JP5127509B2 - 渦巻きコイルおよび巻線装置 - Google Patents
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Description
他方、平角線の長軸方向をコイル厚方向に向けて渦巻き状に巻回(エッジワイズ巻)した渦巻きコイルが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
他方、平角線の長軸方向をコイル厚方向に向けて渦巻き状に巻回した渦巻きコイルでは、巻きピッチPが平角線の短軸長b以上になるため、所定のコイル幅Dに対するターン数Nの最大値Nmxを大きくすることが出来る(Nmx≒D/b)が、平角線の長軸長aがほぼコイル厚Tとなるため、コイル厚Tが厚くなってしまう。つまり、ターン数Nの自由度が大きいが、コイル厚Tを薄くできない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、コイル厚Tを薄くできると共にターン数Nの自由度を増やすことが出来る渦巻きコイルおよびその渦巻きコイルを製造するための巻線装置を提供することにある。
上記第1の観点による渦巻きコイル(10)では、0゜<θ<90゜になる。つまり、コイル巻軸(Ax)に対して扁平電線(1)を傾斜させて渦巻き状に巻回することになる。
このときのコイル厚Tは、T=a*cosθ+b*sinθとなるが、コイル厚条件として、a*cosθ+b*sinθ<a、であるため、扁平電線(1)の長軸長aよりもコイル厚Tを薄くできる。つまり、従来の平角線の長軸方向をコイル厚方向に向けて渦巻き状に巻回した渦巻きコイルに比べて、コイル厚を薄くすることが出来る。
また、隣接するターンを密着させて巻回したときの巻きピッチPは、P=b*tanθ*sinθ+b*cosθとなるが、巻きピッチ条件として、b*tanθ*sinθ+b*cosθ<a、であるため、扁平電線(1)の長軸長aよりも巻きピッチPを小さく出来る。つまり、従来の平角線の長軸方向をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻回した渦巻きコイルに比べて、所定のコイル幅Dに対するターン数Nの最大値Nmxを大きくでき(D/a<Nmx)、ターン数Nの自由度を増やすことが出来る。
扁平電線(1)の断面が長方形であるときの対角線長dは長軸長aより大きいため、傾斜角θが0゜から或る角度までの角度範囲ではコイル厚Tが長軸長aより大きくなってしまう。この角度範囲は、長軸長aが短軸長bに近づくほど大きくなる。つまり、長軸長aが短軸長bに近づくほど、傾斜角度θが制限されてしまう。
そこで、上記第2の観点による渦巻きコイル(10)では、長軸長aを短軸長bの3倍以上とした。これにより、傾斜角度θの制限は約38゜以上なる(38゜<θ)。
この時、従来の平角線の長軸方向をコイル厚方向に向けて渦巻き状に巻回した渦巻きコイルでは、コイル厚が大きくなってしまう。また、従来の平角線の長軸方向をコイル径方向に向けて渦巻き状に巻回した渦巻きコイルでは、巻線ピッチが大きくなるため、ターン数が不足してしまう。
これに対して、上記第2の観点による渦巻きコイル(10)では、長辺短辺比の大きな平角線を使用でき、コイル厚を薄くでき、且つ、巻線ピッチを小さくしてターン数を増やすことが出来る。
複数本の絶縁被覆素線を断面長方形または楕円になるように集めた集合線またはリッツ線としては、幾つかの既存の電線が市販されている。このような市販の電線では、長軸長aや短軸長bが決まっているため、これらを用いて従来の渦巻きコイルを作成すると、コイル厚Tやターン数Nが決まってしまい、自由度が小さい。
これに対して、上記第3の観点による渦巻きコイル(10)では、長軸長aや短軸長bが決まっている市販の電線を用いても、傾斜角度θを変えることにより、コイル厚Tやターン数Nを変えることが出来る。すなわち、設計の自由度を増やすことが出来る。
上記第4の観点による巻線装置(100)では、巻線空隙(63)での巻芯(60)の外周面(64)が巻芯(60)の軸(65)に対して傾斜しているから、コイル巻軸(Ax)に対して扁平電線(1)を傾斜させて巻芯(60)に渦巻き状に巻回することが出来る。すなわち、請求項1から請求項3に記載の渦巻きコイル(10)を好適に製造することが出来る。
本発明の巻線装置によれば、本発明の渦巻きコイル(10)を好適に製造することが出来る。
この渦巻きコイル10は、断面が扁平形状の扁平電線1の長軸Aの方向をコイル巻軸Axに対して傾斜角度θだけ傾斜させて、渦巻き状に扁平電線1を巻回したものである。
そして、コイル厚条件として、
a*cosθ+b*sinθ<a
および、巻きピッチ条件として、
b*tanθ*sinθ+b*cosθ<a
が共に成り立つ角度範囲に入るように、傾斜角度θが設定されている。
回転する巻芯60に取り付けられた第一フランジ61と第二フランジ62の間に形成される巻線隙間63に、巻きテンションを調節しながら、扁平電線1を巻き込んでゆく。
また、巻線隙間63の隙間幅は、製造したい渦巻きコイルのコイル厚Tにクリアランスを加えた寸法になっている。
10 渦巻きコイル
60 巻芯
61 第一フランジ
62 第二フランジ
63 巻線隙間
64 外周面
100 巻線装置
P 巻きピッチ
T コイル厚
θ 傾斜角度
Claims (4)
- 断面が扁平形状の扁平電線(1)が渦巻き状に巻回され且つコイル巻軸(Ax)に直交する平面上に前記扁平電線(1)の最外側部分があるコイルであって、前記扁平電線(1)の長軸長をaとし、短軸長をbとし、コイル巻軸(Ax)に対して前記長軸がなす角度をθとするとき、
コイル厚Tの条件として、T=a*cosθ+b*sinθ<a
および
巻きピッチPの条件として、P=b*tanθ*sinθ+b*cosθ<a
が成り立つことを特徴とする渦巻きコイル(10)。 - 請求項1に記載の渦巻きコイルにおいて、扁平電線(1)が平角線であり、且つ、a/b≧3であることを特徴とする渦巻きコイル(10)。
- 請求項1に記載の渦巻きコイルにおいて、前記扁平電線(1)が、複数本の絶縁被覆素線を断面長方形または楕円になるように集めた集合線またはリッツ線であることを特徴とする渦巻きコイル(10)。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の渦巻きコイル(10)を製造するための巻線装置であって、
断面が扁平形状の扁平電線(1)を渦巻き状に巻回するための巻芯(60)と、前記巻芯(60)に設けられ前記扁平電線(1)を挟む巻線隙間(63)を形成する第一フランジ(61)および第二フランジ(62)を備えた巻線装置であって、前記第一フランジ(61)および第二フランジ(62)の前記巻線隙間(63)を形成する面がそれぞれ前記巻芯(60)の軸(65)に直交する平面であり且つそれらの面の間隔が前記コイル厚Tにクリアランスを加えた寸法になっており、前記巻線隙間(63)での前記巻芯(60)の外周面(64)が該巻芯(60)の軸(65)に対して前記角度θだけ傾斜していることを特徴とする巻線装置(100)。
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