JP4030933B2 - Electromagnetic expansion coil - Google Patents
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Description
本発明は金属管等を電磁成形するために使用する電磁拡管成形用コイルに関する。 The present invention relates to an electromagnetic tube forming coil used for electromagnetic forming a metal tube or the like.
電磁拡管成形は、高電圧で蓄荷電されている電荷を、通電コイルに瞬時に放電させ、極めて短時間に強力な磁場を形成することにより、この磁場内におかれたワークが磁場の反発力によって強い拡張力を受け、外型に押し付けられて成形される技術である。 Electromagnetic tube expansion forms a strong magnetic field in a very short time by instantly discharging the electric charge stored at a high voltage to the energizing coil and forming a strong magnetic field in an extremely short time. This is a technology that receives a strong expansion force by the pressure and is pressed against the outer mold.
電磁拡管成形は電気の良導体であるアルミニウム合金の成形に適しており、アルミニウム合金管に溝を形成したり、アルミニウム合金管同士を接合するような加工に使用されている。また、アルミニウム合金管の端部を折り曲げる加工と、大径管のカシメ等のように変形量が大きい加工と、高強度材料の加工とに、電磁拡管成形の適用が検討されている。例えば、車両、自動車及び二輪車等のフレーム材の加工又はカシメ等に対する適用が検討されている。 Electromagnetic tube expansion is suitable for forming aluminum alloys, which are good electrical conductors, and is used for processing such as forming grooves in aluminum alloy tubes or joining aluminum alloy tubes together. In addition, application of electromagnetic tube expansion forming is being studied for processing of bending the end of an aluminum alloy tube, processing of a large amount of deformation such as caulking of a large diameter tube, and processing of a high-strength material. For example, application to processing or caulking of frame materials such as vehicles, automobiles, and motorcycles is being studied.
従来、これらの電磁拡管成形に使用するコイルは、絶縁性樹脂からなる軸心に円形断面の導線を巻回させた構造を有している(特開昭55−42140号公報:特許文献1)。 Conventionally, the coils used for these electromagnetic tube expansion moldings have a structure in which a conducting wire having a circular cross section is wound around an axis made of an insulating resin (Japanese Patent Laid-Open No. 55-42140: Patent Document 1). .
図3は従来の電磁拡管成形方法を示す斜視図である。半円形の切り込みを有する分割型を組み合わせて円形の孔を設けた外型12に、円筒状のアルミニウム合金製ワーク11を挿入し、このワーク11内に電磁拡管成形用コイル13を挿入する。そして、コイル13からワーク11に電磁力を付与し、磁場の反発力によりワーク11を外型12に向けて拡管し、ワーク11の外面を外型12により成形する。
FIG. 3 is a perspective view showing a conventional electromagnetic tube expansion forming method. A cylindrical
この場合に、コイル13をワーク11の一方の端部からワーク11内に挿入するため、コイル13の挿入先端でない方の端部(基端側)に導体の両端を配し、これに端子14を設けて外部接続用のリード線と接続するようになっている。このため、図4(a)、(b)に示すように、コイル13の内部導体15は、基端部からコイル13の軸心の内部空間16を通じて先端部へ至り、先端部にて曲げられて軸心表面17に取り回され、軸心周囲を巻回して基端部へ戻るように配置される。なお、図4(a)と図4(b)とは断面の切断線が直交する。この際、ワーク成形の際に導体が受ける反発力が一部分に集中することを避けるため、先端部18においては導体15の曲げ半径ができるだけ大きくなるように取り回される。例えば、従来の電磁拡管用コイルにおいては、図4(a)に示すように、先端部18において導体15を半円弧状に湾曲させて折り返している(特開平6−238356号公報:特許文献2)。
In this case, in order to insert the
しかしながら、この従来技術においては、図4(a)に示す断面においては、導体15はコイル13の先端部18で半円弧状に湾曲しているが、コイルの軸心表面17においては、この半円弧状に湾曲してコイル基端部に向けて折り返された導体15は軸心の周方向に向けて90°の角度で曲げられる。このため、従来技術においては、未だ、曲げ半径が小さい箇所が存在する。特に、小径コイルにおいては、導体の径に対して、曲げ半径が更に小さくなる。
However, in this prior art, in the cross section shown in FIG. 4 (a), the
このように曲げ半径が小さいと、この部分で電磁気反発力が集中してしまい、電磁拡管成形用コイルを繰り返し使用した場合に、破壊しやすいという問題点がある。 When the bending radius is small in this way, the electromagnetic repulsion force is concentrated at this portion, and there is a problem that the electromagnetic tube expansion forming coil is easily broken when repeatedly used.
また、冷却効果を得るため中空断面の導体を使用する場合は、取り回しの際に曲げ半径が小さいと中空部が潰れてしまい、冷却効果が満足に得られない虞がある。 Further, when a conductor having a hollow cross section is used in order to obtain a cooling effect, the hollow portion may be crushed if the bending radius is small during handling, and the cooling effect may not be obtained satisfactorily.
更に、従来のコイル構造では、端部での導線の取り回しに余分な長さが必要であったため、コイルの全体の長さに対して成形できる長さが短いという問題点があった。又は、この取り回しのための余分な長さがあるために、余分な導体及び樹脂が必要であり、この余分な導体及び樹脂のためにコイルの重量が不要に増大している。 Furthermore, in the conventional coil structure, since an extra length was required for the handling of the conducting wire at the end, there was a problem that the length that could be formed relative to the entire length of the coil was short. Alternatively, the extra length for this run requires extra conductors and resin, which unnecessarily increases the weight of the coil.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、導体の曲げ半径が小さい部位がなく、繰り返し使用しても、電磁気反発力の集中による破損がおきにくく、更に軽量で省体積である電磁拡管成形用コイルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and there is no portion where the bending radius of the conductor is small, and even when used repeatedly, damage due to concentration of electromagnetic repulsion is difficult to occur, and it is lighter and has a smaller volume. An object of the present invention is to provide an electromagnetic tube forming coil.
本発明に係る電磁拡管成形用コイルは、筒状の軸心と、コイル基端部側から前記軸心の周面に巻回され、コイル先端部側で前記軸心の内部に移り、この軸心内部を通って前記コイル基端部側に導出された導体と、を有する電磁拡管成形用コイルにおいて、前記導体はコイル先端にて前記軸心の周面から前記軸心の長手方向に曲がることなく前記軸心に設けた孔を介して前記軸心を挿通して前記軸心の内部に入り、軸心内部にて湾曲してその延びる方向をコイル基端部側に向け、この導体の軸心内部の湾曲部は前記孔よりもコイル基端部側の位置にて前記軸心の内面に接触していることを特徴とする。 The coil for electromagnetic tube expansion molding according to the present invention is wound around a cylindrical shaft center and a peripheral surface of the shaft center from the coil base end side, and moves to the inside of the shaft center on the coil tip end side. An electromagnetic tube forming coil having a conductor led to the coil base end side through the inside of the core, wherein the conductor bends in the longitudinal direction of the axis from the peripheral surface of the axis at the coil tip. Instead, the shaft center is inserted through the hole provided in the shaft center, enters the shaft center, curves in the shaft center, and extends in the direction toward the coil base end, so that the shaft of the conductor The curved portion inside the core is in contact with the inner surface of the shaft center at a position closer to the coil base end than the hole .
この電磁拡管成形用コイルにおいて、前記軸心の前記導体が巻回される周面の半径をR1、前記軸心の内径をR2としたとき、0.5≦(R2/R1)≦0.95であることが好ましい。 In this electromagnetic pipe expanding coil, when the radius of the peripheral surface around which the conductor of the shaft center is wound is R1, and the inner diameter of the shaft center is R2, 0.5 ≦ (R2 / R1) ≦ 0.95. It is preferable that
本発明によれば、導体の歪が少なくなるように軸心に導体が巻回され、配置されているので、電磁拡管成形用コイルを繰り返し使用しても、破損しにくく、また、コイル先端まで導体を巻回することができるので、軽量及び小型の電磁拡管成形用コイルを得ることができる。 According to the present invention, since the conductor is wound and arranged on the shaft center so that the distortion of the conductor is reduced, even if the coil for electromagnetic tube expansion molding is used repeatedly, it is not easily damaged, and the coil end Since the conductor can be wound, a lightweight and small coil for electromagnetic tube expansion molding can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本発明の実施形態に係る電磁拡管成形用コイルを示す図である。絶縁性筒状の軸心1は、コイル先端にフランジ部1aが設けられており、この軸心1の周面に、導体2が巻回されている。この導体2は軸心1の周面から、軸心1に設けた孔3を介して軸心1の内部に導入されている。この場合に、導体2は、軸心1の周面における巻回時の湾曲半径よりも若干小さな湾曲半径となって、軸心1の孔3を挿通して軸心内部に入るが、軸心1の長手方向には屈曲しない。そして、導体2は、軸心内部において、滑らかに湾曲してその延長方向を軸心1の基端部側に向け、軸心1の中心部(中心線5)を通って、コイル基端部側に導かれる。この場合に、この軸心内部における導体の湾曲部101は軸心内面に接触している。これにより、湾曲部101は、軸心内部において、最大限の曲率半径をもって湾曲することができる。なお、軸心1の周面に巻回された導体2は周面に絶縁性樹脂4を充填することにより、相互に電気的に分離されると共に、固定される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view showing a coil for forming an electromagnetic tube according to an embodiment of the present invention. The insulating
上述の如く構成された電磁拡管成形用コイルにおいては、コイル先端における導体2の折り返し部において、導体2は、コイル先端の軸心1の周面では軸心内部に入るために巻回半径より若干小さな半径になるように変形するだけであり、従来のように、90°で曲がることはない。また、軸心内部においては、軸心1の半径方向及び軸方向に広大な内部空間が存在するので、導体2はこの部分で大きな曲率半径でもって湾曲することができる。この場合に、導体2は軸心周面における巻回方向、即ち、軸心1の周方向と、軸方向とに移動しながら捻れるようにして、軸心1の中心(中心線5)まで導かれるが、湾曲中心は必ず孔3が設けられた軸心内部への導体導入部よりも基端部側に位置する。換言すれば、導体2は、軸心内部においては、コイル先端部の孔3の位置、即ち軸心内部への導体導入部よりもコイル先端側には存在せず、導体導入部よりも常にコイル基端部側に存在するので、この導体2の湾曲半径は自由度が大きく、極めて大きなものとすることができる。
In the coil for electromagnetic pipe expansion formed as described above, the
このため、本実施形態においては、コイル使用時に電磁気反発力が集中せず、導体2の疲労破損を防ぐことができる。また、導体2として、中空導体を使用する場合は、導体の取り回しに際し、中空部が潰れることを防止できる。
For this reason, in this embodiment, when the coil is used, the electromagnetic repulsion force is not concentrated, and fatigue damage of the
また、前述の如く、導体2は、コイル先端の孔3が位置する部分よりも、コイル基端部側に存在するので、軸心1の先端と、孔3との間の距離(余部)が短く、このため、電磁拡管成形コイルを軽量化及び小型化することができる。
Further, as described above, since the
本発明においては、軸心1の導体2が巻回される周面の半径をR1、軸心1の内径をR2としたとき、0.5≦(R2/R1)≦0.95であることが好ましい。R2/R1が0.5より小さいと、取り回しに必要な導体2の曲げ半径が小さくなる。また、R2/R1が0.95を超えると、軸心1内部を通る導体2と軸心1周面に巻回された導体2との間の距離が近くなりすぎるため、電磁拡管成形コイルの繰り返し使用によって、軸心及び管に充填した樹脂4が破損しやすく、強度が低下する。このため、0.5≦(R2/R1)≦0.95とすることが好ましい。
In the present invention, when the radius of the peripheral surface around which the
なお、軸心内部は絶縁性を高めるため、及び導体の振動を抑制するため、最終製品としては、絶縁性樹脂を充填するが、コイル径が大きい場合、又は投入エネルギーに対して十分な導体サイズを有している等の場合は、絶縁性樹脂を充填せず、中空のままであってもよい。また、導体2の湾曲部101のみ中空にすることも可能である。更に、本コイルに使用する導体は、円形断面に限らず、角形断面又は円形若しくは角形の中空断面のいずれを使用することも可能である。
In addition, in order to increase the insulation inside the shaft center and to suppress the vibration of the conductor, the final product is filled with an insulating resin, but when the coil diameter is large or the conductor size is sufficient for the input energy In the case where it has, the insulating resin is not filled and it may remain hollow. Further, only the
1;軸心
2;導体
3;孔
4;絶縁性樹脂
5;軸心の中心線
11;ワーク
12;外型
13;電磁拡管成形用コイル
14;端子
101;湾曲部
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- 2003-07-18 JP JP2003277145A patent/JP4030933B2/en not_active Expired - Lifetime
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