JP2023067141A - 通信用電線 - Google Patents

Abstract

【課題】対撚りされた２本の絶縁された電線間の平衡度を安定させる。【解決手段】通信用電線１Ａは、導体１１１の外周を絶縁体である絶縁被覆１１２で被覆した絶縁電線１１Ａ、１１Ｂを対撚りした対撚り線２と、導電性を有し、対撚り線２の外周を覆うシールド１３と、シールド１３の外周を被覆する樹脂で形成されたシース１２Ａと、を有する。通信用電線１Ａが備える対撚り線２の撚り合わせの対撚りピッチは、導体１１１の外径の２０倍未満である。【選択図】図１

Description

本発明は、通信用電線に関する。

通信に用いられるケーブルの発明として、例えば特許文献１、２に開示されたケーブルがある。特許文献１に開示されているツイストペアケーブルは、コア電線、金属樹脂テープ、及び外被を有している。コア電線は、内部導体と、内部導体を覆う絶縁体を有する。金属樹脂テープは、対撚りされたコア電線の外側に巻き付けられてシールド層を形成している。外被は、シールド層の外周を樹脂で被覆、又は樹脂テープを巻き付けることにより形成されている。特許文献２に開示されている通信用シールドケーブルは、コア線を対撚りしたツイストペア線、樹脂からなる第１シース、シールド層、及び樹脂からなる第２シースを有している。コア線は、導体と、導体を被覆する絶縁体とを有する。第１シースは、ツイストペア線の外側を被覆している。シールド層は、金属箔層、樹脂層、接着層を積層した積層体であって、第１シースの外周を被覆している。第２シースは、シールド層の外周を被覆している。

特許第５３９１８４８号公報 特許第６７６０３９２号公報

対撚りした電線を有するケーブルは、例えば、差動信号の伝送に用いられる。差動信号の伝送は、２本の電線間に電圧が同じで位相が１８０度異なる信号を伝送するが、対撚りされたケーブルにおいて、２本の電線間が部分的に離間したり、対撚りのピッチが部分的に変動したりすることにより２本の電線間の平衡度が悪化すると、２本の電線とシールドとの間にコモンモード電圧が発生し、シールド内を伝搬するコモンモード信号が発生する（差動モードからコモンモードへのモード変換現象）。この差動モードからコモンモードへのモード変換の発生量が大きくなると、本来伝送すべき信号の大きさが減少することとなり、通信品質が悪化することとなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、対撚りされた２本の絶縁された電線間の平衡度を安定させる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る通信用電線は、導体の外周を絶縁体で被覆した絶縁電線を対撚りした対撚り線と、導電性を有し、前記対撚り線の外周を覆うシールドと、前記シールドの外周を被覆する樹脂で形成されたシースと、を有し、前記対撚り線の撚り合わせのピッチは、前記導体の外径の２０倍未満である。

本発明の一態様に係る通信用電線においては、前記導体の断面積が０．２０５ｍｍ^２以下であり、特性インピーダンスが１００Ω±１０Ωの範囲内であってもよい。

また、本発明の一態様に係る通信用電線においては、前記導体は、軟銅であってもよい。

本発明によれば、対撚りされた２本の絶縁された電線間の平衡度が安定するという効果を奏する。

図１は、パイプ型のシースを備える通信用電線の断面図である。 図２は、対撚り線の撚り方を示す図である。 図３は、充実型のシースを備える通信用電線の断面図である。 図４は、変形例に係る通信用電線の断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信用電線１Ａの断面図である。通信用電線１Ａは、１００Ω±１０Ωの範囲の特性インピーダンスを有している。なお、通信用電線１Ａの特性インピーダンスは、１００Ω±５Ωの範囲であるのが好ましい。通信用電線１Ａは、例えば自動車に配索され、配索された自動車においてイーサネット（登録商標）の規格に従った通信に用いられる。

通信用電線１Ａは、絶縁電線１１Ａ、絶縁電線１１Ｂ、シールド１３、及びシース１２Ａで構成されている。絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂは、対撚りされて対撚り線２を構成している。対撚り線２は、シールド１３で被覆されており、シールド１３の外周は、シース１２Ａで被覆されている。

（絶縁電線）
絶縁電線１１Ａ、１１Ｂは、導体１１１と絶縁被覆１１２で構成されている。導体１１１は、Ｓ撚りされた７本の素線１１１１を圧縮して形成された圧縮導体を焼鈍したものである。導体１１１は、撚線の一例である。なお、撚線である導体１１１を構成する素線１１１１の本数は、７本に限定されるものではなく、他の本数であってもよい。また、導体１１１は、撚られたものではなく単線であってもよい。

素線１１１１は、軟銅又は銅合金で形成されている。素線１１１１の材質は、対撚り線２の形成に際して、反力が小さく撚り合わせのピッチの変動が生じにくい軟銅が好ましい。素線１１１１に対しては、錫めっき等のめっき処理を施してもよい。

導体１１１は、ＡＳＴＭ規格のＢ２５８で規定されるＡＷＧ（American Wire Gauge）サイズでＡＷＧ２６（断面積０．１３ｍｍ^２相当）に相当するもので、外径が０．１６ｍｍの素線１１１１を撚り合わせて形成されている。導体１１１の外径は、「ＪＡＳＯ－Ｄ－６１８」で記載されている測定方法により測定され、素線１１１１が形成する導体１１１の外接円の直径をさす。なお、導体１１１のサイズは、ＡＷＧ２６に限定されるものではなく、ＡＷＧ２４より断面積が広いものであってもよいが、軽量化や自動車における配索のスペースの観点では、断面積が狭いほうが好ましく、例えば、ＡＷＧ２４（断面積０．２０５ｍｍ^２相当）からＡＷＧ２８（断面積０．０８１ｍｍ^２相当）の範囲のものが好ましい。

絶縁被覆１１２は、誘電率が低い樹脂であるのが好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリプロピレン、又はフッ素樹脂であるのが好ましい。また、絶縁被覆１１２は、これらの樹脂内に気泡を設けて比誘電率を低下させた発泡絶縁体であってもよい。絶縁被覆１１２の厚さは、通信用電線１Ａの特性インピーダンスが１００Ω±１０Ωとなるように調整される。本実施形態では、絶縁被覆１１２は、外径が０．９５ｍｍとなるようにポリエチレンで形成されている。

（対撚り線）
図２は、対撚り線２の撚り方を示す図である。対撚り線２は、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂをダブルツイストバンチャー型の撚線機で対撚りした撚線である。本実施形態では、対撚り線２は、対撚りピッチＰが導体１１１の外径の１０倍以上２０倍未満の範囲内、好ましくは１５倍以上２０倍未満の範囲内であり、Ｚ撚りで撚られている。対撚りピッチＰは、撚り合わせの回転で絶縁電線１１Ａ（１１Ｂ）が一回転する間に進む距離である。

ところで、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂとを撚り合わせる場合、単に撚り合わせると絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂのそれぞれが捻じれた状態で撚り合わされてしまい、この捻じれが撚りを解く力が働くため、対撚り線２がばらけやすくなる。

したがって本実施形態では、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂとを撚り合わせながら、その撚り合わせの回転方向とは逆の回転方向（すなわち、撚り合わせによる絶縁電線１１Ａの捻じれと絶縁電線１１Ｂの捻じれを緩和する回転方向）に、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂのそれぞれをひねって回転させるという、いわゆる撚り返しを施して、捻じれを防止している。

ここで、撚り合わせの回転角Ｘと撚り返しの回転角Ｙとの比Ｙ／Ｘを、撚り返し率と称する。すなわち絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂに撚り返しが全く施されておらず、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂが捩じれたままの状態では、撚り返し率の値は０％であり、撚り返しが施され、絶縁電線１１Ａ自体の捻じれと絶縁電線１１Ｂ自体の捩じれが全くない状態では撚り返し率の値は１００％である。本実施形態では、対撚り線２の撚り返し率は、１００％としている。撚り返し率を１００％とすることにより、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂがばらけにくくなっている。

（シールド）
シールド１３は、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂テープと銅又はアルミニウムなどの金属層とが積層された樹脂金属テープを対撚り線２に対してらせん巻きすることにより形成される。なお、シールド１３は、対撚り線２に対して樹脂金属テープをらせん巻きではなく縦添えした構成でもよく、対撚り線２に対して樹脂金属テープを複数層でらせん巻き又は縦添えした構成でもよい。また、シールド１３は、樹脂金属テープの金属層と接する側に編組を配置した構成や、樹脂金属テープの金属層と接する側に細径の複数の導体を隙間が生じないようにらせん巻きとした構成としてもよい。

（シース）
シース１２Ａは、対撚り線２の保護や対撚り線２の対撚りの安定化、対撚り線２と周囲環境との距離の確保に寄与するものである。シース１２Ａは、シールド１３の外周を被覆している。シース１２Ａは、ポリオレフィン系樹脂をベース材とした樹脂で形成されているのが好ましい。シース１２Ａの形状は、中空のパイプ型である。なお、対撚り線２を保護するシースは、図１に示すパイプ型のシース１２Ａに替えて、中空ではない充実型のシースとしてもよい。図３は、充実型のシース１２Ｂを備える通信用電線１Ｂの断面図である。

（評価）
前述した通信用電線１Ａについて、対撚り線２の対撚りピッチＰが異なる通信用電線を複数作成してモード変換特性を評価した。この評価に際しては、通信用電線１Ａの構成を備える実施例１、２を作成した。また、実施例１、２との比較のために比較例１、２を作成した。表１に実施例１、２及び比較例１、２の構成と評価結果を示す。

実施例１は、導体１１１のサイズをＡＷＧ２６とし、導体１１１の外径が０．４８ｍｍ、絶縁被覆１１２の外径が０．９５ｍｍ、対撚り線２の対撚りピッチＰが８ｍｍである。また、実施例１は、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値が１６．７である。実施例１は、シース１２Ａが樹脂で形成されており、シールド１３は、らせん巻きされた樹脂金属テープと編組で形成されている。

実施例２は、対撚り線２の対撚りピッチＰと、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値以外は、実施例１と同じである。実施例２は、対撚り線２の対撚りピッチＰが９．５ｍｍであり、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値が１９．８である。

比較例１は、対撚り線２の対撚りピッチＰと、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値以外は、実施例１と同じである。比較例１は、対撚り線２の対撚りピッチＰが９．７ｍｍであり、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値が２０．２である。比較例２は、対撚り線２の対撚りピッチＰと、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値以外は、実施例１と同じである。比較例２は、対撚り線２の対撚りピッチＰが１５ｍｍであり、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値が３１．３である。

実施例１、２及び比較例１、２について、モード変換特性を、ネットワークアナライザを用いて評価した。実施例１、２及び比較例１、２の評価は、環境温度２３℃で実施した。

表１における「〇」は、ネットワークアナライザで測定したＬＣＬ（Longitudinal conversion loss：縦方向変換損）がイーサネットの規格である１０００ＢＡＳＥ－Ｔ１の規格のクライテリアを満たしていることを示し、「×」は、クライテリアを満たしていないことを示している。

表１に示すように、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値が２０未満となっている実施例１、２は、モード変換特性について、評価結果が「〇」となり、対撚り線２の対撚りピッチＰ÷導体１１１の外径の値が２０以上となっている比較例１、２は、モード変換特性について、評価結果が「×」となった。

このように、対撚り線２の対撚りピッチＰが導体１１１の外径の２０倍以上である比較例１、２においては、導体１１１の外径に対して対撚り線２の対撚りピッチＰが長いため、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂの間が部分的に離間したり、対撚り線２の対撚りピッチＰが部分的に変動したりしやすくなり、２本の電線間の平衡度が悪化することから、モード変換特性の評価結果が「×」となった。

一方、対撚り線２の対撚りピッチＰが導体１１１の外径の２０倍未満である実施例１、２では、導体１１１の外径に対して対撚り線２の対撚りピッチＰが短くなることから、絶縁電線１１Ａと絶縁電線１１Ｂの間が部分的に離間したり、対撚り線２に対撚りピッチＰが部分的に変動したりすることが抑えられ、２本の電線間の平衡度が悪化せず、モード変換特性の評価結果が「〇」となった。

（ワイヤハーネス）
次に、通信用電線１Ａを用いたワイヤハーネスについて説明する。圧着端子を絶縁電線１１Ａの導体１１１と、絶縁電線１１Ｂの導体１１１のそれぞれに接合させることにより端子付き電線が形成される。また、この端子付き電線の圧着端子が図示しないコネクタハウジングに挿入されてコネクタ付き電線が形成されることもある。また、圧着端子と通信用電線１Ａとを備える端子付き電線を他の電線と束ねてコネクタに挿入することにより、ワイヤハーネスが形成される。このワイヤハーネスは、例えば自動車に配索される。なお、圧着端子が接合されるのは通信用電線１Ｂであってもよい。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

図４は通信用電線の変形例を示す図である。図４に示す通信用電線１Ｃは、通信用電線１Ｂと比較すると、絶縁被覆１１２に替えて絶縁被覆１１２Ａを備えている点で相違している。絶縁被覆１１２Ａは、絶縁被覆１１２がパイプ型であるのに対して充実型である点で相違している。

通信用電線１Ａ～１Ｃについては、対撚り線２の対撚りピッチＰが外力等による変動するのを抑制し、対撚りの形状を保持するために、対撚り線２とシールド１３との間に樹脂や紙、不織布などのテープをらせん巻きした構成、又は縦添えした構成としてもよい。また、対撚り線２とシールド１３との間には、押出成形により樹脂の層を設けた構造としてもよい。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 通信用電線
２ 対撚り線
１１Ａ、１１Ｂ 絶縁電線
１２Ａ、１２Ｂ シース
１３ シールド
１１１ 導体
１１２、１１２Ａ 絶縁被覆
１１１１ 素線
Ｐ 対撚りピッチ

Claims (3)

1. 導体の外周を絶縁体で被覆した絶縁電線を対撚りした対撚り線と、
   導電性を有し、前記対撚り線の外周を覆うシールドと、
   前記シールドの外周を被覆する樹脂で形成されたシースと、
   を有し、
   前記対撚り線の撚り合わせのピッチは、前記導体の外径の２０倍未満である
   通信用電線。
2. 前記導体の断面積が０．２０５ｍｍ^２以下であり、
   特性インピーダンスが１００Ω±１０Ωの範囲内である
   請求項１に記載の通信用電線。
3. 前記導体は、軟銅である請求項１又は請求項２に記載の通信用電線。

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