JPWO2018225719A1 - テーパ付きフェライトコア、及びそれを製造する方法及び装置、並びにそれを用いたインダクタンス素子 - Google Patents
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Abstract
Description
円柱状又は円筒状で、外径より長さが大きい形状を有し、
少なくとも一方の端部に研削加工面で形成されたテーパ部を有し、
前記テーパ部がフェライトコアの長手方向に沿う筋状研削痕を有することを特徴とする。
円環状外周面を有する回転自在なワーク送り車と、前記ワーク送り車の円環状外周面と対面するワーク押さえ部材とを具備するセンタレス研削装置を用い、
回転する前記ワーク送り車と前記ワーク押さえ部材との間に前記フェライトコアを回転自在に支持し、
前記ワーク送り車と前記ワーク押さえ部材との回転速度差により前記フェライトコアを自転させるのが好ましい。
前記砥石の外周面は軸線方向中央部がくびれた円弧状をなし、
前記砥石の回転軸と前記ワーク送り車の回転軸とは実質的に直交し、
自転する各フェライトコアを前記ワーク送り車の円環状外周面に沿って移動させ、
自転する各フェライトコアを前記砥石の凹円弧状外周面に摺接させることによりセンタレス研削し、もって前記テーパ部を形成するのが好ましい。
複数の軸線方向スリットを有する円環状のキャリアガイドを前記ワーク送り車の外周に配置し、
前記キャリアガイドの各スリットと前記ワーク送り車の外周面とで構成される各溝部に各フェライトコアを配置するのが好ましい。
前記ワーク送り車は外周面に複数の軸線方向溝部を有し、
各溝部に各フェライトコアを配置するのが好ましい。
前記溝部の軸線方向後端部に前記フェライトコアの軸線方向移動を制限するワークストッパを設け、
前記ワークストッパをセンタレス研削の軸線方向基準面とするのが好ましい。
円環状外周面を有する回転自在なワーク送り車と、
前記ワーク送り車の円環状外周面と対面するワーク押さえ部材と、
前記ワーク送り車の回転軸の方向に複数のスリットを有し、前記ワーク送り車の外周に配置された回転自在な円筒形キャリアガイドと、
円環状外周面を有し、前記スリットのほぼ長手方向に沿って回転する砥石とを具備し、
前記ワーク送り車の円環状外周面と前記円筒形キャリアガイドの各スリットとで形成された各溝部に、円柱状又は円筒状の各フェライトコアを配置し、
前記ワーク送り車と前記ワーク押さえ部材との回転速度差により各フェライトコアを自転させるとともに、前記円筒形キャリアガイドの回転により各フェライトコアを前記ワーク送り車に沿って公転させて、各フェライトコアを前記砥石に摺接する位置まで移動させ、
自転する各フェライトコアの少なくとも一方の端部を前記砥石によりセンタレス研削し、前記フェライトコアの長手方向に沿う筋状研削痕を有するテーパ部を形成することを特徴とする。
円環状外周面に複数の軸線方向溝部を有する回転自在なワーク送り車と、
前記ワーク送り車の円環状外周面と対面するワーク押さえ部材と、
円環状外周面を有し、前記ワーク送り車の溝部のほぼ長手方向に沿って回転する砥石とを具備し、
前記ワーク送り車の各溝部に円柱状又は円筒状の各フェライトコアを配置し、
前記ワーク送り車と前記ワーク押さえ部材との回転速度差により各フェライトコアを自転させるとともに、前記ワーク送り車の回転により各フェライトコアを公転させて、各フェライトコアを前記砥石に摺接する位置まで移動させ、
自転する各フェライトコアの少なくとも一方の端部を前記砥石によりセンタレス研削し、前記フェライトコアの長手方向に沿う筋状研削痕を有するテーパ部を形成することを特徴とする。
図1は本発明のテーパ付きフェライトコアを製造する方法の一例を示すフロー図である。この方法は、ソフトフェライト粉末から顆粒粒界がないフェライト成形体を形成する成形工程S1、フェライト成形体を所定の温度及び条件で焼結し、表面が実質的に焼結肌のままの円柱状又は円筒状のフェライトコアを作製する焼成工程S2、及びフェライトコアの端部をテーパ状にセンタレス研削する工程S3を有する。テーパ部を形成したフェライトコアに巻線を施すことにより、インダクタンス素子とすることができる(コイル巻線工程S4)。
押出成形には、ソフトフェライト粉末にバインダを所定の割合で加えた粘土状の坏土を使用する。フェライトコアの使用目的に応じた磁気特性を考慮し、ソフトフェライト粉末は一般的なMn系フェライトやNi系フェライト等から選定すれば良い。ソフトフェライト粉末は、例えばFe、Zn、Cu、Ni等の酸化物を所定割合で湿式混合した後乾燥し、750〜1000℃で仮焼して実質的に全体がスピネル化した仮焼体とし、それを粉砕機により解砕し、更に仮焼体をイオン交換水とともにボールミル等に投入し、所定の粒径まで粉砕し、得られたソフトフェライト粉末を含有するスラリーを乾燥することにより得ることができる。なお、スラリーにポリビニルアルコール(PVA)等のバインダを加えた後にスプレードライヤで乾燥する場合、顆粒状のソフトフェライト粉末が得られるが、後述の混練によりソフトフェライト粉末同士の凝集を解くことにより、顆粒粒界がないフェライト成形体を得ることができる。その場合、混練の前に予め脱バインダ処理を行うのが好ましい。
混練した坏土を、冷却機構を備えた押出成形機で円筒状又は円柱状に成形する。冷却は混練時と同様に坏土の発熱を抑制するために行う。押出し方式はプランジャー式でも良いが、スクリュー式を用いて坏土に更に混練を加えるのが好ましい。押出成形機の金型から押出されたフェライト成形体には顆粒粒界がない。フェライト成形体を搬送コンベアで連続して速やかに乾燥工程に送る。
フェライト成形体を、成形体中のバインダのゲル化温度以上かつ熱分解温度未満の温度で、ベルト乾燥機等により連続乾燥する。乾燥温度は50〜200℃が好ましく、乾燥時間は成形体の寸法にもよるが、外形が5 mm以下であれば2〜10分とするのが好ましい。
乾燥固化により機械的強度が向上した円筒状又は円柱状のフェライト成形体を所望の長さに仮切断する。切断は回転砥石により行うのが好ましいが、刃物による切断でも良い。乾燥したフェライト成形体は乾燥前より耐変形性が高いので、切断による潰れや延びといった変形を抑制することができる。
切断したフェライト成形体を脱脂してバインダを除くとともに、焼成により焼結体とする。フェライト成形体を配列するセラミック製の焼成冶具(セッター)は、フェライト成形体の転がりを防止する窪みを具備するのが好ましい。焼成工程ではローラーハースキルン等の連続焼成炉やバッチ式の焼成炉を使用することができる。ソフトフェライト粉末の組成及び粒径にもよるが、焼成は900〜1300℃で4〜24時間行うのが好ましい。
得られた焼結体の両端を切断機で切断して、所定の長さの円筒状又は円柱状のフェライトコアとする。切断には回転砥石を使用し、端部をフェライトコアの中心軸に対して直角に切り落とすのが好ましい。得られたフェライトコアは顆粒粒界による空隙等がなく、かつ変形が少なく、寸法精度に優れている。
円筒状又は円柱状のフェライトコアの端部をセンタレス研削することにより、高精度のテーパ部を有するフェライトコアとする。
図10(a) は端部をセンタレス研削した円筒状フェライトコアの外観を示し、図10(b) はその長手方向断面を示し、図11はフェライトコアのテーパ部付近を示す。フェライトコア10は外周部11と、内周部12と、中心軸線C3に対して直角に切断加工された両端面14a、14bと、一方の端面14a側に形成されたテーパ部13と、内周部12の開口部15とを有する。テーパ部13以外の外周部11及び内周部12は焼成したままの状態(「焼結肌」の状態)にある。図示のフェライトコア10は、外周部11の外径に対して長さが約6倍の長尺なものである。
コイル巻線工程S4では、フェライトコアに巻線を施してインダクタンス素子とする。巻線に用いる導線は特に限定されないが、例えば、銅線にポリアミドイミドを被覆したエナメル線や、リッツ線等の撚り線等を使用し、インダクタンス素子の高周波でのQ値を向上させても良い。導線の巻数は、要求されるインダクタンスに基づいて適宜設定し、また線径も通電する電流により適宜選択することができる。フェライトコアに直接巻線を施しても良いが、比抵抗が例えば103Ω・mを下回る比較的低抵抗のフェライトコアである場合、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の樹脂からなるボビンを用いるのが好ましい。本発明のフェライトコアを用いたインダクタンス素子は、電子ペン、LF(長波)アンテナ、チョークコイル等に用いることができる。
11 フェライトコアの外周部
12 フェライトコアの内周部
13a フェライトコアのテーパ部
13b,13c フェライトコアの面取り部
14a,14b フェライトコアの端面
15 内周部の開口部
16,116 溝部
101 ワーク送り車
102 ワーク押さえ部材
103 ワークストッパ
104 キャリアガイド
105 ベルト
108 耐摩耗層
109 スリット
200 センタレス研削装置
210 ワーク送り部
220 ワーク研削部
230 可動ベッド
250 基台
260 駆動手段
S 筋状研削痕
C1 ワーク送り車の回転軸
C2 砥石の回転軸
R1 ワーク送り車の回転方向
R2 キャリアガイドの回転方向
R3 フェライトコアの自転方向
R4 フェライトコアの公転方向
V1 ワーク送り車の回転速度
V2 ワーク押さえ部材の回転速度
V3 キャリアガイドの回転速度
V4 フェライトコアの自転速度
V5 フェライトコアの公転速度
Claims (23)
- 円柱状又は円筒状で、外径より長さが大きい形状を有し、
少なくとも一方の端部に研削加工面で形成されたテーパ部を有し、
前記テーパ部がフェライトコアの長手方向に沿う筋状研削痕を有することを特徴とするテーパ付きフェライトコア。 - 請求項1に記載のテーパ付きフェライトコアにおいて、顆粒粒界による欠陥を実質的に有さないことを特徴とするテーパ付きフェライトコア。
- 請求項1又は2に記載のテーパ付きフェライトコアにおいて、前記テーパ部を除く表面部分が実質的に焼結肌のままであることを特徴とするテーパ付きフェライトコア。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアにおいて、前記テーパ部がテーパ率が異なる複数の加工面からなることを特徴とするテーパ付きフェライトコア。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアにおいて、両端にテーパ部を有することを特徴とするテーパ付きフェライトコア。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアを製造する方法において、円柱状又は円筒状のフェライトコアの少なくとも一方の端部を、前記フェライトコアの中心軸線を回転軸として自転させながら、回転する砥石によりセンタレス研削し、前記フェライトコアの長手方向に沿う筋状研削痕を有するテーパ部を形成することを特徴とする方法。
- 請求項6に記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、円柱状又は円筒状のフェライトコアを顆粒粒界のない円柱状又は円筒状のフェライト成形体を焼結することにより作製することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。
- 請求項6又は7に記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、
円環状外周面を有する回転自在なワーク送り車と、前記ワーク送り車の円環状外周面と対面するワーク押さえ部材とを具備するセンタレス研削装置を用い、
回転する前記ワーク送り車と前記ワーク押さえ部材との間に前記フェライトコアを回転自在に支持し、
前記ワーク送り車と前記ワーク押さえ部材との回転速度差により前記フェライトコアを自転させることを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。 - 請求項8のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、
前記砥石の外周面は軸線方向中央部がくびれた円弧状をなし、
前記砥石の回転軸と前記ワーク送り車の回転軸とは実質的に直交し、
自転する各フェライトコアを前記ワーク送り車の円環状外周面に沿って移動させ、
自転する各フェライトコアを前記砥石の凹円弧状外周面に摺接させることによりセンタレス研削し、もって前記テーパ部を形成することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。 - 請求項8〜9のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、
複数の軸線方向スリットを有する円環状のキャリアガイドを前記ワーク送り車の外周に配置し、
前記キャリアガイドの各スリットと前記ワーク送り車の外周面とで構成される溝部に前記フェライトコアを配置することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。 - 請求項8〜9のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、
前記ワーク送り車が外周面に複数の軸線方向溝部を有し、
各溝部に各フェライトコアを配置することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。 - 請求項8〜11のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、前記ワーク押さえ部材が、(a) 前記ワーク送り車の円環状外周面と同心の円環状内周面を有する固定部材か、(b) 前記ワーク送り車の外周を回る円環状ベルトであることを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。
- 請求項12に記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、前記固定部材が、前記フェライトコアに接する内周側に耐摩耗層を有することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。
- 請求項13に記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、前記耐摩耗層が超硬からなることを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。
- 請求項10〜14のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、
前記溝部の軸線方向後端部に前記フェライトコアの軸線方向移動を制限するワークストッパを設け、
前記ワークストッパをセンタレス研削の軸線方向基準面とすることを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。 - 請求項15に記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、センタレス研削により前記フェライトコアを前記ワークストッパ側に押す方向に前記砥石を回転させることを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。
- 請求項15又は16に記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、前記ワーク送り車の回転軸方向に対して前記溝部を所定の角度で傾斜させ、もって前記溝部内の前記フェライトコアを前記ワークストッパに押圧することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。
- 請求項6〜17のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアの製造方法において、顆粒粒界のない円柱状又は円筒状のフェライト成形体を押出成形により形成することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアを製造する装置であって、
円環状外周面を有する回転自在なワーク送り車と、
前記ワーク送り車の円環状外周面と対面するワーク押さえ部材と、
前記ワーク送り車の回転軸の方向に複数のスリットを有し、前記ワーク送り車の外周に配置された回転自在な円筒形キャリアガイドと、
円環状外周面を有し、前記スリットのほぼ長手方向に沿って回転する砥石とを具備し、
前記ワーク送り車の円環状外周面と前記円筒形キャリアガイドの各スリットとで形成された溝部に、円柱状又は円筒状のフェライトコアを配置し、
前記ワーク送り車と前記ワーク押さえ部材との回転速度差により前記フェライトコアを自転させるとともに、前記円筒形キャリアガイドの回転により前記フェライトコアを前記ワーク送り車に沿って公転させて、前記フェライトコアを前記砥石に摺接する位置まで移動させ、
自転する前記フェライトコアの少なくとも一方の端部を前記砥石によりセンタレス研削し、前記フェライトコアの長手方向に沿う筋状研削痕を有するテーパ部を形成することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造装置。 - 請求項19に記載のテーパ付きフェライトコアの製造装置において、前記ワーク押さえ部材が、前記フェライトコアに接する内周側に耐摩耗層を有する固定部材であることを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造装置。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のテーパ付きフェライトコアを製造する装置であって、
円環状外周面に複数の軸線方向溝部を有する回転自在なワーク送り車と、
前記ワーク送り車の円環状外周面と対面するワーク押さえ部材と、
円環状外周面を有し、前記ワーク送り車の溝部のほぼ長手方向に沿って回転する砥石とを具備し、
前記ワーク送り車の各溝部に円柱状又は円筒状のフェライトコアを配置し、
前記ワーク送り車と前記ワーク押さえ部材との回転速度差により前記フェライトコアを自転させるとともに、前記ワーク送り車の回転により前記フェライトコアを公転させて、前記フェライトコアを前記砥石に摺接する位置まで移動させ、
自転する前記フェライトコアの少なくとも一方の端部を前記砥石によりセンタレス研削し、前記フェライトコアの長手方向に沿う筋状研削痕を有するテーパ部を形成することを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造装置。 - 請求項21に記載のテーパ付きフェライトコアの製造装置において、前記ワーク押さえ部材が前記ワーク送り車の外周を回る円環状ベルトであることを特徴とするテーパ付きフェライトコアの製造装置。
- 請求項1〜5に記載のテーパ付きフェライトコアに導線を巻回したことを特徴とするインダクタンス素子。
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