JP3881520B2 - コイル装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ,発電機,トランス等の電気機器に用いて好適な導線を巻回したコイル部を有するコイル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、コイル装置の要部を構成するコイル部は、巻線抵抗をできるだけ小さくすることが、電気機器の低損失化及び小型化を図る上で有利となる。したがって、コイル部は、このコイル部を収容する設計上の空間を無駄なく占有することが求められる。
【0003】
図8に、従来のコイル装置50、即ち、モータを構成する固定子鉄心51のコア部51c…に巻回した磁極用のコイル部52…を有するコイル装置50を示す。例示のコイル装置50は、丸導線52wを、コイル部52を収容する設計上の空間Srを埋めるように巻回したものであり、空間Srは、外側(固定子鉄心51側)ほど広がる形状を有するため、丸導線52wの巻回数(ターン数)も外側ほど多くしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のコイル装置50は、次のような問題点があった。
【0005】
第一に、丸導線52wの巻回によりコイル部52を構成するため、空間Srに対するコイル部52の占積率が低くなり、特に、コイル部52の外周部52sにおける丸導線52wの整列性が悪化し、占積率が大きく低下する。
【0006】
第二に、丸導線52wは複数段に積層されるため、放熱性が低下し、丸導線52wで発生した熱による巻線抵抗のさらなる上昇を招く。
【0007】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、コイル部を収容する設計上の空間に対するコイル部の占積率を高めて、電気機器の低損失化及び小型化を図るとともに、コイル部の放熱性を高めて、熱により巻線抵抗が上昇する不具合を回避することができるコイル装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、モータを構成する固定子鉄心11のコア部12…に導線を巻回した磁極用のコイル部2…を有するコイル装置1を構成するに際して、角形導線Wを巻回して一層巻のコイル部2…を構成するとともに、コイル部2…を収容する外側(固定子鉄心11側)ほど広がる設計上の空間Sを埋めるようにコア部12…の外側(固定子鉄心11側)ほど角形導線Wを広幅に形成し、角形導線Wの断面Aの形状を巻回位置により異ならせたことを特徴とする。
【0009】
これにより、角形導線Wの断面Aの形状は、コイル部2を収容する空間Sの制約に対応し、巻回位置により異なるため、丸導線を巻回した際に問題となる占積率の低下が回避されるとともに、コイル部2の一層巻が可能となり、丸導線を複数段に積層した際に問題となる放熱性の低下が回避される。
【実施例】
【0010】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【0011】
まず、本実施例に係るコイル装置1の構成について、図1及び図2を参照して説明する。
【0012】
図1は、モータの界磁部20を示す。11は筒形に構成した固定子鉄心であり、この固定子鉄心11の内面側には、周方向に一定間隔おきに配した複数のコア部12…を、固定子鉄心11の中心に向けて固着する。なお、各コア部12…は、例えば、図2に示すように、複数のケイ素鋼板22…を積層して構成することができる。また、各コア部12…の外面には絶縁材により形成したコイルボビン23…を装着し、このコイルボビン23…にコイル部2を巻回(装着)する。なお、コイルボビン23…は、別途製作したコイル部2を装着するため、分割構造とすることができる。
【0013】
この場合、コイル部2の軸方向の寸法(固定子鉄心11の径方向に対する寸法)は、コア部12により制約されるとともに、径方向の寸法(固定子鉄心11の周方向に対する寸法)は、コア部12…同士の間隔を二等分した設計上の空間Sの形状に制約される。実施例における各コア部12…は、図1に示すように、固定子鉄心11における湾曲面から中心に向かって突出し、任意のコイル部2を収容する空間Sは、外側(固定子鉄心11側)ほど広がる形状となるため、コイル部2は、この設計上の空間Sを埋めるように設計する。
【0014】
即ち、コイル部2は、一層巻により構成するとともに、空間Sの制約に対応して、角形導線Wの断面形状を巻回位置により異ならせた。したがって、実施例の場合には、図1に示すように、外側(固定子鉄心11側)ほど角形導線Wの幅が広くなる。
【0015】
次に、このようなコイル部2の製作方法について、図3〜図5を参照して具体的に説明する。
【0016】
まず、銅板により形成した図3に示す角形導線Wを用意する。この角形導線Wの断面Aを図4に仮想線で示す。この角形導線Wの厚さtは長手方向に一定である。また、角形導線Wの片辺には、図3に示すように、所定間隔おきに段差D1,D2,D3…を設けることにより長手方向へ順次広幅に形成する。この場合、段差Do(始端),D1,D2…の相互間における間隔L1,L2,L3…は、コイル部2の一ターンとなるように設計する。
【0017】
そして、この角形導線Wを用いてコイル部2を製作する。この場合、製作に際しては、特許第2847640号のコイルの製造方法を利用することができる。即ち、図5に示すように、角形導線Wにおける所定位置(所定区間)を、図4に示す一対の円錐形(テーパ形)の圧延ローラ31,32(巻線機)により圧延することにより、90°に湾曲した湾曲部Wrを形成するとともに、コイルボビン23の外面に嵌合するように、この湾曲部Wrを順次所定間隔おきに形成する。これにより、図2に示すコイル部2を製作することができ、このような製作工程は完全自動化できる。また、絶縁処理は、隣接する角形導線W…間に、ポリエステルフィルムを挿入し、接着剤を塗布しながら角形導線W…を整列させるとともに、コイル部2に電流を流して加熱し、全体を接着固定する。
【0018】
この後、製作したコイル部2にコイルボビン23を挿入し、さらに、コイルボビン23にコア部12を挿入するとともに、コア部12の後端を固定子鉄心11の内面側に溶接等により固着すれば、界磁部20におけるコイル装置1を構成することができる。
【0019】
このような本実施例に係るコイル装置1によれば、図1に示すように、コイル部2の外周部2sが一定角度の傾斜面に沿った形状にできるため、相隣るコイル部2…同士の隙間Sc…を極めて小さくすることができ、設計上の空間Sに対するコイル部2の占積率を、従来のコイル装置、即ち、丸導線を巻回した際の占積率に対して飛躍的に高めることができ、巻線抵抗は、丸導線を巻回した従来の同等品に比べて35〔%〕程度まで下げることができ、モータの低損失化及び小型化を図ることができた。また、コイル部2の一層巻により、コイル部2の放熱性を従来のコイル装置、即ち、丸導線を複数段に積層した際の放熱性に対して飛躍的に高めることができ、熱により巻線抵抗が上昇する不具合も回避できた。
【0020】
他方、図6及び図7には、本発明の変更実施例に係るコイル装置1を示す。図6の変更実施例は、角形導線Wの厚さtを長手方向に沿って異ならせた点が図1の実施例と異なる。即ち、図1の実施例では、長手方向の厚さtが一定となる角形導線Wを用いたが、図6の変更実施例では、角形導線Wの幅が広くなるほど厚さtが薄くなるようにした。これにより、角形導線Wの断面積(断面A)に着目した場合、図1の実施例では、コイル部2の外側(固定子鉄心11側)ほど断面積が大きくなるが、変更実施例では、角形導線Wの断面積が、コイル部2の巻始めと巻終わりでほぼ等しくすることができる。したがって、図6の変更実施例は、コスト面では不利になるものの、角形導線Wの長手方向において巻線抵抗(放熱性)の均一化を図れる利点がある。
【0021】
また、図7の変更実施例は、任意のコイル装置1、例えば、任意のインダクタンス装置に適用した場合を示し、特に、設計上の空間Sが樽形の場合を示す。このように、本発明に係るコイル装置1は、任意の形状を有する設計上の空間Sに対しても容易に適用することができる。なお、図6及び図7において、図1と同一部分には、同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【0022】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例(変更実施例)に限定されるものではなく、細部の構成,形状,材料,数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更,追加,削除することができる。
【0023】
【発明の効果】
このように、本発明に係るコイル装置は、角形導線を巻回して一層巻のコイル部を構成するとともに、コイル部を収容する外側(固定子鉄心側)ほど広がる設計上の空間を埋めるようにコア部の外側(固定子鉄心側)ほど角形導線を広幅に形成し、角形導線の断面形状を巻回位置により異ならせたため、次のような顕著な効果を奏する。
【0024】
(1) 設計上の空間に対するコイル部の占積率を、従来のコイル装置に対して飛躍的に高めることができ、電気機器の低損失化及び小型化を図ることができる。
【0025】
(2) コイル部の一層巻が可能になるため、コイル部の放熱性を従来のコイル装置に対して飛躍的に高めることができ、熱により巻線抵抗が上昇する不具合を回避することができる。
【0026】
(3) コイル部を、モータを構成する固定子鉄心のコア部に導線を巻回した磁極用のコイル部を有するコイル装置に適用したため、特に、モータの低損失化及び小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施例に係るコイル装置の断面構成図、
【図2】図1中X位置における断面図、
【図3】同コイル装置におけるコイル部に使用する角形導線の側面図、
【図4】同コイル部を製作する際の製作方法の説明図、
【図5】同コイル部を製作する際の製作方法の他の説明図、
【図6】本発明の変更実施例に係るコイル装置の断面構成図、
【図7】本発明の他の変更実施例に係るコイル装置の断面構成図、
【図8】従来の技術に係るコイル装置の断面構成図、
【符号の説明】
1 コイル装置
2 コイル部
W 角形導線
S 設計上の空間
A 角形導線の断面
11 固定子鉄心
12… コア部
Claims (1)
- モータを構成する固定子鉄心のコア部に導線を巻回した磁極用のコイル部を有するコイル装置において、角形導線を巻回して一層巻のコイル部を構成するとともに、前記コイル部を収容する外側(固定子鉄心側)ほど広がる設計上の空間を埋めるように前記コア部の外側(固定子鉄心側)ほど前記角形導線を広幅に形成し、前記角形導線の断面形状を巻回位置により異ならせたことを特徴とするコイル装置。
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