JP2008117746A - Power supply line using high-frequency current - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波電流を流す給電線に関するものである。 The present invention relates to a feeder line that allows a high-frequency current to flow.
電流の周波数が高くなると表皮効果が生じ、交流電流は導体の表面近くのみ流れる傾向があり、その結果導線抵抗が増大し、損失が著しく増大してしまう。一般に表皮効果の程度を示す表皮深さdは、以下で表される。 When the frequency of the current is increased, a skin effect occurs, and the alternating current tends to flow only near the surface of the conductor. As a result, the conductor resistance increases and the loss increases remarkably. Generally, the skin depth d indicating the degree of the skin effect is expressed as follows.
表皮深さ:d=(2/ωσμ)1/2
ω:周波数σ:材料の導電率μ:材料の透磁率
つまり、ある周波数において、表皮深さd以下の厚みであれば表皮効果による損失は、著しく低減できる。そこで、従来の導線においては、互いに絶縁された多数の細い、表皮深さ以下の導線を束ねることにより、損失を低減している。
Skin depth: d = (2 / ωσμ) 1/2
ω: Frequency σ: Material conductivity μ: Material permeability In other words, at a certain frequency, if the thickness is less than or equal to the skin depth d, loss due to the skin effect can be significantly reduced. Therefore, in the conventional conductor, the loss is reduced by bundling a large number of thin conductors that are insulated from each other and having a skin depth or less.
また、図21に示す従来例(例えば特許文献1)の導線は、表皮深さ以下の厚みの導体部100と絶縁部101とを積層していくことで、損失を低減している。
しかしながら、特許文献1で開示されているような導線では、絶縁処理(シース処理)の際、導体部100の位置決めをしなければならなく、加工時間が長くかかっていた。また、それらの位置決めが困難であった。
However, in the conducting wire as disclosed in
本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、高周波による損失の低減を図ることができるとともに、製造性も向上させた高周波用給電線を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a high-frequency power supply line that can reduce loss due to high frequency and improve manufacturability. is there.
上述の目的を達成するために、請求項1の発明では、導体部と絶縁物とを一体に形成してなる高周波用給電線であって、前記導体部は、断面視で、電流により生じる磁束の向きに垂直な方向のうち、少なくとも一方向における厚みを分断する空間部を有するとともに、空間部以外の導体部位を一連となるように形成し、少なくとも導体部外方に絶縁物を配して該絶縁物と一体に形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a high-frequency feeder formed by integrally forming a conductor portion and an insulator, and the conductor portion is a magnetic flux generated by an electric current in a cross-sectional view. A space part that divides the thickness in at least one of the directions perpendicular to the direction of the conductor, and a conductor part other than the space part is formed in a series, and an insulator is disposed at least outside the conductor part. It is characterized by being formed integrally with the insulator.
請求項1の発明によれば、導体部の導体部位の断面が一連であるため、製造性が向上し、また高周波による損失の低減も図れる。
According to the invention of
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記空間部及び前記導体部外方に絶縁物を配して前記導体部を前記絶縁物と一体に形成したことを特徴とする。
The invention of
請求項2の発明によれば、導体部の空間部にも絶縁物を配することで、空間部に絶縁物を配さない場合に比べて導体部位の強度が増加し、変形などの防止が図れる。
According to the invention of
請求項3の発明では、請求項1の発明において、前記空間部を除く前記導体部外方のみに絶縁物を配して一体に形成したことを特徴とする
請求項3の発明によれば、導体部の空間部に絶縁物を配しないことで、接続時、導体部位外周の絶縁物を剥がすことなく接続できる構造が可能になり、施工時間の短縮が図れる。
According to a third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, an insulator is disposed only on the outside of the conductor portion excluding the space portion, and is formed integrally. By not providing an insulator in the space portion of the conductor portion, it becomes possible to connect the insulator without peeling off the insulator on the outer periphery of the conductor portion at the time of connection, and the construction time can be shortened.
請求項4の発明では、請求項1乃至3の何れかの発明において、前記導体部は、電流により生じる磁束の向きに垂直な方向の全てにおいて厚みを分断する空間部を設けていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the conductor portion is provided with a space portion that divides the thickness in all directions perpendicular to the direction of the magnetic flux generated by the current. And
請求項4の発明によれば、電流による磁束の垂直方向の断面の厚さが全て小さい導体部位を用いることになり、その結果更に高周波による損失の低減が図れる。 According to the fourth aspect of the present invention, the conductor portion having a small cross section in the vertical direction of the magnetic flux caused by the current is used, and as a result, the loss due to high frequency can be further reduced.
請求項5の発明では、請求項1乃至4の何れかの発明において、前記導体部は、導体部位を1枚の導電部材で構成していることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects of the present invention, the conductor portion includes a conductive portion formed by a single conductive member.
請求項5の発明によれば、導体部を1枚の導電部材で構成できることで、一連にするための加工工程の削減が図れる。
According to the invention of
請求項6の発明では、請求項1乃至5の発明において、前記導体部は、導体部位の一部に平坦部を設けたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects of the present invention, the conductor portion is provided with a flat portion at a part of the conductor portion.
請求項6の発明によれば、導体部に平坦部を設けることで、導体部位が、C状もしくは、環状でも、接続の信頼性、接触抵抗の低減が図れる。
According to the invention of
請求項7の発明では、平坦部を導体部位の外側面に形成したことを特徴とする。 The invention of claim 7 is characterized in that the flat portion is formed on the outer surface of the conductor portion.
請求項7の発明によれば、平坦部が導体部位の外側面に位置するため、給電線同士を接続するのに使用する接続具との結合部位を平坦部で行うことが出来る。また、接続具として断面U字形の接続バネを使用して、接続バネを給電線の外周に圧接させることで、平坦部との接続が簡単且つ確実に行える。 According to invention of Claim 7, since a flat part is located in the outer surface of a conductor site | part, a coupling | bond part with the connection tool used for connecting feeders can be performed in a flat part. In addition, a connection spring having a U-shaped cross section is used as a connection tool, and the connection spring is pressed against the outer periphery of the power supply line, so that the connection with the flat portion can be performed easily and reliably.
請求項8の発明では、平坦部を導体部位の両外側面に形成したことを特徴とする。 The invention of claim 8 is characterized in that the flat portions are formed on both outer side surfaces of the conductor portion.
請求項8の発明によれば、給電線同士を使用する場合、接続具として断面U字形の接続バネを各給電線の導体部の外周に圧接させることができ、給電線の接続が簡単且つ確実に行える。また、給電線が左右対称の断面形状となるため、左右の区別なく接続が可能となり、施工性が向上する。 According to the invention of claim 8, when using the power supply lines, a connection spring having a U-shaped cross section can be pressed against the outer periphery of the conductor portion of each power supply line as a connection tool, and the connection of the power supply lines is simple and reliable. Can be done. In addition, since the feeder line has a symmetrical cross-sectional shape, connection can be made without distinction between the left and right, and workability is improved.
本発明は、導体部の導体部位の断面が一連であるため、製造性が向上し、また高周波による損失の低減も図れるという効果がある。 Since the present invention has a series of cross sections of the conductor portion of the conductor portion, the productivity is improved and the loss due to the high frequency can be reduced.
以下本発明を実施形態により説明する。
(実施形態1)
本実施形態の高周波用給電線1は、図1(a)、(b)に示すように内筒部2aと、内筒部2aに対して連結部2cにより長手方向の全長に亘って一体連結された同心の外筒部2bとからなる2重筒状の導体2を導体部位として用いた導体部を絶縁物3に埋設して導体部外方に絶縁物3を配したものであって、各筒部2a、2bの空間部4a、4bには絶縁物3を配さない構成としている。
Embodiments of the present invention will be described below.
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1A and 1B, the high-frequency
ここで導体2は、例えば1枚の銅板材を曲げ加工して形成したものである。つまり銅板材の中央部を断面円環状に曲げ加工して内筒部2aを形成し、この内筒部2aを形作る円環状部位の両端から密接並行するように図において下方に延ばした2枚の板片部位の所定位置から内筒部2aを囲むように円弧状に折り曲げてその両端を突き合わせ、該突き合わせ部位を溶接することで内筒部2aに対して同心の断面円環状の外筒部1bを形成している。そして上述の密接並行する2枚の板片部位が両筒部2a、2bを連結する連結部2cを構成する。このように本実施形態に用いる導体2は1枚の金属板材の曲げ加工によって形成しているので、空間部4a、4b以外の導体部位を一連(一繋がり)とする加工工程の削減が図れる。
Here, the
而して本実施形態の高周波用給電線1は、導体2の長手方向を電流方向Xとし、断面視において電流により生じる磁束の向きAに垂直な方向Bにおける厚みを空間部4a、4bが分断することになる。これによって同一断面積において、一つの円形断面で構成された導体に比べて、電流による磁束の垂直方向の断面の厚さが小さく、しかも一連の断面となっている導体2を用いるので、絶縁シース処理を行う際に当たっては、初期状態で絶縁距離の確保をしておけば、その後において保持工程を省くことができる。これにより、絶縁シース処理の位置決めが必要なくなり、加工時間の短縮が図れ、また、表皮効果や近接効果などによる高周波特有の損失の低減も図れるという利点がある
ところで、本実施形態の高周波用給電線1の端面では、導体2の両筒部2a、2bの空間部4a、4bが開口しており、この端面に露出している開口部が、図2(a)に示す接続器5によって高周波用給電線1、1同士の接続を行う際の接続部を構成する。
Thus, in the high-
接続器5は絶縁樹脂性の器体5aの両側部に、側面からみた断面形状が高周波用給電線1の端面の断面形状と同じ開口面を持つ凹部5bを設け、この凹部5b内には器体5aを貫通した1対の断面円弧状の接続導体6、6の端部を夫々露出させており、高周波用給電線1同士の接続を行う際には、両側の凹部5b、5b内に夫々高周波用給電線1の端部を挿入する。これによって一対の接続導体6、6が高周波用給電線1の端面から外筒部1bの空間部4b内に挿入され、図2(b)に示すように夫々の接続導体6の外周面が外筒部1の内周面に弾接し、これにより接続導体6、6を通じて高周波用給電線1、1同士が電気的に接続されることになる。従って本実施形態の高周波用給電線1では接続器5との接続のために導体部位外周の絶縁物3を剥がすことなく接続できる構造が可能になり、施工時間の短縮が図れる。
The
尚本実施形態では1枚の銅板材を加工して2重筒状の導体2を導体部位として用いた導体部を形成しているが、銅材を押し出し加工して同じ形状の2重筒状の導体2を導体部位として用いた導体部を形成することもできる。図3はその例の端面方向からみた正面図である。
In this embodiment, a copper plate material is processed to form a conductor portion using the double
また本実施形態では2重筒状の導体2を用いているが、例えば3重筒の導体であっても良く、適宜変更可能であり、実施形態に特に限定されるものではない。
Further, in the present embodiment, the double
(実施形態2)
上述の実施形態1の高周波用給電線1は絶縁物3に埋設する導体部の導体部位として2重筒状の導体2を用いているが、本実施形態では、例えば銅材を押し出し加工して図4(a)、(b)に示すように正面断面形状が櫛歯状に形成して一連となった導体2を導体部の導体部位として用いている。この導体2は、長手方向Xに流れる電流により断面視において生じる図4(b)に示す磁束の向きAに垂直な方向のうち、少なくとも一方向Bにおける厚みを分断する空間部41…を歯状部位間に設けるとともに、空間部41…の内、中央の空間部43の両側に位置する空間部42、44は両側の歯状部の先端間に亘るように一体形成した天井部位によって閉塞されており、これら空間部42、44は、導体部を絶縁部3に埋設した際に絶縁物3が配されない空間部となる。
(Embodiment 2)
The high-
そして、高周波用給電線1の端面に露出する空間部42、44の開口部が高周波用給電線1。1同士を接続する接続器(図示せず)の平行栓刃状の接続導体(図示せず)が挿入されて接続される接続口を構成する。
And the opening part of the
而して、本実施形態の高周波用給電線1にあっても、絶縁シース処理を行う際に当たっては、初期状態で絶縁距離の確保をしておけば、その後において保持工程を省くことができる。これにより、絶縁シース処理の位置決めが必要なくなり、加工時間の短縮が図れ、また、上述の高周波による損失も低減も図れるという利点がある。更に実施形態1と同様に接続器との接続のために導体部位外周の絶縁物3を剥がすことなく接続できる構造が可能になり、施工時間の短縮が図れる。
Thus, even in the high-frequency
(実施形態3)
本実施形態は図5に示すように例えば銅材を押し出し加工して正面断面形状が梯子状の導体2を導体部の導体部位として用いるもので、内部に形成した全ての空間部4が長手方向の両端以外は外部に開口していないため導体部を絶縁物3に埋設した際に全ての空間部4内には絶縁物3が配されないような構成としても良い。本実施形態の場合も空間部4の端部の開口部が接続器との接続口を構成し、接続器との接続のために導体部位外周の絶縁物3を剥がすことなく接続できる構造が可能になり、施工時間の短縮が図れる。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, for example, a copper material is extruded and a
(実施形態4)
本実施形態の高周波用給電線1は、図6(a)に示すように正面断面形状が櫛歯状の導体2を導体部位として用いた導体部を絶縁物3に埋設したもので、長手方向を電流方向Xとする。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 6 (a), the high-frequency
ここで導体2は、実施形態2と同様に銅材を押し出し加工して形成されたもので、本実施形態も図6(b)に示すように断面視において電流により生じる磁束の向きAに垂直な方向のうち、少なくとも一方向Bにおける厚みを分断する空間部4を歯状部位間に有しており、導体部はこの空間部4と、一連となっている導体2とで構成される。
Here, the
而して本実施形態の高周波用給電線1では、同一断面積において、一つの円形断面で構成された導体に比べて、電流による磁束の垂直方向の断面の厚さが少なくとも一方向が小さく、しかも一連(一繋がり)の断面となっている導体2を用いるので、絶縁シース処理を行う際に当たっては、初期状態で絶縁距離の確保をしておけば、その後において保持工程を省くことができる。これにより、絶縁シース処理の位置決めが必要なくなり、加工時間の短縮が図れ、また、上述の高周波による損失の低減にもつながるという利点がある。
Thus, in the high-frequency
尚、図6(c)に示すように、例えば中間部位に基部を有し、この基部の上下面に歯状部位を複数並行形成した導体2を用いても、図6(b)の導体2を用いる場合と同じ効果が得られる。
As shown in FIG. 6C, for example, the
更に銅材を押し出し加工して導体2を形成する代わりに1枚の銅板材を折り曲げ加工して正面断面形状を櫛歯状に形成した導体2を用いても良く、図7(a)、(b)はこの銅板材を折り曲げした例を示す。
Further, instead of forming a
(実施形態5)
本実施形態の高周波用給電線1は、図8(a)に示すように、正面形状が渦巻き状となっている導体2からなる導体部を絶縁物3に埋設し、長手方向Xに高周波電流を流すようになっている。
(Embodiment 5)
As shown in FIG. 8A, the high-frequency
ここで導体部は、例えば図8(b)に示すように銅板とこれに重ねた絶縁シートとを巻くことで、渦巻き状に巻いた1枚の銅板材からなる導体2と、電流により生じる磁束の向きAに垂直な方向Bの全てにおいて厚みを分断する絶縁シート部位からなる空間部4とで構成される。
Here, for example, as shown in FIG. 8B, the conductor portion is formed by winding a copper plate and an insulating sheet superimposed on the copper plate so that the
而して本実施形態の高周波用給電線1では、同一断面積において、一つの円形断面で構成された導体に比べて、電流による磁束の垂直方向の断面の厚さが全てが小さく、且つ一つ繋がりの断面形状となる導体2を用いるため、上述の高周波による損失も更に低減される。また絶縁シース処理での利点は上述の各実施形態と同様に得られる。
Thus, in the high-
尚導体2としては、例えば図8(c)に示すよう正面断面形状が円環状(或いはC字状)の部位を複数同心状に配置して各部位間に電流により生じる磁束の向きに垂直な方向の全てにおいて厚みを分断する空間部4を形成し、且つ各部位を一連にしたものを用いても良く、また図8(d)に示すように正面断面形状が角渦巻き状に形成したものを使用しても図8(b)の導体2を用いた場合と同じ効果が得られる。
As the
(実施形態6)
本実施形態の高周波用給電線1は、図9(a)、(b)に示すように正面断面形状が山字状の導体2からなる導体部を絶縁物3に埋設したものである。
(Embodiment 6)
As shown in FIGS. 9A and 9B, the high-frequency
この導体部に用いる導体2は断面視において電流により生じる磁束の向きに垂直な方向のうち、例えば少なくとも一方向における厚みを分断する空間部4を中央片と側片との間に形成するとともに、基片の下面を平坦面aに形成している。そして導体2の端部は絶縁物3から外部に露出している。
The
この露出部位は接続器5を用いて図9(c)に示すように給電線1同士の接続を行う際の接触部を構成するので、接続ケース5に給電線端部を挿入した際に、絶縁物3から露出している導体2の平坦面aが図9(a)に示すように接続器5内の接続導体6の平坦部上に面接触するようになっている。つまり線接触に比して信頼性が高い接触ができ、接触抵抗の低減につながるという効果がある。また高周波による損失の低減や、絶縁シース処理の効果は実施形態1と同様に得られる。
Since this exposed part constitutes a contact part when connecting the
尚図10(a)、(b)に示すように、例えば正面断面形状がC状の環状部位を同心状に形成して一連にした導体2を用いる場合にも、外側の環状部位の下面を平坦面aとすることで図9(a)〜(c)の導体2を用いた場合と同様に、上述の接続導体6との接触信頼性の向上と接触抵抗の低減が図れる。
As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), for example, when using a
更に上述した実施形態1の導体2にあっても図10(c)に示すように図において外筒部2bの下側部位に平坦面aを形成し、この平坦面aに対応するように接続器側の接続導体6の接続部位を平板状に形成して、空間部4b内の平坦面a上に面接触させるようにしても良い。
Further, even in the
(実施形態7)
本実施形態の給電線を図11〜図12で示す。本実施例の給電線は、実施形態1と基本的に同一の構成であり、外筒部2bの一側面を平坦部2dとした点が異なる。従って、同一の部材については同一の符号で示す。この給電線を接続する接続器5は、図12及び図13に示すように、絶縁性の基台5aに形成したソケット(凹所)5b内にU字形断面の接続バネ50を配置して構成される。接続バネ50は底片で基台5aに固定され、両脚片52が互いの間隔を広げる方向で弾性変形可能となり、ソケット5b内に挿入される各給電線端部に露出する外筒2bの両側に圧接することで、給電線の接続が行われる。脚片52の一方には、外筒2bの曲面に沿った弧状押さえ54が形成され、他方の脚片には外筒2bの平坦部2dに合致する平坦押さえ54dが形成され、平坦部同士の圧接により、電気接続を確実なものとしている。
(Embodiment 7)
The feeder line of this embodiment is shown in FIGS. The power supply line of this example has basically the same configuration as that of the first embodiment, and is different in that one side surface of the
図14と図15は上記の実施形態の一変更態様を示し、外筒2bの上下両面を弧状面とし、左右の両側面に平坦部2dを形成している。この場合は、接続器5に使用する接続バネ50の両脚片52にそれぞれ平坦押さえ54dを形成して、給電線との電気接続をより確実なものとしている。また、給電線が左右対称の断面形状となるため、左右の区別なく接続が可能となり、施工性が向上する。
(実施形態8)
本実施形態の給電線を図16〜図18で示す。本実施形態の給電線は、実施形態1と基本的に同一の構成であり、外筒2bの底面を平坦部2dとした点が異なる。従って、同一の部材については同一の符号で示す。この給電線を接続する接続器5は、断面U字形の絶縁性基台5a内に、接続導体53と、押し上げバネ55を収めて構成され、絶縁基台5a内に挿入する各給電線の外筒2b底面の平坦部2dに接続導体53が圧接して、給電線を接続する。基台5aの両脚片5cは弾性変形可能とされ、両脚片5cの上端部に形成した弧状のキャッチ5eに外筒2b外周の湾曲面が収められることで、外筒2b、即ち、給電線を接続器5内の所定位置に保持し、この状態で押しバネ55が接続導体53を外筒2b底面の平坦部2dに圧接させる。本実施形態においても、電気接続が平坦部2dで行われるため、給電線同士の接続を安定して行うことができる。本実施形態においても、給電線が左右対称の断面形状となるため、左右の区別なく接続が可能となり、施工性が向上する。
14 and 15 show a modification of the above-described embodiment, in which the upper and lower surfaces of the
(Embodiment 8)
The feed line of this embodiment is shown in FIGS. The power supply line of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and is different in that the bottom surface of the
上述の各実施形態においては、金属シートの折り曲げ加工により導体の断面形状を決定している態様を示したが、本発明は必ずしもこれらの態様に限定されるものではなく、図13、図14の各変更態様に示すように、金属の押し出し成形によって断面形状が決定される導体2を使用することも可能である。
In each of the above-described embodiments, the aspect in which the cross-sectional shape of the conductor is determined by bending the metal sheet has been shown. However, the present invention is not necessarily limited to these aspects. As shown in each modification, it is also possible to use a
1 高周波用給電線
2 導体
2a 内筒部
2b 外筒部
2c 連結部
3 絶縁物
4a、4b 空間部
A 磁束の向き
B 磁束に垂直な向き
X 電流方向
DESCRIPTION OF
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