JPWO2012074002A1

JPWO2012074002A1 - 絶縁電線、同軸ケーブル及び多心ケーブル

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Publication number: JPWO2012074002A1
Application number: JP2012520603A
Authority: JP
Inventors: 達則林下
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2014-05-19
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: KR101852205B1; KR20140001728A; CN105788748A; CN105788748B; WO2012074002A1; JP6164844B2; CN102687208A

Abstract

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。同軸ケーブル１１は、中心導体１２を、長手方向に連続する空隙部１４を有する絶縁体１３で覆い、絶縁体１３の外周に外部導体１５を配し、空隙部１４は断面円形または楕円形状に形成され、６〜８個の空隙部１４が絶縁体１３に均等に配され、同軸ケーブル１１の長さ方向に垂直な断面において全ての空隙部１４の面積と絶縁体１３の面積の和に対する空隙部１４の面積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％以下とした。

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。

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。

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）。

国際公開第２０１０／０３５７６２号日本国特許公開：特開２００９−１１０９７５号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施形態を示す同軸ケーブルの断面図である。本発明に係る同軸ケーブルを製造する際に用いる押出機の部分斜視図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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絶縁電線。
請求項１に記載の絶縁電線であって、
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を特徴とする絶縁電線。
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同軸ケーブル。
請求項３に記載の同軸ケーブルであって、
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を特徴とする同軸ケーブル。
請求項１もしくは２に記載の絶縁電線または請求項３もしくは４に記載の同軸ケーブルを、複数本収納してなることを特徴とする多心ケーブル。