CN113851257A - 电线和复合电缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电线和复合线缆，能够在短时间内容易地剥离外侧包覆层，外侧包覆层未被剥离时和被剥离时的外观相同，当外侧包覆层被剥离时，外径变小，因而容易处理，且成本低，可靠性高。电线的包覆层包括包覆芯线的周围的内侧包覆层、以及包覆内侧包覆层的周围的外侧包覆层，该外侧包覆层能够从内侧包覆层剥离，内侧包覆层的外观与外侧包覆层的外观相同，在外侧包覆层未被剥离的状态下，电线的特性阻抗等于或大于预定值，在外侧包覆层被剥离的状态下，电线的特性阻抗小于预定值。

Description

电线和复合电缆

技术领域

本发明涉及电线和复合电缆。

背景技术

以往，在个人电脑、智能手机、平板终端、数码相机、摄像机、音乐播放器、游戏机、导航装置等电子设备，家用设备，医疗设备，工业设备，运输设备等各种设备中，为了将这些设备连接到其他设备，使用将多根电线集合并一体化的线束状电缆。然而，近年来，电子设备等设备的小型化不断发展，设备的壳体内空间变得越来越窄。因此，在电缆的末端中，电缆外皮被切除，将散开的多根电线引入壳体中并以复杂的方式弯曲以进行处理变得困难。于是，提出了具有两层结构的外皮的电线(例如，参见专利文献1)。如果采用这种电线，在被引入至壳体内的范围剥离外层，则外径变小，从而即使在壳体内也能够容易地弯曲电线。

图8是示出以往的电线的末端附近的立体图。

图中，861为电线，其具有由铜线等构成的芯线862、包覆该芯线862的周围的内侧包覆层863a、以及包覆该内侧包覆层863a的周围的外侧包覆层863b。并且，如图所示，在电线861的末端附近，通过在预定长度范围内剥离外侧包覆层863b，能够获得仅内侧包覆层863a包覆芯线862的外径较小的电线861。另外，在与导电端子(未示出)等连接的范围内，内侧包覆层863a也被剥离，使得芯线862露出。

专利文献1：日本特开昭61-051708号公报

然而，在上述以往的电线861中，并没有考虑特性阻抗的问题。目前，JIS标准和UL标准规定了电线用于信号通信等情况下的特性阻抗值为预定值，这同样适用于包含在电缆中的电线。因此，除了容纳在设备或连接器的壳体中的部分之外，需要将特性阻抗值配置为预定值，但是上述以往的电线861并没有如此配置。

发明内容

本发明的目的在于解决上述以往的问题，提供一种电线和复合电缆，其中，包覆芯线的周围的包覆层由内侧包覆层和外侧包覆层构成，当外侧包覆层未被剥离时，特性阻抗值等于或大于预定值，能够在短时间内容易地剥离外侧包覆层，外侧包覆层未被剥离时和外侧包覆层被剥离时的外观相同，当外侧包覆层被剥离时外径变小而容易处理，成本低，且可靠性高。

为此，本发明提供一种电线，具有一根导电的芯线以及包覆该芯线的周围的绝缘包覆层，所述包覆层包括包覆所述芯线的周围的内侧包覆层、以及包覆该内侧包覆层的周围的外侧包覆层，该外侧包覆层能够从所述内侧包覆层剥离，所述内侧包覆层的外观与所述外侧包覆层的外观相同，在所述外侧包覆层未被剥离的状态下，所述电线的特性阻抗等于或大于预定值，在所述外侧包覆层被剥离的状态下，所述电线的特性阻抗小于预定值。

在另一种电线中，进一步地，所述包覆层由具有低介电常数的材料制成，所述内侧包覆层由氟树脂制成，所述外侧包覆层由非氟树脂制成。

在又一种电线中，进一步地，所述预定值为90[Ω]。

本发明提供一种复合电缆，包括所述电线，还包括用于提供小功率的小功率线、以及用于提供大功率的大功率线，所述电线用作通信用信号线。

在另一种复合电缆中，进一步地，所述小功率线的外径与所述外侧包覆层被剥离的状态下的信号线的外径相同。

在又一种复合电缆中，进一步地，两根所述信号线绞合在一起形成双绞线，所述小功率线、大功率线和双绞线分别形成为一对。

在又一种复合电缆中，进一步地，该复合电缆的一端连接到包括连接器外壳和容纳在该连接器外壳中的连接器侧端子的连接器，所述信号线在所述连接器外壳内处于所述外侧包覆层被剥离的状态。

在又一种复合电缆中，进一步地，在所述信号线中，在距末端预定长度的范围内，所述包覆层被剥离，使得芯线露出，该芯线与电线侧端子连接，该电线侧端子连接到所述连接器侧端子。

根据本发明，在电线中，包覆芯线的周围的包覆层由内侧包覆层和外侧包覆层构成，当外侧包覆层未被剥离时，特性阻抗值等于或大于预定值，能够在短时间内容易地剥离外侧包覆层，外侧包覆层未被剥离时和外侧包覆层被剥离时的外观相同，并且当外侧包覆层被剥离时外径变较小而容易处理。另外，能够降低成本，并提高可靠性。

附图说明

图1是示出本实施方式中的复合电缆与连接器连接的状态的局部透视立体图。

图2是示出本实施方式中的复合电缆的各电线的末端与连接器的端子保持部连接的状态的立体图。

图3是示出本实施方式中的电线侧端子连接到复合电缆的各电线的末端的状态的侧视图。

图4是本实施方式中的复合电缆的横截面图。

图5是示出本实施方式中的信号线的绝缘厚度与特性阻抗的关系的曲线图。

图6是示出本实施方式中的根据信号线的绝缘厚度而变化的特性阻抗与信号线所需的特性阻抗之间的关系的曲线图。

图7是示出本实施方式中的与信号线的绝缘厚度和相对介电常数相对应的特性阻抗值的表格。

图8是示出以往的电线的末端附近的立体图。

附图标记的说明

20：复合电缆

21：电缆外皮

22：压带层

23：外侧屏蔽层

51：小功率线

52：小功率芯线

53：小功率包覆层

55：大功率线

56：大功率芯线

57：大功率包覆层

60：双绞线

61：信号线

62：信号芯线

63：信号包覆层

63a、863a：内侧包覆层

63b、863b：外侧包覆层

101：设备侧连接器

110：端子连接单元

111：连接器外壳

118：电缆连接部

161：电线侧端子

171：连接器屏蔽件

174：连接片

175：屏蔽件连接部

194：压环

231：端子保持构件

261：连接器侧端子

861：电线

862：芯线

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行详细的说明。

图1是示出本实施方式中复合电缆与连接器连接的状态的局部透视立体图，图2是示出本实施方式中复合电缆的各电线的末端与连接器的端子保持部连接的状态的立体图，图3是示出本实施方式中电线侧端子连接到复合电缆的各电线的末端的状态的侧视图，图4是本实施方式中的复合电缆的横截面图。

图中，20表示本实施方式中的复合电缆，在电子设备、家用设备、医疗设备、工业设备、运输设备等各种设备中，用于将这些设备连接到其他设备，优选用于设备之间各种数据和控制信号的通信以及供电。本实施方式中的复合电缆20包括：作为中直径电线的信号线61，其用于数据和控制信号的通信；作为小直径电线的小功率线51，其向小型电源诸如各种设备内的通信装置、控制装置、传感器等的电池提供小功率；以及作为大直径电线的大功率线55，其向各种设备内的电机等提供大功率。

另外，101表示本实施方式中的作为连接器的设备侧连接器，其通过安装到电子设备、家用设备、医疗设备、工业设备、运输设备等各种设备的壳体(未示出)来使用。所述设备可以是作为任何用途使用的任何类型的设备，但是这里为了便于说明，假设该设备是在诸如机器人的FA(工厂自动化)设备等工业设备中使用的步进电机。并且，假设所述设备侧连接器101的壳体即连接器外壳111的下端(Z轴负方向端)安装在步进电机的壳体的顶面。

另外，在本实施方式中，为了说明复合电缆20、设备侧连接器101以及其他构件中包含的各个部分的构成和动作所使用的表示上、下、左、右、前、后等方向的表述不是绝对的而是相对的，该表述在复合电缆20、设备侧连接器101以及其他构件中包含的各个部分处于图中所示的姿势的情况下是合适的，但是当复合电缆20、设备侧连接器101以及其他构件中包含的各个部分的姿势发生变化时，应根据姿势的变化而变更该表述并解释。

如图1所示，所述连接器外壳111是在X-Y平面上具有大致长方形形状的长方体盒状构件，其内部容纳作为内侧连接器的端子连接单元110。该端子连接单元110包括由合成树脂等绝缘材料制成的端子保持构件231、以及容纳并保持在该端子保持构件231中的复数个连接器侧端子261。该连接器侧端子261是由金属板等导电性材料制成的构件，一端与步进电机或其附带的各种通信装置、控制装置、传感器等连接的复数根电线(未示出)的另一端连接到该连接器侧端子261。

图4示出了通过将一端连接到所述设备侧连接器101来使用的复合电缆20的横截面。在该复合电缆20内部容纳有一对由绞合在一起的一对信号线61构成的双绞线(twistedpair cable)60、一对小功率线51、一对大功率线55。另外，容纳在所述复合电缆20内部的信号线61、小功率线51和大功率线55的数量可以任意改变。另外，也可以在所述复合电缆20内部的空余空间中适当地配置填充物等夹杂物。

并且，在所述内部周围通过缠绕例如树脂带、无纺布带等而形成有压带层22。另外，在该压带层22的外周配置有例如由金属编织物等制成的外侧屏蔽层23，进一步地，在该外侧屏蔽层23的外周配置有由树脂等制成的作为护套的电缆外皮21。

所述小功率线51包括：作为芯线的一根小功率芯线52，其由绞合在一起的复数根导电性的铜线等构成；以及作为覆盖该小功率芯线52的周围的合成树脂等绝缘性的包覆层的小功率包覆层53。另外，所述大功率线55包括：作为芯线的一根大功率芯线56，其由绞合在一起的复数根导电性的铜线等构成；以及作为覆盖该大功率芯线56的周围的合成树脂等绝缘性的包覆层的大功率包覆层57。由于所述大功率线55是用于提供比小功率线51更大的功率的电线，因此大功率芯线56的外径被设置为大于小功率芯线52的外径，大功率线55的外径即大功率包覆层57的外径也被设置为大于小功率线51的外径即小功率包覆层53的外径。

所述信号线61包括：作为芯线的一根信号芯线62，其由绞合在一起的复数根导电性的铜线等构成；以及作为覆盖该信号芯线62的周围的合成树脂等绝缘性的包覆层的信号包覆层63。并且，该信号包覆层63由直接包覆信号芯线62的周围的内侧包覆层63a、以及包覆该内侧包覆层63a的周围的外侧包覆层63b构成。所述内侧包覆层63a和外侧包覆层63b优选由具有低介电常数的树脂制成。例如，所述内侧包覆层63a更优选由诸如FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚树脂)的氟树脂制成，所述外侧包覆层63b更优选由诸如PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯)的非氟树脂制成。另外，一般而言，FEP、ETFE、PE和PP的相对介电常数分别为2.1、2.6、2.28和2.4。

并且，所述内侧包覆层63a和外侧包覆层63b例如通过挤压成型以包覆信号线61的方式而形成。上述诸如FEP或ETFE的氟树脂虽然在挤压成型时所需的熔融温度较高，但是作为成型后的包覆层的内侧包覆层63a的表面的摩擦系数低、滑动特性高。因此，包覆所述内侧包覆层63a的周围的外侧包覆层63b能够在短时间内容易地剥离。另外，由于上述诸如PE或PP的非氟树脂在挤压成型时所需的熔融温度较低，因此能够容易地成型外侧包覆层63b，使得信号线61的制造变得容易。

另外，由于所述信号线61是用于数据通信、信号通信等通信的电线，因此其特性阻抗值被设置为由JIS标准和UL标准规定的一定程度上较大的值。因此，信号包覆层63的厚度较厚。例如，参见图4所示的例子，信号芯线62的外径与小功率芯线52的外径几乎相同，而信号包覆层63的厚度为小功率包覆层53的厚度的约两倍左右。这是因为小功率线51不是用于通信的电线，因此不需要增大特性阻抗值，而信号线61则如上所述需要在一定程度上增大特性阻抗值。

然而，如图1和2所示，在一端连接到设备侧连接器101的复合电缆20中，容纳在连接器外壳111中的部分信号线61需要以复杂的弯曲状态进行处理。因此，在容纳在连接器外壳111中的部分，外侧包覆层63b从内侧包覆层63a剥离，使得该内侧包覆层63a处于露出的状态。由此，对于容纳在连接器外壳111中的部分的信号线61来说，信号包覆层63变薄，信号线61的外径小、柔性高，因此，如图1和2所示，能够以复杂的弯曲状态进行处理。

如图3所示，在复合电缆20中，位于最外侧的电缆外皮21在距末端(图中左端)第一长度L1的范围内被剥离，使得外侧屏蔽层23露出。并且，在更靠末端的范围内，即，在距末端第二长度L2的范围内，外侧屏蔽层23与压带层22同时被剥离，使得小功率线51、大功率线55和信号线61以一根一根彼此分离的状态露出。进一步地，在最靠末端的范围内，即，在距末端第四长度L4的范围内，在小功率线51中，小功率包覆层53被剥离，使得小功率芯线52露出，该小功率芯线52连接到作为端子的电线侧端子161；在大功率线55中，大功率包覆层57被剥离，使得大功率芯线56露出，该大功率芯线56连接到电线侧端子161；在信号线61中，信号包覆层63被剥离，使得信号芯线62露出，该信号芯线62连接到电线侧端子161。另外，在信号线61的信号包覆层63中，在外侧屏蔽层23与压带层22同时被剥离的位置与信号芯线62露出的位置之间，即，在距末端第三长度L3的位置处，外侧包覆层63b从内侧包覆层63a被剥离，使得第三长度L3的位置和第四长度L4的位置之间处于仅剩内侧包覆层63a的状态。

如图3和4所示，内侧包覆层63a的外径与小功率线51的外径即小功率包覆层53的外径几乎相等，另外，信号芯线62的外径与小功率芯线52的外径也几乎相等，因此，外侧包覆层63b被剥离后信号包覆层63中仅剩内侧包覆层63a的信号线61具有与小功率线51相同的高柔性，能够以复杂的弯曲状态进行处理。由此，如图1和2所示，能够使信号线61在连接器外壳111中弯曲，并将连接到信号线61末端的电线侧端子161与容纳在端子保持构件231中的连接器侧端子261连接。

另外，小功率线51的小功率包覆层53、大功率线55的大功率包覆层57和信号线61的信号包覆层63的外观，例如表面的颜色、图案等优选为不同的，以能够一一识别。由此，操作者能够通过肉眼观察快速且可靠地将小功率线51、大功率线55和信号线61一一识别，从而能够将连接在它们的末端的电线侧端子161准确无误地连接到对应的连接器侧端子261。另外，在信号线61的信号包覆层63中，外侧包覆层63b和内侧包覆层63a的外观优选为相同的。由此，信号包覆层63的外观在外侧包覆层63b被剥离前后不发生变化，从而能够防止操作者对信号线61的误认。进一步地，由于从电缆外皮21露出的小功率线51、大功率线55和信号线61的长度几乎相等，因此能够在不实施复杂工艺的情况下加工各线的末端。另外，由于仅剩内侧包覆层63a的信号线61能够以复杂的弯曲状态进行处理，因此即使各线的长度几乎相等，也能够容易地组装作为内侧连接器的端子连接单元110。

另外，端子连接单元110具有作为接地构件的连接器屏蔽件171，该连接器屏蔽件171由安装于连接器外壳111的金属板等构成。并且，该连接器屏蔽件171包括从其顶板的一端延伸出的具有柔性的连接片174，在该连接片174的自由端连接有屏蔽件连接部175。该屏蔽件连接部175在从连接器外壳111的一角凸出的大致圆筒形状的电缆连接部118中连接到复合电缆20的外侧屏蔽层23。如图1所示，在复合电缆20中，距其末端第一长度L1的范围容纳在连接器外壳111中，与所述第一长度L1的范围相邻的电缆外皮21的末端部分经由压环194连接到连接器外壳111的电缆连接部118。

接下来，对所述信号线61中的信号包覆层63的厚度与特性阻抗的关系进行说明。

图5是示出本实施方式中的信号线的绝缘厚度与特性阻抗的关系的曲线图，图6是示出本实施方式中的根据信号线的绝缘厚度而变化的特性阻抗与信号线所需的特性阻抗之间的关系的曲线图，图7是示出本实施方式中的与信号线的绝缘厚度和介电常数相对应的特性阻抗值的表格。

在本实施方式中的信号线61中，如图5所示，信号包覆层63包括内侧包覆层63a和外侧包覆层63b，包括厚度(绝缘厚度)较厚的部分(图5中线A右侧的部分)、以及外侧包覆层63b被剥离后信号包覆层63的厚度(绝缘厚度)较薄的部分(图5中线A左侧的部分)。在所述信号线61中的信号芯线62为一根电线即单芯电线的情况下，如图5所示，绝缘厚度越厚，则特性阻抗值越大。在图5的曲线图中，横轴表示绝缘厚度，纵轴表示特性阻抗。

另外，作为绝缘层的信号包覆层63的介电常数越小，则特性阻抗值越大。在图5的曲线图中，实线表示信号包覆层63的相对介电常数ε为2.6的情况，虚线表示信号包覆层63的相对介电常数ε为2.28的情况，点线表示信号包覆层63的相对介电常数ε为2.1的情况。另外，在图5中，线B表示特性阻抗值为100[Ω]。

在图6中，区域C表示在用于通信的电线、特别是用于FA设备的网络中的电缆中、用于通信的电线所需的特性阻抗的范围。该范围为90～130[Ω]。当本实施方式中的复合电缆20与如上所述的FA设备中使用的步进电机连接时，信号线61的特性阻抗需要为90～130[Ω]，根据图6所示的曲线图，信号包覆层63的厚度即绝缘厚度需要为0.13～0.37[mm]。

如上所述，本实施方式中的信号线61的信号包覆层63优选由FEP、ETFE、PE和PP制成。并且，FEP、ETFE、PE和PP的相对介电常数分别为2.1、2.6、2.28和2.4。于是，图7中，以表格的形式示出了与信号包覆层63的厚度(绝缘厚度)和信号包覆层63的相对介电常数相对应的信号线61的特性阻抗值。根据图7所示的表格，为了使信号线61的特性阻抗为90～130[Ω]，在信号包覆层63的材料为FEP、ETFE、PE和PP的情况下，信号包覆层63的厚度分别需要为0.13～0.37[mm]、0.18～0.46[mm]以上、0.15～0.42[mm]、以及0.14～0.36[mm]。

因此，就本实施方式中的信号线61而言，在连接器外壳111外侧的范围内，即，在距复合电缆20的末端第一长度L1以上的范围内，特性阻抗需要在预定值(例如，90[Ω])以上，优选为90～130[Ω]，因此，信号包覆层63的厚度需要为0.13～0.18[mm]以上。另一方面，在连接器外壳111内侧的范围内，即，在距复合电缆20的末端第一长度L1以内的范围内，特性阻抗不必在所述预定值以上，即不必优选为90～130[Ω]，可以小于所述预定值，因此，为了获得柔性，外侧包覆层63b被剥离，使得信号包覆层63仅剩内侧包覆层63a，从而形成为小直径。另外，即使仅剩内侧包覆层63a，也仍然具有足够的厚度(绝缘厚度)以发挥所需的绝缘特性。

如上所述，在本实施方式中，作为电线的信号线61具有一根导电性的信号芯线62、以及包覆信号芯线62的周围的绝缘性的信号包覆层63。并且，信号包覆层63包括包覆信号芯线62的周围的内侧包覆层63a、以及包覆内侧包覆层63a的周围的外侧包覆层63b，该外侧包覆层63b能够从内侧包覆层63a剥离，内侧包覆层63a的外观与外侧包覆层63b的外观相同，在外侧包覆层63b未被剥离的状态下，信号线61的特性阻抗为预定值以上，在外侧包覆层63b被剥离的状态下，信号线61的特性阻抗小于预定值。

由此，能够在短时间内容易地剥离外侧包覆层63b，外侧包覆层63b未被剥离时和外侧包覆层63b被剥离时的外观相同，并且当外侧包覆层63b被剥离时外径变小，因而容易处理。另外，能够降低成本，并提高可靠性。

另外，信号包覆层63由具有低介电常数的材料制成，内侧包覆层63a由氟树脂制成，外侧包覆层63b由非氟树脂制成。进一步地，预定值为90[Ω]。

另外，复合电缆20包括用于通信的信号线61，并且还包括用于提供小功率的小功率线51、以及用于提供大功率的大功率线55。进一步地，小功率线51的外径与外侧包覆层63b被剥离的状态下的信号线61的外径相同。进一步地，两根信号线61绞合在一起形成双绞线60，小功率线51、大功率线55和双绞线60分别形成为一对。进一步地，复合电缆20的一端连接到包括连接器外壳111和容纳在连接器外壳111内的连接器侧端子261的设备侧连接器101，信号线61在连接器外壳111内处于外侧包覆层63b被剥离的状态。进一步地，在信号线61中，在距末端预定第四长度L4的范围内，信号包覆层63被剥离，使得信号芯线62露出，信号芯线62与电线侧端子161连接，电线侧端子161连接到连接器侧端子261。由此，信号线61能够以复杂的弯曲状态进行处理，并且能够使信号线61在狭窄的连接器外壳111中弯曲，从而将电线侧端子161与连接器侧端子261连接。

另外，本说明书中公开了与优选和示例性的实施方式相关的特征。通过阅读本说明书的公开内容，本领域技术人员可以自然地想到在本文所附权利要求的范围和目的内的各种其他实施方式、修改和变形。

工业实用性

本发明能够应用于电线和复合电缆。

Claims (8)

1.一种电线，具有一根导电性的芯线、以及包覆所述芯线的周围的绝缘性的包覆层，其特征在于，

所述包覆层包括包覆所述芯线的周围的内侧包覆层以及包覆所述内侧包覆层的周围的外侧包覆层，所述外侧包覆层能够从所述内侧包覆层剥离，所述内侧包覆层的外观与所述外侧包覆层的外观相同，

在所述外侧包覆层未被剥离的状态下，所述电线的特性阻抗等于或大于预定值，在所述外侧包覆层被剥离的状态下，所述电线的特性阻抗小于预定值。

2.根据权利要求1所述的电线，其特征在于，所述包覆层由具有低介电常数的材料制成，所述内侧包覆层由氟树脂制成，所述外侧包覆层由非氟树脂制成。

3.根据权利要求1或2所述的电线，其特征在于，所述预定值为90Ω。

4.一种复合电缆，包括权利要求1至3中任一项所述的电线，其特征在于，

还包括用于提供小功率的小功率线、以及用于提供大功率的大功率线，

所述电线用作通信用信号线。

5.根据权利要求4所述的复合电缆，其特征在于，所述小功率线的外径与所述外侧包覆层被剥离的状态下的信号线的外径相同。

6.根据权利要求4或5所述的复合电缆，其特征在于，两根所述信号线绞合在一起形成双绞线，所述小功率线、所述大功率线和所述双绞线分别形成为一对。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的复合电缆，其特征在于，所述复合电缆的一端连接到包括连接器外壳和容纳在所述连接器外壳中的连接器侧端子的连接器，所述信号线在所述连接器外壳内处于所述外侧包覆层被剥离的状态。

8.根据权利要求7所述的复合电缆，其特征在于，在所述信号线中，所述包覆层在距末端预定长度的范围内被剥离，使得所述芯线露出，所述芯线与电线侧端子连接，所述电线侧端子连接到所述连接器侧端子。

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