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JP4537342B2 - Coil wire - Google Patents
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JP4537342B2 - Coil wire - Google Patents

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Description

本発明は、コイル用電線に係り、特に、コアに平角線を巻回してコイルを形成するためのコイル用電線に関する。 The present invention relates to a coil wire, in particular, to coil wire for forming a coil by winding a flat wire to the core.

従来から、インダクタとして巻線型のコイルが、自動車の電源回路やコンピュータ回路、発電機のモータ及びデジタル家庭用電気器具や産業用電気器具のコンピュータ回路や電源回路に使用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a winding coil is used as an inductor in a power supply circuit and a computer circuit of an automobile, a motor of a generator, a computer circuit and a power supply circuit of a digital household electric appliance and an industrial electric appliance.

この巻線型のコイルは、コアである鉄心に丸線が巻回されたもので、図4に示すように、コアである鉄心51に丸線52が巻回されたコア50はモータに使用され、図5に示すように、コアである鉄心61に丸線62が巻回されたコア60はインバータ電源に使用されるトランス及びパワーインダクタンスに使用されている。   In this winding type coil, a round wire is wound around an iron core as a core. As shown in FIG. 4, a core 50 in which a round wire 52 is wound around an iron core 51 as a core is used for a motor. As shown in FIG. 5, a core 60 in which a round wire 62 is wound around an iron core 61, which is a core, is used for a transformer and a power inductance used for an inverter power supply.

また、このコイルは、図6に示すように、平角線71を鉄心72に対していわゆる縦巻きしたコイル70があり、例えばノートブック型パーソナルコンピュータのCPU回路の平滑フィルタ及びノイズフィルタとして機能させるパワーインダクタンスに使用されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。この縦巻きは、平角線の横断面において形成された長方形の短辺を巻きの内側にして鉄心72に巻き上げる方法で、通称、エッジワイズ巻と呼ばれている。このように平角線71を鉄心72に対して縦巻きすることで、巻線の占積率を向上させコイルの小型化を図っている。   Further, as shown in FIG. 6, this coil has a so-called vertical coil 70 in which a flat wire 71 is wound around an iron core 72. For example, a power that functions as a smoothing filter and a noise filter of a CPU circuit of a notebook personal computer. It is used for inductance (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). This vertical winding is a so-called edgewise winding method in which a rectangular short side formed in a cross section of a rectangular wire is wound around the iron core 72 with the short side inside the winding. Thus, by winding the rectangular wire 71 vertically around the iron core 72, the space factor of the winding is improved and the coil is downsized.

また、このようなエレクトロニクス機器類は、近年、インバータ制御で高周波動作させることが主流になってきている。特に、自動車分野においては、駆動源のハイブリッド化に伴ない、インバータ電源が主流となってきた。   In recent years, electronic devices such as these have been mainly operated at high frequency by inverter control. In particular, in the automotive field, inverter power supplies have become mainstream along with the hybridization of drive sources.

特開平9−306757号公報JP-A-9-306757 特開2005−327834号公報JP 2005-327834 A

しかしながら、背景技術において示したコイル50では、巻線として丸線52が使用されているので、占積率が悪くパワーアップの妨げになっていた。また、背景技術において示したコイル60においても、巻線として丸線62が使用されているので、占積率が悪くコイルを小型化できない難点があった。また、これらコイルを高周波動作に対応させるために巻線にリッツ線を用いているが、やはり素線が丸線なので占積率が悪くなっていた。   However, in the coil 50 shown in the background art, since the round wire 52 is used as the winding, the space factor is poor and the power-up is hindered. Also, in the coil 60 shown in the background art, since the round wire 62 is used as the winding, the space factor is bad and the coil cannot be reduced in size. Moreover, although litz wires are used for the windings in order to make these coils compatible with high frequency operation, the space factor has deteriorated because the strands are also round wires.

これらコイルに対して背景技術において示したコイル70は巻線として平角線71を使用しているので、巻線の占積率を向上させることはできるが、コア軸方向に生じる磁束に発生するうず電流損が大きくなる難点があった。平角線71を使用することでコア軸方向に生じる磁束に発生するうず電流損が大きくなるのは図7に示すように、平角線71の横断面において形成された長方形の短辺がa、長辺がbとした場合に、磁束F10が短辺aに対して直交する場合にはうず電流損は小さくなるが、磁束F10が長辺bに対して直交する場合にはうず電流損が大きくなるからである。即ち、図6に示したコイル70は平角線71が鉄心72に対して縦巻きで、磁束がコア軸方向に生じるので、うず電流損が大きくなる。また、電流が高周波になるほどうず電流損が増加する。したがって、インバータ制御で高周波動作させ而も巻線の占積率を向上させても、うず電流損を小さくできるコイルが望まれている。   In contrast to these coils, the coil 70 shown in the background art uses a rectangular wire 71 as a winding, so that the space factor of the winding can be improved, but the vortex generated in the magnetic flux generated in the core axis direction. There was a difficulty in increasing the current loss. The use of the flat wire 71 increases the eddy current loss generated in the magnetic flux generated in the core axis direction, as shown in FIG. 7, because the rectangular short side formed in the cross section of the flat wire 71 is a, long When the side is b, the eddy current loss is small when the magnetic flux F10 is orthogonal to the short side a, but the eddy current loss is large when the magnetic flux F10 is orthogonal to the long side b. Because. That is, in the coil 70 shown in FIG. 6, since the flat wire 71 is wound vertically with respect to the iron core 72 and the magnetic flux is generated in the core axis direction, the eddy current loss increases. Further, the eddy current loss increases as the current becomes higher in frequency. Therefore, there is a demand for a coil that can reduce the eddy current loss even when the inverter is controlled to operate at a high frequency and the space factor of the winding is improved.

本発明は、このような従来の難点を解決するためになされたもので、インバータ制御で高周波動作させ而も巻線の占積率を向上させても、うず電流損を小さくできるコイル用電線を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and it is possible to provide a coil electric wire that can reduce eddy current loss even when a high-frequency operation is performed by inverter control and the space factor of the winding is improved. The purpose is to provide.

本発明の原理は、平角線をコアに巻き上げて巻線としたコイルにおいて、コイルの軸方向磁束と分散方向磁束の両方に発生するうず電流損を小さくする点にある。コイルの分散方向磁束は、コイルの軸方向において当該コイルの両側部で生じる磁束である。また、横断面が長辺と短辺から成る長方形の導電体で樹脂被覆された平角線は、長方形の短辺に対して磁束が直交する場合にはうず電流損は小さくなるが、長方形の長辺に対して磁束が直交する場合にはうず電流損は大きくなる。したがって、コイルの軸方向磁束によって発生するうず電流損に対しては平角線の短辺に対してコイルの軸方向磁束を直交させ、コイルの分散方向磁束によって発生するうず電流損に対しては平角線の長方形の短辺に対してコイルの分散方向磁束を交差好ましくは直交させるとよい。   The principle of the present invention is to reduce the eddy current loss generated in both the axial magnetic flux and the dispersed magnetic flux of a coil formed by winding a rectangular wire around a core. The distribution direction magnetic flux of a coil is a magnetic flux generated at both sides of the coil in the axial direction of the coil. In addition, a rectangular wire covered with a rectangular conductor with a long side and a short side in the cross section has a low eddy current loss when the magnetic flux is orthogonal to the short side of the rectangle, but the rectangular long When the magnetic flux is orthogonal to the side, the eddy current loss increases. Therefore, for the eddy current loss caused by the axial magnetic flux of the coil, the axial magnetic flux of the coil is orthogonal to the short side of the rectangular wire, and for the eddy current loss caused by the dispersed magnetic flux of the coil. It is preferable to cross, preferably orthogonally cross, the magnetic flux in the dispersion direction of the coil with respect to the short side of the rectangular line.

そこで、本発明の第1の態様は、横断面が長辺と短辺から成る長方形の導電体で樹脂被覆された第1の平角線と、横断面が長辺と短辺から成る長方形の導電体で樹脂被覆された第2の平角線とから構成され、第2の平角線が第1の平角線の長辺に対して短辺を対向するように3つ配置され、第1の平角線の短辺及び第2の平角線の短辺の寸法は同一で且つ第2の平角線の短辺は第1の平角線の長辺の三分の一の寸法に設定されると共に、第2の平角線の長辺は第1の平角線の長辺の三分の二の寸法に設定されて1つの電線に形成されたコイル用電線を提供する。 Therefore, in the first aspect of the present invention, the first rectangular wire whose resin is coated with a rectangular conductor whose transverse section has long sides and short sides, and the rectangular conductor whose transverse section has long sides and short sides are provided. is composed of a second flat wire which is resin-coated with body, a second flat wire are arranged three to face the short side to the long side of the first flat wire, the first flat wire The short side of the second rectangular wire is the same as the short side of the second rectangular wire, and the short side of the second rectangular wire is set to one third of the long side of the first rectangular wire, The long side of the rectangular wire is set to a size that is two-thirds of the long side of the first rectangular wire to provide a coil wire formed in one wire.

このような第1の態様では、コイル用電線は、横断面が長辺と短辺から成る長方形の導電体で樹脂被覆された第1の平角線と、横断面が長辺と短辺から成る長方形の導電体で樹脂被覆された第2の平角線とから構成され、第2の平角線が第1の平角線の長辺に対して短辺を対向するように3つ配置され、第1の平角線の短辺及び第2の平角線の短辺の寸法は同一で且つ第2の平角線の短辺は第1の平角線の長辺の三分の一の寸法に設定されると共に、第2の平角線の長辺は第1の平角線の長辺の三分の二の寸法に設定されて1つの電線に形成されているので、このコイル用電線をコアの軸方向に単純に巻き上げた際、例えば第2の平角線の長辺がコアに沿って配置されていれば、第2の平角線の短辺に対してコイルの軸方向磁束を直交させ、第1の平角線の短辺に対してコイルの分散方向磁束を交差もしくは直交させることができる。したがって、このコイル用電線は、電流が高周波でも、コイルの軸方向磁束によって発生するうず電流損とコイルの分散方向磁束によって発生するうず電流損の何れも小さくすることができる。 In such a first aspect , the coil wire includes a first rectangular wire that is resin-coated with a rectangular conductor having a long side and a short side in cross section, and a long side and a short side in cross section. A second rectangular wire coated with a resin with a rectangular conductor, and three second rectangular wires are arranged such that the short sides thereof are opposed to the long sides of the first rectangular wire; The short side of the flat wire and the short side of the second flat wire have the same size, and the short side of the second flat wire is set to one third of the long side of the first flat wire. Since the long side of the second flat wire is set to two-thirds of the long side of the first flat wire and formed into one electric wire, the coil electric wire is simply arranged in the axial direction of the core. When, for example, the long side of the second rectangular wire is arranged along the core, the axial magnetic flux of the coil is orthogonal to the short side of the second rectangular wire, It can intersect or orthogonally distributed magnetic flux of the coil with respect to the short side of the first flat wire. Therefore, this coil wire can reduce both the eddy current loss caused by the axial magnetic flux of the coil and the eddy current loss caused by the magnetic flux in the dispersed direction of the coil even when the current is high frequency.

本発明により、インバータ制御で高周波動作させ而も巻線の占積率を向上させても、うず電流損を小さくすることができる。   According to the present invention, the eddy current loss can be reduced even when the inverter is controlled to operate at a high frequency and the space factor of the winding is improved.

以下、本発明のコイル用電線における好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。なお、発明を実施するための最良の形態の全体を通じて同一要素には同一参照番号を付す。図1は、コイルの構成を示す図で、(A)はコイル用電線がコアに巻き上げられたコイルの断面図、(B)は(A)のコアに巻き上げられる本発明のコイル用電線の断面図、(C)は(A)のコアに巻き上げられる従来のコイル用電線の断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the coil wire according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same reference numerals denote the same elements throughout the best mode for carrying out the invention. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a coil, where FIG. 1A is a cross-sectional view of a coil in which a coil wire is wound around a core, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the coil wire according to the present invention that is wound around a core in FIG. FIG. 3C is a cross-sectional view of a conventional coil wire wound up on the core of FIG.

本発明の好ましい実施の一形態としてのコイル1は図1(A)に示すように、コアである鉄心2にコイル用電線3がコア軸方向に巻き上げられている。なお、図1(A)においてはコイル用電線3が2巻きずつ離れ、鉄心2から離れているが、説明の便宜上、離しているだけで実際は密着した状態で巻き上げている。また、鉄心2は両端にフランジが形成された円柱状に形成されている。   As shown in FIG. 1 (A), a coil 1 as a preferred embodiment of the present invention has a coil wire 3 wound around an iron core 2 as a core in the core axial direction. In FIG. 1A, the coil wire 3 is separated by two turns and away from the iron core 2. However, for convenience of explanation, the coil wire 3 is actually separated and is wound up in close contact. The iron core 2 is formed in a columnar shape having flanges formed at both ends.

コイル用電線3は図1(B)に示すように、横断面が長辺31と短辺32から成る長方形の導電体で樹脂被覆された第1の平角線30Aと、横断面が長辺33と短辺34から成る長方形の導電体で樹脂被覆された第2の平角線30Bとから構成され、第2の平角線30Bが第1の平角線30Aの長辺31に対して短辺34を対向するように例えば3つ配置されて1つの電線3’に形成されている。なお、第2の平角線30Bの短辺34の長さは第1の平角線30Aの長辺31の長さの三分の一に設定されている。このようにして1つの第1の平角線30Aと3つの第2の平角線30B、30B、30Bとを組み合わせると、コイルの軸方向磁束によって発生するうず電流損とコイルの分散方向磁束によって発生するうず電流損の何れも小さくすることができる。また、第2の平角線30Bの長辺33が第1の平角線30Aの長辺31より短く形成させてもよい。このように構成することで、第2の平角線30B、30B、30Bの軸方向のうず電流損を低下させ且つ複数本の並列構成により該当本数分のうず電流損を低下させることができる。   As shown in FIG. 1B, the coil wire 3 has a first rectangular wire 30A resin-coated with a rectangular conductor having a long side 31 and a short side 32, and a long side 33. And a second rectangular wire 30B resin-coated with a rectangular conductor composed of a short side 34, and the second rectangular wire 30B has a short side 34 with respect to the long side 31 of the first rectangular wire 30A. For example, three wires are arranged so as to face each other, and are formed in one electric wire 3 ′. The length of the short side 34 of the second flat wire 30B is set to one third of the length of the long side 31 of the first flat wire 30A. When one first rectangular wire 30A and three second rectangular wires 30B, 30B, and 30B are combined in this way, the eddy current loss generated by the axial magnetic flux of the coil and the magnetic flux in the dispersed direction of the coil are generated. Any eddy current loss can be reduced. Further, the long side 33 of the second flat wire 30B may be formed shorter than the long side 31 of the first flat wire 30A. By configuring in this way, the eddy current loss in the axial direction of the second rectangular wires 30B, 30B, 30B can be reduced, and the eddy current loss for the corresponding number can be reduced by a plurality of parallel configurations.

このコイル用電線3を形成する第1の平角線30Aの樹脂被覆層である分割被覆層35及び第2の平角線30Bの樹脂被覆層である分割被覆層36は、何れもポリウレタン、ポリビニールホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドからなる群から選択した何れか一つの要素で形成されている。これらの要素は何れも絶縁体で、4つの平角線30A、30B、30B、30Bをそれぞれ絶縁することで、4つの平角線30A、30B、30B、30B間で微小電流が流れこの4つの平角線30A、30B、30B、30Bが1本の平角線としてうず電流が流れてしまうことを防ぐことができる。また、これら分割被覆層35、36に接着剤を塗布することで4つの平角線30A、30B、30B、30Bを一体化させやすくなる。   The divided coating layer 35, which is the resin coating layer of the first rectangular wire 30A, and the divided coating layer 36, which is the resin coating layer of the second rectangular wire 30B, which form the coil wire 3, are both polyurethane and polyvinyl formal. , Polyester, polyesterimide, polyamideimide, polyimide, and any one element selected from the group consisting of polyimide. These elements are all insulators, and by insulating the four rectangular wires 30A, 30B, 30B, and 30B, a minute current flows between the four rectangular wires 30A, 30B, 30B, and 30B. 30A, 30B, 30B, 30B can be prevented from flowing eddy current as a single rectangular wire. Moreover, it becomes easy to integrate the four rectangular wires 30A, 30B, 30B, and 30B by applying an adhesive to the divided coating layers 35 and 36.

また、1つの電線3’はさらに樹脂被覆するとよい。このように1つの電線3’を樹脂被覆するのは、1つの電線3’を保護してコイル用電線3の機械的強度を高めるためである。この樹脂被覆層である共通被覆層37(図1(A)参照)は、ポリウレタン、ポリビニールホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドからなる群から選択した何れか一つの要素で形成されている。なお、この共通被覆層37も絶縁目的なので、1つの電線3’の各平角線30A、30B、30B、30Bの分割被覆層35、36と同一種類の要素が選択される。この共通被覆層37の層厚さは分割被覆層35、36の層厚さより厚くするとよい。なお、分割被覆層35、36は同一の層厚さとする。このように共通被覆層37の層厚さを分割被覆層35、36の層厚さより厚くするのは、第1の平角線30Aの導電体38と第2の平角線30Bの導電体39の占積率を高くすると共にコイル用電線3の横断面の断面積を小さくして可撓性を高めるためである。また、共通被覆層37の層厚さと分割被覆層35、36の層厚さとは同等でもよい。これは、共通被覆層37が機械的に強靭な場合は、共通被覆層37の層厚さを分割被覆層35、36の層厚さまで薄くすることが可能であるからである。   One electric wire 3 'may be further coated with a resin. The reason why the single electric wire 3 ′ is coated with the resin is to protect the single electric wire 3 ′ and increase the mechanical strength of the coil electric wire 3. The common coating layer 37 (see FIG. 1A), which is this resin coating layer, is formed by any one element selected from the group consisting of polyurethane, polyvinyl formal, polyester, polyesterimide, polyamideimide, and polyimide. Yes. Since the common covering layer 37 is also used for insulation, elements of the same type as the divided covering layers 35 and 36 of the rectangular wires 30A, 30B, 30B, and 30B of one electric wire 3 'are selected. The layer thickness of the common coating layer 37 is preferably larger than the layer thickness of the divided coating layers 35 and 36. The divided coating layers 35 and 36 have the same layer thickness. In this way, the layer thickness of the common coating layer 37 is made thicker than the layer thicknesses of the divided coating layers 35 and 36 because the conductor 38 of the first rectangular wire 30A and the conductor 39 of the second rectangular wire 30B are occupied. This is because the cross-sectional area of the cross section of the coil wire 3 is reduced and the flexibility is increased while increasing the volume factor. Further, the layer thickness of the common coating layer 37 and the layer thickness of the divided coating layers 35 and 36 may be equal. This is because when the common coating layer 37 is mechanically strong, the layer thickness of the common coating layer 37 can be reduced to the layer thickness of the divided coating layers 35 and 36.

また、分割被覆層35、36として絶縁性ワニスを使用してもよい。例えば、導電体38、39に絶縁性ワニスを電着等することで分割被覆層35、36とすることができる。
この絶縁性ワニスは、ポリビニールホルマールが好適である。ポリビニールホルマールはエナメル線用ワニスとして一般的に使用され、機械的強度に優れ、硬化皮膜の再現性の容易さ、耐水性などの化学的耐性を有している。このように分割被覆層35、36として絶縁性ワニスを使用しても、4つの平角線30A、30B、30B、30B間で微小電流が流れこの4つの平角線30A、30B、30B、30Bが1本の平角線としてうず電流が流れてしまうことを防ぐことができ、また、分割被覆層35、36の厚さを共通被覆層37の層厚さより薄くすることが容易になる。なお、絶縁性ワニスは接着ワニスとすることで、4つの平角線30A、30B、30B、30Bを一体化させやすくなる。また、絶縁性ワニスは無溶剤ワニスとすることで、分割被覆層35、36に共通被覆層37とする材料を塗布する際に、分割被覆層35、36からの溶剤ガスの発生を極小にできる。なお、共通被覆層37は、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドからなる群から選択した何れか一つの要素で形成させることで、1つの電線3’を保護してコイル用電線3の機械的強度を高めることができる。このような絶縁性ワニスは、共通被覆層37にも使用することができる。
Moreover, you may use an insulating varnish as the division | segmentation coating layers 35 and 36. FIG. For example, the divided coating layers 35 and 36 can be formed by electrodepositing an insulating varnish on the conductors 38 and 39.
As this insulating varnish, polyvinyl formal is suitable. Polyvinyl formal is generally used as a varnish for enameled wire, and has excellent mechanical strength, easy reproducibility of a cured film, and chemical resistance such as water resistance. As described above, even when the insulating varnish is used as the divided covering layers 35 and 36, a minute current flows between the four rectangular wires 30A, 30B, 30B, and 30B, and the four rectangular wires 30A, 30B, 30B, and 30B are 1 It is possible to prevent the eddy current from flowing as a flat rectangular wire, and it becomes easy to make the thickness of the divided covering layers 35 and 36 thinner than the thickness of the common covering layer 37. The insulating varnish is an adhesive varnish, so that the four rectangular wires 30A, 30B, 30B, 30B can be easily integrated. Moreover, when the insulating varnish is a solvent-free varnish, when the material for the common coating layer 37 is applied to the divided coating layers 35 and 36, the generation of solvent gas from the divided coating layers 35 and 36 can be minimized. . The common covering layer 37 is formed of any one element selected from the group consisting of polyurethane, polyester, polyesterimide, polyamideimide, and polyimide, thereby protecting one electric wire 3 ′ and the coil electric wire 3. Mechanical strength can be increased. Such an insulating varnish can also be used for the common coating layer 37.

また、分割被覆層35、36を半電導層とし、共通被覆層37を絶縁層とするとよい。
このように分割被覆層35、36を半電導層とすることで、4つの平角線30A、30B、30B、30B間で微小電流が流れこの4つの平角線30A、30B、30B、30Bが1本の平角線としてうず電流が流れてしまうことを防ぐことができると共に、各平角線4つの平角線30A、30B、30B、30B間の電位を抵抗分圧することで絶縁性を高めてコロナ放電を防ぐことも可能になる。分割被覆層35、36を半電導層にするには、カーボン、銀からなる群から選択した何れか1つの要素を添加するとよい。例えば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドからなる群から選択した何れか一つの要素に、カーボン、銀からなる群から選択した何れか1つの要素を添加する。また、接着ワニスや無溶剤ワニス等である無溶剤ワニスに、カーボン、銀からなる群から選択した何れか1つの要素を添加する。なお、カーボン、銀は粉末とすることで、このカーボン、銀を均質で均一に樹脂に混合させることができる。
Further, the divided coating layers 35 and 36 may be semiconductive layers, and the common coating layer 37 may be an insulating layer.
Thus, by making the division | segmentation coating layers 35 and 36 into a semiconducting layer, a micro electric current flows between the four rectangular wires 30A, 30B, 30B, and 30B, and this four rectangular wires 30A, 30B, 30B, and 30B are one. As a rectangular wire, it is possible to prevent eddy current from flowing, and the potential between the four rectangular wires 30A, 30B, 30B, 30B is resistance-divided to improve insulation and prevent corona discharge. It becomes possible. In order to make the divided coating layers 35 and 36 semiconductive layers, any one element selected from the group consisting of carbon and silver may be added. For example, any one element selected from the group consisting of carbon and silver is added to any one element selected from the group consisting of polyurethane, polyester, polyesterimide, polyamideimide, and polyimide. Further, any one element selected from the group consisting of carbon and silver is added to a solventless varnish such as an adhesive varnish or a solventless varnish. In addition, carbon and silver are made into powder, This carbon and silver can be mixed with resin uniformly and uniformly.

また、コイル用電線3は図2に示すように、分割被覆層35、36を絶縁層とし、共通被覆層37を半電導層としてもよい。このように分割被覆層35、36を絶縁層とすることで、コイルターン間におけるコロナ放電の発生を防ぐことができる。この際、コイル用電線3は、少なくとも高電圧側の端末において半電導層が剥離されているとよい。高電圧側及び低電圧側の剥離長さは、半電導層のコイル抵抗分圧の程度によって定めることができる。このように加工することで、沿面放電破壊に耐えることが可能になる。   Further, as shown in FIG. 2, the coil wire 3 may have the divided coating layers 35 and 36 as insulating layers and the common coating layer 37 as a semiconducting layer. Thus, by making the division | segmentation coating layers 35 and 36 into an insulating layer, generation | occurrence | production of the corona discharge between coil turns can be prevented. At this time, it is preferable that the semiconductive layer of the coil wire 3 is peeled off at least at the terminal on the high voltage side. The peeling length on the high voltage side and the low voltage side can be determined by the degree of partial resistance of the coil resistance of the semiconducting layer. By processing in this way, it becomes possible to withstand creeping discharge breakdown.

このようなコイル用電線3の第1の平角線30A及び第2の平角線30Bの各導電体38、39の大きさは、長辺が0.07〜14、00mm、短辺が0.02〜3.00mmの場合には、分割被覆層35、36の層厚さは1〜5μm、共通被覆層37の層厚さは20〜50μmに設定される。例えば、第1の平角線30Aの導電体38の長辺が0.09mm、短辺が0.05mmで、第2の平角線30Bの導電体39の長辺が0.07mm、短辺が0.03mmであるときに、分割被覆層35、36の層厚さが1μm、共通被覆層37の層厚さが20μmとなる。即ち、平角線を用いてコイル用電線3の横断面を四角形状に形成させて小型化を図ると共に機械的強度を高めうず電流損を小さくするコイル用電線3を構成させる。   The conductors 38 and 39 of the first rectangular wire 30A and the second rectangular wire 30B of the coil wire 3 have a long side of 0.07 to 14,000 mm and a short side of 0.02 respectively. In the case of ˜3.00 mm, the layer thickness of the divided coating layers 35 and 36 is set to 1 to 5 μm, and the layer thickness of the common coating layer 37 is set to 20 to 50 μm. For example, the long side of the conductor 38 of the first rectangular wire 30A is 0.09 mm and the short side is 0.05 mm, the long side of the conductor 39 of the second flat wire 30B is 0.07 mm, and the short side is 0. When the thickness is 0.03 mm, the layer thickness of the divided coating layers 35 and 36 is 1 μm, and the layer thickness of the common coating layer 37 is 20 μm. That is, a rectangular wire is used to form a rectangular cross section of the coil wire 3 to reduce the size and increase the mechanical strength and reduce the eddy current loss.

このように構成されたコイル用電線3を鉄心2に巻き上げたコイル1における磁束とうず電流について、以下説明する。コイル用電線3は図1(A)に示すように、第1の平角線30Aの長辺31が鉄心2に沿って配置されて巻き上げられている。なお、説明の便宜上、コイル用電線3は鉄心2に6巻きされており、両側のM区間にそれぞれ2巻き、中心となるN区間に2巻きされている。   The magnetic flux and eddy current in the coil 1 obtained by winding the coil wire 3 thus configured around the iron core 2 will be described below. As shown in FIG. 1A, the coil wire 3 is wound with the long side 31 of the first flat wire 30 </ b> A disposed along the iron core 2. For convenience of explanation, the coil wire 3 is wound 6 times around the iron core 2, and is wound 2 times on each of the M sections on both sides and 2 times on the central N section.

図1(A)に示すコイル1のコイル用電線3に電流を流すと、鉄心2のコイル用電線の巻回部2Aに磁束F1、鉄心2の図中右側のフランジ部2Bに磁束F2、鉄心2の図中左側のフランジ部2Cに磁束F3が生じて鉄心内を一定方向に流れる。また、コイル1のN区間となるコイル用電線3には鉄心2のN区間を通過する磁束F1に平行な軸方向磁束AF1が流れる。さらに、コイル1のフランジ部2B側となるM区間にはフランジ部2Bに流れる磁束F2に平行な分散方向磁束DF1、フランジ部2C側となるM区間にはフランジ部2Cに流れる磁束F3に平行な分散方向磁束DF2がそれぞれ生じる。   When a current is passed through the coil wire 3 of the coil 1 shown in FIG. 1 (A), the magnetic flux F1 is applied to the winding portion 2A of the coil wire of the iron core 2, and the magnetic flux F2 is applied to the right flange portion 2B of the iron core 2 in the drawing. 2, a magnetic flux F3 is generated in the left flange portion 2C and flows in the iron core in a certain direction. Further, an axial magnetic flux AF1 parallel to the magnetic flux F1 passing through the N section of the iron core 2 flows through the coil electric wire 3 serving as the N section of the coil 1. Further, in the M section on the flange portion 2B side of the coil 1, the dispersion direction magnetic flux DF1 parallel to the magnetic flux F2 flowing in the flange portion 2B, and in the M section on the flange portion 2C side, parallel to the magnetic flux F3 flowing in the flange portion 2C. Dispersion direction magnetic flux DF2 is generated.

このような、軸方向磁束AF1及び分散方向磁束DF1、DF2は、コイル用電線3が第1の平角線30Aと3つの第2の平角線30B、30B、30Bとに分かれているので、第2の平角線30Bの長辺33に対してコイル1の軸方向磁束AF1を直交させ、第1の平角線30Aの長辺31に対してコイル1の分散方向磁束DF1、DF2を交差もしくは直交させることができる。したがって、このコイル用電線3は、電流が高周波でも、コイル1の軸方向磁束によって発生するうず電流損とコイルの分散方向磁束DF1、DF2によって発生するうず電流損の何れも小さくすることができる。   Such an axial magnetic flux AF1 and distributed magnetic fluxes DF1, DF2 are the second because the coil wire 3 is divided into a first rectangular wire 30A and three second rectangular wires 30B, 30B, 30B. The axial direction magnetic flux AF1 of the coil 1 is orthogonal to the long side 33 of the rectangular wire 30B, and the dispersion direction magnetic fluxes DF1 and DF2 of the coil 1 are crossed or orthogonal to the long side 31 of the first rectangular wire 30A. Can do. Therefore, the coil wire 3 can reduce both the eddy current loss caused by the axial magnetic flux of the coil 1 and the eddy current loss caused by the distributed magnetic fluxes DF1 and DF2 of the coil even when the current is high frequency.

また、コイル用電線3は、第1の平角線30Aと3つの第2の平角線30B、30B、30Bは何れも平角線なので横断面を四角形状に形成させることができる。したがって、コイル巻線時に巻き崩れることを防ぐと共に、巻線の占積率を向上させることができる。   Further, since the coil wire 3 is a flat wire since the first flat wire 30A and the three second flat wires 30B, 30B, 30B are all flat wires, the cross section can be formed in a square shape. Therefore, it is possible to prevent the coil from being collapsed during coil winding and to improve the space factor of the winding.

次に、図1(B)に示す本発明のコイル用電線3と図1(C)に示す従来のコイル用電線300が、図1(A)に示すコア2に同じ巻き上げ状態でコア軸方向に巻き上げられた場合における各コイルに発生するうず電流損を比較計算した。なお、図1(A)には本発明のコイル用電線3がコア2のコア軸方向に巻き上げられた図が示されている。また、従来のコイル用電線300は、横断面が本発明のコイル用電線3の横断面と同じ大きさで形成されている。また、本発明のコイル用電線3は第2の平角線30Bが3つ配置されている。   Next, the coil electric wire 3 of the present invention shown in FIG. 1 (B) and the conventional coil electric wire 300 shown in FIG. 1 (C) are wound in the same axial state on the core 2 shown in FIG. 1 (A). The eddy current loss generated in each coil when it was wound up was compared and calculated. FIG. 1A shows a view in which the coil wire 3 of the present invention is wound up in the core axis direction of the core 2. Further, the conventional coil wire 300 has a transverse section having the same size as the transverse section of the coil wire 3 of the present invention. Further, the coil wire 3 of the present invention is provided with three second rectangular wires 30B.

従来のコイル用電線300は図1(C)に示すように、縦と横の寸法はW、被覆層301の厚さはt、導電体302の縦と横の寸法はW−2tとする。   As shown in FIG. 1C, the conventional coil wire 300 has a vertical and horizontal dimension of W, a thickness of the coating layer 301 is t, and a vertical and horizontal dimension of the conductor 302 is W-2t.

本発明のコイル用電線3は図1(B)に示すように、縦と横の寸法は従来のコイル用電線300の縦と横の寸法と同一のWとする。このコイル用電線3の第1の平角線30Aは、縦の寸法はW/3、横の寸法はW、分割被覆層35の厚さはt、導電体38の縦の寸法は(W/3)−2t、横の寸法はW−2tとする。また、このコイル用電線3の第2の平角線30Bは、縦の寸法は2W/3、横の寸法はW/3、分割被覆層36の厚さはt、導電体39の縦の寸法は2W/3−2t、横の寸法は(W/3)−2tとする。   As shown in FIG. 1B, the coil wire 3 of the present invention has the same vertical and horizontal dimensions W as the vertical and horizontal dimensions of the conventional coil wire 300. The first rectangular wire 30A of the coil wire 3 has a vertical dimension of W / 3, a horizontal dimension of W, a thickness of the divided covering layer 35, a vertical dimension of the conductor 38 of (W / 3). ) -2t, the horizontal dimension is W-2t. The second rectangular wire 30B of the coil wire 3 has a vertical dimension of 2W / 3, a horizontal dimension of W / 3, a thickness of the divided coating layer 36, and a vertical dimension of the conductor 39. 2W / 3-2t, and the horizontal dimension is (W / 3) -2t.

また、M区間におけるコア2に巻き上げられた電線長をL1、N区間におけるコア2に巻き上げられた電線長をL2とする。また、従来のコイル用電線300におけるM区間における渦電流損抵抗r1、N区間における渦電流損抵抗r2とし、本発明のコイル用電線3におけるM区間における渦電流損抵抗R1、N区間における渦電流損抵抗R2とする。   Further, the length of the wire wound around the core 2 in the M section is L1, and the length of the wire wound around the core 2 in the N section is L2. Further, in the conventional coil wire 300, the eddy current loss resistance r1 in the M section and the eddy current loss resistance r2 in the N section are used, and the eddy current loss resistance R1 in the M section and the eddy current in the N section in the coil wire 3 of the present invention. The loss resistance is R2.

まず、渦電流損Qは、周波数f、電線導体の透磁率μ、抵抗率σとし、電流Iが流れると、数式(1)に示すように、   First, the eddy current loss Q is defined as a frequency f, a permeability μ of a wire conductor, and a resistivity σ, and when a current I flows, as shown in Equation (1),

Figure 0004537342
となる。なお、Aは導体厚さ、Bは導体幅、Kは係数とする。
Figure 0004537342
It becomes. A is a conductor thickness, B is a conductor width, and K is a coefficient.

したがって、単位長さ当たりの渦電流損抵抗rは、   Therefore, the eddy current loss resistance r per unit length is

Figure 0004537342
となる。
Figure 0004537342
It becomes.

また、図1(A)に示すように、M区間、N区間、M区間におけるコイル用電線の渦電流損全抵抗Rは、   Further, as shown in FIG. 1A, the eddy current loss total resistance R of the coil wire in the M section, the N section, and the M section is

Figure 0004537342
となる。
Figure 0004537342
It becomes.

従来のコイル用電線300は縦横の寸法が何れもWなので、M区間における渦電流損抵抗r1、N区間における渦電流損抵抗r2は、   Since the conventional coil wire 300 is W in both vertical and horizontal dimensions, the eddy current loss resistance r1 in the M section and the eddy current loss resistance r2 in the N section are:

Figure 0004537342
となる。即ち、M区間における渦電流損抵抗r1と、N区間における渦電流損抵抗r2とは等しくなる。
Figure 0004537342
It becomes. That is, the eddy current loss resistance r1 in the M section is equal to the eddy current loss resistance r2 in the N section.

これに対して本発明のコイル用電線3は、N区間では第1の平角線30Aの単位長さ当たりの渦電流損抵抗をr21とし、第2の平角線30Bの単位長さ当たりの渦電流損抵抗をr22とすると、数式(5)に示すように、   On the other hand, in the coil wire 3 of the present invention, the eddy current loss resistance per unit length of the first rectangular wire 30A is set to r21 in the N section, and the eddy current per unit length of the second rectangular wire 30B. Assuming that the loss resistance is r22, as shown in Equation (5),

Figure 0004537342
となる。したがって、
Figure 0004537342
It becomes. Therefore,

Figure 0004537342
Figure 0004537342

Figure 0004537342
となる。数式(5)に数式(6)と数式(7)を代入すると、第2の平角線30Bの本数nが3本なので、数式(8)に示すように、
Figure 0004537342
It becomes. When the formula (6) and the formula (7) are substituted into the formula (5), since the number n of the second rectangular wires 30B is 3, as shown in the formula (8),

Figure 0004537342
となる。
Figure 0004537342
It becomes.

即ち、コア2のN区間における本発明のコイル用電線3は従来のコイル用電線300と比較すると、渦電流損抵抗が約15分の1になることがわかった。   That is, it was found that the coil wire 3 of the present invention in the N section of the core 2 has an eddy current loss resistance of about 1/15 compared with the conventional coil wire 300.

また、M区間では、第1の平角線30Aの単位長さ当たりの渦電流損抵抗をr11とし、第2の平角線30Bの単位長さ当たりの渦電流損抵抗をr12とすると、数式(9)に示すように、   In the M section, when the eddy current loss resistance per unit length of the first flat wire 30A is r11 and the eddy current loss resistance per unit length of the second flat wire 30B is r12, the equation (9 )

Figure 0004537342
となる。したがって、
Figure 0004537342
It becomes. Therefore,

Figure 0004537342
Figure 0004537342

Figure 0004537342
となる。数式(9)に数式(10)と数式(11)を代入すると、第2の平角線30Bの本数nが3本なので、数式(12)に示すように、
Figure 0004537342
It becomes. When the formula (10) and the formula (11) are substituted into the formula (9), since the number n of the second rectangular wires 30B is 3, as shown in the formula (12),

Figure 0004537342
となる。
Figure 0004537342
It becomes.

即ち、コア2のM区間における本発明のコイル用電線3は従来のコイル用電線300と比較すると、渦電流損抵抗が約120分の1になることがわかった。   That is, it was found that the coil wire 3 of the present invention in the M section of the core 2 has an eddy current loss resistance of about 120 times that of the conventional coil wire 300.

このように、厚さ、幅および本数を適切に変えてパラレル抵抗にすることで、バランスのよい渦電流損抵抗の最適値を得ることができることがわかった。   Thus, it was found that an optimal value of the eddy current loss resistance with good balance can be obtained by appropriately changing the thickness, width and number to make the parallel resistance.

なお、上述した実施例においては、コイル用電線は第1の平角線の長辺がコアに沿って配置されていたが、これに限らず、図3に示すように、第1の平角線30Aの短辺32をコア2に沿って配置してもコイル用電線3が第1の平角線30Aと3つの第2の平角線30B、30B、30Bとに分かれているので、コイルの軸方向磁束によって発生するうず電流損とコイルの分散方向磁束によって発生するうず電流損の何れも小さくすることができる。   In the above-described embodiment, the coil wire has the long side of the first flat wire arranged along the core. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Since the coil wire 3 is divided into the first rectangular wire 30A and the three second rectangular wires 30B, 30B, and 30B even if the short side 32 is arranged along the core 2, the axial magnetic flux of the coil Both of the eddy current loss generated by the coil and the eddy current loss generated by the magnetic flux in the dispersion direction of the coil can be reduced.

また、上述した実施例においては、コイル用電線は第2の平角線の数を3つで配置していたが、これに限らず、2〜8つで配置されていればよい。第2の平角線の数が8つ以上になると幅が広くなるので、接着工程等の製造性が低下する。   Moreover, in the Example mentioned above, although the electric wire for coils has arrange | positioned the number of the 2nd flat wire by three, it should just be arrange | positioned by not only this but 2-8. When the number of the second flat wires is 8 or more, the width becomes wide, so that the manufacturability such as the bonding process is lowered.

このように構成された本発明のコイル用電線及びそれを利用したコイルは、インバータ制御を行う電子制御系のトランスや、高周波化が要求されているモータ等に好適である。   The coil wire of the present invention configured as described above and the coil using the same are suitable for electronic control transformers that perform inverter control, motors that require higher frequencies, and the like.

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。   Although the present invention has been described with the specific embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and is known so far as long as the effects of the present invention are achieved. It goes without saying that any configuration can be adopted.

本発明のコイル用電線を利用したコイルにおける好ましい実施の形態例を示す図で、(A)はコイル用電線がコアに巻き上げられたコイルの断面図、(B)は本発明のコイル用電線の断面図、(C)は従来のコイル用電線の断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the preferable embodiment example in the coil using the electric wire for coils of this invention, (A) is sectional drawing of the coil by which the electric wire for coils was wound up on the core, (B) is the electric wire for coils of this invention Sectional drawing and (C) are sectional drawings of the conventional electric wire for coils. 本発明のコイル用電線の端末を剥離した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which peeled the terminal of the coil electric wire of this invention. 本発明のコイル用電線がコアに巻き上げられたコイルの他の好ましい実施の形態例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other preferable embodiment of the coil by which the electric wire for coils of this invention was wound up by the core. モータに適用された従来のコイルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional coil applied to the motor. トランスに適用された従来のコイルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional coil applied to the transformer. トランスに適用された従来のコイルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional coil applied to the transformer. 平角線に生じる磁束を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the magnetic flux which arises in a flat wire.

1……コイル
2……コア
3……コイル用電線
3’ ……1つの電線
30A……第1の平角線
31……長辺
32……短辺
35……分割被覆層(樹脂被覆層)
30B……第2の平角線
33……長辺
34……短辺
36……分割被覆層(樹脂被覆層)
37……共通被覆層(樹脂被覆層)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coil 2 ... Core 3 ... Electric wire for coils 3 '... One electric wire 30A ... 1st flat wire 31 ... Long side 32 ... Short side 35 ... Divided coating layer (resin coating layer)
30B …… Second flat wire 33 …… Long side 34 …… Short side 36 …… Division coating layer (resin coating layer)
37 …… Common coating layer (resin coating layer)

Claims (11)

横断面が長辺と短辺から成る長方形の導電体で樹脂被覆された第1の平角線と、横断面が長辺と短辺から成る長方形の導電体で樹脂被覆された第2の平角線とから構成され、前記第2の平角線が前記第1の平角線の前記長辺に対して前記短辺を対向するように3つ配置され、前記第1の平角線の前記短辺及び前記第2の平角線の前記短辺の寸法は同一で且つ前記第2の平角線の前記短辺は前記第1の平角線の前記長辺の三分の一の寸法に設定されると共に、前記第2の平角線の前記長辺は前記第1の平角線の前記長辺の三分の二の寸法に設定されて1つの電線に形成されたことを特徴とするコイル用電線。 A first rectangular wire whose resin is coated with a rectangular conductor whose cross section is a long side and a short side, and a second rectangular wire whose resin is coated with a rectangular conductor whose cross section is a long side and a short side is composed of a, the second flat wire are 3 disposed to face the short side to the long side of the first flat wire, the short sides and the said first flat wire The dimension of the short side of the second flat wire is the same, and the short side of the second flat wire is set to one third of the long side of the first flat wire, and The coil wire according to claim 1, wherein the long side of the second rectangular wire is formed into one electric wire having a size that is two-thirds of the length of the long side of the first rectangular wire. 前記1つの電線はさらに樹脂被覆されていることを特徴とする請求項1記載のコイル用電線。 The coil wire according to claim 1, wherein the one wire is further coated with a resin. 前記1つの電線にさらに樹脂被覆された樹脂被覆層は前記第1の平角線及び前記第2の平角線の各樹脂被覆層より層厚さを厚くしたことを特徴とする請求項2記載のコイル用電線。 3. The coil according to claim 2, wherein the resin coating layer further coated with resin on the one electric wire is thicker than the resin coating layers of the first flat wire and the second flat wire. 4. Electric wire. 前記第1の平角線および前記第2の平角線の各樹脂被覆層は、ポリウレタン、ポリビニールホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、絶縁性ワニスからなる群から選択した何れか一つの要素である請求項1乃至請求項3のうち何れか1項記載のコイル用電線。 Each resin coating layer of the first rectangular wire and the second rectangular wire is any one element selected from the group consisting of polyurethane, polyvinyl formal, polyester, polyesterimide, polyamideimide, polyimide, and insulating varnish. The coil wire according to any one of claims 1 to 3, wherein the coil wire is a coil wire. 前記第1の平角線および前記第2の平角線の各樹脂被覆層は絶縁性ワニスが被覆され、前記1つの電線にさらに樹脂被覆された前記樹脂被覆層はポリウレタン、ポリビニールホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、絶縁性ワニスからなる群から選択した何れか一つの要素であることを特徴とする請求項2または請求項3記載のコイル用電線。 Each resin coating layer of the first flat wire and the second flat wire is coated with an insulating varnish, and the resin coating layer further coated with resin on the one electric wire is polyurethane, polyvinyl formal, polyester, polyester The coil wire according to claim 2 or 3 , wherein the coil wire is any one element selected from the group consisting of imide, polyamideimide, polyimide, and insulating varnish. 前記絶縁性ワニスは接着ワニスであることを特徴とする請求項4または請求項5記載のコイル用電線。 The insulating varnish according to claim 4 or claim 5 coil wire according to, characterized in that an adhesive varnish. 前記絶縁性ワニスは無溶剤ワニスであることを特徴とする請求項4または請求項5記載のコイル用電線。 The insulating varnish according to claim 4 or claim 5 coil wire according characterized in that it is a solvent-free varnish. 前記第1の平角線及び前記第2の平角線の各樹脂被覆層は絶縁層で、前記1つの電線に被覆された樹脂被覆層は半電導層であることを特徴とする請求項2乃至請求項7のうち何れか1項記載のコイル用電線。 Each resin coating layer of the first flat wire and the second flat wire is an insulating layer, a resin coating layer coated on said one electrical wire according to claim 2 or claims, characterized in that the semiconducting layer coil wire according to any one of claim 7. 前記第1の平角線及び前記第2の平角線の各樹脂被覆層は半電導層で、前記1つの電線に被覆された樹脂被覆層は絶縁層であることを特徴とする請求項2乃至請求項7のうち何れか1項記載のコイル用電線。 Each resin coating layer of the first flat wire and the second flat wire is a semi-conducting layer, a resin coating layer coated on said one electrical wire according to claim 2 or claims, characterized in that the insulating layer coil wire according to any one of claim 7. 前記第1の平角線及び前記第2の平角線の各樹脂被覆層はカーボン、銀からなる群から選択した少なくとも何れか一つの要素が添加されて前記半電導層となることを特徴とする請求項4乃至請求項9のうち何れか1項記載のコイル用電線。 Claims, characterized in that the said first flat wire and the second the resin coating layer of the rectangular wire is carbon, at least any one element selected from the group consisting of silver is added the semiconducting layer The coil electric wire according to any one of Items 4 to 9 . 前記カーボン、銀は粉末であることを特徴とする請求項10記載のコイル用電線。 11. The coil wire according to claim 10 , wherein the carbon and silver are powder.
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