JP2009064856A

JP2009064856A - 渦巻きコイル

Info

Publication number: JP2009064856A
Application number: JP2007229764A
Authority: JP
Inventors: Chisato Ikeda; 千里池田; Yoshio Ko; 義雄高; Kazumasa Maruyama; 和正丸山; Junichi Fujioka; 潤一藤岡
Original assignee: Totoku Electric Co Ltd
Current assignee: Totoku Electric Co Ltd
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2009-03-26

Abstract

【課題】低コストで製造できると共に渦電流損に起因する高周波損失を低減できる渦巻きコイルを提供する。
【解決手段】扁平につぶした形状で且つ素線が絶縁されている編組線または素線が絶縁されている平編線を、その長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻くか、又は、その短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いた渦巻きコイル。
【効果】普通の編組線または普通の平編線を用いるため、低コストに製造でき、高周波損失を低減できる。長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたコイルは、丸線に比べて同じコイル径に対する巻数を多くすることが出来る。短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたコイルは、同じ断面積の丸線を用いる場合に比べてコイル厚を薄くすることが出来る。
【選択図】図２

Description

本発明は、渦巻きコイルに関し、さらに詳しくは、低コストで製造できると共に主に渦電流損に起因する高周波損失を低減できる渦巻きコイルに関する。

従来、素線を複数本用いて形成した、右回りの螺旋からなる円管状の右螺旋部と左回りの螺旋からなる円管状の左螺旋部とが混在した集合線を加圧して平坦状としたコイル導線を、その長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻回した誘導加熱調理器用加熱コイルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１１５３６８号公報（請求項１２，［００４３］，図１２）

上記従来の誘導加熱調理器用加熱コイルでは、平坦状としたコイル導線を、その長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻回しているため、加熱対象（例えば鍋）のサイズに起因するコイルの外径上の制約があっても、加熱に必要なアンペアターンを１層で確保できる。
しかし、コイル導線が、素線を複数本用いて形成した、右回りの螺旋からなる円管状の右螺旋部と左回りの螺旋からなる円管状の左螺旋部とが混在した集合線を加圧して平坦状とした特殊構造であり、製造コストが高くなってしまう問題点がある。

一方、非接触給電装置用コイル（例えば携帯電話機に使用される非接触の充電装置）では、機器の薄型化、小型化の要求のため、平角線の渦巻きコイルが使用されるが、電力伝送効率を上げるため高周波（例えば１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）で駆動されることから渦電流損が増加し、コイルの発熱が大きくなる問題点がある。

そこで、本発明の目的は、低コストで製造できると共に主に渦電流損に起因する高周波損失を低減できる渦巻きコイルを提供することにある。

第１の観点では、本発明は、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記構成において、扁平につぶした形状の幅／厚さは２以上とする。
上記第１の観点による渦巻きコイルでは、特殊構造の集合線ではなく、扁平につぶした形状の普通の編組線または普通の平編線を用いるため、低コストに製造でき、高周波損失を低減できる。そして、長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻くため、丸線に比べて同じコイル径に対する巻数を多くすることが出来る。

第２の観点では、本発明は、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする誘導加熱用渦巻きコイルを提供する。
上記構成において、扁平につぶした形状の幅／厚さは２以上とする。
上記第２の観点による誘導加熱用渦巻きコイルでは、特殊構造の集合線ではなく、扁平につぶした形状の普通の編組線または普通の平編線を用いるため、低コストに製造でき、高周波損失を低減できる。そして、長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻くため、加熱対象（例えば鍋）のサイズに起因するコイルの外径上の制約があっても、加熱に必要なアンペアターンを１層で確保できる。従って、複数層巻きした場合の近接効果による高周波損失の増加、放熱性の低下、コイル厚さの増加といった不都合が生じず、誘導加熱用として好適である。尚、ここでいう近接効果とは、近接した導体がつくる交流磁界によって導体内に渦電流が発生し高周波での実効抵抗が増加する現象を意味する。

第３の観点では、本発明は、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする非接触型給電装置用渦巻きコイルを提供する。
上記構成において、扁平につぶした形状の幅／厚さは２以上とする。
上記第３の観点による非接触型給電装置用渦巻きコイルでは、特殊構造の集合線ではなく、扁平につぶした形状の普通の編組線または普通の平編線を用いるため、低コストに製造でき、高周波損失を低減できる。そして、長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻くため、給電対象（例えば携帯電話）のサイズに起因するコイルの外径上の制約があっても、加熱に必要なアンペアターンを１層で確保できる。従って、複数層巻きした場合の近接効果による高周波損失の増加、放熱性の低下、コイル厚さの増加といった不都合が生じず、非接触型給電装置用として好適である。尚、ここでいう近接効果とは、近接した導体がつくる交流磁界によって導体内に渦電流が発生し高周波での実効抵抗が増加する現象を意味する。

第４の観点では、本発明は、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする渦巻きコイルを提供する。
上記構成において、扁平につぶした形状の幅／厚さは２以上とする。
上記第４の観点による渦巻きコイルでは、特殊構造の集合線ではなく、扁平につぶした形状の普通の編組線または普通の平編線を用いるため、低コストに製造でき、高周波損失を低減できる。そして、短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻くため、同じ断面積の丸線を用いる場合に比べてコイル厚を薄くすることが出来る。

第５の観点では、本発明は、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする非接触型給電装置用渦巻きコイルを提供する。
上記構成において、扁平につぶした形状の幅／厚さは２以上とする。
上記第５の観点による非接触型給電装置用渦巻きコイルでは、特殊構造の集合線ではなく、扁平につぶした形状の普通の編組線または普通の平編線を用いるため、低コストに製造でき、高周波損失を低減できる。そして、短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻くため、同じ断面積の丸線を用いる場合に比べてコイル厚を薄くすることが出来るので、非接触型給電装置用に好適である。

本発明の渦巻きコイルによれば、低コストで製造できると共に渦電流損に起因する高周波損失を低減することが出来る。

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。

図１は、実施例１に係る渦巻きコイル１００を示す平面図である。
この渦巻きコイル１００は、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線を、その長辺の面が重なる方向に１層レコード巻きしたものである。例えば内径φｉ＝５０ｍｍ、外径φｏ＝２００ｍｍである。
編組線は、外径０．０８ｍｍのエナメル線を１６本編組したものである。

図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。
例えば、編組線を扁平につぶした形状の長辺ｗ＝０．９６ｍｍ、短辺ｔ＝０．２７ｍｍである。

図３は、リボン線をその長辺の面が重なる方向に１層レコード巻きした比較例の渦巻きコイルと、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線をその長辺の面が重なる方向に１層レコード巻きした本発明のコイルの周波数特性である。なお、Ｒｏは直流抵抗である。
本発明の渦巻きコイルでは、高周波領域になっても実効抵抗Ｒｓの増加が小さくなっている。

実施例１の渦巻きコイル１００によれば次の効果が得られる。
（１）特殊構造の集合線ではなく、普通の編組線を用いるため、低コストに製造できる。
（２）扁平につぶした形状の編組線を用い、その長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻くため、丸線に比べて同じコイル径に対する巻数を多くすることが出来ると共に、高周波損失を低減できる。
（３）加熱対象（例えば鍋）のサイズに起因するコイルの外径上の制約があっても、加熱に必要なアンペアターンを１層で確保できる。従って、複数層巻きした場合の近接効果による高周波損失の増加、放熱性の低下、コイル厚さの増加といった不都合が生じず、誘導加熱用（例えば誘導加熱調理器用）として好適である。
（４）給電対象（例えば携帯電話）のサイズに起因するコイルの外径上の制約があっても、給電に必要なアンペアターンを１層で確保できる。従って、複数層巻きした場合の近接効果による高周波損失の増加、放熱性の低下、コイル厚さの増加といった不都合が生じず、非接触型給電装置用として好適である。

図４は、実施例２に係る渦巻きコイル２００を示す平面図である。
この渦巻きコイル２００は、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線を、その短辺の面が重なる方向に１層レコード巻きしたものである。例えば内径φｉ＝５ｍｍ、外径φｏ＝３０ｍｍである。
編組線は、外径０．０８ｍｍのエナメル線を１６本編組したものである。

図５は、図４のＡ−Ａ’断面図である。
例えば、編組線を扁平につぶした形状の長辺ｗ＝０．９６ｍｍ、短辺ｔ＝０．２７ｍｍである。

図６は、リボン線をその短辺の面が重なる方向に１層レコード巻きした比較例の渦巻きコイルと、扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線をその短辺の面が重なる方向に１層レコード巻きした本発明のコイルの周波数特性である。なお、Ｒｏは直流抵抗である。
本発明の渦巻きコイルでは、高周波領域になっても実効抵抗Ｒｓの増加が小さくなっている。

実施例２の渦巻きコイル２００によれば次の効果が得られる。
（１）特殊構造の集合線ではなく、普通の編組線を用いるため、低コストに製造できる。
（２）扁平につぶした形状の編組線を用い、その短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻くため、同じ断面積の丸線を用いる場合に比べてコイル厚を薄くすることが出来ると共に、高周波損失を低減できる。
（３）コイル厚を薄くすることが出来るから、小型軽量が要求される非接触型給電装置用（例えば非接触型携帯電話充電器用）として好適である。

コイル形状保持性の観点から、編組線の素線を融着線とするか、又は、編組線にまとめて融着層を焼き付けるのが好ましい。

絶縁を強化するために、編組線の外周に絶縁テープを巻いてからレコード巻きするか、又は、押出しにより編組線の外周に被覆樹脂被覆を形成してからレコード巻きしてもよい。

素線が絶縁された編組線の代わりに素線が絶縁された平編線を用いてもよい。

本発明の渦巻きコイルは、電磁誘導加熱装置用コイルや非接触給電装置用コイルなどに利用できる。

実施例１に係る渦巻きコイルを示す平面図である。図１のＡ−Ａ’断面図である。比較例のコイルおよび実施例１に係る渦巻きコイルの実効抵抗Ｒｓの周波数特性図である。実施例２に係る渦巻きコイルを示す平面図である。図４のＡ−Ａ’断面図である。比較例のコイルおよび実施例２に係る渦巻きコイルの実効抵抗Ｒｓの周波数特性図である。

符号の説明

１００，２００渦巻きコイル

Claims

扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする渦巻きコイル。
扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする誘導加熱用渦巻きコイル。
扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその長辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする非接触型給電装置用渦巻きコイル。
扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする渦巻きコイル。
扁平につぶした形状であり且つ素線が絶縁された編組線または素線が絶縁された平編線をその短辺の面が重なる方向に渦巻き状に巻いたことを特徴とする非接触型給電装置用渦巻きコイル。