CN111373492B - 电线导体、包覆电线、线束 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够兼顾柔软性和节省空间性的电线导体、以及具备这样的电线导体的包覆电线和线束。电线导体(10)由将多个线材(1)绞合而成的绞线构成,与绞线的轴线方向交叉的截面具有呈扁平形状的扁平部。将扁平部中的导体截面积设为smm2,并将扁平部的截面中未被线材占据的空隙的比例即空隙率设为v%,导体截面积和空隙率满足v>0.29s+2.0的关系。另外,包覆电线具有这样的电线导体(10)和包覆电线导体(10)的外周的绝缘体。而且,线束包含这样的包覆电线。
Description
技术领域
本发明涉及电线导体、包覆电线、线束,更详细而言,涉及由绞线构成的电线导体、及在这种电线导体的外周具有绝缘体的包覆电线、以及包含这种包覆电线的线束。
背景技术
使用扁平状导体构成的扁平电缆是公知的。通过使用扁平电缆,与使用具备截面呈大致圆形的导体的普通电线的情况相比,能够减小在布线时所占的空间。
在现有普通的扁平电缆中,如专利文献1等所记载的那样,经常使用扁平导体作为导体。扁平导体是将金属的单线成形为截面四边形而成的导体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-130739号公报
发明内容
发明所要解决的课题
由金属的单线构成的扁平导体在沿着扁平的截面的高度(厚度)方向的方向上具有较高的柔软性,容易进行弯折。但是,在沿着扁平的截面的宽度方向的方向上柔软性较低,从而较硬,因此难以进行弯折。这样,具有由金属的单线构成的扁平导体的扁平电缆难以在特定的方向上弯折,导致布线时的作业性变低。
本发明的课题在于,提供一种能够兼顾柔软性和节省空间性的电线导体、以及具备这样的电线导体的包覆电线和线束。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述问题,本发明所涉及的电线导体为如下的导体:由将多个线材绞合而成的绞线构成,与所述绞线的轴线方向交叉的截面具有呈扁平形状的扁平部,将所述扁平部中的导体截面积设为smm2,并将所述扁平部的截面中未被所述线材占据的空隙的比例即空隙率设为v%,所述导体截面积与所述空隙率满足v>0.29s+2.0的关系。
在此,所述导体截面积和所述空隙率满足v≥0.29s+2.5的关系为宜。
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的面向外周的部位,比在所述扁平部的中央部小为宜。另外,所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的面向外周的部位,为在所述扁平部的中央部的65%以下为宜。并且,所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的面向外周的部位为20%以下为宜。
所述电线导体在所述扁平部的截面中具有能够收容一根以上所述线材的连续的空隙为宜。
所述扁平部的截面具有沿着所述扁平形状的宽度方向相互平行的对边为宜。在这种情况下,所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的所述相互平行的对边的端部,比在所述扁平部的中央部小为宜。
所述扁平部的所述扁平形状的宽度方向的长度为与所述宽度方向交叉的高度方向的长度的3倍以上为宜。
所述扁平部的截面为四边形为宜。另外,所述扁平部的截面为长方形为宜。
所述电线导体在轴线方向上连续地具有所述扁平部和扁平度比所述扁平部低的低扁平部为宜。
构成所述绞线的线材为50根以上为宜。
所述绞线由铜或铜合金构成,并具有100mm2以上的导体截面积,或者由铝或铝合金构成,并具有130mm2以上的导体截面积为宜。
所述电线导体在所述扁平部处,从相互对置的第一方向及第二方向和与该第一方向及第二方向交叉而相互对置的第三方向及第四方向轧制所述绞线为宜。
本发明所涉及的包覆电线具有如上所述的电线导体和包覆所述电线导体的外周的绝缘体。
本发明所涉及的线束包含如上所述的包覆电线而成。
在此,线束包含多个如上所述的包覆电线,该多个包覆电线沿着所述电线导体的所述宽度方向以及与该宽度方向交叉的高度方向中的至少一个方向排列为宜。在这种情况下,所述线束具有介于所述多个包覆电线之间的散热片以及与所述多个包覆电线共同接触的散热片中的至少一者为宜。
另外,所述多个包覆电线至少沿着所述高度方向排列为宜。在这种情况下,在沿着所述高度方向排列的所述多个包覆电线之间夹设有由散热材料构成的夹设片,而且,设置有将多个所述夹设片相互连结并由散热材料构成的连结件为宜。
或者,所述多个包覆电线至少沿着所述宽度方向排列,所述绝缘体由绝缘性膜构成,将沿着所述宽度方向排列的所述电线导体的组一并从高度方向两侧夹入而进行熔敷或粘接,所述电线导体的组通过所述绝缘性膜或粘接剂而在彼此之间绝缘为宜。
另外,线束包括大截面包覆电线和导体截面积比所述大截面包覆电线小的多个小截面包覆电线,以作为如上所述的包覆电线,所述小截面包覆电线的组的高度彼此一致,并在沿着所述宽度方向排列的状态下,与所述大截面包覆电线沿着所述高度方向层叠为宜。
所述线束沿着柱状部件的外周配置为宜。或者,所述线束收容在沿着长度方向具有开口的中空的管状部件的中空部内为宜。
另外,或者,所述线束配置于汽车的地板下并构成电源干线为宜。或者,所述线束构成汽车的顶棚或地板为宜。在这些情况下,所述线束包含多个如上所述的包覆电线,该多个包覆电线至少沿着所述电线导体的宽度方向排列,并且与该宽度方向交叉的高度方向的尺寸一致,在所述汽车的内饰材料和吸音材料之间,以使所述宽度方向沿着所述内饰材料和吸音材料的面的方式配置为宜。
所述线束包括第一包覆电线和第二包覆电线,所述第一包覆电线为所述电线导体由铝或铝合金构成的如上所述的包覆电线,所述第二包覆电线为电线导体由铜或铜合金构成,并与所述第一包覆电线的电线导体相比扁平度低且导体截面积小的包覆电线为宜。在这种情况下,所述第二包覆电线的导体截面积为0.13mm2以下为宜。
发明效果
上述发明所涉及的电线导体不是由单线构成,而是由绞线构成,所以具有较高的柔软性。并且,通过具备具有扁平形状的截面的扁平部,与截面大致圆形的普通电线导体相比,能够削减作为电线进行布线时所需的空间。另外,在增大导体截面积时,如果扩大扁平形状的宽度方向,则能够将高度方向的尺寸抑制得较小,因此能够在维持节省空间性的状态下实现大截面积化。
并且,在上述发明所涉及的电线导体中,通过使扁平部的空隙率(v%)比通过与导体截面积(smm2)之间的关系而规定的0.29s+2.0这一下限大,即使截面变得扁平,也容易保持特别高的柔软性。其结果,成为具有特别高的布线的自由度的电线导体。通过如上述那样确保大的空隙率,还能够抑制由于对电线导体进行高压缩而有可能在外周部产生的尖锐的突起(毛刺)的产生。
在此,在导体截面积和空隙率满足v≥0.29s+2.5的关系的情况下,容易将电线导体的柔软性保持得特别高。也容易抑制毛刺的产生。
在扁平部的截面中的线材的相对于圆形的变形率在扁平部的面向外周的部位,比在扁平部的中央部小的情况下,防止了为了将绞线成形为截面扁平,而使位于绞线的外周部的线材集中变形,从而受到由变形引起的大负荷的情况。另外,防止了由于线材的变形,而在电线导体的外周部形成毛刺等凹凸结构的情况。
在扁平部的截面中的线材的相对于圆形的变形率在扁平部的面向外周的部位,为在扁平部的中央部的65%以下的情况下,能够特别高地获得如上述那样的、防止向绞线的外周部的变形和负荷的集中以及电线导体的表面上的凹凸结构的形成的效果。
即使在扁平部的截面中的线材的相对于圆形的变形率在扁平部的面向外周的部位为20%以下的情况下,也能够特别高地获得如上述那样的、防止向电线导体的外周部的变形和负荷的集中以及电线导体的表面上的凹凸结构的形成的效果。
在电线导体在扁平部的截面中具有能够收容一根以上的线材的连续的空隙的情况下,利用线材向这样的空隙的移动,电线导体能够柔软地弯曲,因此,将电线导体的柔软性保持得较高的效果特别优异。
在扁平部的截面具有沿着扁平形状的宽度方向相互平行的对边的情况下,容易在所布线的电线的高度(厚度)方向外侧确保较大的空间,从而能够实现高的节省空间性。特别是在重叠布线多个电线时,不易产生无用的空间。
在这种情况下,在扁平部的截面中的线材的相对于圆形的变形率在扁平部的相互平行的对边的端部,比在扁平部的中央部小的情况下,能够防止电线导体向端部的变形和负荷的集中。另外,毛刺等凹凸结构具有容易形成在电线导体的外周部中的相互平行的对边的端部的倾向,但通过将该端部处的线材的变形率抑制得较小,能够有效地防止端部处的毛刺等凹凸结构的形成。
另外,在扁平部的扁平形状的宽度方向的长度为与宽度方向交叉的高度方向的长度的3倍以上的情况下,在电线导体中,能够兼顾柔软性的确保和由高度方向相对于宽度方向的尺寸的减小带来的高度方向上的较高的节省空间性。
另外,在扁平部的截面为四边形的情况下,能够在将多个电线排列或重叠时,减小在电线彼此之间产生的无用的空间,从而高密度地集成电线。
而且,在扁平部的截面为长方形的情况下,在将多个电线排列或重叠时,能够特别地减小在电线彼此之间产生的无用的空间,从而节省空间性特别优异。
在电线导体在轴线方向上连续地具有扁平部和扁平度比扁平部低的低扁平部的情况下,能够不依赖于接合等,沿着电线导体的轴线方向将扁平度不同的部位设置在一根电线导体中,从而能够同时利用扁平度不同的各部分的特性。例如,通过在电线导体的中央部设置扁平部,并在其两端设置截面呈大致圆形的低扁平部,能够兼顾中央部处的节省空间性和端部处的端子等部件的安装的便利性。
在构成绞线的线材为50根以上的情况下,即使不使各线材大幅变形,也由于线材的相对配置的变更,从而在线材间残留有大的空隙,并且容易将绞线成形为截面扁平。因此,在电线导体中,容易兼顾节省空间性和柔软性。
在绞线由铜或铜合金构成,并具有100mm2以上的导体截面积,或者由铝或铝合金构成,并具有130mm2以上的导体截面积的情况下,能够特别有效地利用由采取截面扁平形状带来的节省空间性和柔软性的兼顾的效果。在如100mm2以上或130mm2以上这样的大截面积的电线导体中,在截面呈大致圆形的情况下,由于其直径的大小,需要大的配置空间,并且对弯曲的排斥力变大。但是,即使在这种大截面积的电线导体中,通过将截面形成为扁平形状,也能够实现节省空间化,并且特别是在高度方向上的弯曲中,能够得到较高的柔软性。
并且,在扁平部中,从相互对置的第一方向及第二方向和与该第一方向及第二方向交叉并相互对置的第三方向及第四方向对绞线进行轧制的情况下,电线导体容易成为接近截面呈四边形的导体,从而成为节省空间性优异的电线导体。
由于本发明所涉及的包覆电线具有如上所述的电线导体,因此能够兼顾由电线导体的绞线结构实现的柔软性和由扁平形状实现的节省空间性。因此,以排列或重叠多根包覆电线来进行布线的情况为代表,能够在具有高自由度并且削减空间的同时,进行布线。
另外,由于电线导体的外周面沿着扁平形状的宽度方向成为平坦的面,因此容易在电线导体的外周的各部分以均匀的厚度形成绝缘体。因此,在电线导体的外周的各部,容易确保从绝缘体的耐磨损性等观点出发所要求的最小壁厚。而且,由于绝缘体的外周面也平坦地形成,因此即使包覆电线与外部的物体接触,也容易以其平坦的整个面发生接触,从而能够使因接触而产生的载荷分散到较大的面积。其结果,在绝缘体中,可得到较高的耐磨损性。
本发明所涉及的线束包含如上所述的具有扁平形状的电线导体的包覆电线,因此柔软性和节省空间性优异,能够在汽车内等有限的空间中,适当地用作配线材料。
在此,在线束包含多个如上所述的包覆电线,并且该多个包覆电线沿着电线导体的宽度方向以及与该宽度方向交叉的高度方向中的至少一个方向排列的情况下,能够将上述多个包覆电线之间的空隙抑制得较小而构成线束,因此能够实现特别高的节省空间性。
在这种情况下,根据线束具有介于多个包覆电线之间的散热片和与多个包覆电线共同接触的散热片中的至少一者的结构,即使利用由扁平形状实现的节省空间性,使多个包覆电线相互接近而高密度地配置,也能够将由通电时的发热带来的影响抑制得较小。
另外,在多个包覆电线至少沿着高度方向排列的情况下,利用包覆电线在高度方向上的排列,能够将细长的间隙等各种狭窄的空间有效地用于包覆电线的布线。
在这种情况下,在沿着高度方向排列的多个包覆电线之间夹设有由散热材料构成的夹设片,而且,设置有将多个夹设片相互连结并由散热材料构成的连结件的情况下,多个包覆电线使扁平的宽面彼此对置,相互邻接,从而难以使通电时产生的热量散发到包覆电线的排列体的外部,但通过设置夹设片,变得易于有效地使通电时产生的热量散发到外部。此外,通过设置连结多个夹设片的连结件,能够更有效地散发热量。
或者,在多个包覆电线至少沿着宽度方向排列,绝缘体由绝缘性膜构成,将沿着宽度方向排列的电线导体的组一并从高度方向两侧夹入而进行熔敷或粘接,电线导体的组通过绝缘性膜或粘接剂而在彼此之间绝缘的情况下,能够在将具有扁平部的电线导体在宽度方向上排列多个的状态下,简便地相对于各电线导体形成绝缘包覆层,由此构成线束。另外,与各电线导体单独地被绝缘体覆盖的情况相比,能够减小绝缘包覆层所占的厚度,另外,能够排除相邻的绝缘包覆层之间的空隙的形成,因此能够提高线束的节省空间性。
另外,在线束包括大截面包覆电线和导体截面积比大截面包覆电线小的多个小截面包覆电线,以作为如上所述的包覆电线,小截面包覆电线的组的高度彼此一致,并在沿着宽度方向排列的状态下,与大截面包覆电线沿着高度方向层叠的情况下,能够利用大截面包覆电线的外周的宽面稳定地保持小截面包覆电线的组,从而能够构成节省空间性优异的线束。
在线束沿着柱状部件的外周配置的情况,或者线束被收容在沿着长度方向具有开口的中空的管状部件的中空部内的情况下,能够将构成汽车的车身等的柱状部件或管状部件用于线束的支承,有效地削减线束的布线空间。
另外,在线束配置于汽车的地板下并构成电源干线的情况下,与现有普通的使用铜板的电源干线相比,能够提高生产率,并且能够抑制由发动机振动等引起的疲劳破坏的发生。
或者,在线束构成汽车的顶棚或地板的情况下,在汽车内,能够没有特别浪费地活用空间而确保布线路径,并且即使在流过大电流的情况下也能够实现较高的散热性。另外,根据包覆电线的配置,能够构成各种各样的形状的顶棚面或地板面。
在这些情况下,根据线束包含多个如上所述的包覆电线,该多个包覆电线至少沿着电线导体的宽度方向排列,并且与该宽度方向交叉的高度方向的尺寸一致,在汽车的内饰材料和吸音材料之间,以使宽度方向沿着内饰材料和吸音材料的面的方式配置的结构,能够在将内饰材料和吸音材料之间的距离抑制得较小的同时,将内饰材料和吸音材料之间的空间有效地用于线束的布线。此时,通过使多个包覆电线的高度一致,从而包覆电线的凹凸结构不易对内饰材料的表面形状或吸音材料的吸音性能造成影响。
并且,在线束包括第一包覆电线和第二包覆电线,第一包覆电线为电线导体由铝或铝合金构成的如上所述的包覆电线,第二包覆电线为电线导体由铜或铜合金构成,与第一包覆电线的电线导体相比,扁平度低且导体截面积小的包覆电线的情况下,能够兼顾对于因铝或铝合金的导电率的降低而容易成为大截面积的第一包覆电线的节省空间化、以及第二包覆电线中的铜或铜合金所具有的高导电率等特性的利用。
在这种情况下,如果第二包覆电线的导体截面积为0.13mm2以下,则作为线束整体,容易确保较高的节省空间性。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的电线导体的立体图。
图2是上述电线导体的剖视图。
图3是说明原料绞线的轧制的剖视图。
图4是表示电线导体的各种截面形状的图,(a)~(d)分别表示不同的形态。在(b)~(d)中省略了线材。
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的线束中的包覆电线的排列的例子的剖视图。(a)表示在宽度方向上排列包覆电线的情况,(b)表示在高度方向上排列包覆电线的情况。
图6是表示包覆电线的排列的其他例的剖视图。(a)~(c)均是在大截面包覆电线上层叠有多个小截面包覆电线,并且小截面包覆电线的导体截面积分别不同。
图7是表示在宽度方向上排列包覆电线的情况下的其他形态的剖视图。
图8是表示线束的布线结构的例子的图,(a)表示利用圆柱状部件的布线结构,(b)表示利用截面呈“コ”字的管状部件的布线结构。
图9将拍摄包覆电线的截面所得的照片与空隙率一起表示。(a)~(c)是导体截面积为60mm2的情况,(d)~(f)是导体截面积为15mm2的情况,压缩率分别依次变高。
图10是表示导体截面积与空隙率之间的关系的图。圆圈标记表示没有产生毛刺的情况,四方标记表示产生了毛刺的情况。在图中也组合表示了近似直线。
图11是将线材的变形率的评价所使用的包覆电线的截面的照片与评价所采用的区域一起表示的图。(a)表示轧制前的原料绞线(导体截面积为60mm2)。(b)~(e)表示轧制后的电线导体,导体截面积在(b)、(c)中为60mm2,在(d)中为30mm2,在(e)中为15mm2。在(b)和(c)中,压缩率不同。
图12是与包覆电线的升温相关的模拟的结果。
图13为耐磨损性的评价所使用的试样的截面照片,(a)~(c)分别表示试样1~3。
具体实施方式
以下,利用附图,对本发明的一个实施方式所涉及的电线导体和包覆电线、以及线束进行详细说明。用绝缘体包覆本发明的一个实施方式所涉及的电线导体的外周所得的部件相当于本发明的一个实施方式所涉及的包覆电线。并且,将包括本发明的一个实施方式所涉及的包覆电线在内的多个包覆电线集成在一起所得的部件相当于本发明的一个实施方式所涉及的线束。
[电线导体]
图1中用立体图表示本发明的一个实施方式所涉及的电线导体10的外观。另外,图2表示与电线导体10的轴线方向(长度方向)垂直地交叉的截面。
(1)电线导体的截面形状
电线导体10构成为将多个线材1相互绞合而成的绞线。电线导体10在沿着轴线方向的至少一部分具有扁平的外形。即,具有与电线导体10的轴线方向垂直地交叉的截面为扁平形状的扁平部。在本实施方式中,电线导体10的轴线方向整个区域为这样的扁平部。
这里,电线导体10的截面具有扁平形状是指如下状态:与构成截面的边平行地横穿截面并将截面整体包含在范围内的直线当中的、最长的直线的长度即宽度W大于与该直线正交并将截面整体包含在范围内的直线的长度即高度H。在图2所示的本实施方式所涉及的电线导体10的截面以及图4所示的各形态的电线导体的截面中,宽度W比高度H大。
电线导体10的截面只要具有扁平形状,则可以由任意具体的形状构成,在本实施方式中,电线导体10的截面具有沿着扁平形状的宽度W的方向(宽度方向x)相互平行的对边11、12。即,能够与构成电线导体10的截面的外侧的线材1外切,并与宽度方向x平行地画出两条直线11、12。另外,在本说明书中,关于电线导体10的形状,在表示平行、垂直等线或面的关系的概念中,包括大致±15°左右的角度的偏移、角部被倒角的R形状等相对于几何学的概念的误差。另外,在边、直线、平面等概念中,也包括相对于几何学的直线或平面具有大致15°左右的角度的曲线或曲面。
在本实施方式中,电线导体10的截面由长方形构成。在图中,为了易于理解,减少了构成电线导体10的线材1的根数而示出。
本实施方式所涉及的电线导体10由于截面具有扁平形状,所以与具有相同的导体截面积的截面呈大致圆形的电线导体相比,在以包覆电线等形式进行布线时,能够减小布线所需的空间。即,能够减小在某个电线的周围不能配置其他电线或其他部件的空间。特别是,能够减小电线沿着高度方向y所占的空间,从而容易实现节省空间化。其结果,容易在高度方向上下(±y方向)的电线的外侧的空间配置其他电线或其他部件。例如,在以沿着布线面的方式对电线进行布线时,如果使电线的扁平面、即与宽度方向x平行的面沿着布线面,则容易在电线的上方(隔着电线与布线面对置的方向)确保空间。而且,在想要增大电线导体10的导体截面积的情况下,通过在减小高度H的状态下增大宽度W,也能够维持高度方向y上的节省空间性。
其中,在电线导体10于截面中具有与宽度方向x平行的对边11、12的情况下,能够在所布线的电线的高度方向上下(±y方向)确保大的空间,从而节省空间性优异。特别是在以将其他电线重叠于一根电线的上方的方式集成多个电线时,能够减小沿着高度方向y产生于多个电线之间的间隙。另外,所谓集成多个电线,包括利用绝缘材料等将多个电线汇集成一体的形态的情况以及使独立的多个电线接近配置的情况这两者。
而且,在电线导体10具有长方形的截面的情况下,能够在电线导体10的上下(±y方向)及侧方(x方向)确保较宽的空间,从而能够进一步提高节省空间性。特别地,当以在一根电线的上方重叠其他的电线并且在一根电线的侧方排列其他电线的方式集成多个电线时,能够减小沿着高度方向y以及宽度方向x产生于多个电线之间的间隙。
如上所述,本实施方式所涉及的电线导体10由绞合多个线材1而成的绞线构成,该绞线具有扁平的外形。因此,电线导体10在各方向上具有较高的柔软性。如专利文献1所示的扁平导体虽然在扁平形状的高度方向上显示出一定程度的柔软性,但宽度方向的柔软性较低,从而在宽度方向上较硬而难以弯曲。与此相对,由绞线构成的本实施方式所涉及的电线导体10不仅在高度方向y上具有较高的柔软性,而且在宽度方向x上也具有较高的柔软性,从而容易弯曲。
这样,本实施方式所涉及的电线导体10兼顾了基于柔软性的布线的自由度和节省空间性。例如,在汽车中,由于近年来的高功能化,所设置的电线、部件的数量增加。另外,在电动汽车等中,大电流化发展,电线直径也变粗。因此,能够布线各个电线的空间不断减少。但是,如果使用本实施方式所涉及的电线导体10,则通过利用省空间性和柔软性,能够有效地利用小的空间来进行电线的布线。在集成多个电线的情况下,或者使用导体截面积大的电线的情况下,该效果尤其大。
到目前为止所说明的本实施方式中,电线导体10具有长方形的截面。但是,如上所述,电线导体10的截面只要是扁平形状,则可以具有任意形状。图4的(b)~(d)表示截面形状的其他例子。另外,在这些图中,省略了线材1,仅示出了截面的外形、即与电线导体整体的截面近似的外切图形。图4的(b)示出了椭圆形(在长方形的两端具有半圆的形状)的截面。并且,作为如上所述的长方形以外的四边形的截面,图4的(c)示出了梯形的截面,图4的(d)示出了平行四边形的截面。由于电线导体10具有四边形的截面,从而能够在高度方向y以及宽度方向x上以较小的间隙排列多个电线导体10,由此集成多个电线时的节省空间性优异。如上所述,该效果在截面形状为长方形的情况下尤为显著。
(2)电线导体的截面中的空隙
进一步地,本实施方式所涉及的电线导体10在扁平部的截面中,具有比与导体截面积相应的规定的下限值大的空隙率。电线导体10的截面中的空隙率被定义为在与电线导体10的轴线方向垂直地交叉的截面中,电线导体10整体所占的面积、即被作为电线导体10整体的轮廓所包围的区域的面积当中的未被线材1占据的空隙的面积的比例。导体截面积表示在电线导体10的截面中线材1所占的区域的面积。
电线导体10中为了确保充分的柔软性所需的空隙率取决于电线导体10的导体截面积。导体截面积越大,则越难以对电线导体10施加弯曲,为了确保柔软性,需要具有大的空隙率。如后面的实施例所示,在导体截面积与所要求的空隙率的大小之间存在线性关系。并且,在将电线导体10的截面中的空隙率设为v%,并将导体截面积设为smm2,满足以下的式(1)的关系的情况下,能够形成为具有充分的柔软性的电线导体10。
v>0.29s+2.0 (1)
如上所述,电线导体10通过其扁平形状的效果,在高度方向y和宽度方向x上均具有较高的柔软性,从而容易弯曲。在电线导体10的截面中,通过确保由上述式(1)规定的充分的空隙,在将电线导体10沿着高度方向y或宽度方向x弯曲时,通过利用电线导体10内的空隙进行的线材1的移动,电线导体10更加容易没有困难地弯曲,从而容易提高电线导体10的柔软性。
在本实施方式所涉及的电线导体10中,通过满足上述式(1)的关系,能够确保较高的柔软性,并且能够抑制在外周部形成尖锐的突起(毛刺)等不需要的凹凸结构的情况。如后文所述,在通过原料绞线10’的压缩等形成电线导体10时,越提高压缩率,电线导体10的截面中的空隙率变得越小,并且在外周部越容易形成毛刺等凹凸结构。换言之,可以说毛刺等凹凸结构少的电线导体10具有大的空隙率,并具有较高的柔软性。
从进一步提高电线导体10的柔软性的观点出发,空隙率满足下述的式(2)的关系为宜。
v≥0.29s+A (2)
在此,A是常数,A=2.5。进一步地,在式(2)中,若设为A=3.5,则能够得到柔软性特别高的电线导体。
在根据导体截面积(smm2),将优选的空隙率(v%)表示为数值时,大致如下所述。
·s≤15mm2:v≥6%,优选地,v≥8%
·15mm2<s≤30mm2:v≥11%,优选地,v≥12%
·30mm2<s≤50mm2:v≥16%,优选地,v≥18%
·50mm2<s≤60mm2:v≥19%,优选地,v≥21%
空隙率的上限不被特别限定,但从容易通过轧制等将电线导体10成形为扁平形状并且容易维持所形成的扁平形状的观点等出发,优选满足以下的式(3)。
v≤0.29s+B (3)
在此,B是常数,B=11。
在电线导体10的截面中,在各线材1之间的区域形成有小的空隙。上述定义的空隙率是这些小的空隙的合计面积在电线导体10的截面中所占的面积的比例,通过这些空隙的合计面积在电线导体10的截面中占规定以上的比例,从而提高电线导体10的柔软性,但除此以外,形成于各线材1之间的区域的空隙各自的面积的大小也有助于电线导体10的柔软性的提高。即,在电线导体10的截面中,与微小的空隙遍布分散的情况相比,具有一定程度的大小的空隙作为连续的区域而存在的情况对于电线导体10的柔软性的提高更为有效。具体而言,优选在电线导体10的截面具有能够收容一根以上、进一步能够收容两根以上、并且能够收容三根以上的线材1的连续的空隙。这是因为通过线材1移动到这样的大空隙,可辅助电线的柔软的弯曲。在此,作为需要判定能否收容于空隙的线材1,只要假定并使用具有与围绕着所关注的空隙的线材1或者构成电线导体10的任意线材1相同的截面积的截面呈圆形的线材即可。例如,在图4的(a)中,用标号v表示的空隙能够收容两根以上的线材。另外,如上所述,在电线导体10的截面没有形成具有能够收容线材1的大小和形状的连续的空隙的情况下,形成具有作为大小,换算成线材1的截面积为一根以上、进一步为两根以上以及三根以上的面积的连续的空隙为宜。
另外,针对电线导体10或者在其外周设置绝缘体21而成的包覆电线20,对通过进行切断或研磨等所得的截面进行拍照等,并进行实测,由此能够评价电线导体10以及空隙的面积。此时,为了使空隙的形状、面积不会因切断等操作而发生变化,也可以适当地在将电线导体10或包覆电线20包埋于透明树脂等后,进行切断等操作。为了制作能够准确地评价截面中的空隙的状态的试样,优选在用树脂进行包埋时,利用与电线导体10的扁平面相对应的平坦面,将电线导体10或包覆电线20载置于容器。另外,对于包埋后的试样,优选在距离切断面足够远的位置进行截面研磨,由此制成评价用试样。可以针对电线导体10的截面整体评价电线导体10及空隙的面积,也可以为了排除电线导体10的最外周部处的凹凸结构等的影响,在线材1的根数例如为50根以上等足够多的情况下,针对除了电线导体10的最外周部之外的区域评价电线导体10及空隙的面积,以代替截面整体的评价。
(3)各线材的截面形状
在本实施方式所涉及的电线导体10中,作为电线导体10整体的外形,如果截面为扁平形状,则构成电线导体10的各线材1的截面形状可以是任意的。通常的金属线材具有大致圆形的截面,在本实施方式中也能够应用这样的线材1。但是,多个线材1的至少一部分也可以具有扁平形状等从圆形偏离的截面。如后文所述,在轧制原料绞线10’而形成为扁平形状时,根据构成线材1的材料等,存在至少一部分的线材1变形为扁平形状的情况。
在本实施方式所涉及的电线导体10中,在与轴线方向垂直地交叉的截面中,在电线导体10的面向外周的外周部,与在位于外周部的内侧的中央部相比,线材1的变形率变小。图1、2示意性地示出了这样的线材1的变形率的分布。
这里,线材1的变形率是表示某一线材1具有从圆形偏离多少的截面的指标。对于实际上电线导体10中所含的某一线材1,在将横穿截面的最长直线的长度设为长径L,并将具有与该线材1的截面积相同的面积的圆的直径设为圆直径R时,能够将线材1的变形率D表示为如下。
D=(L-R)/R×100% (4)
可以测量实际的线材1的截面积来计算圆直径R,也可以在受到由轧制等引起的变形之前的线材1的直径已知的情况下,或者在同一电线导体10共存线材1没有发生变形的部位(后文作为低扁平部来说明)的情况下,采用这些未受到变形的线材1的直径作为圆直径R。另外,作为外周部的线材1,可以仅采用配置在电线导体10的最外周的线材1,作为中央部的线材1,可以仅采用配置在导体的中心的线材1。但是,从降低线材1的变形中的偏差等的影响的观点出发,优选将变形率估计为针对遍及一定程度的面积的区域中所含的多个线材1的平均值。例如,将被具有横跨电线导体10的宽度W的10~30%左右的长度的边的四边形或具有这样的长度的直径的圆包围的区域设定为包含电线导体10的最外周或中心,并将这些区域分别作为外周部及中央部而采用即可。
本实施方式所涉及的电线导体10具有扁平的截面形状,但在截面中,如果使位于电线导体10的上下方向(±y方向)的外周部的线材1变形为扁平,则与使中央部的线材1变形的情况相比,能够更效率地形成扁平的截面形状。但是,若如上述那样使外周部的线材1集中地变形,则负荷集中于外周部的线材1,线材1的物性在电线导体10的外周部和其内侧的区域中大不相同。另外,电线导体10的外周部的线材1、特别是位于电线导体10的最外周的线材1的形状规定电线导体10整体的轮廓形状,如果这些线材1大幅变形,则有可能给电线导体10的表面形状带来不必要的凹凸结构。作为这种凹凸结构,可举出在将原料绞线10’加工成扁平形状时可能形成的毛刺。毛刺特别容易形成在电线导体10的宽度方向端部(±x方向)。优选在电线导体10的外周部不形成毛刺,如上所述,毛刺等凹凸结构的减少也成为表示电线导体10的柔软性的高度的良好指标。
因此,在电线导体10中,如果使外周部的线材1的变形率小于中央部的线材1的变形率,则能够避免由变形引起的负荷集中于外周部的线材1的情况或在电线导体10的外周形成不需要的凹凸结构的情况。在本实施方式所涉及的电线导体10中,如上所述,确保了由式(1)规定的空隙率,利用线材1之间的空隙,线材1可采取各种各样的相对配置,因此即使不使各线材1的形状本身大幅变形,也能够利用线材1的相对配置来将电线导体10的截面成形为所期望的扁平形状。
从有效地避免位于电线导体10的外周部的线材1的变形和负荷的集中、电线导体10的表面上的不需要的凹凸结构的形成的观点出发,外周部的线材1的变形率相对于中央部的线材1的变形率的比(外周变形率比;外周部变形率/中央部变形率×100%)优选为70%以下,进一步优选为65%以下、50%以下、25%以下。另外,外周部的线材1的变形率的值优选为20%以下,进一步优选为10%以下、5%以下。外周部的线材1的变形率越小越为优选,没有特别地设置下限。
中央部的线材1的变形率没有特别限定,但从避免由过度变形引起的负荷向线材1的施加的观点出发,优选为50%以下,进一步优选为30%以下。另一方面,从在将外周部处的线材1的变形抑制得较小的同时,有效地实现电线导体10的截面向扁平形状的成形的观点出发,中央部的变形率优选为10%以上,进一步优选为20%以上。
在电线导体10的截面具有与宽度方向x平行的对边11、12的情况下,特别是在由长方形构成的情况下,优选在截面的宽度方向端部、即相互平行的对边11、12的两端部处,将线材1的变形率抑制得特别小。这是因为,在将电线导体10的截面成形为上述形状时,出于制作沿着宽度方向x的平行的对边11、12或接近直角的角结构的目的,宽度方向端部的变形率容易变高。另外,在端部处,在通过原料绞线10’的压缩等进行用于成形电线导体10的加工时,容易形成尖锐的毛刺。从避免这些现象的观点出发,在电线导体10的截面中,在外周部之中,尤其是端部的线材1的变形率优选为中央部的线材1的变形率的70%以下,进一步优选为50%以下、25%以下。并且,端部的线材1的变形率的值优选为20%以下,进一步优选为10%以下、5%以下。另外,在外周部之中,在端部和除了端部之外的部位、即与沿着宽度方向x的对边11、12的中途部相当的边部中,对线材1的变形率进行比较时,端部的变形率优选比边部的变形率小。即,优选为,从线材1的变形率较小的一方起,为端部、边部、中央部的顺序。
电线导体10中,线材1的根数越多,越将外周部的线材1的变形率抑制得比中央部小,同时容易维持由式(1)规定的那样的高空隙率,并且容易将截面成形为扁平形状。例如,如果线材1的根数为50根以上,则由于线材1的相互配置的多样性,容易实现这样的状态。另一方面,如果线材1的根数小于50根,则即使令外周部的线材1以与中央部的线材1相同的程度或比其大的变形率变形,从充分获得电线导体10的柔软性的观点出发,也优选确保由式(1)规定的空隙率。
(4)电线导体的材料及导体截面积
构成电线导体10的线材1可以由以金属材料为代表的任意的导电性材料构成。作为构成线材1的代表性材料,可以举出铜和铜合金、铝和铝合金。这些金属材料在容易构成绞线并实施轧制,进行形成扁平形状的加工,以及容易维持该扁平形状的方面,适合于构成本实施方式所涉及的电线导体10。作为构成电线导体10的线材1,可以使用全部由相同的材料形成的线材,也可以混合使用由不同的材料构成的多种线材1。
电线导体10的导体截面积只要根据所期望的导电率等任意地选择即可。如上所述,构成电线导体10的线材1的根数越多,越将外周部的线材1的变形率抑制得比中央部小,同时容易维持由式(1)规定的那样的高空隙率,并且容易将截面成形为扁平形状。导体截面积越大,越容易增多构成电线导体10的线材1的根数,所以容易在抑制外周部的线材1的变形,并且确保空隙率的同时,将电线导体10的截面成形为扁平形状。从该观点出发,导体截面积优选为5mm2以上,进一步优选为10mm2以上。
并且,导体截面积越大,越容易通过轧制等形成扁平形状,并且容易牢固地维持暂时形成的扁平形状。从这些观点出发,作为进一步优选的导体截面积,在构成电线导体10的线材1由铜或铜合金构成的情况下,可以例示出16mm2以上,另外,在由铝或铝合金构成的情况下,可以例示出40mm2以上。
而且,在导体截面积为100mm2以上这样的大的区域中,若电线导体的截面为大致圆形,则由于截面的圆的直径变大,所以布线需要大的空间,并且施加弯曲时的排斥力变大,从而难以确保足以布线的柔软性。但是,通过形成截面具有扁平形状的电线导体10,与导体截面积相同的截面呈大致圆形的电线导体相比,能够减小高度H。由此,能够削减电线导体10在高度方向y上所占的空间,并且将电线导体10在沿着高度方向y的方向上弯曲时的排斥力变小,容易确保布线所需的柔软性。通过将导体截面积大的电线导体10形成为截面呈扁平形状,还能够得到电线导体10的散热性提高的效果。从有效利用上述柔软性的确保等效果的观点出发,在电线导体10由铜或铜合金构成的情况下,导体截面积优选为100mm2以上。在电线导体10由铝或铝合金构成的情况下,导体截面积进一步优选为130mm2以上。这种导体截面积大的电线导体10例如可预期作为高输出的电动汽车中的电源供给线等的用途,由于需要布线于汽车内的有限空间,因此具有扁平的截面形状的电线导体10的节省空间性和柔软性变得有用。特别地,从车辆的轻量化的观点出发,由铝或铝合金构成导体截面积大的电线导体10是有效的,但由于铝或铝合金的导电率比铜或铜合金的导电率低,因此从确保必要的导电性的观点出发,需要130mm2以上这样的导体截面积特别大的电线导体10。
另外,作为构成电线导体10的各线材1的优选外径,可以例示出0.3~1.0mm。构成电线导体10的线材1的根数由电线导体10的导体截面积和所使用的线材1的外径规定。但是,线材1的根数越多,线材1越能够采取多种多样的相对配置,所以易于在确保由式(1)规定的那样的大空隙率的同时,还将电线导体10的外周部处的线材1的变形率抑制得较小,并且将电线导体10成形为截面呈扁平形状。从该观点出发,线材1的根数优选为50根以上,进一步优选为100根以上、500根以上。
(5)电线导体的纵横比
在电线导体10的截面中,扁平形状的纵横比(H∶W)只要考虑所期望的节省空间性等适当选择即可,可以例示出1∶2~1∶8左右。如果在该范围内,则能够将绞线没有困难地成形为扁平形状,并且能够确保较高的节省空间性。另外,在将电线导体10用于汽车内的配线的情况下等,作为优选的形态,可以例示出将高度H设为3mm以下的形态。
如后文所述,在对由截面呈大致圆形的普通绞线构成的原料绞线10’进行轧制而形成截面扁平的电线导体10时,伴随着轧制,线材1之间的空隙容易变小,特别是电线导体10的扁平形状的纵横比越大(与高度H相比宽度W越大),空隙率越容易变小。但是,例如,在纵横比(H∶W)为1∶3以上、即电线导体10的宽度W为高度H的3倍以上的情况下,如上所述,只要确保由式(1)规定的空隙率,在电线导体10中就容易兼顾较高的节省空间性和柔软性。
另外,通过将电线导体10形成为截面呈扁平形状,与截面呈大致圆形的情况相比,通过表面积增大的效果,能够提高电线导体10的散热性。其结果,即使流过相同的电流,在电线导体10的截面为扁平形状的情况下,与截面为圆形的情况相比,电线导体10的温度上升也较小。换言之,在规定了温度上升的上限值的情况下,电线导体10的截面为扁平形状的情况与为大致圆形的情况相比,能够在以较小的导体截面积将温度上升抑制在该上限值的范围内的同时,流过相同的电流量。电线导体10的纵横比越大,散热性提高的效果越高。例如,如后面的实施例所示,如果将纵横比设为1∶3以上,则即使为截面呈大致圆形的电线导体10的约90%的导体截面积,也能够将通电时的升温抑制为相同程度。进一步地,优选将纵横比设为1∶5以上。
(6)其他方式
至此,对电线导体10的轴线方向整个区域由具有扁平形状的截面的扁平部构成的结构进行了处理。但是,扁平部也可以仅占据电线导体10的轴线方向的一部分区域。即,可以例示出沿着电线导体10的轴线方向相互相邻地设置扁平部和扁平度比扁平部低(W/H的值小)的低扁平部的方式。在扁平部和低扁平部之间,所有的线材1一体地连续,作为电线导体10整体的截面形状不同。作为低扁平部,可以例示出扁平度实质上为1的截面呈大致圆形的结构。通过将扁平部和低扁平部连续地设置在一根电线导体10之中,能够获得不依赖于接合等,一并具备由各个部位带来的特性的电线导体10。
在低扁平部中,优选为,与由轧制等实现的电线导体10的扁平化的程度较低的情况对应地,与在扁平部中相比,线材1的变形率变小。特别地,在扁平度实质上为1的截面呈大致圆形的低扁平部中,优选为,线材1的截面也为大致圆形。
扁平部和低扁平部可以沿着电线导体10的轴线方向以任意的顺序配置,但作为优选的形态,可以例示出扁平部设置于轴线方向中央部,并在其两端设置截面呈大致圆形等的低扁平部的形态。在这种情况下,可以考虑将扁平部用于向狭小空间的布线,并且在两端的低扁平部安装端子等其他部件。于是,能够同时利用扁平部的节省空间性及柔软性和由低扁平部的圆形或接近于该圆形的截面形状带来的安装其他部件的便利性。而且,在扁平部中,也可以彼此相邻地设置扁平度不同的多个部位。
[电线导体的制造方法]
如图3所示,本实施方式所涉及的电线导体10可以通过对将多个线材1绞合成截面呈大致圆形所得的原料绞线10’进行轧制来形成。此时,通过从与原料绞线10’的轴线方向垂直的相互对置的第一方向和第二方向施加力F1、F2而对原料绞线10’进行压缩,能够得到将力F1、F2的施加方向作为高度方向y的扁平的电线导体10。
而且,除了从第一方向及第二方向施加的力F1、F2以外,还从与第一方向及第二方向交叉并相互对置的第三方向及第四方向对原料绞线10’施加力F3、F4,从而容易将所得到的电线导体10成形为截面呈四边形。特别地,通过从垂直于力F1、F2的方向施加力F3、F4,从而容易将所得到的电线导体10成形为截面呈长方形。在这些情况下,通过使力F1、F2大于力F3、F4,能够得到扁平度高(W/H的值大)的电线导体10。另外,力F1、F2和力F3、F4可以同时施加,但通过首先施加力F1、F2,之后,再次从与它们相同的方向施加力F1’、F2’,并且同时施加力F3、F4,能够得到扁平度高且良好地成形为截面呈四边形(特别是长方形)的电线导体10。在沿着电线导体10的轴线方向使扁平度变化的情况下,只要在沿着轴线方向的轧制的中途,变更施加的力即可。
向原料绞线10’的力的施加例如只要通过对置设置辊,并使原料绞线10’通过这些辊之间来进行即可。通过使用辊将原料绞线10’以沿着辊的旋转方向挤出的方式进行轧制,例如与使用拉丝模具通过拉拔来压缩原料绞线10’的情况、或者使用压力机将原料绞线10’以压扁的方式进行压缩的情况相比,不会对原料绞线10’施加大的负荷,从而容易使原料绞线10’整体的外形变形为扁平形状。另外,不是使载荷集中于与辊接触的原料绞线10’的外周部,而是容易对原料绞线10’整体均匀性高地施加载荷。其结果,通过使用辊对原料绞线10’进行轧制,与使用拉丝模具或压力机的情况相比,在所得到的截面扁平的电线导体10中,容易在线材1之间确保空隙。另外,容易将以位于电线导体10的外周部的线材1为代表的各线材1的变形率抑制得较小。空隙率、各线材1的变形率可以根据轧制时施加的力(F1、F2、F3、F4、F1’、F2’)的大小、辊的与原料绞线10’接触的部分的形状来进行调整。
通过使用辊在将线材1的变形率抑制得较小的同时将原料绞线10’整体成形为扁平形状,从而在所得到的电线导体10中,能够将随着线材1的变形而产生的物性变化抑制得较小。因此,用于去除加工应变或加工硬化的影响的热处理等在轧制后的电线导体10中多数情况下并不是特别需要。
在通过原料绞线10’的轧制而得到的电线导体10中,作为用于确保所要求的空隙率的指标,可以着眼于针对原料绞线10’的压缩率。压缩率定义为[1-(所得到的电线导体的空隙率)/(原料绞线的空隙率)]×100%,也可以视为导体截面积的减少率。将压缩率抑制得越小,在所得到的电线导体10中能够确保越大的空隙率。例如,如果将压缩率抑制为70%以下,进一步抑制为65%以下,则容易确保满足上述式(1)的空隙率。
[包覆电线]
如上所述,本发明的一个实施方式所涉及的包覆电线20具有如上所述的本发明的一个实施方式所涉及的电线导体10和包覆电线导体10的外周的绝缘体21(参见图5等)。
包含绝缘体21的包覆电线20整体的外形反映了电线导体10的外形,由于电线导体10具有扁平的形状,从而包覆电线20也成为扁平的形状。另外,由于电线导体10在各方向上具有较高的柔软性,从而包覆电线20也在各方向上具有较高的柔软性。
绝缘体21的材料不被特别限定,可以由各种高分子材料构成。另外,可以使高分子材料适当地含有填充剂或添加剂。但是,为了不损害电线导体10的高柔软性,绝缘体21的材料及厚度优选选定为绝缘体21的柔软性比电线导体10的柔软性高。另外,绝缘体21的厚度优选选定为使电线导体10的扁平形状充分反映为包覆电线20整体的形状,并且使包覆电线20整体的截面具有扁平形状。
绝缘体21可以为一体地包围电线导体10的整周的形态。在这种情况下,通过将待成为绝缘体21的高分子材料通过挤出等成形于电线导体10的整周,能够设置绝缘体21。或者,可以采用作为片状的绝缘体21的绝缘性膜从电线导体10的高度方向上下(±y方向)夹入电线导体10的形态。在这种情况下,只要将由高分子材料构成的两片绝缘性膜配置在电线导体10的上下,并适当地通过熔敷、粘接等将片材之间接合即可。
作为使用绝缘性膜将电线导体10绝缘的方式,可以例示出热层压或干式层压等使用层压的方式。例如,只要采用如下结构即可,即,在导体10的上下两侧配置由聚酯类树脂等构成的绝缘性膜,并利用粘接剂将上下绝缘性膜之间、以及绝缘性膜与电线导体10之间接合在一起。
特别地,在通过挤出而形成绝缘体21的情况下,电线导体10的截面具有扁平形状的情况对于绝缘体21的耐磨损性的提高也具有效果。在截面呈大致圆形的电线导体的外周形成绝缘体的情况下,由于构成电线导体的线材的形状,容易在电线导体的外周面形成凹凸,因此形成于电线导体的外周的各部分的绝缘体的厚度容易产生偏差。于是,即使在与其他部位相比绝缘体变薄的部位,也需要确保满足规定的耐磨损性的壁厚,因此作为整体需要将绝缘体形成得较厚。与此相对,在具有扁平形状的电线导体10的外周面中,在上下方向(±y方向)上形成有平坦的面,因此容易在各部分以均匀的厚度形成包覆电线导体10的外周的绝缘体21。因此,即使令绝缘体21的厚度整体较小,在电线导体10的外周的各部分中,也容易确保从耐磨损性的确保等观点出发所要求的最小壁厚。其结果,能够获得在避免由形成整体较厚的绝缘体21引起的成本增加、包覆电线20的布线所需的空间的增大的同时,绝缘体21的耐磨损性优异的包覆电线20。
而且,在具有截面呈大致圆形的电线导体的包覆电线中,绝缘体的外周面以狭窄的面积与外部的物体接触,从而载荷容易集中于该狭窄的面积。与此相对,在具有呈扁平形状的电线导体10的包覆电线20中,由于沿着电线导体10的平坦的面形成绝缘体21,因此绝缘体21也容易使平坦的面露出,即使绝缘体21与外部的物体接触,在该平坦的面中,也容易以较大的面积发生接触。于是,能够使通过接触而施加的载荷分散于较大的面积,从而即使绝缘体21形成得较薄,也容易发挥能够避免由载荷施加引起的磨损的较高的耐磨损性。
这样,通过使用具有扁平形状的电线导体10构成包覆电线20,由于绝缘体21的壁厚的均匀化的效果、以及以大面积承受与外部物体的接触的效果,即使在将绝缘体21形成得较薄的情况下,也能够获得绝缘体21的耐磨损性优异的包覆电线20。通过抑制在电线导体10的外周的毛刺的产生,这些效果尤为提高。
包覆电线20既可以以用绝缘体21包覆单个电线导体10的外周所得的单线的状态使用,也可以以集成多个包覆电线,并且根据需要,使用包覆材料等将多个包覆电线一体地汇集所得的线束的形态使用。下面对以线束的形态使用的情况进行说明。
[线束]
本发明的一个实施方式所涉及的线束由集成有多个包覆电线的线束构成,上述多个包覆电线的至少一部分由具有如上所述的扁平的电线导体10的本发明的实施方式所涉及的包覆电线20构成。线束既可以仅使用具有如上所述的扁平的电线导体10的包覆电线20构成,也可以并用这样的包覆电线20和具有截面呈大致圆形的普通电线导体的包覆电线等其他种类的包覆电线来构成。另外,在使用多个具有扁平的电线导体10的包覆电线20构成线束的情况下,构成上述多个包覆电线20的电线导体10和绝缘体21的材质、形状、尺寸等可以彼此相同,也可以不同。在线束中,所集成的多个包覆电线也可以根据需要,使用绝缘材料等而汇集成一体。
(1)线束中的包覆电线的配置
在使用多个具有扁平的电线导体10的包覆电线20构成线束时,可以以任意的位置关系配置上述多个包覆电线20,可以例示出如图5的(a)那样在扁平的电线导体10的宽度方向x(横向)上排列的形态、如图5的(b)那样在高度方向y上重叠的形态、或者如图6和图8的(b)那样将在宽度方向x上排列多个包覆电线20所得的部件在高度方向y上重叠多个而成的矩阵状的形态。即,可以例示出沿着宽度方向x和高度方向y中的至少一个方向排列多个包覆电线20的形态。这样,通过整齐地排列具备扁平的电线导体10的多个包覆电线20,能够减小构成线束的包覆电线20之间的空隙,从而成为节省空间性特别优异的线束。
其中,在将多个包覆电线20在扁平的电线导体10的宽度方向x上排列配置的情况下,能够有效地利用通过电线导体10的扁平形状而沿着高度方向y产生的节省空间性来构成线束,并用于布线。例如,在将线束布线于高度有限的空间的情况下,或者在线束的上下方向上配置其他部件的情况下等,能够有效利用节省空间性。另外,容易确保各包覆电线20的散热性。
这样,在将多个包覆电线20在宽度方向x上排列配置的情况下,如图6及图7所示,对于线束中在宽度方向x上排列的多个包覆电线20(20B),即使导体截面积各不相同,也优选使电线导体10的高度H以及包覆电线20的高度H’一致。由此,能够将线束的高度方向上下的面构成为平面。在此,电线导体10的高度H以及包覆电线20的高度H’一致是指,电线导体10以及包覆电线20的个体间的高度H’、H之差收敛于平均高度的10%以内的状态。
另外,在如上述那样将多个包覆电线20至少在宽度方向x上排列而构成线束的情况下,优选为,将包覆在宽度方向x上排列的电线导体10的外周的绝缘体21设为利用上述所说明的绝缘性膜的层压体的形态。在这种情况下,只要沿着宽度方向x排列电线导体10,并在将这些电线导体10的组一并用两片绝缘性膜从上下夹入的状态下,进行层压加工,并将两片绝缘性膜在电线导体10的组的外周部及电线导体10的彼此之间的位置相互熔敷或粘接即可。由此,能够形成在宽度方向x上排列的电线导体10通过绝缘性膜而与外部绝缘,并且通过绝缘性膜和/或粘接剂而在彼此之间绝缘的线束。
通过使用层压,能够相对于在宽度方向x上排列的电线导体10简单地形成绝缘包覆层,从而构成线束。另外,与通过挤出成形等相对于各电线导体10单独地形成绝缘包覆层的情况相比,能够减小绝缘体21所占的厚度的合计,另外,能够排除在独立的绝缘体21相邻的部位产生空隙的现象。其结果,能够构成节省空间性特别优异的线束。
如上所述,在线束中,也可以将多个包覆电线20排列为在宽度方向x上排列且在高度方向y上重叠多个而成的矩阵状。在这种情况下,既可以作为在宽度方向x上将包覆电线20排列而成的单元,形成多个相同的单元,并在高度方向y上将它们重叠,也可以作为在宽度方向x上将包覆电线20排列而成的单元,形成多个种类不同的单元,并在y方向上将它们重叠。将后者的情况下的具体例示于图6的(a)~(c)。
在图6的(a)~(c)中,均在高度方向y的下方配置有导体截面积大且电线导体10为横长的大截面包覆电线20A,并在高度方向y的上方配置有导体截面积分别比大截面包覆电线20A小且电线导体10的幅宽较小的多个小截面包覆电线20B。多个小截面包覆电线20B在宽度方向x上并排排列,并在排列体的下表面与大截面包覆电线20A的上表面接触。这样,通过在高度方向上层叠大截面包覆电线20A和小截面包覆电线20B而构成线束,能够有效地利用在大截面包覆电线20A的上方形成的空间来配置小截面包覆电线20B,从而能够实现较高的节省空间性。另外,利用大截面包覆电线20A的较宽的上表面,能够稳定地保持小截面包覆电线20B。
在此,多个小截面包覆电线20B既可以如图6的(a)、(c)所示那样,导体截面积彼此相同,也可以如图6的(b)所示那样,导体截面积互不相同。在任一情况下,如图所示,对于在宽度方向x上排列的小截面包覆电线20B,只要使电线导体10的高度H以及包覆电线20B的高度H’一致,就能够特别地提高节省空间性。另外,优选为,在宽度方向排列的小截面包覆电线20B的组所占的幅宽形成为与大截面包覆电线20A所占的幅宽相同或者相比较小,小截面包覆电线20B不突出到比大截面包覆电线20A靠宽度方向x的外侧。
另外,构成各小截面包覆电线20B的电线导体10既可以通过挤出成形等被单独地绝缘包覆,也可以通过层压等对多个电线导体10一并进行绝缘包覆,但从线束的节省空间化、特别是与大截面包覆电线20A之间的接触面的平面性的确保的观点出发,优选为一并进行绝缘包覆的形态。在图6的(c)的形态中,配置于左侧的4个电线导体10的组和配置于其右侧的3个电线导体10的组分别一并通过层压而被绝缘包覆。
另一方面,在将多个包覆电线20在扁平的电线导体10的高度方向y上排列配置的情况下,即,在沿着高度方向y层叠的情况下,通过电线导体10的扁平形状,即使宽度方向x的尺寸(宽度W)变宽,也能够在将作为线束整体的宽度方向x的尺寸抑制得较小的同时,构成线束,并用于布线。其结果,能够活用在高度方向上细长的空间等来进行布线。
在线束中,通过与所排列的各包覆电线20接触地设置散热片,即使在利用扁平形状使包覆电线20接近地排列多个的情况下,也容易确保各包覆电线20的散热性。在此,散热片是由具有比包覆电线20高的散热性的散热材料构成的片状(包括板状)的部件,可以例示出由铝或铝合金构成的片体或板材。作为散热板的配置,可以例示出介于构成线束的多个包覆电线20之间而设置的形态、与多个包覆电线20共同接触而设置的形态。
如图5的(a)所示,在将多个包覆电线20在宽度方向x上排列配置的情况下,优选为,与各包覆电线20的沿着宽度方向x的面(扁平面)接触地配置共同的散热片31。通过使由于电线导体10的扁平形状而成为大面积的扁平面与散热片31的一侧的面接触,能够有效地提高包覆电线20的散热性。并且,通过相对于多个包覆电线20配置共同的散热片31,能够简化包含散热片31的线束的结构。在图示的形态中,各包覆电线20不沿着宽度方向x相互接触,但在接触的情况下,优选为,在相邻的包覆电线20之间也夹设散热片。
如图5的(b)所示,在将多个包覆电线20在高度方向y上排列配置的情况下,优选为,使散热片介于各包覆电线20之间而作为夹设片32来设置。夹设片32与各包覆电线20的沿着宽度方向x的扁平面接触。由于电线导体10具有扁平形状,从而形成有面积较大的扁平面,在使该大面积的扁平面相互接近或接触而配置多个包覆电线20所得的排列体中,有时难以将通电时产生的热量逸散到外部,但通过将夹设片32设置在包覆电线20之间,能够促进热量的发散。
进一步地,优选为,设置在各包覆电线20之间的多个夹设片32通过由散热材料构成的连结件33而相互连结。通过设置连结件33,与仅设置夹设片32的情况相比,能够提高各包覆电线20的散热性。连结件33既可以作为专门用于经由夹设片32进行的包覆电线20的散热的部件而设置,也可以将出于其他目的而设置的部件兼用作连结件33。例如,通过将构成汽车的车身的柱状部件用作连结件33,能够将该部件兼用于作为车身的结构件的作用、作为经由夹设片32辅助包覆电线20的散热的连结件33的作用、以及作为用于安装由多个包覆电线20构成的线束的支承件的作用。
如后面的实施例所示,在如图5的(a)的情况那样,与包覆电线20的沿着宽度方向x的扁平面接触地设置由铝或铝合金构成的散热片31的情况下,在与包覆电线20的轴线方向垂直地交叉的截面中的散热片31的截面积优选为每根包覆电线1的构成包覆电线20的电线导体10的导体截面积的1.5倍以上,进一步优选为4倍以上。这样,能够有效地提高包覆电线20的散热性。
(2)向汽车的布线
如上所述,例如通过将包含具有扁平的电线导体10的包覆电线20的线束用作汽车用的配线材料,能够有效地利用优异的节省空间性。通过将这样的线束例如沿着车辆的地板、框架等进行布线,能够有效地将地板下、框架周边的有限空间用于布线。此时,通过以使电线导体10的宽度方向x与地板面或框架件的面大致平行的方式捋顺线束,可得到特别优异的节省空间性。
现有普通的线束是将具有大致圆形的截面的包覆电线捆扎成束而构成的,由于作为线束整体体积变得较高,所以如果想要在汽车内确保其布线空间,则存在居住空间(乘员能够滞留的空间)变窄的情况。但是,如上所述,通过使用包含具有扁平的电线导体10的包覆电线20的线束,将线束的布线所需的空间抑制得较小,从而能够将居住空间确保得较宽。
本实施方式所涉及的线束在汽车中可以用作任意用途的配线材料,但作为优选的用途,可以例示出作为配置于地板下的电源干线的用途。现有普通的汽车用电源干线通过将绝缘片粘贴于将铜板排列所得的部件而构成,但是难以连续成形大型的铜板,从而生产率差。另外,由于由金属的连续体构成,因此有可能因汽车的发动机振动等的影响而导致材料的疲劳破坏。与此相对,若使用本实施方式的线束构成电源干线,则构成电线导体10的线材1的成形、线材1的绞合以及经绞合所得的原料绞线10’向扁平形状的成形中的任一个都是可以针对长条状的材料的各部分连续实施的工序,从而能够实现较高的生产率。另外,由于电线导体10由细的线材1的集合构成,因此作为电线导体10整体,相对于弯曲或振动具有较高的耐性。因此,不易产生由发动机振动等引起的疲劳破坏。
另外,不仅能够举出将本实施方式所涉及的线束沿着汽车的地板下等进行布线的形态,还能够举出利用本实施方式所涉及的线束形成地板或顶棚本身的形态。在汽车中,需要将线束布线成不与发动机等部件发生干涉,但这种布线路径受到限制。特别地,在如混合动力车或电动汽车那样需要大电流的汽车中,需要布线导体截面积大的电线,能够布线包含这种大截面积的电线导体的线束的路径受到限制。但是,通过利用本实施方式所涉及的线束构成地板或顶棚,能够没有浪费地活用空间而确保布线路径,并且也能够确保居住空间较宽,从而能够兼顾节省空间性和伴随大电流化而产生的要求。另外,在大电流用的包覆电线中,绝缘体容易因电线导体的发热而劣化,但通过将线束配置为地板或顶棚,容易确保散热性。其结果,即使使用耐热性不太高的廉价的绝缘体21来构成包覆电线20,绝缘体21的劣化也不易成为问题。而且,具备扁平的电线导体10的包覆电线20具有扁平的面,在构成线束时,通过以各种方式配置包覆电线20,能够通过该扁平的面的组合构成具有任意的面形状的地板或顶棚。另外,在使用本实施方式所涉及的线束构成地板或顶棚的情况下,通过适当地在线束的外侧设置包覆材料,能够使线束不直接露出于顶棚面或地板面。
而且,在将本实施方式所涉及的线束配置于汽车的顶棚或地板时,如图7所示,对于构成线束的多个包覆电线20,即使导体截面积各不相同,也优选使电线导体10的高度H以及包覆电线20的高度H’一致。这样,能够将线束的高度方向上下的面构成为平面,在沿着顶棚或地板的面进行布线时,能够在高度方向上获得较高的节省空间性。另外,线束的高度方向的凹凸结构不易对汽车的内饰的外观设计性、相邻的部件的功能造成影响。
如上述那样使电线导体10的高度H以及包覆电线20的高度H’一致的线束例如优选为,如图7所示,在构成汽车的地板或顶棚的内饰材料51与相邻设置于内饰材料51的外侧(与居住空间的相反侧)的吸音材料52之间,以使沿着宽度方向x的扁平面沿着内饰材料51及吸音材料52的面的方式进行配置。于是,能够将内饰材料51与吸音材料52之间的狭窄空间有效地活用于线束的布线。通过使包覆电线20的高度H’一致,无需不必要地扩大内饰材料51与吸音材料52之间的距离,就能够配置线束。另外,能够防止线束的高度方向的凹凸结构显现为内饰材料51的表面的凹凸结构,而使内饰材料51的表面的外观设计性降低的状况。另外,也能够防止高度H’较大的包覆电线20不规则地压迫吸音材料52的表面,而引起诸如吸音性的不均匀化等对吸音材料52的性能造成影响的状况。作为能够将线束配置在彼此之间的内饰材料51和吸音材料52的组,可以例示出地板地毯和消音件的组。
而且,本实施方式所涉及的线束可以将构成汽车的车身的各种部件作为支承件而布线于汽车。例如,如图8的(a)所示,可以沿着构成车身的柱状部件41的外周配置线束。此时,只要以使构成线束的各包覆电线20的沿着宽度方向x的面顺着柱状部件41的外周面的方式,配置线束即可。或者,如图8的(b)所示,只要将线束配置在长条状的部件即沿着长度方向具有开口42a的中空的管状部件42的中空部42b中即可,所述长条状的部件具备与长度方向交叉且呈大致U字形或大致“コ”字形等的截面。此时,线束按照开口42a或中空部42b的形状,在宽度方向x和/或高度方向y上排列多个包覆电线20为宜。如上所述,也可以在所排列的包覆电线20之间适当地配置散热片。作为这些柱状部件41或管状部件42,例如可以例示出作为配置在汽车的仪表板的前方的加强件使用的部件。
(3)与其他电线的并用
如上所述,本发明的实施方式所涉及的线束可以并用本发明的实施方式所涉及的具有扁平的电线导体10的包覆电线20和其他种类的包覆电线而构成。本发明的实施方式所涉及的包覆电线20及其他种类的包覆电线的具体的构成材料及形状、尺寸等可以为任意的组合。其中,可以例示出如下形态:作为本发明的实施方式所涉及的包覆电线20(第一包覆电线),使用具备由铝或铝合金(铝系材料)构成的扁平的电线导体10的包覆电线,作为其他种类的包覆电线(第二包覆电线),使用由铜或铜合金(铜系材料)构成,并具备截面呈大致圆形等扁平度比第一包覆电线20的电线导体10低的电线导体的包覆电线。在这种情况下,优选为,第二包覆电线的导体截面积比第一包覆电线20的导体截面积小。
为了汽车整体的轻量化,铝系材料代替铜系材料而用作汽车用电线导体的材料,但如上所述,使用铝系材料的情况与使用铜系材料的情况相比,作为材料的导电率较低,因此电线导体的导体截面积容易变大。如果将这种由铝系材料构成的电线导体构成为现有普通的截面呈圆形的导体,并用于线束,则由于电线导体的大径化,线束的布线所需的空间变大,但通过形成为扁平形状的电线导体10,能够在确保大的导体截面积的同时,削减布线所需的空间。另一方面,即使是使用了铜系材料的电线导体,如果是导体截面积小的细径线,则在汽车的轻量化方面也不会成为较大的阻碍。另外,也不易推动线束的布线所需的空间的增大。因此,通过相对于具有铝系材料的扁平的电线导体10的第一包覆电线20组合使用具有由导体截面积比电线导体10小的铜系材料构成的截面呈大致圆形的电线导体的第二包覆电线,能够在确保节省空间性的同时,将高导电率等铜系材料的优异特性用作线束的一个部位的特性。作为构成第二包覆电线的电线导体,可以例示出导体截面积为0.13mm2或比其小的铜合金细线。这样的铜合金细线可以优选用作信号线。通过将第二包覆电线如上述那样形成为细的包覆电线,能够有效地利用通过使用具有扁平的电线导体10的包覆电线作为第一包覆线20而实现的节省空间化的效果。另外,第一包覆电线和第二包覆电线的相互配置不被特别限定,可以例示出与如图6所示的形态同样地,在扁平度高且导体截面积大的第一包覆电线20上排列保持多个扁平度低且导体截面积小的第二包覆电线的形态。
实施例
以下示出本发明的实施例。另外,本发明并不被这些实施例限定。
[电线导体的截面中的空隙的状态]
针对成形为截面呈扁平形状的电线导体的截面,确认空隙的状态。
(试验方法)
将外径为0.32mm的铝合金线绞合,制作出具有2~60mm2范围的导体截面积的截面呈大致圆形的原料绞线。
对上述原料绞线进行使用了辊的轧制,制作出截面呈大致长方形的电线导体。如图3所示,通过首先从上下方向施加力F1、F2,然后再次从与它们相同的方向施加力F1’、F2’,同时从宽度方向两侧施加力F3、F4,由此进行利用辊的轧制。此时,通过使施加的力的大小不同,制作出压缩率(截面积的减少率)不同的电线导体。然后,在各电线导体的外周包覆由PVC构成的绝缘体,制作出成为试样的包覆电线。绝缘体的厚度根据导体截面积设为0.2~2.0mm。例如,在导体截面积为60mm2的情况下,厚度为1.5mm。
将各包覆电线埋入环氧树脂,并研磨与轴线方向交叉的截面,制作出截面试样。然后,对得到的截面试样进行拍照。
对拍摄到的截面的照片进行图像分析,评价空隙率。此时,将电线导体整体的截面积(A0)估计为将位于电线导体的最外周的线材的轮廓相连所得的外轮廓线的内侧的区域的面积,并且将空隙的面积(A1)估计为该区域之中未被线材占据的区域的面积,计算空隙率(A1/A0×100%)。
(试验结果)
图9中针对代表性的试样,将对包覆电线的截面进行拍摄所得的照片与空隙率的值一起示出。(a)~(c)是导体截面积为60mm2的情况,(d)~(f)是导体截面积为15mm2的情况。压缩率按照(a)至(c)以及(d)至(f)的顺序变高。
当对图9的(a)~(c)的截面照片进行比较时,在(a)、(b)中,在线材之间残留相对较大的空隙,而在(c)中,成为线材密集地填充的状态。在照片中观察到的该倾向通过计算出的空隙率的值而更明确地被示出。在(a)、(b)中,空隙率为20%以上,而在(c)中为20%以下。即使将(a)、(b)相互比较,压缩率高的(b)的空隙率也变小。
而且,在(a)中,如箭头所示的部位那样,存在大量能够收容两根以上的线材的连续的空隙,即使在(b)中,也存在至少能够收容一根以上的线材的连续的空隙。与此相对,在(c)中,几乎没有观察到这种大的连续的空隙。
并且,在(a)、(b)中,电线导体的外周部平滑地成形,而在(c)中,如用圆包围所示的那样,在宽度方向端部产生了尖锐的毛刺。由以上可知,在如(a)、(b)那样,电线导体具有大的空隙率的情况下,可得到具有无毛刺的平滑的外周面的良好的电线导体。
对于导体截面积小的图9的(d)~(f)的情况,也得到了与(a)~(c)同样的倾向。即,在如(d)、(e)那样,电线导体具有大的空隙率的情况下,可得到具有无毛刺的平滑的外周面的良好的电线导体,但在如(f)那样,空隙率小的情况下,在外周部形成有如用圆包围所示的尖锐的毛刺。
对于具有其他导体截面积的电线导体,也同样将针对压缩后的截面评价空隙率所得的结果汇总于图10。在图10中,将导体截面积设为横轴,将空隙率设为纵轴。在此,将如图9的(a)、(b)、(d)、(e)那样,在电线导体的外周没有形成毛刺的情况用圆圈标记表示为“合格”。其中,对于每个导体截面积,用黑圆表示空隙率最小的情况。并且,将如图9的(c)、(f)那样,在电线导体的外周形成有毛刺的情况用四方标记表示为“不合格”。
观察图10可知,电线导体的导体截面积(s)越大,合格的包覆电线所要求的空隙率(v)越大。而且,在图中,放有用v=0.29s+A表示的直线。如图的右侧所记载的那样,使截距A变化为2.0(实线)、2.5(虚线)、3.5(断线)这三种。不合格的点(用四方标记表示)位于设为A=2.0的直线的下侧。另外,合格的点(用黑圆标记和白圆标记表示)位于设为A=2.5的直线的上侧,特别是在各导体截面积中空隙率成为最小的点(用黑圆表示)通过设为A=3.5的直线而被充分地近似。
[线材的变形率的分布]
接着,针对成形为截面呈扁平形状的电线导体的截面,确认线材的变形率的分布。
(试验方法)
与上述的“电线导体的截面中的空隙的状态”的试验同样地,制作由铝合金构成的截面呈扁平形状的电线导体。而且,与上述同样地设置绝缘包覆层,制作包覆电线。然后,制作截面试样,拍摄截面照片。
(试验结果)
首先,当在上述空隙评价的试验中得到的图9的截面照片中,在截面的外周部和中央部通过目视来比较线材的形状时,对于图9的(a)、(b)、(d),明显地,线材的变形在外周部、特别是在宽度方向端部的区域中,比在中央部中小。对于图9的(e),当着眼于外周部中的宽度方向端部的区域时,与中央部相比,线材的变形也变小。与此相对,在图9的(c)、(f)中可见,外周部的线材比中央部的线材更大地变形。由此可知,在空隙率大且在外周面没有产生毛刺的电线导体中,在产生有毛刺的部位以外,线材的变形在外周部中,比在内周部中小。
为了确认该倾向,对于电线导体的外周部及中央部分别定量地评价、比较线材的变形率。评价使用图11所示的照片。(a)表示进行压缩前的原料绞线的截面。(b)、(c)是压缩后的导体截面积为60mm2的电线导体,分别与图9的(a)、(c)相同。图11的(d)、(e)分别是导体截面积为30mm2和15mm2的压缩后的电线导体,是与图9、10所示的试样不同的试样个体。在图11的(b)、(d)、(e)的试样中,在外周面没有产生毛刺,而在(c)的试样中,如用圆所示,在外周面产生有毛刺。
在(b)~(e)的各截面照片中,进行图像分析,估计线材的变形率。此时,线材的变形率如上述式(4)那样进行估计。作为圆直径R,采用压缩前的原料绞线的外径即0.32mm。另外,针对在各截面照片中作为正方形的区域R1示出的外周部(端部)和同样作为正方形的区域R2示出的中央部所含的线材估计线材的变形率,并计算各区域中的变形率的平均值。而且,作为外周部的变形率相对于中央部的变形率的比,计算外周变形率比(外周部变形率/中央部变形率×100%)。将这样得到的评价结果示于表1。
[表1]
首先,当将导体截面积相同的(b)和(c)的结果进行比较时,在截面照片中,在(b)中,各线材的截面没有从(a)的轧制前的大致圆形的形状较大地变形,而在(c)中,观察到较多的从圆形较大地变形的线材。并且,当观察表1的分析结果时,电线导体的中央部的变形率在(b)和(c)中相同。但是,外周部的变形率大不相同。在(b)中,外周部的变形率比中央部的变形率小,被抑制到中央部的值的18%。与此相对,在(c)中,外周部的变形率与中央部的变形率相同。
这样,确认了在压缩率小且在电线导体没有产生毛刺的情况下,在截面确保了较大的空隙,并且外周部的线材的变形率比中央部的线材的变形率小。在如(d)、(e)那样,导体截面积小的电线导体中,也同样确认了在电线导体没有产生毛刺的情况下,外周部的线材的变形率比中央部的线材的变形率小。
[包覆电线的柔软性]
确认电线导体的截面形状对包覆电线的柔软性的影响。
(试验方法)
与上述的“电线导体的截面中的空隙的状态”的试验同样地,制作由铝合金构成的截面呈圆形和截面呈扁平形状的电线导体。而且,与上述同样地设置绝缘包覆层,制作包覆电线。电线导体的导体截面积为35mm2和130mm2这两种。另外,截面呈扁平形状的纵横比在导体截面积为35mm2的情况下是1∶3,在导体截面积为130mm2的情况下是1∶4。
对于分别制作出的包覆电线,通过排斥力的测定来评价柔软性。排斥力的测定用3点弯曲的方法来进行。即,把持长度为100mm的包覆电线的两端,用测力传感器测量对中央部施加弯曲时的排斥力。
(试验结果)
在下面的表2示出针对各包覆电线所得到的排斥力的测定结果。
[表2]
根据表2,在任一导体截面积中,通过使截面形状从圆形成为扁平形状,排斥力均降低。即,柔软性变高。即使在如130mm2那样导体截面积较大的情况下,也能够通过扁平化来提高柔软性。在任一导体截面积中,通过扁平化,排斥力均降低到90%以下,但在导体截面积大的情况下,为了实现相同程度的柔软性的提高,需要增大扁平形状的纵横比(增大宽度)。
[包覆电线的散热性]
通过计算机模拟来确认包覆电线的散热性与电线导体的形状及有无散热片之间的关系。
(试验方法)
通过使用了基于有限元法的热传导分析的计算机模拟,估计对包覆电线通电时的升温的程度。具体而言,将在截面呈圆形、呈纵横比为1∶3的扁平形状、呈纵横比为1∶5的扁平形状这3种由铜构成的电线导体的外周,形成由PVC构成的厚度为1.6mm的绝缘包覆层所得的包覆电线假定为试样。针对截面呈圆形的情况将导体截面积设为134.5mm2,针对截面呈扁平形状的情况,以该值为基础,产生3种变化。然后,针对各试样,通过模拟来估计在流过400A的电流并达到稳定状态时的温度上升。周围环境的温度为40℃。
另外,针对相对于具有纵横比为1∶5的扁平形状的电线导体的包覆电线设置了散热片的情况,也同样地估计温度上升。作为散热片,使用厚度为5mm、宽度为30mm和60mm的两种铝板。使包覆电线的宽度方向x的中心与散热片的宽度方向的中心一致,并使包覆电线的沿着宽度方向x的扁平面与散热片的单侧的面紧贴地配置。
(试验结果)
将针对各试样通过模拟所获得的温度升高值作为导体截面积的函数示于图12。在图12中,也组合示出了近似曲线。
根据图12,与电线导体为截面呈圆形的情况相比,在截面呈扁平形状的情况下,温度上升被抑制得更低。即,提高了散热性。其中,越增大扁平形状的纵横比(越增大宽度),散热性越提高。其结果,在将温度上升的上限设定为规定的温度值的情况下,通过将电线导体设为截面呈扁平形状,并且增大纵横比,从而即使减小电线导体的导体截面积,也能够将温度上升抑制在该上限的范围内。例如,在将温度上升的上限值设为40℃的情况下,导体截面积的下限值在截面呈圆形的情况下为约135mm2,在呈纵横比为1∶3的扁平形状的情况下为约125mm2,在呈纵横比为1∶5的扁平形状的情况下为约120mm2。
而且,当在具有截面呈扁平形状的电线导体的包覆电线设置散热片时,散热性进一步提高。其中,散热片的截面积越大,散热性越高。即,在将温度上升的上限设定为规定的温度值的情况下,通过使用大截面积的散热片,从而即使减小电线导体的导体截面积,也能够将温度上升抑制在该上限的范围内。例如,在将温度上升的上限值设为40℃的情况下,在散热片的宽度为30mm时,导体截面积的下限值为约95mm2。此时,散热片的截面积是导体截面积的约1.6倍。另一方面,在散热片的宽度为60mm的情况下,导体截面积的下限值为67mm2。此时,散热片的截面积是导体截面积的约4.5倍。
[绝缘体的耐磨损性]
最后,在包覆电线中,确认电线导体的截面形状对绝缘体的耐磨损性的影响。
(试验方法)
与上述的“电线导体的截面中的空隙的状态”的试验同样地,制作由铝合金构成的截面呈圆形的电线导体。电线导体的导体截面积为15mm2。另外,对该截面呈圆形的电线导体进行压缩,制作出纵横比为1∶4的截面呈扁平形状的电线导体。
用绝缘体包覆上述得到的截面呈圆形及截面呈扁平形状的电线导体的外周,制作出以下3种试样。在任一试样中,绝缘体均通过PVC的挤出成形而配置于电线导体的外周。
·试样1:在截面呈扁平形状的电线导体的外周形成绝缘体。绝缘包覆层的厚度的最小值(最小绝缘厚度)为0.6mm。
·试样2:在截面呈圆形的电线导体的外周形成绝缘体。最小绝缘厚度为1.0mm。
·试样3:在截面呈圆形的电线导体的外周形成绝缘体。最小绝缘厚度为0.6mm。
对试样1~3分别测量电线高度(包覆电线的上下方向的尺寸)。另外,通过基于JASO D 618的带试验,进行耐磨损性的评价。此时,将各试样的包覆电线切割为1000mm的长度,并以按压载荷1.9kg按压#150G的磨损带。然后,以带移动速度1500mm/min送出带,并测量到电线导体露出为止的带的送出量。将带的送出量为635mm以上的情况设为耐磨损性优异的“A”,将小于635mm的情况设为耐磨损性不充分的“B”。
(试验结果)
在图13的(a)~(c)示出试样1~3的截面照片。另外,在下面的表3汇总各试样的结构和试验的结果。
[表3]
当观察图13的截面照片时,在使用截面呈圆形的电线导体的试样2、3中,电线导体的外周部因线材的形状而具有以线材的外径计最大为两根左右的高度的凹凸。其结果,在电线导体的外周的绝缘体的厚度上观察到按位置的分布。与此相对,在使用截面呈扁平形状的电线导体的试样1中,电线导体的外周部、特别是上下的端缘变得平坦。作为其结果,包覆电线导体的外周的绝缘体也形成为平坦,按位置的厚度的分布变小。由这些比较可知,通过将电线导体的截面设为扁平形状,与设为圆形的情况相比,能够在确保规定的最小绝缘厚度的同时,形成厚度的均匀性高且平坦的绝缘包覆层。
而且,当比较表3的带磨损试验的结果时,尽管在试样1和试样3中确保了相同的最小绝缘厚度,但在电线导体的截面为扁平形状的试样1中,获得了优异的耐磨损性,与此相对,在电线导体的截面为圆形的试样3中,没有得到充分的耐磨损性。这可以解释为是由如下原因产生的结果,即,在电线导体为截面呈扁平形状的情况下,形成于外周的绝缘体具有平坦的面,从而与带平面接触,能够分散载荷,与此相对,在电线导体为截面呈圆形的情况下,绝缘体以狭窄的面积与带接触,载荷集中。在试样2中,电线导体即使为截面呈圆形,也可得到较高的耐磨损性,但与试样1的情况相比,最小绝缘厚度增大,伴随于此,电线高度也变大。
由以上可以确认,通过使用截面呈扁平形状的电线导体,在包覆电线中,容易将绝缘体以均匀的厚度平坦地形成。其结果,即使减小最小绝缘厚度以及作为整体的绝缘体的厚度,也容易确保充分的耐磨损性,从而能够兼顾节省空间性和耐磨损性。
以上,对本发明的实施方式进行了详细说明,但本发明不限于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改变。
另外,在上述中,虽然对电线导体具有规定以上的空隙率的形态进行了说明,但也考虑电线导体不具有这样的空隙率的结构,即,形成为如下的电线导体,其特征在于,由将多个线材绞合而成的绞线构成,与所述绞线的轴线方向交叉的截面具有呈扁平形状的扁平部。即使是采用这种结构的情况,通过截面形状的扁平化,与截面形状为大致圆形的情况相比,也能够提高柔软性,并兼顾节省空间性。而且,即使在这种情况下,也能够适当地应用上述所说明的空隙率以外的与电线导体相关的各结构,即变形率等各线材的截面形状、电线导体的材料以及导体截面积、电线导体的纵横比、扁平部与低扁平部的共存等结构。另外,也能够适当地应用上述所说明的与包覆电线及线束相关的结构。
特别地,即使在电线导体的扁平部不具有上述所说明的空隙率的情况下,通过使外周部的线材的变形率比中央部的线材的变形率小,与外周部的线材的变形率为中央部的线材的变形率以上的情况相比,也能够提高电线导体的柔软性。在这种情况下,外周变形率比、外周部及中央部各自的线材的变形率等与线材的变形率相关的参数的优选值也如上所述。
另外,作为电线导体的截面整体的空隙率,即使在不满足上述式(1)那样的关系的情况下,通过在截面具有能够收容一根以上的线材1的连续的空隙,或者通过具有换算成线材1的截面积为一根以上的面积的连续的空隙,与不连续地具有上述那样的空隙的情况相比,也能够提高电线导体的柔软性。在这种情况下,与连续的空隙的形状、面积相关的参数的优选值也如上所述。
标号说明
1 线材
10 电线导体
10’ 原料绞线
20 包覆电线
20A 大截面包覆电线
20B 小截面包覆电线
21 绝缘体
H 电线导体的高度
H’ 包覆电线的高度
W 电线导体的宽度
x 宽度方向
y 高度方向
31 散热片
32 夹设片(散热片)
33 连结件
41 柱状部件
42 管状部件
51 内饰材料
52 吸音材料
Claims (29)
1.一种电线导体,其特征在于,
由将多个线材绞合而成的绞线构成,
与所述绞线的轴线方向交叉的截面具有呈扁平形状的扁平部,
将所述扁平部中的导体截面积设为smm2,并将所述扁平部的截面中未被所述线材占据的空隙的比例即空隙率设为v%,
所述导体截面积与所述空隙率满足v≥0.29s+2.5的关系,
所述导体截面积为10mm2以上。
2.根据权利要求1所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的面向外周的外周部,比在位于所述外周部的内侧的所述扁平部的中央部小。
3.根据权利要求1或2所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的外周部,为在所述扁平部的中央部的65%以下。
4.根据权利要求1或2所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的外周部为20%以下。
5.根据权利要求1或2所述的电线导体,其特征在于,
在所述扁平部的截面中具有能够收容一根以上的所述线材的连续的空隙。
6.根据权利要求1或2所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面具有沿着所述扁平形状的宽度方向相互平行的对边,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的所述相互平行的对边的端部,比在所述扁平部的中央部小。
7.根据权利要求1或2所述的电线导体,其特征在于,
在轴线方向上连续地具有所述扁平部和扁平度比所述扁平部低的低扁平部。
8.根据权利要求1或2所述的电线导体,其特征在于,
构成所述绞线的线材为50根以上。
9.根据权利要求1或2所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的中央部为10%以上。
10.根据权利要求1或2所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面的扁平形状的纵横比处于1∶2至1∶8的范围。
11.一种电线导体,其特征在于,
由将多个线材绞合而成的绞线构成,
与所述绞线的轴线方向交叉的截面具有呈扁平形状的扁平部,
将所述扁平部中的导体截面积设为smm2,并将所述扁平部的截面中未被所述线材占据的空隙的比例即空隙率设为v%,
所述导体截面积与所述空隙率满足v>0.29s+2.0的关系,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的面向外周的外周部,比在位于所述外周部的内侧的所述扁平部的中央部小。
12.根据权利要求11所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的外周部,为在所述扁平部的中央部的65%以下。
13.根据权利要求11或12所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的外周部为20%以下。
14.根据权利要求11或12所述的电线导体,其特征在于,
在所述扁平部的截面中具有能够收容一根以上的所述线材的连续的空隙。
15.根据权利要求11或12所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面具有沿着所述扁平形状的宽度方向相互平行的对边,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的所述相互平行的对边的端部,比在所述扁平部的中央部小。
16.根据权利要求11或12所述的电线导体,其特征在于,
在轴线方向上连续地具有所述扁平部和扁平度比所述扁平部低的低扁平部。
17.根据权利要求11或12所述的电线导体,其特征在于,
构成所述绞线的线材为50根以上。
18.根据权利要求11或12所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面中的所述线材的相对于圆形的变形率在所述扁平部的中央部为10%以上。
19.根据权利要求11或12所述的电线导体,其特征在于,
所述扁平部的截面的扁平形状的纵横比处于1∶2至1∶8的范围。
20.一种包覆电线,其特征在于,具有:
权利要求1至19中任一项所述的电线导体;及
绝缘体,包覆所述电线导体的外周。
21.一种线束,其特征在于,包含权利要求20所述的包覆电线而成。
22.根据权利要求21所述的线束,其特征在于,
包含多个权利要求20所述的包覆电线,该多个包覆电线沿着所述电线导体的宽度方向以及与该宽度方向交叉的高度方向中的至少一个方向排列。
23.根据权利要求22所述的线束,其特征在于,
具有介于所述多个包覆电线之间的散热片以及与所述多个包覆电线共同接触的散热片中的至少一者。
24.根据权利要求22或23所述的线束,其特征在于,
所述多个包覆电线至少沿着所述高度方向排列。
25.根据权利要求24所述的线束,其特征在于,
在沿着所述高度方向排列的所述多个包覆电线之间夹设有由散热材料构成的夹设片,而且,设置有将多个所述夹设片相互连结并由散热材料构成的连结件。
26.根据权利要求22或23所述的线束,其特征在于,
所述多个包覆电线至少沿着所述宽度方向排列,
所述绝缘体由绝缘性膜构成,将沿着所述宽度方向排列的所述电线导体的组一并从高度方向两侧夹入而进行熔敷或粘接,
所述电线导体的组通过所述绝缘性膜或粘接剂而在彼此之间绝缘。
27.根据权利要求22或23所述的线束,其特征在于,
作为权利要求20所述的包覆电线,包括大截面包覆电线和导体截面积比所述大截面包覆电线小的多个小截面包覆电线,
所述小截面包覆电线的组的高度彼此一致,并在沿着所述宽度方向排列的状态下,与所述大截面包覆电线沿着所述高度方向层叠。
28.根据权利要求21~23中任一项所述的线束,其特征在于,
所述线束包括第一包覆电线和第二包覆电线,
所述第一包覆电线为所述电线导体由铝或铝合金构成的权利要求20所述的包覆电线,
所述第二包覆电线的电线导体由铜或铜合金构成,与所述第一包覆电线的电线导体相比,扁平度低且导体截面积小。
29.根据权利要求28所述的线束,其特征在于,
所述第二包覆电线的导体截面积为0.13mm2以下。
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