CN103460305A

CN103460305A - 绝缘电线和线圈

Info

Publication number: CN103460305A
Application number: CN2011800696417A
Authority: CN
Inventors: 依田直人; 驹村昇平; 高义雄; 山口正; 柳原正宏
Original assignee: TOKYO SPECIAL WIRE CO Ltd
Current assignee: TOKYO SPECIAL WIRE CO Ltd; Totoku Electric Co Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2013-12-18
Also published as: WO2012131934A1; JPWO2012131934A1

Abstract

本发明提供一种绝缘电线和线圈。绝缘电线具备：将截面轮廓为非圆形的9根金属覆盖铜线（4）集合而整体的截面轮廓形成正方形的集合线（11）、第1绝缘覆盖层（1）、第2绝缘覆盖层（2）、第3绝缘覆盖层（3）。金属覆盖铜线（4）为在铜线（4a）的外周形成锡或锡合金或锌或锌合金的金属覆盖层（4b）的铜线。也可以使用铜合金线或铝线或铝合金线代替铜线（4a）。在从直流至高频的宽频带中能够平均地使损失减小。

Description

绝缘电线和线圈

技术领域

本发明涉及一种绝缘电线和线圈，更详细地说，本发明涉及从直流到高频的宽频带中平均损失小的绝缘电线和线圈。

背景技术

先前以来，已知有具备集合线和绝缘覆盖层的绝缘电线以及使用该绝缘电线的线圈，其中，该集合线通过截面轮廓为非圆形的多根导线的相邻导线彼此利用漆包层（エナメル層）绝缘，配列并集合，从而整体轮廓形成圆形，该绝缘覆盖层通过在该集合线的外周缠绕绝缘胶带而形成（例如，参考专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-177075号公报

发明内容

（发明要解决的问题）

使用单导线的绝缘电线的线圈，虽然在从直流至数kHz左右的频带的损失小，但是由于在更高的频带中来自邻近线匝的磁场产生的涡电流的流动，因此损失变大。

此外，使用上述现有的绝缘电线的线圈，由于与使用单导线的绝缘电线的线圈相比涡电流难以流动，因此在比数kHz左右高的频带中损失变小。但是，在相同的线径下，直流电阻值因漆包层而增加，因此在低频带损失变大。

但是，例如在电动机用线圈中，要求从启动时至高速旋转时，即在从直流至高频中平均损失小。此外，在开关电源用扼流线圈中，由于直流与脉动电流重叠流动，因此仍然要求在从直流至高频中平均损失小。

因此，本发明的目的在于提供一种在从直流至高频的宽频带中平均损失小的绝缘电线和线圈。

（解决技术问题的技术方案）

在第一方面，本发明提供一种绝缘电线，其特征在于具备：集合线，将多根在铜线或铜合金线或铝线或铝合金线的外周形成锡或锡合金或锌或锌合金的金属覆盖层的截面轮廓为非圆形的金属覆盖导线集合，整体的截面轮廓形成大致正方形或大致圆形；第1绝缘覆盖层，覆盖所述集合线的外周。

在根据上述第一方面的绝缘电线中，使用在铜线或铜合金线或铝线或铝合金线之间存在与铜线或铜合金线或铝线或铝合金线相比4倍以上高电阻的锡类或锌类（锡锌合金包含于上述双方的类型中）的金属覆盖层的集合线，因此能够抑制涡电流，与相同线径的单导线相比，能够降低高频中的损失。此外，该金属覆盖层由于不是如漆包层那样的绝缘体，因此直流电阻值的增加小，与现有的使用漆包层的绝缘电线和线圈相比，如果相同线径，能够降低低频中的损失。即，在从直流至高频的宽频带中能够平均地使损失减小。

此外，锡类或锌类的金属覆盖层焊接容易，与现有的使用漆包层的绝缘电线相比，改善焊接性能，有利于线圈制造时的成本降低或可靠性。

此外，由于在锡类或锌类的金属覆盖层的表面上自然生成厚度数十nm的非常致密的氧化膜，因此虽然氧化膜在制造时被部分破坏，但是在其他部分中，利用该氧化膜，能够提高铜线或铜合金线或铝线或铝合金线对于气体等的耐腐蚀性（在制造时的压缩/拉伸工序，氧化膜被部分破坏，在金属覆盖导线间的接触面上，金属彼此接合而导通）

另外，如果将整体的截面轮廓形成大致正方形（包含正方形至带有圆润的正方形），则具有能够使卷线时的线间的空隙减少的优点。另一方面，如果将整体的截面轮廓形成大致圆形（包含圆形至歪曲的圆形），则容易用胶带覆盖集合线的外周。

并且，当选择铝线或铝合金线时，与铜线或铜合金线相比，能够得到轻的电线。

为了将整体的截面轮廓形成大致正方形，在将多根线通过大致正方形模具进行压缩之后，不揉捻而平行捆起，之后立即形成第一绝缘覆盖层而进行制造。与揉捻的情况相比，能够使得到的外径减小，并且，还能够缩短线长，因此能够降低直流电阻。此外，由于不需要揉捻加工工序，因此能够提高生产性，降低制造成本。

为了将整体的截面轮廓形成大致圆形，将多根线通过大致圆形模具进行压缩之后，能够平行捆起而制造，但是，通过在压缩后以适当的节距（例如层心径的30倍以下）进行揉捻，能够使其具有良好的可挠性。并且，由于经过揉捻集合线不松散，因此在形成第一绝缘覆盖层的工序之前，能够暂时缠绕于绕线筒，即，能够将集合线的压缩/揉捻工序与其后的绝缘覆盖层形成工序分开。

从提高高频特性的观点来看，构成集合线的线数优选为4根以上。并且，在集合线的制造中使用大致圆形模具进行压缩时，从压缩性的观点来看，优选为11根以下。

在第二方面中，本发明提供一种绝缘电线，其特征在于，在根据上述第一方面的绝缘电线中，所述集合线含有1根以上的裸铜线或裸铜合金线或裸铝线或裸铝合金线。

在根据上述第二方面的绝缘电线中，由于增加了铜截面积或铜合金截面积或铝截面积或铝合金截面积，因此在重视从直流至低频频带的用途中是有用的。

此外，在集合线的中心部，如果以裸铜线或裸铜合金线或裸铝线或裸铝合金线彼此不邻接的方式进行配列，则在中心部，在铜线或铜合金线或铝线或铝合金线之间存在锡或锡合金或锌或锌合金的金属覆盖层，抑制了涡电流，因此能够增强损失降低效果（在中心部抑制来自线圈的邻近匝或磁芯间隙或附近的交变磁电路等的磁场所产生的涡电流，与在周缘部抑制相比，损失降低效果增强）。

在第三方面中，本发明提供一种绝缘电线，其特征在于，在根据上述第一或第二方面的绝缘电线中，所述集合线含有1根以上的漆包覆盖线。

在根据上述第三方面的绝缘电线中，由于在漆包覆盖线的部分能够完全遮断涡电流，因此在重视高频率频带的用途中是有用的。

此外，如果在集合线的中心部配列漆包线，则在中心部漆包线阻止了涡电流，因此能够增强损失降低效果（在中心部阻止来自线圈的邻近匝或磁芯间隙或附近的交变磁电路等的磁场所产生的涡电流，与在周缘部阻止相比，损失降低效果增强）。

此外，如果在集合线的最外层以没有漆包线的方式进行配列，则能够维持焊接性能的改善效果。

在第四方面中，本发明提供一种绝缘电线，其特征在于，在根据上述第一至第三方面中任一方面的绝缘电线中，在所述第1绝缘覆盖层的外周形成第2绝缘覆盖层，在所述第2绝缘覆盖层的外周形成第3绝缘覆盖层。

在根据上述第四方面的绝缘电线中，由于绝缘覆盖层为3层以上，因此被视为符合安全规格的强化绝缘电线，当使用在开关电源等中使用的高频变压器时，不需要在初级/二级之间设置绝缘隔板等，有助于高频变压器的小型化等。

在第五方面中，本发明提供一种绝缘电线，其特征在于，在根据上述第一至第四方面中任一方面的绝缘电线中，通过树脂挤出形成所述绝缘覆盖层。

在根据上述第五方面的绝缘电线中，与绝缘胶带缠绕相比能够提高生产性。

在第六方面中，本发明提供一种线圈，其特征在于，缠绕根据上述第一至第五方面中任一方面的绝缘电线。

在根据上述第六方面的线圈中，在从直流至高频的宽频带中能够平均地使损失减小。

（发明的效果）

根据本发明的绝缘电线和线圈，在从直流至高频的宽频带中能够平均地使损失减小。

附图说明

图1是示出实施例1涉及的绝缘电线的侧面图。

图2是图1的A-A’截面图。

图3是示出用于制造实施例1涉及的绝缘电线的线束的截面图。

图4是示出实施例1涉及的线圈的立体图。

图5是示出实施例1涉及的线圈的频率特性的图表。

图6是示出实施例2涉及的绝缘电线的截面图。

图7是示出实施例3涉及的绝缘电线的截面图。

图8是示出实施例4涉及的绝缘电线的截面图。

图9是示出实施例5涉及的绝缘电线的侧面图。

图10是图9的B-B’截面图。

图11是示出用于制造实施例5涉及的绝缘电线的线束的截面图。

图12是示出实施例5涉及的线圈的频率特性的图表。

符号说明

1 第1绝缘覆盖层

2 第2绝缘覆盖层

3 第3绝缘覆盖层

4 金属覆盖铜线

4a、4a’、4a” 铜线

4b、4b’、4b” 金属覆盖层

5 裸铜线

6 漆包覆盖铜线

6b 漆包覆盖层

11、11’ 集合线

20 线圈

21 磁芯

101～104、201 绝缘电线。

具体实施方式

下面，通过如图所示的实施方式进一步详细说明本发明。另外，本发明并不限定于此。

－实施例1－

图1是示出实施例1涉及的绝缘电线101的侧面图。图2是图1的A-A’截面图。

该绝缘电线101具有：集合线11，将截面轮廓为非圆形的9根金属覆盖铜线4平行集合，整体的截面轮廓形成大致正方形；第1绝缘覆盖层1，通过挤出将集合线11的外周进行树脂覆盖而形成；第2绝缘覆盖层2，通过挤出将第1绝缘覆盖层1的外周进行树脂覆盖而形成；第3绝缘覆盖层3，通过挤出将第2绝缘覆盖层2的外周进行树脂覆盖而形成。

金属覆盖铜线4为在铜线4a的外周形成锡或锡合金或锌或锌合金的金属覆盖层4b的铜线。

例如，图3示出如下形成的集合线11’：在外径0.63mm的截面轮廓为圆形的铜线4a’的外周以厚度1μｍ以下电镀锡或锡合金或锌或锌合金的金属覆盖层4b’，在由此得到的中心线4’的周围，平行集合8根在外径0.39mm的截面轮廓为圆形的铜线4a’’的外周以厚度1μｍ以下电镀锡或锡合金或锌或锌合金的金属覆盖层4b’’的外层线4’’，由此得到集合线11’。

将该集合线11’通过口径为1.0mm的正方形模具进行压缩/拉伸，制造集合线11（压缩/拉伸工序），通过挤出在该集合线11的外周进行3个阶段的树脂覆盖（挤出覆盖工序），由此能够连续地制造1mm见方的绝缘电线101。

此外，优选的是，利用通过模具时的热量或通过另外进行加热，将金属覆盖层4b’和金属覆盖层4b’’熔融、冷却，使线彼此热粘。

图4是示出在磁芯21的周围将绝缘电线101以螺旋状缠绕而形成的线圈20的立体图。

磁芯21为直径是20mm的铁芯。

线圈20的匝数为20匝。

图5的a是图4所示的线圈20仅铜损的频率-电阻值特性。

除了使用外径1mm的圆单线（DCR标准）以外，电阻值以对于相同构造的线圈的直流电阻值的相对值表示。

图5的b示出除了使用漆包覆盖层代替金属覆盖层4b以外，相同构造的线圈的频率-电阻值特性。

图5的c示出除了使用1mm见方的单线代替绝缘电线101以外，相同构造的线圈的频率-电阻值特性。

并且，图5的f示出除了使用外径1mm的圆单线（DCR标准）以外，相同构造的线圈的频率-电阻值特性。

可知，实施例1的线圈20在从直流至高频的宽频带中能够平均地使损失减小。例如，在48极电动机中，在3000rpm～9000rpm形成1.2kHz～3.6kHz的高频，但是在1.2kHz～3.6kHz下，可知实施例1的线圈20损失最小。

－实施例2－

图6是示出实施例2涉及的绝缘电线102的截面图。

该绝缘电线102为将1根实施例1的绝缘电线101的最外层的金属覆盖铜线4抽出并用裸铜线5代替。12是集合线。

该绝缘电线102与实施例1的绝缘电线101相比，在低频率频带的特性优异。

－实施例3－

图7是示出实施例3涉及的绝缘电线103的截面图。

该绝缘电线103为将实施例1的绝缘电线101的中心部的金属覆盖铜线4用漆包覆盖铜线6代替。6b为漆包覆盖层。13为集合线。

该绝缘电线103与实施例1的绝缘电线101相比，在高频率频带的特性优异。

－实施例4－

图8是示出实施例4涉及的绝缘电线104的截面图。

该绝缘电线104与实施例1的绝缘电线101相比，为带有圆润的正方形。这可以通过改变模具的形状来制造。

该绝缘电线104与实施例1的绝缘电线101相比，在通过绝缘胶带的缠绕构成第1绝缘覆盖层和第2绝缘覆盖层和第3绝缘覆盖层的情况下，易于缠绕绝缘胶带。

－实施例5－

图9是示出实施例5涉及的绝缘电线201的侧面图。图10是图9的B-B’截面图。

该绝缘电线201具有：集合线11，将截面轮廓为非圆形的7根金属覆盖铜线4平行集合，整体的截面轮廓形成大致圆形；第1绝缘覆盖层1，通过挤出将集合线11的外周进行树脂覆盖而形成；第2绝缘覆盖层2，通过挤出将第1绝缘覆盖层1的外周进行树脂覆盖而形成；第3绝缘覆盖层3，通过挤出将第2绝缘覆盖层2的外周进行树脂覆盖而形成。

例如，图11示出如下形成的集合线11’：在外径0.4mm的截面轮廓为圆形的铜线4a’的外周以厚度1μｍ以下电镀锡或锡合金或锌或锌合金的金属覆盖层4b’而形成金属覆盖线4’，平行集合7根由此形成的金属覆盖线4’而形成集合线11’。

将该集合线11’通过口径1.0mm的圆形模具进行压缩/拉伸，制造集合线11（压缩/拉伸工序），通过挤出在该集合线11的外周进行3个阶段的树脂覆盖（挤出覆盖工序），由此能够连续地制造外径1mm的绝缘电线201。

图12的d是除了使用绝缘电线201以外，与图4所示的线圈20相同构造的线圈仅铜损的频率-电阻值特性。

图12的e示出除了使用漆包覆盖层代替金属覆盖层4b以外，相同构造的线圈的频率-电阻值特性。

并且，图12的f示出除了使用外径1mm的圆单线（DCR标准）以外，相同构造的线圈的频率-电阻值特性。

可知，图12的d所示的实施例5的线圈在从直流至高频的宽频带中能够平均地使损失减小。例如，在48极电动机中，在3000rpm～9000rpm形成1.2kHz～3.6kHz的高频，但是在1.2kHz～3.6kHz下，可知实施例5的线圈损失最小。

－实施例6－

可以将1根实施例5的绝缘电线201的最外层的金属覆盖铜线4抽出并用裸铜线5代替。在该情况下，与实施例5的绝缘电线201相比，在低频率频带的特性优异。

－实施例7－

可以将实施例5的绝缘电线201的中心部的金属覆盖铜线4用漆包覆盖铜线代替。在该情况下，与实施例5的绝缘电线201相比，在高频率频带的特性优异。

－实施例8－

可以形成比实施例5的绝缘电线201歪曲的圆形。这可以通过改变模具的形状而制造。

－实施例9－

可以使用铜合金线代替实施例1～实施例8的铜线。

－实施例10－

可以使用铝线代替实施例1～实施例8的铜线。

－实施例11－

可以使用铝合金线代替实施例1～实施例8的铜线。

（产业上的利用可能性）

本发明的绝缘电线和线圈能够在电动机或开关电源用变压器等中进行利用。

Claims

1.一种绝缘电线，其特征在于具备：集合线，将多根在铜线或铜合金线或铝线或铝合金线的外周形成锡或锡合金或锌或锌合金的金属覆盖层的截面轮廓为非圆形的金属覆盖导线集合，整体的截面轮廓形成大致正方形或大致圆形；第1绝缘覆盖层，覆盖所述集合线的外周。

2.根据权利要求1所述的绝缘电线，其特征在于，所述集合线含有1根以上的裸铜线或裸铜合金线或裸铝线或裸铝合金线。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，其特征在于，所述集合线含有1根以上的漆包覆盖线。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，在所述第1绝缘覆盖层的外周形成第2绝缘覆盖层，在所述第2绝缘覆盖层的外周形成第3绝缘覆盖层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，通过树脂挤出形成所述绝缘覆盖层。

6.一种线圈，其特征在于，缠绕权利要求1至5中任一项所述的绝缘电线。