JP5367291B2

JP5367291B2 - 平角電線及びその製造方法

Info

Publication number: JP5367291B2
Application number: JP2008088635A
Authority: JP
Inventors: 克己長田; 啓伸大隈; 寛一郎山本
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009245658A

Description

本発明は、平角電線及びその製造方法に関し、特に、交流モータや高周波電気機器のコイル等に用いられる高周波用の平角電線及びその製造方法に関する。

交流モータや高周波電気機器のコイル等に用いられる高周波用の電線は、従来から種々のものが提案されている。

例えば特許文献１には、外周に絶縁用のエナメル皮膜が形成された断面方形の平角導体を平積みに積層して構成されている平角電線が提案されている（以下、この技術を従来例１という）。

また、特許文献２には、複数本のエナメル線からなる撚り線を、外側より円形に圧縮してエナメル線を相互に密着させたものの外周上に、自己融着層を設けてなる電線が提案されている（以下、この技術を従来例２という）。
特開平１１−１１１０６７号公報特開平６−１１９８２５号公報

従来例１では、図２に示すように、平角導体１０を平積みに積層しているので、幅方向（矢印方向）への曲げ変形が困難であり、使い勝手が悪いという課題があった。

従来例２では、図３（Ｂ）に示すように、撚り線１１からなる導体の表面を方形の絶縁皮膜１２で被覆した場合、導体の有効表面積率が６０％程度と低く、高周波損失が高くなるという課題があった。

また、従来例１及び従来例２では、いずれもエナメル皮膜が形成された導体を用いているので、エナメルを焼き付けるための工程及び設備が必要であり、製造時間及び製造コストがかかるという課題があった。

また通電される電流の周波数が高くなると表皮効果により交流抵抗が増加して損失が高くなる現象（以下単に、高周波損失と称する）が見られるが、従来は絶縁皮膜として最低でも厚さが３μｍ程度はあるエナメル皮膜を使用しているので、その分、導体面積を減少させざるを得ず、高周波損失を低減するのが困難であるという課題もあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、エナメルを焼き付けたり、エナメル皮膜同士を接着するための材料、工程及び設備が不要となり、それぞれの導体に極薄い絶縁皮膜を持つ電線を短時間かつ低コストで製造することができ、高周波損失を低減できる平角電線及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の平角電線の製造方法は、
（１）断面丸形状の導体の外周に酸化皮膜を形成する工程と、
（２）複数の前記導体を撚り合わせながら整列させる工程と、
（３）前記整列された導体を平角状に伸線加工して、平角撚り導体部を形成する工程と、
（４）前記平角撚り導体部の周囲に絶縁層を押出被覆形成する工程と、
を有することを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、平角撚り導体部が複数の導体を撚り合わせて平角状に伸線加工して形成されているので、どの方向にも曲げ変形しやすく、使い勝手が良好である。

またそれぞれの導体にエナメル皮膜の代わりに導体の一部を酸化させて酸化皮膜を形成することで、エナメル皮膜を形成する必要がないので、エナメルを焼き付けたり、エナメル皮膜同士を接着するための材料、工程及び設備が不要となり、製造時間の短縮化及び製造コストの低減を図ることができる。

また酸化皮膜は、自然に形成される酸化膜ではなく、意図的に形成され、厚みがあり、剥げにくい酸化膜であるので、伸線加工等を行ってもつぶれにくく、導体同士の絶縁性を確保できる。

また、平角撚り導体部の外周に極薄い酸化皮膜を形成した場合、同一面積をもつ従来の電線に比べ、導体の有効表面積率が高くなり、高周波損失が低減され、高周波特性が向上する。

さらに、平角形状をしているので、コイル等の占積率が良好になる。

請求項２に係る発明によれば、上記効果を奏する平角導体を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１（Ａ）は本発明の実施形態例に係る平角電線を示す断面図、（Ｂ）〜（Ｄ）は本発明の実施形態例に係る平角電線の製造方法を説明するための断面図である。

図１（Ａ）に示すように、本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗは、外周に酸化皮膜１が形成された複数の導体２を撚り合わせて平角状に伸線加工して形成された平角撚り導体部３と、平角撚り導体部３の周囲に押出被覆形成された絶縁層４とを有する。

導体２は、例えば、銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金又はそれら金属の組み合わせ等で作られており、酸化皮膜１を形成する段階までは断面丸形状であり、上記伸線加工される際につぶれて断面非円形に変形する。

酸化皮膜１は、単に自然に形成される酸化膜を意図するものではなく、それぞれの導体２の絶縁皮膜として該導体２の表面を酸化させて得たものである。例えば酸化皮膜１は、酸化雰囲気中の炉内で導体２に熱風を吹き掛けたり、アルミニウムであればアルマイト処理やアルマット処理（「メタルコア配線板におけるコア金属と絶縁樹脂の密着性向上」電子材料 Vol.44 No.10（工業調査会2005）参照）を行なうなどにより、導体２の外周にたとえば０．５〜２．５μｍの所定の厚さに形成されたものである。

絶縁層４は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等で作られており、例えば３０μｍ程度の厚さを有する。

次に、本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗの製造方法について説明する。

まず、例えば銅からなる半径約０．２ｍｍの断面丸形状の導体２を酸化雰囲気中の炉内に入れ、導体２の外周に厚さ０．５〜２．５μｍの酸化銅からなる酸化皮膜１を形成する（図１（Ｂ）参照）。

次いで、上記酸化皮膜１が形成された複数本の導体２を撚り合わせながら整列させる撚り加工を行なう（図１（Ｃ）参照）。

次いで、内部の酸化皮膜１が壊れない程度に、上記撚り合わせられた複数の導体２を全体の断面形状が略平角形状になるように伸線加工して、高さ１ｍｍ、幅１ｍｍの平角撚り導体部３を形成する（図１（Ｃ）参照）。

なお上記撚り加工や伸線加工により、平角撚り導体部３の外周に露出された酸化皮膜１はある程度剥離したり破損する可能性があるが、該平角撚り導体部３の外周には次の工程で絶縁層４を形成することで平角電線Ｗ外部との絶縁性は確保され、また導体２同士の絶縁性は、平角撚り導体部３内部に残っている酸化皮膜１により確保されるので平角電線Ｗの実用上全く問題ない。

次いで、押出機により、平角撚り導体部３の周囲を絶縁樹脂で押し出し被覆して、厚さ３０μｍの絶縁層４を形成する。これによって、本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗが完成する（図１（Ａ）参照）。

本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗによれば、平角撚り導体部３が複数の断面丸形状の導体２を撚り合わせて平角状に伸線加工して形成されているので、図２の平角電線に比べてどの方向にも曲げ変形しやすく、使い勝手が良好である。

また、導体２の外周に酸化皮膜１が形成されていることで、導体２の周囲にエナメル皮膜を形成する必要がないので、エナメルワニス塗布や炉内でのエナメル焼付など、エナメルを焼き付け形成したり、さらにエナメル皮膜に絶縁層との接着を良好にする接着層を形成するなどエナメル皮膜同士を接着するための材料、工程及び設備が不要となり、製造時間の短縮化及び製造コストの低減を図ることができる。

酸化皮膜１は、自然に形成される酸化膜ではなく、意図的に形成され、例えば０．５〜２．５ミクロンの厚さがあることで剥げにくい酸化膜であるので、伸線加工等を行っても導体同士の絶縁性をある程度、確保できる。

また、図３（Ａ）に示すように、平角撚り導体部３の外周に極薄い酸化皮膜１を形成した場合、導体の有効表面積率が約８０％と、同一面積をもつ従来の電線（図３（Ｂ）参照）に比べ２０％程度高くなり、その分高周波損失が低減され、高周波特性が向上する。

本実施形態では銅からなる導体２を炉内に入れて酸化皮膜１を形成したが、酸化皮膜１を形成する方法はこれに限定されるものではない。例えば導体２の材質としてアルミニウムを選定する場合は、酸化アルミニウムからなる酸化皮膜１を形成するためにアルマイト処理やアルマット処理（「メタルコア配線板におけるコア金属と絶縁樹脂の密着性向上」電子材料 Vol.44 No.10（工業調査会2005）参照）を用いることも可能であり、とくに導体2をアルミニウムで構成し、アルマット処理により酸化アルミニウムからなる酸化皮膜１を形成した場合には、アルマット処理がアルミニウム材の表面粗化処理であるために絶縁層４のアンカー効果も得ることができるので好ましい。

さらに、本実施形態例に係る平角電線Ｗは断面平角形状をしているので、コイル等における電線の占積率を高くすることができるので好ましい。

本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗの製造方法によれば、上記効果を奏する平角導体を提供することができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

本発明は、例えば交流モータや高周波電気機器のコイル等の高周波用の電線に利用される。

（Ａ）は本発明の実施形態例に係る平角電線を示す断面図、（Ｂ）〜（Ｄ）は本発明の実施形態例に係る平角電線の製造方法を説明するための断面図である。従来例１の電線を示す断面図である。複数の導体の周囲に絶縁皮膜を被覆した場合における導体の有効表面積率を比較するための説明図であり、（Ａ）は本発明の電線の場合、（Ｂ）は従来例２の電線の場合を示す。

符号の説明

Ｗ：平角電線
１：酸化皮膜
２：導体
３：平角撚り導体部
４：絶縁層

Claims

（１）断面丸形状の導体の外周に酸化皮膜を形成する工程と、
（２）複数の前記導体を撚り合わせながら整列させる工程と、
（３）前記整列された導体を平角状に伸線加工して、平角撚り導体部を形成する工程と、
（４）前記平角撚り導体部の周囲に絶縁層を押出被覆形成する工程と、
を有することを特徴とする平角電線の製造方法。