WO2013187501A1

WO2013187501A1 - コイル状部材及びコイル装置

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Publication number: WO2013187501A1
Application number: PCT/JP2013/066457
Authority: WO
Inventors: 武延本郷
Original assignee: HONGO Takenobu
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2013-12-19
Also published as: JPWO2013187501A1; JP6092862B2

Abstract

【課題】容易かつ安価に占積率を高くすることができるコイル状部材及びコイル装置を提供する。【解決手段】コイル装置２０は、例えば、環状部材２２に対して径方向に突出するように配設された複数のコア２１を有している。コア２１の周りには、例えば、絶縁材料よりなるコイルボビン２４を介して、コイル状部材１０が配設されている。コイル状部材１０は、例えば、コア２１の周りを巻くように配設された導線１１を有しており、導線１１は、コア２１の周方向に沿うように形成された複数の導線部材１２を接合することにより構成されている。

Description

コイル状部材及びコイル装置

　本発明は、コアの周りに配設されるコイル状部材及びこのコイル状部材を備えたコイル装置に関する。

　コアの周りにコイル状部材が配設されたコイル部を有するコイル装置としては、例えば、モータ、発電機、又は、トランス等の電気機器が挙げられ、広く使用されている。このようなコイル装置としては、例えば、環状部材の径方向に複数のコアを配設し、各コアの周りにそれぞれコイル状部材を配設したものが知られている。このコイル装置では、低損失科及び小型化を図るうえで、コイル状部材の占積率を高めることが求められている。

　しかし、環状部材の径方向に複数のコアを配設したコイル装置では、隣接する各コアの間の空間が、環状部材の中心側よりも外側の方が広くなるので、平角線を巻回したコイル状部材を配設すると、外側に隙間できてしまうという問題があった。そのため、平角線を用いた場合には、６０％程度の占積率しか得ることができなかった。

　そこで、丸線を積層して巻くことによりコイル状部材を形成し、コアの外側において丸線の積層数を多くすることにより、占積率を高める方法も提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、丸線を積層した場合、隣接する丸線の間に隙間ができてしまうので、占積率を十分に高くすることができないという問題があった。また、積層するので、放熱性が低下してしまい、丸線で発生した熱により抵抗が上昇してしまうという問題もあった。更に、コアの外側において積層数を多くするなど製造方法が複雑でコストが高くなってしまうという問題もあった。

特開２００４－２７４８７８号公報

　本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、容易かつ安価に占積率を高くすることができるコイル状部材及びコイル装置を提供することを目的とする。

　本発明のコイル状部材は、コアの周りに配設されるものであって、コアの周りを巻くように配設される導線を有し、導線は、コアの周方向に沿うように形成された複数の導線部材を接合することにより構成されたものである。

　本発明のコイル装置は、コアの周りにコイル状部材が配設されたコイル部を有するものであって、コイル状部材は、コアの周りを巻くように配設された導線を有し、導線は、コアの周方向に沿うように形成された複数の導線部材を接合することにより構成されたものである。

　本発明によれば、コアの周方向に沿うように形成された複数の導線部材を接合することにより、コアの周りを巻くように配設される導線を構成するようにしたので、コアの形状及びコイル状部材が配設される空間部の形状に合わせて、導線部材を形成し、接合することができる。よって、容易かつ安価に、コアの形状及びコイル状部材が配設される空間部の形状に合ったコイル状部材を形成することができ、コイル状部材の占積率を高くすることができる。

　特に、コアの軸方向の一方から他方に向かい、導線の幅が広くなるように、各導線部材の幅を変化させて接合するようにすれば、コアが、環状部材に対して径方向に突出するように複数配置されている場合に、環状部材の径方向の外側に向かい、導線の幅を広くすることができる。よって、コイル状部材の占積率を高くすることができる。

　また、コアの軸方向の一方から他方に向かい、導線の高さが低くなるように、各導線部材の高さ変化させて接合するようにすれば、コアが、環状部材に対して径方向に突出するように複数配置されている場合に、環状部材の径方向の外側に向かい、導線の高さを低くすることができる。よって、導線の断面積を一定とし、導線の抵抗を均一とすることができる。

本発明の一実施の形態に係るコイル状部材を備えたコイル装置の構成を表す部分断面図である。図１に示したコイル状部材を取り出して拡大して表す図である。図２に示したコイル状部材をＩ方向から見た図である。図２に示したコイル状部材を構成する導線部材の構成例を表す図である。導線を巻回して形成した従来のコイルの構成を表す図である。本発明の変形例を表す部分断面図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

　図１は、本実施の形態に係るコイル状部材１０を備えたコイル装置２０の構成を表すものである。図２は、図１に示したコイル状部材１０を取出して表すものであり、図３は、図２に示したコイル状部材１０をＩ方向から見た状態を表している。このコイル装置２０としては、例えば、モータ、発電機、又は、トランス等の電気機器が挙げられ、コイル状部材１０は、例えば、ステータに用いられる。

　コイル装置２０は、例えば、複数のコア２１が間隔を開けて設けられた環状部材２２を備えている。コア２１は、例えば、環状部材２２に対して、環状部材２２の径方向に突出するように配設されており、コア２１の軸方向を環状部材２２の径方向としている。コア２１は、例えば、複数の電磁鋼板を積層して構成されている。各コア２１の間には、コイル状部材１０を配設するための空間部２３が形成されている。各空間部２３は、例えば、環状部材２２の径方向の外側に向かい周方向の幅が広くなっている。なお、図１では、コア２１を環状部材２２の外周側に配設する場合を示したが、内周側に配設するようにしてもよい。

　各コア２１の周りには、例えば、絶縁材料よりなるコイルボビン２４を介して、コイル状部材１０が配設されており、コア２１とコイル状部材１０とでコイル部２５を構成している。コイル状部材１０は、例えば、コア２１の周りを巻くように配設された導線１１を有している。導線１１は、例えば、１周毎に、コア２１の軸方向に位置をずらして連続して整列配置されている。導線１１は、例えば、銅等の導電性材料により構成されている。導線１１の長さ方向に対して垂直な断面形状は、矩形状であることが好ましい。コイル状部材１０の占積率を高くすることができるからである。コア２１の軸方向において隣接する導線１１の間には、例えば、図示しないが、絶縁体である絶縁フィルムが挿入されている。

　また、導線１１は、コア２１の周方向に沿うように形成された複数の導線部材１２を接合することにより構成されている。図４は、１つの導線部材１２の構成例を表すものである。導線部材１２の長さは、例えば、１周以下とすることが好ましい。なお、図４は、導線部材１２の長さが１周の場合を示している。このように構成すれば、コア２１の形状及び空間部２３の形状に合わせて、導線部材１２を容易に形成することができるので、容易かつ安価に、コイル状部材１０の占積率を８０％以上に高くすることができるからである。

　図５は、従来のコイル１１０の形状を表すものであり、１本の導線１１１を巻回して形成されている。図５に示したように、導線１１１を巻回して形成する場合には、導線１１１を湾曲させるので、角に丸みが生じてしまい直角とすることは難しい。これに対して、本実施の形態に係るコイル状部材１０であれば、複数の導線部材１２をコア２１の形状及び空間部２３の形状に合わせて形成したのち、各導線部材１２を接合するので、角を直角とすることもでき、容易に占積率を高くすることができる。

　また、従来のコイル１１０では、導線１１１を湾曲させるので、角の内周側が膨らんでしまい、隣接する導線１１１の間に隙間が生じてしまうのに対して、本実施の形態に係るコイル状部材１０であれば、各導線部材１２を目的の形状に加工してから接合するので、内周側が大きく膨らむことがなく、隣接する導線１１の間の隙間を小さくすることができ、占積率を高くすることができる。

　本実施の形態のコイル状部材１０では、導線１１は、例えば、コア２１の軸方向の一方から他方に向かい、環状部材２２の周方向における導線１１の幅Ｗ１が広くなるように、各導線部材１２の幅Ｗ１を変化させて接合することにより構成されることが好ましい。空間部２３の幅は環状部材２２の径方向の外側に向かい広くなっているので、それに合わせて導線１１の幅Ｗ１を環状部材２２の径方向の外側に向かい広くすることにより、コイル状部材１０の占積率を高くすることができるからである。なお、環状部材２２の周方向における導線１１の幅Ｗ１というのは、環状部材２２の周方向において、コア２１の軸方向に対して垂直方向の導線１１の長さである。

　導線１１は、また、例えば、コア２１の軸方向の一方から他方に向かい、導線１１の高さＨが低くなるように、各導線部材１２の高さＨを変化させて接合することにより構成されることが好ましい。すなわち、環状部材２２の径方向の外側に向かい、導線１１の幅Ｗ１を広くするのに合わせて、導線１１の高さＨを低くすることが好ましい。導線１１の長さ方向に対して垂直な方向の断面積を一定とすることにより、導線１１の抵抗を一定とすることができるからである。導線１１の高さＨというのは、コア２１の軸方向における長さである。

　なお、導線１１の断面積は、環状部材２２の周方向と、周方向に対して垂直な方向とで、一定としてもよいが、目的に応じて異ならせてもよい。例えば、環状部材２２の周方向における導線１１の幅Ｗ１と、環状部材２２の周方向に対して垂直な方向における導線１１の幅Ｗ２とは、同一でもよいが、異なっていてもよく、コア２１の軸方向の一方から他方に向かい、導線１１の幅Ｗ１のみを広くし、幅Ｗ２を一定とするようにしてもよい。すなわち、コア２１の軸方向の一方から他方に向かい、導線１１の幅が、コア２１の周方向の少なくとも一部、幅Ｗ１において、広くなるようにしてもよい。環状部材２２の周方向に対して垂直な方向におけるコイル状部材１０の幅を大きくせずに、空間部２３におけるコイル状部材１０の占有率を高くすることができるからである。本実施の形態のコイル状部材１０によれば、複数の導線部材１２を接合して導線１１を構成するので、任意に設計することが可能である。

　このコイル状部材１０は、例えば、銅板又は銅線等の導電性部材を加工することにより、コア２１の形状及び空間部２３の形状に合わせて各導線部材１２を形成したのち、同線部材の長さ方向において隣接する導線部材１２の隣接する端部同士を接合することにより形成することができる。接合は、電気溶接、高周波溶接、ろう付け、圧接等の各種方法を用いることができる。

　このように本実施の形態によれば、コア２１の周方向に沿うように形成された複数の導線部材１２を接合することにより、コア２１の周りを巻くように配設される導線１１を構成するようにしたので、コア２１の形状及び空間部２３の形状に合わせて、導線部材１２を形成し、接合することができる。よって、容易かつ安価に、コア２１の形状及び空間部２３の形状に合ったコイル状部材１０を形成することができ、コイル状部材１０の占積率を高くすることができる。

　特に、コア２１の軸方向の一方から他方に向かい、導線１１の幅Ｗ１が広くなるように、各導線部材１２の幅を変化させて接合するようにすれば、コア２１が、環状部材２２に対して径方向に突出するように複数配置されている場合に、環状部材２２の径方向の外側に向かい、導線１１の幅Ｗ１を広くすることができる。よって、コイル状部材１０の占積率を高くすることができる。

　また、コア２１の軸方向の一方から他方に向かい、導線１１の高さＨが低くなるように、各導線部材１２の高さを変化させて接合するようにすれば、コア２１が、環状部材２２に対して径方向に突出するように複数配置されている場合に、環状部材２２の径方向の外側に向かい、導線１１の高さＨを低くすることができる。よって、導線１１の断面積を一定とし、抵抗を均一とすることができる。

　以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、図６に示したように、コア２１の軸方向の一方から他方に向かい、導線１１の高さＨを一定とし、環状部材２２の周方向における導線１１の幅Ｗ１を広くするようにしてもよい。この場合も、環状部材２２の周方向に対して垂直な方向における導線１１の幅Ｗ２は、コア２１の軸方向の一方から他方に向かい、幅Ｗ１と同様に広くするようにしてもよく、また、一定としてもよい。

　また、例えば、導線１１の少なくとも一部を絶縁体により被覆するようにしてもよい。例えば、各導線部材１２を接合して導線１１を形成したのち、導線１１の少なくとも一部を絶縁体により被覆することにより構成することができる。

　モータ、発電機、又は、トランス等の電気機器に用いることができる。

　１０…コイル状部材、１１…導線、１２…導線部材、２０…コイル装置、２１…コア、２２…環状部材、２３…空間部、２４…コイルボビン、２５…コイル部

Claims

　コアの周りに配設されるコイル状部材であって、
　コアの周りを巻くように配設される導線を有し、
　前記導線は、コアの周方向に沿うように形成された複数の導線部材を接合することにより構成された
　ことを特徴とするコイル状部材。
　前記導線部材の長さは、１周以下であることを特徴とする請求項１記載のコイル状部材。
　前記導線は、１周毎に、コアの軸方向に位置がずれていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコイル状部材。
　前記導線の長さ方向に対して垂直な断面形状は矩形状であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１に記載のコイル状部材。
　コアの軸方向の一方から他方に向かい、コアの周方向の少なくとも一部において、前記導線の幅が広くなるように、前記各導線部材の幅を変化させて接合したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１に記載のコイル状部材。
　コアの軸方向の一方から他方に向かい、前記導線の高さが低くなるように、前記各導線部材の高さを変化させて接合したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１に記載のコイル状部材。
　前記導線の少なくとも一部を絶縁体により被覆し、又は、コアの軸方向において隣接する前記導線の間に絶縁体を配設したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１に記載のコイル状部材。
　コアの周りにコイル状部材が配設されたコイル部を有するコイル装置であって、
　前記コイル状部材は、前記コアの周りを巻くように配設された導線を有し、
　前記導線は、前記コアの周方向に沿うように形成された複数の導線部材を接合することにより構成された
　ことを特徴とするコイル装置。
　前記コアは、環状部材に対して径方向に突出するように、複数配置されており、
　前記コイル状部材は、前記環状部材の径方向の外側に向かい、前記環状部材の周方向における前記導線の幅が広くなるように、前記各導線部材の幅を変化させて接合した
　ことを特徴とする請求項８記載のコイル装置。
　前記コアは、環状部材に対して径方向に突出するように、複数配置されており、
　前記コイル状部材は、前記環状部材の径方向の外側に向かい、前記導線の高さが低くなるように、前記各導線部材の高さを変化させて接合した
　ことを特徴とする請求項８記載のコイル装置。