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JP4182915B2 - 鉄心と継鉄の接合方法 - Google Patents

鉄心と継鉄の接合方法 Download PDF

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JP4182915B2
JP4182915B2 JP2004128969A JP2004128969A JP4182915B2 JP 4182915 B2 JP4182915 B2 JP 4182915B2 JP 2004128969 A JP2004128969 A JP 2004128969A JP 2004128969 A JP2004128969 A JP 2004128969A JP 4182915 B2 JP4182915 B2 JP 4182915B2
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譲 坂本
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

本発明は、電磁コイルに用いられる鉄心と継鉄の接合方法に関する。
従来より、電磁リレーなどの電磁石において、鉄心と継鉄を用いて、両磁性体の一方の末端同士を磁気的に接合し、他方の末端同士はギャップを構成したループ状の磁路が用いられている。ギャップの寸法精度は電磁リレーの性能を左右することから、鉄心と継鉄の寸法を予め測定して位置決めした後、溶着または接着を行う接合方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、鉄心と継鉄の簡便な接合方法として、かしめによる接合方法も知られている。かしめによる接合は、図５（ａ）に示すように、コイル３のコイルボビン３０に挿通した鉄心１を、継鉄２に設けた貫通孔２１に挿通し、かしめ具５を用いて鉄心１の先端を機械的に変形させて鉄心１と継鉄２とを接合するものである。
実開平２−３２６４１号公報
しかしながら、特許文献１に示されるような形状の鉄心と継鉄を溶着により接合（溶接）する場合、溶接のために加える熱がコイルボビンを損傷するという問題がある。溶接によらずに、接着により接合すると、接着剤が磁性体間に介在するので磁気抵抗が大きくなり電磁石の性能が低下する。かしめによる接合は、図５（ｂ）に示すように、鉄心１において、かしめ具５により加工される側は、鉄心１と継鉄２の密着部９を形成できるが、かしめ加工部から遠い部分では、空隙９１のように、鉄心１と継鉄２との密着性が少ない状態が生じることがあり、電磁力のロスや製品間の性能のバラツキの原因となる。
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、コイルボビンを損傷することなく磁気抵抗の発生を抑えて寸法精度良く接合できる鉄心と継鉄の接合方法を提供することを目的とする。
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、鉄心と継鉄との接合方法において、前記鉄心はコイルに挿通した状態で前記継鉄と接合されるものであり、鉄心の一端に段付き部により細径部を設け、継鉄に前記鉄心の細径部を挿通する貫通孔を設け、前記継鉄に設けられた貫通孔の鉄心対向側の開口の周囲に凹部が形成されており、前記コイルは、前記鉄心を挿通する挿通孔と前記挿通孔の両端に設けた鍔部を有するコイルボビンに導線を巻回して形成されており、前記コイルボビンは前記挿通孔の周囲であって前記貫通孔周辺の継鉄に対向する前記鍔部の面に凹部が形成されており、前記コイルボビンは前記挿通孔における前記貫通孔に対向する側に段付き部による拡径部が形成されており、前記継鉄の貫通孔に前記鉄心の細径部を挿通し、前記細径部の端面側から前記細径部と前記貫通孔の開口の周辺部分とを溶接することにより前記鉄心と継鉄を接合するものである。
請求項１の発明によれば、細径部を有する鉄心では、鉄心の接合部を細径部としない場合に比べて、より少ない投入熱量でアーク放電やレーザ光により鉄心の先端を溶かして接合することができ、生産性が向上する。金属同士の溶融接合であるので、かしめ接合と異なり接合部に隙間がなく、磁気抵抗が発生しないため電磁力のロスが小さい。投入熱量を少なくできるので接合部にコイルボビンが近接している場合、コイルボビンの損傷を抑制できる。アーク放電による溶接を行う場合、鉄心の細径部の先端を尖らせたり、鉄心の細径部を貫通孔から突出させることにより、アーク放電を発生し易くできるとともに、アーク放電を鉄心の先端に集中して溶かすことができるので、投入熱量に関する溶接効率がさらに向上する。
また、継鉄に凹部を設けたことにより継鉄の溶接部分の熱容量が減り、溶接効率が上がる。また、継鉄の凹部が熱抵抗となるので、コイルボビンを近接した状態で溶接する場合、コイルボビンへの熱伝導を抑制でき溶接時のコイルボビンの熱損傷を抑えられる。
また、鉄心と継鉄の接合部近傍において、コイルボビンの凹部及び拡径部により、コイルボビンと継鉄及び鉄心との間に熱抵抗が形成されているので、溶接時のコイルボビンの熱損傷を抑えることができる。
以下、本発明の一実施形態に係る鉄芯と継鉄の接合方法について、図面を参照して説明する。図１は、アーク放電により電磁石の鉄心と継鉄とを溶接により接合する方法を示す。接合の対象となる電磁石は、鉄心１、継鉄２、及びコイル３を備えており、鉄心１はコイル３に挿通した状態で継鉄２と接合される。コイル３は、鉄心１を挿通する挿通孔３１と挿通孔３１の両端に設けた鍔部３２を有するコイルボビン３０に導線（不図示）を巻回して形成されている。鉄心１の一端に段付き部１１により細径部１２を設け、継鉄２に鉄心１の細径部１２を挿通する貫通孔２１を設け、継鉄２の貫通孔２１に鉄心１の細径部１２を挿通し、細径部１２の端面側から細径部１２と接合用貫通孔２１の開口の周辺部分とを溶接する。
溶接は、例えば、ＴＩＧ（tungsten-inert gas welding）溶接装置４を用いて、アルゴンＡｒを吹き付けながら、鉄心１の細径部１２の先端部分にアーク放電４０を発生させて行うことができる。また、鉄芯の先端を、細くすることにより、弱いアーク放電で、接合が可能となり、周囲への熱影響を防止するすることができる。このようなアーク接合のように溶接によると、金属同士の溶融接合であるので、同一寸法のかしめ品と比較し、電磁力のロスが小さく、電磁吸引力が３０％〜４０％向上する。溶接の他の方法として、レーザ光を用いる方法があり、アーク放電４０による場合と同様に適用できる。
継鉄と鉄芯のはめあい寸法は、かしめによる接合の場合、部品の実寸法によってすきまができる「すきまばめ」であったり、しめしろができる「しまりばめ」であったりする「中間ばめ」の状態で行われていたが、本発明による溶接法によると「すきまばめ」の状態で接合をすることができ、安定した接合結果が得られる。
図２は、溶接時におけるコイルボビン３０の熱損傷をより低減することができる鉄心１と継鉄２の接合方法を示す。この方法においては、上記の鉄心１に細径部１２を設けたことに加え、継鉄２に設けられた貫通孔２１の鉄心対向側の開口の周囲に、凹部２２が形成された状態で溶接を行うものである。継鉄２に近接しているコイルボビン３０の鍔部３２の対向面に設けた凹部２２の断熱効果によりコイルボビン３０が溶接時の熱から保護される。
また、図３は、さらに、溶接時におけるコイルボビン３０の熱損傷を低減することができる鉄心１と継鉄２の接合方法を示す。この方法においては、上記の鉄心１に細径部１２を設け、継鉄２に凹部２２を設けたことに加え、コイルボビン３０についても熱対策を行っている。すなわち、コイルボビン３０は、挿通孔３１の周囲であって貫通孔２１周辺の継鉄１に対向する鍔部３２の面に凹部３３が形成され、さらに、挿通孔３１における貫通孔２１に対向する側に段付き部による拡径部３４が形成されている。これにより、溶接時の継鉄２からの熱伝導を抑制できる他、鉄心１からの熱伝導を抑制できる。
また、図４は、鉄心１と継鉄２の溶接部における構造の変形例を示す。図４（ａ）では、前出の図１〜図３に示したものよりも鉄心の細径部１２の貫通孔１２からの突出量が少ないものである。この場合、細径部１２の先端を尖らしておくことにより、アーク放電を効率よく行うことができる。図４（ｂ）（ｃ）においても、溶接部（細径部１２の先端周辺）にエッジが存在し、アーク放電を溶接部に集中して効率良く溶接できる。
上述したような、溶接方法においては、従来よりも溶接効率を高くでき、本方法を用いた電磁石やその電磁石を用いた電磁リレーの生産性及び、品質の向上ができる。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。
本発明の一実施形態に係る鉄心と継鉄の接合方法を示す断面図。 同上接合方法の他の例を示す断面図。 同上接合方法のさらに他の例を示す断面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同上接合方法のさらに他の例を示す断面図。 （ａ）は従来の可締め法による鉄心と継鉄の接合方法を示す断面図、（ｂ）は（ａ）における接合部の拡大断面図。
符号の説明
１ 鉄心
２ 継鉄
３ コイル
１１ 段付き部
１２ 細径部
２１ 貫通孔
２２ 凹部（継鉄の）
３０ コイルボビン
３１ 挿通孔
３２ 鍔部
３３ 凹部（コイルボビンの）
３４ 拡径部

Claims (1)

  1. 鉄心と継鉄との接合方法において、
    前記鉄心はコイルに挿通した状態で前記継鉄と接合されるものであり、
    鉄心の一端に段付き部により細径部を設け、
    継鉄に前記鉄心の細径部を挿通する貫通孔を設け、
    前記継鉄に設けられた貫通孔の鉄心対向側の開口の周囲に凹部が形成されており、
    前記コイルは、前記鉄心を挿通する挿通孔と前記挿通孔の両端に設けた鍔部を有するコイルボビンに導線を巻回して形成されており、
    前記コイルボビンは前記挿通孔の周囲であって前記貫通孔周辺の継鉄に対向する前記鍔部の面に凹部が形成されており、
    前記コイルボビンは前記挿通孔における前記貫通孔に対向する側に段付き部による拡径部が形成されており、
    前記継鉄の貫通孔に前記鉄心の細径部を挿通し、前記細径部の端面側から前記細径部と前記貫通孔の開口の周辺部分とを溶接することにより前記鉄心と継鉄を接合することを特徴とする鉄心と継鉄の接合方法。
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