(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻磁心の成形冶具であって、
前記成形冶具は、組立可能な複数の分割冶具を組み合わせて構成され、
各分割冶具は、前記巻磁心の内周空間を所定形状に保持するための少なくとも１つの保持面を有する保持部と、隣接する分割冶具との接触面を含む嵌合部と、穴を有し、かつ、前記穴の周りを前記保持部と前記嵌合部が囲み、
前記複数の分割冶具のそれぞれは、前記嵌合部に、凸部と、凹部または切欠きとを有し、隣接する分割冶具の凸部と凹部または切欠きとが組み合う、成形冶具。
【請求項２】
前記複数の分割冶具は、前記保持部の保持面および前記嵌合部の接触面の少なくとも一部が、前記各分割冶具が前記巻磁心の内周空間に組み合わさって配置された状態において、前記巻磁心の軸に平行な面で構成されている請求項１に記載の成形冶具。
【請求項３】
前記嵌合部の接触面は、前記巻磁心の軸に平行ではない面を有し、
前記複数の分割冶具は、前記各分割冶具が前記巻磁心の内周空間に組み合わさって配置された状態において、隣接する前記分割冶具どうしが前記巻磁心の軸に平行ではない面で前記軸方向に重なる請求項２に記載の成形冶具。
【請求項４】
前記成形冶具は、前記複数の分割冶具が組み合わせた状態で、前記巻磁心の軸方向から見て矩形形状を有し、
前記矩形の４辺は、少なくとも一部が前記保持面により形成され、かつ、それぞれの辺が前記巻磁心の軸に平行な面で構成されている
請求項２または３に記載の成形冶具。
【請求項５】
前記成形冶具は長方形の形状を有し、
前記複数の分割冶具を組み合わせた状態で、互いが前記成形冶具の短辺と平行な方向に摺動不能なように、前記複数の分割冶具の嵌合部が構成されている請求項４に記載の成形冶具。
【請求項６】
隣接する分割冶具の前記凸部と、前記凹部または切欠きとが嵌合している請求項１から５のいずれかに記載の成形冶具。
【請求項７】
前記各分割冶具の嵌合部は貫通孔を有し、
前記成形冶具は、前記複数の分割冶具が組み立てられた状態で、隣接する分割冶具の貫通孔が整合し連通孔を構成する請求項１から６のいずれかに記載の成形冶具。
【請求項８】
前記分割冶具は、前記巻磁心の軸方向に見て、前記保持部と前記嵌合部と前記穴により環状に形成され、
前記穴の投影面積が、前記保持部および前記嵌合部の投影面積の和よりも大きい請求項１から７のいずれかに記載の成形冶具。
【請求項９】
前記成形冶具は、２つの分割冶具で構成され、前記２つの分割冶具は互いに同じ形状を有している請求項１から８のいずれかに記載の成形冶具。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の成形冶具を用いた巻磁心の製造方法であって、
変形させた巻回体の長円形の内周空間に前記複数の分割冶具を組み合わせた成形冶具を配置し、その後、前記巻回体を成形冶具とともに熱処理して収縮させ、
前記熱処理の後、前記分割冶具を別々に取り出し、もって前記成形冶具の外形に倣った内周側面の巻磁心とする、巻磁心の製造方法。
【請求項１１】
前記成形冶具が２つの分割冶具で構成され、一方の分割冶具を前記巻回体の内周空間に挿入し、他方の分割冶具の少なくとも保持部の一部を、前記巻回体の内周空間の残部に挿入して、それぞれの分割冶具の保持部を前記磁心の内周面に当接させ、さらに前記分割冶具で前記巻回体の内周面に力を加えて巻磁心を変形させて、前記２つの分割冶具の嵌合部どうしを組み合わせる、請求項１０に記載の巻磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は巻磁心の成形冶具、及び、巻磁心の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランス等の磁心の１つとして、軟磁性金属材料からなる薄帯を巻回して構成した磁心が用いられる。以下、このように構成される磁心を巻磁心と呼ぶ。巻磁心は、用途に応じて、角型（矩形型）、丸型等の形状を有する。
【０００３】
特にトランスは１次コイルおよび２次コイルを備えるため、１次コイルおよび２次コイルを巻きつけるための直線部分を有する矩形型の巻磁心が用いられる。
【０００４】
矩形型の巻磁心を製造する方法として（１）矩形型のボビンに軟磁性金属材料の薄帯を巻き付け、直接矩形型の巻磁心を作製する方法および（２）いったん円型のボビンに薄帯を巻きつけて円形の巻磁心を形成し、その後、この円型の巻磁心を変形させて矩形型の巻磁心を得る方法がある。
【０００５】
例えば、特許文献１は、円形ボビンを用いて円型の巻鉄心を形成し、プレス等で外側から押圧して巻磁心を変形させ、その後、内周空間に矩形状の成形冶具を挿入して、ほぼ矩形状の巻磁心を作製する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２２３１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
軟磁性金属材料の薄帯は弾性変形可能であるため、円形の巻磁心の内周空間に矩形状の成形冶具を挿入するためには、弾性力に抗して円形の巻磁心を変形させた状態を維持しながら、矩形状の成形冶具を挿入する必要がある。軟磁性金属材料の積層体は強い弾性力を持つので、矩形状の成形冶具を挿入するには、巻磁心を変形させるために、特許文献１のような、外部からのプレス等の手段に頼らざるを得なかった。プレス等の手段を用いずとも、若しくは、完全に成形冶具が入る状態まで巻磁心を変形させずとも、巻磁心の内周空間に挿入可能な矩形状の成形冶具があればその挿入が容易となり、作業効率が向上できる。
【０００８】
発明が解決しようとする課題は、巻磁心の内周空間への挿入が容易な成形冶具を提供することである。また、その成形冶具を用いた、巻磁心の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の成形冶具は、巻磁心の内周空間に配置される成形冶具であって、組立可能な複数の分割冶具を備え、各分割冶具は、前記内周空間を所定形状に保持するための少なくとも１つの保持面を有する保持部と、隣接する分割冶具との接触面を含む嵌合部とを有し、かつ、前記保持部と嵌合部とにより環状に形成されている。
【００１０】
また、本開示の巻磁心の製造方法は、巻磁心の内周空間に成形冶具を配置し、その後、熱処理する、巻磁心の製造方法であって、前記成形冶具は、組立可能な複数の分割冶具を備え、各分割冶具は、前記内周空間を所定形状に保持するための少なくとも１つの保持面を有する保持部と、隣接する分割冶具との接触面を含む嵌合部とを有し、かつ、前記保持部と嵌合部により環状に形成され、前記複数の分割冶具の１つを、前記巻磁心の内周空間に挿入し、前記複数の分割冶具の他の１つの少なくとも保持部の一部を、前記巻磁心の内周空間の残部に挿入し、それぞれの前記分割冶具の保持部を前記内周空間の内周面に当接し、その後、それぞれの前記分割冶具を動かし、これにより、前記内周面に力を加えて巻磁心を変形し、変形した前記巻磁心の内周空間に、前記別の分割冶具か、または、さらに別の分割冶具を前記巻磁心の内周空間の残部に挿入し、これにより、前記複数の分割冶具を、嵌合部どうしを嵌合させて、前記内周空間に組み合わせて配置するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の成形冶具、およびそれを用いた巻磁心の製造方法によれば、巻磁心への成形冶具の挿入が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の成形冶具１００の分解斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂを組み立てた状態の成形冶具１００の上面図、右側面図および正面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、分割冶具１０Ａの上面図、右側面図および正面図である。
【図４】（ａ）から（ｆ）は巻磁心の成形方法の各工程を示す模式図である。
【図５】（ａ）から（ｅ）は巻磁心の熱処理以後の各工程を示す模式図である。
【図６】成形冶具の他の形態を示す分解斜視図である。
【図７】成形冶具の他の形態を示す分解斜視図である。
【図８】成形冶具の他の形態を示す分解斜視図である。
【図９】成形冶具の他の形態を示す分解斜視図である。
【図１０】成形冶具の他の形態を示す分解斜視図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、成形冶具の他の形態を示す上面図および正面図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１１の分割冶具１０Ｃの上面図、右側面図および正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施形態の成形冶具を詳細に説明する。
【００１４】
（軟磁性金属材料）
まず本実施形態で用いる軟磁性金属材料を説明する。本実施形態では、軟磁性金属材料として、Ｆｅ基ナノ結晶合金を用いる。Ｆｅ基ナノ結晶合金は、高い飽和磁束密度と高い比透磁率とを両立できる優れた軟磁気特性を備えた軟磁性材料であり、種々のコイルおよびトランスの磁心材料として広く用いられている。
【００１５】
Ｆｅ基ナノ結晶合金の組成としては、例えば、特公平４−４３９３号公報に記載されているＦｅ−Ｃｕ−Ｍ’−Ｓｉ−Ｂ（Ｍ’は、Ｎｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群から選択される少なくとも１種の元素）系の組成が代表的である。この組成系において、Ｃｕの添加による結晶相の核生成効果と、Ｍ’の添加による結晶粒成長の抑制効果とが相乗的に生じ、均一で微細なナノ結晶粒を含む組織が形成される。より具体的には、主層としてのＦｅ（−Ｓｉ）結晶相の周囲にアモルファス相が残存する組織が形成される。ナノ結晶相の粒径は、例えば、５〜１００ｎｍ程度である。
【００１６】
Ｆｅ基ナノ結晶合金は、一般的には、アモルファス（非晶質）合金を熱処理することによって形成される。また、元となるアモルファス合金は、融点以上に加熱された液相の合金（溶湯と呼ばれることがある）を急冷凝固することによって作製される。溶湯を急冷凝固する方法としては、回転する冷却ロールに合金溶湯を吐出する手法である単ロール法が採用されることが多い。
【００１７】
巻磁心を作製する工程では、まず、上述した単ロール法によって、Ｆｅ基ナノ結晶合金が得られる組成を有する合金溶湯から薄帯（リボン）状のアモルファス合金を準備する。アモルファス合金リボンの厚さは、例えば１０〜３０μｍである。次に、このアモルファス合金リボンを巻回することによって、環状の巻磁心を形成する。以後、熱処理を施す以前の巻磁心を巻回体と呼ぶ。その後、本実施形態の成形冶具を巻回体の内周空間に挿入し、結晶化温度に至る熱処理を行うことによって、合金組織に微結晶を析出させ、ナノ結晶合金からなる巻磁心を得る。つまり、本実施形態の成形冶具は、巻回体の成形加工に用いられ、特に、巻回体の成形後に熱処理を行う場合に好適に用いられる。
【００１８】
（成形冶具の構造）
図１は、本実施形態の成形冶具１００の分解斜視図である。この成形冶具１００は、巻回体の内周空間に配置される。成形冶具１００は組立可能な複数の分割冶具を備え、例えば本実施例では、分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂを備える。本実施形態では、分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂとは同じ形状を有している。図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂを組み立てた状態の成形冶具１００の上面図、右側面図および正面図である。図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、分割冶具１０Ａの上面図、右側面図および正面図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、ｘ軸は分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂが組み合わさって並ぶ方向（成形冶具の長手方向）であり、ｙ軸は、ｘ軸に垂直かつ分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂの正面図からみた幅方向である。ｚ軸はｘ軸とｙ軸に垂直な方向である。
【００２０】
本開示の成形冶具は、巻磁心の内周空間に配置される成形冶具であって、組立可能な複数の分割冶具を備え、各分割冶具は、内周空間を所定形状に保持するための少なくとも１つの保持面を有する保持部と、隣接する分割冶具との接触面を含む嵌合部とを有し、かつ、保持部と嵌合部とにより環状に形成されている。以下に、本実施形態における上記構造を説明する。
【００２１】
図３に示すように、分割冶具１０Ａは、保持部２０（破線で示した部分）と保持部２０に設けられた嵌合部３０（一点鎖線で示した部分）とを有する。保持部２０は、巻回体の内周空間を略矩形状に保持するための少なくとも１つの保持面を有し、その保持面はＵ字形状を備えている。具体的には、保持部２０は、保持面２０ａ（図３（ａ）におけるｙ軸方向の下面）、保持面２０ｂ（図３（ａ）におけるｙ軸方向の上面）、および保持面２０ｃを有する壁部によって構成されている。図３に示すように保持面２０ａおよび保持面２０ｂの一端を接続するように保持面２０ｃが配置され、保持面２０ａおよび保持面２０ｂの他端を接続するように嵌合部３０（図３（ａ）におけるｙ軸方向の上面および下面は含まない）が配置される。その結果、分割冶具は、保持面２０ａ、２０ｂ、および２０ｃをそれぞれ有する壁部と嵌合部３０とによって穴２１を有する環状に構成されている。
【００２２】
環状に形成されているので、穴２１により形成される空間分だけ成形冶具１００の体積が小さくなり、熱容量も小さくなる。その結果、環形状を有さず、巻回体の内部全体を占める構造の成形冶具よりも、炉内の昇温・降温を妨げることを抑制できる。具体的には、ｚ軸方向に見たこの穴２１の投影面積は、保持部２０および嵌合部３０の投影面積の和よりも大きくすることが好ましい。また、環状に形成されているので、後述するように、分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂの保持部２０を巻磁心の内周空間に挿入し、それぞれの前記分割冶具１０Ａ、１０Ｂを動かして内周面に力を加えて巻磁心を変形させる際、この穴２１に指をかけることができるので力をかけやすく、作業が容易である。
【００２３】
成形冶具１００は、保持部２０の保持面２０ａ、保持面２０ｂ、保持面２０ｃおよび嵌合部３０の接触面の少なくとも一部が、各分割冶具が巻磁心の内周空間に組み合わさって配置された状態において、巻磁心の軸に平行な面で構成されている。本実施形態では、保持面２０ａと保持面２０ｂとは互いに平行であり、保持面２０ｃは、保持面２０ａおよび保持面２０ｂと垂直であって、いずれの保持面もｚ軸（巻磁心の軸と平行）に平行である。また、後述するが、接触部の接触面である壁部３２の側面３２ａ、３２ｂと、基部３３の側面３３ｂと、凸部３１の上面３１ａ、側面３１ｂは、同様に、ｚ軸（巻磁心の軸と平行）に平行である。これらの面が巻磁心の軸と平行なので、分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂの接触面どうしが接した状態で、分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂとをｚ軸と平行な方向に摺動させることが可能であり、これにより、それぞれの嵌合部３０を互いに嵌合させ、また、分離させることができる。狭い巻磁心の内周空間に、接触面同士を摺動させながら挿入させることができるため、必要以上に巻磁心の内周空間を押し広げずとも分割冶具を挿入することができ、作業が容易である。
【００２４】
本実施形態では、保持面２０ｃと保持面２０ａおよび２０ｂとの境界、つまり、環形状の軸と平行な方向（ｚ軸）から見た角は、丸く面取りされている。巻回体の内周空間に挿入された成形冶具１００は、内周面と成形冶具１００の角とが接触し得るため、内周面に傷をつけたり、内周面に線状に応力を与えないように、角は面取りされていることが好ましい。なお、この面取りされた部分も保持面の一部であってもよい。
【００２５】
本実施形態では、嵌合部３０は、基部３３と、凸部３１と、切欠き３２ｃが設けられた壁部３２とを有する。基部３３は、ｚ軸方向に垂直な上面３３ａと、ｚ軸に平行な側面３３ｂ（接触面）とを有する。ｚ軸方向における基部３３の高さｈ２は、保持部２０の高さｈ１の１／２である。基部３３にはｚ軸方向に伸びる貫通孔３６が設けられている。
【００２６】
凸部３１は、基部３３の側面３３ｂに位置しており、ｘ軸方向に突出している。凸部３１は、上面３１ａと一対の側面３１ｂとを含む。本実施形態では、上面３１ａは側面３３ｂと平行であり、側面３１ｂは側面３３ｂと垂直である。上面３１ａおよび側面３１ｂはｚ軸に平行である。
【００２７】
壁部３２は、基部３３の上面３３ａに位置しており、上面３３ａに垂直であり、かつｚ軸に平行な側面３２ａを有する。壁部３２には切欠き３２ｃが設けられ、切欠き３２ｃによって、壁部３２が２つに分けられている。切欠き３２ｃによって分けられた２つの壁部３２は、切欠き３２ｃ部分に側面３２ｂをそれぞれ有する。側面３２ｂも基部３３の上面３３ａと垂直であり、ｚ軸に平行である。なお、壁部３２は切欠き３２ｃに換えて、後述の図９に示すような凹部を有していてもよい。この凹部は一対の側面３２ｂおよび側面３２ｄを含む。側面３２ｂおよび側面３２ｄはｚ軸に平行である。
【００２８】
凸部のｙ軸方向における幅ｗ１は、切欠き３２ｃのｙ軸方向の幅ｗ２とほぼ一致している。また、凸部３１のｚ軸方向における高さは基部３３と同じｈ２である。切欠き３２ｃのｚ軸方向の高さｈ３も保持部２０の高さｈ１の１／２であり、高さｈ２と等しい。
【００２９】
図１および図２から分かるように、本実施形態では、成形冶具１００は２つの分割冶具１０Ａ、分割冶具１０Ｂで構成され、それぞれが互いに同じ形状を有している。ここで同じ形状とは、上述した構成に関して同形状という意味であり、上述した構成に関係しない形状、例えば、分割冶具１０Ｂと分割冶具１０Ａとを区別するために付された符号や記号等の識別子あるいは識別のための切込み等の構造が、分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂの一方または両方に設けられていてもよい。
【００３０】
分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂとを組み立てる場合、分割冶具の一方を他方とはｚ軸方向において上下を反転させ、かつ、分割冶具１０Ａと１０Ｂのそれぞれの保持面２０ｃが互いに反対側に位置する状態で、嵌合部３０が重なるように、ｚ軸方向において分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂを離間させる。次に、分割冶具１０Ａの切欠き３２ｃに分割冶具１０Ｂの凸部３１を挿入する。また、分割冶具１０Ｂの切欠き３２ｃに分割冶具１０Ａの凸部３１を挿入する。これにより、分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂの嵌合部３０が互いに嵌合する。つまり、本実施形態の成形冶具は、複数の分割冶具１０Ａ、１０Ｂが組み立てられた状態で、１つの分割冶具１０Ａの凸部と凹部または切欠きとが、隣接する分割冶具１０Ｂの凹部または切欠きと凸部とにそれぞれ嵌合する形状である。この構成を有するので、各分割冶具どうしが２箇所で嵌合し、ずれが生じにくい。
【００３１】
図２に示すように、分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂを組み立てた状態において、分割冶具１０Ａの保持面２０ａと分割冶具１０Ｂの保持面２０ａとは、概ね同一平面上に位置するように接続され、１つの内周保持面４０ａを構成する。同様に、分割冶具１０Ａの保持面２０ｂと分割冶具１０Ｂの保持面２０ｂとは、概ね同一平面上に位置するように接続され、１つの内周保持面４０ｂを構成する。また、分割冶具１０Ａの保持面２０ｃおよび分割冶具１０Ｂの保持面２０ｃは、それぞれ内周保持面４０ｃおよび４０ｄをそれぞれ構成する。これら４つの内周保持面４０ａ〜４０ｄはｚ軸に平行であり、ｚ軸から見て、矩形状となる４辺を構成している。内周保持面４０ａ〜４０ｄによって巻回体の内周面を保持し、巻回体を成形する。つまり、本実施形態の成形冶具は、複数の分割冶具が組み合わせた状態で、巻磁心の軸方向（ｚ軸方向）から見て矩形状となるものであり、この矩形の４辺（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、その少なくとも一部が保持面（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）により形成され、かつ、それぞれの辺が軸（ｚ軸）に平行な面で構成されている。
【００３２】
また、本実施形態の成形冶具１００は、複数の分割冶具１０Ａ、１０Ｂが、各分割冶具が巻磁心の内周空間に組み合わさって配置された状態において、嵌合部３０の接触面の少なくとも一部が巻磁心の軸に平行ではない上面３３ａで一部が形成され、かつ、隣接する分割冶具１０Ａ、１０Ｂどうしがこの平行ではない上面３３ａで軸方向に重なる形状に構成されている。この構成を有するので、分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂの基部３３の上面３３ａが当接するので、ｚ軸方向（巻磁心の軸に平行な方向）にずれることを抑制できる。
【００３３】
また、各分割冶具１０Ａ、１０Ｂの嵌合部３０は、軸方向（ｚ軸方向）の異なる位置に、凸部３１と、凹部または切欠き３２ｃとを有する。分割冶具１０Ａ、１０Ｂが組み立てられた状態で、分割冶具１０Ａの凸部３１と、凹部または切欠き３２ｃとが、隣接する分割冶具１０Ｂの凹部または切欠き３２ｃと、凸部３１とにそれぞれ嵌合する。つまり、本実施形態においては、分割冶具１０Ｂおよび分割冶具１０Ａのそれぞれの嵌合部３０は、凸部３１および切欠き３２ｃを有する。このため、１つの分割冶具１０Ｂの嵌合部３０は２箇所において、他の分割冶具１０Ｂの嵌合部３０と嵌合することができ、組立状態において、より堅固な嵌合を実現できる。この時、凸部３１の側面３１ｂと壁部３２の側面３２ｂとが対向および接触するため、分割冶具１０Ａおよび１０Ｂはｙ軸方向、つまり矩形の短辺と平行な方向に摺動しない。このため、巻回体の内部で分割冶具１０Ａおよび１０Ｂが、巻回体の内周空間の短辺方向（Ｙ軸方向）にずれることがなく、熱処理後の巻磁心の形状をより正確に制御することが可能となる。
【００３４】
さらに、凸部と切欠き３２ｃの高さｈ２およびｈ３は、どちらも同じ高さであり、この高さは保持面の高さｈ１の１／２である。このため、分割冶具１０Ａおよび１０Ｂの一方を他方に対して、分割冶具の厚さ（保持面の高さｈ１）の半分の距離だけ移動させるだけで、分割冶具の嵌合が実質的に解除できる。一方、嵌合状態では、１つの分割冶具の嵌合部の凸部３１および切欠き３２ｃはそれぞれ隣接する分割冶具の嵌合部の切欠き３２ｃおよび凸部３１と嵌合するため、厚さ方向全体で隣接する分割冶具とのｚ軸方向の位置ずれを抑制できる。
【００３５】
なお、本実施形態において、各分割冶具１０Ａ、１０Ｂの嵌合部３０は環形状の軸方向（ｚ軸方向）に平行な貫通孔３６を有しており、かつ、各成形冶具１００は、複数の分割冶具が組み立てられた状態で、貫通孔３６は隣接する分割冶具１０Ｂの貫通孔３６と整合し１つの連通孔を構成する。つまり、分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂが組み立てられた状態において、分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂの貫通孔３６が繋がって、図２（ｃ）に示すように成形冶具１００の上面から下面に至るまで連続した空間を形成する。両者の貫通孔３６は、同じ形状であり、貫通孔３６が繋がった状態で、完全に重なる形状としている。この繋がった貫通孔にシャフト等を通すことで、巻回体を、成形冶具を介して熱処理炉内等の空間の所定位置に固定することができる。
【００３６】
分割冶具１０Ａおよび１０Ｂは、巻回体を成形するために十分な強度を有する材料によって形成することができる。また、成形時の熱処理温度で変形が生じない材料を用いることが好ましい。例えば、ＳＵＳ３０４等種々の組成のステンレス鋼によって形成することができる。ステンレス鋼のブロックから削り出しによって、分割冶具１０Ａおよび１０Ｂを作製してもよいし、鋳造によって作製してもよいし、これらを組み合わせてもよい。分割冶具１０Ａおよび１０Ｂが同形状を有することによって、異なる鋳型を用意したり、削り出しのための異なるプログラムを用意したりする必要がなくなり、製造コストを低減することができる。
【００３７】
（成形冶具の使用方法および巻回体の成形方法）
次に図４および図５を参照しながら成形冶具の使用方法および巻回体の成形方法を説明する。
【００３８】
（１）軟磁性金属材料のアモルファス合金リボンの用意
まず、軟磁性金属材料のアモルファス合金リボンを用意する。例えば、上述したように、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｍ’−Ｓｉ−Ｂ（Ｍ’は、Ｎｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群から選択される少なくとも１種の元素）系の組成合金を用意し、融点以上に加熱することによって、液相になった合金の溶湯を用意する。上述した組成の合金を構成する元素を含む原料を用意し、融点以上に加熱することによって、溶湯を用意してもよい。
【００３９】
次に溶湯を急冷し、アモルファス合金リボンを作製する。例えば、回転する冷却ロールに溶湯を吐出し、アモルファス合金リボンを作製することができる。
【００４０】
（２）アモルファス合金リボンから円形の巻回体の作製
図４（ａ）に示すように、アモルファス合金リボンを円形のボビン２１０に巻き取り、巻回体２００を作製する。ボビン２１０の外周２１０ａの長さは、作製する矩形型の巻磁心の内周長およびアモルファス合金リボンの熱処理による収縮を考慮して決定される。巻回体２００の巻数は、作製する矩形型の巻磁心の仕様に応じて決定される。
【００４１】
（３）巻磁心の製造方法
本開示の巻磁心の製造方法は、巻磁心（巻回体２００）の内周空間２００ｃに成形冶具１００を配置し、その後、熱処理する、巻磁心２００’の製造方法であって、成形冶具１００は、組立可能な複数の分割冶具１０Ａ、１０Ｂを備え、各分割冶具１０Ａ、１０Ｂは、内周空間２００ｃを所定形状に保持するための少なくとも１つの保持面２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有する保持部２０と、隣接する分割冶具１０Ｂとの接触面を含む嵌合部３０とを有し、かつ、保持部２０と嵌合部３０により環状に形成され、１つの分割冶具１０Ａの少なくとも保持部２０の一部を、巻磁心（巻回体２００）の内周空間２００ｃに挿入し、別の分割冶具１０Ｂの少なくとも保持部２０の一部を、巻磁心（巻回体２００）の内周空間２００ｃの残部に挿入し、それぞれの分割冶具１０Ａ、１０Ｂの保持部２０を内周空間２００ｃの内周面２００ａに当て、その後、それぞれの分割冶具１０、１０Ｂを動かし、これにより、内周面２００ａに力を加えて巻磁心（巻回体２００）を変形し、変形した巻磁心の内周空間２００ｃに、別の分割冶具１０Ｂか、または、さらに別の分割冶具（後述の１０ｃ）を前記巻磁心の内周空間２００ｃの残部に挿入し、これにより、複数の成形冶具１０Ａ、１０Ｂを、嵌合部３０どうしを嵌合させて、内周空間２００ｃに組み合わせて配置する巻磁心の製造方法である。以下にその詳細を説明する。
【００４２】
作製した巻回体２００をボビン２１０から取り外す。次に、図４（ｂ）に示すように、巻回体２００を１方向から、内周空間２００ｃが長円形となるように応力を加える。この状態で、図４（ｃ）に示すように、変形した長円形の内周空間２００ｃ内に分割冶具１０Ａを挿入する。分割冶具１０Ａは、内周空間２００ｃよりも十分小さいため、容易に分割冶具１０Ａを挿入することができる。
【００４３】
次に図４（ｄ）および（ｅ）に示すように、分割冶具１０Ｂを内周空間２００ｃに挿入する。まず、分割冶具１０Ｂの保持部２０の一部である、分割冶具１０Ｂの保持面２０ａと保持面２０ｃの間、及び保持面２０ｂと保持面２０ｃの間の、面取りされた部分を、内周空間２００ｃ内の分割冶具１０Ａで占められていない残部に挿入する。続いて、上述した面取りされた部分を内周空間２００ｃを規定する内周面２００ａと接触させる。図４（ｅ）の矢印で示すように、既に挿入されている分割冶具１０Ａと反対側の方向へ押し当てながら、分割冶具１０Ａの嵌合部３０の上に分割冶具１０Ｂの嵌合部３０が位置するように分割冶具１０Ｂを内周空間２００ｃに挿入する。この時、図４（ｄ）に示すように、分割冶具１０Ａの穴に指を掛け、矢印で示すよう分割冶具１０Ｂと反対の方向に力を掛けることにより、巻回体２００が変形し、内周空間２００ｃが図４（ｄ）および（ｅ）に示す２つの矢印の方向へ広げられる。その結果、分割冶具１０Ｂ全体を内周空間２００ｃ内に挿入することができる。前述したように、嵌合部３０の凸部３１と切欠き３２ｃとはｚ軸方向において、異なる高さに配置され、かつ、それぞれの高さが保持面の高さの１／２である。このため、分割冶具１０Ｂを挿入する際、矢印で示す上述した２方向へ力を加えながら、分割冶具１０Ｂをｚ軸方向へ移動させなければいけない距離は保持面の高さの１／２となる。これに対し、成形冶具が１つの部材で構成されていれば、内側面を変形させながら、成形冶具を保持面の高さ全体分、ｚ軸方向に移動させる必要がある。このことから、本実施形態の成形冶具を用いることにより、巻回体内への成形冶具の挿入が容易になることが分かる。
【００４４】
これにより図４（ｆ）に示すように、内周空間２００ｃ内で分割冶具１０Ａおよび１０Ｂが組み立てられる。
【００４５】
（４）  熱処理
図５（ａ）に示すように、成形冶具１００が内周空間に挿入された巻回体２００を複数用意し、積み重ねる。図５（ｂ）に示すように、積み重ねた複数の巻回体２００を熱処理箱３００に挿入する。熱処理箱３００は巻回体２００が挿入可能なように、側面の１つが取り外し可能なように構成されており、取り外した側面から、積み重ねた複数の巻回体２００を挿入することができる。熱処理箱３００に挿入した巻回体２００を熱処理装置内に導入する。この際、成形冶具の貫通孔３６にシャフトを通し、このシャフトを熱処理装置内に固定することで、炉内での巻回体２００の位置決めをすることができる。
【００４６】
次に、この複数の巻回体２００の加熱（ナノ結晶化熱処理）の工程を説明する。
【００４７】
ナノ結晶化熱処理は、例えば、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下に制限された難酸化性雰囲気中において、Ｆｅ基アモルファス合金の結晶化温度以上の温度で保持し、アモルファス合金にナノ結晶を形成する。例えば、５００℃〜６００℃の温度で１分以上１０時間以下程度保持する。これにより、アモルファス合金リボン中に微結晶が析出し、高い飽和磁束密度と高い比透磁率とを有する巻磁心が得られる。この際、巻回体２００に磁場を印加してもよい。
【００４８】
アモルファス合金リボンは、熱処理することで硬度が増す。巻回体２００は、内周側面を成形冶具により成形された状態で熱処理され僅かに収縮するので、巻磁心は、成形冶具１００が有する外形に倣い、つまり矩形状の内周側面を有するようになる。
【００４９】
（５）成形冶具の取り出し
熱処理後、巻回体２００から形成された巻磁心２００’を取り出す。図５（ｃ）に示すように、ｚ軸から見て、巻磁心２００’の内周空間２００’ｃは成形冶具１００の外形とほぼ一致する矩形状を有している。また、巻磁心２００’の外形も四隅に丸みを有する矩形状に成形されている。図５（ｄ）に示すように、分割冶具１０Ｂをｚ軸方向に引き抜くことによって、巻磁心２００’の内周空間から取り出す。また、図５（ｅ）に示すように、分割冶具１０Ａもｚ軸方向に引き抜くことによって、巻磁心２００’の内周空間から取り出す。
【００５０】
分割冶具１０Ａおよび１０Ｂを別々に取り出すため、分割冶具１０Ｂを取り外す際には、分割冶具１０Ａが巻磁心２００’の内周側面の一部を保持したままである。また、この際、分割冶具１０Ｂをｚ軸方向に移動させることによって分割冶具１０Ａとの嵌合が解除でき、かつ、内周空間から取り出すことができる。また、分割冶具１０Ａを取り外す際には、分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂをｚ軸方向に僅かに摺動させるだけでよいので、成形冶具の取り外しに伴って、巻回したリボンがずれることを抑制することができる。
【００５１】
このように本実施形態の成形冶具を用いれば、円形の巻磁心、あるいは、アモルファス合金リボンによる円形の巻回体を成形する際、内周空間への挿入および取り外しが容易である。
【００５２】
（他の形態）
図６〜図９は、本実施形態である他の成形冶具の分割斜視図である。図６に示すように、成形冶具１０１において、分割冶具１０Ａ、１０Ｂのそれぞれは、凸部および切欠きを有しない嵌合部を備えている。具体的には、嵌合部は、基部３３と壁部３２によって構成されている。基部３３は、保持面２０ａと保持面２０ｂとを繋ぐ連続した１つの上面３３ａおよび側面３３ｂを有する。壁部３２は基部３３の上面３３ａに設けられており、保持面２０ａと保持面２０ｂとを繋ぐ連続した１つの側面３２ａを有する。側面３３ｂおよび壁部３２には、凸部および切欠きが設けられていない。
【００５３】
図７に示す成形冶具１０２は、保持面２０ａが、ｚ軸方向から見て円弧形状を有している点で、図６の成形冶具１０１とは異なる。分割冶具１０Ａ、１０Ｂのそれぞれは概ね平面形状を有する保持面２０ａ、２０ｂとこれらを接続する概ね円弧形状の曲面を有する保持面２０ｃを有する。分割冶具１０Ａ、１０Ｂを組み合わせた状態では、それぞれの保持面はｚ軸方向から見て長円形状を構成する。
【００５４】
図８に示す成形冶具１０３において、分割冶具１０Ａ、１０Ｂの嵌合部は、保持面２０ａと保持面２０ｂとを繋ぐ壁部３２のみによって構成されている。壁部３２は、ｚ軸つまり、環形状の軸方向にに平行な側面３２ａを有し、側面３２ａが互いに接することによって、分割冶具１０Ａ、１０Ｂが組み立てられる。
【００５５】
図９に示すように、成形冶具１０４の分割冶具１０Ａ、１０Ｂは、壁部３２のみによって構成される嵌合部３０を備える。壁部３２において、ｚ軸方向の上側に側面３２ｂおよび３２ｄを含む凹部３７が形成され、かつ、壁部のｚ軸方向の下側に上面３１aおよび側面３１ｂを含む凸部３１が形成されている。
【００５６】
また、図１に示す成形冶具１００の分割冶具１０Ａ、１０Ｂにおいて、切欠き３２ｃおよび凸部３１の位置は入れ換えてもよい。図１０に示すように、成形冶具１０５の分割冶具１０Ａ、１０Ｂにおいて、壁部３２の側面３２ａに側面３２ｄ、３２ｅを含む凸部３４が形成され、基部３３の側面３３ｂに、側面３３ｃ、３３ｄを含む凹部３５が形成されていてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、成形冶具は２つの分割冶具を備えていたが、図１１、図１２に示すように、３つ以上の分割冶具を備えていてもよい。例えば図１１に示す成形冶具１０６は、分割冶具１０Ａ、分割冶具１０Ｂおよび分割冶具１０Ｃを備える。分割冶具１０Ａおよび１０Ｂは上記実施形態の成形冶具１００の分割冶具１０Ａ、分割冶具１０Ｂと同じ構造を有している。分割冶具１０Ｃは、分割冶具１０Ａの保持面２０ｃにさらに嵌合部３０を備えた構造を有している。成形冶具１０６を巻回体の内空間、あるいは、アモルファス合金リボンによる円形の巻回体の内周空間に挿入する場合、まず、分割冶具１０Ａおよび分割冶具１０Ｂを内周空間内に離間して配置し、次に、分割冶具１０Ａと分割冶具１０Ｂとの間に分割冶具１０Ｃを挿入すればよい。内周空間から成形冶具１０６を取り出す場合には、まず分割冶具１０Ｃを取り出せばよい。
【００５８】
また、上記実施形態において、嵌合部は１つの凸部および１つの切欠きを備えていたが、凸部および切欠きは２以上であってもよい。例えば、嵌合部３０の基部３３の側面３３ｂに２つの凸部３１を設け、壁部３２に２つの切欠き３２ｃを設けてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、巻磁心の軟磁性金属材料として、Ｆｅ基ナノ結晶合金を用いる例を説明したが、軟磁性金属材料は、Ｆｅ基ナノ結晶合金に限られず、Ｆｅ基アモルファス合金等の、他の軟磁性金属材料であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本開示の成形冶具は、種々の形態や用途の巻回体の成形に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６１】
１０Ａ〜１０Ｃ      分割冶具
２０        保持部
２０ａ〜２０ｃ      保持面
２１        穴
３０        嵌合部
３１        凸部
３１ａ      上面
３１ｂ      側面
３２        壁部
３２ａ、３２ｂ、３２ｄ      側面
３２ｃ      切欠き
３３        基部
３３ａ      上面
３３ｂ      側面
３３ｃ、３３ｄ      側面
３４        凸部
３５        凹部
３６        貫通孔
３７        凹部
４０ａ〜４０ｄ      内周保持面
１００〜１０６      成形冶具
２００      巻回体
２００’    巻磁心
２００ａ    内周面
２００ｃ    内周空間
２１０      ボビン
２１０ａ    外周
３００      熱処理箱
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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