JP7123578B2 - Insulated wire for high frequency coil - Google Patents
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Description
本発明は、高周波コイル用絶縁電線に関し、さらに詳しくは、モーター、インバータ、非接触給電用等のパワー半導体を使う高周波分野のコイル用として使用され、コイルの小型化、高品質・高性能化を実現できる高周波コイル用絶縁電線に関する。 The present invention relates to an insulated wire for high-frequency coils, and more specifically, it is used for coils in the high-frequency field that use power semiconductors, such as motors, inverters, and contactless power supply. The present invention relates to an insulated wire for high-frequency coils that can be realized.
コイル部品には、複数の絶縁電線を撚り合わせたリッツ線や、そのリッツ線をさらにテープ巻き又は溶融押出しして得た複合絶縁電線等が用いられている。これらの絶縁電線は、数十kHz~数百kHzの高周波領域における表皮効果による交流抵抗の上昇を抑えることができるので、高周波分野のコイル用電線として広く使用されている。特に近年、コイル部品の小型化が要請され、使用されるコイル用絶縁電線の細径化も要請されている。 A litz wire obtained by twisting a plurality of insulated wires, a composite insulated wire obtained by further winding the litz wire with a tape or by melt-extrusion, or the like is used for the coil component. These insulated wires can suppress an increase in AC resistance due to the skin effect in a high frequency range of several tens of kHz to several hundreds of kHz, so they are widely used as coil wires in the field of high frequencies. In recent years, in particular, there has been a demand for miniaturization of coil components, and there has also been a demand for a reduction in the diameter of insulated wires for coils.
特許文献1には、コイルの小型化や占積率の向上を実現できるコイル用絶縁電線が提案されている。この技術は、素線の構成金属と錯体を形成してなるイミダゾール化合物層で被覆された化合物被覆素線を複数本撚り合わせて撚り線となし、その外周にテープ巻、溶融押出し又はそれらの組み合わせによって絶縁被覆を設けて構成されている。
一方、特許文献2の従来技術欄には、銅導体の外周上に鉄等の強磁性薄膜層をめっきにより形成し、その外周にさび止めのためのニッケル層をめっきにより形成し、その外周に絶縁塗料を塗布焼付けして絶縁皮膜を設けてなる磁性線が記載されている。この磁性線を高周波用各種コイルに適用した場合は、従来のエナメル銅線よりも、高周波損失を大幅に低減させることができ、コイルのQ特性の向上が図れるという利点があるとされている。
On the other hand, in the prior art column of
ところで、コイル用絶縁電線においては、端末処理として良好なはんだ付けが求められている。そのため、銅又はその合金、アルミニウム又はその合金、銅クラッドアルミニウム等の素線の外周には、良好なはんだ付けを実現するためのめっき層が設けられている。めっき層の材質としては、錫、はんだ、ニッケル、金、銀、銅及びパラジウムから選ばれる1種又は2種以上を単体めっき、積層めっき又は合金めっきが用いられている。 By the way, in insulated wires for coils, good soldering is required as a terminal treatment. Therefore, a plated layer is provided on the outer circumference of the strand of copper or its alloy, aluminum or its alloy, copper-clad aluminum, or the like to achieve good soldering. As the material of the plating layer, one or two or more selected from tin, solder, nickel, gold, silver, copper and palladium are used for single plating, laminated plating or alloy plating.
はんだ付け性の良いめっき層が設けられた素線に、特許文献1で提案されたイミダゾール化合物層を適用しようとした場合、めっき層の構成金属とイミダゾール化合物との錯体形成が極めて起こりにくい(反応速度が遅い)ことがある。例えば、銅や銅合金、銅クラッドアルミニウムのような銅を主体とした金属は、銅-イミダゾール錯体を容易に形成できるが、ニッケル、アルミニウム、錫、はんだのように銅よりも標準電極電位が低い金属は、その電位が低いほどイミダゾール化合物との反応速度が遅い。そのため、必要な厚さの化合物層を錯体形成させようとした場合、処理時間が30分以上と長くなり、コストアップになってしまう。
When trying to apply the imidazole compound layer proposed in
また、銀、金、パラジウムのような金属は、極めて安定した電位を有する金属であるため、前記同様にイミダゾール錯体が形成されにくく、十分な厚さのイミダゾール化合物層を形成できない。そのため、エナメル被覆リッツ線と同等の高周波特性が得られない。従来のエナメル被覆リッツ線と同等レベルの高周波特性を得るためには、金属-イミダゾール錯体からなる化合物層の厚さが一定以上必要であり、1本1本を効果的に絶縁していなければならない。 In addition, since metals such as silver, gold, and palladium have extremely stable potentials, imidazole complexes are difficult to form in the same manner as described above, and an imidazole compound layer having a sufficient thickness cannot be formed. Therefore, high-frequency characteristics equivalent to those of enamel-coated litz wires cannot be obtained. In order to obtain high-frequency characteristics equivalent to those of conventional enamel-coated litz wires, the thickness of the compound layer consisting of a metal-imidazole complex must exceed a certain level, and each wire must be effectively insulated. .
一方、特許文献2に記載の磁性線では、銅導体の外周に、鉄層とニッケル層とを積層した強磁性層を形成して高周波帯域での交流抵抗の低減を図っている。この磁性線に、特許文献1で提案されたイミダゾール化合物層を適用しようとした場合、ニッケル層が極めて薄いために、下層に位置する鉄めっき層がイミダゾール錯体形成溶液と反応して腐食が起きやすく、外観を損ねてしまうおそれがある。また、そうした腐食が進行した後の導体にテープ巻や発泡押出しを行った場合、テープや発泡構造が破壊され、安定した耐電圧が得られないおそれがある。均一で良好なイミダゾール化合物層が得られないと、高周波帯域での抵抗損失効果が図れず、さらにコイル成形する際の端末のはんだ付けでは、腐食生成物により十分なはんだ付けができず、はんだ接続の信頼性を損ねるおそれがある。
On the other hand, in the magnetic wire described in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モーター、インバータ、非接触給電用等のパワー半導体を使う高周波分野のコイル用として使用され、コイルの小型化、高品質・高性能化を実現できる高周波コイル用絶縁電線を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to be used as a coil in the high frequency field using power semiconductors such as motors, inverters, and contactless power supply. An object of the present invention is to provide an insulated wire for high-frequency coils capable of achieving high quality and high performance.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線は、中心導体と、前記中心導体の外周に設けられ、銅及び鉄族元素で構成された金属層と、前記金属層の外周に設けられ、前記金属層の構成金属と錯体を形成してなる化合物層とで構成された化合物層被覆素線を複数本撚り合わせた撚り線、及び、前記撚り線の外周に設けられた絶縁層、を有する、ことを特徴とする。 An insulated wire for a high-frequency coil according to the present invention includes a central conductor, a metal layer provided on the outer periphery of the central conductor and composed of copper and an iron group element, and a metal layer provided on the outer periphery of the metal layer. characterized by having a twisted wire obtained by twisting a plurality of compound layer-coated filaments each composed of a compound layer formed by forming a complex with a constituent metal, and an insulating layer provided on the outer circumference of the twisted wire. and
この発明によれば、金属層の構成金属と錯体を形成してなる化合物層の厚さは薄いので、そうした化合物層で被覆された化合物層被覆素線を利用した絶縁電線の外径は小さくなり、小型コイルの製造に有利である。また、金属層がはんだ付け性のよい銅を含むので、はんだ付けによる端末処理を容易に行うことができる。さらに、金属層が銅を含むので、安定した化合物層が形成され易く、その結果、良好な絶縁性を確保することができる。さらに、金属層が鉄族元素を含むので、その鉄族元素の磁性機能により良好なシールド特性が得られる。その結果、この絶縁電線をコイル等に加工したコイル部品は、小型化、高品質・高性能化を実現することができる。 According to the present invention, since the thickness of the compound layer formed by forming a complex with the constituent metal of the metal layer is thin, the outer diameter of the insulated wire using the compound layer-coated wire coated with such a compound layer is small. , which is advantageous for the production of small coils. Also, since the metal layer contains copper with good solderability, terminal processing by soldering can be easily performed. Furthermore, since the metal layer contains copper, a stable compound layer is easily formed, and as a result, good insulation can be ensured. Furthermore, since the metal layer contains an iron group element, good shielding properties are obtained due to the magnetic function of the iron group element. As a result, a coil component obtained by processing this insulated wire into a coil or the like can achieve miniaturization, high quality, and high performance.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線において、前記化合物層が、はんだ付け温度で分解する材料で構成されていることが好ましい。 In the high-frequency coil insulated wire according to the present invention, it is preferable that the compound layer is made of a material that decomposes at a soldering temperature.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線において、前記化合物層が、前記金属層を構成する銅と錯体を形成してなる銅イミダゾール化合物層であることが好ましい。 In the high frequency coil insulated wire according to the present invention, it is preferable that the compound layer is a copper imidazole compound layer formed by forming a complex with copper constituting the metal layer.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線において、前記化合物層の厚さが、0.05~0.5μmの範囲内であることが好ましい。 In the high-frequency coil insulated wire according to the present invention, the compound layer preferably has a thickness of 0.05 to 0.5 μm.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線において、前記絶縁層が、絶縁性塗布皮膜、絶縁性押出し樹脂、絶縁性テープ、及びそれらの組み合わせから選ばれることが好ましい。 In the high-frequency coil insulated wire according to the present invention, the insulating layer is preferably selected from an insulating coating film, an insulating extruded resin, an insulating tape, and combinations thereof.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線において、前記中心導体が、タフピッチ銅、無酸素銅、銀入り銅、錫入り銅、銅クラッドアルミニウム、アルミニウム及びアルミニウム合金から選ばれることが好ましい。 In the high-frequency coil insulated wire according to the present invention, the center conductor is preferably selected from tough pitch copper, oxygen-free copper, silver-containing copper, tin-containing copper, copper-clad aluminum, aluminum, and aluminum alloys.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線において、前記金属層が、銅鉄合金、銅ニッケル合金及び銅コバルト合金から選ばれることが好ましい。 In the high-frequency coil insulated wire according to the present invention, the metal layer is preferably selected from a copper-iron alloy, a copper-nickel alloy, and a copper-cobalt alloy.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線において、前記金属層に含まれる鉄、ニッケル及びコバルトから選ばれる1又は2以上の鉄族元素の含有率が、5~50質量%の範囲内であることが好ましい。 In the high-frequency coil insulated wire according to the present invention, the content of one or more iron group elements selected from iron, nickel, and cobalt contained in the metal layer is in the range of 5 to 50% by mass. preferable.
本発明によれば、モーター、インバータ、非接触給電用等のパワー半導体を使う高周波分野のコイル用として使用され、コイルの小型化、高品質・高性能化を実現できる高周波コイル用絶縁電線を提供することができる。 According to the present invention, an insulated wire for high-frequency coils that can be used for coils in the high-frequency field that uses power semiconductors such as motors, inverters, and contactless power supply, and that can realize miniaturization, high quality, and high performance of coils is provided. can do.
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態及び図面に記載した形態と同じ技術的思想の発明を含むものであり、本発明の技術的範囲は実施形態の記載や図面の記載のみに限定されるものでない。 An insulated wire for high-frequency coils according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention includes inventions having the same technical idea as the embodiments described below and the forms described in the drawings, and the technical scope of the present invention is limited only to the description of the embodiments and the description of the drawings. not something.
[高周波コイル用絶縁電線]
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線20は、図1~図3に示すように、化合物層被覆素線10を複数本撚り合わせた撚り線11と、その撚り線11の外周に設けられた絶縁層4とを有している。詳しくは、中心導体1と、中心導体1の外周に設けられ、銅及び鉄族元素で構成された金属層2と、金属層2の外周に設けられ、金属層2の構成金属と錯体を形成してなる化合物層3とで構成された化合物層被覆素線10を複数本撚り合わせた撚り線11、及び、撚り線11の外周に設けられた絶縁層4、を有している。
[Insulated wire for high frequency coil]
As shown in FIGS. 1 to 3, a high-frequency coil insulated
この高周波コイル用絶縁電線20は、金属層2の構成金属と錯体を形成してなる化合物層3の厚さは薄いので、そうした化合物層3で被覆された化合物層被覆素線10を利用した絶縁電線20の外径は小さくなり、小型コイルの製造に有利である。また、金属層2がはんだ付け性のよい銅を含むので、はんだ付けによる端末処理を容易に行うことができる。さらに、金属層2が銅を含むので、安定した化合物層3が形成され易く、その結果、良好な絶縁性を確保することができる。さらに、金属層2が鉄族元素を含むので、その鉄族元素の磁性機能により良好なシールド特性が得られる。その結果、この絶縁電線20をコイル等に加工したコイル部品は、小型化、高品質・高性能化を実現することができる。特に、モーター、インバータ、非接触給電用等のパワー半導体を使う高周波分野のコイル(リアクトル、インダクタ、チョークコイル、ノイズフィルター、IHヒータ、電源トランス等)用として好ましく使用することができる。
In this high frequency coil insulated
以下、各構成について説明する。 Each configuration will be described below.
<化合物層被覆素線>
化合物層被覆素線10は、図1~図3に示すように、高周波コイル用絶縁電線20の構成要素である。この化合物層被覆素線10が複数本撚り合わされて撚り線11となり、その撚り線11の外周に絶縁層4が設けられて高周波コイル用絶縁電線20となる。この化合物層被覆素線10は、具体的には、中心導体1と、その中心導体1の外周に設けられ、銅及び鉄族元素で構成された金属層2と、その金属層2の外周に設けられ、金属層2の構成金属と錯体を形成してなる化合物層3とで構成されている。
<Compound layer covered wire>
The compound layer-coated
(中心導体)
中心導体1は、図1に示すように、化合物層被覆素線10の中心に位置するコア導体であり、コイル用絶縁電線の中心導体となるものであれば各種のものを適用できる。中心導体1の材質としては、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅クラッド材等を挙げることができる。銅としては、タフピッチ銅、無酸素銅等を挙げることができる。銅合金としては、銅-銀合金(銀入り銅。例えば0.02~6質量%の銀入り銅)、銅-錫合金(錫入り銅。例えば0.15~7質量%の錫入り銅)等を挙げることができる。なお、タフピッチ銅か無酸素銅であるかは、JIS H-3510に準拠した水素脆化試験によって判定することができ、銅-銀合金(銀入り銅)、銅-錫合金(錫入り銅)のいずれかであるかも、含まれる元素をICP発光分光分析によって測定して定性及び定量分析することができる。アルミニウム及びアルミニウム合金としては、コイル用絶縁電線に適用可能な純アルミニウムや各種アルミニウム合金を挙げることができる。銅クラッド材も、コイル用絶縁電線に適用可能な銅クラッドアルミニウム等を挙げることができる。
(Center conductor)
As shown in FIG. 1, the
中心導体1は、コイル用絶縁電線に適用可能な導電性を有しており、例えば導電率70%IACS以上の低抵抗な良導電性であることが好ましい。こうした中心導体1を用いることにより、後述する金属層2が外周に設けられた場合であっても、高周波コイル用絶縁電線全体の導電線を60%IACS以上にすることができる。また、銅合金やアルミニウム合金では、高周波コイル用絶縁電線20として所望の導電率(60%IACS以上から任意に選択される導電率)となるように合金組成が調整される。したがって、所望の導電率を満たす場合には、各種の合金を選択でき、さらに含まれる金属成分の含有率も、高周波特性も加味して任意に選択することができる。なお、導電率は、JIS H-0505に記載された非鉄金属材料の体積抵抗率及び導電率測定方法によって算出することができる。
The
中心導体1の直径は特に限定されないが、例えば0.02~0.8mm程度の範囲内である。本発明では、後述のように、6.0~12.0mm程度の範囲内の素線(中心導体用素線ともいう。)を準備し、その素線の外周に金属層用銅鉄合金テープを設け、その後に必要に応じて熱処理して加工歪みを除去した後又は除去しながら伸線加工することによって、前記線径の中心導体1とその外周に設けられた金属層2とを備えた線材とすることができる。
Although the diameter of the
(金属層)
金属層2は、中心導体1の外周に設けられており、銅と鉄族元素とで構成されている。銅は、後述する化合物層3を形成し易いとともにはんだ付け性も良好なものとするように作用し、鉄族元素は、強磁性体となって磁気シールド効果を有して高周波帯域での交流抵抗の上昇を抑えるように作用する。したがって、銅と鉄族元素とで構成される金属層2は、化合物層3を形成し易く、鉄族元素の腐食を抑制して耐食性が増すように作用し(主に銅の作用)、はんだ付け性を確保するように作用し(主に銅の作用)、高周波特性を向上させるように作用する(主に鉄族元素の作用)。
(metal layer)
The
金属層2は、銅と鉄族元素との合金であることが好ましく、例えば、銅鉄合金、銅ニッケル合金及び銅コバルト合金から選ばれるいずれかを挙げることができる。特に好ましくは銅鉄合金である。金属層2に含まれる鉄族元素の含有量は特に限定されないが、好ましくは10~50質量%の範囲内である。残りは銅含有量であり、微量の不可避不純物が含まれる。鉄族元素がこの範囲内で含まれることにより、金属層2の磁気シールド効果により、コイルとした後のQ値を顕著に高めることができる。その範囲内において、強磁性成分である鉄族元素の含有量が多めに含まれていれば、磁気シールド効果の点で有利である。一方、鉄族元素の含有量が少なめに含まれていれば、磁気シールド効果の点で十分ではないこともあるが、その場合には、金属層2の厚さを厚くして被覆率を向上させることにより、磁気シールド効果を高めてもよい。
The
鉄族元素の含有量は、ICP発光分光分析によって定性及び定量分析することができる。なお、鉄族元素以外の元素は、本発明の効果に直接影響するものとしては含まれておらず、いわゆる不可避不純物して、Sn、Pb、As、Ag、Sb等が含まれていることがあるという程度である。 The iron group element content can be qualitatively and quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry. Elements other than the iron group elements are not included as those that directly affect the effects of the present invention, and Sn, Pb, As, Ag, Sb, etc. are included as so-called unavoidable impurities. To some extent.
金属層2の形成方法は特に限定されないが、金属層形成用テープを用いて形成することが好ましい。具体的には、その金属層形成用テープを中心導体1の周囲に軸方向に包み込み、ロウ付けや溶接によって金属層形成用テープを筒状にした複合材とする。続いて、その複合材を伸線ダイスを用いて引き抜き加工し、中心導体1と金属層形成用テープとを冷間圧着させ、中心導体1上に金属層2が設けられた形態からなる複合導体とすることができる。こうした複合導体を伸線加工し、所定の線径となるまで加工する。なお、必要に応じて熱処理を施して加工歪みを除去又は緩和しつつ、細線径化してもよい。さらに、圧延加工により、平角線にすることもできる。
Although the method for forming the
金属層2の厚さは、最終的に得られた化合物層被覆素線10において、化合物層被覆素線10の総断面積に占める金属層2の断面積比が10~50%の範囲内になる程度の金属層形成用テープが用いられる。金属層2の断面積比を上記範囲内とすることにより、飽和磁束密度が小さくなりすぎることがなく、交流抵抗の上昇を招きにくい。また、導電率が低くなって直流抵抗が増加してしまうことがなく、Q値を向上させることができ、コイルの小型化を実現することができる。10~50%の範囲内での好ましい範囲は、化合物層被覆素線10及び高周波コイル用絶縁電線20の最終線径、コイルで使用する周波数、直流抵抗等によって設計される。
In the compound layer-covered
なお、金属層2の厚さは、化合物層被覆素線10の総断面積に占める金属層2の断面積比が10~50%の範囲内になる程度の厚さであればよく、中心導体1の線径によって異なる。そうした厚さは、中心導体1を包み込む金属層形成用テープの厚さを任意に選択することでコントロールできる。
The thickness of the
なお、金属層2には鉄族元素が含まれているので、はんだ付けの際にはんだ溶食を防止するように作用する。しかし、鉄族元素がはんだ溶食を防止するということは、はんだ中の錫と鉄族元素との金属間化合物が形成され難いことを意味するものである。一方、この金属層2は鉄族元素よりも銅を多く含むので、その銅成分の作用により、良好なはんだ付け性を有している。
Since the
(化合物層)
化合物層3は、金属層2の外周に設けられ、金属層2の構成成分と錯体を形成してなるものである。化合物層3は、金属層2の構成成分と錯体を形成することができる化合物を金属層2に接触させて形成される。
(compound layer)
The
化合物としては、イミダゾール、アミン有機酸塩等を挙げることができる。なかでも、下記化学式1に示すイミダゾールを好ましく挙げることができる。このイミダゾールは、上市されているものから入手可能である。イミダゾールが、金属層2を構成する銅と反応することにより、下記化学式2,3に示す銅イミダゾール錯体が形成される。化合物層3は、こうした銅イミダゾール錯体で形成された皮膜であることが好ましい。
Examples of compounds include imidazole and amine organic acid salts. Among them, imidazole represented by
化合物層3の厚さは、0.05~0.5μmの範囲内であることが好ましい。この範囲内の厚さで化合物層3が設けられているので、中心導体1や金属層2の酸化を防止でき、はんだ濡れ性を優れたものとすることができる。さらに、従来のエナメル皮膜に比べ、皮膜厚さを1/10程度に抑えることができるので、最終的な絶縁電線20の直径を小さくして断面積を約15%小さくでき、コイルの小型化に貢献できる。また、化合物層3は、従来のエナメル皮膜のように厚くないので、はんだ付け時の焼けカスが非常に微量であり、はんだ接続部における焼けカスに起因する問題が発生しにくいという利点もある。なお、従来においては、エナメル皮膜がウレタン等の耐熱温度の低いものはそのままはんだ付けが可能であるが、その際にはんだカスが発生し、はんだ異物として付着し、接続不良を発生させる可能性があった。また、ポリイミド等の耐熱温度の高いものについては、はんだ付けする前に薬品や機械加工によりエナメル皮膜を除去してからはんだ付けする必要があり、加工工数が大幅に掛かってしまっていた。化合物層3は、こうした薄い厚さを有するので、薄い化合物層3で被覆された化合物層被覆素線10を撚り合わせた撚り線11の外周に後述する絶縁層4を被覆してなる絶縁電線20の外径を小さくすることができる。
The thickness of the
化合物層3は、はんだ付け温度で分解する材料で構成されていることが好ましい。このときのはんだ付け温度とは、200~450℃の範囲内のいずれかの温度である。上記したイミダゾール、アミン有機酸塩は、いずれもはんだ付け温度で分解するので、最終的な端末処理時にはんだ付けでの端末処理を行うことができる。しかも、エナメル皮膜から化合物層3にすることで、上記のように皮膜厚さを小さくすることができ、皮膜の分解に要するエネルギーを少なく抑えられる。そのため、はんだ浸漬時間の短縮が図れ、導体の線細りもなく接合の信頼性向上に繋がる。
The
化合物層3の形成は、化合物溶液と金属層2とを接触させ、乾燥させることにより行うことができる。接触手段としては、化合物溶液中に「中心導体1+金属層2」からなる素線を浸漬させてもよいし、その素線に化合物溶液を塗布又は吹き付ける等してもよい。乾燥は、化合物溶液を構成する溶媒(例えば水又は有機溶媒等)を除去するために行われる。こうした化合物層3の形成工程は、従来のような焼き付け工程が不要となり、工数を下げることができる。また、前記した接触手段を施した後は、乾燥等をして化合物層3を形成することができる。また、塗布等の接触手段を行いながら、直ぐ後に撚り合わせ工程を設けることもでき、この場合には、化合物層3の形成と撚り線加工とを連続して行うことができるので、従来のエナメル皮膜と比べて簡易な装置で形成することができ、短時間に極めて効率的に撚り線11を作製することができる。このため、それを用いた絶縁電線20を安価に提供することができる。
The
また、化合物が接触する金属層2は、銅と鉄族元素とで構成された単一層であり、しかも、金属層形成用テープを用いて形成しているので、クラック等のない層となっている。そのため、従来の磁性めっき線のように強磁性層にクラック等が存在しやすいものと比較して、腐食が起こりにくいという利点があり、良好なはんだ付け性を確保することができる。
Moreover, the
また、金属層2はクラック等がない均一な単一層であるので、クラック等が存在しやすいために厚い絶縁皮膜(エナメル皮膜)を設けなければならないめっき線とは異なり、化合物層3を薄い厚さにしてもの十分である。なお、薄い化合物層3とすることは、上記のとおり、小型化やはんだ付け性の観点から望ましい。
In addition, since the
(撚り線)
撚り線11は、図2及び図3に示すように、化合物層3で被覆された化合物層被覆素線10を複数本撚り合わせたものである。撚り合わせとしては、集合撚りや同心撚り等を挙げることができ、撚り線に圧縮加工を施してさらに外径を小さくしてもよい。撚りピッチ等については任意に設定され、特に限定されない。また、化合物層被覆素線10の本数についても特に限定されず、要求される製品仕様やコイル仕様に応じて任意に設定される。
(stranded wire)
As shown in FIGS. 2 and 3, the stranded
(絶縁層)
絶縁層4は、図2及び図3に示すように、撚り線11の外周に被覆され、例えば絶縁性塗布皮膜、絶縁性押出し樹脂又は絶縁性テープ、及びそれらの組み合わせにより形成されていることが好ましい。この絶縁層4は、はんだ付け温度で分解する材料で構成されていてもよく、その場合には、はんだ付けによって端末処理を行うことができる。
(insulating layer)
As shown in FIGS. 2 and 3, the insulating
絶縁層4の構成材料としては、絶縁電線を構成する各種の樹脂を挙げることができる。例えば、はんだ付け可能な絶縁層を形成できる樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらのうち、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。また、はんだ付け性は可能ではないが、ポリフェニルサルファイド(PPS)、エチレン-四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、フッ素化樹脂共重合体(ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂:PFA)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド(PA)、ポリフェニルサルファイド(PPS)、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体(FEP)等を挙げることもできる。
As a constituent material of the insulating
絶縁層4は、絶縁性塗布皮膜、絶縁性押出し樹脂、絶縁性テープ等であれば、単層であってもよいし積層であってもよい。絶縁層4を積層形態とする場合、前記した同一又は異なる熱硬化性樹脂層を2層以上設けてもよいし、熱硬化性樹脂層上に熱可塑性樹脂層を積層させてもよい。また、熱可塑性樹脂層はテープ巻きと押出しを組み合わせて積層してもよい。
The insulating
絶縁層4の形成方法として、熱硬化性樹脂材料で絶縁層4を形成する場合の組成物は、熱硬化性樹脂材料のほか、架橋剤や溶剤が含まれる。また、必要に応じて各種の添加剤が含まれる。それらの架橋剤、溶剤及び添加剤は特に限定されない。絶縁層4は、形成用組成物を塗布して形成されたり、テープ巻きして形成されたり、押し出し成形によって形成される。
As a method of forming the insulating
絶縁層4の厚さは、単層や積層にかかわらず特に限定されないが、通常は、20μm以上であることが好ましい。絶縁層4の厚さが20μm未満では、薄すぎて十分な絶縁性を確保することができないことがある。
The thickness of the insulating
(高周波コイル用絶縁電線)
得られた高周波コイル用絶縁電線20は、モーター、インバータ、非接触給電用等のパワー半導体を使う高周波分野に絶縁電線を用いたコイル(リアクトル、インダクタ、チョークコイル、ノイズフィルター、IHヒータ、電源トランス等)として使用される。この高周波コイル用絶縁電線20は、安定した高周波特性を示すことができ、低コストで製造可能な細径の高周波コイル用絶縁電線となる。
(Insulated wire for high frequency coil)
The obtained high-frequency coil insulated
この高周波コイル用絶縁電線の導電率は、60%IACS以上であることが好ましい。導電率は、使用されるコイルの種類によっても異なり、60%IACS以上の範囲で所望の導電率になっていることが好ましい。特に、細線径化が容易となり、且つ、良好なシールド特性が得ることができる。さらに、撚り線やリッツ線等を絶縁電線にすることにより、コイルの小型化・高周波化を図ることができる。 The electrical conductivity of the insulated wire for high frequency coil is preferably 60%IACS or more. The conductivity varies depending on the type of coil used, and it is preferable that the desired conductivity is in the range of 60% IACS or more. In particular, the diameter of the wire can be easily reduced, and good shielding properties can be obtained. Furthermore, by using a stranded wire, a litz wire, or the like as an insulated wire, it is possible to reduce the size and increase the frequency of the coil.
[電子部品]
本発明に係る高周波コイル用絶縁電線20で製造されたコイル部品30の一例を、図4に示す。このコイル部品30は、外径の小さい絶縁電線20を用いるので、コイルの小形化を実現することができるとともに、単位体積当たりの絶縁電線の占有率を高めることができる。
[Electronic parts]
FIG. 4 shows an example of a
図4(A)は本発明に係る絶縁電線20をボビン21に巻き付けたときの断面図であり、(B)は外径の大きい従来の絶縁電線22をボビン21に巻き付けたときの断面図である。図3(A)(B)に示すように、同一寸法のボビンに絶縁電線を同じ巻数で巻き付けたとき、本発明に係る絶縁電線20を巻いたときの巻き厚さaの方が、従来の絶縁電線22を巻いたときの巻き厚さbに比べて小さくなる。
4A is a cross-sectional view of the
以下、実施例と比較例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited by this.
[実施例1]
直径8.0mmのタフピッチ銅線の外周に、鉄50質量%を含有する厚さ0.25mmの銅鉄合金テープを沿わせて包み込み、合わせ部を溶接し、ダイス引きして断面積比で10%被覆となる金属層2を有する銅鉄合金被覆銅線(直径7.0mm)の素線を作製した。続く伸線加工では、熱処理と冷間加工とを繰り返して直径0.1mmの素線とし、この素線を21本準備した。21本の素線を50m/分の速度でイミダゾール水溶液中に0.3秒間浸漬させ、水洗後、130℃で乾燥させ、厚さ0.1μmの化合物層3を設けた化合物層被覆素線10を作製した。この化合物層被覆素線10をそのままピッチ18mmで撚り合わせ、直径0.53mmの撚り線11を作製した。イミダゾール水溶液として、イミダゾール5質量%、酢酸10質量%、他添加剤0.5質量%程度を含有させた水溶液を用いた。続いて、撚り線11の上にPETテープを3層巻き付けて厚さ85μmの絶縁層4を形成した。このようにして、直径約0.70mmとなる実施例1の絶縁電線20を作製した。
[Example 1]
A copper-iron alloy tape with a thickness of 0.25 mm containing 50% by mass of iron is wrapped around the outer circumference of a tough pitch copper wire with a diameter of 8.0 mm, the joint is welded, and the cross-sectional area ratio is 10 by die drawing. A strand of copper-iron alloy-coated copper wire (diameter 7.0 mm) having a
[実施例2]
鉄10質量%を含有する厚さ0.25mmの銅鉄合金テープを用いた他は、実施例1と同様にして、実施例2の絶縁電線20を作製した。
[Example 2]
An
[実施例3]
ニッケル10質量%を含有する厚さ0.25mmの銅ニッケル合金テープを用いた他は、実施例1と同様にして、実施例3の絶縁電線20を作製した。
[Example 3]
An
[実施例4]
コバルト10質量%を含有する厚さ1.65mmの銅コバルト合金テープを用いた他は、実施例1と同様にして、実施例4の絶縁電線20を作製した。なお、銅コバルト合金被覆銅線は、断面積比で50%被覆となる金属層2を有するものとなっている。
[Example 4]
An
[実施例5]
実施例4と同じコバルト10質量%を含有する厚さ1.65mmの銅コバルト合金テープを用い、断面積比で50%被覆となる金属層2を有する銅コバルト合金被覆銅線とし、さらに、その銅コバルト合金被覆銅線21本を10m/分の速度でイミダゾール水溶液中に1.5秒間浸漬し、水洗、乾燥して、厚さ0.3μmの化合物層3が設けられた化合物層被覆素線10を形成した他は、実施例4と同様にして、実施例5の絶縁電線20を作製した。
[Example 5]
Using the same copper-cobalt alloy tape containing 10% by mass of cobalt as in Example 4 and having a thickness of 1.65 mm, a copper-cobalt alloy-coated copper wire having a
[実施例6]
直径8.0mmの銀2質量%を含有する銀入り銅線の外周に、鉄10質量%を含有する厚さ1.25mmの銅鉄合金テープを沿わせて包み込み、合わせ部を溶接し、ダイス引きして断面積比で30%被覆となる金属層2を有する銅鉄合金被覆銅線(直径8.0mm)の素線を作製した。続く伸線加工以降は、実施例1と同様にして、実施例6の絶縁電線20を作製した。
[Example 6]
A copper-iron alloy tape with a thickness of 1.25 mm containing 10% by mass of iron is wrapped along the outer periphery of a silver-containing copper wire containing 2% by mass of silver with a diameter of 8.0 mm, the joint is welded, and a die is used. A strand of copper-iron alloy-coated copper wire (8.0 mm in diameter) having a
[実施例7]
直径8.0mmの無酸素銅線の外周に、鉄10質量%を含有する厚さ1.25mmの銅鉄合金テープを沿わせて包み込み、合わせ部を溶接し、ダイス引きして断面積比で30%被覆となる金属層2を有する銅鉄合金被覆銅線(直径8.0mm)の素線を作製した。続く伸線加工以降は、実施例1と同様にして、実施例7の絶縁電線20を作製した。
[Example 7]
A copper-iron alloy tape with a thickness of 1.25 mm containing 10% by mass of iron is wrapped along the outer circumference of an oxygen-free copper wire with a diameter of 8.0 mm, the joint is welded, and the cross-sectional area ratio is obtained by drawing with a die. A strand of copper-iron alloy coated copper wire (diameter 8.0 mm) having a
[比較例1]
直径8.0mmのタフピッチ銅に銅鉄合金テープ等を適用することなくそのままダイス引きして、直径7.0mmのタフピッチ銅素線を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして、比較例1の絶縁電線を作製した。
[Comparative Example 1]
Tough-pitch copper wire with a diameter of 8.0 mm was die-drawn as it was without applying a copper-iron alloy tape or the like to prepare a tough-pitch copper wire with a diameter of 7.0 mm. Other than that, in the same manner as in Example 1, an insulated wire of Comparative Example 1 was produced.
[比較例2]
比較例1と同様に、直径7.0mmのタフピッチ銅素線を作製し、さらに、そのタフピッチ銅素線21本を50m/分の速度でイミダゾール水溶液中に0.1秒間浸漬し、水洗、乾燥して、厚さ0.03μmの化合物層3が設けられた化合物層被覆素線10を形成した。それ以外は、比較例1と同様にして、比較例2の絶縁電線を作製した。
[Comparative Example 2]
In the same manner as in Comparative Example 1, a tough pitch copper wire having a diameter of 7.0 mm was produced, and 21 tough pitch copper wires were immersed in an aqueous imidazole solution at a speed of 50 m / min for 0.1 second, washed with water, and dried. Thus, a compound layer-coated
[比較例3]
実施例1と同じ鉄50質量%を含有する厚さ0.25mmの銅鉄合金テープを用い、断面積比で10%被覆となる金属層2を有する銅鉄合金被覆銅線とし、さらに、その銅鉄合金被覆銅線21本を50m/分の速度でイミダゾール水溶液中に0.1秒間浸漬し、水洗、乾燥して、厚さ0.03μmの化合物層3が設けられた化合物層被覆素線10を形成した。それ以外は、実施例1と同様にして、比較例3の絶縁電線を作製した。
[Comparative Example 3]
Using the same copper-iron alloy tape containing 50% by mass of iron as in Example 1 and having a thickness of 0.25 mm, a copper-iron alloy coated copper wire having a
[高周波交流抵抗の評価]
実施例1~7及び比較例1~3で作製した絶縁電線を用い、直径12mmのボビンに8ターン巻付けてコイル形状とし、アジレント・テクノロジー社製のHP4284AプレシジョンLCRメーターにて、500kHzにおける当該コイルのQ値を評価した。
[Evaluation of high-frequency AC resistance]
Using the insulated wires prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3, 8 turns were wound on a bobbin with a diameter of 12 mm to form a coil shape, and the coil was measured at 500 kHz with a HP4284A precision LCR meter manufactured by Agilent Technologies. was evaluated.
結果を表1に示す。表1の結果より、実施例1~7の絶縁電線20は、比較例1に比べて高いQ値を示しており、高周波領域における交流抵抗の上昇が抑えられる絶縁電線として使用できることを確認した。
Table 1 shows the results. From the results in Table 1, the
1 中心導体
2 金属層
3 化合物層
4 絶縁層
5 絶縁層
10 化合物層被覆素線
11 撚り線
20 高周波コイル用絶縁電線
21 ボビン
22 外径の大きい従来の絶縁電線
30 コイル部品
REFERENCE SIGNS
Claims (7)
前記金属層の厚さは、前記化合物層被覆素線の総断面積に占める該金属層の断面積比が10~50%の範囲内であり、
前記化合物層の厚さは、0.05~0.5μmの範囲内である、ことを特徴とする高周波コイル用絶縁電線。 A central conductor, a metal layer composed of copper and an iron group element provided around the central conductor, and a compound layer provided around the metal layer and formed by forming a complex with a constituent metal of the metal layer. A high-frequency coil insulated wire having a stranded wire in which a plurality of compound layer-coated wires are twisted together, and an insulating layer provided on the outer periphery of the stranded wire,
The thickness of the metal layer is such that the cross-sectional area ratio of the metal layer to the total cross-sectional area of the compound layer-covered wire is within a range of 10 to 50%,
An insulated wire for a high-frequency coil, wherein the compound layer has a thickness in the range of 0.05 to 0.5 μm.
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