JP2018170181A - Electric wire, coil, and method of manufacturing coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触給電装置などに用いられるコイル向け電線、コイルおよびコイルの製造方法に関する。 The present invention relates to an electric wire for a coil used for a non-contact power supply device and the like, a coil, and a method for manufacturing the coil.
近年、電気自動車の給電は、ケーブルを用いる接触式から無線電力伝送技術を利用した非接触式へ変更することが進められている。 In recent years, the power supply of electric vehicles has been changed from a contact type using a cable to a non-contact type using a wireless power transmission technology.
非接触給電の技術は、給電所の路面に埋め込むようにして設けた送電用(1次側)の平面コイルと電気自動車の底部に設けた受電用(2次側)の平面コイルとを数十cm程度の間隔で対向させることで電力を無線送電することで電気自動車に給電する技術である。 The non-contact power supply technology has several tens of power transmission (primary side) planar coils provided so as to be embedded in the road surface of the power supply station and power reception (secondary side) planar coils provided at the bottom of the electric vehicle. This is a technology for supplying electric power to an electric vehicle by wirelessly transmitting electric power by facing each other at intervals of about cm.
従来、無線電力伝送に用いる平面コイルは、主に、細い複数のエナメル線を撚り合わせて形成したリッツ線を平面的に渦巻き状に巻回して形成する(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a planar coil used for wireless power transmission is mainly formed by spirally winding a litz wire formed by twisting a plurality of thin enamel wires (see, for example, Patent Document 1).
この平面コイルの場合、渦電流を抑制するために(加熱を防ぐために)、リッツ線どうしの間に一定の隙間を空ける必要があり、リッツ線の線間に絶縁材を介在させる目的で、絶縁材としての絶縁糸をリッツ線と平行に巻き付けて形成している。 In the case of this flat coil, in order to suppress the eddy current (to prevent heating), it is necessary to leave a certain gap between the litz wires, and insulation is performed for the purpose of interposing an insulating material between the litz wires. It is formed by winding an insulating thread as a material parallel to the litz wire.
このように従来の平面コイルは、リッツ線どうしの間に絶縁糸を介在させて隙間を設けており、隙間の幅を埋める分のスペーサ用の部材(絶縁糸)が必要になり、コスト高になるという問題がある。また、従来の平面コイルは、コイル単体では剛性が低く、コイルの取扱い時にコイル形状が崩れてしまう虞もある。 As described above, the conventional planar coil has a gap by interposing the insulating yarn between the litz wires, and a member for the spacer (insulating yarn) for filling the width of the gap is required, which increases the cost. There is a problem of becoming. Moreover, the conventional planar coil has low rigidity by itself, and there is a possibility that the coil shape may be collapsed when handling the coil.
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、線間にスペーサ用の部材を配置することなく線間に一定の隙間を保持可能な低コストなコイル向け電線、コイルおよびコイルの製造方法の提供を目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and is a low-cost electric wire for coils, a coil, and a coil that can maintain a certain gap between the wires without arranging a spacer member between the wires. It aims at providing the manufacturing method of a coil.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電線は、複数の金属線を撚り合わせて形成した通電線と、前記通電線の周囲に、前記通電線の軸と交差する方向に巻き付けて被覆した熱融着性の糸状部材からなる繊維層とを具備する。前記通電線は複数の金属線を撚り合わせて形成したものである。前記繊維層は前記熱融着性の糸状部材を前記通電線の周囲に、前記通電線の軸と交差する方向に巻き付けて被覆したものである。 In order to achieve the above object, an electric wire according to an aspect of the present invention is wound around an energized wire formed by twisting a plurality of metal wires in a direction intersecting the axis of the energized wire. And a fiber layer made of a heat-fusible thread-like member coated. The energizing wire is formed by twisting a plurality of metal wires. The fiber layer is formed by winding the heat-fusible thread-like member around the energizing wire in a direction intersecting the axis of the energizing wire.
本発明の一態様に係るコイルは、上記電線を、線間に隙間を空けるように渦巻き状にしたものである。 The coil which concerns on 1 aspect of this invention makes the said electric wire spirally so that the clearance gap may be opened between wires.
本発明によれば、線間にスペーサ用の部材を配置することなく線間に一定の隙間を保持可能な低コストなコイル向け電線、コイルおよびコイルの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the low cost electric wire for coils which can hold | maintain a fixed clearance gap between lines, and the manufacturing method of a coil can be provided, without arrange | positioning the member for spacers between lines.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
本実施形態に係る非接触給電装置は、1次側の非接触送電装置と2次側の非接触受電装置とを対向配置して構成される。電力を供給する側である1次側の非接触送電装置と電力を受ける側の2次側の非接触受電装置は、コイルの部分の要素はほぼ同じ要素で構成されており、ここでは、一方の側について説明するが、他方の側も同様であることは言うまでもない。
(Embodiment)
The non-contact power feeding device according to the present embodiment is configured by disposing a primary-side non-contact power transmitting device and a secondary-side non-contact power receiving device so as to face each other. The primary-side non-contact power transmission device that supplies power and the secondary-side non-contact power reception device that receives power include substantially the same elements in the coil portion. Although the other side will be described, it goes without saying that the other side is the same.
図1に示すように、例えば1次側の非接触送電装置は、アルミニウム板などの基板1と、この基板1の上面に配置された磁心コア板2と、磁心コア板2の上面に配置されたコイル10とを備える。さらに、磁心コア板2におけるコイル10の位置を固定するために、磁心コア板2の上面をモールド樹脂等により皮膜してもよい。
As shown in FIG. 1, for example, a non-contact power transmission device on the primary side is disposed on a substrate 1 such as an aluminum plate, a
図2に示すように、コイル10の主材としては、リッツ線(金属線)などの電線11が用いられている。コイル10は、電線11を、円形の渦巻き状に巻回して形成したものである。電線11どうしは、一定間隔の隙間を空けて平らに並べて巻回されている。
As shown in FIG. 2, an
図3に示すように、電線11は、エナメル線12を複数撚り合わせて束にして形成したリッツ線13(撚り線群)と、このリッツ線13の周囲に被覆形成された繊維層14とを有する。リッツ線13(撚り線群)は、束にした状態でほぼ円柱の形状をなすものである。なお、エナメル線12は、銅線(素線)12aの外表面(周囲)をエナメル層12bで絶縁皮膜した絶縁導線の一つである。
As shown in FIG. 3, the
図3に示したリッツ線13の周囲を覆う被覆である繊維層14は、図4に示すように、外被の鞘32の部分とその内側の芯33の部分との2層構造の繊維材34を束にしたものであり、以下、この束を「熱融着性の糸35」または「糸状部材」と称す。繊維層14はこの熱融着性の糸35を、リッツ線13の周面に押しつけて平坦にして巻き付けたもの、またはその後、加熱加工し熱融着性の糸35を構成する繊維材34どうしを固着したものである。
As shown in FIG. 4, the
つまり繊維層14は、熱融着性の糸35を、リッツ線13の周囲に、リッツ線13の周方向(軸と交差する方向)に巻き付けて被覆したもの、つまり熱融着性の糸35をリッツ線13の周囲に平坦に巻き付けたものである。なおリッツ線13に、熱融着性の糸35を平坦にオーバーラップさせながら巻き付けることで、リッツ線13がばらけることなく、かつ屈曲加工したときの形状の維持力を高めることができる。
That is, the
鞘32は、融点が例えば160℃の結晶性ポリエステル樹脂を材料とするものである。芯33は、融点が例えば250℃の高粘度ポリエステル樹脂を材料とするものである。
The
つまり熱融着性の糸35を構成する一本一本の繊維材34は、樹脂製の芯33と、この芯33の周囲(外側)に形成された樹脂製の鞘32との2層構造をなし、鞘32の融解温度が芯33よりも低いものである。
In other words, each
融点の異なる鞘32と芯33の2層構造の繊維材34は、上記した高融点ポリエステル樹脂と低融点ポリエステル樹脂の組み合わせの他、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂との組み合わせ、ポリエステル樹脂とポリエチレン樹脂との組み合わせ、さらに、ポリエステル樹脂とナイロン樹脂(ポリアミド)との組合せなどが考えられる。つまり繊維材34は、融点の異なる材料を単繊維中に芯33と鞘32の状態で紡糸したものであれば、適用可能である。また、融点の異なる複数の繊維材を混合した混繊糸を用いても良い。融点の異なる複数の繊維材における、高融点の線材が融けずに低融点の繊維材が融ける温度で加熱することで、融点の異なる鞘32と芯33の2層構造の繊維材34と同様の効果を得ることができる。
The
電線11は、上記熱融着性の糸35を、リッツ線13の周方向(軸と交差する方向)からリッツ線13の外周部に張力を加えながら押し当てて平坦な形状にして巻き付けたものである。
The
なお、熱融着性の糸35を平坦に巻き付けた後、160℃以上で加熱し、外被の鞘32の部分を融解させた後、冷却により固化したものが平坦な繊維層14となる。
In addition, after winding the heat-fusible thread |
この繊維層14では、加熱時に鞘32の部分だけが融解して隣接どうしで接着しその中の芯33の部分は融解していないためテープ状(帯状)になる。したがって、繊維層14を剥がす際に、糸35を巻き付けた単位でテープ状にきれいに剥がすことができる。また繊維層14を剥がした後、その内側のリッツ線13には繊維層14の残存物が残らないため、加工前のリッツ線13の状態と同様になる。この結果、例えば終端処理などが容易に行える。
In the
以下、コイル10の製造方法を説明する。
電線11としては、例えばリッツ線13を用いるものとする。また電線11としては、リッツ線13以外に、例えば絶縁被覆していない導体(銅やアルミニウムを材料とする線)であってもよい。
Hereinafter, a method for manufacturing the
For example, a
(第1工程:巻回工程)
この第1工程では、糸巻機を用いる。この機器は、従来のものを利用する。糸巻機には、熱融着性の糸35を巻いたボビンをセットする。
(First step: winding step)
In this first step, a thread winding machine is used. This equipment uses a conventional one. The bobbin around which the heat-
この第1工程では、熱融着性の糸35を、リッツ線13の外周部に張力を加えながら押し当てて平坦な形状にしてオーバーラップさせながら巻き付ける。これにより、被覆された一本の電線11を作成できる。
In this first step, the heat-
熱融着性の糸35として、例えば市販のメルセット「280T48」、250デニール(280デシテックス)の糸状部材を使用した。メルセットは登録商標である。
As the heat-
なお、これ以外に、糸巻条件を変えることで、250デニール(280デシテックス)以上3000デニール(3340デシテックス)以下の熱融着性の糸35を使用できる。
In addition, by changing the yarn winding conditions, a heat-
(第2工程:加熱工程)
この第2工程では、加熱機(図5参照)を用いて、第一工程で作成した電線11を渦巻き状に加工してコイル10を製造する。
(Second step: heating step)
In the second step, the
すなわち、加熱機は、図5に示すように、上下に対向配置した金型61、重し62と、金型61および/または重し62を加熱するヒータ67と、ヒータ67に電力を供給する電源68とを備える。
That is, as shown in FIG. 5, the heater supplies power to the mold 61 and the
金型61には渦巻き状の溝63が設けられている。溝63は電線11を嵌め込み可能な幅と深さで設けられている。
The mold 61 is provided with a spiral groove 63. The groove 63 is provided with a width and depth that allow the
すなわち、電線11を渦巻き状の溝63に這わせて嵌め込み、重し62を配置することで渦巻き状に成型された電線11の微細ながたつきを押さえ、加熱機で熱融着性の糸35の鞘32の融解温度まで加熱して融解した後、冷却することで、電線11の周囲に熱融着性の糸35がテープ状に固着した繊維層14の被覆を形成した渦巻き状のコイル10(図2参照)を製造する。また、加熱加工を行う際に加圧機(図示せず)を用いて積極的な加圧を行っても良い。加熱加工時に加圧機による加圧を行うことで、形成した渦巻き状コイルの厚みを薄くすることができる。
That is, the
その後、アルミニウム板などの基板1の上面に磁心コア板2を配置し、さらに磁心コア板2の上面に、上記のコイル10を配置することで、図1に示した非接触給電装置を製造することができる。
Thereafter, the
このように本実施形態の非接触給電装置によれば、複数のエナメル線12を撚り合わせて形成したリッツ線13の周囲に、リッツ線13の周方向(軸と交差する方向)に熱融着性の糸35を巻き付けて被覆したことで、電線11としての柔軟な引き回しが可能になると共に、この電線11を、線間の隙間を等間隔に空けた渦巻き状の溝63に嵌め込んで加熱した後、冷却することにより、絶縁樹脂などのスペーサを介在させることなく、形状が維持可能なコイル10を製造できるので、線間にスペーサ用の部材を配置することなく線間に一定の隙間を保持可能な低コストな非接触送電または非接触受電用のコイル向け電線、コイルおよびコイルの製造方法を提供することができる。
なお、線間の隙間を設けないで密巻きに形成した渦巻き状コイルにあっては、より一層の形状維持が可能となる。
As described above, according to the contactless power supply device of the present embodiment, heat fusion is performed around the
In addition, in the spiral coil formed densely without providing a gap between the wires, the shape can be further maintained.
また、本実施形態では、以下のような効果が得られる。
リッツ線13の周囲に熱融着性の糸35を巻回することで、エナメル層12bの外周に融着皮膜を設けた自己融着線を用いるよりも安価にできる。さらには、自己融着線は融着被膜を設けることによりリッツ線13の外径が大きくなるが、本実施形態は、リッツ線13の外周に熱融着性の糸35を平坦な形状にして巻き付けるだけであり、自己融着線と比較して厚みの薄い渦巻き状コイルを作製することができる。
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
By winding the heat-
加熱しない状態の熱融着性の糸35のままでは固着されないため、リッツ線13の可撓性が保たれるので、例えば熱硬化性樹脂からなる樹脂テープ材を巻回するのに比べて柔軟性にたけ、コイルの成型性が高まる。
Since the heat-
糸巻機は既存の設備を利用可能なため、設備投資が最低限で済む。 Since the spooling machine can use the existing equipment, the capital investment is minimal.
隣接する電線11間に隙間を設けたコイル10の形状であっても、加熱してリッツ線13を被覆する繊維層14が固着することで、コイル10は剛性を得られるため、コイル10の取扱い時の形状保持が容易となる。
Even if the shape of the
リッツ線13の皮膜にリッツ線13そのものを融着する樹脂などを用いていないため、加熱してコイル10の形状を固定した後であっても、固着した繊維層14をはぎ取ることで、加工前のリッツ線13に容易に戻すことができ、また終端処理が容易に行える。
Since a resin for fusing the
上記実施例では、渦巻き状コイル10の外形を円形としたが、これ以外に、金型61の溝63の配置および形状を変えることで、例えば図7に示すように、外形が矩形の渦巻き状コイル20や外形が楕円形の渦巻き状コイル(図示せず)なども容易に製造することができる。
In the above embodiment, the outer shape of the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these embodiment was shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…アルミ板(基板)、2…磁心コア板、10、20…コイル、11…電線、12…エナメル線、13…リッツ線(通電線)、14…繊維層、32…鞘、33…芯、34…繊維材、35…繊維材の束(熱融着性の糸)、61…金型、62…重し、63…溝、67…ヒータ、68…電源。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Aluminum plate (board | substrate), 2 ...
Claims (11)
前記通電線に、その周方向に巻き付けた熱融着性の糸と
を具備することを特徴とする電線。 A conducting wire formed by twisting a plurality of metal wires;
An electric wire comprising a heat-fusible thread wound around the current-carrying wire in a circumferential direction thereof.
前記鞘部の融解温度が前記芯部よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の電線。 Each fiber material constituting the heat-fusible yarn has a two-layer structure of a resin core part and a resin sheath part formed on the outside of the core part,
The electric wire according to claim 1, wherein a melting temperature of the sheath portion is lower than that of the core portion.
前記基板の上に配置した磁心コア板と、
前記磁心コア板の上に配置した請求項5乃至8いずれか1項に記載の前記コイルと
を具備する非接触給電装置。 A metal substrate;
A magnetic core plate disposed on the substrate;
The non-contact electric power feeder which comprises the said coil of any one of Claim 5 thru | or 8 arrange | positioned on the said magnetic core board.
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