JP6936104B2

JP6936104B2 - 複合撚線導体及びこれを備えた絶縁電線

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Publication number: JP6936104B2
Application number: JP2017194729A
Authority: JP
Inventors: 宏行増井; 幸洋佐伯
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: CN107919182A; DE102017217048A1; JP2018060794A; US20180096750A1

Description

本発明は、複合撚線導体及びこれを備えた絶縁電線に関する。

従来、素線を複数本撚り合わせて集合撚線とし、集合撚線を複数本撚り合わせた複合撚線を導体部とした複合撚線導体が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の複合撚線導体では、中心に配置される中心集合撚線と、その周囲に配置される第１層集合撚線と、さらにその周囲の第２層集合撚線とから構成されており、第１及び第２層集合撚線の撚り方向（下撚り方向）と、第１層集合撚線を複数本撚ってなる第１層複合撚線の撚り方向（本撚り方向）と、第２層集合撚線を複数本撚ってなる第２層複合撚線の撚り方向（本撚り方向）とが全て同一方向となっている。

特開２００６−１５６３４６号公報

しかし、特許文献１に記載の複合撚線導体においては、中心集合撚線、第１層複合撚線及び第２層複合撚線の３層構造となっており、上記の如く撚り方向が全て同一方向となっているため、素線が他の層の素線間に入り易くなってしまい、撚り合わせ後の導体形状が扁平を起こし（扁平率が低下し）、断面視して楕円状になり易くなってしまう。そして、このような断面楕円状となった導体上に被覆加工を行うと、被覆厚にばらつきが発生して製品上の最小肉厚を確保し難くなってしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、扁平率を向上させ、最小肉厚を確保し易くすることができる複合撚線導体及びこれを備えた絶縁電線を提供することにある。

本発明の複合撚線導体は、導電性の金属素線が複数本下撚りされて形成された集合撚線を複数本備えた複合撚線導体であって、最も断面中心側に位置する集合撚線である中心集合撚線と、前記中心集合撚線の周囲に重なって設けられる複数本の集合撚線が本撚りして形成された第１層複合撚線と、前記第１層複合撚線の周囲に重なって設けられる複数本の集合撚線が本撚りして形成された第２層複合撚線と、を備え、前記中心集合撚線は、第１方向に下撚りされており、前記第１層複合撚線は、前記第１方向と反対となる第２方向に下撚り及び本撚りされており、前記第２層複合撚線は、前記第１方向に下撚り及び本撚りされていることを特徴とする。

本発明の複合撚線導体によれば、中心集合撚線は第１方向に下撚りされており、第２層複合撚線は第１方向に下撚り及び本撚りされているのに対し、第１層複合撚線は、反対となる第２方向に下撚り及び本撚りされている。このため、中心集合撚線を構成する金属素線及び第２層複合撚線の集合撚線を構成する金属素線は、第１層複合撚線の金属素線間に入り難くなる。これにより、撚り合わせ後の導体形状が扁平を起こし難く、断面視して楕円状になり難くなる。従って、扁平率を向上させ、最小肉厚を確保し易くすることができる複合撚線導体を提供することができる。

また、本発明に係る複合撚線導体において、前記第１層複合撚線を構成する集合撚線の下撚りピッチは、前記中心集合撚線及び前記第２層複合撚線を構成する集合撚線の下撚りピッチよりも大きくされていることが好ましい。

この複合撚線導体によれば、第２層複合撚線の下撚りピッチを第１層複合撚線の下撚りピッチより小さくすることで、外側から導体全体が締め付けられるようにでき、丸い形状を保ち易くすることができる。そのため、導体扁平が発生しづらくすることができる。

また、本発明に係る複合撚線導体において、前記中心集合撚線及び前記第２層複合撚線を構成する集合撚線の下撚りピッチは、略同じとされていることが好ましい。

この複合撚線導体によれば、中心集合撚線と第２層複合撚線とは下撚り方向が同じであるため、ピッチを略同じとすることで、同じ下撚りの集合撚線を製造すればよく、製造効率を高めることができる。

また、本発明に係る複合撚線導体において、前記中心集合撚線、前記第１層複合撚線を構成する集合撚線、及び前記第２層複合撚線を構成する集合撚線は、それぞれの下撚りピッチが略同じとされ、前記第２層複合撚線の本撚りピッチは、前記第１層複合撚線の本撚りピッチよりも大きくされていることが好ましい。

この複合撚線導体によれば、それぞれの下撚りピッチが略同じとされているため、いずれかの下撚りピッチが大きいことによる撚り解きを抑えて真円度を保ち易くしつつも、第２層複合撚線の本撚りピッチを第１層複合撚線の本撚りピッチよりも大きくすることで、第１層複合撚線を第２層複合撚線によって強く締め付け過ぎず、第２層複合撚線と第１層複合撚線との隙間を適度に確保して毛細管現象を利用した半田浸透を行い易くすることができる。

さらに、本発明の絶縁電線は、上記のいずれか１つに記載の複合撚線導体と、前記複合撚線導体に設けられる絶縁性の被覆部と、を備えることを特徴とする。

本発明の絶縁電線によれば、複合撚線導体の扁平率が向上することから、被覆部の肉厚の均一化を図り、最小肉厚を確保し易くした絶縁電線を提供することができる。

本発明によれば、扁平率を向上させ、最小肉厚を確保し易くすることができる複合撚線導体及びこれを備えた絶縁電線を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る複合撚線導体を含む絶縁電線の一例を示す斜視図である。図１に示した複合撚線導体を模式的に示す断面図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示している。本実施形態に係る複合撚線導体の撚り方向を示す図である。絶縁電線の断面を示す図であり、（ａ）は全ての撚り方向が同一方向とされたときの絶縁電線の断面を示し、（ｂ）は図２及び図３に示した第１の例に係る絶縁電線の断面を示している。第１実施形態の実施例及び比較例に係る絶縁電線の詳細を示す図である。第２実施形態に係る絶縁電線の断面を示す図である。第２実施形態の実施例及び比較例に係る絶縁電線の詳細を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。

図１は、本発明の第１実施形態に係る複合撚線導体を含む絶縁電線の一例を示す斜視図であり、図２は、図１に示した複合撚線導体を模式的に示す断面図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示している。図１に示すように、複合撚線導体１０と、複合撚線導体１０上に設けられる絶縁性の被覆部２０とから構成されている。

複合撚線導体１０は、導電性の金属素線１２が複数本下撚りされて形成された集合撚線１１を複数本備えた構成となっている。ここで、本実施形態における集合撚線１１は、例えば伸び率２％以上となるアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属素線１２を１９本撚り合わせることにより構成されている。金属素線１２の径は例えば０．３２ｍｍとなる。このような金属素線１２を撚り合わせて集合撚線１１を構成する際の撚りを下撚りという。

本実施形態において複合撚線導体１０は、中心集合撚線１１ａと、第１層複合撚線１１ｂと、第２層複合撚線１１ｃとの３層構造となっている。中心集合撚線１１ａは、最も断面中心側に位置する集合撚線１１である。第１層複合撚線１１ｂは、中心集合撚線１１ａの周囲に重なって設けられる複数本の集合撚線１１が撚られて形成されたものである。第２層複合撚線１１ｃは、第１層複合撚線１１ｂの周囲に重なって設けられる複数本の集合撚線１１が撚られて形成されたものである。ここで、複数本の集合撚線１１から第１及び第２層複合撚線１１ｂ，１１ｃを形成する際の撚りを本撚りという。

本実施形態において、例えば第１層複合撚線１１ｂは６本の集合撚線１１が本撚りされて構成されており、第２層複合撚線１１ｃは１２本の集合撚線１１が本撚りされて構成されている。しかしながら、集合撚線１１の本数は上記に限られるものではなく、例えば、第１層複合撚線１１ｂは図１に示すように８本の集合撚線１１が本撚りされて構成されていてもよい。さらに、第２層複合撚線１１ｃも１２本に限らず、１８本等により構成されていてもよい。

加えて、本実施形態において複合撚線導体１０は以下のような撚り構成となっている。図３は、本実施形態に係る複合撚線導体１０の撚り方向を示す図である。

図３に示すように、第１の例（図２（ａ）の例）において、中心集合撚線１１ａはＳ撚りとされている。また、第２層複合撚線１１ｃについても、下撚り及び本撚りの双方でＳ撚りとされている。これに対して第１層複合撚線１１ｂは、下撚り及び本撚りの双方でＺ撚りとされている。すなわち、３層のうち、１層目と３層目とは同じ方向（第１方向）に下撚り及び本撚りされ、２層目がこの方向と反対となる方向（第２方向）に下撚り及び本撚りされている。

また、第２の例（図２（ｂ）の例）のように、中心集合撚線１１ａ、及び、第２層複合撚線１１ｃについて、下撚り及び本撚りの双方でＺ撚りとされ、第１層複合撚線１１ｂが下撚り及び本撚りの双方でＳ撚りとされていてもよい。

このような構成とすることにより、本実施形態に係る絶縁電線１は複合撚線導体１０が楕円状となり難いようになっている。図４は、絶縁電線の断面を示す図であり、（ａ）は全ての撚り方向が同一方向とされたときの絶縁電線の断面を示し、（ｂ）は図２及び図３に示した第１の例に係る絶縁電線の断面を示している。

図４（ａ）に示すように、中心集合撚線１１ａ、第１層複合撚線１１ｂ、及び第２層複合撚線１１ｃの下撚り及び本撚りの全ての撚り方向が同一方向である場合には、金属素線１２が他の金属素線１２間に入り易くなってしまい、撚り合わせ後の導体形状が扁平を起こしている。

これに対して、本実施形態では、中心集合撚線１１ａを構成する金属素線１２及び第２層複合撚線１１ｃの集合撚線１１を構成する金属素線１２は、第１層複合撚線１１ｂの金属素線１２間に入り難くなる。この結果、図４（ｂ）に示すように、撚り合わせ後の導体形状が扁平を起こし難く、断面視して真円に近いものとすることができる。

さらに、本実施形態において第１層複合撚線１１ｂを構成する集合撚線１１の下撚りピッチは、中心集合撚線１１ａ及び第２層複合撚線１１ｃを構成する集合撚線１１の下撚りピッチよりも大きくされていることが好ましい。

これにより、特に第２層複合撚線１１ｃの下撚りピッチを第１層複合撚線１１ｂの下撚りピッチより小さくすることで、外側から導体全体が締め付けられるようにでき、丸い形状を保ち易くすることができる。そのため、導体扁平が発生しづらくすることができるからである。

加えて、本実施形態において中心集合撚線１１ａ及び第２層複合撚線１１ｃを構成する集合撚線１１の下撚りピッチは、略同じ（誤差１１％以内）とされていることが好ましい。

これにより、（扁平対策のため、第１層複合撚線１１ｂを構成する集合撚線１１を異方向で撚っているが）中心集合撚線１１ａと第２層複合撚線１１ｃとは下撚り方向が同じであるため、ピッチを略同じとすることで、同じ下撚りの集合撚線を製造すればよく、製造効率を高めることができるからである。

次に、実施例と比較例とを説明する。図５は、第１実施形態の実施例及び比較例に係る絶縁電線の詳細を示す図である。

図５に示すように、実施例及び比較例の双方において、金属素線には径０．３２ｍｍとするアルミニウム合金を用いた。また、集合撚線は、上記金属素線を１９本だけ用い、下撚りした。このうち、中心集合撚線については、撚りピッチを３５ｍｍ以上４５ｍｍ以下とした。第１層複合撚線を構成する集合撚線については、撚りピッチを５０ｍｍ以上６０ｍｍ以下とした。第１層複合撚線については、上記の集合撚線を６本だけ用い、撚りピッチが５５ｍｍ以上７０ｍｍ以下となるように本撚りを行った。さらに、第２層複合撚線を構成する集合撚線については、撚りピッチを３５ｍｍ以上４５ｍｍ以下とした。第２層複合撚線については、上記の集合撚線を１２本だけ用い、撚りピッチが８５ｍｍ以上１００ｍｍ以下となるように本撚りを行った。

また、実施例について中心集合撚線の下撚り方向、並びに、第２層複合撚線の下撚り及び本撚り方向をＳ方向とし、第１層複合撚線の下撚り及び本撚り方向をＺ方向とした。比較例については、各撚り方向の全てをＳ方向とした。

上記のようにして得られた実施例及び比較例に係る複合撚線導体（サイズ３０ｓｑ）に対して、押出成形により被覆部を設け、断面視したときの複合撚線導体の外形寸法について最小値Ｘと最大値Ｙとを測定した。そして、扁平率（％）＝Ｘ／Ｙ×１００なる式から扁平率を算出した。

図５に示すように、実施例に係る絶縁電線の扁平率は９８．２％となり、９５％以上の結果となった。すなわち、実施例に係る絶縁電線は複合撚線導体が真円に近く、良好な結果となった。

一方、比較例に係る絶縁電線の扁平率は９２．３％となり、９５％を下回る結果となった。すなわち、比較例に係る絶縁電線は複合撚線導体が楕円になってしまい、良好な結果とはいえなかった。

このようにして、第１実施形態に係る複合撚線導体１０によれば、中心集合撚線１１ａは第１方向に下撚りされており、第２層複合撚線１１ｃは第１方向に下撚り及び本撚りされているのに対し、第１層複合撚線１１ｂは、反対となる第２方向に下撚り及び本撚りされている。このため、中心集合撚線１１ａを構成する金属素線１２及び第２層複合撚線１１ｃの集合撚線を構成する金属素線１２は、第１層複合撚線１１ｂの金属素線１２間に入り難くなる。これにより、撚り合わせ後の導体形状が扁平を起こし難く、断面視して楕円状になり難くなる。従って、扁平率を向上させ、最小肉厚を確保し易くすることができる複合撚線導体１０を提供することができる。

また、特に第２層複合撚線１１ｃの下撚りピッチを第１層複合撚線１１ｂの下撚りピッチより小さくすることで、外側から導体全体が締め付けられるようにでき、丸い形状を保ち易くすることができる。そのため、導体扁平が発生しづらくすることができる。

また、（扁平対策のため、第１層複合撚線１１ｂを構成する集合撚線１１を異方向で撚っているが）中心集合撚線１１ａと第２層複合撚線１１ｃとは下撚り方向が同じであるため、ピッチを略同じとすることで、同じ下撚りの集合撚線１１を製造すればよく、製造効率を高めることができる。

さらに、本実施形態に係る絶縁電線１によれば、複合撚線導体１０の扁平率が向上することから、被覆部２０の肉厚の均一化を図り、最小肉厚を確保し易くした絶縁電線１を提供することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る複合撚線導体１０及び絶縁電線１は、第１実施形態のものと同様であるが、一部構成が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。図６は、第２実施形態に係る絶縁電線１の断面を示す図である。

図４に示す第１実施形態の複合撚線導体１０において、第１層複合撚線１１ｂを構成する集合撚線１１の下撚りピッチは、中心集合撚線１１ａ及び第２層複合撚線１１ｃを構成する集合撚線１１の下撚りピッチよりも大きくされている。

これに対して、図６に示す第２実施形態の複合撚線導体１０において、中心集合撚線１１ａ、第１層複合撚線１１ｂを構成する集合撚線１１、及び第２層複合撚線１１ｃを構成する集合撚線１１は、それぞれの下撚りピッチが略同じとされている。

加えて、第２実施形態に係る複合撚線導体１０は、第２層複合撚線１１ｃの本撚りピッチが第１層複合撚線１１ｂの本撚りピッチよりも大きくされている。

次に、実施例と比較例とを説明する。図７は、第２実施形態の実施例及び比較例に係る絶縁電線の詳細を示す図である。なお、図７において比較例１は第１実施形態に相当するものである。

図７に示すように、実施例及び比較例１，２において、金属素線には径０．３２ｍｍとするアルミニウム合金を用いた。また、集合撚線は、上記金属素線を４５本だけ用い、下撚りして作成した。第１層複合撚線については上記の集合撚線を６本だけ本撚りした。第２層複合撚線については上記の集合撚線を１２本だけ本撚りした。導体の計算断面積は６８．７６ｍｍ^２であり、導体外径は１１．８ｍｍとした。

また、実施例について中心集合撚線の下撚り方向、並びに、第２層複合撚線の下撚り及び本撚り方向をＳ方向とし、第１層複合撚線の下撚り及び本撚り方向をＺ方向とした。各集合撚線の下撚りピッチは５９ｍｍ以上６５ｍｍ以下とし、第１層複合撚線の本撚りピッチを１０２ｍｍ以上１２０ｍｍ以下とし、第２層複合撚線の本撚りピッチを１２１ｍｍ以上１３９ｍｍ以下とした。

比較例１については、中心集合撚線の下撚り方向、並びに、第２層複合撚線の下撚り及び本撚り方向をＳ方向とし、第１層複合撚線の下撚り及び本撚り方向をＺ方向とし、撚り方向については実施例と同じとした。ただし、中心集合撚線及び第１層複合撚線を構成する集合撚線の下撚りピッチは５９ｍｍ以上６５ｍｍ以下としたものの、第２層複合撚線を構成する集合撚線の下撚りピッチは４１ｍｍ以上４７ｍｍ以下とした。さらに、第１層複合撚線の本撚りピッチを１０２ｍｍ以上１２０ｍｍ以下とし、第２層複合撚線の本撚りピッチを９６ｍｍ以上１１４ｍｍ以下とした。

比較例２については、中心集合撚線の下撚り方向、第１層複合撚線の下撚り及び本撚り方向、並びに、第２層複合撚線の下撚り及び本撚り方向の全てをＳ方向とした。各集合撚線の下撚りピッチは５９ｍｍ以上６５ｍｍ以下とし、第１層複合撚線の本撚りピッチを１０２ｍｍ以上１２０ｍｍ以下とし、第２層複合撚線の本撚りピッチを１２１ｍｍ以上１３９ｍｍ以下とした。すなわち、撚りピッチは実施例と同じとした。

上記のようにして得られた実施例及び比較例に係る複合撚線導体（サイズ７０ｓｑ）に対して、押出成形により被覆部を設け、断面視したときの複合撚線導体の外形寸法について最小値Ｘと最大値Ｙとを測定した。そして、扁平率（％）＝Ｘ／Ｙ×１００なる式から扁平率を算出した。

図７に示すように、実施例に係る絶縁電線の扁平率は９５．９％となり、９５％以上の結果となった。また、比較例１に係る絶縁電線についても扁平率は９５．１％となり、９５％以上の結果となった。すなわち、実施例及び比較例１に係る絶縁電線は複合撚線導体が真円に近く、良好な結果となった。

一方、比較例２に係る絶縁電線の扁平率は９２．７％となり、９５％を下回る結果となった。すなわち、比較例２に係る絶縁電線は複合撚線導体が楕円になってしまい、良好な結果とはいえなかった。

加えて、実施例に係る絶縁電線の半田浸透量（複合撚線導体の外周側から中心側への半田の浸透距離）は４．００ｍｍ以上６．５０ｍｍ以下であった。すなわち、半田が複合撚線導体の中心側に良好に浸透していることがわかった。

これに対して、比較例１に係る絶縁電線の半田浸透量は３．１１ｍｍ以上４．６９ｍｍ以下であり、比較例２に係る絶縁電線の半田浸透量は２．９８ｍｍ以上４．１９ｍｍ以下であった。すなわち、半田が複合撚線導体の中心側に浸透し難くなることがわかった。

なお、図６と図４とに示すように、実施例に係る絶縁電線の第１層複合撚線と第２層複合撚線との隙間は広く（多く）、比較例１に係る絶縁電線の第１層複合撚線と第２層複合撚線との隙間は狭く（少なく）なった。比較例２についても隙間は狭く（少なく）なった。

このようにして、第２実施形態に係る複合撚線導体１０によれば、第１実施形態と同様に、扁平率を向上させ、最小肉厚を確保し易くすることができる複合撚線導体１０を提供することができる。

また、第２実施形態に係る絶縁電線１についても第１実施形態と同様に、被覆部２０の肉厚の均一化を図り、最小肉厚を確保し易くした絶縁電線１を提供することができる。

さらに、第２実施形態によれば、それぞれの下撚りピッチが略同じとされているため、いずれかの下撚りピッチが大きいことによる撚り解きを抑えて真円度を保ち易くしつつも、第２層複合撚線１１ｃの本撚りピッチを第１層複合撚線１１ｂの本撚りピッチよりも大きくすることで、第１層複合撚線１１ｂを第２層複合撚線１１ｃによって強く締め付け過ぎず、第２層複合撚線１１ｃと第１層複合撚線１１ｂとの隙間を適度に確保して毛細管現象を利用した半田浸透を行い易くすることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、本実施形態に係る複合撚線導体１０は３層構造であるが、これに限らず、４層以上の構造とされていてもよい。この場合、４層目は、３層目である第２層複合撚線１１ｃの下撚り及び本撚り方向と反対となる方向に、下撚り及び本撚りされることが好ましい。さらに、５層目以上についても同様に、１つ下の層の下撚り及び本撚り方向と反対となる方向に、下撚り及び本撚りされることが好ましい。

加えて、本実施形態において各集合撚線１１を構成する金属素線１２の本数は全て同じであるが、これに限らず、各集合撚線１１を構成する金属素線１２の本数は一部異なっていてもよい。加えて、用いられる金属素線１２の径や素材についても、一部異なっていてもよい。

１：絶縁電線
１０：複合撚線導体
１１：集合撚線
１１ａ：中心集合撚線
１１ｂ：第１層複合撚線
１１ｃ：第２層複合撚線
１２：金属素線
２０：被覆部

Claims

導電性の金属素線が複数本下撚りされて形成された集合撚線を複数本備えた複合撚線導体であって、
最も断面中心側に位置する集合撚線である中心集合撚線と、
前記中心集合撚線の周囲に重なって設けられる複数本の集合撚線が本撚りして形成された第１層複合撚線と、
前記第１層複合撚線の周囲に重なって設けられる複数本の集合撚線が本撚りして形成された第２層複合撚線と、を備え、
前記中心集合撚線は、第１方向に下撚りされており、
前記第１層複合撚線は、前記第１方向と反対となる第２方向に下撚り及び本撚りされており、
前記第２層複合撚線は、前記第１方向に下撚り及び本撚りされている
ことを特徴とする複合撚線導体。
前記第１層複合撚線を構成する集合撚線の下撚りピッチは、前記中心集合撚線及び前記第２層複合撚線を構成する集合撚線の下撚りピッチよりも大きくされている
ことを特徴とする請求項１に記載の複合撚線導体。
前記中心集合撚線及び前記第２層複合撚線を構成する集合撚線の下撚りピッチは、略同じとされている
ことを特徴とする請求項２に記載の複合撚線導体。
前記中心集合撚線、前記第１層複合撚線を構成する集合撚線、及び前記第２層複合撚線を構成する集合撚線は、それぞれの下撚りピッチが略同じとされ、
前記第２層複合撚線の本撚りピッチは、前記第１層複合撚線の本撚りピッチよりも大きくされている
ことを特徴とする請求項１に記載の複合撚線導体。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複合撚線導体と、
前記複合撚線導体に設けられる絶縁性の被覆部と、
を備えることを特徴とする絶縁電線。