WO2015170389A1 - 送電線のクランプ - Google Patents

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transmission line
carbon fiber
core material
fiber core
twisted
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俊次 蜂須賀
木村 浩
太輔 眞鍋
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東京製綱株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G7/00Overhead installations of electric lines or cables
    • H02G7/05Suspension arrangements or devices for electric cables or lines
    • H02G7/053Suspension clamps and clips for electric overhead lines not suspended to a supporting wire
    • H02G7/056Dead-end clamps
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G7/00Overhead installations of electric lines or cables
    • H02G7/02Devices for adjusting or maintaining mechanical tension, e.g. take-up device

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission line clamp used for fixing a terminal of a power transmission line such as an overhead power transmission line.
  • An overhead power transmission line (hereinafter referred to as “transmission line”) is used as a method for transmitting power far away.
  • This power transmission line is composed of a core material that bears much of the overhead wire tension and an aluminum wire that is twisted into a plurality of layers around the core material.
  • Aluminum wires are good electrical conductors and are lightweight, so they are suitable as overhead line-type power transmission lines.
  • the steel strand is used as the core material, a carbon fiber material having characteristics such as light weight, high strength, and low linear expansion may be used. By using carbon fiber material, compared with the case where steel stranded wire is used, weight reduction of the entire transmission line, increase in tensile strength, low linear expansion, and improvement in creep properties are achieved. Advantages such as long span can be obtained.
  • ⁇ Clamping device for gripping and fixing the power transmission line is required to construct and tension the power transmission line with the carbon fiber material as the core material.
  • carbon fiber material has high tensile strength and elastic modulus, it has a weak property to shear, and the carbon fiber material is crushed and damaged by strong compression that is normally used when clamping steel core transmission lines. A high gripping force cannot be exhibited, and the core material is destroyed at a low tension. For this reason, the following measures are considered.
  • the compressive force of the metal sleeve is absorbed by the buffer layer.
  • a technique is known in which carbon fiber damage is prevented by blocking and reducing the force applied to the core material (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-250419).
  • the clamp is configured by compressing and fixing the outer metal sleeve. Since the buffer sleeve made of a pair of semi-cylindrical bodies is manufactured in advance at the factory, it is only necessary to engage with the exposed core material at the site, and the working time can be shortened (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-237840). .
  • the clamp device described above has the following problems. That is, the method of providing the buffer layer has a disadvantage that it takes a lot of time on site to form the wound layer of the nonwoven fabric. In addition, in order to form a metal buffer layer by die casting, a large-sized die casting molding machine device must be brought into the work site for constructing the power transmission line, which is difficult to implement in a mountain area.
  • the carbon fiber core material has been improved in technology, and the tensile strength is increased by about 30 to 40% even if the diameter is the same as the conventional one. That is, as the tensile strength of the core material increases, the tensile strength of the transmission line also increases at the same time, and thus it is necessary to further increase the gripping force even with clamps of the same size. Furthermore, since carbon fiber is light weight, high strength, and low linear expansion, the diameter of the carbon fiber core material is also increased particularly when used for a large-capacity large-capacity transmission line that has a long span and a large weight.
  • the diameter is increased, the amount of biting of the metal sleeve is relatively reduced, and the surface area is also relatively narrow compared to the tensile strength. As a result, the gripping force is insufficient, and the carbon fiber core material may come off from the clamp. was there.
  • an object of the present invention is to provide a clamping device having a simple structure and sufficient and stable gripping force.
  • the carbon fiber is interposed between the wrapping fiber wound around the carbon fiber in a direction crossing the tensile force generated in the carbon fiber, the carbon fiber core material, and the twisted power transmission line.
  • the cylindrical metal shock absorber made, disposed on the inner peripheral surface side of this metal shock absorber, a lubricant containing at least one of alumina or silicon carbide, and provided on the outer peripheral side of the twisted transmission line,
  • the twisted power transmission line, the metal buffer material, and a cylindrical sleeve for compressing and fixing the carbon fiber core material are provided.
  • the carbon fiber is interposed between the wrapping fiber wound around the carbon fiber in a direction crossing the tensile force generated in the carbon fiber, the carbon fiber core material, and the twisted power transmission line.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a wire clamp according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric wire clamp taken along line AA in FIG. 1 and viewed in the direction of the arrow.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the metal cushioning material incorporated in the clamp of the electric wire.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a metal cushioning material and a carbon fiber core material incorporated in the clamp of the electric wire.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the metal cushioning material.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the metal cushioning material and the carbon fiber core material.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a wire clamp according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the clamp of the electric wire taken along line BB in FIG. 7 and viewed in the direction of the arrow.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a one-body-type electric wire clamp 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric wire clamp 10 taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the metal cushioning material 50 incorporated in the electric wire clamp 10
  • FIG. 4 shows the metal cushioning material 50 and the carbon fiber core material 30 incorporated in the electric wire clamp 10. It is a perspective view.
  • the axial direction indicates the direction in which the strand 31 extends, and is the same direction as the tensile force generated in the strand 31.
  • the clamp of the power transmission line fixes the end of the power transmission line, and both the mechanical gripping force required to maintain the overhead wire tension and the conductivity that conducts electricity flowing through the power transmission line are required.
  • the electric wire clamp 10 includes a bottomed cylindrical aluminum sleeve 20, a carbon fiber core 30 coaxially disposed on the aluminum sleeve 20, and an aluminum stranded wire (conductive) provided on the outer periphery of the carbon fiber core 30.
  • Hard particles (abrasive material) 60 are further provided on the inner peripheral surface of the metal cushioning material 50.
  • the hard particles 60 are, for example, alumina or silicon carbide having a diameter of 0.01 to 0.5 mm.
  • the aluminum sleeve 20 includes a tension force connecting portion 22 on the bottom 21 side of the aluminum sleeve 20 and an electrical connecting portion 23 attached to the tension force connecting portion 22.
  • the aluminum sleeve 20 shares both gripping force and electrical conductivity.
  • the carbon fiber core 30 is a continuous filament formed by forming strands 31 into 1 ⁇ 7 strands (see FIG. 4), and each strand 31 is made of a continuous fiber composite material composed of carbon fibers and a matrix resin. It is made up.
  • the carbon fiber core material 30 has excellent mechanical properties such as light weight, high strength, corrosion resistance, heat resistance, low linear expansion, and low creep properties that are not found in steel strands.
  • Each element 31 is covered with a wrapping fiber 32 made of an organic fiber such as polyester in order to protect the inner layer and increase the frictional force of the surface (see FIG. 4).
  • the winding direction is wound in a direction that intersects the tensile force generated in the wire 31.
  • the winding of the wrapping fiber 32 is not limited to a dense one, but a so-called striped coating in which a winding pitch is large with respect to the fiber width, and an unwrapped portion and a wound portion are alternated. It may be what has been done.
  • the wrapping coating of the fine wrapping fibers 32 on the strands 31 of the carbon fiber core material 30 forms fine irregularities on the surface, so that the friction coefficient of the surface of the carbon fiber core material 30 is increased and the gripping force of the wire clamp 10 is increased. There is an effect to increase.
  • the aluminum stranded wire 40 is formed by twisting an aluminum wire or an aluminum alloy wire.
  • the material of the metal buffer material 50 is an alloy such as zinc alloy, aluminum alloy, tin alloy, magnesium alloy, or aluminum. Since these have a melting point of 550 ° C. or less, they are relatively easy to mold, and since the elastic modulus is as small as 120 GPa or less, they are deformed by compression and have an effect of appropriately tightening the carbon fiber core material 30. Copper alloys can also be used.
  • the metal cushioning material 50 using these metals is formed by casting, die casting, hot forging, or the like. In addition, since a tin alloy has a particularly low melting point and good wettability, the followability when placed in a mold is high.
  • the carbon fiber core material 30 is used as a core, placed in a pipe larger than the carbon fiber core material 30, filled with resin and the like, and then molded into a cylinder.
  • the removed cylinder is vertically divided into two or three, and the carbon fiber core material 30 is removed to transfer the outer peripheral shape of the carbon fiber core material 30 to the inner surface.
  • Get the master type This master mold is embedded in a mold material using sand, gypsum, heat-resistant silicon resin, or the like containing a connecting material, solidified, and then broken to remove the master mold.
  • the molten metal is poured into the hollow mold thus obtained, cooled and solidified, then demolded, and the molded body is taken out.
  • the mold used for die casting is a mold that can be divided into two or more by machine cutting or the like by reading the shape of the carbon fiber core material 30 with a three-dimensional measuring instrument or the like. After pouring molten metal into this, it is immediately cooled and solidified, and the mold is opened to take out the molded body.
  • a mold that can be divided by the same manufacturing method as that used for die casting is manufactured, and a pre-heated metal is sandwiched between the molds and pressed to obtain a molded body.
  • the main body of the metal cushioning material 50 is formed of a cylindrical body divided into two or three in the longitudinal direction.
  • the hard particles 60 be evenly attached to the inner peripheral surface of the metal buffer material 50.
  • a method of pasting a method in which a resinous adhesive is thinly applied in advance to the inner peripheral surface of the metal cushioning material 50 and the hard particles 60 are sprayed thereon is preferable.
  • the hard particles 60 may be arranged in advance on the inner surface of the mold, and the molten metal may be poured into the mold.
  • the hard particles 60 may be kneaded with the alloy in advance and die-cast.
  • the hard particles 60 appear on the surface by slightly dissolving the surface of the molded body with hydrochloric acid, nitric acid or the like. In this way, a cushioning material body made of metal is made, and hard particles are attached to the inner surface of the cushioning material body to make the cushioning material.
  • the hard particles 60 can have the same particle size by using two sieves with different mesh sizes.
  • the typical thickness of the wound coating is about 0.1 to 0.3 mm.
  • the hard particle diameter used is preferably about 0.1 to 0.5 mm. That is, since the hard particle diameter is equal to or slightly larger than the wound coating thickness, the hard particles 60 bite into the composite layer (the surface of the carbon fiber core 30) of the carbon fiber and the matrix resin in the lower layer of the wound coating. Since this amount of biting is very small, the anchor effect is exhibited without damaging the composite layer, that is, the portion bearing the strength of the carbon fiber core material 30.
  • the electric wire clamp 10 fixes the end of the transmission line as follows.
  • the carbon fiber core material 30 is exposed by untwisting the aluminum stranded wire 40 at the end of the power transmission line.
  • Two or three metal shock absorbing materials 50 are attached to the exposed carbon fiber core material 30.
  • the aluminum wire is rewound, inserted into the aluminum sleeve 20, and compressed by a two-part die device.
  • the compression is performed by pressing a hexagonal finished bisected die in a direction in which the dies are combined with each other by hydraulic pressure.
  • the shape is not limited to a hexagon, and a circular or elliptical cross-section may be used by changing the die shape.
  • the one body clamp Since the sleeve is usually longer than the die, the entire sleeve is compressed by performing multiple compressions while gradually shifting the compression position.
  • the one body clamp has a structure in which both the carbon fiber core material 30 and the aluminum stranded wire 40 are gripped only by the aluminum sleeve, and the carbon fiber core material 30, the metal cushioning material 50, and the aluminum sleeve 20 are cross sections from the center. become.
  • the elastic coefficient of the metal cushioning material 50 varies depending on the material, but is generally in the range of 50 to 120 GPa.
  • the elastic modulus of the carbon fiber core 30 is typically 150 GPa
  • the elastic modulus of the aluminum stranded wire 40 is typically 80 GPa. That is, since the elastic coefficient of the metal buffer material 50 is smaller than that of the carbon fiber core material 30, the metal buffer material 50 is easily deformed compared to the carbon fiber core material 30, and the metal buffer material 50 is slightly deformed by compression, and the shape of the carbon fiber core material 30 is reduced. It can be closely attached and covered.
  • the hard particles 60 serve as an anchor between the metal buffer material 50 and the carbon fiber core material 30.
  • the carbon fiber core material 30 is gripped more reliably.
  • the metal buffer material 50, the aluminum stranded wire 40, and the carbon fiber core material 30 are firmly adhered to each other, and the carbon fiber core material 30 is not pulled out by the anchor effect due to the interposition of the hard particles 60, so that the grip of the entire transmission line can be obtained. You can show your power. Furthermore, when a tin alloy is used as the material of the metal buffer material 50, the biting to the carbon fiber core material 30 is good, and the anchor effect can be increased.
  • the hard particles 60 have effective dimensions for increasing friction, there is no possibility of damaging the carbon fiber core material 30.
  • an inner peripheral surface that engages with the outer peripheral surface of the carbon fiber core material 30 is formed, and the metal buffer material 50 is split, and the metal buffer material 50 includes a large number of hard particles 60 on the inner peripheral surface.
  • the metal cushioning material 50, the aluminum stranded wire 40, and the aluminum sleeve 20 is compressed, so that the carbon fiber core material 30 and the metal buffer are not damaged without causing damage to the carbon fiber core material 30.
  • the electric wire clamp 10 has a simple structure and a sufficient and stable gripping force.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a metal cushioning material 50A according to a modification of the metal cushioning material 50.
  • FIG. The metal cushioning material 50 described above is divided into two parts, but the metal cushioning material 50A is divided into three parts. Even in this case, the same effect can be obtained.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a metal buffer material 50A and a carbon fiber core material 30A according to a modification of the metal buffer material 50 and the carbon fiber core material 30.
  • the present invention can also be applied to a carbon fiber core material in which the element wire 31 is not covered with the wrapping fiber 32 or the like.
  • the wire 31 is covered with a tape-like material, the coating is not densely wound but sparsely wrapped, and the surface of the wire 31 is mixed with a portion having a coating and a mottled pattern.
  • the present invention can be applied to a carbon fiber core material having a braided structure such as a four-piece set, a six-piece set, or an eight-piece set using a plurality of strands 31 instead of a stranded wire shape.
  • the hard particles 60 installed on the inner surface of the metal cushioning material 50A act as anchors on both the carbon fiber core material 30A and the metal cushion material 50A, the carbon fiber core material 30A and the metal cushioning material. 50A is integrated.
  • the anchor effect can be obtained without damaging the portion bearing the strength of the carbon fiber core material by adjusting the hard particle diameter as small as 0.01 to 0.1 mm. It can be demonstrated.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a two-body type electric wire clamp 10A according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the electric wire clamp 10A taken along line BB in FIG. FIG. 7 and 8, the same reference numerals are given to the same functional parts as in FIGS. 1 to 6, and the detailed description thereof will be omitted.
  • the 1 body type has a simple structure, but it is necessary to finely adjust the compression ratio because it is necessary to grip both the core material and the aluminum wire by one compression.
  • the electric wire clamp 10 ⁇ / b> A includes a bottomed cylindrical aluminum sleeve 20, a carbon fiber core 30 coaxially disposed on the aluminum sleeve 20, and an aluminum stranded wire (conductive) provided on the outer periphery of the carbon fiber core 30.
  • a cylindrical metal cushioning material 50 disposed between the two.
  • Hard particles 60 are further provided on the inner peripheral surface of the metal cushioning material 50.
  • the hard particles 60 are, for example, alumina or silicon carbide having a diameter of 0.01 to 0.5 mm.
  • the aluminum sleeve 20 includes a tension force connecting portion 22 on the bottom 21 side of the aluminum sleeve 20 and an electrical connecting portion 23 attached to the tension force connecting portion 22.
  • the tip end side of the aluminum stranded wire 40 is stepped off to expose the carbon fiber core material 30.
  • the exposed carbon fiber core material 30 is inserted into the steel sleeve 70 and bonded and fixed by a curable resin. .
  • the gripping force is shared by the steel sleeve 70, and the electrical conductivity is shared by the aluminum sleeve 20.
  • the electric wire clamp 10A configured in this way fixes the end of the transmission line as follows. That is, the aluminum sleeve 20 to be covered over is passed through the power transmission line. The aluminum stranded wire 40 is cut at a position corresponding to the length to be inserted into the steel sleeve 70 at the end of the power transmission line, and the carbon fiber core material 30 is exposed to form a so-called stepped state. A split metal cushion 50 is attached to the exposed carbon fiber core 30 and inserted into the steel sleeve 70 to compress the steel sleeve 70.
  • the twisted aluminum wire 40 is unwound to expose the carbon fiber core material 30, the metal buffer material 50 is attached thereto, the aluminum twisted wire 40 is further rewound thereon, and then the aluminum sleeve previously passed through 20 is pulled back, and it is compressed by a two-part die device.
  • the compression shape is usually hexagonal as described above, but may be circular or elliptical in cross section.
  • the end portion of the steel sleeve 70 has a tension connecting portion 72 and the intermediate portion has a surface irregularity 71 for mechanical joining with the aluminum sleeve 20.
  • the surface irregularities 71 are processed in advance by cutting or forging.
  • the aluminum sleeve 20 has a through hole throughout its length, and has an electrical connection 23 at the end.
  • the carbon fiber core material 30 exposed by stripping is integrated by the compression of the steel sleeve 70 together with the intervening metal buffer material 50.
  • the carbon fiber core material 30, the metal buffer material 50, the stranded aluminum wire 40, and the aluminum sleeve 20 are integrated by compression of the aluminum sleeve 20.
  • the aluminum sleeve 20 is also compressed at the position of the surface irregularity 71 of the steel sleeve 70, the inner side of the aluminum sleeve 20 follows the shape of the surface irregularity 71 of the steel sleeve and is deformed and bites into the steel sleeve 70. And the aluminum sleeve 20 are integrated.
  • the gripping of the carbon fiber core material by the compression of the steel sleeve 70 is used in combination. These have an integrated structure. And since the metal shock absorbing material 50 is interposed in each part, a high gripping force can be exhibited.
  • the cross section of the aluminum sleeve 20 and the steel sleeve 70 is typically cylindrical.
  • the outer shape of the aluminum sleeve 20 or the steel sleeve 70 becomes a substantially hexagonal shape.
  • the compression strength can be adjusted by the core material diameter, the aluminum wire diameter, the buffer material outer diameter, the compression die diameter, etc., and the compression force may be adjusted to adjust the compression strength.
  • the outer shape in terms of the cross-sectional shape, is hexagonal, and the inside is densely filled. That is, the aluminum stranded wires 40 are substantially hexagonal and in close contact with each other, and the gap between the aluminum stranded wires 40 is eliminated, resulting in a solid structure.
  • the metal buffer material 50 is originally composed of a pair of semi-cylindrical bodies formed with engagement surfaces that engage with the inner peripheral surface of the outer layer of the carbon fiber core material 30, there is generally no gap between the carbon fiber core material 30. However, since it has an appropriate softness, it is deformed by compression, and as a result, the hard particles 60 can bite between the carbon fiber core material 30 and the metal buffer material 50 appropriately.
  • the carbon fiber core material 30 is tightly fixed to the metal buffer material 40, and the hard particles 60 are interposed therebetween. This hard particle 60 bites into each of the carbon fiber core material 30 and the metal buffer material 40 and exhibits an anchor effect, thereby exhibiting a high gripping force.
  • the present invention is particularly effective. Moreover, even if each strand constituting the carbon fiber material has no fiber wrapping coating, a high gripping force is realized by adjusting the size of the hard particles placed on the inner surface of the buffer material.

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Abstract

 素線(31)を撚り線状に成形した炭素繊維心材(30)と、炭素繊維心材(30)の外周側に設けられ、アルミ線を撚合わせて形成されたアルミ撚り線(40)とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプ(10)において、素線(31)の外周面に、この素線(31)に生じる引張力と交差する方向に巻き付けられたラッピング繊維(32)と、炭素繊維心材(30)と、アルミ撚り線(40)との間に介挿され、内周面に前記ラッピング繊維(32)に対応する凹凸が形成された筒状の金属緩衝材(50)と、金属緩衝材(50)の内周面側に配置され、アルミナ又は炭化ケイ素のうち少なくとも一方を含む硬質粒子(60)と、アルミ撚り線(40)の外周側に設けられ、アルミ撚り線(40)、金属緩衝材(50)、炭素繊維心材(30)を圧縮固定する筒状のアルミスリーブ(20)とを備え、簡単な構成で十分で安定した把持力を有する。

Description

送電線のクランプ
 本発明は、架空送電線等の送電線の端末定着に用いる送電線のクランプに関する。
 遠方に電力を送電する手法として、架空線形式の架空送電線(以下、「送電線」と称する。)が用いられている。この送電線は、架線張力の多くを負担する心材と、心材の周りに複数の層に撚り合わせたアルミ線とで構成されている。アルミ線は電気良導体で、かつ、軽量であるため架空線形式の送電線として好適である。心材としては鋼撚り線が使用されているが、軽量で高強度、低線膨張等の特性を有する炭素繊維材が用いられることもある。炭素繊維材を用いることで、鋼撚り線を用いた場合に比べ、送電線全体の重量軽減、引張強さ増加、低線膨張化、クリープ性向上が図られ、大容量化、低地度化、長スパン化等のメリットが得られる。
 炭素繊維材を心材にした送電線を架設・緊張するには送電線を把持、固定するためのクランプ装置が必要となる。炭素繊維材は高い引張強度や弾性係数を有するが、せん断に弱い性質があり、鋼心の送電線をクランプするときに通常に用いられる強い圧縮をすると炭素繊維材がつぶれて損傷し、期待した高い把持力を発揮できずに、低張力で心材が破壊してしまう。このため、次のような対策が考えられている。
 段剥ぎをすることなく、撚り合わせ送電線と心材との間に、不織布の巻回層や金属ダイカスト層等の軟質あるいは硬質の緩衝層を設けることで、金属スリーブの圧縮力が緩衝層により吸収または遮断され、心材に加わる力を低減することで炭素繊維の損傷を防ぐ技術が知られている(例えば、日本国特開平7-250419号公報)。
 亜鉛あるいはアルミニウムの金属を主成分とし、内周面に心材の外周に係合する係合面を形成した一対の半円筒体からなる緩衝スリーブを心材と導電用金属線の撚り合わせ層との間に配置し、外側の金属スリーブを圧縮固定してクランプを構成している。一対の半円筒体からなる緩衝スリーブは予め工場で製造しておくため、現場では露出させた心材に係合させるだけであり作業時間を短縮できる(例えば、日本国特開平8-237840号公報)。
 上述したクランプ装置では、次のような問題があった。すなわち、緩衝層を設ける方法では、不織布の巻回層を成型するには現場で多くの時間を必要とする不都合があった。また、ダイカストによる金属製の緩衝層を形成するには、大型のダイカスト成型機械装置を送電線架設の作業現場に持ち込まなければならず、山間部で実施するには困難があった。
 緩衝スリーブを予め工場で製造して用いる方法では、ダイカスト成型機械装置を送電線架設の作業現場に持ち込むことは不要になる。しかしながら、近年、炭素繊維心材は技術改良が図られ、従来と同じ直径であっても引張強さが30~40%程度高くなっている。すなわち、心材の引張強さが大きくなることに伴い、送電線の引張強さも同時に高まり、これにより、同じサイズのクランプであっても把持力をさらに高める必要があった。さらに、炭素繊維は軽量、高強度、低線膨張であるため、特に長スパンでかつ重量の大きくなる太径の大容量送電線に用いられる場合、炭素繊維心材の直径も大きくなる。
 直径が太くなると金属スリーブの食い込み量が相対的に低下し、また、表面積も引張強さに比べて相対的に狭くなるため、結果的に把持力が不足し、クランプから炭素繊維心材が抜ける虞があった。
 そこで本発明は、簡単な構成で十分で安定した把持力を有するクランプ装置を提供することを目的としている。
 炭素繊維を撚り線状に成形した炭素繊維心材と、この炭素繊維心材の外周側に設けられ、導電用金属線を撚合わせて形成された撚合わせ送電線とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプにおいて、前記炭素繊維の外周面に、この炭素繊維に生じる引張力と交差する方向に巻き付けられたラッピング繊維と、前記炭素繊維心材と、撚合わせ送電線との間に介挿された筒状の金属緩衝材と、この金属緩衝材の内周面側に配置され、アルミナ又は炭化ケイ素のうち少なくとも一方を含む増摩材と、前記撚合わせ送電線の外周側に設けられ、前記撚合わせ送電線、前記金属緩衝材、前記炭素繊維心材を圧縮固定する筒状のスリーブとを備えていることを特徴とする。
 炭素繊維を撚り線状に成形した炭素繊維心材と、この炭素繊維心材の外周側に設けられ、導電用金属線を撚合わせて形成された撚合わせ送電線とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプにおいて、前記炭素繊維の外周面に、この炭素繊維に生じる引張力と交差する方向に巻き付けられたラッピング繊維と、前記炭素繊維心材と、撚合わせ送電線との間に介挿された筒状で錫材を含む金属緩衝材と、この金属緩衝材の内周面側に配置され、アルミナ又は炭化ケイ素のうち少なくとも一方を含む増摩材と、前記撚合わせ送電線の外周側に設けられ、前記撚合わせ送電線、前記金属緩衝材、前記炭素繊維心材を圧縮固定する筒状のスリーブとを備えていることを特徴とする。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電線のクランプを示す縦断面図である。 図2は、同電線のクランプを図1中A-A線で切断して矢印方向に見た横断面図である。 図3は、同電線のクランプに組み込まれた金属緩衝材を示す横断面図である。 図4は、同電線のクランプに組み込まれた金属緩衝材及び炭素繊維心材を示す斜視図である。 図5は、同金属緩衝材の変形例を示す横断面図である。 図6は、同金属緩衝材及び炭素繊維心材の変形例を示す斜視図である。 図7は、本発明の第2の実施の形態に係る電線のクランプを示す縦断面図である。 図8は、同電線のクランプを図7中B-B線で切断して矢印方向に見た横断面図である。
 以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態について説明する。
 図1は本発明の第1の実施の形態に係る1ボディタイプの電線のクランプ10を示す縦断面図、図2は電線のクランプ10を図1中A-A線で切断して矢印方向に見た横断面図、図3は電線のクランプ10に組み込まれた金属緩衝材50を示す横断面図、図4は、電線のクランプ10に組み込まれた金属緩衝材50及び炭素繊維心材30を示す斜視図である。説明中において、軸方向とは、素線31の延びる方向を示し、素線31に生じる引張力と同一の方向である。送電線のクランプは送電線の端部を固定するものであり、架線張力を保持するために要求される機械的把持力と、送電線を流れる電気を通す電導性の両方が要求される。
 電線のクランプ10は、有底筒状のアルミスリーブ20と、このアルミスリーブ20に同軸的に配置された炭素繊維心材30と、この炭素繊維心材30の外周に設けられたアルミ撚り線(導電性金属線)40と、炭素繊維心材30とアルミ撚り線40との間に配置された筒状の金属緩衝材50とを備えている。金属緩衝材50の内周面にはさらに硬質粒子(増摩材)60が設けられている。硬質粒子60は、例えば、直径0.01~0.5mmのアルミナ又は炭化ケイ素である。
 アルミスリーブ20には、このアルミスリーブ20の底部21側に緊張力接続部22と、この緊張力接続部22に取り付けられた電気接続部23とを備えている。アルミスリーブ20は、把持力と電導性の両方を分担する。
 炭素繊維心材30は、素線31を1×7等の撚り線に成型した連続線条体であって(図4参照)、各素線31は炭素繊維とマトリクス樹脂からなる連続繊維複合材から成っている。炭素繊維心材30は軽量、高強度、耐食性、耐熱性、低線膨張、低クリープ性等、鋼撚り線にはない優れた機械特性がある。
 各素線31には内層の保護や表面の摩擦力を高めるためにポリエステル等の有機繊維によるラッピング繊維32が緻密に巻き付け被覆してある(図4参照)。巻き付け方向は、素線31に生じる引張力と交差する方向に巻き付けられている。なお、ラッピング繊維32の巻き付けが緻密なものに限られることなく、繊維幅に対し巻き付けピッチが大きく、巻き付けられていない部分と巻き付けられた部分が交互になっている、いわゆる縞模様状の被覆がされているものであってもよい。
 炭素繊維心材30の素線31への緻密なラッピング繊維32の巻き付け被覆は、表面に微細な凹凸を形成するので、炭素繊維心材30の表面の摩擦係数を高め、電線のクランプ10の把持力を高める効果がある。
 アルミ撚り線40は、アルミニウム線またはアルミニウム合金線を撚合せて形成されている。
 金属緩衝材50の材料は、亜鉛合金、アルミ合金、錫合金、マグネシウム合金等の合金、または、アルミニウムである。これらは融点が550℃以下であるため比較的成型しやすく、また弾性係数が120GPa以下と小さいため、圧縮により変形し、炭素繊維心材30を適度に締める効果がある。銅合金を使用することもできる。これらの金属を使用した金属緩衝材50の成型は鋳込成型やダイカスト成型や熱間鍛造等で行う。なお、錫合金は特に融点が低く、また濡れ性が良いため、型に入れた時の追従性が高い。
 鋳込成型では、まず、炭素繊維心材30を心型として、炭素繊維心材30よりも大きめのパイプに入れ、その中に樹脂等を充填、硬化することで円柱に成型する。取り出した円柱を縦に2つ割、あるいは3つ割にして、炭素繊維心材30を取り除くことで、炭素繊維心材30の外周形状を内面に転写した、円柱状の2つ割、あるいは3つ割のマスタ型を得る。このマスタ型を、連結材の入った砂、石膏、耐熱シリコン樹脂等を使った鋳型材に埋め込み、固化したのち、割って、マスタ型を取り外す。このようにして得られた中空鋳型に溶融金属を流し込み、冷却固化した後に脱型して、成型体を取り出す。
 ダイカスト成型に使う金型は、例えば、3次元計測器等で炭素繊維心材30の形状を読み込み、機械切削等により2つ以上に分割できる金型を作る。これに溶融金属を注入後、直ちに冷却固化し、金型を開いて成型体を取り出す。
 熱間鍛造もダイカスト成型で使う金型と同様の製法で分割できる金型を製作し、予熱した金属を金型で挟み、プレスすることで、成型体を得る。
 上記のようにして得られた成型体は炭素繊維心材30を心型としているため、いずれも炭素繊維心材30の外周に係合する係合面(内周面にラッピング繊維32に対応する凹凸)を有する縦方向に2分割、ないし3分割された円筒体からなる金属緩衝材50の本体を形成する。
 硬質粒子60は、金属緩衝材50の内周面に均一に貼り付けるのが肝要である。貼り付ける方法として、あらかじめ樹脂性接着材を薄く金属緩衝材50の内周面に塗布し、それに硬質粒子60を吹き付ける方法がよい。あるいは、鋳型の内表面にあらかじめ硬質粒子60を配置しておき、それに溶融金属を流し込んでもよい。また、合金にあらかじめ硬質粒子60を練り混ぜておき、ダイカスト成型してもよい。成型後に硬質粒子60が金属内に埋め込まれたときには、塩酸や硝酸等で成型体の表面をわずかに溶かすことで、表面に硬質粒子60が現れる。このようにして、金属からなる緩衝材本体が作られ、さらにその内表面に硬質粒子が取り付けられて、緩衝材が作られる。
 硬質粒子60はメッシュサイズの異なる2つのふるいを使って、粒度をそろえることができる。巻き付け被覆の代表的厚さは0.1~0.3mm程度であり、この場合には、使用する硬質粒子径は0.1~0.5mm程度がよい。すなわち、硬質粒子径は巻き付け被覆厚と同等か、これよりも若干大きいので、巻き付け被覆の下層にある、炭素繊維とマトリクス樹脂のコンポジット層(炭素繊維心材30の表面)に硬質粒子60が食い込む。この食い込み量は僅かわずかであるので、コンポジット層、すなわち、炭素繊維心材30の強度を負担する部分を損傷させることなく、アンカー効果を発揮する。
 このように構成された電線のクランプ10は、次のようにして、送電線端部を固定する。すなわち、送電線端部のアルミ撚り線40の撚りを解いて、炭素繊維心材30を露出させる。露出した炭素繊維心材30に2つ割、ないし3つ割の金属緩衝材50を取り付ける。アルミ線を巻き戻し、それをアルミスリーブ20に挿入し、2つ割ダイス装置により圧縮加工する。圧縮は、六角型仕上がりの2つ割りダイスを、油圧力でダイスを相互に合わせる方向にプレスすることで行われる。但し、六角に限らず、ダイス形状を変えて、円型や楕円型断面仕上がりであってもよい。スリーブはダイスよりも長いのが通常なので、圧縮位置を少しずつずらしながら、複数回の圧縮をすることで、スリーブ全体を圧縮する。このようにして、1ボディクランプは、アルミスリーブのみで炭素繊維心材30とアルミ撚り線40の両方を把持する構造であり、断面は中心から、炭素繊維心材30、金属緩衝材50、アルミスリーブ20になる。
 このような電線のクランプ10を用いて送電線を把持する場合、次のような効果がある。すなわち、金属緩衝材50の弾性係数は材質により異なるが全体として概ね50~120GPaの範囲にある。炭素繊維心材30の弾性係数は代表的に150GPa、アルミ撚り線40の弾性係数は代表的に80GPaである。すなわち、金属緩衝材50の弾性係数はいずれも炭素繊維心材30よりも小さいので、炭素繊維心材30と比べ変形しやすく、圧縮によって金属緩衝材50がやや変形し、炭素繊維心材30の形状に隈なく密着し覆うことができる。
 さらに硬質粒子60を金属緩衝材50と炭素繊維心材30の間に介在させることで、硬質粒子60は金属緩衝材50と炭素繊維心材30の間にアンカーとしての役目を果たし、金属緩衝材50がより確実に炭素繊維心材30を把持する。
 ここに、金属緩衝材50、アルミ撚り線40、炭素繊維心材30が相互に強固に密着し、かつ硬質粒子60の介在によるアンカー効果によって、炭素繊維心材30が抜けることなく、送電線全体のグリップ力を発揮させることができる。さらに、金属緩衝材50の材質として、錫合金を用いた場合は、炭素繊維心材30への食いつきが良好で、アンカー効果を増大させることができる。
 硬質粒子60は摩擦を高めるために効果的な寸法にしてあるので、炭素繊維心材30を損傷させる虞はない。
 したがって、炭素繊維心材30の外周面に係合する内周面を形成し、割り型となった金属緩衝材50であって、内周表面に、多数の硬質粒子60を備えた金属緩衝材50を、炭素繊維心材30と導送電線撚り合わせ層との間に介在させ、最外層のアルミスリーブ20を圧縮させることで、炭素繊維心材30の損傷を生じることなく、炭素繊維心材30と金属緩衝材50の摩擦力を高め、結果として、炭素繊維心材30・金属緩衝材50・アルミ撚り線40・アルミスリーブ20を一体化することで、送電線の高い緊張力での把持を実現することが可能となる。なお、ラッピング繊維32が設けられている場合には、硬質粒子60を用いなくてもよい。
 したがって、本実施の形態に係る電線のクランプ10は、簡単な構成で十分で安定した把持力を有する。
 図5は金属緩衝材50の変形例に係る金属緩衝材50Aを示す横断面図である。上述した金属緩衝材50は2つ割であったが、金属緩衝材50Aは3つ割である。この場合であっても同様の効果を得ることができる。
 図6は金属緩衝材50及び炭素繊維心材30の変形例に係る金属緩衝材50A及び炭素繊維心材30Aを示す斜視図である。すなわち、素線31にラッピング繊維32等の被覆が全く無い炭素繊維心材にも適用できる。
 この他、素線31にテープ状のものが被覆されたもの、被覆が密ではなく疎に巻かれていて素線31表面に被覆の有る部分と無い部分が混在しまだら模様となっているもの、さらに、撚り線状でなく、複数の素線31を使い、4本組、6本組や8本組等の組み紐構造にした炭素繊維心材にも適用できる。このような場合でも、金属緩衝材50Aの内面に設置した硬質粒子60(図省略)が炭素繊維心材30Aと金属緩衝材50Aの両方にアンカーの作用をするので、炭素繊維心材30Aと金属緩衝材50Aが一体化する。被覆の無い炭素繊維心材30Aの場合には、0.01~0.1mmのように硬質粒子径を小さく調整することで、炭素繊維心材の強度を負担する部分を損傷させることなく、アンカー効果を発揮することができる。
 図7は本発明の第2の実施の形態に係る2ボディタイプの電線のクランプ10Aを示す縦断面図、図8は電線のクランプ10Aを図7中B-B線で切断して矢印方向に見た横断面図である。なお、図7,8において、図1~図6と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。2ボディタイプは構造が複雑であるが、炭素繊維心材30とアルミ撚り線40の把持を別々に把持するので、クランプの設計自由度が大きい。1ボディタイプは構造がシンプルであるが、一度の圧縮で、心材とアルミ線の両方を把持する必要があるため、圧縮率の微調整が必要とされる。
 電線のクランプ10Aは、有底筒状のアルミスリーブ20と、このアルミスリーブ20に同軸的に配置された炭素繊維心材30と、この炭素繊維心材30の外周に設けられたアルミ撚り線(導電性金属線)40と、炭素繊維心材30とアルミ撚り線40との間に配置された筒状の金属緩衝材50と、有底筒状の鋼スリーブ70と、炭素繊維心材30と鋼スリーブ70との間に配置された筒状の金属緩衝材50とを備えている。金属緩衝材50の内周面にはさらに硬質粒子60が設けられている。硬質粒子60は、例えば、直径0.01~0.5mmのアルミナ又は炭化ケイ素である。
 アルミスリーブ20には、このアルミスリーブ20の底部21側に緊張力接続部22と、この緊張力接続部22に取り付けられた電気接続部23とを備えている。
 アルミ撚り線40の先端側は、段剥ぎされて、炭素繊維心材30が露出されており、この露出された炭素繊維心材30は、鋼スリーブ70に挿入され、硬化性樹脂により接着固定されている。なお、把持力は鋼スリーブ70が分担し、電導性はアルミスリーブ20が分担する。
 このように構成された電線のクランプ10Aは、次のようにして、送電線端部を固定する。すなわち、全体に被せることになるアルミスリーブ20を送電線に通しておく。送電線端部の、鋼スリーブ70に挿入する長さ相当位置で、アルミ撚り線40を切断し、炭素繊維心材30を露出させ、いわゆる段付きの状態にする。露出した炭素繊維心材30に2つ割の金属緩衝材50を取り付け、それを鋼スリーブ70に挿入し、鋼スリーブ70を圧縮する。ついでアルミ撚り線40の撚りを解いて、炭素繊維心材30を露出させ、そこに金属緩衝材50を取り付け、さらにその上にアルミ撚り線40を巻き戻し、次いで、先に通しておいたアルミスリーブ20を引き戻し、それを2つ割ダイス装置により圧縮加工する。圧縮形状は上記と同様に六角が普通であるが、円型や楕円型断面仕上がりであってもよい。
 鋼スリーブ70の端部には緊張力接続部72と、中間部にはアルミスリーブ20との機械的接合のための表面凹凸71がある。表面凹凸71は切削や鍛造等によりあらかじめ加工してある。
 アルミスリーブ20には全長を通して貫通穴があり、端部には電気接続部23がある。
 上述のように、段剥ぎして露出した炭素繊維心材30は、介在させた金属緩衝材50とともに、鋼スリーブ70の圧縮によって一体化している。また巻き戻したアルミ撚り線40の部分では、炭素繊維心材30、金属緩衝材50、アルミ撚り線40、アルミスリーブ20が、アルミスリーブ20の圧縮によって一体化している。さらに鋼スリーブ70の表面凹凸71の位置においてもアルミスリーブ20を圧縮するので、アルミスリーブ20の内側が鋼スリーブの表面凹凸71の形状をたどって変形し、相互にかみ込むことにより、鋼スリーブ70とアルミスリーブ20が一体化する。
 このようにして2ボディクランプでは、1ボディタイプと同様のアルミスリーブ20の圧縮による炭素繊維心30とアルミ撚り線40の把持に加え、鋼スリーブ70の圧縮による炭素繊維心材の把持を併用し、これらが一体化した構造をしている。そして、それぞれの部分において金属緩衝材50を介在させているため、高い把持力を発揮することができる。
 アルミスリーブ20や鋼スリーブ70の断面は筒状が代表的である。六角ダイスを使った圧縮により、アルミスリーブ20や鋼スリーブ70の外形状は略六角形状になる。圧縮の強さは心材径、アルミ線径、緩衝材外径、圧縮ダイス径等により調整可能であり、圧縮力を調整して圧縮の強さを調整してもよい。
 このようにして、圧縮加工により外部から内部に圧力が伝達し、内部の各層が相互に密着する。仕上がりとしては、その断面形状でみると、外形は六角であり、内部は緻密に充填した構造となっている。すなわち、アルミ撚り線40は略六角状になり相互に密接し、アルミ撚り線40間の隙間は無くなり中実な構造となる。さらに、金属緩衝材50はもともと炭素繊維心材30の外層内周面に係合する係合面を形成した一対の半円筒体からなるため、概ね炭素繊維心材30との間の隙間が無いのであるが、適度な柔らかさがあるため、圧縮により変形し、その結果、硬質粒子60が炭素繊維心材30と金属緩衝材50の間に適度に食い込むことができる。
 炭素繊維心材30は金属緩衝材40と密に固着し、両者の間には硬質粒子60が介在している。この硬質粒子60が炭素繊維心材30と金属緩衝材40のそれぞれに食い込みアンカー効果を発揮することで、高い把持力を発揮する。
 炭素繊維心材30が高強度になった結果、従来と同じ径でも、従来より高い把持力が要求される場合や、炭素繊維心の径が大きくなり、より大荷重での把持力が要求される場合に、本考案は特に効果を発揮する。また、炭素繊維材を構成する各素線が、繊維巻き付け被覆が無いものであっても、緩衝材内面に設置する硬質粒子サイズを調整することで、高い把持力を実現する。
 このような電線のクランプ10Aを用いて送電線を把持する場合であっても、上述した電線のクランプ10Aと同様の効果が得られる。
 なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。各部材の寸法や形状は一例であり、これらに限られるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
 簡単な構成で十分で安定した把持力を有する電線のクランプが得られる。

Claims (6)

  1.  炭素繊維を撚り線状に成形した炭素繊維心材と、この炭素繊維心材の外周側に設けられ、導電用金属線を撚合わせて形成された撚合わせ送電線とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプにおいて、
     前記炭素繊維心材と、撚合わせ送電線との間に介挿された筒状の金属緩衝材と、
     この金属緩衝材の内周面側に配置され、アルミナ又は炭化ケイ素のうち少なくとも一方を含む増摩材と、
     前記撚合わせ送電線の外周側に設けられ、前記撚合わせ送電線、前記金属緩衝材、前記炭素繊維心材を圧縮固定する筒状のスリーブとを備えていることを特徴とする送電線のクランプ。
  2.  炭素繊維を撚り線状に成形した炭素繊維心材と、この炭素繊維心材の外周側に設けられ、導電用金属線を撚合わせて形成された撚合わせ送電線とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプにおいて、
     前記炭素繊維の外周面に、この炭素繊維に生じる引張力と交差する方向に巻き付けられたラッピング繊維と、
     前記炭素繊維心材と、撚合わせ送電線との間に介挿され、内周面に前記ラッピング繊維に対応する凹凸が形成された筒状の金属緩衝材と、
     前記撚合わせ送電線の外周側に設けられ、前記撚合わせ送電線、前記金属緩衝材、前記炭素繊維心材を圧縮固定する筒状のスリーブとを備えていることを特徴とする送電線のクランプ。
  3.  炭素繊維を撚り線状に成形した炭素繊維心材と、この炭素繊維心材の外周側に設けられ、導電用金属線を撚合わせて形成された撚合わせ送電線とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプにおいて、
     前記炭素繊維の外周面に、この炭素繊維に生じる引張力と交差する方向に巻き付けられたラッピング繊維と、
     前記炭素繊維心材と、撚合わせ送電線との間に介挿され、内周面に前記ラッピング繊維に対応する凹凸が形成された筒状の金属緩衝材と、
     この金属緩衝材の内周面側に配置され、アルミナ又は炭化ケイ素のうち少なくとも一方を含む増摩材と、
     前記撚合わせ送電線の外周側に設けられ、前記撚合わせ送電線、前記金属緩衝材、前記炭素繊維心材を圧縮固定する筒状のスリーブとを備えていることを特徴とする送電線のクランプ。
  4.  炭素繊維を撚り線状に成形した炭素繊維心材と、この炭素繊維心材の外周側に設けられ、導電用金属線を撚合わせて形成された撚合わせ送電線とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプにおいて、
     前記炭素繊維心材と、撚合わせ送電線との間に介挿された筒状で錫材を含む金属緩衝材と、
     この金属緩衝材の内周面側に配置され、アルミナ又は炭化ケイ素のうち少なくとも一方を含む増摩材と、
     前記撚合わせ送電線の外周側に設けられ、前記撚合わせ送電線、前記金属緩衝材、前記炭素繊維心材を圧縮固定する筒状のスリーブとを備えていることを特徴とする送電線のクランプ。
  5.  炭素繊維を撚り線状に成形した炭素繊維心材と、この炭素繊維心材の外周側に設けられ、導電用金属線を撚合わせて形成された撚合わせ送電線とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプにおいて、
     前記炭素繊維の外周面に、この炭素繊維に生じる引張力と交差する方向に巻き付けられたラッピング繊維と、
     前記炭素繊維心材と、撚合わせ送電線との間に介挿され、内周面に前記ラッピング繊維に対応する凹凸が形成された筒状で錫材を含む金属緩衝材と、
     前記撚合わせ送電線の外周側に設けられ、前記撚合わせ送電線、前記金属緩衝材、前記炭素繊維心材を圧縮固定する筒状のスリーブとを備えていることを特徴とする送電線のクランプ。
  6.  炭素繊維を撚り線状に成形した炭素繊維心材と、この炭素繊維心材の外周側に設けられ、導電用金属線を撚合わせて形成された撚合わせ送電線とを有する送電線の端部を把持する送電線のクランプにおいて、
     前記炭素繊維の外周面に、この炭素繊維に生じる引張力と交差する方向に巻き付けられたラッピング繊維と、
     前記炭素繊維心材と、撚合わせ送電線との間に介挿され、内周面に前記ラッピング繊維に対応する凹凸が形成された筒状で錫材を含む金属緩衝材と、
     この金属緩衝材の内周面側に配置され、アルミナ又は炭化ケイ素のうち少なくとも一方を含む増摩材と、
     前記撚合わせ送電線の外周側に設けられ、前記撚合わせ送電線、前記金属緩衝材、前記炭素繊維心材を圧縮固定する筒状のスリーブとを備えていることを特徴とする送電線のクランプ。
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