(57)【要約】【課題】導体コイルの冷却性能を高め、繰り返し使用が可能な長寿命の電磁拡管用コイルを提供する。【解決手段】先端部１２側から管状ワーク内に挿入されて電磁力により前記ワークを拡開する電磁拡管用コイルは、内部に冷媒通路を有し軸芯１０の周囲に巻回された導体コイル１１と、基端部１３側に設けられた冷媒導入口１４及び冷媒排出口１５と、軸芯内部に設けられ導体コイルの先端部側の部分と冷媒導入口１４とを連結する第１冷媒通路１７と、導体コイルの基端部側の部分と冷媒排出口１５とを連結する第２冷媒通路１８とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部側から管状ワーク内に挿入されて電磁力により前記ワークを拡管する電磁拡管用コイルにおいて、軸芯と、内部に冷媒通路を有し前記軸芯の周囲に巻回された導体コイルと、前記軸芯の基端部側に設けられた冷媒導入口及び冷媒排出口と、前記軸芯内部に設けられ前記導体コイルの前記軸芯の先端部側の部分と前記冷媒導入口とを連結する第１冷媒通路と、前記導体コイルの前記軸芯の基端部側の部分と前記冷媒排出口とを連結する第２冷媒通路とを有し、前記冷媒は、コイル軸芯内部を通る第１冷媒通路から前記軸芯外部に巻回された導体コイル供給されることを特徴とする電磁拡管用コイル。
【請求項２】
前記第１冷媒通路、前記導体コイル及び前記第２冷媒通路のいずれかの箇所に、冷媒通路の断面積が変化する断面積変更部を有し、前記断面積変更部から冷媒排出口までの冷媒通流断面積が前記冷媒導入口から前記断面積変更部までの冷媒通流断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電磁拡管用コイル。
【請求項３】
前記冷媒は気体冷媒であり、前記冷媒排出口から雰囲気中に排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁拡管用コイル。
【請求項４】
前記軸芯内部に前記第１及び第２冷媒通路とは異なる他の冷媒通路が配置されており、前記軸芯の基端部側に前記冷媒導入口及び前記冷媒排出口とは異なる他の冷媒導入口及び冷媒排出口が設けられていて、前記他の冷媒通路が前記他の冷媒導入口及び冷媒排出口に連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電磁拡管用コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属管の電磁拡管成形に使用される電磁拡管用コイルに関し、特に、導体コイルの冷却方法を改善した電磁拡管用コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は電磁拡管方法を示す斜視図である。金属又は合金製の管状のワーク１を、円状のくりぬき部を有する型２に嵌め込み、更に、電磁拡管用コイル３をワーク１の内部に挿入し、電磁拡管用コイル３の端子４ａ、４ｂを介してコイル３に通電することによりワーク１に電磁力を付与してワーク１を拡管し、ワーク１を型２の形状に成形する。
【０００３】
従来の電磁拡管成形に使用されるコイルとしては、特開昭５５−４２１４０号公報（特許文献１）に開示されているように、導体間及び全体を樹脂で固めた筒状コイルが知られている。このようなコイルを使用して金属を加工する際は、導体に衝撃的な大電流を繰り返し印加させるため、導線に発生したジュール熱がコイル内部に蓄積され、コイル温度を上昇させてしまうという問題点がある。そして、この温度上昇により、極端な場合には、導体自身及び導体周辺の絶縁物が変形することにより、コイルに空隙が発生して、絶縁不良となったり、コイルを膨張させて破損させてしまうという問題点があった。
【０００４】
このため、導体コイルを冷却する手段として、特開平６−２３８３５６号公報（特許文献２）に開示されているように、導体コイルとして中空材（管）を使用し、この導体コイルの内部に冷却媒体を循環供給する技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５５−４２１４０号公報
【特許文献２】
特開平６−２３８３５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この導体コイルの内部に冷却媒体を通流させる方法は、工業的に使用する場合のように、数万回以上繰り返し使用する場合には、冷却性能が十分ではなかった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、導体コイルの冷却性能を高め、繰り返し使用が可能な長寿命の電磁拡管用コイルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電磁拡管用コイルは、先端部側から管状ワーク内に挿入されて電磁力により前記ワークを拡管する電磁拡管用コイルにおいて、軸芯と、内部に冷媒通路を有し前記軸芯の周囲に巻回された導体コイルと、前記軸芯の基端部側に設けられた冷媒導入口及び冷媒排出口と、前記軸芯内部に設けられ前記導体コイルの前記軸芯の先端部側の部分と前記冷媒導入口とを連結する第１冷媒通路と、前記導体コイルの前記軸芯の基端部側の部分と前記冷媒排出口とを連結する第２冷媒通路とを有し、前記冷媒は、コイル軸芯内部を通る第１冷媒通路から前記軸芯外部に巻回された導体コイル供給されることを特徴とする。
【０００９】
この電磁拡管用コイルにおいて、前記第１冷媒通路、前記導体コイル及び前記第２冷媒通路のいずれかの箇所に、冷媒通路の断面積が変化する断面積変更部を有し、前記断面積変更部から冷媒排出口までの冷媒通流断面積が前記冷媒導入口から前記断面積変更部までの冷媒通流断面積よりも大きいことが好ましい。
【００１０】
また、この電磁拡管用コイルにおいて、前記冷媒は気体冷媒であり、前記冷媒排出口から雰囲気中に排出されることが好ましい。
【００１１】
更に、前記軸芯内部に前記第１及び第２冷媒通路とは異なる他の冷媒通路が配置されており、前記軸芯の基端部側に前記冷媒導入口及び前記冷媒排出口とは異なる他の冷媒導入口及び冷媒排出口が設けられていて、前記他の冷媒通路が前記他の冷媒導入口及び冷媒排出口に連結されていることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る電磁拡管用コイルを示す断面図（図２のＡ−Ａ線による断面図）、図２はその軸芯の基端部の側面図、図３は図２のＢ−Ｂ線による断面図である。
【００１３】
軸芯１０はその長手方向の先端部１２と基端部１３との間の直径が先端部１２の直径よりも若干小さく、この小径部の周面に管状の導体コイル１１が巻回されている。基端部１３の中心には冷媒導入口１４が設けられ、周囲には冷媒排出口１５が設けられている。そして、導体コイル１１の基端部１３側の端部と冷媒排出口１５との間は、基端部１３内を通る第２冷媒通路１８により連結されており、導体コイル１１の先端部１２側の端部と冷媒導入口１４との間は、軸芯１０の中心部を軸芯１０の長手方向に延びる第１冷媒通路１７により連結されている。なお、軸芯１０は樹脂等の絶縁物による成形体であり、第１冷媒通路１７及び第２冷媒通路１８はこの成形体の中に配置された導体として形成することができる。
【００１４】
また、第１冷媒通路１７、導体コイル１１及び第２冷媒通路１８のいずれかの箇所に、冷媒通流断面積が大きくなるように変化する断面積変更部１６が設けられている。本実施形態では、導体コイル１１と第２冷媒通路１８との間に断面積変更部１６が設けられている。これにより、第１冷媒通路１７を通流してきた冷媒は、断面積変更部１６を経て通路断面積が大きい通路に移るため、噴流となって冷媒の流れが乱され、断面積変更部周辺の冷却効果が高まる。
【００１５】
更に、軸芯１０の内部には、軸芯自体を冷却するために、他の冷媒通路２０が形成されている。軸芯１０の基端部１３には、冷媒導入口１４及び冷媒排出口１５の他に、他の冷媒導入口２１及び冷媒排出口２２が設けられており、冷媒通路２０の両端部は、冷媒導入口２１及び冷媒排出口２２に連結されている。なお、この電磁拡管コイルにおいては、軸芯１０の周面の導体コイル１１を埋め込むようにして軸芯１０の周面に樹脂が被覆されている。
【００１６】
このように構成された本実施形態の電磁拡管コイルにおいては、冷媒導入口１４から軸芯１０内に冷媒として、気体、好ましくは空気を供給する。そうすると、この気体冷媒は、第１冷媒通路１７から導体コイル１１に供給され、この導体コイル１１内を先端部１２側から基端部１３側に向けて通流し、冷媒排出口１５から排出される。
【００１７】
そして、図４に示すように、管状のワーク１を型２内に挿入し、更にワーク１内に本実施形態の電磁成形コイルをその先端部１２側から挿入し、冷媒導入口１４と冷媒排出口１５との間に通電して、導体コイル１１に給電する。これにより、導体コイル１１から磁力が発生し、ワーク１が外側に向けて磁気的反発力を受け、型２により変形が規制されて型２の形状に成形される。
【００１８】
この場合に、導体コイル１１への通電により熱が発生するが、最も熱が蓄積しやすい導体コイル１１の先端部（軸芯先端部１２）側に先ず冷媒が導入されるため、導体コイル１１を速やかに効率的に冷却することができる。
【００１９】
冷媒通流断面積を大きくする断面積変更部１６が設けられ、断面積変更部１６から冷媒排出口１５までの冷媒通流断面積が冷媒導入口１４から断面積変更部１６までの冷媒通流断面積よりも大きくなるように構成されているので、冷媒導入口１４から第１冷媒通路１７に導入された冷媒は、断面積変更部１６を通過する際に噴流となって流れが乱され、より冷却性能が高まる。この断面積変更部は、導体コイル１１に供給された冷媒がコイル内を通流するに従って冷却性能が低下するのを補うために、コイルの基端部１３の近傍に配置されていることが好ましい。
【００２０】
前述の如く、導体コイル１１の内部を通流する冷媒は空気等の気体であり、この冷却気体は導体コイル１１内を通流した後、循環させずに冷媒排出口１５から放出させている。気体冷媒を循環して使用しようとすると、その循環経路に高圧力気体のリークが発生した場合に短絡が発生したり、循環経路の位置によっては短絡が発生する虞があるが、本実施形態のように、導体コイル１１を通流してきた気体を冷媒排出口１５から大気中に放散させることにより、気体短絡部又はリークが発生することを防止することができる。また、冷媒気体として、空気を使用することにより、装置外部に放散させても、環境上問題になることがないという利点がある。この空気は、冷却した後、冷媒導入口１４に供給する方が更に冷却効率が上昇するので好ましい。
【００２１】
本実施形態においては、軸芯１０の内部に、軸芯自体を冷却するための他の冷媒通路２０が設けられている。このため、他の冷媒通路２０用の冷媒導入口２１を介して冷媒通路２０に冷媒を供給することによって、直接電磁拡管コイルの軸芯及び周面の樹脂を冷却することができ、コイルは導体コイル１１からの冷却に加えて、著しい冷却効果を有するコイルを得ることができる。軸芯１０の内部自体を冷却する冷媒は液体、又は空気及び窒素等の気体を使用することができるが、導体コイル１１の内部の冷却に使用した冷媒と同様に、周辺環境に放出できるように、空気を使用することが好ましい。また、軸芯１０自体を冷却するための冷媒通路を軸芯内で複数に分岐させ、軸芯内で均一に張り巡らせるように冷媒通路を配置すると、冷却効率が高まる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明の実施例の効果について、比較例と比較して説明する。全長２２０ｍｍ、コイル巻回部長さ１５０ｍｍの電磁拡管用コイルを製造し、アルミニウム合金管をワークとして、１５ｋＪのエネルギーを１０回繰り返し投入して、通電後のコイル表面温度を測定した。その結果を図５に示す。コイル先端から冷媒を通流させた実施例１は比較例１（冷却なし）、比較例２（コイル基端部から冷媒を通流）に比べ、表面温度が低く、冷却効果が高いことがわかる。また、基端部付近に断面積変更部を設けた実施例２では実施例１よりも基端部周辺の冷却効果が高かった。導体コイルに断面積変更部を設けると共に、軸心に他の冷却通路を設けた実施例３では、実施例１及び２よりも更に基端部のコイル表面温度が低下し、冷却効果が得られた。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、冷媒がコイル軸芯内部を通る第１冷媒通路から前記軸芯外部に巻回された導体コイル供給されるようにしたので、導体コイルの冷却性能が上昇し、繰り返し使用が可能な長寿命の電磁拡管用コイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電磁拡管用コイルを示す断面図（図２のＡ−Ａ線による断面図）である。
【図２】同じくその軸芯の基端部の側面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図４】電磁拡管コイルによる成形工程を示す図である。
【図５】実施例及び比較例の冷却効果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０：軸芯
１１：導体コイル
１２：先端部
１３：基端部
１４：冷媒導入口
１５：冷媒排出口
１６：冷媒通流断面積変更部
２０：他の冷媒通路
【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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