JP2877913B2 - 高周波用縦▲ま▼きコイル及びコイル製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、縦捲きコイル及びその製造方法に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来の平角線の縦捲きコイルは、例えば、その母線と
なる平角線の厚みが厚く、且つ幅との比が小さいものに
限って、その平角線を立てた状態でその母線に引っ張り
テンションによって縦捲きを実現している。このように
して出来たコイルは、単線、又は複数本横並列の連続多
層捲きであった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、その様な方法では、十分品質のよい、平角線
の縦捲きコイルが製造できなく、まして箔の縦捲きコイ
ルを製造することはできなかった。

本発明は、このような従来の縦捲きコイルの課題を解
消することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、箔が縦状に捲かれることによって、その箔
の面同士が対向する状態で軸方向に捲かれ、前記箔は接
着剤を用いることなく軸に捲かれており、高周波帯の処
理に用いられることを特徴とする高周波用箔縦捲きコイ
ルである。

また、本発明は、ｎ本（n:2以上）の丸線、箔又は平
角線の線材が、それぞれ軸の周りに軸方向とは垂直な方
向に配列されて板状の形状を作り出し、この配列した板
状の線材群が、その面同士が対向する状態で軸方向に捲
かれ、 その線材群の両端部のそれぞれにおいて、前記ｎ本の
前記線材群はそれぞれ互いに接続されていることを特徴
とする縦捲きコイルである。

また、本発明は、ブッシュを利用してコイルを製造す
る方法であって、 前記ブッシュは線材を支える支持面を有し、 その支持面はその中央に孔又は袋穴を有し、さらに前
記線材を導き入れるための入口部を有し、 段差が、少なくとも前記入口部及びその入口部に隣接
する出口部によって前記支持面上に形成されており、 前記ブッシュの前記入口部に前記線材を導き入れ 前
記支持面に沿わせながら、前記軸部材の周りに捲き付
け、前記出口部において、前記入口部に新たに導入され
てくる線材に衝突、又は摩擦しないようにしながら、徐
々にその線材先端を前記軸方向に前記ブッシュの支持面
から相対的に後退させ、その線材を前記軸部材の周りに
捲いていくことを特徴とする縦捲きコイルの製造方法で
ある。

［作用］ 請求項１の本発明は、高周波用のコイルであり、この
高周波用コイルであることと、線材が上記のように箔で
あることとは深く関わり合っている。

すなわち、高周波電流は表皮効果を持つから、線材の
表面しか電流が流れない。従って、線材の内部は役に立
たない。つまり、できるだけ薄い線材の方が無駄が無い
といえる。本発明が箔を用いているのもそのためであ
る。しかも、単に材料的に無駄が無いというのみなら
ず、同じインダクタンスを得るためには、平角線の場合
に比べてコンパクト化が容易であり、また、同じ寸法の
場合は、箔の方が捲き数がはるかに多くなり、その結果
インダクタンスは捲き数の二乗に比例するので大きなイ
ンダクタンスが得られる。

勿論、箔を横に寝かせて捲いたコイルの場合は、その
両端からリード線を取り出すことが困難になるが、本発
明の様に箔を縦に捲いた場合はリード線の取り出しが極
めて容易になる。

請求項２の本発明では、従来知られていた「絶縁され
た単線を何層にも連続して捲いた複数層捲きコイル」に
比べて、浮遊容量の発生が少なく、インダクタンスの質
が向上する作用を奏する。また、他の本発明の製造方法
を利用して製造することが出来る。

本発明では、線材を支える支持面及び、その中央から
軸部材を突出させるための孔を有し、その支持面は、線
材を導き入れるための入口部を有し、少なくともその入
口部及びその入口部に隣接する出口部が段差を形成する
ブッシュを利用するので、線材が箔のようなものでも、
品質よく捲くことが出来る。

また、本発明では、線材を支える支持面及び、その中
央から軸部材を突出させるための孔を有し、その支持面
は、線材を導き入れるための入口部を有し、少なくとも
その入口部及びその入口部に隣接する出口部が段差を形
成するブッシュを用い、しかもブッシュの入口部の少な
くとも一部を切り欠き、そこへ回転可能なローラを少し
臨出させているので、線材とブッシュの支持面との摩擦
を大幅に低下させることが出来る。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係る箔縦捲きコイルの製造装置の
一例である。

同図（ｄ）は、同装置に用いられるブッシュ10の側面
図（d1）及び正面図（d2）である。第２図は、その斜視
図である。これらの図において、１は後記する軸部材が
挿入される孔、２は箔を支える支持面である。この支持
面２には、箔を導き入れるための入口部2aと、その入口
部2aに隣接する出口分2bが形成され、この入口部2aと出
口部2bとは段差Ｓを有している。すなわち、図に示すよ
うに、入口部2aから出口部2bへ移行するにつれて、この
支持面１周の間に、螺旋状に徐々に面が高く（図面上左
側へ突出）なっている。なお、図から分かるように、完
全な螺旋状ではなく、入口部2a付近では、いっそう段差
Ｓが大きくなるように、支持面は低く（図面状右側へ後
退）なっている（（ａ）図参照）。さらに、入口部2a付
近の上には、後述する押えローラが組み込めるように、
切り欠き３が形成されている。

このブッシュ10は、図（ｂ）に示すように、前記孔１
に回転軸部材５が挿入されている。この回転軸部材５の
先端側には、箔を捲くための回転捲き手段６が回転可能
に嵌め込まれている。この回転捲き手段６には、箔の先
端をチャックする留め部材（図示省略）が設けられてい
る。この回転捲き手段６のブッシュ10側の面は、箔を支
える役割を果たす。

また、ブッシュ10は、非回転の保持部材７によって保
持されている。そして、この保持部材７及びブッシュ10
は、回転軸部材５上を矢印に示すように、前後（図面上
左右）方向に摺動可能になっており、しかも、後ろから
スプリング等によって、前（左）方向へ付勢されてい
る。８はそのためのベアリングである。なお、このスプ
リングという付勢手段の代わりに、トルクモータ、エア
ーシリンダー等の他の手段を用いてもかまわない。

また、この保持部材７の前面にはローラ９が回動自在
に取り付けられている。このローラ９の下端は、前記ブ
ッシュ10の切り欠き３に入り込んでいる。

また、この保持部材７の横側には、図（ａ）に示すよ
うに、箔11を送り込むための一対の送りローラ12が配置
されている。

次に、上記製造装置を用いて箔縦捲きコイルを製造す
る方法を説明する。

まず、箔11の先端を回転捲き手段６の留め部材に固定
する。そして、それ以後の箔11を第１図（ａ）に示すよ
うに、送りローラ12の間に挟んだ状態とする。そして、
回転捲き手段６とブッシュ10を当接させる。その結果、
箔11の先端付近は、支持面２の入口部2aの処にくる。こ
のような状態で、回転捲き手段６が自ら回転軸部材５の
周囲を回転し、あるいは回転軸部材５とともに回転する
箔11の先端は、その入口部2aから螺旋状の支持面２に沿
って徐々に前方（左方向）へ動く。なお、本実施例で
は、その場合、回転捲き手段６は回転軸部材５の軸方向
に移動するものではなく、逆にブッシュ10の方がスプリ
ングの付勢力に抗して、後方（右方向）へ移動するよう
になっている。いずれが後退するようになっていてもよ
い。また、スプリングの代わりに、箔11の厚さ毎所定ピ
ッチで後退するようにしてもよい。このようにして、箔
11の先端付近は、支持面２の出口部2bにやってくる。と
ころで、その出口部2bと、引続き箔11が導入されている
入口部2aとは、少なくとも箔11の厚さ以上の段差Ｓが設
けられているので、その箔11の先端付近とその新たに導
入されてくる箔11は衝突、あるいは摩擦する心配がな
い。従って、更に回転捲き手段６によって、箔11を捲い
て行くことによって、スムーズに箔11が次々と捲き込ま
れていく。なお、入口部2aを第１図（ａ）に示すよう
に、本来の螺旋状の支持面２から更に後方（右方向）へ
逃がしており、そこへ送りローラ12から箔11を送り込ん
でいるので、箔11は多少カーブＭを描いて支持面上を摺
動して行く。そのため、箔11は倒れにくくなる。また、
箔11の上端縁は、第１図（ｃ）に示すように、押えロー
ラ９によって押えられているので、幅の大きい箔11でも
スムーズに捲き取りする事が出来る。なお、箔11を一層
捲く場合は、その押えローラ９を箔11の上端縁より低く
することによって、箔11を断面弧状に湾曲させたコイル
に出来る。このようにして出来たコイルは、その母材が
弾力性を有していないものであっても、スプリング効果
を持ったものになり、又電気部材コイルとした場合は、
浮遊容量（キャパシタンス）が小さい高品質のものとな
る。

第１図（e1）、（e2）は、ブッシュ10の他の実施例で
あり、入口部2aと出口部2bとの間には仕切り2cが立設し
ており、箔11は、この仕切りによって、一周してきた箔
11と新たに入り込んで来た箔11とが接触しなくてすむよ
うになる。なお、仕切り2cの形状は、長くてもよく、軸
部材５の周りを一周するものであってもよい。

なお、上記実施例では、回転捲き手段６が箔11をチャ
ックした後回転させ、ブッシュ10は回転しないものであ
ったが、逆に、回転捲き手段６を固定しておき、箔（丸
線、平角線、その他の線材）11の送り込みローラ12と、
ブッシュ10をともに、回転軸部材５の周りを大きく回転
させることによって、捲き取って行くようにしてもよ
い。なお、その場合、回転軸部材５は、回転しなくても
よい。

第３図は、別の本発明に係る箔縦捲きコイルの製造装
置の一例を示す図である。

第１図の装置との違いは、ブッシュ10の上部が大きく
切り欠かれ、更にその背後に次に述べるローラを配置で
きる空間が形成されている点である。すなわち、同図
（d1）、（d2）に示すように、前記入口部にほぼ相当す
る場所に切り欠き20が形成され、さらに、その背後に空
間21が設けられている。そして、その空間21に、同図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ローラ22が回転
可能に配置されている。このローラ22は、箔11が送り込
まれてきた際、箔11を摩擦なくスムーズにブッシュ10の
支持面に導く役割を果たす。このローラ22の径とブッシ
ュ10の径の比によっては切り欠き20の中央より右側、背
後空間21の左端に支持面30を立設してもよい。このロー
ラ22は、保持部材７に取り付けられている。この場合、
ブッシュ10にかわり、ローラ22を回転軸部材５の周りに
ｎ個配設し、ブッシュ10による摩擦抵抗をより少なくし
てもよい。

以上述べた第１図〜第３図の実施例では、箔11の縦捲
きコイルを製造する方法について述べたが、これら製造
方法によって、他の線材、例えば、平角線などを製造し
ながら捲き線をすることももちろん可能である。

さらに、次のような丸線（又は、箔線、平角線など他
の線材）をｎ本縦に並べたものを対象としてもよい。す
なわち、第４図に示すように、丸線25をｎ本ｎ個のボビ
ン26から引出し、それを送りローラに相当する送り部材
27に送り込む。この送り部材27は幅がその丸線25とほぼ
同じで、高さがｎ本分の隙間を有しており、そこへｎ本
の丸線25を縦に並んだ状態で送り込むので、ｎ本の丸線
25が縦並列した板状の丸線群が、送り出され、ブッシュ
10の入口部2aへ、カーブＭを経てくるので、相互の重な
りや乱れがなく、導入される。その結果、ｎ本の丸線25
が縦に並列した線材が、第１図、第３図に示すように、
その面同士が対向する状態で軸方向に捲かれる。そし
て、最後に回転軸部材５を基準として、左側にあるｎ本
の丸線25が互いに接続され、また右側にあるｎ本の丸線
25が互いに接続される。なお、ｎ回路に対応させること
もできる。

いずれの場合もコイル巻線完了後、回転巻取り手段６
又は回転軸手段５とブッシュのいずれかを後退させコイ
ルを取り出す。

なお、回転巻手段６の代わりに、回転軸手段５になん
らかの手段で回転駆動を与え、その先端でコイルの先端
をキャッチし、その先端の形状を回転巻手段６と同様の
コイル受け側壁を果たす形状にするようにしても良い。
あるいは、回転軸手段５に治具を取り付け、その治具の
形状を、コイルキャッチ可能で受け側壁化することも可
能である。またその治具を、脱着式とし、治具を外す、
あるいは回転軸手段５を抜くことによってコイルを取り
出すようにする。

次に、本発明にかかる箔縦捲きコイルとｎ本丸線縦捲
きコイルの性能について述べる。

まず箔縦捲きコイルについて説明する。

表１に示すような箔縦捲きコイルと、通常の丸線コイ
ルを用意した。なお、コイルは、絶縁皮膜付き銅線であ
る。

線径は、その断面積が同じになるように設定した。

それらのコイルのＬ（インダクタンス）値とＣ値（キ
ャパシタンス（浮遊容量））とを測定した結果、表２の
ようになった。

この表から明らかなように、Ｌがほぼ同じでも、Ｃが
格段に小さく、本発明のコイルの方が優れていることが
分かる。この原因は、比較例のコイルは４層連続捲きで
あるので、どうしても上下層間などでキャパシタンス
（浮遊容量）が発生してしまうからであり、箔の場合は
複数層にならないので、容量が小さくなるのである。

第５図は、これらコイルのＬの周波数特性図である。
図から明らかなように、約500kHz以上の高周波数領域
で、本発明のコイルの方がＬがずっと優れていることも
分かる。その結果、トランスコイルとして使用した場
合、雑音除去機能などが非常に優れていることになる。

次に、本発明の丸線縦捲きコイルについて述べる。

表３に示すような丸線縦捲きコイルと、通常の丸線コ
イルを用意した。

線径は、その断面積が同じになるように設定した。

それらのコイルのＬ（インダクタンス）値とＣ値（キ
ャパシタンス（浮遊容量））とを測定した結果、表４の
ようになった。

この表から明らかなように、Ｌがほぼ同じでも、Ｃが
格段に小さく、本発明のコイルの方が優れていることが
分かる。この原因は、比較例のコイルは２層連続捲きで
あるので、どうしても電位の異なる層間などでキャパシ
タンス（浮遊容量）が発生してしまうからであり、丸線
縦捲きの場合は電位が同じで複数層にならないので、容
量が小さくなるのである。

第６図は、これらコイルのＬの周波数特性図である。
図から明らかなように、約3M Hz以上の高周波数領域
で、本発明のコイルの方がＬが安定しており、ずっと優
れていることも分かる。その結果、雑音除去機能などが
非常に優れていることになる。

なお、ｎ本の丸線、箔又は平角線の線材を縦方向に並
列し、この縦並列した板状の線材群を、その面同士が対
向する状態で軸方向に捲くことによって、コイルを製造
する場合、断面積を、外側にある線材の方を大きくする
ことによって、各線材の長さによる抵抗値の違いを平均
化することが出来る。その際、丸線を用いるときは、第
４図の送り部材27の平行な隙間に嵌め込む必要上、外側
の丸線ほど、その断面形状が縦長の楕円になるようにす
る必要がある。その縦楕円断面形状は、送り部材27が圧
延機能を有することによって実現される。

また、断面積が、各線実質的に同じである場合は、各
線材が軸方向の途中で層転位してもよい。これによっ
て、線材の長さによる抵抗値を平均化することが出来
る。

また、ブッシュの支持面に全く段差を設けないように
してもよい。あるいは、その段差の存在しない支持面が
円錐台の傾斜面の様な傾斜をしており、その傾斜の角度
が１°〜５°の様に小さいものであってもよい。これ
は、線材の材質や硬度、あるいは皮膜なし線によって
は、スムーズに捲ける場合があるからである。なお、こ
のブッシュ形状の場合は、ブッシュを、回転捲き手段６
及び／又は回転軸手段５と同期又は非同期で回転させて
も良い。

なお、ブッシュ形状に関わらず、回転軸手段５は、回
転捲き手段６と結合同期せず、フリーの状態で任意回転
や従動回転してもかまわない。

本発明に係るコイルは、Ｃを小さくできる、Ｌを優れ
たものに出来る、表皮効果をよくすることが出来る等の
優れた特徴を持つので、ノイズフィルタ、高圧トラン
ス、高周波トランス、高圧高周波トランス、チョークト
ランス等の分野に主に適用可能である。さらに、バネ等
にも適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明にかかるコイルは、Ｃを
小さくできるという優れた効果を有する。また、本発明
に係る製造方法によれば、優れた品質の縦捲きコイルを
製造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の縦捲きコイル製造方法の一実施例に
用いられる製造装置を示す図、第２図は、同装置に用い
られるブッシュの斜視図、第３図は、他の本発明の縦捲
きコイル製造方法の一実施例に用いられる製造装置を示
す図、第４図は、同装置に用いられる丸線送り部材の模
式図、第５図は、本発明に係る製造方法によって製造さ
れた箔縦捲きコイルの性能を示すグラフ、第６図は、本
発明に係る製造方法によって製造された丸線縦捲きコイ
ルの性能を示すグラフである。 １……孔、２……支持面、2a……入口部、2b……出口
部、５……回転軸部材、６……回転捲き手段、７……保
持手段、９……押えローラ、10……ブッシュ、11……
箔、12……圧延送りローラ、20……切り欠き、21……空
間部、22……ローラ、27……（圧延）送り部材。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】箔が縦状に捲かれることによって、その箔
   の面同士が対向する状態で軸方向に捲かれ、前記箔は接
   着剤を用いることなく軸に捲かれており、高周波帯の処
   理に用いられることを特徴とする高周波用箔縦捲きコイ
   ル。
2. 【請求項２】ｎ本（n:2以上）の丸線、箔又は平角線の
   線材が、それぞれ軸の周りに軸方向とは垂直な方向に配
   列されて板状の形状を作り出し、この配列した板状の線
   材群が、その面同士が対向する状態で軸方向に捲かれ、 その線材群の両端部のそれぞれにおいて、前記ｎ本の前
   記線材群はそれぞれ互いに接続されていることを特徴と
   する縦捲きコイル。
3. 【請求項３】断面積が、外側にある線材の方が大きくさ
   れていることを特徴とする請求項２記載の縦捲コイル。
4. 【請求項４】断面積が、各線実質的に同じで、前記軸方
   向の途中で、各線材が層転位されていることを特徴とす
   る請求項２記載の縦捲コイル。
5. 【請求項５】ブッシュを利用してコイルを製造する方法
   であって、 前記ブッシュは線材を支える支持面を有し、 その支持面はその中央に孔又は袋穴を有し、さらに前記
   線材を導き入れるための入口部を有し、 段差が、少なくとも前記入口部及びその入口部に隣接す
   る出口部によって前記支持面上に形成されており、 前記ブッシュの前記入口部に前記線材を導き入れ、前記
   支持面に沿わせながら、前記軸部材の周りに捲き付け、
   前記出口部において、前記入口部に新たに導入されてく
   る線材に衝突、又は摩擦しないようにしながら、徐々に
   その線材先端を前記軸方向に前記ブッシュの支持面から
   相対的に後退させ、その線材を前記軸部材の周りに捲い
   ていくことを特徴とする縦捲きコイルの製造方法。
6. 【請求項６】ブッシュを利用してコイルを製造する方法
   であって、 前記ブッシュは線材を支える支持面を有し、 その支持面はその中央に孔又は袋穴を有し、さらに前記
   線材は導き入れるための入口部を有し、 段差が、少なくとも前記入口部及びその入口部に隣接す
   る出口部によって前記支持面上に形成されており、 さらに、前記ブッシュの前記入口部の前記軸を基準とし
   て外周側に、ローラが配置されており、 前記ブッシュの前記入り口部に前記線材を導き入れ、前
   記ローラの周面を前記線材の前記軸を基準として外側縁
   に当接させつつ、その線材を前記支持面に沿わせなが
   ら、前記軸部材の周りに捲き付け、前記出口部におい
   て、前記入口部に新たに導入されてくる線材に衝突、又
   は摩擦しないようにしながら、徐々にその線材先端を前
   記軸方向に前記ブッシュの支持面から相対的に後退さ
   せ、その線材を前記軸部材の周りに捲いていくことを特
   徴とする縦捲きコイルの製造方法。
7. 【請求項７】軸の周囲に、ｎ本（n:2以上）の丸線、箔
   又は平角線の線材のそれぞれを軸方向とは垂直な方向に
   配列して板状の形状を作りだし、 この配列した板状の線材群を支える支持面及び、その中
   央から軸部材を突出させるための孔を有し、その支持面
   が、前記線材群を導き入れるための入口部を有するとこ
   ろのブッシュの前記入口部に、前記線材群を導き入れ、 前記支持面に沿わせながら、前記線材群を前記軸部材の
   周りに捲き付け、徐々にその線材群の先端を前記ブッシ
   ュの支持面から相対的に後退させ、その線材群を前記軸
   部材の周りに捲いていくことを特徴とする縦捲きコイル
   の製造方法。
8. 【請求項８】軸の周囲に、ｎ本（n:2以上）の丸線、箔
   又は平角線の線材のそれぞれを軸方向とは垂直な方向に
   配列して板状の形状を作りだし、 この配列した板状の線材群を支える支持面及び、その中
   央から軸部材を突出させるための孔を有し、その支持面
   が、前記線材群を導き入れるための入口部を有するとこ
   ろのブッシュの前記入口部に、前記線材群を導き入れ、
   その導入の際、ローラの周面を前記線材の前記軸を基準
   として外側縁に当接させ、 さらに、前記線材群を前記支持面に沿わせながら、前記
   軸部材の周りに捲き付け、徐々にその線材群の先端を前
   記ブッシュの支持面から相対的に後退させ、その線材群
   を前記軸部材の周りに捲いていくことを特徴とする縦捲
   きコイルの製造方法。
9. 【請求項９】線材を支える支持面及び、その中央から軸
   部材を突出させるための孔を有し、その支持面は、前記
   線材を導き入れるための入口部を有するブッシュの前記
   入口部に、前記線材を導き入れ、前記支持面に沿わせな
   がら、前記軸部材の周りに捲き付け、徐々にその線材の
   先端を前記ブッシュの支持面から相対的に後退させ、そ
   の線材を前記軸部材の周りに捲いていくことを特徴とす
   る縦捲きコイルの製造方法。