(57)【要約】【課題】本発明は、コイル鋳造装置及びコイル鋳造方法に係り、形状転写性を高めつつ簡易な手法でコイルを鋳造することにある。【解決手段】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は、鋳造すべきコイルの内周面に合わせた大きさに形成されたコイル中心軸線方向に向けて貫通する貫通孔と、貫通孔に面して形成されたコイルの所望形状に合致する溝と、を有する、コイルの外周側においてコイルの周方向に少なくとも２分割されかつコイル中心軸線方向に複数段積層された成形金型と、それぞれ上記貫通孔に連通し貫通孔と同軸かつ同径に形成された連通孔を有する、成形金型を積層方向両側から拘束する地型及び天型と、それぞれ上記貫通孔の径及び上記連通孔の径と略同じ外径を有する、それらの孔内においてコイル中心軸線方向に同軸上で移動可能な射出チップ及び圧力保持チップと、を備える。これらのチップの間には、溶湯が充填される隙間が形成される。【選択図】図１
2015002614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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成形金型と、
それぞれ前記貫通孔に連通し該貫通孔と同軸かつ同径に形成された連通孔を有する、前記成形金型を積層方向両側から拘束する第１及び第２のシリンダ部材と、
それぞれ前記貫通孔の径及び前記連通孔の径と略同じ外径を有する、該貫通孔内及び該連通孔内において前記コイルの中心軸線方向に同軸上で移動可能な第１及び第２のピストン部材と、を備え、
前記第１及び第２のピストン部材の間に、溶湯が充填される隙間が形成されることを特徴とするコイル鋳造装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のピストン部材は、互いに連動して前記貫通孔内及び前記連通孔内において前記隙間が前記第１のシリンダ部材に面する状態から前記第２のシリンダ部材に面する状態まで前記コイルの中心軸線方向に移動されることを特徴とする請求項１記載のコイル鋳造装置。
【請求項３】
前記隙間が前記第１のシリンダ部材に面する状態で該隙間に充填された溶湯が加圧された後、前記第１及び第２のピストン部材が互いに連動して前記コイルの中心軸線方向の前記第２のシリンダ部材側へ向けて移動されることを特徴とする請求項２記載のコイル鋳造装置。
【請求項４】
前記第１及び第２のピストン部材のうち前記コイルの中心軸線方向の前記第１のシリンダ部材側にあるピストン部材は、
前記隙間に面する先端部に配設された、該隙間に充填される溶湯の保温性を確保する断熱材と、
前記成形金型の内側面に面する側面部に配設された、前記隙間から前記溝に流入した溶湯を冷却する冷却装置と、
を有することを特徴とする請求項２又は３記載のコイル鋳造装置。
【請求項５】
前記第１及び第２のピストン部材のうち前記コイルの中心軸線方向の前記第２のシリンダ部材側にあるピストン部材は、
前記隙間に面する先端部に配設された、該隙間に充填される溶湯の保温性を確保する断熱材を有することを特徴とする請求項４記載のコイル鋳造装置。
【請求項６】
前記第１及び第２のシリンダ部材の何れか一方に形成された、前記コイルの中心軸線方向に延びかつ前記成形金型の該中心軸線方向の端面にて開口する開口孔と、
前記開口孔内において前記コイルの中心軸線方向に移動可能な、前記溝に流入した溶湯の凝固が完了した後に前記成形金型を該第１又は第２のシリンダ部材から該中心軸線方向に押し出す押出部材と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載のコイル鋳造装置。
【請求項７】
前記コイルの中心軸線方向は、鉛直方向に設定されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載のコイル鋳造装置。
【請求項８】
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成形金型を、それぞれ前記貫通孔に連通し該貫通孔と同軸かつ同径に形成された連通孔を有する第１及び第２のシリンダ部材を用いて積層方向両側から拘束する第一の工程と、
それぞれ前記貫通孔の径及び前記連通孔の径と略同じ外径を有する、該貫通孔内及び該連通孔内において前記コイルの中心軸線方向に同軸上で移動可能な第１及び第２のピストン部材の間に形成された隙間に充填された溶湯を加圧する第二の工程と、
前記成形金型が前記第１及び第２のシリンダ部材を用いて積層方向両側から拘束されかつ前記隙間に充填された溶湯が加圧された状態で、前記第１及び第２のピストン部材を、互いに連動させて前記貫通孔内及び前記連通孔内において該隙間が前記第１のシリンダ部材に面する状態から前記第２のシリンダ部材に面する状態まで前記コイルの中心軸線方向に移動させる第三の工程と、
を備えることを特徴とするコイル鋳造方法。
【請求項９】
前記第三の工程において前記第１及び第２のピストン部材が移動される過程で、前記第１及び第２のピストン部材のうち前記コイルの中心軸線方向の前記第１のシリンダ部材側にあるピストン部材の、前記成形金型の内側面に面する側面部に配設された冷却装置を用いて、前記隙間から前記溝に流入した溶湯を冷却する第四の工程を備えることを特徴とする請求項８記載のコイル鋳造方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２のシリンダ部材の何れか一方に形成された、前記コイルの中心軸線方向に延びかつ前記成形金型の該中心軸線方向の端面にて開口する開口孔内において前記コイルの中心軸線方向に移動可能な押出部材を用いて、前記溝に流入した溶湯の凝固が完了した後に前記成形金型を該第１又は第２のシリンダ部材から該中心軸線方向に押し出す第五の工程を備えることを特徴とする請求項８又は９記載のコイル鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３６９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。また、溶湯の注入と金型の積み重ねとを連携させながら鋳造しなければならず、鋳造装置が複雑になるとともに制御が大変困難となる。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、形状転写性を高めつつ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及びコイル鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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成形金型と、それぞれ前記貫通孔に連通し該貫通孔と同軸かつ同径に形成された連通孔を有する、前記成形金型を積層方向両側から拘束する第１及び第２のシリンダ部材と、それぞれ前記貫通孔の径及び前記連通孔の径と略同じ外径を有する、該貫通孔内及び該連通孔内において前記コイルの中心軸線方向に同軸上で移動可能な第１及び第２のピストン部材と、を備え、前記第１及び第２のピストン部材の間に、溶湯が充填される隙間が形成されるコイル鋳造装置により達成される。
【０００８】
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成形金型を、それぞれ前記貫通孔に連通し該貫通孔と同軸かつ同径に形成された連通孔を有する第１及び第２のシリンダ部材を用いて積層方向両側から拘束する第一の工程と、それぞれ前記貫通孔の径及び前記連通孔の径と略同じ外径を有する、該貫通孔内及び該連通孔内において前記コイルの中心軸線方向に同軸上で移動可能な第１及び第２のピストン部材の間に形成された隙間に充填された溶湯を加圧する第二の工程と、前記成形金型が前記第１及び第２のシリンダ部材を用いて積層方向両側から拘束されかつ前記隙間に充填された溶湯が加圧された状態で、前記第１及び第２のピストン部材を、互いに連動させて前記貫通孔内及び前記連通孔内において該隙間が前記第１のシリンダ部材に面する状態から前記第２のシリンダ部材に面する状態まで前記コイルの中心軸線方向に移動させる第三の工程と、を備えるコイル鋳造方法により達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、形状転写性を高めつつ簡易な手法でコイルを鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例であるコイル鋳造装置の構成図である。
【図２】図１に示すコイル鋳造装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】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。
【図４】本実施例のコイル鋳造装置が備える成形金型の構成図である。
【図５】本実施例のコイル鋳造装置が備える成形金型を中心軸線Ｌから中心軸線Ｌ回りに見た際の展開図である。
【図６】本実施例の成形金型を構成する分割金型の各金型片の構成図である。
【図７】本実施例のコイル鋳造装置によるコイル鋳造手順を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明に係るコイル鋳造装置及びコイル鋳造方法の具体的な実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例であるコイル鋳造装置１０の構成図を示す。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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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略一致し、かつ、平角導線１４の内周面１６の内径が位置にかかわらず略同じとな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の外径が位置に応じて異なるように形成されてもよい。
【００１６】
図４は、本実施例のコイル鋳造装置１０が備える成形金型２２の構成図を示す。図５は、本実施例のコイル鋳造装置１０が備える成形金型２２を中心軸線Ｌから中心軸線Ｌ回りに見た際の展開図を示す。また、図６は、本実施例の成形金型２２を構成する分割金型の各金型片の構成図を示す。尚、図６（Ａ）には斜め上方からの斜視図を、また、図６（Ｂ）には斜め下方からの斜視図を、それぞれ示す。
【００１７】
本実施利において、コイル鋳造装置１０は、鋳造すべきコイル１２を成形するための成形金型２２を備えている。成形金型２２は、全体としてブロック状に形成された部材であって、金型本体に対して貫通する円形の貫通孔２４を有している。貫通孔２４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２４の径は、鋳造すべきコイル１２の内周面１６での内径に一致する。
【００１８】
成形金型２２は、貫通孔２４に面する内側面２６を有している。内側面２６は、全周に亘って同じ径を有している。すなわち、内側面２６は、鋳造すべきコイル１２の中心軸線Ｌに対して直交する方向に向くように形成されている。成形金型２２は、また、貫通孔２４に面して形成された溝２８を有している。溝２８は、内側面２６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２４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２８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。
【００１９】
成形金型２２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３０，３２，３４，３６からなる。分割金型３０，３２，３４，３６はそれぞれ、成形金型２２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３０，３２，３４，３６は、鋳造すべきコイル１２の中心軸線方向Ｌに積層される複数の金型片４０からなり、複数の金型片４０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４０は、積層方向に隣接する金型片４０に対して脱着自在に構成されている。
【００２０】
各分割金型３０，３２，３４，３６の金型片４０は、コイル１２の平角導線１４一段当たり一つ設けられている。成形金型２２の溝２８は、各金型片４０の、内側面２６と隣接の金型片４０に接する端面（例えば、図４〜図６に示す如く下方側端面）との角部に設けられている。各金型片４０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に対して直交する面に対して傾斜するように形成されている。上記の角部に形成される溝２８の径方向への深さは、周方向において略均一である。
【００２１】
コイル鋳造装置１０は、また、地型４２及び天型４４を備えている。地型４２及び天型４４は、それぞれ複数の金型片４０が中心軸線Ｌ方向に積層される分割金型３０，３２，３４，３６からなる成形金型２２を位置決めしてコイル１２の中心軸線Ｌ方向（すなわち、金型片４０の積層方向）の両側から拘束する金型である。地型４２は地側に設置され、また、天型４４は地型４２に対して鉛直上方に設置される。
【００２２】
地型４２は、ブロック状に形成された部材であって、成形金型２２を地側（下方）から支持する第１の地型４２ａと、成形金型２２を外周側から支持する第２の地型４２ｂと、を有している。第２の地型４２ｂは、第１の地型４２ａの上面上に積み重なるように載置されている。第１の地型４２ａと第２の地型４２ｂとは、同軸上に設けられ、略同じ外径を有している。第１の地型４２ａと第２の地型４２ｂとは、互いに固定されている。
【００２３】
第１の地型４２ａは、成形金型２２の貫通孔２４に連通する円形の連通孔４６を有している。連通孔４６は、第１の地型４２ａに成形金型２２の貫通孔２４と同軸かつ同径に形成されている。連通孔４６の径は、鋳造すべきコイル１２の内周面１６での内径に一致する。第２の地型４２ｂは、成形金型２２を収容するための矩形状に開いた貫通孔４８を有している。貫通孔４８は、第２の地型４２ｂに成形金型２２の貫通孔２４を内包できる程度の幅を有するように形成されている。
【００２４】
天型４４は、ブロック状に形成された部材であって、地型４２との間で成形金型２２を挟持する部材である。天型４４は、地型４２（具体的には、第２の地型４２ｂ）の上面上に積み重なるように載置される。天型４４は、地型４２に対して移動可能である。天型４４は、コイル１２の鋳造過程において成形金型２２を支持・拘束するように地型４２の第２の上面上に移動されてその地型４２に対して固定される。天型４４と地型４２とは、略同じ外径を有している。
【００２５】
天型４４は、成形金型２２の貫通孔２４に連通する円形の連通孔５０を有している。連通孔５０は、天型４４に成形金型２２の貫通孔２４と同軸かつ同径に形成されている。このため、天型４４の連通孔５０と成形金型２２の貫通孔２４と地型４２の連通孔４６とは、同軸かつ同径に形成される。連通孔５０の径は、鋳造すべきコイル１２の内周面１６での内径に一致する。
【００２６】
コイル鋳造装置１０は、また、射出機構５２及び圧力保持機構５４を備えている。射出機構５２は、円筒状の射出チップ５６を有している。射出チップ５６は、地型４２の連通孔４６の径、成形金型２２の貫通孔２４の径、及び天型４４の連通孔５０の径と略同じ外径を有している。射出チップ５６は、地型４２の連通孔４６、成形金型２２の貫通孔２４、及び天型４４の連通孔５０に挿入される。射出チップ５６は、それらの連通孔４６，５０及び貫通孔２４内において成形金型２２の金型片４０の積層方向（すなわち、鋳造すべきコイル１２の中心軸線Ｌ方向）に移動可能なピストン部材である。射出機構５２は、外部コントローラからの指令により射出チップ５６を地型４２側と天型４４側との間で移動させる。
【００２７】
圧力保持機構５４は、円筒状の圧力保持チップ５８を有している。圧力保持チップ５８は、射出チップ５６と同様に、地型４２の連通孔４６の径、成形金型２２の貫通孔２４の径、及び天型４４の連通孔５０の径と略同じ外径を有している。圧力保持チップ５８は、地型４２の連通孔４６、成形金型２２の貫通孔２４、及び天型４４の連通孔５０に挿入される。圧力保持チップ５８は、それらの連通孔４６，５０及び貫通孔２４内において成形金型２２の金型片４０の積層方向（すなわち、鋳造すべきコイル１２の中心軸線Ｌ方向）に移動可能なピストン部材である。圧力保持機構５４は、外部コントローラからの指令により圧力保持チップ５８を天型４４側と地型４２側との間で移動させる。
【００２８】
射出チップ５６と圧力保持チップ５８とは、成形金型２２の金型片４０の積層方向に互いに離間して配置される。コイル１２の鋳造時、射出チップ５６と圧力保持チップ５８との間には、隙間６０が形成される。隙間６０には、凝固によってコイル１２を構成する溶湯が注入される。隙間６０に注入される溶湯は、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。
【００２９】
射出チップ５６及び圧力保持チップ５８は、コイル１２の鋳造時、互いに連動して、地型４２の連通孔４６及び天型４４の連通孔５０並びに成形金型２２の貫通孔２４内において金型片４０の積層方向（すなわち、鋳造すべきコイル１２の中心軸線Ｌ方向）に移動される。この射出チップ５６と圧力保持チップ５８との連動移動は、上記の隙間６０の大きさ（容積）が一定に維持されるように行われる。
【００３０】
射出チップ５６及び圧力保持チップ５８は、連通孔４６，５０及び貫通孔２４内において隙間６０が地型４２に面する状態からその隙間６０が天型４４に面する状態まで金型片４０の積層方向に移動される。圧力保持チップ５８は、その移動の過程で隙間６０内の圧力が一定に保持されるように射出チップ５６と同期して移動される。地型４２及び天型４４はそれぞれ、連通孔４６，５０内においてピストン部材である射出チップ５６及び圧力保持チップ５８が移動されるシリンダ部材である。
【００３１】
射出チップ５６の、隙間６０に面する先端部近傍には、断熱材６２が配設されている。断熱材６２は、隙間６０に充填されている溶湯の熱を外部に逃げ難くする機能を有し、その溶湯の保温性を確保するための部材である。また、射出チップ５６の、成形金型２２の貫通孔２４での内側面２６並びに地型４２及び天型４４の連通孔４６，５０での内側面に面する側面部には、冷却装置６４が配設されている。冷却装置６４は、後述の如く隙間６０から成形金型２２の溝２８に流入した溶湯を冷却する機能を有する。冷却装置６４は、例えば、射出チップ５６の本体と上記の溶湯との熱交換によりその溶湯を冷却する。
【００３２】
また、圧力保持チップ５８の、隙間６０に面する先端には、中央が中心軸線Ｌ方向に突起する突起部６６が設けられている。突起部６６は、断面台形状に形成されている。圧力保持チップ５８の、隙間６０に面する先端部近傍には、断熱材６８が配設されている。断熱材６８は、隙間６０に充填されている溶湯の熱を外部に逃げ難くする機能を有し、その溶湯の保温性を確保するための部材である。
【００３３】
また、地型４２の第１の地型４２ａには、開口孔７０が形成されている。開口孔７０は、円形の連通孔４６を取り囲む位置に設けられている。開口孔７０は、連通孔４６が延びる方向（すなわち、成形金型２２の金型片４０の積層方向、及び、鋳造されるコイル１２の中心軸線Ｌ方向）と同じ方向に延びており、第１の地型４２ａの、第２の地型４２ｂと接する上端面に開口している。尚、開口孔７０は、例えば、円形の連通孔４６回りに円筒状に開口したものであってもよいし、また、円形の連通孔４６回りに所定角度ごとに点在して開口する棒状に延びたものであってもよい。
【００３４】
第２の地型４２ｂの貫通孔４８内には、成形金型２２が収容される。上記の開口孔７０は、第１の地型４２ａの、第２の地型４２ｂと接する上端面のうち第２の地型４２ｂが存在しないその第２の地型４２ｂの内端よりも内側位置に開口している。すなわち、開口孔７０は、第２の地型４２ｂの貫通孔４８内に収容される成形金型２２の下端面により塞がれるように配置されている。
【００３５】
開口孔７０には、押出部材７２が挿入されている。押出部材７２は、開口孔７０内において鋳造されるコイル１２の中心軸線Ｌ方向に移動可能である。押出部材７２は、開口孔７０に嵌る形状を有しており、例えば円筒状又は棒状に形成された部材である。押出部材７２は、外部コントローラからの指令により開口孔７０内において鉛直方向に移動される。押出部材７２は、コイル１２の鋳造開始当初は開口孔７０内に収容されており、成形金型２２の溝２８への溶湯の流入完了後に開口孔７０から突出するように鉛直方向上方に向けて移動される。押出部材７２は、成形金型２２の溝２８に流入された溶湯の凝固が完了した後に移動されることでその成形金型２２全体を地型４２から鉛直方向上方（すなわち、コイル１２の中心軸線Ｌ方向）に押し出す役割を有する。
【００３６】
次に、図７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７は、本実施例のコイル鋳造装置１０によるコイル鋳造手順を表した図を示す。
【００３７】
本実施例においては、まず、第１の地型４２ａの上面上に第２の地型４２ｂが積み重なって固定されるように地型４２が地側に設置される。そして、その地型４２に対して、それぞれ複数の金型片４０が中心軸線Ｌ方向に積層される分割金型３０，３２，３４，３６からなる成形金型２２がセットされる。この成形金型２２のセットは、その成形金型２２が第２の地型４２ｂの貫通孔４８内に収容されるように行われる（図７（Ａ）参照）。尚、この成形金型２２のセットは、分割金型３０，３２，３４，３６が互いに一体化されて行われてもよいし別体で行われてもよいし、また、各分割金型３０，３２，３４，３６の複数の金型片４０が互いに一体化されて行われてもよいし別体で行われてもよい。
【００３８】
また、第１の地型４２ａの連通孔４６に円筒状の射出チップ５６が挿入される。そして、射出チップ５６の上端面（すなわち、圧力保持チップ５８と対向する側の端面）が第１の地型４２ａと第２の地型４２ｂとの境界よりも下方に位置するように、その射出チップ５６の位置移動が行われる（図７（Ｂ）参照）。かかる移動位置によれば、射出チップ５６の上端面を底面としてその射出チップ５６の上方に第１の地型４２ａの内側面により周囲が囲まれる空間８０が形成される。
【００３９】
次に、上記の如く射出チップ５６の上方に形成される空間８０へコイル１２を構成する液状の溶湯が注入される（図７（Ｃ）参照）。空間８０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、大気圧下において第１の地型４２ａと第２の地型４２ｂとの境界を上回らない程度であればよく、射出チップ５６の位置に応じて予め所定量に定められていればよい。尚、第２の地型４２ｂの貫通孔４８内に収容される成形金型２２は、中央に円形の貫通孔２４が形成されるブロック部材である。このため、上記した空間８０への溶湯の注入は、地型４２の上方から成形金型２２の貫通孔２４を通して射出チップ５６の上端面に向けて行われる。
【００４０】
上記した溶湯の注入後、天型４４が地型４２（具体的には、第２の地型４２ｂ）の上面上に積み重なるように地型４２に対して下降移動されて固定される（図７（Ｄ）参照）。かかる地型４２に対する天型４４の固定がなされると、成形金型２２が第２の地型４２ｂの貫通孔４８内に収容された状態で地型４２と天型４４とに挟持されることにより支持・拘束される。
【００４１】
また、天型４４の連通孔５０に円筒状の圧力保持チップ５８が挿入される。そして、その圧力保持チップ５８が、圧力保持チップ５８の下端面（すなわち、射出チップ５６と対向する側の端面）が天型４４と第２の地型４２ｂとの境界よりも下方かつ第２の地型４２ｂと第１の地型４２ａとの境界よりも下方に位置するまで下降移動される。具体的には、圧力保持チップ５８の下降移動は、上記した射出チップ５６の上方の空間８０に所定容量の隙間６０が形成されるまで行われる（図７（Ｅ）参照）。
【００４２】
圧力保持チップ５８の下降移動が停止された後、隙間６０は、射出チップ５６の上端面、圧力保持チップ５８の下端面、及び第１の地型４２ａの内側面により略閉じられた閉塞空間内に位置する。また、射出チップ５６と圧力保持チップ５８との間に所定容量の隙間６０が形成されると、空間８０に注入された溶湯がその隙間６０内において大気圧よりも高い圧力に加圧されて充填される。
【００４３】
上記の如く空間８０に注入された溶湯が加圧された後、その溶湯の加圧力が保持されたまま射出チップ５６と圧力保持チップ５８とが互いに連動して地型４２、成形金型２２、及び天型４４に対して上昇移動される（図７（Ｆ）及び（Ｇ）参照）。この射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の同期した上昇移動は、地型４２の連通孔４６、成形金型２２の貫通孔２４、及び天型４４の連通孔５０内において金型片４０の積層方向に向けて行われつつ、上記の隙間６０の大きさが一定に維持されるように行われる。
【００４４】
上記した射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の同期した上昇移動は、両者間の隙間６０が地型４２の連通孔４６の内側面に面する状態から成形金型２２の貫通孔２４の内側面２６に面する状態を経由して天型４４の連通孔５０の内側面に面する状態まで行われる。尚、この上昇移動は、隙間６０内に充填される溶湯を射出チップ５６の断熱材６２及び圧力保持チップ５８の断熱材６８により保温しつつ行われる。このため、コイル１２の鋳造過程で隙間６０内の溶湯が温度低下するのは抑制され、その溶湯が凝固するのは防止される。
【００４５】
上記の隙間６０が地型４２の連通孔４６の内側面のみに面するときは、その隙間６０が成形金型２２に形成された溝２８と連通しないので、隙間６０内の溶湯がその溝２８に流入することはない。一方、上記の隙間６０が成形金型２２の貫通孔２４に面すると、その隙間６０が成形金型２２の溝２８に連通するので、隙間６０内の高圧に加圧されていた溶湯がその溝２８に流入する。隙間６０から溝２８への溶湯の流入は、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の上昇に伴って、成形金型２２の溝２８全体のうち金型片４０の積層方向の下部側から上部側にかけて順次行われる。
【００４６】
成形金型２２の溝２８に隙間６０が連通して溶湯が流入すると、その後、射出チップ５６の更なる上昇に伴ってその溝２８の径方向中心側がその射出チップ５６の側面部により塞がれる。かかる溝２８の閉塞は、隙間６０との連通によって溶湯が流入した後、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の上昇に伴って、成形金型２２の溝２８全体のうち金型片４０の積層方向の下部側から上部側にかけて順次行われる。成形金型２２の溝２８全体が射出チップ５６の側面部により塞がれた際には、溝２８全体に溶湯が充填されたものとなる。
【００４７】
成形金型２２の溝２８に流入した溶湯は、溝２８を塞いだ射出チップ５６の側面部に接触した際にその側面部との熱交換により冷却される。また、上記の如く射出チップ５６の側面部には、冷却装置６４が配設されている。このため、成形金型２２の溝２８に流入した溶湯は、溝２８を塞いだ射出チップ５６の側面部に接触した際に冷却装置６４を用いて冷却される。
【００４８】
成形金型２２の溝２８に流入した溶湯が冷却されると、その溶湯は凝固する。溝２８内の溶湯の冷却・凝固は、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の上昇に伴って、成形金型２２の溝２８全体のうち金型片４０の積層方向の下部側から上部側にかけて順次行われる。成形金型２２に形成される溝２８全体の形状は、鋳造すべきコイル１２の所望形状に合致している。このため、成形金型２２の溝２８全体における溶湯が冷却され凝固すると、その凝固した溶湯全体の形状は、鋳造すべきコイル１２の所望形状となる。
【００４９】
射出チップ５６と圧力保持チップ５８との間の隙間６０が天型４４の連通孔５０の内側面のみに面すると、その隙間６０が成形金型２２の溝２８に連通しなくなるので、隙間６０内の溶湯の溝２８への流入が停止される。隙間６０が天型４４の連通孔５０の内側面のみに面する状態が形成されると、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の上昇移動が停止される（図７（Ｈ）参照）。
【００５０】
射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の上昇移動が停止されても、その両者間の隙間６０に液状の溶湯が残存する。尚、図７において、この残存する溶湯を残存溶湯８２と称す。射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の停止は、隙間６０内に残存する残存溶湯８２の凝固が完了するまで継続される。尚、隙間６０内に残存する残存溶湯８２の凝固は、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の上昇移動停止後、その残存溶湯８２をそのまま放置して冷却させることにより実現されてもよいが、その残存溶湯８２を冷却装置を用いて冷却させることにより実現されてもよい。
【００５１】
上記の如く隙間６０内に残存する残存溶湯８２の凝固が完了した後、天型４４に対する圧力保持チップ５８の位置が維持されながらその天型４４が地型４２に対して上昇移動される。かかる上昇移動が行われると、天型４４及び圧力保持チップ５８が地型４２及び成形金型２２から切り離されて退避される。この際、隙間６０内に残存していた残存溶湯８２は、圧力保持チップ５８の先端にある突起部６６の壁面と天型４４の連通孔５０の内側面との間に保持されたまま、天型４４及び圧力保持チップ５８と共に上昇される（図７（Ｉ）参照）。そしてその後、凝固後の残存溶湯８２は、天型４４及び圧力保持チップ５８から取り外される（図７（Ｊ）参照）。
【００５２】
また、隙間６０内に残存する残存溶湯８２の凝固が完了した後、天型４４及び圧力保持チップ５８の上昇開始後或いはその上昇完了後、射出チップ５６が地型４２及び成形金型２２に対して下降移動される（図７（Ｉ）参照）。かかる下降移動は、射出チップ５６の上端面が第１の地型４２ａと第２の地型４２ｂとの境界又はその境界よりも下方に位置するまで行われる。かかる下降移動が行われると、射出チップ５６が成形金型２２から退避される。
【００５３】
次に、地型４２に対してセットされている成形金型２２が、溝２８内で凝固された溶湯と一緒に、その地型４２から取り出される。この地型４２からの成形金型２２の取り出しは、成形金型２２を第２の地型４２ｂの貫通孔４８から鉛直方向上方へ移動させることにより実現される。また、この成形金型２２の取り出しは、第１の地型４２ａに形成された開口孔７０に挿入されている押出部材７２が開口孔７０の開口部から鉛直方向上方に向けて移動されて成形金型２２を押し上げることにより実現される（図７（Ｊ）参照）。
【００５４】
地型４２から取り出された成形金型２２は、分割金型３０，３２，３４，３６ごとかつ金型片４０ごとに分割されることで抜型される。成形金型２２の抜型は、各分割金型３０，３２，３４，３６及び各金型片４０がコイル１２の中心軸線Ｌに対して径方向外側に移動されることにより実現される。かかる成形金型２２の抜型が行われると、円形螺旋状に形成されたコイル１２が取り出される。
【００５５】
このように、本実施例のコイル鋳造装置１０においては、鋳造すべきコイル１２の所望形状に合致する溝２８が形成された成形金型２２を金型片４０の積層方向（鉛直方向）の両側から地型４２及び天型４４を用いて拘束しつつ、その成形金型２２の溝２８を圧力が逃げない構造とした。そのうえで、成形金型２２の貫通孔２４、地型４２の連通孔４６、及び天型４４の連通孔５０内において射出チップ５６及び圧力保持チップ５８を両者間の隙間６０に充填した液状の溶湯の加圧力を保持しながら地型４２側から天型４４にかけて上昇移動させることで、成形金型２２の溝２８に隙間６０内の高圧の溶湯を流入させてコイル１２を鋳造する。そして、溝２８に流入した溶湯を冷却・凝固させた後、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８を退避させると共に、成形金型２２を地型４２及び天型４４から取り出して抜型することにより、その成形金型２２から所望形状に成形されたコイル１２を取り出す。
【００５６】
かかるコイル鋳造装置１０においては、コイル１２を鋳造するうえで、それぞれ複数の金型片４０が積層された分割金型３０，３２，３４，３６からなる成形金型２２の溝２８全体に、射出チップ５６と圧力保持チップ５８との隙間６０内に充填加圧された溶湯を注入することができる。溝２８に流入した溶湯は、高圧状態のまま冷却・凝固する。従って、本実施例によれば、溝２８への溶湯の注入と成形金型２２の金型片４０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、ダイカストと同様にコイル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。
【００５７】
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２２の各金型片４０の溝２８に注入された溶湯表面が凝固するまで次の段の金型片４０の溝２８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。
【００５８】
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４０の積み重ねが完了している成形金型２２の溝２８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２８への溶湯の注入と成形金型２２の積み重ねとを交互に行う対比構成とは異なり、溝２８に溶湯が注入された金型片４０が隣接する金型４０と組み合わせら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４０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４０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。
【００５９】
また、溝２８への溶湯の注入と成形金型２２の金型片４０の各段の積み重ねとを交互に行う対比構成では、金型片４０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２２側に金型片４０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。
【００６０】
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２２の金型片４０の各段の積み重ねを完了させて、その成形金型２２全体を地型４２及び天型４４を用いて拘束させる。かかる構成によれば、コイル１２の鋳造過程で成形金型２２の金型片４０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２２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。
【００６１】
また、本実施例のコイル鋳造装置１０において、鋳造すべきコイル１２の所望形状に合致する溝２８が形成された成形金型２２は、金型片４０の積層方向（鉛直方向）の両側から地型４２及び天型４４を用いて拘束されて位置決めされる。かかる構造においては、成形金型２２の金型片４０を段ごとに固定することは不要であると共に、成形金型２２の各金型片４０の取り外しを積層方向の一方側から他方側へ順に一つずつ行うことは不要である。このため、本実施例によれば、成形金型２２を地型４２及び天型４４から取り出した後のその成形金型２２の抜型を容易に実現することができるので、成形金型２２の抜型を短時間で行うことができ、成形金型２２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。
【００６２】
更に、本実施例のコイル鋳造装置１０においては、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の、隙間６０に面する先端部近傍に、その隙間６０に充填されている溶湯の保温性を確保するための断熱材６２，６８が設けられている。このため、本実施例によれば、コイル１２を鋳造するうえで、成形金型２２の溝２８に注入する隙間６０内の溶湯の保温性を確保することができるので、溝２８への溶湯の注入時にその溶湯が凝固しているのを防止することができ、鋳造されるコイル１２を所望形状に精度よく成形することができる。
【００６３】
また、本実施例のコイル鋳造装置１０においては、射出チップ５６の側面部に、成形金型２２の溝２８に流入した溶湯を冷却する冷却装置６４が設けられている。このため、本実施例によれば、射出チップ５６と圧力保持チップ５８との間の隙間６０から成形金型２２の溝２８に流入した溶湯を、それらのチップ５６，５８の上昇移動中に射出チップ５６の側面部で冷却することができ、その溝２８内の溶湯を速やかに凝固することができるので、コイル１２の鋳造に要する時間を短縮させることができる。
【００６４】
尚、上記の実施例においては、地型４２が特許請求の範囲に記載した「第１のシリンダ部材」に、天型４４が特許請求の範囲に記載した「第２のシリンダ部材」に、射出チップ５６が特許請求の範囲に記載した「第１のピストン部材」に、圧力保持チップ５８が特許請求の範囲に記載した「第２のピストン部材」に、それぞれ相当している。
【００６５】
また、上記の実施例においては、成形金型２２を地型４２及び天型４４を用いて金型片４０の積層方向両側から拘束することが特許請求の範囲に記載した「第一の工程」に、射出チップ５６と圧力保持チップ５８との間の隙間６０を狭めてその隙間６０に充填されている溶湯を加圧することが特許請求の範囲に記載した「第二の工程」に、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８を隙間６０に充填された溶湯を加圧しつつ地型４２側から成形金型２２を経由して天型４４側まで移動させることが特許請求の範囲に記載した「第三の工程」に、冷却装置６４を用いて射出チップ５６と圧力保持チップ５８との間の隙間６０から成形金型２２の溝２８に流入した溶湯を冷却することが特許請求の範囲に記載した「第四の工程」に、開口孔７０に挿入された押出部材７２を用いて溝２８内の溶湯の凝固が完了した成形金型２２を地型４２から押し出して取り出すことが特許請求の範囲に記載した「第五の工程」に、それぞれ相当している。
【００６６】
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コイルであって、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は、断面が平行四辺形に形成されるコイルであってもよく、コイル１２の所望形状としては、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）に向くものであれば、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方向に対して斜め方向に向くものであってもよい。
【００６７】
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、この変形例では、コイル１２の所望形状に合わせて、成形金型２２の貫通孔２４、地型４２及び天型４４の連通孔４６，５０、並びに、射出チップ５６及び圧力保持チップ５８の外形の各形状が設定されればよい。
【００６８】
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。
【００６９】
また、上記の実施例においては、鋳造されるコイル１２が断面矩形状の平角導線１４により構成される。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、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。
【００７０】
また、上記の実施例においては、射出チップ５６と圧力保持チップ５８とが、その隙間６０の大きさが一定に維持されるように互いに連動して移動される。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、成形金型２２の溝２８への溶湯の注入に伴って隙間６０に充填される溶湯の圧力が低下するのを防止すべく、射出チップ５６と圧力保持チップ５８とは、隙間６０内の圧力が一定に維持されるように、すなわち、溝２８への溶湯の注入に伴って隙間６０の大きさが小さくなるように互いに連動して移動されることとしてもよい。
【００７１】
更に、上記の実施例においては、成形金型２２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３０，３２，３４，３６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、成形金型２２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。
【符号の説明】
【００７２】
１０  コイル鋳造装置
１２  コイル
２２  成形金型
２４  貫通孔
２８  溝
３０，３２，３４，３６  分割金型
４０  金型片
４２  地型
４２ａ  第１の地型
４２ｂ  第２の地型
４４  天型
４６，５０  連通孔
５２  射出機構
５４  圧力保持機構
５６  射出チップ
５８  圧力保持チップ
６０  隙間
６２，６８  断熱材
６４  冷却装置
７０  開口孔
７２  押出部材
【図１】
2015002614.tif 000003
【図２】
2015002614.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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