JP2013042655A - 強化ケーブル用最大張力スエージ加工コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルのコアを受け入れる寸法の軸線方向ボアを有するインサートを備える改良ケーブルコネクタを提供する。
【解決手段】改良ケーブルコネクタは、強化ケーブルのコアを受け入れる寸法の軸線方向ボアを有するインサートを含む。コネクタ本体は、実質的に円筒形の外面と実質的に円筒形のキャビティを有する。キャビティの遠位部分は、インサートを受け入れる寸法になっている。遠位部分から近位方向にずれたキャビティの第２部分は、ケーブルの導体ストランドを受け入れる寸法になっている。コネクタ本体は、徐々に増大する直径を有する、１つ以上のキャビティの追加部分を備えるのがよく、その部分の数はケーブルのサイズに依存する。キャビティの内面はわずかなテーパを有してもよい。単一ダイを使用して、コネクタ本体を、スエージング工具でいくつかの軸線方向に間隔を隔てた位置で圧縮し、導体ストランドを把持し、且つインサートをも圧縮する。
【選択図】図３

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１１年１０月１７日に出願された米国特許出願番号13/274,503の一部継続出願である。

本発明は、送電分野に係わり、より具体的には、変電所及び高張力送電線に使用される、導体ストランドで囲まれた荷重支持コアを有する強化ケーブルの最大張力コネクタに関する。

高容量、高強度強化撚り線が、典型的には架空送電線に用いられる。このようなケーブルの一例が、鋼芯アルミニウム撚り線（ACSR: Aluminum Conductor, Steel Reinforced）である。ACSRでは、外側ストランドは、優れた導電性、低重量、及び低コストのために選ばれたアルミニウムである。外側ストランドは、延性アルミニウム導体ストランドを伸張させることなくケーブルの重量を支持するのに必要な強度を与える１本又は複数本の鋼の中心ストランドを囲む。これにより、ケーブルに、アルミニウム導体ストランドのみで構成されるケーブルに比べて全体的により高い引張強度を与える。他のタイプの導体ストランドで囲まれた荷重支持コアを有する強化ケーブルは、鋼支持アルミニウム導体（ACSS）、鋼支持アルミニウムクラッド（ACSS/AW）、鋼支持アルミニウム導体（台形状アルミニウムストランド）（ACSS/TW）、アルミニウム合金強化アルミニウム導体（ACAR）、及び複合材コアアルミニウム導体（ACCC）を含むが、これらに限定されない。

コネクタが、送電システムの効率及び信頼性で重要な役割を果たす。送電線に使用されるケーブルは、接続用のコネクタと終端組立体を必要とする。同一出願人による米国特許第7,874,881号明細書は、全アルミニウムケーブルの最大張力継ぎ手を開示する。この継ぎ手は、導体ストランドで囲まれた荷重支持コアを有する強化ケーブルに使用することができるが、その結果生じる接続は、ケーブル自体が耐えるように設計されているのと同じ高い引張荷重に耐えられないであろう。強化ケーブル用コネクタは、典型的には、コネクタ本体とインサート又はコアグリップを有する２部品組立体を含む。まず、インサートがケーブルコアに固定され、次いで、コネクタ本体がインサートに及びケーブル導体に固定される。スエージ加工されたコネクタの場合、これは２つの異なるサイズのダイを必要とする。

本発明は、ケーブルのコアを受け入れる寸法の軸線方向ボアを有するインサートを備える改良ケーブルコネクタを提供する。

コネクタ本体は、実質的に円筒形の外面と実質的に円筒形のキャビティを有する。実質的に円筒形の第１内面を有するキャビティの遠位部分は、コネクタインサートを受け入れる寸法になっている。遠位部分から近位方向にずれたキャビティの第２部分は、ケーブルの導体ストランドを受け入れる寸法形状をなした実質的に円筒形の第２内面を有する。コネクタ本体は、徐々に増大する直径を持つ実質的に円筒形の内面を有する、１つ又はそれ以上のキャビティの追加部分を備えて構成されるのがよく、そのような部分の数はケーブルのサイズに依存する。あるいは、キャビティの内面はわずかなテーパを有してもよい。単一ダイを使用して、コネクタ本体を、スエージング工具によりいくつかの軸線方向に間隔を隔てた位置で圧縮して、導体ストランドを把持し、且つコネクタインサートをも圧縮し、それによってケーブルのコアを把持する。あるいは、２つの異なるダイを使用して、ケーブルのコアを挿入した後、コネクタインサートをコネクタ本体に挿入する前に、コネクタインサートを圧縮してもよい。

ACSRケーブルの断面図である。 ケーブルに取り付けられた本発明の一実施形態によるコネクタの側面図である。 図２に示すコネクタとケーブルのＡ−Ａ断面図である。 第１のタイプのコネクタインサートの斜視図である。 図４に示すコネクタインサートの端面図である。 第２のタイプのコネクタインサートの斜視図である。 図６に示すコネクタインサートの端面図である。 第３のタイプのコネクタインサートの斜視図である。 図８に示すコネクタインサートの端面図である。 ４番目のタイプのコネクタインサートの斜視図である。 図１０に示すコネクタインサートの端面図である。 図２に示すコネクタ本体の断面図である。 コネクタ本体のスエージング領域を示す図である。 本発明の別の実施形態によるコネクタ本体の断面図である。

以下の説明では、限定ではなく説明の目的のために、本発明の完全な理解を提供するために具体的な詳細を記載する。しかし、これらの具体的な詳細から逸脱する他の実施形態で本発明を実施できることは、当業者に明らかであろう。他の例では、本発明の説明をあいまいにしないように、周知の方法及び装置の詳細な説明を省略している。

ACSRケーブルを参照して本発明を説明するが、本発明は、ACSS、ACSS/AW、ACSS/TW、ACAR、ACCC及び導体ストランドで囲まれた荷重支持コアを有する他の強化ケーブルにも適用可能である。コアは、鋼、高強度アルミニウム合金又は複合材料を含むのがよく、一方で、導体ストランドは、アルミニウム、銅、又はそれらの合金を含むのがよい。

一般的なタイプのACSRケーブル１０を図１に示す。産業表示26/7を有するこの特定のタイプのケーブルは、７本の鋼ストランドからなるコア１４を囲む２６本の外側のアルミニウム導体ストランド１２を有する。上述したように、鋼コアは、ケーブル１０の引張強さの主な一因である。

本発明の一実施形態によるコネクタ２０を、図２及び図３に示す。コネクタ本体２２は、実質的に円筒形の外表面を有し、近位端２６から環状座面２８まで延びる中ぐり中央キャビティ２４を有する。コネクタインサート３０がキャビティ２４に挿入され、座面２８に当たっている。ケーブル１０の端のアルミニウムストランドは、コネクタインサートの長さにほぼ等しい距離にわたって除去される。ケーブル１０の端は、鋼コア１４がコネクタインサート３０の中心軸線方向ボアにはまり込み、アルミニウムストランドの切り詰めた端が、キャビティ２４の近位部分に包囲された状態で、キャビティ２４の中に挿入される。このように組み立てられた後、コネクタ２０は、後述するように、複数のスエージングでケーブル１０の端に固定される。

コネクタ２０は、管状本体が両端でケーブルを受け入れるスプライスコネクタとして、又は、本体の遠位端に、アイ又はクレビスのような、適当な構造継ぎ手を有する最大張力終端として、構成されるのがよい。あるいは、終端構造継ぎ手が、コネクタインサートに組み込まれてもよい。コネクタ本体２２は、3003 - H18のような適当なアルミニウム合金で製造されるのがよい。

コネクタインサート３０は、図４及び図５に示すように、単純な管状本体３００として構成されてもよく、あるいは、他のいくつかの設計の１つで構成されてもよい。１つのそのような設計を、図６及び図７に示す。コネクタインサート３１０は、中心軸線方向ボア３１２と、断面において、中心ボアを囲む環状領域３１６から外向きに半径方向に延びるスポーク３１４とを備えるチューブとして構成される。別のコネクタインサートの設計を、図８及び図９に示す。コネクタインサート３２０は、中心軸線方向ボア３２２と、断面において、環状外側部分３２６から内向きに半径方向に延びるスポーク３２４とを備えるチューブとして構成される。さらに別のコネクタインサートの設計を、図１０及び図１１に示す。コネクタインサート３３０は、中心軸線方向ボア３３２と、コレットチャックと同様の軸線方向に延びる複数のスロット３３４を備える、一般的に管状の構成である。本発明の範囲は、これらの特定の形態に限定されない。コネクタインサートの他の構成は、コネクタ本体がコネクタインサートのまわりにスエージ加工される時に、ケーブルのコアを把持するのに役立つように採用されるのがよい。コネクタインサートは、ケーブルのコアへの機械的な把持力を高めるために、軸線方向ボアの内面に接着される酸化アルミニウム又は他の適当なグリットを有するのがよい。あるいは、軸線方向ボアの内面には、ケーブルのコアに加えられるコネクタインサートの把持力を高めるために、めねじ、円周歯、又は他の表面仕上げが機械加工されてもよい。さらに、コネクタ本体ではなくコネクタインサートが、アイ又はクレビスのような、終端コネクタの構造継ぎ手を有してもよい。コネクタインサートは、6061 - T6アルミニウム又は工具鋼のような適当なアルミニウムや鋼合金で製造されるのがよい。

図１２は、コネクタ本体２２の内部構造を示す断面図である。コネクタインサートが挿入されるコネクタ本体の部分Ａでは、キャビティ２４は、コネクタインサートの外径よりわずかに大きい直径ｄ₁を有する。部分Ａからコネクタ本体の近位端２６に向かって移動するにしたがって、キャビティの直径は段階的に増大する。このような各段階が、ケーブルに異なる圧縮力を伝達し、ACSRケーブルの全アルミニウムストランド層にスエージング負荷を分散するのに役立つ。部分Ａに隣接するキャビティ２４の部分Ｂが、直径ｄ₂を有する。ここで示すように、ｄ₂はｄ₁より大きい。しかし、部分Ｂは、部分Ａと同じ直径を有してもよい。部分Ｂに隣接するキャビティ２４の部分Ｃが、ｄ₂よりも大きい直径ｄ₃を有する。キャビティ２４の近位に変位した追加の部分が、さらに増大した直径を有してもよい。段数は、図に示すものより少なくても多くてもよく、一般的にはケーブルのサイズにより決定されるであろう。

ここで図１３を参照すると、ケーブルとコネクタインサートがキャビティ２４に挿入された後、外側のコネクタ本体はいくつかの場所でスエージ加工され、コネクタ本体をケーブルのアルミニウムストランドのまわりに、且つケーブルの鋼ストランドを把持するコネクタインサートのまわりに、一様に固定する。スエージング作業は、好適には、カリフォルニア州ガーデナのDMCパワー社製の360°ラジアルスエージツールを使用して実施される。コネクタ本体は、部分Ａでスエージ加工されて、コネクタインサート及びケーブルの鋼コアを固定する。ケーブルインサートを完全に固定するために多重スエージングを必要とする場合がある。また、コネクタ本体は、部分Ｂ及びＣでスエージ加工されて、アルミニウム導体ストランドを固定する。圧縮比及び圧縮応力は、コネクタ本体の内径が減少するので、各部分で約３％乃至２０％増加する。アルミニウムストランドの連続的などのスエージング間にも、Ｄとして示すスペース又はギャップがある。約０．１”乃至０．５”（２．５４ｍｍ乃至１２．７ｍｍ）のこのスペースによって、アルミニウムストランドを各スエージングの後で朝顔状に開かせ、アルミニウムストランドが引張力を受けるとき、ケーブルをスエージングの後で固定させることができる。さらに、部分Ａ及びＢのスエージング間にギャップＤ２があり、これによっても、導体ストランドを朝顔状に開かせることができる。コネクタインサート及びその中に配置されたケーブルの鋼コアを固定する部分Ａでのスエージングは、ケーブルの引張荷重をコネクタを介して伝達する主要な機能を有し、これに対して、部分Ｂ及びＣでのスエージング（及び更に増大した内径を有する任意の追加部分）は、引張強度に加わり、ケーブルとコネクタの間の電気伝導性を確立する機能をも果たす。外側コネクタ本体は、均一な直径を有するので、部分Ａ、Ｂ及びＣの各々でコネクタ本体をスエージ加工するには単一のダイだけが必要である。

強化ケーブル用の先行技術のコネクタと同様に、コネクタ２０を、２つのダイを用いて、幾分異なる順序のステップで、ケーブルに取り付けてもよい。このケースでは、図４及び図５に示すような単純なチューブであるのがよいコネクタインサートを、まず、インサートの外径にサイズを合わせたより小さいダイで、ケーブルコアにスエージ加工するのがよい。次に、コネクタ本体を、コネクタ本体の外径にサイズを合わせたより大きいダイで、コネクタインサートとケーブル導体にスエージ加工するのがよい。このケースでは、ケーブル１０の端の導体ストランドを、上述したように、まず、コネクタインサートの長さにほぼ等しい距離にわたって除去する。ケーブル１０の端の露出したコアを、コネクタインサート３０の中心軸線方向ボアに挿入し、適当な寸法のダイを用いて、コネクタインサートをケーブルコアにスエージ加工する。次いで、コネクタインサートを、座面２８に当接するまで、コネクタ本体２２のキャビティ２４に挿入する。次いで、コネクタ本体を、前述したように、コネクタインサート及びケーブルの導体ストランドにスエージ加工する。

図１４は、本発明の別の実施形態によるコネクタ本体２２０の断面図である。コネクタ本体２２の内部キャビティ２４が階段状であるのに対し、コネクタ本体２２０のキャビティ２４０は、部分Ｅでｄ₁からｄ₄までテーパが付けられている。また、この構成の結果、部分Ｅでコネクタ本体に施された各スエージングが、各スエージング位置での内径の関数として異なる圧縮比及び圧縮応力をケーブルに伝達し、それによりケーブルの全導体ストランド層にスエージング荷重を分散させる。

上述した本発明は、開示の精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施できることが理解されるであろう。かくして、本発明は、上記の例示の詳細によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義されるものであることが理解される。

Claims (19)

1. 導体ストランドで囲まれたコアを有する電気ケーブル用コネクタであって、
   ケーブルのコアを受け入れる寸法の軸線方向ボアを有するコネクタインサートと、
   近位端に開口及び実質的に円筒形の外面を有するコネクタ本体と、を有し、開口は、コネクタインサートを受け入れる寸法の遠位部分を有するキャビティと連通し、上記遠位部分は、第１内径の第１内面を有し、上記キャビティは、さらに、遠位部分から近位にずれた、導体ストランドを受け入れる寸法の第２内径の第２内面を有する第２部分を有し、第２内径は第１内径よりも大きい、上記電気ケーブル用コネクタ。
2. さらに、キャビティは、第２部分に近位方向に隣接し、第３内径の第３内面を有する第３部分を有し、第３内径は第２内径よりも大きい、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
3. キャビティは、第１内面と第２内面の間で段状になっている、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
4. キャビティは、第１内面と第２内面の間でテーパが付けられている、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
5. コネクタ本体はスプライスとして構成される、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
6. コネクタ本体は終端として構成される、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
7. コネクタインサートの軸線方向断面が、ボアを囲む環状領域から外向きに半径方向に延びる複数のスポークを有する、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
8. コネクタインサートの軸線方向断面が、円形外周から内向きに半径方向に延びる複数のスポークを有する、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
9. コネクタインサートは、一般的に、軸線方向に延びる複数のスロットを備えた管状である、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
10. コネクタインサートは、終端アイとして構成される、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
11. コネクタインサートは、終端クレビスとして構成される、請求項１に記載の電気ケーブル用コネクタ。
12. 導体ストランドで囲まれたコアを有する電気ケーブルに請求項１に記載のコネクタを取り付ける方法であって、
    ケーブルの端に隣接する導体ストランドの一部分を除去し、ケーブルコアの対応する部分を露出させるステップと、
    コネクタインサートのボアにケーブルコアの露出部分を挿入するステップと、
    コネクタインサートがコネクタ本体のキャビティの遠位部分に挿入され、導体ストランドがキャビティの第２部分に挿入されるように、コネクタ本体のキャビティにケーブルの端を挿入するステップと、
    キャビティの遠位部分を囲むコネクタ本体の外面を少なくとも第１圧縮力で圧縮するステップと、
    キャビティの第２部分を囲むコネクタ本体の外面を第２圧縮力で圧縮するステップとを有する上記方法。
13. コネクタ本体の外面を圧縮するステップは、スエージング工具を使用して実行される、請求項１２に記載の方法。
14. さらに、コネクタ本体のキャビティにケーブルの端を挿入するステップの前に、コネクタインサートを圧縮して、コネクタインサートに挿入されたケーブルコアの部分に係合させるステップを有する請求項１２に記載の方法。
15. コネクタインサートを圧縮するステップは、スエージング工具を使用して実行される、請求項１４に記載の方法。
16. コネクタストランドで囲まれたコアを有する電気ケーブルに請求項２に記載のコネクタを取り付ける方法であって、
    ケーブルの端に隣接する導体ストランドの一部分を除去し、ケーブルコアの対応する部分を露出させるステップと、
    コネクタインサートのボアにケーブルコアの露出部分を挿入するステップと、
    コネクタインサートがコネクタ本体内のキャビティの遠位部分に挿入され、導体ストランドがキャビティの第２部分に挿入されるように、コネクタ本体のキャビティにケーブルの端を挿入するステップと、
    キャビティの遠位部分を囲むコネクタ本体の外面を少なくとも第１圧縮力で圧縮するステップと、
    キャビティの第２部分を囲むコネクタ本体の外面を第２圧縮力で圧縮するステップと、
    キャビティの第３部分を囲むコネクタ本体の外面を第３圧縮力で圧縮するステップとを有する上記方法。
17. コネクタ本体の外面を圧縮するステップは、スエージング工具を使用して実行される、請求項１６に記載の方法。
18. さらに、コネクタ本体のキャビティにケーブルの端を挿入するステップの前に、コネクタインサートを圧縮して、コネクタインサートに挿入されたケーブルコアの部分に係合させるステップを有する請求項１６に記載の方法。
19. コネクタインサートを圧縮するステップは、スエージング工具を使用して実行される、請求項１８に記載の方法。

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