JPH1116724A - 積層磁性板コア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、磁性板を渦巻き状に積層してなる
磁性コアに関し、磁性板を縮径する際に、磁性板を円滑
に渦巻き状に回転させると共に、磁性板に座屈が生ずる
のを防止することを目的とする。 【解決手段】 磁性板６０はインボリュート状に湾曲さ
れた磁性部材である。磁性板６０は、その内端面６０ａ
が芯材５８の外周面に当接するように、渦巻き状に積層
される。磁性板６０の内端面６０ａは、この内端面６０
ａにおける磁性板６０の接線方向に対して傾斜されてい
る。このため、磁性板６０に縮径方向の力が付与された
際、内端面６０ａには、芯材５８の外周面の接線方向の
力Ｐ_x が作用する。また、芯座５８の外周面から磁性板
６０の内端面６０ａに作用する反力Ｒの向きは、磁性板
６０の内端面６０ａにおける接線方向に対して傾斜す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電磁バルブ
や電動機などに用いられる磁性コアに係り、特に、磁性
板が渦巻き状に積層されてなる積層磁性板コア及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平６−１７６９２
１号に開示される如く、積層構造を有する磁性コアが公
知である。上記従来の磁性コアは、略放物線状に湾曲さ
れた複数の磁性板を有している。この磁性板が、円周方
向に渦巻き状に積層されることで、円筒状の磁性コアが
構成されている。かかる構成によれば、磁性コアに発生
する渦電流が低減されることで、渦電流に伴う損失が抑
制される。

【０００３】上記従来の磁性コアの製造は以下の如き工
程により行なわれる。すなわち、まず、磁性板が、円柱
状の外周面を有する芯材の周囲に渦巻き状に配置され
る。次に、磁性板に縮径方向の押圧力（以下、縮径力と
称す）が付与される。この場合、縮径力の、磁性板の接
線方向の分力によって、磁性板はその内周側端面（以
下、内端面と称す）が芯材の外周面に当接するまで、縮
径されつつ渦巻き方向に回転される。磁性板の内端面が
芯材の外周面に当接した状態で、更に磁性板に縮径力が
付与されると、磁性板は、その内端面が芯材の外周面に
対して滑るように、互いに密着するまで渦巻き方向へ回
転される。そして、磁性板が互いに密着した状態で接合
されることで、磁性コアの組み立てが完了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁性板は、
帯状の板材から切断加工された部材を湾曲させることに
より形成され、その切断面により磁性板の各端面が構成
される。一般に、切断加工は、切断面が板材の表面に対
して垂直となるように行なわれる。従って、磁性板の内
端面は、この内端面における磁性板の接線方向に対して
垂直に設けられることになる。

【０００５】磁性板の内端面が接線方向に対して垂直に
設けられていると、内端面と芯材との当接部位におい
て、芯材の接線方向と磁性板の接線方向とがなす角、す
なわち、接触角は９０°となる。上記製造工程において
磁性板に縮径力が付与されると、磁性板の内端面には、
磁性板の接線方向の力が作用する。従って、接触角が９
０°である場合、内端面に作用する上記力の方向は芯材
の接線方向に対して垂直となる。このため、磁性板の内
端面と芯材の外周面との間に滑りが生じ難くなり、磁性
板を円滑に回転させることが困難となる。また、この場
合、磁性板に対する芯材からの反力が、磁性板の接線方
向の圧縮力として作用することで、磁性板に座屈が生じ
易くなってしまう。

【０００６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、製造工程において、磁性板を縮径させる際に、
磁性板を渦巻き方向に円滑に回転させ得ると共に、磁性
板に座屈が生ずるのを防止することが可能な積層磁性板
コア及びその製造方法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】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、円柱状の外周面を有する芯材と、該芯
材の周囲に渦巻き状に積層され、少なくとも内周側の端
部において内周側に向けて湾曲された複数の磁性板とを
備える積層磁性板コアであって、前記磁性板の内周側端
面を、該内周側端面における前記磁性板の接線方向に対
して傾斜させると共に、前記内周側端面を前記芯材の外
周面に当接させた積層磁性板コアにより達成される。

【０００８】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、円柱状の外周面を有する芯材と、該芯材の周囲に
渦巻き状に積層され、少なくとも内周側の端部において
内周側に向けて湾曲された複数の磁性板とを備える積層
磁性板コアを製造する方法であって、前記磁性板を、そ
の内周側端面が、該内周側端面における接線方向に対し
て傾斜するように形成する第１の工程と、前記磁性板
を、前記芯材の周囲に渦巻き状に、前記内周側端面が前
記芯材の外周面に当接するように配置する第２の工程
と、前記磁性板に縮径方向の力を付与する第３の工程
と、を備える方法によっても達成される。

【０００９】請求項１及び２記載の発明において、磁性
板の内周側端面（以下、内端面と称す）は、この内端面
における磁性板の接線方向に対して傾斜している。この
ため、磁性板の内端面と芯材の外周面との当接部位にお
いて、芯材の外周面の接線方向と、磁性板の接線方向と
がなす角、すなわち、接触角は９０°に比して小さい。
ところで、積層磁性板コアの製造工程において、磁性板
に縮径方向の力が付与されることで、磁性板が芯材の周
囲に積層される。磁性板に縮径方向の力が付与される
と、磁性板の内端面には、この内端面における磁性板の
接線方向の力が作用する。この場合、接触角が９０°に
比して小さいことで、磁性板の内端面には、芯材の外周
面の接線方向の分力が作用する。このため、磁性板は芯
材の周囲を渦巻き方向に円滑に回転することができる。
また、芯材の外周面から磁性板の内端面に作用する反力
の向きが、内端面における磁性板の接線方向から傾斜す
る。このため、磁性板は座屈を起こし難い。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る積層磁性板
コアの一実施例である第１コア１０及び第２コア１２が
適用された電磁弁の構成図である。電磁弁１０は内燃機
関の吸気弁として構成されている。図１に示す如く、電
磁弁は弁体１３を備えている。弁体１３は、内燃機関の
燃焼室１４内に露出するようにシリンダヘッド１５に配
設されている。シリンダヘッド１５には吸気ポート１８
が形成されている。吸気ポート１８には、弁体１３に対
する弁座２０が形成されている。吸気ポート１８は、弁
体１３が弁座２０から離座することにより導通状態とな
り、また、弁体１３が弁座２０に着座することにより遮
断状態となる。

【００１１】弁体１３には弁軸２４が固定されている。
弁軸２４はバルブガイド２６により軸方向に摺動可能に
保持されている。バルブガイド２６はシリンダヘッド１
５に保持されている。シリンダヘッド１５の弁軸２４の
略上半分を囲む部位には円筒部２８が形成されている。
また、弁軸２４の上端部にはロアリテーナ３０が固定さ
れている。ロアリテーナ３０と円筒部２８の底面との間
には、両者を離間させる向きの付勢力を発生するロアス
プリング３２が配設されている。ロアスプリング３２は
ロアリテーナ３０を介して弁軸２４及び弁体１３を上向
き、即ち、弁体１３が弁座２０に向かう方向に付勢して
いる。

【００１２】シリンダヘッド１５内部の、円筒部２８の
上方には、円筒部２８に比して大径かつ円筒部２８と同
軸の円筒部２９が形成されている。円筒部２９には、プ
ランジャ３６が弁軸２４と同軸に配設されている。弁軸
２４がロアスプリング３２により付勢されることによ
り、弁軸２４の上端面はプランジャ３６の下端面に対し
て押圧されている。プランジャ３６の上端部には、アッ
パリテーナ３８が固定されている。アッパリテーナ３８
の上部には、アッパスプリング４０の下端部が当接して
いる。アッパスプリング４０の周囲には、円筒状のアッ
パキャップ４２が配設されている。アッパキャップ４２
は、シリンダ１４の上面に図示しない固定ボルトにより
固定されている。アッパキャップ４２の上部にはアジャ
スタボルト４４が螺着されている。アッパスプリング４
０の上端部はアジャスタボルト４４に当接している。ア
ッパスプリング４０はアッパリテーナ３８を介してプラ
ンジャ３６を下向きに付勢している。

【００１３】プランジャ３６の軸方向中央部の外周には
アーマチャ４６が固定されている。アーマチャ４６の上
方には第１コア１０が配設されている。また、アーマチ
ャ４６の下方には第２コア１２が配設されている。第１
コア１０及び第２コア１２はシリンダヘッド１５の円筒
部２９に圧入固定されている。第１コア１０及び第２コ
ア１２のアーマチャ４６に対向する側の面には、それぞ
れ環状溝１０ａ及び１２ａが形成されている。環状溝１
０ａ及び１２ａの内部には、それぞれ第１電磁コイル５
４及び第２電磁コイル５６が配設されている。

【００１４】第１コア１０及び第２コア１２には、それ
ぞれ、その中央部を貫通する貫通穴１０ｂ及び１２ｂが
設けられている。第１コア１０及び第２コア１２は、そ
れぞれ、貫通穴１０ｂ、１２ｂの内部に固定された芯材
５８、５９を備えている。また、貫通穴１０ｂの上端
部、及び、貫通穴１２ｂの下端部には、それぞれ、第１
ベアリング６２及び第２ベアリング６４が配設されてい
る。プランジャ３６は、芯材５８及び５９を貫通し、第
１ベアリング６２及び第２ベアリング６４によって軸方
向に摺動可能に保持されている。なお、上記したアジャ
スタボルト４４は、アーマチャ４６の中立位置が第１コ
ア１０と第２コア１２との中間点となるように調整され
ている。

【００１５】第１電磁コイル５４に励磁電流が供給され
ると、第１電磁コイル５４が発生する磁束によって、ア
ーマチャ４６には第１コア１０に向かう方向の電磁力が
作用する。このため、アーマチャ４６はアッパスプリン
グ４０による付勢力に抗して第１コア１０に当接するま
で変位され、弁体１３が弁座２０に着座することで、電
磁弁は閉弁される。一方、第２電磁コイル５６に励磁電
流が供給されると、第２電磁コイル５６が発生する磁束
によってアーマチャ４６には第２コア１２に向かう方向
の電磁力が作用する。このため、アーマチャ４６はロア
スプリング３２による付勢力に抗して第２コア１２に当
接するまで変位され、弁体１３が弁座２０から離座する
ことで、電磁弁は開弁される。このように、第１電磁コ
イル５４及び第２電磁コイル５６に交互に励磁電流を供
給することによって、電磁弁を開閉させることができ
る。

【００１６】ところで、第１電磁コイル５４及び第２電
磁コイル５６へ供給される励磁電流のオンオフに応じ
て、第１コア１０及び第２コア１２にはその周方向に渦
電流が発生する。本実施例においては、第１コア１０及
び第２コア１２が、周方向に渦巻き状に積層された磁性
板より構成されていることで、第１コア１０及び第２コ
ア１２に発生する渦電流が小さく抑制されている。以
下、図２を参照して、第１コア１０及び第２コア１２の
構成について説明する。なお、第１コア１０及び第２コ
ア１２は同一の構成を有しているため、第１コア１０に
ついて代表的に説明する。

【００１７】図２は、第１コア１０を、その軸に対して
垂直な面で切断した際の断面図である。図２に示す如
く、第１コア１０は複数の磁性板６０を備えている。磁
性板６０は、その断面がインボリュート曲線状に湾曲さ
れた磁性部材である。このインボリュート曲線は、基準
円の直径が芯材５８の外径と等しくなるように設けられ
ている。磁性板６０は、インボリュート曲線状の断面が
芯材５８の周囲に渦巻き状に配置されるように、かつ、
その内周側端面（以下、内端面６０ａと称す）が芯材５
８の外周面に当接するように、円周方向に積層されてい
る。なお、磁性板６０には、予め、第１電磁コイル５４
を収容する環状溝１０ａ、及び、第１ベアリング６２を
収容する空間を形成するための切り欠きが形成されてい
る。

【００１８】第１コア１０は、以下のような工程で組み
立てられる。すなわち、先ず、第１コア１０を構成する
全ての磁性板６０が、内端面６０ａが内周側となり、か
つ、内端面６０ａが同一の円周上に位置するように、芯
材５８の周囲に渦巻き状に配置される。次いで、磁性板
６０の外周側端部に、縮径方向の押圧力、すなわち、縮
径力が付与される。磁性板６０に付与された縮径力の、
磁性板６０の接線方向の分力によって、磁性板６０は、
先ず、内端面６０ａが芯材５８の外周面に当接するま
で、渦巻き方向（図２においては時計周り方向）に回転
されつつ縮径される。磁性板６０の内端面６０ａが芯材
５８の外周面に当接した状態で、更に、磁性板６０に縮
径力が付与されると、磁性板６０は、内端面６０ａが芯
材５８の外周面上を滑るように、芯材５８の周囲を渦巻
き方向に回転する。かかる回転により、磁性板６０は互
いに密着した状態で積層される。そして、磁性板６０が
密着して積層された状態で、各磁性板６０及び芯材５８
が、例えば、溶接等により互いに接合されることで、第
１コア１０の組み立てが完了する。

【００１９】ところで、磁性板６０は、帯状の板材から
切断加工された後、インボリュート曲線状に湾曲される
ことにより形成される。磁性板６０の板材からの切断加
工は、通常は、その切断面が板材の表面に対して直角に
なるように行なわれる。この場合、磁性板６０の内端面
６０ａは、この内端面６０ａにおける磁性板６０の接線
方向に対して垂直となる。

【００２０】図３は、磁性板６０の内端面６０ａが、磁
性板６０の接線方向に対して垂直である場合の、内端面
６０ａと芯材５８の外周面との当接部を拡大して示す図
である。なお、図３には、磁性板６０に縮径力が付与さ
れた場合に、内端面６０ａに作用する力Ｐ、及び、芯材
５８の外周面から内端面６０ａに作用する反力Ｒを併せ
て示している。

【００２１】図３に示す如く、磁性板６０の内端面６０
ａが接線方向に対して垂直である場合、芯材５８の外周
面と磁性板６０の内端面６０ａとの当接部において、芯
材５８の接線方向と磁性板６０の接線方向とがなす角
（以下、接触角αと称す）はほぼ９０°となる。接触角
αが９０°である場合、磁性板６０に縮径力が付与され
た際に、内端面６０ａに作用する力Ｐは、内端面６０ａ
に対して垂直な向き、すなわち、芯材５８の接線方向に
対して垂直な向きとなる。このため、磁性板６０の内端
面６０ａを芯材５８の外周面に対して滑らせる方向の分
力は小さく、磁性板６０を渦巻き方向に円滑に回転させ
ることが困難になってしまう。

【００２２】また、磁性板６０に縮径力が付与される
と、内端面６０ａには、芯材５８の外周面から、内端面
６０ａに対して垂直な向きの反力Ｒが作用する。この反
力Ｒにより、磁性板６０はその接線方向に圧縮される。
接触角αが９０°である場合、反力Ｒの大きさは、力Ｐ
の大きさに等しく、また、反力Ｒの向きは、磁性板６０
の接線方向に一致する。かかる反力Ｒによって、磁性板
６０に大きな圧縮力が作用することにより、磁性板６０
は内端面６０ａの近傍において座屈を起こし易い。磁性
板６０が座屈を起こすと、磁性板６０の間に隙間が生ず
ることで、第１コア１０内の磁束密度が低下し、その結
果、第１電磁コイル５４が発揮し得る電磁力の大きさが
低下してしまう。

【００２３】これに対して、本実施例の第１コア１０
は、磁性板６０の内端面６０ａを、この内端面６０ａに
おける磁性板６０の接線方向に対して傾斜させること
で、上述の如き問題点を解消し得る点に特徴を有してい
る。以下、図４を参照して、磁性板６０の内端面６０ａ
を傾斜させることにより得られる効果について説明す
る。図４は、本実施例における磁性板６０の内端面６０
ａと芯材５８の外周面との当接部を拡大して示す図であ
る。なお、図４には、磁性板６０に縮径力が付与された
状態で、内端面６０ａに作用する力Ｐ、及び、芯材５８
から内端面６０ａに作用する反力Ｒを併せて示してい
る。

【００２４】図４に示す如く、磁性板６０の内端面６０
ａは、接線方向に垂直な方向から、図中時計周り方向に
角度θだけ傾斜している。かかる傾斜角θが設けられて
いることで、接触角αは９０°よりθだけ小さくなって
いる。この場合、磁性板６０に縮径力が付与された際に
内端面６０ａに作用する力Ｐは、芯材６０の接線方向の
分力Ｐ_x （＝Ｐ・ｓｉｎθ）を有することになる。この
ため、磁性板６０の内端面６０ａと芯材６０の外周面と
の間に滑りが生じ易くなり、磁性板６０を渦巻き方向に
確実に回転させることができる。

【００２５】また、接触角αが９０°よりも小さい場
合、内端面６０ａに作用する力Ｐの、内端面６０ａに垂
直な方向の分力Ｐ_y （＝Ｐ・ｃｏｓθ）に対する反力Ｒ
が、芯材５８の外周面から磁性板６０の内端面６０ａに
作用する。この反力Ｒの向きは、磁性板６０の内端面６
０ａにおける接線方向からθだけ傾斜している。一般
に、長手部材に外力が付与された場合、外力の向きが長
手方向から傾斜するほど、長手部材は座屈を起こし難く
なる。従って、本実施例によれば、芯材５８の外周面か
ら磁性板６０の内端面６０ａに作用する反力が、内端面
６０ａにおける磁性板６０の接線方向に対して傾斜する
ことで、磁性板６０が座屈を起こし難くされている。

【００２６】なお、本実施例においては、磁性板６０を
板材から切断加工する際に、その切断面を板材表面に対
して傾斜させることによって、内端面６０ａを上述の如
く傾斜させることとしている。ところで、磁性板６０の
内端面６０ａの上記傾斜角θの概略値は、磁性板６０の
板厚ｔ、芯材５８の外径Ｄに基づいて決定される。図５
は、磁性板６０が、直径Ｄの円を基準円とするインボリ
ュート曲線状の断面形状を有する場合の、板厚ｔ、外径
Ｄ、及び、傾斜角θの関係を示す図である。図５におい
て、磁性板６０の凹側の表面、及び、凸側の表面が、直
径Ｄの基準円と、それぞれ交点Ａ及び交点Ｂで交わって
いる。そして、交点Ａと交点Ｂとを結ぶ直線と、交点Ａ
における基準円の接線とのなす角が傾斜角θとなる。

【００２７】この場合、磁性板６０の積層枚数をｎとす
ると、θ＝π／ｎが成立する。積層枚数ｎは数十枚のオ
ーダであるため、傾斜角θの値は微小なものとなる。し
かしながら、一般に、座屈の生じ易さは、作用する外力
の向きによって敏感に変化する。従って、本実施例にお
いては、小さな傾斜角θを設け、磁性板６０の内端面６
０ａに作用する反力Ｒの方向をθだけ傾斜させること
で、座屈の発生を効果的に抑制することが可能となって
いる。

【００２８】なお、傾斜角θの概略値は上述の如く決定
されるが、実際には、傾斜角θを上記概略値の近傍で、
磁性板６０の座屈が確実に防止され、かつ、磁性板６０
の渦巻き方向への回転が確実に行なわれるように実験的
に調整することが望ましい。上述の如く、本実施例にお
いては、磁性板６０の内端面６０ａに傾斜角θを設ける
ことにより、磁性板６０に縮径力を付与した際に、磁性
板６０を渦巻き方向に確実に回転させることができると
共に、磁性板６０に座屈が生ずるのを防止することがで
きる。従って、本実施例によれば、第１コア１０の組み
立て時に磁性板６０の積層を円滑に行なうことができる
と共に、磁性板６０の座屈に起因して第１電磁石５４の
発生する電磁力が低下するのを防止することができる。

【００２９】なお、上記実施例においては、磁性板６０
がスプライン曲線状に湾曲されているものとしたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、磁性板６０が放
物線状など他の任意の曲線状に湾曲されている場合にも
有効に適用することができる。また、上記実施例におい
ては、磁性板６０の全体が湾曲されているものとした
が、磁性板６０の内周側端部の近傍のみが部分的に湾曲
されていてもよい。

【００３０】また、上記実施例においては、本発明に係
る積層磁性板コアが内燃機関の吸気弁を駆動する電磁弁
に適用された場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、他の任意の電磁弁、あるい
は、電動機などに適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】上述の如く、請求項１及び２記載の発明
によれば、積層磁性板コアの製造時に、磁性板を渦巻き
方向に円滑に回転させることができると共に、磁性板が
座屈を起こすのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層磁性板コアの一実施例である
第１コア及び第２コアが適用された電磁弁の構成図であ
る。

【図２】本実施例の第１コアを軸に対して垂直な平面で
切断した際の断面図である。

【図３】磁性板の内端面が、磁性板の接線方向に対して
垂直である場合の、内端面と芯材の外周面との当接部を
拡大して示す図である。

【図４】磁性板の内端面に傾斜角を設けた場合の、内端
面と芯材の外周面との当接部を拡大して示す図である。

【図５】磁性板の厚さｔ、芯材の外径Ｄ、及び内端面の
傾斜角θの関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ 第１コア １２ 第２コア ５８、５９ 芯材 ６０ 磁性板 ６０ａ 内端面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 宏之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状の外周面を有する芯材と、該芯材
   の周囲に渦巻き状に積層され、少なくとも内周側の端部
   において内周側に向けて湾曲された複数の磁性板とを備
   える積層磁性板コアであって、 前記磁性板の内周側端面を、該内周側端面における前記
   磁性板の接線方向に対して傾斜させると共に、前記内周
   側端面を前記芯材の外周面に当接させたことを特徴とす
   る積層磁性板コア。
2. 【請求項２】 円柱状の外周面を有する芯材と、該芯材
   の周囲に渦巻き状に積層され、少なくとも内周側の端部
   において内周側に向けて湾曲された複数の磁性板とを備
   える積層磁性板コアを製造する方法であって、 前記磁性板を、その内周側端面が、該内周側端面におけ
   る接線方向に対して傾斜するように形成する第１の工程
   と、 前記磁性板を、前記芯材の周囲に渦巻き状に、前記内周
   側端面が前記芯材の外周面に当接するように配置する第
   ２の工程と、 前記磁性板に縮径方向の力を付与する第３の工程と、を
   備えることを特徴とする方法。