(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
磁性材料からなる環状の磁性体と前記磁性体を覆う絶縁性の樹脂被覆部とを含むモールドコアを、外周面と内周面を横断し、互いにモールドコアの内周方向に向けて接近する第1切断部と第2切断部で切断し、
前記第1切断部で切断された本体側第1端面と、前記第2切断部で切断された本体側第2端面と、を有する本体と、
前記第1切断部で切断されたセグメント側第1端面と、前記第2切断部で切断されたセグメント側第2端面と、を有するセグメントを得る、
モールドコアの切断方法であって、
複数のモールドコアを、側面どうしが対向するように並べて連結し、
連結された前記複数のモールドコアについて、夫々のモールドコアの外周面と内周面を横断するよう、前記第1切断部と前記第2切断部で切断する、
ことを特徴とする、モールドコアの切断方法。
前記樹脂被覆部は、外周及び側面に向けて突出した鍔部を有し、前記鍔部は、一方の側面に係合部、他方の側面に被係合部を有し、前記モールドコアは、係合部を隣り合うモールドコアの被係合部と係合させることで連結され、
前記第2切断部の切断は、前記鍔部に対して実施される、
請求項1に記載のモールドコアの切断方法。
前記樹脂被覆部は、切断されたときに前記本体側第2端面と連続する位置に、内周側に向けて連結部材が突設されており、前記連結部材は、モールドコアの中心に延びた先端が、前記モールドコアの軸芯と平行な向きに延びたており、一方の面が凸軸であり、他方の面が凸軸の嵌まる軸孔を有しており、
前記複数のモールドコアを連結する際に、前記連結部材の前記凸軸を隣り合うモールドコアの軸孔と係合させる、
請求項1又は請求項2に記載のモールドコアの切断方法。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、まず、ギャップ付きコア10について図面を参照して説明した後、このギャップ付きコア10を用いたコイル部品50及びこれをケーシング70に装着したコイル装置55の一実施形態について説明を行なう。
【0016】
図1及び
図2は、本発明の一実施形態に係るギャップ付きコア10の平面図と斜視図である。ギャップ付きコア10は、一部に切欠き部31(
図1中矢印で示す範囲)が形成された本体30と、本体30の切欠き部31に嵌まるセグメント40から構成される。
【0017】
図1に示すように、セグメント40と、セグメント40の切り出された本体30の切欠き部31は、夫々当接面が本体30の内周面に向けて接近する形状、すなわち、略扇形状である。本体30の切欠き部31は、端面となる本体側第1端面32と本体側第2端面33を有し、セグメント40は、端面となるセグメント側第1端面42とセグメント側第2端面43を有する。
【0018】
そして、本体30の切欠き部31に、セグメント40は、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42が対向し、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43が対向するよう挿入される。本体側第1端面32とセグメント側第1端面42、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43は、夫々当接せず、ギャップ11,11を存して対向している。
【0019】
上記構成のギャップ付きコア10は、以下の要領で作製することができる。
【0020】
まず、磁性体21を含むモールドコア20を作製する。
モールドコア20は、
図3に示すように、磁性材料からなる磁性体21の周面を、
図4乃至
図7に示すように絶縁性の樹脂被覆部22で覆ったものである。
【0021】
図3では、磁性体21の断面を略矩形に形成しているが、磁性体21の断面形状は、円形、楕円形等としてもよい。
【0022】
また、モールドコア20の形状は、トロイダル形状(円環状)、楕円環状、長円環状、矩形環状、或いは、涙滴状等を採用できる。
図4乃至
図7は、トロイダル形状のモールドコア20である。
【0023】
磁性体21に採用される磁性材料として、鉄系、鉄−ケイ素系、鉄−アルミニウム−ケイ素系、鉄−ニッケル系の材料、鉄系やCo系のアモルファス材料などを例示できる。磁性体21は、磁性材料からなる粉末を加圧成形してなる圧粉成形体、磁性材料からなる粉末を焼結してなるフェライトコアの成形体、磁性材料からなる薄板を積層又は巻回した積層コアとすることができる。
【0024】
上記種々の磁性材料の中で、磁性体21として圧粉成形体を採用することが好適である。圧粉成形体は、寸法精度が高く、また、設計自由度も高いためである。
【0025】
一方、圧粉成形体からなる磁性体21は、切断刃(砥石)を用いて切断すると、切断刃を当てたときに周面が崩れてしまうことがある。そこで、圧粉成形体からなる磁性体21を絶縁性樹脂によりインサート成型し、
図4乃至
図7に示すように磁性体21の周面に樹脂被覆部22を形成することでモールドコア20を得ることが好適である。これにより、切断の際に磁性体21が崩れてしまうことを防止できる。なお、モールドコア20は、樹脂粉体コーティング工法によって作製することもできる。
【0026】
樹脂被覆部22は、上述した本体側第2端面33とセグメント側第2端面43に相当する位置に、外周側及び/又は側方に向けて突出した鍔部23が形成されている。鍔部23は、モールドコア20を切断する際に、切断装置の治具への位置決め及び固定のための保持部になると共に切断位置を規定する。また、後述するとおり、コイル部品50を並べてまとめて切断する際に、コイル部品50どうしを互いに連結するために用いられる。
【0027】
鍔部23は、切断されて本体側鍔部25とセグメント側鍔部27となり、本体側鍔部25は、空芯コイル51を挿入する際に治具への位置決め及び空芯コイル51の抜止めとなる。また、セグメント側鍔部27は、セグメント40を本体30に装着した際に空芯コイル51の抜止めとなる。さらに、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27は、コイル部品50をケーシング70に装着する際に、ケーシング70への位置決め及び固定に用いることができる。
【0028】
より詳細には、鍔部23は、樹脂被覆部22から外周側に突出すると共に、側方に突出している。鍔部23の外周側は、本体側鍔部25となる側に本体側被係止部が形成されている。図示の本体側被係止部は、本体側鍔部25の幅方向に形成された溝25aである。
【0029】
また、鍔部23の側方には、本体側鍔部25となる側に、一方が凹条25b、他方が凸条25cである本体側係合部が形成されている。これら本体側係合部は、コイル部品50をまとめて切断する際に、隣り合うコイル部品50の本体側係合部と係合し、位置決め及び回止めの役割をなす。
【0030】
樹脂被覆部22の内側には、前記した本体側鍔部25の逆側、すなわち、本体側第2端面33と連続するように、モールドコア20の内周側に延びる連結部材28が突設されている。連結部材28は、
図8及び
図9に示すように、コイル部品50どうしを並べ、まとめて切断する際に、隣り合うコイル部品50と係合し、コイル部品50の位置決めの役割をなす。たとえば、連結部材28は、モールドコア20の中心に延びた先端に一方の面が凸軸28a(
図7参照)であり、他方の面が凸軸28aの嵌まる軸孔28bとすることができる。
【0031】
また、樹脂被覆部22には、側面に複数の孔24が形成されている。これは、インサート成型時にモールドコア20を金型内で位置決めするためのインサートピンにより形成される。これら孔24は、一部を後述するアタッチメント60の装着に利用することができる。
【0032】
さらに、
図4乃至
図6に示すように、樹脂被覆部22には、一方の側面に複数のリブ29が突設されている。図示では3つのリブ29を樹脂被覆部22から突設している。これらリブ29は、後述する
図8及び
図9に示すように、モールドコア20をまとめて切断する際にモールドコア20どうしの間隔を確保するスペーサーの役割をなす。
【0033】
なお、望ましくは、リブ29は、本体30側とセグメント40側に少なくとも1ずつ形成する。図示では、リブ29は、本体30に2つ、セグメント40に1つである。
【0034】
リブ29は、モールドコア20をまとめて切断する際に利用されるのみであり、切断の後、コイル部品50の作製や構成には不要である。従って、モールドコア20を切断した後は、取り除く必要がある。そこで、リブ29は、リブ29の周囲を薄肉に構成し、指で軽く斜め方向に押すだけで切除できる構成とすることが望ましい。
【0035】
また、
図7に示すように、樹脂被覆部22には、リブ29とは逆側の面に、リブ29が嵌まる嵌合孔29aを設けている。これにより、モールドコア20をまとめて切断する際に、隣り合うモールドコア20のリブ29を嵌合孔29aに嵌めることで、モールドコア20どうしの間隔を確保するだけでなく、モールドコア20どうしを位置決めすることができる。
【0036】
上記構成のモールドコア20は、切断刃を用い、
図10及び
図11に示すように、2カ所で切断され、本体30とセグメント40に切断される。モールドコア20の切断は、複数のモールドコア20を並べて連結し、まとめて切断することで、作業効率を可及的に高められる。
【0037】
この場合、まず、モールドコア20どうしを連結する。より詳細には、
図8及び
図9に示すように、複数のモールドコア20を並べ、モールドコア20の鍔部23の凹条25bと、隣り合うモールドコア20の鍔部23の凸条25cを係合させるとともに、連結部材28の凸軸28aと軸孔28bを係合させる。このとき、リブ29は、隣り合うモールドコア20の側面に当接し、これらの間隔を確保する。なお、樹脂被覆部22に嵌合孔29aを形成した場合には、リブ29を隣り合うモールドコア20の嵌合孔29aに嵌めることで、モールドコア20どうしの位置決めにも役立つ。
【0038】
図示では、説明をわかりやすくするために、2つのモールドコア20を並べて連結しているが、複数であれば2つに限定されるものではない。5〜10個のモールドコア20を連結し、まとめて切断することが好適である。
【0039】
そして、並べられたモールドコア20に対し、切断刃を挿入し、
図10及び
図11に示すように、モールドコア20を切断する。切断は、切断によりモールドコア20が本体30とセグメント40に分断されるように第1切断部26Aと第2切断部26Bの2カ所に実施する。第2切断部26Bは、鍔部23に実施する。第1切断部26Aと第2切断部26Bへの切断は、同時に実施することもできるし、何れかの切断を行なった後、他方の切断を行なってもよい。望ましくは、第1切断部26Aと第2切断部26Bのなす角度が90°以下であり、図示の実施形態では、これらのなす角度が80°になるように実施している。なお、
図10及び
図11ではリブ29は図示を省略しているが、モールドコア20を切断したときに、セグメント40が切り終わり時に落下してしまう虞がある。従って、切断時、特に2つめの切断を行なう際にリブ29を治具等で掴んで、その落下を防止することが望ましい。
【0040】
モールドコア20の切断は、回転する切断刃などによって行なうことができる。切断刃として、メタルボンドされたダイヤモンド砥石を例示することができる。モールドコア20の切断に際し、切断代をゼロとして切断を行なうことはできず、切断刃の厚さに応じた切断代が必要となる。つまり、モールドコア20を切断し、セグメント40を切り出した本体30の切欠き部31に対して、セグメント40は、切断代分だけ小さくなる。この切断代がギャップ11に相当する。従って、ギャップ11の幅に合わせた刃厚の切断刃を採用すればよい。望ましくは、切断刃は、0.5mm〜1.2mmの刃厚又は0.7mmよりも刃厚の薄いものを用いることが好適である。
【0041】
なお、ギャップ11,11の幅は同じとすることができるが、異なる幅としてもよい。この場合、ギャップ幅に合わせて、第1切断部26Aと第2切断部26Bで刃厚の異なる切断刃を用いればよい。
【0042】
また、ギャップ11を本体側第1端面32とセグメント側第1端面42、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43との間に設ける場合、端面を直接突き合わせる構成に比べて端面の面粗度を落としてもインダクタンスに与える影響は小さくできる。従って、切断刃によるモールドコア20の切断スピードを速めて、切断作業の効率を向上させることができる利点がある。
【0043】
切断により、モールドコア20は、セグメント40の切り出された切欠き部31を有する本体30と、略扇形状のセグメント40に分断される。
【0044】
図11に示すように、セグメント40の切り出された本体30は、第1切断部26Aで切断された本体側第1端面32と、第2切断部26Bで切断された本体側第2端面33を有しており、本体側第1端面32と本体側第2端面33との間に、切り出されたセグメント40と切断代分の間隔を有する切欠き部31が形成された略C字状の部材である。切欠き部31は、本体側第1端面32と本体側第2端面33が内周方向に向けて接近しており、本体側第1端面32と本体側第2端面33とのなす角度は、モールドコア20の内周側に向けて、第1切断部26Aと第2切断部26Bのなす角度と同じである。
【0045】
また、同様に
図11に示すように、セグメント40も、第1切断部26Aで切断されたセグメント側第1端面42と、第2切断部26Bで切断されたセグメント側第2端面43を有し、セグメント側第1端面42とセグメント側第2端面43が内周方向に向けて接近する略扇形状の部材である。セグメント40のセグメント側第1端面42とセグメント側第2端面43とのなす角度は、モールドコア20の内周側に向けて、第1切断部26Aと第2切断部26Bのなす角度と同じである。
【0046】
モールドコア20を切断した後、不要となったリブ29を切除する。リブ29は、周縁を薄肉に形成することで、指で軽く斜め方向に押し込むだけで容易に切除することができる。リブ29を切除した本体30とセグメント40を前述した
図1及び
図2に示している。
【0047】
そして、得られた本体30に対し、セグメント40をその切欠き部31に挿入することで、
図1及び
図2に示すように、切断代がギャップ11となったギャップ付きコア10を得ることができる。
【0048】
ギャップ付きコア10は、本体30とセグメント40との間に非磁性のスペーサーを挿入することでギャップ11を確保することができる。
【0049】
たとえば、スペーサーは、
図12や
図13に示すように、セグメント40のセグメント側第1端面42とセグメント側第2端面43に当接する2枚の樹脂プレート61,61をセグメント40の内周側と側方に沿って連結したアタッチメント60の形状とすることにより、セグメント40と一体化することができ、その取り扱いを容易にすることができる。このとき、図示省略するが、アタッチメント60の内側面に、セグメント40のインサートピンによる孔24に嵌まるボスを突設しておき、ボスを孔24に嵌めることで、アタッチメント60をセグメント40に容易に装着することができる。
【0050】
図14は、アタッチメント60を内周側から取り付けたセグメント40を本体30に装着した斜視図、
図15は、樹脂被覆部22の断面図を示している。
図15を参照すると、本体30とセグメント40の端面どうしの対向位置に、樹脂プレート61,61が介在していることがわかる。
【0051】
なお、アタッチメント60をセグメント40の外周側に装着する場合には、セグメント側鍔部27が邪魔になるため、アタッチメント60は、
図16乃至
図18に示すようにセグメント側第1端面42に当接する樹脂プレート61をセグメント40の外周側及び側方を覆うように一体に形成し、セグメント側第2端面43は、別途樹脂プレートを接着するか、後述するケーシング70の間隔保持部材76でギャップ11を確保すればよい。
【0052】
また、アタッチメント60の側面は、
図16乃至
図18に示すように、セグメント40のインサートピンによる孔24にボス63を嵌める構成とすることで、アタッチメント60をセグメント40に容易に装着できる。また、セグメント側第1端面42よりも延伸し、その内面にボス63を形成して、本体30のインサートピンによる孔24にボス63を嵌める構成とすることで、セグメント40を本体30に容易に装着することができる。
【0053】
セグメント40は、本体30から切り出しているから、本体30とセグメント40は、同じ磁気特性等を具備する。従って、別部材からセグメントを形成する場合に比べて極めて安定した磁気特性等を発揮できる。
【0054】
さらに、モールドコア20から切り出されたセグメント40を本体30の切欠き部31に戻しているから、別部材からセグメントを形成する工程を不要とすることができ、加えて原材料のロスも殆んどなく、製造効率を可及的に高めることができる。
【0055】
また、ギャップ11の幅は、切断刃の厚さで調節することができる。
【0056】
上記ギャップ付きコア10を利用したコイル部品50の製造方法について説明する。
まず、モールドコア20からセグメント40を切り出した後(
図11)、本体30の本体側第1端面32より予め巻線された空芯コイル51を挿入する。
図19は、本体30に空芯コイル51が挿入された状態を示している。
【0057】
なお、空芯コイル51を本体30に挿入する際に、コイル挿入装置を用いる場合には、連結部材28の凸軸28a(
図7参照)と軸孔28bを装置に位置決めし、本体側鍔部25を治具で挟むことによって、本体30を回転不能に固定することができる。そして、この状態で空芯コイル51を挿入すればよい。本体側鍔部25は、本体30から突出しているから、空芯コイル51の抜止めとなる。
【0058】
空芯コイル51を本体30に挿入した後、
図20及び
図21に示すように、本体30の切欠き部31にアタッチメント60を装着したセグメント40を挿し込んで固定することで、コイル部品50が作製される。なお、
図20及び
図21は、
図12乃至
図15に示すアタッチメント60を装着したセグメント40の挿入例である。アタッチメント60には、本体側第1端面32及び本体側第2端面33と対向する樹脂プレート61,61(スペーサー)に夫々接着剤を塗布しておくことで、セグメント40を本体30に固定することができる。
【0059】
アタッチメント60を使用しない場合には、セグメント40のセグメント側第1端面42とセグメント側第2端面43にスペーサーとして樹脂プレート61,61を夫々接着固定し、セグメント40を本体30の切欠き部31に差し込めばよい。
【0060】
上記により、本体30とセグメント40は環状となり、
図21に示すように、空芯コイル51の巻回されたコイル部品50となる。
【0061】
作製されたコイル部品50は、基板等への実装用のケーシング70に装着して、
図27に示すようなコイル装置55となる。
【0062】
図22乃至
図24は、コイル部品50が装着されるケーシング70を示している。ケーシング70は、コイル部品50の外周形状に合わせて中央に向けて低くなったベース71を基体として構成される。
【0063】
ベース71の中央は、側面が上向きに突出した立壁を有しており、これら立壁の内面には、コイル部品50の本体側鍔部25とセグメント側鍔部27が装着される鍔部固定部が形成されている。鍔部固定部は、本実施形態では凹み72である。この凹み72に本体側鍔部25とセグメント側鍔部27が挿入されて、固定される。
【0064】
凹み72には、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27の側面を案内するガイド73が両側に凹設されると共に、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27との対向面には夫々本体側鍔部25とセグメント側鍔部27を内向きに押圧する押え片74,74が突設されている。図示の押え片74,74は、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27の挿入方向に平行な2条の突条である。
【0065】
さらに、凹み72の内面には、本体側鍔部25に形成されている本体側被係止部と係合するケーシング側係止部が突設されている。本体側被係止部が溝25aである場合、ケーシング側係止部は、溝25aに嵌まるよう突出した係止片75とすることができる。
【0066】
また、ギャップ11を構成したことで、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27との間に隙間が生じている。そして、凹み72には、この隙間に嵌まって、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27との間隔を維持する間隔保持部材76が突設されている。
【0067】
また、ケーシング70には、ベース71の側面に空芯コイル51の引き出し線52,52(
図27参照)を保持する保持手段77,77が突設されている。保持手段77は、夫々内向きに屈曲した弾性を有する挿入部77a,77aと、該挿入部77a,77aの先端との間に引き出し線52を通し、引き出し線52を保持する受け部77bを具える。挿入部77a,77aどうしの間から引き出し線52を挿入することで、挿入部77a,77aが弾性変形して、引き出し線52の通過を許容し、通過した引き出し線52は、挿入部77a,77aの先端と受け部77bとの間に嵌まって、保持される。
【0068】
上記構成のケーシング70に対し、
図25に示すように、コイル部品50を装着することにより、
図26に示すようにコイル装置55をなす。コイル部品50は、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27を鍔部固定部となる凹み72に挿入することで、ケーシング70に取り付けられる。より詳細には、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27の両側をガイド73に通して押し込むことで、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27は凹み72に嵌まり、押え片74,74に押されつつ挿入される。また、本体側鍔部25とセグメント側鍔部27との間に、凹み72の底面から突設されている間隔保持部材76が嵌まる。
【0069】
そして、本体側鍔部25に形成されている本体側被係止部である溝25aが、ケーシング側係止部である係止片75に嵌まることで、コイル部品50はケーシング70に対して脱落不能となる。
【0070】
続いて、空芯コイル51の引き出し線52,52を夫々保持手段77,77に挿入することで、
図27に示すように、コイル装置55を得ることができる。
【0071】
上記実施形態では、ギャップ付きコア10について説明したが、前述した本体側第1端面32とセグメント側第1端面42、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43をギャップを存せず突き合わせたギャップレスコア13にも本発明は適用可能である。すなわち、ギャップレスコア13の場合であっても、上記したモールドコア20の切断方法を採用することができる。
【0072】
この場合、本体30の切欠き部31の内周側にセグメント40を押し込むことで、
図28及び
図29に示すように、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42が密着し、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43が密着する。セグメント40は、本体30よりも少し内側に押し込まれることになるが、コイル部品50又はコイル装置55として組み立てたときに、磁性体21内を通過する磁束は、最短の磁路である磁性体21の内周側を通ることになるから、外周側の断面積が欠損しても、実質的な断面積の減少はなく、安定したインダクタンス特性を発揮でき、磁気特性の低下はほとんどない。
【0073】
図30は、ギャップレスコア13に採用されるセグメント40のアタッチメント60を示している。アタッチメント60は、セグメント40の側面及び内面のみを覆い、セグメント側第1端面42及びセグメント側第2端面43は露出したままである。このアタッチメント60は、上記実施形態と同様に、インサートピンにより樹脂被覆部22に形成された孔24に嵌まるボス63を突設しており、ボス63をセグメント40の孔24に嵌めて、
図31に示すようにアタッチメント60をセグメント40に装着できる。また、本体30にセグメント40を装着する際にも、セグメント40よりも長く延伸した部分のボス63を本体30の孔24に嵌めればよい。
【0074】
また、コイル部品50をケーシング70に装着してコイル装置55を作製する工程についても、上記実施形態と同様である。作製されたコイル装置55の断面図を
図33に示す。この場合、ケーシング70の凹み72は、
図32に示すように、ギャップが不要である分だけ、幅を狭く形成すればよい。
【0075】
上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、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ことは勿論である。
【0076】
たとえば、同じ形状のモールドコア20を複数作製する場合、セグメント40は、セグメント40を切り出した本体30に戻さずに、他の本体30に戻すこともできる。
【0077】
また、上記実施形態では、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42を対向させ、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43を対向させるようにしているが、本体側第1端面32とセグメント側第2端面43を対向させ、本体側第2端面33とセグメント側第1端面42を対向させる構成としても構わない。
【0078】
加えて、上記実施形態では、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42の間、及び、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43との間に、夫々ギャップ11,11を設けたギャップ付きコア10と、何れの端面も突き合わせたギャップレスコア13について説明したが、ギャップ11は、何れかの端面間のみに形成し、他方の端面間は突き合わせてギャップレスとしてもよい。
【0079】
たとえば、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42を突き合わせてギャップレスとし、本体側第2端面33とセグメント側第2端面43との間にギャップ11を設けた構成とすることで、コイル51内での漏れ磁束の発生を抑えることができる。その結果、コイル51と鎖交する磁束が小さくなるから、渦電流損を低減でき、発熱を抑えることができる。
【0080】
また、上記とは逆に本体側第2端面33とセグメント側第2端面43を突き合わせてギャップレスとし、本体側第1端面32とセグメント側第1端面42との間にギャップ11を設けた構成とすることで、初期インダクタンスは小さくなり、飽和磁気特性の低下があるが、直流重畳特性の勾配を小さくできる利点がある。