WO2013133046A1 - 電気ケーブル - Google Patents

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electric
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electric cable
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高章 林田
石原　和明
雄一 平田
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中央発條株式会社
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/40—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for facilitating mounting or securing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/02—Stranding-up
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1875—Multi-layer sheaths
    • H01B7/1885—Inter-layer adherence preventing means

Definitions

  • the present invention relates to an electric cable in which a plurality of electric wires made of a conductor and an insulator are twisted and stored in a sheath.
  • the inventor of the present application conducted an endurance test that repeated the act of winding a long electric cable around a reel and the act of pulling out the wound electric cable from the reel, and the sheath was twisted.
  • the phenomenon of undulation on the outer surface of the cable (hereinafter referred to as “swell”) occurred frequently.
  • One aspect of the present invention is to suppress the occurrence of “undulation” in the electric cable.
  • the electric cable of the present invention includes a plurality of electric wires made of a conductor and an insulator, and a tubular sheath made of a material smaller than the hardness of the insulator and accommodated in a twisted state.
  • “waviness” of an electric cable is caused by “twisting pitch”.
  • “Twisted pitch” refers to the pitch dimension of an electric wire twisted in a spiral. And since “undulation” generate
  • turning force a force that turns each electric wire with respect to the twist center
  • the sheath is made of a material smaller than the hardness of the insulator, the turning force can be absorbed by the sheath when the sheath itself is torsionally deformed. Therefore, since the turning force acting on the insulator can be reduced, it is possible to prevent the positions of the electric wires from being greatly displaced even when the winding and the drawing are repeated.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the electric cable 1 which concerns on embodiment of this invention. It is sectional drawing of the electric cable 1 which concerns on embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the mechanism which a wave
  • FIG. It is a figure which shows the manufacturing process of the electric cable 1 which concerns on embodiment of this invention.
  • An electric vehicle refers to a vehicle having an electric motor for traveling. Specifically, for example, it refers to an electric vehicle having only an electric motor as a drive source, a plug-in hybrid vehicle having an electric motor and an internal combustion engine, or the like.
  • the electric cable 1 includes a plurality of electric wires 3 and a tubular sheath 5 that is housed so as to cover these electric wires 3. .
  • the electric wire 3 includes a conductor 3A made of a conductive material and a tubular insulator 3B covering the conductor 3A.
  • the conductor 3A according to the present embodiment is a bundle of a plurality of strands made of a metal such as copper or aluminum.
  • the insulator 3B is made of an electrically insulating resin such as rubber or elastomer (in this embodiment, a polyvinyl chloride elastomer (PVC elastomer)).
  • the conductor 3A is made of copper and the insulator 3B is made of rubber, gas is generated when the rubber is coated to corrode the copper. Therefore, the conductor 3A is prevented from being corroded by plating the surface of the conductor 3A. It is desirable to do.
  • a plurality of (four in the present embodiment) electric wires 3 are twisted around a string-like core material 7.
  • the plurality of electric wires 3 according to this embodiment are twisted in the S direction (rightward), but may be twisted in the Z direction (leftward). Further, the twisting method is not questioned.
  • the core member 7 is disposed at the center of the plurality of electric wires 3 in order to make the electric wires 3 easy to twist and to maintain the shape.
  • Core material 7 is a string of jute or hemp.
  • the core material 7 is desirably jute, and when the sheath 5 is elastomer resin or the like, it is desirably polypropylene.
  • the sheath 5 has a hardness smaller than that of the insulator 3B.
  • the sheath 5 is molded from rubber such as PVC or an elastomer resin, and the hardness of the insulator 3B is set to 75 degrees with the durometer A, and the hardness of the sheath 5 is 60 degrees or less with the durometer A ( In this embodiment, it is 50 degrees.
  • the frictional force generated between the sheath 5 and each electric wire 3 is reduced between the inner peripheral surface side of the sheath 5 or the outer peripheral surface side of the insulator 3B, that is, between the insulator 3B and the sheath 5.
  • Lubricant is provided.
  • the lubricant according to the present embodiment is a solid lubricant such as talc.
  • the coefficient ⁇ is preferably 20 or less, and is preferably 16 or more and 18 or less in consideration of variations and the like. If the coefficient ⁇ is larger than 20, the conductor 3A is easily broken when the electric cable 1 is bent. If the coefficient ⁇ is excessively small, the electric wire 3 becomes longer than the length of the electric cable 1. The manufacturing cost of the electric cable 1 increases.
  • the electric cable 1 is manufactured through the steps shown in FIG. That is, after the end of the twisting step (S1) for twisting the plurality of electric wires 3, an application step (S3) for applying the lubricant to the outer peripheral surface side of the plurality of electric wires 3 is performed. And the sheath shaping
  • the method for applying the lubricant is not particularly limited, such as a spraying method in which the lubricant is sprayed on the electric wires 3, a method of applying the lubricant with a brush, or a dipping in the lubricant. 4).
  • a spraying method in which the lubricant is sprayed on the electric wires 3 a method of applying the lubricant with a brush, or a dipping in the lubricant. 4).
  • the electric cable 1 for an electric vehicle is stored in the cable storage device while being wound around a reel or the like when not charged, and is pulled out from the cable storage device during charging. For this reason, since the winding action and the drawing action of the electric cable 1 for an electric vehicle are repeated, the “undulation” of the electric cable 1 is likely to occur.
  • the sheath 5 is made of a material smaller than the hardness of the insulator 3B, the turning force can be absorbed by the sheath 5 by the torsional deformation of the sheath 5 itself. . Therefore, since the turning force acting on the insulator 3B can be reduced, it is possible to prevent the positions of the electric wires 3 from being greatly displaced even when the winding and the drawing are repeated.
  • the magnitude relationship between the hardness of the insulator 3B and the hardness of the sheath 5 is not questioned, and at least one of the outer peripheral surface of the insulator 3B and the inner peripheral surface side of the sheath 5 is made of polyethylene or fluorine. It is made of resin.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • At least one of the outer peripheral surface of the insulator 3B and the inner peripheral surface side of the sheath 5 may be made of polyethylene or fluororesin.
  • solid lubricant talc is used as the lubricant, but the present invention is not limited to this.
  • a film-like member made of a material having a low friction coefficient such as polyethylene or fluororesin is used. You may arrange
  • a tube is disposed between the inner peripheral surface side of the sheath 5 and the outer peripheral surface side of the electric wire 3, and at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the tube is provided with a lubricant or the film-like member. May be provided.
  • the number of the electric wires 3 is four, but the present invention is not limited to this and may be two or more. In addition, when the number of the electric wires 3 is three or less, the core material 7 may be abolished.
  • the application of the electric cable 1 according to the present invention is not limited to an electric cable for an electric vehicle, and can be applied to other electric cables.
  • the hardness of the sheath 5 is made smaller than the hardness of the insulator 3B, and the lubricant is eliminated, or the outer peripheral surface of the insulator 3B or the inner peripheral surface of the sheath 5 is other than polyethylene or fluororesin. It is good.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as it meets the gist of the invention described in the claims.

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  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

　本発明の電気ケーブルは、導体及び絶縁体からなる複数の電線と、絶縁体の硬度より小さい材料にて構成され、複数本の電線が撚られた状態で収納された管状のシースとを備える。

Description

電気ケーブル 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１２年３月９日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１２－５３３３８号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１２－５３３３８号の全内容を参照により本国際出願に援用する。
　本発明は、導体及び絶縁体からなる複数本の電線が撚られてシース内に収納された電気ケーブルに関するものである。
　長尺の電気ケーブルは、例えば、特許文献１に記載の発明のごとく、ケーブルドラム等に巻かれた状態で保管又は搬送される場合が多い。
特開２０００－１５９４４４号公報
　ところで、本願の発明者は、長尺の電気ケーブルをリールに巻き取る行為と、その巻き取られた電気ケーブルをリールから引き出す行為とを繰り返す耐久試験を行ったところ、シースが捻れたようになり、ケーブルの外面にうねりが現われる現象（以下、「うねり」という。）が多発した。
　本発明の一側面は、電気ケーブルに「うねり」が生じることを抑制することである。
　本発明の電気ケーブルは、導体及び絶縁体からなる複数の電線と、絶縁体の硬度より小さい材料にて構成され、複数本の電線が撚られた状態で収納された管状のシースとを備える。
　本願の発明者は、試験・検討により、電気ケーブルの「うねり」は、「撚りピッチ」に起因して発生することを発見した。なお、「撚りピッチ」とは、螺旋状に撚られた電線のピッチ寸法をいう。そして、撚りピッチに起因して「うねり」が発生することから、発明者は、以下の原因により、「うねり」が生じるものと推定した。
　すなわち、巻き取られた電気ケーブルがリールから引き出される際には、各電線を撚り中心に対して旋回させるような力（以下、この力を「旋回力」という。）がシースから各電線に作用し、各電線の位置が元の位置に比べてずれる。
　そして、この「ずれ」は、電気ケーブルがリールに巻き取られても完全に元の位置まで復帰しない。このため、巻き取りと引き出しとが繰り返されると、次第に「ずれ」が蓄積されていき、最終的には、電気ケーブルの「うねり」を引き起こす。
　これに対して、本発明では、シースが絶縁体の硬度より小さい材料にて構成されているので、シース自体がねじり変形することにより、旋回力をシースで吸収させることができる。したがって、絶縁体に作用する旋回力を小さくできるので、巻き取りと引き出しとが繰り返されても、各電線の位置が大きくずれてしまうことを抑制することができる。
本発明の実施形態に係る電気ケーブル１の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る電気ケーブル１の断面図である。 電気ケーブル１にてうねりが発生するメカニズムを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る電気ケーブル１の製造工程を示す図である。
　１… 電気ケーブル
　３… 電線
　３Ａ… 導体
　３Ｂ… 絶縁体
　５… シース
　７… 芯材
　以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。
　そして、本実施形態は、電動車両用の電気ケーブルに本発明に係る電気ケーブルを適用したものである。電動車両とは、走行用の電動モータを有する車両をいう。具体的には、例えば、駆動源として電動モータのみ有する電気自動車や電動モータと内燃機関とを有するプラグ・イン・ハイブリッド自動車等をいう。
　以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
　（第１実施形態）
　１．電気ケーブルの構造
　本実施形態に係る電気ケーブル１は、図１に示すように、複数本の電線３、及びこれら電線３を覆うように収納する管状のシース５等を有して構成されている。
　電線３は、図２に示すように、導電性を有する材質からなる導体３Ａ、及び導体３Ａを覆う管状の絶縁体３Ｂを有して構成されている。なお、本実施形態に係る導体３Ａは、銅又はアルミニウム等の金属からなる複数本の素線の束である。絶縁体３Ｂは、ゴム又はエラストマー等の電気絶縁性を有する樹脂（本実施形態では、ポリ塩化ビニルエラストマー（ＰＶＣエラストマー））製である。
　導体３Ａを銅とし、絶縁体３Ｂをゴムとした場合には、ゴムを被覆する際にガスが発生し銅を腐食させるので、導体３Ａの表面にメッキを施すことにより、導体３Ａの腐食を防止することが望ましい。
　また、複数本（本実施形態では、４本）の電線３は、紐状の芯材７を中心に撚られている。本実施形態に係る複数本の電線３は、Ｓ方向（右向き）に撚られているが、Ｚ方向（左向き）に撚ってもよい。また、撚り方式も不問である。また、芯材７は、電線３を撚り易くするとともに、形状を保持するために複数本の電線３の中心に配設されている。
　芯材７は、ジュート（麻）又はポリプロピレン等を紐状にしたものである。そして、シース５を加硫ゴムとした場合には、芯材７をジュートとすることが望ましく、シース５をエラストマー樹脂等とした場合には、ポリプロピレンとすることが望ましい。
　シース５は、絶縁体３Ｂの硬度より小さい硬度を有する。具体的には、シース５をＰＶＣ等のゴム又はエラストマー樹脂にて成形するとともに、絶縁体３Ｂの硬度をデュロ硬度Ａにて７５度とし、シース５の硬度をデュロ硬度Ａにて６０度以下（本実施形態では、５０度）としている。
　そして、シース５の内周面側、又は絶縁体３Ｂの外周面側、つまりシース５との絶縁体３Ｂとの間には、シース５と各電線３との間に発生する摩擦力を低減するための潤滑材が配設されている。なお、本実施形態に係る潤滑材は、タルク等の固体潤滑材である。
　２．電線の撚りピッチについて
　本実施形態では、図２に示すように、芯材７を中心に複数本の電線３を配置し、これら電線３の外接円の直径寸法Ｄ１から電線３の直径寸法Ｄ２を減算した値に、係数αを乗じた値を電線３の撚りピッチＰとしている。
　すなわち、Ｐ＝α×（Ｄ１－Ｄ２）であり、Ｄ１＝Ｄ２×（１＋√２）となるので、Ｐ＝α×Ｄ２×√２となる。
　また、係数αは、２０以下が望ましく、ばらつき等を考慮すると、１６以上、１８以下が望ましい。なお、係数αを２０より大きくすると、電気ケーブル１を屈曲させた際に導体３Ａが折れ易くなり、係数αを過度に小さくすると、電気ケーブル１の長さに対して電線３が長くなるので、電気ケーブル１の製造原価上昇を招く。
　３．電気ケーブルの製造方法
　電気ケーブル１は、図４に示す工程を経て製造される。すなわち、複数の電線３を撚る撚り工程（Ｓ１）の終了後、潤滑材を複数の電線３の外周面側に塗布する塗布工程（Ｓ３）が行われる。そして、塗布工程（Ｓ３）が終了した撚り済みの電線３の外周にシース５を成形するシース成形工程（Ｓ５）が実行される。
　なお、潤滑材の塗布方法は、潤滑材を電線３に噴霧する噴霧方法、刷毛にて塗布する又は潤滑材内に浸漬する等、その塗布方法は不問である。
　４．本実施形態に係る電気ケーブルの特徴
　電動車両用の電気ケーブル１は、非充電時にはリール等に巻き取られた状態でケーブル収納装置に収納され、充電時にはケーブル収納装置から引き出される。このため、電動車両用の電気ケーブル１は、巻き取り行為と引き出し行為とが繰り返されるため、電気ケーブル１の「うねり」が発生し易い。
　上述したように、巻き取られた電気ケーブル１がリールから引き出される際には、図３に示すように、各電線３を撚り中心に対して旋回させるような旋回力がシース５から各電線３に作用するので、各電線３の位置が元の位置に比べてずれる。
　これに対して、本実施形態では、シース５が絶縁体３Ｂの硬度より小さい材料にて構成されているので、シース５自体がねじり変形することにより、旋回力をシース５で吸収させることができる。したがって、絶縁体３Ｂに作用する旋回力を小さくできるので、巻き取りと引き出しとが繰り返されても、各電線３の位置が大きくずれてしまうことを抑制することができる。
　ところで、各電線３の外周面のうちシース５に面する側とシース５の内周面側との間で発生する摩擦により、各電線３に旋回力が伝達されると考えられる。
　そこで、本実施形態では、シース５との絶縁体３Ｂとの間に潤滑材を配設している。これにより、本実施形態では、上記の摩擦を低減できるので、各電線３に伝達される旋回力を小さくできる。したがって、巻き取りと引き出しとが繰り返されても、各電線３の位置が大きくずれてしまうことを確実に抑制することができる。
　なお、絶縁体３Ｂの外周面側、又はシース５の内周面側に潤滑材を配設しても、シース５との絶縁体３Ｂとの間に潤滑材を配設した場合と同様な効果を得ることができる。
　（第２実施形態）
　本実施形態は、絶縁体３Ｂの硬度とシース５の硬度との大小関係を不問とした上で、シース５との絶縁体３Ｂとの間、絶縁体３Ｂの外周面側、又はシース５の内周面側に潤滑材を配設に潤滑材を配設したものである。なお、その他の構成は第１実施形態と同様である。
　これにより、本実施形態では、各電線３の外周面のうちシース５に面する側とシース５の内周面側との間で発生する摩擦を低減できるので、各電線３に伝達される旋回力を小さくできる。したがって、巻き取りと引き出しとが繰り返されても、各電線３の位置が大きくずれてしまうことを確実に抑制することができる。
　（第３実施形態）
　本実施形態は、絶縁体３Ｂの硬度とシース５の硬度との大小関係を不問とした上で、絶縁体３Ｂの外周面及びシース５の内周面側のうち少なくとも一方の面をポリエチレン又はフッ素樹脂にて構成したものである。なお、その他の構成は第１実施形態と同様である。
　これにより、各電線３の外周面のうちシース５に面する側とシース５の内周面側との間で発生する摩擦を低減できるので、巻き取りと引き出しとが繰り返されても、各電線３の位置が大きくずれてしまうことを確実に抑制することができる。
　なお、本実施形態と第１実施形態又は第２実施形態を組み合わせてもよい。つまり、第１実施形態又は第２実施形態に係る電気ケーブル１において、絶縁体３Ｂの外周面及びシース５の内周面側のうち少なくとも一方の面をポリエチレン又はフッ素樹脂にて構成してもよい。
　（その他の実施形態）
　上述の実施形態では、潤滑材として固体潤滑材タルクを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン又はフッ素樹脂等の摩擦係数の小さい材料からなる膜状の部材をシース５の内周面側と電線３の外周面側との間に配設してもよい。
　また、シース５の内周面側と電線３の外周面側との間にチューブを配設し、このチューブの内周面及び外周面のうち少なくとも一方の面に潤滑材又は上記膜状の部材を配設してもよい。
　また、上述の実施形態では、電線３を４本としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、２本以上であればよい。なお、電線３を３本以下とした場合には、芯材７を廃止してもよい。
　また、本発明に係る電気ケーブル１の適用は、電動車両用の電気ケーブルに限定されるものではなく、その他の電気ケーブルにも適用することができる。
また、本発明は、例えば、シース５の硬度を絶縁体３Ｂの硬度より小さくした上で、潤滑材を廃止する、又は絶縁体３Ｂの外周面若しくはシース５の内周面をポリエチレン若しくはフッ素樹脂以外としてもよい。
　また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

Claims (15)

  1. 　導体及び絶縁体からなる複数の電線と、
    　前記絶縁体の硬度より小さい材料にて構成され、前記複数本の電線が撚られた状態で収納された管状のシースと
    　を備える電気ケーブル。
  2. 　前記シースの硬度は、デュロ硬度Ａにて６０度以下である請求項１に記載の電気ケーブル。
  3. 　前記シースは、ゴム又はエラストマー樹脂にて成形されている請求項１又は２に記載の電気ケーブル。
  4. 　前記シースの内周面側には、潤滑材が配設されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気ケーブル。
  5. 　前記絶縁体の外周面側には、潤滑材が配設されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気ケーブル。
  6. 　前記シースとの前記絶縁体との間には、潤滑材が配設されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気ケーブル。
  7. 　導体及び絶縁体からなる複数の電線と、前記複数本の電線が撚られた状態で収納された管状のシースとを備え、
    前記シースの内周面側には、潤滑材が配設されている電気ケーブル。
  8. 　導体及び絶縁体からなる複数の電線と、前記複数本の電線が撚られた状態で収納された管状のシースとを備え、
    前記絶縁体の外周面側には、潤滑材が配設されている電気ケーブル。
  9. 　導体及び絶縁体からなる複数の電線と、前記複数本の電線が撚られた状態で収納された管状のシースとを備え、
    前記シースとの前記絶縁体との間には、潤滑材が配設されている電気ケーブル。
  10. 　前記潤滑材は、固体潤滑材である請求項４ないし９のいずれか１項に記載の電気ケーブル。
  11. 　前記潤滑材は、タルクである請求項１０に記載の電気ケーブル。
  12. 　前記絶縁体のうち少なくとも外周面は、ポリエチレン又はフッ素樹脂にて構成されている請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の電気ケーブル。
  13. 　導体及び絶縁体からなる複数の電線と、
    前記複数本の電線が撚られた状態で収納された管状のシースとを備え、
    前記絶縁体のうち少なくとも外周面は、ポリエチレン又はフッ素樹脂にて構成されている電気ケーブル。
  14. 　前記複数本の電線は、紐状の芯材を中心に撚られている請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電気ケーブル。
  15. 　請求項４ないし１１のいずれか１項に記載の電気ケーブルの製造方法であって、前記複数の電線を撚る撚り工程と、
    前記撚り工程の終了後、前記潤滑材を前記複数の電線に塗布する塗布工程と、
    前記塗布工程の終了後、前記シースを成形するシース成形工程と
    を備える電気ケーブルの製造方法。
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