JP6534902B2 - 磁性体の製造方法、及びその磁性体を用いたコイル部品の製造方法 - Google Patents

磁性体の製造方法、及びその磁性体を用いたコイル部品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、導線を巻回させるタイプの巻線型電子部品に用いられる磁性体のひとつであり、両端部に鍔部を備えた軸部に導線が巻回されるドラム形と言われるコアの製造方法に関し、更に具体的には、コアの高密度化や、巻線の断線・巻乱れの防止、巻線効率を向上するためのドラムコアに関するものである。
携帯機器の多機能化や自動車の電子化の動きにより、チップタイプと呼ばれている小型の部品でも巻線を用いた部品が多く使われるようになっている。特にパワー系のコイル部品では、低抵抗化に対応しやすいことから、巻線される軸部の両端に鍔部を有するドラムコアが用いられ、更に薄型化にも対応するため、高い性能と寸法精度を合わせもつドラムコアが求められている。
前記ドラムコアの製造方法としては、例えば、下記特許文献１に開示されたインダクタンスコアの製造方法がある。当該技術は、インダクタンス特性を得るためのドラムコアといわれるコアの製造方法であって、従来から用いられている研削加工によるものである。しかし、従来の研削加工では、鍔部に相当する外周面を基準としてワーク（成形体)を回転させて芯部を形成するため、芯部の外周形状はほぼ鍔部の外周形状と同じ形となっていた。このため、前記特許文献１に記載の製造方法では、鍔部に相当する部分の外側に回転基準部を設け、この回転基準部の形状を楕円にすることで芯部の形状を楕円にすることとしている。当該方法では、ドラムコアの形状を得るために、成形、研削加工、研磨が必要となる。
また、下記特許文献２には、プレス成形によってチップコイルのコアを形成する方法が開示されている。プレス成形を用いる場合、金型の工夫が必要となるが、当該技術では、巻芯部を形成する金型に円弧面とプレス受面を設けることで、金型の損傷を減らすこととしている。このようにして形成したコアに巻線することで、従来の四角形や多角形の巻芯部の場合よりも巻芯部に密着した巻線ができるようになっている。
特開２０１４−０５８００７号公報 特開平１０−２９４２３２号公報
しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、研削加工と研磨加工を組み合せ、多様な形状の（ドラム）コアを形成するものであり、巻回しやすい軸の形状の自由度を高くできる。しかし、一方で、多くの工数を要し、また多くの部分を加工により作るため成形でコア形状を形成する場合と比べ寸法精度が劣ってしまうことがある。また、部品の薄型化を図るためには、コアの鍔の厚みを薄くすることになるが、当該技術では鍔の部分も研削加工と研磨加工によって形成するためチッピングを生じ易く、また薄い鍔を形成する場合には鍔が欠けやすいという課題がある。更には、研磨加工する分、余分な材料が必要となり、また工数が多いことから、コストが高くなってしまうことも課題であった。
一方、前記特許文献２に記載の技術では、ほとんど成形のみによって磁性体を形成するため、研削加工を用いる場合よりも寸法精度を確保しやすい。しかしながら、金型が複雑な形状になるため、破損しやすく、特に成形時の圧力の制約となり、高充填の成形体を得ることはできなかった。更には、金型を組み合わせるため、金型を組み合わせた部分には成形バリを生じ易く、特に薄型化するほど成形バリを取り除くことが難しくなり、この成形バリが、コイル部品とする場合の導線の断線や欠陥，巻き乱れの原因となっていた。
以上のように、これまでは巻回しやすい軸形状と磁性体の高充填化に対応できる巻線型コイル部品に用いられるドラムがなかったため、チップタイプと呼ばれる小型部品にも対応できる巻線型コイル部品に用いられる磁性体が望まれている。
本発明は、以上のような点に着目したもので、巻回しやすさと寸法精度の確保、及び磁性体の高充填化に対応可能であり、巻線の断線・巻乱れの防止や、巻線効率の向上が可能な巻線型コイル部品に用いられる磁性体の製造方法と、コイル部品の製造方法を提供することを、その目的とする。
本発明の磁性体の製造方法は、磁性材料を加圧成形し、対向する一対のフランジ部と、該一対のフランジ部をつなぐウェブ部からなるＨ型鋼に相当する成形体を形成する成形工程と、前記一対のフランジ部の一方のフランジ部から他方のフランジ部に向かい、前記ウェブ部を通る軸を回転軸とし、前記回転軸を中心に前記成形体を回転させ、前記ウェブ部を研削加工し、軸部の両端に一対の鍔部を有するドラム型の研削体を形成する研削工程と、前記研削体を熱処理してドラム型の磁性体を得る熱処理工程と、を含むことを特徴とする。
主要な形態の一つは、前記研削工程における回転軸と直交する方向の前記軸部の断面の外周が、対向する一対の直線部と、該一対の直線部の端部同士をつなぐ一対の弧状部から形成され、前記鍔部が前記回転軸と直交する外側の主面を持ち、前記一対の直線部が、前記回転軸と直交する面における前記鍔部の主面の長手方向と平行であることを特徴とする。他の形態の一つは、前記研削工程において、前記一対のフランジ部の対向面の外縁部間の間隔よりも狭い幅で、前記ウェブ部を研削加工することを特徴とする。
更に他の形態の一つは、前記成形体の前記一対のフランジ部の対向面と前記ウェブ部が交差する部分に、テーパ面が設けられており、前記研削工程において、前記研削幅の両縁が、前記テーパ面上に位置することを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記成形体の前記一対のフランジ部の対向面に、前記ウェブ部側から前記フランジ部の外縁部に向けて、該フランジ部の厚みが薄くなるテーパ面が設けられており、前記研削工程において、前記研削幅の両縁が、前記テーパ面上に位置することを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記成形体の前記一対のフランジ部の外縁部と前記ウェブ部の端面が交差する部分に、前記ウェブ部側が凹むテーパ面が設けられており、前記研削工程において、前記研削幅の両縁が、前記テーパ面上に位置することを特徴とする。
本発明のコイル部品の製造方法は、前記製造方法により形成された磁性体に被膜付き導線を巻回させることを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
本発明によれば、前記Ｈ型鋼に相当する成形体とすることで、高い圧力を掛けることができ、また前記ウェブ部を研削加工することでウェブ部の一部を残しながら軸形状を得ることができる。よって、磁性体は高充填化で、巻回しやすいドラムコアとなる。
本発明の実施例１のドラムコアの製造方法を示す図である。 前記実施例１の成形体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図である。 前記実施例１と従来の製造方法によって形成されたドラムコアの軸部形状を示す斜視図である。 研削刃の幅が成形体のフランジ部間の溝より狭い場合の研削体の構造を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図，(D)は外観斜視図である。 研削刃の幅が成形体のフランジ部間の溝より広い場合の研削体の構造を示す図であり、(A)は側面図，(B)は外観斜視図である。 本発明の実施例２のドラムコア形成用の成形体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図である。 前記実施例２の研削体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図，(D)は外観斜視図である。 本発明の実施例３のドラムコア形成用の成形体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図である。 前記実施例３の研削体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図，(D)は外観斜視図である。 本発明の実施例４のドラムコア形成用の成形体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図である。 前記実施例４の研削体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図，(D)は外観斜視図である。 本発明の実施例５の成形体及び研削体を示す平面図及び側面図である。 本発明の他の実施例を示す図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
最初に、図１〜図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。本実施例は、本発明のドラムコアの基本構造とその製造方法を示すものである。図１は、本実施例のドラムコアの製造方法を示す図である。図２は、前記ドラムコアの形に研削する前の成形体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図である。図３は、本実施例と従来の製造方法によって形成されたドラムコアの軸形状を示す斜視図である。本発明によれば、磁性材料の加圧形成により、対向する一対のフランジ部と、該一対のフランジ部をつなぐウェブ部からなるＨ型鋼に相当する成形体を形成する。なお、前記「Ｈ型鋼に相当する」という表記は、必ずしも鋼材からなることを意味するものではなく、一般に建材等で用いられるＨ型鋼から、前記成形体の形状を想起しやすくするために用いている。すなわち、Ｈ型鋼に相当する成形体とは、Ｈ型の方向から見たとき、一方のフランジ部から他方のフランジ部に厚み方向の寸法を持ち、厚み方向と垂直方向の幅方向の寸法を持ち、Ｈ型の溝のある側面から見たとき、厚み方向と垂直方向の長さ方向の寸法を持つものである。その後、前記成形体を回転させながら前記ウェブ部を研削して、軸部の両端に一対の鍔部を有するドラム型の研削体を形成し、得られた研削体を熱処理してドラム型の磁性体、すなわち、ドラムコアを得るものである。
図１(E)に示すように、本実施例のドラムコア４０は、被膜付き巻線４２が巻回される軸部３６の両端に、対向する一対の鍔部３２，３４が設けられた構成となっている。前記鍔部３２，３４は、図示の例では、幅Ｗが１．６ｍｍ，長さＬが２．０ｍｍの長方形である。また、前記軸部３６の軸と直交する断面は、本実施例では、図３(A)に示すように、一対の直線部３８Ａ，３８Ｂと、これら直線部３８Ａ，３８Ｂの端部同士をつなぐ一対の弧状部３８Ｃ，３８Ｄからなるオーバル型となっている。オーバル型とは、２つの平行な直線の両端をそれぞれ弧によってつないだ形状であり、軸断面の外周が小判型のように連続的な線で形成されている。図示の例では、軸部３６の短辺Ｗ１が０．８ｍｍ，長辺Ｌ１が１．０ｍｍとなっており、前記鍔部３２，３４の幅Ｗと長さＬの比と、前記軸部３６の短辺Ｗ１と長辺Ｌ１の比率が同じである。このように、鍔部３２，３４の外形に合わせて軸部３６の断面寸法を設計することにより、鍔部の外形形状にかかわらず、図３(B)に示す断面形状が円形の軸部３６´の従来のドラムコア３０´よりも、軸断面積が従来比で約３０％アップし、巻線時の導線のテンションの変化を抑制することができるため、安定した巻線が可能となる。
上述した形状の軸部３６は、前記円弧状部３８Ｃ，３８Ｄを研削加工により形成することで、前記鍔部３２，３４の外形寸法に合わせた寸法調整ができる。以下、具体的に、ドラムコア４０の製造方法を説明する。まず、準備工程において、磁性粒子をバインダーと混合し、成形材料を得ておく。次に、図１(A)に示すように、凸型１０Ａと凹型１０ＢからなるＨ型の金型１０を用いて、前記磁性材料を加圧成形し、図１(B)に示すＨ型の成形体１６を形成する。該成形体１６は、一対の略長方形のフランジ部１８，２０と、これらフランジ部１８，２０をつなぐウェブ部２４を備えている。前紀フランジ部１８，２０は、図２(A)に示すように、それぞれのフランジ部１８，２０の外側の主面１８Ａ，２０Ａと、それぞれの前記主面１８Ａ，２０Ａと接するそれぞれのフランジ部１８，２０の外縁部１８Ｂ，２０Ｂと、それぞれの前記外縁部１８Ｂ，２０Ｂと前記ウェブ部１６とに接するそれぞれのフランジ部１８，２０の内面１８Ｃ，２０Ｃを持つ。
前記成形体１６を、図１(A)に示す加圧方向Ｆ１から見たときの平面図が図２(A)に示されており、加圧面１６Ａ，１６ＢはＨ型面となっている。また、前記図２(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面が図２(B)であり、フランジ部１８，２０の外側の主面全体がフラットな面となっている。図２(B)に示すフランジ部１８，２０の主面の外形は、対向する一対の長辺と対向する一対の短辺を有する長方形となっている。または、フランジ部１８，２０の主面の外形は、例えば面取りを施した形状などもあり、このような場合、フランジ部１８，２０の主面の長手方向が加圧方向になる。更に、図２(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面が図２(C)であり、中央に溝２２を有する面となっている。前記加圧面１６Ａ，１６Ｂは、面全体がフラットであることが望ましいことから凹凸がある場合であっても、成形体１８の全長に対して１５％以内にとどめるものとする。例えば、上述したように、フランジ部１８，２０の長さＬが２．０ｍｍであれば、長さ方向の凹凸の寸法は、加圧面１６Ａ、１６Ｂにおいて、それぞれが０．１５ｍｍ、または一方が０．１ｍｍ、もう一方が０．２ｍｍと、最大でも０．２ｍｍの大きさにとどめることで、金型の応力集中や、成形体の均一性に影響することがない。ウェブ部１６の長さとして、１．７ｍｍまで良いことになる。
次に、前記成形体１６に熱をかけて、硬化体を形成する。ここでの熱処理は、例えば、１５０℃で行い、前記磁性粒子に混合したバインダーを硬化させるものとする。次に、前記硬化体を研削加工し、研削体３０を形成する。研削加工は、図１(C)に示すように、前記フランジ部１８，２０の主面１８Ａ，２０Ａの中央部を通る軸を回転軸Ｘとして前記硬化体を回転させ、回転方向と平行な方向から研削刃２８をあてて行う。前記研削刃２８は、前記フランジ部１８，２０の外縁部の間隔ＤＡよりもわずかに幅ＤＢが狭いものを使用し、前記溝２２からはみ出ない位置にセットして行うものとする。なお、実際の切削加工では、寸法精度の誤差により研削加工で残った部分が段差として残ることがある。このため、以降の実施例において、この前記段差の説明、及び更に理想的に研削を行う方法についての説明を行う。なお、前記研削刃２８や前記金型１０のそれぞれの角には、Ｒ０．０５ｍｍ程度のＲ付けがなされているものを用いても良く、微小のチッピングや欠けの防止になる。
前記研削工程により、図１(D)に示す研削体３０が得られる。研削体３０は、前記ウェブ部２４の研削により形成される軸部３６と、その両端に対向配置された一対の鍔部３２，３４を備えている。前記軸部３６は、軸方向断面がオーバル型であり、前記成形工程により形成された平面状の成形面３６Ａ，３６Ｂと、前記研削工程により形成された曲面状の研削面３６Ｃ，３６Ｄを有する。前記鍔部３２，３４は、前記フランジ部１８，２０に対応する。次に、前記研削体３０を熱処理して磁性体を形成する。例えば、高い絶縁を求める場合は、磁性材料としてＮｉ−Ｚｎフェライト、電流特性を求める場合は、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、更に電流特性を高くする場合は、金属材料を用いる。それぞれの磁性材料は、磁性材料に応じた好適な温度で熱処理が行なわれ、熱処理による収縮を考慮することで、成形体の寸法が決められる。以上のようにして得られたドラムコア４０に、図１(E)に示すように、鍔部３４の外側の主面から側面にかけて端子電極４４Ａ，４４Ｂを形成し、軸部３６に被膜付き導線４２を巻回し、被膜付き導線４２の両端を端子電極４４Ａ，４４Ｂに接続し、巻回した上から磁性粉末などを含む樹脂により外装部４６を形成して、コイル部品５０が形成される。
このように、実施例１によれば、磁性材料を加圧成形し、対向する一対のフランジ部１８，２０と、該一対のフランジ部１８，２０とつなぐウェブ部２４から成る断面Ｈ型の成形体１６を形成する。次いで、前記フランジ部１８，２０の主面１８Ａ，２０Ａの中央部を通る軸を回転軸Ｘとして前記成形体１６の硬化体を回転させて前記ウェブ部２４を研削加工し、軸部３６の両端に対向する一対の鍔部３２，３４を有するドラム型の研削体３０を形成する。前記鍔部３２，３４は前記回転軸と直交する外側の主面を持ち、回転軸と直交する方向の前記軸部３６の断面の外周は、対向する一対の直線部と、該一対の直線部の端部同士をつなぐ一対の弧状部から形成される。このようにして得られた研削体３０は、前記一対の直線部は、前記鍔部３２，３４の主面の長手方向と平行となる。そして、前記研削体３０を熱処理して磁性体であるドラムコア４０を得ることとしたので、次のような効果がある。
(1)単純なＨ型形状の金型１０を用いるため、加圧による金型１０への応力集中を小さくでき、高い圧力を掛けることができる。これにより、磁性材料の充填率を高くできる。このためには、前記加圧面１６Ａ，１６Ｂは、面全体がフラットであるか、凹凸を付ける場合でも、成形体１６の全長に対して１５％以内にとどめることで、この効果を得ることができる。この方法によれば、例えば、鍔厚み０．２ｍｍに相当する厚みの場合でも、金型を破損することなく成形体を得ることができる。
(2)磁性材料を高密度化できるため、鍔部３２，３４の強度を確保できる。
(3)加圧成形時の密度の均一性により、焼成時の変形を抑制することができるため、ドラムコア４０同士の噛み込みを改善できる。
(4)軸部３６の軸方向と直交する断面がオーバル型であるため、巻回時の被膜付き導線４２のテンションの変化を抑えることができ、安定した巻線ができる。
(5)断面オーバル型の軸部３６の円弧状部３８Ｃ，３８Ｄを、研削加工により形成することで、前記鍔部３２，３４の寸法調整が可能となる。
(6)前記鍔部３２，３４の主面の長手方向と前記軸部３６の断面の外周の直線部が平行となる位置関係とすることで、前紀鍔部３２，３４の長手方向の長さに応じて、研削する量を調整し、必要な軸断面積を得ることができる。
(7)更に、チップタイプの部品の典型である、長さの異なる辺を持つ部品に用いられる、フランジ部１８，２０の幅より長さが大きいものでは、軸断面積をより有効に形成できる。これは、軸断面の外周の直線部の長さをフランジ部１８，２０の長さと幅との大きさの差に相当する長さとすることで、巻回するエリアの無駄を少なくできる。
(8)本実施例の方法によれば、研削加工の回転軸Ｘの位置ずれの影響を受けにくい。図１３(A)及び(B)は、回転軸の位置の例を示す図であり、前記図１(C)及び(D)の工程に相当する側面図である。なお、以下の説明中の「フランジ部」は、研削加工後の「鍔部」に相当する。図１３(A)は、フランジ部２０の短辺方向に回転軸がずれた例を示す図である。フランジ部２０の中心Ｃを回転軸として研削した場合の軸部３６が破線で示されており、前記中心Ｃからフランジ部２０の短辺方向に、該短辺の長さの１０％ずれた位置ＣＡを回転中心として研削した場合の軸部３６´が実線で示されている。この場合であっても、前記軸部３６´の軸断面積が減少してしまうことがなく、特性へ影響は生じない。また、被膜付き導線４２を巻回するときの影響も生じない。直線部３８Ａ，３８Ｂは、フランジ部２０の長辺の４０〜７０％の長さで、それぞれ同じ長さであることが望ましい。しかし、上記のように該短辺方向に回転軸がずれた場合、直線部３８Ａ，３８Ｂの長さが異なってしまっても、直線部３８Ａ，３８Ｂが存在するようなっていれば、上記の効果である巻回するエリアを同じように確保でき、巻回する被膜付き導線が鍔部３２，３４の外周面より外側にはみ出してしまうことがない。更に、直線部３８Ａ，３８Ｂの合計の長さが、フランジ部の長辺の６０〜１４０％であれば良い。これは、この後に外装部４６を形成する場合でも、外装部４６のはみ出し等を考慮する必要なく、必要量の外装部４６を安定的に形成できる。
また、図１３(B)は、フランジ部２０の長辺方向に回転軸がずれた例を示す図である。同図において、フランジ部２０の中心Ｃを回転軸として研削した場合の軸部３６が破線で示されており、前記中心Ｃからフランジ部２０の長辺方向に、該長辺の長さの１０％ずれた位置ＣＢを回転中心として研削したときの軸部３６´が実線で示されている。このように、フランジ部２０の長辺方向に回転軸がすれた場合も、軸断面積は減少せず、特性への影響は生じない。被膜付き導線４２を巻回するときの影響も生じない。
次に、図４〜図７を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする（以下の実施例についても同様）。本実施例は、上述した実施例１の製造方法と同様に、磁性材料を金型を用いて加圧することでＨ型鋼に相当する成形体を形成し、該成形体のウェブ部を研削加工することで、ドラムコアの軸部を形成するものであるが、より寸法精度を考慮した方法となっている。
図５には、フランジ部間の間隔ＤＡよりも、刃の幅ＤＢが広いものを用いて研削加工した場合の研削体６０Ｂが示されている。図５(A)は研削体６０Ｂの側面図，図５(B)は外観斜視図である。この場合、図５(A)及び(B)に示すように、軸部３６の周囲に円形の段部６６が残ってしまう。このため、ここでは、鍔部３２，３４から厚み方向に見た段部６６の大きさは、この後に用いられる被膜付き導線の太さの半分以下とした。これにより、巻回時に該段部６６に導線が乗り上げてしまうことを防止できる。
更に、上記とは逆の例として、図４は、一対のフランジ部の外縁部の間隔ＤＡよりも、研削刃の幅ＤＢが狭いものを用いて研削加工した場合の研削体６０Ａが示されている。図４(A)は成形体の加圧方向から見た平面図，図４(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，図４(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図，図４(D)は斜視図である。これら図４(A)〜(D)に示すように、研削刃２８の幅ＤＢがフランジ部間の間隔ＤＡよりも狭い場合には、研削加工時に、研削刃２８がフランジ部１８，２０にあたることはないが、軸部３６の上下に段部６２が残る。このため、ここでは、鍔部３２，３４から厚み方向に見た段部６２の大きさは、この後に用いられる被膜付き導線の太さの半分以下とした。これにより、巻回時に該段部６２に導線が乗り上げてしまうことを防止できる。
また、一対のフランジ部の外縁部の間隔ＤＡよりも、研削刃の幅ＤＢが狭いものを用いて研削加工した場合には、上述した実施例１の効果に加え、次のような効果がある。すなわち、フランジ部１８，２０に研削刃２８が触れないことで、
(1)研削時の負荷がフランジ部１８，２０にかかわらず、薄い鍔部３２，３４を有する磁性体であるドラムコア４０を得ることができる。
(2)ほぼフランジ部１８，２０の寸法精度のまま、鍔部３２，３４の厚みの寸法精度とすることができる。
(3)鍔部３２，３４の内面は平滑であり、チッピング，欠け等が少なく、被膜付き導線４２のダメージを抑制できる。また、被膜付き導線４２を鍔部３２，３４の側面と接合する場合は、端子電極４４Ａ，４４Ｂとの接続安定性を得られる。従って、被膜付き導線４２の太さは制限されることなく、細い導線でも断線せず、太い導線でも接合可能となる。
上記を踏まえ、更に寸法精度から前記段差６２，６６をなくすことは容易ではないため、多少の寸法誤差があっても、被膜付き導線４２の断線や巻き乱れが生じない方法を以下に示す。具体的には、本実施例２以下では、加圧成形により形成される成形体の一対のフランジ部の内側にテーパ面を設け、該テーパ面に研削刃２８の両端があたるように研削加工することで、段部の角が面取りされた状態を作り出し、上述した断線や巻き乱れを防止することとした。
図６は、実施例２のドラムコア形成用の成形体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図である。図７は、研削体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図，(D)は外観斜視図である。本実施例では、図６(A)〜(C)に示すように、加圧成形後の成形体７０の一対のフランジ部７２，７４の対向面とウェブ部７６が交差する部分に、テーパ面７８を設けた形状となっている。
具体的には、フランジ部７２の内面７２Ａとウェブ部７６の側面７６Ａが交わる部分と、前記フランジ部７２の内面７２Ｂと前記ウェブ部７６の側面７６Ｂが交わる部分と、フランジ部７４の内面７４Ａとウェブ部７６の側面７６Ａが交わる部分と、フランジ部７４の内面７４Ｂとウェブ部７６の側面７６Ｂが交わる部分の４箇所に、図６(B)に矢印で示す加圧方向に沿ってテーパ面７８を設ける。前記フランジ部７２，７４の寸法を前記実施例１と同じとした場合、前記テーパ面７８を形成する範囲は、図６(A)及び(C)に示すように、前記フランジ部７２，７４の厚み方向の幅Ｔ１が０．０５〜０．１ｍｍ程度となるようにする。そして、図６(C)に示すように、研削刃８０の両端がいずれも前記テーパ面７８に当るようにして位置決めして研削加工を行う。つまり、前記テーパ面７８の一部を残すように研削加工を行う。なお、ここでは、テーパ面７８の幅を具体的な数値で示したが、巻線スペースを確保するために軸部の長さの１／６以下で、被膜付き導線４２の断線等を考慮して被膜付き導線４２の太さの１／４以上とするとよい。また、被膜付き導線４２として平角線を用いた場合は、被膜付き導線４２の角の曲率以上とするなど、必要に応じて適宜設定する。
以上のように位置決めして研削加工すると、軸部９６の両側に一対の鍔部９２，９４を有する研削体９０が得られる。前記軸部９６の上下には段部９８が残るが、該段部９８と鍔部９２，９４の内面の間には前記テーパ面７８が残っており、この部分が面取りとして機能するため、被膜付き導線４２を巻回するときに乗り上げることがなく、巻き乱れや断線を防止することができる。また、前記テーパ７８にある程度の幅をもたせており、この幅の範囲内に研削刃８０の両端があたればよいため、多少の位置決めのずれや寸法精度の誤差があっても同様の効果が得られる。他の基本的な作用・効果は、上述した実施例１と同様である。
次に、図８及び図９を参照しながら本発明の実施例３を説明する。本実施例３は、上述した実施例２と同様に、加圧成形により形成される成形体にテーパ面を設け、該テーパ面に研削刃の両端があたるように研削加工することで、段部の角が面取りされた状態を作り出し、上述した断線や巻き乱れを防止するものである。
図８は、実施例３のドラムコア形成用の成形体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図である。図９は、研削体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図，(D)は外観斜視図である。本実施例では、図８(A)〜(C)に示すように、加圧成形後の成形体１５０の一対のフランジ部１５２，１５４の対向面に、ウェブ部１５６側から前記フランジ部１５２，１５４の外縁部に向けて、該フランジ部１５２，１５４の厚みが薄くなるテーパ面が設けられている。
具体的には、フランジ部１５２の内面１５２Ａが、ウェブ部１５６の側面１５６Ａからフランジ部１５２の外縁部に向けて該フランジ部１５２の厚みが薄くなるように傾斜したテーパ面となっている。同様に、フランジ部内面１５２Ｂが、ウェブ部側面１５６Ｂからフランジ部１５２の外縁部に向けて該フランジ部１５２の厚みが薄くなるように傾斜したテーパ面となっている。他方のフランジ部１５４側についても同様であり、フランジ部１５４の内面１５４Ａが、ウェブ部側面１５６Ａからフランジ部１５４の外縁部に向けて該フランジ部１５４の厚みが薄くなるように傾斜したテーパ面となっており、フランジ部内面１５４Ｂが、ウェブ部側面１５６Ｂからフランジ部１５４の外縁部に向けて該フランジ部１５４の厚みが薄くなるように傾斜したテーパ面となっている。
これらテーパ面（すなわち、フランジ部内面１５２Ａ，１５２Ｂ，１５４Ａ，１５４Ｂ）は、前記フランジ部１５２，１５４の寸法を前記実施例１と同じとした場合、図８(A)及び(C)に示すように、前記フランジ部１５２，１５４の厚み方向の幅Ｔ２が０．０５〜０．１ｍｍ程度となるようにする。そして、図８(C)に示すように、研削刃８０の両端がいずれも前記テーパ面に当るように位置決めして研削加工を行う。なお、ここでは、テーパ面の幅を具体的な数値で示したが、鍔部の強度を確保するために鍔の厚みの１／３以下とし、被膜付き導線４２の断線等を考慮して被膜付き導線４２の太さの１／４以上とするとよい。また、被膜付き導線４２として平角線を用いる場合は、被膜付き導線４２の角の曲率以上とするなど、必要に応じて適宜設定する。
以上のように位置決めして研削加工すると、軸部１６６の両側に一対の鍔部１６２，１６４を有する研削体１６０が得られるとともに、前記軸部１６６の周囲に円形の段部１６８が残るが、該段部１６８と鍔部１６２，１６４の内面はテーパ面１７０でつながっているため、軸部１６６に被膜付き導線４２を巻回するときも、前記段部１６８に被膜付き導線４２が乗り上げることがなく、巻き乱れや断線を防止することができる。また、鍔部１６２，１６４の内面にテーパ面１５２Ａ，１５２Ｂ，１５４Ａ，１５４Ｂが残っているため、被膜付き導線４２が鍔部１６２，１６４の外縁部にひっかかりにくくなる。更に、成形体１５０のフランジ部１５２，１５４の内面１５２Ａ，１５２Ｂ，１５４Ａ，１５４Ｂ全体をテーパ面としているため、一方のフランジ部側にずれて研削加工や研削加工の幅の寸法精度の誤差があっても同様の効果が得られる。他の基本的な作用・効果は、上述した実施例１と同様である。
次に、図１０及び図１１を参照しながら本発明の実施例４を説明する。本実施例４は、上述した実施例２と同様に、加圧成形により形成される成形体にテーパ面を設け、該テーパ面に研削刃の両端があたるように研削加工することで、段部の角が面取りされた状態を作り出し、上述した断線や巻き乱れを防止するものである。
図１０は、実施例４のドラムコア形成用の成形体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図である。図１１は、研削体を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印ＦＡ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印ＦＢ方向から見た側面図，(D)は外観斜視図である。本実施例では、図１０(A)〜(C)に示すように、加圧成形後の成形体２００の一対のフランジ部２０２，２０４の外縁部２０３，２０５と、ウェブ部２０６の端面２０６Ａ，２０６Ｂが交差する４つの部分に、前記ウェブ部２０６側が凹むテーパ面２０８が設けられている。
具体的には、ウェブ部２０６の一方の端面２０６Ａに、該端面２０６Ａの中央側が凹むように、フランジ部２０２，２０４の外縁部２０３，２０５と交差する部分それぞれにテーパ面２０８を設ける。同様に、ウェブ部２０６の他方の端面２０６Ｂに、該端面２０６Ｂの中央側が凹むように、フランジ部２０２，２０４の外縁部２０３，２０５と交差する部分それぞれにテーパ面２０８を設ける。合計で４箇所にテーパ面２０８を設ける。
これらテーパ面２０８は、前記フランジ部２０２，２０４の寸法を前記実施例１と同じとした場合、図１０(A)及び(C)に示すように、前記フランジ部２０２，２０４の厚み方向の幅Ｔ３が０．０５〜０．１ｍｍ程度となるようにする。そして、図１０(C)に示すように、研削刃８０の両端がいずれも前記テーパ面２０８に当たるようにして研削加工を行う。なお、ここでは、テーパ面２０８の幅を具体的な数値で示したが、鍔部の強度を確保するため該鍔部の厚みの１／３以下で、被膜付き導線４２の断線等を考慮して被膜付き導線４２の太さの１／４以上とするとよい。また、被膜付き導線４２として平角線を用いた場合は、被膜付き導線の角の曲率以上とするなど、必要に応じて適宜設定する。
以上のように位置決めして研削加工すると、軸部２１６の両側に一対の鍔部２１２，２１４を有する研削体２１０が得られる。前記軸部２１６の上下には段部２１８が残るが、該段部２１８と鍔部２１２，２１４の間には、前記テーパ面２０８が残っており、この部分が面取りとして機能するため、被膜付き導線４２を巻回するときに乗り上げることがなく、巻き乱れや断線を防止することができる。また、前記テーパ面２０８にある程度の幅をもたせており、この幅の範囲内に研削刃８０の両端があたればよいため、多少位置決めがずれても、寸法精度に誤差が生じても同様の効果が得られる。他の基本的な作用・効果は、上述した実施例１と同様である。
次に、図１２を参照しながら、本発明の実施例５を説明する。本実施例は、本発明のドラムコアを形成する材料と寸法の具体例を示すものである。図１２(A-1)は本実施例の成形体を加圧方向から見た平面図，図１２(A-2)は前記(A-1)を矢印ＦＡ方向から見た側面図である。図１２(B-1)及び(B-2)は、前記成形体を切削加工した切削体の平面図及び側面図である。これらの図に示すように、本実施例の成形体２５０は、前記実施例４とほぼ同様の構成となっており、対向する一対のフランジ部２５２，２５４をウェブ部２５６がつなぐＨ型形状となっている。また、研削体２６０は、一対の鍔部２６２，２６４を断面オーバル型の軸部２６６がつないだ形状となっている。以上の各部に対応する磁性体の寸法例を、以下の表１に示す。
Figure 0006534902
なお、上記表１の寸法例は、合金粒子を用いた場合の磁性体の寸法である。合金粒子の場合は、成形体２５０と磁性体がほぼ同じ寸法となる。これは、熱処理しても収縮をほとんど生じないためである。これに対し、フェライト材料の場合は、それぞれ成形体２５０から１６％程度収縮することを考慮して成形体２５０の寸法を設定することになる。
磁性材料としては、例えば、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライトは、それぞれ酸化雰囲気１１００℃、窒素雰囲気１１５０℃（範囲は１０００〜１２００℃）で焼成することで磁性体になる。また、成形時及び研削時の寸法は、上記表１の各数字に１６％を上乗せしたものになる。収縮するため、成形時の充填率が重要であり、充填率のバラツキによっては、変形や微小クラックを生じるが、本発明では、Ｈ型の金型を用いて加圧成形した均一な成形体であるため、上記変形や微小クラックなどが生じない。また、合金磁性粒子としては、ＦｅＳｉＡｌやＦｅＳｉＣｒなどがあり、酸化雰囲気７５０℃（範囲は６００〜９００℃）で焼成を行う。この熱処理により酸化膜が形成され、磁性体を得ることができる。収縮が生じないため、変形はなく、寸法の安定性はよいものとなる。なお、ここで示した材料，寸法は一例であり、他の公知の各種の材料を用いてもよいし、コイル部品の用途に応じて適宜寸法を変更してよい。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。また、ドラムコアの軸部の断面形状も一例であり、前記実施例１ではオーバル型としたが、弧の部分は円弧である必要はなく、必要に応じて適宜曲率の異なる弧を組み合わせるなど変更してもよい。また、ドラムコアの鍔部３４の外側の主面も、前記実施例１では長方形としたが、溝を付けたり面取りを施したりするなど、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例１や実施例５で示した寸法，材料も一例であり、コイル部品の用途等に応じて、同様の効果を奏する範囲内で適宜変更可能である。
(3)前記実施例２〜実施例４を組み合わせて、テーパ面を設ける場所を複数にしてもよい。
(4)前記実施例２〜実施例４で示したテーパ面の形成範囲も一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜可能である。
(5)前記実施例で示した端子電極も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更可能である。
(6)本発明の製造方法で形成されるドラムコアは、例えば、巻線インダクタなどの巻線部品が好適な利用であるが、それに限定されるものではなく、トランス，コモンモードチョークコイルなどに広く適用可能である。
本発明によれば、磁性材料を加圧成形し、対向する一対のフランジ部と、該一対のフランジ部をつなぐウェブ部からなる断面Ｈ型の成形体を形成する成形工程と、前記フランジ部の主面の中央部を中心として前記成形体を回転させ、前記ウェブ部を研削加工し、軸部の両端に一対の鍔部を有するドラム型の研削体を形成する研削工程と、前記研削体を熱処理してドラム型の磁性体を得る熱処理工程と、によってドラムコアを製造することとした。このため、軸断面形状の自由度が高く、磁性体の高充填化に対応可能であり、巻線の断線・巻乱れの防止や、巻線効率の向上が可能なため、コイル部品用のドラムコアの用途に適用できる。
１０：金型
１０Ａ：凸型
１０Ｂ：凹型
１６：成形体
１６Ａ，１６Ｂ：加圧面
１８，２０：フランジ部
１８Ａ，２０Ａ：主面
１８Ｂ，２０Ｂ：外縁部
１８Ｃ，２０Ｃ：内面
２２：溝
２４：ウェブ部
２８：研削刃
３０：研削体
３２，３４：鍔部
３６，３６´：軸部
３６Ａ，３６Ｂ：成形面
３６Ｃ，３６Ｄ：研削面
３８Ａ，３８Ｂ：直線部
３８Ｃ，３８Ｄ：弧状部
４０，４０´：ドラムコア（磁性体）
４２：被膜付き導線
４４Ａ，４４Ｂ：端子電極
４６：外装部
５０：コイル部品
６０Ａ，６０Ｂ：研削体
６２，６６：段部
７０：成形体
７２，７４：フランジ部
７２Ａ，７２Ｂ，７４Ａ，７４Ｂ：内面
７６：ウェブ部
７６Ａ，７６Ｂ：側面
７８：テーパ面
８０：研削刃
９０：研削体
９２，９４：鍔部
９６：軸部
９８：段部
１５０：成形体
１５２，１５４：フランジ部
１５２Ａ，１５２Ｂ，１５４Ａ，１５４Ｂ：内面（テーパ面）
１５６：ウェブ部
１５６Ａ，１５６Ｂ：側面
１６０：研削体
１６２，１６４：鍔部
１６６：軸部
１６８：段部
１７０：面取り
２００：成形体
２０２，２０４：フランジ部
２０２Ａ，２０２Ｂ，２０４Ａ，２０４Ｂ：内面
２０３，２０５：外縁部
２０６：ウェブ部
２０６Ａ，２０６Ｂ：端面
２０６Ｃ，２０６Ｄ：側面
２０８：テーパ面
２１０：研削体
２１２，２１４：鍔部
２１６：軸部
２１８：段部
２５０：成形体
２５２，２５４：フランジ部
２５６：ウェブ部
２６０：研削体
２６２，２６４：鍔部
２６６：軸部
Ｘ：回転軸

Claims (7)

  1. 磁性材料を加圧成形し、対向する一対のフランジ部と、該一対のフランジ部をつなぐウェブ部からなるＨ型鋼に相当する成形体を形成する成形工程と、
    前記一対のフランジ部の一方のフランジ部から他方のフランジ部に向かい、前記ウェブ部を通る軸を回転軸とし、前記回転軸を中心に前記成形体を回転させ、前記ウェブ部を研削加工し、軸部の両端に一対の鍔部を有するドラム型の研削体を形成する研削工程と、
    前記研削体を熱処理してドラム型の磁性体を得る熱処理工程と、
    を含むことを特徴とする磁性体の製造方法。
  2. 前記研削工程における回転軸と直交する方向の前記軸部の断面の外周が、対向する一対の直線部と、該一対の直線部の端部同士をつなぐ一対の弧状部から形成され、
    前記鍔部は前記回転軸と直交する外側の主面を持ち、
    前記一対の直線部が、前記前記鍔部の主面の長手方向と平行であることを特徴とする請求項１記載の磁性体の製造方法。
  3. 前記研削工程において、前記一対のフランジ部の対向面の外縁部間の間隔よりも狭い幅で、前記ウェブ部を研削加工することを特徴とする請求項１又は２記載の磁性体の製造方法。
  4. 前記成形体の前記一対のフランジ部の対向面と前記ウェブ部が交差する部分に、テーパ面が設けられており、
    前記研削工程において、前記研削幅の両縁が、前記テーパ面上に位置することを特徴とする請求項３記載の磁性体の製造方法。
  5. 前記成形体の前記一対のフランジ部の対向面に、前記ウェブ部側から前記フランジ部の外縁部に向けて、該フランジ部の厚みが薄くなるテーパ面が設けられており、
    前記研削工程において、前記研削幅の両縁が、前記テーパ面上に位置することを特徴とする請求項３記載の磁性体の製造方法。
  6. 前記成形体の前記一対のフランジ部の外縁部と前記ウェブ部の端面が交差する部分に、前記ウェブ部側が凹むテーパ面が設けられており、
    前記研削工程において、前記研削幅の両縁が、前記テーパ面上に位置することを特徴とする請求項３記載の磁性体の製造方法。
  7. 請求項１に記載の製造方法により形成された磁性体に被膜付き導線を巻回させることを特徴とするコイル部品の製造方法。
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