JP2005150310A

JP2005150310A - コイル用線材

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Publication number: JP2005150310A
Application number: JP2003384209A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Goto; 芳英後藤; Katsuyoshi Onuma; 勝由大沼; Kenji Morooka; 憲二諸岡; Hirotaka Sato; 浩孝佐藤; Tadashi Oshikiri; 正押切; Daiki Goto; 大樹後藤
Original assignee: Goto Denshi Co Ltd
Current assignee: Goto Denshi Co Ltd
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2005-06-09
Also published as: US7238888B2; EP1531483B1; EP1531483A1; CN1617268A; US20050104708A1; CN100505111C

Abstract

【課題】占積率が向上し安定した巻き線を行うことができ、丸線コイルより高性能なコイルを構成することができ、生産性が向上するコイル用線材を提供する。
【解決手段】断面形状が正方形のコイル用線材の、正方形の断面の四方の隅に円弧状面取り部を設ける。このように面取り部が設けられたコイル用線材の断面積は、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の面積の１．１５倍以上の広さとする。
【選択図】図１

Description

この発明は、断面形状が正方形のコイル用線材に関するものである。

従来のコイル用線材は、そのほとんどの断面形状が円形であることは周知である（以下、断面形状が円形のコイル用線材を「丸線」という）。導体部である丸線を絶縁層によって被覆して丸電線が構成されている。このような丸線を用いてコイルを作製すると、当然のことながら、丸線と丸線との間に空隙が発生し、占積率が下がる欠点を有している。そこで、該欠点を解消するために断面形状が正方形の導体部であるコイル用線材が作製されていることも周知である（以下、断面形状が正方形のコイル用線材を「正方形線」という）。

しかしながら、該正方形線においては、絶縁層を設けることおよびコイル形状にするための巻き線方法が、従来の丸線の作製方法と異なるノウハウが必要であることも周知である。

例えば、正方形線は、断面の四方の隅（「コーナ」という）に均一な絶縁層を得にくいという欠点を有している。我々も既に、該欠点を克服する新たな絶縁層を設ける手法等を提案しており、該コーナの形状が安定した絶縁層を得、更に、量産性を向上させる効果があることが判明している。

一般的に、占積率を向上させるには断面形状は理想的な正方形が好ましい。すなわち、コーナに面取り部｛円弧状面取り部（「Ｒ部」）および直線状面取り部を含む｝を全く設けない形状が好ましい。断面形状が完全に正方形である場合、辺と辺とを密着させて巻くため、該辺がガイドの機能を発揮する。

しかしながら、面取り部の無い完全な正方形線に絶縁層を設けた場合、コーナにおける絶縁層の厚さにバラツキが発生する問題がある。例えば、所定の厚さを有する導電材からなる薄板をスリッタによって所定の幅で切断して得られるところの、一般的にスリット線と称される線材では、コーナの面取り部が発生せず絶縁膜の形成に不利となる微小なバリ類が生じる。該スリット線からなる正方形線に絶縁層を設けた場合、前述の如くコーナにおける絶縁層の厚さにバラツキが発生し、当然、コイル用の線材として好ましくない。更に、絶縁層を設けた場合、完全にコーナの面取り部が無い正方形線では、巻き線工程においてコイル各層への乗り上げ部、例えば、１層目から、２層目への乗り上げ部分で絶縁層が破壊する現象が発生しやすい。

正方形線は、コーナに面取り部が無いことで、コーナ同士が噛み合いやすくなる。一方、面取り部を設けた場合は該面取り部の寸法が大きすぎると、巻き線行程において、いわゆる、コロガリ（転がり）現象という支障が発生し、その結果、丸線以上に占積率が低くなり、性能が落ちる。

この発明は、断面形状が正方形のコイル用線材の改良に関し、従来の丸線とほぼ同等の価格により、高性能、高品質なコイルを得ることができるコイル用線材を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、断面形状が正方形のコイル用線材において、正方形の断面の四方の隅に面取り部が設けられ、前記面取り部が設けられた前記線材の断面積が、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の面積の１．１５倍以上の広さを有することに特徴を有するものである。

請求項２記載の発明は、断面形状が正方形のコイル用線材において、正方形の断面の四方の隅に円弧状面取り部が設けられ、前記面取り部が設けられた前記線材の断面積が、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の面積の１．１５倍以上の広さとなるように、前記円弧状面取り部の円弧の半径の長さが設定されていることに特徴を有するものである。

請求項３記載の発明は、断面形状が正方形のコイル用線材において、正方形の断面の四方の隅に面取り部が設けられ、前記面取り部が設けられた前記線材の断面の外周の全長が、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の円周の１．０９倍以上の長さを有することに特徴を有するものである。

請求項４記載の発明は、断面形状が正方形のコイル用線材において、正方形の断面の四方の隅に円弧状面取り部が設けられ、前記面取り部が設けられた前記線材の断面の外周の全長が、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の円周の１．０９倍以上の長さとなるように、前記円弧状面取り部の円弧の半径の長さが設定されていることに特徴を有するものである。

請求項５記載の発明は、前記正方形の１辺の長さが１ｍｍ以下であることに特徴を有するものである。

この発明によれば下記に示す有用な効果がもたらされる。

正方形線の断面の四方の隅に正方形の１辺の長さに対して最適化した寸法の面取り部を設けた断面形状とすることにより、面取り部の絶縁層の厚さのバラツキが無くなり均一な絶縁層が安定的に得られ、巻き線行程においても支障が無く、更に、従来の丸線を用いたコイル（以下、「丸線コイル」という）よりも占積率が確実に向上し、丸線コイルよりも高性能なコイルを得ることができる。

本発明コイル用線材を用いたコイルの巻き線構造は、丸線コイルより空隙が少ないため、放熱効果および耐熱性を向上することができる。

本発明コイル用線材は、従来の丸線とほぼ同等のコストにより同等の生産性を得ることができる。

次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１〜４は、本発明コイル用線材の実施の形態に係る断面形状を示す説明図であり、面取り部の変化と線材の断面積ならびに断面の周長さの変化を示している。図５は、本発明線材の創作の基本となる正方形線の正方形の断面形状および丸線の円形の断面形状を示す説明図である。

説明のため、図５に示す本発明線材の創作の基本となる正方形線の断面形状を示す正方形３の１辺の長さＤを０．３ｍｍとする。本発明においては、正方形３の１辺Ｄを１ｍｍ以下とすることが望ましい。丸線の断面形状を示す円４の直径Ｄは正方形３の１辺と同じ長さで０．３ｍｍであり、正方形３と円４とを重ね合わせたときにできる円弧状面取り部の半径Ｒは円４の半径であり０．１５ｍｍ（Ｄ／２）となる。

図１に示すように、コイル用電線の導体部を構成する本発明のコイル用線材（以下、「本発明線材」という）においては、１辺がＤの正方形の断面形状を有する正方形線の断面の四方の隅に円弧状面取り部２１が設けられている。本発明線材の断面形状１１の面積は、円４の面積の１．１５倍以上の広さとする。あるいは、本発明線材の断面形状１１の外周の全長を、円４の円周の１．０９倍以上の長さとする。このような断面形状を有する本発明線材（導体部）に絶縁層を被覆してコイル用電線が構成される。

本発明線材の断面形状が本発明範囲を外れた場合、すなわち、断面積が円４の面積の１．１５倍未満、または、外周長さが円４の円周の１．０９倍未満では、歩留まり率が下がり、結果的に生産性が落ちる。また、巻き線行程において線材が正常な整列巻の範疇から外れるいわゆるコロガリ現象が発生し、線材と線材との空隙が丸線の整列巻より多く発生する。なお、本発明線材の断面形状には完全な正方形は含まれない。断面形状が完全な正方形では絶縁層の厚さにバラツキがでるなど「発明が解決しようとする課題」の項で述べた問題が発生する。

図１においては、円４の半径が０．１５ｍｍであるのに対し、円弧状面取り部２１の円弧を構成する円５の半径Ｒは０．１ｍｍである。円５の円周は、正方形３の辺と隅部において接している。円弧状面取り部２１の面積は、図５に示す正方形３と円４とを重ね合わせたときにできる円弧状面取り部の面積よりも小さくなる。すなわち、本発明線材の断面形状１１の面積は円４の面積よりも広くなる。例えば、図１では、断面形状１１の面積が円４の面積の１．１５倍（１５．１％増）となっている。このように、円弧状面取り部２１の円弧の半径Ｒ（円５の半径Ｒ）の長さを設定することにより、コイル用線材の断面形状１１の面積を所望の値とすることができる。図面においてＡは面積を示している。

また、図１において断面形状１１の外周の全長は、円４の円周の１．０９倍（９．１％増）となっている。円弧状面取り部２１の円弧の半径Ｒ（円５の半径Ｒ）の長さを設定することにより、断面形状１１の外周の全長を所望の長さとすることができる。図面において、Ｌは外周の全長を示している。

図２においては、円４の直径Ｄ（０．３ｍｍ）に対し、円弧状面取り部２２の円弧の半径Ｒが０．０６ｍｍであり、断面形状１２の面積が、円４の面積の１．２２倍（２２．８％増）となっている。また、断面形状１２の外周の全長が、円４の円周の１．１６倍（１６．４％増）となっている。

図３においては、円４の直径Ｄ（０．３ｍｍ）に対し、円弧状面取り部２３の円弧の半径Ｒが０．０３ｍｍであり、断面形状１３の面積が、円４の面積の１．２６倍（２６．１％増）となっている。また、断面形状１３の外周の全長が、円４の円周の１．２１倍（２１．９％増）となっている。

図４においては、円４の直径Ｄ（０．３ｍｍ）に対し、円弧状面取り部２４の円弧の半径Ｒが０．０１ｍｍであり、断面形状１４の面積が、円４の面積の１．２７倍（２７．１％増）となっている。また、断面形状１４の外周の全長が、円４の円周の１．２５倍（２５．５％増）となっている。

なお、図示はしないが、面取り部は、直線状面取り部とすることもできる。この場合においても、導体部の断面形状と円４との面積比、あるいは、外周の全長と円４の円周との比が、本発明範囲内となるように設定すればよい。

上記のようにコイル用電線の導体部を構成する正方形線の断面形状を改良して、正方形の断面の四方の隅（コーナ）に面取り部を設けその寸法を最適化することにより、コーナの絶縁層を均一に、且つ、安定的に得ることが可能となる。更に、従来の丸線コイルより占積率が確実に向上するため、丸線コイルより高性能なコイルを得ることができ、巻き線行程においても安定した巻き線を行うことが可能となる。また、生産性に支障をきたすことはない。

次に、この発明を実施例により更に詳細に説明する。

本発明のコイル用線材を用いてスピーカを作製し、従来の丸線を用いて作製したスピーカと比較した。

図５に示す本発明の基本となる正方形線の正方形の断面形状の１辺Ｄの長さを０．１６ｍｍとした。この正方形線を基本とし、図１に示す形状、すなわち、断面積がＤと同じ長さの直径（０．１６ｍｍ）を有する円４の面積の１．１５倍、または、断面形状の外周の全長が円４の円周の１．０９倍となるように正方形の断面の四方の隅に面取り部を設け、このように面取り部を設けた本発明線材（導体部）に絶縁層を被覆してコイル用電線（「本発明例１」という）を調製した。調製されたコイル用電線（以下、「真四角電線」という）の断面形状の面取り部を含む１辺の長さは０．１８５ｍｍであった。そして、この真四角電線を用い、直径約５０ｍｍ、巻き幅５．７４ｍｍ、インピーダンス３．５Ωのスピーカ用コイル（ボイスコイル）を作製し、更に、このボイスコイルを用いてスピーカを作製した。

一方、比較例１は、本発明例１と同じ断面積の円形の丸線（導体部）に絶縁層を被覆して丸電線を調製し、この丸電線を用いて丸線コイルを作製し、他の部品は上記スピーカと全て同じ部品を用いて比較用スピーカを作製した。

そして、両スピーカの性能比較を行った。性能比較は、後述する実施例２と同様の方法により、Ｆ特性測定の中での出力音圧レベル値（ｄＢ）を比較することにより行った。その結果、本発明例１は比較例１よりも０．５ｄＢの音圧向上が得られる効果を確認できた。

図５に示す本発明の基本となる正方形線の断面形状の１辺Ｄの長さを０．１６ｍｍとした。この正方形線を基本とし、実施例１で用いた図１に示すコイル用線材（本発明例１）、断面積が円４の面積の１．２２倍、または、断面形状の外周の全長が円４の円周の１．１６倍となるように四方の隅に面取り部を設けた図２に示すコイル用線材（「本発明例２」という）、断面積が円４の面積の１．２６倍、または、断面形状の外周の全長が円４の円周の１．２１倍となるように四方の隅に面取り部を設けた図３に示すコイル用線材（「本発明例３」という）、および、断面積が円４の面積の１．２７倍、または、断面形状の外周の全長が円４の円周の１．２５倍となるように四方の隅に面取り部を設けた図４に示すコイル用線材（「本発明例４」という）をそれぞれ調製した。調製したコイル用線材に、実施例１と同様に絶縁層を被覆してコイル用電線（真四角電線）を調製した。調製された真四角電線の断面形状の面取り部を含む１辺の長さは０．１８５ｍｍであった。そして、このように調製された本発明例１〜４の真四角電線を用い、実施例１と同様に、直径約５０ｍｍ、巻き幅５．７４ｍｍ、インピーダンス３．５Ωのスピーカ用コイル（ボイスコイル）を作製し、このボイスコイルを用いてスピーカを作製した。

比較例２は、導体部の断面形状である円４の直径を正方形の１辺Ｄ（０．１６ｍｍ）と同じ長さに設定した丸線に絶縁層を被覆して丸電線を調製し、この丸電線を用いて丸線コイルを作製し、他の部品は上記スピーカと全て同じ部品を用いて比較用スピーカを作製した。

そして、両スピーカの性能比較を行った。その結果の周波数特性を図６に示す。図６は、出力音圧レベルと周波数との関係により周波数特性を示すグラフである。図６において、本発明例１は破線により、本発明例２は２点鎖線により、本発明例３は実線（太線）により、比較例２は実線（細線）によりそれぞれ示す。性能比較は、Ｆ特性測定の中での出力音圧レベル値（ｄＢ）を比較することにより行った。図６の周波数の値が３００Ｈｚ、４００Ｈｚ、５００Ｈｚおよび６００Ｈｚを指定周波数箇所とし、この４箇所の出力音圧レベル値（ｄＢ）の平均値をスピーカの感度とし、その平均値を比較することにより行った。

図６に示す本発明例１の感度は８９．７ｄＢ、比較例２は８９．２ｄＢで、本発明例１によれば比較例２よりも約０．５ｄＢの音圧向上を確認できた。

本発明例２の感度は９０．３ｄＢ、比較例２は８９．２ｄＢで、本発明例２によれば比較例２よりも約１．０ｄＢ〜１．５ｄＢの音圧向上を確認できた。

本発明例３の感度は９２．０ｄＢ、比較例２は８９．２ｄＢで、本発明例３によれば比較例２よりも約２．０ｄＢ〜２．５ｄＢの音圧向上を確認できた。

本発明例４の感度は、図示はしないが、比較例２よりも約２．５ｄＢ〜３．０ｄＢの音圧向上を確認でき、概ね理論通りの音圧向上を図ることができた。

以上、実施例１は、本発明のコイル用線材を、導体部の断面積が本発明と同じである丸線と比較し、実施例２は、本発明の創作の基本となった正方形線の１辺と同じ長さの直径を有する円形の断面形状の丸線と比較したが、いずれも、本発明のほうが良好な結果を得られることがわかる。

この発明の実施の形態に係る面取り部の変化と線材の断面積および断面周長さの変化を示す第１の説明図である。この発明の実施の形態に係る面取り部の変化と線材の断面積および断面周長さの変化を示す第２の説明図である。この発明の実施の形態に係る面取り部の変化と線材の断面積および断面周長さの変化を示す第３の説明図である。この発明の実施の形態に係る面取り部の変化と線材の断面積および断面周長さの変化を示す第４の説明図である。本発明線材の創作の基本となる正方形線の正方形の断面形状および丸線の円形の断面形状を示す説明図である。この発明の実施例に係る出力音圧レベルと周波数との関係により周波数特性を示すグラフである。

符号の説明

１１、１２、１３、１４コイル用線材の断面形状
２１、２２、２３、２４円弧状面取り部
３本発明線材の創作の基本となる正方形線の断面形状を示す正方形
４正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円
５円弧状面取り部の円弧を構成する円

Claims

断面形状が正方形のコイル用線材において、正方形の断面の四方の隅に面取り部が設けられ、前記面取り部が設けられた前記線材の断面積が、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の面積の１．１５倍以上の広さを有することを特徴とするコイル用線材。
断面形状が正方形のコイル用線材において、正方形の断面の四方の隅に円弧状面取り部が設けられ、前記面取り部が設けられた前記線材の断面積が、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の面積の１．１５倍以上の広さとなるように、前記円弧状面取り部の円弧の半径の長さが設定されていることを特徴とするコイル用線材。
断面形状が正方形のコイル用線材において、正方形の断面の四方の隅に面取り部が設けられ、前記面取り部が設けられた前記線材の断面の外周の全長が、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の円周の１.０９倍以上の長さを有することを特徴とするコイル用線材。
断面形状が正方形のコイル用線材において、正方形の断面の四方の隅に円弧状面取り部が設けられ、前記面取り部が設けられた前記線材の断面の外周の全長が、前記正方形の１辺と同じ長さの直径を有する円の円周の１．０９倍以上の長さとなるように、前記円弧状面取り部の円弧の半径の長さが設定されていることを特徴とするコイル用線材。
前記正方形の１辺の長さが１ｍｍ以下である請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のコイル用線材。