電線
【課題】表皮効果および近接効果を低減し、モーター等のコイル線としても使用できる電線を提供。
【解決手段】中空導体管１５ｂと、表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体１２ａを幅方向に折り重ねた折り重ね導電性線条体１２ｂとを備え、前記折り重ね導電性線条体１２ｂが、前記中空導体管１５ｂの内部にあり、前記中空導体管１５ｂと一体化された電線１０ａ。
【解決手段】中空導体管１５ｂと、表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体１２ａを幅方向に折り重ねた折り重ね導電性線条体１２ｂとを備え、前記折り重ね導電性線条体１２ｂが、前記中空導体管１５ｂの内部にあり、前記中空導体管１５ｂと一体化された電線１０ａ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター（電動機）や発電機のコイル、あるいは、送電線に好適な電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
モーターのステーターは、ステーターコアの周囲にステーターコイルを巻回したものである。このコイル線に所定の周波数帯域の電流を流してモーターを駆動する。ここで、コイル線に高周波電流が流れると、電流密度がコイル線の表面で高くなり、コイル線の内部で低くなる表皮効果が生じる。周波数が高くなるほど電流が表面へ集中し、その結果、電線の電流抵抗値が増してコイル線内の電流密度が低下することとなる。また、複数の導体線を撚って１本のコイル線を形成している場合には、コイル線内において近接効果が生じ、導体線内を均一に電流が流れない。
【０００３】
文献１には、表皮効果および近接効果を低減、抑制するための技術が記載されている。図１１に示すように、文献１の電線１００は、中心に配置された一の中空銅電線１１２ａと、その周囲に等角度、等間隔に配置された複数の他の中空銅電線１１２ｂを備えている。この電線１００は、各銅電線１１２を中空にすることで、表皮効果による影響を軽減している。また、一の中空銅電線１１２ａの肉厚を他の中空銅電線１１２ｂの肉厚よりも薄くすること、および各銅電線１１２が等角度、等間隔に配置されることによって、近接効果を抑制している。
【０００４】
しかし、各銅電線１１２は中空であるため、低周波電流を高い電流密度で流すことができない。よって、表皮効果及び近接効果を抑制することと、低周波電流を高い電流密度で流すことの両立は困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題に着目して為された発明であり、表皮効果および近接効果を抑制し、高周波数又は低周波数のいずれにおいても高い電流密度の電流を流すことのできる電線を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するための手段として、本発明の電線は、中空導体管と、表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体を幅方向に折り重ねた折り重ね導電性線条体とを備え、前記折り重ね導電性線条体が、前記中空導体管の内部にあり、前記中空導体管と一体化されたことを特徴とする。
（２）また、本発明の電線は、中空導体管と、表面の全部または一部が絶縁膜により個別に被覆された複数の導電性線条体とを備え、前記複数の導電性線条体が、前記中空導体管の内部にあり、積層され、前記中空導体管と一体化されたことを特徴とする。
（３）また、本発明の電線は、中空導体管と、複数の導電性線条体が束ねられ、外表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された導電性線条体束とを備え、前記導電性線条体束が、前記中空導体管の内部にあり、中空導体管と一体化されたことを特徴とする。
（４）また、本発明の電線は、前記導電性線条体の短径が表皮深さの２倍より小さいことを特徴とする。ここで、導電性線条体の断面が多角形の場合、短径は最小辺の長さとする。
（５）また、本発明の電線は、前記絶縁膜の表面の少なくとも一部に電磁遮蔽層が形成されたことを特徴とする。
（６）また、本発明の電線は、前記中空導体管の内周面に面した導電性線条体の一部が絶縁膜により被覆されていないことを特徴とする。
（７）また、本発明の電線は、前記中空導体管の肉厚は、表皮深さより小さいことを特徴とする。ここで、中空導体管の肉厚が一定でない場合、肉厚は最小肉厚とする。
（８）また、本発明の電線の製造方法は、テープ状導体を準備する工程、表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体を準備する工程、前記帯状の導電性線条体を幅方向に折り重ねる工程、前記折り重ねられた導電性線条体を前記テープ状導体に載せる工程、前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記折り重ねられた導電性線条体を収納する工程、前記中空導体管および前記折り重ねられた導電性線条体を一体化する工程を含むことを特徴とする。
（９）また、本発明の電線の製造方法は、テープ状導体を準備する工程、表面の全部または一部が絶縁膜により個別に被覆された複数の導電性線条体を準備する工程、前記複数の導電性線条体を積層する工程、前記積層された導電性線条体をテープ状導体に載せる工程、前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記積層された導電性線条体を収納する工程、前記中空導体管および前記積層された導電性線条体を一体化する工程を含むことを特徴とする。
（１０）また、本発明の電線の製造方法は、テープ状導体を準備する工程、複数の導電性線条体を束ねて導電性線条体束を形成する工程、前記導電性線条体束の外表面の全部または一部に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束をテープ状導体に載せる工程、前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束を収納する工程、前記中空導体管および前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束を一体化する工程を含むことを特徴とする。
（１１）また、本発明の電線の製造方法は、前記中空導体管の内周面と接する絶縁膜の一部を剥離する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）の電線によれば、折り重ね導電性線条体が一の導体であるため、電線内において近接効果が生じない。よって、折り重ね導電性線条体内の電流密度を均一にして、高周波数又は低周波数のいずれにおいても高い電流密度で電流を流すことができる。また、導電性線条体を絶縁膜とともに折り重ねることで、折り重なった導電性線条体間には絶縁膜が介在する。よって、折り重ね導電性線条体の表面積を広く確保できるので表皮効果による電流密度の低下を軽減することができる。また、低周波数において電流密度の高い電流を流すこともできる。
【０００９】
上記（２）の電線によれば、複数の導電性線条体を積層することにより、導電性線条体の総表面積を広く確保できるので表皮効果による電流密度の低下を軽減することができる。
【００１０】
上記（３）の電線によれば、複数の導電性線条体を束ねることにより、電気的に一体の導電性線条体束を構成するため、電線内において近接効果が生じない。よって、導電性線条体内の電流密度を均一にして、高周波数又は低周波数のいずれにおいても高い電流密度で電流を流すことができる。
【００１１】
上記（４）の電線によれば、導電性線条体の短径が表皮深さの２倍より薄いため、表皮効果による影響を受けない。よって、導電性線条体内の電流密度を均一にして、電線の電流抵抗値を低減させることができる。
【００１２】
上記（５）の電線によれば、絶縁膜の表面に電磁遮蔽層を形成することによって、隣接する電線間に生じる近接効果を抑制することができる。また、電線内に、絶縁膜に被覆された導電性線条体が複数存在する場合には、電線内の導電性線条体間に生じる近接効果を抑制することができる。
【００１３】
上記（６）の電線によれば、中空導体管の内周面に面する導電性線条体の表面が絶縁膜により被覆されていないため、導電性線条体の表面が中空導体管の内周面に対して露出し、一体化することで、導電性線条体と中空導体管とが接して導通する。よって、導電性線条体と中空導体管とが電気的に一体の導体となり、電線内において近接効果が生じない。
【００１４】
上記（７）の電線によれば、中空導体管の肉厚が表皮深さよりも薄いため、所定の周波数帯域で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、中空導体管内の電流密度を均一にして、電線の電流抵抗値を低減させることができる。
【００１５】
上記（８）〜（１１）の電線の製造方法によれば、中空導体管および導電性線条体の長さに制限がないため、長尺の中空導体管に挿入された導電性線条体を連続的に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）本発明に用いられる導電性線条体の断面図、（ｂ）本発明に用いられる折り重ね導電性線条体の断面図、（ｃ）本発明に用いられる折り重ね導電性線条体と中空導体管の断面図、（ｄ）本発明の電線の断面図、（ｅ）本発明の電線の断面図
【図２】折り重ね導電性線条体を中空導体管に連続的に挿入する製法の説明図
【図３】（ａ）電磁遮蔽層が形成された電線の断面図、（ｂ）露出部が形成された電線の断面図
【図４】（ａ）本発明の他の電線の断面図、（ｂ）露出部が形成された電線の断面図
【図５】本発明の電線の表皮効果および近接効果軽減状況を示すグラフ
【図６】（ａ）本発明の他の電線の断面図、（ｂ）露出部が形成された電線の断面図、（ｃ）電磁遮蔽層が形成された電線の断面図
【図７】（ａ）本発明に用いられる導電性線条体束と中空導体管の断面図、（ｂ）本発明の他の電線の断面図、（ｃ）電磁遮蔽層が形成された電線の断面図
【図８】（ａ）本発明に用いられる導体線と中空導体管の断面図、（ｂ）露出部が形成された電線の断面図
【図９】（ａ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｂ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｃ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｄ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｅ）本発明の電線の他の形態の断面図
【図１０】（ａ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｂ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｃ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｄ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｅ）本発明の電線の他の形態の断面図
【図１１】従来の電線の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に従って、本発明の電線を説明する。ここで、本発明において、短径とは導電性線条体の断面が多角形の場合、最小辺の長さとする。
【００１８】
図１（ｄ）に示すように、本発明の電線１０ａは、中空導体管１５ｂ、折り重ね導電性線条体１２ｂ、及び絶縁膜１３から構成される。
【００１９】
中空導体管１５ｂは、折り重ね導電性線条体１２ｂおよび絶縁膜１３を収納するものである。また、中空導体管１５ｂは、引抜加工により、正円形状の中空導体管１５ａを矩形に変形させたものである。図１（ｃ）に示すように、中空導体管１５ａは、導電性を有する管である。その形状は正円形状に限られず、楕円形状または四角形状であってもよい。その肉厚は例えば０．４ｍｍである。しかし、肉厚はこれに限られず、使用周波数での表皮深さよりも薄ければよい。また、肉厚は場所により異なってもよい。中空導体管１５ａの材質は代表的には銅である。しかし、材質はこれに限られず、電気伝導度、加工性、コスト、耐久性等を考慮して、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から適宜選択できる。また、これらを組み合わせて製造されたものであってもよい。
【００２０】
折り重ね導電性線条体１２ｂは、帯状の導電性線条体１２ａを幅方向に折り重ねて形成されたものである。導電性線条体１２ａは、図１（ａ）に示すように、導電性を有し、帯状に形成されている。導電性線条体１２ａの短径（厚み）は、０．６ｍｍである。しかし、短径はこれに限られず、使用周波数での表皮深さの２倍より薄ければよい。導電性線条体１２ａの材質も、代表的には銅である。しかし、材質は上記中空導体管１５ａと同様に電気伝導度等を考慮して他の材質を適宜選択できる。図１（ｂ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｂの断面は略Ｓ字状である。
【００２１】
絶縁膜１３は、図１（ａ）に示すように、導電性線条体１２ａを被覆している。膜厚は、例えば３０μｍである。膜厚は、絶縁が確保されれば、均一でなくても良い。その材質としては、例えばポリエステル、ポリアミドイミドからなる単層又は多層のものが使用できる。また、場所により材質が異なっていても良い。図１（ｂ）に示すように、絶縁膜１３は、折り重ね導電性線条体１２ｂとともに折り重ねられている。
【００２２】
本発明の電線１０ａの製法を、図１に従って説明する。先ず図１（ａ）に示すように、絶縁膜１３に被覆された帯状の導電性線条体１２ａを準備する。次に、帯状の導電性線条体１２ａを絶縁膜１３とともにその幅方向に折り重ねて、図１（ｂ）に示された断面が略Ｓ字状の折り重ね導電性線条体１２ｂを形成する。次に、図１（ｃ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｂを中空導体管１５ａに挿入する。次に、引抜加工により、中空導体管１５ａを折り重ね導電性線条体１２ｂの外形に密着するように絞り、中空導体管１５ａ、折り重ね導電性線条体１２ｂ、および絶縁膜１３を一体化して、図１（ｄ）に示す電線１０ａを形成する。図１（ｅ）に示すように、中空導体管１５ｂの外周面を絶縁膜１３で被覆してもよい。
【００２３】
図２は、折り重ね導電性線条体１２ｂを中空導体管１５ａに連続的に挿入し、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ａを一体化する製造方法の例を示す。工程は図２の右上から左下へ向かって進む。図の右上の方は、折り重ね導電性線条体１２ｂを、予め準備されたテープ状導体２１（例えば薄い銅板）に載せる工程を示す。図２の中央は、テープ状導体２１を丸めて長手端面を溶接し、中空導体管１５ａを作成する工程を示す。この工程で中空導体管１５ａに折り重ね導電性線条体１２ｂを収納する。図２の左下の方は、密着性を高めるため、引抜加工により、折り重ね導電性線条体１２ｂおよび中空導体管１５ａを一体化する工程を示す。この図の製法によれば、中空導体管１５ｂ及び折り重ね導電性線条体１２ｂの長さに制限がないため、長尺の中空導体管１５ｂに挿入された折り重ね導電性線条体１２ｂを連続的に作成することができる。この図において、中空導体管１５ａは、断面Ｓ字状の折り重ね導電性線条体１２ｂの側面側で溶接されているが、この溶接位置は側面側に限定されず、折り重ね導電性線条体１２ｂの上面側または下面側で溶接されてもよい。
【００２４】
図１（ｄ）に示すように、一体化された中空導体管１５ｂの断面外形は矩形である。その断面寸法は、例えば高さ２ｍｍ×幅３ｍｍである。折り重ね導電性線条体１２ｂは絶縁膜１３を介して中空導体管１５ｂと一体化されている。折り重ね導電性線条体１２ｂの折り重ね部１７には絶縁膜１３が介在している。
【００２５】
本発明の電線１０ａは、例えば、モーターのコイル線として使用される。この際、電線１０ａには約８ｋＨｚの周波数で電流が流される。ここで、周波数が８ｋＨｚにおける銅の表皮深さは約０．８ｍｍである。
【００２６】
（１）本発明の電線１０ａは、折り重ね導電性線条体１２ｂが一の導体であるため、電線１０ａ内において近接効果が生じない。よって、折り重ね導電性線条体１２ｂ内の電流密度は均一であり、高周波数又は低周波数のいずれにおいても高い電流密度で電流を流すことができる。
（２）また、折り重ね導電性線条体１２ｂの短径（厚み）が０．６ｍｍであり、銅の表皮深さ０．８ｍｍの２倍より薄いため、８ｋＨｚの周波数で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、折り重ね導電性線条体１２ｂ内の電流密度を均一にして、電線１０ａの電流抵抗値を低減させることができる。
（３）また、帯状の導電性線条体１２ａを絶縁膜１３とともに折り重ねることで、折り重ね部１７には絶縁膜１３が介在する。よって、折り重ね導電性線条体１２ｂの表面積を広く確保できるので表皮効果による電流密度の低下を軽減することができる。また、電流密度の高い低周波電流を流すこともできる。
（４）また、中空導体管１５ｂの肉厚が０．４ｍｍであり、表皮深さ０．８ｍｍよりも薄いため、８ｋＨｚの周波数で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、中空導体管１５ｂ内の電流密度を均一にして、電線１０ａの電流抵抗値を低減させることができる。
（５）また、中空導体管１５ｂの断面外形が矩形であるため、コイルにする際、隙間無く巻くことができる。よって、コイルの小型化を図ることができる。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｂを被覆する絶縁膜１３と中空導体管１５ｂの間に電磁遮蔽層１４と他の絶縁膜１３が形成された電線１０ｂであってもよい。電磁遮蔽層１４は、隣接する電線１０ｂ間で生じる電気的な相互干渉を抑制するものである。その材料としては、例えば金属箔テープを用いることができる。電磁遮蔽層１４は、折り重ね導電性線条体１２ｂを金属箔テープで被覆することにより形成される。しかし、電磁遮蔽層１４の形成方法はこれに限られない。例えば、絶縁膜１３に被覆された帯状の導電性線条体１２ａを金属箔テープで被覆して、導電性線条体１２ａとともに金属箔テープを折り重ねて電磁遮蔽層１４を形成してもよい。他の絶縁膜１３は、電磁遮蔽層１４と中空導体管１５ｂとの間に介在している。電磁遮蔽層１４により、隣接する電線１０ａ間に生じる近接効果を抑制することができる。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、中空導体管１５ｂの内周面に面した折り重ね導電性線条体１２ｂの一部が絶縁膜１３により被覆されていない電線１０ｃであってもよい。折り重ね導電性線条体１２ｂの一方の面の一端部を被覆する絶縁膜１３が、折り重ね導電性線条体１２ｂの長手に沿って剥離されている。絶縁膜１３が剥離された部分を露出部１８という。露出部１８の形成方法は剥離に限られず、露出部１８は、絶縁膜１３形成前の帯状の導電性線条体１２ａの一部をテープ等で覆い、絶縁膜１３被覆後にテープを剥がして形成されたものであってもよい。折り重ね導電性線条体１２ｂは、露出部１８が中空導体管１５ｂの内周面に面するように、略Ｓ字状に折り重ねられている。露出部１８では、折り重ね導電性線条体１２ｂの上面が中空導体管１５ｂの内周面に対して露出している。そして一体化されると、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ｂとが露出部１８で接して導通する。これにより、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ｂとが電気的に一体の導体となり、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ｂ間の近接効果を防止することができる。露出部１８の形成位置は、断面Ｓ字状の折り重ね導電性線条体１２ｂの上面に限られず、側面若しくは下面、または複数個所に点在して形成されてもよい。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｃの断面が略Ｗ字状の電線２０ａであってもよい。また、さらに複数回折り重ねられた折り重ね導電性線条体や、略コ字状の折り重ね導電性線条体であってもよい。また、図４（ｂ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｃの一部に露出部１８を形成し、折り重ね導電性線条体１２ｃと中空導体管１５ｂが電気的に一体の導体となる電線２０ｂであってもよい。
【００３０】
本発明による表皮効果及び近接効果の軽減状況を図５に示す。横軸は電流の周波数、縦軸は相対的電流密度である。相対的電流密度は直流の場合を１００％として表示される。グラフＡは、断面寸法が高さ２ｍｍ×幅３ｍｍの長方形である従来の銅性コイル線をモデルとした計算値である。グラフＢは電線２０ａをモデルとした計算値である。
【００３１】
従来の銅性コイル線の場合、周波数が４ｋＨｚより高くなると、相対的電流密度は低下し始める。周波数が６ｋＨｚでは相対的電流密度は９０％、周波数が８０ｋＨｚでは相対的電流密度は３５％、周波数が１ＭＨｚでは相対的電流密度は１０％まで減少する。
【００３２】
本発明の電線２０ａの場合、周波数が８０ｋＨｚまでの相対的電流密度は９０％であり、これより周波数が高くなると、相対的電流密度が低下し始める。周波数が１ＭＨｚでは相対的電流密度は３０％になる。
【００３３】
この結果から、本発明の電線２０ａは、約６ｋＨｚ以上の周波数において、従来の銅性コイルに比べて表皮効果および近接効果を軽減している。よって電線２０ａは、高周波電流であっても、高い電流密度で流すことができ有利である。さらに、電線２０ａは、周波数が８０ｋＨｚまでは、一定の電流密度を維持することができる。よって、広い周波数帯域で使用可能である。
【００３４】
本発明の電線の他の態様としては、図６（ａ）に示すように、複数枚の帯状の導電性線条体１２ａが積層された電線３０ａであってもよい。この電線３０ａは次のように形成される。先ず、絶縁膜１３に被覆された帯状の導電性線条体１２ａが複数枚準備される。次に、複数枚の導電性線条体１２ａが積層される。次に、積層された導電性線条体１２ａが中空導体管１５ａに挿入される。次に、引抜加工により、積層された導電性線条体１２ａと中空導体管１５ａが絶縁膜１３を介して一体化される。
【００３５】
ここで、電線３０ａの製造において、積層された導電性線条体束１２ａを中空導体管１５ａに連続的に挿入し、導電性線条体束１２ａと中空導体管１５ａを一体化する製造方法として、図２に示された上記テープ状導体２１を用いた製造方法を用いることができる。
【００３６】
一体化された中空導体管１５ｂの外形は矩形となり、その断面寸法は、例えば高さ２ｍｍ×幅３ｍｍである。導電性線条体１２ａの短径（厚み）は０．６ｍｍである。また、導電性線条体１２ａの積層枚数は３枚に限られず、適宜変更可能である。各導電性線条体１２ａ間には絶縁膜１３が介在しており、導電性線条体１２ａは互いに導通していない。
【００３７】
（１）本発明の電線３０ａを用いれば、導電性線条体１２ａの短径（厚み）が０．６ｍｍであり、銅の表皮深さ０．８ｍｍの２倍より薄いため、８ｋＨｚの周波数で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、導電性線条体１２ａ内の電流密度を均一にして、電線３０ａの電流抵抗値を低減させることができる。
（２）また、複数の導電性線条体１２ａを積層することにより、導電性線条体１２ａの総表面積を広く確保できるので表皮効果による電流密度の低下を軽減することができる。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、積層された導電性線条体１２ａの長手の側面に露出部１８が形成された電線３０ｂであってもよい。露出部１８により、各導電性線条体１２ａが中空導体管１５ｂを介して互いに導通することで、各導電性線条体１２ａと中空導体管１５ｂは電気的に一体の導体となる。よって、電線３０ｂは、各導電性線条体１２ａと中空導体管１５ｂ間における近接効果の発生を防止することができる。
【００３９】
また、図６（ｃ）に示すように、積層された各導電性線条体１２ａ間に電磁遮蔽層１４が形成された電線３０ｃであってもよい。電磁遮蔽層１４は、金属箔テープを介して導電性線条体１２ａを積層することにより形成される。電磁遮蔽層１４により、電線３０ｃ内の各導電性線条体１２ａ間で生じる近接効果を抑制することができる。
【００４０】
本発明の電線のさらに他の態様としては、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の導電性線条体１２ｄを束ねて形成した導電性線条体束１９ａが、中空導体管１５ａと一体化された電線４０ａであってもよい。導電性線条体１２ｄは、代表的には銅からなる導体線（銅線）であり、その直径は０．５ｍｍである。しかし、直径はこれに限られず、使用周波数での表皮深さの２倍より小さければよい。また、銅線に限られず、電気伝導度、加工性、コスト、耐久性等を考慮して、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から適宜選択できる。また、これらを組み合わせて製造されてもよい。また、導電性線条体１２ｄの断面形状、断面積、材質が全て同一である必要もない。さらに、導電性線条体１２ｄの線数は特に限定されず、適宜選択可能である。導電性線条体束１９ａの外表面は絶縁膜１３に被覆されている。
【００４１】
この電線４０ａは、次のように形成される。先ず、導電性線条体１２ｄが複数本準備される。次に、これら複数の導電性線条体１２ｄを撚って束ねて導電性線条体束１９ａが形成される。導電性線条体束１９ａは、複数の導電性線条体１２ａを撚ることなく、平行に並べて束ねられてもよい。次に、導電性線条体束１９ａの外表面が絶縁膜１３に被覆される。次に、図７（ａ）に示すように、導電性線条体束１９ａが中空導体管１５ａに挿入される。そして、図７（ｂ）に示すように、引抜加工により、導電性線条束１９ｂが絶縁膜１３を介して中空導体管１５ｂと一体化した電線４０ａが形成される。
【００４２】
ここで、電線４０ａの製造方法において、導電性線条体束１９ａを中空導体管１５ａに連続的に挿入し、導電性線条体束１９ａと中空導体管１５ａを一体化する製造方法として、図２に示された上記テープ状導体２１を用いた製造方法を用いることができる。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、一体化された中空導体管１５ｂの断面形状は矩形であり、その断面寸法は例えば高さ２ｍｍ×幅３ｍｍである。また、図７（ｂ）中の破線は、引抜加工により、多角形に変形された各導電性線条体１２ｅの断面外形を示すものであり、その短径は０．５ｍｍ以下となる。導電性線条体１２ｅは互いに導通しているため、導電性線条体束１９ｂは電気的に一体の導体となる。また、導電性線条体束１９ｂと中空導体管１５ｂの間には絶縁膜１３が介在している。さらに、各導電性線条体１２ｅの間に入り込んだ絶縁膜１３が、導電性線条体束１９ｂの内部に向かって延出している。
【００４４】
（１）本発明の電線４０ａは、導電性線条体束１９ｂが互いに導通する複数の導電性線条体１２ｅから構成されており、電気的に一体の導体であるため、電線４０ａ内での近接効果を防止することができる。よって、導電性線条体束１９ｂ内の電流密度を均一にして、電線４０ａの電流抵抗値を低減させることができる。さらに、低周波電流であっても高い電流密度で流すことができる。
（２）また、導電性線条体１２ｅの短径が０．５ｍｍ以下であり、表皮深さ０．８ｍｍの２倍より小さいため、８ｋＨｚの周波数で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、導電性線条体束１９ｂ内の電流密度を均一にして、電線４０ａの電流抵抗値を低減させることができる。
【００４５】
また、本発明の電線は、図７（ｃ）に示すように、導電性線条体束１９ｂを被覆する絶縁膜１３と中空導体管１５ｂの間に電磁遮蔽層１４と他の絶縁膜１３が形成された電線４０ｂであっても良い。電磁遮蔽層１４は、導電性線条体束１９ａの外表面を覆う絶縁膜１３を金属箔テープで被覆することで形成される。また、他の絶縁膜１３は、電磁遮蔽層１４を被覆するものである。電磁遮蔽層１４により、隣接する電線４０ｂ間に生じる近接効果を抑制することができる。
【００４６】
また、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、本発明の電線は、個別に絶縁膜１３に被覆された複数の導電性線条体１２ｄが束ねられ、中空導体管１５ａの内周面に面した絶縁膜１３の一部が導電性線条体１２ｄの長手方向に剥離された導電性線条体束１９ｃを備え、導電性線条体束１９ｃと中空導体管１５ａが、引抜加工により、一体化した電線５０であってもよい。一体化された導電性線条体１２ｄは、露出部１８により、中空導体管１５ｂを介して互いに導通するため、各導電性線条体１２ｄと中空導体管１５ｂは電気的に一体の導体となる。よって電線５０内において近接効果の発生を防止することができる。
【００４７】
以上、本発明の電線について説明したが、本発明はその趣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、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。
【００４８】
図９および図１０は、本発明の電線の他の変形例である。
【００４９】
図９（ａ）および図１０（ａ）に示す電線は、上記電線１０ａの変形例である。この電線は、絶縁膜１３に被覆され、断面が略Ｓ字状の折り重ね導電性線条体１２ｂが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５０】
図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示す電線は、上記電線２０ａの変形例である。この電線は、絶縁膜１３に被覆され、断面が略Ｗ字状の折り重ね導電性線条体１２ｃが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、折り重ね導電性線条体１２ｃと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５１】
図９（ｃ）および図１０（ｃ）に示す電線は、上記電線３０ａの変形例である。この電線は、絶縁膜１３に被覆され、積層された複数の導電性線条体１２ａが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、積層された導電性線条体１２ａと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５２】
図９（ｄ）および図１０（ｄ）に示す電線は、上記電線４０ａの変形例である。この電線は、複数の導電性線条体１２ｄが束ねられ、その外表面を絶縁膜１３に被覆された導電性線条体束１９ａが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、導電性線条体束１９ａと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５３】
図９（ｅ）および図１０（ｅ）に示す電線は、上記電線５０の変形例である。この電線は、個別に絶縁膜に被覆された複数の導電性線条体１２ｄが束ねられ、中空導体管１５ａの内周面に面した各絶縁膜１３の一部が導電性線条体１２ｄの長手方向に剥離された導電性線条体束１９ａが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、導電性線条体束１９ａと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５４】
図９に示す電線は、一体化された中空導体管１５ｃの断面外形が正六角形である。これにより、コイルを形成する際に、隙間無く巻き付けることができる。よって、モーターの小型化を図ることができる。図１０に示す電線は、一体化された中空導体管１５ｄの断面外形が円形である。この電線は、送電線のように、巻き付けないで使用する場合に用いることができる。
【００５５】
ここで「正六角形」には、角が面取りされた正六角形、角が丸みを帯びた正六角形が含まれる。「円形」には、実質的に差し支えない範囲の歪みをもった円も含まれる。また「矩形」には、角が面取りされた矩形、角が丸みを帯びた矩形が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の電線１０は、モーター（電動機）あるいは発電機のコイル、または送電線に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５７】
１０ａ・２０ａ・３０ａ・４０ａ・５０...電線、１２ａ・１２ｄ...導電性線条体、１２ｂ・１２ｃ...折り重ね導電性線条体、１３...絶縁膜、１４...電磁遮蔽層、１５ａ・１５ｂ...中空導体管、１９ａ・１９ｂ...導電性線条体束
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター（電動機）や発電機のコイル、あるいは、送電線に好適な電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
モーターのステーターは、ステーターコアの周囲にステーターコイルを巻回したものである。このコイル線に所定の周波数帯域の電流を流してモーターを駆動する。ここで、コイル線に高周波電流が流れると、電流密度がコイル線の表面で高くなり、コイル線の内部で低くなる表皮効果が生じる。周波数が高くなるほど電流が表面へ集中し、その結果、電線の電流抵抗値が増してコイル線内の電流密度が低下することとなる。また、複数の導体線を撚って１本のコイル線を形成している場合には、コイル線内において近接効果が生じ、導体線内を均一に電流が流れない。
【０００３】
文献１には、表皮効果および近接効果を低減、抑制するための技術が記載されている。図１１に示すように、文献１の電線１００は、中心に配置された一の中空銅電線１１２ａと、その周囲に等角度、等間隔に配置された複数の他の中空銅電線１１２ｂを備えている。この電線１００は、各銅電線１１２を中空にすることで、表皮効果による影響を軽減している。また、一の中空銅電線１１２ａの肉厚を他の中空銅電線１１２ｂの肉厚よりも薄くすること、および各銅電線１１２が等角度、等間隔に配置されることによって、近接効果を抑制している。
【０００４】
しかし、各銅電線１１２は中空であるため、低周波電流を高い電流密度で流すことができない。よって、表皮効果及び近接効果を抑制することと、低周波電流を高い電流密度で流すことの両立は困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題に着目して為された発明であり、表皮効果および近接効果を抑制し、高周波数又は低周波数のいずれにおいても高い電流密度の電流を流すことのできる電線を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するための手段として、本発明の電線は、中空導体管と、表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体を幅方向に折り重ねた折り重ね導電性線条体とを備え、前記折り重ね導電性線条体が、前記中空導体管の内部にあり、前記中空導体管と一体化されたことを特徴とする。
（２）また、本発明の電線は、中空導体管と、表面の全部または一部が絶縁膜により個別に被覆された複数の導電性線条体とを備え、前記複数の導電性線条体が、前記中空導体管の内部にあり、積層され、前記中空導体管と一体化されたことを特徴とする。
（３）また、本発明の電線は、中空導体管と、複数の導電性線条体が束ねられ、外表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された導電性線条体束とを備え、前記導電性線条体束が、前記中空導体管の内部にあり、中空導体管と一体化されたことを特徴とする。
（４）また、本発明の電線は、前記導電性線条体の短径が表皮深さの２倍より小さいことを特徴とする。ここで、導電性線条体の断面が多角形の場合、短径は最小辺の長さとする。
（５）また、本発明の電線は、前記絶縁膜の表面の少なくとも一部に電磁遮蔽層が形成されたことを特徴とする。
（６）また、本発明の電線は、前記中空導体管の内周面に面した導電性線条体の一部が絶縁膜により被覆されていないことを特徴とする。
（７）また、本発明の電線は、前記中空導体管の肉厚は、表皮深さより小さいことを特徴とする。ここで、中空導体管の肉厚が一定でない場合、肉厚は最小肉厚とする。
（８）また、本発明の電線の製造方法は、テープ状導体を準備する工程、表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体を準備する工程、前記帯状の導電性線条体を幅方向に折り重ねる工程、前記折り重ねられた導電性線条体を前記テープ状導体に載せる工程、前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記折り重ねられた導電性線条体を収納する工程、前記中空導体管および前記折り重ねられた導電性線条体を一体化する工程を含むことを特徴とする。
（９）また、本発明の電線の製造方法は、テープ状導体を準備する工程、表面の全部または一部が絶縁膜により個別に被覆された複数の導電性線条体を準備する工程、前記複数の導電性線条体を積層する工程、前記積層された導電性線条体をテープ状導体に載せる工程、前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記積層された導電性線条体を収納する工程、前記中空導体管および前記積層された導電性線条体を一体化する工程を含むことを特徴とする。
（１０）また、本発明の電線の製造方法は、テープ状導体を準備する工程、複数の導電性線条体を束ねて導電性線条体束を形成する工程、前記導電性線条体束の外表面の全部または一部に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束をテープ状導体に載せる工程、前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束を収納する工程、前記中空導体管および前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束を一体化する工程を含むことを特徴とする。
（１１）また、本発明の電線の製造方法は、前記中空導体管の内周面と接する絶縁膜の一部を剥離する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）の電線によれば、折り重ね導電性線条体が一の導体であるため、電線内において近接効果が生じない。よって、折り重ね導電性線条体内の電流密度を均一にして、高周波数又は低周波数のいずれにおいても高い電流密度で電流を流すことができる。また、導電性線条体を絶縁膜とともに折り重ねることで、折り重なった導電性線条体間には絶縁膜が介在する。よって、折り重ね導電性線条体の表面積を広く確保できるので表皮効果による電流密度の低下を軽減することができる。また、低周波数において電流密度の高い電流を流すこともできる。
【０００９】
上記（２）の電線によれば、複数の導電性線条体を積層することにより、導電性線条体の総表面積を広く確保できるので表皮効果による電流密度の低下を軽減することができる。
【００１０】
上記（３）の電線によれば、複数の導電性線条体を束ねることにより、電気的に一体の導電性線条体束を構成するため、電線内において近接効果が生じない。よって、導電性線条体内の電流密度を均一にして、高周波数又は低周波数のいずれにおいても高い電流密度で電流を流すことができる。
【００１１】
上記（４）の電線によれば、導電性線条体の短径が表皮深さの２倍より薄いため、表皮効果による影響を受けない。よって、導電性線条体内の電流密度を均一にして、電線の電流抵抗値を低減させることができる。
【００１２】
上記（５）の電線によれば、絶縁膜の表面に電磁遮蔽層を形成することによって、隣接する電線間に生じる近接効果を抑制することができる。また、電線内に、絶縁膜に被覆された導電性線条体が複数存在する場合には、電線内の導電性線条体間に生じる近接効果を抑制することができる。
【００１３】
上記（６）の電線によれば、中空導体管の内周面に面する導電性線条体の表面が絶縁膜により被覆されていないため、導電性線条体の表面が中空導体管の内周面に対して露出し、一体化することで、導電性線条体と中空導体管とが接して導通する。よって、導電性線条体と中空導体管とが電気的に一体の導体となり、電線内において近接効果が生じない。
【００１４】
上記（７）の電線によれば、中空導体管の肉厚が表皮深さよりも薄いため、所定の周波数帯域で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、中空導体管内の電流密度を均一にして、電線の電流抵抗値を低減させることができる。
【００１５】
上記（８）〜（１１）の電線の製造方法によれば、中空導体管および導電性線条体の長さに制限がないため、長尺の中空導体管に挿入された導電性線条体を連続的に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）本発明に用いられる導電性線条体の断面図、（ｂ）本発明に用いられる折り重ね導電性線条体の断面図、（ｃ）本発明に用いられる折り重ね導電性線条体と中空導体管の断面図、（ｄ）本発明の電線の断面図、（ｅ）本発明の電線の断面図
【図２】折り重ね導電性線条体を中空導体管に連続的に挿入する製法の説明図
【図３】（ａ）電磁遮蔽層が形成された電線の断面図、（ｂ）露出部が形成された電線の断面図
【図４】（ａ）本発明の他の電線の断面図、（ｂ）露出部が形成された電線の断面図
【図５】本発明の電線の表皮効果および近接効果軽減状況を示すグラフ
【図６】（ａ）本発明の他の電線の断面図、（ｂ）露出部が形成された電線の断面図、（ｃ）電磁遮蔽層が形成された電線の断面図
【図７】（ａ）本発明に用いられる導電性線条体束と中空導体管の断面図、（ｂ）本発明の他の電線の断面図、（ｃ）電磁遮蔽層が形成された電線の断面図
【図８】（ａ）本発明に用いられる導体線と中空導体管の断面図、（ｂ）露出部が形成された電線の断面図
【図９】（ａ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｂ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｃ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｄ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｅ）本発明の電線の他の形態の断面図
【図１０】（ａ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｂ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｃ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｄ）本発明の電線の他の形態の断面図、（ｅ）本発明の電線の他の形態の断面図
【図１１】従来の電線の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に従って、本発明の電線を説明する。ここで、本発明において、短径とは導電性線条体の断面が多角形の場合、最小辺の長さとする。
【００１８】
図１（ｄ）に示すように、本発明の電線１０ａは、中空導体管１５ｂ、折り重ね導電性線条体１２ｂ、及び絶縁膜１３から構成される。
【００１９】
中空導体管１５ｂは、折り重ね導電性線条体１２ｂおよび絶縁膜１３を収納するものである。また、中空導体管１５ｂは、引抜加工により、正円形状の中空導体管１５ａを矩形に変形させたものである。図１（ｃ）に示すように、中空導体管１５ａは、導電性を有する管である。その形状は正円形状に限られず、楕円形状または四角形状であってもよい。その肉厚は例えば０．４ｍｍである。しかし、肉厚はこれに限られず、使用周波数での表皮深さよりも薄ければよい。また、肉厚は場所により異なってもよい。中空導体管１５ａの材質は代表的には銅である。しかし、材質はこれに限られず、電気伝導度、加工性、コスト、耐久性等を考慮して、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から適宜選択できる。また、これらを組み合わせて製造されたものであってもよい。
【００２０】
折り重ね導電性線条体１２ｂは、帯状の導電性線条体１２ａを幅方向に折り重ねて形成されたものである。導電性線条体１２ａは、図１（ａ）に示すように、導電性を有し、帯状に形成されている。導電性線条体１２ａの短径（厚み）は、０．６ｍｍである。しかし、短径はこれに限られず、使用周波数での表皮深さの２倍より薄ければよい。導電性線条体１２ａの材質も、代表的には銅である。しかし、材質は上記中空導体管１５ａと同様に電気伝導度等を考慮して他の材質を適宜選択できる。図１（ｂ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｂの断面は略Ｓ字状である。
【００２１】
絶縁膜１３は、図１（ａ）に示すように、導電性線条体１２ａを被覆している。膜厚は、例えば３０μｍである。膜厚は、絶縁が確保されれば、均一でなくても良い。その材質としては、例えばポリエステル、ポリアミドイミドからなる単層又は多層のものが使用できる。また、場所により材質が異なっていても良い。図１（ｂ）に示すように、絶縁膜１３は、折り重ね導電性線条体１２ｂとともに折り重ねられている。
【００２２】
本発明の電線１０ａの製法を、図１に従って説明する。先ず図１（ａ）に示すように、絶縁膜１３に被覆された帯状の導電性線条体１２ａを準備する。次に、帯状の導電性線条体１２ａを絶縁膜１３とともにその幅方向に折り重ねて、図１（ｂ）に示された断面が略Ｓ字状の折り重ね導電性線条体１２ｂを形成する。次に、図１（ｃ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｂを中空導体管１５ａに挿入する。次に、引抜加工により、中空導体管１５ａを折り重ね導電性線条体１２ｂの外形に密着するように絞り、中空導体管１５ａ、折り重ね導電性線条体１２ｂ、および絶縁膜１３を一体化して、図１（ｄ）に示す電線１０ａを形成する。図１（ｅ）に示すように、中空導体管１５ｂの外周面を絶縁膜１３で被覆してもよい。
【００２３】
図２は、折り重ね導電性線条体１２ｂを中空導体管１５ａに連続的に挿入し、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ａを一体化する製造方法の例を示す。工程は図２の右上から左下へ向かって進む。図の右上の方は、折り重ね導電性線条体１２ｂを、予め準備されたテープ状導体２１（例えば薄い銅板）に載せる工程を示す。図２の中央は、テープ状導体２１を丸めて長手端面を溶接し、中空導体管１５ａを作成する工程を示す。この工程で中空導体管１５ａに折り重ね導電性線条体１２ｂを収納する。図２の左下の方は、密着性を高めるため、引抜加工により、折り重ね導電性線条体１２ｂおよび中空導体管１５ａを一体化する工程を示す。この図の製法によれば、中空導体管１５ｂ及び折り重ね導電性線条体１２ｂの長さに制限がないため、長尺の中空導体管１５ｂに挿入された折り重ね導電性線条体１２ｂを連続的に作成することができる。この図において、中空導体管１５ａは、断面Ｓ字状の折り重ね導電性線条体１２ｂの側面側で溶接されているが、この溶接位置は側面側に限定されず、折り重ね導電性線条体１２ｂの上面側または下面側で溶接されてもよい。
【００２４】
図１（ｄ）に示すように、一体化された中空導体管１５ｂの断面外形は矩形である。その断面寸法は、例えば高さ２ｍｍ×幅３ｍｍである。折り重ね導電性線条体１２ｂは絶縁膜１３を介して中空導体管１５ｂと一体化されている。折り重ね導電性線条体１２ｂの折り重ね部１７には絶縁膜１３が介在している。
【００２５】
本発明の電線１０ａは、例えば、モーターのコイル線として使用される。この際、電線１０ａには約８ｋＨｚの周波数で電流が流される。ここで、周波数が８ｋＨｚにおける銅の表皮深さは約０．８ｍｍである。
【００２６】
（１）本発明の電線１０ａは、折り重ね導電性線条体１２ｂが一の導体であるため、電線１０ａ内において近接効果が生じない。よって、折り重ね導電性線条体１２ｂ内の電流密度は均一であり、高周波数又は低周波数のいずれにおいても高い電流密度で電流を流すことができる。
（２）また、折り重ね導電性線条体１２ｂの短径（厚み）が０．６ｍｍであり、銅の表皮深さ０．８ｍｍの２倍より薄いため、８ｋＨｚの周波数で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、折り重ね導電性線条体１２ｂ内の電流密度を均一にして、電線１０ａの電流抵抗値を低減させることができる。
（３）また、帯状の導電性線条体１２ａを絶縁膜１３とともに折り重ねることで、折り重ね部１７には絶縁膜１３が介在する。よって、折り重ね導電性線条体１２ｂの表面積を広く確保できるので表皮効果による電流密度の低下を軽減することができる。また、電流密度の高い低周波電流を流すこともできる。
（４）また、中空導体管１５ｂの肉厚が０．４ｍｍであり、表皮深さ０．８ｍｍよりも薄いため、８ｋＨｚの周波数で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、中空導体管１５ｂ内の電流密度を均一にして、電線１０ａの電流抵抗値を低減させることができる。
（５）また、中空導体管１５ｂの断面外形が矩形であるため、コイルにする際、隙間無く巻くことができる。よって、コイルの小型化を図ることができる。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｂを被覆する絶縁膜１３と中空導体管１５ｂの間に電磁遮蔽層１４と他の絶縁膜１３が形成された電線１０ｂであってもよい。電磁遮蔽層１４は、隣接する電線１０ｂ間で生じる電気的な相互干渉を抑制するものである。その材料としては、例えば金属箔テープを用いることができる。電磁遮蔽層１４は、折り重ね導電性線条体１２ｂを金属箔テープで被覆することにより形成される。しかし、電磁遮蔽層１４の形成方法はこれに限られない。例えば、絶縁膜１３に被覆された帯状の導電性線条体１２ａを金属箔テープで被覆して、導電性線条体１２ａとともに金属箔テープを折り重ねて電磁遮蔽層１４を形成してもよい。他の絶縁膜１３は、電磁遮蔽層１４と中空導体管１５ｂとの間に介在している。電磁遮蔽層１４により、隣接する電線１０ａ間に生じる近接効果を抑制することができる。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、中空導体管１５ｂの内周面に面した折り重ね導電性線条体１２ｂの一部が絶縁膜１３により被覆されていない電線１０ｃであってもよい。折り重ね導電性線条体１２ｂの一方の面の一端部を被覆する絶縁膜１３が、折り重ね導電性線条体１２ｂの長手に沿って剥離されている。絶縁膜１３が剥離された部分を露出部１８という。露出部１８の形成方法は剥離に限られず、露出部１８は、絶縁膜１３形成前の帯状の導電性線条体１２ａの一部をテープ等で覆い、絶縁膜１３被覆後にテープを剥がして形成されたものであってもよい。折り重ね導電性線条体１２ｂは、露出部１８が中空導体管１５ｂの内周面に面するように、略Ｓ字状に折り重ねられている。露出部１８では、折り重ね導電性線条体１２ｂの上面が中空導体管１５ｂの内周面に対して露出している。そして一体化されると、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ｂとが露出部１８で接して導通する。これにより、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ｂとが電気的に一体の導体となり、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ｂ間の近接効果を防止することができる。露出部１８の形成位置は、断面Ｓ字状の折り重ね導電性線条体１２ｂの上面に限られず、側面若しくは下面、または複数個所に点在して形成されてもよい。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｃの断面が略Ｗ字状の電線２０ａであってもよい。また、さらに複数回折り重ねられた折り重ね導電性線条体や、略コ字状の折り重ね導電性線条体であってもよい。また、図４（ｂ）に示すように、折り重ね導電性線条体１２ｃの一部に露出部１８を形成し、折り重ね導電性線条体１２ｃと中空導体管１５ｂが電気的に一体の導体となる電線２０ｂであってもよい。
【００３０】
本発明による表皮効果及び近接効果の軽減状況を図５に示す。横軸は電流の周波数、縦軸は相対的電流密度である。相対的電流密度は直流の場合を１００％として表示される。グラフＡは、断面寸法が高さ２ｍｍ×幅３ｍｍの長方形である従来の銅性コイル線をモデルとした計算値である。グラフＢは電線２０ａをモデルとした計算値である。
【００３１】
従来の銅性コイル線の場合、周波数が４ｋＨｚより高くなると、相対的電流密度は低下し始める。周波数が６ｋＨｚでは相対的電流密度は９０％、周波数が８０ｋＨｚでは相対的電流密度は３５％、周波数が１ＭＨｚでは相対的電流密度は１０％まで減少する。
【００３２】
本発明の電線２０ａの場合、周波数が８０ｋＨｚまでの相対的電流密度は９０％であり、これより周波数が高くなると、相対的電流密度が低下し始める。周波数が１ＭＨｚでは相対的電流密度は３０％になる。
【００３３】
この結果から、本発明の電線２０ａは、約６ｋＨｚ以上の周波数において、従来の銅性コイルに比べて表皮効果および近接効果を軽減している。よって電線２０ａは、高周波電流であっても、高い電流密度で流すことができ有利である。さらに、電線２０ａは、周波数が８０ｋＨｚまでは、一定の電流密度を維持することができる。よって、広い周波数帯域で使用可能である。
【００３４】
本発明の電線の他の態様としては、図６（ａ）に示すように、複数枚の帯状の導電性線条体１２ａが積層された電線３０ａであってもよい。この電線３０ａは次のように形成される。先ず、絶縁膜１３に被覆された帯状の導電性線条体１２ａが複数枚準備される。次に、複数枚の導電性線条体１２ａが積層される。次に、積層された導電性線条体１２ａが中空導体管１５ａに挿入される。次に、引抜加工により、積層された導電性線条体１２ａと中空導体管１５ａが絶縁膜１３を介して一体化される。
【００３５】
ここで、電線３０ａの製造において、積層された導電性線条体束１２ａを中空導体管１５ａに連続的に挿入し、導電性線条体束１２ａと中空導体管１５ａを一体化する製造方法として、図２に示された上記テープ状導体２１を用いた製造方法を用いることができる。
【００３６】
一体化された中空導体管１５ｂの外形は矩形となり、その断面寸法は、例えば高さ２ｍｍ×幅３ｍｍである。導電性線条体１２ａの短径（厚み）は０．６ｍｍである。また、導電性線条体１２ａの積層枚数は３枚に限られず、適宜変更可能である。各導電性線条体１２ａ間には絶縁膜１３が介在しており、導電性線条体１２ａは互いに導通していない。
【００３７】
（１）本発明の電線３０ａを用いれば、導電性線条体１２ａの短径（厚み）が０．６ｍｍであり、銅の表皮深さ０．８ｍｍの２倍より薄いため、８ｋＨｚの周波数で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、導電性線条体１２ａ内の電流密度を均一にして、電線３０ａの電流抵抗値を低減させることができる。
（２）また、複数の導電性線条体１２ａを積層することにより、導電性線条体１２ａの総表面積を広く確保できるので表皮効果による電流密度の低下を軽減することができる。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、積層された導電性線条体１２ａの長手の側面に露出部１８が形成された電線３０ｂであってもよい。露出部１８により、各導電性線条体１２ａが中空導体管１５ｂを介して互いに導通することで、各導電性線条体１２ａと中空導体管１５ｂは電気的に一体の導体となる。よって、電線３０ｂは、各導電性線条体１２ａと中空導体管１５ｂ間における近接効果の発生を防止することができる。
【００３９】
また、図６（ｃ）に示すように、積層された各導電性線条体１２ａ間に電磁遮蔽層１４が形成された電線３０ｃであってもよい。電磁遮蔽層１４は、金属箔テープを介して導電性線条体１２ａを積層することにより形成される。電磁遮蔽層１４により、電線３０ｃ内の各導電性線条体１２ａ間で生じる近接効果を抑制することができる。
【００４０】
本発明の電線のさらに他の態様としては、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の導電性線条体１２ｄを束ねて形成した導電性線条体束１９ａが、中空導体管１５ａと一体化された電線４０ａであってもよい。導電性線条体１２ｄは、代表的には銅からなる導体線（銅線）であり、その直径は０．５ｍｍである。しかし、直径はこれに限られず、使用周波数での表皮深さの２倍より小さければよい。また、銅線に限られず、電気伝導度、加工性、コスト、耐久性等を考慮して、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から適宜選択できる。また、これらを組み合わせて製造されてもよい。また、導電性線条体１２ｄの断面形状、断面積、材質が全て同一である必要もない。さらに、導電性線条体１２ｄの線数は特に限定されず、適宜選択可能である。導電性線条体束１９ａの外表面は絶縁膜１３に被覆されている。
【００４１】
この電線４０ａは、次のように形成される。先ず、導電性線条体１２ｄが複数本準備される。次に、これら複数の導電性線条体１２ｄを撚って束ねて導電性線条体束１９ａが形成される。導電性線条体束１９ａは、複数の導電性線条体１２ａを撚ることなく、平行に並べて束ねられてもよい。次に、導電性線条体束１９ａの外表面が絶縁膜１３に被覆される。次に、図７（ａ）に示すように、導電性線条体束１９ａが中空導体管１５ａに挿入される。そして、図７（ｂ）に示すように、引抜加工により、導電性線条束１９ｂが絶縁膜１３を介して中空導体管１５ｂと一体化した電線４０ａが形成される。
【００４２】
ここで、電線４０ａの製造方法において、導電性線条体束１９ａを中空導体管１５ａに連続的に挿入し、導電性線条体束１９ａと中空導体管１５ａを一体化する製造方法として、図２に示された上記テープ状導体２１を用いた製造方法を用いることができる。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、一体化された中空導体管１５ｂの断面形状は矩形であり、その断面寸法は例えば高さ２ｍｍ×幅３ｍｍである。また、図７（ｂ）中の破線は、引抜加工により、多角形に変形された各導電性線条体１２ｅの断面外形を示すものであり、その短径は０．５ｍｍ以下となる。導電性線条体１２ｅは互いに導通しているため、導電性線条体束１９ｂは電気的に一体の導体となる。また、導電性線条体束１９ｂと中空導体管１５ｂの間には絶縁膜１３が介在している。さらに、各導電性線条体１２ｅの間に入り込んだ絶縁膜１３が、導電性線条体束１９ｂの内部に向かって延出している。
【００４４】
（１）本発明の電線４０ａは、導電性線条体束１９ｂが互いに導通する複数の導電性線条体１２ｅから構成されており、電気的に一体の導体であるため、電線４０ａ内での近接効果を防止することができる。よって、導電性線条体束１９ｂ内の電流密度を均一にして、電線４０ａの電流抵抗値を低減させることができる。さらに、低周波電流であっても高い電流密度で流すことができる。
（２）また、導電性線条体１２ｅの短径が０．５ｍｍ以下であり、表皮深さ０．８ｍｍの２倍より小さいため、８ｋＨｚの周波数で電流を流す場合において、表皮効果による影響を受けない。よって、導電性線条体束１９ｂ内の電流密度を均一にして、電線４０ａの電流抵抗値を低減させることができる。
【００４５】
また、本発明の電線は、図７（ｃ）に示すように、導電性線条体束１９ｂを被覆する絶縁膜１３と中空導体管１５ｂの間に電磁遮蔽層１４と他の絶縁膜１３が形成された電線４０ｂであっても良い。電磁遮蔽層１４は、導電性線条体束１９ａの外表面を覆う絶縁膜１３を金属箔テープで被覆することで形成される。また、他の絶縁膜１３は、電磁遮蔽層１４を被覆するものである。電磁遮蔽層１４により、隣接する電線４０ｂ間に生じる近接効果を抑制することができる。
【００４６】
また、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、本発明の電線は、個別に絶縁膜１３に被覆された複数の導電性線条体１２ｄが束ねられ、中空導体管１５ａの内周面に面した絶縁膜１３の一部が導電性線条体１２ｄの長手方向に剥離された導電性線条体束１９ｃを備え、導電性線条体束１９ｃと中空導体管１５ａが、引抜加工により、一体化した電線５０であってもよい。一体化された導電性線条体１２ｄは、露出部１８により、中空導体管１５ｂを介して互いに導通するため、各導電性線条体１２ｄと中空導体管１５ｂは電気的に一体の導体となる。よって電線５０内において近接効果の発生を防止することができる。
【００４７】
以上、本発明の電線について説明したが、本発明はその趣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、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。
【００４８】
図９および図１０は、本発明の電線の他の変形例である。
【００４９】
図９（ａ）および図１０（ａ）に示す電線は、上記電線１０ａの変形例である。この電線は、絶縁膜１３に被覆され、断面が略Ｓ字状の折り重ね導電性線条体１２ｂが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、折り重ね導電性線条体１２ｂと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５０】
図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示す電線は、上記電線２０ａの変形例である。この電線は、絶縁膜１３に被覆され、断面が略Ｗ字状の折り重ね導電性線条体１２ｃが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、折り重ね導電性線条体１２ｃと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５１】
図９（ｃ）および図１０（ｃ）に示す電線は、上記電線３０ａの変形例である。この電線は、絶縁膜１３に被覆され、積層された複数の導電性線条体１２ａが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、積層された導電性線条体１２ａと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５２】
図９（ｄ）および図１０（ｄ）に示す電線は、上記電線４０ａの変形例である。この電線は、複数の導電性線条体１２ｄが束ねられ、その外表面を絶縁膜１３に被覆された導電性線条体束１９ａが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、導電性線条体束１９ａと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５３】
図９（ｅ）および図１０（ｅ）に示す電線は、上記電線５０の変形例である。この電線は、個別に絶縁膜に被覆された複数の導電性線条体１２ｄが束ねられ、中空導体管１５ａの内周面に面した各絶縁膜１３の一部が導電性線条体１２ｄの長手方向に剥離された導電性線条体束１９ａが中空導体管１５ａに挿入され、引抜加工により、導電性線条体束１９ａと中空導体管１５ａが一体化されたものである。
【００５４】
図９に示す電線は、一体化された中空導体管１５ｃの断面外形が正六角形である。これにより、コイルを形成する際に、隙間無く巻き付けることができる。よって、モーターの小型化を図ることができる。図１０に示す電線は、一体化された中空導体管１５ｄの断面外形が円形である。この電線は、送電線のように、巻き付けないで使用する場合に用いることができる。
【００５５】
ここで「正六角形」には、角が面取りされた正六角形、角が丸みを帯びた正六角形が含まれる。「円形」には、実質的に差し支えない範囲の歪みをもった円も含まれる。また「矩形」には、角が面取りされた矩形、角が丸みを帯びた矩形が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の電線１０は、モーター（電動機）あるいは発電機のコイル、または送電線に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５７】
１０ａ・２０ａ・３０ａ・４０ａ・５０...電線、１２ａ・１２ｄ...導電性線条体、１２ｂ・１２ｃ...折り重ね導電性線条体、１３...絶縁膜、１４...電磁遮蔽層、１５ａ・１５ｂ...中空導体管、１９ａ・１９ｂ...導電性線条体束
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空導体管と、
表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体を幅方向に折り重ねた折り重ね導電性線条体と、
を備え、
前記折り重ね導電性線条体が、前記中空導体管の内部にあり、前記中空導体管と一体化された電線。
【請求項２】
中空導体管と、
表面の全部または一部が絶縁膜により個別に被覆された複数の導電性線条体と、
を備え、
前記複数の導電性線条体が、前記中空導体管の内部にあり、積層され、前記中空導体管と一体化された電線。
【請求項３】
中空導体管と、
複数の導電性線条体が束ねられ、外表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された導電性線条体束と、
を備え、
前記導電性線条体束が、前記中空導体管の内部にあり、中空導体管と一体化された電線。
【請求項４】
前記導電性線条体の短径が表皮深さの２倍より小さいことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載された電線。
【請求項５】
前記絶縁膜の表面の少なくとも一部に電磁遮蔽層が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４に記載の電線。
【請求項６】
前記中空導体管の内周面に面した導電性線条体の一部が絶縁膜により被覆されていないことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電線。
【請求項７】
前記中空導体管の肉厚は、表皮深さより小さいことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載された電線。
【請求項８】
テープ状導体を準備する工程、
表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体を準備する工程、
前記帯状の導電性線条体を幅方向に折り重ねる工程、
前記折り重ねられた導電性線条体を前記テープ状導体に載せる工程、
前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記導電性線条体を収納する工程、
前記中空導体管および前記導電性線条体を一体化する工程を含む、電線の製造方法。
【請求項９】
テープ状導体を準備する工程、
表面の全部または一部が絶縁膜により個別に被覆された複数の導電性線条体を準備する工程、
前記複数の導電性線条体を積層する工程、
前記積層された導電性線条体をテープ状導体に載せる工程、
前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記積層された導電性線条体を収納する工程、
前記中空導体管および前記積層された導電性線条体を一体化する工程を含む、電線の製造方法。
【請求項１０】
テープ状導体を準備する工程、
複数の導電性線条体を束ねて導電性線条体束を形成する工程、
前記導電性線条体束の外表面の全部または一部に絶縁膜を形成する工程、
前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束をテープ状導体に載せる工程、
前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束を収納する工程、
前記中空導体管および前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束を一体化する工程を含む、電線の製造方法。
【請求項１１】
前記中空導体管の内周面と接する絶縁膜の一部を剥離する工程を含む、請求項８〜請求項１０のいずれかに記載された電線の製造方法。
【請求項１】
中空導体管と、
表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体を幅方向に折り重ねた折り重ね導電性線条体と、
を備え、
前記折り重ね導電性線条体が、前記中空導体管の内部にあり、前記中空導体管と一体化された電線。
【請求項２】
中空導体管と、
表面の全部または一部が絶縁膜により個別に被覆された複数の導電性線条体と、
を備え、
前記複数の導電性線条体が、前記中空導体管の内部にあり、積層され、前記中空導体管と一体化された電線。
【請求項３】
中空導体管と、
複数の導電性線条体が束ねられ、外表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された導電性線条体束と、
を備え、
前記導電性線条体束が、前記中空導体管の内部にあり、中空導体管と一体化された電線。
【請求項４】
前記導電性線条体の短径が表皮深さの２倍より小さいことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載された電線。
【請求項５】
前記絶縁膜の表面の少なくとも一部に電磁遮蔽層が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４に記載の電線。
【請求項６】
前記中空導体管の内周面に面した導電性線条体の一部が絶縁膜により被覆されていないことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電線。
【請求項７】
前記中空導体管の肉厚は、表皮深さより小さいことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載された電線。
【請求項８】
テープ状導体を準備する工程、
表面の全部または一部が絶縁膜により被覆された帯状の導電性線条体を準備する工程、
前記帯状の導電性線条体を幅方向に折り重ねる工程、
前記折り重ねられた導電性線条体を前記テープ状導体に載せる工程、
前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記導電性線条体を収納する工程、
前記中空導体管および前記導電性線条体を一体化する工程を含む、電線の製造方法。
【請求項９】
テープ状導体を準備する工程、
表面の全部または一部が絶縁膜により個別に被覆された複数の導電性線条体を準備する工程、
前記複数の導電性線条体を積層する工程、
前記積層された導電性線条体をテープ状導体に載せる工程、
前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記積層された導電性線条体を収納する工程、
前記中空導体管および前記積層された導電性線条体を一体化する工程を含む、電線の製造方法。
【請求項１０】
テープ状導体を準備する工程、
複数の導電性線条体を束ねて導電性線条体束を形成する工程、
前記導電性線条体束の外表面の全部または一部に絶縁膜を形成する工程、
前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束をテープ状導体に載せる工程、
前記テープ状導体を丸め、長手端面を接合して中空導体管を作製し、前記中空導体管内に前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束を収納する工程、
前記中空導体管および前記絶縁膜に被覆された導電性線条体束を一体化する工程を含む、電線の製造方法。
【請求項１１】
前記中空導体管の内周面と接する絶縁膜の一部を剥離する工程を含む、請求項８〜請求項１０のいずれかに記載された電線の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５２７９８（Ｐ２０１２−２５２７９８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２４２８（Ｐ２０１１−１２２４２８）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（３９００２４４６４）協和電線株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（３９００２４４６４）協和電線株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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