JP2015230823A - 束電線の製造方法及び束電線 - Google Patents

Abstract

【課題】 可撓性に優れた束電線の製造方法及び束電線を提供する。
【解決手段】 束電線１の製造方法は、複数の撚線３０をそれぞれ少なくとも備えた複数の絶縁電線１０から構成される束電線１の製造方法であって、絶縁電線１０を形成する第１の工程（Ｓ１０）と、複数の絶縁電線１０を束ねて圧縮し、絶縁電線１０の断面を略扇形状に形成することで、束電線１の断面を略円形状に形成する第２の工程（Ｓ２０〜Ｓ４０）と、を含んでおり、第１の工程（Ｓ１０）は、素線２１を右向きの方向に撚り合わせることで子撚線２０を形成する工程（Ｓ１１）と、子撚線２０を左向きの方向に撚り合わせることで撚線３０を形成する工程（Ｓ１２）と、を含んでいる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、束電線の製造方法及び束電線に関するものである。

扇形状の断面を有するように圧縮成形された撚線導体を複数合わせて、断面が円形形状に形成されている撚り合せ型ケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１６４６０７号公報

上記の撚り合せ型ケーブル（以下単に、「束電線」とも称する）では、当該束電線を圧縮成形する際に、印加される外力によって撚線導体を構成する素線が変形し、素線同士が密着する。これにより、撚線導体内部の隙間がなくなり、束電線の可撓性が低下してしまう、という問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、可撓性に優れた束電線の製造方法及び束電線を提供することである。

［１］本発明に係る束電線の製造方法は、複数の撚線をそれぞれ少なくとも備えた複数の電線から構成される束電線の製造方法であって、前記電線を形成する第１の工程と、複数の前記電線を束ねて圧縮し、前記電線の断面を略扇形状に形成することで、前記束電線の断面を略円形状に形成する第２の工程と、を含んでおり、前記第１の工程は、素線を第１の方向に撚り合わせることで子撚線を形成する工程と、前記子撚線を前記第１の方向に対して反対の方向である第２の方向に撚り合わせることで前記撚線を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

［２］上記発明において、前記第１の工程は、前記撚線を形成した後に、前記撚線の周囲を包囲する絶縁層を形成する工程をさらに含み、前記絶縁層は、前記撚線の内包円の周長に対して、前記絶縁層の内周面の周長が長くなるように形成されていることが好ましい。

［３］本発明に係る束電線は、複数の撚線をそれぞれ少なくとも備えた複数の電線から構成されており、前記電線は、複数の前記撚線を包囲する絶縁層をさらに備えており、前記撚線は、複数の丸型素線を第１の方向にそれぞれ撚り合わせた複数の子撚線を前記第１の方向に対して反対の方向である第２の方向に撚り合わせることで形成されており、前記電線は、略扇形状の断面を有しており、前記束電線は、複数の前記電線が束ねられることで、略円形状の断面を有することを特徴とする。

本発明によれば、子撚線と、撚線と、は相互に反対の撚り方向で撚り合わされている。これにより、印加される外力によって撚線の撚回が崩れることに伴い、子撚線の撚回が緩む。この結果、子撚線を構成する素線に印加されるねじり応力が低減されるので、素線の変形が抑制され、束電線の可撓性が低下するのを抑制することができる。

図１は、本発明における束電線の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明における束電線の構成を示す概略図であり、図１のII-II線に沿った断面図である。 図３は、本発明における電線の圧縮成形前の構成を示す断面図である。 図４は、本発明における子撚線の構成を示す断面図であり、図３のIV部の拡大図である。 図５は、本発明における束電線の製造方法を示す工程図である。 図６は、本発明における電線を製造する押出機を構成するダイス及びニップルを示す断面図である。 図７（ａ）は、本発明における束電線の圧縮成形前の断面図であり、図７（ｂ）は、本発明における束電線の圧縮成形後の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態における束電線は、電気自動車におけるパワーケーブル等に用いられる。

図１は、本発明における束電線の構成を示す斜視図であり、図２は、本発明における束電線の構成を示す概略図であり、図１のII-II線に沿った断面図である。

束電線１は、図１及び図２に示すように、複数の絶縁電線１０（本実施形態では、３本）を束ねて相互に並列に配列することで形成されている。３本の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃは、撚線３０Ａ〜３０Ｃと、絶縁層４０Ａ〜４０Ｃと、からそれぞれ構成されている。

また、これらの絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃは、束電線１が外部から均等に圧縮されることで、束電線１の中心から放射状に均等に３分割された略扇形状の断面を有しており、これらの断面が相互に補完し合って束電線１の断面が略円形状となるように形成されている。このように、絶縁電線１０の断面を扇形状とすることで、全体として束電線１の線径の小径化を図ることができる。

なお、本実施形態における「束電線１」が本発明の「束電線」の一例に相当し、本実施形態における「絶縁電線１０」が本発明の「電線」の一例に相当する。また、絶縁電線１０は、絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃの総称である。

なお、本実施形態では、束電線１が３本の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃにより構成されているが、絶縁電線１０の断面が相互に補完し合って束電線１の断面が略円形状に形成されていれば、束電線１の中心から放射状に何分割されていてもよく、束電線１を構成する絶縁電線１０の本数は特に限定されない。

また、本実施形態では、複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃは、相互に並列に配列されているが、特にこれに限定されない。特に図示しないが、複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃは、相互に撚り合わされていてもよいし、編込まれていてもよい。従って、本発明における「複数の電線を束ねる」ことには、複数の電線を並列に配列することの他に、複数の電線を撚り合わせることや複数の電線を編込むことも含む。

なお、３本の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃのうち、一つの絶縁電線１０Ａの断面のみを詳細に図示しており、それ以外の絶縁電線１０Ｂ、１０Ｃの断面は概略のみ図示している。

図３は、本発明における電線の圧縮成形前の構成を示す断面図であり、図４は、本発明における子撚線の構成を示す断面図であり、図３のIV部の拡大図である。

絶縁電線１０は、図３に示すように、圧縮成形する前においては略円形状の断面を有しており、複数の子撚線２０（本実施形態では、１９本）を撚り合わせることで構成された撚線３０と、絶縁層４０と、から構成されている。なお、撚線３０は、上述した撚線３０Ａ〜３０Ｃの総称であり、絶縁層４０は、上述した絶縁層４０Ａ〜４０Ｃの総称である。

さらに、子撚線２０は、図４に示すように、複数本の素線２１（本実施形態では、３７本）を右向きの方向（図中黒塗りの矢印）に撚り合わせた撚線である。このように撚線構造を有することで、折り曲げや断線に強い構造を得ることができる。

素線２１は、略円形状の断面を有する丸型素線であり、高い導電性を有するものから構成されている。このような素線２１を構成する材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、又は、それらの合金及び複合材等を例示することができる。なお、素線２１は、軽量化の観点からアルミニウムで構成されていることが好ましい。また、この素線２１の表面には、例えば、錫、ニッケル等によりめっき処理が施されていてもよく、これにより、素線２１の腐食を抑制することができる。

このような素線２１は、外径０．１［ｍｍ］〜１．０［ｍｍ］で構成されていることが好ましく、子撚線２０は、撚りピッチ（Ｐ）と外径（Ｄ）との比の値（Ｐ／Ｄ）が１３〜１２０で構成されていることが好ましい。

図３に戻り、撚線３０は、当該撚線３０の中心に配置された子撚線２０Ａと、第１及び第２の層３１、３２と、から構成されている。第１の層３１は、６本の子撚線２０Ｂにより構成されており、これらが子撚線２０Ａの周囲を取り囲むように配置されている。この第１の層３１では、６本の子撚線２０Ｂが左向きの方向（図中白抜きの矢印）で撚り合わされている。第２の層３２は、１２本の子撚線２０Ｃにより構成されており、これらが第１の層３１を取り囲むように配置されている。この第２の層３２では、１２本の子撚線２０Ｃが、第１の層３１と同様、左向きの方向で撚り合わされている。なお、子撚線２０は、子撚線２０Ａ〜２０Ｃの総称である。

このような撚線３０は、撚りピッチ（Ｐ）と内包円３３（後述）の円径（Ｄ’）との比の値（Ｐ／Ｄ’）が１３〜１２０で構成されていることが好ましい。

このように、本実施形態では、子撚線２０と、撚線３０と、は相互に反対の撚り方向で撚り合わされている。これにより、印加される外力によって撚線３０の撚回が崩れることに伴い、子撚線２０の撚回が緩む。この結果、子撚線２０を構成する素線に印加されるねじり応力が低減されるので、素線２１の変形が抑制され、束電線１の可撓性が低下するのを抑制することができる。

なお、本実施形態では、撚線３０は左向きの方向で撚り合わされており、子撚線２０は右向きに撚り合わされているが、撚線３０と、子撚線２０と、が相互に反対の方向で撚り合わされていれば、撚線３０と、子撚線２０との撚り方向は特に限定されない。

絶縁層４０は、図３に示すように、押出被覆することで形成されており、略均一な膜厚で撚線３０の外周の全体を包囲している。このような絶縁層４０の材料としては、電気絶縁性を有するものであればよく、特に限定しないが、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム等などのゴム絶縁体を例示することができる。また、この絶縁層４０には、一般的に架橋剤が含まれており、架橋反応が進行することで絶縁層４０が形成されている。

また、絶縁電線１０は、図３に示すように、断面視において撚線３０と絶縁層４０との間に介在する空間５０を有している。このように、絶縁電線１０が空間５０を有していることで、断面視において撚線３０を包含する内包円３３の周長に対して、絶縁層４０の内周面４１の周長が長くなるようになっている。

従来では、絶縁電線の撚線導体と、当該撚線導体を包囲する絶縁層と、が直接的に接触しているため、撚線導体の内包円の周長と、絶縁層の内周面の周長と、が同一の長さを有していた。このため、絶縁電線の断面を略円形状から略扇形状に圧縮成形する際に、当該略扇形状の頂点の角度の大きさに応じて、略円形状の周長に対して略扇形状の周長が長くなるため、絶縁層４０が伸長し破損するおそれがある、という問題があった。

これに対し、本実施形態では、断面視において撚線３０を包含する内包円３３の周長に対して、絶縁層４０の内周面４１の周長が長くなるように形成されている。これにより、絶縁電線１０の断面形状の変化に伴う絶縁層４０の伸長が抑制され、当該絶縁層４０が破損するのを抑制することができる。

なお、本実施形態では、空間５０が撚線３０と絶縁層４０との間の全周に亘り介在しているが、特にこれに限定されない。例えば、特に図示しないが、撚線３０の中心と絶縁層４０の中心が偏心していることで撚線３０と絶縁層４０が一部で相互に接触していてもよい。この場合、撚線３０と絶縁層４０との接触部分していないところで、空間５０が形成される。

なお、本実施形態における「子撚線２０」が本発明の「子撚線」の一例に相当し、本実施形態における「撚線３０」が本発明の「撚線」の一例に相当し、本実施形態における「絶縁層４０」が本発明の「絶縁層」の一例に相当し、本実施形態における「右向きの方向」が本発明の「第１の方向」の一例に相当し、本実施形態における「左向きの方向」が本発明の「第２の方向」の一例に相当する。

また、本実施形態において、子撚線２０の「外径」とは、当該子撚線２０を構成する全ての素線２１の断面を包含する最小の径を有する真円の直径を意味し、「内包円」とは、圧縮成形前の撚線３０を構成する全ての子撚線２０の断面を包含する最小の径を有する真円を意味し、「撚りピッチ」とは、撚り対象となる導体が撚線の周方向に沿って３６０°回転するのに要する撚線の延在方向に沿った長さを意味する。

また、本実施形態において、「中心」とは、平面視における重心の位置を意味し、「重心」とは、平面視における輪郭の内部を一様の質量にて分布させたときの質量中心を意味する。

次に、本実施形態における束電線１の製造方法について図５を参照しながら説明する。

図５は、本発明における束電線の製造方法を示す工程図である。

本実施形態における束電線１の製造方法は、図５に示すように、絶縁電線形成工程（ステップＳ１０）と、絶縁電線集合工程（ステップＳ２０）と、予熱工程（ステップＳ３０）と、圧縮工程（ステップＳ４０）と、を備えている。また、絶縁電線形成工程（ステップＳ１０）は、子撚線形成工程(ステップＳ１１)と、撚線形成工程（ステップＳ１２）と、絶縁層形成工程（ステップＳ１３）と、を備えている。

なお、本実施形態における「絶縁電線形成工程」が本発明の「第１の工程」の一例に相当し、本実施形態における「絶縁電線集合工程」と、「圧縮工程」と、が本発明の「第２の工程」の一例に相当する。

まず、図５のステップＳ１０において、絶縁電線１０を形成する。

このステップＳ１０では、まず図５のステップＳ１１において、子撚線２０を形成する。

本実施形態では、このステップＳ１１において、複数の素線２１を右向きに撚り合わせることで子撚線２０を形成する。なお、素線２１の数量や寸法等は、形成する子撚線２０の構成や寸法等に応じて選択する。

次に、図５のステップＳ１２において、撚線３０を形成する。

本実施形態では、このステップＳ１２において、ステップＳ１１において形成した複数の子撚線２０を撚線機（不図示）により左向きに撚り合わせることで撚線３０を形成する。具体的には、撚線機の回転軸上に１本の子撚線２０Ａを一定の送り速度で送出する。そして、撚線機の回転軸を中心にして回転するフライヤに支持されたサプライボビンから送出される６本の子撚線２０Ｂを子撚線２０Ａの周囲に左向きの方向で撚り合わせることで、第１の層３１を形成する。

そして、第１の層３１を形成する方法と同様の方法で、第１の層３１の周囲に１２本の子撚線２０Ｃを左向きの方向で撚り合わせることで、第２の層３２を形成する。なお、このステップＳ１２においても、ステップＳ１１と同様に、子撚線２０の数量、寸法、及び、撚り構造は、形成する撚線３０の構成や寸法等に応じて選択する。

次に、図５のステップＳ１３において、絶縁層４０を形成する。

本実施形態では、このステップＳ１３において、撚線３０の外周の全体を包囲するように絶縁層４０を形成する。具体的には、図６に示すように、ダイス１１０とニップル１２０を有する押出機１００のダイスの先端部１１１とニップルの先端部１２１が面揃えとなるように配置し、絶縁層用材料を、１９０℃に加熱されたダイスの先端部１１１からパイプ状に押出す。そして、当該パイプ状の押出物（架橋された絶縁層用材料）によって、一定の送り速度で送出される撚線３０の外周を被覆する（図中矢印の方向）。

そして、冷却槽や冷却ブロワーなどの冷却手段により絶縁層用材料を凝固する。以上により、絶縁電線１０が完成する。

次に、図５のステップＳ２０において、複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃを集合する。

本実施形態では、このステップＳ２０において、上述のように形成した絶縁電線１０を３本束ねて集合する。この際に、１つの絶縁電線１０が、隣接する他の２つの絶縁電線１０と相互に接するように並列に配列する。

次に、図５のステップＳ３０において、集合した複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃを予熱する。

具体的には、このステップＳ３０において、８０［℃］、５分間の条件で予熱炉（不図示）内を通過させることで、複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれの絶縁層４０Ａ〜４０Ｃが軟化する。

次に、図５のステップＳ４０において、集合した複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃを圧縮形成する。

本実施形態では、このステップＳ４０において、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、集合した複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃを圧縮することで、略円形状の断面を有するように束電線１を形成する。具体的には、ステップＳ３０において絶縁層４０が軟化した後、直ちに成形装置（不図示）内を通過させることで、複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃを圧縮し束電線１を形成する。この成形装置は、例えば、複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃを取り囲むように配置された複数の加圧ローラを有しており、当該複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃに対して均一に圧力を印加することができるようになっている。これにより、個々の絶縁電線１０の断面を束電線１の中心から放射状に均等分割されるように成形する。この結果、全体として束電線１の線径の小径化を図ることができる。

また、本実施形態では、子撚線２０と、撚線３０と、は相互に反対の撚り方向で撚合わされており、印加される外力によって撚線３０の撚回が崩れることに伴い、子撚線２０の撚回が緩む。

このように、子撚線２０の撚回が緩むことで、当該子撚線２０を構成する素線２１に印加されるねじり応力が低減されるので、束電線１の圧縮成形後においても素線２１の断面を略円形状に維持することができる。これにより、素線２１間の隙間が維持されるので、子撚線２０の可撓性の低下が抑制され、延いては、束電線１の可撓性が低下するのを抑制することができる。

そして、複数の絶縁電線１０Ａ〜１０Ｃを構成するそれぞれの絶縁層４０Ａ〜４０Ｃが軟化した後に圧縮されることで、絶縁層４０Ａ〜４０Ｃが相互に融着し一体となる。そして、冷却槽や冷却ブロワーなどの冷却手段により絶縁層４０を凝固する。以上により、束電線１が完成する。

なお、束電線１を加圧する手段としては、特に上述に限定されず、例えば、加圧用ダイスを用いて束電線１を加圧してもよい。

次に、本実施形態における束電線の製造方法及び束電線の作用について説明する。

本実施形態では、子撚線２０と、撚線３０と、は相互に反対の撚り方向で撚り合わされている。これにより、印加される外力によって撚線３０の撚回が崩れることに伴い、子撚線２０の撚回が緩む。この結果、子撚線２０を構成する素線２１に印加されるねじり応力が低減されるので、素線２１の変形が抑制され、束電線１の可撓性が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、本実施形態では、絶縁電線１０は、撚線３０と絶縁層４０との間に介在する空間５０を有している。このように、断面視において撚線３０を包含する内包円３３の周長に対して、絶縁層４０の内周面４１の周長が長くなるように絶縁電線１０が形成されている。これにより、絶縁電線１０の断面の変化に伴う絶縁層４０の伸長が抑制され、当該絶縁層４０が破損するのを抑制することができる。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、本実施形態では、撚線３０は、第１及び第２の層３１，３２を有しているが、少なくとも１つの層を有していればよく、撚線３０の層の数は特に限定されない。

また、例えば、束電線１は、最外層にシースを設けていてもよい。この場合、絶縁層４０を物理的又は化学的な損傷から保護することができる。

１・・・束電線
１０、１０Ａ〜１０Ｃ・・・絶縁電線
２０、２０Ａ〜２０Ｃ・・・子撚線
２１・・・素線
３０、３０Ａ〜３０Ｃ・・・撚線
３１・・・第１の層
３２・・・第２の層
３３・・・内包円
４０、４０Ａ〜４０Ｃ・・・絶縁層
４１・・・内周面
１００・・・押出機
１１０・・・ダイス
１２０・・・ニップル

Claims (3)

1. 複数の撚線をそれぞれ少なくとも備えた複数の電線から構成される束電線の製造方法であって、
   前記束電線の製造方法は、
   前記電線を形成する第１の工程と、
   複数の前記電線を束ねて圧縮し、前記電線の断面を略扇形状に形成することで、前記束電線の断面を略円形状に形成する第２の工程と、を含んでおり、
   前記第１の工程は、
   素線を第１の方向に撚り合わせることで子撚線を形成する工程と、
   前記子撚線を前記第１の方向に対して反対の方向である第２の方向に撚り合わせることで前記撚線を形成する工程と、を含むことを特徴とする束電線の製造方法。
2. 請求項１に記載の束電線の製造方法であって、
   前記第１の工程は、前記撚線を形成した後に、前記撚線の周囲を包囲する絶縁層を形成する工程をさらに含み、
   前記絶縁層は、前記撚線の内包円の周長に対して、前記絶縁層の内周面の周長が長くなるように形成されていることを特徴とする束電線の製造方法。
3. 複数の撚線をそれぞれ少なくとも備えた複数の電線から構成される束電線であって、
   前記電線は、複数の前記撚線を包囲する絶縁層をさらに備えており、
   前記撚線は、複数の丸型素線を第１の方向にそれぞれ撚り合わせた複数の子撚線を前記第１の方向に対して反対の方向である第２の方向に撚り合わせることで形成されており、
   前記電線は、略扇形状の断面を有しており、
   前記束電線は、複数の前記電線が束ねられることで、略円形状の断面を有することを特徴とする束電線。

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