(57)【要約】【課題】  多層配線板構造のソレノイドコイルでは、比較的大きな電力をワイヤレス給電するためには、コイルに流す電流の値を大きくする必要があり、基板にパターンニングされたコイルでは導線と比べ銅の断面面積が限定されてしまうため熱に弱く、比較的大きな電力のワイヤレス給電には使用できない。  また、従来のソレノイドコイルでは、ＨＦ帯域のような高い周波数の電流を流すと、巻回された隣り合う導線と導線の間に生じる線間容量が増大し、給電効率の低下を防ぐために、導線と導線の間に隙間を設け、コイルの長さを長くすることでＱ値の大きさを維持しており、より良い給電効率を得ることが困難だった。【解決手段】  導線を、楕円または多角形の輪面形状で巻回したソレノイドコイルにあって、巻回ごとの輪面形状が、輪面方向に逐次回転していて、隣接する前記導線同士が固定手段により固定されている構造をもたせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線を、楕円または多角形の輪面形状で巻回したソレノイドコイルにあって、巻回ごとの輪面形状が、輪面方向に逐次回転していて、隣接する前記導線同士が固定手段により固定されている構造を持つことを特徴としたソレノイドコイル。
【請求項２】
導線を、楕円または多角形の輪面形状で巻回したソレノイドコルにあって、楕円または多角形の板片を複数、板面方向に逐次回転して積層したボビンの側面に、前記導線を巻回して、巻回輪の輪面形状が、巻回ごとに輪面方向に逐次回転している構造を持つことを特徴としたソレノイドコイル。
【請求項３】
導線を、楕円または多角形の輪面形状で巻回したソレノイドコイルの製造方法にあって、楕円または多角形の板片に、貫通孔を設け、その貫通孔に貫通棒を通して複数積層し、板面方向に逐次回転してできた治具の側面に、前記導線を巻回して、巻回輪の輪面形状が、巻回ごとに輪両方向に逐次回転している構造を持つことを特徴としたソレノイドコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ソレノイドコイルおよびその製造方法に関し、特に、磁界共振結合（または磁界共鳴方式）を利用したワイヤレス給電に使われるソレノイドコイルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、数十ｃｍから数ｍ離れた位置に電力の供給を可能とする、磁界共振結合を利用したワイヤレス給電が注目されている。【０００３】  ところで、コイルは、交流電流を流すと、コイル自身が持つインダクタンスや抵抗値、静電容量と、コイル以外の回路を構成する素子のパラメータにより、ある一定の条件を満たすときに共振周波数と呼ばれる周波数で発振することが知られている。磁界共振結合を利用したワイヤレス給電では、このコイルのインダクタンスや抵抗値、静電容量をパラメータとするＱ値が高いと、給電効率が良いことが知られている。【０００４】  このＱ値は、インダクタンスが大きい方が高い値を示す。コイルの巻回数が同じ場合、コイルの長さが短い方が、より高いＱ値を得るコイルを作ることが出来る。そのため、導線と導線の隙間は少ない方が良い。【０００５】  ところが、従来のソレノイドコイルでは、巻回された隣り合う導線が平行導線となっていて、ＨＦ帯域のような高い周波数の電流を流すと、巻回された隣り合う導線と導線の間に生じる線間容量が増大し、給電効率の低下を防ぐために、導線と導線の間に隙間を設け、コイルの長さを長くすることでＱ値の大きさを維持しており、より良い給電効率を得ることが困難だった。【０００６】  ところで、特許文献１には、非円形の輪形の配線パターンを複数層に形成し、各層間の配線パターンの端部間を導電体のビアで接続した多層配線板を例に挙げて、各層の配線パターンが互いに平行にならないように、一続きに連なることで、一本の導電路とする、ＨＦ帯域を使用したＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用などの通信機器に用いられるループアンテナのことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２６７７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、通信機器に用いられる、上記の多層配線板構造のループアンテナを、電気自動車のような、比較的大きな電力を、ワイヤレスで給電するためには、コイルに流す電流の値を大きくする必要があり、基板にパターンニングされたようなコイルでは、導線と比べ銅の断面面積が限定されてしまうため、流す電流の値を大きくすると、発熱してしまい、大きな電力のワイヤレス給電には不向きとなる。【０００９】  本発明は、上記の課題を解決する為に、導線を巻回したソレノイドコイルにあって、導線を楕円または多角形の輪面形状で巻回し、巻回ごとに巻回輪の輪面形状が、輪面方向に逐次回転して固定する構造とすることにより、比較的大きな電力のワイヤレス給電の給電効率が安定したソレノイドコイルおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、上記の課題を解決するために、下記のソレノイドコイルを提供するものである。
（１）導線を、楕円または多角形の輪面形状で巻回したソレノイドコイルにあって、巻回ごとの輪面形状が、輪面方向に逐次回転していて、隣接する前記導線同士が固定手段により固定されている構造を持つことを特徴としたソレノイドコイル。
（２）導線を、楕円または多角形の輪面形状で巻回したソレノイドコルにあって、楕円または多角形の板片を複数、板面方向に逐次回転して積層したボビンの側面に、前記導線を巻回して、巻回輪の輪面形状が、巻回ごとに輪面方向に逐次回転している構造を持つことを特徴としたソレノイドコイル。
（３）導線を、楕円または多角形の輪面形状で巻回したソレノイドコイルの製造方法にあって、楕円または多角形の板片に、貫通孔を設け、その貫通孔に貫通棒を通して複数積層し、板面方向に逐次回転してできた治具の側面に、前記導線を巻回して、巻回輪の輪面形状が、巻回ごとに輪両方向に逐次回転している構造を持つことを特徴としたソレノイドコイルの製造方法。
【発明の効果】
【００１１】  本発明によれば、比較的大きな電力のワイヤレス給電の送受信において、長さが短く高いＱ値を維持することで給電効率の安定した良好なソレノイドコイルおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のソレノイドコイルを示している。
【図２】本発明のソレノイドコイルの巻き方を示している。
【図３】本発明の別のソレノイドコイルを示している。
【図４】本発明のボビンの例を示している。
【図５】本発明の空芯コイルとしてソレノイドコイルを製作する冶具を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本発明に使われる導線は、電気導電性の線で、導体表面に絶縁材を塗布したエナメル線や、導線を絶縁性の部材で覆ったりした電線などが使用できる。導線の断面は、円形、角形などとくに限定せず使用できる。導線は単線のほか、複数の単線をよった、より線も使用できる。導線の絶縁層を含まない導体の太さは、ＪＩＳ規格にあるように直径が０．０２５ｍｍから３．２ｍｍのものが使用できる。導線の材質は、電線に使用できるものでよく、銅、アルミニウムまたはそれらの合金や、ニオブチタン線のような超伝導線などが使用できる。
【００１４】  本発明の固定手段は、隣接する導線同士を固定するもので、以下のような方法で固定する。
例えば、導線の表面に熱可塑性の樹脂をコーテングしたものを巻回し、巻き終わったソレノイドコイルの両側から押さえながら加熱−冷却または通電加熱し、コーテングした熱可塑性の樹脂が溶融固化して、部分的に隣接する導線同士を固定するとか、
導線を巻回後、導線と導線の接触箇所に、耐熱温度が２００℃以上のエポキシ系のような接着剤を塗布して固定するとか、
導線を巻回後、ソレノイドコイルの一部または全部を、絶縁樹脂等でデップコーテングするとか、
導線を巻回後、ソレノイドコイルの両側から、粘着シートまたは加熱融着シートで、押さえながらラミネートするとか、
また、導線を下記に示す方法のように、ボビンに押さえつけて巻回固定するとかの方法がある。
この固定手段により、導線と導線の間に隙間をできるだけ狭めて固定できるので、給電効率が安定したソレノイドコイルを得ることができる。
【００１５】  本発明のボビンは、導線を巻回するときの芯材で、それに沿って巻回固定する。
ボビンの形状は、楕円または多角形の板片を複数、板面方向に逐次回転して形成したボビンであり、ボビンの材質は、テフロン、ベークライト、ポリアセタールなどのエンジニアプラスチック等や、エンジニアリングプラスチックと比べ線熱膨張係数が小さいアセチル化処理をされた木材などの絶縁物で、比誘電率が１〜３程度の材質が望ましい。
【００１６】  以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のソレノイドコイルを示す。図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図を示している。一番奥にあるコイル輪部１が１回目の巻回、コイル輪部２、コイル輪部３がそれぞれ２回目、３回目の巻回で、一番手前のコイル輪部９が９回目の巻回となり、巻数が合計９回のソレノイドコイルを表す。接着剤を塗布する位置４は、図１のようにハッチングで示した領域で隣接する導線同士を塗布し固定する。
【００１７】  図２は、ソレノイドコイルの巻き方を示している。１回目に巻回したコイル輪部１の中心線１１に対し、２回目の巻回したコイル輪部２が、１回目の巻回後、矢印１０のように傾けて巻回することで、コイル輪部１のコイルの中心軸１１に対し、２回目のコイル輪部２のコイルの中心軸２１を任意の角度で傾けることができる。そして１回目のコイル輪部１と２回目のコイル輪部２は、丸印の位置２２で示す箇所でお互いに接触するため、この丸印の位置２２に接着剤を塗布すれば良い。この作業を繰り返せば、複数回巻回したコイルの中心軸を、それぞれ傾けることが出来るので、平行導線とならない構造にすることが出来る。
【００１８】  図３は、本発明の別のソレノイドコイルを示している。１回の巻回した時の形が五角形をしており、合計九回で巻回されている。１回目のコイルの中心軸３１に対し、２回目と３回目のコイルの中心軸３２と中心軸３３がそれぞれ約８度の角度で傾けて巻回しているために、隣り合う導線は平行導線とはなっていない。
【００１９】  図４は、本発明のボビンの例を示している。
図４（ａ）はボビンを使って巻回する時のボビンの正面図、図４（ｂ）は斜視図を示している。導体の太さとほぼ同じ板厚の樹脂材、例えば板厚０．６５ｍｍのベークライトをほぼ五角形とし、９枚加工する。そしてボビン５１の中心軸（図示せず）が約８度傾くように９枚を接着剤等で張り合わせる。このボビン５１の側面５２に導線を巻回すれば、図４に示すようなソレノイドコイルを巻回することが出来る。
【００２０】  または光造形や３Ｄプリンターのように、樹脂材を積層しながら一体のボビンとして形成したり、切削加工したりして形成することもできる。
【００２１】また、図５は、本発明のボビンを使わずに空芯コイルとしてソレノイドコイルを製作するための冶具を示している。図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は側面図、図５（ｃ）は導線を巻回する巻線板の正面図、図５（ｄ）は巻線板の側面図を示している。
巻線板７１は、図５（ｃ）のように上下に分割された１対の板になり、巻回終了後巻線板７１を外せるように隙間９３が設けられる。穴９１は、丸棒７３を通して巻線板７１の位置を決める穴であり、角度をつけて積層するための穴９２が開けられている。このような巻線板７１を逐次積層することで、図５（ａ）、図５（ｂ）のような構造となり、巻線板７１の側面９３に導線を巻回すればソレノイドコイルが形成される。接着剤等でコイルを固定後、丸棒７３や穴９２に挿入したピン等を外せば、隙間９３があるため、順次取り外すことができる。巻線板７１の形や構成する他の部品は、コイルの形に合わせて変えることができる。
【符号の説明】
【００２２】１…コイル輪部、２…コイル輪部、  ３…コイル輪部
４…接着剤を塗布する位置      ９…コイル輪部
１０…２回目の巻回する方向を示す矢印、
１１…コイルの中心軸、２１…コイルの中心軸、
２２…接着剤を塗布する位置
３１、３２、３３…コイルの中心軸、
５１…他の実施例のボビン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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