JP2019207811A

JP2019207811A - 絶縁電線

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Publication number: JP2019207811A
Application number: JP2018103090A
Authority: JP
Inventors: 市川　誠; Makoto Ichikawa; 誠市川
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-05
Also published as: US20190371488A1; CN110556197A; EP3576104A1; EP3576104B1

Abstract

【課題】屈曲に対する耐久性を向上させることができる絶縁電線を提供すること。【解決手段】絶縁電線２０は、複合撚線導体１０と、ＩＳＯ６７２２ＣｌａｓｓＦに分類される材料により形成され、複合撚線導体１０を被覆する被覆層２１と、を備える。複合撚線導体１０は、少なくとも１以上の撚線１１を含む中心側撚線１２と、中心側撚線１２の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線１３が本撚りされた第一層集合撚線１４と、第一層集合撚線１４の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線１５が本撚りされた第二層集合撚線１６と、を備える。第一層集合撚線１４の本撚り方向と第二層集合撚線１６の本撚り方向が同じ方向である。中心側撚線１２の撚線１１に含まれる素線１１ａ、撚線１３に含まれる素線１３ａ及び撚線１５に含まれる素線１５ａは、それぞれ２００℃以下の周囲温度において９０ＭＰａ以上の引張強さを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁電線に関する。詳細には、本発明は、自動車などに用いられる絶縁電線に関する。

自動車の走行性能を向上させるため、大電流通電に対応できる絶縁電線のニーズが高まっている。このような絶縁電線は、高温環境下であっても溶融しないように、高い耐熱性を有する被覆層で絶縁電線の導体が被覆される。一方、自動車の燃費を向上させるため、絶縁電線の軽量化のニーズも高まっており、導体にアルミニウムを用いた絶縁電線の採用も進んでいる。

例えば特許文献１には、導体、導体を囲むシリコーンシース及び導体とシリコーンシースとの間にある分離層を備えたケーブルが記載されている。また、特許文献１の導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金から作製されることが記載されている。

特表２０１７−５０４１５６号公報

特許文献１では、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作製される導体にシリコーンを被覆している。しかしながら、導体の温度が上昇した場合、導体の強度は低下する傾向にある。その場合、導体を形成する素線にひずみがかかると、絶縁電線が断線してしまうおそれがある。例えば、モータとインバータとを繋ぐ回路に絶縁電線を使用した場合、モータの動作に伴う振動又は屈曲によって素線にひずみがかかり、絶縁電線が断線してしまうおそれがある。

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、屈曲に対する耐久性を向上させることができる絶縁電線を提供することにある。

本発明の態様に係る絶縁電線は、複合撚線導体と、ＩＳＯ６７２２ＣｌａｓｓＦに分類される材料により形成され、複合撚線導体を被覆する被覆層と、を備える。複合撚線導体は、少なくとも１以上の撚線を含む中心側撚線と、中心側撚線の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線が本撚りされた第一層集合撚線と、第一層集合撚線の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線が本撚りされた第二層集合撚線と、を備える。第一層集合撚線の本撚り方向と第二層集合撚線の本撚り方向が同じ方向である。中心側撚線の撚線に含まれる素線、第一層集合撚線の撚線に含まれる素線及び第二層集合撚線の撚線に含まれる素線は、それぞれ２００℃以下の周囲温度において９０ＭＰａ以上の引張強さを有する。

本発明によれば、屈曲に対する耐久性を向上させることができる絶縁電線を提供することができる。

本発明の実施形態に係る絶縁電線を示す断面図である。本発明の実施形態に係る複合撚線導体を示す斜視図である。図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本発明の実施形態に係る中心側撚線を形成する撚線を示す斜視図である。図４中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本発明の実施形態に係る第一層集合撚線を形成する撚線を示す斜視図である。図６中のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。本発明の実施形態に係る第二層集合撚線を形成する撚線を示す斜視図である。図８中のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。屈曲試験器を用いた屈曲試験の方法を説明する正面図である。絶縁電線における屈曲試験での曲げ回数とワイヤーハーネスにおける屈曲試験での曲げ回数との関係を示すグラフである。周囲温度と素線の引張強さとの関係を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る絶縁電線について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。

図１に示すように、本実施形態に係る絶縁電線２０は、複合撚線導体１０と、複合撚線導体１０を被覆する被覆層２１と、を備える。

図２及び図３に示すように、複合撚線導体１０は、中心側撚線１２と、第一層集合撚線１４と、第二層集合撚線１６と、を備える。中心側撚線１２は、少なくとも１以上の撚線１１を含む。また、第一層集合撚線１４は、中心側撚線１２の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線１３が本撚りされている。さらに、第二層集合撚線１６は、第一層集合撚線１４の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線１５が本撚りされている。

具体的には、本実施形態では、１本の撚線１１によって中心側撚線１２が形成されている。そして、中心側撚線１２の外周を取り囲むように配置された６本の撚線１３がＳ撚り方向に本撚りされて第一層集合撚線１４が形成されている。さらに、第一層集合撚線１４の外周を取り囲むように配置された１２本の撚線１５がＳ撚り方向に本撚りされて第二層集合撚線１６が形成されている。本実施形態では、第二層集合撚線１６が複合撚線導体１０の最外層を形成している。なお、Ｓ撚り及びＺ撚りは、ＪＩＳＣ３００２−１９９２（電気用銅線及びアルミニウム線試験方法）の規定に準じ、それぞれ右撚り及び左撚りともいう。

中心側撚線１２を形成する撚線１１の数、第一層集合撚線１４を形成する撚線１３の数、第二層集合撚線１６を形成する撚線１５の数は、上記の数に限定されない。例えば、中心側撚線１２を形成する撚線１１の数は１本〜８０本とすることができる。また、第一層集合撚線１４を形成する撚線１３の数は１本〜８０本とすることができる。また、第二層集合撚線１６を形成する撚線１５の数は１本〜８０本とすることができる。

また、第一層集合撚線１４の本撚り方向と第二層集合撚線１６の本撚り方向が同じ方向であればよく、それぞれＳ撚りであってもＺ撚りであってもよい。具体的には、第一層集合撚線１４の本撚り方向がＳ撚りであれば、第二層集合撚線１６の本撚り方向はＳ撚りとなる。また、第一層集合撚線１４の本撚り方向がＺ撚りであれば、第二層集合撚線１６の本撚り方向はＳ撚りとなる。

このように、第一層集合撚線１４の本撚り方向と第二層集合撚線１６の本撚り方向を同じ方向とすることにより、第一層集合撚線１４の本撚り方向と第二層集合撚線１６の本撚り方向とが異なる場合と比較して、屈曲に対する耐久性を向上させることができる。

図４〜図９に示すように、撚線１１、撚線１３及び撚線１５は、複数の素線１１ａ、複数の素線１３ａ及び複数の素線１５ａをそれぞれ備える。撚線１１、撚線１３及び撚線１５は、複数の素線１１ａ、複数の素線１３ａ及び複数の素線１５ａをそれぞれ下撚りすることによって形成される。すなわち、素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａは、撚線１１、撚線１３及び撚線１５をそれぞれ形成する１本の単線である。

撚線１１、撚線１３及び撚線１５をそれぞれ形成する素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａの数は特に限定されない。説明の都合上、本実施形態では、撚線１１、撚線１３及び撚線１５をそれぞれ形成する素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａの数はそれぞれ６本であるが、一般的には１４本〜５６本である。撚線１１、撚線１３及び撚線１５を形成する素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａの数は、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。

撚線１１、撚線１３及び撚線１５の下撚り方向はそれぞれ特に限定されず、Ｓ撚りであっても、Ｚ撚りであってもよい。また、撚線１１、撚線１３及び撚線１５の下撚り方向は、それぞれ同じ方向であってもよく、異なった方向であってもよい。本実施形態では、撚線１１、撚線１３及び撚線１５の下撚り方向を、それぞれ同じ方向としている。すなわち、撚線１１の下撚り方向と撚線１３の下撚り方向、及び、撚線１１の下撚り方向と撚線１５の下撚り方向とを、それぞれ同じ方向としている。また、撚線１３の下撚り方向と撚線１５の下撚り方向とを、同じ方向としている。さらに具体的には、本実施形態では、図４及び図５に示すように、素線１１ａをＳ撚り方向に下撚りすることにより撚線１１が形成されている。また、図６及び図７に示すように、素線１３ａをＳ撚り方向に下撚りすることにより撚線１３が形成されている。また、図８及び図９に示すように、素線１５ａをＳ撚り方向に下撚りすることにより撚線１５が形成されている、

また、撚線１１、撚線１３及び撚線１５のそれぞれの下撚り方向と、第一層集合撚線１４及び第二層集合撚線１６のそれぞれの本撚り方向とは、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。本実施形態では、撚線１１の下撚り方向と第一層集合撚線１４の本撚り方向、及び、撚線１１の下撚り方向と第二層集合撚線１６の本撚り方向は、それぞれ同じ方向としている。また、本実施形態では、撚線１３の下撚り方向と第一層集合撚線１４の本撚り方向、及び、撚線１５の下撚り方向と第二層集合撚線１６の本撚り方向は、それぞれ同じ方向としている。

素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａの形状等はそれぞれ特に限定されない。例えば、素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａが丸線であって自動車用の絶縁電線に使用される場合、各素線の直径（すなわち、最終線径）は０．０７ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であることが好ましく、０．１４ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることがより好ましい。

複合撚線導体１０の断面積は特に限定されないが、一般的には４０ｍｍ^２〜１２０ｍｍ^２である。複合撚線導体１０の断面積は、各素線の直径や、各撚線を形成する素線の数などによって変更することができる。

素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａを形成する材料はそれぞれ特に限定されず、例えば、金属全般、導電性繊維及び導電性高分子を用いることができる。特に、素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａを形成する材料としては、例えば銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金等の公知の導電性金属材料をそれぞれ用いることができる。これらの導電性金属材料は、屈曲性及び導電性が良好であるため、特に好ましい。また、複合撚線導体１０の表面にはめっきを施してもよく、例えば錫めっき、銀めっき、ニッケルめっきを施してもよい。

素線１１ａ、素線１３ａ及び素線１５ａを形成する材料の引張強さは、２００℃以下の周囲温度において、９０ＭＰａ以上であることが好ましく、１００ＭＰａ以上であることがより好ましい。このような材料を用いることにより、通電によって複合撚線導体１０が高温になっても、振動などにより複合撚線導体１０が断線するおそれを低下させることができる。なお、本明細書における引張強さの値は、ＪＩＳＣ３００２−１９９２に準拠して測定することができる。

中心側撚線１２の撚線１１に含まれる素線１１ａ、第一層集合撚線１４の撚線１３に含まれる素線１３ａ及び第二層集合撚線１６の撚線１５に含まれる素線１５ａは、それぞれ２００℃以下の周囲温度において９０ＭＰａ以上の引張強さを有する。このような引張強さを有する材料として上述した材料を用いることができるが、強度及び軽量化の観点からアルミニウム合金を用いることが好ましい。９０ＭＰａ以上の引張強さを有するアルミニウム合金としては、特に限定されないが、例えば鉄（Ｆｅ）を０．６質量％、ジルコニウム（Ｚｒ）を０．０１質量％、ケイ素（Ｓｉ）を０．１質量％、銅（Ｃｕ）を０．００５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）を０．３質量％、並びに、残部がアルミニウム（Ａｌ）及び不可避不純物からなるアルミニウム合金を挙げることができる。

本実施形態において、不可避不純物とは、原料中に存在したり、製造工程において不可避的に混入したりするものを意味する。不可避不純物は、本来は不要なものであるが、微量であり、素線の特性に影響を及ぼさないため、許容されている不純物である。素線に用いられるアルミニウム合金に含まれる可能性がある不可避不純物は、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）以外の元素である。アルミニウム合金に含まれる可能性がある不可避不純物としては、例えば、ガリウム（Ｇａ）、ホウ素（Ｂ）、バナジウム（Ｖ）、鉛（Ｐｂ）、カルシウム（Ｃａ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などが挙げられる。不可避不純物の量としては、アルミニウム合金中に合計で０．１５質量％以下であることが好ましく、０．１２質量％以下であることがより好ましい。また、不可避不純物として含まれる個々の元素の含有量は０．０５質量％未満であることが好ましく、０．００５質量％未満であることがより好ましい。

被覆層（２１）は、ＩＳＯ６７２２ＣｌａｓｓＦに分類される材料により形成されている。具体的には、被覆層２１は、ＩＳＯ６７２２−１５．１３に規定された長期加熱試験において定格温度がＣｌａｓｓＦ（−４０℃〜２００℃）に分類される材料により形成されていることが好ましい。このような材料を用いることにより、複合撚線導体１０に大容量の電流が流れ、複合撚線導体１０の温度が上昇した場合であっても、十分な耐熱性を有しているため、例えばモータとインバータを繋いでも十分な耐久性を有する。ＩＳＯ６７２２−１ＣｌａｓｓＦに分類される材料のなかでも、柔軟性などの観点から、例えばシリコーンゴムなどを含む材料を用いることが好ましい。

被覆層２１の厚みは電気絶縁性を確保できるならば特に限定されないが、例えば０．２５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。複合撚線導体１０を被覆層２１で被覆する方法は、一般的な押出成形法などの公知の手段を用いることができる。具体的には、複合撚線導体１０と共に被覆層２１を形成する材料を加熱して押出し成形することによって、被覆層２１を形成することができる。押出成形法で用いる押出機としては、例えば単軸押出機や二軸押出機を使用し、スクリュー、ブレーカープレート、クロスヘッド、ディストリビューター、ニップル及びダイスを有するものを使用することができる。

以上の通り、本実施形態の絶縁電線２０は、複合撚線導体１０と、ＩＳＯ６７２２ＣｌａｓｓＦに分類される材料により形成され、複合撚線導体１０を被覆する被覆層２１と、を備える。複合撚線導体１０は、少なくとも１以上の撚線１１を含む中心側撚線１２と、中心側撚線１２の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線１３が本撚りされた第一層集合撚線１４と、を備える。さらに、複合撚線導体１０は、第一層集合撚線１４の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線１５が本撚りされた第二層集合撚線１６を備える。第一層集合撚線１４の本撚り方向と第二層集合撚線１６の本撚り方向が同じ方向である。中心側撚線１２の撚線１１に含まれる素線１１ａ、第一層集合撚線１４の撚線１３に含まれる素線１３ａ及び第二層集合撚線１６の撚線１５に含まれる素線１５ａは、それぞれ２００℃以下の周囲温度において９０ＭＰａ以上の引張強さを有する。そのため、第一層集合撚線１４の本撚り方向と第二層集合撚線１６の本撚り方向とが異なる場合と比較して、屈曲に対する耐久性を向上させることができる。

絶縁電線２０は、例えば、電気又は電子部品、機械部品、車両用部品、建材などの様々な用途に使用することができるが、なかでも自動車用電線として好ましく使用することができる。

上述のように、本実施形態に係る絶縁電線２０は、屈曲に対する耐久性が求められている用途において、好ましく用いることができる。また、絶縁電線２０は屈曲に対する耐久性が高いため、ワイヤーハーネスとしても好ましく用いることができる。

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
まず、表１に記載された組成を有するアルミニウム合金によって形成され、素線径が３２０μｍの芯線を準備した。

次に、素線を２４本束ねてＳ撚りに下撚りした撚線を、中心側撚線に用いる撚線として１束作製した。また、素線を２４本束ねてＳ撚りに下撚りした撚線を、第一層集合撚線に用いる撚線として６束作製した。また、素線を２４本束ねてＳ撚りに下撚りした撚線を、第二層集合撚線に用いる撚線として１２束作製した。

そして、中心側撚線の外周を取り囲むように配置された６束の下撚り糸を、Ｓ撚りで本撚りし、第一層集合撚線とした。また、中心側撚線及び第一層集合撚線の外周を取り囲むように配置された１２束の下撚り糸を、Ｓ撚りで本撚りし、第二層集合撚線とした。このようにして、中心側撚線、第一層集合撚線及び第二層集合撚線からなる複合撚線導体を作製した。

次に、上記のようにして作製した複合撚線導体に、シリコーンゴムを被覆して１．４ｍｍの厚さを有する被覆層を形成し、絶縁電線を作製した。シリコーンゴムは、ＩＳＯ６７２２−１でＣｌａｓｓＦに分類されたシリコーンゴム（信越化学工業株式会社製ＫＥ−１２６５−Ｕ）を用いた。

（実施例２）
中心側撚線、第一層集合撚線及び第二層集合撚線に用いた各撚線の下撚本数を２４本から３９本に変更した。そのため、複合撚線導体の断面積は４０ｍｍ^２（呼び：４０ｓｑ）から６０ｍｍ^２（呼び：６０ｓｑ）となった。それ以外は、実施例１と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例１）
各素線を形成する材料を、アルミニウム合金からＪＩＳＨ４０４０（アルミニウム及びアルミニウム合金の棒及び線）に規定された合金番号１０７０（Ａｌ含有量が９９．７０％以上）の純アルミニウムにそれぞれ変更した。それ以外は、実施例１と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例２）
中心側撚線、第一層集合撚線及び第二層集合撚線に用いた各撚線の下撚本数を２４本から３９本に変更した。そのため、複合撚線導体の断面積は４０ｍｍ^２（呼び：４０ｓｑ）から６０ｍｍ^２（呼び：６０ｓｑ）となった。また、各素線を形成する材料を、アルミニウム合金からＪＩＳＨ４０４０に規定された合金番号１０７０の純アルミニウムにそれぞれ変更した。それ以外は、実施例１と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例３）
中心側撚線に用いる撚線の下撚りをＳ撚り、第一層集合撚線に用いる撚線の下撚りをＺ撚り、第二層集合撚線に用いる撚線の下撚りをＳ撚りとした。また、第一層集合撚線の本撚りをＳ撚り、第二層集合撚線の本撚りをＺ撚りとした。それ以外は、実施例１と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例４）
中心側撚線、第一層集合撚線及び第二層集合撚線に用いた各撚線の下撚本数を２４本から３９本に変更した。そのため、複合撚線導体の断面積は４０ｍｍ^２（呼び：４０ｓｑ）から６０ｍｍ^２（呼び：６０ｓｑ）となった。それ以外は、比較例３と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例５）
各素線を形成する材料を、アルミニウム合金からＪＩＳＨ４０４０に規定された合金番号１０７０の純アルミニウムにそれぞれ変更した。それ以外は、比較例３と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例６）
中心側撚線、第一層集合撚線及び第二層集合撚線に用いた各撚線の下撚本数を２４本から３９本に変更した。そのため、複合撚線導体の断面積は４０ｍｍ^２（呼び：４０ｓｑ）から６０ｍｍ^２（呼び：６０ｓｑ）となった。また、各素線を形成する材料を、アルミニウム合金からＪＩＳＨ４０４０に規定された合金番号１０７０の純アルミニウムにそれぞれ変更した。それ以外は、比較例３と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例７）
複合撚線導体を形成する材料として、シリコーンゴムに代え、ＩＳＯ６７２２−１でＣｌａｓｓＤに分類される１５０℃耐熱性架橋ポリエチレンを用いた以外は、実施例１と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例８）
複合撚線導体を形成する材料として、シリコーンゴムに代え、ＩＳＯ６７２２−１でＣｌａｓｓＤに分類される１５０℃耐熱性架橋ポリエチレンを用いた以外は、実施例２と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例９）
複合撚線導体を形成する材料として、シリコーンゴムに代え、ＩＳＯ６７２２−１でＣｌａｓｓＤに分類される１５０℃耐熱性架橋ポリエチレンを用いた以外は、比較例３と同様にして絶縁電線を作製した。

（比較例１０）
複合撚線導体を形成する材料として、シリコーンゴムに代え、ＩＳＯ６７２２−１でＣｌａｓｓＤに分類される１５０℃耐熱性架橋ポリエチレンを用いた以外は、比較例４と同様にして絶縁電線を作製した。

［評価］
上記のようにして得られた各例の絶縁電線について、以下のような評価を実施した。

（屈曲性）
屈曲性は、図１０に示すように、円筒形マンドレル屈曲試験器を用いて屈曲試験を実施した。まず、室温（２３度）において、各例の絶縁電線１２０の両端に重りを付けずに固定具１３１で絶縁電線１２０を固定し、絶縁電線をまっすぐに伸ばした状態にした。次に、半径１２．５ｍｍのマンドレル１３３を支点として３０ｒｐｍの速度で、角度が９０度になるまで絶縁電線１２０を曲げた後、元の状態に戻した。そして、絶縁電線１２０の複合撚線導体の抵抗値が所定値（１０％）以上増加した時に複合撚線導体の素線が断線したと判断し、絶縁電線１２０の曲げ回数（往復回数）を計測した。

まず、被覆層を形成する材料の違いにより、絶縁電線の屈曲性にどのような影響を及ぼすか確認した。具体的には、実施例１〜実施例２及び比較例３〜比較例４と、比較例７〜比較例１０との屈曲試験の結果をそれぞれ比較した。評価結果を表２に示す。

表２に示すように、被覆層としてシリコーンを用いた実施例１〜実施例２及び比較例３〜比較例４の絶縁電線では、屈曲試験において被覆層に亀裂は入らず、複合撚線導体の素線が断線するまでの回数を測定できた。一方、比較例７〜比較例１０の絶縁電線では、屈曲試験において、素線が断線する前に被覆層に亀裂が入ってしまい、曲げ回数を測定することができなかった。このことから、上記条件の屈曲試験に耐え得るためには、被覆層を形成する材料として上記シリコーンのようなＩＳＯ６７２２ＣｌａｓｓＦに分類される材料を用いる必要があることが分かった。

次に、実施例１〜実施例２及び比較例１〜比較例２と、比較例３〜比較例６とを対比し、下撚り方向及び本撚り方向を変えることで、屈曲性の測定結果にどのような影響を及ぼしたか評価した。具体的には、屈曲試験において、比較例３の曲げ回数に対する実施例１の曲げ回数の比を算出した。また、同様の方法により、比較例４〜比較例６の曲げ回数に対する実施例２及び比較例１〜比較例２の曲げ回数の比をそれぞれ算出した。評価結果を表３に示す。

表３に示すように、実施例１〜実施例２及び比較例１〜比較例２の絶縁電線は、第一層集合撚線の本撚り方向と第二層集合撚線の本撚り方向が同じ方向である。一方、比較例３〜比較例６の絶縁電線は、第一層集合撚線の本撚り方向と第二層集合撚線の本撚り方向が異なる方向である。そして、実施例１〜実施例２及び比較例１〜比較例２の絶縁電線は、比較例３〜比較例６の絶縁電線と比較し、屈曲性が１．５倍〜２．５倍向上している。このことから、第一層集合撚線の本撚り方向と第二層集合撚線の本撚り方向が同じ方向である場合、屈曲に対する耐久性を向上させることができることが分かる。

次に、周囲温度が２００℃という過酷な環境下において、素線が断線しない条件を以下のようにして探索した。

まず、マンドレル径をそれぞれ直径３０ｍｍ、直径５０ｍｍ及び直径８０ｍｍとした場合の絶縁電線の曲げ回数を上記屈曲試験と同様に測定した。そして、この曲げ回数と上記マンドレル毎に算出した素線に加わる歪みに基づいて、Ｓ−Ｎ曲線を作成した。次に、３Ｄ−ＣＡＤで３Ｄモデル化したワイヤーハーネスについて、曲げ半径１００ｍｍ〜５００ｍｍの範囲で繰り返し屈曲させた際の曲げ回数（素線断線回数）を、上記Ｓ−Ｎ曲線に基づいてシミュレーションにより求めた。そして、この曲げ回数と上記曲げ半径毎に算出した素線に加わる歪みに基づいて、Ｓ−Ｎ曲線を作成した。最後に、上記２つのＳ−Ｎ曲線の相関関係を図１１のようにグラフ化した。上記シミュレーションは、Livermore Software Technology Corporation社のＣＡＥソフトウェアＬＳ−ＤＹＮＡを使用して実施した。

なお、ワイヤーハーネスの屈曲試験の条件は、現状知りうる要求の中で最も厳しい条件である。また、シミュレーション上、絶縁電線の温度が２００℃の時、ワイヤーハーネス形態で１００万回以上屈曲させても、素線が断線しない導体を使用している。

図１１に示すように、絶縁電線は、屈曲試験において、複合撚線導体の断面積が６０ｍｍ^２の場合に１．０万回以上であれば、ワイヤーハーネス屈曲試験で１００万回以上を達成することができることが分かる。また、絶縁電線は、屈曲試験において、複合撚線導体の断面積が４０ｍｍ^２の場合に０．６万回以上であれば、ワイヤーハーネス屈曲試験で１００万回以上を達成することができることが分かる。

次に、ワイヤーハーネスの屈曲試験で１００万回以上の曲げ回数を達成させるため、必要な素線の強度を確認したところ、素線の引張強さが９０ＭＰａ以上必要であることが分かった。そこで、周囲温度が２００℃である場合であっても、素線の引張強さが９０ＭＰａ以上となるか確認するため、実施例で用いたアルミニウム合金及び純アルミニウムの引張強さを測定した。純アルミニウムを用いた素線と表１に示す組成を有するアルミニウム合金を用いた素線において、周囲温度と素線の引張強さとの関係を示すグラフを表４及び図１２に示す。

表４及び図１２に示すように、純アルミニウムを用いた素線の引張強さは、２５℃では８０ＭＰａであり、２００℃では５０ＭＰａであった。一方、アルミニウム合金を用いた素線の引張強さは、２５℃では１３０ＭＰａであり、２００℃でも１００ＭＰａであった。そのため、表１で示す組成を有するアルミニウム合金は、周囲温度が２００℃である場合であっても、引張強さが９０ＭＰａもあることが分かる。

以上の結果を整理し、各実施例の絶縁電線が、ワイヤーハーネス屈曲試験で１００万回以上達成することができるか否かを表５にまとめた。

表５に示すように、素線にアルミニウム合金を用いると、屈曲試験の目標値を高く設定した場合であっても、良好な屈曲性を示すことが分かる。一方、素線に純アルミニウムを用いると、屈曲試験の目標値を高く設定した場合は、目標値を達成することができなかった。このことから、高温環境下で複合撚線導体を用いる場合は、純アルミニウムよりも、表１で示す組成を有するアルミニウム合金の方が好ましいことが分かる。

以上、本発明を実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

１０複合撚線導体
１１撚線
１１ａ素線
１２中心側撚線
１３撚線
１３ａ素線
１４第一層集合撚線
１５撚線
１５ａ素線
１６第二層集合撚線
２０絶縁電線
２１被覆層

Claims

複合撚線導体と、
ＩＳＯ６７２２ＣｌａｓｓＦに分類される材料により形成され、前記複合撚線導体を被覆する被覆層と、を備え、
前記複合撚線導体は、少なくとも１以上の撚線を含む中心側撚線と、前記中心側撚線の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線が本撚りされた第一層集合撚線と、前記第一層集合撚線の周囲を取り囲むように配置された複数の撚線が本撚りされた第二層集合撚線と、を備え、
前記第一層集合撚線の本撚り方向と前記第二層集合撚線の本撚り方向が同じ方向であり、
前記中心側撚線の撚線に含まれる素線、前記第一層集合撚線の撚線に含まれる素線及び前記第二層集合撚線の撚線に含まれる素線は、それぞれ２００℃以下の周囲温度において９０ＭＰａ以上の引張強さを有する絶縁電線。