JP6062035B2 - 電線及びコイル - Google Patents
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Description
また、近接効果による抵抗の定式化が検討されている(例えば、非特許文献1〜2参照。)
[電線及びコイル]
本発明の第1の実施の形態に係る電線1は、図1に示すように、銅よりも導電率の低い線材からなり、電線1の半径aが表皮深さよりも小さく、電線1が使用される周波数における電線1の交流抵抗値が、電線1の直流抵抗値と、電線1と同じ形状及び外径である銅線の直流抵抗値の和以上に規定されている。
よって、導電率がσ1、σ2の異なる2種類の線材を用いたコイルの交流抵抗Rac1、Rac2は以下の式(12)、(13)で表される。
ここで、Rac1、Rac2の値が等しいと仮定すると、以下の式(14)が得られる。
このときの周波数f1、及び交流抵抗R1はそれぞれ以下の式(15)、(16)で表される。
このように、導電率がσ1、σ2の異なる2種類の線材を用いたコイルの交流抵抗Rac1、Rac2が等しいとき、その抵抗はそれらのコイルの直流抵抗の和に等しいことが見出された。
このときの周波数f[kHz]は、以下の式(18)を満たす。
図4及び図5は、材質が銅又はアルミニウムの、外径が0.4mmで、仕上がり径が0.43mmのエナメル線を9本撚り、内径が20.0mmのボビンに、42ターン巻いたコイルの交流抵抗を、式(2)〜(5)及び(9)を用いて計算した結果を示す。
本発明の第1の実施の形態に係る電線及びコイルの設計方法の一例としては、銅よりも導電率の低い線材を選択する。更に、電線の半径が表皮深さよりも小さくなり、電線やコイルが使用される周波数における電線の交流抵抗が、電線の直流抵抗と、電線と同じ形状及び外径である銅線の直流抵抗の和以上となるように設計する。
[電線及びコイル]
本発明の第2の実施の形態に係る電線1は、図8に示すように、内層(第1層)2及び内層2の周囲に外層(第2層)3が形成され、内層2が銅よりも導電率の低い物質からなり、外層3が銅からなる二層構造の線材である。そして、本発明の第2の実施の形態に係る電線1は、電線1の半径aが表皮深さよりも小さく、電線1が使用される周波数における電線1の交流抵抗値が、電線1の直流抵抗値に電線1全体の断面積と電線の内層2の断面積の比を乗じた値と、電線1と同じ形状及び外径である銅線の直流抵抗値の和以上に規定されている。
図9及び図10に、外径が0.6mmで、仕上がり径が0.63mmである材質が銅、またはCCAのエナメル線を4本撚り、内径が20mmのボビンに、42ターン巻いたコイルの交流抵抗をLCRメーターで測定した結果を示した。図9には、上記式(5)により計算される銅線コイル(以下、「Cuコイル」ともいう)とCCA線コイル(以下、「CCAコイル」ともいう)の抵抗計算値も示した。ただし、銅の導電率は5.8×104Ω−1・mm−1、アルミニウムの導電率は3.7×104Ω−1・mm−1、として計算した。また、形状因子αは式(5)による計算値と測定値の比較から、両方のコイルで2.4mm−1と求めた。
本発明の第2の実施の形態に係る電線1及びコイルの設計方法の一例としては、外層3が銅からなり、内層2が銅よりも導電率の低い物質からなる線材を選択する。更に、電線1の半径が表皮深さよりも小さくなり、電線1やコイルが使用される周波数における電線の交流抵抗が、電線1の直流抵抗値に電線1全体の断面積と電線1の内層2の断面積の比を乗じた値と、電線1と同じ形状及び外径である銅線の直流抵抗値の和以上となるように設計する。
上記のように、本発明は第1及び第2の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明の電線は、高周波変圧器、モータ、リアクトル、チョークコイル、誘導加熱装置、磁気ヘッド、高周波給電ケーブル、DC電源ユニット、スイッチング電源、ACアダプタ、渦電流検出方式等の変位センサ・探傷センサ、IHクッキングヒータ、非接触給電装置又は高周波電流発生装置等の種々の装置の製造業を含む電子機器産業に利用可能である。
2…内層
3…外層
Claims (5)
- 銅よりも導電率の低い物質からなる第1層を有する一層構造の電線であって、
前記電線の半径が表皮深さよりも小さく、
前記電線が使用される周波数における前記電線の交流抵抗値が、前記電線の直流抵抗値と、前記電線と同じ形状及び外径である銅線の直流抵抗値の和以上で、且つ前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値以下となるように規定され、
前記電線の導電率をσ1、前記銅線の導電率をσ2、前記電線に作用する磁界の強度を表す係数をα、円周率をπ、前記電線及び銅線の半径をa、真空の透磁率をμ0、前記電線を構成する導体の本数をN、前記電線を構成する導体の長さをlとして、前記電線が使用される周波数fが、以下の式
前記電線が使用される周波数における前記電線の交流抵抗Rが、以下の式
- 銅よりも導電率の低い物質からなる第1層の周囲に銅からなる第2層が形成された二層構造を有する電線であって、
前記電線の半径が表皮深さよりも小さく、
前記電線が使用される周波数における前記電線の交流抵抗値が、前記電線の直流抵抗値に電線全体の断面積と電線の第1層の断面積の比の値を乗じた値と、前記電線と同じ形状及び外径である銅線の直流抵抗値の和以上で、且つ前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値以下となるように規定され、
前記第1層の導電率をσ1、銅の導電率をσ2、前記電線に作用する磁界の強度を表す係数をα、円周率をπ、前記第1層の半径をb、前記電線の半径をa、真空の透磁率をμ0、前記電線を構成する導体の本数をN、前記電線を構成する導体の長さをlとして、前記電線が使用される周波数fが、以下の式
前記電線が使用される周波数における前記電線の交流抵抗Rが、以下の式
- 請求項1又は2に記載された電線を使用したことを特徴とするコイル。
- 電線の製造方法であって、
銅よりも導電率の低い物質からなる第1層を有する一層構造の線材を用い、
前記電線の半径が表皮深さよりも小さく、且つ前記電線が使用される周波数における前記電線の交流抵抗値が、前記電線の直流抵抗値と、前記電線と同じ形状及び外径である銅線の直流抵抗値の和以上で、且つ前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値以下となり、
前記電線の導電率をσ 1 、前記銅線の導電率をσ 2 、前記電線に作用する磁界の強度を表す係数をα、円周率をπ、前記電線及び銅線の半径をa、真空の透磁率をμ 0 、前記電線を構成する導体の本数をN、前記電線を構成する導体の長さをlとして、前記電線が使用される周波数fが、以下の式
前記電線が使用される周波数における前記電線の交流抵抗Rが、以下の式
- 電線の製造方法であって、
銅よりも導電率の低い物質からなる第1層の周囲に銅からなる第2層が形成された二層構造の線材を用い、
前記電線の半径が表皮深さよりも小さく、且つ前記電線が使用される周波数における前記電線の交流抵抗値が、前記電線の直流抵抗値に電線全体の断面積と電線の第1層の断面積の比の値を乗じた値と、前記電線と同じ形状及び外径である銅線の直流抵抗値の和以上で、且つ前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値以下となり、
前記第1層の導電率をσ 1 、銅の導電率をσ 2 、前記電線に作用する磁界の強度を表す係数をα、円周率をπ、前記第1層の半径をb、前記電線の半径をa、真空の透磁率をμ 0 、前記電線を構成する導体の本数をN、前記電線を構成する導体の長さをlとして、前記電線が使用される周波数fが、以下の式
前記電線が使用される周波数における前記電線の交流抵抗Rが、以下の式
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005108654A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Canon Inc | リッツ線、それを用いた励磁コイルおよび誘導加熱装置 |
WO2012023378A1 (ja) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | 株式会社フジクラ | 電線、コイル、電線の設計装置及び電気モータ |
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US3096577A (en) * | 1956-01-12 | 1963-07-09 | Westinghouse Electric Corp | Method of making aluminum clad copper wire |
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WO2012023378A1 (ja) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | 株式会社フジクラ | 電線、コイル、電線の設計装置及び電気モータ |
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