JP2012104353A - シールド電線及びワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】サージ電圧を効果的に抑制可能なシールド電線及びワイヤーハーネスを提供する。
【解決手段】導体２の周囲が絶縁体３で覆われていると共にシールド性を有するシールド電線１において、前記絶縁体３の外周を抵抗体４で覆い、前記抵抗体４と外部を電気的に接続可能に形成するが、その外部には編粗シールド線５を用いるのが好ましく、また、抵抗体４の抵抗値が１０Ω以上であると好ましく、材質がニッケルークロム合金であるのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド電線及びワイヤーハーネスに関するものであり、更に詳しくは、インバータとモータ間を接続するのに好適に利用されるシールド電線及びワイヤーハーネスに関する。

従来、モータの駆動にインバータを用いた場合、図６（ａ）に示すようにインバータ１０１とモータ１０２の間は、シールド電線１０３により接続されている。一般にシールド電線１０３は、導体の周囲が絶縁体により被覆され、更に絶縁体の外周が編組シールド線等のシールド材で被覆されている。

図６（ａ）に示す接続状態でモータ１０２を回転させた場合、シールド電線１０３とモータ１０２の接続点（Ａ点）の電圧（以下、出力電圧という）と時間の関係は、図７のグラフのようになっている。図７に示すように、電源投入直後のモータ１０２の回転開始時は、電圧が上下に大きく変動して大きなサージ電圧が発生する。このサージ電圧は一つの過度現象であり、電圧の変動は時間の経過と共に小さくなり収束する。

図７に示すように、モータの回転初期に大きなサージ電圧が発生すると、モータ１０２に規定以上の電圧が印加されてしまう。このような大きな電圧は、シールド電線１０３とモータ１０２の接続部や、モータ１０２内部の配線等でショートによる破壊を引き起こす虞がある。

図６（ａ）の接続について、シールド電線１０３を電気回路の一部として考慮すると、図６（ｂ）に示す回路図で表すことができる。同図に示すように、インバータ１０１とモータ１０２の間のシールド電線は、電線抵抗１０３Ｒと、電線インダクタンス１０３Ｌと、導体−編組間の間隙がコンデンサとなって電線キャパシタンス１０３Ｃとして構成されている。

すなわち電源投入時には、ケーブル１０３では、電線インダクタンス１０３Ｌとコンデンサのキャパシタンス１０３Ｃの間で共振が発生することで、電圧変動が発生し、大きなサージ電圧になっているものと推測される。

電源投入時のサージ電圧を小さくする方法として、サージ抑制ケーブルが公知である（例えば特許文献１参照）。このサージ抑制ケーブルは、複数条からなる駆動用絶縁心線と高周波漏れ電流リターン線を駆動用絶縁心線の近傍に密接して隣接させると同時に、長さ方向にほぼ並列に配列して撚り合わせ、その外側にはシールを介さずにシースを施したものである。

国際公開Ｗ２００８／０４１７０８号パンフレット

上記特許文献１に記載された従来のシールド電線は、電線インダクタンスを減らすことができるので、サージ電圧をある程度小さくすることは可能である。しかしながら、電線キャパシタンス成分は残っているので共振は完全になくすことができない。そのため、サージ電圧の発生を完全に防止することはできなかった。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、サージ電圧を効果的に抑制可能なシールド電線及びワイヤーハーネスを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明シールド電線は、導体の周囲が絶縁体で覆われていると共にシールド性を有するシールド電線において、前記絶縁体の外周が抵抗体で覆われており、前記抵抗体が外部と電気的に接続可能に形成されていることを要旨とするものである。

上記シールド電線は、前記抵抗体の外周が編組シールド線により被覆され、前記抵抗体と前記編組線が電気的に接続されていることが好ましい。

上記シールド電線は、前記抵抗体の抵抗値が１０Ω以上であることが好ましい。

上記シールド電線は、前記抵抗体の材質がニッケル−クロム合金であることが好ましい。

本発明のワイヤーハーネスは、上記のシールド電線を用いたことを要旨とするものである。

本発明は、導体の周囲が絶縁体で覆われていると共にシールド性を有するシールド電線において、前記絶縁体の外周が抵抗体で覆われており、前記抵抗体が外部と電気的に接続可能に形成されている構成を採用したことにより、シールド電線に発生する電線キャパシタンス成分を抵抗体により打ち消して、電線インダクタンス成分と電線キャパシタンス成分の共振を防止できる。シールド電線のサージ電圧を吸収して、入力電圧に対しモータ等の機器に加わる電圧が電源投入直後であっても上下に大きく変動することを防止することができる。本発明は、シールド電線やワイヤーハーネス等に接続された機器等に、過大な電圧が加わって、機器を損傷したりする虞がなく、機器の運転を安全に行うことができる。

本発明シールド電線の一例を示し、電線端末を皮むきした状態を示す平面図である。 図１のシールド電線のＡ−Ａ線断面図である。 本発明シールド電線をインバータとモータの接続に用いた場合の回路図である。 本発明のシールド電線を用いてインバータとモータを接続しモータを駆動した場合の電圧と時間の関係を示すグラフである。 本発明のワイヤーハーネスの一例を示す断面図である。 （ａ）は従来のシールド電線の使用例を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の回路図である。 従来のシールド電線を用いてモータを駆動した場合の電圧と時間の関係を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明のシールド電線の一例を示し、電線端末を皮むきした状態を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１及び図２に示すシールド電線１は、導体２からなる心線の周囲が絶縁体３により被覆され、該絶縁体３の周囲が電気抵抗を有する抵抗体４により被覆され、該抵抗体４の周囲が編組シールド線５からなるシールド体により被覆されて構成されている。

上記シールド電線１において、抵抗体４と編組シールド線５は接触しており、電気的に接続されている。編組シールド線５はシールド電線１の最外層を構成しているので、抵抗体４は編組シールド線５を介して外部と電気的に接続可能に形成されている。

導体２は、この種のシールド電線に一般的に用いられる導体線を用いることができる。具体的な導体２として、例えば、銅、銅合金、アルミニウム等の単線、複数線、複数線の撚線等が挙げられる。

絶縁体３は、この種のシールド電線に一般的に用いられる絶縁体を用いることができる。具体的な絶縁体３として、例えば、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。

抵抗体４は、絶縁体３と編組シールド線５の間で電気抵抗として機能するものであれば用いることができる。抵抗体４は、抵抗値が１０Ω以上であるのが好ましい。抵抗体４の抵抗値は、更に好ましくは１００Ω以上である。また抵抗体４の抵抗値の上限は、１０ＫΩ以下であるのが好ましい。更に好ましい抵抗体の抵抗値の上限は、１ＫΩ以下である。尚、抵抗体４の抵抗値とは、抵抗体４の電線内部側となる絶縁体２側と電線外部側となる編組シールド線５側の間の電気抵抗（常温）のことである。すなわち、抵抗体４の抵抗値とは、抵抗体４の厚み方向の表裏の間で測定される抵抗値である。

抵抗体４は、その材料の抵抗率、抵抗体の厚み、抵抗体４の形状、抵抗体４に用いる材料の配列等を適宜選択することにより、所望の抵抗値となるように形成することができる。

抵抗体４に用いられる材質としては、例えば、鉄−クロム合金、ニッケル−クロム合金等の金属材料が好ましい材料として挙げられる。これらの材料は、適度な抵抗率を有している。抵抗体４の抵抗値を設定する場合に、シールド電線を構成した際の厚みを薄く形成することができる。またニッケル−クロム合金は、鉄−クロム合金よりも重量が軽いことから、シールド電線の重量をより軽量化することができる。

図１及び図２に示すシールド電線に用いた抵抗体４は、所定の抵抗値を有する線材をその長手方向が心線と平行になるように複数本並列に並べて配置したものから構成されている。図３に示すように、抵抗体４は、絶縁体３の外周のほぼ全体を覆うように、絶縁体４の周囲に配列されている。

また抵抗体４は、金属箔、金属蒸着フィルム等を用いることができる。例えば金属蒸着フィルムの場合は、Ｒ−ＰＥＴ等のプラスチックフィルムの表面に、抵抗体を構成する金属を蒸着して金属蒸着フィルムを形成する。この蒸着フィルムを抵抗体として用いるには、金属蒸着面が外側（編組シールド線５側）となるように、絶縁体３の外周に被覆して、抵抗体４を構成する。そして上記蒸着フィルムの金属蒸着面の上から、編組シールド線５を被覆することでシールド電線１が得られる。

また編組シールド線５の下層に抵抗体４を積層した抵抗体一体型編組シールド線を形成し、絶縁体３の表面に、この抵抗体一体型編組シールド線の抵抗体４が絶縁体３側となるようにして被覆してもよい。編組シールド線５に積層する抵抗体４の形態としては、上記の線材を配置したもの、金属箔、金属蒸着フィルム等の各種形態を利用することができる。

編組シールド線５は、この種の一般的なシールド電線の編組線として用いられるものが利用できる。具体的な編組シールド線５は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム等が挙げられる。

図３は、図１に示す本発明のシールド電線を用いてインバータとモータを接続した際に、シールド電線１を回路の一部として見た場合の回路図である。図３の回路図は、インバータ１１とモータ１２の間のシールド電線１は、電線抵抗１Ｒと、電線インダクタンス１Ｌと、導体２−編組シールド線５間の絶縁体３による間隙が電線キャパシタンス１Ｃとなっている。絶縁体３と編組シールド線５の間に設けた抵抗体４は、電線キャパシタンス１Ｃに直列に接続した抵抗４Ｒとして示すことができる。図３は、従来のシールド電線を用いた図６（ｂ）の回路図に対応するものである。図３の回路図は、電線キャパシタンス１Ｃに抵抗体４による電線抵抗４Ｒが接続されている点が、図６（ｂ）の回路図と相違している。

図３に示すように抵抗体４を設けた本発明のシールド電線を用いた場合、図６に示す従来の抵抗体のないシールド電線を用いた場合と比較して、電線キャパシタンス１Ｃを抵抗体４の電線抵抗４Ｒにより打ち消すことができる。図３に示す回路では、電線キャパシタンス１Ｃが電線インダクタンス１Ｌと共振することを抑制されるので、共振によるサージ電圧の発生が防止できる。

図４は、図３の回路図に示す本発明のシールド電線１を用いてモータを駆動した場合の電圧と時間の関係を示すグラフである。図４では図３に示すインバータから出力される電圧をモータへの「入力電圧」として示し、図３のシールド電線とモータとの接続点（Ａ点）の電圧を「出力電圧」として示した。図４に示すように、本発明シールド電線を用いることにより、サージ電圧の発生を防止し、電源投入当初から入力電圧に略等しい電圧変動のないフラットな出力電圧が得られる。このように本発明のシールド電線を用いることで、電源投入時の機器への出力電圧が上下に大きく変動することがなく、サージ電圧の発生を抑制することができる。そのためシールド電線によりインバータ等の電源と接続されたモータ等の機器に過大な電圧が入力されることがなく、機器の損傷などを防いで安全に運転することができる。

本発明のワイヤーハーネスは、上記のシールド電線１を用いたものである。ワイヤーハーネスは、上記のシールド電線１の端末に、接続端子等を接続したり、上記のシールド電線１を複数本まとめることで形成することができる。図５は、ワイヤーハーネスの一例を示す断面図である。図５に示すワイヤーハーネス７は、シールド電線１を３本用いて、ひと纏めにし、外側をシース材８で被覆して構成したものである。上記シース材８としては、この種のワイヤーハーネスに一般的に用いられる材料を用いることができる。具体的なシース材８として、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等が挙げられる。

本発明のワイヤーハーネスは、上記のシールド電線を用いたものであるから、インバータとモータ等の機器をワイヤーハーネスで接続した場合に、電源投入初期の電圧の変動を防止して、サージ電圧の発生を効果的に抑制することができる。

本発明は、上記態様に限定されるものではなく、各種の変更が可能である。例えば上記態様のシールド電線１は、編組シールド線５をシールド体として設けて構成したが、本発明のシールド電線は、上記抵抗体４がシールド性能を有する材料である場合は、特に編組シールド線等のシールド体を設けなくても良い。

また上記の実施例では，シールド体として編組シールド線を用いたが、シールド体は、シールド性能を有する材料で、抵抗体４の外周に設けられ、抵抗体４と一部が接触して、抵抗体４と電気的に接続可能であればよく、編組シールド線以外の材料を用いてもよい。このようなシールド体として用いることが可能なシールド性能を有する材料としては、銅、銅合金、アルミニウム等が挙げられる。

また上記の実施例では、心線が一つの導体からなるシールド電線を例として説明したが、本発明のシールド電線は、複数の心線を配置した構成としてもよい。例えば心線を絶縁体で被覆した絶縁電線を複数寄せ集め、その外周を抵抗体で被覆し、外抵抗体の外周を編組シールド線で被覆して、１本のシールド電線を構成することもできる。

シールド体として、銅、銅合金にスズメッキを施したものを使用しても良い。スズメッキを施すと標準電位差が小さくなり、電食を抑えることが出来る。

本発明のシールド電線は、インバータとモータ等の間を接続するシールド電線として最適に用いることができる。

１ シールド電線
２ 導体
３ 絶縁体
４ 抵抗体
５ 編組シールド線
７ ワイヤーハーネス

Claims (5)

1. 導体の周囲が絶縁体で覆われていると共にシールド性を有するシールド電線において、前記絶縁体の外周が抵抗体で覆われており、前記抵抗体が外部と電気的に接続可能に形成されていることを特徴とするシールド電線。
2. 前記抵抗体の外周が編組シールド線により被覆され、前記抵抗体と前記編組線が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のシールド電線。
3. 前記抵抗体の抵抗値が１０Ω以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のシールド電線。
4. 前記抵抗体の材質がニッケル−クロム合金であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシールド電線。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載のシールド電線を用いたことを特徴とするワイヤーハーネス。

Images