JP2008282656A

JP2008282656A - 同軸ケーブルの外部導体と被接続体との接続構造

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Publication number: JP2008282656A
Application number: JP2007125412A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mukai; 武志向井
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-20

Abstract

【課題】高電圧大電流回路に使用した場合であっても、電界集中による絶縁破壊や導体の断線を防ぐことのできる同軸ケーブルの外部導体と被接続体との接続構造を提供する。
【解決手段】同軸ケーブル１の外部導体４の端部４ａは、テーパー形状に形成され、外部導体４と絶縁体３との間には隙間が形成される。この隙間に、外部導体４の端部４ａ側に向かって拡径するテーパー形状の外周面６ａを有すると共に、導電性を有する接触部材６が介在する。また、この接触部材６は環状端面６ｂにおいて、被接続体２１に電気的に接続する。さらに、外部導体４の端部４ａの外周面には、端部４ａ側に向かって拡径するテーパー形状の内周面１１ａを有する固定部材７が装着される。このように同軸ケーブル１の外部導体４を被接続体２１に電気的に接続することにより、外部導体４の接続部分において、電界が均一に発生するため、絶縁破壊や導体の断線を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、同軸ケーブルの外部導体と被接続体との接続構造に関する。

近年、中心導体の外周に絶縁体を介して外部導体を設けた同軸ケーブルが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような同軸ケーブルの端部を導電性の被接続体に接続する方法としては、圧着接続や、はんだ接続、コネクタによる方法がある。

例えば、同軸ケーブルを磁場パルス発生装置の集電器に接続する場合には、図４に示すように、同軸ケーブル５１の外部導体５４の端部５４ａは、集電器の集電板２１に圧着接続される。

ここで、磁場パルス発生装置とは、パルス磁場発生用コイルに高圧パルス大電流を流して、パルス磁場を発生させる装置であり、例えば、高速に加速された電子やイオンの軌道を選択的に偏向させるためなどの用途に用いられる。
このような磁場パルス発生装置においては、電源に接続された多数の同軸ケーブル５１が集電板２１に接続されている。一旦集電板２１に同軸ケーブル５１から電荷を集電した後、その電荷をパルス磁場発生用コイルに送る。

編組からなる外部導体５４をこの集電板２１に接続する際には、外部導体５４を被覆する外被５５を所定長さ除去し、さらに、露出した外部導体５４を所望の長さだけ残して剥離する。残った露出部分の外部導体５４の編組は解された後、１つに集められ、撚り合わされて線状にされる。この外部導体５４の線状部分５４ａの先端に圧着端子３０が固定され、集電板２１に接続される。

なお、特許文献１に開示されている同軸ケーブルは、内部導体の外周に絶縁体を介して第１外部導体が設けられ、この第１外部導体の外周に絶縁体を介して第２外部導体を設けた２層構造となっているが、図４に示す同軸ケーブル５１は、外部導体５４と絶縁体５３をそれぞれ１層のみ備えた同軸ケーブルである。

特開２００３―５９３４９号公報

しかしながら、図４に示す従来の外部導体の接続構造によると、外部導体５４の線状部分５４ａと、外部導体５４が剥がされることにより露出した絶縁体５３との間に隙間が生じる。この隙間に電界が生じるため、外部導体５４の線状部分５４ａの根元付近に電界が集中する。
そのため、この外部導体５４の線状部分５４ａにおいて、沿面放電が発生したり、電流密度の増加による火花が発生したりする。その結果、絶縁破壊や、外部導体の断線等の不具合が生じるという問題がある。

本発明の目的は、高電圧大電流回路に使用した場合であっても、電界集中による絶縁破壊や導体の断線を防ぐことのできる同軸ケーブルの外部導体と被接続体との接続構造を提供することである。

本発明の同軸ケーブルの外部導体と被接続体との接続構造は、中心導体の外周に絶縁体を介して外部導体を設けた同軸ケーブルの外部導体の端部を、導電性の被接続体に電気的に接続する構造であって、前記外部導体の端部がテーパー形状に形成されるとともに、前記外部導体と前記絶縁体との間に隙間が形成され、前記外部導体の端部側に向かって拡径するテーパー形状の外周面を有し、前記隙間に介装されるとともに、前記被接続体に電気的に接続される接触部材と、前記外部導体の端部の外周面に装着され、外部導体の端部側に向かって拡径するテーパー形状の内周面を有する固定部材とを備え、前記外部導体の端部が、前記接触部材の外周面と前記固定部材の内周面との間に挟持されていることを特徴とする。

本発明によれば、外部導体の端部と絶縁体との間の隙間に導電性を有する接触部材が介在しているため、この隙間に電界が発生することがない。そのため、外部導体の接続部分における電界分布が乱れることなく、均一な電界が生じる。
また、外部導体の端部はテーパー形状に拡げられ、同軸状に接続されているため、電界集中が起こりにくくなる。
その結果、外部導体と被接続体との接続部分において、電界集中に起因する絶縁破壊や外部導体の断線を防止することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の同軸ケーブル１の外部導体４の接続構造は、磁場パルス発生装置の集電器２０に適用されている。

磁場パルス発生装置（図示省略）は、磁場発生用コイル（図示省略）に高電圧パルス電流を流してパルス磁場を発生させる装置である。磁場パルス発生装置において、電源（図示省略）に接続された複数の同軸ケーブル１は、集電器２０に電荷を集電するとともに、集電された電荷を磁場発生用コイルに送る。
なお、以下の同軸ケーブル１の接続構造の説明において、集電器２０の上下方向を上下方向、集電器２０に接続された同軸ケーブル１の軸方向を前後方向、集電器２０に接続された同軸ケーブル１の端部側を前方と定義する。

図２に示すように、同軸ケーブル１は、中心導体２の外周に、絶縁体３、外部導体４、外被５が順に被覆された構造を有する。中心導体２は、例えば、銅材で形成され、約６ｍｍの直径を有する。絶縁体３は、例えば、厚さ２．３ｍｍのポリエチレンで形成される。外部導体４は、例えば、直径１．２ｍｍの銅線を編んだ平編組線で構成される。外被５は、例えば、塩化ビニルで形成される。
また、この同軸ケーブル１には、例えば、４〜５０ｋＶ、１〜１００ｋＡのパルス状の高電圧大電流が流れる。

図１に示すように、集電器２０は、導電性を有する材料で形成された２枚の集電板（被接続体）２１、２２と、この集電板２１、２２の上端を連結する連結板２３と、集電板２１、２２の下端を連結する連結板２４と、を備えている。なお、連結板２３、２４は絶縁体で形成されている。

２枚の集電板２１、２２は、前後方向に所定の間隔を空けて対向配置されている。図２、３に示すように、集電板２１には、複数の同軸ケーブル１がそれぞれ貫通する複数の貫通孔１５が形成されている。各貫通孔１５の上側と下側の位置において、２つのインサートナット１６が集電板２１に埋設されている。
また、図１に示すように、集電板２１の側面２１ａには１５本の同軸ケーブル１の外部導体４がそれぞれ接続されている。また、集電板２１の貫通孔１５を貫通した同軸ケーブル１の中心導体２は、接続部材３１により集電板２２の側面２２ａに接続されている。

次に、同軸ケーブル１の外部導体４と集電板２１との接続構造について詳しく説明する。

図２および図３に示すように、同軸ケーブル１の端部側の外被５は、所定長さだけ除去されている。外被５が除去されたことにより露出した外部導体４は、所定長さを残して除去されている。すなわち、外部導体４は、所定長さだけ露出している。
さらに、図２に示すように、露出した外部導体４の端部４ａは、絶縁体３から剥がされ、テーパー形状に拡げられている。
その結果、外部導体４と絶縁体との間に、円錐台状の空間（隙間）が形成される。
なお、図３の外部導体４の端部４ａは、接触部材６の挿入前でテーパー形状に拡げられる前の状態である。

前述した隙間に、円錐台状の接触部材６が介装される。接触部材６は、例えば、真鍮等の導電性を有する材料で形成されている。接触部材６は、前方に向かって拡径するテーパー形状の外周面６ａを有する。この接触部材６の外周面６ａは、外部導体４の端部４ａに接触している。
また、接触部材６には、前後方向に貫通する貫通孔１０が形成されている。この貫通孔１０の内周面１０ａの径は、同軸ケーブル１の絶縁体３の外周面における径とほぼ同じ大きさであり、この貫通孔１０の内周面１０ａは、絶縁体３の外周面と接触している。
さらに、接触部材６の前方の端面である環状端面６ｂは、軸方向に直交する方向の面であり、集電板２１の側面２１ａに接触している。

外部導体４の端部４ａの外周面に固定部材７が装着され、ボルト８により集電板２１に固定されている。固定部材７は、略直方体形状の外形を有し、その中央部に同軸ケーブル１が貫通する貫通孔１１が形成されている。この貫通孔１１の前方側の内周面１１ａは、前方に向かって拡径するテーパー形状に形成され、外部導体４の端部４ａに接触している。
また、固定部材７の貫通孔１１よりも上側と下側の位置には、２つのボルト貫通孔１２が前後方向に形成されている。これら２つのボルト貫通孔１２にそれぞれ２つのボルト８が挿入され、集電板２１に埋設されたインサートナット１６にそれぞれ螺合されている。これにより、固定部材７が集電板２１に固定されている。なお、ボルト８は銅材の中心導体や外部導体より抵抗値の大きい鉄材で形成されている。

同軸ケーブル１の外部導体４を集電板２１に接続する動作について説明する。まず、同軸ケーブル１の端部側の外被５を所定長さ除去し、外部導体４を露出させる。次に、露出した外部導体４の端部を所定長さだけ残して除去し、絶縁体３を露出させる。さらに、固定部材７の貫通孔１１に同軸ケーブル１を差し込み、外被５と貫通孔１１とを当接させる。このとき、外部導体４の端部４ａの編組の先端を、接触部材６が挿入できるように拡げる。

次に、接触部材６の貫通孔１０に同軸ケーブル１の端部を挿入し、外部導体４の端部４ａと絶縁体３との隙間に入り込むように接触部材６を移動させる。
そして、同軸ケーブル１の端部を集電板２１の貫通孔１５に前方向に挿入し、同軸ケーブル１の絶縁体３の露出した部分を貫通孔１５に貫通させ、接触部材６の環状端面６ｂを集電板２１の側面２１ａに接触させる。

次に、外部導体４の端部４ａの外周面に装着した固定部材７を２つのボルト８によって集電板２１に固定する。このボルト８を締め付けることにより、固定部材７の内周面１１ａに接触している外部導体４の端部４ａを、接触部材６の外周面６ａに押さえ固定する。
このように、外部導体４の端部４ａは、接触部材６の外周面６ａと固定部材７の内周面１１ａの間に挟持されて、かつ、外部導体４は接触部材６の環状端面６ｂを介して集電板２１に電気的に接続される。

次に、同軸ケーブル１に電流が流れたときの作用について説明する。
外部導体４の端部４ａと絶縁体３との隙間に導電性を有する接触部材６が介在しているため、中心導体２に電流が流れたときでも、この隙間に電界が発生することがない。したがって、図２に示すように、絶縁体３の内部において、中心導体２の外周面から外部導体４の内周面に向かう径方向の均一な電界が発生する。
また、外部導体４の端部４ａはテーパー形状に拡げられ、同軸状に集電板２１に接続されているため、従来の外部導体４と集電板２１との接続構造と比べて、電界集中が起こりにくい。
そのため、同軸ケーブル１を高電圧大電流が供給されるパルス磁場発生装置に用いた場合であっても、外部導体４の接続部分において、電界集中による絶縁破壊や外部導体４の断線を防止することができる。
さらに、外部導体４の端部４ａは接触部材６の外周面６ａに接触しており、かつ、接触部材６の環状端面６ｂは集電板２１に接続されている。そのため、従来の外部導体４と集電板２１との接続構造と比べて、集電板２１への接触面積が大きいため、安定した接続が可能となる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
同軸ケーブル１の外部導体４が接続される対象は、パルス磁場発生装置の集電板２１に限定されず、それ以外の種々の装置の被接続体であってもよい。
また、固定部材７は貫通孔１１を中心として上下に分割される２つの部材で構成し、同軸ケーブル１に接触部材６を挿入後、固定部材７を取り付けて工程し、接続部品（図示しない）により一体化させてもよい。

（ａ）は集電器の正面図であり、（ｂ）は集電器の側面図である。本発明の実施形態に係る同軸ケーブルの外部導体と集電板との接続構造の断面図である。同軸ケーブルの外部導体と集電板との接続構造の分解斜視図である。同軸ケーブルの外部導体と集電板との接続構造の従来例を示す図である。

符号の説明

１同軸ケーブル
２中心導体
３絶縁体
４外部導体
４ａ端部
５外被
６接触部材
６ａ外周面
６ｂ環状端面
７固定部材
８ボルト
１０貫通孔
１０ａ内周面
１１貫通孔
１１ａ内周面
１２ボルト貫通孔
１５貫通孔
１６インサートナット
２０集電器
２１集電板（被接続体）

Claims

中心導体の外周に絶縁体を介して外部導体を設けた同軸ケーブルの外部導体の端部を、導電性の被接続体に電気的に接続する構造であって、
前記外部導体の端部がテーパー形状に形成されるとともに、前記外部導体と前記絶縁体との間に隙間が形成され、
前記外部導体の端部側に向かって拡径するテーパー形状の外周面を有し、前記隙間に介装されるとともに、前記被接続体に電気的に接続される接触部材と、
前記外部導体の端部の外周面に装着され、外部導体の端部側に向かって拡径するテーパー形状の内周面を有する固定部材と、
を備え、
前記外部導体の端部が、前記接触部材の外周面と前記固定部材の内周面との間に挟持されていることを特徴とする同軸ケーブルの外部導体と被接続体との接続構造。