、
図９に示すように、バッテリ３１、トランス３２、ディ
ストリビュータ３３、点火プラグ３４及びブレーカ３６
から構成されている。トランス３２は１次コイル３２ａ
及び２次コイル３２ｂを有し、１次コイル３２ａの一端
はバッテリ３１に、２次コイル３２ｂの一端はディスト
リビュータ３３を介して点火プラグ３４に接続され、両
コイル３２ａ、３２ｂの他端はコンデンサ３５及びブレ
ーカ３６に接続されている。

【０００３】この点火装置では、ブレーカ３６を開閉す
ると、両コイル３２ａ、３２ｂ間の相互誘導作用により
２次コイル３２ｂに高電圧が生じ、この電流により点火
プラグ３４に火花が発生する。

【０００４】トランス３２は、１次コイル３２ａ及び２
次コイル３２ｂを図１０に示すような円筒体３８の周囲
に巻回し、円筒体３８に鉄芯３７を内挿したものであ
る。鉄芯３７は短冊形の電磁鋼から成る単板３９を積層
して形成され、その断面形状は略正方形となっている。

【０００５】ところで、上記点火装置では、ディストリ
ビュータ３３やディストリビュータ３３と点火プラグ３
４を接続する高圧コードの故障発生率が高いため、これ
らを省略し、トランスに直接点火プラグを接続する試み
がなされている。

【０００６】この場合、鉄芯の容量を確保しつつ、トラ
ンスの外径を点火プラグと略同一程度にまで縮小しなけ
ればならないため、円筒体の内側における鉄芯の充填効
率を高める必要がある。

【０００７】この充填効率を高めるには、幅の異なる複
数種の単板を積層して鉄芯を形成するとよい。図１１は
その一例を示したものであり、円筒体４４に内挿された
鉄芯４０は３種類の単板４１、４２、４３を５段に積層
して形成されている。鉄芯４０の１段目及び５段目は単
板４１が４枚、２段目及び４段目は単板４２が５枚、３
段目は単板４３が１２枚それぞれ重ね合わされたもので
ある。

【０００８】いま、上記鉄芯４０を製造する方法を図１
２に基づいて説明する。図示のように、帯鋼５０は予め
各分割範囲５１毎に形成された案内孔５２を有し、Ｘ方
向へ間欠的に送られる。一方、帯鋼５０を加工するプレ
ス装置には、分割範囲５１に対応して、第１ステージ
Ａ、第２ステージＢ、第３ステージＣ、第４ステージＤ
及び第５ステージＥが設けられている。

【０００９】第１ステージＡでは、帯鋼５０の幅方向に
配列された一対の矩形領域５３、５３を打ち抜く。矩形
領域５３、５３の離間距離は図１１に示す単板４１の幅
に相当する。

【００１０】第２ステージＢでは、帯鋼５０の幅方向に
配列された一対の矩形領域５４、５４を打ち抜く。矩形
領域５４、５４の離間距離は図１１に示す単板４２の幅
に相当する。

【００１１】第３ステージＣでは、帯鋼５０の幅方向に
配列された一対の矩形領域５５、５５を打ち抜く。矩形
領域５５、５５の離間距離は図１１に示す単板４３の幅
に相当する。

【００１２】第４ステージＤでは、帯鋼５０を表面から
押圧して突起５６を形成し、各鉄芯４０の初回の加工時
のみ打ち抜いて貫孔（図示せず）を形成する。

【００１３】第５ステージＥでは、対向する矩形領域５
３、５３間、５４、５４間又は５５、５５間において矩
形領域５７を打ち抜くと共に、この打抜により形成され
た単板４１、４２、４３を押し下げて突起５６相互の圧
入嵌合により一体化する。

【００１４】鉄芯４０の製造に際しては、まず、第１ス
テージＡ、第４ステージＤ及び第５ステージＥで加工す
る工程を繰り返して１段目を形成する。次に、第２ステ
ージＢ、第４ステージＤ及び第５ステージＥで加工する
工程を繰り返して２段目を形成する。続いて、第３ステ
ージＣ、第４ステージＤ及び第５ステージＥで加工する
工程を繰り返して３段目を形成する。以後、２段目と同
様に４段目を、１段目と同様に５段目を形成すると、鉄
芯４０が完成する。鉄芯４０同士は、貫孔の介在により
分離される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、充填効率が約８４％に留まっており、さらに
充填効率を高めるため鉄芯４０を多段化しようとする
と、打抜ステージの追加が必要となり、プレス装置が大
型化すると共に、制御系が複雑化するという問題があっ
た。

【００１６】また、鉄芯４０を上記方法で製造した場
合、歩留り（鉄芯４０の重量／帯鋼５０の重量）が約４
８％となるなど、スクラップ領域の増大に伴い歩留りが
低下するため、帯鋼５０として高価な材料を使用する場
合には、採算性が悪化するという問題もあった。

【００１７】そこで、この発明は、コイルを巻回する円
筒体の内側における鉄芯の充填効率を容易に高めること
ができ、かつ、材料歩留りを向上させることができる鉄
芯の製造方法を提供しようとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、幅の異なる複数種の単板を積層した円
筒コイル用鉄芯の製造に際し、各単板に対応してその幅
に条切りされた帯鋼を、対のロールの外周に形成された
段付溝に挿通して積層し、このロールから送り出された
積層状態の帯鋼を固定治具で固定しつつ所要長さに切断
し、その切断面を帯鋼の積層方向に溶接することとした
のである。

【００１９】また、各単板に対応してその幅に条切りさ
れ、表面に加熱接着性皮膜が塗着された帯鋼を、複数対
のロールの外周に形成された段付溝に挿通して積層・加
圧すると共に、各対のロール間に順次配置された加熱装
置及び冷却装置によりそれぞれ加熱・冷却して接着し、
最後のロールから送り出された積層状態の帯鋼を固定治
具で固定しつつ所要長さに切断するようにしてもよい。

【００２０】この製造方法によると、鉄芯を多段化して
も製造装置が大型化することがなく、スクラップ量も増
加しないので、充填効率の高い積層鉄芯を歩留りよく製
造することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る方法によ
り製造された円筒コイルの断面形状を示す。この円筒コ
イルにおいて、鉄芯１は円筒体２に内挿され、それぞれ
複数枚の単板が積層された下層部Ａ、中層部Ｂ及び上層
部Ｃから成る。上層部Ｃ及び下層部Ａは、中層部Ｂとの
境界から上下へ向けて順次幅が狭くなっている。

【００２２】なお、鉄芯１と円筒体２との間に樹脂を充
填する場合、その流動性を確保するため、下層部Ａ及び
上層部Ｃの単板を複数枚ずつ同一の幅にし、図９のもの
に近い形状にすることもあるが、この場合にも以下に示
す方法を適用することができる。

【００２３】この発明の第１実施形態に係る鉄芯１の製
造装置を図２及び図３に基づいて説明する。図示のよう
に、この製造装置は、前後に配列された３対のロール１
０、１１、１２及び２組の固定治具１３、１４を有す
る。

【００２４】前記各対のロール１０、１１、１２の外周
には、鉄芯１の半断面に略対応する段付溝１０ａ、１１
ａ、１２ａが形成されている（ロール１０について図４
及び図５参照）。各溝１０ａ、１１ａ、１２ａの深さは
鉄芯１の積層圧の１／２よりも僅かに小さくなってお
り、各対のロール１０、１１、１２の回転軸は互いに接
近・離反可能となっている。

【００２５】ここで、各単板に対応してその幅に条切り
された帯鋼５を、各対のロール１０、１１、１２を離反
させた状態で溝１０ａ、１１ａ、１２ａ間に挿通し、各
対のロール１０、１１、１２を互いに接近させて回転さ
せると、帯鋼５は積層・加圧されて固定治具１３へ送ら
れる。

【００２６】なお、帯鋼５の送り時における直線性を維
持するためには、この例のように、少なくとも２対以上
のロールを設ける必要がある。また、ロール１０の前工
程である多条切り工程からロール１０に至る部分におい
て帯鋼５同士が接触して縺れる場合には、ロール１０の
前面に各条毎の案内シュートを設ける必要がある。

【００２７】前記固定治具１３、１４は、それぞれ一対
のブロック１３ａ、１４ａを備えており、各対のブロッ
ク１３ａ、１４ａはシリンダ１３ｂ、１４ｂの駆動に伴
い互いに接近・離反する。各ブロック１３ａ、１４ａの
対向面には、鉄芯１の半断面を包絡する形状の凹所１３
ｃ、１４ｃが形成されている（固定治具１３について図
６参照）。

【００２８】この固定治具１３、１４では、各対のブロ
ック１３ａ、１４ａが離反した状態で対の凹所１３ｃ、
１４ｃ間に積層状態の帯鋼５を挿通し、各対のブロック
１３ａ、１４ａを接近させると、固定治具１３、１４間
の帯鋼５が緊張状態で挟持される。

【００２９】また、固定治具１４は移動台１５上に載置
されており、この移動台１５は帯鋼５の幅方向に移動可
能となっている。固定治具１３、１４間には、固定治具
１３、１４により挟持された積層状態の帯鋼５を切断す
る切断機１６が、移動台１５上及びその前方には、帯鋼
５の切断面を積層方向に溶接する溶接機１７、１８がそ
れぞれ設けられている。溶接機１７、１８は、移動台１
５の移動に伴って溶接位置に位置づけられる。切断機１
６、溶接機１７、１８としては、レーザー式のものを用
いる。

【００３０】さらに、移動台１５の後方には、ロール１
０、１１、１２により固定治具１３、１４に挿通された
帯鋼５が当接して位置決めされる位置決め装置１９が設
けられ、その側方には、完成した鉄芯１を磁力で吸着し
て取り出す鉄芯取出装置２０、鉄芯１の積層厚を検査す
る検厚装置２１及び検査後の鉄芯１を集積する集積装置
２２がそれぞれ設けられている。

【００３１】次に、上記装置による鉄芯１の製造方法を
図２及び図３に基づいて具体的に説明する。なお、鉄芯
１は内径９．７ｍｍの円筒体２に内接し、鉄芯１の下層
部Ａ、中層部Ｂ及び上層部Ｃは、板厚０．３ｍｍの単板
をそれぞれ１０枚ずつ積層したものとする。

【００３２】この鉄芯１を製造するには、予め、下層部
Ａ及び上層部Ｃの単板に対応して１０種類の幅の帯鋼５
を２条ずつ、中層部Ｂの単板に対応して１種類の幅の帯
鋼５を１０条、合わせて３０条の条切りされた帯鋼５を
形成しておく。

【００３３】そして、まず、各帯鋼５を対のロール１
０、１１、１２により積層しつつ固定治具１３を介して
固定治具１４まで送り、積層状態の帯鋼５を固定治具１
３、１４で挟持して切断機１６で切断し、移動台１５を
移動して固定治具１３側の帯鋼５の切断面を溶接機１７
で溶接した後、固定治具１４側の帯鋼５を取出装置２０
で除去し、移動台１５を復帰させる。

【００３４】次に、鉄芯１の製造工程に入る。この工程
では、まず、ロール１０、１１、１２により積層された
帯鋼５を、固定治具１３、１４を解放した状態で位置決
め装置１９まで搬送する。そして、積層状態の帯鋼５を
固定治具１３、１４で挟持して切断機１６で切断し、移
動台１５を移動して固定治具１３側の切断面を溶接機１
７で溶接すると共に、固定治具１４側の切断面を溶接機
１８で溶接する。このようにして完成した鉄芯１は、取
出装置２０で取り出し、検厚装置２１で積層厚を検査し
た後、集積装置２２により集積する。この工程を繰り返
すことにより、鉄芯１を量産する。

【００３５】このように製造した鉄芯１は、円筒体２に
対する充填効率が約９３％に改善され、材料歩留りも約
９６％へと向上する。

【００３６】なお、上記実施形態では、切断機１６とし
てレーザー式のものを用いたが、高速度切断機等を用い
てもよい。また、溶接機１７、１８として、レーザー式
のものに代えて、プラズマ溶接機を用いてもよい。

【００３７】次に、この発明の第２実施形態を上記第１
実施形態と対比して説明する。この方法では、予め条切
りされ、その表面に加熱接着性皮膜が塗着された帯鋼５
を、図７及び図８に示すような製造装置に供給する。

【００３８】この製造装置は、図２及び図３に示したも
のに対し、ロール１０、１１間に加熱装置２３が設けら
れ、ロール１１、１２間に冷却装置２４が設けられてい
る点、固定治具１３、１４及び切断機１６が帯鋼５の送
り方向に移動可能な移動台１５に載置されている点、溶
接機１７、１８が省略されている点、位置決め装置１９
が鉄芯取出装置を兼ねている点で相違している。なお、
各ロール１０、１１、１２は、直列配置された複数対の
ロールによりロール群を構成するものであってもよい。

【００３９】そして、鉄芯１の製造に際しては、ロール
１０により積層された帯鋼５を、加熱装置２３で加熱
し、ロール１１で加圧して、その表面皮膜により相互に
接着し、冷却装置２４で冷却して接着状態を安定させ、
ロール１２で再度加圧する。

【００４０】次いで、積層状態で接着された帯鋼５を、
位置決め装置１９に当接させて位置決めし、固定治具１
３、１４で固定しつつ切断機１６で所要長さに切断す
る。この工程は、移動台１５を帯鋼５と同方向に移動さ
せることにより、帯鋼５を連続的に送りながら行うこと
ができる。

【００４１】このように形成した鉄芯１は、固定治具１
３、１４を開放して位置決め装置１９により取り出し、
検厚装置２１により積層厚を測定した後、集積装置２２
で所定の場所に集積する。また、移動台１５及び位置決
め装置１９は原位置に復帰させる。

【００４２】上記ような製造装置により、第１実施形態
の製造例と同様に積層した長さ９５ｍｍの鉄芯１を製造
する場合の諸条件を以下に示す。

【００４３】帯鋼５の加熱接着性皮膜は、十分な接着力
を確保するため、その膜厚を４μｍ以上とする必要があ
るが、あまり厚くすると充填効率低下の原因となること
から、１０μｍ以下とするのが好ましい。この例では６
μｍとする。

【００４４】加熱装置２３には３０秒で１５０℃まで昇
温可能なものを、冷却装置２４には６０秒で１５０℃か
ら７０℃まで冷却可能なものをそれぞれ使用し、これら
の長さは５０ｃｍとする。

【００４５】ロール１１は、その周面との接触及び大気
放冷による帯鋼５の温度低下を防止するため、保温装置
を備えたものを３対直列してロール群を構成する。そし
て、その加圧力は、十分な接着力を確保するため、２ｋ
ｇ／ｃｍ² 以上とする必要があるが、あまり強くすると
帯鋼５が変形することから、１０ｋｇ／ｃｍ² 以下とす
るのが好ましい。この例では４ｋｇ／ｃｍ² とする。

【００４６】切断機１６は、帯鋼５の皮膜が厚いため、
レーザ式のものよりも、高速切断機等の機械式のものの
ほうが好ましい。

【００４７】そして、帯鋼５の送り速度は５０ｃｍ／分
とする。

【００４８】このように鉄芯１を製造しても、上記第１
実施形態に係る方法と同様に、充填効率及び材料歩留り
が改善される。

【００４９】

【発明の効果】この発明によると、以上のように、鉄芯
の製造に際し、各単板に対応してその幅に条切りされた
帯鋼を対のロール間に挿通して積層し、積層状態の帯鋼
を相互に固着すると共に、所要長さに切断することとし
たので、鉄芯を多段化しても製造装置が大型化すること
がなく、スクラップ量も増加しない。このため、充填効
率の高い積層鉄芯を歩留りよく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る方法により製造された円筒コイ
ルの断面図

【図２】同上の第１実施形態に用いる鉄芯製造装置の概
略側面図

【図３】同上の鉄芯製造装置の概略平面図

【図４】同上のロールの側面図

【図５】同上のロールの正面図

【図６】同上の固定治具の正面図

【図７】同上の第２実施形態に用いる鉄芯製造装置の概
略側面図

【図８】同上の鉄芯製造装置の概略平面図

【図９】自動車エンジンの点火装置の概略図

【図１０】従来の円筒コイルの一例を示す断面図

【図１１】従来の円筒コイルの他例を示す断面図

【図１２】同上の鉄芯の製造におけるプレス装置による
帯鋼加工状態を示す図

【符号の説明】

１ 鉄芯 ２ 円筒体 ５ 帯鋼 １０、１１、１２ ロール １０ａ、１１ａ、１２ａ 段付溝 １３、１４ 固定治具 １６ 切断機 １７、１８ 溶接機 ２３ 加熱装置 ２４ 冷却装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 幅の異なる複数種の単板を積層した円筒
   コイル用鉄芯の製造に際し、各単板に対応してその幅に
   条切りされた帯鋼を、対のロールの外周に形成された段
   付溝に挿通して積層し、このロールから送り出された積
   層状態の帯鋼を固定治具で固定しつつ所要長さに切断
   し、その切断面を帯鋼の積層方向に溶接する円筒コイル
   用鉄芯の製造方法。
2. 【請求項２】 幅の異なる複数種の単板を積層した円筒
   コイル用鉄芯の製造に際し、各単板に対応してその幅に
   条切りされ、表面に加熱接着性皮膜が塗着された帯鋼
   を、複数対のロールの外周に形成された段付溝に挿通し
   て積層・加圧すると共に、各対のロール間に順次配置さ
   れた加熱装置及び冷却装置によりそれぞれ加熱・冷却し
   て接着し、最後のロールから送り出された積層状態の帯
   鋼を固定治具で固定しつつ所要長さに切断する円筒コイ
   ル用鉄芯の製造方法。