JP5393097B2

JP5393097B2 - アルファ巻きコイル

Info

Publication number: JP5393097B2
Application number: JP2008263357A
Authority: JP
Inventors: 千里池田; 義雄高; 和正丸山
Original assignee: Totoku Electric Co Ltd
Current assignee: Totoku Electric Co Ltd
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: JP2010093145A

Description

本発明は、アルファ巻きコイルに関し、さらに詳しくは、表皮効果等に起因する高周波損失を低減でき、ある層のコイルから隣接層のコイルへの渡り部分がコイル表面から飛び出すことがなく、更に、耐電圧を向上することが出来るアルファ巻きコイルに関する。

従来、平角線（リボン線）、角線、丸線のような単線を使用したアルファ巻きコイルが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特開２００４−１１１６２５号公報（図２）特開２００７−３０５６６５号公報（図１）

上記従来のアルファ巻きコイルでは、単線を用いているため、高周波で使用する場合に表皮効果等による高周波損失が大きくなる問題点があった。また、扁平率が大きい平角線を用いた場合にコイル内径が小さくなると、ある層のコイルから隣接層のコイルへの渡り部分がコイル表面から飛び出してしまう問題点があった。更に、２層のアルファ巻きコイルの場合、引出線が来るコイル外周側で互いに接している第１層と第２層の電位差が大きくなり、用途によっては耐電圧が不足する問題点があった。
そこで、本発明の目的は、表皮効果等に起因する高周波損失を低減でき、ある層のコイルから隣接層のコイルへの渡り部分がコイル表面から飛び出すことがなく、更に、耐電圧を向上することが出来るアルファ巻きコイルを提供することにある。

第１の観点では、本発明は、絶縁された素線の扁平管状編組線または絶縁された素線の平編線を、その長辺の面が隣接するターンで対向するようにアルファ巻きしたことを特徴とするアルファ巻きコイルを提供する。
上記第１の観点によるアルファ巻きコイルでは、絶縁された素線の編組線または平編線を用いるため、表皮効果等に起因する高周波損失を低減することが出来る。また、編組線または平編線は柔軟性があるため、ある層のコイルから隣接層のコイルへの渡り部分がコイル表面から飛び出さないように容易に変形できる。

第２の観点では、本発明は、絶縁された素線の扁平管状編組線または絶縁された素線の平編線を、その短辺の面が隣接するターンで対向するようにアルファ巻きしたことを特徴とするアルファ巻きコイルを提供する。
上記第２の観点によるアルファ巻きコイルでは、絶縁された素線を用いるため、表皮効果等に起因する高周波損失を低減することが出来る。また、編組線または平編線は柔軟性があるため、ある層のコイルから隣接層のコイルへの渡り部分がコイル表面から飛び出さないように容易に変形できる。

なお、長辺の面が隣接するターンで対向するようにアルファ巻きするのは、巻数を多くしたい場合に好ましく、短辺の面が隣接するターンで対向するようにアルファ巻きするのは、コイル厚を薄くしたい場合に好ましい。

第３の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点によるアルファ巻きコイルにおいて、前記素線が磁性めっき層を備えることを特徴とするアルファ巻きコイルを提供する。
上記第３の観点によるアルファ巻きコイルでは、素線に流れる電流が作り出す磁界が磁性めっき層で遮断されて周りの素線の銅線部分まで入り難くなるため（入っても小さくなるため）、高周波における近接効果による銅損の増加を抑制することが出来る。

第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点によるアルファ巻きコイルにおいて、前記素線が最外周に自己融着層を備えることを特徴とするアルファ巻きコイルを提供する。
上記第４の観点によるアルファ巻きコイルでは、アルファ巻きコイルを巻回した後、加熱して又は溶剤を塗布して素線同士を融着させることにより、形状安定性を向上することが出来る。

第５の観点では、本発明は、前記第１から前記第４のいずれかの観点によるアルファ巻きコイルにおいて、前記絶縁された素線の扁平管状編組線を用いると共にコイル内周側の巻軸方向線幅よりコイル外周側の巻軸方向線幅を短くしたことを特徴とするアルファ巻きコイルを提供する。
上記第５の観点によるアルファ巻きコイルでは、内周側の巻軸方向線幅よりも外周側の巻軸方向線幅が短くなるように編組線を変形することにより、２層のアルファ巻きコイルの場合でも、引出線が来るコイル外周側で第１層と第２層の間に空隙を形成でき、耐電圧を向上できる。

本発明のアルファ巻きコイルによれば、絶縁された素線の編組線または平編線を用いるため、表皮効果等に起因する高周波損失を低減することが出来る。また、編組線または平編線は柔軟性があるため、ある層のコイルから隣接層のコイルへの渡り部分がコイル表面から飛び出さないように容易に変形できる。更に、扁平管状編組線を用い且つ内周側の長辺長よりも外周側の長辺長が短くなるように編組線を変形すれば、２層のアルファ巻きコイルの場合でも、引出線が来るコイル外周側で第１層と第２層の間に空隙を形成でき、耐電圧を向上できる。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

［実施例１］
図１は、実施例１に係るアルファ巻きコイル１０を示す斜視図である。図２は、同断面図である。
このアルファ巻きコイル１０は、自己融着絶縁磁性めっき電線（図３の５）を素線とする略円管状編組線を扁平に潰した扁平管状線編組線１を、その長辺の面が隣接するターンで対向するようにアルファ巻きした２層のコイルである。

扁平管状線編組線１は、コイル内周側の巻軸方向線幅Ｌｉよりコイル外周側の巻軸方向線幅Ｌｏが短くなるように、扁平に潰す度合いをコイル内周側とコイル外周側とで変えてある。このため、引出線１４，１５が来るコイル外周側で第１層１１と第２層１２の間に空隙ｇが形成されている。

第１層１１のコイルから第２層１２のコイルへの渡り部分１３は、コイル表面から飛び出さないように変形させてある。

図３は、扁平管状線編組線１の素線である自己融着絶縁磁性めっき電線５を示す断面図である。
自己融着絶縁磁性めっき電線５は、銅線６の外周に磁性めっき層７を形成し、磁性めっき層７の外周に絶縁被覆層８を形成し、絶縁被覆層８の外周に自己融着層９を形成したものである。

具体例を示すと、自己融着絶縁磁性めっき電線５は、銅線６が外径約０．１ｍｍであり、磁性めっき層７が厚さ約１μｍの鉄層であり、絶縁被覆層８が厚さ約２０μｍのエナメル層であり、自己融着層９が厚さ約１０μｍの熱可塑性樹脂層である。
また、扁平管状線編組線１は、１６８本の自己融着絶縁磁性めっき電線５を編組したものであり、コイル内周側の長辺長Ｌｉが約４ｍｍ，短辺長が約０．８ｍｍであり、コイル外周側の巻軸方向線幅Ｌｏが約３．８ｍｍ，短辺長が約１ｍｍである。
また、アルファ巻きコイル１０は、内径が約１０ｍｍであり、外径が約３０ｍｍであり、巻数が約２０ターンである。

実施例１のアルファ巻きコイル１０によれば次の効果が得られる。
（１）自己融着絶縁磁性めっき電線５を素線とする扁平管状線編組線１を用いるため、表皮効果等に起因する高周波損失を低減することが出来る。
（２）扁平管状線編組線１は柔軟性があるため、渡り部分１３がコイル表面から飛び出さないように容易に変形できる。
（３）引出線１４，１５が来るコイル外周側で第１層１１と第２層１２の間に空隙ｇを形成でき、耐電圧を向上できる。

（４）銅線６に流れる電流が作り出す磁界が磁性めっき層７で遮断されて周りの素線の銅線６まで入り難くなるため（入っても小さくなるため）、この点でも高周波における近接効果による銅損の増加を抑制することが出来る。
（５）自己融着層９により素線同士を融着させることで、形状安定性を向上することが出来る。

［実施例２］
図４は、実施例２に係るアルファ巻きコイル２０を示す斜視図である。図５は、同断面図である。
このアルファ巻きコイル２０は、自己融着絶縁磁性めっき電線５を素線とする略円管状編組線を扁平に潰した扁平管状線編組線２を、その長辺の面が隣接するターンで対向するようにアルファ巻きした２層のコイルである。

扁平管状線編組線２は、コイル内周側の巻軸方向線幅Ｌｉとコイル外周側の巻軸方向線幅Ｌｏが等しい。

第１層２１のコイルから第２層２２のコイルへの渡り部分２３は、コイル表面から飛び出さないように変形させてある。

具体例を示すと、扁平管状線編組線２は、１６８本の自己融着絶縁磁性めっき電線５を編組したものであり、コイル内周側の長辺長Ｌｉが約４ｍｍ，短辺長が約０．８ｍｍであり、コイル外周側の巻軸方向線幅Ｌｏが約４ｍｍ，短辺長が約０．８ｍｍである。

実施例２のアルファ巻きコイル２０によれば、実施例１の効果（３）を除いて、実施例１と同等の効果が得られる。

［実施例３］
図６は、実施例３に係るアルファ巻きコイル４０を示す断面図である。
このアルファ巻きコイル４０は、自己融着絶縁磁性めっき電線５を素線とする略円管状編組線を扁平に潰した扁平管状線編組線４を、その短辺の面が隣接するターンで対向するようにアルファ巻きした２層のコイルである。

扁平管状線編組線４は、コイル内周側の巻軸方向線幅Ｌｉとコイル外周側の巻軸方向線幅Ｌｏが等しい。

第１層４１のコイルから第２層４２のコイルへの渡り部分４３は、コイル表面から飛び出さないように変形させてある。

実施例３のアルファ巻きコイル４０によれば、実施例１の効果（３）を除いて、実施例１と同等の効果が得られる。

［比較例］
図７の縦軸は直流抵抗値Ｒｏに対する実効抵抗値Ｒｓの比であり、横軸は周波数である。
Ａは実施例１のアルファ巻きコイル１０の抵抗増加率特性図であり、Ｂは磁性めっき層７を省略したこと以外は実施例１と同じ条件のアルファ巻きコイルの抵抗増加率特性図であり、Ｃは長辺長約４ｍｍ，短辺長約０．３ｍｍの平角線をその長辺の面が隣接するターンで対向するようにアルファ巻きした２層のコイルの抵抗増加率特性図である。
いずれも高周波になると抵抗が増加するが、抵抗増加率はＡ，Ｂ，Ｃの順に改善されている。

［実施例４］
扁平管状編組線１〜４の代わりに、絶縁された素線の平編線を用いてもよい。

本発明のアルファ巻きコイルは、高周波回路において好適に使用できる。具体例としては、電力伝送電気回路や電源回路における空芯または有磁心のコイルやトランス、インダクター，ＩＨヒーターコイルやモーターなどに利用することが出来る。

実施例１に係るアルファ巻きコイルを示す斜視図である。図１のＡ−Ａ’断面図である。自己融着絶縁磁性めっき電線の断面図である。実施例２に係るアルファ巻きコイルを示す斜視図である。図４のＡ−Ａ’断面図である。実施例３に係るアルファ巻きコイルを示す断面図である。アルファ巻きコイルの抵抗増加率特性図である。

符号の説明

１、２，４扁平管状編組線
５自己融着絶縁磁性めっき電線
６銅線
７磁性めっき層
８絶縁被覆層
９自己融着層
１０，２０，４０アルファ巻きコイル
１３，２３，４３渡り部分
Ｌｉ内周側の巻軸方向線幅
Ｌｏ外周側の巻軸方向線幅

Claims

絶縁された素線の扁平管状編組線を、各層でフラットワイズ巻き又はエッジワイズ巻きし且つアルファ巻きすると共にコイル外周側で層間に空隙が形成されるようにコイル内周側の巻軸方向線幅よりコイル外周側の巻軸方向線幅を短くしたことを特徴とするアルファ巻きコイル。
請求項１に記載のアルファ巻きコイルにおいて、前記素線が磁性めっき層を備えることを特徴とするアルファ巻きコイル。
請求項１または請求項２に記載のアルファ巻きコイルにおいて、前記素線が最外周に自己融着層を備えることを特徴とするアルファ巻きコイル。