JP5100455B2 - シート付き渦巻きコイルの製造方法、渦巻き巻線装置およびシート付き渦巻きコイルの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート付き渦巻きコイル、シート付き渦巻きコイルの製造方法、渦巻き巻線装置およびシート付き渦巻きコイルの製造装置に関し、さらに詳しくは、高周波損失が小さく且つコイル形状保持性が良いシート付き渦巻きコイル、そのシート付き渦巻きコイルの製造方法および装置、並びに、シート上に電線を渦巻き状に巻回するための渦巻き巻線装置に関する。

従来、平角線の長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻回（平巻）した渦巻きコイルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−２３６７９６号公報（図１）

上記従来の渦巻きコイルでは、平角線の長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻回しているため、コイル厚がほぼ平角線の短辺と等しくなり、薄型化できる利点がある。
しかし、平角線を用いた渦巻きコイルは、高周波損失が大きい問題点がある。
これに対して、平角線に代えて編組線を用いると、高周波損失を小さく出来る。
ところが、編組線は柔軟性が高いため、コイル形状を保持し難い問題点がある。
そこで、本発明の目的は、高周波損失が小さく且つコイル形状保持性が良いシート付き渦巻きコイル、そのシート付き渦巻きコイルの製造方法および装置、並びに、シート上に電線を渦巻き状に巻回するための渦巻き巻線装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、複数の自己融着絶縁素線を編んだ編組線であって且つ断面が偏平形状の編組線（１）が、表面接着層（２）を持つシート（４）の前記表面接着層（２）上に、長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻回されて接着されていると共に、素線同士が融着されていることを特徴とするシート付き渦巻きコイル（１０）を提供する。
上記構成において、扁平形状の幅／厚さは２以上とする。複数の自己融着絶縁素線を管状に編んだ編組線を潰して断面を偏平形状にした編組線を用いてもよい。
隣接するターンの編組線同士を密着させると、ターン間での融着も期待できる。他方、隣接するターン間に空隙を空けると、編組線側が凹面になるように変形させるのに都合が良くなる。
シートの素材および厚さにより、柔軟性を選べる。柔軟性を高くすると変形が容易になり、柔軟性を低くすると変形し難くなる。
渦巻き形状は、円弧部と直線部とがあるトラック形や直線部を繋いだような角形であってもよい。
上記第１の観点によるシート付き渦巻きコイルでは、長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻くため、コイル厚を薄型化できる。また、編組線を用いるため、高周波損失を低減できる。
そして、シートの表面接着層上に編組線を渦巻き状に巻回しただけでは、編組線の一部が浮き上がってシートに接着していない部分を生じる場合があるが、本発明では素線同士を融着しているので、このような場合でも、良好なコイル形状保持性を得ることが出来る。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるシート付き渦巻きコイルにおいて、前記シート（４）が、前記表面接着層（２）と反対側の面に、裏面接着層（５）を有することを特徴とするシート付き渦巻きコイル（２０）を提供する。
上記第２の観点によるシート付き渦巻きコイルでは、裏面接着層（５）を利用して例えば磁性部材やコイル保持板などを取り付けることが出来る。

第３の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点によるシート付き渦巻きコイルにおいて、前記シート（４）の前記表面接着層（２）と反対側の面に、磁性部材（７）を具備することを特徴とするシート付き渦巻きコイル（３０）を提供する。
上記構成において、磁性部材はシートの一部だけに設けてもよいし、シートの全面に設けてもよい。また、磁性部材をコイル保持板として利用してもよい。
上記第３の観点によるシート付き渦巻きコイルでは、磁性部材により、漏れ磁束を抑制すると共に、表面側の磁束を強めることが出来る。

第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点によるシート付き渦巻きコイルにおいて、前記渦巻き状に巻回された編組線（４）が、カバー（８，９）で覆われていることを特徴とするシート付き渦巻きコイル（４０，５０）を提供する。
上記第４の観点によるシート付き渦巻きコイルでは、カバーにより編組線を保護することが出来るので、安定性、信頼性を向上できる。

第５の観点では、本発明は、前記第１から前記第４のいずれかの観点によるシート付き渦巻きコイルにおいて、全体形状が湾曲していることを特徴とするシート付き渦巻きコイル（６０）を提供する。
上記構成において、湾曲の形態は、例えば球面状や樋面状である。また、編組線側が凸面でもよいし、凹面でもよい。
上記第５の観点によるシート付き渦巻きコイルでは、シート付き渦巻きコイルを設置する面が湾曲している場合に好適である。具体的には、例えば釜の湾曲した底面にシート付き渦巻きコイルを設置する場合に好適である。

第６の観点では、本発明は、前記第１から前記第５のいずれかの観点によるシート付き渦巻きコイルにおいて、前記表面接着層（２）が、熱硬化性接着材層であることを特徴とするシート付き渦巻きコイルを提供する。
上記第６の観点によるシート付き渦巻きコイルでは、巻線作業中は表面接着層を硬化させず、巻線後に表面接着層を熱硬化させればよいので、巻線工程の作業性が良くなる。

第７の観点では、本発明は、複数の自己融着絶縁素線を編んだ編組線であって且つ断面が偏平形状の編組線（１）を、接着層（２）を持つシート（４）の前記接着層（２）上に、渦巻き状に巻回した後、素線同士を融着することを特徴とするシート付き渦巻きコイルの製造方法を提供する。
上記第７の観点によるシート付き渦巻きコイルの製造方法では、渦巻きコイル形状を整えた後に例えば通電加熱、熱風加熱または溶剤を用いて素線同士を融着することで、コイル形状を固定することが出来る。

第８の観点では、本発明は、複数の自己融着絶縁素線を編んだ編組線であって且つ断面が偏平形状の編組線（１）を、接着層（２）を持つシート（４）の前記接着層（２）上に、前記シート（４）を平面状にした状態で渦巻き状に巻回した後、全体形状を湾曲面状にした状態で素線同士を融着することを特徴とするシート付き渦巻きコイルの製造方法を提供する。
上記第８の観点によるシート付き渦巻きコイルの製造方法では、巻線作業時はシートが平面状なので、巻線工程の作業性が良くなる。そして、巻線後に全体形状を湾曲させてから例えば通電加熱、熱風加熱または溶剤を用いて素線同士を融着することで、全体が湾曲したコイル形状を固定することが出来る。

第９の観点では、本発明は、前記第７または第８の観点によるシート付き渦巻きコイルの製造方法において、前記渦巻き状に巻回した編組線（１）を前記表面接着層（２）へ押し付けながら素線同士を融着することを特徴とするシート付き渦巻きコイルの製造方法を提供する。
上記第９の観点によるシート付き渦巻きコイルの製造方法では、巻回した後に編組線の一部がシートから浮き上がっている部分を生じていても、編組線を表面接着層へ押し付けながら素線同士を融着するので、コイル形状を整形し、その整形したコイル形状を固定することが出来る。

第１０の観点では、本発明は、表面接着層（２）を持つシート（４）の前記表面接着層（２）を上にして前記シート（４）を保持し回転しうる回転台（１０１）と、前記回転台（１０１）の半径方向に中心側から外周側へと広がった笠状の外周面であって前記回転台（１０１）の表面との間に前記シート（４）および電線（１）を挟みうる間隙（ｇ）を形成する笠状外周面（１０３）を有し且つ前記外周面（１０３）の中心軸（１０４）で回転しうる笠状ローラー（１０５）と、前記シート（４）の接着層（２）上に前記電線（１）を渦巻き状に巻回するために前記笠状ローラー（１０５）の笠状外周面（１０３）に沿って前記回転台（１０１）の中心側から外周側へと移動し前記笠状ローラー（１０５）に対する前記電線（１）の供給位置を前記回転台（１０１）の中心側から外周側へと移動させる電線案内手段（１０６）とを具備したことを特徴とする渦巻き巻線装置（１００）を提供する。
上記構成において、回転台にシートを保持するのは、例えば容易に剥離可能な粘着テープや粘着材を用いてもよいし、回転台に空けた小さな孔から減圧吸引する手段を用いてもよいし、アームクランパーやチャックやネジ止めを用いてもよい。
上記第１０の観点によるシート付き渦巻きコイルの製造方法では、回転台の表面と笠状ローラーの間にシートおよび電線を挟むので、電線が柔軟な編組線の場合に扁平形状にして巻き線することが出来る。また、円柱状のローラーでは、回転台の中心側と外周側での線送り速度の違いに対応できず通常は中心側で電線との摩擦が大きくなってしまうが、笠状ローラーを用いるため、回転台の中心側と外周側での線送り速度の違いに対応でき、電線との摩擦を全体的に小さくすることが出来る。

第１１の観点では、本発明は、前記第１０の観点による渦巻き巻線装置（１００）と、前記シート（４）へ渦巻き状に巻回した電線（１）を全体的に押さえつけるための押え装置（Ｐ）と、前記シート（４）へ渦巻き状に巻回した電線（１）を加熱するための加熱装置（Ｇ）とを具備したことを特徴とするシート付き渦巻きコイルの製造装置を提供する。
上記第１１の観点によるシート付き渦巻きコイルの製造方法では、シート上に電線を渦巻き状に巻回し、電線をシートに押し付けて整形し、加熱によりコイル形状を固定することが出来る。

本発明のシート付き渦巻きコイルによれば、扁平形状の編組線の長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻くため、コイル厚を薄型化できる。また、編組線を用いるため、高周波損失を低減できる。そして、素線同士を融着しているので、良好なコイル形状保持性を得ることが出来る。
本発明のシート付き渦巻きコイルの製造方法および装置によれば、本発明のシート付き渦巻きコイルを好適に製造できる。
本発明の渦巻き巻線装置によれば、シート状に電線を渦巻き状に好適に巻回することが出来る。

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に係るシート付き渦巻きコイル１０を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。
このシート付き渦巻きコイル１０は、複数の自己融着絶縁素線を編んだ編組線であって且つ断面が偏平形状の編組線１が、シート４の表面接着層２上に、長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻回されて接着されていると共に、素線同士が融着されている構成である。

編組線１は、外径０．１ｍｍの自己融着絶縁素線を７本概略横に並べて１組としたものを２４組用いて編組したものである。扁平形状の長辺は２ｍｍ、短辺は０．８ｍｍである。
編組線１の渦巻きの平均内径は５０ｍｍ、平均外径は２００ｍｍである。

シート４は、樹脂フィルム３の表面に、表面接着層２を塗布したものである。
表面接着層２は、熱硬化性接着材層である。

図２に示すように、シート４を平面状にした状態で、表面接着層２上に編組線１を渦巻き状に所定のターン数だけ巻回した後、巻初めと巻終りの端部の絶縁被覆を除去し、それら端部に通電加熱装置Ｇを接続し、通電加熱し、素線同士を融着させると共に接着層２を硬化させた後、冷却し、シート付き渦巻きコイル１０を製造する。

実施例１のシート付き渦巻きコイル１０によれば、編組線１の長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻くため、コイル厚を薄型化できる。また、編組線１を用いるため、高周波損失を低減できる。そして、素線同士を融着しているので、良好なコイル形状保持性を得ることが出来る。

図３は、実施例２に係るシート付き渦巻きコイル２０を示す断面図である。
このシート付き渦巻きコイル２０は、実施例１のシート付き渦巻きコイル１０の構成を基本とし、シート４に裏面接着層５を付加し、その裏面接着層５にコイル保持板６を接着した構成である。

コイル保持具６は、変形し難い樹脂板である。

実施例２のシート付き渦巻きコイル２０によれば、コイル保持具６を有するため、良好なコイル形状保持性を得ることが出来る。

図４は、実施例３に係るシート付き渦巻きコイル３０を示す断面図である。
このシート付き渦巻きコイル３０は、実施例２のシート付き渦巻きコイル２０の構成を基本とし、コイル保持板６に磁性部材７を埋設した構成である。

磁性部材７は、フェライトである。

実施例３のシート付き渦巻きコイル３０によれば、磁性部材７を有するため、漏れ磁束を抑制すると共に、編組線１側の磁束を強めることが出来る。

図５は、実施例４に係るシート付き渦巻きコイル４０を示す断面図である。
このシート付き渦巻きコイル４０は、実施例３のシート付き渦巻きコイル３０の構成を基本とし、編組線１をカバー８で覆った構成である。

カバー８は、粘着フィルムである。

実施例４のシート付き渦巻きコイル４０によれば、編組線１がカバー８で保護されるため、安定性，信頼性を高めることが出来る。

図６は、実施例５に係るシート付き渦巻きコイル５０を示す断面図である。
このシート付き渦巻きコイル５０は、実施例３のシート付き渦巻きコイル３０の構成を基本とし、編組線１をカバー９で覆った構成である。

カバー９は、硬い樹脂製であり、フック機構によりコイル保持具６に係止されている。

実施例５のシート付き渦巻きコイル５０によれば、編組線１がカバー９で保護されるため、安定性，信頼性を高めることが出来る。また、カバー９を自由に着脱できる。

図７は、実施例６に係るシート付き渦巻きコイル６０を示す断面図である。
このシート付き渦巻きコイル６０は、実施例３のシート付き渦巻きコイル３０の構成を基本とし、編組線１側を凸として球面状に全体を湾曲させた構成である。

シート４を平面状にした状態で、表面接着層２上に編組線１を渦巻き状に所定のターン数だけ巻回した後、元々湾曲したコイル保持具６に貼り付けることにより、全体形状を湾曲面状にし、巻初めと巻終りの端部の絶縁被覆を除去し、それら端部に通電加熱装置Ｇを接続し、通電加熱し、素線同士を融着させると共に接着層２，５を硬化させた後、冷却し、シート付き渦巻きコイル６０を製造する。

実施例７のシート付き渦巻きコイル６０によれば、湾曲した設置面に好適に設置することが出来る。

図８は、実施例７に係る巻線装置１００を示す平面図である。図９は、図８のＡ−Ａ’断面図である。
この巻線装置１００は、回転台１０１と、笠状ローラー１０５と、電線案内機構１０６とを具備している。

回転台１０１は、粘着テープ１０２により表面接着層２を持つシート４の表面接着層２を上にしてシート４を保持し、回転しうる。

笠状ローラー１０５は、回転台１０１の半径方向に中心側から外周側へと広がった笠状外周面１０３を有しており、外周面１０３の中心軸１０４で回転しうる。
回転台１０１の表面と笠状外周面１０３の間に形成される間隙ｇは調整できる。図９では、シート４および電線１を挟みうる間隙に調整されている。

電線案内機構１０６は、笠状ローラー１０５の笠状外周面１０３に編組線１を押し付けるための押えローラー１０７と、押えローラー１０７を保持しネジロッド１０９に螺合して支持されている移動ホルダー１０８と、回転することにより笠状外周面１０３に沿って中心軸１０４の方向に押えローラー１０７を移動させうるネジロッド１０９とを有している。

実施例７に係る巻線装置１００によれば、回転台１０１によりシート４を回転しつつ、移動ホルダー１０８およびネジロッド１０９により回転台１０１の中心側から外周側へと押えローラー１０７を移動して編組線１の供給位置を回転台１０１の中心側から外周側へと移動させることにより、編組線１をシート４の表面接着層２上に渦巻き状に巻回してゆくことが出来る。

この時、回転台１０１の表面と笠状ローラー１０５の笠状外周面１０３の間にシート４および編組線１を挟むので、編組線１を扁平形状にして巻き線することが出来る。
また、笠状ローラー１０５を用いるため、回転台１０１の中心側と外周側での編組線１の線送り速度の違いに対応でき、編組線１と笠状外周面１０３の摩擦を全体的に小さくすることが出来る。

図１０に示すように、実施例７に係る巻線装置１００により表面接着層２上に編組線１を渦巻き状に所定のターン数だけ巻回した後、渦巻き状に巻回した編組線１を全体的に押え板Ｐで押えつけ、巻初めと巻終りの端部の絶縁被覆を除去し、それら端部に通電加熱装置Ｇを接続し、通電加熱し、素線同士を融着させると共に接着層２を硬化させた後、冷却すれば、シート付き渦巻きコイル１０を製造できる。

まず、実施例７に係る巻線装置１００によりシート４の表面接着層２上に編組線１を渦巻き状に所定のターン数だけ巻回する。
次に、図１１に示すように、湾曲した内底面を持つ金型Ｍに、湾曲したコイル保持具６を入れ、裏面接着層５となる熱硬化性接着材をコイル保持具６の表面に塗布し、編組線１を渦巻き状に巻回したシート４を重ね、全体的に押え板Ｐで押えつけ、巻初めと巻終りの端部の絶縁被覆を除去し、それら端部に通電加熱装置Ｇを接続し、通電加熱し、素線同士を融着させると共に接着層２，５を硬化させた後、冷却すれば、シート付き渦巻きコイル６０を製造できる。

本発明のシート付き渦巻きコイルは、電力伝送電気回路や電源回路における空芯コイルまたはトランス、あるいはＩＨヒーターコイル等に利用できる。

実施例１に係るシート付き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。 実施例２に係るシート付き渦巻きコイルを示す断面図である。 実施例３に係るシート付き渦巻きコイルを示す断面図である。 実施例４に係るシート付き渦巻きコイルを示す断面図である。 実施例５に係るシート付き渦巻きコイルを示す断面図である。 実施例６に係るシート付き渦巻きコイルを示す断面図である。 実施例７に係る巻線装置を示す平面図である。 図８のＡ−Ａ’断面図である。 実施例８に係るシート付き渦巻きコイルの製造方法を説明するための断面図である。 実施例９に係るシート付き渦巻きコイルの製造方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１ 編組線
２ 表面接着層
３ 樹脂フィルム
４ シート
５ 裏面接着層
６ コイル保持具
７ 磁性部材
８，９ カバー
１０，２０，３０，４０，５０，６０ シート付き渦巻きコイル
１００ 巻線装置
１０１ 回転台
１０２ 粘着テープ
１０３ 笠状外周面
１０４ 中心軸
１０５ 笠状ローラー
１０６ 電線案内機構
１０７ 押えローラー
１０８ 移動ホルダー
１０９ ネジロッド
Ｇ 通電加熱装置
Ｐ 押え板

Claims (4)

1. 表面に熱硬化性接着材の表面接着層（２）を持つシート（４）の前記表面接着層（２）上に、複数の自己融着絶縁素線を編んだ編組線であって且つ断面が偏平形状の編組線（１）を前記断面の長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻回した後、前記渦巻き状に巻回した編組線（１）を全体的に押え板（Ｐ）で押え付けながら前記渦巻き状に巻回した編組線（１）に通電加熱して前記自己融着絶縁素線同士を融着すると共に前記渦巻き状に巻回した編組線（１）と前記シート（４）を接着し、冷却して、前記渦巻き状に巻回された編組線（１）と前記シート（４）とが一体化されているシート付き渦巻きコイル（１０）を製造することを特徴とするシート付き渦巻きコイルの製造方法。
2. 表面に熱硬化性接着材の表面接着層（２）を持つシート（４）を平面状にした状態で前記表面接着層（２）上に、複数の自己融着絶縁素線を編んだ編組線であって且つ断面が偏平形状の編組線（１）を前記断面の長辺をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻回した後、裏面接着層（５）となる熱硬化性接着材を片面に塗布したコイル保持具（６）の前記片面に前記編組線（１）を渦巻き状に巻回したシート（４）の裏面を重ね、押え板（Ｐ）で全体的に押え付けながら前記渦巻き状に巻回した編組線（１）に通電加熱して前記自己融着絶縁素線同士を融着すると共に前記渦巻き状に巻回した編組線（１）と前記シート（４）と前記コイル保持具（６）とを接着し、冷却して、前記渦巻き状に巻回された編組線（１）と前記シート（４）と前記コイル保持具（６）とが一体化されているシート付き渦巻きコイル（６０）を製造することを特徴とするシート付き渦巻きコイルの製造方法。
3. 表面接着層（２）を持つシート（４）の前記表面接着層（２）を上にして前記シート（４）を保持し回転しうる回転台（１０１）と、前記回転台（１０１）の半径方向に中心側から外周側へと広がった笠状の外周面であって前記回転台（１０１）の表面との間に前記シート（４）および電線（１）を挟みうる間隙（ｇ）を形成する笠状外周面（１０３）を有し且つ前記外周面（１０３）の中心軸（１０４）で回転しうる笠状ローラー（１０５）と、前記シート（４）の接着層（２）上に前記電線（１）を渦巻き状に巻回するために前記笠状ローラー（１０５）の笠状外周面（１０３）に沿って前記回転台（１０１）の中心側から外周側へと移動し前記笠状ローラー（１０５）に対する前記電線（１）の供給位置を前記回転台（１０１）の中心側から外周側へと移動させる電線案内手段（１０６）とを具備したことを特徴とする渦巻き巻線装置（１００）。
4. 請求項３に記載の渦巻き巻線装置（１００）と、前記シート（４）へ渦巻き状に巻回した電線（１）を全体的に押さえつけるための押え装置（Ｐ）と、前記シート（４）へ渦巻き状に巻回した電線（１）を加熱するための加熱装置（Ｇ）とを具備したことを特徴とするシート付き渦巻きコイルの製造装置。

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