特許 5874621 高周波電流伝送用ケーブル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5874621

(24)【登録日】2016年1月29日

(45)【発行日】2016年3月2日

(54)【発明の名称】高周波電流伝送用ケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/30 20060101AFI20160218BHJP

   H01B 7/08 20060101ALI20160218BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20160218BHJP

【ＦＩ】

   H01B7/30

   H01B7/08

   H01F38/14

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-270982(P2012-270982)

(22)【出願日】2012年12月12日

(65)【公開番号】特開2014-116243(P2014-116243A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2014年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137855

【弁理士】

【氏名又は名称】沖川 寛

(72)【発明者】

【氏名】中谷 克俊

(72)【発明者】

【氏名】佐川 正憲

(72)【発明者】

【氏名】千綿 直文

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 秀一

(72)【発明者】

【氏名】秋元 克弥

(72)【発明者】

【氏名】二ツ森 敬浩

【審査官】 和田 財太

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５５−０１４６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４３９６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ ７／００

Ｈ０１Ｂ ９／００

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁被覆が施されていない複数の導体素線を撚り合わせてなる複数の導体撚線を有し、１０ＫＨｚ以上１０００ＫＨｚ以下の交流電流を伝送するために用いられる高周波電流伝送用ケーブルであって、
前記複数の導体撚線は、それぞれ離間して平行に並んで同一平面を形成するように配置されているとともに、それぞれ同じ撚り方向で撚られている、
ことを特徴とする高周波電流伝送用ケーブル。

【請求項2】

前記複数の導体撚線の外周をそれぞれ被覆するシースを有する、
請求項１に記載の高周波電流伝送用ケーブル。

【請求項3】

前記複数の導体撚線の外周側を一体に被覆する絶縁体を有する、
請求項１又は２に記載の高周波電流伝送用ケーブル。

【請求項4】

前記複数の導体撚線は、それぞれ同ピッチで撚られている、
請求項１〜３のいずれかに記載の高周波電流伝送用ケーブル。

【請求項5】

隣り合う前記導体撚線間の距離は、０．３ｍｍ以上である、
請求項１〜４のいずれかに記載の高周波電流伝送用ケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高周波（例えば、１０ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚ）の交流電流を伝送する高周波電流伝送用ケーブルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、高周波の交流電流を伝送する高周波電流伝送用ケーブルとして、導体素線に絶縁被覆を施した複数の絶縁導体素線を撚り合わせてなる複数のリッツ線を更に撚り合わせてなるリッツ線撚体からなる高周波電流伝送用ケーブルが知られている（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１に記載の高周波電流伝送用ケーブルによれば、各導体素線に絶縁被覆が施されているため、高周波の交流電流を伝送させる際、各導体素線において表皮効果が得られ、絶縁被覆が施されていない導体素線を用いた高周波電流伝送用ケーブルと比較して、大きな電流を伝送することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−１０８６５４号公報

【特許文献2】特開２００６−２２２０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載の高周波電流伝送用ケーブルは、各導体素線に絶縁被覆を施さなければならないため、高コストになってしまう。

【0006】

そこで、本発明者らは、低コストに高周波電流伝送用ケーブルを製造するべく、各導体素線に絶縁被覆を施さない導体撚線を用いた高周波電流伝送用ケーブルを製造しようと考えた。

【0007】

しかしながら、単に、各導体素線に絶縁被覆を施さない導体撚線を用いるのみでは、各導体素線に表皮効果が得られないため、大きな電流を伝送することができないという問題があった。

【0008】

そこで、本発明は、上記事情に鑑み為されたものであり、低コストでありながらも、リッツ線を用いた場合と同等以上に大きな電流を伝送することが可能な高周波電流伝送用ケーブルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するために、絶縁被覆が施されていない複数の導体素線を撚り合わせてなる複数の導体撚線を有し、１０ＫＨｚ以上１０００ＫＨｚ以下の交流電流を伝送するために用いられる高周波電流伝送用ケーブルであって、前記複数の導体撚線は、それぞれ離間して平行に並んで同一平面を形成するように配置されているとともに、それぞれ同じ撚り方向で撚られていることを特徴とする高周波電流伝送用ケーブルである。

【0011】

前記複数の導体撚線の外周をそれぞれ被覆するシースを有してもよい。

【0012】

前記複数の導体撚線の外周側を一体に被覆する絶縁体を有してもよい。

【0013】

前記複数の導体撚線は、それぞれ同ピッチで撚られていてもよい。

【0014】

隣り合う前記導体撚線間の距離は、０．３ｍｍ以上であることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、低コストでありながらも、リッツ線を用いた場合と同等以上に大きな電流を伝送することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルを用いた非接触給電システムの概略を示す構成図。

【図2】本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルの斜視図。

【図3】高周波電流伝送用ケーブルとコイルとの接続部の拡大図。

【図4】本発明に係る高周波電流伝送用ケーブル及びリッツ線の抵抗―周波数特性を示すグラフ図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルを用いた非接触給電システムの概略を示す構成図であり、図２は、本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルの斜視図である。

【0018】

（非接触給電システムの構成（図１））
非接触給電システム１００は、図１に示すように、送電側装置１０１と、受電側装置１０２と、を有する。送電側装置１０１は、インバータ１７と、インバータ１７からの高周波の交流電流（１０ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚ）を伝送する第１高周波電流伝送用ケーブル１０と、第１高周波電流伝送用ケーブル１０からの高周波の交流電流を電磁共鳴現象又は電磁誘導現象により後述の受電側コイル２１へ電力として送信する送電側コイル１１と、からなる。また、受電側装置１０２は、送電側コイル１１から送信された電力を受信する受電側コイル２１と、受電側コイル２１からの高周波の交流電流を伝送する第２高周波電流伝送用ケーブル２０と、第２高周波電流伝送用ケーブル２０により伝送された高周波の交流電流を直流電流へと整流する整流器２４と、整流された直流電流を蓄電する蓄電池２５と、からなる。

【0019】

第１高周波電流伝送用ケーブル１０の端部、送電側コイル１１、及び後述する接続端子１３は、第１筐体１６により覆われており、第２高周波電流伝送用ケーブル２０の端部、受電側コイル２１、及び後述する接続端子２３は、第２筐体２６により覆われている。

【0020】

（第１高周波電流伝送用ケーブル１０、第２高周波電流伝送用ケーブル２０の構成（図２））
第１高周波電流伝送用ケーブル１０及び第２高周波電流伝送用ケーブル２０の構成は、同様であるので、以下、第１高周波電流伝送用ケーブル１０を例に説明する。
本発明に係る第１高周波電流伝送用ケーブル１０は、複数の導体素線１を撚り合わせてなる複数の導体撚線２を有し、１０ＫＨｚ以上１０００ＫＨｚ以下の交流電流を伝送するために用いられるものであって、複数の導体撚線２は、それぞれ離間して平行に並んで配置されるとともに、それぞれ同じ撚り方向で撚られているものである。

【0021】

導体撚線２は、銅からなる素線径０．２６ｍｍの複数の導体素線１を撚り合わせてなる。この導体撚線２の撚りピッチは、長手方向に一定である。導体撚線２の外周には、塩化ビニル等の絶縁体からなるシース３が被覆されている。本実施の形態において、シース３は、厚さが０．５ｍｍの塩化ビニルの熱収縮チューブからなる。以下、導体撚線２の外周にシース３が被覆されているものを被覆導体撚線４と称する。

【0022】

被覆導体撚線４は、図２に示すように、それぞれ平行に並んで７本配置されている。被覆導体撚線４は、互いに接触しているが、導体撚線２は、それぞれシース３により隔てられ離間している。上述の通り、シース３の厚さは０．５ｍｍであるので、本実施の形態において、隣り合う導体撚線２は、１．０ｍｍ離間していることとなる。なお、隣り合う導体撚線２は、０．３ｍｍ以上離間していることが好ましい。このようにすることで、近接効果による抵抗値の増加を低減することが可能となる。

【0023】

被覆導体撚線４は、本実施の形態では、同一平面を形成するように配置されている。すなわち、７本の被覆導体撚線４は、被覆導体撚線４の長手方向に直交する方向に一直線上に並んで配置されている。また、これら７本の被覆導体撚線４の導体撚線２は、同じ撚り方向（本実施の形態では、右回り方向）で撚られており、さらに、同じ撚りピッチで撚られている。

【0024】

７本の被覆導体撚線４の外周には、これら被覆導体撚線４を一体に覆う断面矩形状の絶縁体部５が設けられている。絶縁体部５は、塩化ビニル等の絶縁体からなる。絶縁体部５は、本実施の形態において、押し出し被覆により、７本の被覆導体撚線４の外周に設けられる。絶縁体部５の厚さ、すなわち、被覆導体撚線の外周面から絶縁体部５の外周面までの距離は、０．３６ｍｍである。

【0025】

（本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルとコイルとの接続方法（図３））
図３は、高周波電流伝送用ケーブルとコイルとの接続部の拡大図である。
本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルとコイルとの接続方法に関しては、送電側装置１０１、受電側装置１０２共に同様であるので、以下、送電側装置１０１を例に説明する。また、図３の左側は高周波電流の往路であり、右側は復路である。ここでは、復路側の高周波電流伝送用ケーブルとコイルとの接続方法について述べる。

【0026】

図３に示すように、第１高周波電流伝送用ケーブル１０と送電側コイル１１とは、接続端子１３を介して接続される。接続端子１３は、直方体状となっており、銅等の金属からなる。以下、接続方法の詳細について述べる。

【0027】

第１に、第１高周波電流伝送用ケーブル１０の絶縁体部５の端部を剥ぎ取り、被覆導体撚線４の端部を露出させる。第２に、７本の被覆導体撚線４のシース３の端部をそれぞれ剥ぎ取り、導体撚線２の端部を露出させる。第３に、露出させた導体撚線２の端部を接続端子１３に接触させ、この接触部に半田づけを行い、ケーブル側半田付け部１２を形成する。導体撚線２（高周波電流伝送用ケーブル１０）と接続端子１３とは、このケーブル側半田付け部１２により接続される。第４に、送電側コイル１１を構成する導体の端部を接続端子１３に接触させた状態で、この接触部に半田付けを行い、コイル側半田付け部１４を形成する。送電側コイル１１と接続端子１３とは、このコイル側半田付け部１４により接続される。以上のように、第１高周波電流伝送用ケーブル１０と送電側コイル１１とが、接続端子１３を介して接続される。

【0028】

（作用効果）
（１）本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルによれば、リッツ線のように絶縁被覆が施された導体素線を用いることなく導体撚線を構成しているので、低コスト化に寄与することが可能となる。さらに、複数の導体撚線をそれぞれ離間させ、なおかつ複数の導体撚線の撚り方向を同じ撚り方向としている。これにより、高価なリッツ線を用いずとも、リッツ線と同等以上に大きな電流を流すことが可能となる。つまり、本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルによれば、低コストでありながらも、リッツ線を用いた場合と同等以上に大きな電流を伝送することが可能である。この作用効果に関し、以下に示すように、本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルとリッツ線との抵抗−周波数特性の比較を行った。

【0029】

（２）導体素線に絶縁被覆が施されていないので、接続端子に接続する際の絶縁被覆除去作業が不要である。

【0030】

（本発明に係る高周波電流伝送用ケーブルとリッツ線との抵抗−周波数特性の比較（図４））
図４は、本発明に係る高周波電流伝送用ケーブル及びリッツ線の抵抗−周波数特性を示すグラフ図である。
この抵抗−周波数特性の比較に用いた本発明に係る高周波電流伝送用ケーブル及びリッツ線は、以下の通りである。

【0031】

［実施例（本発明に係る高周波電流伝送用ケーブル）］
実施例の高周波電流伝送用ケーブルとして以下のものを用いた。
導体撚線として、銅からなる素線径０．２６ｍｍの導体素線を４８本撚り合わせたものを用いた。この導体撚線の断面積は、２．５５ｍｍ²である。被覆導体撚線として、この導体撚線の外周に０．５ｍｍのシースを被覆したものを用い、この被覆導体撚線７本を被覆導体撚線の長手方向に直交する方向に一直線上に並べて配置した。このように配置した被覆導体撚線７本が一体となるように、被覆導体撚線７本の外周に押し出し被覆により絶縁体部を設けた。この絶縁体部の厚さは、上述の通りである。なお、７本の導体撚線の撚り方向は、全て同じ撚り方向（右回り方向）となっており、さらに全て同じ撚りピッチとなっている。なお、導体部（導体撚線）の断面積の合計は、約１８ｍｍ²である

【0032】

［比較例（素線絶縁電線（リッツ線））］
比較例のリッツ線として、比較条件を等しくするため導体部の断面積の合計を約１８ｍｍ²とするべく、素線径０．１ｍｍの導体素線の外周に絶縁被覆を施した被覆導体素線２３０３本を撚り合わせたものを用いた。

【0033】

［比較結果］
図４に示すように、周波数が１００ＫＨｚ付近では、実施例及び比較例ともに同等の抵抗値を示しているが、周波数が１０ＫＨｚ以上４０ＫＨｚでは、実施例の方が０．８ｍΩ／ｍ程度抵抗値が小さくなっている。さらに、周波数が１００ＫＨｚを超えると、実施例と比較例との抵抗値の差は顕著となる。一例として、周波数が３００ＫＨｚのときには、実施例の方が４．０ｍｍΩ／ｍ程度抵抗値が小さくなっている。このように、本発明によれば、抵抗値をリッツ線以下にすることが可能となり、これにより、リッツ線を用いた場合と同等以上に大きな電流を伝送することが可能であることが確認できた。

【0034】

（実施の形態の変形例）
（１）上述の実施の形態では、複数の被覆導体撚線４は、被覆導体撚線４の長手方向に直交する方向に一直線上に並んで配置されているものとしたが、複数の被覆導体撚線４は、一直線上に並んで配置されていなくともよい。すなわち、複数の被覆導体撚線４は、ジグザグ状に配置されていてもよい。
（２）上述の実施の形態では、導体撚線２の撚りピッチは、長手方向に一定であるものとしたが、長手方向に撚りピッチの異なる部分があってもよい。
（３）上述の実施の形態では、導体撚線２の断面形状として多角形状（六角形状）のものを用いたが、円形状や楕円形状であってもよい。
（４）導体素線１は、銅に限らず、アルミ、銀等の金属を用いることも可能である。
（５）シース３は、塩化ビニルに限らず、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、カプトン、ゴム状重合体、テフロン（登録商標）、シリコン、油浸紙、テトロン糸等を用いることも可能である。
（６）絶縁体部５は、塩化ビニルに限らず、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、カプトン、ゴム状重合体、テフロン（登録商標）、シリコン、ポリプロピレン等を用いることも可能である。
（７）導体撚線２として、中心部分に導体素線１を有しない中空構造のものを用いることも可能である。

【符号の説明】

【0035】

１ 導体素線
２ 導体撚線
３ シース
４ 被覆導体撚線
５ 絶縁体部
１０ 第１高周波電流伝送用ケーブル
１１ 送電側コイル
１２ ケーブル側半田付け部
１３ 接続端子
１４ コイル側半田付け部
１６ 第１筐体
２０ 第２高周波電流伝送用ケーブル
２１ 受電側コイル
２２ ケーブル側半田付け部
２３ 接続端子
２４ 整流器
２５ 蓄電池
１００ 非接触給電システム
１０１ 送電側装置
１０２ 受電側装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】