JP6376093B2 - 電線 - Google Patents

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Description

本明細書に開示される技術は、電線に関する。
従来、導体の外周に絶縁体が被覆された被覆電線は、自動車などの車両や、電気・電子機器などの配線に広く用いられている。この電線の導体は、複数本の金属製の素線を撚り合せた構成とされることが一般的である。このように素線を撚り合わせてなる撚り線導体を曲げると、曲げられた部分において内周側と外周側に位置する素線毎に線路長が異なってしまう。そのため、撚り線導体の端末が固定されていない場合には、図8に示すように、電線1の各素線1aの端部の位置が不揃いになる。また、撚り線導体の端末が圧着端子6等によって固定されている場合には、図9に示すように、電線5の曲げられた部分7に膨らみが生じる。そして、これらの形状異常を矯正すると、撚り合せ導体本来の柔軟性が損なわれる。
このような問題を解決するために、特開2014−143217号公報(下記特許文献1)の電線では、電線の撚りピッチや素線径を調整することで、電線の可撓性や、屈曲耐性を向上している。
特開2014−143217号公報
しかしながら、特開2014−143217号公報(上記特許文献1)の構成では、電線の曲げられた部分の形状異常を避けるために、専用の電線を用意する必要があるためコストが高くなる虞がある。
本明細書で開示される電線は、複数本の導体素線が所定の撚りピッチで撚り合わされている電線であって、所定曲率の曲がり形状をなす曲がり部を一部に有する電線において、前記曲がり部の区間長が前記撚りピッチの整数倍の長さとされている。
このような構成の電線によると、全ての導体素線は曲がり部において内周側と外周側とに等しく分布する状態となるから、曲がり部における各導体素線の線路長が等しくなる。そのため、電線の柔軟性を損なうことなく、さらに電線の端末が固定されている場合であっても、曲がり部に膨らみが発生しない。
なお、このような構成、すなわち複数本の導体素線が所定の撚りピッチで撚り合わされている電線であって、所定曲率の曲がり形状をなす曲がり部を一部に有する電線は、前記曲がり部の区間長が前記撚りピッチの整数倍の長さと等しくなるように曲げることで製造することができる。
また、本明細書で開示される電線は、複数本の導体素線が所定の撚りピッチで撚り合わされている電線であって、複数の曲がり部と、各曲がり部の間を直線的につなぐ直線部とを有する電線において、前記各曲がり部の区間長の合計及び前記直線部の区間長の合計が共に前記撚りピッチの整数倍である。
このような構成の電線によると、途中に直線部を含む電線であっても、複数の曲がり部を合計した各導体素線の線路長が等しくなる。また、直線部では、その撚りピッチを維持した状態となっている。そのため、電線の柔軟性を損なうことなく、さらに電線の端末が固定されている場合であっても、曲がり部に膨らみが発生しない。
また、上記のように、複数の曲がり部を有し、前記曲がり部の間に直線部を含む電線を製造する場合には、前記各曲がり部の区間長の合計及び前記直線部の区間長の合計が共に前記撚りピッチの整数倍と等しくなるように曲げればよい。
本明細書に開示される電線の実施の態様として、以下の構成としてもよい。
前記曲がり部を2つ有しており、前記2つの曲がり部の区間長が同じでかつ前記撚りピッチの整数倍の半分である構成としても良い。
2つの曲がり部とその間の直線部とで全体としてコの字型とされた電線であっても、このように構成することで、各導体素線の線路長が等しくなる。
本明細書に開示される電線によれば、いわゆる撚り電線であって曲がり部を有する電線でありながら、電線の端部が不揃いになったり、曲がり部で導体素線が膨らんだ形状になることを防止できる。
各実施形態における曲げられる前の電線の正面図 実施形態1における電線の正面図 電線のピッチと素線の内外周差を表す説明図 実施形態2における電線の概略正面図 実施形態3における電線の概略正面図 実施形態4における電線の概略斜視図 電線のピッチと素線の内外周差を表す説明図 従来における自由端の曲げられた電線の正面図 従来における固定端の曲げられた電線の正面図
<電線について>
図1を参照して各実施形態に用いられる電線Wについて説明する。
電線Wは、複数本の素線導体11を所定の撚りピッチPで撚り合わせることによって形成された芯線13が絶縁被覆15に覆われることで形成されている。ここで、撚りピッチPとは、撚り合せの回転によって、電線Wの軸方向に沿って導体素線11が一回転する間に進む長さを示している。つまり、撚りピッチPとは、導体素線11が360度回転するのに要する電線Wの長手方向の長さを示している。
<実施形態1>
本実施形態の電線W1について、図2及び図3を用いて説明する。本実施形態では、図2に示すように、図1に示された上記電線の1つである電線W1が、曲率半径R1で曲げられた曲がり部20を有している。曲がり部20は、導体素線11が撚りピッチP1で撚り合わされた芯線13が露出している部分に設けられており、点A(曲げの始点)と点B(曲げの終点)とが略90度移動した位置になるように曲げられている。なお、曲率半径R1は、芯線13の中心軸xから曲率中心Oまでの距離である。また、曲げの状態の指標である曲率K1は、曲率半径R1の逆数(K1=1/R1)で定義される。つまり、電線W1は、曲率K1の曲がり形状をなす曲がり部20を有している。
曲がり部20の区間長L1は、図2に示すように、電線W1が曲げられた区間の長さ(点Aから点Bまでの長さ)を示している。より具体的には、区間長L1は、曲がり部20を曲げる前の状態(自然状態)での点Aから点Bまでの長さであって、曲がり部20における中心軸xでの曲がり部20の長さである。なお、中心軸xは、芯線13の径方向の中心位置を通る電線W1の軸方向(長手方向)に延びる軸である。
曲がり部20では、電線W1の導体素線11は、中心軸xよりも外側の部分では曲げのない状態に比べてその経路が長くなり、中心線xよりも内側の部分では曲げのない状態に比べてその経路が短くなる。その結果、中心軸xの外側では導体素線11に不足が生じ、中心軸xの内側では導体素線11に余剰が生まれる。このような各導体素線11の過不足dLによって、各導体素線11の間で内外周差Dが生じる。
各導体素線11は、その長手方向に移動すると撚り合せの回転(撚りピッチP1)に従って中心軸xに対する位置も移動する。曲がり部20における各導体素線11の過不足dLの値は、曲がり部20の始点からの過不足が累計されることで、撚りピッチP1に対して周期性を持つようになっている。その結果、各導体素線11の間での内外周差Dも撚りピッチP1に対して周期性を持つようになっている。
そして、図3に示すように、各導体素線11の内外周差Dは、点Aからの長さがP1/2(撚りピッチの半分の値)の時に最大となり、点Aからの長さが撚りピッチP1の時に0となる。そして、同じ曲率K1で曲げられた電線W1の内外周差Dは、撚りピッチP1に対して周期性を持っているため、点Aからの長さが撚りピッチP1の整数倍の長さの時に、内外周差Dが0となる。つまり、曲がり部20の区間長L1が撚りピッチP1の整数倍の長さの時に、曲がり部20の内外周差Dが0となる。
このように曲がり部20の内外周差Dが0の時には、曲がり部20における各導体素線11の過不足dLも0となっている。つまり、曲がり部20の区間長L1が撚りピッチP1の整数倍の長さの時に、曲がり部20における各導体素線11の線路長が等しくなり、各導体素線11の張力によって線路長が等しい各導体素線11は始点と終点との端部が揃うことになる。また、曲がり部20の区間長L1が撚りピッチP1の整数倍の長さの時に、曲がり部20において全ての導体素線11が内周側と外周側とに等しく分布する状態となる。
このように、曲がり部20の区間長L1が撚りピッチP1の整数倍になるように曲げられていると、電線W1の柔軟性を損なうことなく曲げることができる。さらに曲がり部20の区間長L1が撚りピッチP1の整数倍の長さとなっていれば、電線W1の端末が固定されても、曲がり部20に膨らみが発生しなくなる。
<実施形態2>
次に、曲がり部120の形状が異なる電線W2について、図4を用いて説明する。なお、実施形態1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、各導体素線11は、図面の簡略化のために図示を省略する。
本実施形態では、図4に示すように、図1に示された上記電線の1つである電線W2が、曲率K2の曲がり形状をなす曲がり部120を有している。曲がり部120は、導体素線11が撚りピッチP2で撚り合わされた芯線13が露出している部分に設けられており、始点と終点とが略270度移動した位置になるように曲げられている。
曲がり部120の区間長L2は、実施形態1と同様に、撚りピッチP2の整数倍の長さの時に、曲がり部120の内外周差Dが0となる。つまり、曲がり部120の区間長L2が撚りピッチP2の整数倍の長さの時に、曲がり部120における各導体素線11の線路長が等しくなり、曲がり部120において全ての導体素線11が内周側と外周側とに等しく分布する状態となる。
このように、曲がり部120の区間長L2が撚りピッチP2の整数倍になるように曲げられていると、電線W2の柔軟性を損なうことなく曲げることができる。さらに曲がり部120の区間長L2が撚りピッチP2の整数倍の長さとなっていれば、電線W2の端末が固定されても、曲がり部120に膨らみが発生しなくなる。
<実施形態3>
次に、曲がり部220の形状が異なる電線W3について、図5を用いて説明する。なお、実施形態1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、各導体素線11は、図面の簡略化のために図示を省略する。
本実施形態では、図5に示すように、図1に示された上記電線の1つである電線W3が、曲率K3の曲がり形状をなす曲がり部220を2つ有しており、各曲がり部220の間を直線的につなぐ直線部230を有している。曲がり部220及び直線部230は、導体素線11が撚りピッチP3で撚り合わされた芯線13が露出している部分に設けられている。各曲がり部220がそれぞれその曲げの始点と曲げの終点とが略90度移動した位置になるように同一の曲率K3で曲げられている。そして、各曲がり部220の間に直線部230が設けられ、各曲がり部220及び直線部230は、共に同一平面上に位置するため、電線W3は全体としてコの字型に屈曲している。
2つの曲がり部220のうち、一方の曲がり部220Aの区間長L3Aは、撚りピッチP3の1/2の長さとなっており、他方の曲がり部220Bの区間長L3Bも撚りピッチP3の1/2の長さとなっている。また、直線部230の区間長L3Cは、撚りピッチP3の整数倍の長さとなっている。図3で示したように、各導体素線11の内外周差Dは、曲がり始点からの長さが撚りピッチPの半分の値の時に最大となっていることから、電線W3においても、撚りピッチP3の1/2の長さの時には、内外周差Dは最大となる。
一方の曲がり部220Aの区間長L3Aは、撚りピッチP3の1/2となっていることから、一方の曲がり部220Aの曲げの終点での内外周差Dは、最大となっている。そして、内外周差D及び各導体素線11で生じた過不足dLは、直線部230の区間長L3Cが撚りピッチP3の整数倍となっていることから、直線部230においてもずれが生じず維持される。このように、直線部230では、一方の曲がり部220Aで生じた導体素線11の過不足dL及び内外周差Dを維持した状態で、他方の曲がり部220Bの曲げの始点に至る。
そして、他方の曲がり部220Bの区間長L3Bは、撚りピッチP3の1/2となっており、区間長L3A、L3Bの合計が撚りピッチP3の整数倍の長さとなっている。また、各曲がり部220は同じ曲率K3で曲げられており、同じ長さで生じる各導体素線11の過不足dL及び内外周差Dが等しくなる。そのため、他方の曲がり部220Bで生じた導体素線11の過不足dL及び内外周差Dが直線部230で維持された導体素線11の過不足dL及び内外周差Dと打ち消し合って、他方の曲がり部220Bの終点での内外周差Dは、0となる。
つまり、複数の曲がり部220A、220Bの区間長L3A、L3Bの合計が撚りピッチP3の整数倍の長さの時に、各曲がり部220を合計した場合の各導体素線11の線路長が等しくなる。また、直線部230の区間長L3Cを撚りピッチP3の整数倍の長さとすることで、一方の曲がり部220Aによって発生した導体素線11の過不足dL及び内外周差Dを維持した状態で他方の曲がり部220Bの曲げの始点に至るようになっている。
以上、実施形態3によれば、電線W3は、複数本の導体素線11が所定の撚りピッチP3で撚り合わされている電線W3であって、所定曲率K3の曲がり形状をなす複数の曲がり部220と、各曲がり部220の間を直線的に繋ぐ直線部230を有する電線W3において、各曲がり部220の区間長L3A、L3Bの合計及び直線部230の区間長の合計がともに撚りピッチP3の整数倍の長さとされている。
このように、曲がり部220間に直線部230を含む電線W3であっても、電線W3の柔軟性を損なうことなく曲げることができる。さらに電線W3の端末が固定されても、曲がり部220に膨らみが発生しなくなる。
<実施形態4>
次に、曲がり部320の形状が異なる電線W4について、図6及び図7を用いて説明する。なお、実施形態1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、各導体素線11は、図面の簡略化のために図示を省略する。
本実施形態では、図6に示すように、図1に示された上記電線の1つである電線W4が、曲率K4の曲がり形状をなす曲がり部320を2つ有しており、各曲がり部320の間を直線的につなぐ直線部330を有している。曲がり部320及び直線部330は、導体素線11が撚りピッチP4で撚り合わされた芯線13が露出している部分に設けられている。
各曲がり部320がその曲げの始点S、Uと曲げの終点T、Vとが略90度移動した位置になるように曲率K4で曲げられている。そして、各曲がり部320の間に直線部330が設けられている。また、曲がり部320が設けられている部分(始点S)より前は、直線的になっている前端部340であり、曲がり部320が設けられている部分(終点V)より後の部分は、直線的になっている後端部350である。全体として、前端部340と後端部350ねじれの位置になるように電線W4は3次元的に曲げられている。
前端部340の中心軸と直線部330の中心軸によって定義づけられる仮想平面X上に、一方の曲がり部320Aの中心軸が配されている。また、直線部330の中心軸と後端部350の中心軸によって定義づけられる仮想平面Y上に、他方の曲がり部320Bの中心軸が配されている。そして、仮想平面Xと仮想平面Yとは、直交している。
一方の曲がり部320Aの区間長L4Aは、撚りピッチP4の1/2の長さとなっており、他方の曲がり部320Bの区間長L4Bも撚りピッチP3の1/2の長さとなっている。つまり、区間長L4A、L4Bの合計が撚りピッチP4の整数倍の長さとなっている。また、直線部330の区間長L4Cは、撚りピッチP4の1/4の長さとなっている。
ここで、図6及び図7に示すように、電線W4では、曲げの終点V(他方の曲がり部320Bと後端部350の境界位置)での内外周差Dは0となっている。なお、図7では、仮想平面X上に中心軸がありかつ曲率K4で曲げられた電線と仮想平面Y上に中心軸がありかつ曲率K4曲げられた電線について曲げの始点Sからの長さと内外周差Dとの関係が破線で描かれている。仮想平面Xと仮想平面Yとは直交しており、同じ曲率K4で曲げられていることから、その曲げによる内外周差Dとの関係等も長さ方向に平行移動している。また、電線W4の曲げの始点Sからの長さと内外周差Dとの関係が太実線で描かれている。
仮想平面X上での一方の曲がり部320Aの区間長L4Aは、撚りピッチP4の1/2の長さ(P4/2)となっており、一方の曲がり部320Aの終点Tでの内外周差Dは最大となっている。そして、仮想平面Xと直交する仮想平面Y上にその中心軸が配された他方の曲がり部320Bの始点Uでの内外周差Dが一方の曲がり部320Aの終点Tでの内外周差Dと等しくなるようにする。つまり、他方の曲がり部320Bの始点Uでの内外周差Dが最大となるようにする。
このように、他方の曲がり部320Bの始点Uでの内外周差Dが一方の曲がり部320Aの終点Tでの内外周差Dと等しくなる場合について説明する。仮想平面Y上に中心軸がある電線では、内外周差Dが最大となるのは、曲げの始点Sからの長さが撚りピッチP4の3/4の長さ(3P4/4)となる位置である。そのため、曲げの始点Sからの長さが撚りピッチP4の3/4の長さ(3P4/4)となる位置が他方の曲がり部320Bの始点Uになれば、他方の曲がり部320Bの始点Uでの内外周差Dが一方の曲がり部320Aの終点Tでの内外周差Dと等しくなる。
このような他方の曲がり部320Bの始点Uにするための直線部330の区間長L4Cについて説明する。一方の曲がり部320Aの終点Tは、曲げの始点Sからの長さが撚りピッチP4の1/2の長さ(P4/2)となる位置である。そして、他方の曲がり部320Bの始点Uは、曲げの始点Sからの長さが撚りピッチP4の3/4の長さ(3P4/4)となる位置である。したがって直線部330の区間長L4Cは、その差分とすればよく、具体的には、撚りピッチP4の1/4の長さとなる。
また、曲がり部320A、320Bの区間長L4A、L4Bの合計が撚りピッチP4の整数倍の長さとなっており、各曲がり部320は同じ曲率K4によって曲げられている。そのため、他方の曲がり部320Bの始点Uでの内外周差Dが一方の曲がり部320Aの終点Tでの内外周差Dと等しくなると、実施形態3と同様に、一方の曲がり部320Aで生じた内外周差D及び各導体素線11の過不足dLが他方の曲がり部220で生じた内外周差D及び各導体素線11の過不足dLと打ち消し合うことになる。
つまり、2つの曲がり部320A、320Bの区間長L4A、L4Bの合計が撚りピッチP4の整数倍の長さの時に、各曲がり部320を合計した場合の各導体素線11の線路長が等しくなる。また、曲がり部320A、320Bが配された仮想平面X、Yが互いに直交し、かつ直線部330の区間長L4Cを撚りピッチP4の1/4の整数倍の長さとすることで、一方の曲がり部320Aによって発生した導体素線11の過不足dL及び内外周差Dを維持した状態で、他方の曲がり部320Bの始点Uに至るようになっている。
以上、実施形態4によれば、電線W4は、複数本の導体素線11が所定の撚りピッチP4で撚り合わされている電線W4であって、所定曲率K4の曲がり形状をなす2つの曲がり部320と、各曲がり部320の間を直線的に繋ぐ直線部330を有する電線W4において、各曲がり部320A、320Bの中心軸が配される仮想平面X、Yが直交し、各曲がり部320の区間長L3A、L3Bの合計が撚りピッチP3の整数倍の長さとされ、直線部330の区間長L4Cを撚りピッチP4の1/4の整数倍の長さとする。
このように、3次元的に曲げられかつ曲がり部320間に直線部330を含む電線W4であっても、電線W4の柔軟性を損なうことなく曲げることができる。さらに電線W4の端末が固定されても、曲がり部320に膨らみが発生しなくなる。
複数本の導体素線11が所定の撚りピッチP4で撚り合わされている電線W4の曲げ方法であって、電線W4は、2つの曲がり部320と各曲がり部320の間を直線的に繋ぐ直線部330とを有しており、直線部330の区間長が撚りピッチP4の1/4の整数倍となっている一方、2つの曲がり部320A、320Bは同じ曲率K4で曲げられかつその中心軸が直交する仮想平面X、Y上にそれぞれ配されており、この2つの曲がり部320の区間長L4A、L4Bの合計が撚りピッチP3の整数倍となるように曲げられる。
<他の実施形態>
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
(1)上記実施形態1〜4では、曲がり部20、120、220、320は、絶縁被覆15が剥ぎ取られ芯線13が露出する位置に設けられていたが、絶縁被覆15に覆われていても良い。
(2)上記実施形態1では、曲がり部20は略90度に曲げられていたが、異なる角度で曲げられていても良い。
(3)上記実施形態3では、電線W3は、曲がり部220を2つ有していたが、3つ以上有していても良い。
(4)上記実施形態3、4では、各曲がり部220、320は略90度に曲げられていたが、それぞれが異なる角度で曲げられていても良い。例えば、一方が45度で他方が135度で曲げられていても良い。また、曲がり部の区間長も異なる値になっていても良い。
11…導体素線
13…芯線
15…被覆電線
20、120、220(A、B)、320(A、B)…曲がり部
230、330…直線部
340…前端部
350…後端部
W、W1、W2、W3、W4…電線
L、L1、L2、L3A、L3B、L3C、L4A、L4B、L4C…区間長
P、P1、P2、P3、P4…撚りピッチ
R1…曲率半径
K1、K2、K3、K4…曲率
dL…過不足
D…内外周差
X、Y…仮想平面

Claims (3)

  1. 複数本の導体素線が所定の撚りピッチで撚り合わされている電線であって、所定曲率の曲がり形状をなす曲がり部を一部に有する電線において、
    前記曲がり部の区間長が前記撚りピッチの整数倍の長さとされている電線。
  2. 複数本の導体素線が所定の撚りピッチで撚り合わされている電線であって、複数の曲がり部と、各曲がり部の間を直線的につなぐ直線部とを有する電線において、
    前記各曲がり部の区間長の合計及び前記直線部の区間長の合計が共に前記撚りピッチの整数倍である電線。
  3. 前記曲がり部を2つ有しており、
    前記2つの曲がり部の区間長が同じでかつ前記撚りピッチの整数倍の半分である請求項2に記載の電線。
JP2015186995A 2015-09-24 2015-09-24 電線 Active JP6376093B2 (ja)

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