JP5948614B2

JP5948614B2 - 誘導加熱コイル

Info

Publication number: JP5948614B2
Application number: JP2013546950A
Authority: JP
Inventors: 範明渡邉; 和彦武中; 一義志智
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-08-06
Also published as: WO2013080404A1; JPWO2013080404A1

Description

本発明は、様々な誘導加熱機器に使用される誘導加熱コイルに関するものである。

従来、この種の誘導加熱コイルは、複数の素線を撚り合わせて構成された導線をコイルベースに設けた連続した渦巻状の溝に挿入して構成している（例えば、特許文献１参照）。また、あらかじめ円板状に巻かれ自己融着層で固着された導線をコイルベースに固定し構成している（例えば、特許文献２参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来の誘導加熱コイルの断面図を示す。図７に示すように、導線３０は、コイルベース３１に設けた溝３２に挿入して固定される。

また、図８は、特許文献２に記載された従来の誘導加熱コイルの断面図を示す。図８に示すように、あらかじめ円板状に巻かれ自己融着層で固着された導線３０を、ビス３４によりコイルベース３１に取り付けられたコイルホルダー３３を用いて、コイルベース３１に固定されている。

しかしながら、従来の構成では、導線表面の大半がコイルベースや隣接する導線に接している。そのため、発熱した導線を冷却し信頼性を向上させるための冷却風を当てる銅線表面の面積が小さく、十分に冷却できないという課題を有していた。

また、冷却のためにコイルベースに設けた溝の一部に開口を設けた場合、巻く際に真円度にバラツキが生じ、加熱性能に影響を及ぼす。そこで、真円度を確保するためには巻く際に同形状の溝を設けた治具を使用する必要があった。

特開昭６１−１６１６８７号公報特開昭６０−４４９９５号公報

本発明の誘導加熱コイルは、複数の素線を撚り合わせて構成され巻回される導線と、導線を保持するコイルベースを備え、コイルベースは径が異なる複数の同心円の各同心円上に間隔を設けて形成された複数の突起部を有する。突起部は径方向に所定の間隔を設けて配設された第１突起群と、径方向に所定の間隔を設けて配設され第１突起群と径を異ならせた第２突起群とで構成される。さらに、第１突起群と第２突起群は周回方向に交互に配設されているとともに、コイルベースの内側からコイルベースの外側に向かうにつれて、第１突起群を構成する突起部の円周方向の幅、及び、第２突起群を構成する突起部の円周方向の幅がそれぞれ増加するように形成されている。そして、導線は第１突起群と第２突起群との間に周回方向に挿入されている。

これによって、各同心円上の突起部には間隔を有するが、導線を巻く際には第１突起群の突起部と第２突起群の突起部が交互に径方向を規制する。このため、治具を使用しなくても容易に真円度のバラツキを低減して導線を巻くことができ、加熱性能を安定させることができる。

また、巻かれたた径が異なる各導線間には各同心円上の突起部間に設けた間隔分の空間が生じ、導線を冷却する導線表面積が増加するため、誘導加熱コイルの冷却性能を向上させることができる。

また、導線を異なる径に移動して巻く際には、突起部それぞれの間に設けた間隔を利用して遷移することができるとともに、容易に巻き方を変えることができるので特性の異なった誘導加熱コイルを作成することができる。

そして、本発明の誘導加熱コイルは、生産性と性能を安定させ、冷却性能を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの分解斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの平面図である。図３Ａは、本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの部分拡大図である。図３Ｂは、本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの部分断面図である。図４は、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの分解斜視図である。図５は、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの平面図である。図６Ａは、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの６Ａ−６Ａ断面図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの部分拡大図である。図６Ｃは、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの部分拡大図である。図７は、従来の誘導加熱コイルの断面図である。図８は、従来の誘導加熱コイルの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの分解斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの平面図である。図３Ａは、本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの部分拡大図である。図３Ｂは、本発明の実施の形態１における誘導加熱コイルの断面図である。

図１〜図３Ｂにおいて、導線１は複数の銅やアルミなどの素線を撚り合わせて構成されたものである。樹脂製のコイルベース２は径が異なる複数の同心円の各同心円上に間隔２０を設けて形成された複数の突起部３を有する。複数の突起部３は、径方向に所定の間隔２１を設けて配設された第１突起群４と、径方向に所定の間隔２２を設けて配設され第１突起群４と径を異ならせた第２突起群５とで構成される。第１突起群４と第２突起群５は、周回方向で交互に配設され、導線１は、第１突起群４と第２突起群５との間に周回方向に挿入させて巻かれ、誘導加熱コイル１０を構成する。

尚、本実施の形態は、突起群を２つにしているが、本発明では２つに限定されるものではなく、周回方向に隣り合う突起群同士の径が異なれば３つ以上にしてもよい。

図２、図３Ａ、図３Ｂにおいて、導線１は誘導加熱コイル１０の中心から外側へ向かって反時計回りに巻く構成としている。ここで、図３Ａに示すように、内側から径方向に１列目の導線６、２列目の導線７、・・・と順番に定義する。１列目の導線６は第２突起群５の突起部５ａと、第１突起群４の突起部４ａに順番に接するように巻き、２列目の導線７は第２突起群５の突起部５ｂと第１突起群４の突起部４ａに接するように巻く。以後同様に導線１を巻いていく。

また、巻回途中で列を移動させるクロス部２３は、図１に示す間隔２０、間隔２１、間隔２２を設けた場所を利用している。

尚、巻き方は、本実施の形態に限らず、巻く方向は時計回りでもよいし、巻き始めを外側にして中心に向かって巻いてもよい。また、本実施の形態における誘導加熱コイルでは同心円上に巻くターン数を４回（段）にし、径方向に９列で巻いているが、本発明はこれに限られるものではない。

以上のように、本実施の形態においては、図１に示すように、各同心円上の突起部３には間隔２０を有するが、導線１を巻く際には第１突起群４の突起部と第２突起群５の突起部が交互に径方向を規制する。このため、治具を使用しなくても容易に真円度のバラツキを低減して導線１を巻くことができ、加熱性能を安定させることができる。

また、１列目の導線６と２列目の導線７のように巻かれた径が異なる各導線間には各同心円上の突起部３の間に設けた間隔２０に相当する分の空間８が生じる。この空間８により、導線１を冷却する面積が増加するため、誘導加熱コイル１０の冷却性能を向上させることができる。

また、導線１を異なる径に移動して巻く際には、突起部３それぞれの間に設けた間隔２０、間隔２１、間隔２２を利用して遷移することができるとともに、容易に巻き方を変え特性の異なった誘導加熱コイルを作成することができる。しかも、クロス部２３が同系方向に並んで巻き難くなるのも防ぐことができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの分解斜視図である。図５は、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの平面図である。図６Ａは、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの６Ａ−６Ａ断面図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの突起部３周辺の部分拡大図である。図６Ｃは、本発明の実施の形態２における誘導加熱コイルの凸部１３周辺の部分拡大図である。

尚、本実施の形態の基本構成は実施の形態１と同様なので、異なる点を中心に説明する。また、実施の形態１と同じ要素には同じ符号を付与し、その説明は省略する。

図４〜図６Ｃにおいて、誘導加熱コイル１０は、コイルベース２の下方に放射状に設けられた複数のフェライト９を備えた構成としている。フェライト９は、誘導加熱コイル１０から発生する高周波磁界を効率よく被加熱物へ供給させるために用いられる。尚、フェライト９は略コの字状や略Ｌ字状としているが、棒状であってもよい。また、コイルベース２に切り欠き部１２を設け、導線１を異なる径に移動して巻く際に利用するスペースとした。

コイルベース２は突起部３の下方近傍に開口部１１を設けた構成としたものであり、これによって、導線１の下方が露出し冷却面積を増加させ、冷却性能を向上させることができる。

また、導線１間の空間８の下方に開口部１１を設けた場合は、貫通穴となり、図６Ａにおいて矢印で示す冷却風を効率的に通過させることができ、よりいっそう冷却性能を向上させることができる。

また、突起部３の導線１が隣接する側面に、径方向に、突出した凸部１３を設ける構成とした。これによって、導線１が上方（図６Ａ〜図６Ｃの左方向）に移動しコイルベース２から外れるのを防ぐことができる。凸部１３の突出量は大きいほど良い。間隔２０、２１、２２を設けたことにより、凸部１３が導線１を巻く作業に凸部１３が大きな支障にならないので、凸部１３をより大きくすることができ、より確実に導線１を固定することができる。

また、この構成によって、接着剤やコイルホルダーによる固定や、樹脂溶着による導線１の固定の必要がなく、容易に導線１の固定が可能となり、生産性が向上でき、コスト削減もできる。

また、導線１の取り外しも簡単に行えるため、リサイクル性も向上できる。

更に、凸部１３をコイルベース２の開口部１１の上方に設けることにより、金型構造を簡素化することができる。

ここで、コイルベース２は導線１とフェライト９との絶縁を確保するために、フェライト９の上部に開口部１１を設けることができない。そこで、開口部１１を設けられない場所を有効に活用し、第１突起群４を設けた構造とした。これによって、第１突起群４の突起部３それぞれの根元を効率よく補強することができる。例えば突起部３の根元に補強Ｒ部１４が設けられ突起部３が折れるのを軽減することができる。

また、図５に示すように、第１突起群４と第２突起群５を、誘導加熱コイル１０の中心から半径方向に見て３ｍｍ程度の隙間１５を設け、重ならないように配設した構成としている。

これによって、３ｍｍ以下程度の狭い溝が存在せず、金型強度を確保することができ金型の信頼性を向上させることができる。

本発明は、複数の素線を撚り合わせて構成され巻回される導線と、導線を保持するコイルベースを備え、コイルベースは径が異なる複数の同心円の各同心円上に間隔を設けて形成された複数の突起部を有する。突起部は径方向に所定の間隔を設けて配設された第１突起群と、径方向に所定の間隔を設けて配設され第１突起群と径を異ならせた第２突起群とで構成される。さらに、第１突起群と第２突起群を周回方向で交互に配設し、導線を第１突起群と第２突起群との間に周回方向に挿入させる。

この構成により、各同心円上の突起部には間隔を有するが、導線を巻く際には第１突起群の突起部と第２突起群の突起部が交互に径方向を規制する。このため、治具を使用しなくても容易に真円度のバラツキを低減して導線を巻くことができ、加熱性能を確保することができる。

また、本発明は、突起部の下方近傍のコイルベースに開口部を設けたことにより、導線の下方を冷却することができる。

また、導線間の空間においては上下貫通穴となり、導線の冷却面積が増加すると共により効率よく冷却風を通過させることができるため、より冷却性能を向上することができる。

また、本発明は、突起部の導線が隣接する側面に、径方向に突出し、導線が上下に移動するのを防ぐための凸部を設けたことにより、導線が上方に移動しコイルベースから外れるのを防ぐことができる。

また、接着剤やコイルホルダーによる固定や、樹脂溶着による固定の必要がなく、容易に固定が可能であり、生産性が向上でき、コスト削減もできる。

また、導線の取り外しも簡単に行えるため、リサイクル性も向上できる。

更に、凸部をコイルベースの開口部の上方に設けることにより、金型構造を簡素化できる。

また、本発明は、第１突起群と第２突起群をコイルの中心から半径方向に見て、重ならないように配設したことにより、細い溝が存在せず、金型強度を確保することができ金型の信頼性を向上させることができる。

さらに、本発明は、コイルベースが下方放射状に設けた複数のフェライトを備え、フェライト上部に第１突起群を設けたものである。フェライト上部は導線との絶縁が必要であり開口部を設けることができない。開口部を設けられないフェライト上部を有効に活用し、突起部を設けたことにより、第１突起群の突起部それぞれの根元を効率よく補強できる。例えば突起部の根元に導線の半径分のＲが設けられ、突起部が折れるのを軽減することができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱コイルは、冷却性能や加熱性能を向上させ、更に生産性に優れたものであり、家庭用や業務用に関わらず様々な誘導加熱機器に適用できる。

１，３０導線
２，３１コイルベース
３，４ａ，５ａ，５ｂ突起部
４第１突起群
５第２突起群
６１列目の導線
７２列目の導線
８空間
９フェライト
１０誘導加熱コイル
１１開口部
１２切り欠き部
１３凸部
１４補強Ｒ部
１５隙間
２０，２１，２２間隔
２３クロス部
３２溝
３３コイルホルダー
３４ビス

Claims

複数の素線を撚り合わせて構成され巻回される導線と，前記導線を保持するコイルベースを備え，前記コイルベースは径が異なる複数の同心円の各前記同心円上に間隔を設けて形成された複数の突起部を有し，前記突起部は径方向に所定の間隔を設けて配設された第１突起群と，径方向に所定の間隔を設けて配設され前記第１突起群と径を異ならせた第２突起群とで構成され，前記第１突起群と前記第２突起群は，周回方向に交互に配設されているとともに，前記コイルベースの内側から前記コイルベースの外側に向かうにつれて，前記第１突起群を構成する前記突起部の円周方向の幅，及び，前記第２突起群を構成する前記突起部の円周方向の幅がそれぞれ増加するように形成されており，前記導線は前記第１突起群と前記第２突起群との間に周回方向に挿入されている誘導加熱コイル。
前記突起部下方近傍の前記コイルベースに開口部を設けた請求項１に記載の誘導加熱コイル。
前記突起部の前記導線が隣接する側面に，径方向に突出し，前記導線が上下に移動するのを防ぐための凸部を設けた請求項２に記載の誘導加熱コイル。
前記第１突起群と前記第２突起群をコイルの中心から半径方向に見て重ならないように配設した請求項１に記載の誘導加熱コイル。
前記第１突起群と前記第２突起群をコイルの中心から半径方向に見て重ならないように配設した請求項２に記載の誘導加熱コイル。
前記第１突起群と前記第２突起群をコイルの中心から半径方向に見て重ならないように配設した請求項３に記載の誘導加熱コイル。
前記コイルベースは下方放射状に設けた複数のフェライトを備え，前記フェライト上部に前記第１突起群を設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘導加熱コイル。