(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体の外周をエナメル被膜で覆った複数本の平角素線をそれらの矩形断面の長手方向を略水平に寝かせた姿勢で繰り出す平角素線繰出工程と、各平角素線に接合塗料を塗布する接合塗料塗布工程と、前記塗布後の各平角素線を前記矩形断面の長手方向が略垂直となるように立てた姿勢に直して垂直に細長いスリットに挿通して積層する平角素線積層工程と、前記積層後の平角素線束を垂直に細長い溝に挿通して全体の断面形状を整える成形工程とを含むことを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造方法。
【請求項２】
中心導体の外周をエナメル被膜で覆った複数本の平角素線をそれらの矩形断面の長手方向を略水平に寝かせた姿勢で繰り出す平角素線繰出手段と、各平角素線に接合塗料を塗布する接合塗料塗布手段と、前記塗布後の各平角素線を前記矩形断面の長手方向が略垂直となるように立てた姿勢に直して垂直に細長いスリットに挿通して積層する平角素線積層手段と、前記積層後の平角素線束を垂直に細長い溝に挿通して全体の断面形状を整える成形手段とを具備したことを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の高周波用積層平角エナメル電線の製造装置において、前記スリットの長手方向の角度は、水平方向に対して４５°以上１３５°以下であることを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の高周波用積層平角エナメル電線の製造装置において、前記スリットの水平幅は、〔平角素線の厚さ＋１０μｍ以下のマージン幅〕×積層枚数であることを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の高周波用積層平角エナメル電線の製造装置において、前記溝の水平幅は〔平角素線の厚さ＋１０μｍ以下のマージン幅〕×積層枚数で、かつ前記溝の垂直深さは前記平角素線の幅の１倍以上５倍以下であることを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の高周波用積層平角エナメル電線の製造装置において、前記成形手段が前記平角素線束に加える荷重は、前記平角素線束の安全テンションの０.２倍以上１倍以下であることを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用積層平角エナメル電線（enameled wire）の製造方法および製造装置に関し、さらに詳しくは、高周波損失を低減できるようにした高周波用積層平角エナメル電線の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の高周波用エナメルリッツ電線の一例を示す断面図である。
この高周波用エナメルリッツ電線５００は、中心導体５２の外周に、絶縁用のエナメル皮膜５３を形成した複数の素線５１（図示の例では５１−１〜５１−７）を撚り合わせたものである。前記素線５１の外径は、例えば０．３ｍｍ程度である。
高周波では表皮効果により導体の表面に電流分布が集中するため、複数本の素線５１を撚り合わせたリッツ線が用いられる。
【０００３】
上記のような高周波用エナメルリッツ電線５００を、例えば電磁調理器の加熱コイルとして使用する場合、電磁誘導に伴う振動音を可聴域から外し、且つ、発熱量を大きくする見地から１０ｋＨｚ付近の高周波の電流を流すことが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の高周波用エナメルリッツ電線５００では、図１２に示すように、表皮効果により各素線５１の中心導体５２の表面に電流分布ｉ’が集中するため、導体断面積に比して電流部分の割合が小さくなり、高周波損失が大きくなってしまう問題点がある。
そこで、本発明の目的は、高周波損失を低減できるようにした高周波用積層エナメル電線の製造方法および製造装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、中心導体の外周をエナメル被膜で覆った複数本の平角素線をそれらの矩形断面の長手方向を略水平に寝かせた姿勢で繰り出す平角素線繰出工程と、各平角素線に接合塗料を塗布する接合塗料塗布工程と、前記塗布後の各平角素線を前記矩形断面の長手方向が略垂直となるように立てた姿勢に直して垂直に細長いスリットに挿通して積層する平角素線積層工程と、前記積層後の平角素線束を垂直に細長い溝に挿通して全体の断面形状を整える成形工程とを含むことを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造方法を提供する。上記第１の観点による高周波用積層平角エナメル電線の製造方法では、略水平に寝かせた姿勢の各平角素線を略垂直に立てた姿勢に直してから垂直に細長いスリットに挿通するので、接合塗料塗布部とスリットとの距離を短くした場合でも、積層前に余分な接合塗料で平角素線同士が癒着してしまう不都合を防止しつつ接合状態の微調整が可能となる。したがって、製造装置全体を小型化することが出来る。
また、前記スリットにより積層された平角素線束を溝に挿通することで断面形状を整えるので、簡単な構成で、各平角素線を横一列に整列し、仕上がり電線の特性を良好にすることが出来る。
以上の結果、高周波損失を低減して高出力化し得る特性を有する高周波用積層平角エナメル電線を低コストで生産できるようになる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、中心導体の外周をエナメル被膜で覆った複数本の平角素線をそれらの矩形断面の長手方向を略水平に寝かせた姿勢で繰り出す平角素線繰出手段と、各平角素線に接合塗料を塗布する接合塗料塗布手段と、前記塗布後の各平角素線を前記矩形断面の長手方向が略垂直となるように立てた姿勢に直して垂直に細長いスリットに挿通して積層する平角素線積層手段と、前記積層後の平角素線束を垂直に細長い溝に挿通して全体の断面形状を整える成形手段とを具備したことを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置を提供する。
上記第２の観点による高周波用積層平角エナメル電線の製造装置では、上記第１の観点による高周波用積層平角エナメル電線の製造方法を好適に実施できる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、上記構成の高周波用積層平角エナメル電線の製造装置において、前記スリットの長手方向の角度は、水平方向に対して４５°以上１３５°以下であることを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置を提供する。
上記第３の観点による高周波用積層平角エナメル電線の製造装置では、スリットを前記角度範囲に垂設したので、積層前に余分な接合塗料が重力で垂れ下がったりする不都合を軽減できる。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、上記構成の高周波用積層平角エナメル電線の製造装置において、前記スリットの水平幅は、〔平角素線の厚さ＋１０μｍ以下のマージン幅〕×積層枚数であることを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置を提供する。
上記第４の観点による高周波用積層平角エナメル電線の製造装置では、マージン幅の広狭を調整することで、積層に適した圧接力を得ることが出来る。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、上記構成の高周波用積層平角エナメル電線の製造装置において、前記溝の水平幅は〔平角素線の厚さ＋１０μｍ以下のマージン幅〕×積層枚数で、かつ前記溝の垂直深さは前記平角素線の幅の１倍以上５倍以下であることを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置を提供する。上記第５の観点による高周波用積層平角エナメル電線の製造装置では、マージン幅の広狭を調整することで、形状補整に適した圧接力を得ることが出来る。また、溝の垂直深さを平角素線の幅の１倍以上５倍以下としたので、平角素線束を安定に挿通し得る範囲で溝の深さを節減し、成形手段をコンパクト化することが出来る。
【００１０】
第６の観点では、本発明は、上記構成の高周波用積層平角エナメル電線の製造装置において、前記成形手段が前記平角素線束に加える荷重は、前記平角素線束の安全テンションの０.２倍以上１倍以下であることを特徴とする高周波用積層平角エナメル電線の製造装置を提供する。
上記第６の観点による高周波用積層平角エナメル電線の製造装置では、成形手段が平角素線束に加える荷重の下限を、平角素線束の安全テンションの０.２倍としたので、平角素線束に加わる成形力を大きくして、成形性能を高くできる。また、成形手段が平角素線束に加える荷重の上限を、平角素線束の安全テンションの１倍としたので、平角素線束に過大なストレスが加わる不都合を防止することが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態にかかる高周波用積層平角エナメル電線の製造装置１０００を示す構成図である。
まず、供線機１（１−１，１−２，…，１−ｎ）から長尺かつ可撓性の平角素線α１（α１−１，α１−２，…，α１−ｎ）をそれらの矩形断面の長手方向を略水平に寝かせた姿勢で繰り出す。図２に示すように、前記平角素線α１は、中心導体２２の外周を絶縁用のエナメル被膜２３で覆った構造である。前記平角素線α１の寸法例を示せば、幅ｗは１.６ｍｍ，厚さｄは０.０３ｍｍである。前記中心導体２２の材料は、例えば、銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金，またはそれら金属の組み合わせである。前記エナメル被膜２３の材料は、例えば、ポリアミドイミド（polyamide-imide），ポリエステルイミド（polyester-imide）である。また、前記エナメル被膜２３の膜厚は、例えば１〜３μｍ程度である。
【００１３】
次に、図３に示すように、フェルト２と，接合塗料槽３の塗布ロール３ａと，垂直スリット治具４と，成形治具５とにより、各平角素線α１を積層する。
【００１４】
すなわち、上下に正対するフェルト２の間隙に各平角素線α１を挿通させてから、塗布ロール３ａで前記平角素線α１の表面に接合塗料を塗布する。前記接合塗料の材料は、例えば、ナイロン系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂である。これにより、図４に示すように、前記エナメル被膜２３の外周に接合被膜２４が形成された平角素線α３となる。
【００１５】
それから、各平角素線α３を矩形断面の長手方向が略垂直となるように立てた姿勢に直して、垂直方向に細長いスリットＳを有する垂直スリット治具４に挿通して積層する。図５に前記積層後の平角素線束α４の断面を例示する。前記スリットＳの水平幅τｓは、〔平角素線α１の厚さ＋１０μｍ以下のマージン幅〕×積層枚数ｎである。例えば、ｄ＝３０μｍ，前記マージン幅＝５μｍ，ｎ＝１５とすると、τｓ＝５２５μｍである。前記マージン幅の広狭は、積層に適した圧接力となるように調整する。また、前記スリットの長手方向の角度θは、水平方向に対して４５°以上１３５°以下であり、９０°とすることが特に好ましい。また、前記平角素線α３が前記スリットＳに入線する区間での最大角度φは、各平角素線α３に過大な捩り力が加わることを防止する見地から、水平面に対して１０°以下とすることが好ましい。
【００１６】
このように、前記平角素線α３を垂直に立ててから前記スリットＳに入線することで、積層前に、各平角素線α３から重力で垂れ下がった接合塗料により、平角素線α３同士が癒着してしまう不都合を防止しつつ接合状態を微調整することが可能となり、前記塗布ロール３ａと前記垂直スリット治具４との距離Ｌを短くすることが出来る。例えば、Ｌ＝０.３ｍである（これに対し、平角素線α３を水平に寝かせた姿勢のままで積層する場合には、例えば２ｍ以上の距離にする必要があり、装置全体が大型化してしまう）。
【００１７】
それから、前記平角素線束α４を、成形治具５に刻設された垂直方向に細長い溝Ｍに挿通して、全体の断面形状を整える。図６に示すように、成形後の平角素線束α５においては、各平角素線α１が横一列に整列する。前記溝Ｍの水平幅τｍは、〔平角素線α１の厚さ＋１０μｍ以下のマージン幅〕×積層枚数である。例えば、ｄ＝３０μｍ，前記マージン幅＝２μｍ，ｎ＝１５とすると、τｍ＝４８０μｍである。前記マージン幅の広狭は、形状補整に適した圧接力となるように調整する。また、前記溝Ｍの垂直深さｈは、前記平角素線α１の幅ｗの１倍以上５倍以下である。例えば、ｈをｗ＝１.６ｍｍの３倍とすると、ｈ＝４.８ｍｍである。
前記平角素線束α４に加わる荷重（成形治具５の重さ）Ｇは、十分な成形性能を得ながら、前記平角素線束α４に過大なストレスが加わることを防止する見地から、前記平角素線束α４の安全テンションの０.２倍以上１倍以下とすることが好ましい。
【００１８】
次に、図１に戻り、前記平角素線束α５を焼付機６に挿通して、前記接合被膜２４を焼付硬化させる。これにより、前記接合被膜２４の膜厚は、例えば、２〜３μｍとなる。
【００１９】
次に、前記焼付硬化後の平角素線束α５を巻付機７０に挿通する。前記巻付機７０において、モータ７はボビン８をダイレクト駆動し、前記平角素線束α５の走行方向に沿って螺旋状に長尺物９を巻き付ける。前記長尺物９は、糸（例えばナイロン糸やテトロン糸）やテープ（ナイロンポリエステルテープやカプトンテープ）である。図７に、前記巻付後の平角素線束α９の断面を例示する。前記長尺物９の巻付けにより、前記平角素線束α９の断面形状が崩れたり、各平角素線α１の配列位置がずれたりする不都合を防止し、仕上がり電線（後述する高周波用積層平角エナメル電線１００）の特性のバラツキをいっそう低減できる。
【００２０】
次に、前記平角素線束α９の外周に、絶縁塗料槽１０の塗布ロール１０ａで絶縁塗料を塗布する。前記絶縁塗料の材料は、例えば、ポリアミドイミド，ポリエステルイミドである。これにより、図８に示すように、前記長尺物９の外周に絶縁被覆層２５が形成された平角素線束α１０となる。
【００２１】
次に、前記平角素線束α１０をフェルト１１の間隙に挿通させて余分な絶縁塗料を除去してから焼付機１２に挿通し、前記絶縁被覆層２５を焼付硬化させる。
【００２２】
次に、前記焼付硬化後の平角素線束α１０の外周に、融着塗料槽１３の塗布ロール１３ａで融着塗料を塗布する。前記融着塗料の材料は、例えば、ウレタンやポリエステルなどの熱硬化性樹脂である。これにより、図９に示すように、前記絶縁被覆層２５の外周に保護用の融着層２６が形成された高周波用積層平角エナメル電線１００ａを得る。
【００２３】
次に、前記高周波用積層平角エナメル電線１００ａを焼付機１４に挿通して、前記融着層２６を焼付硬化させて高周波用積層平角エナメル電線１００を仕上げ、巻取機１５に巻き取る。
【００２４】
なお、前記中心導体２２の外周に形成される各部材（エナメル被膜２３，接合被膜２４，絶縁被覆層２５，融着層２６）の材料は、例えば１８０℃程度の半田付け熱で溶ける材料とすることが電線の使い勝手を高める見地から好都合である。また、各部材の材料は、耐熱性と可撓性と価格のそれぞれを総合的に勘案して決定することが好ましい。
【００２５】
上記のようにして製造された前記高周波用積層平角エナメル電線１００において、電流分布ｉは、図１０に示すように、各中心導体２２の全体に広がる。すなわち、前記中心導体２２の厚さｄは極めて小さい（上記例では０.０３ｍｍ弱）ため、表皮効果があっても、電流が流れない部分がほとんど無くなり、導体断面積に比して電流部分の割合を大きくすることが可能となる。これにより、高周波損失を低減して、高出力化に対応できるようになる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の高周波用積層平角エナメル電線の製造方法および製造装置によれば、平角素線を積層した構造を有する低損失電線を、インライン（in-line）化された製造工程で効率よく製造することが出来る。したがって、例えば、アルミニウムや銅などの調理器具の加熱にも対応可能な電磁調理器用加熱コイルを好適に製造できるようになる。
【００２７】
また、矩形断面の長手方向を水平にした姿勢で繰り出された複数の平角素線を垂直姿勢に直してからスリットに入線するので、接合塗料塗布部と積層用のスリットとを近接させた場合でも、平角素線同士がずれて癒着してしまうなどの不都合を回避することが可能となり、装置全体の小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる高周波用積層平角エナメル電線の製造装置を示す構成図である。
【図２】平角素線を示す断面図である。
【図３】図１の製造装置の要部を示す斜視図である。
【図４】接合被膜形成後の平角素線を示す断面図である。
【図５】積層後の平角素線束を示す断面図である。
【図６】成形後の平角素線束を示す断面図である。
【図７】長尺物巻付後の平角素線束を示す断面図である。
【図８】絶縁被覆層形成後の平角素線束を示す断面図である。
【図９】高周波用積層平角エナメル電線を示す断面図である。
【図１０】図９の高周波用積層平角エナメル電線における電流分布を示す説明図である。
【図１１】従来の高周波用エナメルリッツ電線の一例を示す断面図である。
【図１２】図１１の高周波用エナメルリッツ電線における電流分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１０００              高周波用積層平角エナメル電線製造装置
１                    供線機
２，１１              フェルト
３                    接合塗料槽
３ａ，１０ａ，１３ａ  塗布ロール
４                    垂直スリット治具
５                    成形治具
６，１２，１４        焼付機
７                    モータ
８                    ボビン
９                    長尺物
１０                  絶縁塗料槽
１３                  融着塗料槽
１５                  巻取機
２２                  中心導体
２３                  エナメル被膜
２４                  接合被膜
２５                  絶縁被覆層
２６                  融着層
７０                  巻付機
１００ａ，１００      高周波用積層平角エナメル電線
α１，α２，α３          平角素線
α４，α５，α９，α１０  平角素線束
ｉ                    電流分布
Ｓ                    スリット
Ｍ                    溝
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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