JP6164844B2 - Insulated wire, coaxial cable and multi-core cable - Google Patents
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Description
本発明は、電気通信機器、情報機器、産業機械、車輌の配線等に用いられる絶縁電線、同軸ケーブル及び多心ケーブルに関する。 The present invention relates to an insulated wire, a coaxial cable, and a multi-core cable used for telecommunication equipment, information equipment, industrial machinery, vehicle wiring, and the like.
機器内または機器間、機械内、車輌内の配線に絶縁電線や同軸ケーブルが用いられる。絶縁電線は、中心導体を絶縁体で被覆したものであり、同軸ケーブルは、通常、中心導体を絶縁体で被覆し、絶縁体の外周を外部導体で覆い、その外側を保護被覆体で覆った構造のものであり、用途に応じてケーブル外径が0.25mm〜数mmのものがある。これらの電線等は、細径で良好の電気特性を得るには、中心導体の外周を被覆している絶縁体の誘電率をできるだけ小さくすることが求められる。 Insulated wires and coaxial cables are used for wiring within devices or between devices, within machines, and within vehicles. Insulated wires are those in which the center conductor is covered with an insulator, and coaxial cables are usually covered with an insulator in the center conductor, the outer periphery of the insulator is covered with an external conductor, and the outside is covered with a protective covering. Depending on the application, the cable has an outer diameter of 0.25 mm to several mm. In order to obtain good electrical characteristics with a small diameter, these electric wires and the like are required to make the dielectric constant of the insulator covering the outer periphery of the center conductor as small as possible.
このため、中心導体を、長手方向に連続する6〜9個の断面円形または楕円形状の空隙部を有する絶縁体で覆い、絶縁体の外周に外部導体を配して低誘電率とした同軸ケーブルが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、空隙部の断面形状を扇状とした同軸ケーブルも知られている(例えば、特許文献2参照)。 For this reason, the central conductor is covered with an insulator having 6-9 cross-sectional circular or elliptical voids continuous in the longitudinal direction, and an outer conductor is arranged on the outer periphery of the insulator to provide a low dielectric constant coaxial cable. Is known (see, for example, Patent Document 1). A coaxial cable having a fan-shaped cross section of the gap is also known (see, for example, Patent Document 2).
上記のように、絶縁体に空隙部を形成すれば、絶縁体の誘電率を小さくして、良好な電気特性を得ることができる。
しかし、空隙部の空隙率が大き過ぎると、中心導体と外部導体との間の耐電圧が低下してしまう。また、空隙率が大きいと強度低下を招くおそれもあり、特に、空隙部の断面が扇状であると、曲げに対して空隙部が変形しやすくなり、外圧によってケーブルが潰れて伝送特性の安定確保が難しくなるおそれがある。As described above, when the gap is formed in the insulator, the dielectric constant of the insulator can be reduced and good electrical characteristics can be obtained.
However, when the void ratio of the void portion is too large, the withstand voltage between the center conductor and the outer conductor is lowered. In addition, if the porosity is large, the strength may be reduced. Especially, if the cross section of the air gap is fan-shaped, the air gap will be easily deformed by bending, and the cable will be crushed by external pressure to ensure stable transmission characteristics. May become difficult.
本発明の目的は、耐電圧の低下及び強度低下を招くことなく、絶縁体の誘電率を小さくして、細径で良好な電気特性を得ることができる絶縁電線、同軸ケーブル及び多心ケーブルを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an insulated wire, a coaxial cable, and a multi-core cable capable of reducing the dielectric constant of an insulator and obtaining good electrical characteristics with a small diameter without causing a decrease in withstand voltage and a decrease in strength. It is to provide.
上記課題を解決することのできる本発明の絶縁電線は、中心導体を、長手方向に連続する空隙部を有する絶縁体で覆った絶縁電線であって、
前記空隙部は断面が円形または楕円形状に形成され、6〜8個の前記空隙部が前記絶縁体に均等に配され、ケーブル長さ方向に垂直な断面において全ての空隙部の面積と絶縁体の面積の和に対する空隙部の面積の割合を空隙率とするときに、全部の空隙部を合わせた空隙率を18%以上35%以下としたことを特徴とする。
本発明の同軸ケーブルは、中心導体を、長手方向に連続する空隙部を有する絶縁体で覆い、前記絶縁体の外周に外部導体を配した同軸ケーブルであって、
前記空隙部は断面が円形または楕円形状に形成され、6〜8個の前記空隙部が前記絶縁体に均等に配され、ケーブル長さ方向に垂直な断面において全ての空隙部の面積と絶縁体の面積の和に対する空隙部の面積の割合を空隙率とするときに、全部の空隙部を合わせた空隙率を18%以上35%以下としたことを特徴とする。The insulated wire of the present invention that can solve the above-mentioned problem is an insulated wire in which the central conductor is covered with an insulator having a gap portion continuous in the longitudinal direction,
The gap is formed in a circular or elliptical cross section, 6 to 8 gaps are evenly arranged on the insulator, and the area and insulator of all the gaps in the cross section perpendicular to the cable length direction When the ratio of the area of the void portion to the sum of the areas is defined as the void ratio, the void ratio of all the void portions is 18% or more and 35% or less.
The coaxial cable of the present invention is a coaxial cable in which a center conductor is covered with an insulator having a continuous gap in the longitudinal direction, and an outer conductor is arranged on the outer periphery of the insulator,
The gap is formed in a circular or elliptical cross section, 6 to 8 gaps are evenly arranged on the insulator, and the area and insulator of all the gaps in the cross section perpendicular to the cable length direction When the ratio of the area of the void portion to the sum of the areas is defined as the void ratio, the void ratio of all the void portions is 18% or more and 35% or less.
本発明の絶縁電線または同軸ケーブルにおいて、前記絶縁体は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から形成されていることが好ましい。 In the insulated wire or coaxial cable of the present invention, the insulator is preferably made of a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer.
本発明の多心ケーブルは、上記の絶縁電線または同軸ケーブルを、複数本収納してなることを特徴とする。 The multi-core cable of the present invention is characterized in that a plurality of the above insulated wires or coaxial cables are accommodated.
本発明によれば、断面円形または楕円形状の6〜8個の空隙部を絶縁体に均等に配したので、絶縁体の誘電率を小さくして、細径で良好な電気特性を得ることができる。また、空隙率を18%以上35%以下としたことにより、強度低下を招くことなく、中心導体と外部導体との間の耐電圧を確実に確保することができる。 According to the present invention, since 6 to 8 voids having a circular or oval cross section are evenly arranged in the insulator, the dielectric constant of the insulator can be reduced and good electrical characteristics can be obtained with a small diameter. it can. Further, by setting the porosity to 18% or more and 35% or less, it is possible to reliably ensure the withstand voltage between the center conductor and the outer conductor without causing a decrease in strength.
以下、本発明に係る同軸ケーブル及び多心ケーブル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、本実施形態に係る同軸ケーブル11は、中心導体12を絶縁体13で覆い、絶縁体13の外周に外部導体15を配し、その外側を外被16で覆って保護した構成である。同軸ケーブル11の中心導体12と絶縁体13の部分は、本発明の絶縁電線においても同じ構成である。Hereinafter, examples of embodiments of a coaxial cable and a multi-core cable according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
絶縁体13は、長手方向に連続する8個の空隙部14を有している。これらの空隙部14は外径D3の断面円形に形成されており、絶縁体13に周方向へ均等に配されている。また、中心導体12と絶縁体13および外部導体15と絶縁体13は密着している。
The
中心導体12は、銀メッキもしくは錫メッキ軟銅線ないしは銅合金線からなる単線または撚り線で形成される。撚り線の場合は、例えば、素線導体径が0.030mmのものを7本撚った外径D2が0.090mm(AWG(American Wire Gauge)#40相当)のものや、素線導体径が0.025mmのものを7本撚った外径D2が0.075mm(AWG#42相当)のものが用いられる。
The
絶縁体13には、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)からなるフッ素樹脂が用いられ、絶縁体13は、このフッ素樹脂を押出成形することにより形成される。PFAは絶縁樹脂の中でも誘電率が低い(1MHzでの比誘電率が約2.1)ので、他の樹脂を使用する場合に比べて静電容量を同じとしながら絶縁体を薄くすることができる。
絶縁体13は、その外径D1が約0.2mmとされており、また、静電容量は、90〜120pF/mと比較的高くされている。A fluororesin made of PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) is used for the
The
外部導体15は、中心導体12に用いた素線導体と同程度の太さの裸銅線(軟銅線または銅合金線)または銀メッキもしくは錫メッキ軟銅線ないしは銅合金線を、絶縁体13の外周に横巻きまたは編組構造で配して形成される。さらに、シールド機能を向上させるために、外部導体15のすぐ外の層に金属箔テープを併設する構造としてもよい。
The
外被16は、フッ素樹脂等の樹脂材を押出成形するか、または、ポリエステルテープなどの樹脂テープを巻き付けて形成される。
そして、この外被16の外径である同軸ケーブル11の外径は、約0.31mmとされている。The
The outer diameter of the
上記の同軸ケーブル11は、例えば、携帯電話やノート型パソコンで、アンテナ配線やLCD(Liquid Crystal Display)とCPU(Central Processing Unit)を結ぶ配線等に使用されることやセンサと機器とを結ぶ多心ケーブルとして使用されることが多く、これらの端末装置の小型化、薄型化により、同軸ケーブルの細径化および多心ケーブルの細径化が要求される。
The
同軸ケーブル11は、所定のインピーダンス(50Ω、75Ωまたは80〜90Ω)とする必要があり、それを実現する限りにおいてできるだけ細径とする。そのためには、中心導体12と外部導体15の間の絶縁層の誘電率を小さくすることが必要である。本実施形態では、絶縁体13に空隙部14を設けることにより、絶縁体13の誘電率を小さくして、同軸ケーブル11を、細径で良好な電気特性を得ることができるものとしている。
The
しかし、空隙部14の空隙率が大き過ぎると、中心導体12と外部導体15との間の耐電圧の低下を招くおそれがある。また、細径で絶縁体13の厚さが薄いので、強度低下を招き、ケーブルに加えられる外圧や曲げに対して耐えられなくなることがある。
However, if the void ratio of the
このため、本実施形態では、全ての空隙部14の面積と絶縁体13の面積の和に対する空隙部14の割合を空隙率とするときに、全部の空隙部14を合わせた空隙率を18%以上35%以下とすることにより、強度低下を招くことなく、中心導体12と外部導体15との間の耐電圧を確実に確保している。また、断面円形に形成した8個の空隙部14をPFAからなる絶縁体13に均等に配しているので、細径化及び絶縁体13の低誘電率化を図りつつ高い強度を維持することができる。
For this reason, in this embodiment, when the ratio of the
これにより、同一外径で所定の静電容量(例えば、100pF/m)とする場合において、絶縁体13の薄肉化により中心導体12を太くすることができ、導体抵抗の低減による伝送効率の向上を図ることができる。例えば、AWG#42であっても、AWG#40の中心導体12が使用可能となる。
中心導体12の外径を同じとすれば、絶縁体13の薄肉化により同軸ケーブル11の外径を小さくできる。
外部導体15を有しない絶縁電線であっても、絶縁体13を上記の構成とすることにより上記の同軸ケーブル11と同様の効果を享受することができる。Thereby, in the case of a predetermined capacitance (for example, 100 pF / m) with the same outer diameter, the
If the outer diameter of the
Even if the insulated wire does not have the
なお、上記実施形態の同軸ケーブル11では、絶縁体13に8個の空隙部14を形成したが、空隙部14の数は、8個に限らず6個または7個であっても良い。また、上記実施形態では、断面円形状の空隙部14を形成した場合を例示したが、空隙部14は、断面楕円形状であっても良い。これは絶縁電線でも同様である。
In the
また、上記の同軸ケーブル11は、単心線の例で説明したが、この同軸ケーブル11または絶縁電線を複数本束ねた多心ケーブルとしてもよい。この多心ケーブルは同軸ケーブルのみを含むのでも、絶縁電線のみを含むのでも、両者を含むのでもよい。さらに共通のシールド導体により同軸ケーブルまたは絶縁電線をシールドした多心の同軸ケーブルとしてもよい。
Moreover, although the said
図2に示すように、上記の同軸ケーブル11または絶縁電線は、ダイス31とポイント41とを組み合わせた押出機30を使用して製造することができる。
ポイント41に外形が円柱状の部材45を空隙部14の数だけ設け、円形の出口33を有するダイス31に組み合わせてポイント41とダイス31の間(流路51,52)から樹脂を押し出す。ポイント41の円筒部43の中心孔44から中心導体12を引き出す。押し出された樹脂が中心導体12に被覆される。ダイス31の出口を出た樹脂を引き伸ばして径を小さくして被覆する引き落とし方法により樹脂を被覆してもよい。円柱状の部材45には樹脂が流れず、この部分が空隙部14となる。この部材45に通気孔46を設けておくとダイス31から押し出された樹脂中に樹脂が流れない空隙部14が確保され、その断面が円形または楕円形となる。As shown in FIG. 2, the
A
上記の押出機30では、絶縁体13の空隙率は、ポイント41に設けた円柱状の部材45の径で容易に調整することができる。なお、空隙率が低いものは、空隙率が高いものよりも作製するときにダイス31とポイント41の組み合わせや引き落とし率の自由度が高く、良品を得やすい。
In the
本発明による上述の同軸ケーブルを評価するため、本発明の実施例品と比較例品を作製して試験した。実施例1,2、比較例1の試験品は、中心導体には、外径が0.03mmの錫メッキ銅合金線を7本撚り合わせた外径0.09mmの撚り線を使用し、それにフッ素樹脂(PFA)を押出被覆して外径0.20mmの絶縁体とした。絶縁体を押し出すときに、図2に示したような空隙部を形成する円柱状の部材45を使用して、絶縁体中に長手方向に連続する8個の断面円形の空隙部を均等に形成した。外部導体は外径0.03mmの錫メッキ軟銅線を横巻きし、その上にポリエステルテープからなる外被を形成して外径0.31mmのAWG#40の同軸ケーブルとした。絶縁体における空隙部の全体の空隙率は、実施例1で18%(静電容量110pF/m)、実施例2で35%(静電容量100pF/m)、比較例1で40%(静電容量95pF/m)とした。
In order to evaluate the above-described coaxial cable according to the present invention, an example product and a comparative example product of the present invention were produced and tested. In the test products of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, a stranded wire having an outer diameter of 0.09 mm obtained by twisting seven tin-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.03 mm is used as the central conductor. A fluororesin (PFA) was extrusion coated to form an insulator having an outer diameter of 0.20 mm. When extruding the insulator, the
また、比較例2として、空隙部のない(空隙率0%)同軸ケーブルを作製した。この比較例2では、中心導体には、外径が0.025mmの銀メッキ銅合金線を7本撚り合わせた外径0.075mmの撚り線を使用し、それにフッ素樹脂(PFA)を押出被覆して外径0.20mmの絶縁体とした。外部導体は外径0.03mmの錫メッキ軟銅線を横巻きし、その上にポリエステルテープからなる外被を形成して外径0.31mmのAWG#42の同軸ケーブルとした。静電容量は110pF/mとした。 Further, as Comparative Example 2, a coaxial cable having no void portion (void ratio 0%) was produced. In Comparative Example 2, a stranded wire having an outer diameter of 0.075 mm obtained by twisting seven silver-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.025 mm is used as the central conductor, and fluororesin (PFA) is extrusion coated thereon. Thus, an insulator having an outer diameter of 0.20 mm was obtained. As the outer conductor, a tin-plated annealed copper wire having an outer diameter of 0.03 mm was wound horizontally, and a jacket made of polyester tape was formed thereon to form an AWG # 42 coaxial cable having an outer diameter of 0.31 mm. The capacitance was 110 pF / m.
上記の各試験品の同軸ケーブルについて、下記の試験を3回ずつ行い、各同軸ケーブルの評価を行った。
(1)耐電圧試験
中心導体と外部導体との間に交流の電圧を印加し、絶縁体が破壊して中心導体と外部導体との間がショートした際の電圧値を測定した。
(2)ダイナミックカットスルー
同軸ケーブルの外被の上から、丸刃で圧をかけて潰していき、中心導体と外部導体とがショートした際の荷重を測定する。なお、丸刃は、材質をSUSとし、先端径rを1mmとした。The coaxial cable of each test product was subjected to the following test three times, and each coaxial cable was evaluated.
(1) Withstand voltage test An AC voltage was applied between the center conductor and the outer conductor, and a voltage value was measured when the insulator was broken and the center conductor and the outer conductor were short-circuited.
(2) Dynamic cut-through From the top of the outer sheath of the coaxial cable, it is crushed by applying pressure with a round blade, and the load when the center conductor and the outer conductor are short-circuited is measured. The round blade was made of SUS and the tip diameter r was 1 mm.
試験の結果を、表1に示す。なお、表1の数値は、3回ずつの試験結果の平均値である。 The test results are shown in Table 1. In addition, the numerical value of Table 1 is an average value of a test result of every 3 times.
空隙部の空隙率が18%である実施例1の同軸ケーブルでは、耐電圧が平均値で5.6kV、ダイナミックカットスルーの荷重が平均値で27.7Nであった。このように、この実施例1の同軸ケーブルでは、十分な耐電圧及び強度を有することが認められ、信頼性の評価は良好(○)であった。 In the coaxial cable of Example 1 in which the void ratio of the void portion was 18%, the withstand voltage was 5.6 kV on average and the load of dynamic cut-through was 27.7 N on average. Thus, the coaxial cable of Example 1 was found to have sufficient withstand voltage and strength, and the reliability evaluation was good (◯).
空隙部の空隙率が35%である実施例2の同軸ケーブルでは、耐電圧が平均値で4.4kV、ダイナミックカットスルーの荷重が平均値で25.2Nであった。このように、この実施例2の同軸ケーブルにおいても、十分な耐電圧及び強度を有することが認められ、信頼性の評価は良好(○)であった。 In the coaxial cable of Example 2 in which the void ratio of the void portion was 35%, the withstand voltage was an average value of 4.4 kV, and the dynamic cut-through load was an average value of 25.2 N. As described above, the coaxial cable of Example 2 was found to have sufficient withstand voltage and strength, and the evaluation of reliability was good (◯).
空隙部の空隙率が40%である比較例1の同軸ケーブルでは、耐電圧が平均値で2.5kV、ダイナミックカットスルーの荷重が平均値で19.3Nであった。このように、この比較例1の同軸ケーブルでは、耐電圧及び強度のいずれにおいても不足していることが認められ、信頼性の評価は不良(×)であった。 In the coaxial cable of Comparative Example 1 in which the void ratio of the void portion was 40%, the withstand voltage was 2.5 kV on average and the load of dynamic cut-through was 19.3 N on average. Thus, in the coaxial cable of Comparative Example 1, it was recognized that both the withstand voltage and the strength were insufficient, and the reliability evaluation was poor (x).
空隙部の空隙率が0%である比較例2の同軸ケーブルは、静電容量が実施例1と同等である。耐電圧、ダイナミックカットスルーの荷重とも実施例1と同等である。しかし、この比較例2の同軸ケーブルは、中心導体の太さがAWGでワンサイズ小さく、許容電流および導体抵抗の点で実施例1の同軸ケーブルに劣る。
なお、実施例1と同寸法の中心導体を使用して空隙部のない同軸ケーブルを作製するとその外径は0.34mmとなり、外径が1割程度大きくなり、細径化の要求を満たさない。The coaxial cable of Comparative Example 2 in which the void ratio of the void portion is 0% has the same capacitance as that of Example 1. The withstand voltage and the load of dynamic cut-through are the same as in Example 1. However, the coaxial cable of the comparative example 2 is AWG and is one size smaller than the coaxial cable of the first embodiment in terms of allowable current and conductor resistance.
When a coaxial cable without a gap is produced using a central conductor having the same dimensions as in Example 1, the outer diameter is 0.34 mm, the outer diameter is increased by about 10%, and does not satisfy the demand for reducing the diameter. .
上記の実施例ではAWG#40の同軸ケーブルについて評価したが、細径(AWG#42)の同軸ケーブルについて耐電圧試験及びダイナミックカットスルー試験を行った結果、空隙部全体の空隙率が18%および35%の場合は、評価は良好であった。 In the above embodiment, the coaxial cable of AWG # 40 was evaluated. As a result of conducting a withstand voltage test and a dynamic cut-through test on the coaxial cable of small diameter (AWG # 42), the void ratio of the entire void portion was 18%. In the case of 35%, the evaluation was good.
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は2010年12月1日出願の日本特許出願(特願2010−268036)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. This application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2010-268036) filed on Dec. 1, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference.
11:同軸ケーブル、12:中心導体、13:絶縁体、14:空隙部、15:外部導体 11: coaxial cable, 12: central conductor, 13: insulator, 14: gap, 15: outer conductor
Claims (3)
前記中心導体は外径が0.09mm以下であり、
前記絶縁体がフッ素樹脂であり、
静電容量が90〜120pF/mであり、
耐電圧が4.4kV以上であり、
前記空隙部は断面が円形または楕円形状に形成され、6〜8個の前記空隙部が前記絶縁体に均等に配され、ケーブル長さ方向に垂直な断面において全ての空隙部の面積と絶縁体の面積の和に対する空隙部の面積の割合を空隙率とするときに、全部の空隙部を合わせた空隙率を18%以上35%以下としたことを特徴とする同軸ケーブル。 The central conductor is a coaxial cable covered with an insulator having a gap continuous in the longitudinal direction, and an outer conductor is disposed on the outer periphery of the insulator,
The center conductor has an outer diameter of 0.09 mm or less,
The insulator is a fluororesin;
The capacitance is 90-120 pF / m,
Withstand voltage is 4.4 kV or more,
The gap is formed in a circular or elliptical cross section, 6 to 8 gaps are evenly arranged on the insulator, and the area and insulator of all the gaps in the cross section perpendicular to the cable length direction A coaxial cable characterized in that when the ratio of the area of the void portion to the sum of the areas is defined as the void ratio, the void ratio of all the void portions is 18% or more and 35% or less.
前記絶縁体は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から形成されていることを特徴とする同軸ケーブル。 The coaxial cable according to claim 1,
The coaxial cable is characterized in that the insulator is made of a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer.
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