JP2021150239A

JP2021150239A - 絶縁電線

Info

Publication number: JP2021150239A
Application number: JP2020051165A
Authority: JP
Inventors: 一栄高橋; Kazue Takahashi; 英二青樹; Eiji Aoki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-09-27

Abstract

【課題】酸化被膜の生成を抑制できると共に導体素線間の接続信頼性を向上させることができる絶縁電線を提供する。【解決手段】絶縁電線１は、同じ曲率半径Ｒ１を有する２つの円形凸部１１が、円形凸部１１の曲率半径Ｒ１と同じ曲率半径Ｒ２を有する２つの円形凹部１３を介して連続曲線で結合された断面形状を有する導体素線１０と、複数本の導体素線１０が撚り合わされた撚り線導体２と、撚り線導体２の外周に被覆された絶縁体３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁電線に関する。

自動車用のワイヤハーネスに使用されている電線として、複数本の導体素線を撚り合わせた撚り線導体と、撚り線導体の外周に被覆された絶縁体とを有する絶縁電線が知られている（例えば、特許文献１等）。導体素線の材質としは、導電性に優れた銅や銅合金が広く使用されている。最近では、軽量性やリサイクル性の良さから銅電線に換えてアルミニウム電線を用いる動きがある。

絶縁電線５０１は、図４の（ａ）に示すように、電線端末部分の絶縁体５０３が剥ぎ取られ、露出した撚り線導体５０２に端子（図示せず）の圧着部が圧着されることで、絶縁電線５０１と端子とが電気的に接続されるのが一般的である。また、撚り線導体５０２の導体素線５１０は、図４の（ｂ）に示すように、真円形の断面形状を有していることが多い。そこで、複数本の導体素線５１０間の接続は、多数の接触部ポイント３０（横断面上における点接触部分）となる。

特開２０１９−２０７８１１号公報特開２０１１−８２１２７号公報

ところで、銅電線に換えてアルミニウム電線を用いる場合、アルミニウムやアルミニウム合金製の導体素線５１０の表面に、強固で電気抵抗の大きい酸化被膜が存在することが、端子を接続する上で通電性能の低下を招くという問題があった。そこで、アルミニウム電線の場合、導体素線５１０の表面に生成された酸化被膜は、端子を圧着する際の加締め力の機械的な力で破壊させ、導体素線５１０同士を接触もしくは凝着させて電流を流す構造である。
しかしながら、上述したように複数本の導体素線５１０間の接触部ポイント３０の数が多いと、接触点も増えるため接触抵抗が増加する要因となるという問題がある。また、導体素線５１０の径を大きくして導体素線５１０の本数を減らす場合、接触点は減るが絶縁電線の屈曲性が低下するという問題がある。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、酸化被膜の生成を抑制できると共に導体素線間の接続信頼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。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）同じ曲率半径を有する複数の円形凸部が、前記円形凸部の曲率半径と同じ曲率半径を有する複数の円形凹部を介して連続曲線で結合された断面形状を有する導体素線と、複数本の前記導体素線が撚り合わされた撚り線導体と、前記撚り線導体の外周に被覆された絶縁体と、を備えることを特徴とする絶縁電線。

上記（１）の構成の絶縁電線によれば、導体素線は、同じ曲率半径を有する複数の円形凸部が、円形凸部の曲率半径と同じ曲率半径を有する複数の円形凹部を介して連続曲線で結合された二葉形や三葉形などの複数葉形の断面形状を有している。そこで、複数本の導体素線を軸方向に沿って撚り合わせた撚り線導体は、導体素線の円形凸部が隣接する他の導体素線の円形凹部に入り込み互いに密着する。
そのため、本構成の撚り線導体は、真円の断面形状を有する複数本の導体素線からなる従来の撚り線導体に比べ、端子によって加締められる前から各導体素線の間に空隙が少ない構造となる。即ち、撚り合わされた複数の導体素線の表面に空気が触れにくくなり、酸化膜の生成が抑制される。
また、隣接する導体素線の円形凸部と円形凹部とが互いに密着した撚り線導体は、複数本の導体素線間の接続が、真円の断面形状を有する複数本の導体素線間の接続よりも少数の接触部ポイント（横断面上における点接触部分）及び接触部領域（横断面上における線接触部分）となり、複数本の導体素線間の接触点が減るため接触抵抗が減少する。

（２）前記導体素線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金より構成されていることを特徴とする上記（１）に記載の絶縁電線。

上記（２）の構成の絶縁電線によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金は、銅または銅合金に比べ軽量であるので、絶縁電線の軽量化を図ることができる。また、導体素線の円形凸部が隣接する他の導体素線の円形凹部に入り込み互いに密着するように撚り合わされた複数本の導体素線の表面には空気が触れにくく、酸化膜の生成が抑制される。そこで、表面に酸化被膜が生成されやすいアルミニウムまたはアルミニウム合金により導体素線が構成された場合でも、各導体素線同士の電気的接触を十分に得ることができる。

（３）前記導体素線は、２つの前記円形凸部と２つの前記円形凹部とで構成された二葉形の断面形状を有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の絶縁電線。

上記（３）の構成の絶縁電線によれば、同じ曲率半径を有する２つの円形凸部が、円形凸部の曲率半径と同じ曲率半径を有する２つの円形凹部を介して連続曲線で結合された二葉形の断面形状を有している。そこで、複数本の導体素線を軸方向に沿って撚り合わせた撚り線導体は、導体素線の円形凸部が隣接する他の導体素線の円形凹部に入り込み易く、互いに密着し易い。

本発明に係る絶縁電線によれば、酸化被膜の生成を抑制できると共に導体素線間の接続信頼性を向上させることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。さらに、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細はさらに明確化されるであろう。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る絶縁電線を説明するための電線端末部分の斜視図、（ｂ）及び（ｃ）は導体素線の斜視図及び横断面図である。（ａ）は図１の（ａ）に示した絶縁電線の横断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大断面図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の変形例に係る撚り線導体の横断面図である。（ａ）は従来の絶縁電線を説明するための電線端末部分の斜視図及び横断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
図１の（ａ）は本発明の一実施形態に係る絶縁電線１を説明するための電線端末部分の斜視図、（ｂ）及び（ｃ）は導体素線１０の斜視図及び横断面図である。図２の（ａ）は図１の（ａ）に示した絶縁電線１の横断面図、図２の（ｂ）は図２の（ａ）におけるＡ部の拡大断面図である。

本発明の一実施形態に係る絶縁電線１は、図１の（ａ）に示すように、複数本の導体素線１０が撚り合わされた撚り線導体２と、撚り線導体２の外周に被覆された絶縁体３と、を備えている。
図１の（ｂ），（ｃ）に示すように、本実施形態に係る導体素線１０は、同じ曲率半径Ｒ１を有する２つの円形凸部１１が、円形凸部１１の曲率半径Ｒ１と同じ曲率半径Ｒ２を有する２つの円形凹部１３を介して連続曲線で結合された二葉形（繭形とも云う）の断面形状を有している。ここで、上記断面形状は、導体素線１０の素線軸方向に垂直な断面における断面形状である。

そして、本実施形態の撚り線導体２は、１２本の導体素線１０を撚り合わせることで形成されている。なお、撚り線導体２における導体素線１０の本数及び導体素線１０の断面積は、絶縁電線１の許容電流に応じて適宜設定される。

本実施形態の導体素線１０は、具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などにより構成することができる。本実施形態の導体素線１０は、アルミニウム合金からなる。
このような導体素線１０は、例えば伸線加工時のダイス穴の形状を導体素線１０の断面の外形と同じ形状とすることにより製造することができる。そこで、複数本の導体素線１０が撚り合わされた撚り線導体２は、従来の導体素線の伸線工程で使用されていた真円形状のダイス穴を有するダイスを、上記のような断面形状のダイス穴を有するダイスに変更するだけで形成することができるため、製造工程を増加させずに済む。

本実施形態の絶縁体３は、具体的には、電気絶縁性を有する各種の樹脂やゴム（エラストマーを含む）を用いることができる。これらは、１種または２種以上併用することができる。絶縁体材料としては、具体的には、例えば塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホンなどを例示することができる。絶縁体３は、１層から構成されていてもよいし、２層以上から構成されていてもよい。なお、絶縁体材料には、一般的に電線に利用される各種の添加剤が１種または２種以上含有されていてもよい。上記添加剤としては、具体的には、充填剤、難燃剤、酸化防止剤、老化防止剤、滑剤、可塑剤、銅害防止剤、顔料などを例示することができる。

次に、本実施形態に係る絶縁電線１の作用を説明する。
本実施形態に係る絶縁電線１によれば、図１の（ｃ）に示したように、導体素線１０は、同じ曲率半径Ｒ１を有する２つの円形凸部１１が、円形凸部１１の曲率半径Ｒ１と同じ曲率半径Ｒ２を有する２つの円形凹部１３を介して連続曲線で結合された二葉形の断面形状を有している。

そこで、複数本の導体素線１０を軸方向に沿って撚り合わせた撚り線導体２は、図２の（ａ），（ｂ）に示すように、導体素線１０の円形凸部１１が隣接する他の導体素線１０の円形凹部１３に入り込み互いに密着する。
即ち、複数本の導体素線１０の円形凸部１１が隣接する他の導体素線１０の円形凹部１３に入り込み互いに密着した本実施形態の撚り線導体２は、真円の断面形状を有する複数本の導体素線５１０からなる従来の撚り線導体５０２（図４参照）に比べ、端子によって加締められる前から各導体素線１０の間に空隙４０が少ない構造となる。即ち、撚り合わされた複数の導体素線１０の表面に空気が触れにくくなり、酸化膜の生成が抑制される。
従って、本実施形態に係る絶縁電線１は、導体素線１０の表面における酸化被膜の生成を抑制できる。

また、隣接する導体素線１０の円形凸部１１と円形凹部１３とが互いに密着した撚り線導体２は、複数本の導体素線１０間の接続が、真円の断面形状を有する複数本の導体素線５１０間の接続よりも少数の接触部ポイント３０及び接触部領域３１（横断面上における線接触部分）となり、複数本の導体素線１０間の接触点が減るため接触抵抗が減少する。
従って、本実施形態に係る絶縁電線１は、導体素線１０間の接続信頼性を向上させることができる

また、本実施形態に係る絶縁電線１によれば、導体素線１０は、アルミニウム合金より構成されている。アルミニウム合金は、銅または銅合金に比べ軽量であるので、絶縁電線１の軽量化を図ることができる。また、導体素線１０の円形凸部１１が隣接する他の導体素線１０の円形凹部１３に入り込み互いに密着するように撚り合わされた複数本の導体素線１０の表面には空気が触れにくく、酸化膜の生成が抑制される。そこで、表面に酸化被膜が生成されやすいアルミニウム合金により導体素線１０が構成された場合でも、各導体素線１０同士の電気的接触を十分に得ることができる。

また、本実施形態に係る絶縁電線１によれば、同じ曲率半径Ｒ１を有する２つの円形凸部１１が、円形凸部１１の曲率半径Ｒ１と同じ曲率半径Ｒ２を有する２つの円形凹部１３を介して連続曲線で結合された二葉形の断面形状を有している。そこで、複数本の導体素線１０を軸方向に沿って撚り合わせた撚り線導体２は、導体素線１０の円形凸部１１が隣接する他の導体素線１０の円形凹部１３に入り込み易く、互いに密着し易い。

従って、本実施形態に係る絶縁電線１によれば、酸化被膜の生成を抑制できると共に導体素線１０間の接続信頼性を向上させることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

図３の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の変形例に係る撚り線導体の横断面図である。
本発明に係る絶縁電線の撚り線導体は、二葉形の断面形状を有する複数の導体素線１０を撚り合わせることで形成された上記実施形態における撚り線導体２の構成に限定されない。
例えば、図３の（ａ）に示したように、本発明の変形例に係る撚り線導体２Ａは、同じ曲率半径Ｒ１を有する３つの円形凸部１１が、円形凸部１１の曲率半径Ｒ１と同じ曲率半径Ｒ２を有する３つの円形凹部１３を介して連続曲線で結合された三葉形の断面形状を有する複数の導体素線１０Ａを撚り合わせることで形成されている。

また、図３の（ｂ）に示した本発明の変形例に係る撚り線導体２Ｂは、同じ曲率半径Ｒ１を有する４つの円形凸部１１が、円形凸部１１の曲率半径Ｒ１と同じ曲率半径Ｒ２を有する４つの円形凹部１３を介して連続曲線で結合された四葉形の断面形状を有する複数の導体素線１０Ｂを撚り合わせることで形成されている。

なお、これら撚り線導体２Ａ，２Ｂのように、それぞれ３つ以上の円形凸部１１及び円形凹部１３を有する導体素線を撚り合わせる際には、伸線加工時に複数のダイス穴から同時に引き出された各導体素線の円形凸部１１が隣接する他の導体素線の円形凹部１３に所定の向きで入り込むように並べて順次纏めながら引いた後、撚り合わせることが望ましい。

次に、上述した本発明に係る絶縁電線の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］同じ曲率半径（Ｒ１）を有する複数の円形凸部（１１）が、前記円形凸部（１１）の曲率半径（Ｒ１）と同じ曲率半径（Ｒ２）を有する複数の円形凹部（１３）を介して連続曲線で結合された断面形状を有する導体素線（１０，１０Ａ，１０Ｂ）と、
複数本の前記導体素線が撚り合わされた撚り線導体（２，２Ａ，２Ｂ）と、
前記撚り線導体の外周に被覆された絶縁体（３）と、
を備えることを特徴とする絶縁電線（１）。
［２］前記導体素線（１０，１０Ａ，１０Ｂ）は、アルミニウムまたはアルミニウム合金より構成されていることを特徴とする上記［１］に記載の絶縁電線（１）。
［３］前記導体素線（１０）は、２つの前記円形凸部（１１）と２つの前記円形凹部（１３）とで構成された二葉形の断面形状を有することを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の絶縁電線（１）。

１…絶縁電線
２…撚り線導体
３…絶縁体
１０…導体素線
１１…円形凸部
１３…円形凹部

Claims

同じ曲率半径を有する複数の円形凸部が、前記円形凸部の曲率半径と同じ曲率半径を有する複数の円形凹部を介して連続曲線で結合された断面形状を有する導体素線と、
複数本の前記導体素線が撚り合わされた撚り線導体と、
前記撚り線導体の外周に被覆された絶縁体と、
を備えることを特徴とする絶縁電線。
前記導体素線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金より構成されていることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
前記導体素線は、２つの前記円形凸部と２つの前記円形凹部とで構成された二葉形の断面形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絶縁電線。