JP2009218399A - 集合コイル体及び集合コイル体の製造方法、モータ、リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流による損失を低減できると共に、放熱性の良い集合コイル体及び集合コイル体の製造方法、集合コイル体をコイルとして用いたモータ及びリアクトルの提供を課題とする。
【解決手段】絶縁被覆導線１１を巻線機を用いてコイルに巻回する際、コイルの直径が徐々に増加するように巻回することで、コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃを成形する。その後コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃを同心円状に嵌め合わす際、隣接するコイル間に放熱シート２０ａ、２０ｂを介在させることを特徴とする集合コイル体１及び集合コイル体１の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のコイルを一体化させてなる集合コイル体及び集合コイル体の製造方法、集合コイル体をコイルとして用いたモータ及びリアクトルに関する。

複数のコイルを一体化させてなる集合コイル体及び該集合コイル体を電気用巻線とするものとしては、下記特許文献１がある。下記特許文献１は、電気用巻線、電気用巻線の製法及び製造装置に関する発明で、複数のコイルを同心円状に順次嵌合することでコイルを一体化させる技術が開示されている。
特開２００５−２０９９１６号公報

上記特許文献１に示す発明では、巻線の表面積を増大させて高周波電流が流れる表面近くの電流集中を緩和できるというメリットがある。
しかし、放熱対策が為されていないことから、放熱性が悪いという問題があった。

そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、渦電流による損失を低減できると共に、放熱性の良い集合コイル体及び集合コイル体の製造方法、集合コイル体をコイルとして用いたモータ及びリアクトルの提供を課題とする。

本発明の集合コイル体は、絶縁被覆導線からなる複数のコイルが同心円状に嵌め合わされており、且つ各コイル間には放熱シートが介在されていることを第１の特徴としている。

上記本発明の第１の特徴によれば、絶縁被覆導線からなる複数のコイルが同心円状に嵌め合わされて集合コイル体となる構成としてあることから、複数のコイルに電流を分散させることができ、渦電流による損失を低減できる。更に各コイル間には放熱シートが介在されている構成としてあることから、放熱性の良い集合コイル体とすることができる。

また本発明のモータは、上記本発明の第１の特徴に記載の集合コイル体をコイルとして用いたことを第２の特徴としている。

上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴に係る集合コイル体をコイルとして用いた構成としてあることから、渦電流による損失を低減できると共に、放熱性の良いモータとすることができる。

また本発明のリアクトルは、上記本発明の第１の特徴に記載の集合コイル体をコイルとして用いたことを第３の特徴としている。

上記本発明の第３の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴に係る集合コイル体をコイルとして用いた構成としてあることから、渦電流による損失を低減できると共に、放熱性の良いリアクトルとすることができる。

また本発明の集合コイル体の製造方法は、複数のコイルを同心円状に嵌め合わせて集合コイル体を製造する集合コイル体の製造方法であって、絶縁被覆導線を巻回して径が異なる複数のコイルを成形するコイル成形工程と、複数のコイルを同心円状に嵌め合わせるコイル嵌合工程とを有し、前記コイル嵌合工程におけるコイル嵌合時に嵌め合わせるコイル間に放熱シートを介在させるようにしたことを第４の特徴としている。

上記本発明の第４の特徴によれば、絶縁被覆導線を巻回して径が異なる複数のコイルを成形するコイル成形工程を有する構成としてあることから、径が異なる複数のコイルを効果的に成形することができる。また複数のコイルを同心円状に嵌め合わせるコイル嵌合工程を有する構成としてあることから、複数のコイルを同心円状に効果的に嵌め合わせることができる。またコイル嵌合工程におけるコイル嵌合時に嵌め合わせるコイル間に放熱シートを介在させるようにする構成としてあることから、嵌め合わせるコイル間に確実に放熱シートを介在させることができ、放熱性の良い集合コイル体とすることができる。

本発明の集合コイル体及び集合コイル体の製造方法、集合コイル体をコイルとして用いたモータ及びリアクトルによれば、渦電流による損失を低減できると共に、放熱性の良い集合コイル体及び集合コイル体の製造方法、集合コイル体をコイルとして用いたモータ及びリアクトルとすることができる。

以下の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る集合コイル体及び集合コイル体の製造方法、集合コイル体をコイルとして用いたモータ及びリアクトルを説明し、本発明の理解に供する。しかし以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。

図１は本発明の第１の実施形態に係る集合コイル体の全体斜視図である。図２は本発明の第１の実施形態に係る集合コイル体の分解斜視図である。図３は図１の縦断面図である。図４は本発明の第２の実施形態に係る集合コイル体をコイルとして用いたモータのステータを示す図である。図５は図４の変形例を示す図である。図６は本発明の第３の実施形態に係る集合コイル体をコイルとして用いたリアクトルを示す図である。

先ず図１、図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る集合コイル体１は、複数のコイルを一体化させてなる集合コイル体であり、コイル１０と放熱シート２０とで構成される。

前記コイル１０は、図１、図２に示すように、コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃとで構成される。

前記コイル１０ａ〜１０ｃは、絶縁被覆導線１１を巻回してなるコイルであり、コイル成形工程において絶縁被覆導線１１の巻数を同一巻数とし、直径のみをコイル１０ａ〜１０ｃへと徐々に増加させることで成形する。その後、嵌合工程においてコイル１０ａ〜１０ｃを順次同心円状に嵌め合わす。このようにコイル１０ａ〜１０ｃを順次同心円状に嵌め合わせることで、コイル１０ａ〜１０ｃを一体化させることができると共に、コイル１０ａ〜１０ｃの上下端面を面一とすることができる。よって複数のコイルに電流を分散させることができ、渦電流による損失を低減できると共に、放熱性の良い集合コイル体１とすることができる。
なおコイル嵌合工程におけるコイル１０ａ〜１０ｃの嵌め合わせ順序は、例えばその直径が増加するように嵌め合わせていくもの等があるが、コイル１０ａ〜１０ｃを一体化させることができるものであれば如何なる順序であってもよい。
また嵌め合わされるコイルの数、形状、大きさ等は本実施例のものに限られるものではなく適宜変更可能である。

前記絶縁被覆導線１１は、図１、図２に示すように、断面を円形とする絶縁被覆導線である。絶縁被覆導線１１としては、通常用いられる絶縁被覆導線であれば如何なるものであってもよい。またその断面形状も円形に限る必要はなく、四角形、六角形等、如何なる形状であってもよいし、導径も適宜変更可能である。
コイル成形工程において巻線機を用いて絶縁被覆導線１１を異なる径に巻回することで、コイル１０ａ〜１０ｃが成形される。

前記放熱シート２０は、図１、図２に示すように、放熱シート２０ａ、２０ｂとで構成される。

前記放熱シート２０ａ、２０ｂは、図２に示すように、嵌め合わされるコイル間に介在されるものであり、放熱シート２０ａはコイル１０ａとコイル１０ｂ間に、放熱シート２０ｂはコイル１０ｂとコイル１０ｃ間に介在される。
また放熱シート２０ａの直径は、コイル１０ａの外周よりも大きく、コイル１０ｂの内周よりも小さい。また放熱シート２０ｂの直径は、コイル１０ｂの外周よりも大きく、コイル１０ｃの内周よりも小さい。勿論、放熱シートが伸縮性を有するもの等であれば、この場合に限るものではない。上述の放熱シート２０ａ、２０ｂの直径とは、最終的に集合コイル体１を構成した状態における直径を示すものである。

放熱シート２０ａ、２０ｂとしては、例えばカーボンシート、ゲルシート、シリコンゴムシートを用いることができる。
カーボンシートを用いることで、カーボンシートが有する高い熱伝導率により集合コイル体１の放熱性を向上させることができる。
またゲルシートを用いることで、ゲルシートが有する高い密着性・柔軟性により嵌め合わされるコイル間に生じる空隙をゲルシートで満たすことができ、集合コイル体１の放熱性を向上させることができる。
またシリコンゴムシートを用いることで、シリコンゴムシートが有する高い熱伝導率により集合コイル体１の放熱性を向上させることができることに加え、高い電気特性により嵌め合わされるコイル間の絶縁性を向上させることができる。
このように、放熱シート２０ａ、２０ｂを嵌め合わされるコイル間に介在させることで、主として集合コイル体１の放熱性を向上させることができる。
なお放熱シートとしては上記のものに限る必要はなく、放熱シートとして通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。

またコイル嵌合工程において、放熱シート２０ａ、２０ｂを嵌め合わされるコイル間に介在させた状態でコイル１０ａ〜１０ｃを嵌め合わすことで、図３に示すように、放熱シート２０ａ、２０ｂが隙間３０における隣接する絶縁被覆導線１１の接合部分に生じる鋭角部３０ａに食い込むような状態となる。よって、放熱シート２０として接着性のある放熱シートを用いた場合、コイル１０ａ〜１０ｃの嵌合状態を強固に保持させることができる。従ってコイル１０ａ〜１０ｃを強固に固定することができる。

なおコイル嵌合工程における放熱シート２０ａ、２０ｂのコイル間への介在方法及び集合コイル体１の組み立て順序は、図２を参照して、例えばコイル１０ａ〜１０ｃと放熱シート２０ａ、２０ｂを順次直径が増加する方向へ嵌め合わせていくようなもの等があるが、最終的に集合コイル体１とすることができるものであれば如何なるものであってもよい。
また放熱シート２０の形状は、円形に限らず、楕円形、略矩形状等コイル１０の形状に伴い適宜変更可能である。また放熱シート２０の厚みは、相互に嵌め合わされるコイル間に生じる距離に応じて適宜変更可能である。更に放熱シート２０のコイル軸方向の長さも適宜変更可能であるが、放熱性及び集合コイル体としての嵌合性を考慮すればコイル１０と同じ長さとすることが望ましい。

次に図４を参照して、本発明の第２の実施形態に係るモータのステータ５０について説明する。
ステータ５０は、ラジアルモータのステータであり、集合コイル体１をコイル４０として用いたものである。このように集合コイル体１をコイル４０としてステータ５０に用いる構成とすることで、渦電流による損失を低減できると共に、放熱性を向上させることができるラジアルモータとすることができる。

次に図５を参照して、ステータ５０の変形例であるステータ６０について説明する。
ステータ６０は、アキシャルモータのステータであり、集合コイル体１をコイル４０として用いたものである。このように集合コイル体１をコイル４０としてステータ６０に用いる構成とすることで、渦電流による損失を低減できると共に、放熱性を向上させることのできるアキシャルモータとすることができる。
なお集合コイル体１をコイル４０として用いるモータとしてはラジアルモータ、アキシャルモータに限るものではなく、如何なるモータであってもよい。

次に図６を参照して、本発明の第３の実施形態に係るリアクトル７０について説明する。
リアクトル７０は、集合コイル体１をコイル４０として用いたものである。このように集合コイル体１をコイル４０としてリアクトル７０に用いる構成とすることで、渦電流による損失を低減できると共に、放熱性を向上させることのできるリアクトルとすることができる。

本発明は絶縁コイルとして、各種モータ用コイル、リアクトル用コイル、ハイブリッド自動車用モータ等のモータのステータや変圧器などに利用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る集合コイル体の全体斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る集合コイル体の分解斜視図である。 図１の縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る集合コイル体をコイルとして用いたモータのステータを示す図である。 図４の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る集合コイル体をコイルとして用いたリアクトルを示す図である。

符号の説明

１ 集合コイル体
１０ コイル
１０ａ コイル
１０ｂ コイル
１０ｃ コイル
１１ 絶縁被覆導線
２０ 放熱シート
２０ａ 放熱シート
２０ｂ 放熱シート
３０ 隙間
３０ａ 鋭角部
４０ コイル
５０ ステータ
６０ ステータ
７０ リアクトル

Claims (4)

1. 絶縁被覆導線からなる複数のコイルが同心円状に嵌め合わされており、且つ各コイル間には放熱シートが介在されていることを特徴とする集合コイル体。
2. 請求項１に記載の集合コイル体をコイルとして用いたことを特徴とするモータ。
3. 請求項１に記載の集合コイル体をコイルとして用いたことを特徴とするリアクトル。
4. 複数のコイルを同心円状に嵌め合わせて集合コイル体を製造する集合コイル体の製造方法であって、絶縁被覆導線を巻回して径が異なる複数のコイルを成形するコイル成形工程と、複数のコイルを同心円状に嵌め合わせるコイル嵌合工程とを有し、前記コイル嵌合工程におけるコイル嵌合時に嵌め合わせるコイル間に放熱シートを介在させるようにしたことを特徴とする集合コイル体の製造方法。

Images