JP2000215972A

JP2000215972A - 誘導加熱コイルおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000215972A
Application number: JP11014424A
Authority: JP
Inventors: Shiro Hasegawa; 志朗長谷川; Toshiaki Mori; 利明森
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2000-08-04
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP3792062B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リッツ線を使用しても占積率を向上することが
でき、而も自己形状を保持させて取扱いを容易にすると
共に性能の安定化を図る。【解決手段】加圧ローラ１１によってリッツ線２を平角
状に、素線２１が断線しない加圧力で１次圧延し、この
１次圧延されたリッツ線２に対して所定張力を付与する
と共に、２加圧ローラ１３によって２次圧延した状態で
コイル巻形状に加工して巻回体３′を形成させ、このコ
イル巻形状の巻回体３′のリッツ線２間に接着剤を塗布
した後、当該巻回体３′を球帯状に変形しながら加圧
し、接着剤が固化した後に加圧を解除して巻回体３′を
最終形状である球帯状の巻回体３に形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリッツ線を使用した
誘導加熱コイルおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電磁調理器や電子ジャー炊飯器等
の加熱を主目的とした電気製品には、誘導加熱コイルが
用いられている場合が多い。この誘導加熱コイルは、例
えば電磁調理器においては図９に示すように、トッププ
レート５１の下に設けられている。このトッププレート
５１の上に、鉄やステンレスの鍋５３を載置して誘導加
熱コイル５０に交流電流を流すと交流磁界が生じる。こ
の磁力線ＬＭＦが鍋５３の底５３ａを通る際、無数の渦
電流ＥＣが生じるので、電気抵抗がある鍋５３の底５３
ａは発熱することになる。

【０００３】このような誘導加熱コイル５０を駆動する
には、騒音や振動を防ぐために高周波方式が主流であ
る。しかし、５０KHZ程度の高周波領域では、表皮効果
で電流が導線の表面を流れるようになる結果、有効な電
流が減少する対策として、リッツ線が使用されている。
リッツ線は、個々に絶縁された多くの線を撚って編んだ
撚り線で、表皮効果を減らすことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなリッツ線を使用した誘導加熱コイルでは、単にエナ
メル素線を撚り合わせたものなので、僅かな力で断面形
状が変形したり、また、撚り加工時に発生して残留した
撚りの応力により、成形した誘導加熱コイルが捩じれ変
形を起こしやすく、さらに、整列巻きで多層重ね巻きが
難しくなる等の難点があった。したがって、各電気製品
に組込む際に、コイル形状を適切に保持しなければ上手
く組込むことができなかった。このコイル形状を保持す
るには、巻枠やボビンに巻き込んだ後に接着剤や粘着テ
ープで固定し、コイルユニットとして取扱うことができ
るように加工しなければならないが、完全な製造方法で
はなかった。

【０００５】また、この誘導加熱コイルのリッツ線は、
一定の断面積の中で有効な導体断面積が占める割合を表
す占積率が低くなるので、コイルの基本的な電気的特性
（直流抵抗値、インダクタンス等）の向上が困難になっ
ていた。なお、リッツ線は図１０に示すように、素線を
小束に撚ったものをさらに束ねて撚る複合撚り線（図１
０（ａ））の場合には、すべての素線を同方向に撚る集
合撚り線（図１０（ｂ））に比べて上述のような難点が
少なくなるが、加工工程が長くなるので高価になる難点
があった。また、この複合撚り線でも占積率の低さを改
善することはできなかった。

【０００６】本発明は、このような従来の難点を解決す
るためになされたもので、リッツ線を使用しても占積率
を向上することができ、而も自己形状を保持させて取扱
いを容易にすると共に性能の安定化を図ることができる
誘導加熱コイルおよびその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の誘導加熱コイルは、断面が隙間なく重ね巻き
が可能な形状に圧延されたリッツ線が、コイル巻形状に
積層され且つプレス成形により自己形状が保持される所
定形状の巻回体から成るものである。このように形成さ
れた誘導加熱コイルによれば、リッツ線を使用しても占
積率を向上させることができる。また、自己形状を保持
することができるので、取扱いが容易になる。

【０００８】また、本発明の誘導過熱コイルにおいて巻
回体は、樹脂で固化されたものが好ましい。これによ
り、強固なコイルを製造することができるので、性能の
安定化を図ることができる。また、本発明の誘導加熱コ
イルの製造方法は、リッツ線を隙間なく重ね巻きが可能
な形状に、素線が断線しない加圧力で１次圧延し、この
１次圧延されたリッツ線に対して所定張力を付与すると
共に２次圧延した状態でコイル巻形状に加工して巻回体
を形成させる。これにより、整列を崩すことなくコイル
巻形状に加工することできるので、コイル面積の総和を
大きくすることができ、同時に占積率を高くすることが
可能になる。

【０００９】また、本発明の誘導加熱コイルの製造方法
においては、巻回体のリッツ線間に接着剤を塗布した
後、当該巻回体を所定の形状に変形しながら加圧し、接
着剤が固化した後に加圧を解除して巻回体を最終形状に
形成させる。さらに、本発明の誘導加熱コイルの製造方
法においては、巻回体のリッツ線が自己融着層を形成し
た素線から成る場合には、当該巻回体を所定の形状に変
形しながら素線の自己融着層の融点以上の温度に加熱加
圧し、自己融着層が一体化した後に冷却固化させてから
加圧を解除して巻回体を最終形状に形成させてもよい。
これら製造方法により、占積率を向上することができ、
而も自己形状を保持できる強固なコイルにして取扱いを
容易にすると共に性能の安定化を図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の誘導加熱コイルお
よびその製造方法の実施の一形態について、図面を参照
して説明する。本発明の誘導加熱コイルは図２に示すよ
うに、断面が平角状に圧延されたリッツ線２が積層され
且つ固着されている例えば球帯状の巻回体３から成るも
ので、電子ジャー炊飯器の外釜に設けられている。な
お、リッツ線２には、エナメル素線が用いられているも
のとする。この電子ジャー炊飯器の外釜は、予め低融点
樹脂で射出成形された外釜ベース４ａの所定箇所に、球
帯状の巻回体３から成る誘導加熱コイル１がインサート
品として仮止めされ、これらが一体化するように加熱加
圧されている。このような電子ジャー炊飯器の外釜４に
金属製の内釜（図示せず）を入れ、誘導加熱コイル１に
交流電流を流すと電磁誘導作用によって内釜そのものを
発熱させることができるので、御飯を炊くことができ
る。

【００１１】このように構成された誘導加熱コイル１を
製造するには図１（ａ）に示すような巻回体形成装置１
０が用いられる。まず、一対のローラから成る加圧ロー
ラ１１によってリッツ線２を平角状に素線２１が断線し
ない加圧力で１次圧延する。なお、１次圧延において、
リッツ線２を弱い加圧で平角化すると、僅かな張力で元
に戻ってしまうし、元に戻らない強い加圧力で一気に加
圧すると、素線２１の一部が過度に延伸されて素線切れ
を起こしてしまう。したがって、素線２１の一部が過度
に延伸されて素線切れを起こさないような強さの加圧力
で加圧することが好ましい。この加圧力は、実験により
得られた実験値より求まる。また、集合撚り線を平角化
する際の圧延幅は図３に示すように、１次圧延前のリッ
ツ線２の直径をｄとすると、０．８９ｄ〜４ｄが好まし
い。これにより、重ね巻きしたときに、リッツ線間の隙
間が非常に少なくなる。

【００１２】リッツ線２を１次圧延後、リッツ線２に対
して所定張力を付与すると共に２次圧延した状態でコイ
ル巻形状に加工して巻回体３′を形成させる（図１
（ａ））。具体的には、１次圧延されたリッツ線２をコ
イル巻きできる最小限の力で張力コントロールする。張
力コントロールは、ボビンサプライの送出し、巻線機の
引張りトルクおよび各圧延時の抵抗によるバランスで決
まるが、必要に応じて補助動力を用いてもよい。また、
リッツ線２のコイル巻きはボビン１２によって行い、こ
のボビン１２に対して圧接させることができる加圧ロー
ラ１３によって、ボビン１２に巻き取られるリッツ線２
を２次圧延する。この加圧ローラ１３はエアシリンダ１
４のシリンダ軸１４ａに固定されているので、エアシリ
ンダ１４を駆動させることにより所定の加圧力でリッツ
線２を圧延することができる。

【００１３】なお、リッツ線２を平角化せずに而もコイ
ル巻きにおいて張力コントロールを行わないと、図４に
示すように、圧延しながらコイル巻きしても整列が崩れ
てしまう。また、リッツ線２を平角化し而もコイル巻き
において張力コントロールを行っても、２次圧延せずに
コイル巻きを行うと、図５に示すように、リッツ線間に
隙間ができるので、馴染みが悪い巻回体になってしま
う。したがって、リッツ線２を平角状に、素線２１が断
線しない加圧力で１次圧延し、この１次圧延されたリッ
ツ線２に対してコイル巻きできる最小限の張力を付与す
ると共に２次圧延した状態でコイル巻形状にして巻回体
３′を形成させることにより、図６に示すように、整列
を崩すことなくコイル巻形状に加工することできるの
で、コイル面積の総和を大きくすることができ、同時
に、占積率を高くすることが可能になる。なお、リッツ
線２は楔形や三角形等、隙間なく重ね巻きが可能な形状
ならば、どのような形状に圧延してもよい。

【００１４】次に、リッツ線２間に接着剤を塗布した
後、当該巻回体３′を球帯状に変形しながら加圧し、接
着剤が固化した後に加圧を解除して巻回体３′を最終形
状に形成させる。具体的には、図１（ｂ）に示すよう
に、巻回体３′を最終目的の球帯状に変形させることが
できるコア型１５Ａとキャビティ型１５Ｂとから成る成
形型１５が用いられる。また、接着剤としては、体積変
化が少なく耐熱性がよく無溶剤で熱硬化型の材料、例え
ば、エポキシ系、シリコーン系の一部、ポリイミド系等
が好ましい。このような接着剤が塗布された巻回体３を
キャビティ型１５Ｂに嵌め込んでコア型１５Ａを徐々に
嵌合させると、巻回体３′は徐々に球帯状へと変化す
る。この際、型締め圧は所望の形状・寸法を割り出す実
験により得られた実験値より求まる。そして、接着剤が
固化するのに必要な時間が経過後に、この成形型１５を
型開きすれば、強固な誘導加熱コイル１を得ることがで
きる。

【００１５】なお、本発明の実施の一形態によれば、コ
イル巻形状に加工して巻回体を形成させるのに、図１
（ａ）に示すような巻回体形成装置１０が用いられてい
たが、これに限らず、リッツ線を平角状に、素線が断線
しない加圧力で１次圧延し、この１次圧延されたリッツ
線に対してコイル巻きできる最小限の張力を付与すると
共に２次圧延した状態でコイル巻形状にして巻回体を形
成させることができれば、どのような装置でもよい。

【００１６】また、本発明の実施の一形態によれば、リ
ッツ線にエナメル素線を用いていたが、これに限らず、
自己融着層を形成した素線でもよい。この場合、コイル
巻形状に加工された巻回体を球帯状に変形しながら素線
の自己融着層の融点以上の温度に加熱加圧し、自己融着
層が一体化した後に冷却固化させてから加圧を解除して
巻回体を最終形状に形成させることになる。これによ
り、強固な誘導加熱コイルを製造できる。なお、自己融
着層の材質としては、エポキシ系や耐熱ポリエステル系
が溶剤等で軟化させる必要がなく、而も耐熱性がよくな
るので、好適である。

【００１７】さらに、上述した本発明の実施の各形態に
よれば、コイル巻形状に加工された巻回体の最終形状を
球帯状にしていたが、これに限らず、電気製品の使用目
的に応じて種々な形状に変形させても、本発明の目的は
達せられる。

【００１８】

【実施例】さらに、本発明の実施の一形態に記述した誘
導加熱コイルと、従来の素線の断面が円形の集合撚り線
から成るリッツ線を用いた誘導加熱コイルとを比較し
た。比較した結果、占積率が３０〜５０％向上すること
がわかった。また、誘導加熱コイルのインダクタンスＬ
は図７に示すように、ΣＳを１ターン毎のコイル面積の
総和、Ｎを巻数、ｌをコイルの厚み、Ｒを抵抗値とする
と、

【００１９】

【数１】

【００２０】によって、その大きさを比較推定できるの
で、本発明の誘導加熱コイルの巻数と従来の誘導加熱コ
イルの巻数とを同じにすると、図８に示すように、本発
明の誘導加熱コイルのコイル面積の総和が大きくなり、
而もコイルが圧縮され有効厚みを小さくできる。したが
って、磁力線の発生能力等の電気的特性が向上すると共
に、電気的特性のばらつきが小さくなり安定化すること
がわかった。さらに、リッツ線の素線束自体に強い成形
のくせが残ることからコイル形状が崩れにくくなるの
で、その後の取扱いが容易になることがわかった。

【００２１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の誘導加
熱コイルおよびその製造方法によれば、予めリッツ線を
隙間なく重ね巻きされたコイル巻形状に予備成形し、こ
のコイル巻形状に予備成形された巻回体を、精密な成形
型などで自己形状を保持できるレベルまで加圧成形する
と共に樹脂や自己融着により固化することができるの
で、占積率を向上することができ、而も自己形状を保持
させて取扱いを容易にすると共に性能の安定化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導加熱コイルの製造方法の実施の一
形態を示す図で、（ａ）は予備成形の説明図、（ｂ）は
最終成形の説明図。

【図２】本発明の誘導加熱コイルが使用される電子ジャ
ー炊飯器の外釜を示す組立構成図。

【図３】本発明の誘導加熱コイルの製造方法の１次圧延
におけるリッツ線の形状を示す説明図。

【図４】本発明の誘導加熱コイルの製造方法に不備があ
る場合のリッツ線のコイル巻きの状態を示す説明図。

【図５】本発明の誘導加熱コイルの製造方法に不備があ
る場合のリッツ線のコイル巻きの状態を示す説明図。

【図６】本発明の誘導加熱コイルの製造方法におけるリ
ッツ線のコイル巻きの状態を示す説明図。

【図７】誘導加熱コイルの巻回状態を示す説明図。

【図８】本発明の誘導加熱コイルと従来の誘導加熱コイ
ルとの比較説明図。

【図９】従来の誘導加熱コイルを使用した電磁調理器を
示す構成図。

【図１０】リッツ線の撚り状態を示す図で、（ａ）は複
合撚り線の説明図、（ｂ）は集合撚り線の説明図。

【符号の説明】

１・・・・・誘導加熱コイル２・・・・・リッツ線３・・・・・球帯状の巻回体（所定形状の巻回体）３′・・・・・コイル巻形状の巻回体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K059 AA08 AB04 AD15 AD28 AD32 AD39 AD40 CD44 CD52 CD55 CD63 CD66 CD73

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面が隙間なく重ね巻きが可能な形状に圧
延されたリッツ線が、コイル巻形状に積層され且つプレ
ス成形により自己形状が保持される所定形状の巻回体か
ら成ることを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】前記巻回体は、樹脂で固化されたことを特
徴とする請求項１記載の誘導加熱コイル。
【請求項３】リッツ線を隙間なく重ね巻きが可能な形状
に、素線が断線しない加圧力で１次圧延し、この１次圧
延された前記リッツ線に対して所定張力を付与すると共
に２次圧延した状態でコイル巻形状に加工して巻回体を
形成させることを特徴とする誘導加熱コイルの製造方
法。
【請求項４】前記巻回体の前記リッツ線間に接着剤を塗
布した後、当該巻回体を所定の形状に変形しながら加圧
し、前記接着剤が固化した後に加圧を解除して前記巻回
体を最終形状に形成させることを特徴とする請求項３記
載の誘導加熱コイルの製造方法。
【請求項５】前記巻回体の前記リッツ線が自己融着層を
形成した素線から成る場合には、当該巻回体を所定の形
状に変形しながら前記素線の前記自己融着層の融点以上
の温度に加熱加圧し、前記自己融着層が一体化した後に
冷却固化させてから前記加圧を解除して前記巻回体を最
終形状に形成させることを特徴とする請求項３記載の誘
導加熱コイルの製造方法。