JP7060081B2 - 電線導体、被覆電線、ワイヤーハーネス、および電線導体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電線導体、被覆電線、ワイヤーハーネス、および電線導体の製造方法に関し、さらに詳しくは、複数の素線が撚り合わせられた撚線を変形させた電線導体と、そのような電線導体を備える被覆電線およびワイヤーハーネス、そのような電線導体の製造方法に関するものである。

近年、自動車の高性能化が進み、自動車内に設置される電線や部品の数が増加している。一方で、電気自動車等においては、大電流化により、用いられる電線の径が太くなってきている。

また、電線の軽量化等の観点からアルミニウムやアルミニウム合金を電線導体として用いる場合も多くなっているが、アルミニウムやアルミニウム合金の導電率は、銅や銅合金の導電率に比べて小さいことから、アルミニウムやアルミニウム合金を電線導体として用いた電線では、必要な電気伝導性を確保するために、銅や銅合金を用いる場合よりも導体断面積を大きくする必要があり、電線導体、およびその電線導体の外周に絶縁体を設けた被覆電線の外径が大きくなってしまう。

上記のように電線や部品の増加、電線径の増大などにより、個々の電線を配策可能なスペースが減少してきており、導体断面積を確保しつつ、電線またはワイヤーハーネスを効率よく配策することが求められる。ワイヤーハーネスを構成する電線は、断面円形状のものが一般的であるが、断面円形状の電線を束ね、あるは配列しようとすると、無駄なスペースが多く発生してしまう。

ワイヤーハーネスとしては、電磁シールドや異物との干渉を防ぐなどの目的から、複数の電線をパイプ等で束ねて用いる場合がある。このとき、パイプ内での無駄なスペースを削減する目的から、例えば特許文献１では、単芯導体からなる電線導体の断面を半円形状とすることが記載されている。

特開２０１６－０５４０３０号公報

効率的に電線を配策するには、電線を柔軟に曲げ、限られたスペースに沿わせるように配策することが好ましい。しかしながら、特許文献１のように、単芯導体からなる電線導体の場合、個々の電線の柔軟性に劣り、配策の自由度が低い。特に導体断面積の大きな電線では配策性に課題があった。

特許文献１と同様の電線導体を、複数の素線からなる撚線を用いて構成すれば、柔軟性を改善することができる。従来、このような電線導体を作成する場合、例えば圧縮ダイス等を用いて、電線導体を軸線方向に引張るように力を印加する引抜加工のような加工法が用いられてきた。しかし、このような加工法においては、外周の素線に負荷が集中しやすく、外周部に鋭い突起構造（バリ）等が形成されやすいなどの課題があり、特に導体断面積の大きな電線導体、あるいは撚線を構成する素線の多い電線導体には適用が困難であった。

本発明は、上記問題に鑑み、省スペース性、柔軟性に優れ、かつ特定の素線に負荷が集中しにくい電線導体と、その電線導体を備える被覆電線およびワイヤーハーネスを提供することを課題とする。

本発明に係る電線導体は、複数の素線を撚り合わせた撚線からなり、前記撚線の軸方向に交差する断面が、１つの辺または頂点で互いに接する２つの辺と、前記辺の端部をつなぐ外に凸の曲線と、を有する扇形部を有し、前記扇形部の軸方向に交差する断面における前記素線の円形からの変形率が、前記扇形部の外周に面する外周部において、前記扇形部の中央部よりも小さいことを要旨とする。

前記扇形部の軸方向に交差する断面における前記素線の円形からの変形率が、前記扇形部の外周に面する外周部において、前記扇形部の中央部の変形率の７５％以下であることが好ましい。

前記扇形部の軸方向に交差する断面における前記素線の円形からの変形率が、前記扇形部の外周に面する外周部において、１５％以下であることが好ましい。

前記扇形部の軸方向に交差する断面において、前記素線に占められていない空隙の割合である空隙率が、１５％以上であることが好ましい。

前記扇形部の軸方向に交差する断面において、前記素線を１本以上収容可能な連続した空隙を有することが好ましい。

前記撚線を構成する素線が、５０本以上であることが好ましい。

前記電線導体を構成する素線の少なくとも一部が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることが好ましい。

本発明に係る被覆電線は、上記の電線導体と、電線導体の外周を被覆する絶縁体と、を有することを要旨とする。

本発明に係るワイヤーハーネスは、上記の被覆電線を含んでなることを要旨とする。

ワイヤーハーネスは、上記の被覆電線を複数含んでなり、複数の前記被覆電線が、前記絶縁体を介して、前記扇形部の辺を相互に対向させて配置されていることが好ましい。

複数の前記被覆電線の間に、放熱シートが介在されていることが好ましい。

本発明に係る電線導体の製造方法は、素線を撚り合わせた原料撚線に対して、該原料撚線の軸線方向に交差し、相互に対向する第一の方向および第二の方向からローラを用いて加圧する圧縮工程を行うことにより、上記の電線導体を製造することを要旨とする。

少なくとも１つの前記ローラは、少なくとも一部において前記原料撚線に接触する溝部を周方向に有し、前記ローラは、前記溝部の端部において他方のローラと接触しており、前記溝部の端部は、前記原料撚線を構成する素線を前記ローラ間に挟み込まないための切欠きが設けられていることが好ましい。

本発明に係る電線導体は、単芯導体ではなく、複数の素線を撚り合わせた撚線よりなっていることから、高い柔軟性を有している。特に、撚線が、複数の素線を一括して撚りあげてなる集合撚りの撚線であると、電線形状を変形させる際に、素線同士が交差しにくく、素線に過度な負荷がかかることを防げるとともに、柔軟性にも優れる。

また、本発明に係る電線導体は、扇形部の外周部の素線の円形からの変形率が、中央部の素線の円形からの変形率に比べて小さい。すなわち、電線形状を変形させる際に、外周部の素線にかかる負荷が、中央部の素線にかかる負荷よりも小さい。これにより、外周部の素線に負荷が集中し、外周部に断線または鋭い突起等の凹凸構造（バリ）が形成されることを防ぎつつ、電線導体を十分に変形、圧縮することができる。

さらに、本発明に係る電線導体は、電線導体の軸線方向に交差する断面が、１つの辺または頂点で互いに接する２つの辺と、前記辺の端部をつなぐ外に凸の曲線と、を有する扇形であるから、該電線導体からなる複数の被覆電線を束ねて使用する場合、複数の被覆電線を隙間なく配策することができ、省スペース性に優れる。扇形部の中心角は特に限定されない。なお、中心角が１８０度である場合、辺が１つである半円形となる。

扇形部の外周部の素線の円形からの変形率は、中央部の素線の円形からの変形率の７５％以下であることが好ましい。より好ましくは７０％以下、さらに好ましくは５０％以下である。扇形部の外周部の素線の円形からの変形率が、中央部の素線の円形からの変形率の７５％以下であると、外周部の素線に負荷が集中し、外周部に断線または鋭い突起等の凹凸構造が形成されることを防ぎつつ、電線導体を十分に変形、圧縮する効果が得られる。

また、扇形部の外周部の素線の円形からの変形率は、１５％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。扇形部の外周部の素線の円形からの変形率が、１５％以下であると、外周部の素線に負荷が集中し、外周部に断線または鋭い突起等の凹凸構造が形成されることを防ぐ効果が特に高く得られる。

扇形部の断面において、素線に占められていない空隙の割合である空隙率が、１５％以上であると、特に高い柔軟性を保ちやすく、配策の自由度に優れる。

扇形部の断面において、素線を１本以上収容可能な連続した空隙を有すると、そのような空隙への素線の移動を利用して、電線導体が柔軟に曲がることができ、電線導体の柔軟性を高く保つ効果に特に優れる。

撚線を構成する素線が、５０本以上であると、各素線を大きく変形させなくても、素線の相対配置の変更によって、撚線を断面扇形に成形しやすい。よって、電線導体において、省スペース性と柔軟性を両立しやすく、また、素線の断線等を防ぐことができる。

本発明に係る被覆電線は、上記の電線導体を有することにより、省スペース性に優れ、高い柔軟性を有している。さらに、扇形状に成形することにより、電線導体表面の凹凸が抑えられ、絶縁体の厚さを薄くすることができ、省スペース性に優れる。

本発明に係るワイヤーハーネスは、上記の被覆電線を有することにより、省スペース性に優れ、高い柔軟性を有している。複数の被覆電線を束ねた場合に、扇形部の辺部を相互に対向させて配置されることにより、複数の被覆電線を組み合わせた断面が辺部をつなぐ曲線部が連なった略円形状となり、パイプ等に収まりやすく、省スペース性に特に優れる。

本発明に係るワイヤーハーネスは、電線間の距離が近くなることにより、対向する扇形部の辺部では、外側に解放された曲線部等に比べ、熱を放出しにくくなる。しかし、辺部に放熱シートを介在させることにより、複数の被覆電線をパイプ等で束ねて配置しても、通電時の発熱の影響を抑制することができる。このとき、例えば、アルミのような高熱伝導のパイプ等によって被覆電線を束ねると、扇形状の辺部と曲線部の双方から効率的に放熱することができる。

本発明に係る電線導体の製造方法によれば、原料撚線の軸方向に交差する２方向から力を印加することにより、例えば、従来の引き抜き加工に比べ、外周部の素線に負荷が集中することを抑制でき、外周部の素線の変形率を小さくしつつ、電線導体を変形することができる。これにより、外周部の素線にのみ大きな力が加わることによる断線やバリの形成を防止しつつ、電線導体を扇形状に成形することができ、省スペース性に優れる電線導体を提供できる。

少なくとも１つのローラは、その少なくとも一部において原料撚線に接触する溝部を周方向に有しており、該溝部の端部に、原料撚線を構成する素線を挟み込まないための切欠きが設けられていると、対向するローラの溝部によって形成される間隙に、素線を収容できる逃がし部ができる。逃がし部は、原料撚線を構成する素線がローラ間に挟み込まれにくくし、素線の挟み込みによる断線やバリの形成を防止できる。

本発明の第一の実施形態に係る電線導体を示す斜視図である。 上記電線導体の断面図である。 電線導体を圧縮していない従来の被覆電線の断面図である。 （ａ）は本発明に係る被覆電線をパイプ内に配置した際の断面図であり、（ｂ）は従来の被覆電線をパイプ内に配置した際の断面図である。なお、本図においては、素線は省略している。 原料撚線の圧縮を説明する断面図である。 （ａ）は電線導体を変形させるローラの斜視図であり、（ｂ）はローラと電線導体が接する部位の拡大図である。 被覆電線の断面を撮影した写真であり、（ａ）は圧縮前の原料撚線、（ｂ）は低い圧力で圧縮した試料１、（ｃ）は高い圧力で圧縮した試料２を示している。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、本明細書において、円形、扇形または辺、直線、円弧等の形状は、幾何学的な意味に限定するものではなく、材料や製造工程等に起因するずれを含むものとし、円形、扇形または辺、直線、円弧等と認識できる程度のものであればよい。

図１に、本発明の一実施形態にかかる電線導体１０の外観を斜視図にて示す。また、図２に、電線導体１０の軸線方向（長手方向）に直交する断面を示す。これらの図においては、分かりやすいように、電線導体１０を構成する素線１の本数を少なくして示している。

［電線導体］
電線導体１０は、複数の素線１を相互に撚り合わせた撚線として構成されている。そして電線導体１０は、軸線方向に沿った少なくとも一部において、１つの辺または頂点で互いに接する２つの辺と、その辺の端部をつなぐ外に凸の曲線と、を有する断面扇形状を有している。なお、辺が１つである場合は、半円形状となる。本実施形態においては、断線導体１０の全域が断面扇形状となったものを示す。

本実施形態にかかる電線導体１０においては、軸線方向に直交する断面の中で、電線導体１０の外周に面する外周部において、外周部の内側に位置する中央部よりも、素線１の変形率が小さくなっている。図１，２に、そのような素線１の変形率の分布を模式的に示している。

ここで、素線１の変形率は、ある素線１が円形からどれだけ逸脱した断面を有しているかを示す指標である。実際に電線導体１０に含まれる素線１について、断面を横切る最長の直線の長さを長径Ａとし、その素線１の断面積と同じ面積を有する円の直径を円直径Ｒとすると、素線１の変形率Ｄを、以下のように表すことができる。
Ｄ＝（Ａ－Ｒ）／Ｒ×１００％ （１）
円直径Ｒは、実際の素線１の断面積を計測して算出してもよいし、変形を受ける前の素線１の径が分かっている場合や、同一の電線導体１０に、素線１が変形されていない部位が共存する場合には、それら変形を受けていない素線１の径を円直径Ｒとして採用してもよい。また、外周部の素線１として、電線導体１０の最外周に配置された素線１のみを採用し、中央部の素線１として、導体の中心に配置された素線１のみを採用してもよいが、素線１の変形におけるばらつき等の影響を低減する観点から、ある程度の面積にわたる領域に含まれる複数の素線１に対する平均値として、変形率を見積もることが好ましい。

外周部の素線１の変形率が、中央部の素線１の変形率よりも小さくなっていると、外周部の素線１に負荷が集中し、外周部に断線または鋭い突起等の凹凸構造（バリ）が形成されることを防ぎつつ、電線導体を十分に変形、圧縮することができる。特に断面が略円形状の従来一般の電線導体を圧縮等によって変形させて本実施形態にかかる電線導体１０を製造する場合には、圧縮するために印加する力による、外周部の素線１への負荷の集中を抑制することができる。

外周部の素線の変形率は、中央部の素線の変形率の７５％以下であることが好ましい。より好ましくは７０％以下、さらに好ましくは５０％以下、特に好ましくは２０％以下である。扇形部の外周部の素線の変形率が、中央部の素線の変形率の７５％以下であると、外周部の素線に負荷が集中し、外周部に断線または鋭い突起等の凹凸構造が形成されることを防ぎつつ、電線導体を十分に変形、圧縮する効果が得られる。

また、扇形部の外周部の素線の円形からの変形率は、１５％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。扇形部の外周部の素線の変形率が、１５％以下であると、外周部の素線に負荷が集中し、外周部に断線または鋭い突起等の凹凸構造が形成されることを防ぐ効果が特に高く得られる。

外周部は、扇形状の辺部と、曲線部と、辺部と曲線部とが接する角部と、辺部と辺部とが接する頂点部との４箇所に分類することができる。これら４箇所の変形率の大きさは、概ね、辺部＞曲線部＞角部＞頂点部の順となる傾向がある。

電線導体１０の断面における扇形状の中心角は、特に限定されない。なお、中心角が１８０度である場合、辺が１つである半円形状となる。中心角は、配策される形態によって適宜決定すればよく、例えば、同じ太さの電線を３本まとめて配策する場合は、すべての電線の中心角を１２０度程度とすればよいし、太さの異なる電線を複数本まとめて配策する場合等には、それぞれ太さに応じて中心角を変えてもよい。

本実施形態にかかる電線導体１０は、複数の素線１が撚り合わせられた撚線よりなっている。そのため、電線導体１０は、同じ導体断面積の単芯導体に比べ、高い柔軟性を有する。

撚線には、中心素線の周りに複数の素線を層状に、かつ同心状に撚り合わせた同心撚りと、複数の素線を一括に撚り合わせた集合撚りと、予め撚り合わせた複数の撚線同士をさらに撚り合わせた複合撚りとがある。後に詳しく説明するが、本実施形態にかかる電線導体１０は、断面略円形状の原料撚線１０’を圧縮して変形させることにより製造することができる。原料撚線１０’は、集合撚りまたは同心撚りの撚線であることが好ましく、集合撚りの撚線であることがより好ましい。集合撚りまたは同心撚りの撚線は、原料撚線１０’を変形させる際に、素線１同士が交差しにくく、一部の素線に負荷が集中し難い。中でも集合撚りの撚線は、構成する素線１の数が多くなったとしても、撚り合わせ構造が複雑にならず、生産性に優れる。

電線導体１０を構成する素線１は、金属材料をはじめとし、いかなる導電性材料よりなってもよい。素線１を構成する代表的な材料として、銅および銅合金、そしてアルミニウムおよびアルミニウム合金を挙げることができる。これらの金属材料は、撚線を構成した際に変形によって、所望の形状を形成しやすく、また、一旦形成した形状を強固に維持しやすいという点において、本実施形態にかかる電線導体１０を構成するのに好適である。電線導体１０の軽量化やコスト等の観点、圧縮によって導体径を縮小することの意義の大きさの観点等から、アルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましい。電線導体１０を構成する素線１としては、全て同じ材料よりなるものを用いても、異なる材料よりなる複数種の素線１を混合して用いてもよい。電線導体１０が、異なる材料よりなる複数種の素線１より構成されている場合、外周部と中央部の変形率は、同じ材料よりなる素線１同士、あるいは複数種の素線１の変形率の平均値で比較されることが好ましい。

電線導体１０を構成する素線１の本数は、所望される導電率等に応じて任意に選択すればよいが、素線１の本数の好ましい範囲としては５０本以上を例示することができる。撚線を構成する素線１の数が多いと柔軟性に優れる。特に素線１が５０本以上であると、各素線を大きく変形させなくても、素線の相対配置の変更によって、大きな空隙を素線間に残しながら、撚線を断面扇形に成形しやすく、特に外周部の素線１に過度な負荷がかかることを防ぐことができる。

電線導体１０の導体断面積は、所望される抵抗値等に応じて任意に選択すればよいが、電線導体１０の導体断面積の好ましい範囲としては、３ｍｍ^２以上を例示できる。より好ましくは、５０ｍｍ^２以上である。導体断面積が３ｍｍ^２以上であると、電線導体１０を断面扇形とすることによる省スペース化の効果が大きい。また、これらの場合に、電線導体１０を構成する素線１の好適な径として、０．３～１．０ｍｍを例示することができる。

本実施形態にかかる電線導体１０において、電線導体１０全体の外形として、断面が扇形状になっていれば、電線導体１０を構成する各素線１の断面形状はどのようなものであってもよい。一般的な金属素線は、略円形の断面を有しており、本実施形態においても、そのような素線１を適用することができる。電線導体１０の少なくとも一部の素線１は、扇形状に成形する際に変形されず、略円形の状態で残っていてもよい。本実施形態にかかる電線導体１０は、特に、外周部に変形されていない素線１が残りやすい。

電線導体１０は、断面において、素線１に占められていない空隙の割合である空隙率が１５％以上確保されるようにしておくと、素線１の間の空隙を利用して、素線１が多様な相対配置を取りうるため、各素線１の形状自体を大きく変形させなくても、素線１の相対配置を利用して、電線導体１０の断面を、所望の形状に成形しやすくなる。空隙率の上限は特に限定しないが、扇形状に成形しやすく、形成された扇形状を維持しやすいなどの観点から３０％以下であることが好ましい。上記空隙率は、大小さまざまな形状の空隙の合計の面積が、電線導体１０の断面において占める面積の割合であり、それら空隙の合計の面積が、電線導体１０の断面において所定の範囲内であると、電線導体１０の柔軟性が高められるが、それに加えて、ある程度の大きさを有する空隙が、連続した領域として存在していることが、電線導体１０の柔軟性の向上に有効である。具体的には、電線導体１０の断面に、素線１を１本以上、さらには２本以上収容可能な連続した空隙を有することが好ましい。素線１がそのような大きな空隙に移動することにより、電線の柔軟な曲げが補助されるからである。ここで、空隙に収容可能かどうかを判定する素線１としては、着目する空隙を取り囲んでいる素線１、あるいは、電線導体１０を構成する任意の素線１と同じ断面積を有する断面円形の素線を想定して用いればよい。

一般に、圧縮加工を施していない場合、特に撚線１０’を構成する素線１の数が少ない撚線１０’では、図３に示すように、撚線の外周に凹凸が生じる。この撚線を絶縁体２０で被覆する場合、絶縁体２０が最も薄い部分であっても耐摩耗性等の特性を満足できるように、絶縁体２０の厚さを十分に確保する必要がある。圧縮工程により、電線導体１０を扇形状に成形することにより、撚線の外周の凹凸を低減することができ、全周に諸特性を満足できる厚さの絶縁体２０を均等な厚さで形成することで、全周における平均としての絶縁体２０の厚さを薄くすることができ、省スペース性に優れる。

以上のように、本実施形態にかかる電線導体１０は、省スペース性と柔軟性を両立し、高い配策の自由度を有するものとなっている。例えば、自動車において、近年の高機能化により、設置される電線や部品の数が増加している。また、電気自動車等において、大電流化が進み、個々の電線径も太くなっている。これにより、個々の電線を配策可能なスペースが減少してきている。本発明にかかる電線導体１０を用いれば、省スペース性と柔軟性に優れることから、小さなスペースを有効に利用して、電線の配策を行うことができる。多数の電線を集積させる場合や、導体断面積の大きい電線を用いる場合に、特にその効果が大きくなる。

［電線導体の成形］
本実施形態にかかる電線導体１０は、その製法は特に限定されるものではないが、例えば、図５に示すように、複数の素線１を撚り合わせた原料撚線１０’を、圧縮することで、成形することができる。この際、原料撚線１０’の軸線方向に直交し、相互に対向する第一方向と第二方向から、力Ｆ１，Ｆ２を印加する。必要であれば、加えてさらに、第一方向および第二方向と交差し、相互に対向する第三方向および第四方向から、力Ｆ３，Ｆ４を原料撚線１０’に印加してもよい。少なくとも対向する２方向から力を印加することで、効率よく原料撚線１０’を変形することができる。また、異なる複数の方向から、複数回に分けて力を印加することで、原料撚線１０’の外周部の素線１に圧力が偏ることを防ぎ、外周部の素線１が断線またはバリを形成することなく、変形された電線導体１０を成形することができる。

原料撚線１０’への力の印加は、例えば、図６に示すように、ローラ６０を対向して設け、それらローラ６０の間に原料撚線１０’を通すことで行えばよい。ローラ６０を用いた場合、対向する一対のローラ６０が互いに逆方向に回転し、ローラ６０の回転により原料撚線１０’を送り出しながら、原料撚線１０’に力を印加することができる。このとき、原料撚線１０’には、ダイスを用いて圧縮した場合のような軸線方向に引張る力を印加することなく、径方向外側から内側へ向けて力を印加することができる。さらに、原料撚線１０’の搬送方向手前側では、ローラ間が大きく開いているため、大きな力は印加されず、２つのローラ６０の接点に向かって印加される力が漸次増大していく。これにより、印加された力は原料撚線１０’の全体にいきわたり、外周部に負荷が集中することを防ぐことができる。また、ローラ６０を用いると、長尺状の原料撚線１０’を送り出しながら、連続的に処理でき、生産性に優れる。

ローラ６０は、その周方向に溝部６１を有し、溝部６１は少なくともその一部において、原料撚線１０’と接触する。ローラ６０によって圧縮された電線導体１０の断面形状は、原料撚線１０’と接触する溝部６１の形状を反映する。例えば、図６の（ｂ）に示すように、一対のローラのうち、一方のローラ６０ａに円弧状の溝部を設け、他方のローラ６０ｂにＶ字状の溝部を設けることで断面扇形状の電線導体１０を得ることができる。

溝部６１は、その端部においてローラ６０が相互に対向する部位に、素線１をローラ間に挟み込まないための切欠き６２が設けられていることが好ましい。具体的には、図６の（ｂ）に示すように、ローラ６０の軸方向に、原料撚線１０’から離れるように傾斜するような構造を例示することができる。原料撚線１０’を圧縮する際、構成する素線１の一部が、ローラ間に挟み込まれると突起状に鋭く変形したバリが形成されたり、挟み込まれた素線１が断線したりする場合があるが、溝部６１の端部に切欠き６２が設けられていると、対向するローラ６０の溝部６１が形成する間隙が、素線１を挟み込まないように収容する逃がし部６３を形成し、素線１が挟み込まれにくくなる。これにより、挟み込みによるバリの発生や断線を防止できる。

以上のように、原料撚線１０’の軸線方向に直交し、相互に対向する第一方向と第二方向から、ローラを用いて力Ｆ１，Ｆ２を印加することにより、外周部の変形率が、中央部の変形率よりも小さい電線導体１０を製造することができる。従来、断面略円形状の撚線からなる電線導体を変形させる場合、圧縮ダイス等を用いて、電線導体を軸線方向に引張るように力を印加する引抜加工のような加工法が用いられてきたが、このような加工法においては、外周部の素線に負荷が集中しやすく、外周部の素線の変形率が大きくなる傾向があった。これにより、特に導体断面積の大きな電線導体、あるいは撚線を構成する素線の多い電線導体を変形させる場合、大きな引抜力が必要となり、バリや断線が発生しやすく、製造が困難であった。本実施形態にかかる製造方法は、従来製造が困難であった大断面積、あるいは撚線を構成する素線の多い場合に特に適している。

［被覆電線］
本発明の実施形態にかかる被覆電線３０は、上記のような本発明の実施形態にかかる電線導体１０と、電線導体１０の外周を被覆する絶縁体２０とを有している。

絶縁体２０の材料は特に限定されるものではなく、種々の高分子材料より構成することができる。また、高分子材料には、適宜、充填剤や添加剤を含有させることができる。絶縁体２０の材料および厚さは、絶縁体２０の耐摩耗性や柔軟性等の所望の特性に応じて適宜選定されればよい。省スペース性や柔軟性などの観点からは、絶縁体２０の厚さは、過度に厚くしないことが好ましい。例えば、絶縁体の厚さを、平均値で２．０ｍｍ以下とする形態を好ましいものとして例示することができる。

電線導体１０は、断面扇形状に成形されることにより、外周部の凹凸を低減し、絶縁体２０の厚さを薄く、均一にすることができる。これにより、余分な絶縁体２０の厚さを削減でき、省スペース性に優れる。

絶縁体２０は、電線導体１０の全周を一体的に取り囲む形態とすることができる。この場合に、絶縁体２０となる高分子材料を、押し出し等によって電線導体１０の全周に成形することで、絶縁体２０を設けることができる。

電線導体１０を変形するローラ装置と、絶縁体２０を押し出す押出装置とを連続させると、原料撚線１０’から圧縮された電線導体１０を形成し、被覆電線３０を製造するまでの工程を連続して行うことができ、生産性に優れる。また、原料撚線１０’を構成する素線１の製造、素線１の撚り合わせ、撚り合わせて得た原料撚線１０’の変形、絶縁体２０の押し出しのいずれもが、長尺状の材料の各部に対して連続して実施し得る工程であり、これらの工程を連続して行うことで、高い生産性を達成することができる。

被覆電線３０は、単一の電線導体１０の外周を絶縁体２０で被覆した被覆電線３０を単独の状態で使用しても、被覆材等を用いて複数の被覆電線３０を一体的にまとめたワイヤーハーネスの形態で使用してもよい。ワイヤーハーネスの形態で使用する場合について、次に説明する。

［ワイヤーハーネス］
本発明の実施形態にかかるワイヤーハーネスは、複数の被覆電線３０を束ねたものよりなっており、それら複数の被覆電線３０の少なくとも一部が、断面扇形状の電線導体１０を有する本発明の実施形態にかかる被覆電線３０よりなる。ワイヤーハーネスは、上記のような断面扇形状の電線導体１０を有する被覆電線のみを用いて構成してもよいし、断面扇形状の被覆電線３０と、一般的な円形の電線導体を有する被覆電線等、他種の被覆電線を併用して構成してもよい。また、本発明にかかる断面扇形状の電線導体１０を有する被覆電線３０を複数用いてワイヤーハーネスを構成する場合には、それら複数の被覆電線３０を構成する電線導体１０や絶縁体２０の材質や形状、寸法等は、相互に同じであってもよいし、異なっていてもよい。

従来一般の被覆電線を束にして構成されたワイヤーハーネスは、全体として嵩高くなるため、自動車内でその配策スペースを確保しようとすれば、居住空間（乗員が滞在できる空間）が狭くなってしまう場合があった。しかし、上記のように、電線導体１０よりなる被覆電線３０を用いて、ワイヤーハーネスの配策に要する空間を小さく抑えることで、居住空間を広く確保することが可能となる。

例えば、複数の被覆電線３０をパイプ等で一体的にまとめて用いる際、各電線導体１０および被覆電線３０の断面が、１つの辺または頂点で互いに接する２つの辺と、前記辺の端部をつなぐ外に凸の曲線と、を有する扇形であると省スペース性に優れる。特に自動車の床下に配置されるワイヤーハーネスにおいては、円筒状のパイプシールド４０の内側に、複数の被覆電線３０を配する場合があるが、このとき、被覆電線３０が円形であると、図４の（ｂ）のように、パイプシールド４０の内部に余分なスペースが生じてしまい、径の大きいパイプシールド４０を用いる必要があるが、図４の（ａ）のように、断面が半円形または扇形である被覆電線３０を、扇形状の辺部が相互に隣接し、曲線部が連続して円形を形成するように配置すると、パイプシールド４０に隙間なく配置することができ、パイプシールド４０の径を小さくすることができる。

さらに、被覆電線３０の間に、放熱性シート５０を介在させると放熱性に優れる。本発明に係るワイヤーハーネスは、電線間の距離が近くなることにより、対向する扇形状の辺部では、外側に解放された曲線部等に比べ、熱を放出しにくくなる。しかし、辺部に放熱シート５０を介在させることにより、複数の被覆電線をパイプ等で束ねて配置しても、通電時の発熱の影響を抑制することができる。このとき、例えば、アルミのような高熱伝導のパイプ等によって被覆電線を束ねると、辺部と曲線部の双方から放熱することができる。

本実施形態に係るハイヤーハーネスは、省スペース性と柔軟性に優れることから、配策性に優れる。これにより、十分な配策スペースを確保しやすいことから、導体断面積を大きくすることができ、電気自動車等の電力線として好適に用いることができる。特に、本実施形態のワイヤーハーネスを用いて電力線を構成した場合に、電線導体１０が細い素線１の集合よりなるため、電線導体１０全体として、屈曲や振動に対して高い耐性を有する。よって、エンジン振動等による疲労破壊が起きにくい。

以下に本発明の実施例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

［電線導体の断面の状態］
断面扇形状に成形した電線導体の断面に対して、素線の変形状態や空隙の状態を確認した。

（試験方法）
外径０．３２ｍｍのアルミニウム合金線を７４１本撚り合わせ、導体断面積６０ｍｍ^２の断面略円形の原料撚線を作製した。原料撚線は、素線間の空隙を含めると、その断面積はおよそ７８．５ｍｍ^２であった。

上記原料撚線に対して、ローラを用いて圧縮加工を施し、断面扇形の電線導体を作製した。ローラによる圧縮は、円弧状の溝部を有するローラと、Ｖ字状の溝部を有するローラとを用いて、上下方向から力を印加した。この際、溝部の断面積を変え、原料撚線に印加される力を変化させた。溝部の断面積が元の原料撚線の８５％のローラで圧縮したものを試料１とし、８０％のローラで圧縮したものを試料２とする。すなわち、溝部の断面積の小さい試料２の方が、より強い力が印加された高圧縮である。その後、各電線導体の外周に、ＰＶＣよりなる厚さ１．５ｍｍの絶縁体を被覆した。

試料１、試料２のそれぞれを、エポキシ樹脂に埋め込み、軸線方向に交差する断面を研磨し、断面試料を作製した。そして、得られた断面試料に対して、写真撮影を行った。

撮影した断面の写真に対して、画像解析を行い、素線の変形率を評価した。この際、素線の変形率は、断面を横切る最長の直線の長さを長径Ａとし、変形前の素線の直径を円直径Ｒとし、変形率Ｄを、下記式（１）から算出した。
Ｄ＝（Ａ－Ｒ）／Ｒ×１００％ （１）
円直径Ｒとしては、変形前の原料撚線の素線の外径である０．３２ｍｍを採用した。また、素線の変形率は、図７（ｂ）、（ｃ）中に正方形の領域Ｒ１として示した外周部と、同じく正方形の領域Ｒ２として示した中央部に含まれる素線に対して見積もり、各領域における変形率の平均値を算出した。さらに、中央部の変形率に対する外周部の変形率の比として、外周変形率比を算出した（外周変形率比＝外周部変形率／中央部変形率×１００％）。

さらに、画像解析によって、空隙率を評価した。この際、電線導体全体の断面積（Ａ０）を、電線導体の最外周に位置する素線の輪郭をつないだ外郭線の内側の領域の面積として見積もるとともに、空隙の面積（Ａ１）を、その領域の中で、素線に占められていない領域の面積として見積もり、空隙率を算出した（Ａ１／Ａ０×１００％）。

（試験結果）
図７に、被覆電線の断面に対して撮影した写真を示す。（ａ）は、圧縮前の原料撚線、（ｂ）は低圧縮率の試料１、（ｃ）は高圧縮率の試料２に対応している。また、下の表１に、試料１および試料２について画像解析によって得られた、変形率および空隙率の値をまとめる。なお、表１の断面積比は、ローラに設けられた溝部の断面積を、圧縮前の原料撚線の断面積（７８．５ｍｍ^２）に対する百分率で表したものである。

図７（ｂ）、（ｃ）の試料１と試料２の断面写真を比較すると、試料１では、各素線の断面が、図７（ａ）の加工前の略円形の形状から、大きくは変形していないのに対し、試料２では、円形から大きく変形している素線が多く見られる。特に、扇形状の辺と曲線とが接する角部に着目すると、試料１では、外周部が滑らかに成形されているのに対し、試料２では、円で囲んで示したように、鋭いバリが発生してしまっている。なお、試料１のように外周部の変形率が小さくなるように圧縮した場合には、角部は外周部の中でも比較的変形率が低くなる傾向があるが、試料２においては、円弧状の溝部を有するローラとＶ字状の溝部を有するローラを用いて高圧縮率で圧縮したため、ローラの接点である角部に鋭く突出したバリ構造が発生している。

写真で見られるこれらの傾向は、表１の画像解析結果にも表れている。素線の変形率に関して、電線導体の中央部の変形率は、試料１と試料２で同程度になっている。しかし、外周部の変形率は、試料１と試料２で大きく異なっている。試料１では、外周部の変形率が２．６％と小さく、中央部の変形率に対する変形率比が１４％となっている。これに対し、試料２では、外周部の変形率が、中央部の変形率に対して１．６５倍の２８％となった。これは、図７に円で囲んで示したバリの変形率も含むものであるが、この素線を無視したとしても、試料２の外周部の変形率は１７％となり、試料１の変形率に比べるとかなり大きい値となる。
なお、試料２は試料１に比べローラの溝部の断面積比が小さく、高い圧力で圧縮されているが、表１において、試料１の空隙率よりも試料２の空隙率の方が大きくなっている。これは、試料２はバリを含むことから、被覆材による締め付けがなく、圧縮後に電線導体が解けたために見かけ上の空隙率が大きくなったものである。

また、図７（ｂ）、（ｃ）の断面写真からわかるように、試料１、試料２は素線間に十分な空隙が残るように圧縮されているため、柔軟性に優れる。

以上の結果より、本発明によれば、外周部の変形率が中央部の変形率比より小さくなるように圧縮されているため、外周部の素線に過度な負荷がかかりにくく、バリ等の不良を発生させることなく、省スペース性、柔軟性に優れる電線導体を提供できる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ 素線
１０ 電線導体
１０’ 原料撚線
２０ 絶縁体
３０ 被覆電線
４０ パイプシールド
５０ 放熱性シート
６０ ローラ
６１ 溝部
６２ 切欠き
６３ 逃がし部

Claims (13)

1. 複数の素線を撚り合わせた撚線からなり、
   前記撚線の軸方向に交差する断面が、１つの辺または頂点で互いに接する２つの辺と、前記辺の端部をつなぐ外に凸の曲線と、を有する扇形部を有し、
   前記扇形部の軸方向に交差する断面における前記素線の円形からの変形率が、前記扇形部の外周に面する外周部において、前記外周部の内側に位置する前記扇形部の中央部よりも小さいことを特徴とする電線導体。
2. 前記扇形部の軸方向に交差する断面における前記素線の円形からの変形率が、前記扇形部の外周に面する外周部において、前記扇形部の中央部の変形率の７５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電線導体。
3. 前記扇形部の軸方向に交差する断面における前記素線の円形からの変形率が、前記扇形部の外周に面する外周部において、１５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電線導体。
4. 前記扇形部の軸方向に交差する断面において、前記素線に占められていない空隙の割合である空隙率が、１５％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電線導体。
5. 前記扇形部の軸方向に交差する断面において、前記素線を１本以上収容可能な連続した空隙を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電線導体。
6. 前記撚線を構成する素線が、５０本以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電線導体。
7. 前記素線の少なくとも一部が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電線導体。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電線導体と、
   前記電線導体の外周を被覆する絶縁体と、を有することを特徴とする被覆電線。
9. 請求項８に記載の被覆電線を含んでなることを特徴とするワイヤーハーネス。
10. 請求項８に記載の被覆電線を複数含んでなり、
    複数の前記被覆電線が、前記絶縁体を介して、前記扇形部の辺を相互に対向して配置されていることを特徴とするワイヤーハーネス。
11. 複数の前記被覆電線の間に、放熱シートが介在されていることを特徴とする請求項１０に記載のワイヤーハーネス。
12. 素線を撚り合わせた原料撚線に対して、該原料撚線の軸線方向に交差し、相互に対向する第一の方向および第二の方向からローラを用いて加圧する圧縮工程を行うことにより、請求項１から８のいずれか１項に記載の電線導体を製造することを特徴とする電線導体の製造方法。
13. 少なくとも１つの前記ローラは、少なくとも一部において前記原料撚線に接触する溝部を周方向に有し、
    前記ローラは、前記溝部の端部において他方のローラと接触しており、前記溝部の端部は、前記原料撚線を構成する素線を前記ローラ間に挟み込まないための切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の電線導体の製造方法。
    
    

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