CN104025706B - 利兹线线圈及加热装置 - Google Patents
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Classifications
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- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
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Abstract
本发明提供一种利兹线线圈及使用该利兹线线圈的加热装置，能抑制线圈的阻抗，并能防止利兹线(或裸线)从两端的端子脱离或产生突起。利兹线线圈通过将集合利兹线卷绕成线圈状而构成，所述集合利兹线由至少一根向右扭绞利兹线及至少一根向左扭绞利兹线集合而成，在集合利兹线的两端分别具备仅连接有向右扭绞利兹线的至少一个端子、以及仅连接有向左扭绞利兹线的至少一个端子。加热装置具备上述利兹线线圈。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及感应加热方式的加热装置等所使用的利兹线线圈(Litz Wire Coil)、以及使用该利兹线线圈的加热装置。
背景技术
在电磁烹调机、电子照片装置等用途中，使用具有利兹线线圈的加热装置，该利兹线线圈将利兹线或由多根利兹线集合而成的集合利兹线成型为线圈状而形成。该加热装置将高频电流通往利兹线线圈，基于电磁感压的原理使发热体发热。在流入有上述高频电流的线圈中，因线圈导线的趋肤效应或靠近作用而产生的影响有所减小，但线圈的阻抗降低，感应加热的效率提高，从而存在问题。尤其是，在成型为线圈状时，施加压力使线圈体积紧凑化，从而使得裸线间的距离进一步靠近，此时将产生大问题。
近年来，作为解决上述问题的方法，提出将由多根扭绞方向不同的利兹线集合而成的集合利兹线用作为线圈的导线。利兹线的扭绞方向不同的集合利兹线由于电流方向不一致，因此能降低趋肤效应，其结果是，即使使用多根直径较细的裸线也能降低因靠近作用而产生的能量损失，并能防止线圈的阻抗增大，实现效率良好的感应加热。
然而，对于将采用上述结构的集合利兹线进行卷绕而成型的利兹线线圈，扭绞方向不同的利兹线并存，因此将端子连接于其端部时，即使将线圈端部的集合利兹线从右向左扭转，构成集合利兹线的从左向右扭绞的利兹线会被朝松开方向扭转，从而也无法进行汇聚。因此，在使用像圆形端子那样、具有较大的紧固部的端子的情况下，无法施加均等的敛缝力，可能使得利兹线脱离(或裸线脱离)。另外，将利兹线线圈从成型模具上脱膜时，也会有产生“突起(相对成型模具空腔形状的形变)”的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2003-115368号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的实施方式的目的在于提供一种利兹线线圈、以及使用该利兹线线圈的加热装置，该利兹线线圈将由多根扭绞方向不同的利兹线集合而成的集合利兹线进行卷绕而成型，其不仅能抑制线圈的阻抗，还能防止利兹线或裸线脱离安装于两端的端子，并能防止将利兹线线圈从成型模具上脱膜后产生“突起”。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的一个实施方式的利兹线线圈通过将集合利兹线卷绕成线圈状而构成，所述集合利兹线由至少一根向右扭绞利兹线及至少一根向左扭绞利兹线集合而成，在所述集合利兹线的两端分别具备连接有所述向右扭绞利兹线的至少一个端子、以及连接有所述向左扭绞利兹线的至少一个端子。
本发明的另一个实施方式的加热装置具备上述利兹线线圈。
在本发明的另一个实施方式中，所述集合利兹线具有多根向右扭绞利兹线，这些各向右扭绞利兹线的两端分别一并连接于共通的端子。
在本发明的另一个实施方式中，所述集合利兹线具有多根向左扭绞利兹线，这些各向左扭绞利兹线的两端分别一并连接于共通的端子。
在本发明的另一个实施方式中，所述集合利兹线中的所述向右扭绞利兹线及所述向左扭绞利兹线的集合数相同。
在本发明的另一个实施方式中，构成所述向右扭绞利兹线及所述向左扭绞利兹线的裸线的种类及集合数相同。
在本发明的另一个实施方式中，将所述向右扭绞利兹线及所述向左扭绞利兹线集合成环状，并使得所述向右扭绞利兹线及所述向左扭绞利兹线相邻而交替配置。
发明效果
根据本发明的一个实施方式，提供一种利兹线线圈，该利兹线线圈由集合有多根扭绞方向不同的利兹线的集合利兹线卷绕成型而成，能抑制线圈的阻抗，并能防止如下问题的发生：即，利兹线或裸线从安装于两端的端子脱离，或者产生突起等。另外，根据本发明的其他实施方式，能提供一种具备具有上述优异特性的利兹线线圈的加热装置。
附图说明
图1是表示一个实施方式的利兹线线圈的立体图。
图2是表示构成图1的利兹线线圈的集合利兹线的立体图。
图3是表示构成图2的集合利兹线的向右扭绞利兹线及向左扭绞利兹线的立体图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。基于附图进行说明，但附图仅被提供用于说明，本发明并不由附图来限定。
图1是简要地表示本发明的一个实施方式的利兹线线圈的立体图，图2是表示构成图1所示的利兹线线圈的集合利兹线的立体图，图3是表示构成图1所示的集合利兹线的利兹线的立体图，图3(a)表示向右扭绞利兹线，图3(b)表示向左扭绞利兹线。
如图1所示，本实施方式的利兹线线圈10将集合利兹线12卷绕成线圈状，除了其两端部(引线部)，其它部分成型为规定形状(图1的示例中为长方体状)，并且分别将多个端子14压接于集合利兹线12两端部。在图1的示例中，将集合利兹线12卷绕成沿纵向相重叠，但也可以卷绕成平面状，也可以将其相组合。卷绕方法可以根据用途等来适当选择。
绞合励磁线12具有如下结构：将如图3(a)所示的由裸线(绝缘覆盖导体)31向右方集合扭绞而成的多根(图2的示例中为3根)向右扭绞利兹线16A、以及如图3(b)所示的由裸线31向左方集合扭绞而成的多根(图2的示例中为3根)向左扭绞利兹线16B如图2所示那样集合成环状，使得右扭绞利兹线16A和左扭绞利兹线16B交替配置，并将其向一个方向(右方或左方)扭绞在一起。此外，在其两端部，向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B分别连接于不同的端子14A及端子14B。也就是说，多根向右扭绞利兹线16A均与端子14A相连接，多根向左扭绞利兹线16B均与端子14B相连接。
本实施方式中，对于构成向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B的裸线使用例如在铜线、铜合金线等金属线的外周涂布并煅烧有聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰胺树脂等绝缘清漆而构成的直径为0.05～0.5mm左右的漆包线(线圈)。从降低趋肤效应的观点来看，优选使用直径在0.2mm以下的漆包线。所集合的裸线数、裸线的扭绞间距并未特别限定，但通常，裸线数为30～500根左右，扭绞间距为利兹线直径的10～50倍左右。构成向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B的裸线的种类、裸线数、扭绞间距分别可以相同也可以相异。在成型为线圈状的过程中，施加压力使线圈的体积紧凑时，为了使从成型用的模具脱离后的线圈形状的恢复(扭转)变得极小，优选将相同种类的裸线以相同数量进行集合，并以相同间距相互扭绞在一起来构成。
另外，构成集合利兹线12的这些向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B的集合数总共可以是2根，也可以大于等于2根，但通常为4～7根左右，特别优选为6根。
另外，向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B各自的集合数可以相同也可以相异，向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B分别至少包含一根即可。因此，例如也可以包含一根向右扭绞利兹线16A，而其它利兹线均是向左扭绞利兹线16B，另外，也可以包含一根向左扭绞利兹线16B，而其它利兹线均是向右扭绞利兹线16A。然而，在成型为线圈状时，施加压力使线圈的体积紧凑时，为了使从成型用的模具脱离后的线圈形状的恢复(扭转)变得极小，优选向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B各自的集合数相同。
此外，向右扭绞利兹线16A与向左扭绞利兹线16B的集合方法没有特别限定，优选如本实施方式那样，将向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B集合扭绞在一起，使得向右扭绞利兹线16A与向左扭绞利兹线16B交替配置。通过采用上述的集合方法，各利兹线16A、16B彼此的电流方向不容易相一致，从而能降低接近作用的影响。另外，相反的各利兹线16A、16B的内部应力朝向互相相反的方向，从而整体相互抵消，因此能形成保持成型时的形状的没有扭曲的集合利兹线12，其结果是，还具有如下优点：能够得到没有翘曲的利兹线线圈10。此外，从降低卷绕集合利兹线而得到的利兹线线圈的阻抗、并提高翘曲防止效果的观点来看，优选为，在向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B的集合总数大于等于4根的情况下，如本实施方式那样，将向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B集合成环状，来形成集合利兹线。
此外，本发明中，向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B的扭绞方法或其扭绞间距也没有特别限定。例如，如本实施方式那样，扭绞方法可以是集合扭绞，或也可以是同心扭绞，有时也可以不扭绞而仅进行集合。在稳定线圈形状、即从成型模具脱膜时，使得各利兹线的每根利兹线不散开，从上述观点来看，优选采用集合扭绞或同心扭绞。另外，如上所述，从将向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B交替集合、或集合成环状的观点来看，更优选为集合扭绞。扭绞间距通常为利兹线直径的10～50倍左右。
压接于集合利兹线12两端部的端子14A、14B能压接于所要的向右扭绞利兹线16A或向左扭绞利兹线16B的端部即可，可以使用以往广泛使用的圆形端子、压接套筒、子弹形端子等。
此外，在图1的示例中，在集合利兹线12的两端部分别压接有2个端子14A、14B。然而，若一个端子仅连接有向右扭绞利兹线16A和向左扭绞利兹线16B中的某一个，也就是说，向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B未混合连接于一个端子，则端子数也可以是三个或三个以上。图1中，标号18是用于保持线圈形状而卷在集合利兹线12外周的按压带，可以使用由诺梅克斯纸、玻璃布、聚酰亚胺、氟树脂等耐热性较优的材料构成的胶带。通过保持线圈形状，能防止电感值的变化。
能将由向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B集合而成的集合利兹线12卷绕成线圈状，除其两端部分以外将其它部分成型为规定形状，并将端子14A及端子14B分别压接于集合利兹线12两端部，由此来制成本实施方式的利兹线线圈10。例如通过将卷绕成线圈状的集合利兹线12配置于模具内，将集合利兹线12的两端部从模具拉出至外部，并在此状态下进行加压成型，从而能进行集合利兹线12的成型。通过这样进行成型，能提高利兹线所占比率。
在本实施方式的利兹线线圈10中，将由向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B集合而成的集合利兹线12用作为线圈导线，因此电流方向不同，能防止因接近作用而使得线圈的阻抗增大。
另外，在使用像这样由向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B集合而成的集合利兹线12的利兹线线圈中，将向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B连接于各不相同的端子14A及端子14B，因此在端子14A及端子14B是像圆形端子那样具有较大的紧固部的端子的情况下，对于各利兹线16A、16B施加均等的敛缝力，另外，在将利兹线线圈与端子14相连接时，通过将向右扭绞利兹线16A进一步向右扭曲，将向左扭绞利兹线16B进一步向左扭曲来进行聚拢，因此易于导入至圆形端子。因此，能够防止以往那样的、在将所有利兹线连接于一个圆形端子时所发生的利兹线脱离、或裸线脱离的情况。
此外，由于施加于利兹线线圈10两端的电压由多个端子分压，因此能降低各个端子所要求的额定电压。因此，能使用更廉价的通用端子。
另外，由于能对于多个端子独立进行供电，因此能提高使用利兹线线圈的设备的设计自由度。
此外，如后述实施例所示那样，通过改变与各端子14A、14B相连接的向右扭绞利兹线16A及向左扭绞利兹线16B的引线部长度，能调节各端子间的阻抗差。
以上对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，能在实施阶段在不脱离发明思想的范围内改变结构要素来进行具体化。例如，在上述实施方式中，对构成向右扭绞利兹线及向左扭绞利兹线的裸线使用利用圆形导体的漆包线，但当然也可以使用利用平角导体的平角漆包线。本发明的利兹线线圈中，即使为了降低趋肤效应的影响而使用直径较细的裸线，也能通过使向右扭绞利兹线及向左扭绞利兹线混合，来降低接近操作所产生的影响，并且，还能防止该情况下、利兹线的裸线的脱离或端子的破损等问题。在裸线数大于等于200根的情况下，特别容易发生利兹线的裸线的脱离、端子的破损。因此，作为有10kHz以上的高频电流流过的利兹线线圈特别有用。
实施例
下面，利用实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限于这些实施例。
(实施例1)
集合50根直径为0.14mm的漆包线(裸线)，将它们以25mm的间距向右扭绞在一起以形成向右扭绞利兹线。除了将漆包线的扭绞方向变更为向左扭绞以外，以同样的方式形成向左扭绞利兹线。将三根所得到的向右扭绞利兹线相靠近，并将三根向左扭绞利兹线相靠近，将总计六根利兹线配置成环状来进行集合，并将它们以50mm的间距向右扭绞在一起以制成集合利兹线。
在将上述集合利兹线(全长8米)卷绕成平板线圈状之后，以将集合利兹线的两端部(引线部)从模具内拉出20厘米的状态将其配置于模具内，并施加压力来成型。成型后，打开模具，将成型的线圈取出后，将集合利兹线两端部分选成向右扭绞利兹线和向左扭绞利兹线，分别压接圆形端子(敛缝压力：300MPa)，以获得利兹线线圈。在对圆形端子进行压接时，将构成向右扭绞利兹线与向左扭绞利兹线的漆包线的绝缘被覆机械性地剥离1厘米。通过将各利兹线的端部往右方或左方扭转，能容易地判断分选出向右扭绞利兹线与向左扭绞利兹线。也就是说，例如在将利兹线的端部往右方扭转时，扭绞更紧的是向右扭绞利兹线，而扭绞变松的是向左扭绞利兹线。
(实施例2)
分别将三根所得到的向右扭绞利兹线及向左扭绞利兹线集合成环状，并使得向右扭绞利兹线与向左扭绞利兹线相邻并交替配置，除此以外，以与实施例1相同的方式获得利兹线线圈。
(比较例1)
在集合利兹线两端部分别一并压接一个圆形端子，而并不分选成向右扭绞利兹线及向左扭绞利兹线，除此以外以与实施例1相同的方式获得利兹线线圈。也就是说，在将以与实施例相同的方式制成的集合利兹线卷绕成平板线圈状之后，以将集合利兹线的两端部(引线部)从模具内拉出20厘米的状态将其配置于模具内，并施加压力来进行成型。成型后，打开模具，将成型的线圈取出后，分别在集合利兹线两端部压接圆形端子(敛缝压力：300MPa)，获得利兹线线圈。在压接圆形端子时，机械性地将集合利兹线两端部的漆包线的绝缘被覆剥离1厘米。
(比较例2)
在集合利兹线两端部分别一并压接一个圆形端子，而并不分选成向右扭绞利兹线及向左扭绞利兹线，除此以外以与实施例2相同的方式获得利兹线线圈。
(比较例3)
在集合利兹线两端部分别压接两个圆形端子，使得各端子上向右扭绞利兹线与向左扭绞利兹线混合，除此以外以与实施例1相同的方式获得利兹线线圈。也就是说，在将以与实施例1相同的方式制成的集合利兹线卷绕成平板线圈状之后，以将集合利兹线的两端部(引线部)从模具内拉出20厘米的状态将其配置于模具内，并施加约20MPa的压力来进行成型。成型后，打开模具，将成型的线圈取出后，分别在集合利兹线两端部压接两个圆形端子，在一个端子压接两根向右扭绞利兹线及一根向左扭绞利兹线，在另一个端子压接一根向右扭绞利兹线及两根向左扭绞利兹线(敛缝压力：300MPa)，获得利兹线线圈。在压接圆形端子时，机械性地将集合利兹线两端部的漆包线的绝缘被覆剥离1厘米。
(比较例4)
集合50根直径为0.14mm的漆包线(裸线)，将它们以25mm的间距向右扭绞在一起以形成向右扭绞利兹线。集合六根所获得的向右扭绞利兹线，将它们以50mm的间距向右扭绞在一起以制成集合利兹线。
在将上述集合利兹线(全长8米)卷绕成平板线圈状之后，以将集合利兹线的两端部(引线部)从模具内拉出的状态将其配置于模具内，并施加压力来进行成型。成型后，打开模具，将成型的线圈取出后，分别在集合利兹线两端部压接圆形端子(敛缝压力：300MPa)，获得利兹线线圈。在对圆形端子进行压接时，将构成向右扭绞利兹线和向左扭绞利兹线的漆包线的绝缘被覆机械性地剥离1厘米。
对上述实施例1、2以及比较例1～4中获得的利兹线线圈的端子压接部的接合特性进行下述接合实验来进行评价。另外，通过如下方法对所获得的各利兹线线圈的“突起”以及阻抗进行评价。
[接合实验]
在端子固定的状态下，以25mm/分钟的牵拉速度沿着向右扭绞利兹线或向左扭绞利兹线的***方向对向右扭绞利兹线或向左扭绞利兹线进行牵拉，对构成利兹线的裸线发生断线或被拉出时的牵引张力进行测定(实施例1、2以及比较例3将线圈的单侧的两端子汇集并固定来进行测定，比较例1、2、4将线圈的单侧的一端子固定来进行测定)。对10个产品进行测定，计算其平均值作为端子压接部的接合强度。另外，对于所有10个产品，将以400N以上的牵引张力进行接合实验之后达到线圈断线状态的情况判断为“合格”，而在至少有一个产品以小于400N的牵引张力进行接合实验后就达到裸线从端子脱离的状态的情况判断为“不合格”。
[利兹线线圈的突起]
将利兹线线圈的线圈部(成型部)放置在水平板上，对10个产品从水平板表面突出的部分的最大高度进行测定。
[利兹线线圈的阻抗]
施加50kHz的高频，对10个产品的阻抗(交流阻抗)进行测定并求出平均值，将实施例2的平均值设为100，计算出相对交流电阻值。
表1示出了这些结果。
[表1]
从表1可知，实施例所涉及的利兹线线圈在端子压接部具有较强的接合强度，而不会像比较例那样发生裸线脱离或产生较大的突出，并且能保持成型时获得的形状。
另外，从比较例4的相对交流电阻值可知，通过组合向右扭绞利兹线与向左扭绞利兹线，从而具有降低利兹线线圈的阻抗的效果。
标号说明
10 利兹线线圈
12 集合利兹线
14、14A、14B 端子
16A 向右扭绞利兹线
16B 向左扭绞利兹线
18 压接带
Claims (7)
1.一种利兹线线圈，该利兹线线圈通过将集合利兹线卷绕成线圈状而构成，所述集合利兹线由至少一根向右扭绞利兹线及至少一根向左扭绞利兹线集合而成，所述利兹线线圈的特征在于，
在所述集合利兹线的两端分别具有：仅连接有所述向右扭绞利兹线的至少一个端子；以及仅连接有所述向左扭绞利兹线的至少一个端子。
2.如权利要求1所述的利兹线线圈，其特征在于，
所述集合利兹线具有多根向右扭绞利兹线，这些各向右扭绞利兹线的一端一并连接于第一共通端子，另一端一并连接于第二共通端子。
3.如权利要求1所述的利兹线线圈，其特征在于，
所述集合利兹线具有多根向左扭绞利兹线，这些各向左扭绞利兹线的一端一并连接于第三共通端子，另一端一并连接于第四共通端子。
4.如权利要求1至3的任一项所述的利兹线线圈，其特征在于，
所述集合利兹线中的所述向右扭绞利兹线及所述向左扭绞利兹线的集合数相同。
5.如权利要求1至3的任一项所述的利兹线线圈，其特征在于，
构成所述向右扭绞利兹线及所述向左扭绞利兹线的裸线的种类及集合数相同。
6.如权利要求2或3所述的利兹线线圈，其特征在于，
将所述向右扭绞利兹线及所述向左扭绞利兹线集合成环状，并使得所述向右扭绞利兹线及所述向左扭绞利兹线相邻而交替配置。
7.一种加热装置，其特征在于，
包括如权利要求1至6的任一项所述的利兹线线圈。
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