JPH10233326A - コイルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 閉磁路コアへ所定の回数だけ整然と且つ緩み
無く巻き付けられ、振動が少なく特性的にも良好なコイ
ルの提供。 【解決手段】 閉磁路コア１に、上下に相重なった２本
以上の絶縁平角電線２を一組とした導線３より成る単数
又は複数の巻線４をほぼ密着した状態で装着して成り、
前記巻線４が、前記導線３を一巻毎に閉磁路コア１の空
洞５を通過し且つ導線３同志が相互に重ならないように
一重のみ巻着されたコイル。前記閉磁路コア１をリング
状に設定し、前記導線３を構成する絶縁平角電線２の幅
を、該導線３の断面形状が該閉磁路コア１に最も近い絶
縁平角電線２Ａの幅を底辺とする山型となるように差を
つける場合もある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的大きな電流
を流し得るコイル及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】５０Ａから５００Ａ、或いはそれ以上の
大電流を流通させ得るコイルは、例えば、大きな負荷に
対する配電盤や制御盤の電源フィルタ等に用いられてお
り、負荷が要する電流が流通し得る導線を、閉磁路コア
に必要な回数巻き付けた構造とされるが、大電流を流し
得る太い線材を導線として閉磁路コアに巻き付けること
は極めて困難であるため、従来のコイルは、特別に柔軟
な極細い丸線（断面が円形の同電線）を束にして一本化
した絶縁電線を用いていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電線をもってしても前記閉磁路コアへ整然と巻き付
ける事は極めて困難で、巻線が崩れることも多く、ラン
ダムに近い状態で巻かれている部分も少なからず存在し
ており、大電流の流通によって大きな騒音を伴う振動が
生じ、巻線の緩みのみならず断線をも引き起こすという
問題があった。その様な問題を克服すべくコイル全体を
樹脂で固めたものも案出されたが、重量が重くなり、且
つ樹脂の硬化後の収縮がコアへの外力となり特性的に好
ましいものは得られなかった。そして、上記のごとく整
然とした巻線が行えない為に、開口スペースが限られた
閉磁路コアの空洞を有効に利用できず、その結果、空洞
の開口面積の大型化、即ちコア自体の大型化を余儀なく
され、コイル全体の小型化を妨げる主問題の一つと成っ
ていた。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みて成されたもの
であって、閉磁路コアへ所定の回数だけ整然と且つ緩み
無く巻き付けられ、振動が少なく特性的にも良好なコイ
ルとその製造方法の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明によるコイルは、閉磁路コアに、上下
に相重なった２本以上の絶縁平角電線を一組とした導線
より成る単数又は複数の巻線をほぼ密着した状態で装着
して成り、前記巻線が、前記導線を一巻毎に閉磁路コア
の空洞を通過し且つ導線同志が相互に重ならないように
一重のみ巻着されたことを特徴とし、事情に応じて、前
記閉磁路コアをリング状に設定し、前記導線を構成する
絶縁平角電線の幅を、該導線の断面形状が該閉磁路コア
に最も近い絶縁平角電線の幅を底辺とする山型となるよ
うに差をつけて設定したり、前記閉磁路コアとして断面
が矩形状のものを用い、前記導線に、一組毎の絶縁平角
電線を束ねる絶縁チューブが装着し、該絶縁チューブ
を、前記閉磁路コアの断面形状において短辺に相当する
面に位置せしめ、該絶縁チューブの長さを前記短辺より
短く設定するなどの措置をとる。

【０００６】又、その製造方法は、２本以上の絶縁平角
電線の両端が閉磁路コアへ巻着した後において揃うよう
に各絶縁平角電線の長さを設定して裁断する工程と、各
絶縁平角電線の両端部の絶縁被膜を除去する工程と、各
絶縁平角電線における長手方向の中心を揃え且つその長
さ順に重ね束ねる工程を経て巻線用の導線を形成し、該
導線における長手方向の中心部を、最も短い絶縁平角電
線を内側にして閉磁路コアの表面に当て、該導線の中心
部を境とする両側の部分を、一巻毎に前記閉磁路コアの
空洞を通過し且つ該閉磁路コアの表面に近接した状態で
巻着するというものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるコイルの実施
の形態を図面に基づき説明する。図１乃至図２は、その
一例を示したものであり、矩形断面でリング状の閉磁路
鉄芯を閉磁路コア１（以下、閉磁路コア１又は閉磁路鉄
芯１と記す）として用い、該閉磁路鉄芯１に、上下に相
重なった４本の絶縁平角電線２を一組とした導線３より
成る巻線４をほぼ密着した状態で装着して成り、前記導
線３を一巻毎に前記閉磁路鉄芯１の空洞５を通過し且つ
導線３同志が相互に重ならないように、一巻毎にほとん
ど間隔を取ることなく一重のみ巻着したものである。

【０００８】このようなコイルの製造方法は、４本の絶
縁平角電線２，２，２，２の両端が閉磁路コア１へ巻着
した後において揃うように各絶縁平角電線２の長さを設
定して裁断する工程と、各絶縁平角電線２の両端部７，
７から、それらの表面に被着された絶縁被膜を個々に除
去する工程と、各絶縁平角電線２における長手方向の中
心を揃え且つその長さ順に重ね束ねる工程を経てコイル
の巻線４を構成する導線３を形成し、該導線３における
長手方向の中心部を、図３の如く最も短い絶縁平角電線
２を内側にして閉磁路コア１の表面に当て、該導線３の
中心部を境とする両側の部分を、一巻毎に前記閉磁路コ
ア１の空洞５を通過し且つ該閉磁路コア１の表面に近接
した状態で巻着するといったものである。

【０００９】上記製造方法によれば、導線３を巻き付け
た後に、図１２の様に絶縁平角電線２の端部７に長短が
発生することは無く、絶縁被膜を取り除くこともない。
例えば導線３を巻き付けた後に絶縁被膜を除去しようと
すると、図４の如く導線３を構成する絶縁平角電線２を
一本一本扇状に広げて、ヤスリや薬品等で除去する必要
が生じるが、そのような順序では、隣接する絶縁平角電
線２が邪魔となって作業性が悪く、前記扇状への変形
が、その後端子８を装着する前に再度端部７を揃える際
にあっても復元せずに、端子付けに手間がかかるという
問題もある。又、導線３の中心部を固定して巻いていく
ことにより、巻線状態の全体的な均一性が高まり、導線
巻き付け工程の前半と後半とで導線３と閉磁路コア１と
の間隔に大きな差が生じ、限られた開口面積の空洞５に
導線３が所定の巻き数分だけ通過できなくなるという事
も生じにくくなる。

【００１０】コアに導線３を所定の回数巻き付ける上
で、導線３を構成する絶縁平角電線２それぞれについて
必要とされる長さに、内外位置関係による格差が生じ
る。前記の如く矩形断面のコアを用いる例においては、
相隣接して重なり合う絶縁平角電線２の所要長の差は、
絶縁平角電線２の肉厚をｄ，巻き数をｎとすれば、概算
でｎ（８ｄ）となる。これを目安に、各絶縁平角電線２
の長さを定め、最も短い絶縁平角電線２を最もコア寄り
の絶縁平角電線２Ａとして巻き付けていけば、ｎ回巻い
た後は、図１３の如く各絶縁平角電線２の端部７が揃っ
て、そのまま端子８を装着すれば良いこととなる。

【００１１】本発明によるコイルに用いられる絶縁平角
電線２は、導電率が高い金属、通常は比較的安価な銅を
素材として形成されているが、絶縁平角電線２一本で多
くの電流を流すには、その絶縁平角電線２はできるだけ
太いほうが好ましく、大きな電流を流すとなると、それ
なりの線径が必要となる。しかしながら、幅を広く取り
過ぎると限られた空洞５のスペースを無駄遣いすること
となり、かえってコイルの小型化に逆行することにもな
る一方、厚みを取り過ぎると、コアへの巻き付けに大き
な力を必要とするほか、湾曲部における絶縁平角電線２
の断面形状の変形も激しくなり整然と緩み無く巻き付け
るには好ましくない。又、コアへの巻き付け作業は、そ
の作業中において絶縁被膜が剥離するなどといったこと
が生じないよう注意を払う必要がある為に、手作業で行
われるのが一般的であるから、作業者の能力等を考慮し
ても絶縁平角電線２を過度に太くすることは控えなけれ
ば成らない。

【００１２】以上の観点より、従来の丸線（円断面の電
線）によるコイルでは問題が多いとされた約５０Ａ〜５
００Ａ或いはそれ以上の大電流を流通させるコイルに用
いる絶縁平角電線２のサイズとしては、厚み：０．８〜
２ｍｍ，幅：４〜１０ｍｍ程度が適性範囲であるとされ
る。なお、５０Ａ程度の電流であれば２枚の絶縁平角電
線２，２を重合して成る導線３をコアに巻き付けて構成
することも可能であるが、巻き付け作業時における作業
効率、及び重合された絶縁平角電線２，２相互の位置安
定性を併せて考慮すれば、肉厚をコアに巻き付け易い程
度に設定し、３枚以上の絶縁平角電線２を設定電流量に
合わせて重合するのが好ましいと思われる。

【００１３】この様に、適当なサイズの絶縁平角電線２
で導線３を構成しコアに巻き付けた際には、各絶縁平角
電線２における縁部９，９と中央部１０とで伸度に差が
生じる結果、図５乃至図７の如く幅方向に湾曲し、一本
の導線３においてコアに近い側に存在する絶縁平角電線
２Ａが、コアから遠い側に存在する絶縁平角電線２を受
け支える状態となり、一本の導線３が絶縁平角電線２毎
に分離するのを防止し一体性を高める作用を派生する。
これは、従来の丸線に見られるものとは逆の作用であ
り、巻線４の緩み、絶縁平角電線２の崩れを防止する
他、限られた空洞５のスペースを有効利用するという点
でも重要となる。

【００１４】特にリング状の閉磁路コア１を用いた場合
においては、図５及び図６の如く、導線３を構成する絶
縁平角電線２の幅を、該巻線４の断面形状が該閉磁路コ
ア１に最も近い絶縁平角電線２Ａの幅を底辺とする山
型、即ち前記底辺を最大幅となる先細り形状（台形状を
含む）となるように、一本或いは複数本毎に差をつけて
設定すれば、よりコンパクトなコイルを製造することが
可能となる。

【００１５】導線巻き付け時における作業性をより良く
し、電線のくずれをより良く防止する為には、複数重合
した絶縁平角電線２を、絶縁チューブ６で結束すること
が有効となる。絶縁チューブ６の長さは、コアの矩形断
面形状の短辺Ｓの長さより短く設定し、例えば、図１の
如く閉磁路鉄芯１の矩形断面形状の短辺Ｓに相当する該
鉄芯１の端面１１，１１に配置する。導線３は、鉄芯１
の各コーナー（端面１１と側面１４の境界部分）で約９
０度に曲げられるため、該絶縁チューブ６が端面から外
れることはなく、絶縁チューブ６によって束ねられた絶
縁平角電線２が適度に締め付けられ、絶縁平角電線２の
くずれを防止できることとなる。又、絶縁チューブ６
は、前記の如く短く設定されているので、絶縁平角電線
２が広範囲に亘って覆われることはなく、各絶縁平角電
線２の放熱効率も十分維持することができる。

【００１６】尚、前記コイルにおいて閉磁路鉄芯１の矩
形断面形状の長辺Ｌに相当する側面１２を、絶縁チュー
ブ６の配置位置とすると、絶縁チューブ６の位置ずれを
防止する為には、絶縁チューブ６の長さを比較的長く設
定しなければ成らず、結果的に比較的長い領域に亘って
導線３の側方を覆うこととなって放熱効果が損なわれ
る。よって、絶縁チューブ６のズレによる電線の崩れ防
止と、絶縁平角電線２の放熱効果を両立させるには、前
記の如くコア断面における短辺Ｓに当たる面に絶縁チュ
ーブ６を配置することが望ましいものである。

【００１７】絶縁チューブ６としては、重合した絶縁平
角電線２より成る導線３の外周とほぼ同程度の太さに設
定した絶縁チューブ６、例えばシリコンガラスワニス編
組チューブ等を用いれば良く、装着する絶縁チューブ６
の数は、導線３の巻き数及び絶縁平角電線２の崩れ易さ
に応じて加減すれば良い。又、この絶縁チューブ６は、
前記製造方法における導線３形成過程の後に全て装着し
ても良いし、巻線作業の途中で適宜装着しても良い。

【００１８】本発明によるコイルは、前記コイル以外に
も、図８の如くリング状の閉磁路鉄芯１に対し、複数の
絶縁平角電線２を重合して成り且つ一対の端子１２，１
２に繋がる複数列の導線３，３を並走させた状態で巻き
付けることにより、対を成す端子１２，１２間に、前記
導線３の複数倍の電流を流通させ得るように構成したも
の、図９の如くリング状の閉磁路鉄芯１を複数重ねた上
に、複数の絶縁平角電線２を重合して成る導線３を巻き
付けたもの、図１０の如く角形鉄芯１３に複数の絶縁平
角電線２を重合して成る導線３を巻き付けたもの、図１
１の如く４個の角形鉄芯１３，１３，１３，１３を、２
個づつ重合した２組の鉄芯１４、１４とし、該両者１
４，１４を、複数の絶縁平角電線２を重合して成る導線
３を巻き付け一体化したものとして構成することができ
る。また、トランスの様に複数の巻線４を装着した構成
とすることもできる。

【００１９】

【発明の効果】以上の如く本発明によるコイルを使用す
れば、導線がコアへ整然と巻き付けられて見栄えが良い
のみならず、巻線が崩れることもなく、大電流の流通に
よって大きな騒音や振動が生じることもないので、巻線
の緩みや断線も発生せず特性的にも良好な結果を得るこ
とができる。又、閉磁路コアであれば限られた空洞の開
口スペースが有効に利用される結果、空洞の開口面積の
小型化、即ちコア自体のより一層の小型化が可能とな
り、コイル全体の小型化に寄与する。

【００２０】そして、本発明によるコイルの製造方法を
採れば、電線の無駄が生じず、閉磁路コアへ所定の回数
だけ整然と且つ緩み無く比較的短時間で容易に巻き付け
ることができ、しかも、導線の中心部を固定して巻いて
いく形態と採ることにより、巻線状態の全体的な均一性
が高まり、最低限の開口面積に設定した空洞に対し、所
定の巻き数分だけ導線を確実に通過させ得ることとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコイルの一例を示す正面図であ
る。

【図２】本発明によるコイルの一例を示す側面図であ
る。

【図３】本発明によるコイルの巻線工程の一部を示す側
面図である。

【図４】従来のコイルの製造方法において絶縁被膜を剥
離する工程を経た直後の状態を示す側面図である。

【図５】本発明によるコイルの一例を示す要部断面図で
ある。

【図６】図５の要部拡大図である。

【図７】本発明によるコイルの一例を示す要部断面図で
ある。

【図８】本発明によるコイルの類例を示す正面図であ
る。

【図９】本発明によるコイルの類例を示す側面図であ
る。

【図１０】（イ）（ロ）本発明によるコイルの類例を示
す正面図及び側面図である。

【図１１】（イ）（ロ）本発明によるコイルの類例を示
す正面図及び側面図である。

【図１２】従来のコイルの製造方法において巻線工程を
経た直後の状態を示す側面図である。

【図１３】本発明によるコイルの製造方法において巻線
工程を経た直後の状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 閉磁路コア ２，２Ａ 絶縁平角電線 ３ 導線 ４ 巻線 ５ 空洞 ６ 絶縁チューブ ７ 端部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉磁路コア（１）に、上下に相重なった
   ２本以上の絶縁平角電線（２）を一組とした導線（３）
   より成る単数又は複数の巻線（４）をほぼ密着した状態
   で装着して成り、前記巻線（４）が、前記導線（３）を
   一巻毎に閉磁路コア（１）の空洞（５）を通過し且つ導
   線（３）同志が相互に重ならないように一重のみ巻着さ
   れたコイル。
2. 【請求項２】 前記閉磁路コア（１）をリング状に設定
   し、前記導線（３）を構成する絶縁平角電線（２）の幅
   を、該導線（３）の断面形状が該閉磁路コア（１）に最
   も近い絶縁平角電線（２Ａ）の幅を底辺とする山型とな
   るように差をつけて設定した請求項１記載のコイル。
3. 【請求項３】 前記閉磁路コア（１）として断面が矩形
   状のものを用い、前記導線（３）には、一組毎の絶縁平
   角電線（２）を束ねる絶縁チューブ（６）が装着され、
   該絶縁チューブ（６）を、前記閉磁路コア（１）の断面
   形状において短辺（Ｓ）に相当する面に位置せしめ、該
   絶縁チューブ（６）の長さを前記短辺（Ｓ）より短く設
   定したことを特徴とする請求項１又は２記載のコイル。
4. 【請求項４】 ２本以上の絶縁平角電線（２）の両端が
   閉磁路コア（１）へ巻着した後において揃うように各絶
   縁平角電線（２）の長さを設定して裁断する工程と、各
   絶縁平角電線（２）の両端部（７，７）の絶縁被膜を除
   去する工程と、各絶縁平角電線（２）における長手方向
   の中心を揃え且つその長さ順に重ね束ねる工程を経て巻
   線（４）用の導線（３）を形成し、該導線（３）におけ
   る長手方向の中心部を、最も短い絶縁平角電線（２）を
   内側にして閉磁路コア（１）の表面に当て、該導線
   （３）の中心部を境とする両側の部分を、一巻毎に前記
   閉磁路コア（１）の空洞（５）を通過し且つ該閉磁路コ
   ア（１）の表面に前記導線（３）をほぼ密着させた状態
   で巻着するコイルの製造方法。