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今さら聞けないトランスの基本Vol.8 主要材料(銅線)編

2018年10月17日
技術ネタ

皆様エナメル線は御存知ですか? 小学生の実験の時間にこんなの有りませんでした?

 

こんなのです。(注:YouTubeへのリンクが開きます。)

私が初めてエナメル線を触ったのはこの時でした。
モーターの実験に使われる銅線。それがエナメル線です。
銅線の表面に、樹脂の絶縁皮膜が薄く焼き付けられています。
モーターの実験では一方のエナメル皮膜は“片面だけ”剥がすんですよね。

 

別の呼び方ではマグネットワイヤーとも呼ばれます。
なぜその呼び名になったかというと、電磁石に使用されるから!
というのが理由の一つです。一番身近なところではイヤホンに使用されています。
その他スピーカーやマイク。エレキ楽器のピックアップの中にも入っていたりします。
これらは全て電磁石の応用で、電気⇔音(振動)の相互変換に利用されています。

 

もっと広い意味では“磁気(マグネティック)を利用するための線”となります。
弊社の主力製品であるトランス・コイルには欠かせない材料です。

 

ここからはエナメル線の種類を解説していきます。

 

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UEW
(ポリウレタン銅線)
PEW
(ポリエステル銅線)
AIW
(ポリアミドイミド銅線)
温度指数120℃
(E種)
温度指数155℃
(F種)
温度指数200℃
(H種以上)
皮膜を除去する事なく、はんだ付けが可能。
小型のトランス・コイルに最適で、弊社で最も使用量が多い。
UEWよりも耐熱性が高いが、はんだで皮膜を除去できず、別途剥離が必要になる。弊社ではリアクタ・コイルの一部機種に使用。 はんだで皮膜を除去できないが非常に耐熱性が高く、機械的・化学的特性ともに優れたエナメル線。弊社ではリアクタに多く使用。

 

 

最も代表的な3種類のエナメル線ですが、樹脂の種類によって色味が違う事が判ると思います。
エナメル線とは、“熱硬化樹脂を塗装した線”とJIS規格(C 3215-0-1)に規定されており、
樹脂の違いによって耐熱温度も異なります。一般的に耐熱温度が高いほど扱い難く、高価になります。

 

この他に少し特殊な銅線として、はんだの出来るSPEW (ソルダブルポリエステル銅線:温度指数155℃)を
弊社では用意しております。小型面実装トランスのリフローはんだ用に、PPSテープと共に使用します。
高温信頼性向上を目的としたピンタイプトランスへの採用事例も有ります。

 

エナメル線には樹脂の違いの他に、樹脂厚みによる規定も有り、0種,1種,2種,3種に区分されています。
0種の方が厚く、3種が一番薄いです。導体径φ0.2の場合、以下の表の様になります。

 

φ0.2 [単位mm] 0種 1種 2種 3種
最小皮膜厚さ 0.019 0.012 0.008 0.005
最大仕上り外形 0.266 0.246 0.231 0.222

 

 

弊社の場合UEWは2種の2UEW。PEWとAIWは1種の1PEWと1AIWを標準としております。
特に2UEWは、JIS規格で規定されている線径のほぼ全てと、規定されていない線径も在庫しております。

 

 

リッツ線
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特徴 エナメル線を束ねて撚った線。表皮効果対策に用いられる。
表皮効果の詳細は今さら聞けないトランスの基本 Vol.4の後半に。
同じ断面積の場合、素線が細くて本数が多いほど加工費用が高くなり、製品コストに大きく影響することも有ります。
素線の線径と撚り本数の他に、撚りピッチ(P:線が360度回転するまでの長さ)の違いも有り。下の写真は3本ともφ0.2の10本撚りですが、下からP=12mm、P=20mm、P=25mmとなります。弊社では巻線仕様により、使い分けています。

 

USTC線
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特徴 テトロン糸を巻き付けたエナメル線。弊社の場合リッツ線のほぐれ防止に利用。
特に素線が細く、撚り本数100本以上のリッツ線にUSTC線を用意しています。非常に高価。

 

3層絶縁線(強化絶縁線とも呼ばれる)
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特徴 この線単体で3kV/1分間の耐電圧試験をクリアする、絶縁に優れた線。
導体のうえに3層構造の絶縁層を構成し、各国安全規格で強化絶縁として認められています。
実はエナメル線では無いけれどもマグネットワイヤーの分類になるという意味において、珍しい線。
ワイド入力(AC100~240V)で小電力(おおむね20W以下)のスイッチングトランスを小型化する場合に、欠かせない材料です。専用ボビンとの組み合わせで効果を発揮します。

 

銅板
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特徴 すでに線でさえ無くなっていますが、重要な巻き材料です。
巻数が極端に少なく大電流の場合、線材では上手く設計出来ない事があり、銅板を使用します。
弊社では絶縁の信頼性確保のために、ノーメックステープで包み込む加工をしています。

 

 

いかがでしたでしょうか。
ここに書ききれなかった種類のエナメル線や、別の種類のマグネットワイヤーも材料在庫として
持っており、お客様の御要求に応じて最適な材料で設計しております。

 

 

 

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