JP6044470B2 - コイル鋳造装置、コイル鋳造方法、及び金型 - Google Patents

Description

本発明は、中心軸線回りに複数巻数周回されるコイルを鋳造するコイル鋳造装置及びコイル鋳造方法並びにそのコイルを鋳造するのに用いられる金型に関する。

従来、中心軸線回りに複数巻数周回されるコイルを鋳造するコイル鋳造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このコイル鋳造装置は、鋳造後のコイルの型からの取り外しを容易にするため、鋳造すべきコイルの周方向に２分割されかつ該コイルの中心軸線方向に複数段積層された成形金型を備えている。この成形金型は、各段それぞれの上面にコイルの所望形状に合致した形状に形成された溝を有している。

上記のコイル鋳造装置において、成形金型の各段の積み重ねと各段の成形金型の溝への溶湯の注入との連動動作が繰り返し連続的に行われる。例えば、１段目左側の成形金型の溝に溶湯が注入された後に１段目右側の成形金型の溝に溶湯が注入され、その１段目右側の成形金型の溝への溶湯の注入が行われている間に１段目左側の成形金型の上に２段目左側の成形金型が積み重ねられ、次に、その２段目左側の成形金型の溝に溶湯が注入され、その２段目左側の成形金型の溝への溶湯の注入が行われている間に１段目右側の成形金型の上に２段目右側の成形金型が積み重ねられ、以後同様の動作が行われる。

特開２００４−３３６９６９号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のコイル鋳造装置では、成形金型の溝への溶湯の注入によってコイルが鋳造されながら成形金型の各段の積み重ねが行われることで、コイルの鋳造が上型が存在しない状態で連続して行われる。かかる手法では、コイルを鋳造するうえでの鋳造圧力が低くなるので、形状転写性が低下する。このため、上記の鋳造手法では、コイルを所望形状に正確に鋳造することができず、また、コイルを所望形状に鋳造しようとすれば後工程での加圧処理が必要となる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、鋳造後のコイルの型からの取り外しを容易にしつつ、形状転写性を高めたまま簡易な手法でコイルを鋳造することが可能なコイル鋳造装置、コイル鋳造方法、及び金型を提供することを目的とする。

上記の目的は、中心軸線回りに複数巻数周回されるコイルを鋳造するコイル鋳造装置であって、鋳造すべき前記コイルの内周面に合わせた大きさに形成された該コイルの中心軸線方向に向けて貫通する貫通孔と、該貫通孔に面して形成された該コイルの所望形状に合致する溝と、を有する、該コイルの外周側において該コイルの周方向に少なくとも２分割されかつ該コイルの中心軸線方向に複数段積層されたコイル外型と、前記貫通孔に対応した外形を有する、前記溝を閉塞するように該貫通孔に挿入されるコイル内型と、前記コイル外型及び前記コイル内型を少なくとも積層方向両側から拘束する拘束型と、前記コイル外側の前記溝に連通する注湯路を介して、前記溝に向けて溶湯を射出する射出装置と、を備えるコイル鋳造装置により達成される。

また、上記の目的は、中心軸線回りに複数巻数周回されるコイルを鋳造するコイル鋳造方法であって、鋳造すべき前記コイルの内周面に合わせた大きさに形成された該コイルの中心軸線方向に向けて貫通する貫通孔と、該貫通孔に面して形成された該コイルの所望形状に合致する溝と、を有する、該コイルの外周側において該コイルの周方向に少なくとも２分割されかつ該コイルの中心軸線方向に複数段積層されたコイル外型の前記貫通孔に、該貫通孔に対応した外形を有するコイル内型を前記溝を閉塞するように挿入し、前記コイル外型及び前記コイル内型を拘束型を用いて少なくとも積層方向両側から拘束したうえで、射出装置から、前記コイル外型が有する前記溝に連通しかつ鋳造すべき前記コイルの段ごとに対応して形成される、溶湯が流通する注湯路を介して前記溝に向けて溶湯を射出するコイル鋳造方法により達成される。

更に、上記の目的は、中心軸線回りに複数巻数周回されるコイルを鋳造するのに用いられる金型であって、鋳造すべき前記コイルの内周面に合わせた大きさに形成された該コイルの中心軸線方向に向けて貫通する貫通孔と、該貫通孔に面して形成された該コイルの所望形状に合致する溝と、を有する、該コイルの外周側において該コイルの周方向に少なくとも２分割されかつ該コイルの中心軸線方向に複数段積層されたコイル外型と、前記貫通孔に対応した外形を有する、前記溝を閉塞するように該貫通孔に挿入されるコイル内型と、前記コイル外型及び前記コイル内型を少なくとも積層方向両側から拘束する拘束型と、を備える金型により達成される。

本発明によれば、鋳造後のコイルの型からの取り外しを容易にしつつ、位置固定されかつ拘束された型内への溶湯の射出によって形状転写性を高めることができると共に、複雑な制御を行うことなく簡易な手法でコイルを鋳造することができる。

本発明の一実施例であるコイル鋳造装置の全体構成図である。 図１に示すコイル鋳造装置のＡ−Ａ断面図である。 本実施例のコイル鋳造装置により鋳造されるコイルの斜視図である。 本実施例のコイル鋳造装置が備えるコイル外型の斜視図である。 本実施例のコイル外型を構成する分割金型の各金型片の構成図である。 本実施例のコイル鋳造装置が備える成形金型のコイル外型及びコイル内型の構成図である。 本実施例のコイル鋳造装置が備える成形金型の溶湯注入前の斜視図である。 本実施例のコイル鋳造装置が備える成形金型の溶湯注入後の斜視図である。 本実施例のコイル鋳造装置によるコイル鋳造手法を説明するための斜視図である。 本実施例のコイル鋳造装置によるコイル鋳造手法を説明するための斜視図である。 本実施例のコイル鋳造装置により鋳造されたコイルを含む凝固後の溶湯全体の形状を表した図である。 本発明の変形例であるコイル鋳造装置の成形金型の形状と鋳造されるコイルの形状との関係を表した図である。 図１２に示すコイル鋳造装置の成形金型及び鋳造されるコイルの斜視図である。

以下、図面を用いて、本発明に係るコイル鋳造装置、コイル鋳造方法、及び金型の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるコイル鋳造装置１０の全体構成図を示す。図２は、図１に示すコイル鋳造装置１０のＡ−Ａ断面図を示す。また、図３は、本実施例のコイル鋳造装置１０により鋳造されるコイル１２の斜視図を示す。

本実施例のコイル鋳造装置１０は、中心軸線Ｌ回りに複数巻数周回されるコイル１２を鋳造する装置である。コイル１２は、例えばアルミニウムや銅などの導電性材料からなる。コイル鋳造装置１０により鋳造されるコイル１２は、図３に示す如く、中心軸線Ｌ方向から見て略円形に形成されるものであって、複数の円形が中心軸線Ｌ方向に積み重なるように円形螺旋状に形成されるコイルである。

コイル１２は、断面が矩形状（具体的には、長方形）に形成される所定幅及び所定厚さを有する平角導線１４により構成される。コイル１２は、平角導線１４が中心軸線Ｌ回りに均一に傾斜しながら中心軸線Ｌ方向へ延びるように形成される。コイル１２の各段の平角導線１４は、内周面１６が中心軸線Ｌに対して直交する方向（径方向）に向くように、かつ、隣接する段の平角導線１４と対向する面（すなわち、上面及び下面）１８が中心軸線Ｌ方向に向くように形成される。

コイル１２は、各段の平角導線１４の内周面１６の径方向位置が段間で異なり、平角導線１４の内周面１６の内径が中心軸線Ｌ方向の位置に応じてリニアに変化するように形成される。尚、コイル１２は、各段の平角導線１４の外周面２０の径方向位置が段間で略一致して、平角導線の外周面２０の外径が位置にかかわらず略同じとなるように形成されてもよいし、また、各段の平角導線１４の外周面２０の径方向位置が段間で一致せず、平角導線１４の外周面２０の外径が中心軸線Ｌ方向の位置に応じてリニアに変化するようにすなわち徐々に縮径するように形成されてもよい。

本実施例において、コイル鋳造装置１０は、コイル１２を鋳造すべく金型に溶解した金属を圧入するダイカストマシン２２を備えている。ダイカストマシン２２には、固定型２４、及び、固定型２４に対して移動可能な可動型２６が取り付けられている。ダイカストマシン２２は、可動型２６を固定型２４に対して所定方向（図１において左右方向）に移動させることが可能である。

コイル鋳造装置１０は、また、鋳造すべきコイル１２を成形するために必要な成形金型３０を備えている。可動型２６には、成形金型３０を収容するための立体的な空間３２が設けられている。空間３２は、直方体状に形成されており、固定型２４に向けて開口している。空間３２は、可動型２６が固定型２４に接触しているときに閉じられ、一方、可動型２６の移動によりその接触が解消されているときに開放される。

成形金型３０は、空間３２内に収容される。成形金型３０は、可動型２６が移動により固定型２４から所定位置まで離間しているときに空間３２に対して着脱可能であり、また、空間３２内に収容された状態で可動型２６が移動により固定型２４に接触しているときにコイル鋳造可能である。尚、成形金型３０を空間３２内に隙間なく収容するため或いは成形金型３０のズレや変形を防止するため、図１及び図２に示す如く、成形金型３０と空間３２を形成する壁面との間に枠型３４を介在させることとしてもよい。

成形金型３０は、コイル外型３６と、コイル内型３８と、底型４０と、を有している。コイル外型３６は、鋳造すべきコイル１２の外周側に設置される金型である。コイル内型３８は、鋳造すべきコイル１２の内周側に設置される金型である。底型４０は、コイル外型３６を取り囲みつつそのコイル外型３６をその周囲及びその下方から支持する金型である。

図４は、本実施例のコイル鋳造装置１０が備えるコイル外型３６の斜視図を示す。図５は、本実施例のコイル外型３６を構成する分割金型の各金型片の構成図を示す。尚、図５（Ａ）には斜め上方からの斜視図を、また、図５（Ｂ）には斜め下方からの斜視図を、それぞれ示す。図６は、本実施例のコイル鋳造装置１０が備える成形金型３０のコイル外型３６及びコイル内型３８の構成図を示す。尚、図６（Ａ）にはコイル内型３８の側面図を、図６（Ｂ）にはコイル外型３６を中心軸側から見た際の展開図を、また、図６（Ｃ）には成形金型３０を用いて鋳造されるコイル１２の側面図を、それぞれ示す。

また、図７は、本実施例のコイル鋳造装置１０が備えるコイル外型３６、コイル内型３８、及び底型４０の溶湯注入前の斜視図を示す。更に、図８は、本実施例のコイル鋳造装置１０が備えるコイル外型３６、コイル内型３８、及び底型４０の、コイル外型３６の溶湯注入後の斜視図を示す。尚、図７及び図８においては、コイル外型３６及び底型４０の一部がカットされた図を示す。

本実施利において、コイル外型３６は、全体としてブロック状（直方体形状）に形成された部材であって、そのブロック状本体に対して貫通する円形の貫通孔４２を有している。貫通孔４２は、鋳造すべきコイル１２の内周面１６に合わせた大きさに形成されたそのコイル１２の中心軸線Ｌ方向に向けて延びる孔である。貫通孔４２の径は、中心軸線Ｌ方向の位置に応じてリニアに変化し、鋳造すべきコイル１２の内周面１６での内径に略一致する。

コイル外型３６は、貫通孔４２に面する内側面４４を有している。内側面４４は、中心軸線Ｌ方向の一方側（上方側）から他方側（下方側）にかけて径がリニアに変化するように（小さくなるように）形成されている。すなわち、内側面４４は、鋳造すべきコイル１２の中心方向に向きつつ、その中心軸線Ｌに対して直交する方向よりも斜め上方に向くように形成されている。

コイル外型３６は、貫通孔４２に面して形成された溝４６を有している。溝４６は、内側面４４の表面から上記の中心軸線Ｌに対して径方向外側に向けて凹んだものであって、貫通孔４２に沿って上記の中心軸線Ｌ回りに螺旋状に延びるように形成されている。溝４６は、鋳造すべきコイル１２の所望形状に合致するものであって、その中心軸線Ｌ方向の幅がコイル１２の平角導線１４の厚さに対応し、かつ、その径方向の深さがコイル１２の平角導線１４の幅に対応するように形成されている。

コイル外型３６は、鋳造すべきコイル１２の周方向に４分割された分割金型５０，５２，５４，５６からなる。分割金型５０，５２，５４，５６はそれぞれ、コイル外型３６全体の例えば周方向９０°分を占めるように構成されている。各分割金型５０，５２，５４，５６は、鋳造すべきコイル１２の中心軸線Ｌ方向に積層される複数の金型片５８からなり、複数の金型片５８がその中心軸線方向Ｌに積層される構造を有している。金型片５８は、積層方向に隣接する金型片５８に対して脱着自在に構成されている。

各分割金型５０，５２，５４，５６の金型片５８は、鋳造すべきコイル１２の平角導線１４一段当たり一つ設けられている。コイル外型３６の溝４６は、各金型片５８の、内側面４４と隣接の金型片５８に接する端面（例えば、図４〜図６に示す如く上方側端面）との角部に設けられている。各金型片５８は、積層方向両側の端面がそれぞれ、鋳造すべきコイル１２の中心軸線Ｌに対して直交する水平面に対して傾斜するように形成されている。上記金型片５８の角部に形成される溝４６の径方向への深さは、周方向において略均一である。

コイル内型３８は、円錐状に形成された円錐部６０と、その円錐部６０の上端側に一体的に設けられた矩形状に形成された天部６２と、からなる。円錐部６０は、コイル外型３６の貫通孔４２に合致するようにコイル外型３６の金型片５８の積層方向一方側から積層方向他方側にかけて外径が徐々に縮径するテーパ状に形成されており、そのコイル外型３６の内側面４４に接することが可能である。円錐部６０の径は、中心軸線Ｌ方向の位置に応じてリニアに変化し、鋳造すべきコイル１２の内周面１６での内径に略一致する。

円錐部６０の表面には、鋳造すべきコイル１２の所望形状に合致する溝６４が形成されている。溝６４は、円錐部６０の表面から上記の中心軸線Ｌに対して径方向内側に向けて凹んだものであって、その円錐部６０の表面に沿って上記の中心軸線Ｌ回りに螺旋状に延びるように形成されている。溝６４は、鋳造すべきコイル１２の平角導線１４の内周面１６を断面矩形状に形成するための溝である。溝６４は、コイル外型３６の内側面４４に形成された溝４６と共に、鋳造すべきコイル１２の所望形状を模した空間を形成する。

天部６２は、成形金型３０（具体的には、コイル外型３６）の形状（具体的には、コイル外型３６全体の積層方向上端の面形状）に対応して矩形状に形成されており、コイル外型３６の積層方向上端面に接する。天部６２は、複数の金型片５８が積層されたコイル外型３６を積層方向上端側にて支持する役割を有する。

底型４０は、コイル外型３６を外側四方から取り囲む側壁部６６と、その側壁部６６の下端側に一体的に設けられた矩形状に形成された底部６８と、からなる。側壁部６６は、コイル外型３６の外形に合致するように形成されており、コイル外型３６の外壁に接することが可能である。側壁部６６は、それぞれ複数の金型片５８が中心軸線Ｌ方向に積層される分割金型５０，５２，５４，５６からなるコイル外型３６を側面側にて支持して位置決めする役割を有する。

底部６８は、成形金型３０（具体的には、コイル外型３６及びコイル内型３８）の形状（具体的には、コイル外型３６及びコイル内型３８の積層方向下端の面形状）に対応して矩形状に形成されており、コイル外型３６の積層方向下端面に接する。底部６８は、複数の金型片５８が積層されたコイル外型３６を積層方向下端側にて支持して位置決めする役割を有する。

コイル鋳造装置１０は、また、凝固によってコイル１２を構成する溶湯を成形金型３０に向けて射出する射出機構７０を備えている。この溶湯は、液状化された例えばアルミニウムや銅などの導電性材料である。射出機構７０は、筒状のシリンダ７２と、シリンダ７２内を摺動するピストン７４と、を有している。

シリンダ７２は、ダイカストマシン２２の固定型２４に取り付けられている。固定型２４には、シリンダ７２の内部空間に連通する注湯口７６が設けられている。注湯口７６は、固定型２４の、可動型２６の空間３２に面する箇所に設けられている。また、シリンダ７２には、そのシリンダ７２の内部空間に溶湯を注入する注入口７８が設けられている。ピストン７４は、シリンダ７２の内部空間に注入された溶湯を注湯口７６から成形金型３０に向けて押圧する部材である。ピストン７４は、注入口７８から溶湯が注入される際にシリンダ７２に対して退避された位置にあり、その溶湯の注入後にその溶湯を押圧するようにシリンダ７２に対して移動される。

成形金型３０のコイル外型３６には、溝４６に圧入される溶湯が流通する注湯路８０が形成されている。注湯路８０は、溝４６に連通して形成されると共に、鋳造すべきコイル１２の段ごとすなわち金型片５８ごとに対応して設けられる。各注湯路８０は、空間３２内に成形金型３０が収容された可動型２６が固定型２４に接触している状態で固定型２４の注湯口７６に向けて開口するようにコイル外型３６に設けられている。

底型４０の側壁部６６には、コイル外型３６の注湯路８０及び固定型２４の注湯口７６に連通する湯溜り８２が形成されている。湯溜り８２は、注湯口７６から流通した溶湯をコイル外型３６の各金型片５８の注湯路８０に向けて供給するために必要な溶湯が溜る空間である。湯溜り８２は、４つの側壁部６６のうちの一つに形成されており、その側壁部６６の一部が切り欠かれて上端（すなわち、コイル内型３８の天部６２との接続部）まで達するように設けられている。湯溜り８２は、幅が下部ほど狭くかつ上部ほど広くなるように形成されている。

コイル鋳造装置１０は、また、可動型２６に取り付けられた押出機構８４を備えている。押出機構８４は、可動型２６の空間３２内に収容された成形金型３０をその空間３２の開口からその外部へ押し出す役割を有する。押出機構８４は、外部コントローラからの指令により水平方向に移動されることにより、空間３２内の成形金型３０を外部へ押し出す。

以下、上記図７及び図８と共に、図９〜図１１を参照して、本実施例のコイル鋳造装置１０を用いてコイル１２を鋳造する方法について説明する。図９及び図１０は、本実施例のコイル鋳造装置１０によるコイル鋳造手法を説明するための斜視図を示す。尚、図１０には、コイル外型３６の一部がカットされた図を示す。また、図１１は、本実施例のコイル鋳造装置１０により鋳造されたコイルを含む凝固後の溶湯全体の形状を表した図を示す。

本実施例においては、まず、それぞれ複数の金型片５８を中心軸線Ｌ方向に積層した分割金型５０，５２，５４，５６からなるコイル外型３６が底型４０内にその天側から挿入される。この場合、コイル外型３６は、側面側にて底型４０の側壁部６６に位置決めされると共に、積層方向下端側にて底型４０の底部６８に位置決めされる。

次に、かかるコイル外型３６の貫通孔４２に天側からコイル内型３８が挿入される。この場合、コイル内型３８の円錐部６０がコイル外型３６の内側面４４に接しつつコイル内型３８の天部６２がコイル外型３６の積層方向上端側に接することにより、コイル外型３６は、積層方向上端側にてコイル内型３８の天部６２に位置決めされる。かかる状態が実現されると、コイル外型３６の有する溝４６がコイル内型３８の円錐部６０表面の溝６４に合致して、それらの溝４６，６４同士が一体化して塞がれることにより、成形金型３０内に、鋳造すべきコイル１２の所望形状を模した空間が形成される。

かかる溝４６，６４同士が一体化した空間が形成された成形金型３０がダイカストマシン２２の可動型２６の空間３２内にセットされる。そして、空間３２内に成形金型３０が収容された可動型２６が、その空間３２が閉じられるように固定型２４に対して移動される。この場合には、空間３２の開口が閉じられることで成形金型３０が型締めされて拘束されると共に、コイル外型３６の溝４６及びコイル内型３８の溝６４に溶湯を導く注湯路８０が底型４０の湯溜り８２を介して固定型２４の注湯口７６に連通する。

成形金型３０が型締めされた後、射出機構７０のピストン７４がシリンダ７２に対して退避された状態でシリンダ７２の注入口７８から液状化された溶湯が注入される。尚、シリンダ７２内に注入される溶湯の量は、コイル１２を鋳造するのに十分な量であって、シリンダ７２、固定型２４の注湯口７６、及び底型４０の側壁部６６の湯溜り８２の容量などを考慮して設定されるものであってもよい。シリンダ７２内に溶湯が注入された後、ピストン７４が溶湯を押圧すべくシリンダ７２に対して移動される。

かかるピストン７４の移動がなされると、シリンダ７２内の溶湯が加圧されることで、その加圧された溶湯が、固定型２４の注湯口７６から底型４０の湯溜り８２を介してコイル外型３６の各注湯路８０に導かれて、成形金型３０の溝４６，６４全体に圧入・充填される。成形金型３０の溝４６，６４に圧入された溶湯は、固定型２４の注湯口７６、底型４０の湯溜り８２、及びコイル外型３６の各注湯路８０内の溶湯と共に、所定温度まで冷却される。溶湯が所定温度まで冷却されると、その溶湯は凝固する。成形金型３０の溝４６，６４は、コイル１２の所望形状を模した空間である。このため、成形金型３０の溝４６，６４内の溶湯が冷却され凝固すると、その溝４６，６４内の凝固した溶湯全体の形状は、図９及び図１０に示す如く、鋳造すべきコイル１２の所望形状に合致する。

上記した溶湯の凝固が完了すると、その後、成形金型３０の溝４６，６４内の溶湯が凝固しかつその成形金型３０が空間３２内に収容された可動型２６が、その空間３２が開放されるように固定型２４に対して離間方向に移動される。この場合には、空間３２の開口が開放されることで成形金型３０の型締めが解除されると共に、その溝４６，６４内の溶湯が固定型２４の注湯口７６、底型４０の湯溜り８２、及びコイル外型３６の各注湯路８０内の溶湯と繋がった状態で可動型２６と一緒に移動される。

次に、可動型２６の空間３２内に収容されている成形金型３０が、凝固後の溶湯と一緒に、その空間３２内から取り出される。この空間３２からの成形金型３０の取り出しは、押出機構８４が成形金型３０を空間３２の開口から外部へ押し出すことにより実現される。この場合、溝４６，６４内の溶湯、並びに、固定型２４の注湯口７６、底型４０の湯溜り８２、及びコイル外型３６の各注湯路８０内の溶湯は、互いに繋がったままである。

可動型２６の空間３２内から取り出された成形金型３０は、分割金型５０，５２，５４，５６ごとかつ金型片５８ごとに分割されることで抜型される。具体的には、まず、成形金型３０のコイル内型３８がコイル外型３６の貫通孔４２から中心軸線Ｌ方向に抜かれることで、コイル外型３６及び底型４０とコイル内型３８とが分離される。そして、コイル外型３６が底型４０の側壁部６６から中心軸線Ｌ方向に抜かれることで、コイル外型３６と底型４０とが分離される。そして最後に、コイル外型３６の分割金型５０，５２，５４，５６の各金型片５８が凝固後の溶湯（すなわち、コイル１２の中心軸線Ｌ）に対して径方向外側に移動されることで、コイル外型３６と凝固後の溶湯とが分離される。

上記の如く成形金型３０の抜型が行われると、次に、凝固後の溶湯全体（図１１に示す如き形状）のうち溝４６，６４内の溶湯部分と、固定型２４の注湯口７６、底型４０の湯溜り８２、及びコイル外型３６の各注湯路８０内の溶湯部分とが切り離される。上記の如く、溝４６，６４は、コイル１２の所望形状（円形螺旋状）を模した空間を構成する。従って、上記の切り離しが行われると、成形金型３０から円形螺旋状に形成されたコイル１２が取り出されることとなる。

このように、本実施例のコイル鋳造装置１０においては、所望形状（円形螺旋状）のコイル１２の鋳造成形が、それぞれ複数の金型片５８が中心軸線Ｌ方向に積層された周方向に４分割された分割金型５０，５２，５４，５６からなるコイル外型３６と、そのコイル外型３６の貫通孔４２に挿入されるコイル内型３８と、そのコイル外型３６をその周囲及びその下方から支持する底型４０と、を有する成形金型３０を用いて実現される。また、そのコイル１２の鋳造成形が、その成形金型３０をダイカストマシン２２の可動型２６に形成された空間３２に収容して型締めした状態で行われる。

成形金型３０のコイル外型３６には、金型片５８ごとに、鋳造すべきコイル１２の所望形状に合致する溝４６と、その溝４６に連通する注湯路８０と、が形成されている。また、コイル内型３８には、溝４６に対応して鋳造すべきコイル１２の所望形状に合致する溝６４が形成されている。成形金型３０の溝４６，６４は、コイル１２の所望形状（円形螺旋状）を模した空間を構成する。また、注湯路８０には、ダイカストマシン２２の固定型２４の注湯口７６を介して射出機構７０のシリンダ７２内が連通している。

かかる構造においては、成形金型３０を可動型２６の空間３２にて拘束しつつ、その成形金型３０の溝４６，６４を圧力が逃げない構造とすることができると共に、射出機構７０を用いて加圧された液状の溶湯を成形金型３０の溝４６，６４に注入させてコイル１２を鋳造することができる。すなわち、コイル１２を鋳造するうえで、それぞれ複数の金型片５８が積層された分割金型５０，５２，５４，５６からなる成形金型３０を型締めしつつその成形金型３０の溝４６，６４全体に高圧の溶湯を注入することができる。溝４６，６４に注入された高圧の溶湯は、冷却・凝固される。従って、本実施例によれば、成形金型３０の溝への溶湯の注入と成形金型３０の金型片５８の各段の積み重ねとを交互に行うことは不要であると共に、コイル１２を鋳造するうえでの鋳造圧力を高く設定することができる。

このため、本実施例によれば、液状の溶湯から所望形状のコイル１２を鋳造するうえでの形状転写性を高めることができる。また、鋳造後のコイル製品に対して後工程において所望形状への加圧変形を施すなどの処理を不要とすることができる。また、コイル１２を鋳造するのに、成形金型３０の金型片５８の溝４６に注入された溶湯表面が凝固するまで次の段の金型片５８の溝４６への溶湯の注入を待機させることは不要であるので、コイル１２全体の鋳造時間を短くすることができる。従って、液状の溶湯から所望形状のコイル１２を鋳造するうえでの形状転写性を高めつつ簡易な手法でコイル１２を鋳造することができる。

また、本実施例のコイル鋳造装置１０においては、すべての段の金型片５８の積み重ねが完了している成形金型３０の溝４６，６４全体に一気に液状の溶湯が注入される。かかる構成においては、溝４６，６４への溶湯の注入と成形金型３０の積み重ねとを交互に行う対比構成とは異なり、溝４６に溶湯が注入された金型片５８が、隣接する金型５８と組み合わせられて積層される前に昇温により熱変形することは回避されるので、金型片５８同士の積み重ねを位置精度よく行うことができる。このため、本実施例によれば、金型片５８間に生じる隙間に起因した鋳バリの発生を抑えることができ、鋳造されるコイル１２の形状精度を向上させることができる。

また、溝４６，６４への溶湯の注入と成形金型３０の金型片５８の各段の積み重ねとを交互に行う対比構成では、金型片５８の各段の積み重ねをロボット動作で行うことが必要であるが、かかるロボット動作では上記積み重ねの位置精度が悪いので、成形金型３０側に金型片５８の積み重ねを行ううえでのガイド部材を設けることが必要となる。

これに対して、本実施例においては、コイル１２の鋳造開始前に成形金型３０の金型片５８の各段の積み重ねを完了させて、その成形金型３０全体を可動型２６の空間３２内において拘束させる。尚、この拘束は、空間３２に挿入される枠型３４を用いることとしてもよい。かかる構成によれば、コイル１２の鋳造過程で成形金型３０の金型片５８の各段の積み重ねを行う必要はなく、その積み重ねをロボット動作で行う必要はないので、成形金型３０にガイド部材を設けることは不要である。このため、本実施例によれば、簡易な構成で精度よくコイル１２を鋳造することが可能である。

また、本実施例のコイル鋳造装置１０においては、成形金型３０の溝４６，６４に注入された溶湯が冷却・凝固された後、その成形金型３０の型締めが解除されてその成形金型３０が可動型２６の空間３２内から取り出され、そして、その成形金型３０が抜型される。

この成形金型３０の抜型は、具体的には、（１）コイル外型３６の貫通孔４２からコイル内型３８が抜かれることでコイル外型３６及び底型４０とコイル内型３８とが分離され、（２）その後、底型４０からコイル外型３６が抜かれることでコイル外型３６と底型４０とが分離され、（３）そして最後に、コイル外型３６と凝固後の溶湯とが分離されることにより実現される。このコイル外型３６と凝固後の溶湯との分離は、凝固後の溶湯に対して分割金型５０，５２，５４，５６の各金型片５８を径方向外側に移動させることで実現される。

成形金型３０の抜型後、コイル外型３６から分離された凝固後の溶湯全体のうち、溝４６，６４内の溶湯部分に対して、固定型２４の注湯口７６、底型４０の湯溜り８２、及びコイル外型３６の各注湯路８０内の溶湯部分が切り離されて除去されることで、円形螺旋状のコイル１２が取り出される。

かかる構造においては、成形金型３０のコイル外型３６の金型片５８を段ごとに固定することは不要であると共に、そのコイル外型３６の各金型片５８の取り外しを積層方向の一方側のものから他方側のものへ順に一つずつ行うことは不要である。従って、本実施例によれば、成形金型３０を可動型２６から取り出した後におけるその成形金型３０の抜型を容易に実現することができ、鋳造後のコイル１２の成形金型３０からの取り出しを容易にすることができる。このため、成形金型３０の抜型を短時間で行うことができ、成形金型３０から鋳造されたコイル１２を取り出すのに要する時間を短縮させることができる。

このように、本実施例によれば、鋳造後のコイル１２の型からの取り外しを容易にしつつ、位置固定されかつ拘束された成形金型３０内への溶湯の射出によって形状転写性を高めることができると共に、複雑な制御を行うことなく簡易な手法でコイル１２を鋳造することができる。

尚、上記の実施例においては、空間３２を形成する壁面を有する可動型２６（或いは、枠型３４）が特許請求の範囲に記載した「拘束型」に相当している。

ところで、上記の実施例においては、鋳造されるコイル１２が、断面が矩形状に形成される平角導線１４からなるものであって、その所望形状が、平角導線１４の内周面１６が中心軸線Ｌに対して直交する方向（径方向）に向き、かつ、平角導線１４の隣接する段の平角導線１４と対向する面（すなわち、上面及び下面）１８が中心軸線Ｌ方向に向くものである。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、鋳造されるコイル１２の所望形状は、各箇所の断面の厚さ（積層方向）が内径側から外径側にかけて一定であり或いは内径側ほど大きくかつ外径側ほど小さくなるものであればよく、各段の導線１４の隣接する段の導線１４と対向する面（すなわち、上面及び下面）１８が中心軸線Ｌ方向に対して斜め方向に向くものであってもよく、鋳造されるコイル１２は、中心軸線Ｌ方向の幅が内周面側から外周面側にかけて徐々に小さくなるように形成されるものであってもよい。すなわち、断面矩形状に限らず、断面三角形状などであってもよい。

また、上記の実施例においては、鋳造されるコイル１２が、中心軸線Ｌ方向から見て略円形に形成されるものであって、複数の円形が中心軸線Ｌ方向に積み重なるように円形螺旋状に形成されるコイルである。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、鋳造されるコイル１２は、中心軸線Ｌ方向から楕円状に形成されるものであって、複数の楕円が中心軸線Ｌ方向に積み重なるように楕円螺旋状に形成されるコイルであってもよい。尚、この変形例においては、コイル１２の所望形状に合わせて、成形金型３０のコイル外型３６の貫通孔４２の形状及びコイル内型３８の外形形状が設定されていればよい。

また、上記の実施例においては、鋳造されるコイル１２が、積層方向一方側から積層方向他方側にかけて外径が徐々に縮径するテーパ状に形成されるコイルである。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、鋳造されるコイル１２が、積層方向一方側から積層方向他方側にかけて外径が変化しない同径のコイルであってもよい。尚、この変形例においても、コイル１２の所望形状に合わせて、成形金型３０のコイル外型３６の貫通孔４２の形状及びコイル内型３８の外形形状が設定されていればよい。

また、上記の実施例においては、鋳造されるコイル１２が、平角導線１４が中心軸線Ｌ回りに均一に傾斜しながら中心軸線Ｌ方向に延びるように形成される。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、鋳造されるコイル１２は、平角導線１４が一部で傾斜せずかつ残りの部位で傾斜しながら中心軸線Ｌ方向に延びるように形成されてもよい。例えば、鋳造されるコイル１２が、中心軸線Ｌ回りの四辺のうち対向する二辺で傾斜せずかつ残りの二辺で傾斜しながら中心軸線Ｌ方向に延びるように形成されてもよい。尚、この変形例においても、コイル１２の所望形状に合わせて、成形金型３０のコイル外型３６の貫通孔４２の形状及びコイル内型３８の外形形状が設定されていればよい。

また、上記の実施例においては、鋳造されるコイル１２は、図３に示す如く、平角導線１４が中心軸線Ｌ回りに均一に傾斜しながら中心軸線Ｌ方向へ延びることにより各段のレーン変更を行うものである。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図１２及び図１３に示す如く、コイル１２のコイルエンド部に中心軸線Ｌ方向に階段状に屈曲するクランク部を設けて各段のレーン変更を行うものであってもよい。尚、この変形例においても、コイル１２の所望形状に合わせて、成形金型３０のコイル外型３６の貫通孔４２の形状及びコイル内型３８の外形形状が設定されていればよい。

また、上記の実施例においては、鋳造されるコイル１２は、図３に示す如く、中心軸線Ｌ方向の遠方の点を中心にして円弧状に湾曲するものではない。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図１２及び図１３に示す如く、中心軸線Ｌ方向の遠方の点を中心にして円弧状に湾曲するものであってもよい。尚、この変形例においても、コイル１２の所望形状に合わせて、成形金型３０のコイル外型３６の貫通孔４２の形状及びコイル内型３８の外形形状が設定されていればよい。

また、上記の実施例においては、鋳造されるコイル１２は、図３に示す如く、平角導線１４の断面長手方向に屈曲するもの（すなわち、エッジワイズ成形されたもの）ではない。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、平角導線１４の断面長手方向に屈曲するもの（すなわち、エッジワイズ成形されたもの）であってもよい。尚、この変形例においても、コイル１２の所望形状に合わせて、成形金型３０のコイル外型３６の貫通孔４２の形状及びコイル内型３８の外形形状が設定されていればよい。

更に、上記の実施例においては、成形金型３０のコイル外型３６が、鋳造すべきコイル１２の周方向に４分割された分割金型５０，５２，５４，５６からなる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、分割金型の数は“４”より多くてもよく、また、コイル外型３６は、抜型することが可能な範囲で、鋳造すべきコイル１２の周方向に少なくとも２分割されていればよい。

１０ コイル鋳造装置
１２ コイル
２２ ダイカストマシン
３０ 成形金型
３２ 空間
３６ コイル外型
３８ コイル内型
４０ 底型
４２ 貫通孔
４６，６４ 溝
５０，５２，５４，５６ 分割金型
５８ 金型片
６２ 天部
６６ 側壁部
６８ 底部
７０ 射出機構
８０ 注湯路
８４ 押出機構

Claims (6)

1. 中心軸線回りに複数巻数周回されるコイルを鋳造するコイル鋳造装置であって、
   鋳造すべき前記コイルの内周面に合わせた大きさに形成された該コイルの中心軸線方向に向けて貫通する貫通孔と、該貫通孔に面して形成された該コイルの所望形状に合致する溝と、を有する、該コイルの外周側において該コイルの周方向に少なくとも２分割されかつ該コイルの中心軸線方向に複数段積層されたコイル外型と、
   前記貫通孔に対応した外形を有する、前記溝を閉塞するように該貫通孔に挿入されるコイル内型と、
   前記コイル外型及び前記コイル内型を少なくとも積層方向両側から拘束する拘束型と、
   前記コイル外側の前記溝に連通する注湯路を介して、前記溝に向けて溶湯を射出する射出装置と、
   を備えることを特徴とするコイル鋳造装置。
2. 前記コイル外型は、鋳造すべき前記コイルの段ごとに対応して設けられた、該段におけるコイルの所望形状に対応した前記貫通孔及び前記溝を有する金型片からなることを特徴とする請求項１記載のコイル鋳造装置。
3. 前記コイル内型は、積層方向一方側から積層方向他方側にかけて外径が徐々に縮径するテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のコイル鋳造装置。
4. 前記注湯路は、前記コイル外型に、前記溝に連通しかつ鋳造すべき前記コイルの段ごとに対応して形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のコイル鋳造装置。
5. 中心軸線回りに複数巻数周回されるコイルを鋳造するコイル鋳造方法であって、
   鋳造すべき前記コイルの内周面に合わせた大きさに形成された該コイルの中心軸線方向に向けて貫通する貫通孔と、該貫通孔に面して形成された該コイルの所望形状に合致する溝と、を有する、該コイルの外周側において該コイルの周方向に少なくとも２分割されかつ該コイルの中心軸線方向に複数段積層されたコイル外型の前記貫通孔に、該貫通孔に対応した外形を有するコイル内型を前記溝を閉塞するように挿入し、
   前記コイル外型及び前記コイル内型を拘束型を用いて少なくとも積層方向両側から拘束したうえで、
   射出装置から、前記コイル外型が有する前記溝に連通しかつ鋳造すべき前記コイルの段ごとに対応して形成される、溶湯が流通する注湯路を介して前記溝に向けて溶湯を射出することを特徴とするコイル鋳造方法。
6. 中心軸線回りに複数巻数周回されるコイルを鋳造するのに用いられる金型であって、
   鋳造すべき前記コイルの内周面に合わせた大きさに形成された該コイルの中心軸線方向に向けて貫通する貫通孔と、該貫通孔に面して形成された該コイルの所望形状に合致する溝と、を有する、該コイルの外周側において該コイルの周方向に少なくとも２分割されかつ該コイルの中心軸線方向に複数段積層されたコイル外型と、
   前記貫通孔に対応した外形を有する、前記溝を閉塞するように該貫通孔に挿入されるコイル内型と、
   前記コイル外型及び前記コイル内型を少なくとも積層方向両側から拘束する拘束型と、
   を備えることを特徴とする金型。

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