JP2017045702A - 多心ケーブル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多心ケーブル1は、n本の導体束10〜40を備え、n本の導体束10〜40は、それぞれ少なくとも1本の絶縁導体11〜13と、少なくとも1本の非絶縁導体14と、を有し、長手方向に垂直な断面に同一面が出現する頻度は、単位長当りAF(N)(N=1〜n)であり、AF(N)(N=1〜n)の少なくとも1つが他と異なり、n本の導体束のそれぞれにおける絶縁導体の本数と非絶縁導体の本数の比が、2:3〜4:1の範囲であり、絶縁導体とペアとなる非絶縁導体は固定されていなく、各絶縁導体は、同じ導体束の非絶縁導体及び/又は異なる導体束の非絶縁導体とペアとなる。
【選択図】図1
Description
ツイストペアと違って、本発明に係る多心ケーブルでは、絶縁導体とペアとなる非絶縁導体は固定されていない。つまり、同じ束にある絶縁導体と非絶縁導体がペアになることもあるし、隣接する別の導体束にある、絶縁導体と非絶縁導体がペアになることもある。そのような理由から、見た目の構造以上にランダムな状態となり、クロストーク低減効果を向上させている。更に、多数の絶縁導体とそれ以下の本数の非絶縁導体という構成であっても、導体束の中だけでなく、ケーブル全体の中で、絶縁導体の近くには必ず非絶縁導体が存在することにより、静電容量のバラツキ低減効果を一層向上させている。
本発明に係る多心ケーブルは、それぞれにおける絶縁導体の本数と非絶縁導体の本数の比が、2:3〜4:1の範囲であるn本の導体束を備える。ここで、n本の導体束の少なくとも1本は、導体束の長手方向に垂直な断面の形状が同一である頻度が他の(n−1)本の導体束と異なる。このような構成を採用することにより、ケーブルを構成する導体束として、絶縁導体の近くに必ず非絶縁導体が隣り合う状態となる。また、n本の導体束の少なくとも1本は、n本の導体束の全体の長手方向に垂直な断面の形状が同一である頻度が他の(n-1)本の導体束と異なるため、これらの導体束の断面の形状が同一である頻度が互いに同じ導体束で構成されたケーブルと比較して、ケーブルの長手方向において所定の長さまで同一の断面が出現する頻度が低下する。このように、本発明に係る多心ケーブルでは、複数の絶縁導体及び複数の非絶縁導体の断面における位置を長手方向に亘ってランダムに変化させ且つ伝送性能が低下するおそれを低くすることができる。
また、本発明に係る多心ケーブルでは、絶縁導体とペアとなる非絶縁導体は固定されていない。つまり、同じ束にある絶縁導体と非絶縁導体がペアになることもあるし、隣接する別の導体束にある、絶縁導体と非絶縁導体がペアになることもある。そのような理由から、見た目の構造以上にランダムな状態となり、クロストーク低減効果を向上させている。更に、多数の絶縁導体とそれ以下の本数の非絶縁導体という構成であっても、導体束の中だけでなく、ケーブル全体の中で、絶縁導体の近くには必ず非絶縁導体が存在することにより、静電容量のバラツキ低減効果を一層向上させている。
図1は、実施形態に係る多心ケーブルの分解斜視図である。
図5は多心ケーブル1の製造工程を示すフローチャートであり、図6は第1導体束10〜第4導体束40のそれぞれを撚るとき、及び第1導体束10〜第4導体束40をまとめて撚るときに使用される撚り機を示す図である。また、図7は、図6に示す撚り機の動作状態を示す図である。
実施形態に係る多心ケーブルは、互いに異なる撚りピッチで撚られた複数の導体束をまとめて更に撚ることにより、絶縁導体をランダムに配置することで、長手方向の周期性を低減して、遠端クロストークを低減できる。遠端クロストークは、信号線が長手方向に亘って平行に配列されて信号線間の容量性カップリングが変化しない状態が連続する場合に発生する。実施形態に係る多心ケーブルでは、絶縁導体をランダムに配置することにより、絶縁導体間の容量性カップリングを長手方向で変動させて遠端クロストークを低減させている。すなわち、実施形態に係る多心ケーブルでは、導体束は何れも被覆されていないので、導体束をまとめて撚るときに互いに干渉しながら撚られる。このため、実施形態に係る多心ケーブルの長手方向に垂直な断面は、導体束それぞれの撚りピッチ、及び導体束をまとめて撚るときの撚りピッチの最小公倍数に当たる長さの間は同一の形状とはならない。
また、絶縁導体の本数と非絶縁導体の本数の比が、2:3以上、1:1未満の範囲であり、絶縁導体の直径の平均値と非絶縁導体の直径の平均値の比が、1.2:1以上、4:1以下の範囲に設定することにより、絶縁導体とペアとなる非絶縁導体の本数が増えることにより、クロストークの低減効果を向上させることができるだけでなく、絶縁導体の直径の平均値と非絶縁導体の直径の平均値の比が、1:1よりも大きく4:1以下の範囲であるため、絶縁導体の直径の平均値と非絶縁導体の直径の平均値の比が1:1以下のものと比較して、すべての絶縁導体および非絶縁導体の全体の外径をより小さくすることができ、ケーブルの細径化を図ることができる。
多心ケーブル1は、第1導体束10、第2導体束20、第3導体束30及び第4導体束40のまとめて撚られた4本の導体束を有するが、実施形態に係る多心ケーブルは、複数の導体束を有していればよい。すなわち、実施形態に係る多心ケーブルは、まとめて撚られた2本又は3本の導体束を有してもよく、まとめて撚られた5本以上の導体束を有してもよい。また、実施形態に係る多心ケーブルでは、n本の導体束をまとめて撚った導体群を更に複数本まとめて撚って多心ケーブルのコアを形成してもよい。すなわち、実施形態に係る多心ケーブルは、3階層以上の階層に亘って撚られたケーブルとしてもよい。
図8は「長手方向に垂直な断面に同一面が出現する頻度」を決定する処理を示すフローチャートであり、図9、10(a)及び10(b)のそれぞれは「長手方向に垂直な断面に同一面が出現する頻度」を決定する処理を説明する図である。図10(a)において、同一の導体束には同一のハッチングがされている。図10(b)は、図10(a)に矢印Aで示される円で囲まれた部分の拡大図である。
次に、比較例、第1実施例、第2実施例、第3実施例、第4実施例、第5実施例及び第6実施例、及び第7実施例の8本のケーブルのクロストークを比較する。これらのコアのそれぞれは、4本の導体束、4本の導体群、及びコアの3階層で形成される。それらのケーブルのそれぞれにおいて、4本の導体束のそれぞれは、比較例および第1実施例では4本の絶縁導体と1本の非絶縁導体を小撚りして形成され、第2実施例では、4本の絶縁導体と2本の非絶縁導体を小撚りして形成され、第3及び第6実施例では、2本の絶縁導体と3本の非絶縁導体を小撚りして形成され、第4、第5及び第7実施例では、4本の絶縁導体と6本の非絶縁導体を小撚りして形成される。
また、4本の導体群のそれぞれは、4本の導体束を中撚りして形成される。そして、3階層に亘って撚られたケーブルのそれぞれのコアは、4本の導体群を大撚りして形成される。比較例、第1実施例、第2実施例及び第3実施例の3本のケーブルの絶縁導体の心材のサイズは42AWG(7本撚り、外径0.075mm)で、かつ0.0225mmの肉厚で絶縁被覆されており、非絶縁導体のサイズは38AWG(外径0.12mm)である。第4及び第6実施例では、絶縁導体の心材のサイズは42AWG(7本撚り、外径0.075mm)で、かつ0.0225mmの肉厚で絶縁被覆されており、非絶縁導体のサイズは42AWG(外径0.075mm)である。第5実施例では、絶縁導体の心材のサイズは44AWG(7本撚り、外径0.06mm)で、かつ0.03mmの肉厚で絶縁被覆されており、非絶縁導体のサイズは44AWG(外径0.06mm)である。第7実施例では、絶縁導体の心材のサイズは42AWG(7本撚り、外径0.075mm)で、かつ0.11mmの肉厚で絶縁被覆されており、非絶縁導体のサイズは42AWG(外径0.075mm)である。
比較例及び第1実施例では、導体束のそれぞれは、4本の絶縁導体と、1本の非絶縁導体とを有し、絶縁導体のそれぞれと非絶縁導体との間の距離の平均値は、非絶縁導体の口径の1.3倍以下である。すなわち、比較例及び第1実施例では、各絶縁導体の中心から近接する非絶縁導体の表面までの最短距離を絶縁導体の中心から絶縁導体の最外面までの距離で除した値の平均値は、1〜1.3の範囲である。第2実施例では、導体束のそれぞれは、4本の絶縁導体と、2本の非絶縁導体とを有し、絶縁導体のそれぞれと非絶縁導体との間の距離の平均値は、非絶縁導体の口径の1.3倍以下である。第3及び第6実施例では、導体束のそれぞれは、2本の絶縁導体と、3本の非絶縁導体とを有し、絶縁導体のそれぞれと非絶縁導体との間の距離の平均値は、非絶縁導体の口径の1.3倍以下である。第4、第5および第7実施例では、導体束のそれぞれは、4本の絶縁導体と、6本の非絶縁導体とを有し、絶縁導体のそれぞれと非絶縁導体との間の距離の平均値は、非絶縁導体の口径の1.3倍以下である。すなわち、第2、第3、第4、第5、第6、第7実施例においても、各絶縁導体の中心から近接する非絶縁導体の表面までの最短距離を絶縁導体の中心から絶縁導体の最外面までの距離で除した値の平均値は、1〜1.3の範囲である。表1〜5に、比較例、第1実施例、第2実施例、第3実施例、第4実施例及び第5実施例の撚りピッチを示す。表1〜5において、Sは絶縁導体の数を示し、Gは非絶縁導体の数を示す。
ここで、第1〜第7実施例における、それぞれの絶縁導体および比絶縁導体をすべて撚り合わせた状態での導体全体の外径は、第1実施例では1.95mm、第2実施例では、2.1mm、第3実施例では1.6mm、第4実施例では2.1mm、第5実施例では1.8mm、第6実施例では1.5mm、第7実施例では1.6mmである。このように、導体全体の本数が第2実施例よりも多い第4及び第5実施例であっても、絶縁導体の直径の平均値と非絶縁導体の直径の平均値の比を、第4実施例では8:5、第5実施例では2:1、第7実施例では約4:1に設定することで、第1及び第2実施例と比較して、絶縁導体が同じ本数で、かつ非絶縁導体の本数が多い状態であっても、すべての絶縁導体および非絶縁導体の全体の外径の大きさを第1および第2実施例以下にするすることができ、ケーブルの細径化が図られるとともに、クロストークの低減効果が図られることが確認された。
次に、非絶縁導体の本数と、絶縁導体の本数との比率を変化させたときのクロストークを比較する。ここでは、非絶縁導体の本数と、絶縁導体の本数との比率は、0:16、1:16、1:8(2:16)、1:4(4:16)、1:3(6:18)、1:2(8:16)及び1:1(16:16)と変化させる。なお、上記のかっこ内の数字は、絶縁体を16本に統一した場合の非絶縁導体の本数と絶縁導体の本数との比率を表したものである。ここで、絶縁導体の心材のサイズは42AWGであり、非絶縁導体のサイズは38AWGである。
次に、絶縁導体の中心から近接する非絶縁導体の表面までの距離を、絶縁導体の中心から絶縁導体の最外面までの距離で除した値を変化させたときの特性インピーダンス及び損失を比較する。表6は、絶縁導体の中心から近接する非絶縁導体の表面までの距離(L)を、絶縁導体の中心から絶縁導体の最外面までの距離(l)で除した値を変化させたときの特性インピーダンス(Zo)及び損失(ロス)の変化を示す。ここで、(L/l)が1のときは、非絶縁導体と絶縁導体とが接していることを示し、(L/l)が2のときは、非絶縁導体と絶縁導体との間の距離が、絶縁導体の中心から絶縁導体の最外面までの距離の2倍であることを示す。
10、20、30、40 導体束
11〜13、21〜23、31〜33、41〜43 絶縁導体
14、24、34、44 非絶縁導体
50 外部シールド
60 シース
Claims (8)
- n本の導体束を備え、
前記n本の導体束は、それぞれ少なくとも1本の絶縁導体と、少なくとも1本の非絶縁導体と、を有し、長手方向に垂直な断面に同一面が出現する頻度は、単位長当りAF(N)(N=1〜n)であり、
前記AF(N)(N=1〜n)の少なくとも1つが他と異なり、
前記n本の導体束のそれぞれにおける前記絶縁導体の本数と前記非絶縁導体の本数の比が、2:3〜4:1の範囲であり、
絶縁導体とペアとなる非絶縁導体は固定されていなく、各絶縁導体は、同じ導体束の非絶縁導体及び/又は異なる導体束の非絶縁導体とペアとなる、ことを特徴とする多心ケーブル。 - 前記n本の導体束のそれぞれにおける前記絶縁導体の本数と前記非絶縁導体の本数の比が、1:1〜4:1の範囲である、請求項1に記載の多心ケーブル。
- 前記n本の導体束のそれぞれにおける前記絶縁導体の本数と前記非絶縁導体の本数の比が、2:3以上、1:1未満の範囲であり、
前記n本の導体束の、前記絶縁導体の直径の平均値と前記非絶縁導体の直径の平均値の比が、1.2:1以上、4:1以下の範囲である、請求項1に記載の多心ケーブル。 - 長手方向に垂直な断面において、前記n本の導体束の各絶縁導体の中心から近接する前記非絶縁導体の表面までの最短距離を前記絶縁導体の中心から当該絶縁導体の最外面までの距離で除した値の平均値は、1〜1.3の範囲である、請求項1〜3に記載の多心ケーブル。
- 前記n本の導体束の全体で、長手方向に垂直な断面に同一面が出現する頻度は、0.01回/m以下である、請求項1〜4に記載の多心ケーブル。
- 前記n本の導体束の各絶縁導体を並列接続したときの合成抵抗は、前記n本の導体束の各非絶縁導体を並列接続したときの合成抵抗よりも大きい、請求項1〜5の何れか一項に記載の多心ケーブル。
- n本の導体束を備え、
前記n本の導体束は、それぞれ少なくとも1本の絶縁導体と、少なくとも1本の非絶縁導体と、を有し、前記少なくとも1本の絶縁導体および前記少なくとも1本の非絶縁導体は、単位長当たりT(N)(N=1〜n)回撚られており、
前記n本の導体束は、単位長当たりT1回撚られており、
前記T(N)(N=1〜n)のうち、少なくとも1つが他と異なり、
前記n本の導体束のそれぞれにおける前記絶縁導体の本数と前記非絶縁導体の本数の比が、2:3〜4:1の範囲であり、
絶縁導体とペアとなる非絶縁導体は固定されていなく、各絶縁導体は、同じ導体束の非絶縁導体及び/又は異なる導体束の非絶縁導体とペアとなる、ことを特徴とする多心ケーブル。 - それぞれ少なくとも1本の絶縁導体と、少なくとも1本の非絶縁導体とを有するn本の導体束を、前記少なくとも1本の絶縁導体および前記少なくとも1本の非絶縁導体が前記導体束の長手方向における単位長当たりT(N)(N=1〜n)回撚り、
撚られた前記n本の導体束をまとめた導体群として当該導体群の長手方向における、単位長当たりT1回撚り、
前記T(N)(N=1〜n)のうち、少なくとも1つが他と異なり、
前記n本の導体束のそれぞれにおける前記絶縁導体の本数と前記非絶縁導体の本数の比が、2:3〜4:1の範囲であり、
絶縁導体とペアとなる非絶縁導体は固定されていなく、各絶縁導体は、同じ導体束の非絶縁導体及び/又は異なる導体束の非絶縁導体とペアとなる、ことを特徴とする多心ケーブルの製造方法。
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