CN103106970B - 高频电流供给电线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高频电流供给电线。该高频电流供给电线减少由趋肤效应的影响导致的电流的供给损耗，并且铺设的自由度较高。高频电流供给电线（1）包括：金属制的波纹管（13）；复合电线（10），其配置在上述波纹管（13）的内方，包括多根电线（20）和覆盖该多根电线（20）的护套材料（23），该电线（20）由多根被绝缘膜（12）单独覆盖的导体线（11）集束而成；以及间隙(14)，其形成在上述波纹管（13）与上述复合电线（10）之间。

Description

高频电流供给电线

技术领域

本发明涉及一种用于供给高频电流的电线。

背景技术

作为屏蔽电线提出有专利文献1所述的电线。该电线具有通过利用导电性的波纹管包围芯线的外周面而截断来自芯线的电磁波的效果。另外，该电线由于能够防止从外部受到的芯线的损坏，因此能够用作电力供给用电线。

然而，在作为频率范围为30kHz～100kHz的高频电流的供给电线而使用了该电线的情况下，由于在芯线内流动的电流密度因趋肤效应而降低，因此不能够高效率地供给电力。另外，由于波纹管内被树脂层填满，因此，因电线的弯曲而产生的按压力使内部的芯线变形，而使芯线的弯曲部分的电阻值提高。该电阻值的上升还可能成为着火的原因。因此，必须以尽量不使电线弯曲的方式进行铺设。

专利文献1：日本特开2007-305416号公报

发明内容

本发明是着眼于上述问题而做成的，其解决的课题在于，提供一种减少由趋肤效应的影响导致的电流的供给损耗、并且铺设的自由度较高的高频电流供给电线。

（1）作为解决上述问题的方法，本发明的高频电流供给电线的特征在于，包括：金属制的波纹管；复合电线，其配置在上述波纹管的内方，包括多根电线和覆盖该多根电线的护套材料，该电线由多根被绝缘膜单独覆盖的导体线集束而成；以及间隙，其形成在上述波纹管与上述复合电线之间。

（2）上述（1）的电线的特征在于，上述电线具有多个由多根导体线集束而形成的导体线束。

（3）上述（2）的高频电流供给电线的特征在于，多个上述导体线束呈环状排列。

（4）上述（3）的高频电流供给电线的特征在于，在上述多个导体线束的中心具有非磁性的空间保持体。

（5）本发明的高频电流供给电线的特征在于，在上述间隙中具有位于上述间隙并沿着上述复合电线的外周在上述波纹管的管长度方向上延伸的隔离件。

（6）本发明的高频电流供给电线的特征在于，多根上述（1）的高频电流供给电线被外层材料一体化。

（7）一种连接于线圈的上述（1）的高频电流供给电线，其特征在于，

电线中的连接于上述线圈的一个端子的一部分和连接于该线圈的另一端子的其余电线数量相同。

根据上述（1）的高频电流供给电线，由于各电线由被绝缘膜单独覆盖的多根导体线构成，因此能够确保导体线的表面积较宽，减轻趋肤效应的影响。

另外，上述（1）的高频电流供给电线在复合电线与波纹管之间形成有间隙。该间隙在高频电流供给电线弯曲时，减少复合电线所受的按压力而缓和复合电线的变形。因此，能够抑制由复合电线的变形导致的导体的部分性电阻值的上升，防止发热。

根据上述（2）～（4）的高频供给电线，由于电线由将多根导体线集束而形成的多个导体线束构成，因此能够抑制高频区域处的交流电阻的增加。因此，能够减少使用本发明的高频电流供给电线的装置中的损耗。

上述（5）的高频电流供给电线在间隙中容纳有隔离件。该隔离件抑制波纹管内的复合电线的振动。因此，能够减少搬运时、铺设时的复合电线的损坏。另外，隔离件限制波纹管内的复合电线的移动。因此，能够防止在高频电流供给电线与连接目的地之间的连接部上的断线。

根据上述（6）的高频电流供给电线，由于多根高频电流供给电线一体化，因此能够一次性设置多根高频电流供给电线。

根据上述（7）的高频电流供给电线，由于连接于线圈的各端子的一部分电线与其他电线的条数相等，因此在波纹管内，从各电线产生的磁场互相抵消，能够防止因涡流产生的波纹管的发热。

附图说明

图1是本发明的高频电流供给电线的剖视图。

图2是本发明的高频电流供给电线的制造工序的说明图。

图3是本发明的高频电流供给电线的剖视图。

图4是本发明的另一根高频电流供给电线的剖视图。

图5的（a）是另一根高频电流供给电线的剖视图，图5的（b）是又一条高频电流供给电线的剖视图，图5的（c）是又一条高频电流供给电线的剖视图。

图6是表示本发明的高频电阻特性的曲线图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的高频电流供给电线。

如图1所示，本发明的高频电流供给电线1由波纹管13和配置在波纹管13的内方的复合电线10构成。

波纹管13是包围而保护复合电线10的构件，且波纹管13是由铝、铝合金、铜、铜合金、不锈钢或者钢等金属构成的管。在该管的长度方向上形成有波纹型的弯曲部13a（图2），弯曲部13a呈螺旋状地形成在管周围。为了防止波纹管13的腐蚀，也可以在波纹管13的外周面上形成由树脂、煤焦油等构成的防腐蚀层。在此，本发明的波纹管13的尺寸为例如板厚度0.3mm、外径25.3mm。然而，并不限于该尺寸，能够根据复合电线10、隔离件15的尺寸、配线条件等适当变更。

复合电线10配置在波纹管13的内方，且通过利用扁丝17和由树脂构成的护套材料23依次覆盖捻合的多根电线20的外周而成。

电线20由导体线束19和覆盖该导体线束19的外周的、由树脂构成的护套材料21构成。导体线束19通过对表面被绝缘膜12单独覆盖的多根导体线11进行集束而成。导体线11是以铜或铝为主要成分的金属线，绝缘膜12例如可举出搪瓷（enamel）覆膜。作为导体线束19，能够使用例如使用了搪瓷漆包铜线的利兹线。电线20通过去除其顶端部的绝缘膜12而露出各导体线11，从而与连接对象端子相连接。

在复合电线10与波纹管13之间形成有预定的间隙14。在本申请中，间隙14是指被复合电线10的外周面和波纹管13的内周面包围而形成的、在波纹管13的筒轴方向上连续形成的空间。在图1的高频供给电线中形成有例如0.7mm的间隙14。间隙并不限于0.7mm，能够根据复合电线10的外形尺寸等适当进行变更，并不被限定。该复合电线10例如由4条电线20构成，电线20例如由22条导体线11构成。复合电线10的外径例如为20.1mm，电线20的外径例如为4.3mm。

为了防止各电线20的位置偏移，在复合电线10的内部装入有多个扁丝17。扁丝17是形成为带状的聚乙烯、聚丙烯等树脂。该扁丝17通过沿着集束的多根电线20的外周纵包，与电线20一同捻合，从而覆盖集束的电线20的外周，将复合电线10的截面外形修整为圆形。

复合电线10并不限于上述的电线。例如，也可以不捻合电线20，而利用聚乙烯制的压带16进行集束而构成复合电线10。另外，复合电线10的尺寸能够根据高频电流供给电线1的连接对象的最大额定、配线条件等适当进行变更。另外，电线20的条数并不限于4条，能够适当进行变更。例如，在高频电流供给电线1的连接对象为线圈的情况下，能够使用偶数条电线20。另外，为了抑制趋肤效应的影响，导体线11的粗细优选为流入到线圈的电流的频率下的趋肤深度的1/2以下。

本发明的高频电流供给电线1也可以包括隔离件15。隔离件15是聚乙烯等树脂制的带状体。隔离件15位于复合电线10与波纹管13之间的间隙14，大致呈直线状地延伸在波纹管13的管长度方向上。隔离件15并不限于树脂制，也能够使用细麻线（日文：麻紐）等。

说明本实施例的高频电流供给电线1的制造方法。制造按照下述的（1）～（6）的顺序进行。

（1）准备单独被绝缘膜12覆盖的多根导体线11、金属的带状体13b、多个扁丝17、以及隔离件15（参照图2）。

（2）在向一个方向输送多个导体线11的同时，利用未图示的捻合机使该多个导线体11向恒定方向旋转而形成导体线束19，通过挤出成型而利用护套材料21覆盖导体线束19，从而形成电线20。

（3）向多个电线20纵包多个扁丝17，在将该多个扁丝17向一个方向输送的同时，利用未图示的捻合机使它们向恒定方向旋转而进行捻合，通过挤出成型而利用护套材料16进行覆盖，从而形成复合电线10。

（4）如图2的左方所示，将复合电线10和隔离件15纵包到带状体13b上，在将它们向一个方向输送的同时，利用成形辊31以覆盖复合电线10和隔离件15的方式使带状体13b弯曲成管状。

（5）如图2的中央所示，利用电焊机32连续焊接图2的管的接缝，利用焊接检测装置33来检测焊接部分。

（6）如图2的右方所示，利用波纹机34向管施加波纹来形成波纹管13，从而形成高频电流供给电线1。

本实施例的制造方法并不限于上述的技术方案。例如，在上述（4）的工序中，可以取代成形辊31而使用具有自润滑性的树脂制的板状体的模具，将带状体13b弯曲成管状。

根据本发明的高频电流供给电线1，由于各电线20的导体线束19由单独被绝缘膜12覆盖的多根导体线11构成，因此能够确保导体线的表面积较宽，减轻趋肤效应的影响。

另外，关于形成在复合电线10与波纹管13之间的间隙14，当高频电流供给电线1弯曲时，该间隙14减少复合电线10所受的按压力而缓解复合电线10的变形。因此，能够抑制由复合电线10的变形导致的导体线的部分性电阻值的上升，防止发热。另外，还具有在制造时使得利用电焊机32焊接管的接缝时所产生的热量直接不会传递到复合电线10的效果。

而且，容纳在间隙14中的隔离件15可抑制波纹管13内的复合电线10的振动。因此，能够减少搬运时、铺设时的复合电线10的损坏。另外，隔离件15限制波纹管13内的复合电线10的移动。因此，能够防止在高频电流供给电线1与连接对象之间的连接部处产生断线。

另外，根据本发明的高频电流供给电线1的制造方法，导体线11、隔离件15、扁丝17、以及带状体13b的长度并不受限。因此，能够连续制造纵长的高频电流供给电线1。另外，由于以在复合电线10与波纹管13之间形成间隙14的方式进行弯曲以及波纹加工，因此不会对复合电线10造成损伤。

本发明的高频电流供给电线1例如用作连接线圈和电力装置的电线。电力装置是产生并输出高频（30khz～100kHz）且大电流（30A～50A）的电力的装置。作为复合电线10，如图3的（a）所示，使用纵横排列配置的4条电线20a、20b捻合而成的电线。电线20a和电线20b的条数相等，电线20a连接于线圈的一侧的连接端子，电线20b连接于线圈的另一侧的连接端子。以使一条电线20a和与其纵横相邻的另一条电线20b的连接顶端件互相不同的方式分配电线20a、20b。此时，还优选为了保持排列的电线20a、20b的位置而将多个扁丝17装入到复合电线10内。当捻合电线20a、20b时，由于将多个扁丝17纵包于纵横排列的电线20a、20b，以扁丝17覆盖电线20a、20b的外周的方式捻合，因此，电线20a、20b配置在复合电线10内的大致中心。电线20并不限于4条，只要是偶数条即可。例如，也可以如图3的（b）所示将6条电线20a、20b纵横排列配置。另外，构成各电线20a、20b的导体线11的条数相等。

关于该高频电流供给电线1，由于电线20a与电线20b的电流朝向相反，并且一条电线20a和与其纵横相邻的另一条电线20b条数相同，因此在波纹管13的位置处，由各电线20a、20b产生的磁场互相抵消，能够防止因涡流产生的波纹管13的发热。

本发明的高频电流供给电线1也可以沿着复合电线10的外周呈螺旋状卷绕隔离件15。此时，为了在复合电线10的周围均匀地形成间隙14，隔离件15以至少比波纹管13的波纹间隔宽的卷绕间隔进行卷绕。由此，能够向所有方向弯曲高频电流供给电线1。

另外，例如，为了使将多条高频电流供给电线1埋置于地下等的多条高频电流供给电线1的设置变得容易，也可以如图4所示地利用树脂等的外层材料18覆盖平行排列的两条高频电流供给电线1而使其一体化。此外，附图是简化记载的。

作为用于本发明的高频电流供给电线1的电线20的另一技术方案，可以是例如图5的（a）所示的电线250。该电线250由多个导体线束19捻合而构成。该各导体线束19由单独被绝缘膜12覆盖的多根导体线11捻合而成。在图5的（a）中，使用了7束导体线束19，但是并不限于此，能够适当确定导体线束19的数量。另外，也可以不捻合多个导体线束19，而仅通过集束来构成电线250。另外，在图5的（a）中，导体线束19被树脂制的较薄的护套材料254覆盖，但是并不限于此，也可以是不被护套材料254覆盖的技术方案。

另外，为了消除因配置在该电线250的中心的导体线束19引起的邻近效应，可以使用图5的（b）所示的电线251。该电线251是由多个导体线束19排列成环状而成的电线。由此，在电线251的中心处沿其线方向连续地形成中空部253。由此，在电线251的中心部不会产生邻近效应，能够抑制高频区域处的交流电阻的增加。因此，能够减少使用本发明的高频电流供给电线的装置中的损耗。

而且，为了易于集束多个导体线束19，可以使用图5的（c）所示的电线252。该电线252设置有非磁性的空间保持体255，该空间保持体255填充于环状排列多个导体线束19而形成的中空部253（图5的（b））。空间保持体255呈带状、线状或柱状等，例如，能够使用聚乙烯等的塑料带。

为了紧凑地形成图5所示的各高频电流供给电线，可以对构成电线250、251、252的各导体线束19进行拉拔加工，使构成导体线束19的各导体线11相互之间一体化。在此，各导体线11相互之间一体化是指，各导体线11以填充到形成于导体线11相互之间的间隙的方式进行变形，导体线束19的截面形状形成为圆状或多边形状。另外，也可以对电线252进行拉拔加工，使各导体线束19相互之间以及空间保持体255一体化。在此，各导体线束19相互之间以及空间保持体255一体化是指，各导体线束19以及空间保持体255以填充到形成于导体线束19相互之间以及该导体线束19与空间保持体255之间的间隙的方式进行变形，电线252的截面形状形成为圆状或多边形状。

在图6中示出电线的高频率下的电阻特性。图6的横轴表示频率（Hz），纵轴表示AC/DC电阻比。AC/DC电阻比示出了交流时的电阻值与直流时的电阻值的比例。

图6中双点划线所示的曲线图A表示电线20（以下，称作电线A）的测量值，该电线20通过由一并捻合140条截面直径为0.18mm的搪瓷漆包铜线而形成的导体线束19（利兹线）来构成。

图6中虚线所示的曲线图B表示电线250（以下，称作电线B）的测量值，该电线250是通过捻合20条截面直径为0.18mm的搪瓷漆包铜线而形成1束导体线束19（利兹线）、并准备7束导体线束19而在配置于中心的一束导体线束19的周围配置其他导体线束19来形成的。

图6中实线所示的曲线图C表示电线252（以下，称作电线C）的测量值，该电线252是通过捻合24条截面直径为0.19mm的搪瓷漆包铜线而形成1束导体线束19（利兹线）、并准备6束导体线束19而在配置于中心的聚乙烯制隔离件255的周围配置6束导体线束19而形成的。

由图6可知，各电线直至10kHz为止具有大致100％的电阻比，若超过10kHz，则电阻比开始上升。

在频率为50kH z的情况下，电线A的电阻比为145％，电线B的电阻比上升至136％。另一方面，电线C的电阻比为108％。

在频率为100kHz的情况下，电线A的电阻比为189％，电线B的电阻比上升至171％。另一方面，电线C的电阻比为119％。

在频率为200kHz的情况下，电线A的电阻比为255％，电线B的电阻比上升至222％。另一方面，电线C的电阻比为157％。

在频率为500kHz的情况下，电线A的电阻比为414％，电线B的电阻比上升至400％。另一方面，电线C的电阻比为333％。

根据上述结果，电线C在高频区域中的电阻值的增加最低。即，若在多束导体线束19的中心（电线的中心）设置非磁性的隔离件255，则能够抑制电线的中心部处产生的邻近效应，最能够减少电线的交流电阻值的增加。关于这一点，认为能够抑制电线的中心部处产生的邻近效应的电线251也具有相同的效果。

接着，相比于电线A，电线B在高频区域中的电阻值的增加较低。即，与一并集束多个导体线而形成电线相比，每次以预定数量对导体线进行集束而形成的电线更能够减少交流电阻值的增加。

接着，为了检测本发明的波纹管13的电磁遮蔽能力，利用线圈状的电流探测器（TEGAM93686-1）和频谱分析仪（hp8563E），测量了高频电流供给电线1的周围所产生的电场强度。测量结果在下述表1中示出。此外，发射器的输出电压为0.1V(0.2828Vpp)。

表1

根据上述结果，由具有铝制波纹管13的高频电流供给电线1产生的电场强度比由无波纹管13的高频电流供给电线1产生的电场强度（由复合电线产生的电场强度）小。因此，即使是由非磁性体构成的波纹管13，也可以说是具有电磁遮蔽能力。另外，具有铁制波纹管13的高频电流供给电线1的电场强度最小。由此可见，可以说由铁等磁性体构成的波纹管13的电磁遮蔽能力最高。由此，在本发明的高频电流供给电线1中优选使用由磁性体构成的波纹管13。

以上，说明了本发明的高频电流供给电线，但是本发明在不脱离其主旨的范围内可根据本领域技术人员的知识而以施加了各种改进、修正、变形的技术方案来进行实施，这些技术方案都属于本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种高频电流供给电线，其用于向线圈供给高频电流，其中，该高频电流供给电线包括：

金属制的波纹管，在所述波纹管的长度方向上形成有波纹型的弯曲部；

复合电线，其配置在上述波纹管的内方，包括多根电线和护套材料，上述多根电线中的部分电线与上述线圈的一个端子连接，上述多根电线中的其余电线与上述线圈的另一个端子连接；

间隙，其是被上述复合电线的外周面和上述波纹管的内周面包围而形成的、在上述波纹管的筒轴方向上连续形成的空间，

上述部分电线和上述其余电线分别包含一束或多束利兹线；以及

多根扁丝，其形成为带状，为树脂制，并与上述多根电线中的部分电线和上述多根电线中的其余电线一同捻合；

其中，所述护套材料覆盖所述多根电线中的部分电线、所述多根电线中的其余电线以及所述多根扁丝。

2.根据权利要求1所述的高频电流供给电线，其特征在于，

上述部分电线和上述其余电线分别包含呈环状排列的多束利兹线。

3.根据权利要求2所述的高频电流供给电线，其特征在于，

上述部分电线和上述其余电线分别在上述呈环状排列的多束利兹线的中心具有非磁性的空间保持体。

4.根据权利要求1所述的高频电流供给电线，其特征在于，

在上述间隙中具有位于上述间隙并沿着上述复合电线的外周在上述波纹管的管长度方向上延伸的隔离件。

5.一种高频电流供给电线，其特征在于，

多根上述权利要求1所述的高频电流供给电线被外层材料一体化。

6.一种高频电流供给电线，该高频电流供给电线是连接于线圈的上述权利要求1所述的高频电流供给电线，其特征在于，

上述部分电线的数量和上述其余电线的数量相同。