JP5582077B2 - フラットケーブル - Google Patents

Description

本発明は、インホイルモータへの給電用配線等に用いられるフラットケーブルに関するものである。

従来から冷却機能付きケーブルは、数多く発明されている（特許文献１〜３）。

そんな中、近年、インホイルモータ（車輪のホイルの中に収容されるモータ）への給電用配線に関する技術開発が盛んである。

そこで、本発明者らは、インホイルモータに接続される給電用配線に、冷却機能を付加しようと考えた。具体的には、給電用配線に、複数の導体が並列配置されるフラットケーブルを採用し、そのフラットケーブルに冷却機能を付加しようと考えた。

インホイルモータに接続される給電用配線に冷却機能を付加することで、各ケーブルで発生する熱を冷却するのみならず、インホイルモータの冷却及びインホイルモータで発生し各ケーブルに伝熱した熱も冷却できるようになり、インホイルモータで発生する熱を効率よく放熱することが可能となり、メリットが大きい。

特開２０００−１３３０５８号公報 特開２００１−２０２８３７号公報 実開平５−２３７３７号公報

従来技術としては、特許文献３に開示されるような技術があるが、ケーブル防護体を別途、後から取り付ける構成であるため、作業性が悪いという問題点があった。

また、ケーブル防護体に形成されている冷却用通路４が冷却対象の導体（ケーブル）に対して、形状的にも、配置的にも、冷却する上で、効果的とは言えない構成であるという問題点もあった。

なお、当該問題点は、そもそも、特許文献３は、ケーブル防護体を後から取り付けるために、ケーブル本体部１とカバー２との二分割構成としているが、例えば、ケーブル本体部１とカバー２との境目には、冷却用通路４が形成できないように、当該問題点は、この二分割構成が故の問題点である。

そこで、本発明者らは、作業性のことを考慮に入れ、複数の導体を絶縁体で一括被覆する構成を採用し、その構成を採用したときに、冷媒通路（冷却用通路）をより効果的に形成できるスペースがあることに着眼し、本発明に至った。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、同一平面上に、互いに離間して複数の導体を絶縁体で一括被覆するフラットケーブルにおいて、複数の導体を効果的に冷却することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、同一平面上に、互いに離間して並列配置される少なくとも３本以上の導体を絶縁体で一括被覆するフラットケーブルにおいて、隣接する前記導体間に、前記導体の長手方向に沿って、前記導体を冷却する冷媒を通す第１冷媒通路を設け、該第１冷媒通路は、前記導体と隣接する側面が前記導体の一部に沿う円弧状に形成されているフラットケーブルである。

前記導体は、複数の素線を撚り合わせた撚線からなってもよい。

前記導体の中心部に、前記導体の長手方向に沿って、冷媒を通す第２冷媒通路をさらに設けてもよい。

３本の前記導体を有し、前記第１冷媒通路は、その中央に配置された前記導体に隣接する一方の側面が、他方の側面よりも長い円弧長に形成されていてもよい。

３本の前記導体を有し、前記第１冷媒通路は、その中央に配置された前記導体に隣接する一方の側面が、他方の側面よりも小さい曲率半径に形成されていてもよい。

また、本発明は、同一平面上に、互いに離間して並列配置される３本の導体を絶縁体で一括被覆するフラットケーブルにおいて、隣接する前記導体間に、前記導体の長手方向に沿って、前記導体を冷却する冷媒を通す第１冷媒通路を複数設け、該複数の第１冷媒通路は、その断面が円状又は楕円状に形成され、かつ、中央に配置された前記導体を囲むように配置されるフラットケーブルである。

前記導体は、複数の素線を撚り合わせた撚線からなり、前記導体の中心部に、前記導体の長手方向に沿って、冷媒を通す第２冷媒通路をさらに設けてもよい。

本発明によれば、同一平面上に、互いに離間して複数の導体を絶縁体で一括被覆するフラットケーブルにおいて、複数の導体を効果的に冷却することができるようになる。

本発明の一実施の形態に係るフラットケーブルの横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るフラットケーブルの横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るフラットケーブルの横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るフラットケーブルの横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るフラットケーブルの横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係るフラットケーブルの横断面図である。

図１に示すように、フラットケーブル１は、同じ外径寸法であり少なくとも３本以上の導体２と、導体２を冷却する冷媒を通す第１冷媒通路３と、を備えている。フラットケーブル１は、例えば、車輪のホイル内に内蔵されたインホイルモータに電力を供給する給電用のケーブル（給電用配線）である。

ここでは、３本の導体２を備える場合を説明するが、導体２の本数はこれに限定されない。３本の導体２は、同一平面上に、互いに離間して並列配置される。３本の導体２は、その中心（断面視における中心）同士を結ぶ線が一直線となるように、一定の間隔で配置される。図１では省略して示しているが、導体２としては、複数の素線を撚り合わせた撚線からなるものを用いる。

隣接する２本の導体２間には、導体２の長手方向に沿って、導体２を冷却する冷媒を通す第１冷媒通路３が設けられる。フラットケーブル１では、３本の導体２を並列配置しているため、隣接する２本の導体２間に１つずつ、合計２つの第１冷媒通路３が設けられることになる。

本実施の形態では、３本の導体２の周囲には、３本の導体２を一括被覆する絶縁体４が設けられており、第１冷媒通路３は、その絶縁体４に長手方向に沿って形成された中空部からなる。

第１冷媒通路３は、導体２と隣接する側面３ａ，３ｂが導体２の一部に沿う円弧状に形成されている。本実施の形態では、第１冷媒通路３は、その中央に配置された導体２に隣接する一方の側面３ａと、他方の側面３ｂとは、同じ円弧長で、かつ同じ曲率半径に形成されている。第１冷媒通路３の高さ（導体２の配列方向と垂直方向の長さ、図１における上下方向の長さ）は、導体２の外径と同程度とされ、断面視において、第１冷媒通路３が導体２の上方あるいは下方に突出しないようにされる。

第１冷媒通路３を各導体２の一部に沿う形状とすることで、第１冷媒通路３に冷媒を通したときに、冷媒と各導体２とが対向する面積（すなわち冷媒と導体２との間で熱交換が行われる面積）が増加し、冷却効率を向上させることが可能である。また、本実施の形態では、導体２として撚線からなるものを用いているので、導体２の周方向の一部を冷却する構成であっても、当該周方向の一部を長手方向にわたって冷却すれば、導体２を偏りなく冷却できることになる。

冷媒としては、特に限定するものではないが、例えば冷却水を用いることができる。絶縁体４としては、熱伝導性が高く、かつ可撓性を有する材料からなるものを用いることが望ましく、耐熱性や冷媒に用いる材料に対する化学的な安定性等を考慮し、適宜決定するとよい。絶縁体４の両側端部（図１における左右の端部）は、両側（外側）に配置された導体２に沿った円弧状に形成され、絶縁体４は、断面視で長円形状（平行な２本の直線の一端部同士および他端部同士を円弧により接続した形状）に形成される。

また、フラットケーブル１では、図示していないが、２つの第１冷媒通路３を端部（フラットケーブル１の端部）にて連結して、２つの第１冷媒通路３に共通の冷媒を通すようにし、共通の冷媒を往復させるように構成している。つまり、フラットケーブル１では、一方の第１冷媒通路３を往路、他方の第１冷媒通路３を復路として用いている。

本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係るフラットケーブル１では、少なくとも３本以上の導体２を用い、隣接する導体２間に、導体２の長手方向に沿って、導体２を冷却する冷媒を通す第１冷媒通路３を設け、該第１冷媒通路３の導体２と隣接する側面３ａ，３ｂを、導体２の一部に沿う円弧状に形成している。

これにより、少なくとも２つ以上の第１冷媒通路３が設けられることになるので、一部の第１冷媒通路３を往路に、残りを復路に用いて、共通の冷媒を循環させることが可能となる。その結果、往路だけでなく復路も利用して導体２の冷却を行うことができ、導体２の温度上昇をより抑制することが可能となる。また、冷媒を循環させる手段（冷媒のタンクや、冷媒を冷却する冷却装置、循環ポンプ等）をフラットケーブル１の一方の端部にまとめて配置することが可能となり、システムを簡略化できる。

さらに、フラットケーブル１では、隣接する導体２間に第１冷媒通路３を設けているため、フラットケーブル１の外形形状を断面視で長円形状に形成することが可能となる。つまり、フラットケーブル１は、特許文献１、２のようにケーブルの外周部に冷媒通路を別途形成する場合と比較して非常にコンパクトである。また、フラットケーブル１では、特許文献１のように冷媒を通すチューブが外部に突出しておらず、さらに特許文献３のようにケーブル防護体を別途取り付ける必要がないため、配索性・作業性に優れている。このように、本発明によれば、冷却機能を付加しても、その全体がコンパクトであり、配索性・作業性に優れたフラットケーブル１を実現できる。

また、フラットケーブル１では、導体２と隣接する第１冷媒通路３の側面３ａ，３ｂを、導体２の一部に沿う円弧状に形成しているため、第１冷媒通路３を通る冷媒と隣接する導体２との間で熱交換が行われる面積を増加させ、熱の移動を行い易くし、冷却効率を向上させることできる。すなわち、フラットケーブル１の複数の導体２を効果的に冷却することができる。さらに、フラットケーブル１全体でみれば、ちょうど、導体２が隣接する第１冷媒通路３の側面３ａ，３ｂの円弧状に嵌る格好となるため、幅方向（図１における左右方向）において、第１冷媒通路３を形成したにもかかわらず、より小さく構成することが可能になるという顕著で有効な効果がある。

また、第１冷媒通路３の側面３ａ，３ｂを円弧状とすることにより、第１冷媒通路３の上部と下部（図１における上部と下部）の幅（図１における左右方向の幅）が広くなり、フラットケーブル１を屈曲した際などに、第１冷媒通路３が完全に閉塞してしまうことを抑制できる。

さらに、フラットケーブル１では、各導体２として撚線からなるものを用いているので、長手方向にわたって全体的にみると、第１冷媒通路３によって冷却される導体２の部分が変化するため、導体２を偏りなく冷却できる。

本発明の他の実施の形態を説明する。

図２に示すフラットケーブル２１は、図１のフラットケーブル１において、各導体２の中心部（断面視における中心部）に、導体２の長手方向に沿って、冷媒を通す第２冷媒通路５をさらに設けたものである。

第２冷媒通路５は、チューブ（例えばゴムチューブ）６の中空部からなる。導体２は、その素線２ａをチューブ６の外周に螺旋状に巻き付けて配置される。なお、チューブ６として、アルミ管などの金属管を用いることも可能である。

フラットケーブル２１では、各導体２の中心部に、各導体２の長手方向に沿って第２冷媒通路５を形成しているため、各導体２に対する冷却効果をさらに向上できる。さらに、第２冷媒通路５を形成することにより、第１冷媒通路３と第２冷媒通路５を端部にて連結して、例えば、第１冷媒通路３を往路、第２冷媒通路５を復路として冷媒を往復させることが可能となり、フラットケーブルに対して冷却機能を付加する際に、冷媒通路の設計がし易くなる。

図３に示すフラットケーブル３１は、図２のフラットケーブル２１において、中央に配置された導体２に隣接する一方の側面３ａが、他方の側面３ｂよりも長い円弧長となるように、第１冷媒通路３を形成したものである。

両側（外側）に配置された導体２は、外気との熱の移動が可能であり冷却し易い状況にあるが、中央に配置された導体２は、両側に配置された導体２と比較して冷却し難い状況にある。フラットケーブル３１では、中央に配置された導体２に隣接する一方の側面３ａを、他方の側面３ｂよりも長い円弧長とすることで、第１冷媒通路３を通る冷媒と中央に配置された導体２との間で熱交換が行われ易くし、中央に配置された導体２の冷却効率を高めることで、３本の導体２を均一に冷却することが可能となる。

図４に示すフラットケーブル４１は、図２のフラットケーブル２１において、中央に配置された導体２に隣接する一方の側面３ａが、他方の側面３ｂよりも小さい曲率半径となるように、第１冷媒通路３を形成したものである。つまり、フラットケーブル４１では、一方の側面３ａを中央に配置された導体２に沿う曲率半径とし、他方の側面３ｂの曲率半径を一方の側面３ａの曲率半径よりも大きくして、両側に配置された導体２から第１冷媒通路３までの距離を大きくしている。

このように構成しても、上述のフラットケーブル３１と同様に、中央に配置された導体２の冷却効率を高めて、３本の導体２を均一に冷却することが可能となる。

図５に示すフラットケーブル５１は、図２のフラットケーブル２１において、隣接する導体２間に、第１冷媒通路３を複数（図５では３つずつ）設け、それら複数（図５では合計６つ）の第１冷媒通路３を、中央に配置された導体２を囲むように形成したものである。ここでは、第１冷媒通路３を断面視で楕円形状としているが、第１冷媒通路３の断面形状はこれに限定されるものではない。

このように構成しても、上述のフラットケーブル３１，４１と同様に、中央に配置された導体２の冷却効率を高めて、３本の導体２を均一に冷却することが可能となる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施の形態では、第１冷媒通路３を絶縁体４に形成された中空部としたが、これに限らず、例えば、ゴムチューブなどのチューブを隣接する２本の導体２で挟み込んで変形させ、その変形したチューブの中空部を第１冷媒通路３としてもよい。

また、上記実施の形態では、１本のフラットケーブルに形成された冷媒通路（第１冷媒通路３や第２冷媒通路５）のみで往路と復路の両方を実現する場合について説明したが、例えば、フラットケーブルを２本用いるような場合には、一方のフラットケーブルの冷媒通路（第１冷媒通路３や第２冷媒通路５）を往路、他方のフラットケーブルの冷媒通路（第１冷媒通路３や第２冷媒通路５）を復路として用いることも可能である。

さらに、上記実施の形態では、インホイルモータに電力を供給する給電用配線として用いる場合を説明したが、本発明の用途はこれに限定されるものではない。

また、上記実施の形態では、フラットケーブルの絶縁体４の外側には、何も設けられていない場合について説明したが、いわゆる、シールド編組（シールド層）を絶縁体４の外側に設ける場合であってもよい。

また、上記実施の形態では、絶縁体４は、複数の導体を直接的に一括被覆する場合について説明したが、各導体の外側に絶縁体４とは別の絶縁体（さらに、シールド層を設けた場合も含む）を設け、いわゆる、ケーブルとした場合であってもよい。なお、この場合、絶縁体４は、複数の導体を間接的に一括被覆する場合である。

１ フラットケーブル
２ 導体
３ 第１冷媒通路
４ 絶縁体

Claims (7)

1. 同一平面上に、互いに離間して並列配置される少なくとも３本以上の導体を絶縁体で一括被覆するフラットケーブルにおいて、
   前記絶縁体は、前記３本以上の導体をそれぞれの全周を被覆しながら一括被覆するように設けられ、
   隣接する前記導体に被覆された前記絶縁体の間に、前記導体の長手方向に沿って、前記導体を冷却する冷媒を通す第１冷媒通路を設け、
   該第１冷媒通路は、前記導体と隣接する側面が前記導体の一部に沿う円弧状に形成されている
   ことを特徴とするフラットケーブル。
2. 前記導体は、複数の素線を撚り合わせた撚線からなる請求項１記載のフラットケーブル。
3. 前記導体の中心部に、前記導体の長手方向に沿って、冷媒を通す第２冷媒通路をさらに設けた
   請求項１または２記載のフラットケーブル。
4. ３本の前記導体を有し、
   前記第１冷媒通路は、その中央に配置された前記導体に隣接する一方の側面が、他方の側面よりも長い円弧長に形成されている
   請求項１〜３いずれかに記載のフラットケーブル。
5. ３本の前記導体を有し、
   前記第１冷媒通路は、その中央に配置された前記導体に隣接する一方の側面が、他方の側面よりも小さい曲率半径に形成されている
   請求項１〜３いずれかに記載のフラットケーブル。
6. 同一平面上に、互いに離間して並列配置される３本の導体を絶縁体で一括被覆するフラットケーブルにおいて、
   前記絶縁体は、前記３本の導体をそれぞれの全周を被覆しながら一括被覆するように設けられ、
   隣接する前記導体に被覆された前記絶縁体の間に、前記導体の長手方向に沿って、前記導体を冷却する冷媒を通す第１冷媒通路を複数設け、
   該複数の第１冷媒通路は、その断面が円状又は楕円状に形成され、かつ、中央に配置された前記導体を囲むように配置される
   ことを特徴とするフラットケーブル。
7. 前記導体は、複数の素線を撚り合わせた撚線からなり、
   前記導体の中心部に、前記導体の長手方向に沿って、冷媒を通す第２冷媒通路をさらに設けた
   請求項６記載のフラットケーブル。