(57)【要約】【課題】電磁マグネット用コイルは素線と、素線が巻かれる樹脂製ボビンとから構成される。電磁マグネットに所定の磁界を発生させる為、素線は、ボビンに対して１層毎に複数ターン且つ複数層に渡って巻かれている。実際には、ボビン及び線材の寸法バラツキと巻線機からの振動によって巻き乱れが発生する。本願は、巻き乱れの少ない電磁マグネット用コイルを提供することを目的にしている。【解決手段】本発明に係る電磁マグネット用コイルは、巻き芯の両端に第１のフランジと第２のフランジが設けられているボビンと、ボビンの巻き芯に巻き付けられた線材とを備えている。巻き芯の外径は第１のフランジから第２のフランジに向かって大きくなっており、第１のフランジと第２のフランジの外周部はともに巻き芯側に向かって傾斜している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き芯の両端に第１のフランジと第２のフランジが設けられているボビンと、前記ボビンの前記巻き芯に巻き付けられた線材とを備えている電磁マグネット用コイルにおいて、
前記巻き芯の外径は前記第１のフランジから前記第２のフランジに向かって大きくなっており、前記第１のフランジと前記第２のフランジの外周部はともに前記巻き芯側に向かって傾斜していることを特徴とする電磁マグネット用コイル。
【請求項２】
巻き芯の外径は第１のフランジから第２のフランジに向かって一定の割合で大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の電磁マグネット用コイル。
【請求項３】
巻き芯の外周面の傾斜角は１０度であることを特徴とする請求項２に記載の電磁マグネット用コイル。
【請求項４】
第１のフランジと第２のフランジの外周部の傾斜角は３０度であることを特徴とする請求項１に記載の電磁マグネット用コイル。
【請求項５】
巻き芯の外周面は第１のフランジから第２のフランジに向かって外側に凸に膨らんでいることを特徴とする請求項１に記載の電磁マグネット用コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁マグネット用コイルに関し、特にボビンの構造に特徴のあるコイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁マグネット用コイルは素線と、素線が巻かれる樹脂製ボビンとから構成されている。電磁マグネットが所定の磁界を発生させる為、素線は、ボビンに対して１層毎に複数ターン且つ複数層に渡って巻かれている。線材は予め、ボビンを上下から固定する巻枠の下部側巻枠に設けられたピンに絡まされる。巻枠とボビンは回転軸を中心に回転し、線材を送るノズルがボビンの回転軸に対して平行に上下方向に移動する事で巻き芯の回りに線材が巻付けされる。もしくはノズルが固定され、回転軸を中心に回転する巻枠とボビン自身が回転軸に対して平行方向に上下動をする事で巻き芯の回りに線材が巻付けされる。
【０００３】
線材は巻付け開始となる線材番号１１から順に第１層目が巻付けされる（図２〜４参照）。次に第２層目は、線材番号２１から順に巻付けされる。第３層目も同様に線材番号３１から順に巻付けされる。よって、線材は巻き芯の周りを螺旋状の軌跡で巻付けされ、第ｎ＋１層目（ｎ≧１）の巻開始位置は、第ｎ層目の巻き終り位置となる。
【０００４】
電磁マグネット用コイルで、巻き乱れのない理想的な整列巻が成された例では、第１層目を形成する線材間の隙間が詰まっている。更に第ｎ＋１層目（ｎ≧１）の線材は第ｎ層目を形成する線材に乗り上げる事なく線材間の窪みに配置されている。巻き乱れが顕著な場合、電磁マグネット用コイルは外形上、規格外にみなされる。解決手段として巻き芯に上部フランジ側から下部フランジ側に向かって傾斜を設け、線材が同一層を巻付けされる過程において、一方向に線材を倣わせるボビン構造が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４７７８９号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
巻き乱れのない理想的な電磁マグネット用コイルは、第１層目を形成する線材間の隙間が詰まっており、更に第ｎ＋１層目（ｎ≧１）の線材は第ｎ層目を形成する線材に乗り上げる事なく線材間の窪みに配置されている。現実には、ボビン及び線材の寸法バラツキと巻線機からの振動によって巻き乱れが発生する。巻き乱れの現象には２つの場合が考えられる。
【０００７】
巻き乱れに係わる現象１は、巻き芯の回転軸方向に対する寸法が小さく且つ線材の線径が太い場合に生じる。ボビンの回転もしくは線材の送りによる線材の弦振動によって線材間に隙間が発生し、第１層目の線材番号１７が第１層目から外れて線材番号１６に乗り上げる事で発生する。巻き乱れに係わる現象２は、巻き芯の回転軸方向に対する寸法が大きく且つ線材の線径が細い場合に生じる。第１層目の線材番号１７と上部フランジ間の隙間に第２層目の線材番号２１が入り込む事で発生する。
【０００８】
本願は、以上のような課題を解決するために成されたもので、巻き乱れの少ない電磁マグネット用コイルを提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決する為に、本発明に係る電磁マグネット用コイルは、巻き芯の両端に第１のフランジと第２のフランジが設けられているボビンと、ボビンの巻き芯に巻き付けられた線材とを備えていて、巻き芯の外径は第１のフランジから第２のフランジに向かって大きくなっており、第１のフランジと第２のフランジの外周部はともに巻き芯側に向かって傾斜しているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電磁マグネット用コイルは、巻き芯の側面に傾斜が設けられ且つ上部フランジと下部フランジが互いに内向する方向に傾斜している。その結果、巻き乱れの少ない電磁マグネット用コイルを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電磁マグネット用コイルの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に関わる電磁マグネット用コイルのボビン構造を示す側面断面図である。
【図３】電磁マグネット用コイルに発生する巻き乱れの現象１を説明するための図である。
【図４】電磁マグネット用コイルに発生する巻き乱れの現象２を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２に関わる電磁マグネット用コイルのボビン構造を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。尚、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
【００１３】
実施の形態１．
先ず、本発明に関わる電磁マグネット用コイルの全体構造を説明する。電磁マグネット用コイル１００は図１に示す様に、モールド成形によって製造される樹脂製のボビン１と線材２から構成されている。電磁マグネット１００が所定の磁界を発生させる為、素線（線材２）は、ボビン１に対して１層毎に複数ターン且つ複数層にわたって巻かれている。
【００１４】
図２に図１中の平面ＡＢＣＤにおける断面図を示す。ボビン１は巻き芯１１、上部フランジ１２、下部フランジ１３から構成されている。下部フランジ（第１のフランジ）１３は巻き芯１１の下方に設けられている。上部フランジ（第２のフランジ）１２は巻き芯１１の上方に設けられている。巻き芯１１には線材２が幾層にも巻付けられる。上部フランジ１２は線材２がボビン１の上方向からはみ出さない為に押えとなる役割を担う。下部フランジ１３は、線材２がボビン１の下方向からはみ出さない為に押えとなる役割を担う。
【００１５】
本発明に係る電磁マグネット用コイル１００のボビン構造は、巻き芯１１に傾斜１１１が設けられている。傾斜１１１の方向は、上部フランジ１２側の巻き芯１１の外径が下部フランジ１３側の巻き芯１１の外径よりも大きくなる様に勾配している。上部フランジ１２の内側面は巻き芯１１の上端面と接触する部分では回転軸３に垂直である。下部フランジ１３の内側面は巻き芯１１の下端面と接触する部分では回転軸３に垂直である。上部フランジ１２は巻き芯１１の外周最上端を起点にして傾斜している。下部フランジ１３は巻き芯１１の外周最下端を起点にして傾斜している。上部フランジ１２の傾斜部（外周部）１２１と下部フランジ１３の傾斜部（外周部）１３１は互いに内向する向きに傾斜している。
【００１６】
Ｆ（Ｖ）１は巻き芯１１の勾配によって回転軸３の下向きに作用する力を表している。Ｆ（Ｈ）１は巻き芯１１の勾配によって巻き芯の径方向内向きに作用する力を表している。Ｆ（Ｖ）２は下部フランジ１３１の勾配によって回転軸３の下向きに作用する力を現している。Ｆ（Ｈ）２は下部フランジ１３１の勾配によって巻き芯１１の径方向内向きに作用する力を表している。線材番号１０番台（１１〜１７）は巻き芯１１に形成された第１段目の巻き線群を表している。同様に、線材番号２０番台、線材番号３０番台、線材番号４０番台、線材番号５０番台は、それぞれ、第２段目の巻き線群、第３段目の巻き線群、第４段目の巻き線群、第５段目の巻き線群を表している。
【００１７】
ボビン１の構造において、巻き芯１１の回転軸３の方向に対する寸法が小さく且つ線材２の線径が太い組み合わせで巻き芯１１に線材２が巻付けされボビン１の回転もしくは線材２の送りによる線材２の弦振動によって線材２間に隙間が発生し、第１層目の線材番号１７が第１層目から外れて線材番号１６に乗り上げる事による巻き乱れに対しては、力Ｆ（Ｖ）１の作用によって、線材２を一方向に倣わせる事で隙間の発生を抑制する効果がある。
【００１８】
巻き芯１１の回転軸３の方向に対する寸法が大きく且つ線材２の線径が細い組み合わせで巻き芯１１に線材２が巻付けされ、第１層目の線材番号１７と上部フランジ１１間の隙間に第２層目の線材番号２１が入り込む事で発生する巻き乱れに対しては、上部フランジ１２の傾斜１２１によって、上部フランジ１２と第１層目の線材番号１７の隙間に第２層目の線材番号２１が入り込む事を抑制する。
【００１９】
下部フランジ１３の傾斜部１３１によって巻き芯１１に巻付けられる線材２を巻き芯１１の径方向内側に倣わせようとする力Ｆ（Ｈ）２が増加する効果がある。その結果、ボビン１の下から上に向かって巻き付けられる層の線材２は、ひとつ内側の層の線材間の窪みに収まらなくても巻付けする事が出来、ボビン１の下から上に向かって巻き付けされる層の巻き乱れを抑制する事が可能である。更に上下部フランジ１２、１３が互いに内向して傾斜している事で、巻付けされる層の外周ほど上部フランジ１２と下部フランジ１３の間隔が狭くなり、上部フランジ１２付近で巻き終わりの線材番号５７を配置する事が可能となる。
【００２０】
以上から部材寸法バラツキに起因する巻き乱れによるコイル外形のバラツキを低減する効果がある。同一巻付け条件において、傾斜１１１を１０°に設けた結果、線材２間の隙間が軽減される事が確認された。更に、傾斜部１２１と傾斜部１３１の勾配を３０°に設定した結果、上部フランジ１２付近に巻き終わりの線材番号５７が位置し、巻き乱れが軽減する事が確認された。
【００２１】
本発明に係る電磁マグネット用コイルのボビン構造は、巻き芯の側面に傾斜が設けられ且つ上部フランジと下部フランジが互いに内向する方向に傾斜している。その結果、巻き芯の回転軸方向に対する寸法が小さく且つ線材の線径が太い場合でボビンの回転もしくは線材の送りによる線材の弦振動によって線材間に隙間が発生し、第１層目の線材が第１層目から外れて第１層目の他の線材に乗り上げる事による巻き乱れに対して、巻き芯の側面に設けた傾斜が線材を一方向に倣わせる事で隙間の発生を抑制する効果がある。
【００２２】
また、巻き芯の回転軸方向に対する寸法が大きく且つ線材の線径が細い場合、第１層目の線材と上部フランジ間の隙間に第２層目の線材が入り込む事で発生する巻き乱れに対しては、上部フランジの傾斜によって、上部フランジと第１層目の線材の隙間に第２層目の線材が入り込む事を抑制する。下部フランジの傾斜によって巻き芯に巻付けられる線材を巻き芯の回転軸下向き方向に倣わせようとする力に加え、巻き芯の径方向内側に倣わせようとする力が増加する効果がある。
【００２３】
その結果、ボビンの下から上に向かって巻き付けられる層の線材は、ひとつ内側の層の線材間の窪みに収まらなくても巻付けする事が出来、ボビン下からボビン上に向かって巻き付けられる層の巻き乱れを抑制する事が可能である。更に上下部フランジが互いに内向している事で、巻付けされる層の外周ほど上下フランジ間隔が狭くなり、上部フランジ付近で巻き終わりの線材を配置する事が可能となる。以上から部材寸法バラツキに起因する巻き乱れによるコイル外形のバラツキを低減する効果がある。
【００２４】
図３に巻き乱れに係わる現象１の例を示す。第１層目の線材番号１１と線材番号１２の間で生じた隙間によって線材番号１７が第１層目から外れている。その結果、第２層目では第１層目の影響で巻き乱れが発生し、更に第３層目は第２層目の巻き乱れが影響となり、巻層が進むに従い巻き乱れが顕著になる。図４に現象２の巻き乱れの一例を示す。第１層目の線材番号１７と上部フランジ１２の間に第２層目の線材番号２１が入り込んでいる。結果、本来は第ｎ＋１層目（ｎ≧２）に配置されるはずの線材が、第ｎ層目（ｎ≧２）の巻き終わり位置に配置されている。
【００２５】
現象２の巻き乱れは、線材番号５７が上部フランジ１２付近に達する事なく巻付けが完了することが特徴である。特許文献１の開示技術では、上部フランジ１２から下部フランジ１３にかけて傾斜が設けられている。例えば、上部フランジ側の巻き芯外形が下部フランジ側の巻き芯外形よりも広い場合は、線材が下向きに倣う事から、図３に示した現象１に起因する巻き乱れを抑制する事が可能である。しかしながら図４に示した現象２に起因する巻き乱れに対しては効果が期待されない。本発明は、上記の様な現象１及び現象２に起因する巻き乱れを解決する為になされたボビンの構造である。巻き乱れは低減し、電磁マグネット用コイルの外形が安定する。
【００２６】
実施の形態２．
実施の形態２に関わる電磁マグネット用コイルを図５に基づいて説明する。図５において、巻き芯１１には径方向に対して一定の曲率半径を有する円弧形状１１２を設けてある。円弧形状１１２は上部フランジ１２の外径（直線部）が下部フランジ１３の外径（直線部）よりも大きくなっている。このため、巻き芯１１の外径は下部フランジ１３から上部フランジ１２に向かって外に凸になるように大きくなっている。
【００２７】
この場合も実施の形態１と同様に、巻き乱れを抑制する事が確認された。又、巻き芯１１に設けた平面による勾配（図５中の点線１１３）よりも、円弧形状１１２の方が、上部フランジ１２と線材番号１７の隙間が狭くなる為に、第１層目の線材番号１７と上部フランジ１２の間に第２層目の線材番号２１が入り込む事を抑制する効果が大きくなる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ボビン、１１  巻き芯、１２  上部フランジ、１２１  傾斜部、１３  下部フランジ、１３１  傾斜部、２  線材、３  回転軸
【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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