(57)【要約】【課題】コイル部の温度変化に追従してコイル有効巻数の自動変更を可能とする電磁コイルを提供する。【解決手段】ボビン４０に被覆電線２５を積層して巻回したコイル部２０と、コイル部２０の積層の途中の層間にあり、コイル部２０の被覆電線２５の導体２６と並列に接続されるサーミスタ３０と、を有して電磁コイル１０を構成する。サーミスタが、温度上昇により抵抗値が上昇する正特性温度係数を有する場合は、非発熱（常温）時は抵抗値が低く有効巻数が減少し、発熱時はコイル部２０の有効巻数が増加するので、電磁コイルの発熱時と非発熱時でコイルの有効巻数の自動変更が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆電線を積層して巻回したコイル部と、
前記コイル部の前記積層の途中の層間にあり、前記コイル部の前記被覆電線の導体と並列に接続されるサーミスタと、
を有することを特徴とする電磁コイル。
【請求項２】
前記サーミスタは、前記被覆電線の被覆を除去して露出した導体と接触した状態で、前記コイル部の層間に巻き込まれていることを特徴とする請求項１に記載の電磁コイル。
【請求項３】
前記サーミスタは、前記コイル部の異なる層間にそれぞれ巻き込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁コイル。
【請求項４】
前記サーミスタは、温度上昇により抵抗値が上昇する正特性温度係数を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の電磁コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁コイルは電磁石、ソレノイド等の種々の電磁機器に使用されている。電磁コイルには所定の電圧が印加されることにより、コイル部に流れる電流により電磁力を発生させるものであるが、発生する電磁力の強弱を変化させる電磁コイルが提案されている（特許文献１参照）。この電磁コイルは、内側コイル部と外側コイル部をボビンに分巻きし、外側コイル部に並列に可変抵抗素子（サーミスタ）を接続した構成とされている。
【０００３】
特許文献１の電磁コイルによれば、可変抵抗素子により電磁弁が始動段階から保持段階へ移行する過程において大から小へと電磁コイルに印加する電流を簡単かつ自動的に発生することを実現し、更に強から弱への電磁界を発生して省エネ効果を発揮することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３９１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示された電磁コイルの構成によると、可変抵抗素子（サーミスタ）は、分巻きされたコイル部の外部に配置されているので、コイル部の温度変化を検出する精度が低い。したがって、コイル部と可変抵抗素子（サーミスタ）との配置位置が異なるので、コイル部の温度変化を遅延なく正確に検出しその検出結果に基づいて電流量を調節することが難しいという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、コイル部の温度変化に追従してコイル有効巻数の自動変更を可能とする電磁コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、被覆電線を積層して巻回したコイル部と、前記コイル部の前記積層の途中の層間にあり、前記コイル部の前記被覆電線の導体と並列に接続されるサーミスタと、を有することを特徴とする電磁コイルを提供する。
【０００８】
［２］前記サーミスタは、前記被覆電線の被覆を除去して露出した導体と接触した状態で、前記コイル部の層間に巻き込まれていることを特徴とする上記［１］に記載の電磁コイルであってもよい。
【０００９】
［３］また、前記サーミスタは、前記コイル部の異なる層間にそれぞれ巻き込まれていることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の電磁コイルであってもよい。
【００１０】
［４］また、前記サーミスタは、温度上昇により抵抗値が上昇する正特性温度係数を有することを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれか１に記載の電磁コイルであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コイル部の温度変化に追従してコイル有効巻数の自動変更を可能とする電磁コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電磁コイルの斜視図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図２で示すＣ部の拡大図である。
【図４】図４は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図５は、コイル部の温度とサーミスタの抵抗値との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る電磁コイルの斜視図である。本発明の実施の形態に係る電磁コイル１０は、ボビン４０に被覆電線２５を積層して巻回したコイル部２０と、コイル部２０の積層の途中の層間にあり、コイル部２０の被覆電線２５の導体２６と並列に接続されるサーミスタ３０と、を有して構成されている。電磁コイル１０は、コイル部２０の端部から出される接続端子間に電源が供給され、電流により発生する磁界を利用した電磁石、ソレノイド、モータ等に適用可能である。
【００１４】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。コイル部２０は、ボビン４０に被覆電線２５が積層して巻回されたものである。例えば、図２に示すように、被覆電線２５をボビン４０にＮ列の巻回により第１層を形成し、その上の層として同様にＮ列の巻回により第２層を形成し、順次Ｍ層まで積層して巻回することで所定の巻数のコイル部２０が形成される。ここで、Ｍ層、Ｎ列に巻回された電磁コイル１０は、巻数がＭ×Ｎである。
【００１５】
ここで、被覆電線２５は、導体２６の周囲が絶縁性の被覆２７で覆われている線材である。例えば、ポリウレタン被覆線、エナメル線等が使用できる。
【００１６】
ボビン４０は、被覆電線２５を巻回する芯材となるもので、金属、樹脂、セラミックス等により形成される。本発明の実施の形態では、図１等に示すように、鍔つきの円筒形状としたが、他の形状でもよく、また、ボビンを使用しないボビンレスの構成とすることも可能である。
【００１７】
図２に示すように、サーミスタ３０は、コイル部２０の積層の途中の層間に配置されている。例えば、第５層の上、すなわち、第５層と第６層の層間にサーミスタ３０が配置されている。
【００１８】
図３は、図２で示すＣ部の拡大図である。第５層の被覆電線２５は、被覆２７が除去されて導体２６が露出した状態となっている。サーミスタ３０は、第５層の上に配置されるので、第１列から第Ｎ列までの被覆電線２５は、それぞれ第５層の部分でサーミスタ３０と電気的に接続している。第６層の被覆電線２５は被覆されたままなので、サーミスタ３０とは電気的に接続されない。
【００１９】
なお、被覆電線２５の被覆２７の除去は、研削、切削等の機械的除去、又は溶解、エッチング等の化学的除去によることができる。また、サーミスタ３０と導体２６との接続は、オーミック性を担保した電気的接続が好ましい。
【００２０】
図４は、図１のＢ−Ｂ断面図である。本発明の実施の形態では、例えば、サーミスタ３０は、コイル部２０の異なる層間に４箇所（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）配置される。この配置するサーミスタの数は、任意に設定でき、その数だけコイル部の有効巻数が増減することになる。
【００２１】
サーミスタ３０は、電気抵抗が温度で変化する可変抵抗素子であり、本発明の実施の形態では、温度の上昇で抵抗が大きくなる正特性温度係数を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient Thermistor）を使用する。このサーミスタ３０は、図２、３、４に示すように、薄肉の断面矩形状で、必要な列数を接続する長尺形状とされている。ＰＴＣは、強誘電体であり正の温度依存を示すチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分としイットリウムＹ，ランタンＬａを配合してキューリー点を調整して形成される。
【００２２】
図５は、コイル部の温度とサーミスタの抵抗値との関係を示す特性図である。ＰＴＣ特性は、非発熱時（低温時）はサーミスタの抵抗値が低く、発熱時（高温時）は抵抗値が増大する。
【００２３】
（電磁コイル１０の動作）
図５において、非発熱時（低温時）は、Ｐ点において、温度Ｔ１、抵抗値Ｒ１とする。この状態では、サーミスタ３０は抵抗値が低く、図２で示す第５層においては電流は抵抗値の低いサーミスタ３０ａを流れる。図４で示したサーミスタ３０ｂ、３０ｃ、３０ｄも同様に電流が流れる。これにより、サーミスタ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと電気的に接続される各層の巻数は、磁界発生に寄与しないことになる。したがって、本発明の実施の形態では、有効巻数がＭ×Ｎから（Ｍ×Ｎ−４Ｎ）に減少する。この有効巻数の減少により定電圧駆動においてはコイルを流れる電流量が増加する。
【００２４】
発熱時（高温時）は、Ｐ点からＱ点まで抵抗値が増加し、温度Ｔ３で抵抗値Ｒ３となる。この状態では、サーミスタ３０は抵抗値が高く、図２で示す第５層においては電流は抵抗値の低い被覆電線２５を流れる。したがって、本発明の実施の形態では、有効巻数はＭ×Ｎであり、非発熱時（低温時）と比較して有効巻数は増加する。これにより定電圧駆動においてはコイルを流れる電流量が減少する。
【００２５】
発熱によりコイルの有効巻数が増加することで電流量が減少し、発熱量は低下する。これにより、図５で示すように、Ｐ点からＱ点まで増加した温度、抵抗値は、減少に転じ、温度及び抵抗値が平衡するＳ点に収束する。
【００２６】
（本発明の実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、次のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係る電磁コイル１０は、被覆電線２５を積層して巻回したコイル部２０と、コイル部２０の積層の途中の層間にあり、コイル部２０の被覆電線２５の導体２６と並列に接続されるサーミスタ３０と、を有して構成されている。サーミスタ３０の特性を温度の上昇で抵抗が大きくなる正特性温度係数とすることで、非発熱（常温）時は抵抗値が低く有効巻数が減少し、発熱時はコイル部２０の有効巻数が増加する。これにより、コイル部の温度変化に追従してコイル有効巻数の自動変更を可能とする電磁コイルを提供することができる。
（２）本発明の実施の形態では、サーミスタ３０は、コイル部２０の積層の途中の層間に配置される。従って、コイル部２０の温度変化を遅延なく正確に検出し、その検出結果に基づいて電流量を調節することが可能となる。
（３）本発明の実施の形態に係る電磁コイル１０を、例えば、ソレノイドに適用すれば、発熱時はソレノイド吸引後の状態と割り切り、保持分のみ確保できるコイル巻数を確保し、発熱前は巻数の減少に伴う電流増加で吸引力を確保することができる。
【００２７】
以上、電磁コイルを上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、サーミスタ３０をコイル部２０の積層の途中の層間において、全列に電気的に接続する構成として説明したが、全列の一部に接続する構成としてもよい。これにより、有効巻数が４Ｎだけ減少するところを４Ｎ´（＜４Ｎ）として有効巻数を細かく設定することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…電磁コイル
２０…コイル部
２５…被覆電線
２６…導体
２７…被覆
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ…サーミスタ
４０…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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