JP2014127432A

JP2014127432A - ケーブル

Info

Publication number: JP2014127432A
Application number: JP2012285478A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nagashima; 良和長嶋
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP6116896B2; US9633762B2; EP2940696B1; WO2014104024A1; CN104885163A; US20150287499A1; EP2940696A4; EP2940696A1

Abstract

【課題】漏れ磁束を低減するとともに、高周波抵抗の増大を抑えることができるケーブルを提供すること。
【解決手段】磁気シールド６を設けることで磁束Ｂの外部への漏れを低減するとともに、互いに相の異なる二本の第一導体２１と二本の第二導体３１とが、互いに隣り合って環状に並んでいることで、磁束Ｂを分散して近接効果を低減することでき、高周波抵抗の増大を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波数の交流電力送電用のケーブルに関するものである。

従来、高周波数の交流電力送電用のケーブルとして、磁気シールドを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたケーブルでは、互いに相の異なる一対の電線の外側を磁気シールドによって覆うことで、高周波数の交流電力を送電する際に特に問題となる漏れ磁束を低減している。

特開平１０−１１６５１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のケーブルでは、図４（Ａ）に示すように、磁気シールド１０４を設けることによって磁束Ｂが電線１０２と電線１０３との間に集中してしまい、図４（Ｂ）に示す磁気シールドを設けない構成と比較して、近接効果によって電流が流れやすい領域Ｖの断面積が狭くなり、高周波抵抗が高くなってしまうという不都合があった。

本発明の目的は、漏れ磁束を低減するとともに、高周波抵抗の増大を抑えることができるケーブルを提供することにある。

本発明のケーブルは、磁気シールドが設けられるとともに、交流電力を送電する一対の電線を有するケーブルであって、前記一対の電線の一方側であるとともに複数の第一導線を有する第一電線と、前記一対の電線の他方側であるとともに複数の第二導線を有する第二電線と、を有して構成され、前記第一導線と前記第二導線とが該ケーブルの周方向に交互に並んで環状に配されていることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、磁気シールドが設けられることで漏れ磁束が低減される。さらに、互いに相の異なる第一導線と第二導線とが交互に並んで配されることで、各導線は二本の他相の導線と隣接するため、一本の他相の導線と隣接する構成と比較して、磁束が集中することが防がれて近接効果が抑制される。

この際、本発明のケーブルでは、前記第一導線及び前記第二導線は、それぞれ二本であることが好ましい。

このような構成によれば、環状に配された導線によって囲まれてできる空隙の断面積が最も小さくなるため、ケーブル全体の断面積のうち電線が占める割合が高くなり、電線の断面積を確保しつつケーブルの外径を小さくすることができる。さらに、各導線が二本の他相の導線と隣接する構成を最も簡単化することができる。

さらに、本発明のケーブルでは、前記第一電線の端部には、前記第一導線同士の対向方向と該ケーブルの軸方向とに平行な第一端子面を有する第一端子が設けられ、前記第二電線の端部には、前記第一端子面と平行な第二端子面を有する第二端子が設けられ、前記第一導線は、前記軸方向に延びて前記第一端子に二本まとめて接続され、前記第二導線は、前記第二端子面と平行な平面内で曲げられて前記軸方向に延びることで、前記第一端子との干渉を避けつつ前記第二端子に二本まとめて接続されていることが好ましい。

このような構成によれば、第一端子面と第二端子面とが互いに平行であることで、外部との接続構造を簡単化することができる。さらに、第一導線が軸方向に真っ直ぐに延びて第一端子に接続されることで二本を同一の長さ寸法とすることができ、一方、第二導線が第二端子面と平行な平面内で曲げられて軸方向に延びることで二本を同一の長さ寸法とすることができ、第一電線及び第二電線のそれぞれの内部で循環電流が発生することが防がれる。このとき、他相同士である第一導線と第二導線との長さ寸法の差は循環電流に寄与しない。

また、本発明のケーブルでは、前記第一導線及び前記第二導線のそれぞれの周囲には、絶縁被覆が設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、絶縁被覆によって第一導線と第二導線との間の寸法が確保されるため、導線間の絶縁が確保されるとともに、磁束の集中をさらに抑えることができる。

以上のような本発明のケーブルによれば、磁気シールドが設けられることで漏れ磁束が低減されるとともに、磁束が分散されて近接効果が抑制されていることで高周波抵抗の増大を防止することができる。

本発明の実施形態に係るケーブルを示す断面図である。前記ケーブルの端子構造を示す側面図及び断面図である。前記ケーブル及び従来技術のケーブルの高周波抵抗の周波数依存性を示すグラフである。従来技術のケーブルを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るケーブル１を示す断面図である。図２は、ケーブル１の端子構造を示しており、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）はＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、ケーブル１及び従来技術のケーブルの高周波抵抗の周波数依存性を示すグラフである。図４は、従来技術のケーブルを示す断面図である。図１及び図４においてある瞬間の電流及び磁束の方向が示されているが、本実施形態における電流は交流であるため、これらの方向及び大きさは刻時変化するものとする。

図１及び２において、ケーブル１は、電源装置や整合器等の機器と非接触給電用のコイルとを接続して高周波数の交流電力を送電するケーブルであり、機器とコイルとの一方側同士を繋ぐ電線である第一電線２と、他方側同士を繋ぐ電線である第二電線３と、第一電線２及び第二電線３を構成する第一導線２１及び第二導線３１を覆う絶縁被覆４と、第一電線２及び第二電線３を束ねる内シース５と、内シース５の外側に設けられる磁気シールド６と、磁気シールド６の外側に設けられる外シース７と、を備えて構成されている。

ここで、本実施形態において、図１における左右方向をＸ方向とし、図１における上下方向をＹ方向とし、図２（Ａ）における左右方向（ケーブルの軸方向）をＺ方向とする。また、図２（Ａ）における左側（機器に接続される側）をＺ方向機器側とし、右側（コイルに接続される側）をＺ方向コイル側とする。

第一電線２は、二本の第一導線２１と、Ｚ方向機器側端部において二本の第一導線２１が接続される第一端子２２と、を備えて構成されている。第一導線２１は、例えば、高周波抵抗を低減するためのリッツ線によって構成される。

第二電線３は、二本の第二導線３１と、Ｚ方向機器側端部において第二導線３１が接続される第二端子３２と、を備えて構成されている。第二導線３１は、例えば、高周波抵抗を低減するためのリッツ線によって構成される。

絶縁被覆４は、線間の電圧に耐えられるように径方向の厚さが設定されるとともに、隣り合う導線に被覆されたもの同士が当接している。

内シース５は、樹脂によって形成されており、絶縁被覆４が被覆された第一導線２１と第二導線３１との位置関係を保ってケーブル１を断面円形状にするとともに、各導線２１，３１と磁気シールド６との間に所定の離隔寸法を確保するように設けられている。

磁気シールド６は、透磁率の高い材料によって形成されており、内シース５の周囲を覆っている。第一導線２１及び第二導線３１に電流が流れて磁界が発生したとき、磁気シールド６に優先的に磁束Ｂが通過することで外部に磁束Ｂが漏れないようになっている。

外シース７は、樹脂によって形成されており、磁気シールド６の外側を覆うことで、ケーブル１を外部からの機械的衝撃等から保護している。

次に、第一導線２１と第二導線３１との位置関係及び磁束Ｂの流れについて説明する。

図１に示すように、二本の第一導線２１がＹ方向に並んでいる一方、二本の第二導線３１がＸ方向に並んでいる。即ち、第一導線２１及び第二導線３１は、交互に並んで環状に配されている。このような配置において、第一導線２１にＺ方向紙面手前側に向かって正の電流が流れるとともに、第二導線３１にＺ方向紙面奥側に向かって正の電流が流れる瞬間にケーブル１内に流れる磁束Ｂは、図１（Ｂ）に示す通りである。即ち、磁束Ｂは、各導線２１，３１の径方向外側において磁気シールド６内を通過するとともに、隣り合う導線間において集中している。

次に、第一電線２及び第二電線３のＺ方向機器側端部における構成について説明する。

図２に示すように、第一導線２１は、Ｚ方向機器側に延びるとともに互いに近づいて第一端子２２の加締部２２ａに接続される。このとき、第一導線２１は、互いの対向方向がＹ方向を向いており、二本が略同一の長さ寸法を有している。一方、第二導線３１は、ＹＺ平面内で曲げられて（図２（Ａ）においてＹ方向上側に曲げられて）Ｚ方向機器側に延びるとともに互いに近づいて第二端子３２の加締部３２ａに接続される。このとき、第二導線３１は、互いの対向方向がＸ方向を向いており、二本が略同一の長さ寸法を有している。さらに、第一端子２２及び第二端子３２における外部への接続部分である第一端子面２２ｂと第二端子面３２ｂとは、ＹＺ平面に略平行な略同一平面上、且つ、略同一のＺ方向位置に配されている。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。

即ち、第一電線２及び第二電線３に電流が流れた際にケーブル１内に流れる磁束Ｂは、各導線２１，３１の両隣に集中するため、図４（Ａ）に示す第一電線１０２及び第二電線１０３がそれぞれ一本ずつで構成された比較例と較べて、電流が流れやすい領域Ｖの断面積が大きくなって高周波抵抗が減少する。このとき、磁気シールド６を設けない図４（Ｂ）に示す従来例のケーブル２０１と、比較例のケーブル１０１と、本実施形態のケーブル１とにおける高周波抵抗の周波数依存性は、図３において、それぞれ一点鎖線、破線、実線で示す通りであって、本実施形態における高周波抵抗は、約３０ｋＨｚ以上の周波数において従来例よりも高いものの、比較例よりも低い値となっている。特に、非接触給電において使用される２０〜２００ｋＨｚにおいて、本実施形態の高周波抵抗は比較例と較べて大幅に改善される。また、磁束Ｂは、磁気シールド６内を優先的に通過することで、外部に漏れることが防がれている。

さらに、第一導体２１及び第二導体３１がそれぞれ二本ずつであることで、環状に配された導線によって囲まれる空隙の断面積を最も小さくすることができる。また、各導線２１，３１が二本の他相の導線と隣接する構成を最も簡単化することができる。

また、第一端子面２２ｂと第二端子面３２ｂとが、ＹＺ平面に略平行な略同一平面上、且つ、略同一のＺ方向位置に配されていることで、機器への接続構造が簡単化される。このとき、第一導線２１及び第二導線３１がそれぞれの二本の間で略同一の長さ寸法を有することで、第一電線２及び第二電線３のそれぞれに循環電流が流れることが防止される。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記実施形態では、第一電線２及び第二電線３は、それぞれ二本の第一導線２１及び第二導線３１を有する構成としたが、それぞれ三本以上の同数を有していてもよく、本数を増やした場合には、上述の空隙の断面積が大きくなり、この空隙に例えば信号を送受信するための同軸ケーブルを設けることができる。

また、前記実施形態では、Ｚ方向機器側に第一端子２２及び第二端子３２が設けられる構成としたが、これらの構成は省略可能であり、導線の数だけ接続部が設けられた機器に接続され、機器の内部において同相同士が電気的に接続されていてもよい。或いは、第一端子２２及び第二端子３２がＺ方向両端部に設けられていてもよく、このような構成によれば、コイルと機器とだけでなく、二つの機器同士を接続して高周波数の交流電力を送電することができる。

また、前記実施形態では、各導線２１，３１の周囲が絶縁被覆４によって覆われる構成としたが、例えば、内シース５の内部全体に絶縁物が充填されていてもよく、導線間の絶縁が保たれる構成であればよい。

また、前記実施形態では、樹脂製の外シース７が設けられる構成としたが、外シース７は金属製であってもよく、このような構成によれば、ケーブルの保護を確実に行うことができ、さらに、外シース７が透磁率の高い金属製によって形成されれば、外シース７が磁気シールドとして機能することができ、磁気シールド６を省略して低コスト化することができる。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１ケーブル
２第一電線
３第二電線
４絶縁被覆
６磁気シールド
２１第一導線
２２第一端子
２２ｂ第一端子面
３１第二導線
３２第二端子
３２ｂ第二端子面

Claims

磁気シールドが設けられるとともに、交流電力を送電する一対の電線を有するケーブルであって、
前記一対の電線の一方側であるとともに複数の第一導線を有する第一電線と、
前記一対の電線の他方側であるとともに複数の第二導線を有する第二電線と、を有して構成され、
前記第一導線と前記第二導線とが該ケーブルの周方向に交互に並んで環状に配されていることを特徴とするケーブル。
前記第一導線及び前記第二導線は、それぞれ二本であることを特徴とする請求項１に記載のケーブル。
前記第一電線の端部には、前記第一導線同士の対向方向と該ケーブルの軸方向とに平行な第一端子面を有する第一端子が設けられ、
前記第二電線の端部には、前記第一端子面と平行な第二端子面を有する第二端子が設けられ、
前記第一導線は、前記軸方向に延びて前記第一端子に二本まとめて接続され、
前記第二導線は、前記第二端子面と平行な平面内で曲げられて前記軸方向に延びることで、前記第一端子との干渉を避けつつ前記第二端子に二本まとめて接続されていることを特徴とする請求項２に記載のケーブル。
前記第一導線及び前記第二導線のそれぞれの周囲には、絶縁被覆が設けられていることを特徴とする請求項１から３に記載のケーブル。