JPH0531016U - マグネツトワイヤー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】表皮効果及びそれに伴う熱損失が低減されたマ
グネットワイヤーを提供する。 【構成】マグネットワイヤー１は、銅線２の内部に互い
に独立な複数の中空部３が設けられている。中空部３は
銅線２の軸方向に沿って延在させて設けられており、銅
線２の断面４にその周方向に沿って配置されている。中
空部３内には大気が存在するので、銅線２自体よりも電
気抵抗が大きくなっている。マグネットワイヤー１の断
面４に生じた渦電流５は、その流路に中空部３があるの
で、断面４を横断にして流れにくくなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、モーター等のコイルに使用されるマグネットワイヤーに関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

従来、モーター等のコイルには、単一の素材からなり断面の各部で均一な電気 抵抗を有するマグネットワイヤーが使用されている。

【０００３】 このようなマグネットワイヤーでは、前記コイルに交流電流を導通すると電流 がマグネットワイヤーの表面付近を螺旋状に流れ、マグネットワイヤー内部に入 らないことが知られている。前記現象は表皮効果と呼ばれ、このような現象が生 じると電流がマグネットワイヤーの表面付近の局限された領域にだけ流れるので 、マグネットワイヤーの断面積に比して実効的な電気抵抗が大きくなり、発生す るジュール熱により電磁エネルギーの熱損失が起こるとの不都合がある。モータ ー等においては、一定の大きさの装置からできるだけ大きな出力を得るために、 前記熱損失をできるだけ低減することが望まれる。

【０００４】 前記熱損失を低減する手段として、例えば、リッツ線が知られている。リッツ 線は、薄い絶縁皮膜を施し互いに絶縁された細い導線を多数撚り合わせたもので 、交流電流が導線の表面だけを流れる効果は導線の半径が表皮厚さ（該導線に生 じる電磁場の強さが表面の１／ｅになる厚さ、ｅは自然対数の底）より大きくな ると急激に増加する現象を逆に利用するものである。リッツ線によれば、断面に 一様に電流が流れるようになるとされているが、個々の導線を寄り合わせる際に 前記絶縁皮膜が剥離することがあり、表皮効果による熱損失を十分に低減するも のとは言えない。

【０００５】 また、前記熱損失を低減する手段として、複数の導線を並列にコイルに巻くこ とも行われているが、この方法は表皮効果により前記熱損失が生じることを前提 とするものであり、前記不都合を本質的に解決するものではない。

【０００６】 ところで、前記表皮効果はマグネットワイヤーの断面に生じる渦電流の影響に よるものとされている。即ち、コイルに交流電流を導通するとコイルから漏れる 磁束によりマグネットワイヤーの断面に渦電流が生じ、前記漏れ磁束がマグネッ トワイヤーの軸方向に対して回転磁界として作用するときには、渦電流もまた回 転して行き、結果としてマグネットワイヤーの断面を横断するように流れる。こ の結果、マグネットワイヤーに導通される電流は、マグネットワイヤーの内部に 流れにくくなり、前述のように表面付近の局限された領域を流れるものと考えら れる。

【０００７】 そこで、前記渦電流のマグネットワイヤー断面を横断する流れを妨げることが できれば、表皮効果及びそれに伴う熱損失が低減されるものと考えられる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、かかる不都合を解決するためになされたものであり、表皮効果及び それに伴う熱損失が低減されたマグネットワイヤーを提供することを目的とする 。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するために、本考案のマグネットワイヤーは、実質的に一本 の導線であって、その内部に該導線の軸方向に延在するとともに該導線の表面近 傍にその周方向に沿って配置され電気抵抗の大きい部分を設けてなることを特徴 とする。

【００１０】 前記電気抵抗の大きい部分は、前記導線よりも電気抵抗の大きい材料が前記導 線内部に埋設されていてもよいが、前記導線内部に互いに独立な複数の中空部を 形成し中空部内部に大気を存在させるようにしてもよい。前記部分を中空部とし て形成することにより、マグネットワイヤーが軽量化され、一定の重量では従来 よりも長いマグネットワイヤーが得られるので好ましい。

【００１１】 前記導線は銅、銀またはアルミニウムからなるときに、特に電気抵抗の小さい マグネットワイヤーが得られるので好ましい。

【００１２】

【作用】

本考案のマグネットワイヤーによれば、実質的に一本の導線の内部に軸方向に 延在するとともに表面近傍にその周方向に沿って配置され電気抵抗の大きい部分 が設けられているので、交流電流使用時に導線の断面に生じる渦電流が前記部分 により遮られ、導線の断面を横断して流れにくくなる。前記電気抵抗の大きい部 分は、前記導線の表面近傍にその周方向に沿って配置されていることにより前記 渦電流の導線の断面を横断する流れが全方向で遮られ、前記導線の軸方向に延在 させて設けられていることにより導線の長手方向のどの部分においても前述の作 用が得られる。従って、本考案のマグネットワイヤーによれば、表皮効果の発生 が抑えられ導通される交流電流が導線内部にも一様に流れるので、実効的な抵抗 が低減され熱損失が低減される。

【００１３】 さらに、本考案のマグネットワイヤーによれば、前記導線内部に互いに独立な 複数の中空部を形成し中空部内部に大気を存在させて前記電気抵抗の大きい部分 とすることにより、電磁エネルギーの効率を低減させることなく軽量化され、一 定の重量では従来よりも長いマグネットワイヤーが得られる。

【００１４】

【実施例】

次に、添付の図面を参照しながら、本考案のマグネットワイヤーについてさら に詳しく説明する。

【００１５】 図１は本実施例のマグネットワイヤーの構成を示す正面図であり、図２は図１ のＩＩ−ＩＩ線断面図である。本実施例のマグネットワイヤー１は、図１及び図 ２に示すように、銅線２の内部に互いに独立な複数の中空部３が設けられている 。中空部３は銅線２の軸方向に沿って延在させて設けられており、銅線２の断面 ４にその周方向に沿って環状に配置されている。中空部３内には大気が存在する ので、銅線２自体よりも電気抵抗が大きくなっている。

【００１６】 マグネットワイヤー１は直径Ｒ₁ が６ｍｍであり、中空部３は直径ｒが０．４ ｍｍの筒状に形成されている。また、中空部３はその中心がマグネットワイヤー １と同一の中心を有し直径Ｒ₂ が５ｍｍの円周上に位置するように配置されてい る。

【００１７】 マグネットワイヤー１をコイルに巻いて、例えば２０ｋＨｚの交流電流を導通 すると、コイルから漏れる磁束によって渦電流５を生じる。渦電流５は、図１に 矢示するように、マグネットワイヤー１の断面４を横断するように流れる。とこ ろが、前記構成を有するマグネットワイヤー１では、渦電流５の流路に銅線２よ りも電気抵抗が大きい中空部３が設けられているので、渦電流５は中空部３に妨 げられて流れが遮断される。

【００１８】 従って、マグネットワイヤー１では表皮効果の発生が抑制され、マグネットワ イヤー１に導通される交流電流が断面４の外周付近に局限されることなく一様に 流れることができ、実効的な電気抵抗が低減されると共に熱損失が低減される。

【００１９】 また、本実施例では導線よりも電気抵抗の大きい部分を前記導線内部に中空部 ３として形成しているので、電磁エネルギーの効率を低減させることなくマグネ ットワイヤー１を軽量化することができ、一定の重量では従来よりも長いマグネ ットワイヤー１が得られる。このようなマグネットワイヤー１は、電気走行車に 搭載されるモータのように限られた重量でできるだけ大きな出力を得ようとする 装置等に有利に使用することができる。

【００２０】 前記導線よりも電気抵抗の大きい部分はマグネットワイヤー１の断面４を横断 する電流を妨げることができるものであればよく、中空部３に代えて前記導線よ りも電気抵抗の大きい材料が前記導線に埋設されていてもよい。前記材料は、マ グネットワイヤー１を軽量化する面から、マグネットワイヤー１より比重の小さ い材質であることが好ましい。

【００２１】

【考案の効果】

以上のことから明らかなように、本考案のマグネットワイヤーによれば、実質 的に一本の導線の内部に軸方向に延在するとともに表面近傍にその周方向に沿っ て配置され電気抵抗の大きい部分が設けられているので、交流電流使用時に導線 の断面に生じる渦電流の該断面を横断する流れを導線の断面の全方向で遮ること ができるとともに導線の長手方向のどの部分においても前記渦電流の流れを遮る ことができる。

【００２２】 従って、本考案のマグネットワイヤーによれば、表皮効果の発生を抑制するこ とができ、導通される交流電流を導線内部にも一様に流れるようにすることによ り実効的な抵抗を低減し、熱損失を低減することができる。

【００２３】 また、本考案のマグネットワイヤーによれば、導線内部に互いに独立な複数の 中空部を形成し中空部内部に大気を存在させて前記電気抵抗の大きい部分とする ことにより、電磁エネルギーの効率を低減させることなくマグネットワイヤーを 軽量化することができるるので、一定の重量では従来よりも長いマグネットワイ ヤーを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のマグネットワイヤーの正面図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。

【符号の説明】

１…マグネットワイヤー、２…導線、３…電気抵抗の大
きい部分。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に一本の導線であって、その内部に
   該導線の軸方向に延在するとともに該導線の表面近傍に
   その周方向に沿って配置され電気抵抗の大きい部分を設
   けてなることを特徴とするマグネットワイヤー。
2. 【請求項２】前記電気抵抗の大きい部分が、前記導線内
   部に互いに独立な複数の中空部として形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載のマグネットワイヤー。