CN115910438A - 复合电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗弯性较高的细径的复合电缆。复合电缆(1)具备4根大径的同轴线(11)、2根小径的同轴线(12)、4根大径的简单线(13)、2根小径的简单线(14)、捆扎上述电线的捆扎层(3)、设于捆扎层(3)的周围且由金属导体构成的屏蔽层(4)、以及覆盖屏蔽层(4)的周围的护套(5)。护套(5)的外径为2.0mm以下,屏蔽层(4)所使用的每单位长度的金属导体的量为上述多个电线所使用的每单位长度的金属导体的量的0.4倍以上且0.7倍以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备具有金属导体以及绝缘体的多个电线的复合电缆。
背景技术
现今,例如在内窥镜用信号电缆这样的细径的医疗用电缆中,存在具备多个电线、将多个电线捆扎的捆扎层、设于捆扎层的周围的屏蔽层、以及覆盖屏蔽层的外周的护套的医疗用电缆(例如,参照专利文献1)。
在专利文献1所记载的内窥镜用信号电缆中,驱动信号系统以及输出信号系统的多个同轴线和电源系统的多个电线由螺旋卷绕的绝缘性的捆扎带一并捆扎。在捆扎带的外周设有将镀银铜合金制的多根导体线材绞合而形成的综合屏蔽件,综合屏蔽件被护套包覆。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-176567号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述,例如在用于医疗用的复合电缆中,有时要求将电缆直径细径化为2mm以下。在这样的细径的复合电缆中,发明人等确认到:在进行了弯曲耐久试验时,因屏蔽线材的断开或护套的破裂,试验结果不合格的情况较多。因此,本发明的目的在于提供一种抗弯性较高的细径的复合电缆。
用于解决课题的方案
本发明以解决上述课题为目的,提供一种复合电缆,具备:多个电线,其具有金属导体及绝缘体;捆扎层,其捆扎上述多个电线;屏蔽层,其设于上述捆扎层的周围且由金属导体构成;以及护套,其覆盖上述屏蔽层的周围,上述护套的外径为2.0mm以下,上述屏蔽层所使用的每单位长度的金属导体的量为上述多个电线所使用的每单位长度的金属导体的量的0.4倍以上且0.7倍以下。
发明的效果如下。
根据本发明,能够提供一种抗弯性较高的细径的复合电缆。
附图说明
图1是本发明的实施方式的复合电缆的剖视图。
图2是示出大径的同轴线的剖视图。
图3是示出小径的同轴线的剖视图。
图4是示出大径的简单线的剖视图。
图5是示出小径的简单线的剖视图。
图6是示出在弯曲耐久试验中使用的弯曲试验机的结构例的结构图。
图7是示出在扭转耐久试验中使用的扭转试验机的结构例的结构图。
符号说明
1—复合电缆,11—大径的同轴线(电线),12—小径的同轴线(电线),111、121—中心导体,111a、121a—线材(金属导体),112、122—外部导体,112a、122a—线材(金属导体),113、123—绝缘体,13—大径的简单线(电线),14—小径的简单线(电线),131、141—芯线,131a、141a—线材(金属导体),132、142—绝缘体,3—捆绑层,4—屏蔽层,40—屏蔽线材(金属导体),5—护套。
具体实施方式
[实施方式]
图1是本发明的实施方式的复合电缆的剖视图。该复合电缆1具备:电线组10,其由具有金属导体及绝缘体的多个电线构成;夹设物2,其配置于电线组10的中心部;捆绑层3,其设于电线组10的周围;屏蔽层4,其设于捆绑层3的周围;以及护套5,其覆盖屏蔽层4的周围。护套5的外径D(电缆外径)为2.0mm以下,在本实施方式中为1.6mm。
在本实施方式中,利用由4根大径的同轴线11、2根小径的同轴线12、4根大径的简单线13以及2根小径的简单线14构成的12根电线构成电线组10。夹设物2例如是将芳族聚酰胺纤维捆扎的纤维束。捆扎层3捆扎电线组10的12根电线。在本实施方式中,将例如由PI(聚酰亚胺)等树脂构成的带状的捆扎带30呈螺旋状地卷绕于电线组10的周围而形成捆扎层3。捆扎带30的厚度T30例如为0.01mm。护套5例如通过对PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)等热塑性树脂进行挤出成形来形成。护套5的厚度T5(平均厚度)优选为0.07mm以上且0.12mm以下。在本实施方式中,作为一例,护套5的厚度T5为0.10mm。
复合电缆1是在前端部具备CCD驱动电路、A/D转换器、图像存储器、图像处理电路等的内窥镜所使用的内窥镜电缆。大径及小径的同轴线11、12用作为传输图像信号、控制信号的信号线。大径及小径的简单线13、14用作为电源供给的电源线。2根小径的同轴线12以及2根小径的简单线14在夹设物2的周围相互绞合。4根大径的同轴线11以及4根大径的简单线13配置于2根小径的同轴线12以及2根小径的简单线14的外周,呈螺旋状地扭绞。
屏蔽层4是螺旋卷绕有由金属导体构成的多个屏蔽线材40的横向卷绕屏蔽层,将电线组10的各电线一并地屏蔽。在本实施方式中,作为一例,屏蔽层4由84根屏蔽线材40构成。屏蔽线材40是由铜合金构成的截面呈圆形的线材。屏蔽线材40的直径(线材直径)D40优选为相当于48AWG(美国线规)的0.03mm以上且相当于45AWG的0.05mm以下。这是因为:若屏蔽线材40的直径D40小于0.03mm,则屏蔽线材40容易断开,若屏蔽线材40的直径D40超过0.05mm,则导致复合电缆1大径化。在本实施方式中,作为一例,屏蔽线材40的直径D40为0.05mm。
并且,为了抑制复合电缆1弯曲时的护套5的破裂,护套5的厚度T5优选为屏蔽线材40的直径D40的1.4倍以上且3.0倍以下。这是因为:若护套5的厚度T5小于屏蔽线材40的直径D40的1.4倍,则护套5的强度变低,若护套5的厚度T5超过屏蔽线材40的直径D40的3.0倍,则屏蔽线材40因护套5的刚性而容易断开,并且导致复合电缆1大径化。如上所述,在将护套5的厚度T5设为0.10mm、将屏蔽线材40的直径D40设为0.05mm的情况下,护套5的厚度T5为屏蔽线材40的直径D40的2倍。
图2是示出大径的同轴线11的剖视图。大径的同轴线11具有中心导体111及外部导体112、配置在中心导体111与外部导体112之间的树脂制的绝缘体113、以及配置于外部导体112的周围的树脂制的套管114。中心导体111是将多个线材111a绞合而成的绞线。外部导体112通过将多个线材112a呈螺旋状地横向卷绕于绝缘体113的外周来形成。
在本实施方式中,作为一例,大径的同轴线11的中心导体111由7根线材111a构成,外部导体112由26根线材112a构成。上述线材111a、112a是由铜合金构成的截面呈圆形的金属导体。中心导体111相当于40AWG,线材111a的直径D11为0.03mm。外部导体112的线材112a的直径D12为0.03mm。绝缘体113以及套管114例如由PFA构成,绝缘体113的厚度T11为0.07mm,套管114的厚度T12为0.03mm。并且,套管114的外径D1为0.35mm。
图3是示出小径的同轴线12的剖视图。小径的同轴线12与大径的同轴线11相同地构成。即,小径的同轴线12具有中心导体121及外部导体122、配置在中心导体121与外部导体122之间的树脂制的绝缘体123、以及配置于外部导体122的周围的树脂制的套管124。中心导体121是将多个线材121a绞合而成的绞线,外部导体122通过将多个线材122a呈螺旋状地横向卷绕于绝缘体123的外周来形成。
在本实施方式中,作为一例,小径的同轴线12的中心导体121由7根线材121a构成,外部导体122由28根线材122a构成。上述线材121a、122a是由铜合金构成的截面呈圆形的金属导体。中心导体121相当于44AWG,线材121a的直径D21为0.02mm。外部导体122的线材122a的直径D22为0.02mm。绝缘体123以及套管124例如由PFA构成,绝缘体123的厚度T21为0.05mm,套管124的厚度T22为0.02mm。套管124的外径D2为0.25mm。
图4是示出大径的简单线13的剖视图。大径的简单线13具有设于中心部的芯线131和覆盖芯线131的树脂制的绝缘体132。在本实施方式中,作为一例,大径的简单线13的芯线131是将19根线材131a绞合而成的绞线。线材131a是由铜合金构成的截面呈圆形的金属导体,其直径D31为0.05mm。绝缘体132例如由PFA构成,其厚度T31为0.05mm。绝缘体132的外径D3为0.35mm。
图5是示出小径的简单线14的剖视图。小径的简单线14具有设于中心部的芯线141和覆盖芯线141的树脂制的绝缘体142。在本实施方式中,作为一例,小径的简单线14的芯线141是将19根线材141a绞合而成的绞线。线材141a是由铜合金构成的截面呈圆形的金属导体,其直径D41为0.03mm。绝缘体142例如由PFA构成,其厚度T41为0.04mm。绝缘体142的外径D4为0.23mm。
在本实施方式中,为了提高复合电缆1的抗弯性,与现有的细径的复合电缆相比,使用较细的屏蔽线材40。此外,电缆外径为2mm以下的现有的复合电缆的屏蔽线材的直径例如为0.08mm至0.10mm。并且,在本实施方式中,将屏蔽层4所使用的每单位长度的金属导体的量设为电线组10的各电线所使用的每单位长度的金属导体的量的0.4倍以上且0.7倍以下。这是因为:若该倍率小于0.4,则容易在屏蔽层4处发生断线,若该倍率超过0.7,则复合电缆1变粗,难以将电缆外径例如抑制为2.0mm以下。再有,在本实施方式中,为了抑制屏蔽线材40的断开,使用拉伸强度为320MPa以上且断裂伸长率为10%以上的线材作为屏蔽线材40。
在复合电缆1的与长度方向垂直的截面中,在将中心导体111的线材111a的直径设为D11、将根数设为N11、将外部导体112的线材112a的直径设为D12、将根数设为N12时,大径的同轴线11的金属导体(在本实施方式中为铜合金)的截面积S11由S11=(D11/2)2×π×N11+(D12/2)2×π×N12的运算式来求出。同样,在将中心导体121的线材121a的直径设为D21、将根数设为N21、将外部导体122的线材122a的直径设为D22、将根数设为N22时,小径的同轴线12的金属导体的截面积S12由S12=(D21/2)2×π×N21+(D22/2)2×π×N22的运算式来求出。并且,在将线材131a的直径设为D31、将根数设为N31时,大径的简单线13的金属导体的截面积S13由S13=(D31/2)2×π×N31的运算式来求出。在将线材141a的直径设为D41、将根数设为N41时,小径的简单线14的金属导体的截面积S14由S14=(D41/2)2×π×N41的运算式来求出。
在将上述的各线材的直径以及根数的值应用于上述运算式而求出S11~S14时,S11=0.0233mm2,S12=0.0110mm2,S13=0.0373mm2,S14=0.0134mm2。在本实施方式中,复合电缆1具有4根大径的同轴线11、2根小径的同轴线12、4根大径的简单线13以及2根小径的简单线14,因此电线组10整体的金属导体的截面积S1由S1=S11×4+S12×2+S13×4+S14×2的运算式而求出为0.2914mm2。
另一方面,在将屏蔽线材40的直径设为D40、将根数设为N40时,屏蔽层4的多个屏蔽线材40的金属导体的截面积S2由S2=(D40/2)2×π×N40的运算式来求出。在将上述的直径以及根数的值应用于该运算式而求出S2时,S2=0.1649mm2。该值为S1的值的约0.566倍。即,在本实施方式中,屏蔽层4所使用的每单位长度的金属导体的量为电线组10的各电线所使用的每单位长度的金属导体的量的约0.566倍。
(复合电缆的耐久性的评价)
如上构成的复合电缆1在15mm的弯曲直径、±90°以上的弯曲角度、100g的载荷下的抗弯次数为5万次以上。并且,复合电缆1在200mm的扭转间距、±180°以上的弯曲角度、150g的载荷下的抗扭转次数为10万次以上。该试验结果是使用下述的弯曲试验机以及扭转试验机进行了弯曲耐久试验及扭转耐久试验的结果。
图6是示出在弯曲耐久试验中使用的弯曲试验机6的结构例的结构图。弯曲试验机6具有一对弯曲直径设定夹具61、61、试验片固定部62以及配重63。弯曲直径设定夹具61、61呈圆柱状,其直径D6为弯曲直径。在试验片固定部62固定有将复合电缆1切成预定长度后的试验片100的一端部。在试验片100的另一端部固定有与负载载荷对应的重量的配重63。弯曲耐久试验通过如下方式进行:由一对弯曲直径设定夹具61、61夹持试验片100的长度方向的一部分,使试验片固定部62在与弯曲角度对应的角度±θ1的范围内呈圆弧状地往复移动。
图7是示出在扭转耐久试验中使用的扭转试验机7的结构例的结构图。扭转试验机7具有圆柱状的支撑夹具71、圆盘状的扭转夹具72以及配重73。在扭转夹具72固定有试验片100的一端部。在试验片100的另一端部固定有与负载载荷对应的重量的配重73。扭转夹具72与支撑夹具71之间的距离D7设定为与扭转间距对应的尺寸。扭转夹具72在与弯曲角度对应的角度±θ2的范围内进行往复旋转运动。
在复合电缆1的弯曲耐久试验以及扭转耐久试验中,每1万次确认是否没有护套5的破裂等外观异常、以及是否没有屏蔽线材40、电线组10的各电线的断开,在未确认到上述异常的情况下继续试验。在弯曲耐久试验中,即使超过5万次也未确认到上述异常,并且在扭转耐久试验中,即使超过10万次也未确认到上述异常。
(实施方式的效果)
根据以上说明的实施方式,屏蔽层4所使用的每单位长度的金属导体的量为电线组10的多个电线所使用的每单位长度的金属导体的量的0.4倍以上且0.7倍以下,由此能够将复合电缆1细径化为2.0mm以下,并且能够得到较高的抗弯性。并且,根据本实施方式,护套5的厚度T5为屏蔽线材40的直径D40的1.4倍以上且3.0倍以下,而且屏蔽线材40的直径D40为0.03mm以上且0.05mm以下,由此能够确保护套5的强度的同时使复合电缆1细径化,也能够抑制屏蔽线材40的断开。
(变形例)
在上述的实施方式中,对屏蔽线材40的拉伸强度为320MPa以上且断裂伸长率为10%以上的情况进行了说明,但作为屏蔽线材40,也可以使用拉伸强度为380MPa以上且断裂伸长率为5%以上的屏蔽线材。关于使用了这样的拉伸强度为380MPa以上且断裂伸长率为5%以上的屏蔽线材40的复合电缆1,也能够得到较高的抗弯性。
(实施方式的总结)
接下来,引用实施方式中的符号等对从以上说明的实施方式掌握的技术思想进行记载。其中,以下记载中的各符号并不将权利要求书中的构成要素限定为在实施方式中具体地示出的部件等。
[1]一种复合电缆1,具备:多个电线11~14,其具有金属导体及绝缘体;捆扎层3,其捆扎上述多个电线11~14;屏蔽层4,其设于上述捆扎层3的周围且由金属导体构成;以及护套5,其覆盖上述屏蔽层4的周围,上述护套5的外径D为2.0mm以下,上述屏蔽层4所使用的每单位长度的金属导体的量为上述多个电线11~14所使用的每单位长度的金属导体的量的0.4倍以上且0.7倍以下。
[2]根据上述[1]所述的复合电缆1,其中,上述屏蔽层4是螺旋卷绕有由金属导体构成的多个屏蔽线材40的横向卷绕屏蔽层。
[3]根据上述[2]所述的复合电缆1,其中,上述护套5的平均厚度T5为上述多个屏蔽线材40的直径D40的1.4倍以上且3.0倍以下。
[4]根据上述[2]或[3]所述的复合电缆1,其中,上述屏蔽线材40的直径D40为0.03mm以上且0.05mm以下。
[5]根据上述[2]至[4]中任一项所述的复合电缆1,其中,上述屏蔽线材40的拉伸强度为320MPa以上且断裂伸长率为10%以上。
[6]根据上述[2]至[4]中任一项所述的复合电缆1,其中,上述屏蔽线材40的拉伸强度为380MPa以上且断裂伸长率为5%以上。
[7]根据上述[1]~[6]中任一项所述的复合电缆1,其中,上述多个电线11~14中的一部分电线13、14是利用绝缘体132、142覆盖由金属导体构成的芯线131、141而成的简单线,其余电线是具有由金属导体构成的中心导体111、121和外部导体112、122、以及配置在上述中心导体111、121与上述外部导体112、122之间的绝缘体113、114的同轴线11、12。
[8]根据上述[1]~[7]中任一项所述的复合电缆1,其中,在15mm的弯曲直径、±90°以上的弯曲角度、以及100g的载荷下的抗弯次数为5万次以上。
[9]根据上述[1]~[8]中任一项所述的复合电缆1,其中,在200mm的扭转间距、±180°以上的弯曲角度、以及150g的载荷下的抗扭转次数为10万次以上。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但上述记载的实施方式并不限定权利要求书的发明。并且,应该注意的是,在实施方式中说明的所有特征组合并非是用于解决发明的课题的方案所必需的。
并且,本发明能够在不脱离其主旨的范围内适当地变形来实施。例如,在上述的实施方式中,对复合电缆1具有4根大径的同轴线11、2根小径的同轴线12、4根大径的简单线13以及2根小径的简单线14的情况进行了说明,但电线的根数、种类等不限定于此,能够将与用途等对应的多个电线组合来构成复合电缆。并且,复合电缆的用途也不限定于内窥镜电缆等医疗用电缆,能够在要求细径且要求较高的抗弯性的各种用途中使用本发明的复合电缆。
Claims (9)
1.一种复合电缆,其特征在于,
具备:多个电线,其具有金属导体及绝缘体;捆扎层,其捆扎上述多个电线;屏蔽层,其设于上述捆扎层的周围且由金属导体构成;以及护套,其覆盖上述屏蔽层的周围,
上述护套的外径为2.0mm以下,
上述屏蔽层所使用的每单位长度的金属导体的量为上述多个电线所使用的每单位长度的金属导体的量的0.4倍以上且0.7倍以下。
2.根据权利要求1所述的复合电缆,其特征在于,
上述屏蔽层是螺旋卷绕有由金属导体构成的多个屏蔽线材的横向卷绕屏蔽层。
3.根据权利要求2所述的复合电缆,其特征在于,
上述护套的厚度为上述屏蔽线材的直径的1.4倍以上且3.0倍以下。
4.根据权利要求2或3所述的复合电缆,其特征在于,
上述屏蔽线材的直径为0.03mm以上且0.05mm以下。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的复合电缆,其特征在于,
上述屏蔽线材的拉伸强度为320MPa以上且断裂伸长率为10%以上。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的复合电缆,其特征在于,
上述屏蔽线材的拉伸强度为380MPa以上且断裂伸长率为5%以上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合电缆,其特征在于,
上述多个电线中的一部分电线是利用绝缘体覆盖由金属导体构成的芯线而成的简单线,
其余电线是具有由金属导体构成的中心导体和外部导体、以及配置在上述中心导体与上述外部导体之间的绝缘体的同轴线。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合电缆,其特征在于,
在15mm的弯曲直径、±90°以上的弯曲角度、以及100g的载荷下的抗弯次数为5万次以上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的复合电缆,其特征在于,
在200mm的扭转间距、±180°以上的弯曲角度、以及150g的载荷下的抗扭转次数为10万次以上。
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