JPH0824969A - 拡管用電磁成形器および管状成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ローレンツ力により金属管を拡径して金型の
内面形状に合せて金属管を成形することを実用化できる
ようにする。 【構成】 金型（１）の内部に金属管（Ｋ）を収容し、
その金属管（Ｋ）の内部に当該金属管（Ｋ）の周方向に
巻回されたコイル（２）を収容し、前記金属管（Ｋ）の
外部に当該金属管（Ｋ）の軸方向に沿って磁場（Ｂａ）
を形成し、その状態で前記コイル（２）に瞬間的に大電
流を流して励磁し、この励磁により前記金属管（Ｋ）の
周方向に電流（Ｉｃ）を誘導し、この誘導電流（Ｉｃ）
と前記磁場（Ｂａ）とのローレンツ力により前記金属管
（Ｋ）を拡径して金型（１）の内面に圧着し、金型
（１）の内面形状に合せて金属管（Ｋ）を成形する。 【効果】 金型の内面形状に合せて成形した金属管成形
品を好適に製造することが出来る。特に、自動車の配気
管の製造などに有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、拡管用電磁成形器お
よび管状成形品の製造方法に関し、更に詳しくは、ロー
レンツ力により被成形管を拡径して型の内面形状に被成
形管を成形する拡管用電磁成形器および型の内面形状に
合せて成形した管状成形品を好適に製造できる管状成形
品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図５に示すような縮管用電磁成形
器５００が知られている。この縮管用電磁成形器５００
は、金属管Ｋ内に挿入する金型５０１と、前記金属管Ｋ
を内部に収容し前記金属管Ｋの周方向に巻回されたコイ
ル５０２と、そのコイル５０２に給電する電源（図示省
略）とを具備して構成されている。前記電源より前記コ
イル５０２に瞬間的に大電流を流して励磁すると、コイ
ル５０２の内部に強い磁場Ｂｂが形成される。また、金
属管Ｋの周方向に電流Ｉｃが誘導される。すると、前記
磁場Ｂｂと前記誘導電流Ｉｃの間に強いローレンツ力が
働き、金属管Ｋが縮径され、金型５０１の外面に圧着す
る。この結果、金型５０１の外面形状に合せて金属管Ｋ
を成形することが出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記縮管用電磁成形器
５００に対して、図６に示すような拡管用電磁成形器６
００が考えられる。この拡管用電磁成形器６００は、金
属管Ｋを内部に収容する金型６０１と、前記金属管Ｋの
内部に収容され前記金属管Ｋの周方向に巻回されたコイ
ル６０２と、そのコイル６０２に給電する電源（図示省
略）とを具備して構成する。前記電源より前記コイル６
０２に瞬間的に大電流を流して励磁すると、コイル６０
２の外部に磁場Ｂｂが形成される。また、金属管Ｋの周
方向に電流Ｉｃが誘導される。すると、前記磁場Ｂｂと
前記誘導電流Ｉｃの間にローレンツ力が働き、金属管Ｋ
が拡径され、金型６０１の内面に圧着する。この結果、
金型６０１の内面形状に合せて金属管Ｋを成形できるは
ずである。

【０００４】しかし、実際には、上記拡管用電磁成形器
６００では、金型６０１の内面形状に合せて金属管Ｋを
成形することが出来ない問題点がある。その理由は、コ
イル６０２の外部ではコイル６０２から離れるほど急激
に磁場Ｂｂが弱くなるため、金属管Ｋが少しでも拡径す
ると、急激にローレンツ力が弱くなり、金型６０１の内
面に圧着する程度まで金属管Ｋを拡径することが出来な
いためである。このため、図５に示す縮管用電磁成形器
５００は実用化されているが、図６に示すような拡管用
電磁成形器６００は実用化されていない。

【０００５】そこで、この発明の第１の目的は、ローレ
ンツ力により金属管を拡径して金型の内面形状に合せて
金属管を成形することを実用化できるようにした拡管用
電磁成形器を提供することにある。また、この発明の第
２の目的は、型の内面形状に合せて成形した管状成形品
を好適に製造できる管状成形品の製造方法を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、被成形管（Ｋ）を内部に収容する型（１）と、前
記被成形管（Ｋ）の内部に収容され前記被成形管（Ｋ）
の周方向に巻回されたコイル（２）と、前記被成形管
（Ｋ）の外部に前記被成形管（Ｋ）の軸方向に沿って磁
場（Ｂａ）を形成する磁場形成手段（３，３’，３１）
と、前記コイル（２）に給電する電源手段（４，５，
６，７）とを具備し、前記コイル（２）に瞬間的に大電
流を流して励磁し、この励磁により前記被成形管（Ｋ）
の周方向に電流（Ｉｃ）を誘導し、この誘導電流（Ｉ
ｃ）と前記磁場（Ｂａ）とのローレンツ力により前記被
成形管（Ｋ）を拡径して型（１）の内面に圧着し、型
（１）の内面形状に合せて被成形管（Ｋ）を成形するこ
とを特徴とする拡管用電磁成形器（１００）を提供す
る。

【０００７】第２の観点では、この発明は、被成形管
（Ｋ）を内部に収容する型（１）と、前記被成形管
（Ｋ）の内部に収容され前記被成形管（Ｋ）の周方向に
巻回されたコイル（２）と、前記被成形管（Ｋ）の外部
に前記被成形管（Ｋ）の軸方向に沿って磁場（Ｂａ）を
形成する永久磁石（２１，２２，２２’）と、前記コイ
ル（２）に給電する電源手段（４，５，６，７）とを具
備し、前記コイル（２）に瞬間的に大電流を流して励磁
し、この励磁により前記被成形管（Ｋ）の周方向に電流
（Ｉｃ）を誘導し、この誘導電流（Ｉｃ）と前記磁場
（Ｂａ）とのローレンツ力により前記被成形管（Ｋ）を
拡径して型（１）の内面に圧着し、型（１）の内面形状
に合せて被成形管（Ｋ）を成形することを特徴とする拡
管用電磁成形器（２００）を提供する。

【０００８】第３の観点では、この発明は、型（１）の
内部に被成形管（Ｋ）を収容し、その被成形管（Ｋ）の
内部に当該被成形管（Ｋ）の周方向に巻回されたコイル
（２）を収容し、前記被成形管（Ｋ）の外部に当該被成
形管（Ｋ）の軸方向に沿って磁場（Ｂａ）を形成し、そ
の状態で前記コイル（２）に瞬間的に大電流を流して励
磁し、この励磁により前記被成形管（Ｋ）の周方向に電
流（Ｉｃ）を誘導し、この誘導電流（Ｉｃ）と前記磁場
（Ｂａ）とのローレンツ力により前記被成形管（Ｋ）を
拡径して型（１）の内面に圧着し、型（１）の内面形状
に合せて被成形管（Ｋ）を成形することを特徴とする管
状成形品の製造方法を提供する。

【０００９】

【作用】上記第１の観点による拡管用電磁成形器（１０
０）では、被成形管（Ｋ）の外部に被成形管（Ｋ）の軸
方向に沿った磁場（Ｂａ）を形成する磁場形成手段
（３，３’）を設けた。このため、コイル（２）の外部
でコイル（２）から多少離れても、強い磁場（Ｂａ）が
形成されている。この結果、被成形管（Ｋ）が拡径して
も強いローレンツ力が維持されるようになり、型（１）
の内面に圧着する程度まで被成形管（Ｋ）を拡径できる
ようになる。従って、型（１）の内面形状に合せて被成
形管（Ｋ）を成形できるようになる。

【００１０】上記第２の観点による拡管用電磁成形器
（２００）では、被成形管（Ｋ）の外部に被成形管
（Ｋ）の軸方向に沿った磁場（Ｂａ）を形成する永久磁
石（２１，２２，２２’）を設けた。このため、コイル
（２）の外部でコイル（２）から多少離れても、強い磁
場（Ｂａ）が形成されている。この結果、被成形管
（Ｋ）が拡径しても強いローレンツ力が維持されるよう
になり、型（１）の内面に圧着する程度まで被成形管
（Ｋ）を拡径できるようになる。従って、型（１）の内
面形状に合せて被成形管（Ｋ）を成形できるようにな
る。さらに、永久磁石（２１，２２，２２’）を用いる
ため、低電力消費化を達成できる。

【００１１】上記第３の観点による管状成形品の製造方
法では、上記作用により、型の内面形状に合せて成形し
た管状成形品を好適に製造できるようになる。

【００１２】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。

【００１３】−第１実施例− 図１は、この発明の第１実施例の拡管用電磁成形器を示
す構成図である。この拡管用電磁成形器１００は、軟
鉄，銅，アルミなどの金属管Ｋを内部に収容する鋼鉄製
の金型１と、前記金属管Ｋの内部に収容され前記金属管
Ｋの周方向に巻回されたコイル２と、前記金属管Ｋの軸
方向に沿って磁場Ｂａを形成するヘルムホルツコイル
３，３’と、前記コイル２に給電する電源装置（４，
５，６，７）と、前記ヘルムホルツコイル３，３’に給
電する直流電源３１と、前記電源装置（４，５，６，
７）および前記直流電源３１を制御する制御部１０とを
具備している。前記電源装置（４，５，６，７）は、直
流高電圧電源４と、充電スイッチ５と、コンデンサ６
と、放電スイッチ７とから構成されている。

【００１４】図２は、前記ヘルムホルツコイル３，３’
に流れる電流Ｉａおよび前記コイル２に流れる電流Ｉｂ
のタイムチャートである。まず、直流電源３１からヘル
ムホルツコイル３，３’に電流Ｉａを供給する。電流Ｉ
ａは立ち上り時間（例えば２〜３ｍｓ）の後に最大値と
なり、形成される磁場Ｂａの強さも最大値（例えば１万
〜５万ガウス）となる。ここで、充電スイッチ５をオフ
にし且つ放電スイッチ７を短時間（例えば１００μｓ）
だけオンし、コンデンサ６からコイル２に瞬間的に大き
な電流Ｉｂ（例えば１００ｋＡ）を供給する。すると、
電流Ｉｂにより瞬間的に磁場Ｂｂが形成されると共に、
これを打ち消す方向に金属管Ｋに大きな電流Ｉｃが誘導
される。これにより、前記磁場Ｂａと前記誘導電流Ｉｃ
の間に強いローレンツ力が働いて、金属管Ｋが拡径され
る。前記磁場Ｂａは、前記ヘルムホルツコイル３，３’
により形成されているため、金属管Ｋが拡径されても、
弱まることはない。従って、強いローレンツ力が働き続
け、金属管Ｋは金型１の内面に圧着されるまで拡径され
る。すなわち、金属管Ｋは、金型１の内面形状に合せて
成形されることとなる。

【００１５】次に、図３に示すように、放電スイッチ７
をオフにし、且つ、充電スイッチ５をオンにして直流高
電圧電源４からコンデンサ６に充電し、次回の成形に備
える。また、直流電源３１からヘルムホルツコイル３，
３’への電流Ｉａの供給を停止する。

【００１６】以上の拡管用電磁成形器１００によれば、
ローレンツ力により金属管Ｋを拡径して金型１の内面に
圧着し、金型１の内面形状に合せて金属管Ｋを成形する
ことを実用化できるようになる。すなわち、金型１の内
面形状に合せて成形した金属管成形品を好適に製造でき
るようになる。

【００１７】−第２実施例− 図４は、この発明の第２実施例の拡管用電磁成形器を示
す構成図である。この拡管用電磁成形器２００は、第１
実施例の拡管用電磁成形器１００におけるヘルムホルツ
コイル３，３’および直流電源３１の代りに、金属管Ｋ
の外部に当該金属管Ｋの軸方向に沿って磁場Ｂａを形成
するように永久磁石２１および強磁性体ヨーク２２，２
２’を配置した構成である。この拡管用電磁成形器２０
０によっても、ローレンツ力により金属管Ｋを拡径して
金型１の内面に圧着し、金型１の内面形状に合せて金属
管Ｋを成形することを実用化できるようになる。すなわ
ち、金型１の内面形状に合せて成形した金属管成形品を
好適に製造できるようになる。なお、永久磁石２１を用
いるため、磁界Ｂａを形成するための電力が不要とな
り、低電力消費化を達成できる利点もある。

【００１８】

【発明の効果】この発明の拡管用電磁成形器によれば、
ローレンツ力により被成形管を拡径して型の内面形状に
合せて成形することを実用化できるようになる。また、
この発明の管状成形品の製造方法によれば、型の内面形
状に合せて成形した管状成形品を好適に製造できるよう
になる。従って、自動車の配気管の製造などに特に有用
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の拡管用電磁成形器を示
す構成図である。

【図２】図１の拡管用電磁成形器における給電のタイミ
ングを示すタイムチャート図である。

【図３】この発明の第１実施例の拡管用電磁成形器を示
す別の構成図である。

【図４】この発明の第２実施例の拡管用電磁成形器を示
す構成図である。

【図５】従来の縮管用電磁成形器を示す構成図である。

【図６】図５の縮管用電磁成形器を変形した拡管用電磁
成形器を示す構成図である。

【符号の説明】

１００，２００ 拡管用電磁成形器 １ 金型 ２ コイル ３，３’ ヘルムホルツコイル ３１ 直流電源 ４ 直流高電圧電源 ５ 充電スイッチ ６ コンデンサ ７ 放電スイッチ ２１ 永久磁石 ２２，２２’ 強磁性体ヨーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被成形管（Ｋ）を内部に収容する型
   （１）と、前記被成形管（Ｋ）の内部に収容され前記被
   成形管（Ｋ）の周方向に巻回されたコイル（２）と、前
   記被成形管（Ｋ）の外部に前記被成形管（Ｋ）の軸方向
   に沿って磁場（Ｂａ）を形成する磁場形成手段（３，
   ３’，３１）と、前記コイル（２）に給電する電源手段
   （４，５，６，７）とを具備したことを特徴とする拡管
   用電磁成形器（１００）。
2. 【請求項２】 被成形管（Ｋ）を内部に収容する型
   （１）と、前記被成形管（Ｋ）の内部に収容され前記被
   成形管（Ｋ）の周方向に巻回されたコイル（２）と、前
   記被成形管（Ｋ）の外部に前記被成形管（Ｋ）の軸方向
   に沿って磁場（Ｂａ）を形成する永久磁石（２１，２
   ２，２２’）と、前記コイル（２）に給電する電源手段
   （４，５，６，７）とを具備したことを特徴とする拡管
   用電磁成形器（１００）。
3. 【請求項３】 型（１）の内部に被成形管（Ｋ）を収容
   し、その被成形管（Ｋ）の内部に当該被成形管（Ｋ）の
   周方向に巻回されたコイル（２）を収容し、前記被成形
   管（Ｋ）の外部に当該被成形管（Ｋ）の軸方向に沿って
   磁場（Ｂａ）を形成し、その状態で前記コイル（２）に
   瞬間的に大電流を流して励磁し、この励磁により前記被
   成形管（Ｋ）の周方向に電流（Ｉｃ）を誘導し、この誘
   導電流（Ｉｃ）と前記磁場（Ｂａ）とのローレンツ力に
   より前記被成形管（Ｋ）を拡径して型（１）の内面に圧
   着し、型（１）の内面形状に合せて被成形管（Ｋ）を成
   形することを特徴とする管状成形品の製造方法。