CN116805543A - 同轴电缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供同轴电缆，通过降低中心导体与外部导体之间的电容，特别是高频特性提高。同轴电缆(1)具备：将第一至第三导线(21～23)绞合而成的中心导体(2)、以包围中心导体(2)的方式形成有空洞的发泡绝缘体(3)、以及设置于发泡绝缘体(3)周围的外部导体(4)。发泡绝缘体(3)的一部分形成从与中心导体(2)隔着间隙相对的空洞(30)的内表面(30a)朝向中心导体(2)延伸的突起部(31)，突起部(31)与中心导体(2)的外周缘(2a)相接而将中心导体(2)支撑在空洞(30)内，中心导体(2)的外周缘(2a)中，除了与突起部(31)相接的部分以外大致整体与空洞(30)的内表面(30a)隔着间隙相对。

Description

同轴电缆

技术领域

本发明涉及同轴电缆。

背景技术

以往，在配置于同轴上的中心导体与外部导体之间配置有绝缘体的同轴电缆中，存在通过在绝缘体与中心导体或外部导体之间形成空隙来降低中心导体与外部导体之间的电容从而实现了电特性提高的同轴电缆(例如，参照专利文献1、2)。

专利文献1所记载的同轴电缆中，调整向中心导体周围挤出树脂而形成绝缘体时的挤出压力、垂伸比，增大了中心导体与绝缘体之间的空隙截面积。另外，在专利文献1中，通过以中心导体与绝缘体的密合力成为中心导体断裂强度的1/3以下的方式调整挤出压力、垂伸比而将绝缘体挤出成型，能够在绝缘体中不使用发泡绝缘体而在中心导体与绝缘体之间形成适度大小的空隙，能够兼顾电特性和机械特性。

专利文献2所记载的同轴电缆具有中心导体、设置于中心导体外周的挤出被覆层、以及设置于挤出被覆层紧上方的管状被覆层。在挤出被覆层的外表面，在挤出被覆时产生了熔体破裂(波状的表面粗糙)，在该熔体破裂的谷的部分设置有空隙。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-198973号公报

专利文献2：国际公开第2017/013765号

发明内容

发明所要解决的课题

近年来，由于通信的高速化，要求与以往相比，中心导体与外部导体之间的电容小、高频特性优异、适于信号的高速传输的同轴电缆。为了减小电容，虽然增大空隙是有效的，但在专利文献1、2所记载的同轴电缆的结构中，能够形成的空隙的大小存在制约，未必能够充分地满足该要求。

因此，本发明的目的在于提供一种同轴电缆，通过降低中心导体与外部导体之间的电容，特别是高频特性提高。

用于解决课题的方法

以解决上述课题为目的，本发明提供一种同轴电缆，其具备：将多根导线绞合而成的中心导体、以包围上述中心导体的方式形成有空洞的发泡绝缘体、以及设置于上述发泡绝缘体周围的外部导体；上述发泡绝缘体的一部分成为从与上述中心导体隔着间隙相对的上述空洞的内表面朝向上述中心导体延伸的突起部，上述突起部与上述中心导体的外周缘相接而将上述中心导体支撑在上述空洞内，上述中心导体的上述外周缘中，除了与上述突起部相接的部分以外，大致整体与上述空洞的内表面隔着间隙相对。

发明效果

根据本发明，通过降低中心导体与外部导体之间的电容，同轴电缆的高频特性提高。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的同轴电缆的结构例的侧视图。

图2的(a)～(d)是多个部位的同轴电缆的截面照片。

图3A是示意性地表示图2(a)所示的各截面的示意图。

图3B是示意性地表示图2(b)所示的各截面的示意图。

图3C是示意性地表示图2(c)所示的各截面的示意图。

图3D是示意性地表示图2(d)所示的各截面的示意图。

图4是表示制造装置的概略结构的概略结构图。

符号说明

1：同轴电缆；2：中心导体；21～23：第一至第三导线；2a：外周缘；3：发泡绝缘体；30：空洞；30a：内表面；31：突起部；3a：外周面；4：外部导体；41：裸线；5：表皮层；50：绝缘带；6：护套。

具体实施方式

[实施方式]

图1是表示本发明的实施方式的同轴电缆的结构例的侧视图。图2的(a)～(d)是长度方向的多个部位的同轴电缆的截面照片。图3A、图3B、图3C以及图3D是示意性地表示图2的(a)～(d)所示的各截面的示意图。

同轴电缆1具备：将多根导线21～23绞合而成的中心导体2、设于中心导体2周围的发泡绝缘体3、设于发泡绝缘体3周围的外部导体4、设于发泡绝缘体3与外部导体4之间的表皮层5、以及设于外部导体4周围的护套6。该同轴电缆1例如用于医疗用电缆，通过中心导体2与外部导体4的电位差来传输电信号。作为医疗用电缆，更具体而言，例如可举出探头电缆、导管电缆、内窥镜电缆。

中心导体2是将3根导线21～23绞合而成的绞线。3根导线21～23是由镀银的铜合金构成的截面圆形的线材，以同轴电缆1的中心线C为中心呈螺旋状绞合。如图3A所示，若将3根导线21～23的外径设为D₁、D₂、D₃，则D₁、D₂、D₃彼此相等，分别为0.1mm以下。作为一例，中心导体2为42AWG(American Wire Gauge)至48AWG，D₁、D₂、D₃分别为0.020mm以上且0.038mm以下。以下，将3根导线21～23分别称为第一导线21、第二导线22及第三导线23。

外部导体4是将多个裸线41螺旋卷绕而形成的。在本实施方式中，32根裸线41螺旋卷绕于表皮层5的外周。外部导体4中的裸线41的螺旋卷绕的方向是与中心导体2中的第一导线21～第三导线23的螺旋卷绕的方向相反的方向。裸线41是由铜合金构成的截面圆形的线材，形成为比第一导线21～第三导线23的外径D₁、D₂、D₃小的外径。

多根裸线41由硬铜或镀锡铜合金构成。多根裸线41各自的外径D₄(参照图3A)为0.05mm以下，导电率(电导率)为70％IACS以上。裸线41的外径D₄的更优选的范围为0.032mm以下，裸线41的导电率的更优选的范围为80％IACS以上。裸线41的外径D₄更具体而言例如为0.022mm以上且0.0254mm以下。这里，IACS(International Annealed Copper Standard：国际退火铜标准)是将退火标准软铜(体积电阻率：1.7241×10^-2μΩm)的导电率设为100％IACS的、表示电阻高低的指标。中心导体2与外部导体4的面积比(外部导体4的截面积除以中心导体2的截面积而得到的值)例如为4.91以上且8.87以下。

表皮层5是介于发泡绝缘体3与外部导体4之间配置的非发泡绝缘体。在本实施方式中，如图1所示，将在由树脂构成的电绝缘性的基材51的一个面上形成有粘着层52的带状的绝缘带50螺旋卷绕而形成了表皮层5。绝缘带50以宽度方向的一部分重合的方式以粘着层52为内侧卷绕于发泡绝缘体3的外周。作为基材51的材质，例如可以优选使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEI(聚醚酰亚胺)或PI(聚酰亚胺)。粘着层52例如由能够通过加热压接进行粘接的热熔粘接剂构成。绝缘带50的厚度例如为0.01mm。

另外，表皮层5例如也可以通过氟树脂的薄壁挤出而形成。作为氟树脂，可以使用ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)，可以特别优选使用PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)。通过树脂的薄壁挤出而形成时，表皮层5的厚度例如为0.005mm。

护套6例如通过卷绕由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PI(聚酰亚胺)构成的树脂带61而形成。另外，也可以通过挤出被覆例如PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)等树脂来形成护套6。护套6的厚度例如为0.015mm以上且0.02mm以下，护套6的外径例如为0.21mm以上且0.34mm以下。

发泡绝缘体3的外径例如为0.129mm以上且0.23mm以下。在发泡绝缘体3的中心部，设置有通过发泡而形成的空洞30。空洞30遍及同轴电缆1的整体地沿着同轴电缆1的长度方向延伸。发泡绝缘体3的一部分形成了从与中心导体2隔着间隙相对的空洞30的内表面30a朝向中心导体2延伸的突起部31。发泡绝缘体3具有多个突起部31，各个突起部31朝向中心导体2形成为柱状或壁状。

突起部31与中心导体2的外周缘2a相接而将中心导体2支撑在空洞30内。在图3A至图3D中，用实线表示该外周缘2a，用虚线表示第一导线21至第三导线23的外周面中不包含于外周缘2a的部分。另外，在图3A至图3D中，将第一导线21至第三导线23的相互间隔最窄的部位或者接触部位表示为最接近点P1～P3。外周缘2a是在最接近点P1～P3之间与空洞30的内表面30a相对的第一导线21至第三导线23各自的外周面的一部分。

中心导体2的外周缘2a中，除了与突起部31相接的部分以外，大致整体与空洞30的内表面30a隔着间隙相对。具体而言，中心导体2的外周缘2a的90％以上与空洞30的内表面30a隔着间隙相对。换言之，中心导体2的外周缘2a中与突起部31相接的部分小于10％。另外，中心导体2中，更优选外周缘2a的95％以上与空洞30的内表面30a隔着间隙相对。

在同轴电缆1的多个长度方向正交截面的一部分截面中，中心导体2被一个或多个突起部31支撑，另外，在另一部分截面中，中心导体2未被突起部31支撑。在图2(a)及图3A中，显示了由两个突起部31支撑中心导体2的截面，在图2(b)、(c)及图3B、图3C中，显示了由一个突起部31支撑中心导体2的截面。另外，在图2(d)和图3D中，显示了中心导体2未被突起部31支撑的截面。

与同轴电缆1的长度方向垂直的截面中，发泡绝缘体3的空洞30的内表面30a的形状是与中心导体2的外周缘2a的形状对应的大致三角形。更详细而言，如图3A至图3D所示，在将第一导线21至第三导线23的中心点设为C₁～C₃时，以中心线C为起点并经由中心点C₁～C₃而到达空洞30的内表面30a的线段L₁₁～L₁₃的长度的平均值长于以中心线C为起点并经由最接近点P₁～P₃而到达空洞30的内表面30a的线段L₂₁～L₂₃的长度的平均值。

需要说明的是，在同轴电缆1的所有部位的截面中，线段L₁₁～L₁₃的长度的平均值也可以不一定比线段L₂₁～L₂₃的长度的平均值长。即，在同轴电缆1长度方向上的多个部位(例如10个部位)的截面中，对各截面中的线段L₁₁～L₁₃的长度的平均值进行平均而得到的值比对线段L₂₁～L₂₃的长度的平均值进行平均而得到的值更长即可。

在发泡绝缘体3中，除了空洞30以外，还形成有各种大小和形状的多个气泡300。发泡绝缘体3的发泡度为40％以上且70％以下。在此，发泡度通过100-(发泡后的比重/发泡前的比重)×100的运算式求出。另外，在发泡绝缘体3的外周面3a形成有发泡导致的凹凸形状。即，如图1和图3A至图3D所示，在发泡绝缘体3的外周面3a，形成有多个凹部32和多个凸部33。发泡绝缘体3的外周面3a中，多个凸部33与由绝缘带50构成的表皮层5接触，在凸部33之间的凹部32，不与表皮层5接触。

在本实施方式中，发泡绝缘体3的外周面3a中与表皮层5相接的面积的比例为50％以下。在发泡绝缘体3的外周面3a不与表皮层5相接的部分，在发泡绝缘体3与表皮层5之间形成有空隙10。需要说明的是，如果绝缘带50强力紧固发泡绝缘体3，则凸部33被压扁而也与凹部32接触，因此以不强力紧固发泡绝缘体3程度的张力卷绕于发泡绝缘体3的外周。

接着，参照图4，对用于在中心导体2周围形成发泡绝缘体3的制造装置和制造方法进行说明。

图4是表示该制造装置7的概略结构的概略结构图。制造装置7具备：送出中心导体2的送出机71、对从送出机71送出的中心导体2进行加热的预热机72、在加热后的中心导体2周围挤出发泡树脂材料的发泡挤出机73、调整挤出的发泡树脂材料的外径的整形模74、以及对发泡树脂材料进行冷却的冷却水槽75。由冷却后的发泡绝缘体3和中心导体2构成的发泡电线8被卷取于卷取机81。然后，通过在卷取于卷取机81的发泡电线8周围卷绕绝缘带50或通过树脂的挤出成型来形成表皮层5，在表皮层5周围螺旋卷绕多根裸线41而形成外部导体4，进而在外部导体4周围形成护套6，由此得到同轴电缆1。

发泡树脂材料中含有发泡剂，形成空洞30、多个气泡300以及突起部31。空洞30通过由发泡剂产生的多个气泡与第一导线21至第三导线23中的任一个相接并在中心导体2周围成为一体而形成。突起部31是与中心导体2的外周缘2a相接的发泡树脂材料的一部分被聚集在中心导体2周围的气泡拉长而形成的。空洞30的大小可以通过调节发泡剂的量、发泡挤出机73的挤出压力、以及冷却水槽75中发泡树脂材料的冷却温度等来增减。

(实施方式的作用和效果)

根据以上所说明的实施方式，能得到如下的作用和效果。

(1)由于中心导体2被突起部31支撑在空洞30内，中心导体2的外周缘2a中，除了与突起部31相接的部分以外，大致整体与空洞30的内表面30a隔着间隙相对，因此中心导体2与外部导体4之间的电容降低。由此，特别是高频特性提高。即，由于空洞30内的空气的介电常数比发泡绝缘体3的材料的介电常数低，因此通过由空洞30包围大致整个中心导体2，中心导体2与外部导体4之间的电容降低，高频特性提高。根据本实施方式，能够使中心导体2与外部导体4之间的电容为例如58pF/m以下。

(2)由于中心导体2是将第一导线21至第三导线23绞合而成的，因此由发泡剂产生的许多气泡容易与第一导线21至第三导线23中的任一个相接并在中心导体2周围成为一体。即，例如在将7根导线绞合而构成中心导体的情况下，中心导体的外周缘的形状接近圆形，发泡绝缘体成型时，在中心导体周围大量的气泡难以成为一体，无法形成大的空洞，但在本实施方式中，中心导体2的外周缘2a的形状呈三叶形状，能够在中心导体2周围形成较大的空洞30。另外，与将绞合7根中心导体的情况相比，还能够实现低成本化。需要说明的是，在将中心导体设为1根单线的情况下，有时难以在发泡绝缘体上形成突起部，中心导体会在空洞内沿长度方向移动，但通过如本实施方式那样将第一导线21至第三导线23绞合而构成中心导体2，能够形成适度量的突起部31，能够抑制中心导体2相对于发泡绝缘体3沿长度方向移动。

(3)由于与同轴电缆1的长度方向垂直的截面中空洞30的内表面30a的形状是与中心导体2的外周缘2a的形状对应的大致三角形，因此能够更可靠地发挥将中心导体2支撑于空洞30的中心部并且降低中心导体2与外部导体4之间的电容的效果。

(4)由于第一导线21至第三导线23各自的外径D₁、D₂、D₃为0.1mm以下，因此能够将同轴电缆1适用于医疗用电缆。另外，在与同轴电缆1的长度方向垂直的截面中，能够形成与第一导线21至第三导线23的截面积相比足够大的空洞30。

(5)由于发泡绝缘体3的外周面3a中与表皮层5相接的面积的比例为50％以下，在发泡绝缘体3的外周面3a不与表皮层5相接的部分，在发泡绝缘体3与表皮层5之间形成了空隙10，因此通过该空隙10也能够降低中心导体2与外部导体4之间的电容。

(6)由于外部导体4是将多根裸线41螺旋卷绕而形成的，因此同轴电缆1的挠性提高。另外，由于外部导体4中，多根裸线41的外径为0.032mm以下，且多根裸线41的导电率为80％以上，因此能够使同轴电缆1细径化并且确保充分的电流容量，例如能够适用于医疗用电缆。

(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。但是，以下记载中的各符号等并不是将权利要求书的构成要素限定于实施方式中具体示出的构件等。

[1]一种同轴电缆(1)，其具备：将多根导线(21～23)绞合而成的中心导体(2)、以包围所述中心导体(2)的方式形成有空洞的发泡绝缘体(3)、以及设置于所述发泡绝缘体(3)周围的外部导体(4)；所述发泡绝缘体(3)的一部分形成从与所述中心导体(2)隔着间隙相对的所述空洞(30)的内表面(30a)朝向所述中心导体(2)延伸的突起部(31)，所述突起部(31)与所述中心导体(2)的外周缘(2a)相接而将所述中心导体(2)支撑于所述空洞(30)内，所述中心导体(2)的所述外周缘(2a)中，除了与所述突起部(31)相接的部分以外，大致整体与所述空洞(30)的内表面(30a)隔着间隙相对。

[2]根据上述[1]所述的同轴电缆(1)，其中，所述中心导体(2)中，所述多根导线(21～23)的根数为3根。

[3]根据上述[2]所述的同轴电缆(1)，其中，与长度方向垂直的截面中，所述空洞(30)的内表面(30a)的形状为与所述中心导体(2)的所述外周缘(2a)的形状对应的大致三角形。

[4]根据上述[1]至[3]中任一项所述的同轴电缆(1)，其中，所述多根导线(21～23)各自的外径(D₁、D₂、D₃)为0.1mm以下。

[5]根据上述[1]至[4]中任一项所述的同轴电缆(1)，其中，在所述发泡绝缘体(3)与所述外部导体(4)之间形成有通过螺旋卷绕的绝缘带(50)或树脂的挤出成型而形成的表皮层(5)，所述发泡绝缘体(3)的外周面(3a)中与所述表皮层(5)相接的面积的比例为50％以下。

[6]根据上述[1]至[5]中任一项所述的同轴电缆(1)，其中，所述外部导体(4)是将多根裸线(41)螺旋卷绕而形成的。

[7]根据上述[1]至[6]中任一项所述的同轴电缆(1)，其中，所述外部导体(4)中，所述多根裸线(41)的外径(D₄)为0.05mm以下，且所述多根裸线(41)的导电率为70％IACS以上。

[8]根据上述[1]至[6]中任一项所述的同轴电缆(1)，其中，所述外部导体(4)中，所述多根裸线(41)的外径(D₄)为0.032mm以下，且所述多根裸线(41)的导电率为80％IACS以上。

以上说明了本发明的实施方式，但上述记载的实施方式并不是对权利要求书所涉及的发明的限定。此外，应该注意的是，实施方式中说明的所有特征组合对于用于解决发明课题的手段而言并非必须。

Claims (8)

1.一种同轴电缆，

具备：将多根导线绞合而成的中心导体、以包围所述中心导体的方式形成有空洞的发泡绝缘体、以及设置于所述发泡绝缘体周围的外部导体，

所述发泡绝缘体的一部分形成从与所述中心导体隔着间隙相对的所述空洞的内表面朝向所述中心导体延伸的突起部，所述突起部与所述中心导体的外周缘相接而将所述中心导体支撑于所述空洞内，

所述中心导体的所述外周缘中，除了与所述突起部相接的部分以外，大致整体与所述空洞的内表面隔着间隙相对。

2.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述中心导体的所述多根导线的根数为3根。

3.根据权利要求2所述的同轴电缆，其中，在与长度方向垂直的截面中，所述空洞的内表面的形状是与所述中心导体的所述外周缘的形状对应的大致三角形。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的同轴电缆，其中，所述多根导线各自的外径为0.1mm以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的同轴电缆，其中，在所述发泡绝缘体与所述外部导体之间形成有通过螺旋卷绕的绝缘带或树脂的挤出成型而形成的表皮层，

所述发泡绝缘体的外周面中与所述表皮层相接的面积的比例为50％以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的同轴电缆，其中，所述外部导体是将多根裸线螺旋卷绕而形成的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的同轴电缆，其中，所述外部导体中，所述多根裸线的外径为0.05mm以下，且所述多根裸线的导电率为70％IACS以上。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的同轴电缆，其中，所述外部导体中，所述多根裸线的外径为0.032mm以下，且所述多根裸线的导电率为80％IACS以上。