CN104838459A - 绞合线线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明的绞合线线圈，其将绞合线在同一平面上以规定的匝数卷绕为螺旋状而成，且该绞合线将多个在导体上镀上绝缘被膜而成的漆包线捻合而成，在该绞合线线圈中，将绞合线的剖面形状加压成型为大致矩形，将绞合线的剖面的扁平率(长边与短边之比)控制为1.10～1.60、优选为1.20～1.40、更优选为1.25～1.35。
Description
技术领域
本发明涉及适于电磁感应型的非接触供电系统的绞合线线圈。
背景技术
近年来，作为电动汽车(EV：Electric Vehicle)的充电方法之一，正在研究使用线圈的电磁感应方式的非接触供电系统。非接触供电系统包括：由交流电源供给电力的供电侧线圈(初级线圈)、和与供电侧线圈相对而配置的、与供电侧线圈磁耦合的受电侧线圈。在EV用的非接触供电系统中，供电侧线圈配置在车外(底)，受电侧线圈配置在车内。
对于供电侧线圈及受电侧线圈，例如适用将漆包线(利用绝缘被膜将导体被覆而成的线材)在同一平面上卷绕为螺旋状而成的平面线圈。例如，通过将线材的一端侧固定于卷筒，对线材附加适当的张力的同时将卷筒旋转来制造平面线圈。在适用单芯的漆包线作为线圈用的线材的情况下，能够使电感等电特性的偏差较小，并在实用范围内批量生产。
另外，在如EV用的非接触供电系统那样，需要流过高频的大电流来传送大电力的情况下，使用将绞合线卷绕而成的平面线圈(以下，绞合线线圈)，该绞合线由多根漆包线(股线)捻合而成。通过使用绞合线，能够抑制高频特有的趋肤效应或邻近效应引起的交流电阻的增大。
以往，提出了如下绞合线线圈的方案：将绞合线压延为带状并加工为剖面矩形状之后，通过卷绕为螺旋状，来提高占空系数(例如专利文献1)。根据专利文献1的绞合线线圈，由于占空系数提高，因此能够实现电阻的提高，并且由于线圈尺寸稳定而能够抑制电感的偏差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-215972号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，对于非接触供电系统中使用的绞合线线圈，为了搭载于车辆或家电等，虽然受到尺寸上的制约，但是要求具有较高的电特性(高电感、低电阻)，另外电感的偏差较小。为了提高绞合线线圈的电感，只要增大线圈外径即可。但是，如专利文献1那样，若绞合线的剖面的扁平率(长边/短边)过大，则为了得到所希望的线圈外径而匝数显著增加，因此难以提高电感，交流电阻也会增大。由此，目前的现状是，未能实现满足尺寸上的要求且同时具有能够耐于通常使用的较高电特性的绞合线线圈。
本发明的目的在于提供适于非接触供电系统且具有稳定的较高的电特性的绞合线线圈。
解决问题的方案
本发明的绞合线线圈是将绞合线在同一平面上以规定的匝数卷绕为螺旋状而成的绞合线线圈，该绞合线是将多个在导体上镀上了绝缘被膜而成的漆包线捻合而成的，该绞合线线圈的特征在于，
所述绞合线的剖面形状为大致矩形，且所述绞合线的剖面的扁平率、即长边与短边之比为1.10～1.60。
发明效果
本发明的绞合线线圈由于抑制了电特性的偏差，并且使交流电阻降低，因此适宜于非接触供电系统的用途。
附图说明
图1是表示实施方式的绞合线线圈的图。
图2是表示实施方式的绞合线线圈的图。
图3是表示实施方式的绞合线线圈的制造方法(第一工序)的图。
图4是表示第一工序中的绞合线的配置方式的一例的图。
图5是表示第一工序中的绞合线的配置方式的另一例的图。
图6是表示第一工序中的绞合线的配置方式的另一例的图。
图7是表示实施方式的绞合线线圈的另一例的图。
图8是表示实施方式的绞合线线圈的制造方法(第二工序)的图。
图9是表示第二工序后的绞合线线圈的剖面形状的图。
标号说明
1 绞合线线圈
11 绞合线
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
图1是表示实施方式的绞合线线圈的图。图2是图1中的A-A剖面图。
图1、图2所示的绞合线线圈1用作EV用的非接触供电系统的供电侧线圈或受电侧线圈。绞合线线圈1是将绞合线11在同一平面上以规定的匝数卷绕为螺旋状而成的圆环状的平面线圈。绞合线线圈1具有从最外周侧和最内周侧引出的端部11a、11b。该端部11a、11b例如通过焊接而连接有端子金属零件(图示略)。
绞合线11是将多根在导体上镀上绝缘被膜而成的漆包线(股线)捻合而成的。漆包线的导体优选为铜或铜合金，也能够适用铝、铝合金、或铜与铝的复合材料等。另外，对于漆包线的绝缘被膜，在将绞合线11的端部11a、11b焊接至端子金属零件(图示略)时由于高温的焊锡而熔化的树脂材料是适宜的，例如聚氨酯、聚乙烯甲醛、聚氨酯尼龙、聚酯、聚酯尼龙、聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺/聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等。
另外，如图2所示，绞合线11具有大致矩形的剖面形状。绞合线11的剖面的扁平率(长边/短边)为1.10～1.60，优选为1.20～1.40，更优选为1.25～1.35。由此，电特性稳定，并且交流电阻变小，从而能够在EV用的非接触供电系统中实现传送效率的提高。
此外，通过对包括绞合线11选定的线圈设计及卷绕条件、加压条件进行适当设定，能够控制为绞合线11的剖面的扁平率收敛于上述范围。
优选，在绞合线11的剖面中长边沿着线圈的径向。由此，能够实现电特性的稳定化和交流电阻的低电阻化，在此基础上，能够容易地实现绞合线线圈1的大径化，即能够提高电感。
此外，即使设为在绞合线11的剖面中长边沿着线圈的厚度方向，也能够实现电特性的稳定化和交流电阻的低电阻化。
对于绞合线线圈1，优选线圈内径Din为150～250mm、线圈外径Dout为350～600mm、匝数为5～50匝。另外，对于绞合线11，优选股线直径为0.04～0.25mm、绞合根数为300～4000根。由此，能够实现电特性的稳定化，从而作为EV用的非接触供电系统的用途是适宜的。
适当地设计绞合线线圈1的尺寸(线圈内径Din、线圈外径Dout、匝数)，以使得在非接触供电系统中实现所希望的传送效率，并且，根据所制造的绞合线线圈1适当地选定绞合线11的股线直径、绞合根数、绝缘材料等构成。
例如能够通过以下所示的方法制造绞合线线圈1。图3是示出绞合线线圈1的制造方法的第一工序的图。
如图3所示，本实施方式中，第一工序中使用卷筒2，该卷筒2具有圆环状的平面部21、在平面部21的中央形成为圆筒状的内径限制部23、和在平面部21的外周缘竖立而形成的外径限制部22。此外，内径限制部23也可以形成为圆柱状。
卷筒2具有在后述的第二工序(加压成型工序)中不破损的程度的强度即可，例如由铝合金或铁构成。后述的加压部件3也同样。配合要制造的绞合线线圈1的尺寸来设定卷筒2的尺寸。即，内径限制部23的外径与绞合线线圈1的内径相当，外径限制部22的内径与绞合线线圈1的外径相当。
平面部21中，以与绞合线线圈1的匝数适合的间隔，形成成为卷绕时的记号的标志线。通过沿该标志线24配置绞合线11，能够在确认是否按照所希望的形态进行卷绕的同时进行卷绕，因此能够容易地实现按照设计的匝数。
第一工序中，将绞合线11无张力地送入卷筒2，并在平面部21中以规定的匝数，以绞合线11彼此不重叠的方式卷绕为螺旋状。具体而言，将绞合线11的一端部固定于卷筒2的内周侧(或外周侧)，以规定的旋转速度旋转卷筒2。这时，与绞合线11的卷入位置的圆周速度配合地送入绞合线11。由此，以无张力的状态送入绞合线11。第一工序中，由于无张力地送入绞合线11，所以也能够从绞合线线圈1的外周侧卷绕绞合线11。
在绞合线11的外径与标志线24的间隔大致相等的情况下，如图4所示，以几乎密接的状态排列卷绕绞合线11。在该情况下，由于加压成型所带来的绞合线11的变形量较小，所以能够容易地将绞合线11的扁平率设为1.10～1.60。
在绞合线11的外径比标志线24的间隔小的情况下，如图5所示，在相邻的绞合线11之间形成间隙的同时进行卷绕。绞合线11的外径越小、即间隙越大，则绞合线11的扁平率越大。为了将绞合线11的扁平率设为1.10～1.60，优选在线圈的径向间隙为40％以下。
如图4、图5所示，在将绞合线11的外径设为标志线24的间隔以下的情况下，绞合线11通过后述的第二工序的加压成型而在线圈的径向扁平。即，由于在绞合线11的剖面中长边沿着径向，所以不用增大绞合线11的剖面积(外径)，而能够实现绞合线线圈1的大径化。因此，能够制造适于EV用的非接触供电系统的、高电感且重量轻的绞合线线圈1。
此外，绞合线11的外径也可以比标志线24的间隔大。在该情况下，如图6所示，预先压延绞合线11而使其扁平，以短径成为线圈的径向的方式进行卷绕。
另外，优选根据绞合线11的卷绕的进行状况，使绞合线11的送出位置变化。具体而言，通过使用横进装置，能够准确地控制绞合线11的送出位置。
由于绞合线11的卷入位置随着匝数增加而变化，所以若使绞合线11的送出位置保持不变，则可能对绞合线11附加张力。本实施方式中，由于根据卷绕的进行状况而使绞合线11的送出位置变化，所以能够可靠地无张力地送入绞合线11。
另外，优选在卷筒2的平面部21配置将绞合线11临时固定的粘接部。例如，在平面部21将作为粘接部的带状的粘接带配置为放射状。由此，已卷绕的绞合线11被临时固定于其位置而不散乱，因此能够容易地按照设计进行卷绕。
另外，如图7所示，若在卷绕后(加压成型后)将作为用于将绞合线11临时固定的粘接部而使用的带状的粘接带12在绞合线线圈1的径向缠绕，则还能够使其兼具保持线圈形状的功能。
在第一工序(卷绕工序)中将绞合线11卷绕结束的状态下，残存有绞合线11的偏离或绞合线11间的间隙、或绞合线11的脱离等情况。即，作为线圈处于有较多缺陷的状态，无法成为平坦且稳定的线圈形状。因此，进行第二工序(加压成型)，将绞合线线圈1加工为所希望的形状。
图8是示出实施方式的绞合线线圈1的制造方法的第二工序的图。
如图8所示，本实施方式中，在第二工序中，利用具有与卷筒2的平面部21对应的圆环形状的加压部件3，对已卷绕的绞合线11在厚度方向上以规定的压力进行加压成型。第二工序中，通过对已卷绕的绞合线11在厚度方向进行加压成型(在径向使其扁平)，从而如图9所示那样，绞合线11的剖面成为矩形。
根据所要求的线圈精度调整第二工序中的加压力。例如，通过将第二工序中的加压力设为0.1MPa以上，可以去掉股线间的凹凸或间隙。另外，通过设为0.5MPa以上，可以使线圈整体整齐地平坦化。并且，若设为5.0MPa以上，则能够使一部分的股线塑性变形而提高占空系数。
为了保持加压成型后的绞合线线圈1的线圈形状，对绞合线线圈1施以规定的处理。
例如，如上述那样，将带状的粘接带在线圈的径向缠绕来固定线圈形状。
另外，例如也可以由自融合线(具有加热时表现粘接力的表层的漆包线)构成绞合线11，在加压成型的同时或加压成型后，以自融合线的融合温度进行加热，来将绞合线彼此粘在一起。
另外，例如也可以对绞合线线圈1的整体涂敷粘接剂来固定线圈形状。在该情况下，优选先对卷筒2涂敷脱模剂。
另外，例如也可以将绞合线线圈1浸渍于浸渍清漆来固定线圈形状。
这样，本实施方式的绞合线线圈1的制造方法包括：将绞合线11无张力地送入具有环状的平面部21、在平面部21的中央形成为圆筒或圆柱状的内径限制部23、和在外周缘竖立而形成的外径限制部22的卷筒2中，并在平面部21以规定的匝数卷绕为螺旋状的第一工序(卷绕工序)；以及利用具有与平面部21对应的形状的加压部件3，对已卷绕的绞合线11在厚度方向上以规定的压力进行加压成型的第二工序(加压成型工序)。
根据这样的制造方法，由于能够高精度地控制线圈形状，因此，能够稳定地批量生产适于EV用的非接触供电系统的、电特性(特别是电感)的偏差极小的绞合线线圈1。另外，由于线圈整体为一体，所以在组装至规定的装置(例如EV用的非接触供电系统)时的操作变得容易。
[实施例]
实施例中，利用实施方式所示的制造方法，以线圈内径：200mm、匝数：35匝来卷绕绞合线，制作出绞合线线圈。调整了线圈外径，以使绞合线的剖面的扁平率为1.10～1.60。实施例1中，使用了股线直径：0.20mm、绞合根数：400根(剖面积：12.6mm2)的绞合线，实施例2中，使用了股线直径：0.11mm、绞合根数：1300根(剖面积：12.4mm2)的绞合线。
[比较例]
比较例中，利用实施方式所示的制造方法，以线圈内径:200mm、匝数：35匝，卷绕绞合线，制作了绞合线线圈。对线圈外径进行了调整，使绞合线的剖面的扁平率为1.10～1.60的范围外。另外，对于绞合线，与上述实施例中使用的不同，使用了股线直径：0.14mm、绞合根数：600根的绞合线(剖面积：9.2mm2)。
对于实施例及比较例中制作的绞合线线圈，测定50kHz下的交流电阻值及电感，对电特性进行了评价。将评价结果在表1～3中表示。
此外，表1～3中的交流电阻值是同样制作的10个绞合线线圈的平均值(mΩ)。另外，电感的偏差是基于同样制作的10个绞合线线圈的测定结果，根据{(最大值)-(最小值)}/(平均值)而计算出的值(％)。另外，对于电感的偏差，为了批量生产而被要求为1％以下，因此将其作为评价基准。
表1
☆:显著良好、◎:极良好、○:良好、×:存在实际使用上的问题
表2
☆:显著良好、◎:极良好、○:良好、×:存在实际使用上的问题
表3
☆:显著良好、◎:极良好、○:良好、×:存在实际使用上的问题
如表1～3所示，在绞合线的剖面的扁平率为1.10～1.60的情况下，交流电阻较低，电感的偏差也为1％以下(实施例1、2)。特别地，在绞合线的剖面的扁平率为1.20～1.40的情况下，得到更低的交流电阻值(实施例1-2～1-5、2-2～2-5)，并且在绞合线的剖面的扁平率为1.25～1.35的情况下，电感的偏差进一步变小(实施例1-3、1-4、2-3、2-4)。
以上，基于实施方式对发明人做出的发明具体地进行了说明，然而本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离其要点的范围进行变更。
例如，绞合线线圈的形状不限于圆环状，也可以是长圆环状、方环状。
应该认为本次公开的实施方式在全部内容中是例示而不是限制性的说明。本发明的范围并非上述说明而由权利要求书所表示，意图包括与权利要求书等同的含义及范围内的全部变更。
在2012年12月17日提出的日本专利申请特愿2012-274578号中包含的说明书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。
Claims (6)
1.一种绞合线线圈，其将绞合线在同一平面上以规定的匝数卷绕为螺旋状而成，该绞合线将多个在导体上镀上了绝缘被膜的漆包线捻合而成，该绞合线线圈的特征在于，
所述绞合线的剖面形状为大致矩形，且所述绞合线的剖面的扁平率、即长边与短边之比为1.10～1.60。
2.根据权利要求1所述的绞合线线圈，其特征在于，
所述绞合线的剖面的扁平率、即长边与短边之比为1.20～1.40。
3.根据权利要求2所述的绞合线线圈，其特征在于，
所述绞合线的剖面的扁平率、即长边与短边之比为1.25～1.35。
4.根据权利要求1所述的绞合线线圈，其特征在于，
所述绞合线的股线直径为0.04～0.25mm、绞合数为300～4000根。
5.根据权利要求1所述的绞合线线圈，其特征在于，
线圈内径为150～250mm、线圈外径为350～600mm、匝数为5～50卷。
6.根据权利要求1所述的绞合线线圈，其特征在于，
所述绞合线的剖面中的长边配置在线圈的径向。
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