JP4454207B2

JP4454207B2 - 電磁拡管用コイル

Info

Publication number: JP4454207B2
Application number: JP2002198704A
Authority: JP
Inventors: 美速今村; 孝良杉▲崎▼
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: JP2004040044A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の電磁成形に使用する電磁拡管用コイルに関する
【０００２】
【従来の技術】
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、極めて短時間の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、外型に押しつけられて成形される技術である。
【０００３】
電磁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。
【０００４】
従来、これらの電磁拡管成形に使用するコイルは、特開平７−１５３６１７号公報及び特開平６−２３８３５６号公報に示されているように、絶縁性樹脂からなる軸心に断面円形の銅線を巻きつけると共に、銅線間の空間部に絶縁性樹脂を充填する構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなコイルを使用して、上述の高強度材加工及び変形量が大きい加工を行う場合、導体素線自体にも膨張する方向の力が印加されるため、導体素線周囲に充填された絶縁樹脂が破損してしまう虞があった。特に、円形断面の素線を用いた場合、相対する導線の断面円の頂点間では樹脂の厚さが最も薄くなり、強度が弱くなってしまうため、破損しやすいという難点がある。また、この部位の絶縁樹脂は熱膨張係数が小さいため、コイルを繰り返し使用した際に、導体素線に発生したジュール熱により導体素線が熱膨張すると、絶縁樹脂に歪が発生して絶縁樹脂が破損した結果、導体素線間に隙間を発生させてしまい、絶縁性を劣化させるという虞があった。また、円形断面を使用した場合、樹脂を含浸させ絶縁層を作成する際に、導体の周囲に充分樹脂が行き渡らず、特に軸心表層部分に空孔が入り込んでしまい、絶縁性を損ねる心配があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、高強度材の電磁拡管加工及び高変形量材の電磁拡管加工に使用しても、導体素線を被覆する絶縁樹脂が破損することがなく、繰り返し使用しても絶縁樹脂が破損したり絶縁性が劣化することがない電磁拡管用コイルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電磁拡管用コイルは、絶縁性のボビン部に導体素線が巻回された電磁拡管用コイルにおいて、前記導体素線は断面が矩形又は正方形でその相対する表面同士が平行であると共に、その周囲に厚さがＴの繊維強化樹脂が被覆されており、コイル軸方向に隣接する導体素線の素線間隔Ｈが２Ｔであるように前記導体素線が前記ボビン部に巻回されており、前記ボビン部は、基端部側から先端部側に向かうコイル軸方向について、中間径部、最小径部、中間径部及び最大径部が連なり、前記導体素線は前記ボビン部の周面の前記最小径部に巻回されており、先端部側の前記中間径部と前記最大径部とにより段差が形成されており、前記中間径部の周面と前記最小径部に巻回された前記導体素線の外周面との上にこれらを取り囲んで前記導体素線を保持する絶縁物が保持されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る電磁拡管用コイルにおいて、例えば、前記段差の幅が１０ｍｍ以上であり、また、前記段差に、更に１段以上の他の段差が形成されていることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係る導体素線を示す断面図、図２はこの導体素線をボビン部に巻回した状態を示す断面図、図３はボビン部の形状を示す図である。
【００１０】
絶縁性樹脂からなるボビン部９はコイルの芯に相当する部分であり、その基端部にフランジ部９ａが設けられ、先端側の部分がワーク内に挿入される。そして、このワーク内に挿入されるボビン部９は、その周面に、コイル軸方向に基端部側から先端部側に向けて、外径が中間の中間径部１１と、外径が最も小さい最小径部１０と、外径が中間の中間径部１１と、外径が最大の最大径部１２とがコイル軸方向に隣接するように、形成されている。そして、相互に隣接する先端部側の中間径部１１と最大径部１２との間の外径差により段差４が形成され、最小径部１０とその両隣の中間径部１１との間の外径差により２個の段差５が形成されている。
【００１１】
一方、コイルの導体素線１は断面が矩形または正方形をなす。この導体素線１には、導体を絶縁するために、絶縁性物質２が巻回されている。この導体素線１は、ボビン部９の最小径部１０に密に１層巻回されている。つまり、導体素線１は、最小径部１０と２個の中間径部１１との間の２個の段差５間に形成される凹部に嵌り込むようにして、最小径部１０の周面に巻回されており、図１に示すように、隣接する導体素線１間は隙間がないように密接している。従って、導体素線１の周囲に被覆された絶縁性物質２の厚さがＴであるとすると、コイル軸方向に隣接する導体素線１の素線間隔Ｈが２Ｔである。そして、これらの巻回された導体素線１の外面上と、中間径部１１上には、絶縁物３が被覆されている。この絶縁物３は、段差４とフランジ９ａとの間に形成される凹部に嵌り込むようにして、導体素線１の外面及び中間径部１１の周面上に保持され、固着されている。このようにして、絶縁物３は、導体素線１と中間径部１１とを被覆しており、この絶縁物３の外面と最大径部１２の周面とがほぼ面一になるような厚さを有している。
【００１２】
本実施例の導体素線１は、絶縁性物質２により絶縁被覆されている。この絶縁性物質２にはガラス繊維等にエポキシ樹脂等を含浸させた繊維強化樹脂が使用され、この絶縁性物質２によって素線の周囲が補強されるため、通電時において、導体素線１の変形を低減することができる。また、導体素線１の断面は、相対する素線表面が相互に平行となるものであり、絶縁性物質２の厚さをＴとしたとき、導体素線１の配列ピッチＨが、Ｈ＝２Ｔとなるように、ボビン部９に巻回されている。このため、素線間の絶縁性の厚さは均一となり、強化された絶縁性物質２のみが存在するので、通電によりコイルに膨張力が印加されても、力が分散されることで、絶縁層の破損が軽減される。また、隣接する導体素線１との表面同士が平行であるため、樹脂含浸時に無用な空孔が入り込んで絶縁性を損ねてしまう余地が少ない。なお、導体素線の形状は、巻回させた際に素線間の平行を保持できれば、矩形、正方形等、どのような形状でも構わないが、正方形であれば、巻回による断面形状の変形が少なくなるため、特に好ましい。
【００１３】
更に、段差４とフランジ部９ａとの間の凹部に外周絶縁物３が保持され固着されているため、この外周絶縁物３は、導体素線１とワークとを絶縁すると共に、導体素線１を被覆し、これを取り囲んで保持する。これにより、外周絶縁物３は、通電時に受ける力によって導体素線１が外側に膨張し、変形することを防止する作用を有する。本実施例のコイルは、導体素線１間には隙間が実質的に存在しない構造を有するため、導体素線１の熱膨張を防ぎ、導体素線１をボビン部９の周面に保持するのは、主として、外周絶縁物３による締め付け力であり、ボビン部９の端部に段差４を設けることによって、外周絶縁物３がボビン部９に強固に固定され、その結果、使用時にも導体素線１が安定する。この段差４の幅（コイル軸方向の長さ）は、外周絶縁物３の固着を強固にするために、１０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図４は本発明の他の実施例を示す断面図である。ボビン部９には、その段差４内に中間径部１１よりも更に小径の段差６が形成されている。この段差６は中間径部１１に溝状に周方向に延びている。このように、外周絶縁物３が配置される中間径部１１の周面に、溝状に延びる段差６を設けることにより、絶縁物３の固着性を高めることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導体素線はらせん状に巻かれた状態で隣接する導体素線との表面同士が平行になり、かつ導体素線の相互間には絶縁性物質のみが存在しているため、通電時における導体素線の変形を低減することができると共に素線間の絶縁層の破損がない。さらに、樹脂含浸時に無用な空孔が入り込んで絶縁性を損ねてしまうことがない。また、段差に保持された外周絶縁物が配置されているので、導体素線とワークとが絶縁されると共に、通電時に受ける力によって導体素線が外側に膨張し、変形することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電磁拡管用コイルの導体素線を示す断面図である。
【図２】同じく、この電磁拡管用コイルを示す断面図である。
【図３】同じく、このボビン部を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る電磁拡管用コイルを示す断面図である。
【符号の説明】
１：導体素線
２：絶縁性物質
３：外周絶縁物
４、５：段差
９：ボビン部
１０：最小径部
１１：中間径部
１２：最大径部

Claims

絶縁性のボビン部に導体素線が巻回された電磁拡管用コイルにおいて、前記導体素線は断面が矩形又は正方形でその相対する表面同士が平行であると共に、その周囲に厚さがＴの繊維強化樹脂が被覆されており、コイル軸方向に隣接する導体素線の素線間隔Ｈが２Ｔであるように前記導体素線が前記ボビン部に巻回されており、前記ボビン部は、基端部側から先端部側に向かうコイル軸方向について、中間径部、最小径部、中間径部及び最大径部が連なり、前記導体素線は前記ボビン部の周面の前記最小径部に巻回されており、先端部側の前記中間径部と前記最大径部とにより段差が形成されており、前記中間径部の周面と前記最小径部に巻回された前記導体素線の外周面との上にこれらを取り囲んで前記導体素線を保持する絶縁物が保持されていることを特徴とする電磁拡管用コイル。
前記段差の幅が１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の電磁拡管用コイル。
前記段差に、更に１段以上の他の段差が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁拡管用コイル。