JP2007227035A - リッツ線コイル - Google Patents

Abstract

【課題】電気特性の異なったリッツ線を保有し、その組み合わせでコイル特性を微調整することにより、安定した電気特性を有するリッツ線コイルを提供する。
【解決手段】多数の絶縁素線１２を撚り合せたリッツ線１４を複数層に巻回してなるリッツ線コイルであって、異なる電気特性を有する複数本のリッツ線１４を組み合わせて並列巻きした。異なる電気特性を有する複数のリッツ線１４を組み合わせたことにより、コイルとして安定した電気特性が得られる。リッツ線１４の電気特性は、抵抗値、インダクタンスである。これはリッツ線１４を構成する絶縁素線の仕上がり外径や構成材料に依存する。絶縁素線の仕上がり外径や構成材料は、予め製造ロット毎にデータとして把握できている。従ってこのデータを利用することにより、リッツ線１４の電気特性を把握できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導加熱方式を採用している発熱機器等で用いられるリッツ線コイルに関する。

従来からこの種のリッツ線コイルは、所定数の絶縁素線を束ね所定のピッチで撚り合わせてなるリッツ線を複数層のコイルに巻回して製造される（特許文献１参照）。
コイルはあらゆる目的にて幅広く一般使用されているが、その中で電磁誘導加熱にて使用されるコイルは高周波での使用が要求されている。高周波コイルとして使用されている電線は、その断面積の合計が同じであれば単線よりも複線（例えば、束線）が有利である。リッツ線のように、素線径が細く束数が多い線材が使用されている方がより有利である（特許文献２参照）。

ところで、コイルを製作する上で不可欠な材料である絶縁素線（一般的にはエナメル線）は製造ロット毎に若干ながらばらつきを有している。その絶縁素線の仕上がり外径は一般的に製造条件等の影響により、ある許容範囲内でばらついてしまう。リッツ線は複数本の絶縁素線（単線）を撚り合わせた束線であるため、１本の素線径の僅かなばらつきがリッツ線の仕上がり寸法に大きな影響を及ぼすことがある。リッツ線の仕上がり外径にばらつきがあるということは、コイルの電気特性（抵抗値やインダクタンス）がばらつきを有することになる。

例えば、外径が０．２ｍｍφの絶縁素線を１００本撚り合せてなるリッツ線があるとすると、その特性は０．２ｍｍφの各絶縁素線の特性の１００倍となる。絶縁素線の仕上がり寸法には製造ロットのばらつきがあるため、製造ロットが異なれば、素線特性のばらつきの１００倍がリッツ線の電気特性の考えられる最大のばらつきになる。絶縁素線の撚り数が多くなければそのばらつきは比例して多くなる。
特開平１−２９４３０５号公報 特開２０００−２１５９７２号公報

ここで、従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
コイルの電気特性等のばらつきが小さく（同電気特性の許容範囲が狭い）安定した特性が要求される場合、リッツ線の特性に依存してしまうコイルではその要求を満たすことは困難であった。
本発明は以上の点に着目してなされたもので、電気特性の異なったリッツ線を保有し、その組み合わせでコイル特性を微調整することにより、安定した電気特性を有するリッツ線コイルを提供することを目的とする。

本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
多数の絶縁素線を撚り合せたリッツ線を複数層に巻回してなるリッツ線コイルであって、上記リッツ線は異なる電気特性を有する複数本のリッツ線を組み合わせたものであることを特徴とするリッツ線コイル。

異なる電気特性を有する複数のリッツ線を組み合わせてリッツ線特性のばらつきを低減することにより、安定した電気特性を備えたコイルが得られる。

〈構成２〉
構成１に記載のリッツ線コイルにおいて、上記異なる電気特性を有する複数本のリッツ線は、コイル径方向に組み合わせて並列巻きされたものであることを特徴とするリッツ線コイル。

〈構成３〉
構成１に記載のリッツ線コイルにおいて、上記異なる電気特性を有する複数本のリッツ線を並列に配置した状態でエッジワイズ巻きでコイル軸方向に縦積し、全体形状が直方体状に成型されたものであることを特徴とするリッツ線コイル。

リッツ線特性のばらつきが低減され、安定した電気特性を備えた縦積み型リッツ線コイルが得られる。

〈構成４〉
構成１ないし３のいずれかに記載のリッツ線コイルにおいて、上記リッツ線は、２０〜５００本の絶縁素線を撚り合わせたものを横断面矩形にされた角型リッツ線であることを特徴とするリッツ線コイル。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は実施例１のリッツ線コイルの一部を示す説明図である。
実施例１のリッツ線コイル１０は、異なる電気特性を有する２本のリッツ線１４Ａ、１４Ｂが組み合わされてコイル径方向に並列巻きされたものである。すなわち、図１（ａ）に示すように、互いに異なる電気特性を有する２本のリッツ線１４Ａ、１４Ｂを並列に組み合わせたものを１単位とし、これをコイル径方向に、例えば、３回巻きしている。なお、リッツ線１４Ａ、１４Ｂは、図１（ｂ）に示すように、２０〜５００本、好ましくは５０〜３００本の絶縁素線１２を適当なピッチで撚り合せて横断面矩形に成型された角型リッツ線である。

リッツ線１４Ａ、１４Ｂは、周知のものであるが、例えば次のようにして製造される。先ず、銅線などの導体上に、ポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂などの絶縁塗料の塗布焼付層を設けた通常のエナメル線を製造する。このエナメル線の表面に、上記したような樹脂を含有する塗料を塗布焼付けて絶縁素線とする。この絶縁素線を多数本適当なピッチで撚り合わせた後、成形ローラなどにより所望の断面平角状に圧縮成形する。リッツ線コイルは、上記したリッツ線１４Ａ、１４Ｂをコイル径方向に巻回することにより構成される。

リッツ線１４Ａ、１４Ｂの電気特性は、抵抗値、インダクタンスである。これはリッツ線を構成する絶縁素線の仕上がり外径や構成材料に依存する。絶縁素線の仕上がり外径や構成材料は、予め製造ロット毎にデータとして把握できている。従ってこのデータを利用することにより、各任意のリッツ線１４Ａ、１４Ｂの電気特性を把握することができる。

本発明においてリッツ線として角型リッツ線を使用した場合には次の効果が得られる。これを図２で説明する。図２（ａ）に示すように断面形状の異なる大、中、小の３本のリッツ線１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを組み合わせて１本の角型リッツ線とした場合には、図２（ｂ）に示す断面形状となる。最悪のケースでも、図２（ｃ）に示す断面形状となる。すなわち、２本以上のリッツ線を組み合わせたときに、形が整っていない各リッツ線を組み合わせて１本の角型リッツ線とすることにより、コイルとしてみたとき形状が安定することになる。

図４に、１本の角型リッツ線３１をコイル径方向に３回巻回してなるコイル３０を示している。このコイルは従来構造のリッツ線コイルである。これに対して、本発明のリッツ線コイルは、図１（ａ）に示すように、本来１本のリッツ線を２本以上のリッツ線で構成されている。すなわち、製造ロット毎にその特性が把握できている撚り数の少ないリッツ線を準備しておき、絶縁素線の製造ロットの違いによる特性のばらつきが大きくなってしまったものに対して相対的な特性を有するリッツ線と組み合わせる。組み合わせはコイル製作時に並列に配置することにより行う。通常、リッツ線送り出し用ボビンは１個であるが、本発明のリッツ線コイル製造時には、リッツ線送り出し用ボビン数を２個以上の複数とし、その複数ボビンから同時供給されたリッツ線を並列に巻回する。

従来のリッツ線コイルの特性（外径寸法や電気特性）は、材料である絶縁素線すなわち、リッツ線の特性を直接反映してしまうものであった。これに対して、相対的な特性を有するリッツ線どうしを組み合わせて並列巻きにてコイル製作することにより、コイルの特性のばらつきが抑えられる。

図３は本発明の実施例２を示す斜視図である。
図３に示したリッツ線コイル２０は、３組のリッツ線２２を使用した３層縦積型コイルである。このコイルは、３組のリッツ線２２の各組がそれぞれ、図１（ｂ）に示すように、互いに異なる電気特性を有する２本のリッツ線を組み合わせて並列に配置したものである。なお、リッツ線２２は、図１（ｂ）に示すように、２０〜５００本、好ましくは５０〜３００本の絶縁素線を適当なピッチで撚り合せて横断面矩形に成型された角型リッツ線である。リッツ線２２は２本以上を並列に組み合わせてもよい。

リッツ線コイル２０は、３組の角型リッツ線２２を幅広面を横一列に並べた状態でエッジワイズ巻きでコイル軸方向に縦積し、全体形状が直方体状に成型されている。コイル周囲の任意箇所には押えテープ２４が巻き付けられている。この押えテープ２４は、成型後のリッツ線コイルを一時的あるいは長期間に亘って所定のコイル形状を保持するもので、耐熱性を有しかつ肉厚の薄いものであることが望ましい。

このような縦積型コイルでも、リッツ線特性のばらつきが低減され、安定した電気特性を備える。

実施例１のリッツ線コイルを示す図で、（ａ）は同コイルの一部を示す説明図、（ｂ）は同コイルのリッツ線を拡大して示す断面図である。 リッツ線コイルを構成する角型リッツ線の断面図である。 実施例２のリッツ線コイルを示す斜視図である。 従来のリッツ線コイルを構成するリッツ線の一部を示す説明図である。

符号の説明

１０ リッツ線コイル
１２ 絶縁素線
１４Ａ、１４Ｂ リッツ線

Claims (4)

1. 多数の絶縁素線を撚り合せたリッツ線を複数層に巻回してなるリッツ線コイルであって、
   前記リッツ線は異なる電気特性を有する複数本のリッツ線を組み合わせたものであることを特徴とするリッツ線コイル。
2. 請求項１に記載のリッツ線コイルにおいて、
   前記異なる電気特性を有する複数本のリッツ線は、コイル径方向に組み合わせて並列巻きされたものであることを特徴とするリッツ線コイル。
3. 請求項１に記載のリッツ線コイルにおいて、
   前記異なる電気特性を有する複数本のリッツ線を並列に配置した状態でエッジワイズ巻きでコイル軸方向に縦積し、全体形状が直方体状に成型されたものであることを特徴とするリッツ線コイル。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のリッツ線コイルにおいて、
   前記リッツ線は、２０〜５００本の絶縁素線を撚り合わせたものを横断面矩形にされた角型リッツ線であることを特徴とするリッツ線コイル。

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