JP5108341B2 - 高周波用給電線 - Google Patents

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。

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。

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。

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。
特開平５−１９００２６号公報（図１、段落番号００１６）

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。

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。

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備え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、該空間部以外の導体部位を一連となるように形成し、少なくとも前記導体部外方に前記絶縁物を配し、前記導体部の前記導体部位は、正面断面形状が渦巻き状の構造、正面断面形状が円環状若しくはＣ字状の部位を複数同心状に配置した構造、又は、正面断面形状が櫛歯状の構造の何れかであることを特徴とする。

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。

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前記絶縁物を配したことを特徴とする。

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。

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前記絶縁物を配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。

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ように前記空間部を設け、前記導体部の前記導体部位は、正面断面形状が渦巻き状の構造、又は、正面断面形状が円環状若しくはＣ字状の部位を複数同心状に配置した構造の何れかであることを特徴とする。

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。

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、前記導体部の前記導体部位は、１枚の導電部材の板材を曲げ加工して形成された構成、又は、導電部材を押し出し加工して形成された構成であることを特徴とする。

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。

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、前記導体部位の一部に平坦部を設けたことを特徴とする。

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状若しくは、環状でも、接続の信頼性、接触抵抗の低減が図れる。

請求項７の発明では、前記平坦部が前記導体部位の外側面に形成されたことを特徴とする。

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。

請求項８の発明では、前記平坦部が前記導体部位の両外側面に形成されたことを特徴とする。

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。

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。

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。

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２ｂ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。

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。

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２ｂ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２ｂ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。

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。

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。

（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、導体部を絶縁物３に埋設した際に絶縁物３が配されない空間部となる。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

この露出部位は接続器５を用いて図９（ｃ）に示すように高周波用給電線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。

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。

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。

（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。

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字形の絶縁性の基台５ａ内に、接続導体５３と、押し上げバネ５５を収めて構成され、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、この状態で押し上げバネ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。

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。

実施形態１を示し、（ａ）は一部省略せる斜視図、（ｂ）は正面図である。 実施形態１を示し、（ａ）は接続器への接続説明用の一部省略せる斜視図、（ｂ）は接続器に接続した状態の正面断面図である。 実施形態１の別の導体を用いた例の正面断面図である。 実施形態２を示し、（ａ）は一部省略せる斜視図、（ｂ）は正面断面図である。 実施形態３の正面断面図である。 実施形態４を示し、（ａ）は一部省略せる斜視図、（ｂ）は導体の正面拡大断面図、（ｃ）は導体の他の例の正面拡大断面図である。 実施形態４の別の例を示し、（ａ）は一部省略せる斜視図、（ｂ）は正面断面図である。 実施形態５を示し、（ａ）は一部省略せる斜視図、（ｂ）は導体の正面拡大断面図、（ｃ）は導体の他の例の正面拡大断面図、（ｄ）は導体の別の例の正面拡大断面図である。 実施形態６を示し、（ａ）は接続器に接続した状態の正面断面図、（ｂ）は一部省略せる斜視図、（ｃ）は接続器への接続を示す一部省略せる縮小斜視図である。 （ａ）は実施形態６の導体の別の使用例における導体の一部省略せる斜視図、（ｂ）は実施形態６の導体の別の使用例における一部省略せる斜視図、（ｃ）は実施形態１に対応した導体の別の使用例における斜視図である。 実施形態７に係る給電線を示す斜視図である。 同上の給電線の接続状態を示す正面図である。 同上の給電線の接続状態を示す断面図である。 同上の給電線の変更態様を示す斜視図である。 同上の給電線の接続状態を示す断面図である。 実施形態８に係る給電線と接続具を示す斜視図である。 同上の給電線の接続状態を示す正面図である。 同上の給電線の接続状態を示す断面図である。 同上給電線の第1の変更態様を示す斜視図である。 同上の給電線の接続状態を示す断面図である。 従来例の一部省略せる斜視図である。

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

Claims (8)

1. 導体部と絶縁物とを備え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、該空間部以外の導体部位を一連となるように形成し、
   少なくとも前記導体部外方に前記絶縁物を配し、
   前記導体部の前記導体部位は、正面断面形状が渦巻き状の構造、正面断面形状が円環状若しくはＣ字状の部位を複数同心状に配置した構造、又は、正面断面形状が櫛歯状の構造の何れかであることを特徴とする高周波用給電線。
2. 前記空間部及び前記導体部外方に前記絶縁物を配したことを特徴とする請求項１に記載の高周波用給電線。
3. 前記空間部を除く前記導体部外方のみに前記絶縁物を配したことを特徴とする請求項１に記載の高周波用給電線。
4. 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ように前記空間部を設け、
   前記導体部の前記導体部位は、正面断面形状が渦巻き状の構造、又は、正面断面形状が円環状若しくはＣ字状の部位を複数同心状に配置した構造の何れかであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの１項に記載の高周波用給電線。
5. 前記導体部の前記導体部位は、１枚の導電部材の板材を曲げ加工して形成された構成、又は、導電部材を押し出し加工して形成された構成であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかの１項に記載の高周波用給電線。
6. 前記導体部は、前記導体部位の一部に平坦部を設けたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の高周波用給電線。
7. 前記平坦部が前記導体部位の外側面に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の高周波用給電線。
8. 前記平坦部が前記導体部位の両外側面に形成されたことを特徴とする請求項７に記載の高周波用給電線。

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