JP2007035980A - 積層電磁コイル及び積層電磁コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却用凹凸溝を有した電磁コイルを積層する製造方法を提供する。
【解決手段】融着導線で内径、外径の異なる複数のアルファ巻き電磁コイルを冷却用パイプが装着できる溝が出来るように貼合せ、寸法精度、信頼性向上のため加熱押し圧し、外形および内形に冷却用凹凸溝を有した積層電磁コイルにすることにより、電磁コイルの電流を大幅に増加でき、大きな起磁力が得られ電気・電子機器等の性能を大幅に向上できる積層電磁コイルが製造可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、融着導線を用い空芯アルファ巻きでコイル外形および内形面に凹凸溝を設けたことを特徴とする積層電磁コイルおよび製造方法に関するものである。

電磁力を利用した機器の性能向上のためには電磁コイルに流す電流を増加させ、起磁力を増加させる方法が一般的であるが、電流増加により電力損失が電流の二乗に比例して増大する。電力損失の増大は大きな温度上昇をまねき、大きな温度上昇は、機器の寿命、信頼性に大きく影響する。従って当該機器の高性能および、信頼性確保のため機器本体を冷却または間接的に電磁コイルを冷却する方法が一般的に知られている。

当該機器本体を冷却する方法は水冷、空冷、冷媒、電子冷却と色々と工夫されているが、電磁コイル本体を直接冷却する方法は電磁コイルの構造から極めて難しく実現できていない。また電磁コイル外周を冷却するにも寸法増大、コイル面へ密着性が難しく、冷却効率低下等の問題があり実現できていない。

解決しようとする問題点は、電磁コイルの外形、内形に冷却用凹凸溝を設ける事にある。一般的に外形、および内形に凹凸溝を作りながらコイルを巻く事は極めて困難で、巻けたととしても凹凸溝の境は不規則になるため、占積率が極めて低く、更に十分なスペースを確保することが出来ない、冷却用パイプを設置したとしても接触面が限られ、熱伝導性が悪く十分な冷却効果が得られない等の問題がある。本発明は、占積率を低下することなしに冷却効果を高めるための凹凸溝を設けた電磁コイルおよび製造方法である。

本発明は、上記問題を解決するために、融着導線を内径、外径または巻き回数の異なった複数個の電磁コイル予め製作し、コイル寸法のバラツキを加熱押し圧加工することにより、容易に寸法のバラツキを極めて小さくし、厚さ方向の平滑度を高め、内径、外径及び巻回数の異なる複数個の電磁コイルを容易に貼合わせる事が出来ると共に出来上がり寸法バラツキも極めて小さく出来る。また厚さ方向、あるいは厚さ方向に直交する方向の少なくともいずれか一面を湾曲加工する場合にも加熱押し圧することにより、容易に湾曲加工、積層が出来る。すなわち、上記記載のコイルを貼り合わせることにより、冷却用凹凸溝を有した積層電磁コイルを容易に提供することにある。

また、内径、外径及び巻回数の異なる複数個のアルファ巻き電磁コイル単体を高精度加工せずに、積層工程において積層冶具に装着固定し、抵抗、赤外線、熱風等の加熱手段を設けることにより、巻き上がり時に発生した巻き歪みよる寸法バラツキを加熱押し圧することにより、積層コイルの寸法精度バラツキを除去しながら冷却用凹凸溝を有した電磁コイルを積層する製造方法を提供する。

本発明の融着導線アルファ巻電磁コイルは、一般的に使用されている融着線を用い任意の内径、外径及び任意の巻数で長方形型又は円形型に巻き、巻取り時又は巻取り後コイルを加熱押し圧し厚さ方向の面部分を均一化させ、内径、外径及び巻回数の異なる複数個のコイルを積層し直列または並列接続した電磁コイル、および厚さ方向、または厚さ方向に直交する方向の少なくともいずれか一方を湾曲加工後積層し直列または並列接続した積層電磁コイル。従来電磁コイルはコイル自体を直接冷却出来なかったが、本発明の凹凸溝着き積層電磁コイルは直接電磁コイルに冷却パイプを巻くことが出来る。また積層コイル張合わせ組立工程において、冷却パイプを同時に組立冷却パイプ付積層電磁コイルにすることが出来る。従って直接電磁コイルを冷却する事が可能となり、冷却効率が向上し電磁コイルに流す電流を増加することが出来、電気機器の出力、トルク向上になり、電気機器の小型高性能および高信頼性が可能となる。

融着線を用い内径、外径の異なる長方形型又は円形型に巻数の異なるアルファ巻きを実施し、アルファ巻きしたコイルを加熱にて厚さ方向、厚さ方向に直交する方向の少なくともいずれか一方向を押し圧する事で、巻き線間の隙間を密着させ、押し圧された事により電磁コイルの歪みが無くなり、コイル積層時コイル相互間の隙間が無くなり寸法精度に優れ、絶縁劣化の無い凹凸溝を有した積層電磁コイルが実現した。

図１は、本発明の電磁コイルで加熱押し圧前の立体図であって、１はコイル上面の凸凹、２は引出しリード線、３は融着導線、４はコイル断面を示す。図２は加熱押し圧後の立体図であって、１はコイル上面の凸凹、２は引出しリード線、３は融着導線、４はコイルの断面、５は長辺方向、６は厚さ方向、７は幅方向を示す。

図３は、図１の断面図であって、８は導線、９は絶縁皮膜、１０は融着皮膜、１１は線間の隙間を示す。図４は、図２の断面図であって、８は導線、９は絶縁皮膜、１０は融着皮膜、１１は線間の隙間を示す。

図５は、本発明外形凹溝電磁コイルの立体図であって、１２は融着導線、１３は引出しリード線、１４は接続部分、１５は外形凹部分を示す。図６は本発明の内形凹溝電磁コイルの立体図であって、１２は融着導線、１３は引出しリード線、１４は接続部分、１６は内形凹部分を示す。図７は、本発明の内形、外形凹溝電磁コイルであって、１２は融着導線、１３は引出しリード線、１４は接続部分、１５は外形凹部分、１６は内形凹部分を示す。

図８は、従来の電磁コイルの立体図であって、１２は融着導線、１３は引出しリード線、１４は接続部分、１７は積層面、１８は内径を示す。

図９は、本発明の電磁コイル応用例１であって冷却パイプを実装した立体図を示し、１９は冷却パイプ、２０は流入口、２１は排出口を示す。図１０は冷却パイプ立体図を示し、２２はコイル接触面、２０は流入口、２１は排出口を示す。

図１１は、本発明の電磁コイル応用例２であって凹溝に磁性体を一体化した立体図を示し、２３は磁性体、２４は磁性体接着面、２５は積層面を示す。図１２は断面図を示し２３は磁性体、２５は積層面、３は融着導線。

図１３、図１４は角錐台、円錐台型の断面図を示す。１５は外形凹部、１６は内形凹部、１２は融着導線を示す。

本発明のアルファ巻きをした電磁コイルの積層方法は通電、熱風、赤外線で６０〜２３０℃に加熱し、押し圧冶具に装着しタテ、ヨコ両方向またはヨコあるいはタテいずれかを押し圧し隙間部分を減少させ融着線間を密着させる。

該アルファ巻きした電磁コイルを６０〜２３０℃に加熱した金型に装着しタテ,ヨコ両方向またはタテあるいはヨコいずれかを押し圧し隙間部分を減少させ融着線間を密着させる。

本発明のアルファ巻き積層電磁コイルの平衡度は押し圧金型精度に近似する、従って隙間部分が大幅に減少する事により電磁コイルの高密度化ができるとともに、寸法精度が著しく改善され精密電子機器、電気機器の性能向上に貢献する。

本発明の電磁コイルの応用例として電磁コイル冷却によりより一層大きな電流を流す事ができ、損失が少なくより大きな起磁力が得られる電磁コイルを提供する。またコイル組立時に凹溝に磁性体を装着し一体に組立ることにより、磁束密度の異なった磁界が得られ、電磁コイル内を移動する磁性体の速度コントロールが可能となる、また電磁コイル内を通過する電子の収束、拡散においても従来とは異なる磁界でのコントロールが可能となる。またコイルの内径を摺動面として使用する場合においても内形の凹溝に内径より若干大きなリングを入れて組立ることにより、コイル内径部分の絶縁なしで磁性体を上下することが可能となる。

アルファ巻き凹溝付電磁コイルは、凹溝を冷却用、磁束の収束、拡散、および電子線の収束、拡散、摺動面として活用でき、その用途によってそれぞれの優れた特徴を生かす事が出来る。第一に冷却用としての利用は温度上昇を抑え大きな電流が流せる事で大きな起磁力が得られ、電気機器の小型化高性能、高信頼性を可能にする。また、凹溝に磁性体を装着することにより磁束の収束、拡散が可能となり、従来のコイルではコントロールの出来なかった特殊なコントロールが可能となる。更に内径を摺動面として利用する場合、内径部分を絶縁なしで利用でき鉄心とコイル面の隙間が極めて小さくでき電磁損失を小さくすることが出来る。電子・電気機器、精密機器の性能向上、小型化用として広く活用できる。

本発明の電磁コイルで加熱押し圧前の立体図。 本発明の電磁コイルで加熱押し圧後の立体図。 本発明の図１の断面図。 本発明の図２の断面図。 本発明の外形凹溝電磁コイルの立体図。 本発明の内形凹溝電磁コイルの立体図。 本発明の内形、外形凹溝電磁コイルの立体図断面。 従来の電磁コイルの立体図。 本発明の電磁コイルの応用例１の立体図。 本発明の電磁コイルの応用例１の冷却パイプ。 本発明の電磁コイルの応用例２の立体図。 本発明の電磁コイルの応用例２の断面図。 本発明の角錐台、円錐台の電磁コイルの断面図。 本発明の角錐台、円錐台の電磁コイルの断面図。

符号の説明

１ コイル上面の凸凹
２、１３ 引き出しリード線
３、１２ 融着導線
４ コイルの断面
５ 長辺方向
６ 厚さ方向
７ 幅方向
８ 導線
９ 絶縁皮膜
１０ 融着皮膜
１１ 線間の隙間
１４ 接続部分
１５ 外形凹部分
１６ 内形凹部分
１７、２５ 積層面
１８ 内径
１９ 冷却パイプ
２０ コイル接触面
２１ 流入口
２２ 排出口
２３ 磁性体
２４ 磁性体接着面

Claims (5)

1. 導線と、該導線の周りを被覆する絶縁皮膜と、該絶縁皮膜の周りをさらに被覆する融着皮膜とを備える融着導線をもちいアルファ巻にした電磁コイルにおいて、外形および内形のいずれか一方または両方に凹凸溝を有していることを特徴とする積層電磁コイル。
2. アルファ巻電磁コイルにおいて外径および内径が異なり、また巻回数の異なる複数個で構成された電磁コイルにおいて、外形および内形に凹凸溝を設けた角錐台又は円錐台形状にした事を特徴とする積層電磁コイル。
3. 巻き外径および内径の異なった複数個のアルファ巻き電磁コイルを、該空芯電磁コイルの厚さ方向、または厚さ方向に直交する方向の少なくともいずれか一方に、上記導線の弾性変形範囲内で加熱押し圧されたことを特徴とする請求項１から２記載の積層電磁コイルの製造方法。
4. アルファ巻き空芯電磁コイルは、空芯で巻上げた後、電磁コイルに加熱手段にて加熱し厚さ方向、厚さ方向に直交する方向の少なくともいずれか一方向を押し圧した事を特徴とする請求項１から３記載の積層電磁コイルの製造方法。
5. 加熱手段を、電磁コイルに通電し抵抗加熱する、加熱した金型に電磁コイルを装着する、電磁コイルに赤外線または熱風加熱する、のいずれか或いは組み合わせにより電磁コイルを加熱することを特徴とする請求項４記載の積層電磁コイルの製造方法。
   

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