説明

渦巻きコイル

【課題】渦電流損が小さく、コストを低減でき、コイル外径の要求と巻数の要求の両方を容易に満足させることができ、さらに良好なコイル形状保持性が得られる渦巻きコイルを提供する。
【解決手段】自己融着絶縁電線の素線を撚って構成されているリッツ線を編組の基本単位電線とする扁平管状のリッツ線編組線(10)を、各ターン間に絶縁薄板(20)を挟んで、編組線断面の長辺同士が対面するように且つ長辺を巻き軸に対し平行にして渦巻き状に巻き、素線同士およびリッツ線編組線(10)と絶縁薄板(20)とを熱融着させる。
【効果】渦電流損を低減できる。安価に入手可能な円管状の編組線を変形して利用できる。コイル外径条件および巻数条件の両方を満足させうる。コイル形状を一体的に保持しうる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、渦巻きコイルに関し、さらに詳しくは、渦電流損が小さく、コストを低減でき、コイル外径の要求と巻数の要求の両方を容易に満足させることができ、さらに良好なコイル形状保持性が得られる渦巻きコイルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、平角線の長辺同士が対面するように平角線を渦巻き状に巻回し且つ各ターン間に絶縁材を挟んだ誘導加熱コイルが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
他方、複数本の絶縁被覆銅線を断面平角形状に編んだ編組線をボビンに巻回した電子部品が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【特許文献1】特開平9−289080号公報(請求項1,7)
【特許文献2】特開2002−141232号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記従来の誘導加熱コイルでは、平角線を用いているため、渦電流損が大きい問題点があった。
他方、上記従来の電子部品では、複数本の絶縁被覆銅線を断面平角形状に編んだ編組線を用いるため、渦電流損を小さく出来る。
両者を組み合わせると、渦電流損の小さな誘導加熱コイルとして、複数本の絶縁被覆銅線を断面平角形状に編んだ編組線を渦巻き状に巻回した誘導加熱コイルが考えられる。
しかし、複数本の絶縁被覆銅線を断面平角形状に編んだ編組線は特殊部品であり、コスト高になる問題点がある。
【0004】
一方、渦巻きコイルは、多くが誘導加熱に用いられるが、加熱対象の形状に適合したコイル外径が要求される。例えば、鍋の底面直径に適合したコイル外径が要求される。また、所望の加熱電力と駆動周波数の関係からインダクタンスつまり巻数も要求される。例えば、加熱電力500W,駆動周波数20kHz〜100kHzで、100ターン〜20ターンが要求される。すなわち、コイル外径の要求と巻数の要求の両方を満足させる必要がある。一般に、コイル外径と線径から計算される最大巻数よりも要求される巻数が少ないため、コイル外径の要求と巻数の要求の両方を満足させるには、各ターン間に空隙を設ける必要がある。
しかし、各ターン間に空隙があると、コイル形状を保持するのが難しくなる問題点がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、渦電流損が小さく、コストを低減でき、コイル外径の要求と巻数の要求の両方を容易に満足させることができ、さらに良好なコイル形状保持性が得られる渦巻きコイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1の観点では、本発明は、自己融着絶縁電線の素線を撚って構成されているリッツ線を編組の基本単位電線とする扁平管状のリッツ線編組線が、各ターン間に絶縁材を挟んで、渦巻き状に巻かれ、且つ、前記素線同士および前記リッツ線編組線と前記絶縁材とが融着していることを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記第1の観点による渦巻きコイルでは、編組線を用いているため、渦電流損を小さくすることが出来る。
また、比較的安価に入手可能な管状の編組線を扁平に変形させて用いることが出来るため、コストを低減できる。
また、リッツ線の素線数を増減することにより編組の基本単位電線の外径を調整できるので、扁平管状の編組線の長辺/短辺のサイズを調整できる。また、各ターン間に絶縁材を挟んでいるが、この絶縁材の厚さを調整できる。これらにより、渦巻きコイルのコイル外径の要求と巻数の要求の両方を容易に満足させることが出来る。
さらに、素線同士およびリッツ線編組線と絶縁材とが融着しているため、良好なコイル形状保持性が得られる。
【0007】
第2の観点では、本発明は、前記第1の観点による渦巻きコイルにおいて、編組線断面の長辺同士が対面するように前記扁平管状のリッツ線編組線が渦巻き状に巻かれていることを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記第2の観点による渦巻きコイルでは、編組線断面の長辺同士が対面するように編組線を渦巻き状に巻くため、短辺同士が対面するように巻く場合に比べて、コイル外径に対する最大巻数を増やすことが出来る。
【0008】
第3の観点では、本発明は、前記第2の観点による渦巻きコイルにおいて、前記長辺が巻き軸に対し傾斜して巻かれていることを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記第3の観点による渦巻きコイルでは、編組線断面の長辺同士が対面するように且つ長辺が巻き軸(コイル面に垂直な軸)に対し傾斜して渦巻き状に巻くため、短辺同士が対面するように巻く場合に比べてコイル外径に対する最大巻数を増やすことが出来る。また、長辺同士が対面するように且つ長辺が巻き軸に対し平行に巻く場合に比べてコイル外径に対する最大巻数を減らすことが出来る。
【0009】
第4の観点では、本発明は、前記第1の観点による渦巻きコイルにおいて、編組線断面の短辺同士が対面するように前記扁平管状のリッツ線編組線が渦巻き状に巻かれていることを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記第4の観点による渦巻きコイルでは、編組線断面の短辺同士が対面するように編組線を渦巻き状に巻くため、長辺同士が対面するように巻く場合に比べて、コイル外径に対する最大巻数を減らすことが出来る。
【0010】
第5の観点では、本発明は、前記第1から前記第4のいずれかの観点による渦巻きコイルにおいて、前記絶縁材の少なくとも一対の対向面に熱融着材が付着されていることを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記第5の観点による渦巻きコイルでは、リッツ線編組線と絶縁材の融着を確実にすることが出来る。
【0011】
第6の観点では、本発明は、前記第1から前記第5のいずれかの観点による渦巻きコイルにおいて、前記絶縁材は、軟磁性特性を有する材料製であることを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記第6の観点による渦巻きコイルでは、磁気抵抗を減らすことが出来る。また、インダクタンスが増加することによってQが増加し、損失改善になる。
【0012】
第7の観点では、本発明は、前記第1から第5のいずれかの観点による渦巻きコイルにおいて、前記絶縁材は、プラスティック材に無機フィラーを混在させた材料製であることを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記第7の観点による渦巻きコイルでは、絶縁材の熱伝導度を大きくすることが出来るので、温度均一性および放熱性改善になる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の渦巻きコイルによれば、渦電流損を減少でき、コストを低減でき、コイル外径の要求と巻数の要求の両方を容易に満足させることができ、さらに良好なコイル形状保持性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例1】
【0015】
図1は、実施例1に係る渦巻きコイル101を示す上面図である。図2は、図1のA−A’断面図である。
この渦巻きコイル101は、自己融着絶縁電線の素線を撚って構成されているリッツ線を編組の基本単位電線とする扁平管状のリッツ線編組線10を、各ターン間に絶縁薄板20を挟んで、編組線断面の長辺同士が対面するように且つ長辺を巻き軸に対し平行にして渦巻き状に巻き、素線同士およびリッツ線編組線10と絶縁薄板20とを熱融着させたものである。
コイル外径は例えば28cmであり、コイル内径は例えば4cmであり、巻数は例えば40ターンである。
リッツ線編組線10の長辺の長さwは例えば10mmであり、短辺の長さtは例えば2.5mmであり、絶縁薄板20の厚さは例えば0.5mmである。
【0016】
図2に示すように、高周波電源Gから渦巻きコイル101に給電し、渦巻きコイル101の上面直上に置かれた鍋などを誘導加熱する。
【0017】
図3は、リッツ線編組線10の拡大断面図である。
リッツ線編組線10は、例えば外径0.5mmのリッツ線2を48本、1周編みピッチ40mmで外径8mmの円管状に編組し、扁平に変形加工したものである。
なお、図は模式図である(例えばリッツ線2の本数は実数通りに図示したものではない)。
【0018】
図4は、リッツ線2の拡大斜視図である。
リッツ線2は、例えば線径0.1mmの自己融着絶縁電線1を19本、撚りピッチ20mmで撚ったものである。
【0019】
絶縁薄板20は、プラスチック材(例えばポリエチレン)に軟磁性粉(例えば軟磁性フェライト粉)や無機フィラー(例えばシリカ,アルミナ,窒化硼素)を混入したテープ状物の両面に熱融着材(例えば、ポリビニールブチラールとフェルール樹脂の約13:4の混合体をアルコール系溶剤で溶融したもの)を塗布した物である。
【0020】
実施例1の渦巻きコイル101によれば次の効果が得られる。
(1)リッツ線編組線10を用いているため、渦電流損を小さくすることが出来る。
(2)比較的安価に入手可能な円管状のリッツ線編組線を扁平に変形させて用いるため、コストを低減できる。
(3)リッツ線2の自己融着絶縁電線1の数を増減することにより編組の基本単位電線となるリッツ線外径を調整できるので、扁平管状のリッツ線編組線10の長辺の長さw/短辺の長さtを調整できる。また、各ターン間に挟んでいる絶縁薄板20の厚さを調整できる。これらにより、渦巻きコイル101のコイル外径の要求と巻数の要求の両方を容易に満足させることが出来る。
(4)リッツ線2の自己融着絶縁電線1同士およびリッツ線編組線10と絶縁薄板20とが融着しているため、良好なコイル形状保持性が得られる。
【0021】
(5)編組線断面の長辺同士が対面するようにリッツ線編組線10を渦巻き状に巻くため、短辺同士が対面するように巻く場合に比べて、コイル外径に対する最大巻数を増やすことが出来る。
【0022】
(6)リッツ線編組線10と当接する絶縁薄板20の面に熱融着材が付着されているため、リッツ線編組線10と絶縁薄板20の融着を確実にすることが出来る。
【0023】
(7)絶縁薄板20は、軟磁性特性を有するため、磁気抵抗を減らすことが出来る。また、インダクタンスが増加することによってQが増加し、損失改善になる。
【0024】
(8)絶縁薄板20は、混在する無機フィラーにより熱伝導度が大きくなっているため、コイル全面での温度均一性および放熱性が改善される。
【実施例2】
【0025】
図5は、実施例2に係る渦巻きコイル102を示す上面図である。図6は、図5のA−A’断面図である。
この渦巻きコイル102は、リッツ線2を編組の基本単位電線とする扁平管状のリッツ線編組線10を、各ターン間に絶縁薄板20を挟んで、編組線断面の長辺同士が対面するように且つ長辺を巻き軸に対し傾斜させて渦巻き状に巻き、自己融着絶縁電線1同士およびリッツ線編組線10と絶縁薄板20とを熱融着させたものである。
【0026】
図6に示すように、高周波電源Gから渦巻きコイル102に給電し、渦巻きコイル102の上面直上に置かれた鍋などを誘導加熱する。
【0027】
実施例2の渦巻きコイル102によれば実施例1の渦巻きコイル101と同様の効果が得られる。但し、リッツ線編組線10の長辺が巻き軸に対し傾斜して渦巻き状に巻くため、実施例1の渦巻きコイル101に比べてコイル外径に対する最大巻数を減らすことが出来る。また、短辺同士が対面するように巻く場合に比べてコイル外径に対する最大巻数を増やすことが出来る。
【実施例3】
【0028】
図7は、実施例3に係る渦巻きコイル103を示す上面図である。図8は、図7のA−A’断面図である。
この渦巻きコイル103は、リッツ線2を編組の基本単位電線とする扁平管状のリッツ線編組線10を、各ターン間に絶縁薄板30を挟んで、編組線断面の短辺同士が対面するように渦巻き状に巻き、自己融着絶縁電線1同士およびリッツ線編組線10と絶縁薄板30とを熱融着させたものである。
【0029】
図8に示すように、高周波電源Gから渦巻きコイル103に給電し、渦巻きコイル103の上面直上に置かれた鍋などを誘導加熱する。
【0030】
実施例3の渦巻きコイル103によれば実施例1の渦巻きコイル101と同様の効果が得られる。但し、リッツ線編組線10の短辺同士が対面するように渦巻き状に巻くため、実施例1の渦巻きコイル101や実施例2の渦巻きコイル102に比べてコイル外径に対する最大巻数を減らすことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明の渦巻きコイルは、高周波回路において好適に使用できる。具体例としては、電力伝送電気回路や電源回路における空芯または有磁心のコイルやトランス、インダクター,IHヒーターコイルやモーターなどに利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】実施例1に係る渦巻きコイルを示す上面図である。
【図2】図1のA−A’断面図である。
【図3】扁平管状のリッツ線編組線を示す断面図である。
【図4】リッツ線を示す斜視図である。
【図5】実施例2に係る渦巻きコイルを示す上面図である。
【図6】図5のA−A’断面図である。
【図7】実施例3に係る渦巻きコイルを示す上面図である。
【図8】図7のA−A’断面図である。
【符号の説明】
【0033】
1 自己融着絶縁電線
2 リッツ線
10 リッツ線編組線
20 絶縁薄板
101,102,103 渦巻きコイル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自己融着絶縁電線の素線を撚って構成されているリッツ線を編組の基本単位電線とする扁平管状のリッツ線編組線が、各ターン間に絶縁材を挟んで、渦巻き状に巻かれ、且つ、前記素線同士および前記リッツ線編組線と前記絶縁材とが融着していることを特徴とする渦巻きコイル。
【請求項2】
請求項1に記載の渦巻きコイルにおいて、編組線断面の長辺同士が対面するように前記扁平管状のリッツ線編組線が渦巻き状に巻かれていることを特徴とする渦巻きコイル。
【請求項3】
請求項2に記載の渦巻きコイルにおいて、前記長辺が巻き軸に対し傾斜して巻かれていることを特徴とする渦巻きコイル。
【請求項4】
請求項1に記載の渦巻きコイルにおいて、編組線断面の短辺同士が対面するように前記扁平管状のリッツ線編組線が渦巻き状に巻かれていることを特徴とする渦巻きコイル。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれかに記載の渦巻きコイルにおいて、前記絶縁材の少なくとも一対の対向面に熱融着材が付着されていることを特徴とする渦巻きコイル。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれかに記載の渦巻きコイルにおいて、前記絶縁材は、軟磁性特性を有する材料製であることを特徴とする渦巻きコイル。
【請求項7】
請求項1から請求項5のいずれかに記載の渦巻きコイルにおいて、前記絶縁材は、プラスティック材に無機フィラーを混在させた材料製であることを特徴とする渦巻きコイル。

【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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【図8】
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【公開番号】特開2010−20963(P2010−20963A)
【公開日】平成22年1月28日(2010.1.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−178948(P2008−178948)
【出願日】平成20年7月9日(2008.7.9)
【出願人】(000003414)東京特殊電線株式会社 (173)
【Fターム(参考)】