(57)【要約】【課題】高インダクタンスが得られて安定したコイル形状が得られるリッツ線コイルを提供する。【解決手段】多数の絶縁素線を撚り合せたリッツ線１２を複数巻きしてなるリッツ線コイルであって、リッツ線１２とほぼ同じ長さを有し、かつ通電されないスペーサ１４を、リッツ線１２に並列に配置した状態でコイル巻きした。あるいは、多数の絶縁素線を撚り合せたリッツ線１９を複数巻きしてなるリッツ線コイルであって、リッツ線１９は、絶縁素線１６と通電されないスペーサ１８とを撚り合せてなるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の絶縁素線を撚り合せたリッツ線を複数巻きしてなるリッツ線コイルであって、
前記リッツ線とほぼ同じ長さを有し、かつ通電されないスペーサを、前記リッツ線に並列に配置した状態でコイル巻きしたことを特徴とするリッツ線コイル。
【請求項２】
多数の絶縁素線を撚り合せたリッツ線を複数巻きしてなるリッツ線コイルであって、
前記リッツ線は、前記絶縁素線と通電されないスペーサとを撚り合せてなるものであることを特徴とするリッツ線コイル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリッツ線コイルにおいて、
前記スペーサは、耐熱性及び絶縁性を有する材料からなる線状体であることを特徴とするリッツ線コイル。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のリッツ線コイルにおいて、
前記リッツ線と前記スペーサを、コイル径方向に並列巻きしたことを特徴とするリッツ線コイル。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載のリッツ線コイルにおいて、
前記リッツ線と前記スペーサを、並列に配置した状態でエッジワイズ巻きでコイル軸方向に縦積したことを特徴とするリッツ線コイル。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のリッツ線コイルにおいて、
前記リッツ線と前記スペーサとは、それぞれ横断面角型に成型されていることを特徴とするリッツ線コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱方式を採用している発熱機器等で用いられるリッツ線コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種のリッツ線コイルは、所定数の絶縁素線を束ね所定のピッチで撚り合わせてなるリッツ線を複数層のコイルに巻回して製造される（特許文献１参照）。コイルはあらゆる目的にて幅広く一般使用されているが、その中で電磁誘導加熱にて使用されるコイルは高周波での使用が要求されている（特許文献２参照）。
【０００３】
一般的に高周波域で使用される誘導加熱用コイルは、高インダクタンスで低電気抵抗の特性を有するものが良いとされており、電気抵抗が同じである場合には自己インダクタンス（以下、単にインダクタンスという。）を大きくすることによりコイルの性能を上げることが可能である。インダクタンスは、コイルの軸方向の長さを一定とした場合、コイルの巻数の2乗と断面積に比例することが分っている。
【０００４】
ここで、コイル構成が以下の（１）〜（５）に記載の場合について考えてみる。
（１）コイル軸方向に対し垂直な平面上にリッツ線を巻回する。
（２）コイル最内層の形状を同一とする。
（３）電気抵抗を一定とする。
（４）コイル巻数を一定とする。
（５）コイル長さ（上記（１）の場合、コイル厚さ）を一定とする。
【０００５】
このような場合で高インダクタンスを得るには、コイル断面積をできるだけ大きくすることが必要となる。電気抵抗、巻数に規制がなければ、リッツ線をコイル外径の許容限界まで大きく巻回すればよいことになる。しかし、電気抵抗、巻数ともに規制がある場合には、リッツ線をコイル外径の許容限界まで粗く巻回する方法が必要となる。
【特許文献１】特開平１−２９４３０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１５９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高周波域で使用する際の表皮効果の影響を考えると、絶縁素線の外径を小さくしたリッツ線の採用が望ましいが、上記のような粗い巻き付けを行う場合は取扱性が極めて悪い。リッツ線自体の撚り癖の影響で一定間隔を保ってのリッツ線の巻回は非常に困難である。仮に巻回ができたとしてもコイル形状は極めて不安定であり、再現性に欠けるものとなってしまう。
【０００７】
本発明は以上の点に着目してなされたもので、高インダクタンスが得られて安定したコイル形状が得られるリッツ線コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
多数の絶縁素線を撚り合せたリッツ線を複数巻きしてなるリッツ線コイルであって、上記リッツ線とほぼ同じ長さを有し、かつ通電されないスペーサを、上記リッツ線に並列に配置した状態でコイル巻きしたことを特徴とするリッツ線コイル。
【０００９】
スペーサをリッツ線と同時に並列巻きすることによりコイル内に空隙が発生することを防止できるため、高インダクタンスが得られ、しかも、安定したコイル形状が得られる。この構成のスペーサはリッツ線とほぼ同じ横断面形状を有している。ここで、通電されないスペーサとは、電気絶縁材料製スペーサだけでなく、例えば、銅あるいはアルミニウム等の導電性の金属材料製スペーサであって使用時に開いた電気回路とされるスペーサを含んでいる。
【００１０】
〈構成２〉
多数の絶縁素線を撚り合せたリッツ線を複数巻きしてなるリッツ線コイルであって、上記リッツ線は、上記絶縁素線と通電されないスペーサとを撚り合せてなるものであることを特徴とするリッツ線コイル。
【００１１】
スペーサにより見かけ上のボリュームを増加させたリッツ線を用いることにより、コイル内に空隙が発生することを阻止できるため、高インダクタンスが得られて安定したコイル形状が得られる。この構成のスペーサは絶縁素線とほぼ同じ横断面形状を有している。また、この構成における通電されないスペーサは、電気絶縁材料製スペーサだけでなく、例えば、銅あるいはアルミニウム等の導電性の金属材料製スペーサであって使用時に絶縁素線とは電気的に絶縁され、かつ開いた電気回路とされるスペーサを含んでいる。
【００１２】
〈構成３〉
構成１又は２に記載のリッツ線コイルにおいて、上記スペーサは、耐熱性及び絶縁性を有する材料からなる線状体であることを特徴とするリッツ線コイル。
【００１３】
誘導加熱用コイルとして高温下で安定した電気特性を維持できる。
【００１４】
〈構成４〉
構成１ないし３のいずれかに記載のリッツ線コイルにおいて、上記リッツ線と上記スペーサを、コイル径方向に並列巻きしたことを特徴とするリッツ線コイル。
【００１５】
〈構成５〉
構成１ないし３のいずれかに記載のリッツ線コイルにおいて、上記リッツ線と上記スペーサを、並列に配置した状態でエッジワイズ巻きでコイル軸方向に縦積したことを特徴とするリッツ線コイル。
【００１６】
形状が安定した縦積み型リッツ線コイルが得られる。
【００１７】
〈構成６〉
構成１ないし５のいずれかに記載のリッツ線コイルにおいて、上記リッツ線と上記スペーサとは、それぞれ横断面角型に成型されていることを特徴とするリッツ線コイル。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は実施例１のリッツ線コイルの一部を示す説明図である。
実施例１のリッツ線コイル１０は、図１（ａ）に示すように、リッツ線１２とスペーサ１４が組み合わされてコイル径方向に並列巻きされたものである。すなわち、リッツ線１２とスペーサ１４を並列に組み合わせたものを１単位とし、これをコイル径方向に、例えば、３回並列巻きしている。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、リッツ線１２は、多数本の絶縁素線１６を適当なピッチで撚り合せて横断面角型に成型された角型リッツ線である。また、スペーサ１４は、リッツ線１２とほぼ同じ長さと横断面形状とを有しており、適度な耐熱性、絶縁性、柔軟性を有する材料からなる線状体である。
【００２１】
ところで、コイルの見かけ上のボリュームを増加させることにより、コイルのインダクタンスを大きくすることが可能である。できるだけ大きいインダクタンスを得るために幅広いコイルが必要となる。しかし、例えば図２に示す、従来のリッツ線コイル１０Ａように、リッツ線１２を単層巻きしただけでは、リッツ線１２が密に巻回されてしまうため高インダクタンスは得られない。そこで、できるだけ幅広くするために、図３に示すリッツ線コイル１０Ｂのように、リッツ線１２を粗く巻回するとインダクタンスは大き目になるが、リッツ線１２間に空隙が生じるため、コイル形状が不安定になってしまう。
【００２２】
図１（ａ）に示すリッツ線コイル１０は、リッツ線１２とスペーサ１４が組み合わされて並列巻きすることによりコイル内に空隙が発生しないため、安定したコイル形状を得ることができる。そして、インダクタンスを大きくすることが可能となる。つまり、リッツ線１２を単に緩く巻線する場合と比較して形状を極めて安定させたコイルを提供できる。
【００２３】
ここで採用できるスペーサ１４には、以下の（１）〜（３）の条件がある。
（１）耐熱性を有すること。
（２）柔軟性を有すること。
（３）絶縁性を有すること。
【００２４】
上記条件（１）について説明する。
誘導加熱用コイルは高温下で使用されるため使用材料の仕様には定格温度が定められることが多い。３００℃以下の温度範囲で要求仕様は幅広いものであるが、耐熱温度が高い樹脂材料は高価であるものが多いため、その仕様に応じて素材を適宜選定する必要がある。耐熱樹脂材料として例を挙げると、ＰＰＳ、ポリエーテルイミド、ＰＦＡ、不飽和ポリエステル、高耐熱フェノール、ポリイミド等がある。
【００２５】
上記条件（２）について説明する。
スペーサ１４はリッツ線１２と共に曲げ加工となる巻回がなされるため、ある程度の柔軟性がないと割れが生じてしまう。コイル形状に応じた材料選定が必要となる。
【００２６】
上記条件（３）について説明する。
絶縁性を有することが望ましいというものであり、必要条件ではない。しかし、コイルに使用されるリッツ線１２はエナメル皮膜による絶縁処理が施されており、そのリッツ線１２間に配置されるスペーサ１４も絶縁性を有していることがより安全である。スペーサ１４としては、樹脂材料にこだわらず金属材料を使用してもよい。但し、鉄のような透磁率の大きい材料を使用すると特性に影響があるため、透磁率の小さい銅やアルミニウムを使用することが望ましい。当然ここで金属を使用してもコイルとして通電させるわけではないので、開いた電気回路としておく必要がある。
【実施例２】
【００２７】
図４は実施例２のリッツ線コイルの一部を示す説明図である。
実施例２のリッツ線コイルは、図に示すように、多数の絶縁素線１６とスペーサ１８とを組み合わせて撚り合せたリッツ線１９を複数巻きしてなるリッツ線コイルである。リッツ線１９は、多数本の絶縁素線１６とスペーサ１８とを適当なピッチで撚り合せて横断面角型に成型された角型リッツ線である。スペーサ１８は、絶縁素線１６とほぼ同じ長さと横断面形状とを有しており、上記（１）〜（３）の条件と同様の、耐熱性、絶縁性、柔軟性を有する材料からなる線状体である。
【００２８】
このリッツ線コイルも、実施例１のリッツ線コイルと同様に、スペーサ１８により見かけ上のボリュームを増加させたリッツ線１９を用いることになり、インダクタンスを大きく良好なコイル性能が得られ、しかも、安定したコイル形状を得ることができる。
【実施例３】
【００２９】
図５は実施例３のリッツ線コイルを示す斜視図である。図６の（ａ）はこの実施例のリッツ線コイルの横断面図、（ｂ）は他のリッツ線コイルの横断面図である。
図５に示したリッツ線コイル２０は、リッツ線及びスペーサの組２２を３組使用した３層縦積型コイルである。このコイルは、リッツ線及びスペーサの組２２の各組がそれぞれ、並列に配置し、両端に１対のリッツ線及びスペーサの引き出し線２２Ａを設けたものである。なお、各組のリッツ線は、図１（ｂ）に示すように、多数本の絶縁素線を適当なピッチで撚り合せて横断面角型に成型された角型リッツ線である。各組のスペーサはリッツ線と横断面形状及び長さがほぼ同一形状である。
【００３０】
リッツ線コイル２０は、図５及び図６（ａ）に示すように、３組の角型リッツ線及びスペーサを幅広面を横一列に並べた状態でエッジワイズ巻きでコイル軸方向（矢印２６方向）に縦積し、全体形状が直方体状に成型されている。コイル周囲の任意箇所には押えテープ２４が巻き付けられている。この押えテープ２４は、成型後のリッツ線コイル２０を一時的あるいは長期間に亘って所定のコイル形状を保持するもので、耐熱性を有しかつ肉厚の薄いものであることが望ましい。また、リッツ線コイル２０は、図６（ｂ）に示すように、角型リッツ線及びスペーサをコイル軸方向に並べた状態でコイル軸方向と直交する方向（矢印２７方向）に巻回し、全体形状が直方体状に成型されてもよい。
【００３１】
このようなリッツ線コイル２０でも、スペーサにより見かけ上のボリュームを増加させたリッツ線となり、コイルのインダクタンスを大きくすることが可能である。なお、リッツ線及びスペーサの組２２を、図４に示した多数の絶縁素線１６とスペーサ１８とを組み合わせて撚り合せたリッツ線１９で代用してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１のリッツ線コイルの一部を示す説明図である。
【図２】従来のリッツ線コイルの一部を示す説明図である。
【図３】従来の他のリッツ線コイルの一部を示す説明図である。
【図４】実施例２のリッツ線コイルの一部を示す説明図である。
【図５】実施例３のリッツ線コイルを示す斜視図である。
【図６】実施例３のリッツ線コイルの説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  リッツ線コイル
１２  リッツ線
１４  スペーサ
１６  絶縁素線
１８  スペーサ
１９  リッツ線
【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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【図６】
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