JP2020191223A - 撚線導体および被覆電線 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)アルミニウム系素線からなる中心導体線の周りに、単層または複数の層を形成するように複数のアルミニウム系素線を撚り合わせて形成してなる撚線導体であって、前記アルミニウム系素線の0.2%耐力が50〜120MPaであり、前記中心導体線の仮想中心線を含む前記撚線導体の長手方向断面で見て、前記単層または複数の層に位置するアルミニウム系素線は、前記撚線導体の径方向寸法に対する長手方向寸法の比であるアスペクト比の平均値が4.2〜13.0の範囲である単位断面部を有する、撚線導体。
(2)前記複数のアルミニウム系素線は複数の層を形成し、前記撚線導体の長手方向断面で見て、前記撚線導体の半径の50%に相当する位置を結んだ2本の仮想中間線を境界線として、前記長手方向断面を前記2本の仮想中間線で区画された撚線導体の内層側領域と、前記2本の仮想中間線のそれぞれと前記撚線導体の外周面とで区画された撚線導体の外層側領域とに区分するとき、前記内層側領域に位置するアルミニウム系素線の前記単位断面部のアスペクト比の平均値が、前記外層側領域に位置するアルミニウム系素線の前記単位断面部のアスペクト比の平均値よりも大きい、上記(1)に記載の撚線導体。
(3)前記撚線導体の長手方向断面で見て、前記複数の層を形成する前記複数のアルミニウム系素線のうち、前記撚線導体の径方向内外で隣接する2層にそれぞれ位置するアルミニウム系素線同士は、径方向内側に位置するアルミニウム系素線の1つの第1単位断面部に対して、径方向外側に位置するアルミニウム系素線の2つ以上の第2単位断面部が重なり合う位置関係にあり、かつ、前記2つ以上の第2単位断面部のうち、前記第1単位断面部との長手方向の重なり割合が最も大きい第2単位断面部の長手方向中心位置が、前記第1単位断面部の長手方向中心位置から、前記第1単位断面部の長手方向寸法の35%に相当する寸法の範囲内にある、上記(2)に記載の撚線導体。
(4)前記撚線導体は、接続部材が圧着される被圧着部分の外周面を形成する、最外層に位置する最外層アルミニウム系素線の表面部分に、算術平均高さ(Sa)が0.4μm以上500μm以下の粗面化領域を有する、上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の撚線導体。
(5)前記最外層アルミニウム系素線は、丸線または扁平線であり、かつ前記被圧着部分の最小線径に対する最大線径の比が、平均で1.1以上2.0以下である、上記(4)に記載の撚線導体。
(6)円筒形の巻き付け冶具に対し、前記撚線導体に荷重を負荷して巻き付けてから除荷したときに、前記撚線導体に曲率半径110mmの曲げ癖を付けるのに必要な荷重が、前記撚線導体の横断面積をα[mm2]としたときに、0.025α[N]以下である、上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の撚線導体。
(7)上記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の撚線導体と、前記撚線導体の外周面に形成された絶縁被覆とを有する被覆電線。
(8)上記(7)に記載の被覆電線と、前記被覆電線に圧着固定した接続部材とを有し、前記アルミニウム系素線と前記接続部材との間における抵抗値の標準偏差σが、前記抵抗値の平均の25%以下である、接続部材付き被覆電線。
本実施形態の撚線導体は、アルミニウム系素線からなる中心導体線の周りに、単層または複数の層を形成するように複数のアルミニウム系素線を撚り合わせて形成してなる撚線導体であって、前記アルミニウム系素線の0.2%耐力が50〜120MPaであり、中心導体線の仮想中心線を含む前記撚線導体の長手方向断面で見て、前記単層または複数の層に位置するアルミニウム系素線は、撚線導体の径方向寸法に対する長手方向寸法の比であるアスペクト比の平均値が4.2〜13.0の範囲である単位断面部を有する。
図1(a)、(b)は、本実施形態に係る撚線導体10を有する被覆電線1の構成の一例を示すものであって、図1(a)が正面図、図1(b)が図1(a)に示す被覆電線をI−I線上で切断したときの断面図、図1(c)が図1(b)に示す被覆電線をII−II線上で切断したときの断面図である。本実施形態に係る撚線導体10は、アルミニウム系素線からなる中心導体線11の周りに、単層または複数の層を形成するように複数のアルミニウム系素線121、122を撚り合わせて形成してなるものであり、中心導体線11の仮想中心線Oを含む撚線導体10の長手方向Eについての断面である長手方向断面で見て、これら単層または複数の層に位置するアルミニウム系素線121、122は、撚線導体の径方向Dについての寸法W(W1、W2、W3、・・・)に対する長手方向Eについての寸法X(X1、X2、X3、・・・)の比であるアスペクト比の平均値が4.2〜13.0の範囲である単位断面部(第1単位断面部123、第2単位断面部124)をそれぞれ有する。以下では、図1に示す二層撚り構造の撚線導体10を有する被覆電線1を例にして説明するが、本発明では、かかる構成だけには限定されず、例えば、素線を単層または三層以上の撚り構造の撚線導体を有していてもよい。
撚線導体10を構成するアルミニウム系素線としては、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線が挙げられる。このうち、アルミニウム合金としては、アルミニウム−マンガン系合金、アルミニウム−マグネシウム系合金、アルミニウム−マグネシウム−ケイ素系合金、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム系合金、アルミニウム−銅−マグネシウム系合金等を用いることができる。
本実施形態に係る撚線導体10の外層アルミニウム系素線122のうち、最外層にある最外層アルミニウム系素線126は、端子30(図4参照)、分岐コネクタ41(図5参照)、延長コネクタ52(図6参照)等の接続部材が圧着される被圧着部分の外周面を形成するため、その被圧着部分を含む表面部分に、算術平均高さ(Sa)が0.4μm以上500μm以下の粗面化領域2を有することが好ましい。このような数値範囲の算術平均高さ(Sa)を備える粗面化領域2を有することで、粗面化領域2を構成する凹凸形状の中で凸になっている部分の多くが接続部材(図示せず)と圧着する際に変形し、その変形した多くの部分が大気と接触せずに接続部材と電気的に接続されるため、圧着後の最外層アルミニウム系素線126と接続部材との間の接続部分における不動態皮膜の形成が大幅に抑制され、撚線導体10と接続部材との間における電気抵抗の上昇を大幅に抑えることができる。すなわち、撚線導体10が上記数値範囲の算術平均高さ(Sa)を備える粗面化領域2を有すると、曲げ癖容易性および接続部材との高い接続信頼性に加えて、接続部材との接続部分における電気抵抗の上昇を大幅に抑制できるため、曲げ癖が付与された撚線導体であっても、接続部分の導電性の低下を大幅に抑制することができる。
内層アルミニウム系素線121および外層アルミニウム系素線122は、接続部材との接触部分を安定して形成できるとともに、撚線導体10が屈曲し易くなるため、丸線や扁平線であることが好ましい。
本実施形態に係る被覆電線1は、例えば図1に示されるように、上述の撚線導体10と、撚線導体10の外周面部分に形成された絶縁被覆13とを有する。ここで、撚線導体10と接続部材との接続信頼性を向上する観点から、被覆電線1は、撚線導体10と、粗面化領域2を除く撚線導体10の外周面部分に形成された絶縁被覆13とを有することが好ましい。より具体的には、撚線導体10の外周に、少なくとも絶縁被覆13が積層され、より好ましくはその外周に最外層としてシース14が積層されたものとすることができる。
本実施形態に係る被覆電線1は、撚線導体10に、端子、分岐コネクタ、延長コネクタ等の接続部材が圧着されることが好ましく、それにより端子付き被覆電線、分岐被覆電線、補線付き被覆電線を構成することが好ましい。撚線導体10と接続部材との接続信頼性を向上する観点から、被覆電線1は、少なくとも粗面化領域2に、接続部材が圧着されることがより好ましい。以下では、各種の接続部材が被覆電線1の粗面化領域2に圧着される例を示すが、接続部材が粗面化領域2を具備しない被覆電線1に圧着されてもよい。
このうち、端子付き被覆電線3は、例えば図4に示すように、上述した被覆電線1と、この被覆電線1の一端または両端に形成した粗面化領域2に圧着固定した端子30とを有する。
分岐被覆電線4は、例えば図5に示すように、幹線としての上述の被覆電線である第1被覆電線1と、分岐線としての他の被覆電線である第2被覆電線40と、分岐コネクタ41とを備え、この分岐コネクタ41の第1圧着部42で、第1被覆電線1に形成した粗面化領域2に圧着固定するとともに、分岐コネクタ41の第2圧着部43で、第2被覆電線40の皮剥ぎした一端に圧着固定したものである。
補線付き被覆電線5は、例えば図6に示すように、上述の被覆電線である第1被覆電線1と、第1被覆電線1を延長する補線である別の被覆電線である第3被覆電線50と、延長コネクタ52とを備え、この延長コネクタ52の第3圧着部53で、第1被覆電線1に形成されている粗面化領域2に圧着固定するとともに、延長コネクタ52の第4圧着部54で、第3被覆電線50の皮剥ぎした一端に圧着固定することで得ることができる。
本実施形態では、端子30、分岐コネクタ41および延長コネクタ52のうち2種以上を組み合わせてもよく、また、端子30、分岐コネクタ41および延長コネクタ52のうち1種以上を複数用いてもよい。
[本発明例1]
アルミニウム系素線として、素線径1.6mmの丸線(素線扁平率=1)の材料種A1070、調質記号H11(0.2%耐力(表中には「耐力」と記載):50(N))の純アルミニウム導体線を19本用い、1本の中心導体線の周囲に6本の素線を撚り合わせて内層アルミニウム系素線を形成し、その周囲に、12本の素線を撚り合わせて外層アルミニウム系素線(最外層アルミニウム系素線)を形成して、1+6+12の撚り構造を有する撚線導体を作製した。このとき、外層アルミニウム系素線は、隣接している内層アルミニウム系素線と逆方向に撚り合わせた(逆巻き)。この撚線の全体について、圧縮率(撚線圧縮率)が2%となる力で圧縮を施し、圧縮撚線導体を得た。得られた圧縮撚線導体の撚線断面積(撚線導体の横断面積)は38mm2である。
表1の記載に基づいて条件を調整した以外は本発明例1と同様にして、粗面化領域の形成された圧縮撚線導体を得た。得られた圧縮撚線導体の粗面化領域の算術平均高さ(Sa)、前記寸法0.35X1に対する前記寸法dの割合(d/0.35X1)、最外層アルミニウム系素線の最小線径に対する最大線径の比(L2/L1比)の測定結果を、表1に示す。
得られた撚線導体に、厚さ2.0mmの架橋ポリエチレンからなる絶縁被覆と、厚さ1.5mmの塩化ビニルからなるシースを設けた被覆電線1について、曲げ癖を付けるのに必要な力を評価した。評価対象となる被覆電線1について、図10(a)に示されるように一端を固定用冶具8に固定した後、50〜109mmの半径を有する円筒形の巻き付け冶具9を、巻き付け冶具9の円筒形の中心軸が、被覆電線1の中心軸に対して、上面投影図で見て直角に交差するような位置関係になるように配置するとともに、巻き付け冶具9が被覆電線1を上側から押さえるように固定して設けた。次に、巻き付け冶具9から0.5m離れた位置で、被覆電線1に下側から0.1[N]〜10[N]の範囲の荷重を掛け、図10(b)に示されるように、被覆電線1が巻き付け冶具9に巻き付けるように曲げ癖を付け、曲げ癖を付けた部分における除荷後の曲率半径を測定した。測定される曲率半径の値に応じて、曲率半径が110mmになるように荷重を調整し、被覆電線1に曲げ癖を付けて除荷した後の曲率半径を再度測定することで、曲率半径110mmの曲げ癖を付けるときに必要となる荷重を求めた。その結果について、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
◎:半径110mmの曲率の曲げ癖を付けるために必要な荷重が、前記撚線導体の横断面積をα[mm2]としたときに、0.010α[N]以下である
〇:半径110mmの曲率の曲げ癖を付けるために必要な荷重が、前記撚線導体の横断面積をα[mm2]としたときに、0.010α[N]超0.025α[N]以下である
×:半径110mmの曲率の曲げ癖を付けるために必要な荷重が、前記撚線導体の横断面積をα[mm2]としたときに、0.025α[N]超である
アルミニウム系端子に圧着された撚線導体について、アルミニウム系端子への圧着を保つように撚線導体の撚りを解いて素線ごとに分けた後、全ての素線とアルミニウム系端子との間の電気抵抗値を、3560ACミリオームハイテスタ(HIOKI社製)を用いて4端子抵抗測定法にて測定し、測定した電気抵抗値から、電線部分の抵抗値を除いた電気抵抗値の平均値と標準偏差を算出して、下記基準で評価した。結果を表2に示す。
曲げ癖を付けるのに必要な力に関する評価結果と、素線間における抵抗のばらつきに関する評価結果に基づく総合判定について、以下の評価基準により判定した。結果を表2に示す。
2 粗面化領域
3 端子付き被覆電線
4 分岐被覆電線
5 補線付き被覆電線
6 端子付き分岐被覆電線
7 補線付き分岐被覆電線
8 固定用冶具
9 巻き付け冶具
10 撚線導体
11 中心導体線
12 外周素線
13 絶縁被覆
14 シース
15 内層側領域
16 外層側領域
30 端子
31 内部空間
32 係止部
40 第2被覆電線
41 分岐コネクタ
42 第1圧着部
43 第2圧着部
50 第3被覆電線
52 延長コネクタ
53 第3圧着部
54 第4圧着部
121 内層アルミニウム系素線
122 外層アルミニウム系素線
123 第1単位断面部
124、124a、124b 第2単位断面部
126 最外層アルミニウム系素線
C 仮想中間線
D 径方向
E 長手方向
O 仮想中心線
P1 第1単位断面部の長手方向中心位置
P2 第2単位断面部の長手方向中心位置
W 単位断面部の径方向寸法
X 単位断面部の長手方向寸法
Z 粗面化領域の長手方向寸法
L1 最小線径直径
L2 最大線径直径
d 第1単位断面部の長手方向中心位置から第2単位断面部の長手方向中心位置までの寸法
r 撚線導体の半径
Claims (8)
- アルミニウム系素線からなる中心導体線の周りに単層または複数の層を形成するように複数のアルミニウム系素線を撚り合わせて形成してなる撚線導体であって、
前記アルミニウム系素線の0.2%耐力が50〜120MPaであり、
前記中心導体線の仮想中心線を含む前記撚線導体の長手方向断面で見て、前記単層または複数の層に位置するアルミニウム系素線は、前記撚線導体の径方向寸法に対する長手方向寸法の比であるアスペクト比の平均値が4.2〜13.0の範囲である単位断面部を有する、撚線導体。 - 前記複数のアルミニウム系素線は複数の層を形成し、前記撚線導体の長手方向断面で見て、前記撚線導体の半径の50%に相当する位置を結んだ2本の仮想中間線を境界線として、前記長手方向断面を、前記2本の仮想中間線で区画された撚線導体の内層側領域と、前記2本の仮想中間線のそれぞれと前記撚線導体の外周面とで区画された撚線導体の外層側領域とに区分するとき、前記内層側領域に位置するアルミニウム系素線の前記単位断面部のアスペクト比の平均値が、前記外層側領域に位置するアルミニウム系素線の前記単位断面部のアスペクト比の平均値よりも大きい、請求項1に記載の撚線導体。
- 前記撚線導体の長手方向断面で見て、前記複数の層を形成する前記複数のアルミニウム系素線のうち、前記撚線導体の径方向内外で隣接する2層にそれぞれ位置するアルミニウム系素線同士は、径方向内側に位置するアルミニウム系素線の1つの第1単位断面部に対して、径方向外側に位置するアルミニウム系素線の2つ以上の第2単位断面部が重なり合う位置関係にあり、かつ、前記2つ以上の第2単位断面部のうち、前記第1単位断面部との長手方向の重なり割合が最も大きい第2単位断面部の長手方向中心位置が、前記第1単位断面部の長手方向中心位置から、前記第1単位断面部の長手方向寸法の35%に相当する寸法の範囲内にある、請求項2に記載の撚線導体。
- 前記撚線導体は、接続部材が圧着される被圧着部分の外周面を形成する、最外層に位置する最外層アルミニウム系素線の表面部分に、算術平均高さ(Sa)が0.4μm以上500μm以下の粗面化領域を有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の撚線導体。
- 前記最外層アルミニウム系素線は、丸線または扁平線であり、かつ前記被圧着部分の最小線径に対する最大線径の比が、平均で1.1以上2.0以下である、請求項4に記載の撚線導体。
- 円筒形の巻き付け冶具に対し、前記撚線導体に荷重を負荷して巻き付けてから除荷したときに、前記撚線導体に曲率半径110mmの曲げ癖を付けるのに必要な荷重が、前記撚線導体の横断面積をα[mm2]としたときに、0.025α[N]以下である、請求項1から5のいずれか1項に記載の撚線導体。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の撚線導体と、
前記撚線導体の外周面に形成された絶縁被覆とを有する被覆電線。 - 請求項7に記載の被覆電線と、前記被覆電線に圧着固定した接続部材とを有し、
前記アルミニウム系素線と前記接続部材との間における抵抗値の標準偏差σが、前記抵抗値の平均の25%以下である、接続部材付き被覆電線。
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