JP2015022948A

JP2015022948A - 高周波用電線及びその製造方法

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Publication number: JP2015022948A
Application number: JP2013151247A
Authority: JP
Inventors: 宏樹近藤; Hiroki Kondo
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: US20160133356A1; JP6169430B2; US9508466B2; CN105408966B; CN105408966A; WO2015012270A1

Abstract

【課題】表皮効果による高周波抵抗の増大及びコストを抑えつつ、電線外径の細径化を図ることが可能な高周波用電線及びその製造方法を提供する。
【解決手段】高周波用電線１は、絶縁性の樹脂からなる線材１１ａの外周側に金属層１１ｂを被覆した複数本の素線２０を圧縮してなる導体１０と、導体１０上に設けられるシース２０と、を備え、導体１０の各素線１１は、変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮されている。圧縮は、例えば複数本の素線１１を集束及びシース加工する際に行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波用電線及びその製造方法に関する。

従来、高周波信号を伝送するリッツ線が知られている。このリッツ線は、金属導体に絶縁層をコーティングした素線を複数本撚り合わせて導体としている。一般に高周波信号の伝送時には表皮効果により、導体の表面付近にしか高周波信号が流れないことが知られている。リッツ線では、複数本の素線から導体を構成するため、各素線の金属導体の表面に高周波信号が流れることとなり、表皮効果による高周波抵抗の増大を抑えることができる。

このようなリッツ線は、例えば素線の最小径が５０μｍ程度とされているが、高周波伝送時の表皮深さが５０μｍ未満である場合には、金属導体の表面側を除いた中央側の金属には電流が流れない無駄部となってしまう。

そこで、素線に代えて、円筒形状となる金属パイプ線材を用いた高周波用電線が提案されている。この電線では、金属パイプ線材を用いているため、上記無駄部に該当する箇所が中空となり、線材コストを抑えることができる（特許文献１参照）。

特開２０１１−１２４１２９号公報

しかし、特許文献１に記載の高周波用電線は、金属パイプ線材を用いている関係上、細径化が困難となってしまう。すなわち、５０μｍの素線と同等に高周波信号を伝送しようとした場合、金属パイプ線材は、５０μｍの中空部の外側に１０μｍ程度の金属部が形成されることとなる。よって、金属パイプ線材の直径が７０μｍとなり、高周波用電線の細径化について障害となってしまう。

さらに、素線や金属パイプ線材は外周円形となっていることから、撚り合わせたとしても隙間が発生してしまい、シース材の摩耗特性を考慮した場合、高周波用電線の仕上り外径が限定されてしまう。

このような問題に対して、上記素線を撚り合わせて導体としている場合には、複数本の素線からなる導体を圧縮することにより隙間をなくし、高周波用電線の細径化を図っていた。しかし、金属パイプ線材を用いた場合には、圧縮することにより中空部が塞がってしまうため、同様の対策をとることができない。

以上のように、従来では、表皮効果による高周波抵抗の増大及びコストを抑えつつ、電線外径の細径化を図ることが困難となっている。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、表皮効果による高周波抵抗の増大及びコストを抑えつつ、電線外径の細径化を図ることが可能な高周波用電線及びその製造方法を提供することにある。

本発明の高周波用電線は、絶縁性の樹脂からなる線材の外周側に金属層を被覆した複数本の素線を圧縮してなる導体と、前記導体上に設けられるシースと、を備え、前記導体の各素線は、変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮されていることを特徴とする。

また、本発明の高周波用電線の製造方法は、絶縁性の樹脂からなる線材の外周側に金属層を被覆して素線とする第１工程と、前記第１工程にて得られた複数本の素線を集束及びシース加工することにより圧縮する第２工程と、を備え、前記第２工程では、各素線の変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮することを特徴とする。

これらの高周波用電線によれば、複数本の素線から導体を構成しているため、各素線の表面側を高周波信号が伝送されることとなり、表皮効果による高周波抵抗の増大を抑えることができる。また、絶縁性の樹脂からなる線材の外周側に金属層を被覆した素線を用いているため、高周波信号の伝送時において電流が流れない無駄部を樹脂で構成することとなり、線材コストを抑えることができる。また、このような素線を用いていることから、複数の素線により構成される導体を圧縮することができ、電線外径の細径化を図ることができる。従って、表皮効果による高周波抵抗の増大及びコストを抑えつつ、電線外径の細径化を図ることができる。

なお、導体の各素線は、変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮されている。これは、変形率が２０％を超えてしまうと、樹脂の変形に金属層が追従できずに金属層が割れてしまい、高周波抵抗が増大してしまう可能性が高まるからである。

本発明によれば、表皮効果による高周波抵抗の増大及びコストを抑えつつ、電線外径の細径化を図ることが可能な高周波用電線及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る高周波用電線の一例を示す断面図である。図１に示した素線を示す断面図である。素線の変形率を説明する図であり、（ａ）は変形前の状態を示し、（ｂ）は変形後の状態を示している。金属パイプ線材及びそれを用いた高周波用電線を示す断面図であって、（ａ）は高周波用電線を示し、（ｂ）は金属パイプ線材及び金属線材を示している。本実施形態に係る高周波用電線における周波数と抵抗との関係を示すグラフである。本実施形態に係る高周波用電線における細径化効果を示す図であって、（ａ）は細径化効果を示すグラフであり、（ｂ）は導体仕上外径を示している。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明の実施形態に係る高周波用電線の一例を示す断面図である。

本実施形態に係る高周波用電線１は、図１に示すように、導体１０と、導体１０上に被覆された絶縁性のシース２０とを備えてなるものである。導体１０は、複数本の素線１１を圧縮してなるものである。図２は、図１に示した素線を示す断面図である。図２に示すように、素線１１は、絶縁性の樹脂からなる線材１１ａの外周側に金属層１１ｂを被覆したものである。ここで、線材１１ａには、例えばポリアリレート繊維が用いられ、金属層１１ｂには銅が用いられる。

本実施形態に係る高周波用電線１は、このような素線１１を圧縮することにより、素線１１間の隙間を無くし、細径化を図るようになっている。圧縮は、複数本の素線１１の集束時であってもよいし、シース加工時であってもよい。

さらに、本実施形態に係る高周波用電線１において、導体１０の各素線１１は、変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮されている。

図３は、素線１１の変形率を説明する図であり、（ａ）は変形前の状態を示し、（ｂ）は変形後の状態を示している。図３（ａ）に示すように、変形前において素線１１は、断面がほぼ真円となっており、その直径がａであるとする。一方、圧縮により素線１１が変形して例えば断面が楕円形となったとし、その長径がｂであるとする。このような場合、変形率は、（ｂ−ａ）／ａ×１００となる。従って、例えば長径ｂ＝１．１ａである場合、変形率は１０％となる。

なお、素線１１を圧縮した場合、図３（ｂ）に示すように、断面が楕円形になるとは限らず、種々の形状となり得る。このため、上記では、変形率の算出にあたり長径ｂを採用したが、圧縮後の形状によって採用する長さｂが異なってくる。例えば、圧縮後に素線１１が多角形や他の円形又はそれらが混合された形状になった場合、多角形等の内側を結ぶ線分のうち最も長い線分が長さｂとして採用される。

図４は、金属パイプ線材及びそれを用いた高周波用電線を示す断面図であって、（ａ）は高周波用電線を示し、（ｂ）は金属パイプ線材及び金属線材を示している。図４（ａ）に示すように金属パイプ線材１１１を用いた高周波用電線１００において、金属パイプ線材１１１は断面外径が円形であることから、それぞれを敷き詰めた場合に隙間Ｓが発生してしまう。そこで、複数本の金属パイプ線材１１１からなる導体１１０を圧縮することにより隙間Ｓをなくし、高周波用電線１００の細径化を図ろうとした場合、圧縮することにより金属パイプ線材１１１の中空部１１１ａが塞がってしまう。

さらに、図４（ｂ）に示すように、例えば金属線材２１１が直径５０μｍである場合、これと同等に高周波信号を伝送しようとしたとき、金属パイプ線材１１１は、５０μｍの中空部１１１ａの外側に１０μｍ程度の金属部１１１ｂが形成されることとなる。よって、金属パイプ線材１１１の直径が７０μｍとなり、高周波用電線の細径化について障害となってしまう。

しかし、本実施形態に係る高周波用電線１において、導体１０の各素線１１は、変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮されている。このため、コストを抑えつつ、電線外径の細径化を図ることが可能となっている。

すなわち、絶縁性の樹脂からなる線材１１ａの外周側に金属層１１ｂを被覆した素線１１を用いているため、高周波信号の伝送時において電流が流れない無駄部を樹脂で構成することとなり、線材コストを抑えることができる。また、このような素線を用いていることから、複数の素線１１により構成される導体１０を圧縮することができ、電線外径の細径化を図ることができる。

ここで、導体１０の各素線１１は、変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮されている。これは、変形率が２０％を超えてしまうと、樹脂の変形に金属層１１ｂが追従できずに金属層１１ｂが割れてしまう可能性が高まるからである。

図５は、本実施形態に係る高周波用電線１における周波数と抵抗との関係を示すグラフである。なお、図５において縦軸はＡＣ抵抗／ＤＣ抵抗の比を示し、横軸は周波数を示している。また、図５は、ポリアリレート繊維（繊維径２２μｍ）からなる線材１１ａ上に、約１．５μｍの銅を金属層１１ｂとして被覆した素線１１を８０本束ね、素線１１の変形率を１０％とした高周波用電線１を使用した実験結果を示している。

図５に示すように、約１７ｋＨｚ、約３５ｋＨｚ、及び約６５ｋＨｚにおいて、ＡＣ抵抗／ＤＣ抵抗の比は約１となっている。同様に、約１３０ｋＨｚ、約２５０ｋＨｚ、約４５０ｋＨｚ、及び約７８０ｋＨｚにおいても、ＡＣ抵抗／ＤＣ抵抗の比は約１となっている。すなわち、高周波信号伝送時における表皮効果が発生しても、ＤＣ抵抗と比較してＡＣ抵抗は高まっておらず、高周波信号伝送時において伝送ロスが発生していないといえる。

図６は、本実施形態に係る高周波用電線１における細径化効果を示す図であって、（ａ）は細径化効果を示すグラフであり、（ｂ）は導体仕上外径を示している。なお、図６（ａ）において縦軸は導体１０の仕上外径を示し、横軸は素線１１の変形率を示している。また、図６は、ポリアリレート繊維（繊維径２２μｍ）からなる線材１１ａ上に、約１．５μｍの銅を金属層１１ｂとして被覆した素線１１を８０本束ねて導体１０とした高周波用電線１について素線１１の変形率を変化させた場合の実験結果を示している。

図６（ａ）に示すように、素線１１の変形率が０％である場合、導体１０の仕上外径は、０．３５ｍｍであった。なお、図６（ｂ）に示すように、導体１０の外周同士を結ぶ線分のうち最も長い線分の長さが仕上外径となる。

また、素線１１の変形率が５％である場合、導体１０の仕上外径は、０．３２ｍｍであり、素線１１の変形率が１０％である場合、導体１０の仕上外径は、０．３０ｍｍであった。さらに、素線１１の変形率が１５％である場合、導体１０の仕上外径は、０．２９ｍｍであり、素線１１の変形率が２０％である場合、導体１０の仕上外径は、０．２８ｍｍであった。

なお、変形率が２０％を超えると、線材１１ａの変形に金属槽１１ｂが追従できず、金属槽１１ｂに割れが確認された。

このように、素線１１の変形率が高まっていくと、導体１０の仕上外径が小さくなり、高周波用電線１自体の仕上外径についても小さくすることができる。

次に、本実施形態に係る高周波用電線１の製造方法について説明する。まず、本実施形態に係る高周波用電線１を製造するにあたっては、素線１１を形成する。すなわち、ポリアリレート繊維等の繊維又はその他の絶縁体からなる線材１１ａを用意し、その外周側に金属層１１ｂを形成する。この際、作業者は、線材１１ａを金属メッキ槽に浸すことにより、金属槽１１ｂを線材１１ａ上に形成する（第１工程）。

次に、作業者は、得られた複数本の素線１１を撚り線加工等を施して集束することにより圧縮する（第２工程）。その後、圧縮により得られた導体１０に対してシース加工を施して圧縮する（第２工程）。これにより、高周波用電線１が製造される。

ここで、本実施形態において上記の工程では、各素線１１が変形率０％を超え２０％以下となるように圧縮される。すなわち、集束及びシース加工を施した結果、各素線１１の変形率が０％を超え２０％と以下となるようにされる。これにより、高周波用電線１の細径化を図ることとなる。

このようにして、本実施形態に係る高周波用電線１及びその製造方法によれば、複数本の素線１１から導体１０を構成しているため、各素線１１の表面側を高周波信号が伝送されることとなり、表皮効果による高周波抵抗の増大を抑えることができる。また、絶縁性の樹脂からなる線材１１ａの外周側に金属層１１ｂを被覆した素線１１を用いているため、高周波信号の伝送時において電流が流れない無駄部を樹脂で構成することとなり、線材コストを抑えることができる。また、このような素線１１を用いていることから、複数の素線１１により構成される導体１０を圧縮することができ、電線外径の細径化を図ることができる。従って、表皮効果による高周波抵抗の増大及びコストを抑えつつ、電線外径の細径化を図ることができる。

なお、導体の各素線は、変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮されている。これは、変形率が２０％を超えてしまうと、樹脂の変形に金属層が追従できずに金属層１１ｂが割れてしまい、高周波抵抗が増大してしまう可能性が高まるからである。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、本実施形態において線材１１ａは、ポリアリレート繊維に限らず、アラミド繊維、及びＰＢＯ繊維などであってもよいし、他の絶縁体であってもよい。

また、上記実施形態において金属層１１ｂは、銅に限らず、銅合金であってもよいし、アルミ、錫又はこれらの合金であってもよい。

１…高周波用電線
１０…導体
１１…素線
１１ａ…線材
１１ｂ…金属槽
２０…シース

Claims

絶縁性の樹脂からなる線材の外周側に金属層を被覆した複数本の素線を圧縮してなる導体と、
前記導体上に設けられるシースと、を備え、
前記導体の各素線は、変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮されている
ことを特徴とする高周波電線。
絶縁性の樹脂からなる線材の外周側に金属層を被覆して素線とする第１工程と、
前記第１工程にて得られた複数本の素線を集束及びシース加工することにより圧縮する第２工程と、を備え、
前記第２工程では、各素線の変形率が０％を超え２０％と以下となるように圧縮する
ことを特徴とする高周波用電線の製造方法。