(57)【要約】  断面輪郭が非円形の９本の金属被覆銅線（４）が集合して全体の断面輪郭が角形になった集合線（１１）と、第１絶縁被覆（１）と、第２絶縁被覆（２）と、第３絶縁被覆（３）とを具備し、金属被覆銅線（４）は、銅線（４ａ）の外周に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆（４ｂ）を形成したものである。銅線（４ａ）の代わりに銅合金線またはアルミ線またはアルミ合金線を用いてもよい。直流から高周波までの広帯域で平均的に損失を小さく出来る。
2012131934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅線または銅合金線またはアルミ線またはアルミ合金線の外周に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆を形成した断面輪郭が非円形の金属被覆導線が複数本、集合して、全体の断面輪郭が略角形または略円形になった集合線と、前記集合線の外周を被覆する第一絶縁被覆とを具備したことを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁電線において、前記集合線が、１本以上の裸銅線または裸銅合金線または裸アルミ線または裸アルミ合金線を含むことを特徴とする絶縁電線。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の絶縁電線において、前記集合線が、１本以上のエナメル被覆線を含むことを特徴とする絶縁電線。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の絶縁電線であって、前記第１絶縁被覆の外周に第２絶縁被覆を形成し、前記第２絶縁被覆の外周に第３絶縁被覆を形成したことを特徴とする絶縁電線。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の絶縁電線であって、前記絶縁被覆を樹脂押出しにより形成したことを特徴とする絶縁電線。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の絶縁電線を巻回したことを特徴とするコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁電線およびコイルに関し、さらに詳しくは、直流から高周波までの広帯域で平均的に損失が小さい絶縁電線およびコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、断面輪郭が非円形の複数本の導線が、隣接する導線同士がエナメル層で絶縁される配列で、集合し、全体の輪郭が円形になった集合線と、その集合線の外周に絶縁テープを巻回してなる絶縁被覆とを具備した絶縁電線およびその絶縁電線を用いたコイルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７７０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
単導線の絶縁電線を用いたコイルは、直流から数ｋＨｚ程度までの帯域での損失は小さいが、それよりも高い帯域では近隣ターンからの磁界による渦電流が流れるため損失が大きくなってしまう。
他方、上記従来の絶縁電線を用いたコイルは、単導線の絶縁電線を用いたコイルに比べると渦電流が流れにくくなるため、数ｋＨｚ程度よりも高い帯域では損失が小さくなる。ところが、同じ線径ではエナメル層の分だけ直流抵抗値が増加するため、低い帯域では損失が大きくなってしまう。
しかし、例えばモータ用コイルでは、起動時より高速回転時まで、すなわち、直流から高周波まで、平均的に損失の小さいことが求められている。また、スイッチング電源用チョークコイルでは、直流とリップル電流とが重畳されて流れるため、やはり直流から高周波まで、平均的に損失が小さいことが求められている。
そこで、本発明の目的は、直流から高周波までの広帯域で平均的に損失が小さい絶縁電線および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】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、銅線または銅合金線またはアルミ線またはアルミ合金線の外周に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆を形成した断面輪郭が非円形の金属被覆導線が複数本、集合して、全体の断面輪郭が略角形または略円形になった集合線と、前記集合線の外周を被覆する第一絶縁被覆とを具備したことを特徴とする絶縁電線を提供する。
上記第１の観点による絶縁電線では、銅線または銅合金線またはアルミ線またはアルミ合金線よりも４倍以上高抵抗である錫系または亜鉛系（錫亜鉛合金は両方の系に含まれる）の金属被覆が銅線または銅合金線またはアルミ線またはアルミ合金線の間に介在する集合線を用いるため、渦電流を抑制でき、同じ線径の単導線に比べて高周波での損失を低減することが出来る。また、この金属被覆はエナメル層のような絶縁体でないため直流抵抗値の増加が小さく、従来のエナメル層を用いた絶縁電線およびコイルに比べて同じ線径なら低周波での損失を低減することが出来る。すなわち、直流から高周波までの広帯域で平均的に損失を小さくすることが出来る。
また、錫系や亜鉛系の金属被覆は半田付けが容易であり、従来のエナメル層を用いた絶縁電線に比べて半田付け性能が改善され、コイル製造時のコスト低減や信頼性にも有利である。
さらに、錫系または亜鉛系の金属被覆の表面には厚さ数十ｎｍの非常に緻密な酸化膜が自然生成されるので、酸化膜は部分的に製造時に破れるが、その他の部分においてはその酸化膜によりガス等に対する銅線または銅合金線またはアルミ線またはアルミ合金線の耐腐食性を向上することが出来る（製造時の圧縮・伸張工程で酸化膜は部分的に破れ、金属被覆導線間の接触面において金属同士が接合し導通がある）。
なお、全体の断面輪郭を略角形（角形から丸みを帯びた角形までを含む）にすると、巻線した時の線間の空隙を少なくすることが出来る利点がある。一方、全体の断面輪郭を略丸形（円形から歪んだ円形までを含む）にすると、集合線の外周をテープ巻きで被覆しやすくなる。
また、アルミ線またはアルミ合金線を選択した場合は、銅線や銅合金線に比べて軽い電線を得ることが出来る。【０００６】
全体の断面輪郭を略角形にするには、複数本の線を略角形ダイスを通して圧縮した後に撚らずに平行に束ね、直後に第一絶縁被覆を形成して製造することで得られる。撚った場合よりも仕上がり外径を小さくでき、また、線長も短縮できるので直流抵抗を低減できる。また、撚り加工工程を必要としないので、生産性を向上でき、製造コストを低減することが出来る。
全体の断面輪郭を略円形にするには、複数本の線を略円形ダイスを通して圧縮した後に平行に束ねても製造できるが、圧縮した後に適度なピッチ（例えば層心径の３０倍以下）で撚りを掛けることで良好な可撓性を持たせることが出来る。また、撚ることにより集合線がバラバラにならないので、第一絶縁被覆を形成する工程の前に一旦ボビンに巻き取ることができ、すなわち集合線の圧縮・撚り工程とその後の絶縁被覆形成工程を分けることができる。
集合線を構成する線数は、高周波特性向上の観点から４本以上とすることが好ましい。また、集合線の製造に略円形ダイスを用いて圧縮する場合は、圧縮性の観点から１１本以下とすることが好ましい。【０００７】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による絶縁電線において、前記集合線が、１本以上の裸銅線または裸銅合金線または裸アルミ線または裸アルミ合金線を含むことを特徴とする絶縁電線を提供する。
上記第２の観点による絶縁電線では、銅断面積または銅合金断面積またはアルミ断面積またはアルミ合金断面積が増えるため、直流から低周波数帯域を重視する用途に有用である。
また、集合線の中心部では裸銅線または裸銅合金線または裸アルミ線または裸アルミ合金線同士が隣接しないように配列すれば、中心部では銅線または銅合金線またはアルミ線またはアルミ合金線間に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆が介在し渦電流を抑制するので、損失低減効果を大きく出来る（コイルの近隣ターンあるいはコアギャップや近くの交番磁気回路等からの磁界による渦電流を中心部で抑制した方が、周縁部で抑制するよりも、損失低減効果が大きくなる）。【０００８】
第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点による絶縁電線において、前記集合線が、１本以上のエナメル被覆線を含むことを特徴とする絶縁電線を提供する。
上記第３の観点による絶縁電線では、エナメル被覆線の部分で渦電流を完全に遮断できるから、高周波数帯域を重視する用途に有用である。
また、集合線の中心部にエナメル線を配列すれば、中心部でエナメル線が渦電流を阻止するので、損失低減効果を大きく出来る（コイルの近隣ターンあるいはコアギャップや近くの交番磁気回路等からの磁界による渦電流を中心部で阻止した方が、周縁部で阻止するよりも、損失低減効果が大きくなる）。
さらに、集合線の最外層にはエナメル線が無いように配列すれば、半田付け性能の改善効果を維持できる。【０００９】
第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点による絶縁電線であって、前記第１絶縁被覆の外周に第２絶縁被覆を形成し、前記第２絶縁被覆の外周に第３絶縁被覆を形成したことを特徴とする絶縁電線を提供する。
上記第４の観点による絶縁電線では、絶縁被覆が３層以上であるため、安全規格で定める強化絶縁電線とみなされ、スイッチング電源等に使用される高周波トランスに使用した場合、一次・二次間に絶縁隔壁を設ける必要がなくなるなど、高周波トランスの小型化などにも寄与しうる。【００１０】
第５の観点では、本発明は、前記第１から前記第４のいずれかの観点による絶縁電線であって、前記絶縁被覆を樹脂押出しにより形成したことを特徴とする絶縁電線を提供する。
上記第５の観点による絶縁電線では、絶縁テープ巻回に比べて生産性を向上できる。【００１１】
第６の観点では、本発明は、前記第１から前記第５のいずれかの観点による絶縁電線を巻回したことを特徴とするコイルを提供する。
上記第６の観点によるコイルでは、直流から高周波までの広帯域で平均的に損失を小さくすることが出来る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の絶縁電線およびコイルによれば、直流から高周波までの広帯域で平均的に損失を小さく出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る絶縁電線を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】実施例１に係る絶縁電線を製造するための線束を示す断面図である。
【図４】実施例１に係るコイルを示す斜視図である。
【図５】実施例１に係るコイルの周波数特性を示すグラフである。
【図６】実施例２に係る絶縁電線を示す断面図である。
【図７】実施例３に係る絶縁電線を示す断面図である。
【図８】実施例４に係る絶縁電線を示す断面図である。
【図９】実施例５に係る絶縁電線を示す側面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ’断面図である。
【図１１】実施例５に係る絶縁電線を製造するための線束を示す断面図である。
【図１２】実施例５に係るコイルの周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１５】
−実施例１−
図１は、実施例１に係る絶縁電線１０１を示す側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。
この絶縁電線１０１は、断面輪郭が非円形の９本の金属被覆銅線４が平行に集合して全体の断面輪郭が略角形になった集合線１１と、押出しにより集合線１１の外周を樹脂被覆してなる第１絶縁被覆１と、押出しにより第１絶縁被覆１の外周を樹脂被覆してなるに第２絶縁被覆２と、押出しにより第２絶縁被覆２の外周を樹脂被覆してなる第３絶縁被覆３とを具備してなる。
金属被覆銅線４は、銅線４ａの外周に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆４ｂを形成したものである。
【００１６】
図３は、例えば、外径０．６３ｍｍの断面輪郭が円形の銅線４ａ’の外周に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆４ｂ’を厚さ１μｍ以下で電気めっきした中心線４’の周りに、外径０．３９ｍｍの断面輪郭が円形の銅線４ａ”の外周に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆４ｂ”を厚さ１μｍ以下で電気めっきした外層線４”を８本沿わせ、平行に集合させた集合線１１’を示している。
この集合線１１’を、口径１．０ｍｍの角形ダイスを通して圧縮・伸張して、集合線１１を製造し（圧縮・伸張工程）、その集合線１１の外周に押出しにより樹脂被覆を３段階に行う（押出し被覆工程）ことにより、１ｍｍ角の絶縁電線１０１を連続的に製造することが出来る。
なお、ダイスを通す際の熱により、あるいは、別個に加熱することにより、金属被覆４ｂ’および金属被覆４ｂ”を溶融し、冷却して、線同士を融着させることが好ましい。
【００１７】
図４は、絶縁電線１０１をコア２１の周りにソレノイド状に巻回してなるコイル２０を示す斜視図である。
コア２１は、直径２０ｍｍの鉄心である。
コイル２０のターン数は、２０ターンである。
【００１８】
図５のａは、図４に示すコイル２０の銅損のみの周波数−抵抗値特性である。
抵抗値は、外径１ｍｍの丸単線（ＤＣＲ基準）を用いた以外は同構造のコイルの直流抵抗値に対する相対値で表している。
図５のｂに、金属被覆４ｂの代わりにエナメル被覆を用いた以外は同構造のコイルの周波数−抵抗値特性を示す。
図５のｃに、絶縁電線１０１の代わりに１ｍｍ角の単線を用いた以外は同構造のコイルの周波数−抵抗値特性を示す。
また、図５のｆに、外径１ｍｍの丸単線（ＤＣＲ基準）を用いた以外は同構造のコイルの周波数−抵抗値特性を示す。
実施例１のコイル２０が、直流から高周波までの広帯域で平均的に損失を小さく出来ることが判る。例えば、４８極モータでは、３０００ｒｐｍ〜９０００ｒｐｍで１．２ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚの高周波になるが、１．２ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚでは、実施例１のコイル２０が最も損失が小さくなることが判る。
【００１９】
−実施例２−
図６は、実施例２に係る絶縁電線１０２を示す断面図である。
この絶縁電線１０２は、実施例１の絶縁電線１０１の最外層の金属被覆銅線４を１つ飛ばしに裸銅線５に置換したものである。１２は、集合線である。
この絶縁電線１０２は、実施例１の絶縁電線１０１に比べて、低い周波数帯域での特性に優れている。
【００２０】
−実施例３−
図７は、実施例３に係る絶縁電線１０３を示す断面図である。
この絶縁電線１０３は、実施例１の絶縁電線１０１の中心部の金属被覆銅線４をエナメル被覆銅線６に置換したものである。６ｂは、エナメル被覆である。１３は、集合線である。
この絶縁電線１０３は、実施例１の絶縁電線１０１に比べて、高い周波数帯域での特性に優れている。
【００２１】
−実施例４−
図８は、実施例４に係る絶縁電線１０４を示す断面図である。
この絶縁電線１０４は、実施例１の絶縁電線１０１よりも丸みを帯びた角形にしたものである。これは、ダイスの形状を変えることにより製造できる。
この絶縁電線１０４は、実施例１の絶縁電線１０１に比べて、第１絶縁被覆１と第２絶縁被覆２と第３絶縁被覆３とを絶縁テープの巻回により構成する場合に、絶縁テープを巻回しやすくなる。
【００２２】
−実施例５−
図９は、実施例５に係る絶縁電線２０１を示す側面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ’断面図である。
この絶縁電線２０１は、断面輪郭が非円形の７本の金属被覆銅線４が平行に集合して全体の断面輪郭が略円形になった集合線１１と、押出しにより集合線１１の外周を樹脂被覆してなる第１絶縁被覆１と、押出しにより第１絶縁被覆１の外周を樹脂被覆してなるに第２絶縁被覆２と、押出しにより第２絶縁被覆２の外周を樹脂被覆してなる第３絶縁被覆３とを具備してなる。
金属被覆銅線４は、銅線４ａの外周に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆４ｂを形成したものである。
【００２３】
図１１は、例えば、外径０．４ｍｍの断面輪郭が円形の銅線４ａ’の外周に錫または錫合金または亜鉛または亜鉛合金の金属被覆４ｂ’を厚さ１μｍ以下で電気めっきした金属被覆線４’を７本、平行に集合させた集合線１１’を示している。
この集合線１１’を、口径１．０ｍｍの円形ダイスを通して圧縮・伸張して、集合線１１を製造し（圧縮・伸張工程）、その集合線１１の外周に押出しにより樹脂被覆を３段階に行う（押出し被覆工程）ことにより、外径１ｍｍの絶縁電線２０１を連続的に製造することが出来る。
【００２４】
図１２のｄは、絶縁電線２０１を用いる以外は図４に示すコイル２０と同構造のコイルの銅損のみの周波数−抵抗値特性である。
抵抗値は、外径１ｍｍの丸単線（ＤＣＲ基準）を用いた以外は同構造のコイルの直流抵抗値に対する相対値で表している。
図１２のｅに、金属被覆４ｂの代わりにエナメル被覆を用いた以外は同構造のコイルの周波数−抵抗値特性を示す。
また、図１２のｆに、外径１ｍｍの丸単線（ＤＣＲ基準）を用いた以外は同構造のコイルの周波数−抵抗値特性を示す。
図１２のｄに示す実施例５のコイルが、直流から高周波までの広帯域で平均的に損失を小さく出来ることが判る。例えば、４８極モータでは、３０００ｒｐｍ〜９０００ｒｐｍで１．２ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚの高周波になるが、１．２ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚでは、実施例５のコイルが最も損失が小さくなることが判る。
【００２５】
−実施例６−
実施例５の絶縁電線２０１の最外層の金属被覆銅線４を１つ飛ばしに裸銅線５に置換してもよい。その場合、実施例５の絶縁電線２０１に比べて、低い周波数帯域での特性に優れたものになる。
【００２６】
−実施例７−
実施例５の絶縁電線２０１の中心部の金属被覆銅線４をエナメル被覆銅線に置換してもよい。その場合、実施例５の絶縁電線２０１に比べて、高い周波数帯域での特性に優れたものになる。
【００２７】
−実施例８−
実施例５の絶縁電線２０１よりも歪んだ円形にしてもよい。これは、ダイスの形状を変えることにより製造できる。
【００２８】
−実施例９−
実施例１〜実施例８の銅線の代わりに銅合金線を用いてもよい。
【００２９】
−実施例１０−
実施例１〜実施例８の銅線の代わりにアルミ線を用いてもよい。
【００３０】
−実施例１１−
実施例１〜実施例８の銅線の代わりにアルミ合金線を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の絶縁電線およびコイルは、モータやスッチング電源用トランスなどに利用することが出来る。
【符号の説明】
【００３２】
１                        第１絶縁被覆
２                        第２絶縁被覆
３                        第３絶縁被覆
４                        金属被覆銅線
４ａ，４ａ’，４ａ”      銅線
４ｂ，４ｂ’，４ｂ”      金属被覆
５                        裸銅線
６                        エナメル被覆銅線
６ｂ                      エナメル被覆
１１，１１’              集合線
２０                      コイル
２１                      コア
１０１〜１０４，２０１    絶縁電線
【図１】
2012131934.tif 000003
【図２】
2012131934.tif 000004
【図３】
2012131934.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012131934.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012131934.tif 000011
【図１０】
2012131934.tif 000012
【図１１】
2012131934.tif 000013
【図１２】
2012131934.tif 000014
【国際調査報告】
2012131934.tif 000015
2012131934.tif 000016
2012131934.tif 000017
2012131934.tif 000018