JP6147600B2 - Litz wire - Google Patents
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Description
本発明は、複数の絶縁細線を束ねたリッツ線に関するものである。 The present invention relates to a litz wire in which a plurality of insulating thin wires are bundled.
従来、複数の絶縁細線を束にしたリッツ線が種々の装置の配線として使用されている。絶縁細線は、銅、鉄、アルミニウム、黄銅などの導体線をエナメルなどの絶縁被膜で覆ったものである。リッツ線は、束になった絶縁細線をフッ素系樹脂(たとえばテフロン(登録商標))などの外周絶縁層で覆う場合もある。 Conventionally, a litz wire obtained by bundling a plurality of insulating thin wires has been used as wiring for various devices. The insulated thin wire is a conductor wire made of copper, iron, aluminum, brass or the like covered with an insulating coating such as enamel. In some cases, litz wires cover a bundle of insulating thin wires with an outer peripheral insulating layer such as a fluororesin (for example, Teflon (registered trademark)).
しかし、リッツ線に高周波電流が流れると、近接効果によって、リッツ線の交流抵抗が増加し、リッツ線を使用する装置において損失が増加する。たとえばトランスやインダクターでは近接効果による損失量が増加する。 However, when a high-frequency current flows through the litz wire, the AC resistance of the litz wire increases due to the proximity effect, and the loss increases in a device that uses the litz wire. For example, the loss due to the proximity effect increases in transformers and inductors.
上記損失の増加を抑制するために、中心に中空部を備えたリッツ線が、下記の特許文献1に開示されている。リッツ線をより合わせたときに、中心に絶縁細線が無い。中心に絶縁細線が無いため、近接効果が低減され、損失の増加を抑制できる。
In order to suppress the increase in the loss, a litz wire having a hollow portion at the center is disclosed in
しかし、リッツ線の中心に絶縁細線が無いため、リッツ線が中心に向かって変形しやすい。リッツ線をトランスのコイルとして巻き回したときに、中空部がつぶれて無くなる可能性が高い。また、コイル以外にも種々の装置の配線として使用したときに、リッツ線が変形し、中空部が無くなる可能性が高い。中空部が無くなると低減された近接効果が元に戻り、損失も元に戻る。特許文献2のように介在物の外周に絶縁細線を巻き付けると中空部を維持できるが、部品数が多くなり好ましくない。 However, since there is no insulating thin wire at the center of the litz wire, the litz wire is easily deformed toward the center. When a litz wire is wound as a transformer coil, the hollow portion is likely to be crushed and lost. Further, when used as wiring for various devices other than coils, there is a high possibility that the litz wire is deformed and the hollow portion is eliminated. When the hollow portion disappears, the reduced proximity effect is restored and the loss is also restored. When an insulating fine wire is wound around the outer periphery of the inclusion as in Patent Document 2, the hollow portion can be maintained, but this is not preferable because the number of parts increases.
本発明は、リッツ線の中心に中空部を形成し、近接効果を低減させることができるリッツ線を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the litz wire which can form a hollow part in the center of a litz wire and can reduce a proximity effect.
本発明のリッツ線は、導体線を絶縁皮膜で覆った複数の絶縁細線と、前記絶縁細線の外周に形成された凹部および凸部と、前記絶縁細線同士の凹部と凸部が嵌め合わされ、かつ複数の絶縁細線が環状になることによって形成された中空部とを備える。本発明は、一の絶縁細線の凹部と他の絶縁細線の凸部が嵌め合わされ、断面が環状になり、中心に中空部が形成されている。 The litz wire of the present invention is a plurality of insulated thin wires in which a conductor wire is covered with an insulating film, a concave portion and a convex portion formed on the outer periphery of the insulating thin wire, and a concave portion and a convex portion between the insulating thin wires are fitted together, and And a hollow portion formed by forming a plurality of insulating thin wires into a ring shape. In the present invention, a concave portion of one insulating thin wire and a convex portion of another insulating thin wire are fitted together, the cross section is annular, and a hollow portion is formed at the center.
前記凹部を備えた絶縁細線と凸部を備えた絶縁細線の数が同数である。凹部と凸部の数が同じになり、嵌め合わせることができる。 The number of insulating thin wires provided with the concave portions and the number of insulating thin wires provided with convex portions are the same. The number of concave portions and convex portions is the same, and can be fitted together.
前記凸部と凹部が1本の絶縁細線に形成されており、複数の絶縁細線を環状にしたときに隣り合う絶縁細線の凸部と凹部が嵌め合わされる。上述した凸部と凹部は絶縁細線の接触部分の一部を突出させたり凹ませたりして形成しても良い。 The said convex part and a recessed part are formed in the one insulating fine wire, and when the some insulating thin wire is made into a ring, the convex part and recessed part of an adjacent insulating fine wire are fitted. The convex part and the concave part described above may be formed by projecting or denting a part of the contact portion of the insulating thin wire.
複数の前記リッツ線を子束とし、該子束を束ねて親束としても良い。子束を環状に束ねて親束としても良い。環状に束ねる場合、子束同士を嵌め合わせるための凹部と凸部を形成しても良い。前記子束同士を嵌め合わすための凹部と凸部は子束同士の接触部分の一部に形成されても良い。 A plurality of the litz wires may be used as a child bundle, and the child bundle may be bundled into a parent bundle. A child bundle may be bundled in a ring shape to form a parent bundle. When bundling in an annular shape, a concave portion and a convex portion for fitting the child bundles together may be formed. The concave portion and the convex portion for fitting the child bundles may be formed in a part of the contact portion between the child bundles.
本発明は、凹部と凸部が嵌め合わされることによって、絶縁細線同士の位置合わせが可能である。凹部と凸部とが嵌め合わされることによって、絶縁細線同士の相対的な位置を固定することもできる。そのため、中空部を形成し易く、リッツ線の変形時に中空部がつぶれにくい。中空部が維持されるため、近接効果による損失を抑制できる。 In the present invention, the insulating thin wires can be aligned with each other by fitting the concave portion and the convex portion. By fitting the concave and convex portions together, the relative positions of the insulated thin wires can be fixed. Therefore, it is easy to form the hollow portion, and the hollow portion is not easily crushed when the litz wire is deformed. Since the hollow portion is maintained, loss due to the proximity effect can be suppressed.
さらに隣り合う絶縁細線が凹部と凸部で嵌め合わせられるため、断面が円の絶縁細線同士でリッツ線を構成するよりも本発明のリッツ線の断面が小さくなる。本発明のリッツ線をトランスなどの装置に利用すると装置の小型化が可能になる。 Furthermore, since the adjacent insulating thin wire is fitted by the recessed part and the convex part, the cross section of the litz wire of the present invention is smaller than that of the litz wire formed by the insulating thin wires having a circular cross section. When the litz wire of the present invention is used in a device such as a transformer, the device can be downsized.
また、凹部と凸部を絶縁細線同士の接触部分の一部または子束同士の接触部分の一部に形成することによって、凹部と凸部が外れにくくなり、リッツ線の形状を崩しにくくなる。 Further, by forming the concave and convex portions at a part of the contact portion between the insulating thin wires or a part of the contact portion between the child bundles, the concave portion and the convex portion are not easily detached, and the shape of the litz wire is not easily broken.
本発明のリッツ線について図面を用いて説明する。本発明のリッツ線はトランスのコイルなどに使用できるものである。 The litz wire of the present invention will be described with reference to the drawings. The litz wire of the present invention can be used for a coil of a transformer.
図1、2に示すリッツ線10aは、複数の絶縁細線12、絶縁細線12の外周の一部分である凹部14または凸部16、リッツ線10aの中心に形成された中空部18を備える。
The
絶縁細線12は、導体線20を絶縁皮膜(図示省略)で覆ったものである。導体線20は、銅、鉄、アルミニウム、黄銅などで構成される。導体線20の断面は、断面の任意の点が表皮深さを超えない大きさにする。表皮深さをd、導体の抵抗をρ、電流の角周波数をω、導体の透磁率をμとすると、d2=2ρ/ωμになる。導体線20が銅、電流の周波数が10kHzの場合、表皮深さdは約0.66mmになる。
The insulating
絶縁皮膜は、ホルマールエナメルやポリウレタンエナメルなどの絶縁体で構成される。絶縁細線12を束ねたときに、隣り合う絶縁細線12同士が絶縁される。絶縁皮膜の厚みは、たとえば約0.045mmである。
The insulating film is made of an insulator such as formal enamel or polyurethane enamel. When the insulating
図1、2に示すように、絶縁細線12の外周であり、かつ隣り合う絶縁細線12の方向に、凹部14または凸部16が形成されている。したがって、絶縁細線12の断面は円形ではない。異形線の製造が可能なタークスヘッドやカセットローラーダイスによって、凹部14または凸部16を有する導体線20を形成し、その導体線20を絶縁被膜で覆う。また、絶縁皮膜で覆われた導体線20に凹部14または凸部16を形成させても良い。凹部14と凸部16は隙間無く嵌め合わされ、他の実施例においても同様である。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
後述するように、凹部14と凸部16が嵌め合わされるため、凹部14を有する絶縁細線12と凸部16を有する絶縁細線12の数は同数である。図1では絶縁細線12の本数が6本であるが、絶縁細線12の本数は限定されない。凸部16と凹部14を嵌め合わせた後または嵌め合わせる際に、絶縁細線12同士を接着剤などの固定材料で固定しても良い。
As will be described later, since the
複数の絶縁細線12が束ねられ、より合わせられることによりリッツ線10aになる。リッツ線10aの断面が環状になるように絶縁細線12を配置する。リッツ線10aの中心に中空部18が形成される。絶縁細線12を配置するときに、隣り合う絶縁細線12の凹部14と凸部16が嵌め合わされる。すなわち、隣り合う絶縁細線12の一部分同士が嵌め合わされる。なお、複数の絶縁細線12をより合わせずに直線状のままで束ねたリッツ線10aであっても良い。
A plurality of insulating
リッツ線10aは、外周絶縁層22で覆われても良い。外周絶縁層22は、フッ素系樹脂(たとえばテフロン(登録商標))などである。
The
凹部14と凸部16が嵌め合わされることによって、絶縁細線12同士の位置合わせが可能であり、絶縁細線12同士の相対的な位置を固定することもできる。そのため、中空部18を形成し易い。リッツ線10aがトランスなどに使用されて巻き回されても絶縁細線12同士の相対的な位置が固定されているため、中空部18がつぶれにくい。中空部18があるため、近接効果による損失を抑制できる。
By fitting the
本発明は、従来のリッツ線に使用された介在物が無い。さらに隣り合う絶縁細線12が凹部14と凸部16で嵌め合わせられる。そのため、断面が円の絶縁細線同士でリッツ線を構成するよりも本発明のリッツ線10aの断面が小さくなる。本発明のリッツ線10aをトランスなどの装置に利用すると装置の小型化が可能になる。
The present invention is free of inclusions used in conventional litz wires. Further, adjacent insulating
図1に示す絶縁細線12のぞれぞれは、凹部14または凸部16のいずれかが形成されている。図3に示す凹部14と凸部16の両方を備えた絶縁細線12であっても良い。各絶縁細線12の形状を同じにすることによって、絶縁細線12の製造装置を少なくでき、絶縁細線12やリッツ線10bのコストダウンが可能になる。同形状の絶縁細線12を環状にするため、2種類の絶縁細線12を使用したリッツ線10aに比べて、リッツ線10bの形成が簡単になる。
Each of the insulating
また、図4(a)に示すリッツ線10b'のように、隣り合う絶縁細線12同士の接触部分の一部を突出させて凸部16にしても良い。凸部16を設ける位置は、絶縁細線12同士の接触部分の中央であり、凸部16が凹部14に嵌め合わされたときに最も外れにくい位置である。絶縁細線12には、凸部16に嵌め合わせる凹部14が凸部16に対する周方向の反対側に形成される。この凹部14と凸部16は1本の絶縁細線12に形成されており、リッツ線10b'は同形状の絶縁細線12を使用している。凸部16はリッツ線10b'の周方向を向いており、隣り合う絶縁細線12の凹部14に凸部16が嵌め合わされ、複数の絶縁細線12で環状になる。凸部16の先端が半円弧状になっており、凹部14の底は半円弧状に凹んでいる。
Further, as in the
図4(a)のリッツ線10b'は、図1や図3に比べて凸部16の高さhが高くなっており、絶縁細線12同士がバラバラになりにくい。例えば、凸部16の高さh(突出した長さ)は先端の円弧を含む円cの直径とほぼ同じである。他の実施例においても凸部16の高さhを高くしても良い。実施例1を図4(a)と同様にすると、図5のリッツ線10a'のようになる。リッツ線10a'は、凸部16のみを有する絶縁細線12と凹部14のみを有する絶縁細線12が同数であり、隣り合う絶縁細線12同士の凹部14と凸部16が嵌め合わされている。また、凸部16の高さhは円cの直径とほぼ同じであるが、直線や曲線を組み合わせて凸部16の高さをさらに高くしても良い。
In the
図4(a)、(b)に示す本発明のリッツ線10b'と従来のリッツ線100の高周波電流と交流抵抗の関係を図6に示す。従来のリッツ線100を基準として、本発明のリッツ線10b'は絶縁細線12の合計断面積を同じにした場合と外形(外周形状)を同じにした場合を示す。ここで、外形は外周絶縁層22の大きさである。絶縁細線12、102の合計断面積は、従来のリッツ線100が0.49mm2である。本発明のリッツ線10b'の絶縁細線12の合計断面積は0.48mm2と0.57mm2でる。絶縁細線12の合計断面積が0.57mm2の場合、外形が従来のリッツ線100と同じ大きさになっている。絶縁細線12の合計断面積が0.48mm2の場合、合計断面積が従来のリッツ線100とほぼ同じであるが、外形が従来よりも小さくなる。
FIG. 6 shows the relationship between the high-frequency current and the AC resistance of the
図6から、従来と外形を同じにすれば、交流抵抗を全ての周波数で下げることができることが分かる。従来と外形を同じにすれば、近接効果を小さくして、高周波電流の流れやすいリッツ線10b'にすることができる。また、絶縁細線12の合計断面積が同じまたはほぼ同じであれば、高周波電流になるほど、本発明のリッツ線10b'の交流抵抗が小さくなる。本発明のリッツ線10b'をトランスやモータなどに用いた場合、製品の小型化が可能になり、高周波電流では抵抗を小さくでき、損失を小さくできる。
From FIG. 6, it can be seen that the AC resistance can be lowered at all frequencies if the outer shape is the same as that of the conventional one. If the outer shape is the same as the conventional one, the proximity effect can be reduced, and the
曲線状になった凹部14または凸部16に限定されない。たとえば、図7(a)のリッツ線10cのように、絶縁細線12の断面が三角形状の凹部14や凸部16であっても良い。また、図7(b)のリッツ線10c'のように、隣り合う絶縁細線12の接触部分の一部を三角形状にして凸部16にしても良い。また、その凸部16に嵌め合わされる凹部14を隣り合う絶縁細線12に形成する。さらに、三角形状に限定されず、直線を使用した他の形状であっても良く、角などは多少の丸みがあっても良い。凸部16と凹部14が嵌め合わされることで、絶縁細線12がバラバラになりにくい。
It is not limited to the recessed
図8(a)のように、実施例1などに示すリッツ線10aを子束24として、複数の子束24を束ねたリッツ線10dであっても良い。束ねるときに、複数の子束24をより合わせて親束26にする。従来のリッツ線に比べて中空部18を有するため、近接効果による損失を抑制できる。なお、親束26の外周に外周絶縁層22を設けても良い。子束24は実施例1のリッツ線10aに限定されず、他の実施例のリッツ線10b等であっても良い。
As illustrated in FIG. 8A, the
図8(b)のように、リッツ線10eの中心の子束24を除去し、環状に束ねた構成であっても良い。中心が大きな中空部28となる。この大きな中空部28によって、さらに近接効果による損失を抑制できる。
As shown in FIG. 8B, a configuration may be adopted in which the
図8(b)の場合に、図2(a)、(b)に示す絶縁細線12にある凹部14または凸部16が子束24の外周にも形成されるようにしても良い。絶縁細線12を束ねて子束24を形成した後、タークスヘッドやカセットローラーダイスによって、各子束24の外周を図2(a)、(b)に示すような凹部14または凸部16を有する外周にする。子束24同士が凹部14または凸部16で嵌め合わされ、位置決めができ、位置ずれを防止することができる。リッツ線の変形時に、中心の大きな中空部28が維持されやすい。なお、子束24の外周は、図3、図4(a)または図7に示す凹部14や凸部16を有する形状にしても良い。
In the case of FIG. 8B, the
また、図9のリッツ線10fのように、凹部30のみを子束24に形成し、他の子束24が凹部30に嵌め合わされても良い。子束24の外周の円弧が凸部となり、凹部30に嵌め合わされる。子束24同士がバラバラになりにくくなっている。
Further, like the
また、図4(a)と同様に、子束24同士の接触部分の一部を突出させて凸部を形成し、さらに隣り合う子束24の接触部分に凸部が嵌め合わされる凹部を設けても良い。1本の子束24に凸部と凹部の両方を形成しても良いし、凸部のみを形成した子束24と凹部のみを形成した子束24を備えても良い。凸部のみを形成した子束24と凹部のみを形成した子束24は同数になる。
Similarly to FIG. 4A, a part of the contact portion between the child bundles 24 is protruded to form a convex portion, and a concave portion is provided in which the convex portion is fitted to the contact portion of the
上記の各実施例はリッツ線10aの断面が円形の環状になっていたが、環状であれば円形に限定されない。図10のように、リッツ線10gの断面が方形の環状になり、中心に中空部18が形成されていても良い。各絶縁細線12に凹部14および凸部16が形成されていて、一の絶縁細線12の凹部14と隣り合う絶縁細線12の凸部16が嵌め合わされる。凸部16と凹部14は、図4(a)と同様の凸部16と凹部14であっても良い。また、リッツ線10gを子束24にして図8や9のように束ねても良い。
In each of the above-described embodiments, the cross-section of the
上記の各実施例はリッツ線10aの中心に中空部18を設けていたが、中空部18を形成する代わりに、リッツ線10aの中心に中空部18と同等の誘電体の部材を配置しても良い。誘電体の部材に絶縁細線12を巻き付けるようにしてリッツ線を製造する。中空部18を形成するよりもリッツ線を製造しやすい。子束24を束ねた場合であっても、各子束24の中空部18と中心の大きな中空部28に誘電体の部材を配置しても良い。リッツ線10aを曲げたときに、誘電体の部材によって中空部18に相当する部分がつぶれない。リッツ線10aの断面形状を維持できる。誘電体の部材の誘電率は空気と一致させるだけでなく、適宜変更しても良い。
In each of the above embodiments, the
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。各実施例は独立的または排他的なものではなく、適宜組み合わせて実施しても良い。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and changes are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Each embodiment is not independent or exclusive, and may be implemented in combination as appropriate.
10a、10a'、10b、10b'、10c、10c'、10d、10e、10f、10g:リッツ線
12:絶縁細線
14、30:凹部
16:凸部
18、28:中空部
20:導体線
22:外周絶縁層
24:子束
26:親束
10a, 10a ', 10b, 10b', 10c, 10c ', 10d, 10e, 10f, 10g: Litz wire 12: Insulating
Claims (8)
前記絶縁細線の外周に、隣り合う絶縁細線同士を嵌め合わすための凹部と凸部が形成されたリッツ線。 A litz wire in which a plurality of fine insulating wires covered with an insulating film are arranged in an annular shape and a hollow portion is formed in the center,
A litz wire in which a concave portion and a convex portion for fitting adjacent insulating thin wires are formed on the outer periphery of the insulating thin wire.
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