(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性帯板(11)を渦巻き状に巻回して構成される環状の巻き鉄心において、磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)及び巻き終わり端部(13)はそれぞれ、先端に向かって幅が縮小する端縁を有し、巻き終わり端部(13)の端縁は、磁性帯板(11)の幅方向の中心位置に中心点を有すると共に磁性帯板(11)の幅を直径として該端縁の幅方向の両端を結ぶ半円の円弧線上、若しくは該円弧線よりも内側を伸びており、巻き終わり端部(13)は、前記円弧線の中心点の１点のみにて下層の磁性帯板(11)に溶接されていることを特徴とする巻き鉄心。
【請求項２】
磁性帯板を渦巻き状に巻回して構成される環状の巻き鉄心の製造方法において、
渦巻き状に巻き取るべき磁性帯板(11)の巻き初め端部を、先端に向かって幅が縮小する形状に切断する工程と、
前記巻き初め端部を巻き軸(４)の外周面(42)に係止して、磁性帯板(11)を巻き軸(４)の外周面(42)に巻き付ける工程と、
巻き軸(４)の外周面(42)に巻き付けられた磁性帯板(11)の巻き終わり端部を、先端に向かって幅が縮小する形状に切断する工程と、
前記巻き終わり端部を下層の磁性帯板(11)に溶接固定する工程
とを有し、磁性帯板(11)の巻き終わり端部を切断する工程では、磁性帯板(11)の幅方向の中心位置に中心点を有すると共に磁性帯板(11)の幅を直径とする円弧線上、若しくは該円弧線よりも内側を伸びる線に沿って切断し、巻き終わり端部を下層の磁性帯板(11)に溶接固定する工程では、前記円弧線の中心点の１点のみにて巻き終わり端部(13)を下層の磁性帯板(11)に溶接することを特徴とする巻き鉄心の製造方法。
【請求項３】
磁性帯板(11)の巻き終わり端部を切断する工程と、次に製造すべき巻き鉄心となる磁性帯板(11)の巻き初め端部を切断する工程とは、同時に行なう請求項２に記載の巻き鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種交流機器における変圧器、変流器、整流回路、雑音防止回路、共振回路等に装備されるコイル装置や、ホール素子を具えた電流検出装置等に用いる巻き鉄心の構造、並びにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図８及び図９に示すコイル装置は、一対の樹脂製のケース半体(72)(73)からなる絶縁ケース内に、リング状の鉄心(71)を収容して、外周面が絶縁されたコア(７)を構成し、該コア(７)の周囲に導線を巻き付けてコイル(２)を巻装したものである。チョークコイル装置の場合、鉄心(71)には磁気ギャップ部(71a)が開設されている。
【０００３】
図１０(ａ)(ｂ)(ｃ)は、従来の鉄心の製造工程を表わしている。先ず、同図(ａ)の如く帯板巻き取り体(６)から磁性帯板(51)を繰り出して、該磁性帯板(51)の先端部(巻き初め端部)に孔(54)を開設する。又、外周面(42)に突起(41)を有する巻き軸(４)を用意する。次に、同図(ｂ)の如く磁性帯板(51)の孔(54)を巻き軸(４)の突起(41)に嵌合せしめて、磁性帯板(51)の巻き初め端部を巻き軸(４)の外周面(42)に係止し、この状態で巻き軸(４)を回転させることによって、同図(ｃ)の如く巻き軸(４)の外周面に磁性帯板(51)を所定回数だけ巻き付ける。その後、磁性帯板(51)を鎖線で示す位置で直線に沿って切断し、巻き終わり端部を溶接によって下層の磁性帯板に溶接固定する。最後に、必要に応じて磁気ギャップ部を開設する。
【０００４】
図１１は、従来の製造工程によって作製した巻き鉄心(５)を表わしている。磁性帯板(51)の巻き初め端部(52)には、前記巻き軸に対する係止に用いた孔(54)が開設されている。又、磁性帯板(51)の巻き終わり端部(53)には、下層の磁性帯板(51)に対する溶接部(55)が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の巻き鉄心(５)においては、図１１に示す如く、磁性帯板(51)の巻き終わり端部(53)において、両角部(531)(531)が下層の磁性帯板(51)の表面からめくれ上がる問題があった。この理由は、磁性帯板(51)の巻き終わり端部(53)が溶接部(55)にて下層の磁性帯板の表面に固定されたとしても、溶接部(55)から両角部(531)(531)までの距離が大きいため、固定力が分散して両角部(531)(531)まで十分に及ばないためである。
【０００６】
又、従来の巻き鉄心(５)においては、図１２に示す如く、磁性帯板(51)の巻き初め端部(52)が巻き軸(４)の外周面(42)から浮き上がり、第２層の磁性帯板(51)はその浮き上がり部の上に重なって積層されるために、巻き鉄心の輪郭形状が円形とならず、いびつな形状となる問題があった。この原因は、磁性帯板(51)の巻き初め端部(52)が弾性によって巻き軸(４)の外周面(42)から浮き上がった状態で、その上に第２層の磁性帯板(51)を巻回する際、巻き初め端部(52)の弾性反発力が大きいため、第２層の磁性帯板(51)の巻き付け力によっては、巻き初め端部(52)をその弾性反発力に抗して巻き軸(４)の外周面(42)に押し付けることが出来ないからである。
【０００７】
この様に磁性帯板(51)の巻き終わり端部(53)において両角部(531)(531)が下層の磁性帯板(51)の表面からめくれ上がたり、或いは巻き鉄心(５)の輪郭がいびつな形状となった場合、巻き鉄心(５)を前述の樹脂製ケースに収納することが困難となる。
又、巻き鉄心を樹脂製ケースに収容する構成に代えて、巻き鉄心を樹脂によってインジェクションモールドする構成を採用した場合にも、前述のめくれ上がりやいびつな形状がモールド樹脂の流れに悪影響を及ぼして、絶縁不良やクラックの問題が発生することになる。
そこで従来は、前述のめくれ上がりやいびつな形状を機械加工によって修正することが行なわれていたが、これによって工数が増大し、コストアップを招いていた。
【０００８】
本発明の目的は、磁性帯板のめくれ上がりや輪郭形状のいびつ化を招くことのない巻き鉄心の構造並びにその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る巻き鉄心は、磁性帯板(11)を渦巻き状に巻回して構成され、該磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)及び巻き終わり端部(13)は、先端に向かって幅が縮小している。
【００１０】
上記本発明の巻き鉄心においては、磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)が、従来の巻き鉄心にてめくれ上がりが発生していた両角部を切除した形状に成形されているので、巻き終わり端部(13)は、その全体が下層の磁性帯板(11)の表面に密着することになり、めくれ上がりは発生しない。
又、磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)は、先端に向かって弾性反発力が弱まるので、第２層の磁性帯板(11)を巻き付ける際、該巻き付け力が弾性反発力を上回って、巻き軸の外周面に押し付けられる。従って、巻き鉄心の輪郭形状がいびつになることはない。
【００１１】
具体的構成において、磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)及び巻き終わり端部(13)は、磁性帯板(11)の幅を直径とする円弧線上を伸びる端縁を有し、或いは磁性帯板(11)の幅を直径とする円弧線よりも内側を伸びる端縁を有している。
又、磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)は、前記円弧線の中心位置にて下層の磁性帯板(11)に溶接される。
【００１２】
上記具体的構成においては、磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)を前記円弧線の中心位置で下層の磁性帯板の表面に固定した場合、該固定力は巻き終わり端部(13)の端縁まで十分な強さで伝わり、端縁にてめくれ上がりは発生しない。
【００１３】
本発明に係る巻き鉄心の製造方法は、
渦巻き状に巻き取るべき磁性帯板(11)の巻き初め端部を、先端に向かって幅が縮小する形状に加工する工程と、
前記巻き初め端部を巻き軸(４)の外周面(42)に係止して、磁性帯板(11)を巻き軸(４)の外周面(42)に巻き付ける工程と、
巻き軸(４)の外周面(42)に巻き付けられた磁性帯板(11)の巻き終わり端部を、先端に向かって幅が縮小する形状に切断する工程と、
前記巻き終わり端部を下層の磁性帯板(11)に溶接固定する工程
とを有している。
【００１４】
上記本発明の巻き鉄心の製造方法においては、巻き軸(４)の外周面(42)に巻き付けられた磁性帯板(11)の巻き終わり端部が先端に向かって縮小しているので、該巻き終わり端部を下層の磁性帯板(11)に溶接固定することによって、該固定力は、磁性帯板(11)の巻き終わり端部の全域に十分な強さで伝わる。従って、磁性帯板(11)の巻き終わり端部にめくれ上がりは発生しない。
又、磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)は、先端に向かって弾性反発力が弱まるので、第２層の磁性帯板(11)を巻き付ける際、該巻き付け力が弾性反発力を上回って、巻き軸の外周面に押し付けられる。従って、巻き鉄心の輪郭形状がいびつになることはない。
【００１５】
具体的構成において、磁性帯板(11)の巻き初め端部及び巻き終わり端部は、磁性帯板の幅を直径とする円弧線に沿って切断し、或いは、磁性帯板の幅を直径とする円弧線よりも内側を伸びる線に沿って切断する。
磁性帯板の巻き終わり端部は、前記円弧線の中心位置にて下層の磁性帯板に溶接する。
【００１６】
上記具体的構成によれば、磁性帯板(11)の巻き終わり端部を前記円弧線の中心位置で下層の磁性帯板の表面に固定することによって、該固定力は巻き終わり端部の端縁まで十分な強さで伝わり、端縁にてめくれ上がりは発生しない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係る巻き鉄心及びその製造方法によれば、磁性帯板がめくれ上がったり、輪郭形状がいびつになったりすることはない。従って、該巻き鉄心を絶縁ケースに収納し或いは該巻き鉄心を樹脂層で覆ってコイル装置を構成する場合、ケースへの収納が困難となったり、樹脂層に絶縁不良やクラックが発生したりする虞はない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図１に示す如く、本発明に係る巻き鉄心(１)は、ケイ素鋼板等の磁性帯板(11)を渦巻き状に巻回して構成され、磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)及び巻き終わり端部(13)は、先端に向かって幅が縮小している。
具体的には、図２に示す如く、磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)は、先端のＣ点からＰ点の左右に位置するＢ１点及びＢ２点まで伸びる左右一対の後退端縁(121)(121)を有し、該後退端縁(121)(121)は、有磁性帯板(11)の幅(Ｗ)を直径(２Ｒ)として中心点Ｐを有する円弧線(Ｂ１点〜Ｃ点〜Ｂ２点)上を伸びている。磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)も同様に、磁性帯板(11)の幅を直径とする円弧線上を伸びる左右一対の後退端縁(131)(131)を有している。
【００１９】
図１に示す如く、磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)には、前記円弧線の中心点Ｐに円形の孔(14)が開設されている。又、磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)は、前記円弧線の中心点Ｐに溶接部(15)が形成されており、該巻き終わり端部(13)が下層の磁性帯板(11)の表面に溶接固定されている。
【００２０】
図３(ａ)(ｂ)(ｃ)、図４及び図５は、上記巻き鉄心(１)の製造工程を表わしている。
先ず図３(ａ)に示す如く、帯板巻き取り体(３)から磁性帯板(11)を繰り出し、該磁性帯板(11)の先端部に切断加工を施して、端縁を円弧線に沿って切断すると共に、該円弧線の中心位置に円形の孔(14)を開設する。又、外周面(42)に突起(41)を有する巻き軸(４)を用意する。
次に図３(ｂ)に示す如く磁性帯板(11)の孔(14)を巻き軸(４)の突起(41)に嵌合させて、磁性帯板(11)の先端部を巻き軸(４)の外周面(42)に係止する。そして、巻き軸(４)を回転させることによって、図３(ｃ)に示す如く、巻き軸(４)の外周面(42)に磁性帯板(11)を所定回数だけ巻き付ける。
【００２１】
その後、図４に示す如く、巻き軸(４)に巻き付けられた磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)に切断加工を施して、端縁を円弧線に沿って切断する。この際、上述の帯板巻き取り体側の磁性帯板(11)の先端部に対する切断加工を同時に行なって、図中に示す如き２つの打抜き片(33)(34)を打ち抜くことにより、工数の削減を図ると共に、工程に連続性を持たせることが出来る。
最後に、図５に示す如く磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)を、前記円弧線の中心位置にて下層の磁性帯板(11)に溶接し、該溶接部(15)によって巻き終わり端部(13)を下層の磁性帯板(11)に固定する。そして、巻き軸(４)を除去することによって、巻き鉄心(１)を完成する。
【００２２】
上記巻き鉄心(１)の製造工程においては、図３(ａ)(ｂ)(ｃ)に示す如く磁性帯板(11)の孔(14)を巻き軸(４)の突起(41)に嵌合させて、磁性帯板(11)を巻き軸(４)の外周面(42)に巻き付ける過程で、巻き軸(４)に巻き付けられた第１層の磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)は、前述の如く先端に向かって幅が縮小しているので、先端に向かって弾性反発力が弱まり、この結果、第２層の磁性帯板(11)を巻き付ける際、該巻き付け力が弾性反発力を上回って、巻き初め端部(12)は図６に示す如く巻き軸(４)の外周面(42)に押し付けられる。従って、磁性帯板(11)は、巻き軸(４)の周囲に円周線に沿って次々と積層されることとなり、完成した巻き鉄心(１)の輪郭形状がいびつになることはない。
【００２３】
又、上記巻き鉄心(１)の製造工程においては、図５に示す如く磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)は円弧線の端縁を有して、先端に向かって幅が縮小しているので、該巻き終わり端部(13)を下層の磁性帯板(11)に溶接することによって、該溶接部(15)による固定力は、巻き終わり端部(13)の端縁にまで十分な強さで伝わる。理論的には、該固定力の作用点(図２のＰ点)から磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)の端縁までの距離が、端縁全長(図２のＢ１点〜Ｃ点〜Ｂ２点)に亘って均等であるため、端縁全長に均等に固定力が及ぶことになる。この結果、磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)は、その全面が磁性帯板(11)の表面に密着して、従来の如きめくれ上がりは発生しない。
【００２４】
尚、従来の巻き鉄心(５)においては、図７(ａ)に示す如く磁性帯板(51)の巻き終わり端部(53)が９０°の角部(531)(531)を有して、溶接部のＰ点から角部(531)の先端Ｃ′までの距離が、Ｐ点からＣ点までの距離の約１.４１倍と大きくなっているため、Ｐ点に作用する固定力がＣ′点に及ぼす押圧力は、Ｃ点に及ぼす押圧力よりも小さくなり、この結果、Ｃ′点にめくれ上がりが発生していたのである。
【００２５】
磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)の後退端縁(131)(131)の形状は、図７(ｂ)に示す如くＰ点を中心とする半径Ｒの円弧線に限らず、同図(ｃ)に示す如くＣ点とＢ１点及びＢ２点を直線に結んだ三角形の形状、同図(ｄ)に示す如くＢ１点及びＢ２点から斜めに伸びる２本の直線と円弧の組み合わせからなる山形の形状、同図(ｅ)に示す如くＢ１点及びＢ２点よりも内側の２点から先端へ向かって平行に伸びる２本の直線と円弧の組み合わせ等を採用することが出来る。これらの後退端縁(131)(131)は、Ｐ点を中心とする半径Ｒの円弧線よりも内側を伸びているので、後退端縁(131)(131)の全長に亘って、Ｃ点に対する押圧力よりも大きな押圧力が作用し、めくれ上がりが防止される。
【００２６】
又、図７(ｆ)に示す如く、Ｂ１点及びＢ２点から斜めに伸びる２本の直線とＣ点から左右に伸びる直線との組み合わせからなる台形の形状においても、後退端縁(131)(131)は、その一部が半径Ｒの円弧線から外側へはみ出るに過ぎないので、後退端縁(131)(131)の全長に亘って十分な大きさの押圧力が作用し、めくれ上がりが防止される。
磁性帯板(11)の巻き初め端部(12)の端縁形状についても、図７(ｂ)〜(ｆ)に示す種々の形状を採用することが出来、これによって磁性帯板(11)のめくれ上がりが防止されると共に、巻き鉄心(１)の輪郭形状のいびつ化が防止される。
【００２７】
上述の如く、本発明に係る巻き鉄心及びその製造方法によれば、巻き鉄心(１)を構成する磁性帯板(11)の端部がめくれ上がったり、巻き鉄心(１)の輪郭形状がいびつになったりすることはないので、巻き鉄心(１)の形状を修正する仕上げ加工は不要となり、この結果、安定した品質と低いコストを実現することが出来る。
【００２８】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、巻き鉄心(１)の輪郭形状は円形に限らず、環状であれば、長円、楕円、矩形、多角形等の種々の形状を採用することが出来る。
更に又、上記実施例では、磁性帯板(11)の巻き終わり端部(13)は、後退端縁(131)(131)の円弧形状の中心点Ｐを溶接部(15)として、下層の磁性帯板(11)に固定しているが、これに限らず、図７(ｂ)〜(ｆ)に示すＰ点とＣ点の間であれば、任意位置を溶接部(15)とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る巻き鉄心の拡大斜視図である。
【図２】磁性帯板の端部の端縁形状を示す平面図である。
【図３】本発明に係る巻き鉄心の製造工程において、巻き軸に磁性帯板を巻き付ける工程を示す一連の斜視図である。
【図４】磁性帯板を切断する工程を示す斜視図である。
【図５】磁性帯板の巻き終わり端部を溶接する工程を示す斜視図である。
【図６】巻き軸に巻き付けられた磁性帯板の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】磁性帯板の巻き終わり端部の種々の端縁形状を示す平面図である。
【図８】コイル装置の斜視図である。
【図９】コアの分解斜視図である。
【図１０】従来の巻き鉄心の製造工程を示す一連の斜視図である。
【図１１】従来の巻き鉄心の拡大斜視図である。
【図１２】従来の巻き鉄心の製造工程において巻き軸に巻き付けられた磁性帯板の一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
(１)  巻き鉄心
(11)  磁性帯板
(12)  巻き初め端部
(121) 後退端縁
(13)  巻き終わり端部
(131) 後退端縁
(14)  孔
(15)  溶接部
(３)  帯板巻き取り体
(４)  巻き軸
(41)  突起
(42)  外周面
【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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