JP7306991B2 - 電線およびケーブル - Google Patents
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Description
本発明は、電線およびケーブルに関する。
本出願は、２０１７年８月１日出願の日本出願２０１７－１４９２０３号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、２０１７年８月１日出願の日本出願２０１７－１４９２０３号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
特許文献１には、０．２％耐力が３０～４０ｋｇ／ｍｍ２で、導電率が５０％ＩＡＳＣ以上である銅または銅合金よりなる素導体をより合せて断面積が０．１５～０．５ｍｍ２である自動車用電線導体が開示されている。
本開示の一態様に係る電線は、
導体と、前記導体を覆う樹脂製の絶縁層と、を有する電線であって、
前記導体は、複数の素線が撚り合わされて形成された撚線が撚り合わされた撚撚線であり、
前記素線の径が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、
前記導体の断面積が１．０ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であり、
前記導体の破断伸びが１０％以上１７％以下であり、
前記導体の抗張力が２００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下であり、
前記絶縁層は前記導体に密着するように配置された、充実構造である。
導体と、前記導体を覆う樹脂製の絶縁層と、を有する電線であって、
前記導体は、複数の素線が撚り合わされて形成された撚線が撚り合わされた撚撚線であり、
前記素線の径が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、
前記導体の断面積が１．０ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であり、
前記導体の破断伸びが１０％以上１７％以下であり、
前記導体の抗張力が２００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下であり、
前記絶縁層は前記導体に密着するように配置された、充実構造である。
また、本開示の一態様に係るケーブルは、
上記電線が二本撚り合わされた対撚電線と、
前記対撚電線を被覆する外被と、
を含み、
前記外被の外周面がポリウレタン樹脂である。
上記電線が二本撚り合わされた対撚電線と、
前記対撚電線を被覆する外被と、
を含み、
前記外被の外周面がポリウレタン樹脂である。
[本開示が解決しようとする課題]
特許文献１に開示された自動車用電線導体は、電線の軽量化を図っており、また、繰り返し屈曲に対する信頼性が高められている。例えば自動車内で使用する電線およびケーブルは、さらなる電線の細径化が望まれており、細径であっても耐屈曲性に優れた電線およびケーブルが好ましい。
特許文献１に開示された自動車用電線導体は、電線の軽量化を図っており、また、繰り返し屈曲に対する信頼性が高められている。例えば自動車内で使用する電線およびケーブルは、さらなる電線の細径化が望まれており、細径であっても耐屈曲性に優れた電線およびケーブルが好ましい。
そこで、本開示は、細径であっても耐屈曲性に優れた電線およびケーブルを提供することを目的とする。
［本開示の効果］
［本開示の効果］
本開示によれば、細径であっても耐屈曲性に優れた電線およびケーブルを提供することができる。
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る電線は、
（１） 導体と、前記導体を覆う樹脂製の絶縁層と、を有する電線であって、
前記導体は、複数の素線が撚り合わされて形成された撚線が撚り合わされた撚撚線であり、
前記素線の径が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、
前記導体の断面積が１．０ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であり、
前記導体の破断伸びが１０％以上１７％以下であり、
前記導体の抗張力が２００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下であり、
前記絶縁層は前記導体に密着するように配置された、充実構造である。
上記構成の電線は、抗張力と破断伸びのバランスがよいので、細径であっても耐屈曲性に優れている。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る電線は、
（１） 導体と、前記導体を覆う樹脂製の絶縁層と、を有する電線であって、
前記導体は、複数の素線が撚り合わされて形成された撚線が撚り合わされた撚撚線であり、
前記素線の径が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、
前記導体の断面積が１．０ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であり、
前記導体の破断伸びが１０％以上１７％以下であり、
前記導体の抗張力が２００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下であり、
前記絶縁層は前記導体に密着するように配置された、充実構造である。
上記構成の電線は、抗張力と破断伸びのバランスがよいので、細径であっても耐屈曲性に優れている。
また、本発明の一態様に係るケーブルは、
（２）上記（１）に記載の電線が二本撚り合わされた対撚電線と、
前記対撚電線を被覆する外被と、
を含み、
前記外被の外周面がポリウレタン樹脂である。
上記構成のケーブルは、抗張力と破断伸びのバランスがよいので、細径であっても耐屈曲性に優れている。
（２）上記（１）に記載の電線が二本撚り合わされた対撚電線と、
前記対撚電線を被覆する外被と、
を含み、
前記外被の外周面がポリウレタン樹脂である。
上記構成のケーブルは、抗張力と破断伸びのバランスがよいので、細径であっても耐屈曲性に優れている。
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る電線およびケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施形態に係る電線およびケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図１は、電線の一例を示す。電線１は、モータ等に電力を送信するための給電線または信号線として用いられる。
図１に示すように、電線１は、導体２と、導体２の外周側に設けられた絶縁層３とを備えている。
導体２は、複数（本例では７本）の細径導体２０で構成されている。これらの細径導体２０は、いずれも同一の構造を有する。各々の細径導体２０は、例えば軟銅線からなる素線が複数本撚り合わされた撚線として形成されている。そして、導体２は、細径導体２０（撚線）がさらに７本撚り合わされた撚撚線として形成されている。
素線の径は、例えば０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。１本の細径導体２０を形成する素線の本数は、例えば５０～８０本程度である。
導体２の断面積は、１．０ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下である。
導体２を構成する素線の材料としては、所定の導電性と柔軟性を有する材料であればよく、上記銅線の他に、例えば銅合金線等でもよい。破断伸びが１０％以上１５％以下であり、かつ抗張力が２００ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下である導体は通常の軟銅線よりも破断伸びが小さく抗張力が大きい。このような導体を得るには導体を構成する銅をアニールして製造する時に銅に加えられる熱を、軟銅を作る場合よりも少なくするとよい。
本実施形態では、２５０～３５０℃の温度になるように５～１０秒の加熱をする条件でアニールを行った素線を用いて導体を構成した。導体２は、導体２が破断するまでの伸び（破断伸び）が１０％以上１７％以下となるように形成されているとともに、導体２が破断する際の引張りに対する力（抗張力）が２００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下となるように形成されている。破断伸びが１０％以上１５％以下かつ抗張力が２６０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下が好ましい。破断伸びが１０％以上１４％以下かつ抗張力が２７０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下がさらに好ましい。
絶縁層３は、導体２の外周側を覆うように、導体２の外周に押出被覆によって形成されている。絶縁層３は、内側に配置される複数の細径導体２０の間に樹脂材が充填された充実構造とされており、導体２に密着するように被覆されている。絶縁層３は発泡層でない充実構造とされているため導体２が変形しにくくなっている。
絶縁層３は、難燃性のポリオレフィン系樹脂、例えば難燃剤が配合されることで難燃性が付与された難燃性の架橋ポリエチレンで形成されている。絶縁層３の厚さは、０．２～０．８ｍｍ程度であり、絶縁層３の外径は、１．５～３．６ｍｍ程度である。なお、絶縁層３は、例えばＥＶＡ（エチレン－酢酸ビニル共重合樹脂）、ＥＥＡ（エチレン－エチルアクリレート共重合樹脂、ＥＭＡ（エチレンーメチルアクリレート共重合樹脂）、フッ素系樹脂等の他の材料で形成してもよい。
このような構成の電線１によれば、導体２の抗張力と破断伸びとのバランスがよいので、細径であっても優れた耐屈曲性および耐捻回性を得ることができる。
図２は、ケーブルの一例を示す。ケーブル１００は、モータ等に電気を送信するためのケーブルとして用いられる。
図２に示すように、ケーブル１００は、複数（本例では二本）の電線１Ａ，１Ｂと、電線１Ａ，１Ｂの外周側に設けられた外被４とを備えている。なお、本例では二本の電線を、第一電線１Ａ、第二電線１Ｂと称する。
第一電線１Ａおよび第二電線１Ｂは、上述した電線１（図１参照）と同一の構造を有する電線である。第一電線１Ａと第二電線１Ｂとは、互いに撚り合わされて対撚電線１０として構成されている。
外被４は、撚り合された第一電線１Ａと第二電線１Ｂ（対撚電線１０）の外周側を覆うように、対撚電線１０の外周に押出被覆によって形成されている。外被４は、例えば難燃性の架橋ポリウレタンで形成されている。外被４の外径、すなわちケーブル１００の外径は、６～１０ｍｍ程度である。
なお、本例では、外被４が単一の被覆層（一層）で形成されているが、例えば複数の被覆層（多層）で構成されるようにしてもよい。その場合、少なくとも最外部の被覆層をポリウレタン樹脂で形成することにより、外被４の外周面がポリウレタン樹脂となるようにすると耐磨耗性の点で好ましい。
外被４を除去して第一電線と第二電線とを取り出す作業を容易にするために、第一電線と外被および第二電線と外被との間に剥離層（図示せず）を設けてもよい。剥離層はフィルムを巻いてもよく、タルク等の紛体を塗布してもよく、薄いゲル層を設けてもよい。
外被４を除去して第一電線と第二電線とを取り出す作業を容易にするために、第一電線と外被および第二電線と外被との間に剥離層（図示せず）を設けてもよい。剥離層はフィルムを巻いてもよく、タルク等の紛体を塗布してもよく、薄いゲル層を設けてもよい。
このような構成のケーブル１００によれば、抗張力と破断伸びとのバランスがよい第一電線１Ａと第二電線１Ｂとが用いられているので、細径であっても優れた耐屈曲性および耐捻回性を得ることができる。
図３は、上記ケーブル１００（図２参照）の変形例を示す。なお、上記ケーブル１００と同一番号を付した部分については、同じ機能であるため、繰り返しとなる説明は省略する。
図３に示すように、ケーブル２００は、対撚電線１０を構成する第一電線１Ａと第二電線１Ｂとの他に、第一電線１Ａおよび第二電線１Ｂよりも径が小さい第三電線５Ａと第四電線５Ｂとを備えている。
第三電線５Ａ、第四電線５Ｂは、それぞれ導体５１と導体５１の外周を覆うように設けられた絶縁層５２とで構成されている。第三電線５Ａと第四電線５Ｂとは、略同一の構造を有する電線である。なお、第三電線５Ａと第四電線５Ｂとは、互いに撚り合わされて対撚電線を構成していてもよいし、あるいはケーブル２００の長さ方向に沿って並列に配置されていてもよい。
導体５１は、例えば軟銅線からなる素線が複数本撚り合わされた撚線として形成されている。素線の径は、例えば０．０８ｍｍ程度である。導体５１を形成する素線の本数は、例えば５０～７０本程度である。導体５１の断面積は、０．１８～０．４０ｍｍ２程度である。導体５１を構成する素線の材料としては、上記軟銅線の他に、例えば銅合金からなる銅合金線、錫めっき軟銅線等のような所定の導電性と柔軟性を有するものであればよい。
絶縁層５２は、例えば難燃性の架橋ポリオレフィン系樹脂で形成されている。絶縁層５２の厚さは、０．２～０．４ｍｍ程度であり、絶縁層５２の外径は、１．２～１．６ｍｍ程度である。なお、絶縁層５２は、電線１０の絶縁層と同様とすることができる。ポリウレタンを使用してもよい。
例えば、太い線を給電線、細い線を信号線として使用することができる。太い電線が耐屈曲の点で弱いので、太い電線のみに、破断伸びが１０％以上１７％以下でありかつ抗張力が２００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下（好ましくは、破断伸びが１０％以上１５％以下かつ抗張力が２６０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、さらに好ましくは、破断伸びが１０％以上１４％以下かつ抗張力が２７０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下）の導体を使用してもよい。または、この導体を太い電線、細い電線の両方に使用してもよい。
例えば、太い線を給電線、細い線を信号線として使用することができる。太い電線が耐屈曲の点で弱いので、太い電線のみに、破断伸びが１０％以上１７％以下でありかつ抗張力が２００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下（好ましくは、破断伸びが１０％以上１５％以下かつ抗張力が２６０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、さらに好ましくは、破断伸びが１０％以上１４％以下かつ抗張力が２７０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下）の導体を使用してもよい。または、この導体を太い電線、細い電線の両方に使用してもよい。
このような構成のケーブル２００においても上記ケーブル１００と同様の効果を奏する。
下記実施例１～２および比較例１～２のケーブルを作製し、それぞれのケーブルについて屈曲試験と捻回試験を行った。
（実施例１）
実施例１においては、２８０℃で１０秒の条件でアニールを行った外径０．０８ｍｍの素線を７２本撚り合わせて細径導体（撚線）２０を形成し、その細径導体２０を７本撚り合わせて撚撚線とし断面積が２．５ｍｍ２の導体２を形成した。この導体の破断伸びが１５％、抗張力が２６０ＭＰａであった。導体２の外周に架橋ポリエチレンからなる絶縁層３を被覆して外径３．２ｍｍの電線１（１Ａ，１Ｂ）を形成した。二本の上記電線１Ａ，１Ｂを撚り合わせて対撚電線１０とし、対撚電線１０の外周に架橋ポリウレタンからなる外被４を被覆して外径８．０ｍｍのケーブル１００を作製した。
（実施例２）
実施例２においては、２８０℃で１０秒の条件でアニールを行った外径０．０８ｍｍの素線を５２本撚り合わせて細径導体（撚線）２０を形成し、その細径導体２０を７本撚り合わせて撚撚線とし断面積が１．８ｍｍ２の導体２を形成した。この導体の破断伸びが１４％、抗張力が２７０ＭＰａであった。導体２の外周に架橋ポリエチレンからなる絶縁層３を被覆して外径３．２ｍｍの電線１（１Ａ，１Ｂ）を形成した。二本の上記電線１Ａ，１Ｂを撚り合わせて対撚電線１０とし、対撚電線１０の外周に架橋ポリウレタンからなる外被４を被覆して外径８．０ｍｍのケーブル１００を作製した。
実施例１においては、２８０℃で１０秒の条件でアニールを行った外径０．０８ｍｍの素線を７２本撚り合わせて細径導体（撚線）２０を形成し、その細径導体２０を７本撚り合わせて撚撚線とし断面積が２．５ｍｍ２の導体２を形成した。この導体の破断伸びが１５％、抗張力が２６０ＭＰａであった。導体２の外周に架橋ポリエチレンからなる絶縁層３を被覆して外径３．２ｍｍの電線１（１Ａ，１Ｂ）を形成した。二本の上記電線１Ａ，１Ｂを撚り合わせて対撚電線１０とし、対撚電線１０の外周に架橋ポリウレタンからなる外被４を被覆して外径８．０ｍｍのケーブル１００を作製した。
（実施例２）
実施例２においては、２８０℃で１０秒の条件でアニールを行った外径０．０８ｍｍの素線を５２本撚り合わせて細径導体（撚線）２０を形成し、その細径導体２０を７本撚り合わせて撚撚線とし断面積が１．８ｍｍ２の導体２を形成した。この導体の破断伸びが１４％、抗張力が２７０ＭＰａであった。導体２の外周に架橋ポリエチレンからなる絶縁層３を被覆して外径３．２ｍｍの電線１（１Ａ，１Ｂ）を形成した。二本の上記電線１Ａ，１Ｂを撚り合わせて対撚電線１０とし、対撚電線１０の外周に架橋ポリウレタンからなる外被４を被覆して外径８．０ｍｍのケーブル１００を作製した。
（比較例１）
比較例１においては、軟銅線からなる外径０．０８ｍｍの素線を用い、上記実施例１のケーブルと同様の構成で導体およびケーブルを作製した。比較例１の導体の破断伸びは２０％程度、抗張力は２３０ＭＰａであった。
（比較例２）
比較例２においては、軟銅線からなる外径０．０８ｍｍの素線を用い、上記実施例２のケーブルと同様の構成で導体およびケーブルを作製した。比較例２の導体の破断伸びは２０％、抗張力は２３０ＭＰａであった。
比較例１においては、軟銅線からなる外径０．０８ｍｍの素線を用い、上記実施例１のケーブルと同様の構成で導体およびケーブルを作製した。比較例１の導体の破断伸びは２０％程度、抗張力は２３０ＭＰａであった。
（比較例２）
比較例２においては、軟銅線からなる外径０．０８ｍｍの素線を用い、上記実施例２のケーブルと同様の構成で導体およびケーブルを作製した。比較例２の導体の破断伸びは２０％、抗張力は２３０ＭＰａであった。
（屈曲試験）
ＩＳＯ １４５７２：２０１１（Ｅ）５．９に規定される屈曲試験に従ってケーブルの耐屈曲性を評価した。この屈曲試験においては、図４に示すように、ケーブルＣを一対のマンドレル６１の間に通しケーブルＣを垂れ下がらせ、ケーブルＣの上端をチャック６２で把持し、下端に５Ｎ／ｍｍ２（導体断面積１ｍｍ２当たり５Ｎ）の重り６３を取り付けた。マンドレル６１同士の間を中心とした円周に沿ってチャック６２を振り子状に振ることによりケーブルＣをそれぞれのマンドレル６１側へ－９０°から＋９０°となるような曲げを繰り返し作用させた。マンドレル６１の径は２５ｍｍとした。１５万回曲げた後、ケーブルＣを構成する導体の破断の有無を調べた。
ＩＳＯ １４５７２：２０１１（Ｅ）５．９に規定される屈曲試験に従ってケーブルの耐屈曲性を評価した。この屈曲試験においては、図４に示すように、ケーブルＣを一対のマンドレル６１の間に通しケーブルＣを垂れ下がらせ、ケーブルＣの上端をチャック６２で把持し、下端に５Ｎ／ｍｍ２（導体断面積１ｍｍ２当たり５Ｎ）の重り６３を取り付けた。マンドレル６１同士の間を中心とした円周に沿ってチャック６２を振り子状に振ることによりケーブルＣをそれぞれのマンドレル６１側へ－９０°から＋９０°となるような曲げを繰り返し作用させた。マンドレル６１の径は２５ｍｍとした。１５万回曲げた後、ケーブルＣを構成する導体の破断の有無を調べた。
（捻回試験）
図４におけるマンドレル６１と重り６３とを取り除き、長さ１０００ｍｍのケーブルＣを鉛直に垂れ下がらせて、ケーブルＣの上端と下端とをそれぞれチャック６２で把持した。下端のクランプをケーブルＣの軸回りに左右へ－９０°から＋９０°捻回させた。１０万回捻じった後、ケーブルＣを構成する導体の破断の有無を調べた。
図４におけるマンドレル６１と重り６３とを取り除き、長さ１０００ｍｍのケーブルＣを鉛直に垂れ下がらせて、ケーブルＣの上端と下端とをそれぞれチャック６２で把持した。下端のクランプをケーブルＣの軸回りに左右へ－９０°から＋９０°捻回させた。１０万回捻じった後、ケーブルＣを構成する導体の破断の有無を調べた。
（試験結果）
実施例１～２では、屈曲試験後および捻回試験後において導体の破断は生じなかった。これに対して、比較例１～２では、屈曲試験後および捻回試験後の少なくともいずれか一方において導体に破断が生じた。これにより、実施例１～２が比較例１～２よりも屈曲性および捻回性について優れた耐性を有していることが確認できた。
実施例１～２では、屈曲試験後および捻回試験後において導体の破断は生じなかった。これに対して、比較例１～２では、屈曲試験後および捻回試験後の少なくともいずれか一方において導体に破断が生じた。これにより、実施例１～２が比較例１～２よりも屈曲性および捻回性について優れた耐性を有していることが確認できた。
以上、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。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。
１（１Ａ，１Ｂ）：電線
２：導体
３：絶縁層
４：外被
５Ａ：第三電線
５Ｂ：第四電線
１０：対撚電線
２０：細径導体（撚線）
５１：導体
５２：絶縁層
１００，２００：ケーブル
２：導体
３：絶縁層
４：外被
５Ａ：第三電線
５Ｂ：第四電線
１０：対撚電線
２０：細径導体（撚線）
５１：導体
５２：絶縁層
１００，２００：ケーブル
Claims (2)
- 導体と、前記導体を覆う樹脂製の絶縁層と、を有する電線であって、
前記導体は、複数の素線が撚り合わされて形成された撚線が撚り合わされた撚撚線であり、
前記素線の径が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、
前記素線は、銅線であり、
前記導体の断面積が１．０ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であり、
前記導体の破断伸びが１０％以上１７％以下であり、
前記導体の抗張力が２００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下であり、
前記絶縁層は前記導体に密着するように配置された、充実構造である、
電線。 - 請求項１に記載の電線が二本撚り合わされた対撚電線と、
前記対撚電線を被覆する外被と、
を含み、
前記外被の外周面がポリウレタン樹脂である、ケーブル。
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