JPH11204327A

JPH11204327A - 電磁石

Info

Publication number: JPH11204327A
Application number: JP2150698A
Authority: JP
Inventors: Koji Naruse; 浩司成瀬; Toshio Sasaoka; 俊雄笹岡; Ryuichi Sato; 隆一佐藤
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】切削加工技術を利用して、コイルの線径を可
及的に細く、かつ、微細な巻回形状となるように導体コ
イルを形成した電磁石コイルを構成することにより、小
型で、かつ、部品点数の少ない高品質の電磁石を提供す
ること。【解決手段】磁性体軸心の周面上に、絶縁層、導電層
の順にこれらを同心円状に１層以上積層形成し、前記導
電層に対しバイトを突き当てつつ、当該両者の相対的な
回転及びトラバース移動を行なって、軸心巻回形状に切
削加工した導体コイルを形成し、前記磁性体軸心、前記
絶縁層、前記導体コイルが一体化された電磁石コイル
を、具備する構成にしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばリレー等に使用
される電磁石に係り、特に、切削加工技術を利用して、
コイルの線径を可及的に細く、かつ、微細な巻回形状と
なるように導体コイルが形成された電磁石コイルを、要
部として備える電磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電磁石は、例えば、図４
に示されるように、電磁石コイル１０１が、ヨーク１０
２と一体に配置されており、ヨーク１０２には、電磁石
コイル１０１に対し接離動作が可能な可動片１０３が取
り付けられている。また、電磁石コイル１０１は、図５
（ａ）の正面図、同図（ｂ）の一部切り欠き断面図に示
されるように、鉄心（磁性体軸心）１０４が挿通配置さ
れたスプール１０５の周面上に、エナメル線等の電線巻
線１０６が巻回配置されている。

【０００３】かかる電磁石の構成では、必要に応じて通
電される電磁石コイル１０１に起磁力が生じると、可動
片１０３が電磁石コイル１０１に吸引されて、鉄心１０
４に接触した閉成状態が形成される。また、電磁石コイ
ル１０１への通電解除により可動片１０３が鉄心１０４
から離れる開放状態になる。この可動片１０３の接離動
作は、リレー等に応用できる。

【０００４】このような電磁石の構成を、小型化要請に
対処できるものとするためには、電磁石コイル１０１を
小型化しなければならない。従来は、電磁石コイル１０
１の小型化を図るため、電線巻線１０６の線径を可及的
に細く、かつ、電線巻線１０６を微細なピッチで巻回す
ることを行なった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の電磁石の場合においては、スプール１０５は、
鉄心１０４と電線巻線１０６層との間の電気的な絶縁性
能が電磁石構造で要求される値以上となるように、合成
樹脂を成形して作製したものであり、電磁石コイル１０
１の小型化を図るうえで障害となるものであった。

【０００６】また、スプール１０５（鉄心１０４）の周
囲に電線巻線１０６を巻回するため、巻線機及びこれに
付随される各種設備が必要となり、また、巻線機による
巻回動作時に電線巻線１０６へのテンションコントロー
ルが適正になされていたとしても、電線巻線１０６の線
径が細くなるにつれて断線等の事故が発生する等の問題
が生じやすかった。

【０００７】本発明は、上記課題に着目し、また、近
年、切削加工技術が飛躍的に進んだことに着目してなさ
れたものであり、その目的とするところは、切削加工技
術を利用して、コイルの線径を可及的に細く、かつ、微
細な巻回形状となるように導体コイルを形成した電磁石
コイルを構成することにより、小型で、かつ、部品点数
の少ない高品質の電磁石を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に記
載の発明は、磁性体軸心の周面上に、絶縁層、導電層の
順にこれらを同心円状に１層以上積層形成し、前記導電
層に対しバイトを突き当てつつ、当該両者の相対的な回
転及びトラバース移動を行なって、軸心巻回形状に切削
加工した導体コイルを形成し、前記磁性体軸心、前記絶
縁層、前記導体コイルが一体化された電磁石コイルを、
具備する構成にしたことを特徴とする電磁石にある。

【０００９】そして、この出願の請求項１に記載の発明
によれば、電磁石コイルに施される導体コイルは、導電
層に対しバイトを突き当てつつ、当該両者の相対的な回
転及びトラバース移動を行なって、軸心巻回形状に切削
加工して得るものであるので、コイルの線径を可及的に
細く、かつ、微細な巻回形状となるように形成できよ
う。

【００１０】更に、このような切削加工によると、導体
コイルの断線発生を未然に防止することができ、また、
導体コイルの磁性体軸心側には絶縁層が介在されている
ため、磁性体軸心と導体コイル（導電層）との間に、別
途用意したスプール等のような絶縁構造物を配置しなく
ても済むことになり、小型で、かつ、部品点数の少ない
高品質の電磁石を提供することができよう。

【００１１】この出願の請求項２に記載の発明は、前記
絶縁層及び前記導電層は、共に蒸着により被着された皮
膜であることを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置
にある。

【００１２】そして、この出願の請求項２に記載の発明
によれば、磁性体軸心の周面上に、絶縁層、導電層の順
にこれらを同心円状に１層以上積層形成する工程を、蒸
着法で行えるため、絶縁層及び導電層の厚さを共に、可
及的に薄く形成できよう。例えば、絶縁層及び導電層を
共に２層以上積層形成する場合、磁性体軸心と導体コイ
ルとの間、導体コイルと導体コイルとの間の絶縁が十分
確保できる範囲で絶縁層を可及的に薄く形成したり、ま
た、コイルの線径を可及的に細く、かつ、微細な巻回形
状となるように導体コイルを形成するために、導電層を
可及的に薄く形成したりすることを容易に達成できよ
う。

【００１３】この出願の請求項３に記載の発明は、前記
導体コイルは、前記バイトの形状に応じてコイルの線径
及び溝間ピッチを変更できることを特徴とする請求項１
〜２の何れかに記載の電磁石にある。

【００１４】そして、この出願の請求項３に記載の発明
によれば、形状の異なる複数種のバイトの中から適宜選
定したバイトを用いることにより、所望通りにコイルの
線径及び溝間ピッチを変更した導体コイルを形成できよ
う。

【００１５】この出願の請求項４に記載の発明は、前記
電磁石コイルは、前記導体コイルが２層以上のとき、同
一巻き方向へ電流が流れるように、コイル端面で導体コ
イル相互を直列接続したことを特徴とする請求項１〜３
の何れかに記載の電磁石にある。

【００１６】そして、この出願の請求項４に記載の発明
によれば、導体コイルの各層間において、同一巻き方向
へ電流が流れるように、導体コイル相互を直列接続した
ことになるため、巻線機を用いて電線コイルを２層巻き
以上に連続巻回したのと同様の巻回構成の電磁石コイル
を作製できよう。

【００１７】この出願の請求項５に記載の発明は、前記
電磁石コイルは、前記導体コイルが２層以上のとき、コ
イル端面で導体コイル相互を直列接続するため、導電性
接着剤を用いたことを特徴とする請求項１〜４の何れか
に記載の電磁石にある。

【００１８】ここで、導電性接着剤とは、圧力をかけた
ところのみ導通が確保されるような接着剤である。

【００１９】そして、この出願の請求項５に記載の発明
によれば、導体コイルの各層間において、同一巻き方向
へ電流が流れるように、導体コイル相互を直列接続した
状態が、コイル端面で導電性接着剤を用いた接続処置で
確保されるため、巻線機を用いて電線コイルを２層巻き
以上に連続巻回したのと同様の巻回構成の電磁石コイル
を作製できよう。

【００２０】この出願の請求項６に記載の発明は、前記
電磁石コイルは、前記導体コイルが２層以上のとき、コ
イル端面で導体コイル相互を直列接続するため、導電性
接続子が形成された貼着ディスクを用いたことを特徴と
する請求項１〜４の何れかに記載の電磁石にある。

【００２１】そして、この出願の請求項６に記載の発明
によれば、導体コイルの各層間において、同一巻き方向
へ電流が流れるように、導体コイル相互を直列接続した
状態が、コイル端面で貼着ディスクを用いた接続処置で
確保されるため、巻線機を用いて電線コイルを２層巻き
以上に連続巻回したのと同様の巻回構成の電磁石コイル
を作製できよう。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
につき、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２３】近年、切削加工技術が飛躍的に進展し、加
工対象物に対し超微細な切削加工を施すことができるよ
うになった。本発明の実施形態では、切削加工技術を応
用して電磁石コイルを作製し、この電磁石コイルを要部
として、図４に基づき原理説明したように、リレー等に
応用できる電磁石を構成している。

【００２４】かかる電磁石は、図１（ａ）の正面図、同
図（ｂ）の一部切り欠き断面図に示されるように、電磁
石コイル１として、鉄心（磁性体軸心）２の周面上に、
絶縁層３ａ、導体コイル４ａ、絶縁層３ｂ、導体コイル
４ｂの順に、これらが２層以上積層配置されたものを適
用している。なお、ここでは図面の複雑化を回避するた
め、絶縁層及び導体コイルの２層配置構造を示してい
る。

【００２５】この電磁石コイル１を作製する工程を図２
に示す。同図に示されるように、この作製工程は、蒸着
法による積層工程〈工程１〉、バイトを用いる切削加工
の工程〈工程２〉、コイル端面での層間接続工程〈工程
３〉の順に実施される。

【００２６】蒸着法による積層工程〈工程１〉では、鉄
心２の周面上に、ＰＥＳ等の絶縁層３Ａ、銅層（導電
層）４Ａの順に、これらを同心円状に積層形成すること
を、積層配置したい導体コイルの層数分だけ繰り返す処
理を行ない、磁石基材１Ａを得る。図示例では、２回繰
り返し状態が示される。

【００２７】続く、バイトを用いる切削加工の工程〈工
程２〉では、磁石基材１Ａを保持具１Ｂにより軸回転可
能に支えた状態で、最外周の導電層４Ａに対しバイト５
を突き当てつつ、この両者の相対的な回転及びトラバー
ス移動を行なって、軸心巻回形状に切削加工し、導体コ
イル４ａ，４ｂ等を形成させる。この際、絶縁層３ａ，
３ｂ等が形成される。なお、本実施形態では、保持具１
Ｂをモータ１Ｃにより回転駆動して磁石基材１Ａを軸回
転させる一方、バイト５をトラバース移動させる動作
と、磁石基材１Ａに対しバイト５を半径方向へ前進後退
させる動作とを組合せて切削加工を進めた。

【００２８】続く、コイル端面での層間接続工程〈工程
３〉では、詳しくは後述するように、導電性接着剤を用
い、または導電性接続子が形成された貼着ディスクを用
いて、同一巻き方向へ電流が流れるように、コイル端面
で導体コイル４ａ，４ｂ等相互を直列接続する。

【００２９】この〈工程１〉〜〈工程３〉を経て、鉄心
２、絶縁層３ａ，３ｂ、導体コイル４ａ，４ｂ等が一体
化された電磁石コイル１を得るようにしたため、この電
磁石コイル１を要部として構成される電磁石には、〈工
程１〉〜〈工程３〉の各々毎に次のような利点が与えら
れる。

【００３０】蒸着法による積層工程〈工程１〉では、絶
縁層３Ａ及び導電層４Ａを共に可及的に薄く形成でき
る。本実施形態では、例えば、絶縁層３Ａの膜厚は、３
μｍ程度の厚さにしたが、鉄心２と導体コイル４ａとの
間、導体コイル４ａと導体コイル４ｂとの間等における
絶縁が十分確保できる範囲で絶縁層３Ａ（絶縁層３ａ，
３ｂ等）を更に薄く形成できる。また、導電層４Ａの膜
厚は、５μｍ程度の厚さにしたが、導体コイル４ａ，４
ｂ等の発熱等で絶縁層が劣化されない等の条件が整えば
導電層４Ａを更に薄く形成できるので、コイルの線径を
可及的に細く、かつ、微細な巻回形状となるように導体
コイル４ａ，４ｂ等を形成することが可能になる。

【００３１】バイト５を用いる切削加工の工程〈工程
２〉では、上記したように最外周の導電層４Ａに対しバ
イト５を突き当てつつ、この両者の相対的な回転及びト
ラバース移動を行なって、軸心巻回形状に切削加工し、
導体コイル４ａ，４ｂ等を形成させるので、コイルの線
径を可及的に細く、かつ、微細な巻回形状となるように
形成することを基本的に行える。更に、このような切削
加工によると、以下列挙するような特有の効果が得られ
る。

【００３２】（１）導体コイル４ａ，４ｂ等の断線発生
を未然に防止することができる。

【００３３】（２）導体コイル４ａ，４ｂ等の鉄心２側
には常に絶縁層３ａ，３ｂ等が介在されることになるた
め、鉄心２と導体コイル４ａ，４ｂ等との間に、別途用
意したスプール等のような絶縁構造物を配置しなくても
済むことになり、小型で、かつ、部品点数の少ない高品
質の電磁石を提供することができようになる。

【００３４】（３）導体コイル４ａ，４ｂ等は、バイト
５の形状に応じてコイルの線径及び溝間ピッチを変更で
きることから、形状の異なる複数種のバイトの中から適
宜選定したバイトを用いることにより、所望通りにコイ
ルの線径及び溝間ピッチを変更した導体コイルを形成で
きようになる。

【００３５】コイル端面での層間接続工程〈工程３〉で
は、導体コイル４ａ，４ｂ等の各層において、同一巻き
方向へ電流が流れるように、導電性接着剤を用い、また
は導電性接続子が形成された貼着ディスクを用いて、コ
イル端面で導体コイル相互を直列接続する。

【００３６】まず、導電性接続子が形成された貼着ディ
スクを用いる実施形態について説明する。この例では、
図３（ａ）に示されるように、導電性接続子６ａ〜６ｄ
が形成されたパターンＡの貼着ディスク７と、同図
（ｂ）に示されるように、導電性接続子８ａ〜８ｄが形
成されたパターンＢの貼着ディスク９を用意する。

【００３７】貼着ディスク７の導電性接続子６ａ〜６ｄ
のうち、導電性接続子６ａ，６ｂは、鉄心２側から見て
２層目と３層目との各導体コイルの接続用となり、ま
た、導電性接続子６ｃ，６ｄは、鉄心２側から見て４層
目と５層目との各導体コイルの接続用となる。

【００３８】他方、貼着ディスク９の導電性接続子８ａ
〜８ｄのうち、導電性接続子８ａ，８ｂは、鉄心２側か
ら見て１層目と２層目との各導体コイルの接続用とな
り、また、導電性接続子８ｃ，８ｄは、鉄心２側から見
て３層目と４層目との各導体コイルの接続用となる。

【００３９】一方のコイル端面に貼着ディスク７を、他
方のコイル端面に貼着ディスク９を貼り付けることによ
り、導体コイル４ａ，４ｂ等の各層間において、同一巻
き方向へ電流が流れるように、導体コイル相互を直列接
続した状態が確保される。なお、パターンＡ，Ｂを形成
する導電性接続子は、例えば銅等でエッチングや蒸着に
よって制作したが、各層の導体コイル間の導電性が確保
されるのであれば、どのような材料、制作手法を適用し
てもよいものである。

【００４０】次に、導電性接着剤（圧力をかけたところ
のみ導通が確保されるような接着剤）を用いる実施形態
について説明する。この例では、両方のコイル端面に導
電性接着剤を塗布した状態で、上記のパターンＡ，Ｂと
同条件で互い違いとなるように圧力をかけることによ
り、導体コイル４ａ，４ｂ等の各層間において、同一巻
き方向へ電流が流れるように、導体コイル相互を直列接
続した状態が確保される。

【００４１】前述の如く、導体コイルの各層間におい
て、同一巻き方向へ電流が流れるように、導体コイル相
互を直列接続した状態が、コイル端面で貼着ディスクを
用い、または導電性接着剤を用いた接続処置で確保され
るため、巻線機を用いて電線コイルを２層巻き以上に連
続巻回したのと同様の巻回構成の電磁石コイルを作製で
きることになる。

【００４２】次に、本実施形態の電磁石コイルと、従来
の電磁石コイルとを対比して考察する。従来の電磁石コ
イルとしては、鉄心：Φ１．８ｍｍ，Ｌ９．８ｍｍ、ス
プール：肉厚０．１ｍｍであり、スプール上に線径０．
０３１ｍｍの絶縁電線を１０６００回巻いたものがあ
る。この従来装置の電磁石コイルは、最大径が５ｍｍで
ある。

【００４３】これと同様の磁石性能の本実施形態の電磁
石コイルは、従来と同じ鉄心：Φ１．８ｍｍ，Ｌ９．８
ｍｍを使用し、絶縁層の膜厚：５μｍ、銅層の膜厚：５
μｍを施して磁石基材を構成し、この磁石基材に対し１
０μピッチで１０μｍの線幅を切削加工し、従来の１０
６００回巻と同じ巻回数にして得られる。この本実施形
態の電磁石コイルは、最大径が約２。１ｍｍで、コイル
の層数が２４である。よって、従来よりも著しく小型化
されたものとなる。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、切削加工技術を利用して、コイルの線径を可及
的に細く、かつ、微細な巻回形状となるように導体コイ
ルを形成した電磁石コイルを構成することにより、小型
で、かつ、部品点数の少ない高品質の電磁石を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電磁石の構成説明図である。

【図２】本発明にかかる電磁石を作製する工程を示す工
程説明図である。

【図３】本発明にかかる電磁石を作製する工程における
コイル端面での層間接続に使用する材料の説明図であ
る。

【図４】従来の電磁石の原理説明図である。

【図５】従来の電磁石の構成説明図である。

【符号の説明】

１電磁石コイル１Ａ磁石基材１Ｂ保持具２鉄心（磁性体軸心）３ａ絶縁層３ｂ絶縁層３Ａ絶縁層４ａ導体コイル４ｂ導体コイル４Ａ導電層５バイト６ａ〜６ｄ導電性接続子７貼着ディスク８ａ〜８ｄ導電性接続子９貼着ディスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性体軸心の周面上に、絶縁層、導電層
の順にこれらを同心円状に１層以上積層形成し、前記導
電層に対しバイトを突き当てつつ、当該両者の相対的な
回転及びトラバース移動を行なって、軸心巻回形状に切
削加工した導体コイルを形成し、前記磁性体軸心、前記
絶縁層、前記導体コイルが一体化された電磁石コイル
を、具備する構成にしたことを特徴とする電磁石。
【請求項２】前記絶縁層及び前記導電層は、共に蒸着
により被着された皮膜であることを特徴とする請求項１
に記載の電磁石。
【請求項３】前記導体コイルは、前記バイトの形状に
応じてコイルの線径及び溝間ピッチを変更できることを
特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の電磁石。
【請求項４】前記電磁石コイルは、前記導体コイルが
２層以上のとき、同一巻き方向へ電流が流れるように、
コイル端面で導体コイル相互を直列接続したことを特徴
とする請求項１〜３の何れかに記載の電磁石。
【請求項５】前記電磁石コイルは、前記導体コイルが
２層以上のとき、コイル端面で導体コイル相互を直列接
続するため、導電性接着剤を用いたことを特徴とする請
求項１〜４の何れかに記載の電磁石。
【請求項６】前記電磁石コイルは、前記導体コイルが
２層以上のとき、コイル端面で導体コイル相互を直列接
続するため、導電性接続子が形成された貼着ディスクを
用いたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の
電磁石。