JP5001369B2

JP5001369B2 - リッツ線コイル

Info

Publication number: JP5001369B2
Application number: JP2009524386A
Authority: JP
Inventors: 永井正弘; 長谷川志朗
Original assignee: SWCC Showa Device Technology Co Ltd
Current assignee: SWCC Showa Device Technology Co Ltd
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: JPWO2009013881A1; US20100193506A1; CN101755482A; WO2009013881A1

Description

本発明は、誘導加熱方式が採用されている発熱機器等に用いられるリッツ線コイルに関する。

従来から誘導加熱等に使用できるリッツ線コイルは周知である（特許文献１参照）。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、素線径が細く素線数が多い線材を使用したり、リッツ線をさらに複数本束ねた線材を用いたりした方がより有利である。

高占積率コイルは巻線後に金型を使用して高圧で押圧成型、すなわち、プレス成型されている。占積率はできるだけ高い方が好ましいが、過度のプレスはリッツ線の素線にダメージを与えるおそれがある。このダメージは素線の断線につながりコイルの電気特性に大きな影響を与える。このため、ある程度余裕のある条件にて成型する必要がある。

素線のダメージを低減するには、素線径を大きく（太く）したり、素線の絶縁被膜を厚くしたり、あるいは成型圧力条件を控えめに設定したりすることが考えられる。

特開２００５−８５５６０号公報

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。

上記リッツ線コイルにおいて、素線径を大きくした場合には、コイルが高周波領域で使用されるときは特性悪化の影響があらわれる。素線の絶縁被膜を厚くした場合には、当然のことながら絶縁材料を多めに使用することからリッツ線製造のコストアップにつながる。成型圧力条件を控えめに設定した場合には、反面効果として目標の高占積率化が不十分となるという難点がある。

また、１本のリッツ線によりなるコイルの場合、リッツ線の撚りの影響により、成型したコイルが反ってしまうという課題がある。

本発明は上記の課題を解消するためになされたもので、高周波領域でも特性悪化の影響がなく、安価にかつ十分な高占積率が得られるリッツ線コイルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成する本発明の第１の態様であるリッツ線コイルは、互いに逆方向に集合撚りした２本のリッツ線が並列巻きでコイル状に成型されて成るリッツ線コイルであって、２本のリッツ線は、並列配置された状態で隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされた状態で巻回されてコイル状に成型されているものである。このような第１の態様である本発明のリッツ線コイルによれば、２本のリッツ線を互いに逆方向に集合撚りすることで、成型されたコイルの反りを低減したり、成型されたコイルが反ってしまうことを防いだりすることができ、また、２本のリッツ線を縦積みにしても、２本のリッツ線が互いに逆方向に集合撚りされ、成型されたコイルの反りを低減したり、成型されたコイルが反ってしまうことを防いだりしているので、リッツ線の断面形状が円形、角形の何れにおいても、より高占積率化された多層巻きコイルを得ることができる。

本発明の第２の態様は第１の態様であるリッツ線コイルにおいて、２本のリッツ線が並列巻きでコイル状に成型された後、金型で所定形状にプレス成型されて成るものである。このような第２の態様である本発明のリッツ線コイルによれば、２本のリッツ線が互いに逆方向に集合撚りされていることにより、プレス成型時にリッツ線の接触する素線同士が平行になることからクロスカットが生じることを防止できる。

本発明の第３の態様は第１の態様又は第２の態様であるリッツ線コイルにおいて、２本のリッツ線は、それぞれ素線数が同数である。このような第３の態様である本発明のリッツ線コイルによれば、２本のリッツ線の素線数を所定数の半数ずつにしたことにより、素線径を大きくしたり素線の絶縁被膜を厚くしたりすることなく、通常１本のリッツ線で成型されるリッツ線コイルとほぼ同じ電気抵抗とすることができる。

本発明の第４の態様は第１の態様乃至第３の態様の何れか１つの態様であるリッツ線コイルにおいて、２本のリッツ線は、配列配置された状態で隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされた状態で巻回するにあたり、当該２本のリッツ線が縦積みされるたびに裏返しするように捻られてコイル状に成型されているものである。このような第４の態様である本発明のリッツ線コイルによれば、２本のリッツ線を重ね巻きや縦積みにしても、２本のリッツ線が互いに逆方向に集合撚りされ、成型されたコイルの反りを低減したり、成型されたコイルが反ってしまうことを防いだりしているので、リッツ線の断面形状が円形、角形の何れにおいても、より高占積率化された多層巻きコイルを得ることができる。

また、上述の目的を達成する本発明の第５の態様であるリッツ線コイルは、複数本のリッツ線が並列巻きでコイル状に成型され、相隣接するリッツ線同士が互いに逆方向に集合撚りされているリッツ線コイルであって、複数本のリッツ線は、並列配置された状態で相隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされた状態で巻回されてコイル状に成型されているものである。このような第５の態様である本発明のリッツ線コイルによれば、第１の態様である本発明のリッツ線コイルと同様に、相隣接するリッツ線を互いに逆方向に集合撚りすることで、成型されたコイルの反りを低減したり、成型されたコイルが反ってしまうことを防いだりすることができる。

本発明の第６の態様は第５の態様であるリッツ線コイルにおいて、複数本のリッツ線が並列巻きでコイル状に成型された後、金型で所定形状にプレス成型されて成るものである。
本発明の第７の態様は第５の態様又は第６の態様であるリッツ線コイルにおいて、前記複数本のリッツ線は、それぞれ素線数が同数である。
本発明の第８の態様は第５の態様乃至第７の態様の何れか１つの態様であるリッツ線コイルにおいて、複数本のリッツ線は、配列配置された状態で相隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされた状態で巻回するにあたり、当該複数本のリッツ線が縦積みされるたびに裏返しするように捻られてコイル状に成型されているものである。

本発明のリッツ線コイルによれば、高周波領域でも特性悪化の影響がなく、安価にかつ十分な高占積率を得ることができる。

実施例１のリッツ線コイル１０の一部を示す斜視図。リッツ線コイル１０の２本のリッツ線を示す模式図。リッツ線コイル１０の２本のリッツ線を示す斜視図。実施例１における他のリッツ線コイルの２本のリッツ線を示す模式図。実施例１における他のリッツ線コイルの２本のリッツ線を示す斜視図。図４、図５に示したリッツ線の素線を拡大して示す模式図。実施例２のリッツ線コイル３０を示す斜視図。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。図１は実施例１のリッツ線コイル１０の一部を示す斜視図、図２はリッツ線コイル１０の２本のリッツ線を示す模式図、図３はリッツ線コイル１０の２本のリッツ線を示す斜視図、図４は実施例１における他のリッツ線コイルの２本のリッツ線を示す模式図、図５は実施例１における他のリッツ線コイルの２本のリッツ線を示す斜視図、図６は図４、図５に示したリッツ線の素線を拡大して示す模式図、図７は実施例２のリッツ線コイル３０を示す斜視図である。

本発明の実施例の一形態であるリッツ線コイル１０は図１に示すように、互いに逆方向に集合撚りした２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂが並列巻きされてコイル状に成型されてなるものである。このような２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂは、例えば、図２、図３に示すように、リッツ線１２Ａの撚りを右撚り１６とし、リッツ線１２Ｂの撚りを左撚り１８として互いに逆方向に集合撚りされている。

このように２本のリッツ線を互いに逆方向に集合撚りしてリッツ線コイル１０を構成することで、成型されたコイルの反りを低減したり、成型されたコイルが反ってしまうことを防いだりすることができる。これは、２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂを互いに逆方向に集合撚りにすると、リッツ線の接触する素線同士が平行になって反り方向性が反対方向になるので、２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂは反り方向性が相殺されて真直性に優れたものとなるからである。したがって、素線同士を平行に並べることで高い成型圧力まで条件アップさせることが可能となるので、高い品質を保った状態で高占積率化することができる。

また、リッツ線コイル１０は図４、図５に示すように、２本のリッツ線２２Ａ、２２Ｂを、例えば右撚り１６として互いに同方向に集合撚りして並列巻きした後にプレス成型したときには、図６に示すように、リッツ線２２Ａ、２２Ｂの素線２４Ａ、２４Ｂどうしが部分的に交差するので食い込む現象（クロスカット）を生じる。このため各素線２４Ａ、２４Ｂの絶縁被膜が破損し断線に至るダメージの原因となる。そこで、互いに逆方向に集合撚りした２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂを並列巻きでコイル状に成型した後に、周知の金型を使って使用目的に応じた所定の形状にプレス成型するとよい。

このようにリッツ線コイル１０は、２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂが並列巻きでコイル状に成型された後、金型で所定形状にプレス成型されて成るものならば、２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂが互いに逆方向に集合撚りされているので、プレス成型時にリッツ線の接触する素線同士が平行になることからクロスカットが生じることを防止できる。したがって、コイルの高占積率を達成可能な高い成型圧力でプレス成型しても素線のダメージを軽減することが可能になる。

さらに、リッツ線コイル１０の２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ素線数が同数である。２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂの素線数を所定数の半数ずつにしたということは、通常１本のリッツ線で成型されるリッツ線コイルの素線数（Ｎ）の半数（Ｎ／２）ずつとしたものである。このように２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂの素線数を所定数の半数ずつにしたことにより、成型されたコイルが反ってしまうことを防ぐことができ、さらに、素線径を大きくしたり素線の絶縁被膜を厚くしたりすることなく、通常１本のリッツ線で成型されるリッツ線コイルとほぼ同じ電気抵抗とすることができるので、コイルが高周波領域で使用されるときの特性悪化の影響を防ぐことができる。

このように構成されたリッツ線コイル１０は図１に示すように、２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂが並列配置された状態で径方向に重ね巻きされて多層のコイル状に成型されている。２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂを重ね巻きにしても、２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂが互いに逆方向に集合撚りされ、成型されたコイルの反りを低減したり、成型されたコイルが反ってしまうことを防いだりしているので、リッツ線の断面形状が円形、角形の何れにおいても、より高占積率化された多層巻きコイルを得ることができる。なお、リッツ線コイル１０は２本のリッツ線１２Ａ、１２Ｂが並列配置された状態で１層巻きのコイル状に成型されていてもよい。

本発明の実施例の他の一形態であるリッツ線コイル３０は図７に示すように、２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂが、並列配置された状態で隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされて巻回されてコイル状に成型されている。２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂを縦積みで巻回しても、２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂが互いに逆方向に集合撚りされ、成型されたコイルの反りを低減したり、成型されたコイルが反ってしまうことを防いだりしているので、リッツ線の断面形状が円形、角形の何れにおいても、より高占積率化された多層巻きコイルを得ることができる。

また、互いに逆方向に集合撚りした２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂを、縦積みで巻回してコイル状に成型した後に、周知の金型を使って使用目的に応じた所定の形状にプレス成型するとよい。

このようにリッツ線コイル３０は、２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂが並列巻きの状態で、縦積みで巻回されコイル状に成型された後、金型で所定形状にプレス成型されて成るものならば、２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂが互いに逆方向に集合撚りされているので、プレス成型時にリッツ線の接触する素線同士が平行になることからクロスカットが生じることを防止できる。したがって、コイルの高占積率を達成可能な高い成型圧力でプレス成型しても素線のダメージを軽減することが可能になる。

さらに、リッツ線コイル３０の２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂは、それぞれ素線数が同数である。このように２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂの素線数を所定数の半数ずつにすると、実施例１のリッツ線コイル１０と同様に、成型されたコイルが反ってしまうことを防ぐことができ、また、素線径を大きくしたり素線の絶縁被膜を厚くしたりすることなく、通常１本のリッツ線で成型されるリッツ線コイルとほぼ同じ電気抵抗とすることができるので、コイルが高周波領域で使用されるときの特性悪化の影響を防ぐことができる。

なお、リッツ線コイル３０においては、２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂが並列配置された状態で隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるようにするために、図示しないが、２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂが縦積みされるたびに裏返しするように捻られている。具体的には、リッツ線コイル３０の２箇所にある湾曲部の何れか一方において２本のリッツ線３２Ａ、３２Ｂを捻ることで、外側に位置しているリッツ線３２Ａを内側に位置させ、内側に位置しているリッツ線３２Ｂを外側に位置させる。このように構成することで、より高占積率化された縦積み型リッツ線コイルが得られる。

また、リッツ線コイル３０の全体形状が直方体状に成型され、周囲の任意箇所に押えテープ３４が巻き付けられている。押えテープ３４はリッツ線コイル３０を一時的あるいは長時間にわたって所定のコイル形状を保持するもので、耐熱性を有し肉厚の薄いものであることが望ましい。このように、リッツ線コイル３０の周囲の任意箇所に押えテープ３４を巻き付けることにより、リッツ線コイル３０の形状を保持することができるので、インダクタンス値が変化してしまうことを防ぐことができる。

なお、上述した実施例１及び実施例２においては、リッツ線は２本を並列巻きしていたが、これに限らず、複数のリッツ線が並列巻きでコイル状に成型され、相隣接する前記リッツ線同士が互いに逆方向に集合撚りされていてもよい。

このように相隣接するリッツ線を互いに逆方向に集合撚りすることで、成型されたコイルの反りを低減したり、成型されたコイルが反ってしまうことを防いだりすることができる。したがって、素線同士を平行に並べることで高い成型圧力まで条件アップさせることが可能となるので、高い品質を保った状態で高占積率化することができる。

Claims

互いに逆方向に集合撚りした２本のリッツ線が並列巻きでコイル状に成型されて成るリッツ線コイルであって、
前記２本のリッツ線は、並列配置された状態で隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされた状態で巻回されてコイル状に成型されていることを特徴とするリッツ線コイル。
前記２本のリッツ線が前記並列巻きで前記コイル状に成型された後、金型で所定形状にプレス成型されて成ることを特徴とする請求項１記載のリッツ線コイル。
前記２本のリッツ線は、それぞれ素線数が同数であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のリッツ線コイル。
前記２本のリッツ線は、配列配置された状態で隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされた状態で巻回するにあたり、当該２本のリッツ線が縦積みされるたびに裏返しするように捻られてコイル状に成型されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のリッツ線コイル。
複数本のリッツ線が並列巻きでコイル状に成型され、相隣接する前記リッツ線同士が互いに逆方向に集合撚りされているリッツ線コイルであって、
前記複数本のリッツ線は、並列配置された状態で相隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされた状態で巻回されてコイル状に成型されていることを特徴とするリッツ線コイル。
前記複数本のリッツ線が前記並列巻きで前記コイル状に成型された後、金型で所定形状にプレス成型されて成ることを特徴とする請求項５記載のリッツ線コイル。
前記複数本のリッツ線は、それぞれ素線数が同数であることを特徴とする請求項５又は請求項６記載のリッツ線コイル。
前記複数本のリッツ線は、配列配置された状態で相隣接するリッツ線の素線撚り方向が互いに逆方向になるように軸方向に縦積みされた状態で巻回するにあたり、当該複数本のリッツ線が縦積みされるたびに裏返しするように捻られてコイル状に成型されていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のうち何れか１項に記載のリッツ線コイル。