JP5929484B2 - 多芯ケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数本の細径電線を有する多芯ケーブル及びその製造方法に関する。

高周波伝送の信号線と電源線からなる高速インターフェースケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたケーブルは、シース内に中心介在を施し、その周りに、４心以上の偶数本で対を形成した同軸信号線をケーブル断面からみて中心介在の中央部からほぼ同一距離になるように配置させ、かつ前記複数本からなる同軸信号線間の隙間に絶縁被覆された１本または複数本からなる細径絶縁電源線の＋Ｖｃｃラインを挿入したものである。

特開２０１０−３３８７９号公報

近年、パーソナルコンピュータに周辺機器を接続する周辺機器用ケーブルの高速伝送化が進み、使用周波数帯域が数ＧＨｚ帯域まで拡大している。また、映像等のデジタル信号の伝送方式として、差動信号の伝送が主流となっている。このような高周波帯域での差動信号の伝送の際には、ケーブルでの減衰量を抑えることが求められている。
しかし、信号線としてシールド付きツイストペア線（ＳＴＰ）を備えたケーブルでは、このツイストペア線の高周波での減衰量の落ち込み（サックアウト）が発生してしまう。

本発明の目的は、良好な電気特性を得ることが可能な多芯ケーブル及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる多芯ケーブルは、一対の細径電線を撚り合わせてシールド層で覆った複数本のシールド付対撚電線と、
複数本の前記シールド付対撚電線の周囲を覆う一括シールド層と、
前記一括シールド層の周囲を覆うシースと、を備え、
複数本の前記シールド付対撚電線のそれぞれが捻られながら撚り合わされて集合されていることを特徴とする。

本発明の多芯ケーブルにおいて、複数本の前記シールド付対撚電線は、１ｍあたり１０回転から２０回転の捻り量でそれぞれ捻られていることが好ましい。

本発明の多芯ケーブルにおいて、複数本の前記シールド付対撚電線は、その捻り方向が前記シールド付対撚電線の撚り方向と同方向であることが好ましい。

本発明の多芯ケーブルにおいて、前記シールド付対撚電線以外の電線を備えていることが好ましい。

本発明の多芯ケーブルの製造方法は、一対の細径電線を撚り合わせて対撚電線を複数本作り、前記対撚電線をシールド層で覆ってシールド付対撚電線とし、複数本の前記シールド付対撚電線をそれぞれ捻りながら撚り合わせて集合させ、
集合させた複数本の前記シールド付対撚電線を一括シールド層とシースで順に覆うことを特徴とする。

本発明の多芯ケーブルの製造方法において、複数本の前記シールド付対撚電線を、１ｍあたり１０回転から２０回転の捻り量で捻ることが好ましい。

本発明の多芯ケーブルの製造方法において、複数本の前記シールド付対撚電線を、前記シールド付対撚電線の撚り方向と同方向に捻ることが好ましい。

本発明の多芯ケーブルの製造方法において、前記シールド付対撚電線とともに前記シールド付対撚電線以外の電線を集合させることが好ましい。

本発明によれば、一対の細径電線を撚り合わせてシールドした複数本のシールド付対撚電線をそれぞれ捻りながら撚り合わせて集合させることで、高周波帯域における減衰量の急激な落ち込みを抑制することができ、良好な電気特性を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る多芯ケーブルの構造を示す多芯ケーブルの断面図である。 伝送させる信号の周波数と減衰量との関係を示すグラフである。 多芯ケーブルの他の構造例を示す多芯ケーブルの断面図である。

以下、本発明に係る多芯ケーブル及びその製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、多芯ケーブル１１は、複数本（本例では４本）のシールド付対撚電線３１を有している。これらのシールド付対撚電線３１は、一対の細径電線３３を撚り合わせてシールドしたものである。これらのシールド付対撚電線３１を構成する細径電線３３は、中心導体１の周囲に絶縁層２が設けられてなる。一対の細径電線３３はその周囲がシールド層３で覆われる。シールド層３の内側には細径電線３３に沿ってドレイン線４が配置されてもよい。このようなシールド付対撚電線３１は、シールド層３を有するので、耐ノイズ性を有し高速伝送ライン用として有利である。

この多芯ケーブル１１は、シールド付対撚電線３１によって、例えば、互いに双方向２レーンで信号が伝送されて送受信が行われるデュアル・シンプレックス構造とされ、２チャンネルでの信号の送受信が可能である。
シールド付対撚電線３１を構成する細径電線３３としては、ＡＷＧ（American Wire Gauge）の規格によるＡＷＧ３０より細いものが用いられる。

複数のシールド付対撚電線３１は、それぞれが捻られながら撚り合わされて集合されており、その捻り方向は、それぞれのシールド付対撚電線３１の撚り方向と同方向とされている。これらのシールド付対撚電線３１の捻り量は、１ｍあたり１０回転から２０回転であることが好ましい。捻りの量は、シールド付対撚電線３１の撚りの回数以下とする、言い換えるとシールド付対撚電線３１の捻りのピッチをシールド付対撚電線３１の撚りのピッチ以上とするのが好ましい。シールド付対撚電線３１の捻りのピッチをシールド付対撚電線３１の撚りのピッチ量と同じまたは同程度とするとさらに好ましい。細径電線３３の可撓性、屈曲性、加工性から撚りピッチが決まる。捻りの量はそれにより決めることができる。

また、多芯ケーブル１１は、シールド付対撚電線３１以外の電線、例えば、電源ケーブル、低速信号ケーブル、グランド用ケーブルなどの絶縁電線４１，４２を有している。なお、これらの絶縁電線４１，４２に代えて、細径同軸電線を設けても良く、または、絶縁電線４１，４２と細径同軸電線の両方をそれぞれ設けても良い。また、複数本のシールド付対撚電線３１だけを収容した構造であっても良い。

そして、シールド付対撚電線３１は、絶縁電線４１，４２の周囲に螺旋状に撚られて配置され、その周囲が押さえ巻き４５、一括シールド層４６、及びシース４７で順に覆われている。

押さえ巻４５としては、例えば、耐熱性、耐摩耗性などに優れたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂から形成された樹脂テープや紙テープが用いられる。一括シールド層４６としては、例えば、錫メッキされた銅線または銅合金線を編組したものが用いられる。また、一括シールド層４６としては、複数本の銅線または銅合金線を螺旋に巻き付けたものでも良く、また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂から形成された樹脂テープに銅箔やアルミニウム箔が形成された金属樹脂テープを巻いたものでも良い。

シース４７は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン系樹脂等の絶縁性樹脂から形成されている。非ハロゲンのポリオレフィン系樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）などのエラストマの混合物がある。また、ポリエチレン（ＰＥ）に、耐候剤、酸化防止剤、老化防止剤を添加したものでも良い。なお、このポリエチレン（ＰＥ）を用いたシース４７としては、難燃剤を含まない非難燃性のものでも良い。

次に、上記の多芯ケーブル１１を製造する方法の例を説明する。
まず、２個のサプライリールから細径電線３３を繰り出し、サプライリールを対にして回転させることで、細径電線３３同士を一対に撚り合わせて対撚電線を形成する。ドレイン線４を添わせる場合は、２本の細径電線３３とドレイン線４とをまとめて撚る。

続いて、対撚電線の周囲に金属樹脂テープまたは金属素線を巻き付けてシールド層３を形成する。対撚電線を一旦巻き取り、その対撚電線を繰り出して金属樹脂テープまたは金属素線を巻き付けてもよく、対撚電線を巻き取る前に金属樹脂テープまたは金属素線を巻き付けてもよい。シールド層３の構造に応じて金属樹脂テープまたは金属素線を巻き付ける。できたシールド付対撚電線３１を一旦巻き取る。

必要な数（図１のケーブルであれば４本）のシールド付対撚電線３１と絶縁電線４１，４２とを各リールから繰り出して、絶縁電線４１，４２を内側に配置してそれらに沿わせてシールド付対撚電線３１を撚り合わせて巻き取りリールに巻き取る。このとき、それぞれのシールド付対撚電線３１は絶縁電線４１，４２の周囲に撚り合わせて集合されるが、それぞれのシールド付対撚電線３１自体が捻られながら、撚り合わされて集合させる。このようにして、絶縁電線４１，４２の周囲に複数本のシールド付対撚電線３１が捻られかつ撚られて集合されたケーブルコアを形成する。シールド付対撚電線３１を撚り合わせるときに、シールド付対撚電線３１をその撚りの方向にさらに捻ってもよい。あるいは、シールド付対撚電線３１を撚り合わせるときに撚り返し（電線の撚りと逆の方向に捻る）をする場合に、撚り返しの周期を撚りの周期よりも少なくすることで、シールド付対撚電線３１は撚りと同方向に捻られる。

その後、この絶縁電線４１，４２及びシールド付対撚電線３１からなるケーブルコアを、押さえ巻き４５と、一括シールド層４６とで覆い、さらに、その周囲に絶縁性樹脂を押出成形してシース４７を形成する。

上記のようにして製造された本実施形態に係る多芯ケーブル１１によれば、一対の細径電線３３を撚り合わせた複数本のシールド付対撚電線３１をそれぞれ捻って集合させることで、各シールド付対撚電線３１のシールド層３が締めつけられる。これによりシールド付対撚電線３１の高周波帯域における減衰量の急激な落ち込み（サックアウト）を抑制することができ、良好な電気特性を得ることができると考えられる。

シールド付対撚電線３１を捻る方向は、シールド付対撚電線３１自身の撚り方向と同方向とすることが好ましい。複数本のシールド付対撚電線３１を撚り合わせるときに撚り返しをしない、または撚り返しの回数を少なくすることにより、シールド付対撚電線３１を撚り方向と同方向に捻ることができる。
また、シールド付対撚電線３１を捻る回数を、同電線を撚り合わせる回数以下とすることで、各細径電線３３の捻じれの累積を効果的に防ぐことができる。

このように、シールド付対撚電線３１を捻って集合させた場合と、捻らずに集合させた場合とで、伝送信号の減衰量を比較すると、図２に示す結果が得られた。図２に測定結果を示す多芯ケーブルの寸法は下記の通り。
細径電線の導体は、直径０．０６ｍｍの導体を７本撚り合わせたもの。
細径電線の直径は０．５ｍｍ。
シールド付対撚電線のシールド層構造は、直径０．０６ｍｍの錫メッキ軟銅線を螺旋巻きしたもの。
一括シールド層の構造は、直径０．０８ｍｍの錫メッキ軟銅線を螺旋巻きしたもの。
多芯ケーブルの外被は、ポリエチレンを押し出したもの。

図２に示すように、シールド付対撚電線３１を捻らずに集合させた多芯ケーブル（図２中実線で示す）では、高周波帯域において、減衰量が急激に落ち込むサックアウトが生じた（７ＧＨｚ以上で減衰量が急激に増える）。これに対して、シールド付対撚電線３１を捻りながら集合させた本実施形態に係る多芯ケーブル１１（図２中点線で示す）では、高周波帯域において、減衰量が急激に落ち込むサックアウトは発生しなかった。

このことから、シールド付対撚電線３１を捻りながら集合させて多芯ケーブル１１を形成すれば、高周波帯域において減衰量が急激に落ち込むサックアウトを抑制することができ、良好な電気特性が得られることが確認できた。

なお、上記の多芯ケーブル１１では、絶縁電線４１，４２の周囲にシールド付対撚電線３１を捻りながら撚り合わせて集合させたが、ケーブルコア内部における配置は、上記の多芯ケーブル１１に限定されない。例えば、図３に示す多芯ケーブル１１Ａのように、捻りながら撚り合わせて集合させたシールド付対撚電線３１の外周側におけるシールド付対撚電線３１同士の間に絶縁電線４２を配置しても良い。

また、上記実施形態の多芯ケーブル１１におけるシールド付対撚電線３１及び絶縁電線４１，４２の本数は、図１，図３の形態に限定されない。

１：中心導体、２：絶縁層、３：シールド層、１１，１１Ａ：多芯ケーブル、３１：シールド付対撚電線、３３：細径電線、４１，４２：絶縁電線、４６：一括シールド層、４７：シース

Claims (6)

1. 一対の細径電線を撚り合わせてシールド層で覆った複数本のシールド付対撚電線と、
   複数本の前記シールド付対撚電線の周囲を覆う一括シールド層と、
   前記一括シールド層の周囲を覆うシースと、を備え、
   複数本の前記シールド付対撚電線のそれぞれが捻られながら撚り合わされて集合されていて、
   複数本の前記シールド付対撚電線が捻られる方向が前記シールド付対撚電線が撚り合わされる方向と同方向であって、前記シールド付対撚電線が捻られる回数が撚り合わされる回数より少ない、または前記シールド付対撚電線が捻られる回数が撚り合わされる回数より多いことを特徴とする多芯ケーブル。
2. 請求項１に記載の多芯ケーブルであって、
   複数本の前記シールド付対撚電線は、１ｍあたり１０回転から２０回転の捻り量でそれぞれ捻られていることを特徴とする多芯ケーブル。
3. 請求項１または２に記載の多芯ケーブルであって、
   前記シールド付対撚電線以外の電線を備えていることを特徴とする多芯ケーブル。
4. 一対の細径電線を撚り合わせて対撚電線を複数本作り、前記対撚電線をシールド層で覆ってシールド付対撚電線とし、
   複数本の前記シールド付対撚電線を撚り合わせて集合させるときに、撚り返しの周期を撚りの周期よりも少なくし、または前記シールド付対撚電線を撚りの方向にさらに捻り、
   集合させた複数本の前記シールド付対撚電線を一括シールド層とシースで順に覆うことを特徴とする多芯ケーブルの製造方法。
5. 請求項４に記載の多芯ケーブルの製造方法であって、
   複数本の前記シールド付対撚電線を、１ｍあたり１０回転から２０回転の捻り量で捻ることを特徴とする多芯ケーブルの製造方法。
6. 請求項４または５に記載の多芯ケーブルの製造方法であって、
   前記シールド付対撚電線とともに前記シールド付対撚電線以外の電線を集合させることを特徴とする多芯ケーブルの製造方法。

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