(57)【要約】【課題】構造が簡単で低価格の加圧成形インダクタの成形装置を提供すると共に、高いプレス圧による加圧成形が可能な加圧成形インダクタの成形方法を提供する。【解決手段】垂直方向に貫通孔１１ａを有する金型１１と、金型の貫通孔を上下動可能な上パンチ１３と垂直方向に複数の貫通孔１４ａを有する下パンチ１４を有し、少なくとも一部が金型の貫通孔内を上下動可能な下パンチ１４を押し上げる垂直方向に複数の孔１５ａを上面に有する受け台１５とを備え、加圧成型前に受け台１５を動かして下パンチ１４の貫通孔１４ａと受け台１５の孔１５ａの位置を合わせてなる成形装置１０とその装置を用いた成形方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向に貫通孔を有する金型と、該貫通孔を上下動可能な上パンチと垂直方向に複数の貫通孔を有する下パンチを有し、少なくとも一部が該金型の貫通孔内を上下動可能な該下パンチを押し上げる垂直方向に複数の孔を上面に有する受け台とを備え、加圧成形前に該受け台を動かして該下パンチの貫通孔と該受け台の孔の位置を合わせてなることを特徴とする加圧成形インダクタの成形装置。
【請求項２】
前記受け台は、ベースとその上面から突出した突起とからなり、該突起の上面には垂直方向に複数の孔を形成し、該突起を前記金型の貫通孔内を上下動可能にならしめることを特徴とする請求項１記載の加圧成形インダクタの成形装置。
【請求項３】
前記受け台は、複数の垂直方向に貫通する孔を設けたことを特徴とする請求項１記載の加圧成形インダクタの成形装置。
【請求項４】
磁性粉末中に空心コイルを埋め込んで加圧成形してなる加圧成形インダクタの成形方法において、
垂直方向に貫通孔を有する金型と、該貫通孔を上下動可能な上パンチと垂直方向に複数の貫通孔を有する下パンチとを有し、少なくとも一部が該金型の貫通孔内を上下動可能な該下パンチを押し上げる垂直方向に複数の孔を上面に有する受け台とを備えた加圧成形インダクタの成形装置を用いて、
該空心コイルの端末を該下パンチの貫通孔に挿着する第１工程と、
該金型の貫通孔に該空心コイルを挿着した該下パンチと該下パンチに該受け台を当てて挿入し押し上げる第２の工程と、
該金型の貫通孔内に該磁性粉末を充填し、該受け台を動かして該下パンチの貫通孔と該受け台の孔の位置を合わせる第３の工程と、
該上パンチを下降させて該磁性粉末を加圧成形する第４の工程と、
を含む工程を備えたことを特徴とする加圧成形インダクタの成形方法。
【請求項５】
磁性粉末中に空心コイルを埋め込んで加圧成形してなる加圧成形インダクタの成形方法において、
垂直方向に貫通孔を有する金型と、該貫通孔を上下動可能な上パンチと垂直方向に複数の貫通孔を有する下パンチを有し、少なくとも一部が該金型の貫通孔内を上下動可能な該下パンチを押し上げる垂直方向に複数の孔を上面に有する受け台とを備えた加圧成形インダクタの成形装置を用いて、
該空心コイルの端末を該下パンチの貫通孔に挿着する第１工程と、
該金型の貫通孔に該空心コイルを挿着した該下パンチと該下パンチに該受け台を当てて挿入し押し上げる第２の工程と、
該金型の貫通孔内に該磁性粉末を充填し、該受け台を動かして該下パンチの貫通孔と該受け台の孔の位置を合わせる第３の工程と、
該上パンチと該下パンチで加圧させて磁性粉末を加圧成形する第４の工程と、
を含む工程を備えたことを特徴とする加圧成形インダクタの成形方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５記載の加圧成形インダクタの成形装置およびその装置を用いた成形方法において、空心コイルは巻線軸と平行に一方の方向に引き出した端末を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空心コイルを圧粉成形体の中に封入した加圧成形インダクタの成形装置とその装置を用いた成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータのチョークコイル等に用いられる加圧成形インダクタに関し、磁性粉末を用いて空心コイルを埋設した状態で圧縮成形する構造のインダクタ（加圧成形インダクタ）とすることが、例えば、特許文献１に記載されている。
特許文献１に示されている加圧成形インダクタの概略図を図６に示す。図７はその成形方法を示す概略図である。
【０００３】
この加圧成形インダクタは、例えば、円柱状の圧粉成形体２０と、この圧粉成形体内２０に一体に埋設された空心コイル２１によって構成されている。そして、空心コイル２１は絶縁被膜を施した銅線であり、その端末２１ａは圧粉成形体２０の外周面から外部に導出されており、外部回路と接続される。ここで、圧粉成形体２０は鉄系の粉末の表面に絶縁処理を施した磁性粉末２３を圧縮成形したものを用いている。
【０００４】
従来、このような加圧成形インダクタは、図７に示すような成形方法で行っていた。すなわち、予め磁性粉末２３を圧縮成形した仮成形体２４を下パンチ２６の上面にセットし、仮成形体２４の上にコイル２１を乗せるとともにコイル２１の端末２１ａを上金型３０と下金型３１の間に挟んで保持する。そして、その状態で上金型３０、下金型３１内に磁性粉末２３を充填し、上パンチ２８及び下パンチ２９で加圧して圧縮成形される。空心コイルの端末２１ａは絶縁被膜を剥がし、そのまま電極端子とするかまたは外部接続に適した形状に加工する。
【０００５】
ところが、上記、加圧成形インダクタの成形方法では、巻線の多い空心コイルや多層からなる空心コイルを成形する場合、上パンチと下パンチの僅かな加圧力の差や移動量のずれが空心コイルに直接加わるため、上下方向に偏った力が加わりやすい。このため、空心コイルに曲がりや変形を生じたり、絶縁被膜を傷つけたりする恐れがあった。その結果、高い加圧（プレス圧）がかけられず、圧粉成形体の密度を上げることができず透磁率を高くできない問題があった。
この解決策として、上パンチと下パンチによる加圧力を完全に均等にすることによってこの問題を改善することも考えられるが、そのためには成形装置の精度を大幅に上げる必要があり、成形装置が高価となる。また、成形用金型は型枠が分割される構造であるため、その分構造が複雑な金型となり高価となる欠点を有している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５８５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、構造が簡単で安価な加圧成形インダクタの成形装置を提供すると共に、高いプレス圧による加圧成形が可能な加圧成形インダクタの成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために、垂直方向に貫通孔を有する金型と、金型の貫通孔を上下動可能な上パンチと垂直方向に複数の貫通孔を有する下パンチを有し、少なくとも一部が金型の貫通孔内を上下動可能な下パンチを押し上げる垂直方向に複数の孔を上面に有する受け台とを備え、加圧成型前に受け台を動かして下パンチの貫通孔と受け台の孔の位置を合わせてなることを特徴とする加圧成形インダクタの成形装置である。
【０００９】
そして、その装置を用いた成形方法は、磁性粉末中に空心コイルを埋め込んで加圧成形してなる加圧成形インダクタの成形方法において、垂直方向に貫通孔を有する金型と、該貫通孔を上下動可能な上パンチと垂直方向に複数の貫通孔を有する下パンチを有し、少なくとも一部が金型の貫通孔内を上下動可能な下パンチを押し上げる垂直方向に複数の孔を上面に有する受け台とを備え加圧成形インダクタの成形装置を用いて、
空心コイルの端末を下パンチの貫通孔に挿着する第１の工程と、金型の貫通孔に空心コイルを挿着した下パンチとその下パンチに受け台を当てて挿入し押し上げる第２の工程と、
金型の貫通孔内に磁性粉末を充填し、受け台を動かして下パンチの貫通孔と受け台の孔の位置を合わせる第３の工程と、上パンチを下降させたり、または、上パンチと下パンチで加圧させて磁性粉末を加圧成形する第４の工程と、を含む工程を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、垂直方向に引き出した空心コイルの端末を、垂直方向に貫通孔を有した下パンチに挿入し、金型に磁性粉末を充填した後（加圧圧縮前）に下パンチの貫通孔と受け台の孔の位置を合わせ、加圧成形することで、加圧成型時における空心コイルおよび空心コイルの端末をフリーの状態にできるため、加圧成形の際に空心コイルおよび空心コイルの端末への応力歪を緩和することができ、空心コイルの変形および絶縁被膜を傷つけることがない。よって、高いプレス圧による加圧成形ができるので、密度の高い、即ち、インダクタンスの高い加圧成形インダクタを成形することができる。また、加圧成形インダクタの製造工程を簡略化でき、構造が簡単で安価な加圧成形インダクタの成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の加圧成形インダクタの成形装置の一実施例を示す。
図１に示すように、空心コイル２は絶縁被膜銅線を用いて巻線されたものでその引き出し端末２ａ、２ａは巻線軸と平行に一方に引き出したものである。この空心コイル２を成形する成形装置１０は垂直方向に貫通孔１２を有する金型１１とその貫通孔１２内を上下動する上パンチ１３と下パンチ１４と受け台１５とで構成している。下パンチ１４には垂直方向に複数の貫通孔１４ａ、１４ａ（本実施例では２つの貫通孔）が設けてある。なお、この貫通孔１４ａは空心コイルの端子数により決定する。
【００１３】
受け台１５はベース１５ｃとその上面に突出した突起１５ｂとからなり、突起１５ｂの部分は金型１１の貫通孔内１２を上下動し、垂直方向に複数の孔１５ａ、１５ａ（本実施例では２つの孔）が設けてある。なお、この孔１５ａは下パンチ１４の貫通孔１４ａと同様にコイルの端子数により決定する。
また、上記、受け台１５は、突起１５ｂとベース１５ｃを貫通する複数の垂直方向に貫通する孔１５を設けてもよい。
【００１４】
図２（ａ）は空心コイルを挿着した下パンチと受け台の断面図であり、図２（ｂ）は下パンチと受け台の上面図を示したものであり、下パンチの貫通孔と受け台の孔の相対的位置を示す。
図２に示すように、下パンチ１４の貫通孔１４ａに空心コイル２の端末２ａを挿入して固定する。このとき、空心コイル２の巻線部底面と下パンチ上面との間にスペースＸができるように下パンチ１４の厚さを考慮して空心コイルの端末２ａの長さを決定する。
そして、磁性粉末３を充填した状態で（加圧成型する前）受け台１５を動かして（本実施例では矢印方向に回転させて）下パンチ１４の貫通孔１４ａと受け台１５の孔１５ａを合致させて加圧成形する。このようにすることによって、空心コイル２の端末２ａをフリーの状態にする。即ち、空心コイル２全体の応力歪を緩和することができる。
なお、下パンチ１４の貫通孔１４ａは空心コイル２の線材径に合わせた大きさとする。また、受け台１５の貫通孔１５ａは下パンチ１４の貫通孔１４ａより一回り大きな孔径とする。
【００１５】
次に、上記成形装置を用いた加圧成形インダクタの成形方法を図３を用いて説明する。
図３（ａ）は空心コイル、下パンチ、受け台を金型にセットした状態図を示す。図３（ｂ）は図３（ａ）に磁性粉末を充填し上パンチをセットした状態を示す。図３（ｃ）は上パンチを下降させて磁性粉末を加圧成型した状態を示す。
【００１６】
第１の工程は、図３（ａ）に示すように、巻線軸に対し平行に引き出した空心コイル２の端末２ａ、２ａを下パンチ１４の貫通孔１４ａ、１４ａに挿入する。
第２の工程は、金型１１の貫通孔１１ａに空心コイル２を挿着した下パンチ１４を挿入し、その下から受け台１５の突起１５ｂを下パンチ１４を押し上げるように挿入する。
このとき、下パンチ１４の貫通孔１４ａと受け台１５の孔１５ａの位置はずれた状態とする（合致させてはならない）。
【００１７】
第３の工程は、図３（ｂ）に示すように、金型１１の貫通孔１１ａに上から磁性粉末３を充填して、上パンチ１３を貫通孔１１ａに挿入する。磁性粉末３を偏りのない状態に充填した後、図２（ｂ）で説明したように、受け台１５を回転させて、下パンチ１４の貫通孔１４ａ、１４ａと受け台１５の孔１５ａ、１５ａが同軸となるように合致させる。
第４の工程は、図３（ｃ）に示すように、磁性粉末３の材料の加圧条件に基づき、上パンチを下降して加圧成形する。
【００１８】
このように、磁性粉末３を加圧成形することにより、空心コイル２は磁性粉末３内に圧縮されると同時に空心コイル２の端末２ａは下パンチ１４の貫通孔１４ａから受け台１５の孔１５ａへと押し出される。即ち、加圧成形時、空心コイルの端末が固定されていないことから、応力歪による空心コイルの変形および絶縁被膜の傷等を抑制することができる。本発明による高いプレス圧としては、０．５〜１．２ＧＰａ程度（５〜１２ｔｆ／ｃｍ２程度、１０ｔｆ／ｃｍ２は約１ＧＰａ）とされ、好ましくは、０．８ＧＰａ（８ｔｆ／ｃｍ２）とされる。
【００１９】
そして、加圧成型後、図４に示すように抜き治具１６を用いて、上パンチ１３を下降させて下パンチ１４と受け台１５とを分離させ、さらに、上パンチ１３を下降させて下パンチ１４と加圧成形された圧粉成形体１を押出し、圧粉成形体１と下パンチ１４を分離する。
さらに、加圧成形された圧粉成形体１を熱処理を施して固化させた後、端末２ａの絶縁被膜を剥がして電極とする。また、必要に応じて端末を折り曲げ加工してもよい。このようにして、図５に示す加圧成形インダクタ１となる。
本発明の実施例で用いた磁性粉末は、軟磁性金属粉末等の磁性粉末を樹脂で覆った粉末である。そして、加圧成形された圧粉成形体の熱処理、固化条件は適宜選択された樹脂の硬化条件によるが、一般的には１５０℃〜２００℃で３０分から２時間程度の加熱を施すことにより加圧成形インダクタを完成することができる。
【００２０】
また、請求項４における加圧成形インダクタの成形方法は上記方法において、金型１１を受け台１５から浮かしたことが異なる。
即ち、加圧成形時、上パンチ１３と下パンチ１４（受け台１５を含む）の両方から加圧させたもので、成形密度の一層の均等化を図ることができる。また、上パンチ１３の下降速度と下パンチ１４の上昇速度を一致させる機構を付加してもよい。
【００２１】
以上、本発明の加圧成形インダクタの成形装置およびその装置の成形方法の実施例を述べたがこの実施例に限られるものではない。例えば、空心コイルは単巻きだけでなく二重、三重巻きであってもよい。また、金型の貫通孔の断面形状は実施例では円形を用いたが、楕円形、四角形あるいは多角形であってもよく、さらに、絶縁被膜電線は丸線に代えて平角線を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の加圧成形インダクタの成形装置の一実施例を示す概略図
【図２】空心コイルを挿着した下パンチと受け台との説明図（ａ）と貫通孔と孔の位置を示す上面図（ｂ）
【図３】本発明の加圧成形インダクタの成形装置を用いた成形方法を示し、（ａ）〜（ｃ）は成形方法を示す説明図。
【図４】成形体を金型から外すための説明図
【図５】成形体を下パンチから分離するための説明図
【図６】従来の加圧成形インダクタの説明図
【図７】図６の成形方法を示す概略図。
【符号の説明】
【００２３】
１  圧粉成形体（加圧成形インダクタ）
２  空心コイル
２ａ  端末
３  磁性粉末
１０  成形装置
１１  金型
１１ａ  金型の貫通孔
１３  上パンチ
１４  下パンチ
１４ａ  下パンチの貫通孔
１５  受け台
１５ａ  受け台の孔
【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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