JP2017037896A - コイル用線材 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の交番磁界による渦電流を低減して、低損失なコイルを形成できるコイル用線材を提供する。【解決手段】導体線１１と、導体線１１の外周に磁性材料によって形成された磁性体層１２とを備えるコイル用線材１０である。磁性体層１２は、炭素鋼によって形成された鋼含有層を備える。好ましくは、前記炭素鋼における炭素と、リンと、珪素との合計含有量が０超０．３質量％以下とする。さらに好ましくは、磁性体層１２は、導体線１１の軸方向に直交する断面において周方向にみて、厚さが異なる厚肉部と薄肉部とを有する不均一層を備え、前記薄肉部の最小厚さに対する前記厚肉部の最大厚さの比が１．１以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、コイルに用いられる線材に関する。特に、周囲の交番磁界による渦電流を低減して、低損失なコイルを形成できるコイル用線材に関する。

各種の電気機器の一部品として、コイルが利用されている。コイルを備える電気機器としては、例えばモータ、トランス（変圧器）、リアクトルなどが挙げられる。一般に、コイルは、導体線を有する巻線を螺旋状に巻回することによって形成される。巻線は、エナメル線といった、導体線の上に絶縁層を備えるものが代表的である。

特許文献１は、ニッケルめっき銅線を芯材とし、その外周に密着層、絶縁層を順に備える絶縁電線を開示している。

特開平０７−２９６６４３号公報

コイルに用いられる線材には、低損失なコイルを形成できることが望まれる。

例えば、小型化や高占積率などの目的から隣り合うターン間の間隔が狭いコイルでは、各ターンをつくる導体線同士が近接配置される。このようなコイルに交流電流を流すと、ある導体線Ａに近接する別の導体線Ｂがつくる磁界からの磁束が導体線Ａに鎖交して、導体線Ａに渦電流が生じ得る。近年、各種の電気機器、例えばモータなどの高性能化・高効率化に伴い大電流化が進んでいる。大電流化に伴い発生する交番磁界も増大し、導体線に生じる渦電流も増大し得る。

上述のように近接する導体線や漏れ磁束などに基づく周囲の交番磁界からの磁束によって導体線に渦電流が生じて渦電流量が多くなると、導体線に生じる渦電流損が大きくなり、コイルの損失の増大を招く。そのため、コイル用線材には、周囲の交番磁界による渦電流を低減できることが望まれる。

また、絶縁層を備える場合には、導体線に割れなどの表面欠陥などが存在すると、この欠陥に起因して絶縁層が適切に形成されず、絶縁不良個所が生じて歩留りの低下を招く。従って、コイル使用時の渦電流を低減できる上に、絶縁性、製造性にも優れるコイル用線材が望まれる。

更に、コイルに成形する際の曲げ加工が行い易く、コイル成形性に優れるコイル用線材が望ましい。曲げ加工などが行い易い線材であれば、コイル成形後、スプリングバックによる変形を小さくし易く、寸法精度、形状精度に優れるコイルを形成できて、コイルの製造性にも優れる。

そこで、本発明の目的の一つは、周囲の交番磁界による渦電流を低減して、低損失なコイルを形成できるコイル用線材を提供することにある。

本発明の一態様に係るコイル用線材は、導体線と、前記導体線の外周に磁性材料によって形成された磁性体層とを備え、前記磁性体層は、炭素鋼によって形成された鋼含有層を備える。

上記のコイル用線材は、周囲の交番磁界による渦電流を低減して、低損失なコイルを形成できる。

実施形態１に係るコイル用線材の一例を示す概略断面図である。 実施形態２に係るコイル用線材の一例を示す概略断面図である。 実施形態３に係るコイル用線材（丸線）と、その製造方法の一例を説明する工程説明図である。 実施形態３に係るコイル用線材（角線）と、その製造方法の一例を説明する工程説明図である。 試験例１で損失の測定に用いた測定回路を示す概略構成図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係るコイル用線材は、導体線と、上記導体線の外周に磁性材料によって形成された磁性体層とを備え、上記磁性体層は、炭素鋼によって形成された鋼含有層を備える。

上記のコイル用線材は、以下の理由により、周囲の交番磁界による渦電流を低減して、渦電流に起因する損失を低減でき、低損失なコイルを形成できる。

上記のコイル用線材は、銅などの一般に導電性に優れるものの非磁性である金属から構成される導体線の外周に、磁性材料から構成される磁性体層を備えるため、コイルを形成した場合に周囲の交番磁界からの磁束が磁性体層に流れて、導体線に鎖交し得る磁束を減らすことができる。磁性体層が実質的に磁性材料のみから構成されて磁性成分を十分に備えることからも、上記磁束が磁性体層に通過し易い。このように磁性体層は、周囲の交番磁界から導体線への磁束を遮蔽する磁気シールドとして機能する。

特に、上記のコイル用線材では磁性体層に炭素鋼から構成される鋼含有層を備える。炭素鋼は、飽和磁束密度が高いため周囲の交番磁界からの磁束を十分に流せて、導体線に鎖交し得る磁束を効果的に低減でき、導体線に生じる渦電流を低減できる。また、炭素鋼は、比抵抗が純鉄よりも高く、鋼含有層自体に生じる渦電流を低減できる。
このように導体線だけでなく、磁性体層に生じ得る渦電流を低減できるからである。

また、上記のコイル用線材は、以下の理由により製造性に優れる。
炭素鋼は、溶接を行った場合にブローホールが形成され難く、水素脆化などの脆化も生じ難い。そのため、後述するように溶接を利用して鋼含有層を形成する場合にブローホールや脆化に起因する割れなどの欠陥の発生を低減できて表面性状に優れる磁性体層を形成できる。表面性状に優れる磁性体層の外周に絶縁層を形成する場合には、ピンホールやフクレなどの欠陥の発生を低減できて、絶縁層を良好に形成でき、絶縁性に優れるコイル用線材とすることができる。
このように磁性体層だけでなく、絶縁層をも良好に形成でき、歩留りの低下を低減できるからである。

更に、上記のコイル用線材は、以下の理由によりコイルの製造性にも優れる。
炭素鋼は曲げ加工などの塑性加工性に優れており、上記のコイル用線材は、コイルの形成に必要な力が小さくてよく、容易に巻回できる。また、巻回に必要な力が小さければ、巻回後の線材に残存する応力も小さくなり、スプリングバックが生じ難く、寸法精度、形状精度に優れるコイルを成形できる。
このようにコイルを良好に形成でき、歩留まりの低下を低減できるからである。

（２）上記のコイル用線材の一例として、上記炭素鋼における炭素と、リンと、珪素との合計含有量が０超０．３質量％以下である形態が挙げられる。

炭素、リン、及びケイ素の合計含有量が上記の範囲を満たす炭素鋼は溶接時にブローホールや脆化などが生じ難い。従って、上記の形態は、渦電流を低減できて低損失なコイルを形成できる上に、表面性状に優れる磁性体層や健全な絶縁層を形成し易く、製造性により優れる。

（３）上記のコイル用線材の一例として、上記磁性体層が、上記導体線の軸方向に直交する断面において周方向にみて、厚さが異なる厚肉部と薄肉部とを有する不均一層を備え、上記薄肉部の最小厚さに対する上記厚肉部の最大厚さの比（以下、厚さ比と呼ぶことがある）が１．１以上である形態が挙げられる。

コイルには、周囲の交番磁束からの磁束をその他の領域に比較して受け易い領域（以下、鎖交領域と呼ぶことがある）が存在し得る。上記形態は、不均一層のうち、厚肉部を上記鎖交領域に配置でき、導体線に鎖交し得る磁束をより確実に低減できる。また、磁性材料が金属である場合でも、不均一層は薄肉部を備えるため、均一的な厚さでかつ厚肉部と同じ厚さを有する磁性体層を備える場合に比較して、不均一層自体に生じ得る渦電流を低減できる。特に、不均一層が比較的高抵抗である炭素鋼から構成されていれば（不均一層が鋼含有層であれば）、不均一層自体に生じ得る渦電流をより一層低減し易い。従って、上記形態は、導体線と磁性体層との双方について周囲の交番磁束に起因する渦電流を低減でき、より低損失なコイルを形成できる。その他、上記形態は、磁性体層の構成材料の低減、この低減による軽量化などの効果を奏する。

（４）上記のコイル用線材の一例として、上記導体線と上記磁性体層とを合わせた断面積に対する上記磁性体層の断面積の比率（以下、面積比と呼ぶことがある）が３％以上４０％以下である形態が挙げられる。

上記形態は、磁路断面積を十分に備えて磁性体層に周囲の交番磁界からの磁束を流し易く、導体線に鎖交し得る磁束を十分に低減できる。かつ、上記形態は、磁性体層が厚過ぎないため、線材の大径化を抑制できる上に曲げ加工などを行い易い。従って、上記形態は、渦電流を低減できて低損失なコイル、特に小型なコイルを形成できる上に、コイルを形成し易く、コイルの製造性にも優れる。

（５）上記のコイル用線材の一例として、上記磁性体層の飽和磁束密度をＢｓ、上記コイル用線材の最大幅をｗ、上記磁性体層の厚さをｔとするとき、Ｂｓ×（ｔ／ｗ）≧０．０１Ｔを満たす形態が挙げられる。

Ｂｓ×（ｔ／ｗ）が大きいほど、磁気シールド効果が高く、導体線に発生する損失の抑制効果が高くなる傾向がある。上記形態は、Ｂｓ×（ｔ／ｗ）が０．０１Ｔ以上であり、より低損失なコイルを形成できる。

（６）上記のコイル用線材の一例として、上記導体線を構成する金属の平均結晶粒径が２００μｍ以下である形態が挙げられる。

上記形態は、導体線が強度（０．２％耐力など）や靭性（破断伸びなど）といった機械的特性に優れており、耐へたり性や、曲げ加工などの加工性に優れる。従って、上記形態は、渦電流を低減できて低損失なコイルを形成できる上に、コイルを形成し易く、コイルの製造性にも優れる。

（７）上記のコイル用線材の一例として、０．２％耐力が６０ＭＰａ以上であり、破断伸びが５％以上である形態が挙げられる。

上記形態は、高強度でありながら伸びも高く、耐へたり性や、曲げ加工などの加工性に優れる。従って、上記形態は、渦電流を低減できて低損失なコイルを形成できる上に、コイルを形成し易く、コイルの製造性にも優れる。

（８）上記のコイル用線材の一例として、上記導体線の外周に絶縁層を備える形態が挙げられる。

磁性体層の外周に絶縁層を備える場合には近接するコイル用線材間に介在する絶縁層によってこれらの線材間を絶縁できる。導体線と磁性体層との間に絶縁層を備える場合には導体線と磁性体層との間に介在する絶縁層によって、導体線と磁性体層とを絶縁できる。従って、上記形態は、磁性体層自体に生じた渦電流が近接するコイル用線材や下層の導体線に流れることを絶縁層によって防止できて、より低損失なコイルを形成できる。また、磁性体層が鋼含有層であれば表面性状に優れるため、この鋼含有層の上に絶縁層を良好に形成でき、上記形態は、製造性にも優れる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図１〜図４を適宜参照して、本発明の実施形態に係るコイル用線材の具体例を説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。図１〜図４は、コイル用線材１０などを導体線１１などの軸方向に直交する平面で切断した横断面を示す。図１〜図４は、分かり易いように磁性体層１２などを厚く誇張して示す。図３の下図，図４の下図に示す厚肉部１２ａ，薄肉部１２ｂの形成領域、各部１２ａ，１２ｂの厚さは例示である。

（コイル用線材）
・概要
実施形態に係るコイル用線材１０は、図１，図２，図３の下図、図４の下図などに示すように、導体線１１と、導体線１１を覆うように導体線１１の外周に磁性材料によって形成された磁性体層１２とを備える。以下に具体例を示す。その他の具体例は後述する。
図１に示す実施形態１に係るコイル用線材１０は、導体線１１と、磁性体層１２とを備える例である。
図２に示す実施形態２に係るコイル用線材１０は、導体線１１と、磁性体層１２と、更に導体線１１の外周に形成された絶縁層１３とを備える例である。
図３，図４に示す実施形態３に係るコイル用線材１０は、導体線１１と、磁性体層１２とを備え、コイル用線材１０の横断面において磁性体層１２をコイル用線材１０の周方向にみると、磁性体層１２の厚さが異なっている。

実施形態に係るコイル用線材１０は、磁性体層１２が炭素鋼を含む鋼含有層を備えることを特徴の一つとする。以下、構成要素ごとに詳細に説明する。

・導体線
導体線１１は、コイル用線材１０において主として電流が流れる部分である。

・・組成
導体線１１の構成材料は、金属、特に導電性に優れる金属である銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金から選択される少なくとも１種の金属を含むことが好ましい。上記に列挙した金属を含む導体線１１は、導電率が高く、電気抵抗も小さいため、所定の電流を低損失で流せる。低損失化の観点からは銅又は銅合金が好ましく、軽量化の観点からはアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。上記に列挙した金属は、一般に非磁性材である。

ここでの「銅」とは、Ｃｕを９９．９質量％以上含有する純銅である。具体的にはタフピッチ銅、脱酸銅（例、リン脱酸銅）、無酸素銅（ＯＦＣ）が挙げられる。
ここでの「銅合金」とは、Ｃｕを５０質量％以上、好ましくは９０質量％以上含有し、Ｃｕ以外の添加元素を含有する銅基合金である。銅合金の添加元素は、例えばＳｎ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｐ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｎｉなどが挙げられる。
ここでの「アルミニウム」とは、Ａｌを９９質量％以上含有する純アルミニウムである。
ここでの「アルミニウム合金」とは、Ａｌを５０質量％以上、好ましくは９０質量％以上含有し、Ａｌ以外の添加元素を含有するアルミニウム基合金である。アルミニウム合金の添加元素は、例えばＳｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｌｉなどが挙げられる。
その他、不可避不純物を含み得る。
より高い導電率を確保する観点からは、銅（純銅）が好ましい。

上記添加元素の含有量は、所望の導電率が得られる範囲で、添加元素の種類に応じて適宜設定するとよい。添加元素の合計含有量は、例えば０．１質量％以上３０質量％以下、更に０．１質量％以上５．０質量％以下が挙げられる。導電率を高くする観点からは添加元素の含有量は少ない方が好ましい。添加元素の含有量が多いと強度などに優れる。

導体線１１は、酸素及び水素の含有量が少ないことが好ましい。導体線１１の外周直上に磁性体層１２を備えて、導体線１１と磁性体層１２とが直接接触している場合に導体線１１が酸素や水素を多く含有していると、この酸素や水素が磁性体層１２中に拡散して、磁性体層１２の延性や磁気的特性が損なわれる恐れがあるからである。
導体線１１の酸素含有量は、質量割合で例えば５０ｐｐｍ以下、更に１０ｐｐｍ以下が好ましい。導体線１１の水素含有量は、質量割合で例えば１０ｐｐｍ以下、更に５ｐｐｍ以下が好ましい。酸素含有量の測定には、例えば、赤外分光法が利用できる。水素含有量の測定には、例えば、不活性ガス融解法が利用できる。その他、不活性ガス融解−赤外線吸収法などが挙げられる。

導電率、低損失、延性、磁性体層１２の特性維持などを考慮すると、導体線１１の構成材料は、純銅、特に純銅のなかでも酸素や水素などの不純物をほとんど含まず、純度が最も高い無酸素銅が好ましい。

・・組織
導体線１１を構成する金属が微細な結晶組織を有すると機械的特性に優れて好ましい。例えば、導体線１１を構成する金属の平均結晶粒径が２００μｍ以下を満たすことが挙げられる。上記平均結晶粒径が２００μｍ以下であれば、０．２％耐力や破断伸びなどが高い導体線１１とすることができる。上記平均結晶粒径が小さいほど機械的特性に優れ、上限値が１００μｍ以下、更に８０μｍ以下、７０μｍ以下である形態が挙げられる。上記平均結晶粒径の下限は特に問わない。製造上の観点から、上記平均結晶粒径は例えば１μｍ以上である。

ここでの「平均結晶粒径」は、ＪＩＳ Ｈ ０５０１（１９８６年）に規定された「伸銅品結晶粒度試験方法」に記載の切断法に準拠して測定した平均結晶粒度である。平均結晶粒径は、コイル用線材１０の横断面をとり、この横断面における導体線１１の結晶組織を顕微鏡で観察することで測定する。

・・形状
導体線１１の形状は、特に限定されない。例えば、導体線１１は、横断面形状が円形状（図１，図２）、楕円形状（図３の下図）、レーストラック形状、六角形状や四角形状といった多角形状（図４の下図）など種々の形状が挙げられる。導体線１１の外形は、製造条件にもよるが、代表的には、コイル用線材１０の外形に類似した形状をとる。

・・大きさ
導体線１１の横断面積は、例えば電流値に応じて適宜選択できる。例えば２Ａ以上といった大電流を流す用途では、上記横断面積は０．４ｍｍ^２以上、更に０．５ｍｍ^２以上、０．８ｍｍ^２以上が挙げられる。低電流用途では、上記横断面積は０．４ｍｍ^２未満、更に０．３ｍｍ^２以下が挙げられる。上記横断面積の上限は特に問わないが、５０ｍｍ^２以下であれば曲げ易く加工性に優れる上に、比較的細いため占積率が高いコイルを形成できる。
導体線１１が丸線の場合に導体線１１の直径φは、０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下程度が挙げられる。
導体線１１が平角線などの角線や楕円線などの場合に導体線１１の長辺の長さは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度、短辺の長さは０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度が挙げられる。

・・導電率
導体線１１は導電率が高いほど低損失で電流を流せて好ましい。具体的な導電率は、７０％ＩＡＣＳ以上、更に８０％ＩＡＣＳ以上、９０％ＩＡＣＳ以上が挙げられる。

・磁性体層
磁性体層１２は、磁性材料によって形成されて、周囲の交番磁界からの磁束が導体線１１に通過することを阻止、低減する磁気シールドとして主に機能する。周囲の交番磁界がコイル用線材１０に印加された際に交番磁界からの磁束が磁性体層１２に流れることで、導体線１１に鎖交する磁束を減らすことができる。

・・組成
磁性体層１２の構成材料は、磁性材料、特に軟磁性材料とする。高い磁気シールド効果が期待できる強磁性体が好ましく、比透磁率や飽和磁束密度が高い鉄系材料がより好ましい。また、比抵抗が高い鉄系材料であれば、磁性体層１２自体に生じる渦電流を低減できる。そこで、実施形態のコイル用線材１０では、磁性体層１２に、飽和磁束密度が高く、比抵抗が比較的高い鉄系材料である炭素鋼によって形成された鋼含有層を備える。

ここでの「炭素鋼」とは、炭素（Ｃ）を０超２質量％以下程度の範囲で含有し、その他、珪素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）などを微量に含有する鉄基合金である。例えば、ＪＩＳ Ｇ ３１４１（２０１１年）、ＪＩＳ Ｇ ３１１８（２０１０年）などに規定される低炭素鋼（代表的にはＣ：０．１５質量％以下）や中炭素鋼（代表的にはＣ：０．３０質量％以下、Ｓｉ：０．１５質量％〜０．４質量％）などが挙げられる。Ｍｎ、Ｐ、Ｓの含有量（質量％）は、例えば、以下が挙げられる。
Ｍｎ量：１．２０％以下、Ｐ量：０．１００％以下、Ｓ量：０．０４０％以下

特に、炭素鋼における炭素と、リンと、硫黄との合計含有量が少ないと、鋼含有層の形成に溶接を行う場合にブローホールや水素脆化などの脆化が生じ難いため、表面性状に優れる鋼含有層を形成し易く、コイル用線材１０の製造性に優れる。また、鋼含有層の外周に絶縁層１３を形成する場合に絶縁層１３を良好に形成でき、絶縁層１３を備えるコイル用線材１０の製造性にも優れる。上記合計含有量は、少ないほどブローホールや脆化などが生じ難く、０．６質量％以下、更に０．５質量％以下が好ましい。良好な絶縁層１３の形成を考慮すると、上記合計含有量は０超０．３質量％以下が好ましく、０．２質量％以下、更に０．１５質量％以下がより好ましい。上記合計含有量が所望の範囲を満たすように、例えば精錬などを行って、鋼含有層の形成に用いる炭素鋼材の成分調整、特にリンや硫黄の低減を行うとよい。

・・構造
コイル用線材１０は、磁性体層１２を一層のみ備え、この一層が鋼含有層である単層構造の形態（図１〜図４）の他、絶縁層１３（中間絶縁層）を介して複数の磁性体層１２を備え、複数の磁性体層１２のいずれも鋼含有層である形態（図示せず）、複数の磁性体層１２として、少なくとも一層の鋼含有層と、残部が炭素鋼以外の磁性材料から構成される層とを備える形態（図示せず）が挙げられる。炭素鋼以外の磁性材料は、上述のように鉄系材料が好ましい。例えば、透磁率が高い鉄系材料からなる高μ層であれば、周囲の交番磁界からの磁束が通過し易く、飽和磁束密度が高い鉄系材料からなる高Ｂｓ層であれば、周囲の交番磁界からの磁束が十分に通過でき、比抵抗が高い鉄系材料からなる高電気抵抗層であれば、この層自身に発生する渦電流を低減できる。

絶縁層１３を介さずに、異なる磁性材料からなる層が２層以上積層された多層構造の磁性体層１２を備えることができる。多層のうち、少なくとも一層に鋼含有層を含むことができる。例えば、多層構造の磁性体層１２として、磁性体層１２のうち内側の領域が鋼含有層であり、表面側の領域が酸化鉄層である形態が挙げられる。

・・その他の磁性材料
ここでの「鉄系材料」とは、Ｆｅを含有する金属やＦｅを含有する化合物などである。具体的には、鉄、炭素鋼を除く鉄系合金、及び鉄系化合物から選択される少なくとも１種の軟磁性材料が挙げられる。
ここでの「鉄」とは、Ｆｅを９９．８質量％以上含有する純鉄である。
鉄系合金は、例えば、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、パーメンジュール（Ｆｅ−Ｃｏ合金）、珪素鋼（Ｆｅ−Ｓｉ合金）、鉄系アモルファス合金、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）などが挙げられる。パーメンジュールやパーマロイ、珪素鋼、鉄系アモルファス合金などは、比抵抗が大きい鉄系材料である（例えば２０μΩ・ｃｍ以上）。
鉄系化合物は、例えばフェライト（Ｆｅ_２Ｏ_３）やＦｅＯ，Ｆｅ_３Ｏ_４といった鉄酸化物（酸化鉄）などが挙げられる。
鉄系以外の磁性材料として、Ｃｏを含むコバルト系材料（純金属、合金など）、Ｎｉを含むニッケル系材料（純金属、合金など）などの軟磁性材料が挙げられる。

磁性体層１２を構成する鉄系材料（上述の炭素鋼を含む鉄系合金、鉄、鉄系化合物など）の酸素含有量及び水素含有量も少ない方が好ましい。酸素や水素の含有量が多過ぎる鉄系材料で磁性体層１２が形成されると、上述のように磁性体層１２の延性や磁気的特性が損なわれたりする他、後述するように磁性体層１２の形成にあたり、鉄系材料からなるテープなどを用いて溶接する場合にブローホールやその他の溶接不良などが生じたりする恐れがあるからである。磁性体層１２を構成する鉄系材料の酸素含有量は、質量割合で例えば５０ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下が好ましい。磁性体層１２を構成する鉄系材料の水素含有量は、質量割合で例えば１０ｐｐｍ以下、５ｐｐｍ以下が好ましい。酸素含有量、水素含有量の測定方法は、導体線１１で述べた方法を利用できる。

・・磁気的特性
磁性体層１２の飽和磁束密度が高いほど、磁性体層１２の磁気飽和を抑制し易く、磁性体層１２に周囲の交番磁界からの磁束をより多く流せて、導体線１１に鎖交し得る磁束をより低減できて好ましい。具体的な飽和磁束密度は、０．５Ｔ以上が挙げられ、更に１．０Ｔ以上、１．５Ｔ以上、１．８Ｔ以上、２．０Ｔ以上がより好ましい。複数の磁性体層１２（多層構造を含む）を備える場合には、いずれの層の飽和磁束密度も高いことが好ましい。鋼含有層の飽和磁束密度は、例えば１．５Ｔ以上である。

・・電気的特性
磁性体層１２の電気抵抗が大きいほど、磁性体層１２自体に渦電流が発生し難く、渦電流損を低減できて好ましい。鋼含有層の比抵抗は、１０μΩ・ｃｍ以上、更に１２μΩ・ｃｍ以上が挙げられる。炭素鋼以外の鉄系材料からなる磁性体層の比抵抗は、例えば、２０μΩ・ｃｍ以上が挙げられる。複数の磁性体層１２（多層構造を含む）を備える場合には、いずれの層も比抵抗が高いことが好ましい。

・・面積比
コイル用線材１０の横断面における磁性体層１２の面積割合が大きいほど、磁路断面積を十分に確保できて磁性体層１２の磁気飽和を抑制できる。その結果、磁性体層１２に周囲の交番磁界からの磁束を十分に流せて、高い磁気シールド効果が期待できる。
上記面積割合がある程度小さければ、磁性体層１２自体に生じ得る渦電流を低減できる上に、大径化の抑制、良好な加工性などが期待できる。
磁気シールド効果、磁性体層１２自体での渦電流損の増大抑制などを考慮すると、導体線１１と磁性体層１２とを合わせた断面積に対する磁性体層１２の断面積の比率（面積比）は３％以上４０％以下であることが好ましい。面積比は、５％以上３０％以下、更に１０％以上２５％以下がより好ましい。複数の磁性体層１２（多層構造を含む）を備える場合には、「磁性体層１２の断面積」とは、複数の磁性体層１２の断面積の合計とする。

・・不均一層
図３，図４に示す実施形態３のコイル用線材１０は、磁性体層１２として、コイル用線材１０の横断面において導体線１１の周面に対する厚さが異なる厚肉部１２ａと薄肉部１２ｂとを有する不均一層を備える。この不均一層を備えるコイル用線材１０によって形成されたコイルは、厚肉部１２ａが存在する箇所と、薄肉部１２ｂが存在する箇所とを備えるといえる。厚肉部１２ａが存在する箇所を、コイルにおいて周囲の交番磁界からの磁束を他の領域よりも受け易い鎖交領域に配置されるようにコイルを形成すれば、この不均一層による磁気シールド効果を良好に得られる。かつ、薄肉部１２ｂによって磁性体層１２の構成材料の削減、コイル用線材１０の小径化、重量の低減による軽量化を図ることができる上に、磁性体層１２の具備による剛性の増大を抑制して曲げ加工などを容易に行える。そのため、実施形態３のコイル用線材１０は、コイルを形成し易く、コイルの製造性にも優れる上に、スプリングバックを低減できてコイルの保形性にも優れる。

上記鎖交領域は、例えば、以下が挙げられる。
（ａ）一つのコイルを形成する１本の線材において、ターンをつくる線材同士が隣り合う側の領域
（ｂ）複数のコイルが近接配置される場合に、各コイルにおいて隣り合う側の領域
（ｃ）コイルに近接配置されて磁束（漏れ磁束を含む）を発生し得る部材、例えばコイルが配置される磁性コア、コイルに近接される磁石などがある場合に、コイルにおいてこれらの部材に近接する側の領域

厚肉部１２ａが厚いほど磁気シールド効果を高められることから、薄肉部１２ｂの最小厚さに対する厚肉部１２ａの最大厚さの比（厚さ比）が１．１以上であることが好ましい。厚さ比が１．２以上、更に１．４以上、１．５以上であれば、厚肉部１２ａに周囲の交番磁界からの磁束を十分に通過させて、磁気シールド効果をより高められる。厚肉部１２ａが厚過ぎると、厚肉部１２ａに生じる渦電流の増大や、コイル用線材１０の加工性の低下などを招き易くなるため、厚さ比の上限は１０以下程度、更に５以下程度が挙げられる。

一つの磁性体層１２における厚肉部１２ａ、薄肉部１２ｂの判別は、磁性体層１２の平均厚さｔａを基準として行う。平均厚さｔａは以下のように求める。
コイル用線材１０の横断面において、測定対象とする一つの磁性体層１２の周方向に等間隔に少なくとも１０点以上の厚さを測定し、１０点以上の厚さの平均をこの磁性体層１２の平均厚さｔａとする。この測定点には、測定対象の磁性体層１２のうち最大厚さｔｘと最小厚さｔｎとを含む。
平均厚さｔａよりも厚さが厚い部分を厚肉部１２ａとし、平均厚さｔａ以下の部分を薄肉部１２ｂとし、両部１２ａ，１２ｂを有する磁性体層１２を不均一層とする。厚肉部１２ａは、最大厚さｔｘをとる最も厚い部分を含む。薄肉部１２ｂは最小厚さｔｎをとる最も薄い部分を含む。

コイル用線材１０の横断面において、導体線１１に対する厚肉部１２ａの存在位置、及び導体線１１の周長に対する厚肉部１２ａの長さ割合は、上述のコイルの鎖交領域に厚肉部１２ａが配置されるように、上記鎖交領域や導体線１１の形状などを考慮して選択するとよい。
上記厚肉部１２ａの長さ割合が大きいほど、上記鎖交領域に厚肉部１２ａを確実に配置できて、磁気シールド効果を良好に得られる。上記鎖交領域が小さく、厚肉部１２ａの長さ割合が小さくてよい場合には、極一部のみが厚く、大半が均一的な厚さである不均一層を備えると、磁性体層１２自体に生じ得る渦電流を低減できる上に、曲げ加工などが行い易いコイル用線材１０とすることができる。

コイル用線材１０の横断面において、導体線１１の全周に亘って磁性体層１２が存在しており、即ち環状又は枠状の磁性体層１２を備える場合に、この磁性体層１２が不均一層であれば、その周方向の一部が厚肉部１２ａであり、残部が薄肉部１２ｂである。

又は、コイル用線材１０の横断面において、導体線１１の周方向の一部に磁性体層１２が存在しておらず、導体線１１の外周面が露出した露出領域を備える形態とすることができる。例えば、図３に示す導体線１１に対して、Ｃ字状の磁性体層１２を備える形態が挙げられる。露出領域を備える形態は、磁性体層１２自体に生じ得る渦電流を低減でき、より低損失なコイル用線材１０とすることができる。また、この形態は、磁性体層１２による剛性の向上を低減して曲げ加工などが行い易いと期待される。この磁性体層１２の厚さは、その全域に亘って均一的である形態、導体線１１の周方向にみて厚さが異なる形態とすることができる。後者の形態は、露出領域と、厚肉部１２ａと薄肉部１２ｂとを有する不均一層を備える形態といえる。鋼含有層は、このような不均一層とすることができる。

・・厚さ
一つの磁性体層１２の平均厚さｔａは、例えば１０μｍ超３００μｍ以下、更に３０μｍ以上２００μｍ以下が挙げられる。一つの磁性体層１２の最大厚さｔｘは、例えば１０μｍ超３００μｍ以下、更に３０μｍ以上２５０μｍ以下、更に２００μｍ以下が挙げられ、最小厚さｔｎは、例えば最大厚さｔｘの２／３以下程度、又は、０μｍ超２７０μｍ以下、更に２７μｍ以上１８０μｍ以下が挙げられる。
磁性体層１２の厚さが導体線１１の周方向にみて均一的な形態（図１，図２）では、磁性体層１２の最大厚さｔｘと最小厚さｔｎと平均厚さｔａとが実質的に等しい。

・その他の特性、構成など
・・（Ｂｓ×（ｔ／ｗ））
コイル用線材１０は、磁性体層１２の飽和磁束密度をＢｓ、コイル用線材１０の最大幅をｗ、磁性体層１２の厚さをｔとするとき、Ｂｓ×（ｔ／ｗ）≧０．０１Ｔを満たすことが好ましい。コイル用線材１０の最大幅ｗが大きいと、導体線１１の最大幅も大きい傾向にあり、導体線１１における周囲の交番磁界からの磁束が鎖交し得る領域が大きくなり易い。磁性体層１２の飽和磁束密度Ｂｓがある程度大きければ磁気飽和し難く、磁性体層１２に周囲の交番磁界からの磁束を十分に流せて、磁性体層１２の厚さｔがある程度小さく薄くても、導体線１１に鎖交し得る磁束を低減できる。磁性体層１２が薄い場合には、コイル用線材１０の小径化、薄肉化を図ることができる。又は、磁性体層１２の厚さｔがある程度大きければ飽和磁束密度Ｂｓがある程度小さくても、磁性体層１２に上記磁束を十分に流せて、導体線１１に鎖交し得る磁束を低減できる。この場合、例えば、磁性体層１２を構成する磁性材料の選択の自由度を高められる。

飽和磁束密度Ｂｓ及び厚さｔの双方が大きければ、導体線１１に鎖交し得る磁束を更に低減でき、より低損失なコイル用線材１０とすることができる。つまり、Ｂｓ×（ｔ／ｗ）の値が大きいほど、導体線１１の損失の低減効果を高められる傾向にある。従って、Ｂｓ×（ｔ／ｗ）は、０．０２Ｔ以上、更に０．０５Ｔ以上、０．１Ｔ以上がより好ましい。
「コイル用線材の最大幅」は、例えばコイル用線材１０の横断面形状が円形（丸線）の場合は直径、楕円の場合は長径、矩形（平角線など）の場合は長辺の長さである。
「磁性体層の厚さ」は、コイル用線材１０の横断面において測定した上述の磁性体層１２の平均厚さｔａである。
複数の磁性体層１２（多層構造を含む）を備える場合には、Ｂｓ×（ｔ／ｗ）の「ｔ」は、各層の平均厚さｔａの合計厚さとする。Ｂｓ×（ｔ／ｗ）の飽和磁束密度「Ｂｓ」は、各層の飽和磁束密度のうち、最小値をとる層の値とする。

・・機械的特性
コイル用線材１０は、コイル成形時に割れたり破断したり過度に変形したりし難いこと、コイル使用時にへたり難いことなどが望まれる。このようなコイル用線材１０として、０．２％耐力が６０ＭＰａ以上であり、破断伸びが５％以上であるものが好ましい。０．２％耐力や破断伸びが高いほど機械的特性に優れて、コイルの製造時に曲げ加工などを行い易く、コイルの使用時にへたり難くなる。そのため、０．２％耐力は７０ＭＰａ以上、更に８０ＭＰａ以上がより好ましく、破断伸びは１０％以上、更に１５％以上がより好ましい。

・・形状
コイル用線材１０の形状は、特に限定されない。例えば、コイル用線材１０は、横断面形状が円形状（図１〜図３）、楕円形状、レーストラック形状、六角形状や四角形状といった多角形状（図４）など種々の形状の線材とすることができる。コイル用線材１０の外形は、導体線１１の外形に相似した形状（図１，図２）の場合や、導体線１１の外形とは異なる場合（図３，図４）がある。

・・絶縁層
コイル用線材１０は、導体線１１の外周に絶縁層１３を備えることができる。絶縁層１３を、磁性体層１２の外周（径方向外側）に備える形態α（以下、この絶縁層を外側絶縁層と呼ぶことがある、図示せず）、導体線１１と磁性体層１２との間に備える形態β（以下、この絶縁層を介在絶縁層と呼ぶことがある、図２）、外側絶縁層と介在絶縁層との双方を備える形態γ（図示せず）、上述のように複数の磁性体層１２を備える場合に磁性体層１２間に中間絶縁層を備える形態δが挙げられる。代表的には、形態α，γでは外側絶縁層が、形態βでは磁性体層１２がコイル用線材１０の最外層を形成する。

外側絶縁層を備えるコイル用線材１０で形成されたコイルは、外側絶縁層によって、ターン間の絶縁、コイルとその周囲部材との絶縁を図ることができる。また、外側絶縁層は、上述の露出領域を覆うこともできる。
介在絶縁層や中間絶縁層を備えるコイル用線材１０で形成されたコイルは、これら絶縁層によって、導体線１１と磁性体層１２との間の絶縁、磁性体層１２間の絶縁を図ることができる。そのため、磁性体層１２自体に渦電流が生じても、この渦電流が導体線１１や下層の別の磁性体層１２に流れることを抑制できて低損失なコイルとすることができる。

絶縁層１３の構成材料は、絶縁性樹脂が挙げられる。具体的には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などが挙げられるが、その限りではない。
絶縁層１３は、単層構造又は２層以上の多層構造とすることができる。多層構造の場合には各層の材質を異ならせることもできる。
絶縁層１３の厚さは、導体線１１に流れる電流の大きさなどに応じて適宜選択できる。例えば、絶縁層１３の厚さは、５μｍ以上５００μｍ以下、更に５μｍ以上１００μｍ以下が挙げられる。特に下限値は３０μｍ以上、５０μｍ以上が挙げられる。

・・その他の構成層
コイル用線材１０は、その最外層に潤滑層（図示せず）を備えたり、導体線１１又は磁性体層１２と絶縁層１３（介在絶縁層、外側絶縁層、中間絶縁層）との間に密着層（図示せず）を備えたりすることなどができる。潤滑性向上剤などの添加剤を配合した潤滑層を備えると潤滑性を高められる。密着性向上剤などの添加剤を配合した密着層を備えると絶縁層１３との密着性を高められる。
又は、絶縁層１３のうち、コイル用線材１０の最外層を形成する外側絶縁層を、潤滑性向上剤などの添加剤を配合して形成したり、絶縁層１３に密着性向上剤などの添加剤を配合したりすることなどができる。

潤滑性向上剤は、例えば、流動パラフィン、固形パラフィンなどのパラフィン類、各種ワックスや、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの潤滑剤が挙げられる。
潤滑層の構成材料は、上記潤滑剤をバインダ樹脂で結着したものが挙げられる。バインダ樹脂は、例えば絶縁層１３の項で述べた絶縁性樹脂が挙げられる。潤滑層の構成材料は、パラフィン又はワックスを添加して潤滑性を付与したアミドイミド樹脂が好ましい。
密着性向上剤は、例えば、アセチレン類（１−ヘキシンなど）、アルキノール類（プロパルギルアルコール、１−ヘキシン−３−オールなど）、アルデヒド類（ベンズアルデヒド、桂皮アルデヒドなど）、アミン類（ラウリルアミン、Ｎ，Ｎ´−ジメチルセチルアミン、トリメチルセチルアンモニウムプロミドなど）、メルカプタン類（セチルメルカプタン、２−メルカプトイミダゾール、５−アミノ−１，３，４−チアジアゾール−２−チオールなど）、チオ尿素類（チオ尿素、フェニルチオ尿素など）、メラミンなどが挙げられる。
これらの中でも密着性向上効果が大きいものは、メルカプタン類のうち、２−メルカプトイミダゾールである。

（コイル用線材の効果）
実施形態のコイル用線材１０は、導体線１１の外周に磁性体層１２を備えるため、周囲の交番磁界からの磁束が磁性体層１２を流れて、導体線１１に鎖交しようとする磁束を低減できる。特に、コイル用線材１０では、磁性体層１２が炭素鋼から形成された鋼含有層を備えるため、磁気シールド効果を良好に発揮することができる上に、鋼含有層自体に生じ得る渦電流を少なくできる。従って、コイル用線材１０は、周囲の交番磁界によって導体線１１及び磁性体層１２自体に生じ得る渦電流を低減して、低損失なコイルを形成できる。このようなコイル用線材１０は、例えばモータなどの各種の電気機器に備えるコイルに好適に利用できる。

また、実施形態のコイル用線材１０は、鋼含有層の形成に溶接を利用する場合に、溶接に起因する欠陥の発生を低減できて表面性状に優れる鋼含有層を備えられる。絶縁層１３を備えるコイル用線材１０である場合に、表面性状に優れる鋼含有層の外周に絶縁層１３を良好に形成できるため、ピンホールやフクレなどの欠陥の発生を低減でき、絶縁性に優れるコイル用線材１０とすることができる。上記欠陥の低減によって歩留りの低下を低減できることから、実施形態のコイル用線材１０は、製造性にも優れる。

更に、実施形態のコイル用線材１０は、鋼含有層を備えるものの、曲げ加工が行い易いため、巻回に必要な力が小さくてよく、コイル成形後にスプリングバックが生じ難い。そのため、実施形態のコイル用線材１０は、寸法精度、形状精度に優れるコイルを形成できてコイルの製造性にも優れる。その他、炭素鋼は、純鉄や高機能磁性材料に比べて低コストであるため、実施形態のコイル用線材１０は、磁性体層１２に鋼含有層を備えることで経済性にも優れる。

（コイル用線材の製造方法）
コイル用線材１０の製造方法として、例えば、以下の嵌合法を利用できる。
・嵌合法
ここでの嵌合法とは、最終的に導体線１１となる素材線材を用意し、素材線材に磁性材料からなる部材（以下、磁性部材と呼ぶことがある）を嵌合した状態で、伸線や圧延などの塑性加工を行う方法である。磁性部材が最終的に磁性体層１２となる。

（準備工程）素材線材の周囲に磁性部材を配置して、素材線材の外周を磁性部材で覆った準備材を作製する工程。
（嵌合工程）準備材に塑性加工を施して締め付け、素材線材の外周に磁性部材を嵌合した複合材を作製する工程。
（加工工程）複合材が所定の線径となるまで複合材に塑性加工を施して、導体線の外周に磁性体層を形成する工程。

・・準備工程
準備工程において素材線材の外周に磁性部材を配置するには、例えば以下が挙げられる。
（ｓ）磁性材料から構成されるテープやシート、線材を素材線材の周囲に巻く。
（ｐ）磁性材料から構成されるパイプの中に素材線材を挿通する。
（ｗ）磁性材料から構成される線材を素材線材の周囲に軸方向に沿って縦添えする。
素材線材の外周に上述の磁性部材を配置した後、必要に応じて、磁性部材同士の端面や、素材線材と磁性部材とを溶接やロウ付けによって接合すると、次の嵌合工程が行い易い。特に、鋼含有層を形成する場合には、（ｓ）テープなどを巻回して溶接によって固定する、という方法が好適に利用できる。

コイル用線材における最終的な磁性体層の厚さや厚さ比、磁性体層の面積比は、例えば、準備する上述の磁性部材の厚さを調整したり、加工工程での加工度（減面率）を調整したり、断面形状を調整したりすること等で変えられる。所望の厚さ、厚さ比、面積比などを満たす磁性体層が得られるように、導体線の横断面形状、加工度、加工状態などを考慮して、準備する磁性部材の大きさ（厚さなど）を選択するとよい。

素材線材は、代表的には、鋳造⇒熱間加工（圧延、鍛造、押出）⇒冷間加工（圧延、伸線）、適宜熱処理といった工程によって製造できる。
テープ、シート、線材、パイプといった磁性部材は公知の方法によって製造できる。

・・嵌合工程
嵌合工程では、磁性部材を径方向外方から締め付けて、素材線材と磁性部材とを嵌合して一体化する。締付の塑性加工は伸線や圧延などが挙げられる。

・・加工工程
加工工程では、素材線材や磁性部材が所定の大きさ（断面積、厚さなど）、形状となるように伸線や圧延といった塑性加工を行う。周方向にみて肉厚が異なるパイプを利用することもできる。

厚肉部と薄肉部とを備える不均一層を備えるコイル用線材（図３，図４参照）を製造する場合には、加工工程で、磁性部材が特定の厚さ比を満たすと共に、導体線の特定の領域（コイルの鎖交領域に対応する領域）に特定の厚さの部分を有する磁性体層（不均一層）となるように、加工状態を調整することが挙げられる。

例えば、伸線ダイスの形状を変更したり、圧延条件（圧延回数、各パスの圧下率、各パスに用いる圧延ロールの溝形状など）を調整したりして、断面形状を調整すること等が挙げられる。具体的には、図３の上図に示すように丸線の素材線材２１の外周に円環状の磁性部材２２を備える複合材３０を用意し、適宜な形状の伸線ダイスや孔ダイスなどを用いて、外形が楕円状の加工材４０を形成し（図３の中図）、この加工材４０を円形の伸線ダイスで伸線することで、外形が円形のコイル用線材１０を形成することが挙げられる。この丸線のコイル用線材１０は、図３の下図に示すように、楕円状の導体線１１を有し、導体線１１の長径の端部近くの領域に薄肉部１２ｂを有し、その他の領域に厚肉部１２ａを有する磁性体層１２を備える。このように不均一層を備える丸線のコイル用線材１０を形成する場合には、中間加工段階で楕円状などとしておき、最終的な加工で円形状に成形することが挙げられる。

又は、図４の上図に示すように矩形線の素材線材２１の外周に矩形枠状の磁性部材２２を備える複合材３０を用意し、対向する二面の中間部を押圧するように圧延を行って各面の中間部が凹んだ異形の加工材４０を形成し（図４の中図）、この加工材４０に角線加工の圧延を行って、外形が矩形のコイル用線材１０を形成することが挙げられる。この角線のコイル用線材１０は、図４の下図に示すように、多角形状の導体線１１を有し、導体線１１における上下方向の中間部近くの領域に薄肉部１２ｂを有し、その他の領域に厚肉部１２ａを有する磁性体層１２を備える。コイル用線材１０を角線とする場合に導体線１１の短辺と長辺との比（縦横比）に応じて加工を行うことで、不均一層を備えるコイル用線材１０を製造できる場合がある。

加工工程では、最終線径や最終形状となるまで加工を繰り返し行うことができる。この場合、必要に応じて、加工と加工との間に熱処理を行う中間熱処理工程を備えることができる。熱処理によって、加工対象を軟化させられて、次の加工を行い易くできる。
加工工程の後に熱処理を行う最終熱処理工程を備えることができる。最終熱処理工程では、軟化によるコイル成形性の改善を図りつつ、導体線の結晶粒径の粗大化を抑制するなどの観点から、熱処理の温度は例えば１５０℃以上９００℃以下、熱処理の時間は例えば１秒以上１０時間以下とすることが挙げられる。導体線を銅線とする場合には、最終熱処理の温度を５００℃以下とすると平均結晶粒径を２００μｍ以下にし易い。導体線の組成や加工度などを考慮して、上記の範囲から熱処理条件を選択するとよい。

・その他の方法
上述の磁性部材の利用に代えて、各種のめっき法によって素材線材の外周に形成した磁性材料からなるめっき層を利用することができる。加工工程は上述の嵌合法と同様である。
厚肉部と薄肉部とを備える不均一層を備えるコイル用線材の製造にめっき法を利用することができる。この場合、所定の線径及び形状の導体線を用意し、導体線の所定の領域にマスキングを行ってめっきを行った後、マスキングを除去してから再度めっきを行うことで、めっき層の厚さを調整できる。

・絶縁工程
導体線１１の外周に絶縁層１３を備えるコイル用線材１０を製造する場合には、素材線材の外周、導体線１１の外周、磁性体層１２の外周などに絶縁層を形成する絶縁工程を備えることができる。絶縁層の形成は、例えば、上述の絶縁層１３の項で説明した絶縁性樹脂を塗布した後、焼き付けることが挙げられる。

［実施例１］
導体線の外周に磁性材料から構成される磁性体層を備え、更に磁性体層の外周に絶縁層（外側絶縁層）を備えるコイル用線材であって、磁性体層の材質が異なるものについて、通電時の損失を調べた。

この試験では、素材線材として無酸素銅からなる銅線と、表１に示す各種の鉄系材料（炭素鋼、純鉄、パーマロイ、パーメンジュール）から構成される磁性部材とを用意し、嵌合法によってコイル用線材を作製する。用意した鉄系材料（以下のテープ）はいずれも、酸素含有量が１０ｐｐｍ以下、水素含有量が５ｐｐｍ以下である。各含有量の測定には、不活性ガス融解−赤外線吸収法を用いる。

試料の作製手順の概略は以下の通りである。
直径φ１１．５ｍｍの無酸素銅からなる銅線と、上述の鉄系材料からなり、適宜な厚さのテープとを用意し、銅線の外周にテープを巻回して溶接によって固定して準備材を作製する。
上記準備材を伸線ダイスに通して伸線加工を施して締め付け、複合材を作製する。
上記複合材に適宜な形状、大きさの伸線ダイスや圧延ローラを用いて、線材の形状及び大きさが表１に示す形状及び大きさ（長径、短径）となるまで伸線加工、圧延加工を施す。
形状（外形）が楕円である線材は、楕円用の伸線ダイスを用いた伸線加工や、孔型ロールを用いた圧延加工を行う過程を含む。
加工工程では、所定の形状（外形）、大きさとなるまで伸線又は圧延を繰り返す場合には、適宜なパス後に中間熱処理を行い、加工と熱処理とを繰り返し行う。
得られた銅線と鉄系材料からなる被覆とを備える被覆線材に最終熱処理を施した後、絶縁層（厚さ５０μｍ）を形成する。絶縁層は、最終熱処理後の線材の表面にポリアミドイミド樹脂の絶縁塗料を塗布、焼き付けして形成する。
以上の工程を経て、導体線（銅線）の全周に亘ってその表面に鉄系材料からなる環状又は枠状の磁性体層を備え、磁性体層の外周に絶縁層を備えるコイル用線材が得られる。

鉄系材料のテープとして厚さが異なる複数種のものを用意して、磁性体層の厚さ及び面積比をある程度調整する。この試験では、テープの厚さは０．８ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。
試料Ｎｏ．１−２〜１−４，１−１２〜１−１４，１−２２〜１−２４，１−３２〜１−３４，１−１１２〜１−１１４，１−１３２〜１−１３４（以下、これらの試料を不均一厚さ試料群と呼ぶことがある）については、伸線ダイスの形状の選択、圧延条件の調整などを行って磁性体層の厚さを調整する。この試験では、後述の損失の測定にあたり、導体線の外周面において磁束に対して実質的に平行に配置される領域に設けられる磁性体層の厚さが他の領域の磁性体層の厚さよりも厚くなるように調整する。
最終熱処理の温度は、２００℃以上５００℃以下の範囲から選択して、導体線を構成する純銅の平均結晶粒径を調整する。上記の温度範囲では、温度が低いほど平均結晶粒径が小さい傾向にある。

用意した各試料について行う評価は、以下の通りである。
（形状、大きさの測定）
各試料のコイル用線材の横断面を光学顕微鏡で観察し、撮影した顕微鏡写真から、コイル用線材（但し、絶縁層は除く）の大きさ、磁性体層の周方向に等間隔に１６点以上測定した厚さの平均値ｔａ、磁性体層の最大厚さｔｘ、最小厚さｔｎを測定する。
各試料のコイル用線材の大きさは、短辺の長さ及び長辺の長さで示す。形状が円である丸線（直径）及び正方形状である角線では、長辺の長さと短辺の長さとが等しい。形状が楕円である楕円線では、長径を長辺、短径を短辺とする。
磁性体層の最大厚さｔｘと最小厚さｔｎとから厚さ比（＝ｔｘ／ｔｎ）を求める。厚さ比が１．０である試料Ｎｏ．１−１，１−１１，１−２１，１−３１，１−１０１，１−１１１，１−１３１，１−１３５はいずれも、磁性体層の厚さがその全周に亘って均一的であることを意味する。これらの試料（以下、均一厚さ試料群と呼ぶことがある）は、導体線の周方向の全周に亘って、均一的な厚さの磁性体層を備える。
コイル用線材について、絶縁層を除いた導体線と磁性体層との合計断面積に対する磁性体層の断面積の比率（面積比）を求めた。面積比は、顕微鏡写真を画像処理して、材質に基づいて導体線及び磁性体層を抽出し、合計断面積と、磁性体層の断面積とをそれぞれ求めて算出する。画像処理には市販の処理装置を利用できる。
各試料のコイル用線材について、線材の形状、長辺の長さ（ｍｍ）及び短辺の長さ（ｍｍ）、磁性体層の材質、最大厚さｔｘ（μｍ）、厚さ比、面積比（％）を表１に示す。
なお、いずれの試料のコイル用線材も、上記横断面において、導体線の全周を覆うように環状又は枠状の磁性体層を備える。

（成分分析）
鉄系材料に炭素鋼を用いた試料について、磁性体層を構成する炭素鋼の成分を調べ、炭素鋼中の炭素、リン、硫黄の合計含有量（質量％）を表１に示す。炭素鋼以外の材料についても調べた結果を表１に示す。ここでは成分分析にＩＣＰ発光分光分析法を利用したが、その他、原子吸光光度法などが利用できる。

（飽和磁束密度の測定）
振動試料型磁力計（理研電子株式会社製，ＢＨＶ−５）を用いて磁束密度−磁場曲線を測定し、各試料のコイル用線材の飽和磁束密度を求めて、測定した値を用いて磁性体層の飽和磁束密度を求める。飽和磁束密度は、測定した磁化Ｍを、磁性体層の体積で除することで求められる。飽和磁束密度（Ｔ）を表１に示す。
また、求めた飽和磁束密度をＢｓ、コイル用線材の最大幅（ここでは長辺）をｗ、磁性体層の厚さ（ここでは平均値ｔａ）をｔとしてＢｓ×（ｔ／ｗ）を求め、その結果を表１に示す。

（比抵抗の測定）
各試料のコイル用線材について、磁性体層の比抵抗（μΩ・ｃｍ）を、四端子法を利用して測定し、その結果を表１に示す。ここでは、測定用の試験片は、上述の鉄系材料のテープから切り出した長さ１５０ｍｍのリボンを用いる。各試料の磁性体層から試験片を切り出してもよい。

（硬さの測定）
各試料のコイル用線材について、磁性体層のビッカース硬さＨｖを測定し、その結果を表１に示す。ここでは、測定用の試験片は、各試料の磁性体層から切り出したが、上述の鉄系材料のテープを切り出して利用することができる。硬さの測定には、市販のビッカース硬さ試験機を利用できる。

（損失の測定）
図５に示す測定回路を構成し、この測定回路を用いて各試料のコイル用線材の損失を求める。図５に示す測定回路１００は、ギャップ１１１が形成されたＣ字状の磁性コア１１０と、磁性コア１１０に巻回された１次コイル１２１及び２次コイル１２２と、信号発生器１３１を有するＢ−Ｈアナライザ１３０とを備える。

コイル用線材の損失の測定は、次のように行う。
コイル用線材を短冊に切断した測定試料Ｓを磁性コア１１０のギャップ１１１に挿入する。図５に示すように測定試料Ｓの長辺が、磁性コア１１０を通過する磁束（ここでは上下方向）に平行するように、測定試料Ｓをギャップ１１１に挿入する。
Ｂ−Ｈアナライザ１３０の信号発生器１３１から励磁信号を発生させ、増幅器１３２を介して１次コイル１２１に励磁電流ｉ_１を流し、ギャップ１１１に交流磁界を発生させる。交流磁界の測定周波数、磁束密度を変えたときに抵抗１３３に流れる励磁電流ｉ_１と２次コイル１２２の両端に生じた誘起電圧Ｖ_２とを測定して得られる交流抵抗成分から、測定系の損失を求める。
ここでは、各試料のコイル用線材における導体線と材質・形状・サイズが実質的に同じで、磁性体層を有さない銅線のみからなる比較試料を用意し、同様にして各比較試料の損失も測定しておく。そして、各試料のコイル用線材の損失は、比較試料における損失を１００として、これに対する相対値（％）で評価し、その結果を表１に示す。

（平均結晶粒径の測定）
各試料のコイル用線材の横断面を光学顕微鏡で観察して、平均結晶粒径（μｍ）を求める。ここでは、上記横断面をエッチングして、導体線の断面から結晶組織を露出させて、顕微鏡写真（倍率：２５倍〜２００倍）を取得する。この顕微鏡写真に対して、ＪＩＳ Ｈ ０５０１（１９８６年）に規定された「伸銅品結晶粒度試験方法」に記載の切断法に基づいて平均結晶粒度を測定する。この平均結晶粒度を導体線の平均結晶粒径とし、その結果を表１に示す。

（引張試験）
各試料のコイル用線材について、引張試験機（株式会社島津製作所製，ＡＧ−５０００Ｄ）を用いて引張試験を行って応力−ひずみ曲線を測定し、０．２％耐力（ＭＰａ）と破断伸び（％）とを求め、その結果を表１に示す。この引張試験におけるチャック間距離は２５０ｍｍ、クロスヘッド速度は５０ｍｍ／ｍｉｎである。

（絶縁性）
各試料のコイル用線材について、絶縁層の絶縁性を調べ、その結果を表１に示す。
ここでは、送線されるコイル用線材の途中の適宜な位置であってコイル用線材近傍に電極を配置して、コイル用線材に電圧を印加して通電回数をカウントする。絶縁層に欠陥がある場合にはコイル用線材の導体線と電極との間で通電され、欠陥が多いほど通電回数が多くなる。従って通電回数を欠点の個数とみなせる。送線量（ｔｏｎ）に対する通電回数を検査欠点（個／ｔ）とし、表１に示す。なお、コイル用線材は接地している。

各試料のコイル用線材について、最大厚さｔｘなどの測定に用いた上述の光学顕微鏡の顕微鏡写真を用いて調べたところ、不均一厚さ試料群はいずれも、平均厚さｔａよりも厚さが厚い厚肉部と、平均厚さｔａ以下の薄肉部との双方を有しており、磁性体層を周方向にみると厚さが異なっているといえる。

表１に示すように、磁性体層を備えることで、磁性体層を有しない比較試料よりも低損失であることが分かる。ここではいずれの試料のコイル用線材も、磁性体層を有しない場合の損失の半分以下程度であり、１／４以下程度である試料も多い。特に、磁性体層に炭素鋼を含む鋼含有層を備える試料Ｎｏ．１−１〜１−４，１−１１〜１−１４，１−２１〜１−２４，１−３１〜１−３４のコイル用線材は、純鉄層を備える試料Ｎｏ．１−１０１やパーマロイ層を備える試料Ｎｏ．１−１１１〜１−１１４と比較して、より低損失である。この理由は、純鉄よりも比抵抗が高いことで鋼含有層自体に生じる渦電流を低減でき、パーマロイよりも飽和磁束密度が高いことで鋼含有層に磁束を十分に流せて、導体線に生じる渦電流を低減できたため、と考えられる。

また、炭素鋼はパーマロイやパーメンジュールと比較して硬さが低いことが分かる。そのため、上記鋼含有層を備える試料のコイル用線材は、曲げ加工を行い易く、コイル成形性に優れるといえる。一方、パーメンジュール層を備える試料Ｎｏ．１−１３１〜１−１３４のコイル用線材は、低損失であるものの硬く、コイル成形性の点で、上記鋼含有層を備える線材に劣るといえる。

上記鋼含有層を備える試料のコイル用線材のうち、特に、炭素鋼中の炭素、リン、硫黄の合計量が少ないと、好ましくは０．３質量％以下であると、絶縁層を備える場合に絶縁性にも優れることが分かる。この理由は、溶接時にブローホールや水素脆化などの脆化が生じ難く、表面性状に優れる準備材を形成でき、最終的に絶縁層の形成前の素材も表面性状に優れていたため、絶縁層にピンホールやフクレなどの発生を低減できたため、と考えられる。

これらのことから、上記鋼含有層を備える試料のコイル用線材は、低損失なコイルを形成できる上に、コイルの製造性にも優れると期待される。また、絶縁層を備える場合には、コイルの絶縁性にも優れると期待される。

その他、同じ成分の磁性体層を備える場合には、厚肉部と薄肉部とを備えて、その最小厚さと最大厚さとの比（厚さ比）が１．１以上を満たすと、厚さ比が１．０である場合、即ち磁性体層の全域に亘って厚さが均一的である場合に比較して、損失を更に低減できることが分かる。また、厚さ比がより大きいほど（例えば１．５以上）、損失を更に低減できることが分かる。更に、均一厚さ試料群の磁性体層の厚さと、厚肉部を備える試料の最大厚さとがほぼ同程度である場合でも、厚肉部を備える試料の方が損失を低減できるといえる。

このような結果が得られた理由として、以下が考えられる。
・ 厚肉部が磁束に平行に配置されることで磁路断面積を十分に大きく確保でき、この厚肉部に磁束を十分に流せて、導体線に流れようとする磁束を低減できたこと
・ 薄肉部を備えることで、磁性体層自体に生じ得る渦電流を低減できたこと
・ 磁性体層の面積比が３％以上４０％以下を満たすこと、Ｂｓ×（ｔ／ｗ）≧０．０１Ｔ以上、更に０．１Ｔ以上を満たすことで、導体線に対して磁性体層を十分に有することができたこと

その他、導体線の平均結晶粒径が２００μｍ以下であると、０．２％耐力が６０ＭＰａ以上、かつ破断伸びが５％以上、ここでは更に１０％以上であり、優れた機械的特性を有していることが分かる。平均結晶粒径が１５０μｍ以下であれば、０．２％耐力が８０ＭＰａ以上であり、９０ＭＰａ以上である試料も多い。平均結晶粒径が１００μｍ以下であれば、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上、平均結晶粒径が７０μｍ以下であれば、０．２％耐力が１２０ＭＰａ以上であり、更に高強度である。また、この試験では、破断伸びが１０％以上である。従って、より高強度でありながら、伸びにも優れることが分かる。

本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明のコイル用線材は、モータ、トランス（変圧器）、リアクトル、ＩＨヒータ（誘導加熱装置）などに備えるコイルに利用できる。

１０ コイル用線材
１１ 導体線 １２ 磁性体層 １３ 絶縁層
１２ａ 厚肉部 １２ｂ 薄肉部
２１ 素材線材 ２２ 磁性部材 ３０ 複合材 ４０ 加工材
Ｓ 測定試料（コイル用線材）
１００ 測定回路
１１０ 磁性コア １１１ ギャップ １２１ １次コイル １２２ ２次コイル
１３０ Ｂ−Ｈアナライザ １３１ 信号発生器 １３２ 増幅器 １３３ 抵抗

Claims (8)

1. 導体線と、
   前記導体線の外周に磁性材料によって形成された磁性体層とを備え、
   前記磁性体層は、炭素鋼によって形成された鋼含有層を備えるコイル用線材。
2. 前記炭素鋼における炭素と、リンと、珪素との合計含有量が０超０．３質量％以下である請求項１に記載のコイル用線材。
3. 前記磁性体層は、前記導体線の軸方向に直交する断面において周方向にみて、厚さが異なる厚肉部と薄肉部とを有する不均一層を備え、
   前記薄肉部の最小厚さに対する前記厚肉部の最大厚さの比が１．１以上である請求項１又は請求項２に記載のコイル用線材。
4. 前記導体線と前記磁性体層とを合わせた断面積に対する前記磁性体層の断面積の比率が３％以上４０％以下である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のコイル用線材。
5. 前記磁性体層の飽和磁束密度をＢｓ、前記コイル用線材の最大幅をｗ、前記磁性体層の厚さをｔとするとき、Ｂｓ×（ｔ／ｗ）≧０．０１Ｔを満たす請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のコイル用線材。
6. 前記導体線を構成する金属の平均結晶粒径が２００μｍ以下である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のコイル用線材。
7. ０．２％耐力が６０ＭＰａ以上であり、破断伸びが５％以上である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のコイル用線材。
8. 前記導体線の外周に絶縁層を備える請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のコイル用線材。

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