(57)【要約】【課題】  渦電流損失の低減と軽量化を両立可能なコイル用線材およびこれを用いたコイル構造を提供する。【解決手段】  線材１は、複数の素線３ａ、３ｂと絶縁被覆５等から構成される。素線３ａと素線３ｂは、互いに導電率の異なる金属で構成される。例えば、素線３ａは銅または銅合金で構成され、素線３ｂはアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。素線３ａ、３ｂの間には、介在層７が形成される。素線３ａ、３ｂは、互いに略同一幅の略矩形断面形状である。線材１は、素線３ａ、３ｂが厚み方向に複数積層されて、全体として略矩形断面形状となる。この際、適切なアルミニウムの積層条件となるように、アルミニウムと銅とを積層させることで、軽量であり、コストも低減可能であり、抵抗増大の影響も小さいコイル用線材を得ることができる。【選択図】図１
2014112506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル用の線材であって、
第１の素線と、前記第１の素線の導電率とは異なる導電率を有する材質からなる第２の素線と、を具備し、
前記第１の素線の導電率が、前記第２の素線の導電率よりも高く、前記第１の素線の比重が、前記第２の素線の比重よりも大きく、
前記第１の素線と、前記第２の素線は略同一幅の、略矩形断面形状であり、
前記第１の素線と前記第２の素線とが積層されて構成されることを特徴とするコイル用線材。
【請求項２】
前記第１の素線と前記第２の素線の間には、前記第１の素線および前記第２の素線よりも低導電率の介在層が形成されることを特徴とする請求項１記載のコイル用線材。
【請求項３】
前記第１の素線は、銅または銅合金であり、前記第２の素線はアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項２に記載のコイル用線材。
【請求項４】
前記介在層はアルマイト層であることを特徴とする請求項３記載のコイル用線材。
【請求項５】
積層された各層の最外層には前記第１の素線が配置されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のコイル用線材。
【請求項６】
前記第１の素線同士が隣り合うように積層されず、前記第１の素線は前記第２の素線と隣り合うように積層されることを特徴とする請求項４記載のコイル用線材。
【請求項７】
前記介在層が、エナメルであることを特徴とする請求項２記載のコイル用線材。
【請求項８】
前記介在層が、接着剤であることを特徴とする請求項２記載のコイル用線材。
【請求項９】
前記介在層が、酸化被膜であることを特徴とする請求項２記載のコイル用線材。
【請求項１０】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が２であり、前記第２の素線の厚みが、全厚の３７％〜８２％であることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載のコイル用線材。
【請求項１１】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が３あり、前記第２の素線の厚みが、全厚の２５％〜５９％であることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載のコイル用線材。
【請求項１２】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が４であり、前記第２の素線の厚みが、全厚の１９％〜４５％であることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載のコイル用線材。
【請求項１３】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が５であり、前記第２の素線の厚みが、全厚の１３％〜３５％であることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載のコイル用線材。
【請求項１４】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が６であり、前記第２の素線の厚みが、全厚の１３％〜２９％であることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載のコイル用線材。
【請求項１５】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が７であり、前記第２の素線の厚みが、全厚の１２％〜２４％であることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載のコイル用線材。
【請求項１６】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が８であり、前記第２の素線の厚みが、全厚の１２％〜１９％であることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載のコイル用線材。
【請求項１７】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が９であり、前記第２の素線の厚みが、全厚の１２％〜１５％であることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載のコイル用線材。
【請求項１８】
コイル構造であって、
コイルコアと、
前記コイルコアに巻き付けられた巻き線と、
を具備し、
前記巻き線は、銅または銅合金からなる第１の素線と、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第２の素線とが積層されて構成され、
前記第１の素線と前記第２の素線は略同一幅の略矩形断面形状であり、
前記第２の素線の表面にはアルマイト層が形成され、前記第１の素線と前記第２の素線とは、前記アルマイト層を介して積層されることを特徴とするコイル構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等に用いられるモータ用のコイル構造およびこれに用いられるコイル用線材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車等に用いられるモータ用のコイルには、高周波電流が流される。図６（ａ）は、コイル１０を示す図である。コイル１０は、コイルコア１３の外周に巻き線１１が巻き付けられて構成される。
【０００３】
図６（ｂ）は、図６（ａ）のＩ−Ｉ線断面図であり、巻線１１の断面に流れる電流密度分布の概念図である。また、図７は図６（ｂ）のＪ部拡大図である。巻線１１は、略矩形断面形状である。このようにすることで、隙間なく巻線１１をコイルコア１３に巻付けることができるため、モータを小型化することができる。
【０００４】
図７に示すように、巻線１１には、電流が集中する部位（図中Ｋ部）と、電流があまり流れない非集中部（図中Ｌ）が生じる。これは、巻線１１に交流電流を流す場合、当該巻線１１には、巻線１１に鎖交する磁束によって巻き線内部に渦電流が発生するためである。
【０００５】
図８（ａ）は、巻線１１の厚み方向に対する電流の流れ方を示す図である。巻線１１を直線上に伸ばした状態では、厚み方向に流れる電流（図中Ｍ、Ｎ）は略一定である。一方、図８（ｂ）に示すように、巻線１１をコイルコア１３に巻き付けた状態で高周波電流を流すと、渦電流（図中Ｏ）が生じる。したがって、この渦電流の影響により、巻線１１に流れる電流は、図８（ｃ）に示すように、厚み方向で分布を持ち、一方の表面近傍において電流が集中し、他方の表面で電流が流れにくくなる（図中Ｐ、Ｑ）。
【０００６】
このように、渦電流の影響によって、巻線１１の交流抵抗が増加する。このため、コイルの高効率化の妨げとなる。このような渦電流の影響を小さくする方法としては、導体断面を複数に分割する方法がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２８８０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような渦電流損失は、以下の式（スタインメッツの実験式）で与えられる。
渦電流損失（ｗ）＝ｋｅ・（ｔｆＢｍ）２／ρ
但し、ｋｅ：比例定数、ｔ：導体厚さ、ｆ：周波数、Ｂｍ：磁束密度、ρ：体積抵抗率。
【０００９】
したがって、渦電流損失を低減するためには、導体の厚さを薄くする方法が有効である。このため、特許文献１のように、導体個々の厚さを薄くすることで、渦電流損失を低減することができる。一方、さらに渦電流損失を低減するためには、体積抵抗率ρを大きくする方法がある。体積抵抗率ρを大きくすることで、渦電流損失を低減することができる。
【００１０】
しかし、単に体積抵抗率の大きな材質を選択したのでは、直流抵抗が大きくなるため、周波数によっては、抵抗値の低減効果を得ることができない。また、導体を複数に分割するためには、分割導体同士の間に、絶縁層（または低導電率層）を形成する必要があるが、これにより、全断面積中の導体が占める占有率が低下する恐れがある。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、渦電流損失の低減と軽量化を両立可能なコイル用線材およびこれを用いたコイル構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達するために第１の発明は、コイル用の線材であって、第１の素線と、前記第１の素線の導電率とは異なる導電率を有する材質からなる第２の素線と、を具備し、前記第１の素線の導電率が、前記第２の素線の導電率よりも高く、前記第１の素線の比重が、前記第２の素線の比重よりも大きく、前記第１の素線と、前記第２の素線は略同一幅の、略矩形断面形状であり、前記第１の素線と前記第２の素線とが積層されて構成されることを特徴とするコイル用線材である。
【００１３】
前記第１の素線と前記第２の素線の間には、前記第１の素線および前記第２の素線よりも低導電率の介在層が形成されることが望ましい。
【００１４】
前記第１の素線は、銅または銅合金であり、前記第２の素線はアルミニウムまたはアルミニウム合金であることが望ましく、この場合、前記介在層はアルマイト層であることが望ましい。
【００１５】
積層された各層の最外層には前記第１の素線が配置されることが望ましい。また、前記第１の素線同士が隣り合うように積層されず、前記第１の素線は前記第２の素線と隣り合うように積層されることが望ましい。
【００１６】
前記介在層は、エナメルであってもよく、接着剤であってもよく、酸化被膜であってもよい。
【００１７】
前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が２である場合には、前記第２の素線の厚みが、全厚の３７％〜８２％であることが望ましい。
【００１８】
また、前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が３ある場合には、前記第２の素線の厚みが、全厚の２５％〜５９％であることが望ましい。
【００１９】
また、前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が４である場合には、前記第２の素線の厚みが、全厚の１９％〜４５％であることが望ましい。
【００２０】
また、前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が５である場合には、前記第２の素線の厚みが、全厚の１３％〜３５％であることが望ましい。
【００２１】
また、前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が６である場合には、前記第２の素線の厚みが、全厚の１３％〜２９％であることが望ましい。
【００２２】
また、前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が７である場合には、前記第２の素線の厚みが、全厚の１２％〜２４％であることが望ましい。
【００２３】
また、前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が８である場合には、前記第２の素線の厚みが、全厚の１２％〜１９％であることが望ましい。
【００２４】
また、前記第１の素線と前記第２の素線の全層数が９である場合には、前記第２の素線の厚みが、全厚の１２％〜１５％であることが望ましい。
【００２５】
第１の発明によれば、略同一幅の略矩形断面を有する異種金属からなる素線を積層するため、素線を断面で複数に分割するのと同じ効果を得ることができる。特に、第２の素線は、第１の素線よりも導電率が低いものの、比重が小さいため、軽量化の効果を得ることができる。また、第２の素線の導電率が、第１の素線の導電率よりも小さいため、渦電流損失を低減することができる。
【００２６】
このような素線としては、例えば、第１の素線を銅または銅合金とし、第２の素線をアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることができる。このように、異種金属を積層することで、高い導電率を有する第１の素線によって直流抵抗を低減するとともに、相対的に低い導電率を有する第２の素線によって、渦電流損失を低減することができる。また、アルミニウムを用いることで、コイルを軽量化することができる。
【００２７】
また、第１の素線と第２の素線との間には、低導電率である介在層が設けられるため、確実に、各素線同士を分割することができる。なお、第１の素線と第２の素線とは、単に積層されるのみであるため、例えば、第２の素線を第１の素線で被覆するような場合と比較して、製造が容易である。
【００２８】
また、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いた際に、表面にアルマイト層を形成することで、アルマイト層を介在層として機能させることができる。したがって、介在層として通常の絶縁層等を形成する場合と比較して、介在層を薄くすることができる。このため、全断面積中の導体の締める割合を大きくすることができ、高効率化を達成することができる。
【００２９】
なお、介在層としては、銅素線の表面に形成されたエナメルであってもよく、素線同士を接着する接着剤であってもよく、各素線の表面に形成された酸化被膜であってもよい。
【００３０】
第２の発明は、コイル構造であって、コイルコアと、前記コイルコアに巻き付けられた巻き線と、を具備し、前記巻き線は、銅または銅合金からなる第１の素線と、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第２の素線とが積層されて構成され、前記第１の素線と前記第２の素線は略同一幅の略矩形断面形状であり、前記第２の素線の表面にはアルマイト層が形成され、前記第１の素線と前記第２の素線とは、前記アルマイト層を介して積層されることを特徴とするコイル構造である。
【００３１】
第２の発明によれば、銅または銅合金と、アルミニウムまたはアルミニウム合金とを積層させ、アルミニウム表面に形成されたアルマイト層を介在層として機能させるため、効率よく渦電流損失対策と軽量化とを達成することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、渦電流損失の低減と軽量化を両立可能なコイル用線材およびこれを用いたコイル構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）は線材１を示す断面図、（ｂ）は、長手方向断面における渦電流の状態を示す図。
【図２】交流周波数と抵抗との関係を示す図。
【図３】０〜２ｋＨｚの範囲の抵抗総和を示す図。
【図４】アルミニウム層割合と抵抗総和の関係を示す図で、（ａ）は２層の場合を示す図、（ｂ）は３層の場合を示す図、（ｃ）は４層の場合を示す図、（ｄ）は５層の場合を示す図。
【図５】アルミニウム層割合と抵抗総和の関係を示す図で、（ａ）は６層の場合を示す図、（ｂ）は７層の場合を示す図、（ｃ）は８層の場合を示す図、（ｄ）は９層の場合を示す図。
【図６】（ａ）はコイル１０を示す図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線部分断面図。
【図７】巻線１１を示す断面図。
【図８】（ａ）は、巻線１１における直流電流を示す図、（ｂ）は巻線１１における渦電流を示す図、（ｃ）は巻線１１に流れる高周波電流を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）は、線材１を示す断面図である。線材１は、複数の素線３ａ、３ｂと絶縁被覆５等から構成される。素線３ａと素線３ｂは、互いに導電率の異なる金属で構成される。素線３ａは、素線３ｂよりも導電率が高い。また、素線３ｂは素線３ａよりも比重が小さい。例えば、素線３ａは銅または銅合金で構成され、素線３ｂはアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。
【００３５】
素線３ａ、３ｂの間には、介在層７が形成される。介在層７は、例えば素線３ａまたは素線３ｂの表面に形成されたエナメル、接着剤、酸化被膜などである。すなわち、介在層７は、素線３ａ、３ｂに対して、より導電率の低い材質で構成される。したがって、線材１の断面において、導体部は、素線３ａ、３ｂに分割され、線材１は、複数の異なる素線３ａ、３ｂの集合線となる。
【００３６】
なお、素線３ｂがアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合には、介在層７を、その表面に形成されたアルマイト層とすることが望ましい。アルマイト層は、他のエナメル等の介在層と比較して容易に形成することができ、また薄くすることができるため、占積率を大きくすることができる。
【００３７】
素線３ａ、３ｂは、互いに略同一幅の略矩形断面形状である。線材１は、素線３ａ、３ｂが厚み方向に複数積層されて、全体として略矩形断面形状となる。なお、素線３ａ、３ｂの積層数は図示した例に限られず、さらに多層構造としてもよい。但し、素線３ａを銅または銅合金、素線３ｂをアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、介在層７をアルマイト層とする場合には、素線３ａ同士が隣り合うように積層されず、素線３ａは必ず素線３ｂと隣り合うように積層されることが望ましい。このようにすることで、介在層７をすべてアルマイト層で形成することができる。このため、素線同士の間に、確実に介在層７を配置することができる。
【００３８】
また、素線３ａを銅または銅合金、素線３ｂをアルミニウムまたはアルミニウム合金として、複数層に積層させる場合には、積層された最外層（最下段および最上段）には、素線３ａが来るように積層することが望ましい。このようにすることで、積層された線材の最外周が銅または銅合金で構成されるため、従来の銅のみで構成された銅線を用いた場合と同様の半田や圧着などの方法で端子などを接続することができる。
【００３９】
このように形成される線材１を図６に示したようなコイルコア１３に巻きつけることで、コイル構造を構成することができる。
【００４０】
なお、線材１は、例えば、素線３ａ、３ｂを接着し、その後外周に絶縁被覆５を設けることで製造することができる。また、複数の素線（丸線でも良い）を並べて束ねた後に圧延して矩形断面の線材１を製造しても良い。
【００４１】
図１（ｂ）に示すように、素線３ａの間に素線３ｂが設けられるため、渦電流は各素線に分散される。このため、前述したスタインメッツの実験式における導体厚みｔを小さくする効果によって渦電流（図中Ａ）による損失を小さくすることができる。また素線３ａが銅または銅合金であり、素線３ｂをアルミニウムまたはアルミニウム合金とする場合には、前述したスタインメッツの実験式における導体厚みｔを小さくする効果と、体積抵抗率ρが銅に対して大きくなる効果によって渦電流（図中Ｂ）による損失を小さくすることができる。
【００４２】
図２は、このようにして構成される線材における、交流周波数と抵抗との関係を示す計算結果である。なお、図２に示す各線材の全体の厚みは２．２ｍｍで一定とした。図中Ｄは、線材の断面全体を銅で構成したものである。前述したように、周波数が増加するにつれて、渦電流損失が大きくなるため、抵抗が増加する。一方、線材の断面全体をアルミニウムとしたＣ線は、所定の周波数（図中Ｇ）以下では、直流抵抗値の増加によって高い抵抗を示すが、渦電流損失が小さいため、所定の周波数以上では、銅線よりも抵抗を低くすることができる。
【００４３】
一方、銅線の断面を複数に分割した積層構造（厚みを３等分に３分割した）の場合には、図中Ｆ線のように、低い抵抗となった。これは、断面を分割することによる、渦電流損失低減の効果である。これに対し、中央の素線をアルミニウムとして銅で挟みこんだ積層構造（各層の厚みは全体の厚みの３等分とした）の場合には、図中Ｅ線のように、全てを銅とした場合と比較して、僅かに抵抗が大きいが、その差は小さい。特に、所定の周波数（図中Ｈ）以上では、渦電流損失の低減の効果によって、全て銅とした積層構造よりも抵抗値が低くなった。なお、銅とアルミからなる線材としては、中心をアルミ、外周を銅とした銅被覆アルミ線が知られている。しかしながら、銅被覆アルミ線の場合には銅が分割されておらず、銅全体が導通しているため、外周の銅部分に大きな渦電流が流れる。そのため、スタインメッツの実験式における厚みｔが小さくなる効果が得られず、渦電流損失の低減は図れない。
【００４４】
以上、本実施の形態によれば、単に断面を複数に分割するのみではなく、異種金属を積層させることで、より効率良く渦電流損失を低減することができる。また、銅によってアルミニウムを挟み込むことで、渦電流損失低減効果と、軽量化の両方の効果を得ることができる。
【００４５】
また、介在層７としてアルマイト層を適用することで、介在層７の厚みを薄くすることができる。このため、線材１の占積率を向上させることができる。
【００４６】
なお、線材１の断面の分割数や、各層の厚みは、使用される交流周波数帯に応じて適宜設計することができる。
【実施例】
【００４７】
次に、銅およびアルミニウムからなる積層構造を有するコイル用線材を用いて、層数およびアルミニウムの厚さ占有率（Ａｌ厚／素線厚み）を変化させた場合の抵抗の変化を計算した。前述したように、線材の抵抗は、直流電流における電気抵抗と、交流電流の際に生じる渦電流損失による抵抗がある。これらは、以下の式で算出される。
全抵抗＝Ｌ・ρ／Ａ＋ｋｅ・（ｔｆＢｍ）２／ρ
但し、Ｌ：線材長さ、Ａ：導体断面積、ｋｅ：比例定数、ｔ：導体厚さ、ｆ：周波数、Ｂｍ：磁束密度、ρ：体積抵抗率。
なお、ｋｅは、実際に実験によって得られた抵抗から算出すればよい。また、線材を複数層積層して形成する場合にも、各層の直流抵抗および渦電流損失をそれぞれ算出し、得られた結果から導線全体の抵抗値を算出することができる。
【００４８】
得られた抵抗値は、周波数によって変化する。本発明では、電気自動車のモータとして利用される０〜２０００Ｈｚの範囲について注目した。０〜２０００Ｈｚの範囲の抵抗の指標として、図３に示すように、前述した各周波数に対する導線全体の抵抗の曲線を０〜２０００Ｈｚの範囲で積分して、当該範囲の抵抗総和とした。この抵抗総和をそれぞれの条件ごとに算出し、比較評価した。なお、図３において、Ｒは直流抵抗部分、Ｓは渦流損失による抵抗である。
【００４９】
結果を図４〜図５に示す。なお、線材の総厚はすべて４ｍｍ厚とし、幅は１ｍｍとした。また、線材の長さは８ｍとした。なお、銅またはアルミニウムがそれぞれ複数層ある場合には、それぞれの金属の各層は厚みを均等に分割した。横軸（Ａｌ厚／素線厚み）は、線材全体の厚みに対するアルミニウム層の総厚みが占める割合である。また、縦軸は、平均抵抗として、抵抗総和を２０００Ｈｚで除したものである。
【００５０】
図４（ａ）は、２層構造の線材の計算結果である。なお、以下の図において、Ｘは、アルミニウムの厚みを変化させた場合の抵抗変化曲線であり、Ｙは、全てを銅で構成した場合の抵抗である。すなわち、図４（ａ）では、銅を２層で構成した場合の抵抗である。なお、各層間は絶縁層が形成されているとする。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、銅のみで構成した線材よりも、所定範囲のアルミニウム層が形成された場合の方が、抵抗平均が小さくなる領域がある。これは、前述したように、渦流損失の低減による抵抗値の低下幅が、直流抵抗の増加分よりも大きくなる領域である。２層の場合には、アルミニウム層が全厚の３７〜８２％の範囲で、抵抗低減の効果を得ることができた。
【００５２】
図４（ｂ）は、３層構造の線材の計算結果である。３層の場合も同様に、銅のみで構成した線材よりも、所定範囲のアルミニウム層が形成された場合の方が、抵抗平均が小さくなる領域がある。なお、図中Ｘは、アルミニウムを１層とし、銅を２層とした場合であるのに対し、図中Ｘａは、アルミニウムを２層とし、銅を１層とした場合のものである。図より明らかなように、抵抗の低減効果はＸａの方が大きいが、効果の得られる厚み範囲はＸの方が広い。したがって、３層の場合には、アルミニウム層が１層の場合であって、全厚の２５〜５９％の範囲で、抵抗低減の効果を得ることができた。
【００５３】
図４（ｃ）は、４層構造の線材の計算結果である。４層の場合も同様に、銅のみで構成した線材よりも、所定範囲のアルミニウム層が形成された場合の方が、抵抗平均が小さくなる領域がある。なお、図中Ｘは、アルミニウムを１層とし、銅を３層とした場合であり、図中Ｘａは、アルミニウムを２層とし、銅を２層とした場合のものであり、図中Ｘｂは、アルミニウムを３層とし、銅を１層とした場合のものである。図より明らかなように、抵抗の低減効果はＸａ、Ｘｂの方が大きいが、効果の得られる厚み範囲はＸの方が広い。したがって、４層の場合には、アルミニウム層が１層の場合であって、全厚の１９〜４５％の範囲で、抵抗低減の効果を得ることができた。
【００５４】
図４（ｄ）は、５層構造の線材の計算結果である。５層の場合も同様に、銅のみで構成した線材よりも、所定範囲のアルミニウム層が形成された場合の方が、抵抗平均が小さくなる領域がある。なお、アルミニウムの層数と銅の層数の組み合わせについて計算した結果、効果の得られる厚み範囲が最も広いのは、アルミニウムが１層の場合であったため、以下の図においては、アルミニウムを１層とした場合（Ｘ）についてのみ示す。図４（ｄ）に示すように、５層の場合には、アルミニウム層が１層の場合であって、全厚の１３〜３５％の範囲で、抵抗低減の効果を得ることができた。
【００５５】
図５（ａ）は、６層構造の線材の計算結果である。６層の場合も同様に、銅のみで構成した線材よりも、所定範囲のアルミニウム層が形成された場合の方が、抵抗平均が小さくなる領域がある。図５（ａ）に示すように、６層の場合には、アルミニウム層が１層の場合であって、全厚の１３〜２９％の範囲で、抵抗低減の効果を得ることができた。
【００５６】
図５（ｂ）は、７層構造の線材の計算結果である。７層の場合も同様に、銅のみで構成した線材よりも、所定範囲のアルミニウム層が形成された場合の方が、抵抗平均が小さくなる領域がある。図５（ｂ）に示すように、７層の場合には、アルミニウム層が１層の場合であって、全厚の１２〜２４％の範囲で、抵抗低減の効果を得ることができた。
【００５７】
図５（ｃ）は、８層構造の線材の計算結果である。８層の場合も同様に、銅のみで構成した線材よりも、所定範囲のアルミニウム層が形成された場合の方が、抵抗平均が小さくなる領域がある。図５（ｃ）に示すように、８層の場合には、アルミニウム層が１層の場合であって、全厚の１２〜１９％の範囲で、抵抗低減の効果を得ることができた。
【００５８】
図５（ｄ）は、９層構造の線材の計算結果である。９層の場合も同様に、銅のみで構成した線材よりも、所定範囲のアルミニウム層が形成された場合の方が、抵抗平均が小さくなる領域がある。図５（ｄ）に示すように、９層の場合には、アルミニウム層が１層の場合であって、全厚の１２〜１５％の範囲で、抵抗低減の効果を得ることができた。
【００５９】
なお、上記の条件においては、１０層以上では、アルミニウム層を形成することによる抵抗の低減効果を得ることができなかった。これは、１０層以上では、各層の厚みが十分に薄くなるため、銅のみであっても、渦流損失の影響が小さくなるためである。
【００６０】
以上のように、層数によって、アルミニウムの占める望ましい厚さ割合が異なる。しかし、アルミニウムを適切な厚み範囲で積層させることで、同一厚さ同一層数で銅のみを積層した場合と比較して、抵抗総和を小さくすることができる。したがって、単に軽量化やコストダウンのために、銅をアルミニウムに置き換える場合には、電気抵抗の悪化は避けられないが、本発明のように、適正な範囲でアルミニウムを積層させることで、軽量化やコスト低減とともに、抵抗低減の効果をも得ることができる。
【００６１】
なお、このような効果は、ほぼ矩形断面の素線を積層させた線材に対して得られるものであり、例えば円形の同軸複数層線材に対しては、渦流損失低減の効果を得ることができないため、そのまま適用することはできない。
【００６２】
このように、条件ごとに必要な周波数範囲の抵抗総和（平均抵抗）を算出し、アルミニウムの占める厚さ割合と抵抗総和との関係を算出し、これを、すべて銅を用いて同数積層させた場合の抵抗総和と比較することで、適切なアルミニウムの厚さ割合を算出することができる。すなわち、すべて銅を積層させた場合よりも抵抗総和が低くなるアルミニウム厚さ割合範囲を、その条件（総厚や層数など）における適切なアルミニウムの積層条件とすることができる。したがって、このようなアルミニウム厚さ割合となるように、アルミニウムと銅とを積層させることで、軽量であり、コストも低減可能であり、抵抗増大の影響も小さいコイル用線材を得ることができる。
【００６３】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６４】
１………線材
３ａ、３ｂ………素線
５………絶縁被覆
７………介在層
１０………コイル
１１………巻線
１３………コイルコア
【図１】
2014112506.tif 000003
【図２】
2014112506.tif 000004
【図３】
2014112506.tif 000005
【図４】
2014112506.tif 000006
【図５】
2014112506.tif 000007
【図６】
2014112506.tif 000008
【図７】
2014112506.tif 000009
【図８】
2014112506.tif 000010