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リッツ線は、多数の細い絶縁されたより線で構成されています。これらのストランドは一緒に織られるか撚り合わされます。エンジニアは高周波 AC 回路でリッツ線を使用します。表皮効果によるエネルギー損失を軽減します。リッツ線の特別な設計により、電流がより均一に流れます。これにより、効率が大幅に向上します。
高周波では、通常のワイヤーは同じサイズのリッツ線よりも 20 倍高い AC 抵抗を持つ可能性があります。
リッツ線は、通常の線と比較して AC 損失を 80% ～ 90%、またはそれ以上下げることができます。
これらの特徴により、リッツ線は難しい電気作業に最適な選択肢となります。
リッツ線は、多数の細い絶縁された素線を撚り合わせたものです。これは、高周波 AC 回路におけるエネルギー損失の低減に役立ちます。
その特別な設計により、電流の流れが均一に保たれ、表皮効果による抵抗が低減されます。これにより、効率が最大 90% 向上します。
適切なストランドのサイズと数の選択は、周波数と電流によって異なります。これにより、エネルギー損失を低く抑え、パフォーマンスを高く保つことができます。
リッツ線は、変圧器、インダクター、モーター、ワイヤレス充電に使用されます。これは、これらの機能が向上し、涼しく保つのに役立ちます。
優れた絶縁性 と丈夫な構造により、リッツ線は柔軟で丈夫です。多くの業界のハードな電気作業に適しています。
リッツという言葉はドイツ語から来ています。編組線またはより線を意味します。リッツ線の作り方を紹介します。リッツ線には、銅または他の金属の細いより線が多数含まれています。各ストランドには独自の絶縁体があります。ストランドは特別な方法で撚り合わされるか織り込まれます。このパターンにより、各ストランドがワイヤ内の異なる場所に移動します。この設計は、各ストランドの周囲の磁場のバランスをとるのに役立ちます。また、不要な電気損失も低減します。
リッツ線はその構造上、通常の線とは異なります。単線では、電流が表面近くを高周波で流れます。これを表皮効果といいます。抵抗力が高まり、エネルギーを無駄に消費します。リッツ線は、多くの絶縁されたより線を使用することでこれを解決します。各素線には電流の一部が流れます。これにより、ワイヤが高周波信号をより適切に処理できるようになります。
注: リッツ線は単なるワイヤーの束ではありません。丁寧な撚りと絶縁により、特殊な電気作業に最適です。
リッツ線には、次のような特別な特徴が数多くあります。
リッツ線には、細い絶縁されたストランドがたくさんあります。これにより、素線間の短絡が防止されます。
ストランドはねじれたり、複雑なパターンで織られたりします。これらのパターンには多くの層やステップが含まれる場合があります。
各ストランドはワイヤ内の異なる場所に移動します。これは磁場のバランスをとるのに役立ちます。
この設計により、電流がすべてのストランドに均等に広がります。これにより、表皮効果と近接効果による抵抗とエネルギー損失が削減されます。
ストランドは非常に細いです。機能を向上させるためにエナメルやシルバーなどの特別なコーティングが施されているものもあります。
リッツ線は編組または織り構造であるため、単線または通常のより線とは異なります。これにより、高周波および無線周波回路で優れた動作を実現します。
ワイヤーは柔軟性があり、銅が多く含まれています。これにより、トランス、インダクター、その他のデバイス用のコイルを簡単に巻くことができます。
メーカーはストランドの数、ストランドのサイズ、撚りパターンを変更できます。これらの変更は、リッツ線が多くの周波数範囲で動作するのに役立ちます。
シルク、ナイロン、または強力なプラスチックなどの特殊な絶縁体により、より丈夫で電気の扱いが良くなります。
リッツ線は、さまざまなデザインに合わせて円形または長方形にすることができます。
リッツ線の構造は高周波の問題の解決に役立ちます。細いストランド、優れた絶縁性、慎重な撚りはすべて、表皮効果と近接効果による損失を低減するのに役立ちます。このため、リッツ線は、難しい電気作業において単線や単純なより線よりも優れた性能を発揮します。
表皮効果は、交流が電線内を流れるときに発生します。低周波では、電流がワイヤ全体を満たします。周波数が高くなると、電流はワイヤの表面に移動します。これは、ワイヤ内に渦電流が発生するために発生します。これらの渦電流は主電流を外側に押し出します。ワイヤの中心には流れる電流が少なくなります。表面にはより多くの電流が流れます。
60 Hz では、表皮効果は大きな問題になりません。ワイヤーの大部分はまだ正常に機能します。周波数が高くなると表皮効果が強くなります。たとえば、銅線では、表皮効果は 20 kHz 以上で重要になります。このような高周波では、表面の薄い層だけが電流の大部分を運びます。ワイヤーの残りの部分はあまり役に立ちません。これにより、ワイヤーの抵抗が増加し、より多くの熱が発生します。
以下の表は、20 kHz で銅線の面積のうちどれだけの電流が流れるかを示しています。
| ワイヤゲージ | 直径 (インチ) | 20 kHz で使用される導体のおおよその割合 |
|---|---|---|
| 24AWG | 0.024 | 100% |
| 22AWG | 0.031 | 100% |
| 12AWG | 0.093 | 75% |
| 10AWG | 0.115 | 68% |
このグラフは、細いワイヤが 20 kHz ですべての領域を使用していることを示しています。太いワイヤは有効面積を大幅に失います。表皮効果により抵抗が高くなり、より多くの熱が発生します。また、高周波電流を使用すると効率も低下します。エンジニアは、無線、パワー エレクトロニクス、その他の高周波用途の回路を設計するときに、この影響を考慮する必要があります。
ヒント: 表皮効果によって AC 電力損失も増加し、高周波回路で信号の問題が発生する可能性があります。
リッツ線が表皮効果による問題を解決します。リッツ線は、多数の細い絶縁された素線を撚り合わせたものです。各ストランドは、必要な周波数の表皮深さとほぼ同じサイズです。これにより、高周波電流が素線のほぼ全体を使用できるようになります。絶縁体によって各ストランドが分離されるため、電流がストランド間でジャンプすることはありません。
撚りパターンにより、各ストランドが束内の異なる場所に移動します。これは、各ストランドの周囲の磁場のバランスを保つのに役立ちます。また、電流がすべてのストランドに均等に広がります。リッツ線は交流抵抗を下げ、熱を抑えます。ワイヤはより少ないエネルギー損失でより多くの電流を流すことができます。
エンジニアは、変圧器、インダクター、および高周波電流用のその他のデバイスにリッツ線を使用します。テストとコンピュータ モデルでは、リッツ線は単線と比較して AC 抵抗を最大 30% 削減できることが示されています。 ANSYS MAXWELL や FEMM などの高度なシミュレーション ツールでこれらの結果が確認されます。実験とモデルの両方で、特に平面変圧器のような複雑な形状において、リッツ線が AC 損失を低減するという点で一致しています。
リッツ線の作業に役立つ主な機能は次のとおりです。
個別に絶縁された多数のストランドを撚り合わせたもの。
各ストランドのサイズは、動作周波数での表皮深さに一致します。
ツイストにより均一な電流分布が保証されます。
絶縁によりストランド間の短絡が防止されます。
この設計により、渦電流損失が低減され、AC と DC の抵抗比が低く抑えられます。
注: リッツ線の特殊な構造により、高周波回路における表皮効果と渦電流損失を低減するのに最適です。
メーカーは、リッツ線が高周波でうまく機能するように特定の材料を選択します。銅はストランドに使用される最も一般的な金属です。銅は電気と熱を運ぶのに優れています。これにより、周波数が高い場合の渦電流損失と表皮効果を防ぐことができます。細い銅のより線を多く使用すると、より多くの表面積が得られます。これにより、電流がより適切に拡散され、AC 抵抗が低下します。表面積が増えると、熱をより早く取り除くことができます。これにより、インダクタとトランスの寿命が長くなり、動作が向上します。銅より線による AC 抵抗が低いということは、高周波回路の結果が向上し、品質係数が高いことを意味します。
銅のより線は、渦電流損失と表皮効果を防ぐのに役立ちます。
より線が多いと、電流が流れる面積が広がります。
銅は熱を逃がし、ワイヤーを長持ちさせます。
リッツ線では素線をどのようにまとめるかが非常に重要です。ストランドの数、サイズ、撚り方がすべて重要です。これらのことにより、ワイヤが高周波電流でどのように機能するかが変わります。ストランドを正しくねじると、すべてのストランドに電流が均等に流れます。これにより、近接効果や循環電流による損失が削減されます。ツイストやピッチが間違っていると、抵抗と損失が急速に増加する可能性があります。ストランドの配置方法によっても、ワイヤーの曲がりや硬さが変化します。包帯と接着によりワイヤーが強化されます。ストランドをランダムに配置することで、ワイヤーが切れることなく曲げたり伸ばしたりすることができます。これらの選択肢は、多くの困難な作業におけるリッツ線の作業に役立ちます。
リッツ線は丸形でも角形でも構いません。一部のタイプは、ナイロンやシルクのラップを使用して、強度を高め、磨耗しにくくしています。
リッツ線の各素線には独自の絶縁体があります。これにより、ストランドが接触して短絡が発生するのを防ぎます。また、ワイヤがより高い電圧を処理するのにも役立ちます。一般的な絶縁タイプとしては、ホルムバール、ポリサーマライズ、ソルデレーズなどがあります。ホルムバールとポリサーマライズは丈夫で高熱に耐えることができますが、物を作るときに除去するのは困難です。ソルダレーズははんだ付けすると溶けるので使いやすいですが、耐久性が低い場合があります。一部のワイヤには 2 層以上の絶縁層があります。これにより、傷が付きにくくなり、より多くの電圧に対応できるようになります。ナイロンコーティングにより、強力なケーブルタイのようにワイヤーがさらに丈夫になります。選択する絶縁体によって、ワイヤーの曲がり、丈夫さ、強度が変わります。エンジニアはそれぞれの作業に最適な断熱材を選択します。
リッツ線は約 1 MHz まで良好に動作します。周波数が高くなると、表皮深さはストランドのサイズより小さくなります。これにより、ワイヤの効率が低下します。ストランドのサイズを表皮深さに近づけると、ワイヤの機能が向上します。
エンジニアはさまざまな種類のリッツ線を使用します。各タイプは特別な方法で構築されています。これにより、変圧器やその他の高周波回路で適切に動作することができます。以下の表は、主なタイプ、その製造方法、およびそれらが最適に機能する場所を示しています。
| リッツ線タイプ | 構造の説明 | 代表的なアプリケーション |
|---|---|---|
| タイプ1 | 単一のフィルム絶縁ストランドを撚り合わせたもの。外側に追加の断熱材が入っている場合があります。 | より低いAC損失を必要とする一般的な高周波巻線。 |
| タイプ2 | タイプ 1 のストランドを撚り合わせた束。ファイバーコアを含むことができる。 | 柔軟性と絶縁性に優れた高周波巻線。 |
| タイプ4 | ファイバーコアの周りに撚られた絶縁された束。外側に断熱材が入っている場合があります。 | より高い絶縁性と機械的強度が必要な用途。 |
| タイプ5 | ファイバーコアの周りに撚られたタイプ 2 リッツの束。オプションの外部断熱材。 | 高出力変圧器および無線送信機用の同調回路。 |
| タイプ6 | ナイロンサービングとファイバーコアを備えたタイプ 5 ワイヤーの束。オプションの断熱材。 | 高出力トランス用の同調回路。 |
| タイプ7 | 平角形状の編組皮膜絶縁電線。オプションの断熱材。 | 高周波アースと高周波インダクタ。 |
| タイプ8 | 単一の絶縁ストランドを撚り、長方形に圧縮したもの。銅濃度60-75%。 | スペースと銅密度が重要となるモーター、発電機、変圧器、インバーター。 |
| タイプ9 | リッツ束のコア、特殊な断熱材、追加の編組を備えた同軸スタイル。 | 制御された誘電特性が必要な特殊な用途。 |
各リッツ タイプは、柔軟性、絶縁性、銅量の組み合わせを提供します。エンジニアはトランスやインダクタに最適なタイプを選択します。
リッツ線は今日の多くの電子機器において重要です。これにより、AC 損失が低減され、高周波での回路の動作が向上します。以下の表は、リッツ線が使用される場所と、それがどのような効果をもたらすかを示しています。
| アプリケーションの | 性能上の利点 | 一般的な使用例 パラメータ |
|---|---|---|
| トランスフォーマー | 損失を削減し、スイッチモード電源と共振コンバータの性能を向上させます。 | 家庭用電化製品、データセンター、再生可能エネルギー |
| インダクタ | コア損失と銅損を低減し、高い Q 値を維持し、幅広い周波数にわたって安定しています。 | 自動車エレクトロニクス、テレコム、産業オートメーション |
| モーター | 渦電流損失を低減し、効率を高めます。 | EV、ロボット工学、医療機器のブラシレス DC および AC 同期モーター |
| ワイヤレス充電 | 効率的なエネルギー伝達を可能にし、熱を低減し、EMIを低減します。 | 家庭用電化製品、自動車、産業用ワイヤレス パワー |
| その他の用途 | 強力な電磁特性と信頼性を提供します。 | 医療画像、航空宇宙、ハイエンドオーディオシステム |
リッツ線はトランスや高周波インダクターに最適です。 AC抵抗を低く保ちます。たとえば、100 kHz では、450 ストランドのタイプ 2 リッツ線の AC 抵抗は DC 抵抗とほぼ同じになります。同じ周波数の単線の AC 抵抗ははるかに高くなります。これは、リッツ線が高周波電力回路でより良く機能することを意味します。
しかし、リッツ線が常に最良の選択であるとは限りません。非常に高い電流または非常に高い周波数を使用する作業では、平角銅線または銅箔の方が適している可能性があります。平角銅線は熱に強く、丈夫です。また、コストも低くなり、大きな変圧器や雷アースでの RF 抵抗が低くなります。ストランド数が多いリッツ線は、ストランドの接触が失われたり変色したりすると、抵抗が大きくなる可能性があります。エンジニアは、強度と熱制御が最も重要な大電流の作業に平らな銅を使用することがよくあります。
適切なリッツ線を選択するには、ストランドのサイズ、ストランドの数、それに流れる電流の量を確認する必要があります。エンジニアは、動作周波数での表皮深さを使用して、最大のストランド サイズを選択します。最良の結果を得るには、各ストランドが表皮深さの 3 分の 1 未満である必要があります。周波数が高くなると、AC 損失を低く抑えるために素線のサイズを小さくする必要があります。以下の表は、いくつかの重要なサイズ設定ルールを示しています。
| の | ガイドライン/値 | の説明 |
|---|---|---|
| ストランド直径 | < 1/3 表皮深さ | より小さなストランドは、皮膚効果や近接効果を防ぐのに役立ちます。たとえば、200 kHz では、δ = 0.148 mm であるため、dstrand ≈ 0.050 mm |
| 素線直径と周波数 | 周波数が増加すると減少します | より高い周波数にはより細いストランドが必要です |
| 電流密度 | 2 ～ 3 A/mm² (冷却なし)、最大 15 A/mm² (冷却あり) | こうすることでワイヤーが熱くなりすぎるのを防ぎます |
| ストランド数 | 総電流と素線サイズに基づく | より多くの撚り線により、より多くの電流をワイヤに流すことができます |
| パッキングファクター | 1.25 ～ 1.28（ストランド数に応じて） | これにより、ワイヤーのサイズとその機能が変化します。 |
ストランドのサイズとストランドの数のバランスを適切に保つことで、ワイヤーが適切に機能し、コストがかかりすぎないようにすることができます。より線が細いと AC 損失は低くなりますが、ワイヤの構築が難しくなります。
リッツ線の絶縁体によって、 どの 程度の熱が発生するか、またどこで使用できるかが決まります。工場では多くの場合、高熱に耐える断熱材が必要です。以下の表に、一般的な断熱材の種類とその温度制限を示します。
| 絶縁材料 | 最高温度 (°C) | 最高温度 (°F) | 主な特性 |
|---|---|---|---|
| ETFE | 155 | 311 | 耐薬品性に優れ、曲がりやすい |
| FEP | 180 | 356 | 熱に強く、表面は滑りやすい |
| PFA | 200 | 392 | 熱や化学薬品に対して優れています |
| ポリエステル (PET) マイラー® | 135 | 275 | 電気に強い、強靭な塗膜 |
| ノーメックス® | 200～220 | 392–428 | 簡単に曲がり、丈夫で、熱に耐えます |
| ポリイミドカプトン® | 240～400 | 464–752 | 電気に非常に強く、火災にも安全です |
| ナイロン | 155 | 311 | 丈夫ではんだ付けが簡単 |
| グラスファイバー | 260 | 500 | 高熱に耐えるため、はんだ付けはできません |
ポリウレタンやポリイミドなどの絶縁体を選択すると、ワイヤの熱定格が変わります。ポリイミドエナメルはポリウレタンよりも多くの熱を奪う可能性があります。 Nomex® や PTFE などの材質を使用すると、さらに高温の場所でもワイヤーを使用できるため、リッツ線は過酷な作業にも使用できます。
リッツ線をしっかりと巻いたり、大きく動かしたりする場合は、リッツ線の曲がり具合が重要になります。リッツ線の柔軟性はさまざまな要因によって変化します。
ナイロンやグラスファイバーなどの繊維はワイヤーを保護すると同時に、ストランドをしっかりと保持することでワイヤーの曲がりを軽減します。
繊維がしっかりしていると、曲げたときにストランドが平らになることがなくなり、ワイヤを巻き付ける回数が制限される場合があります。
サーブ層の種類と数によってワイヤーの太さ、曲がり具合が変わります。
メーカーは、リッツ線をできるだけ曲げやすく、しかも強度のあるものにしようと努めています。
リッツ線をはんだ付けする場合は、絶縁を考慮して使用してください。一部の絶縁体ははんだ付け時に溶けて接続が容易になりますが、一部の絶縁体は手で取り外す必要があります。
リッツ線の製造は難しく、特殊な機械と熟練した労働者が必要となるため、特に大電流を流す線の場合はコストが高くなります。ストランドの破損や絶縁体の損傷などの問題も価格を上昇させる可能性があります。これらの問題があっても、エネルギーの節約と信頼性が重要な高周波作業では、リッツ線は依然として非常に重要です。
エンジニアは、高周波エレクトロニクスに適切なワイヤを選択すると、多くの良い結果が得られます。リッツ線は多くの絶縁された撚り線を使用して特別に製造されており、電力損失を削減します。また、デバイスの動作が向上し、温度が下がります。適切な素線のサイズと絶縁体を選択し、安全規則を満たしていることを確認することで、自動車、医療ツール、飛行機などでワイヤーが安全に機能し、より長く使用できるようになります。これらのことを理解することで、エンジニアは今日のテクノロジーに耐えられる、より優れた製品を構築できるようになります。
リッツ線は、多数の細い絶縁された素線を撚り合わせたものです。これにより、電流が高周波で均一に流れるようになります。通常のワイヤーではこれをうまく行うことができません。リッツ線は表皮効果によるエネルギー損失を低減します。高周波回路でより効果的に機能します。
リッツ線は DC 回路には役に立ちません。表皮効果は、高周波の AC でのみ問題になります。 DC または低周波 AC の場合は、単線またはより線が適切に機能し、コストが安くなります。
エンジニアは、周波数、電流、表皮深さを見てリッツ線を選択します。ストランドのサイズを作業の表皮の深さに合わせます。ストランドの数は、必要な電流の大きさによって異なります。適切なサイジングにより抵抗が低く抑えられ、ワイヤの効率が向上します。
多くの電気供給業者や特殊なワイヤー メーカーがリッツ線を販売しています。オンラインストアにもたくさんの選択肢があります。購入者は、購入する前に仕様を確認して、ワイヤーがニーズに適合していることを確認する必要があります。
リッツ線は細い素線を使用しているのでよく曲がります。一部のタイプには強度を高めるために繊維が使用されています。これらにより、ワイヤーの曲がりが少し軽減されます。ほとんどのリッツ線タイプは、トランスやインダクターの緊密な巻線に依然として使用できます。