JP3823076B2 - 誘導加熱用コイル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導加熱装置に設けられて、特にアルミニウム等の低抵抗、低透磁率の被加熱物を加熱するための誘導加熱用コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、誘導加熱調理器に使用する鍋としては透磁率の高い鉄鍋が用いられていたが、近年鉄鍋以外に銅鍋やアルミニウム鍋なども使いたいという要望が高くなってきた。銅鍋やアルミニウム鍋を誘導加熱するには、抵抗率が低くかつ透磁率が低いため鉄鍋に適した約２０〜約３０ｋＨｚよりも高い周波数の約４０〜約１００ｋＨｚの高周波電流を加熱コイルに流さなければならない。しかし周波数が高くなると、表皮効果により高周波電流が導体の表面付近だけを流れる、換言すれば断面のうち中心部を流れないため、実効的に導線の断面が細いのと同じことになり、加熱コイル巻線自身の動作時の実効抵抗が著しく増大する。そこで、表面積を増やし実効的に抵抗を減少する方法として、細い導体（例えば直径０．１ｍｍの銅線）の表面に絶縁被覆を有する素線を数本ないし数十本束ねた線を用いて加熱コイルを作る方法が行われてきた。
さらに、表皮効果による実効的な抵抗（実効抵抗）を下げるため、コイル巻線を、素線を束ねた撚り線をさらに撚り合わせる多段階集合構造とすること、ある
いは、近接効果（以下、近接作用と言う）による抵抗の増加を抑制するために、さらに、すくなくとも第１段階の撚り線は編み上げにより形成する等の提案がされている。ここでいう近接作用とは、近接した導体に高周波電流が流れるときに、磁界を介して相互に影響を与えあって電流分布に偏りが生じる現象であり、導体表面の実効的な抵抗増大となる。近接作用は高周波電流の向きが導線間で揃っているほど、導線間の間隔が小さいほど大きくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、加熱コイルの高周波電流に対するコイル抵抗（高周波抵抗）を減少させることができるが、これらの構成を採用して、銅やアルミニウム製の鍋を加熱するための加熱コイルを作るには素線の導体径を０．１ｍｍ以下にできるだけ細くし、かつ素線の本数をできるだけ多く束ねて巻線を形成する必要がある（例えば１０００本〜２０００本）。このように素線の直径が細くなると、素線表面の絶縁に傷が付いたり導体が破断し易くなるという問題があった。
また、このように構成された巻線の端末に外部接続用（この加熱コイルに高周波電流を供給するインバータへの接続用）の端子を取り付けるときは、巻線端部の各々の素線の絶縁被覆を長さ１０ｍｍ程度、所定の薬液に浸して除去し、導体（例えば銅線）を露出させる。その後洗浄し、再度束ねてから端子へ圧着と半田付けにより各々の導体相互と端子への電気接続を行う。
このように、巻線の端末に外部接続用の端子を接続する作業も極めて煩雑になるという問題があった。本発明は、アルミニウム製の低抵抗・低透磁率の材質でできた鍋を十分誘導加熱可能な大きさの高周波電流を流しても、その発熱を十分抑制できる程度に高周波電力損失が小さく、かつ導電部を覆う絶縁部材の絶縁破壊を抑制する効果を高めた、安価な誘導加熱用コイルを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘導加熱用コイルは、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻回数で巻回したコイル部、及び自己発熱すると同時に前記コイル部の端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより電気接続を保って前記コイル部の端末に固定した外部接続用の端子部、及び前記コイル部及び前記端子部を保持するためのコイル保持部材、を備え、前記端子部は、前記コイル部のコイルリード部端末を加熱と同時に加圧して前記導体と電気接続するための接続部、前記接続部に対して前記コイルリード部と略同方向になるように連設された巻線保持部、及び前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部又は孔が設けられた曲げ部を有するとともに、前記コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され前記曲げ部を連設した方向に押し込まれると前記コイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつ前記コイルリード部は、前記端子部が前記コイル保持部材に取り付けられると前記巻線保持部に載置される状態となることを特徴とする。
この構成により、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせて撚り線を形成する。素線の径を極めて細く（例えば０．０５ｍｍ）、また素線個々の絶縁厚さを薄く（例えば１００μｍ）することにより、素線の本数を多く（１６００本程度）しても、撚り線の直径を細く（例えば約３．５ｍｍ）することができる。
また、その撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って巻線を構成するので、巻線を巻回して所定の形状に所定の巻回数で巻回したコイル部を形成する際に、第２の絶縁材が保護膜となる。そのため巻線作業時に各素線に不均等な力が働き部分的に撚りが戻ったり破断することがなく、かつ第１の絶縁被膜に傷が付きにくく、品質が安定すると同時に巻回作業も行いやすくなる。
さらに、コイル部の端末の第１の絶縁材及び第２の絶縁材を電流の印加により生じるジュール熱により加熱し溶融させると同時に加圧して巻線の導体との電気接続を保って巻線に固定した外部接続用の端子部を有する。撚り線の表面を覆った第２の絶縁材と素線個々の導体表面の第１の絶縁材が端子部の発熱により部分的に溶融して圧接部周囲に移動するので、素線の導体間相互及び素線の導体と外部接続用の端子部間の電気接続を圧接により確実かつ短時間で行うことができる。
また、端子部がコイル保持部材に保持されるので、コイル部のリード部を短くするとともに、インバータ等コイル部に高周波電流を供給する装置に接続する作業が容易になる。端子部は、巻線を加熱と同時に加圧して電気接続するための接続部、接続部に連設された巻線保持部、及び巻線保持部に非直線的に連設された曲げ部とを有するとともに、コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され曲げ部を連設した方向に押し込まれるとコイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつコイル部の端部の巻線は接続部から巻線保持部と略同方向に引き出され、組み立て時あるいは組み立て後、コイル部の端末部が巻線保持部に載置される状態となるようにしたので、接続部の巻線に大きな屈曲の力が加わるのを防止する。また、巻線保持部に非直線的に連設された曲げ部にめねじ部又は孔を有することから、外部配線を端子部のめねじ部または孔にねじ、またはねじ・ナットにより接続する際にコイル端末部が邪魔をしないという効果がある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明の誘導加熱コイルは、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回したコイル部、及び自己発熱すると同時に前記コイル部の端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより電気接続を保って前記コイル部の端末に固定した外部接続用の端子部、及び前記コイル部及び前記端子部を保持するためのコイル保持部材、を備え、前記端子部は、前記コイル部のコイルリード部端末を加熱と同時に加圧して前記導体と電気接続するための接続部、前記接続部に対して前記コイルリード部と略同方向になるように連設された巻線保持部、及び前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部又は孔が設けられた曲げ部を有するとともに、前記コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され前記曲げ部を連設した方向に押し込まれると前記コイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつ前記コイルリード部は、前記端子部が前記コイル保持部材に取り付けられると前記巻線保持部に載置される状態となることを特徴とする。
第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせて撚り線を形成する際、素線の径を極めて細くし（例えば０．０５ｍｍ）、また素線個々の絶縁厚さを薄く（例えば１００μｍ）することにより、素線の本数を多く（１６００本程度）しても、撚り線の直径を細く（例えば約３．５ｍｍ）することができる。
撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って巻線を構成するので、巻線を巻回して所定の形状に所定の巻数で巻回したコイル部を形成する際に、第２の絶縁材が保護層となる。そのため巻線作業時に各素線に不均等な力が働き部分的に撚りが戻ったり破断したり、あるいは第１の絶縁被膜に傷が付きにくい。その結果品質が安定すると同時に巻回作業も行いやすくなる。
さらに、電流を流してジュール熱により自己発熱すると同時にコイル部の端末を加圧して第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ、導体と圧接することにより電気接続を保ってコイル部の端末に固定した外部接続用の端子部とを有する。これにより、撚り線の表面を覆った第２の絶縁材と個々の素線の導体表面に形成された第１の絶縁材が端子部の発熱により部分的に溶融して、加圧部周囲に移動し、素線の導体間相互及び素線の導体と外部接続用の端子部間の電気接続を圧接により確実かつ短時間で行うことができる。故に、素線の被覆を薬液処理などであらかじめ除去する必要もなく、半田付け作業も省略できる。
また、端子部がコイル保持部材に保持されるので、コイル部のリード部を短くするとともに、インバータ等コイル部に高周波電流を供給する装置に接続する作業が容易になる。端子部は、巻線を加熱と同時に加圧して電気接続するための接続部、接続部に連設された巻線保持部、及び巻線保持部に非直線的に連設された曲げ部とを有するとともに、コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され曲げ部を連設した方向に押し込まれるとコイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつコイル部の端部の巻線は接続部から巻線保持部と略同方向に引き出され、組み立て時あるいは組み立て後、コイル部の端末部が巻線保持部に載置される状態となるようにしたので、接続部の巻線に大きな屈曲の力が加わるのを防止する。また、巻線保持部に非直線的に連設された曲げ部にめねじ部又は孔を有することから、外部配線を端子部のめねじ部または孔にねじ、またはねじ・ナットにより接続する際にコイル端末部が邪魔をしないという効果がある。
【０００６】
請求項２に記載の発明の誘導加熱コイルは、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回したコイル部、電流を流すことによるジュール熱により発熱すると同時に前記コイル部の端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより前記導体と電気接続を保って前記コイル部の端末に固定した外部接続用の端子部、及び前記コイル部及び前記端子部を保持するためのコイル保持部材、を備え、前記端子部は、前記コイル部のコイルリード部端末を加熱と同時に加圧して前記導体と電気接続するための接続部、前記接続部に対して前記コイルリード部と略同方向になるように連設された巻線保持部、前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部が設けられた曲げ部、及び前記コイル部を保持するためのコイル保持部材に形成された前記端子部を取り付ける端子固定部を備え、前記端子部は、前記めねじ部にねじ山を内面に形成した突出部を有するとともに、前記端子固定部に取り付けたとき、前記めねじ部の突出部が前記端子固定部の上面の孔に入り込むことにより横方向の移動が規制されることを特徴とする。この構成により、端子部はコイル保持部材に固定されるとともに、めねじ部を有しているので、コイル保持部材を外部接続用の端子台の役割を持たせることができる。またコイル部のリード線を短くでき、リード線の絶縁のために他の絶縁チューブなどの部品を必要としないので配線作業も容易になる。また、端子部の位置を規制する別の部品を必要としなくなるのでコストを削減することができるとともに、端子部の取付作業も容易になる。
【０００７】
請求項３に記載の発明の誘導加熱用コイルの製造方法は、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回してコイル部を形成する工程、電流を流すことによるジュール熱により発熱すると同時に前記コイル部のコイルリード部端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより前記導体と電気接続を保って前記コイルリード部端末と外部接続用の端子部を接続する工程、及び前記コイル部を保持するためのコイル保持部材に形成された端子固定部に、前記端子部を固定する工程を有し、前記端子部は、前記接続部に連設された巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部又は孔が設けられた曲げ部とが形成されるとともに、前記端子固定部に設けられた間隙に挿入され前記曲げ部を連設した方向に押し込まれると前記端子固定部に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、前記コイルリード部端末と前記端子部を接続する工程において、前記コイルリード部を前記接続部から前記巻線保持部と実質的に同じ方向に引き出すように接続し、かつ前記コイルリード部は前記端子部が前記コイル保持部材に取り付けられると前記巻線保持部に載置される状態となるようにした。
【０００８】
【実施例】
以下に本発明の誘導加熱用コイルの好適な実施例を図１から図１１を参照して説明する。
まず図４から図６を参照して、本実施例において用いる、誘導加熱用コイルの各種の巻線について説明する。これらの巻線を、図７に示すように渦巻状に巻回することによって誘導加熱用コイルが得られる。
図４は第１の例の巻線３０の断面図である。図において、素線２５は、直径が例えば０．０５ｍｍの銅線からなる導体の外面が第１の絶縁材であるポリエステルイミド等の耐熱性の絶縁被膜（厚みは３μｍ）により被覆され形成されている。素線２５を６０本束にして撚り合わせ、集合線３２を形成する。集合線３２を形成するときの撚り合わせを「第１段階の撚り合わせ」と呼ぶことにする。次に３つの集合線３２を互いに撚り合わせる。３つの集合線３２の撚り合わせを「第２段階の撚り合わせ」という。３つの集合線３２を撚り合わせたものを第２の絶縁材であるフッ素樹脂等の耐熱性の絶縁材３１（厚みは５０〜２００μｍ）で被覆して巻線３０が完成する。巻線３０は１８０本の素線２５を有する。巻線３０を構成するために、素線２５の第１段階の撚り合わせと、集合線３２の第２段階の撚り合わせを組み合わせることを「多重撚り合わせ」といい、多重撚り合わせで形成された巻線を「多重撚り線」という。
【０００９】
図５は第２の例の巻線４０の断面図である。図において、素線２５は前記第１の例の素線２５と同じである。素線２５を６０本束にして第１段階の撚り合わせを行って集合線４２を形成する。次に９つの集合線４２を束にして第２段階の撚り合わせを行い集合線４３を形成する。さらに３つの集合線４３を束にして第３
段階の撚り合わせを行い、熱可塑性の絶縁材４１で被覆して多重撚り線の巻線４０が完成する。巻線４０は１６２０本（６０×９×３＝１６２０）の素線２５を有している。
図６の断面図に示す第３の例の巻線５０は、図５に示す前記の巻線４０を更に絶縁材５１により被覆したものであり、絶縁材４１と５１で２重に被覆している。絶縁材５１は絶縁材４１よりも低融点の材料で構成されている。
【００１０】
図４に示す巻線３０では第１及び第２段階の撚り合わせが行われている。また図５及び図６の巻線４０及び５０では、第１、第２及び第３段階の撚り合わせが行われている。巻線４０及び５０では巻線３０に比べ１段階多い多段階の撚り合わせを行っており、また素線２５の数が巻線３０より多いので、表皮効果と近接効果による実効抵抗の増加が更に抑制される。このように巻線３０、４０及び５０では、直径０．０５ｍｍの細い素線２５を用い、多段階の撚り合わせを行うことで、表皮効果と近接効果による実効抵抗の増加を共に減らすことができる。
【００１１】
図４又は図５に示す巻線３０又は４０を用いて誘導加熱用コイルを作るときは、図７の平面図に示すように、耐熱樹脂製のコイル保持部６０に巻線３０又は４０を渦巻状に巻回したコイル６１を載置して取り付ける。渦巻状の隣り合う巻線間は接着剤により接着している。コイル６１の両端部のコイルリード部６３、８３は、図１及び図２を参照して後で詳しく説明するように、それぞれ外部（インバータ等高周波電流供給装置）接続用の端子部６５、８５に接続される。
【００１２】
図６に示す巻線５０は、外側の第２の絶縁材５１を内側の絶縁材４１の融点（一実施例では２９０℃〜３２０℃）より低い融点（一実施例では２２０℃〜２８０℃）の樹脂で形成している。従って、図７に示すように渦巻状に形成した後所定の温度（一実施例では２８５℃）に加熱することにより絶縁材５１のみが融けて隣り合う巻線が接着される。
素線２５の導体を被覆する第１の絶縁材である耐熱性絶縁皮膜を２層にして（図示していない）、内側をポリエステルイミド（厚み３μｍ）で構成し、外側を
ポリアミドイミド（厚み０．５μｍ）で構成してもよい。内側のポリエステルイミド（厚み３μｍ）だけでもよいが、素線２５の直径が０．０５ｍｍときわめて細いので、素線を撚り線に巻く時に素線間の摩擦で素線が断線したり皮膜の損傷が起きないように、素線間の滑りを良くするため外側にポリアミドイミド膜（厚み０．５μｍ）が形成されている。
【００１３】
巻線３０、４０、５０の撚り線を被覆する第２の絶縁材３１、４１、５１としては、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂が適している。また図６に示す第２の絶縁材である内側の絶縁材４１に融点が高い（約３００℃）フッ素樹脂であるＰＦＡを用い、同じく第２の絶縁材である外側の絶縁材５１に融点が前記ＰＦＡより低い（約２３０℃）樹脂を用いるのが、安定した絶縁性と加熱による接着性の点で望ましい。
さらに、第２の絶縁材３１、４１、５１として未硬化もしくは半硬化のゴムまたは熱硬化性の樹脂を用い、コイル６１を作製の途中段階において、すなわち巻線５０を巻回している際、もしくは巻線５０を巻回し終えてコイル６１を形成後、加熱固化させる。これにより、絶縁体と絶縁体あるいは絶縁体と素線とを固着させコイル６１の形状を安定化させることができる。なお、ゴムとしてはシリコン系、フッ素系などのゴムが用いられる。また、熱硬化樹脂としてはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などが用いられる。
【００１４】
第２の絶縁材として、未硬化もしくは半硬化のゴムまたは樹脂、特に半硬化のゴムまたは樹脂を織布もしくは不織布に塗布もしくは含浸したものを用いてもよい。含浸後加熱硬化させることにより加熱コイルの形状を安定化させることができる。特にテープ状の織布もしくは不織布を用いた場合、撚り線の外周の一部または全体を容易に巻回できるので取り扱いが容易であり、かつ安定した絶縁層を設けることができる。なお、ゴムまたは樹脂は上述のものと同種のものであれば使用できる。
【００１５】
また、予め熱を加え、撚り線自体が有している揮発成分を発散させて低減した
後、撚り線の外周に絶縁材４１を設け、さらにその外側に接着層である第２の絶縁材５１を設けるようにしてもよい。ここでいう接着層は融着層を含む。この構成の巻線５０を巻回後、加熱することによりコイル６１の隣り合う巻線が固着し形状の安定したコイル６１を得ることができる。
この他、第２の絶縁材として熱収縮テープを用いてもよい。すなわち、撚り線に熱収縮テープを巻回後、加熱することによりテープが収縮し撚り線を締め付け、コイル６１を安定にした形状にすることができる。
【００１６】
次に、図７に示すように形成された誘導加熱用のコイル６１のコイルリード部６３、８３と、図３に示すそれぞれの外部接続用の端子部６５、８５とを、以下に詳しく説明する構成によって接続する。この接続を、図１から図３、図８から図１１を参照して説明する。
図３はコイル保持部材６０に取り付けられた端子固定部６２の斜視図である。端子固定部６２はコイル保持部材６０と同じ耐熱樹脂製であり、コイル保持部６０と一体に形成してもよい。コイル６１の両端部のコイルリード部６３及び８３は、それぞれの端子部６５及び８５に接続され、各端子部６５、８５は端子固定部６２に固定される。
【００１７】
図１及び図２を参照して、例えば巻線３０の図７に示すコイルリード部８３と端子部８５との接続について説明する。図１の（ａ）は端子部８５の斜視図である。図１の（ｂ）は端子部８５に形成されためねじ部８７及び突出部９９を示す断面図である。端子部８５は、黄銅など電気的良導体の板厚が約０．８ｍｍの金属板により形成されている。図において、端子部８５の右端部には、端子部８５の一部分を折り曲げて円弧状に形成した接続部２が設けられている。接続部２の円弧状部の内径は、コイルリード部８３の外径より若干大きく形作られている。コイルリード部８３の先端部５〜１０ｍｍのコイルリード端部８４を接続部２の円弧状部内に挿入し、接続部２を図８に示す接続装置２０によって接続する。接続装置２０はエアシリンダなどによる加圧駆動機構２１を有し、上部電極２２を矢印２４に示す方向に移動させて、固定下部電極２３との間に置いた被加工物に
所定の加圧力を加えることができる。図９の（ａ）は上部電極２２の形状を示し、同（ｂ）は下部電極２３の形状を示す斜視図である。銅製の上部電極２２は下面に突起部２２ａを有している。同じく銅製の下部電極２３は上面に突起部２３ａを有している。
【００１８】
図１に示す端子部８５の接続部２を図１０に示すように上部電極２２と下部電極２３との間に置く。次に図１１に示すように上部電極２２を矢印２４で示す方向に移動させて加圧する。加圧を開始すると同時に上部電極２２と下部電極２３との間に交流又は直流の電流を流す。電流は、上部電極２２から接続部２を経て下部電極２３へ流れる。この電流により接続部２にジュール熱が発生する。接続部２に発生した熱はコイルリード端部８４に伝わり、絶縁材３１及びすべての素線２５（図４）を加熱する。絶縁材３１及び素線２５の温度が上昇すると、絶縁材３１及び各素線２５を被覆している絶縁材が溶融して液化する。この状態で上部電極２２は加圧を継続しているので、溶融した第２の絶縁材３１、４１、５１と各素線２５を被覆している第１の絶縁材である樹脂は上部電極２２と下部電極２３で挟まれている領域から外部へ押し出され溶融物８３ａが図２に示すように接続部２の端面の付近に溜まる。その結果各素線２５はその導体が露出した状態となり、各導体は互いに接触する。同時に導体の一部は接続部２にも接触する。これによりコイルリード部８３において、各素線２５の導体は直接または他の導体を介して端子部８５に電気的に接続される。接続装置２０における上部電極２２の加圧力は、好ましくは約２０００Ｎ（Ｎ：ニュートン）又はそれ以上であり、電流は好ましくは直流の３５００Ａである。また、電流の印加時間は１〜３秒である。上記の方法で接続した接続部２の形状は図２に示すようになり、上部電極２２の突起部２４で押圧されて凹形の圧接部８６が形成される。
【００１９】
図１１に示すように、接続装置２０の上部電極２２と下部電極２３との間に挟んだ金属製の接続部２を加圧しつつ通電するとき、それぞれの突起部２２ａと２３ａが接続部２１に接触する。従って上部電極２２と下部電極２３と接続部２との接触面積が、突起部２２ａ、２３ａの面積で規定される所定値になる。接触面
積が所定値であるので、一定の電流（３５００Ａ）を流したときの発熱量が設計上ほぼ一定となり、巻線８５と接続部２との安定した接続加工を行うことができる。
【００２０】
以上のように、本実施例によれば、第１の絶縁材で導体を被覆した素線２５を複数本束ねて撚り線を形成する素線の径を０．０５ｍｍときわめて細くし、また素線個々の絶縁厚さを１００μｍと薄くしている。これにより、素線の本数を１６００本と多くしても、巻線の直径を約３．５ｍｍと小さくすることができる。
また、図４に示す巻線３０では、撚り線の外面を第２の絶縁材３１で覆っている。また図６に示す巻線５０では、撚り線の外面を第２の絶縁材４１及び５１で覆っているので、巻線３０又は５０を所定の形状に所定の巻回数で巻回してコイル６１を形成する際に、第２の絶縁材 ３１、４１、５１が保護膜となる。そのため巻線作業時に各素線２５に不均等な力が働き部分的に撚りが戻ったり破断したりすることがない。また第１の絶縁被膜に傷が付きにくく、品質が安定すると同時に巻回作業も行いやすくなる。
【００２１】
また図１の（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂等の熱により溶融する絶縁材の被覆を有する細い素線２５の撚り線を熱可塑性樹脂の絶縁材３１で被覆した巻線３０の両コイルリード端部６４、８４を、それぞれの端子部６５、８５に加熱と同時に圧接して接続するので、事前に第２の絶縁材３１及び各素線２５の第１の絶縁材である被覆樹脂を除去する必要がない。従って巻線３０と端子部６５、８５との接続が極めて簡単に短時間で行える。半田付けを要しないので熟練者を必要としない。また被覆除去のための薬液処理を要しないので、残留薬液により導線が障害をうけることはない。図３に示すコイルリード部６３と端子部６５との接続も、前記コイルリード部８３と端子部８５との接続と同様の工程で行われる。以上の説明では、図４に示す巻線３０と端子部６５、８５との接続について説明したが、図５及び図６に示す巻線４０及び５０と、端子部６５、８５との接続についても同様にして行われる。
【００２２】
次に端子部６５及び８５の、図３に示す端子固定部６２への取付けについて、図２及び図３を参照して説明する。端子部６５と８５は、端子固定部６２に取り付けたとき中心線Ｃに対して対称な形状になされている点を除けば、実質的に同じ構成を有する。以下の説明では、図２及び図３における図の見易さに応じて、適宜端子部６５又は端子部８５について説明するが、端子部６５の説明は端子部８５にも適用され、かつ端子部８５の説明は端子部６５にも適用される。図２において、端子部８５は、中央部にめねじ部８７を有し、左端部に切起し部４を有している。めねじ部６７、８７は、図１の（ｂ）に示すように、ねじ山を内面に設けた円筒状の突出部９９を有している。端子固定部６２には、端子固定部６２の上面６２ａとの間に、端子部６５、８５のめねじ部６７、８７の突出部９９を含む高さ（厚み）より若干大きい間隙を有する爪状部８９、９０、９１を設けている。
【００２３】
例えば、端子部６５を端子固定部６２に取り付けるときは、端子部６５を、図の矢印９４の方向に前記爪状部８９、９０下方の間隙に挿入する。端子部６５を同方向にさらに押し込むと、切り起こし部４の上面は、爪状部９１の下端に当接しながら、切り起こし部４が少し下方に弾性変形しながら入り込む。めねじ部６７の突出部９９が端子固定部６２の上面６２ａに設けられた孔（図示せず）に入り込むと、切り起こし部４の上面は下方に移動し、爪状部９１の下端に当接しなくなる。この状態で、端子部６５は、上方向の移動が切り起こし部４と爪状部９１により規制され、横方向の移動はめねじ部８７の突出部９９と端子固定部６２の上面６２ａの孔により規制される。
以上のようにして、端子部６５は、端子固定部６２に固定されるので、端子部６５の位置を規制するために別の部品を必要としない。従ってコストを削減することができるとともに端子部６５の取付作業も容易になる。
【００２４】
図１に示すように、端子部８５は、巻線３０、４０または５０のコイルリード部８３を加熱・圧接して電気接続するための接続部２、接続部２に連設された巻線保持部１００、及び巻線保持部１００に取り付けられるコイルリード部８３にほぼ垂直な方向に連設された曲げ部１０１とを有している。曲げ部１０１にはめねじ部８７が形成されている。コイルリード部８３は巻線保持部１００と略同方向に配置される。
図３において、端子部６５に、外部につながる配線用のコネクタ１２０を接続するときは、めねじ部６７におねじ９６を用いて締め付ける。なお、めねじ部６７は単なる孔でも良い。この場合には、めねじ部６７のねじ山の代わりにナットを用いて締め付け固定することになる。
【００２５】
このように、端子部６５が、コイル保持部材６０に固定あるいは一体で形成された端子固定部６２によって保持されるので、コイル６１のリード部６３、８３を短くできる。コネクタ１２０によりインバータ等の、コイル６１に高周波電流を供給する装置に接続する作業が容易になる。コイルリード部８３は巻線保持部１００と略同方向に引き出されるので、組み立て時あるいは組み立て後、コイルリード部８３が巻線保持部１００に載置される状態となり、垂れ下がったりしないので接続部２の近傍のコイルリード部８３の素線に大きな屈曲力が加わるのを防止できる。また、巻線保持部１００に取り付けられるコイルリード部８３にほぼ垂直な方向に連設された曲げ部１０１にはめねじ部８７を有するので、外部配線用のコネクタ１２０を端子部８５のめねじ部８７に接続する際にコイルリード部８３が邪魔にならず配線作業が容易である。なお、曲げ部１０１は巻線保持部１００にほぼ垂直に、即ちコイルリード部８３にほぼ垂直な方向に連設されているが、これに限定されるものではなく、非直線的に曲げられて連設されていれば同様の効果を生ずる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の実施例で詳細に説明したように、本発明によれば、アルミニウムと同等以上の導電率を有する高導電率かつ非磁性の被加熱体を誘導加熱するのに適した、高周波損失による発熱が大幅に抑制され、製造が容易で低価格かつ品質の安定した誘導加熱用コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明の実施例の誘導加熱用コイルの端子部とコイルリード部との接続前の状態を示す斜視図
（ｂ）は図１のｂ−ｂ断面図
【図２】 本発明の実施例の誘導加熱用コイルの端子部とコイルリード部との接続後の状態を示す斜視図
【図３】 本発明の実施例の誘導加熱用コイルのコイル、コイル保持部材、端子部、端子固定部の構成を示す斜視図
【図４】 本発明の誘導加熱用コイルの実施例に用いる第１の例の巻線の断面図
【図５】 本発明の誘導加熱用コイルの実施例に用いる第２の例の巻線の断面図
【図６】 本発明の誘導加熱用コイルの実施例に用いる第３の例の巻線の断面図
【図７】 本発明の実施例におけるコイルの平面図
【図８】 本発明の実施例の端子部とコイルリード部との接続に用いる接続装置の側面図
【図９】 （ａ）は図８に示す接続装置の上部電極の斜視図
（ｂ）は同下部電極の斜視図
【図１０】 本発明の実施例における加熱及び加圧工程開始前の状態を示す斜視図
【図１１】 本発明の実施例における加熱及び加圧工程中の状態を示す斜視図
【符号の説明】
２ 接続部
４ 切起こし部
２０ 接続装置
２２ 上部電極
２３ 下部電極
２５ 素線
３０、４０、５０ 導線
３１、４１、５１ 絶縁材（第２の絶縁材）
３２、４２、４３ 撚り線
６０ コイル保持部材
６１ コイル（コイル部）
６２ 端子固定部
６３、８３ コイルリード部
６４、８４ コイルリード端部（コイル部の端末）
６５、８５ 端子部
６６、８６ 圧接部
６７、８７ めねじ部（端子部）
８９、９０、９１ 爪状部（加熱コイル保持部材）
９９ 突出部（めねじ部）
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導加熱装置に設けられて、特にアルミニウム等の低抵抗、低透磁率の被加熱物を加熱するための誘導加熱用コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、誘導加熱調理器に使用する鍋としては透磁率の高い鉄鍋が用いられていたが、近年鉄鍋以外に銅鍋やアルミニウム鍋なども使いたいという要望が高くなってきた。銅鍋やアルミニウム鍋を誘導加熱するには、抵抗率が低くかつ透磁率が低いため鉄鍋に適した約２０〜約３０ｋＨｚよりも高い周波数の約４０〜約１００ｋＨｚの高周波電流を加熱コイルに流さなければならない。しかし周波数が高くなると、表皮効果により高周波電流が導体の表面付近だけを流れる、換言すれば断面のうち中心部を流れないため、実効的に導線の断面が細いのと同じことになり、加熱コイル巻線自身の動作時の実効抵抗が著しく増大する。そこで、表面積を増やし実効的に抵抗を減少する方法として、細い導体（例えば直径０．１ｍｍの銅線）の表面に絶縁被覆を有する素線を数本ないし数十本束ねた線を用いて加熱コイルを作る方法が行われてきた。
さらに、表皮効果による実効的な抵抗（実効抵抗）を下げるため、コイル巻線を、素線を束ねた撚り線をさらに撚り合わせる多段階集合構造とすること、ある
いは、近接効果（以下、近接作用と言う）による抵抗の増加を抑制するために、さらに、すくなくとも第１段階の撚り線は編み上げにより形成する等の提案がされている。ここでいう近接作用とは、近接した導体に高周波電流が流れるときに、磁界を介して相互に影響を与えあって電流分布に偏りが生じる現象であり、導体表面の実効的な抵抗増大となる。近接作用は高周波電流の向きが導線間で揃っているほど、導線間の間隔が小さいほど大きくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、加熱コイルの高周波電流に対するコイル抵抗（高周波抵抗）を減少させることができるが、これらの構成を採用して、銅やアルミニウム製の鍋を加熱するための加熱コイルを作るには素線の導体径を０．１ｍｍ以下にできるだけ細くし、かつ素線の本数をできるだけ多く束ねて巻線を形成する必要がある（例えば１０００本〜２０００本）。このように素線の直径が細くなると、素線表面の絶縁に傷が付いたり導体が破断し易くなるという問題があった。
また、このように構成された巻線の端末に外部接続用（この加熱コイルに高周波電流を供給するインバータへの接続用）の端子を取り付けるときは、巻線端部の各々の素線の絶縁被覆を長さ１０ｍｍ程度、所定の薬液に浸して除去し、導体（例えば銅線）を露出させる。その後洗浄し、再度束ねてから端子へ圧着と半田付けにより各々の導体相互と端子への電気接続を行う。
このように、巻線の端末に外部接続用の端子を接続する作業も極めて煩雑になるという問題があった。本発明は、アルミニウム製の低抵抗・低透磁率の材質でできた鍋を十分誘導加熱可能な大きさの高周波電流を流しても、その発熱を十分抑制できる程度に高周波電力損失が小さく、かつ導電部を覆う絶縁部材の絶縁破壊を抑制する効果を高めた、安価な誘導加熱用コイルを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘導加熱用コイルは、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻回数で巻回したコイル部、及び自己発熱すると同時に前記コイル部の端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより電気接続を保って前記コイル部の端末に固定した外部接続用の端子部、及び前記コイル部及び前記端子部を保持するためのコイル保持部材、を備え、前記端子部は、前記コイル部のコイルリード部端末を加熱と同時に加圧して前記導体と電気接続するための接続部、前記接続部に対して前記コイルリード部と略同方向になるように連設された巻線保持部、及び前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部又は孔が設けられた曲げ部を有するとともに、前記コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され前記曲げ部を連設した方向に押し込まれると前記コイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつ前記コイルリード部は、前記端子部が前記コイル保持部材に取り付けられると前記巻線保持部に載置される状態となることを特徴とする。
この構成により、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせて撚り線を形成する。素線の径を極めて細く（例えば０．０５ｍｍ）、また素線個々の絶縁厚さを薄く（例えば１００μｍ）することにより、素線の本数を多く（１６００本程度）しても、撚り線の直径を細く（例えば約３．５ｍｍ）することができる。
また、その撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って巻線を構成するので、巻線を巻回して所定の形状に所定の巻回数で巻回したコイル部を形成する際に、第２の絶縁材が保護膜となる。そのため巻線作業時に各素線に不均等な力が働き部分的に撚りが戻ったり破断することがなく、かつ第１の絶縁被膜に傷が付きにくく、品質が安定すると同時に巻回作業も行いやすくなる。
さらに、コイル部の端末の第１の絶縁材及び第２の絶縁材を電流の印加により生じるジュール熱により加熱し溶融させると同時に加圧して巻線の導体との電気接続を保って巻線に固定した外部接続用の端子部を有する。撚り線の表面を覆った第２の絶縁材と素線個々の導体表面の第１の絶縁材が端子部の発熱により部分的に溶融して圧接部周囲に移動するので、素線の導体間相互及び素線の導体と外部接続用の端子部間の電気接続を圧接により確実かつ短時間で行うことができる。
また、端子部がコイル保持部材に保持されるので、コイル部のリード部を短くするとともに、インバータ等コイル部に高周波電流を供給する装置に接続する作業が容易になる。端子部は、巻線を加熱と同時に加圧して電気接続するための接続部、接続部に連設された巻線保持部、及び巻線保持部に非直線的に連設された曲げ部とを有するとともに、コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され曲げ部を連設した方向に押し込まれるとコイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつコイル部の端部の巻線は接続部から巻線保持部と略同方向に引き出され、組み立て時あるいは組み立て後、コイル部の端末部が巻線保持部に載置される状態となるようにしたので、接続部の巻線に大きな屈曲の力が加わるのを防止する。また、巻線保持部に非直線的に連設された曲げ部にめねじ部又は孔を有することから、外部配線を端子部のめねじ部または孔にねじ、またはねじ・ナットにより接続する際にコイル端末部が邪魔をしないという効果がある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明の誘導加熱コイルは、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回したコイル部、及び自己発熱すると同時に前記コイル部の端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより電気接続を保って前記コイル部の端末に固定した外部接続用の端子部、及び前記コイル部及び前記端子部を保持するためのコイル保持部材、を備え、前記端子部は、前記コイル部のコイルリード部端末を加熱と同時に加圧して前記導体と電気接続するための接続部、前記接続部に対して前記コイルリード部と略同方向になるように連設された巻線保持部、及び前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部又は孔が設けられた曲げ部を有するとともに、前記コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され前記曲げ部を連設した方向に押し込まれると前記コイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつ前記コイルリード部は、前記端子部が前記コイル保持部材に取り付けられると前記巻線保持部に載置される状態となることを特徴とする。
第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせて撚り線を形成する際、素線の径を極めて細くし（例えば０．０５ｍｍ）、また素線個々の絶縁厚さを薄く（例えば１００μｍ）することにより、素線の本数を多く（１６００本程度）しても、撚り線の直径を細く（例えば約３．５ｍｍ）することができる。
撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って巻線を構成するので、巻線を巻回して所定の形状に所定の巻数で巻回したコイル部を形成する際に、第２の絶縁材が保護層となる。そのため巻線作業時に各素線に不均等な力が働き部分的に撚りが戻ったり破断したり、あるいは第１の絶縁被膜に傷が付きにくい。その結果品質が安定すると同時に巻回作業も行いやすくなる。
さらに、電流を流してジュール熱により自己発熱すると同時にコイル部の端末を加圧して第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ、導体と圧接することにより電気接続を保ってコイル部の端末に固定した外部接続用の端子部とを有する。これにより、撚り線の表面を覆った第２の絶縁材と個々の素線の導体表面に形成された第１の絶縁材が端子部の発熱により部分的に溶融して、加圧部周囲に移動し、素線の導体間相互及び素線の導体と外部接続用の端子部間の電気接続を圧接により確実かつ短時間で行うことができる。故に、素線の被覆を薬液処理などであらかじめ除去する必要もなく、半田付け作業も省略できる。
また、端子部がコイル保持部材に保持されるので、コイル部のリード部を短くするとともに、インバータ等コイル部に高周波電流を供給する装置に接続する作業が容易になる。端子部は、巻線を加熱と同時に加圧して電気接続するための接続部、接続部に連設された巻線保持部、及び巻線保持部に非直線的に連設された曲げ部とを有するとともに、コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され曲げ部を連設した方向に押し込まれるとコイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつコイル部の端部の巻線は接続部から巻線保持部と略同方向に引き出され、組み立て時あるいは組み立て後、コイル部の端末部が巻線保持部に載置される状態となるようにしたので、接続部の巻線に大きな屈曲の力が加わるのを防止する。また、巻線保持部に非直線的に連設された曲げ部にめねじ部又は孔を有することから、外部配線を端子部のめねじ部または孔にねじ、またはねじ・ナットにより接続する際にコイル端末部が邪魔をしないという効果がある。
【０００６】
請求項２に記載の発明の誘導加熱コイルは、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回したコイル部、電流を流すことによるジュール熱により発熱すると同時に前記コイル部の端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより前記導体と電気接続を保って前記コイル部の端末に固定した外部接続用の端子部、及び前記コイル部及び前記端子部を保持するためのコイル保持部材、を備え、前記端子部は、前記コイル部のコイルリード部端末を加熱と同時に加圧して前記導体と電気接続するための接続部、前記接続部に対して前記コイルリード部と略同方向になるように連設された巻線保持部、前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部が設けられた曲げ部、及び前記コイル部を保持するためのコイル保持部材に形成された前記端子部を取り付ける端子固定部を備え、前記端子部は、前記めねじ部にねじ山を内面に形成した突出部を有するとともに、前記端子固定部に取り付けたとき、前記めねじ部の突出部が前記端子固定部の上面の孔に入り込むことにより横方向の移動が規制されることを特徴とする。この構成により、端子部はコイル保持部材に固定されるとともに、めねじ部を有しているので、コイル保持部材を外部接続用の端子台の役割を持たせることができる。またコイル部のリード線を短くでき、リード線の絶縁のために他の絶縁チューブなどの部品を必要としないので配線作業も容易になる。また、端子部の位置を規制する別の部品を必要としなくなるのでコストを削減することができるとともに、端子部の取付作業も容易になる。
【０００７】
請求項３に記載の発明の誘導加熱用コイルの製造方法は、第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回してコイル部を形成する工程、電流を流すことによるジュール熱により発熱すると同時に前記コイル部のコイルリード部端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより前記導体と電気接続を保って前記コイルリード部端末と外部接続用の端子部を接続する工程、及び前記コイル部を保持するためのコイル保持部材に形成された端子固定部に、前記端子部を固定する工程を有し、前記端子部は、前記接続部に連設された巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部又は孔が設けられた曲げ部とが形成されるとともに、前記端子固定部に設けられた間隙に挿入され前記曲げ部を連設した方向に押し込まれると前記端子固定部に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、前記コイルリード部端末と前記端子部を接続する工程において、前記コイルリード部を前記接続部から前記巻線保持部と実質的に同じ方向に引き出すように接続し、かつ前記コイルリード部は前記端子部が前記コイル保持部材に取り付けられると前記巻線保持部に載置される状態となるようにした。
【０００８】
【実施例】
以下に本発明の誘導加熱用コイルの好適な実施例を図１から図１１を参照して説明する。
まず図４から図６を参照して、本実施例において用いる、誘導加熱用コイルの各種の巻線について説明する。これらの巻線を、図７に示すように渦巻状に巻回することによって誘導加熱用コイルが得られる。
図４は第１の例の巻線３０の断面図である。図において、素線２５は、直径が例えば０．０５ｍｍの銅線からなる導体の外面が第１の絶縁材であるポリエステルイミド等の耐熱性の絶縁被膜（厚みは３μｍ）により被覆され形成されている。素線２５を６０本束にして撚り合わせ、集合線３２を形成する。集合線３２を形成するときの撚り合わせを「第１段階の撚り合わせ」と呼ぶことにする。次に３つの集合線３２を互いに撚り合わせる。３つの集合線３２の撚り合わせを「第２段階の撚り合わせ」という。３つの集合線３２を撚り合わせたものを第２の絶縁材であるフッ素樹脂等の耐熱性の絶縁材３１（厚みは５０〜２００μｍ）で被覆して巻線３０が完成する。巻線３０は１８０本の素線２５を有する。巻線３０を構成するために、素線２５の第１段階の撚り合わせと、集合線３２の第２段階の撚り合わせを組み合わせることを「多重撚り合わせ」といい、多重撚り合わせで形成された巻線を「多重撚り線」という。
【０００９】
図５は第２の例の巻線４０の断面図である。図において、素線２５は前記第１の例の素線２５と同じである。素線２５を６０本束にして第１段階の撚り合わせを行って集合線４２を形成する。次に９つの集合線４２を束にして第２段階の撚り合わせを行い集合線４３を形成する。さらに３つの集合線４３を束にして第３
段階の撚り合わせを行い、熱可塑性の絶縁材４１で被覆して多重撚り線の巻線４０が完成する。巻線４０は１６２０本（６０×９×３＝１６２０）の素線２５を有している。
図６の断面図に示す第３の例の巻線５０は、図５に示す前記の巻線４０を更に絶縁材５１により被覆したものであり、絶縁材４１と５１で２重に被覆している。絶縁材５１は絶縁材４１よりも低融点の材料で構成されている。
【００１０】
図４に示す巻線３０では第１及び第２段階の撚り合わせが行われている。また図５及び図６の巻線４０及び５０では、第１、第２及び第３段階の撚り合わせが行われている。巻線４０及び５０では巻線３０に比べ１段階多い多段階の撚り合わせを行っており、また素線２５の数が巻線３０より多いので、表皮効果と近接効果による実効抵抗の増加が更に抑制される。このように巻線３０、４０及び５０では、直径０．０５ｍｍの細い素線２５を用い、多段階の撚り合わせを行うことで、表皮効果と近接効果による実効抵抗の増加を共に減らすことができる。
【００１１】
図４又は図５に示す巻線３０又は４０を用いて誘導加熱用コイルを作るときは、図７の平面図に示すように、耐熱樹脂製のコイル保持部６０に巻線３０又は４０を渦巻状に巻回したコイル６１を載置して取り付ける。渦巻状の隣り合う巻線間は接着剤により接着している。コイル６１の両端部のコイルリード部６３、８３は、図１及び図２を参照して後で詳しく説明するように、それぞれ外部（インバータ等高周波電流供給装置）接続用の端子部６５、８５に接続される。
【００１２】
図６に示す巻線５０は、外側の第２の絶縁材５１を内側の絶縁材４１の融点（一実施例では２９０℃〜３２０℃）より低い融点（一実施例では２２０℃〜２８０℃）の樹脂で形成している。従って、図７に示すように渦巻状に形成した後所定の温度（一実施例では２８５℃）に加熱することにより絶縁材５１のみが融けて隣り合う巻線が接着される。
素線２５の導体を被覆する第１の絶縁材である耐熱性絶縁皮膜を２層にして（図示していない）、内側をポリエステルイミド（厚み３μｍ）で構成し、外側を
ポリアミドイミド（厚み０．５μｍ）で構成してもよい。内側のポリエステルイミド（厚み３μｍ）だけでもよいが、素線２５の直径が０．０５ｍｍときわめて細いので、素線を撚り線に巻く時に素線間の摩擦で素線が断線したり皮膜の損傷が起きないように、素線間の滑りを良くするため外側にポリアミドイミド膜（厚み０．５μｍ）が形成されている。
【００１３】
巻線３０、４０、５０の撚り線を被覆する第２の絶縁材３１、４１、５１としては、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂が適している。また図６に示す第２の絶縁材である内側の絶縁材４１に融点が高い（約３００℃）フッ素樹脂であるＰＦＡを用い、同じく第２の絶縁材である外側の絶縁材５１に融点が前記ＰＦＡより低い（約２３０℃）樹脂を用いるのが、安定した絶縁性と加熱による接着性の点で望ましい。
さらに、第２の絶縁材３１、４１、５１として未硬化もしくは半硬化のゴムまたは熱硬化性の樹脂を用い、コイル６１を作製の途中段階において、すなわち巻線５０を巻回している際、もしくは巻線５０を巻回し終えてコイル６１を形成後、加熱固化させる。これにより、絶縁体と絶縁体あるいは絶縁体と素線とを固着させコイル６１の形状を安定化させることができる。なお、ゴムとしてはシリコン系、フッ素系などのゴムが用いられる。また、熱硬化樹脂としてはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などが用いられる。
【００１４】
第２の絶縁材として、未硬化もしくは半硬化のゴムまたは樹脂、特に半硬化のゴムまたは樹脂を織布もしくは不織布に塗布もしくは含浸したものを用いてもよい。含浸後加熱硬化させることにより加熱コイルの形状を安定化させることができる。特にテープ状の織布もしくは不織布を用いた場合、撚り線の外周の一部または全体を容易に巻回できるので取り扱いが容易であり、かつ安定した絶縁層を設けることができる。なお、ゴムまたは樹脂は上述のものと同種のものであれば使用できる。
【００１５】
また、予め熱を加え、撚り線自体が有している揮発成分を発散させて低減した
後、撚り線の外周に絶縁材４１を設け、さらにその外側に接着層である第２の絶縁材５１を設けるようにしてもよい。ここでいう接着層は融着層を含む。この構成の巻線５０を巻回後、加熱することによりコイル６１の隣り合う巻線が固着し形状の安定したコイル６１を得ることができる。
この他、第２の絶縁材として熱収縮テープを用いてもよい。すなわち、撚り線に熱収縮テープを巻回後、加熱することによりテープが収縮し撚り線を締め付け、コイル６１を安定にした形状にすることができる。
【００１６】
次に、図７に示すように形成された誘導加熱用のコイル６１のコイルリード部６３、８３と、図３に示すそれぞれの外部接続用の端子部６５、８５とを、以下に詳しく説明する構成によって接続する。この接続を、図１から図３、図８から図１１を参照して説明する。
図３はコイル保持部材６０に取り付けられた端子固定部６２の斜視図である。端子固定部６２はコイル保持部材６０と同じ耐熱樹脂製であり、コイル保持部６０と一体に形成してもよい。コイル６１の両端部のコイルリード部６３及び８３は、それぞれの端子部６５及び８５に接続され、各端子部６５、８５は端子固定部６２に固定される。
【００１７】
図１及び図２を参照して、例えば巻線３０の図７に示すコイルリード部８３と端子部８５との接続について説明する。図１の（ａ）は端子部８５の斜視図である。図１の（ｂ）は端子部８５に形成されためねじ部８７及び突出部９９を示す断面図である。端子部８５は、黄銅など電気的良導体の板厚が約０．８ｍｍの金属板により形成されている。図において、端子部８５の右端部には、端子部８５の一部分を折り曲げて円弧状に形成した接続部２が設けられている。接続部２の円弧状部の内径は、コイルリード部８３の外径より若干大きく形作られている。コイルリード部８３の先端部５〜１０ｍｍのコイルリード端部８４を接続部２の円弧状部内に挿入し、接続部２を図８に示す接続装置２０によって接続する。接続装置２０はエアシリンダなどによる加圧駆動機構２１を有し、上部電極２２を矢印２４に示す方向に移動させて、固定下部電極２３との間に置いた被加工物に
所定の加圧力を加えることができる。図９の（ａ）は上部電極２２の形状を示し、同（ｂ）は下部電極２３の形状を示す斜視図である。銅製の上部電極２２は下面に突起部２２ａを有している。同じく銅製の下部電極２３は上面に突起部２３ａを有している。
【００１８】
図１に示す端子部８５の接続部２を図１０に示すように上部電極２２と下部電極２３との間に置く。次に図１１に示すように上部電極２２を矢印２４で示す方向に移動させて加圧する。加圧を開始すると同時に上部電極２２と下部電極２３との間に交流又は直流の電流を流す。電流は、上部電極２２から接続部２を経て下部電極２３へ流れる。この電流により接続部２にジュール熱が発生する。接続部２に発生した熱はコイルリード端部８４に伝わり、絶縁材３１及びすべての素線２５（図４）を加熱する。絶縁材３１及び素線２５の温度が上昇すると、絶縁材３１及び各素線２５を被覆している絶縁材が溶融して液化する。この状態で上部電極２２は加圧を継続しているので、溶融した第２の絶縁材３１、４１、５１と各素線２５を被覆している第１の絶縁材である樹脂は上部電極２２と下部電極２３で挟まれている領域から外部へ押し出され溶融物８３ａが図２に示すように接続部２の端面の付近に溜まる。その結果各素線２５はその導体が露出した状態となり、各導体は互いに接触する。同時に導体の一部は接続部２にも接触する。これによりコイルリード部８３において、各素線２５の導体は直接または他の導体を介して端子部８５に電気的に接続される。接続装置２０における上部電極２２の加圧力は、好ましくは約２０００Ｎ（Ｎ：ニュートン）又はそれ以上であり、電流は好ましくは直流の３５００Ａである。また、電流の印加時間は１〜３秒である。上記の方法で接続した接続部２の形状は図２に示すようになり、上部電極２２の突起部２４で押圧されて凹形の圧接部８６が形成される。
【００１９】
図１１に示すように、接続装置２０の上部電極２２と下部電極２３との間に挟んだ金属製の接続部２を加圧しつつ通電するとき、それぞれの突起部２２ａと２３ａが接続部２１に接触する。従って上部電極２２と下部電極２３と接続部２との接触面積が、突起部２２ａ、２３ａの面積で規定される所定値になる。接触面
積が所定値であるので、一定の電流（３５００Ａ）を流したときの発熱量が設計上ほぼ一定となり、巻線８５と接続部２との安定した接続加工を行うことができる。
【００２０】
以上のように、本実施例によれば、第１の絶縁材で導体を被覆した素線２５を複数本束ねて撚り線を形成する素線の径を０．０５ｍｍときわめて細くし、また素線個々の絶縁厚さを１００μｍと薄くしている。これにより、素線の本数を１６００本と多くしても、巻線の直径を約３．５ｍｍと小さくすることができる。
また、図４に示す巻線３０では、撚り線の外面を第２の絶縁材３１で覆っている。また図６に示す巻線５０では、撚り線の外面を第２の絶縁材４１及び５１で覆っているので、巻線３０又は５０を所定の形状に所定の巻回数で巻回してコイル６１を形成する際に、第２の絶縁材 ３１、４１、５１が保護膜となる。そのため巻線作業時に各素線２５に不均等な力が働き部分的に撚りが戻ったり破断したりすることがない。また第１の絶縁被膜に傷が付きにくく、品質が安定すると同時に巻回作業も行いやすくなる。
【００２１】
また図１の（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂等の熱により溶融する絶縁材の被覆を有する細い素線２５の撚り線を熱可塑性樹脂の絶縁材３１で被覆した巻線３０の両コイルリード端部６４、８４を、それぞれの端子部６５、８５に加熱と同時に圧接して接続するので、事前に第２の絶縁材３１及び各素線２５の第１の絶縁材である被覆樹脂を除去する必要がない。従って巻線３０と端子部６５、８５との接続が極めて簡単に短時間で行える。半田付けを要しないので熟練者を必要としない。また被覆除去のための薬液処理を要しないので、残留薬液により導線が障害をうけることはない。図３に示すコイルリード部６３と端子部６５との接続も、前記コイルリード部８３と端子部８５との接続と同様の工程で行われる。以上の説明では、図４に示す巻線３０と端子部６５、８５との接続について説明したが、図５及び図６に示す巻線４０及び５０と、端子部６５、８５との接続についても同様にして行われる。
【００２２】
次に端子部６５及び８５の、図３に示す端子固定部６２への取付けについて、図２及び図３を参照して説明する。端子部６５と８５は、端子固定部６２に取り付けたとき中心線Ｃに対して対称な形状になされている点を除けば、実質的に同じ構成を有する。以下の説明では、図２及び図３における図の見易さに応じて、適宜端子部６５又は端子部８５について説明するが、端子部６５の説明は端子部８５にも適用され、かつ端子部８５の説明は端子部６５にも適用される。図２において、端子部８５は、中央部にめねじ部８７を有し、左端部に切起し部４を有している。めねじ部６７、８７は、図１の（ｂ）に示すように、ねじ山を内面に設けた円筒状の突出部９９を有している。端子固定部６２には、端子固定部６２の上面６２ａとの間に、端子部６５、８５のめねじ部６７、８７の突出部９９を含む高さ（厚み）より若干大きい間隙を有する爪状部８９、９０、９１を設けている。
【００２３】
例えば、端子部６５を端子固定部６２に取り付けるときは、端子部６５を、図の矢印９４の方向に前記爪状部８９、９０下方の間隙に挿入する。端子部６５を同方向にさらに押し込むと、切り起こし部４の上面は、爪状部９１の下端に当接しながら、切り起こし部４が少し下方に弾性変形しながら入り込む。めねじ部６７の突出部９９が端子固定部６２の上面６２ａに設けられた孔（図示せず）に入り込むと、切り起こし部４の上面は下方に移動し、爪状部９１の下端に当接しなくなる。この状態で、端子部６５は、上方向の移動が切り起こし部４と爪状部９１により規制され、横方向の移動はめねじ部８７の突出部９９と端子固定部６２の上面６２ａの孔により規制される。
以上のようにして、端子部６５は、端子固定部６２に固定されるので、端子部６５の位置を規制するために別の部品を必要としない。従ってコストを削減することができるとともに端子部６５の取付作業も容易になる。
【００２４】
図１に示すように、端子部８５は、巻線３０、４０または５０のコイルリード部８３を加熱・圧接して電気接続するための接続部２、接続部２に連設された巻線保持部１００、及び巻線保持部１００に取り付けられるコイルリード部８３にほぼ垂直な方向に連設された曲げ部１０１とを有している。曲げ部１０１にはめねじ部８７が形成されている。コイルリード部８３は巻線保持部１００と略同方向に配置される。
図３において、端子部６５に、外部につながる配線用のコネクタ１２０を接続するときは、めねじ部６７におねじ９６を用いて締め付ける。なお、めねじ部６７は単なる孔でも良い。この場合には、めねじ部６７のねじ山の代わりにナットを用いて締め付け固定することになる。
【００２５】
このように、端子部６５が、コイル保持部材６０に固定あるいは一体で形成された端子固定部６２によって保持されるので、コイル６１のリード部６３、８３を短くできる。コネクタ１２０によりインバータ等の、コイル６１に高周波電流を供給する装置に接続する作業が容易になる。コイルリード部８３は巻線保持部１００と略同方向に引き出されるので、組み立て時あるいは組み立て後、コイルリード部８３が巻線保持部１００に載置される状態となり、垂れ下がったりしないので接続部２の近傍のコイルリード部８３の素線に大きな屈曲力が加わるのを防止できる。また、巻線保持部１００に取り付けられるコイルリード部８３にほぼ垂直な方向に連設された曲げ部１０１にはめねじ部８７を有するので、外部配線用のコネクタ１２０を端子部８５のめねじ部８７に接続する際にコイルリード部８３が邪魔にならず配線作業が容易である。なお、曲げ部１０１は巻線保持部１００にほぼ垂直に、即ちコイルリード部８３にほぼ垂直な方向に連設されているが、これに限定されるものではなく、非直線的に曲げられて連設されていれば同様の効果を生ずる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の実施例で詳細に説明したように、本発明によれば、アルミニウムと同等以上の導電率を有する高導電率かつ非磁性の被加熱体を誘導加熱するのに適した、高周波損失による発熱が大幅に抑制され、製造が容易で低価格かつ品質の安定した誘導加熱用コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明の実施例の誘導加熱用コイルの端子部とコイルリード部との接続前の状態を示す斜視図
（ｂ）は図１のｂ−ｂ断面図
【図２】 本発明の実施例の誘導加熱用コイルの端子部とコイルリード部との接続後の状態を示す斜視図
【図３】 本発明の実施例の誘導加熱用コイルのコイル、コイル保持部材、端子部、端子固定部の構成を示す斜視図
【図４】 本発明の誘導加熱用コイルの実施例に用いる第１の例の巻線の断面図
【図５】 本発明の誘導加熱用コイルの実施例に用いる第２の例の巻線の断面図
【図６】 本発明の誘導加熱用コイルの実施例に用いる第３の例の巻線の断面図
【図７】 本発明の実施例におけるコイルの平面図
【図８】 本発明の実施例の端子部とコイルリード部との接続に用いる接続装置の側面図
【図９】 （ａ）は図８に示す接続装置の上部電極の斜視図
（ｂ）は同下部電極の斜視図
【図１０】 本発明の実施例における加熱及び加圧工程開始前の状態を示す斜視図
【図１１】 本発明の実施例における加熱及び加圧工程中の状態を示す斜視図
【符号の説明】
２ 接続部
４ 切起こし部
２０ 接続装置
２２ 上部電極
２３ 下部電極
２５ 素線
３０、４０、５０ 導線
３１、４１、５１ 絶縁材（第２の絶縁材）
３２、４２、４３ 撚り線
６０ コイル保持部材
６１ コイル（コイル部）
６２ 端子固定部
６３、８３ コイルリード部
６４、８４ コイルリード端部（コイル部の端末）
６５、８５ 端子部
６６、８６ 圧接部
６７、８７ めねじ部（端子部）
８９、９０、９１ 爪状部（加熱コイル保持部材）
９９ 突出部（めねじ部）
Claims (3)
- 第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回したコイル部、
電流を流すことによるジュール熱により発熱すると同時に前記コイル部の端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより前記導体と電気接続を保って前記コイル部の端末に固定した外部接続用の端子部、及び
前記コイル部及び前記端子部を保持するためのコイル保持部材、を備え、
前記端子部は、前記コイル部のコイルリード部端末を加熱と同時に加圧して前記導体と電気接続するための接続部、前記接続部に対して前記コイルリード部と略同方向になるように連設された巻線保持部、及び前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部又は孔が設けられた曲げ部
を有するとともに、前記コイル保持部材に設けられた間隙に挿入され前記曲げ部を連設した方向に押し込まれると前記コイル保持部材に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、かつ前記コイルリード部は、前記端子部が前記コイル保持部材に取り付けられると前記巻線保持部に載置される状態となる誘導加熱用コイル。 - 第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回したコイル部、
電流を流すことによるジュール熱により発熱すると同時に前記コイル部の端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより前記導体と電気接続を保って前記コイル部の端末に固定した外部接続用の端子部、及び
前記コイル部及び前記端子部を保持するためのコイル保持部材、を備え、
前記端子部は、前記コイル部のコイルリード部端末を加熱と同時に加圧して前記導体と電気接続するための接続部、前記接続部に対して前記コイルリード部と略同方向になるように連設された巻線保持部、前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部が設けられた曲げ部、及び前記コイル保持部材に形成された前記端子部を取り付ける端子固定部を備え、前記端子部は、前記めねじ部にねじ山を内面に形成した突出部を有するとともに、前記端子固定部に取り付けられたとき前記めねじ部の突出部が前記端子固定部の上面の孔に入り込むことにより横方向の移動を規制される請求項１に記載の誘導加熱用コイル。 - 第１の絶縁材で導体を被覆した素線を複数束ねて撚り合わせた撚り線の外面を第２の絶縁材で覆って形成した巻線を所定の形状に所定の巻数で巻回してコイル部を形成する工程、
電流を流すことによるジュール熱により発熱すると同時に前記コイル部のコイルリード部端末を加圧して前記第１の絶縁材及び第２の絶縁材を溶融させ前記導体と圧接することにより前記導体と電気接続を保って前記コイルリード部端末と外部接続用の端子部を接続する工程、
及び前記コイル部を保持するためのコイル保持部材に形成された端子固定部に、前記端子部を固定する工程を有し、
前記端子部は、前記接続部に連設された巻線保持部と前記巻線保持部に対して前記コイルリード部と異なる方向に曲げて連設されかつめねじ部又は孔が設けられた曲げ部とが形成されるとともに、前記端子固定部に設けられた間隙に挿入され前記曲げ部を連設した方向に押し込まれると前記端子固定部に設けられた爪状部の下端に前記端子部の端部に設けられた切り起こし部の上面が当接することによりその上方向の移動が規制され、
前記コイルリード部端末と前記端子部を接続する工程において、前記コイルリード部を前記接続部から前記巻線保持部と実質的に同じ方向に引き出すように接続し、かつ前記コイルリード部は、前記端子部が前記コイル保持部材に取り付けられると前記巻線保持部に載置される状態となるようにした誘導加熱用コイルの製造方法。
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