JP2019192785A - Mold coil, mold coil manufacturing apparatus, and manufacturing method of the mold coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモールドコイル、モールドコイル製造装置およびモールドコイルの製造方法に関し、特に大容量変圧器に用いられるモールドコイル、当該モールドコイルの製造装置および当該モールドコイルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a molded coil, a molded coil manufacturing apparatus, and a molded coil manufacturing method, and more particularly to a molded coil used in a large-capacity transformer, the molded coil manufacturing apparatus, and the molded coil manufacturing method.
薄い金属平板にエッチング処理を施すことにより渦形状のコイルを形成し、これに樹脂材料を含浸などさせてモールドコイルを形成する技術が、たとえば特開平9−283361号公報(特許文献1)に開示されている。上記方法によりコイルを形成することにより、導線のスプリングバックによるコイルの変形を抑制することができる。特開平9−283361号公報においては、コイルの巻回方向に交差する幅が2分割された構成とされている。すなわち当該公報においては、コイルのターン毎に2つの細導線が並列する構成とされている。 A technique for forming a coil coil by forming a spiral coil by etching a thin metal flat plate and impregnating it with a resin material is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-283361 (Patent Document 1). Has been. By forming the coil by the above method, deformation of the coil due to the springback of the conducting wire can be suppressed. In Japanese Patent Laid-Open No. 9-283361, the width intersecting with the winding direction of the coil is divided into two. That is, in this publication, two thin conductor wires are arranged in parallel for each turn of the coil.
しかし特開平9−283361号公報においては、コイルのターン毎の各導線同士の境界と、各ターン内にてさらに幅方向に分割される細導線同士の境界との幅が同一であると推定される。コイルの各ターン内の細導線同士はほぼ同電位であるが、隣り合うターンの各導線同士の間にはターン1周分の電位差が生じている。このため隣り合うターン間の隙間が同一ターン内の細導線間の隙間と同様に狭ければ、隣り合うターン間の電流が短絡する恐れがある。 However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-283361, it is presumed that the width of the boundary between the conductors for each turn of the coil and the boundary between the thin conductors further divided in the width direction in each turn are the same. The The thin conductors in each turn of the coil have substantially the same potential, but a potential difference corresponding to one turn is generated between the conductors of adjacent turns. For this reason, if the gap between adjacent turns is as small as the gap between thin wires in the same turn, the current between adjacent turns may be short-circuited.
また特開平9−283361号公報においては、金属平板が薄いため、エッチング処理により渦形状を形成可能である。しかし回転体、変圧器などの特に大電流を扱うコイルを薄い金属平板から形成した場合、必要な導線の断面積を確保できない。そこで厚い金属平板を用いた場合、エッチングにより渦形状のコイルを形成することが困難である。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-283361, since a metal flat plate is thin, a vortex shape can be formed by an etching process. However, when a coil that handles a particularly large current, such as a rotating body or a transformer, is formed from a thin metal plate, the necessary cross-sectional area of the conducting wire cannot be secured. Therefore, when a thick metal flat plate is used, it is difficult to form a vortex-shaped coil by etching.
本発明は以上の課題に鑑みなされたものである。その目的は、所望の形状を保ち、大電流大電圧を扱うことが可能であり、コイルの隣り合うターン間の隙間での電流の短絡を抑制することが容易なモールドコイルおよびその製造方法、ならびに当該モールドコイルの製造装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems. Its purpose is to maintain a desired shape, handle a large current and a large voltage, a mold coil that can easily suppress a short circuit of current in a gap between adjacent turns of the coil, and a manufacturing method thereof, and It is providing the manufacturing apparatus of the said mold coil.
本発明のモールドコイルは、コイル板と、絶縁物とを備えている。コイル板は金属平板からなり、複数のターンを有する渦形状の導線を含む。絶縁物はコイル板の表面を覆う。上記導線は、並列に配置された複数の細導線の集合したものである。渦形状に配置された導線における複数のターン間の第1の距離が、複数のうち1つのターン内における複数の細導線間の第2の距離よりも広い。 The molded coil of the present invention includes a coil plate and an insulator. The coil plate is made of a metal flat plate and includes a vortex-shaped conductor having a plurality of turns. The insulator covers the surface of the coil plate. The conducting wire is a collection of a plurality of thin conducting wires arranged in parallel. A first distance between a plurality of turns in a conductive wire arranged in a vortex shape is wider than a second distance between a plurality of thin conductive wires in one turn among the plurality of turns.
本発明のモールドコイル製造装置は、充填容器と、絶縁物供給装置と、真空装置とを備える。充填容器はコイルを収納可能である。絶縁物供給装置はコイル板が収納された状態で充填容器内に絶縁物を供給することによりコイル板に絶縁物を配置可能である。真空装置は充填容器内を真空状態にさせる。 The mold coil manufacturing apparatus of the present invention includes a filling container, an insulator supply device, and a vacuum device. The filling container can accommodate the coil. The insulator supply device can dispose the insulator on the coil plate by supplying the insulator into the filling container in a state where the coil plate is accommodated. A vacuum device makes the inside of a filling container into a vacuum state.
本発明のモールドコイルの製造方法は以下の工程を備えている。まず金属平板を加工することにより、複数のターンを有する渦形状の導線を含むコイル板が形成される。コイル板の表面に絶縁物が配置される。コイル板を形成する工程は、渦形状に配置された導線における複数のターン間が第1の距離を有するように金属平板を加工することにより導線を形成する工程と、導線を複数の細導線に分割する工程とを含む。第1の距離は、分割する工程において1つのターン内に形成される複数の細導線間の第2の距離よりも広い。 The method for manufacturing a molded coil according to the present invention includes the following steps. First, by processing a metal flat plate, a coil plate including a spiral conductive wire having a plurality of turns is formed. An insulator is disposed on the surface of the coil plate. The step of forming the coil plate includes a step of forming a conductive wire by processing a metal flat plate so that a plurality of turns in the conductive wire arranged in a vortex shape has a first distance, and the conductive wire is converted into a plurality of thin conductive wires. Dividing. The first distance is larger than the second distance between the plurality of thin conductive wires formed in one turn in the dividing step.
本発明によれば、コイルの複数のターン間の第1の距離が細導線間の第2の距離よりも広いため、コイルの隣り合うターン間の隙間での電流の短絡を抑制することが容易となる。また本発明のモールドコイル製造装置およびモールドコイルの製造方法によれば、大電流および大電圧であり、積層される各コイル間の絶縁機能が確保された高信頼性のモールドコイルを形成可能である。 According to the present invention, since the first distance between the plurality of turns of the coil is wider than the second distance between the thin conductive wires, it is easy to suppress a short circuit of current in the gap between adjacent turns of the coil. It becomes. Further, according to the molded coil manufacturing apparatus and the molded coil manufacturing method of the present invention, it is possible to form a highly reliable molded coil having a large current and a large voltage and ensuring an insulating function between the laminated coils. .
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態1.
まず本実施の形態のモールドコイルを構成する各部材の配置態様について、図1を用いて説明する。なお図1は、実施の形態1におけるモールドコイルを構成する各部材の配置態様を示す概略斜視図である。図1を参照して、本実施の形態のモールドコイルを構成する各部材が積層された積層コイル10Pは、複数のコイル板2および絶縁物3を備えている。具体的には、たとえば図1においては互いに間隔をあけて積層された4枚のコイル板2と、それらの各コイル板2の間の領域に配置される絶縁物3を備えている。しかし単一のモールドコイルに含まれるコイル板2の数はこれに限らず任意である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
First, an arrangement mode of each member constituting the molded coil of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an arrangement mode of each member constituting the molded coil in the first embodiment. With reference to FIG. 1, a laminated
たとえば4枚のコイル板2は、銅などの導電性の金属平板に渦形状が形成されたものである。このためコイル板2は平板形状を有しており、その平面視における中央部には空洞が形成されている。絶縁物3は一般公知の樹脂などの絶縁材料が、複数積層されるように配置されるコイル板2のそれぞれの間に挟まれるように配置されている。絶縁物3が挟まれることにより、複数積層される各コイル板2間の積層方向に関する接触が妨げられる。これにより、積層方向に関して隣接するコイル板2間の短絡が抑制される。
For example, the four
図1の積層コイル10Pにおける積層されるコイル板2間の絶縁物3は、形成されるモールドコイルのコイル板2の表面を全体的に封止するように覆う絶縁物3の一部であってもよい。このような積層されるコイル板2間の絶縁物3を以下においては第1の絶縁物3Aと呼ぶ。あるいはコイル板2間の絶縁物3は、封止する前にあらかじめ挟まれるように配置された絶縁性を有するシート部材であってもよい。このように積層されるコイル板2間に挟まれるシート部材としての絶縁物3を以下においては第2の絶縁物3Bと呼ぶ。
The
なお図1の積層コイル10Pは、後述のモールドコイルが形成される前の各部材が分離された状態でどのように配置されているのかを示している。つまり図1においては複数重なるコイル板2の間に絶縁物3が挟まれることを見やすくするために、絶縁物3は複数のコイル板2の間に互いに間隔をあけて挟まれるように示されている。また各部材の厚みは考慮せず実物に比べて限りなく薄いものとして示している。しかし実際のモールドコイルは図1のようにコイル板2と絶縁物3とが互いに間隔をあけて配置される構成とは異なり、以下の図2に示す態様を有している。
In addition, the
次に図2〜図7を用いて、本実施の形態のモールドコイルについて説明する。図2は、実施の形態1におけるモールドコイルの第1例の外観態様を示す概略斜視図である。図2を参照して、本実施の形態における実際のモールドコイル11は、一定の厚みを有するコイル板2と、絶縁物3とを備える構造物である。図2中の絶縁物3は、図1の積層コイル10Pの絶縁物3に対応する。図2のモールドコイル11では複数(たとえば4枚)のコイル板2が互いに間隔をあけて積層され、それぞれの間、およびそれぞれの外形の外側の表面に図1の絶縁物3が供給された態様となっている。
Next, the molded coil according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic perspective view showing an external appearance of a first example of the molded coil in the first embodiment. Referring to FIG. 2, an actual molded
したがってコイル板2間の絶縁物3が第1の絶縁物3Aである場合、絶縁物3は積層方向に関して隣り合う1対のコイル板2の間にて当該コイル板2の主表面に接触するように重畳し、さらにコイル板2と絶縁物3とが重畳した全体の表面を覆うような態様を有している。すなわち第1の絶縁物3Aを含むモールドコイル11においては、図1に示すように各コイル板2の間に挟まれる絶縁物3と、積層されたコイル板2の全体を外側から覆う絶縁物3とが、一体として形成されている。すなわちモールドコイル11は、金属平板からなる複数のコイル板2と、当該コイル板2の表面を覆う絶縁物3とを備えている。
Therefore, when the
一方、コイル板2間の絶縁物3が第2の絶縁物3Bである場合、図2の絶縁物3は、あらかじめコイル板2と第2の絶縁物3Bとが交互に積層された図1の積層コイル10Pの全体の外側の表面を覆うような態様を有している。すなわちこの場合のモールドコイル11においては、コイル板2間の絶縁物3(3B)と、コイル板2の外側の表面を覆う絶縁物3とは、最終的に一体となる場合はあるが、元々は別体として供給されたものである。この場合においても第2の絶縁物3Bはコイル板2間に挟まれることによりコイル板2の表面を覆うといえる。
On the other hand, when the
図3は、実施の形態1におけるモールドコイルの第2例の外観態様を示す概略斜視図である。図2を参照して、本実施の形態の第2例のモールドコイル12は、基本的に第1例のモールドコイル11と同様の構成を有しているため、モールドコイル11と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただしモールドコイル12においてはコイル板2が1枚のみとなっており、コイル板2の表面が絶縁物3により覆われた構成を有している。モールドコイル12における絶縁物3はモールドコイル11における絶縁物3と同様の構成となっている。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an external appearance of a second example of the molded coil in the first embodiment. Referring to FIG. 2, the
図4は、実施の形態1におけるモールドコイルに含まれるコイル板2の外観態様を示す概略平面図である。図5は図4中の点線で囲まれた領域Vの概略拡大断面図である。図4および図5を参照して、実施の形態1のモールドコイル11,12を構成するコイル板2は、ターン間切込み2aにより区画され複数のターンを有する渦形状の導線2bを含んでいる。ここでターンとはコイル板2がコイルとしての導線2bを形成するための渦形状に形成された周回を意味する。すなわち図4のコイル板2は、導線2bが3周回転するように形成されているため3ターンを有する渦形状の導線2bが形成されている。導線2bは3周回転する1本の渦形状を有するコイルとして形成されている。
FIG. 4 is a schematic plan view showing the appearance of the
コイル板2の各ターンを構成する導線2bには、その周回方向に交差する幅方向に関して導線間切込み2cにより区画され複数の細導線2dを有するように構成されている。すなわち導線2bは、複数のターンのうちの1つのターン内にさらに、幅方向に並列に配置された複数の細導線2dを有し、それら複数の細導線2dが集合するように構成されている。一例として図4および図5におけるコイル板2の導線2bは、1つのターン内に4つの細導線2dが集合するように形成されている。ただし導線2bの1つのターン内の細導線2dの数はこれに限らず任意である。
The
特に図5に示すように、コイル板2の渦形状に配置された導線2bにおける複数のターン間の第1の距離Waは、1つのターン内における複数の細導線2d間の第2の距離Wcよりも広い。ここで第1の距離Waは導線2bとして複数(ここでは4つ)の細導線2dが集合した単位同士の間の距離を意味する。また第2の距離Wcは1つの導線2bの中に複数(ここでは4つ)並ぶ細導線2dのうち隣り合う細導線2d間の距離を意味する。
In particular, as shown in FIG. 5, the first distance Wa between the plurality of turns in the
複数の細導線2dの延在方向に沿って延びる側面すなわちターン間切込み2aおよび導線間切込み2cは切削加工、ワイヤー放電加工、型彫り放電加工、およびレーザカット等いずれかの加工方法により形成される。したがってターン間切込み2aに隣接する細導線2dのターン間切込み2aを形成する側面は上記加工方法により形成された切削面となる。また同様に、導線間切込み2cに隣接する細導線2dの導線間切込み2cを形成する側面は上記加工方法により形成された切削面となる。
The side surfaces extending along the extending direction of the plurality of
銅などからなるたとえば矩形状の金属平板4に上記の加工方法によりターン間切込み2aおよび導線間切込み2cが形成される。これにより平板形状のコイル板2が形成される。コイル板2を切り取り残った金属平板4の部分は除去される。これによりコイル板2の、3ターン周回される領域の内側には金属平板4が除去された空洞すなわちコイル板内窓部4cが形成される。コイル板内窓部4cは、積層されたコイル板2間に進入する第1の絶縁物3A、および積層されたコイル板2間に予め配置されるシート状の第2の絶縁物3Bにも同様に形成される。積層されたコイル板2および絶縁物3のコイル板内窓部4cには、モールドコイル11を大容量変圧器などに用いるための鉄心が挿入される。
The
図6(A),(B)は、金属平板4から切り取られた後のコイル板2の平面態様の例を示している。図6(A)を参照して、金属平板4から切り取られたコイル板2は、コイル板内側接続部4aと、コイル板外側接続部4bとを有している。コイル板内側接続部4aは、コイル板2において周回される導線2bの内側の端部である。コイル板外側接続部4bは、コイル板2において周回される導線2bの外側の端部である。図6(A)のコイル板2は、たとえば図4と同様に、コイル板内側接続部4aから導線2bが時計回りに周回してコイル板外側接続部4bに達する。これに対し、図6(B)のコイル板2は、図4とは逆に、コイル板内側接続部4aから導線2bが反時計回りに周回してコイル板外側接続部4bに達する。
6 (A) and 6 (B) show an example of a planar aspect of the
たとえば図2のモールドコイル11のように複数のコイル板2が積層される構成においては、積層方向に関して、図6(A)のコイル板2と図6(B)のコイル板2とが交互に並ぶように配置される。具体的には、たとえばモールドコイル11の最下層に図6(A)のコイル板2が配置されれば、その直上に図6(B)のコイル板2が配置される。両者はたとえば図6(A)の接続部4aと図6(B)の接続部4aとにより接続される。その場合、図6(B)のコイル板2とさらにその直上の図6(A)のコイル板2とは、それぞれの接続部4bにより接続される。このように積層方向に関して、接続部4a同士の接続と接続部4b同士の接続が交互になされることによりモールドコイル11のような複数のコイル板2が積層された構成となる。さらに上記のように形成されたモールドコイル11を複数積層し接続する際にも、上記と同様に、たとえば下側に配置されるモールドコイル11の最上層の接続部4aと、上側に配置されるモールドコイル11の最下層の接続部4aとを接続することができる。このようにすれば、複数のモールドコイル11のそれぞれの内に含まれる各コイル板2の導線2b同士が直列に繋がり、かつ複数のモールドコイル11の導線2b同士が直列に繋がったモールドコイルが構成される。
For example, in the configuration in which a plurality of
なお図6(A)のコイル板2と、図6(B)のコイル板2とは、各図中の上下方向の寸法を二等分する一点鎖線Lに関して互いに対称であることが好ましい。ただし両者は必ずしも一点鎖線Lに関して対称でなくてもよい。たとえばそれぞれのコイル板2のターン数を互いに異なるものとするなど、各コイル板2の平面視における態様を互いに異なるものとしてもよい。
Note that the
ただし複数のモールドコイル11の導線2b同士は以下に説明する図7のように接続されてもよい。図7は本実施の形態において複数のモールドコイル11のそれぞれに含まれる積層されたコイル板2同士の接続態様を示す概略側面図である。図7(A)を参照して、下側に配置されるモールドコイル11の4層積層されるコイル板2のうち最下層のコイル板2の接続部4aと、上側に配置されるモールドコイル11の4層積層されるコイル板2のうち最下層のコイル板2の接続部4aとが接続される。他の各層のコイル板2同士の接続についても上記と同様である。すなわち以上をまとめると、下側に配置されるモールドコイル11内の下側から第n層(nはここでは1以上4以下の整数。以下同じ)のコイル板2の接続部4aと、上側に配置されるモールドコイル11内の下側から第n層のコイル板2の接続部4aとが接続される。このようにすれば、複数のモールドコイル11のそれぞれの内に含まれる各コイル板2の導線2b同士が並列に繋がり、かつ複数のモールドコイル11の導線2b同士が直列に繋がったモールドコイルが構成される。
However, the conducting
図7(B)を参照して、ここでは下側のモールドコイル11内の下側から第n層のコイル板2と上側のモールドコイル11内の下側から第n層のコイル板2とが接続される接続部4a同士が一束となっている。そして当該一束となった個々の接続部4a同士が、スリーブまたは端子などのコイル板接続部品9により接続されてもよい。
Referring to FIG. 7B, here, the n-
なお図7(A),(B)においては接続部4aによりコイル板2同士が接続されるが、接続部4bによりコイル板2同士が接続されてもよい。また図7(A),(B)においては導線2bの延在方向に関して接続部4aに隣接する領域は、それ以外の水平方向に延びるコイル板2の領域に対して約45°の角度を有するように屈曲されている。しかしこれに限らず、たとえば上記角度が約90°となるように屈曲されてもよい。
7A and 7B, the
次に、図8〜図12を用いて、本実施の形態のモールドコイル製造方法、およびモールドコイル製造装置について説明する。 Next, the mold coil manufacturing method and the mold coil manufacturing apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図8(A)は実施の形態1のモールドコイルの製造方法の大筋を示すフローチャートである。図8(A)を参照して、まず図2に示すようなたとえば矩形状であり、厚みのある金属平板4が準備される(S10)。金属平板4はたとえば銅からなる。金属平板4はコイル板2を形成する枚数だけ準備される。個々の金属平板4は、たとえば5mm以上30mm以下の厚みを有する。金属平板4を上記のように比較的厚くすることにより、当該金属平板4から得られるコイル板2の電流の流通方向に交差する断面積を小さくすることができる。このため当該コイル板2を、100MVA以上の高い電力を扱う大容量変圧器に用いることができる。金属平板4は銅などの微小な導電性粒子の高密度な集合体として形成されていることが好ましい。当該金属平板4を加工することにより、複数のターンを有する渦形状の導線2bを含むコイル板2が形成される。
FIG. 8A is a flowchart showing the outline of the method for manufacturing the molded coil according to the first embodiment. Referring to FIG. 8A, first, for example, a
なお仮に図1の絶縁物3として第2の絶縁物3Bを用いる場合には、ここで金属平板4と共に、第2の絶縁物3Bを形成するための絶縁シートが準備される(S10)。ただし図1の絶縁物3として第1の絶縁物3Aを形成する場合には当該絶縁シートの準備は不要である。
If the
絶縁シートは後の工程で絶縁物3として供給する一般公知の樹脂材料と同一の樹脂材料により形成されていることが好ましいが、これとは別の絶縁性の材料により、樹脂材料よりも硬度の高い絶縁板として形成されてもよい。絶縁シート(または絶縁板)は平板形状を有するように準備されることが好ましい。いずれにせよ、絶縁物3A,3Bはたとえば10mm以上30mm以下の厚みを有するように形成されることが好ましい。
The insulating sheet is preferably formed of the same resin material as the generally known resin material to be supplied as the
コイル板2の外形形状については、この時点で、所望の外形寸法になるように切り出され切断されてもよい。図8に示すように、コイル板2を形成する工程においては、金属平板4が切削加工または放電加工される(S20)。これらの他にレーザカット加工がなされてもよい。この加工により金属平板4にターン間切込み2aが形成されることで、たとえば図6(A),(B)に示すように3ターンの導線2bが形成される。導線2bは渦形状に配置される。導線2bにおける複数のターン間は第1の距離Wa(図5参照)を有するように金属平板4が加工される。コイル板2は図6(A)に示すようにコイル板内側接続部4aからコイル板外側接続部4bに向けて導線2bの渦形状が時計回りに周回されるものと、図6(B)に示すようにコイル板内側接続部4aからコイル板外側接続部4bに向けて導線2bの渦形状が反時計回りに周回されるものとがそれぞれ、複数準備される。
About the external shape of the
またコイル板2を形成する工程においては、金属平板4が切削加工、放電加工またはレーザカット加工される。これにより図2に示すように、導線2bに導線間切込み2cが形成される。このため導線2bが複数たとえば4本の細導線2dに分割され、複数の細導線2dが形成される。細導線2dは導線2bと同様に渦形状に配置される。1本の導線2bから分割された複数の隣り合う細導線2d間は第2の距離Wcを有するように加工される。導線2bはその端部であるコイル板内側接続部4aおよびコイル板外側接続部4bの双方において個々の細導線2dに切り離されてもよい。しかし導線2bは接続部4aおよび接続部4bの一方または双方において個々の細導線2dに切り離されずに繋がった状態となるよう、導線間切込み2cが加工されてもよい。この場合、導線2bは個々の細導線2dに分割されても少なくともその端部において各細導線2dが繋がった状態となる。このため各細導線2dを1本の導線2bとしてまとめて取扱いやすくなる。
Further, in the process of forming the
ここで、上記第1の距離Waは、導線2bを分割する工程において1つのターン内に形成される複数の細導線2d間の第2の距離Wcよりも広くなるように上記の加工がなされる。すなわち上記のようにターン間切込み2aと導線間切込み2cとの幅を調整可能なように加工されることが好ましい。ただし第1の距離Wa、第2の距離Wcともに、隣り合う導線2bまたは細導線2d間の絶縁性を確保できる限り、なるべく狭くなるように加工されることが好ましい。なお隣り合う導線2bまたは細導線2d間の絶縁性は、当該領域にも絶縁物3が進入することにより確保される。このようにすれば、その分だけ細導線2dおよび導線2bの幅を広くすることができる。このためコイル板2の導線2bの部分の線占有率が大きくなり、導線2bの延在方向に交差する電流が流れる部分の断面積を大きくすることができる。したがって導線2bに電流が流れることによって発生する熱量およびエネルギ損失を減少させることができる。
Here, the above-described processing is performed so that the first distance Wa is wider than the second distance Wc between the plurality of thin
その他、コイル板2を形成する工程においては、形成されるコイル板2の平面視における内側の領域が切削加工などにより除去され、コイル板内窓部4cが形成されることが好ましい。コイル板内窓部4cの部分は、変圧器のコアである鉄心等が入るための空間となる。
In addition, in the step of forming the
なお、工程(S10)にて絶縁シートが準備された場合には、工程(S20)において、当該絶縁シートが金属平板4と共に切削加工またはレーザ加工により共に切り出され(共切り)てもよい。これにより第2の絶縁物3Bが形成される。この場合、あらかじめ絶縁シートが金属平板4の一方の主表面に貼り付けられた状態で両者が共に切り出されることが好ましい。上記の共切りにより第2の絶縁物3Bを金属平板4に貼り付ける手法を用いれば、特に後述のコイル板2への絶縁物を配置する工程の際に、絶縁物3がターン間切込み2aおよび導線間切込み2cの部分に供給されやすくなる。このためターン間切込み2aおよび導線間切込み2cの部分にボイドが発生する可能性を低減することができる。
In addition, when an insulating sheet is prepared in step (S10), in step (S20), the insulating sheet may be cut out together with the metal
使用状況および接続態様に応じて、絶縁シートはコイル板2のターン間切込み2aおよび導線間切込み2cを含む全体が金属平板4と同様に加工されてもよい。あるいは絶縁シートは外形のみ金属平板4と同様に共切りされてもよい。
Depending on the use situation and the connection mode, the insulating sheet may be processed in the same manner as the metal
その他、本実施の形態の図6(A),(B)に示すコイル板2は、各図中の上下方向の寸法を二等分する一点鎖線Lに関して互いに対称となるように形成されることが好ましい。ただし図6(A),(B)に示す両者は必ずしも一点鎖線Lに関して対称に形成されなくてもよい。
In addition, the
再度図8(A)を参照して、特に図2のモールドコイル11を形成する場合には、複数の積層されるコイル板2同士が接続される(S30)。上記のように図6(A),(B)の2種類のコイルを直列に接続するにせよ、図7(A),(B)の変形例のように並列に接続するにせよ、コイル板内側接続部4aおよびコイル板外側接続部4bにより各コイル板2が接続される。ここで第1の絶縁物3Aを形成する場合には、互いに間隔をあけて複数のコイル板2が積層され接続される。また第2の絶縁物3Bが形成された場合には、第2の絶縁物3Bが積層により隣接する1対のコイル板2の間に挟まれるように複数のコイル板2が重畳するように積層され接続される。これにより積層コイル10Pが形成される。
Referring to FIG. 8A again, particularly when forming the molded
上下方向に積層されるコイル板2同士を接続するために、たとえば図7(A),(B)に示すように、各コイル板2は接続部4a,4bに隣接する領域において上方または下方に屈曲される。その上で、積層方向に隣接する各コイル板2の接続部4aまたは接続部4b同士が接続される。当該接続は、たとえばロウ付け、はんだ付け、超音波接合、圧着、カーボンテープ接着、溶接、爆発圧接からなる群から選択されるいずれかの方法によりなされることが好ましい。
In order to connect the
ただし接続部4a,4bを用いずに以下の方法により接続されてもよい。たとえば接続部4a,4bからコイル板2の周回部分を延長する部材が、コイル板2の主表面にほぼ90°の方向に延びるように接続され配置される。そしてこれらの延長する部材同士を接続することにより、積層されたコイル板2同士が接続されてもよい。
However, it may be connected by the following method without using the connecting
以上の工程(S30)は、コイル板2の間に挟まれる絶縁物3が第1の絶縁物3Aおよび第2の絶縁物3Bのいずれであるかにかかわらず基本的に同様である。
The above process (S30) is basically the same regardless of whether the
次に図8(A)に示すように、充填容器を用いた、コイル板への樹脂の含浸などによる配置(S40)がなされる。すなわち図1および図2に示すように、間隔をあけて複数のコイル板2が積層された状態で、絶縁物3がコイル板2の表面に、たとえば含浸するように供給される。これにより絶縁物3が、各コイル板2の切込み2a,2cの部分および各コイル板2の外縁などコイル板2の表面に配置される。ここで、積層される複数のコイル板2間の絶縁物3が第1の絶縁物3Aとして形成される場合には、積層される複数のコイル板2の間に挟まれた上記の間隔の領域にも絶縁物3が供給される。なお図3に示すようにコイル板2が積層されず1枚のみの場合も同様に、絶縁物3がコイル板2の表面に供給される。
Next, as shown in FIG. 8 (A), an arrangement (S40) is made by impregnating the coil plate with resin using a filling container. That is, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
図9は、工程(S40)においてコイル板2への絶縁物3の供給に用いられるモールドコイル製造装置の第1例、および当該モールドコイル製造装置にコイル板が設置された状態を示す概略図である。図9を参照して、工程(S40)において絶縁物3をコイル板2の表面に配置する際には、モールドコイル製造装置111が用いられる。モールドコイル製造装置111は、充填容器100と、絶縁物供給装置101とを備えている。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a first example of a molded coil manufacturing apparatus used for supplying the
充填容器100は、絶縁物3を供給しようとするコイル板2を収納可能な容器状の部材である。絶縁物供給装置101は、充填容器100内に(積層された)コイル板2が収納された状態で、充填容器100内に絶縁物3を供給することによりコイル板2に絶縁物3を配置可能な部材である。
The filling
充填容器100内には、図9に示すように、第2の絶縁物3Bと併せて複数のコイル板2が積層された積層コイル10Pが設置されてもよい。あるいは充填容器100内には、第1の絶縁物3Aを形成することを前提に互いに間隔をあけて積層された複数のコイル板2のみが設置されてもよい。充填容器100と絶縁物供給装置101とは、絶縁物充填接続部101aにより接続されている。絶縁物供給装置101から一般公知の封止用樹脂材料などの液状の絶縁物3が、絶縁物充填接続部101aを経由して充填容器100内に供給される。
In the filling
図8(B)は積層されたコイル板2間に第1の絶縁物を挟む場合の(S40)の詳細を示している。図8(B)を参照して、第1の絶縁物3Aを形成する場合には、充填容器100内に複数のコイル板2が間隔をあけて積層された状態で(S41A)、絶縁物3が充填容器100内に充填される。すなわち絶縁物3は、複数のコイル板2の間隔の領域、およびコイル板2の表面(外側の表面など)に供給される。これにより絶縁物3としての樹脂材料が複数のコイル板2が積層されたものの表面および内部に含浸するように成形される。つまり複数のコイル板2の積層されたものの間隔の領域には、第1の絶縁物3Aとしての絶縁物3が、コイル板2の外側の絶縁物3と一体として形成される(S42A)。以上のように絶縁物3が配置されることにより、図2に示す態様のモールドコイル11が形成される。
FIG. 8B shows the details of (S40) in the case where the first insulator is sandwiched between the
図8(C)は積層されたコイル板2間に第2の絶縁物を挟む場合の(S40)の詳細を示している。図8(C)を参照して、第2の絶縁物3Bが既に積層されている場合には、複数のコイル板2と複数の絶縁シートとしての第2の絶縁物3Bとが交互に積層された状態で(S41B)、絶縁物3が充填容器100内に充填される。すなわち絶縁物3がコイル板2の表面(外側の表面など)に供給される。これにより絶縁物3としての樹脂材料が複数のコイル板2および第2の絶縁物3Bが積層されたものの表面に含浸するように成形される。このようにしてコイル板2および第2の絶縁物3Bの積層物の表面に絶縁物3が形成される(S42B)。以上のように絶縁物3が配置されることにより、図2に示す態様のモールドコイル11が形成される。なおここでの第2の絶縁物3Bは、積層されたコイル板2と共切りされたものであってもよいし、コイル板2と別工程で切削加工等されたものであってもよい。
FIG. 8C shows the details of (S40) when the second insulator is sandwiched between the
図8(B),(C)のいずれの手法が用いられた場合においても、コイル板内窓部4cの空洞部などに充填された絶縁物3は除去される。これにより、当該除去された空洞に鉄心などを挿入可能となる。
8A and 8C, the
以上のようにコイル板2への樹脂材料などの絶縁物3の供給(S40)は、複数の積層されるコイル板2同士が接続(S30)された後にされることが好ましい。ただし状況に応じて、工程(S40)による絶縁物3が供給された後にコイル板2同士の接続(S30)がなされてもよい。この場合、絶縁物3を供給する際には、後に接続される接続部4a,4bに液状の絶縁物3が付着しないように、カバーまたはテープなどで接続部4a,4bを予め覆う処置がなされた状態で絶縁物3がなされることが好ましい。あるいは先に工程(S40)を行なうことにより接続部4a,4bを覆った絶縁物3を除去した後に工程(S30)がなされてもよい。また第1の絶縁物3Aを形成すべくコイル板2間の間隔をあけて充填容器100内に設置し、樹脂封止(S40)がコイル接続(S30)より先になされる場合には、コイル板2間の間隔を確保するよう各コイル板2が支持された状態で充填容器100内に設置されることが望ましい。
As described above, it is preferable that the
図10は、工程(S40)においてコイル板2への絶縁物3の供給に用いられるモールドコイル製造装置の第2例、および当該モールドコイル製造装置にコイル板が設置された状態を示す概略図である。図10を参照して、工程(S40)において絶縁物3をコイル板2の表面に配置する際には、モールドコイル製造装置112が用いられてもよい。モールドコイル製造装置112は、基本的にモールドコイル製造装置111と同様の構成を有するため同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただしモールドコイル製造装置112は、充填容器100内を真空状態にさせる真空装置102をさらに備える点においてモールドコイル製造装置111と異なっている。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a second example of the molded coil manufacturing apparatus used for supplying the
充填容器100と真空装置102とは、真空装置接続部102aにより接続されている。すなわち充填容器100内の気体が真空装置接続部102aを経由して真空装置102へ吸引される。これにより充填容器100内は真空状態となる。
The filling
すなわちモールドコイル製造装置112を用いた場合、コイル板2に絶縁物3を含浸など配置する工程(S40)においては、充填容器100内にコイル板2が収納され、かつ充填容器100内が真空状態にされた状態で充填容器100内に絶縁物3が供給される。真空装置102は、たとえば充填容器100内を1×10-7Torr以上1×10-3Torr以下のいわゆる高真空と呼ばれる状態とすることが可能な性能を有することが好ましい。モールドコイル製造装置112を用いた場合、充填用域100内を高真空状態としたうえで絶縁物3を含浸および充填される。このため形成されるモールドコイル11などにおいて、コイル板2と絶縁物3との間でのボイドの発生を抑制することができる。
That is, when the mold
図11は、図9および図10の充填容器内の態様を示す概略平面図である。図11を参照して、充填容器100の内部には図9および図10と同様に、モールドコイル11形成前のコイル板2と第2の絶縁物3Bとの積層された積層コイル10P(図1参照)が配置されている。ただし当該積層コイル10Pの部分は間隔をあけて複数のコイル板2のみが積層された、第1の絶縁物3Aが含浸形成される前提の態様であってもよい。
FIG. 11 is a schematic plan view showing an embodiment in the filling container of FIGS. 9 and 10. Referring to FIG. 11, similarly to FIG. 9 and FIG. 10, a
図11に示すように、充填容器100は平面視においてたとえば矩形状を有している。充填容器100は、その内部の各壁面に充填スペーサ100aが設けられていることが好ましい。充填スペーサ100aは、積層コイル10Pのコイル板2などの外形寸法にフィットするように形成されている。言い換えれば充填スペーサ100aは、充填容器100内に収納されたコイル板2などの外縁に隣接する位置に配置されている。これにより、充填容器100内にコイル板2などが設置された状態で充填容器100内に絶縁物3を充填した際に、コイル板2の外縁の表面に過剰な絶縁物3が形成されることが抑制される。すなわち、不要な絶縁物3の消費を抑制することができ、かつモールドコイル11のコイル板2などの平面視における外形形状を整える処理を容易にすることができる。
As shown in FIG. 11, the filling
次に、本実施の形態の作用効果について総括的に説明する。
本実施の形態においては、複数の細導線2dが並列に並んだ幅の広い導線2bを形成する。これにより、導線2bに電流が流れることによって発生する熱量およびエネルギ損失を減少させることができる。
Next, the operational effects of the present embodiment will be described generally.
In the present embodiment, a
また導線2bを細導線2dで分割することにより、導体である細導線2d一本あたりの断面積を小さくすることができ、渦電流損失を低減することができる。
Further, by dividing the
次に、本実施の形態においては図2の第1の距離Waが第2の距離Wcよりも広くされている。導線2b内における導線間切込み2cを挟む1対の隣り合う細導線2d間はほぼ同電位となるのに対し、ターン間切込み2aを挟む1対の隣り合う導線2b間には1ターン分の電位差が生じる。このためターン間切込み2aを挟む1対の隣り合う導線2b間は、導線間切込み2cを挟む1対の隣り合う細導線2d間よりも確実に絶縁させる必要がある。ターン間切込み2aの幅を導線間切込み2cよりも広くすることにより、このことを可能とする。
Next, in the present embodiment, the first distance Wa in FIG. 2 is made wider than the second distance Wc. The pair of adjacent
また本実施の形態においては金属平板4からなるコイル板2が用いられる。このため弦巻ばね状のコイルが用いられる場合に生じ得る、スプリングバック等の変形の問題の発生を回避することができる。以上により本実施の形態によれば、積層される各コイル板2間の絶縁機能が確保され、高電力を扱う大容量変圧器などに適用可能な、高信頼性のモールドコイル11,12を提供できる。
In the present embodiment, a
次に、モールドコイル11の複数の細導線2dの延在方向に沿って延びる、ターン間切込み2aおよび導線間切込み2cの側面は切削面として形成される。すなわち切削加工、放電加工またはレーザカット加工によりコイル板2の導線2b等が形成される。たとえばエッチング処理により導線2b等を形成しようとしても、大容量変圧器用のコイル板2を形成するための厚い金属平板4を加工することができない。つまり上記の切削加工または放電加工などの手法を用い、切削面を形成することにより、大容量変圧器用のコイル板2を形成することが可能となる。
Next, the side surfaces of the
その他、本実施の形態において、絶縁物3を第1の絶縁物3Aとして形成する場合には、複数のコイル板2が間隔をあけて積層された状態で絶縁物3の充填および含浸がなされる。これにより、複数のコイル板2の積層方向に関する間隔の領域に確実に絶縁物3を充填させることができる。
In addition, in the present embodiment, when the
実施の形態2.
図12は、実施の形態2の工程(S40)においてコイル板2への絶縁物3の供給に用いられるモールドコイル製造装置、および当該モールドコイル製造装置にコイル板が設置された状態を示す概略図である。図12を参照して、工程(S40)において絶縁物3をコイル板2の表面に配置する際には、モールドコイル製造装置113が用いられてもよい。モールドコイル製造装置113は、基本的にモールドコイル製造装置111,112と同様の構成を有するため同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただしモールドコイル製造装置113は、充填容器100を傾斜させることが可能な傾斜装置103をさらに備える点においてモールドコイル製造装置111,112と異なっている。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a mold coil manufacturing apparatus used for supplying the
傾斜装置103は水平方向に対して傾斜した面である傾斜面103aを有している。傾斜面103aは、傾斜装置103のうち傾斜しておらず載置面に接するように設置される下面に対してたとえば10°以上30°以下だけ傾斜していることが好ましい。傾斜面103a上に充填容器100が載置される。充填容器100内には実施の形態1と同様に、積層されたコイル板2(および第1の絶縁物3A)が設置されている。これにより充填容器100およびその内部の部材は、水平方向に対して傾斜された状態となる。なお真空装置102により充填容器100内が真空状態とされる工程と、充填容器100および内部の部材が傾斜するように設置される工程との順序は不問である。
The
図12に示すように、真空装置接続部102aは、充填容器100が傾斜されることにより充填容器100の上側に配置される領域に接続されることが好ましい。また絶縁物充填接続部101aは、充填容器100が傾斜されることにより充填容器100の下側に配置される領域に接続されることが好ましい。このようにすれば、真空装置102は、充填容器100の上側に配置される領域から気体を吸引することができる。基本的に充填容器100内の気体である空気は充填容器100内に充填される樹脂材料などよりも比重が軽く上方へ移動する。このため上記のように設置すれば、充填容器100内の気体をスムーズに吸引し、充填容器100内を容易に真空状態とすることができる。
As shown in FIG. 12, it is preferable that the vacuum
以上について本実施の形態は実施の形態1と異なり、他については基本的に実施の形態1と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the present embodiment is different from the first embodiment in the above and the others are basically the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
本実施の形態においては、充填容器100を傾斜させた状態で、特に充填容器100の上方から気体が吸引され充填容器100内が高真空状態とされる。このため充填容器100内および積層されたコイル板2間に気体が残留したとしても、充填容器100内に供給される絶縁物3が各部材間に流れ込みやすくなる。比重の軽い空気が上方から真空装置102に吸引および除去され、比重の重い絶縁物3が下方から充填容器100内に供給されたものが空気の除去された領域に流れ込みやすくなるためである。これによりモールドコイル11などにおけるボイドの発生を抑制することができる。
In the present embodiment, in a state where the filling
実施の形態3.
まず本実施の形態のモールドコイルを構成する各部材の配置態様について、図13を用いて説明する。なお図13は、実施の形態3におけるモールドコイルを構成する各部材の配置態様を示す概略斜視図である。図13を参照して、本実施の形態のモールドコイルを構成する各部材が積層された積層コイル10Qは、図1の実施の形態1における積層コイル10Pと同様の構成を有している。このため図1と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし積層コイル10Qは、積層コイル10Pと同様のコイル板2および絶縁物3の積層配置の上にさらに、絶縁構造物5を備えている。絶縁構造物5の上側の表面には複数の絶縁スペーサ6が互いに間隔をあけて配置されている。上記の絶縁構造物5および絶縁スペーサ6を有する点において、積層コイル10Qは積層コイル10Pと構成上異なっている。
First, an arrangement mode of each member constituting the molded coil of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic perspective view showing an arrangement mode of each member constituting the molded coil in the third embodiment. Referring to FIG. 13, laminated coil 10Q in which the members constituting the molded coil of the present embodiment are laminated has the same configuration as
図13における絶縁構造物5は、絶縁物3と同様に、一般公知の樹脂などの絶縁材料がシート状に形成されたものである。絶縁スペーサ6は絶縁構造物5と同一材料によりなることが好ましいが異なる材料であってもよい。絶縁構造物5は、複数積層されるコイル板2のうち最上層のコイル板2のたとえば上側の主表面上に配置される。図13の積層コイル10Qにおける絶縁構造物5および絶縁スペーサ6は、形成されるモールドコイルのコイル板2の表面を全体的に封止するように覆う絶縁物3の一部であってもよい。このような積層されるコイル板2の上の絶縁構造物5(絶縁スペーサ6を含む)を以下においては第1の絶縁構造物5Aと呼ぶ。
The insulating
あるいはコイル板2の上の絶縁スペーサ6が接合された絶縁構造物5は、封止する前にあらかじめコイル板2の上に重畳するように配置された絶縁性を有するシート部材であってもよい。この場合に絶縁スペーサ6は絶縁構造物5の表面上に突起状に形成され、絶縁構造物5と一体であってもよいし、両者は別体であってもよい。このように積層されるコイル板2の上に配置されるシート部材としての絶縁構造物5(絶縁スペーサ6を含む)を以下においては第2の絶縁構造物5Bと呼ぶ。このことは積層コイル1Pにおいて積層される1対のコイル板2の間に挟まれる絶縁物3と同様である。また積層コイル1Qも積層コイル1Pと同様、モールドコイルの形成前の各部材の配置を見やすくするために意図的に各部材間の間隔を設けている。なお図13においては絶縁構造物5の表面に、コイル板2と電気的に接続される。
Alternatively, the insulating
次に図14〜図15を用いて、本実施の形態のモールドコイルについて説明する。図14は、実施の形態3におけるモールドコイルの第1例の外観態様を示す概略斜視図である。図15は、実施の形態3におけるモールドコイルの第2例の外観態様を示す概略斜視図である。図14を参照して、本実施の形態における実際のモールドコイル13は、複数のコイル板2と、コイル板2の間に挟まれる領域を含むように配置される複数の絶縁物3と、絶縁スペーサ6が接合された平板状の絶縁構造物5とを備える構造物である。図14のモールドコイル13は図2のモールドコイル11と同様に複数(たとえば4枚)のコイル板2が互いに間隔をあけて積層され、それぞれの間、およびそれぞれの外形の外側の表面に図1の絶縁物3が供給された態様となっている。各コイル板2は実施の形態1のコイル板2と同様であり、実施の形態1の作用効果の総括にて説明したように、断面積が大きく渦電流損失が低減されている。モールドコイル13内において積層される各コイル板2同士の接続態様についても実施の形態1と同様である。
Next, the molded coil according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a schematic perspective view showing an external appearance of the first example of the molded coil in the third embodiment. FIG. 15 is a schematic perspective view showing an external appearance of a second example of the molded coil in the third embodiment. Referring to FIG. 14,
図14のモールドコイル13は、積層されたコイル板2のうち図の最上層のコイル板2の上にのみ絶縁構造物5および絶縁スペーサ6が配置されている。これに対し図15のモールドコイル14は、積層されたコイル板2のうち図の最上層のコイル板2の上、および図の最下層のコイル板2の下の双方に絶縁構造物5および絶縁スペーサ6が配置されている。いずれにせよ、本実施の形態のモールドコイル13,14は、コイル板2の少なくとも一方すなわち上側または下側の主表面上に平板状の絶縁構造物5を備えている。絶縁構造物5のコイル板2と接触する側(下側または上側)と反対側(上側または下側)の主表面上には、複数の絶縁スペーサ6が互いに間隔をあけて配置されている。
In the molded
絶縁構造物5の厚みは、積層されるコイル板2の間に挟まれる絶縁物3の部分とほぼ同じ厚みであってもよいが、それよりも厚くてもよい。また絶縁スペーサ6も一定の厚みを有しており、上記絶縁物3の部分とほぼ同じ厚みであっても、それより厚くてもよい。これにより、絶縁スペーサ6が接合された絶縁構造物5全体の厚み、すなわち絶縁構造物5と絶縁スペーサ6との上下方向の厚みの合計は、積層されるコイル板2の間に挟まれる絶縁物3の部分よりも厚い。このため絶縁構造物5および絶縁スペーサ6からなる部分は、積層されるコイル板2の間に挟まれる絶縁物3よりも絶縁性能が高い。
The thickness of the insulating
絶縁スペーサ6は図13〜図15においては絶縁構造物5の一方の主表面上のみに形成されている。しかし絶縁スペーサ6は絶縁構造物5の一方およびその反対側の他方の主表面の双方に形成されてもよい。絶縁スペーサ6は図13〜図15に示すように矩形の平面形状を有していてもよい。しかしこれに限らず、絶縁スペーサ6は三角形、円形、ひし形、ティアドロップ形状などの任意の平面形状を有してもよい。また絶縁スペーサ6の断面形状も任意であり、上記した形状であってもよい。
Insulating
以上について本実施の形態のモールドコイル13,14の構成は実施の形態1,2のモールドコイル11,12と異なり、他については基本的にモールドコイル11,12と同様である。このため同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 The configuration of the molded coils 13 and 14 according to the present embodiment is different from the molded coils 11 and 12 according to the first and second embodiments, and the rest is basically the same as the molded coils 11 and 12. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the description is not repeated.
次に、本実施の形態のモールドコイル製造方法、およびモールドコイル製造装置について説明する。なお本実施の形態においては実施の形態1のモールドコイル11,12に、絶縁スペーサ6が接合された絶縁構造物5が追加で形成される点のみが実施の形態1と異なる。すなわち本実施の形態のモールドコイルの製造方法のフローチャートは基本的に実施の形態1の図8(A),(B),(C)と同様であり、モールドコイルのうち絶縁構造物5および絶縁スペーサ6以外の部分の製造方法は実施の形態1,2と同様である。このため実施の形態1,2と同様である工程についてはその説明を繰り返さない。以下では適宜図8のフローチャートを引用しながら本実施の形態に特有の処理について説明する。
Next, the molded coil manufacturing method and the molded coil manufacturing apparatus of the present embodiment will be described. The present embodiment is different from the first embodiment only in that an insulating
図8(A)を参照して、工程(S10)においては、仮に図13の絶縁スペーサ6を含む絶縁構造物5として第2の絶縁構造物5Bを用いる場合には、ここで金属平板4(および第2の絶縁物3B)と共に、第2の絶縁構造物5Bを形成するための絶縁シートが準備される。ただし図13の絶縁構造物5および絶縁スペーサ6として第1の絶縁構造物5Aを形成する場合には当該絶縁シートの準備は不要である。
Referring to FIG. 8A, in the step (S10), if the second
絶縁構造物5および絶縁スペーサ6としての絶縁シートは、第2の絶縁物3Bを形成するための絶縁シートまたは上記の絶縁板と基本的に同様である。ただし第2の絶縁構造物5Bは、絶縁構造物5となる部分、および絶縁スペーサ6となる部分ともに、コイル板2間の絶縁物3となる部分よりも厚く形成されてもよい。
The insulating sheet as the insulating
図8(A)の工程(S30)については本実施の形態においても基本的に実施の形態1と同様に、各コイル板2が接続される。
In the step (S30) of FIG. 8A, each
図8(A)の工程(S40)について、本実施の形態においても、絶縁構造物5および絶縁スペーサ6以外の部分は図8(B),(C)のいずれかの方法により形成される。ここで第2の絶縁構造物5Bが予め形成された場合には、通常は第2の絶縁物3Bが貼り付けられた複数のコイル板2と共に、あらかじめ図13の積層コイル10Qの態様となるように積層されたものが充填容器内に配置され(S41B)、充填容器内への樹脂供給による絶縁物3が形成される。この絶縁物3は主に複数のコイル板2、第2の絶縁物3Bおよび第2の絶縁構造物5Bが積層されたものの表面に含浸するように成形される。
In the step (S40) of FIG. 8A, also in this embodiment, portions other than the insulating
以下においては本実施の形態の工程(S40)において、第1の絶縁構造物5Aがコイル板2上に形成されることで絶縁構造物5などが形成される場合の形成方法、およびモールドコイル製造装置について、図16〜図20を用いて説明する。
In the following, in the step (S40) of the present embodiment, the first
図16は、実施の形態3の工程(S40)においてコイル板2への絶縁物3の供給に用いられるモールドコイル製造装置、および当該モールドコイル製造装置にコイル板が設置された状態を示す概略図である。図16を参照して、本実施の形態のモールドコイル製造装置114は、工程(S40)において平板状の絶縁構造物5および複数の絶縁スペーサ6を、第1の絶縁構造物5Aとして、コイル板2の少なくとも一方の主表面上に形成することが可能である。モールドコイル製造装置114は基本的に図9のモールドコイル製造装置111と同様の構成を有するため同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただしモールドコイル製造装置114は、絶縁構造物形成部材105を備えている点においてモールドコイル製造装置111と異なっている。絶縁構造物形成部材105は、平板状の絶縁構造物5および複数の絶縁スペーサ6をコイル板2の少なくとも一方の主表面上に形成するための部材である。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a mold coil manufacturing apparatus used for supplying the
図17は、モールドコイル製造装置114に備えられる絶縁構造物形成部材105の構成を示す概略斜視図である。図17を参照して、絶縁構造物形成部材105は、部材基板105aと、複数の成形ピース105bとを有している。部材基板105aは、一方の主表面105cおよびその反対側の他方の主表面105dを有している。部材基板105aは、一方の主表面105cおよび他方の主表面105dがコイル板2の一方の主表面に沿うように拡がっている。すなわち部材基板105aは、主表面105c,105dがたとえばコイル板2の主表面と同様の縦横方向の寸法を有する矩形状またはそれに近い形状であることが好ましい。
FIG. 17 is a schematic perspective view showing the configuration of the insulating
複数の成形ピース105bは、部材基板105aに対する相対位置を変更することが可能な構成を有している。具体的には、部材基板105aには、一方の主表面105cから他方の主表面105dまで部材基板105aを貫通する貫通孔105eが複数、互いに間隔をあけて形成されている。貫通孔105eは、絶縁構造物形成部材105をコイル板2の上などに重ねたときに、コイル板2の導線2bが配置される位置に重なる位置に形成される。
The plurality of molded
複数の成形ピース105bのそれぞれは、部材基板105aの貫通孔105eから突出した第1の状態、および貫通孔105e内に収納された第2の状態のいずれかの状態となるように構成されている。すなわち絶縁構造物形成部材105においては、成形ピース105bと貫通孔105eとは同数形成され、各貫通孔105eに対して1個の成形ピース105bが出し入れ可能な構成となっている。
Each of the plurality of molded
具体的には、特に図17の左右方向の中央部の成形ピース105bは、貫通孔105eから上側に突出した第1の状態の成形ピース105b1となっている。これに対し、特に図17の左方端部および右方端部の成形ピース105bは、貫通孔105e内に収納された第2の状態の成形ピース105b2となっている。各成形ピース105bは、開閉または押引などの任意の手段により、部材基板105aに対し第1の状態または第2の状態を保つよう固定可能である。すなわち部材基板105aに対する各成形ピース105bの相対的な位置が固定可能である。
Specifically, the
再度図16を参照して、ここではモールドコイル製造装置111に対して絶縁構造物形成部材105が備えられたモールドコイル製造装置114が示されている。しかしこれに限らず、モールドコイル製造装置112,113のように真空装置102および傾斜装置103を備え、さらに絶縁構造物形成部材105が備えられたモールドコイル製造装置が用いられてもよい。
Referring to FIG. 16 again, here, a molded
充填容器100内には、図16に示すように、第2の絶縁物3Bと併せて複数のコイル板2が積層された積層コイル10Pが設置されてもよい。あるいは充填容器100内には、第1の絶縁物3Aを形成することを前提に互いに間隔をあけて積層された複数のコイル板2のみが設置されてもよい。以下の特に図18および図19においては、一例として前者のように第2の絶縁物3Bと併せて複数のコイル板2が積層された積層コイル10Pが設置されている。第2の絶縁物3Bは樹脂材料製の絶縁シートでもよいが、それより硬度の高い絶縁板でもよい。
In the filling
図8(C)を再度参照して、第2の絶縁物3Bが既に積層されている場合には、複数のコイル板2と複数の絶縁シートとしての第2の絶縁物3Bとが交互に積層された状態で(S41B)、絶縁物3が充填容器100内に充填される。すなわち絶縁物3がコイル板2の表面(外側の表面など)に供給される。これにより絶縁物3としての樹脂材料が複数のコイル板2および第2の絶縁物3Bが積層されたものの表面に含浸するように成形される。これによりコイル板2および第2の絶縁物3Bの積層物の表面に絶縁物3が形成される(S42B)。
Referring to FIG. 8C again, when the
図18は、上記工程(S42B)を行なう際の絶縁構造物成形部材の配置態様を示す概略断面図である。図19は、図18の状態に対し充填容器内に絶縁物が供給された態様を示す概略断面図である。図18を参照して、図8(C)の工程(S42B)においては、コイル板2と絶縁物3(第2の絶縁物3B)とが交互に積層された積層コイル10P(図1参照)の最上層のコイル板2の上側の主表面上に絶縁構造物形成部材105が設置される。なお図15のモールドコイル14のように、積層コイル10Pの最下層のコイル板2の下側の主表面上にも絶縁構造物5が形成される場合には、積層コイル10Pの最下層のコイル板2の下側の主表面上にも絶縁構造物形成部材105が設置される。すなわちコイル板2の少なくとも一方の主表面上に絶縁構造物形成部材105が設置される。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing an arrangement mode of the insulating structure molded member when performing the above step (S42B). FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing an aspect in which an insulator is supplied into the filling container in the state of FIG. Referring to FIG. 18, in step (S42B) of FIG. 8C,
なお図18に示すように、この工程においては、最上層のコイル板2の上側の主表面などの、コイル板2の一方の主表面と間隔Gをあけて部材基板105aが設置される。最下層のコイル板2の下側の主表面上に絶縁構造物形成部材105を配置する場合も同様に、最下層のコイル板2の下側の主表面と間隔をあけその下側に部材基板105aが設置される。
As shown in FIG. 18, in this step, the
図18に示すように、絶縁物3を充填容器100内に供給する際には、絶縁構造物形成部材105は、複数の成形ピース105bのそれぞれを貫通孔105eから突出した第1の状態、および貫通孔105e内に収納された第2の状態のいずれかの状態となるように調整された状態でなされる。図18においては特に、図の中央部の2つの成形ピース105bは、貫通孔105eから上側に突出した第1の状態となっている。これに対し、特に図18の左方端部および右方端部の成形ピース105bは、貫通孔105e内に収納された第2の状態となっている。
As shown in FIG. 18, when the
このとき絶縁構造物形成部材105は、貫通孔105eから突起した第1の状態の成形ピース105bがコイル板2と反対側を向くように設置される。すなわち図18においては、貫通孔105eから突起した成形ピース105bは部材基板105aよりも上側に配置されるように、コイル板2の上側に絶縁構造物形成部材105が配置される。
At this time, the insulating
図19を参照して、図18のように絶縁構造物形成部材105がコイル板2の少なくとも一方の主表面上に設置された状態で、充填容器100内に絶縁物3が充填される。これにより、実施の形態1などと同様にコイル板2などの表面を覆うように絶縁物3が配置されるとともに、図19における最上層のコイル板2の表面上に絶縁物3が配置される。この絶縁物3は、最上層のコイル板2の表面上においては、コイル板2と部材基板105Aとの間隔Gの部分を埋める絶縁物5Cと、成形ピース105bが第1の状態にあるために空隙となった貫通孔105e内を埋める絶縁物6Cとして配置される。
Referring to FIG. 19, the
図20を参照して、図19のように最上層のコイル板2の表面上への絶縁物5C,6Cの供給が終わった後、絶縁構造物形成部材105を取り除く。絶縁物5C,6Cが液状である場合にはこれを固化させる。これにより絶縁物5Cは絶縁構造物5に、絶縁物6Cは絶縁スペーサ6となる。この製造方法においては絶縁構造物5と絶縁スペーサ6とは同一材料により一体として形成される。
Referring to FIG. 20, after supplying insulators 5C and 6C onto the surface of
次に、図21を適宜参照しながら本実施の形態の作用効果について総括的に説明する。
上記のようにモールドコイル11,12などにおいては幅の広い導線2bを同ターンの複数の細導線2dに分割する。これにより各コイル板2の導線2bの周回長さを短くし、導線2bを流れる電流による電位差を極力小さくする。しかしそれでも、特に大電流を流す大容量変圧器などに当該モールドコイル11,12などが用いられれば、導線2bを流れる電流による電位差が大きくなる場合がある。この場合、複数のモールドコイル11,12を図7などのように積層して接続すれば、積層により隣接する1対のモールドコイル11,12間の電位差が大きくなる。このため積層により隣接する1対のモールドコイル11,12間には、各モールドコイル11,12内の複数積層されるコイル板2間に挟まれる絶縁物3よりも高い絶縁性能を有する絶縁物が配置されることが望まれる。
Next, the effects of the present embodiment will be described generally with reference to FIG. 21 as appropriate.
As described above, in the molded coils 11, 12, etc., the
そこで本実施の形態のモールドコイル13,14は、コイル板2の主表面上に、たとえば絶縁物3から形成された絶縁構造物5と複数の絶縁スペーサ6とが配置される。これが配置されることにより、積層され隣接するモールドコイル13,14間の絶縁性能が、モールドコイル内の個々のコイル板2間に挟まれる絶縁物3の絶縁性能よりも高くなる。これは絶縁スペーサ6の配置により絶縁構造物5と絶縁スペーサ6との厚みの合計値が大きくなり、積層される各モールドコイル13,14間の積層方向の距離を広くすることができるためである。
Therefore, in the molded coils 13 and 14 of the present embodiment, on the main surface of the
なお複数の絶縁スペーサ6が配置されれば、これらの間隔により流路が形成される。この流路は、たとえばモールドコイル13,14が油入り変圧器に用いられる場合に、コイル板2を冷却するための絶縁冷却油が流れる経路として利用可能となる。
If a plurality of insulating
また図17〜図19で説明したように、また本実施の形態においては絶縁構造物形成部材105を備えたモールドコイル製造装置114を用い、上記の方法により第1の絶縁構造物5Aとして絶縁構造物5および絶縁スペーサ6が形成される。これにより、第2の絶縁構造物5Bとしてコイル板2などとは別工程により形成される場合に比べ、少ない工程で容易に、絶縁構造物5および絶縁スペーサ6を形成することができる。
In addition, as described with reference to FIGS. 17 to 19, in the present embodiment, the mold
その他、本実施の形態によれば以下のような作用効果も奏する。図21は実施の形態3における複数のモールドコイル13を積層した状態を示す概略断面図である。図21を参照して、各モールドコイル13の最上部に絶縁スペーサ6が形成され、これらが上下方向に積層されるように接続されている。この場合、たとえば駆動時に積層方向に隣接する1対のモールドコイル13間に互いに引き合う引力が働けば、各モールドコイル13間の間隔が狭くなり両者間に短絡が発生する可能性がある。絶縁スペーサ6が配置されることによりこれを抑制する効果も奏する。
In addition, according to the present embodiment, the following operational effects are also achieved. FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a plurality of molded
ここで各モールドコイル13の複数の絶縁スペーサ6は、平面視においてほぼ重なる位置に配置されることが好ましい。このようにすれば、上記のような互いに引き合う引力による短絡の発生を抑制するよう支持する効果が高まる。つまり図21においては横方向にずれることなく各複数の絶縁スペーサ6が上下方向に一直線上に並ぶことが好ましい。
Here, it is preferable that the plurality of insulating
本実施の形態の絶縁構造物形成部材105を用いたモールドコイル製造装置114および製造方法を適用することにより、絶縁スペーサ6の形成される位置のずれを抑制することができる。また複数のモールドコイル13を積層するように製造すれば、図21中の積層方向に隣接するモールドコイル13のそれぞれの絶縁スペーサ6の位置のG1,G2のようなずれを抑制できる。したがって各モールドコイル13のそれぞれの絶縁スペーサ6は、たとえば図21の上下方向に1列に(一直線上に)間隔をあけて並ぶ。これにより、上記の短絡による絶縁破壊を起こさないようモールドコイル13全体を支持する効果を高めることができる。
By applying the mold
以上に述べた各実施の形態(に含まれる各例)に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。 You may apply so that the characteristic described in each embodiment described above (each example contained in) may be combined suitably in the range with no technical contradiction.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2 コイル板、2a ターン間切込み、2b 導線、2c 導線間切込み、2d 細導線、3,5C,6C 絶縁物、4 金属平板、4a コイル板内側接続部、4b コイル板外側接続部、4c コイル板内窓部、5 絶縁構造物、6 絶縁スペーサ、9 コイル板接続部品、10P,10Q 積層コイル、11,12,13,14 モールドコイル、100 充填容器、100a 充填スペーサ、101 絶縁物供給装置、101a 絶縁物充填接続部、102 真空装置、102a 真空装置接続部、103 傾斜装置、103a 傾斜面、105 絶縁構造物形成部材、105a 部材基板、105b,105b1,105b2 成形ピース、105c 一方の主表面、105d 他方の主表面、105e 貫通孔、111,112,113,114 モールドコイル製造装置。 2 Coil plate, 2a Notch between turns, 2b Conductor, 2c Notch between conductors, 2d Thin conductor, 3, 5C, 6C Insulator, 4 Metal plate, 4a Coil plate inner connection, 4b Coil plate outer connection, 4c Coil plate Inner window, 5 Insulating structure, 6 Insulating spacer, 9 Coil plate connecting part, 10P, 10Q Laminated coil, 11, 12, 13, 14 Molded coil, 100 Filling container, 100a Filling spacer, 101 Insulator supply device, 101a Insulator filling connection portion, 102 vacuum device, 102a vacuum device connection portion, 103 tilting device, 103a tilted surface, 105 insulation structure forming member, 105a member substrate, 105b, 105b1, 105b2 molded piece, 105c one main surface, 105d The other main surface, 105e through-hole, 111, 112, 113, 114 Rudokoiru manufacturing equipment.
Claims (13)
前記コイル板の表面を覆う絶縁物とを備え、
前記導線が、並列に配置された複数の細導線の集合したものであり、
前記渦形状に配置された前記導線における前記複数のターン間の第1の距離が、複数のうち1つの前記ターン内における前記複数の細導線間の第2の距離よりも広い、モールドコイル。 A coil plate made of a metal flat plate and including a spiral conductive wire having a plurality of turns;
An insulator covering the surface of the coil plate;
The conducting wire is a collection of a plurality of thin conducting wires arranged in parallel,
A molded coil, wherein a first distance between the plurality of turns in the conducting wire arranged in the vortex shape is wider than a second distance between the plurality of thin conducting wires in one of the turns.
前記絶縁構造物の前記コイル板と接触する側と反対側の主表面上には複数の絶縁スペーサが配置されている、請求項1または2に記載のモールドコイル。 A flat insulating structure on at least one main surface of the coil plate;
The molded coil according to claim 1, wherein a plurality of insulating spacers are disposed on a main surface opposite to a side that contacts the coil plate of the insulating structure.
前記コイル板が収納された状態で前記充填容器内に絶縁物を供給することにより前記コイル板に前記絶縁物を配置可能な絶縁物供給装置と、
前記充填容器内を真空状態にさせる真空装置とを備える、モールドコイル製造装置。 A filling container capable of storing a coil plate;
An insulator supply device capable of disposing the insulator on the coil plate by supplying the insulator into the filling container in a state in which the coil plate is accommodated;
A mold coil manufacturing apparatus, comprising: a vacuum apparatus that evacuates the filling container.
前記部材基板には、一方の主表面から前記一方の主表面と反対側の他方の主表面まで前記部材基板を貫通する貫通孔が複数、互いに間隔をあけて形成され、
前記複数の成形ピースのそれぞれは、前記貫通孔から突出した第1の状態および前記貫通孔内に収納された第2の状態のいずれかの状態となるよう構成されている、請求項6に記載のモールドコイル製造装置。 The insulating structure forming member includes a member substrate that expands along one main surface of the coil plate, and a plurality of molded pieces that can change positions relative to the member substrate.
The member substrate is formed with a plurality of through holes penetrating the member substrate from one main surface to the other main surface opposite to the one main surface, and spaced apart from each other.
Each of these shaping | molding pieces is comprised so that it may be in any state of the 1st state which protruded from the said through-hole, and the 2nd state accommodated in the said through-hole. Mold coil manufacturing equipment.
前記コイル板の表面に絶縁物を配置する工程とを備え、
前記コイル板を形成する工程は、前記渦形状に配置された前記導線における前記複数のターン間が第1の距離を有するように前記金属平板を加工することにより前記導線を形成する工程と、前記導線を複数の細導線に分割する工程とを含み、
前記第1の距離は、前記分割する工程において1つの前記ターン内に形成される前記複数の細導線間の第2の距離よりも広い、モールドコイルの製造方法。 Forming a coil plate including a spiral conductor having a plurality of turns by processing a metal flat plate; and
Providing an insulator on the surface of the coil plate,
The step of forming the coil plate includes the step of forming the conductive wire by processing the metal plate so that the plurality of turns in the conductive wire arranged in the vortex shape has a first distance; Dividing the conducting wire into a plurality of fine conducting wires,
The method of manufacturing a molded coil, wherein the first distance is wider than a second distance between the plurality of thin conductive wires formed in one of the turns in the dividing step.
前記絶縁物を配置する工程においては、複数の前記コイル板と複数の前記絶縁シートとが交互に積層された状態で、前記絶縁物が前記コイル板の表面に供給される、請求項9に記載のモールドコイルの製造方法。 In the step of forming the coil plate, the metal flat plate and the insulating sheet are both cut or electric discharge processed,
The step of disposing the insulator includes supplying the insulator to the surface of the coil plate in a state where a plurality of the coil plates and a plurality of the insulating sheets are alternately stacked. Method for manufacturing a molded coil.
前記絶縁構造物成形部材は、前記コイル板の一方の主表面に沿うように拡がる部材基板と、前記部材基板に対する位置を変更可能な複数の成形ピースとを含み、
前記部材基板には、一方の主表面から前記一方の主表面と反対側の他方の主表面まで前記部材基板を貫通する貫通孔が複数、互いに間隔をあけて形成されており、
前記絶縁物を配置する工程は、前記コイル板の一方の主表面と間隔をあけて前記部材基板を設置する工程と、前記複数の成形ピースのそれぞれを前記貫通孔から突出した第1の状態および前記貫通孔内に収納された第2の状態のいずれかの状態となるように調整された状態でなされる、請求項8〜12のいずれか1項に記載のモールドコイルの製造方法。
In the step of disposing the insulator, the insulator is disposed on the surface of the coil plate in a state where an insulating structure forming member is disposed on at least one main surface of the coil plate,
The insulating structure molded member includes a member substrate that extends along one main surface of the coil plate, and a plurality of molded pieces that can change positions relative to the member substrate,
The member substrate is formed with a plurality of through-holes penetrating the member substrate from one main surface to the other main surface opposite to the one main surface, and spaced apart from each other.
The step of disposing the insulator includes a step of placing the member substrate at a distance from one main surface of the coil plate, a first state in which each of the plurality of molded pieces protrudes from the through hole, and The manufacturing method of the mold coil of any one of Claims 8-12 made | formed in the state adjusted so that it might be in any state of the 2nd state accommodated in the said through-hole.
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