WO2019176001A1 - 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

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 Download PDF

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勇人 大井
大塚　保之
田口　欣司
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric wire conductor, a covered electric wire, a wire harness, and a method of manufacturing the electric wire conductor, and more specifically, an electric wire conductor obtained by deforming a stranded wire in which a plurality of strands are twisted together, and such an electric wire conductor.
  • the present invention relates to a covered electric wire and a wire harness, and a method for producing such an electric wire conductor.
  • aluminum and aluminum alloys are often used as electric wire conductors from the viewpoint of reducing the weight of electric wires, but the conductivity of aluminum and aluminum alloys is smaller than the conductivity of copper and copper alloys, In electric wires using aluminum or aluminum alloys as electric conductors, in order to ensure the necessary electrical conductivity, it is necessary to make the conductor cross-sectional area larger than when copper or copper alloys are used.
  • the outer diameter of the covered wire provided with an insulator on the outer periphery of the wire becomes large.
  • the space where individual wires can be routed has decreased due to the increase in wires and parts, the increase in wire diameter, etc., and the wires or wire harnesses can be routed efficiently while ensuring the conductor cross-sectional area. Is required.
  • the electric wires constituting the wire harness are generally circular in cross section. However, if the electric wires having a circular cross section are bundled or arranged, a lot of useless space is generated.
  • Patent Document 1 describes that the cross section of the electric wire conductor made of a single core conductor is made into a semicircular shape.
  • a wire conductor similar to that of Patent Document 1 is configured using a stranded wire composed of a plurality of strands, flexibility can be improved.
  • a processing method such as a drawing process in which a force is applied to pull the wire conductor in the axial direction using, for example, a compression die has been used.
  • a processing method such as a drawing process in which a force is applied to pull the wire conductor in the axial direction using, for example, a compression die has been used.
  • a processing method such as a drawing process in which a force is applied to pull the wire conductor in the axial direction using, for example, a compression die has been used.
  • burr sharp protrusion structure
  • the present invention has an object to provide a wire conductor that is excellent in space-saving properties and flexibility, and in which a load is not easily concentrated on a specific wire, and a covered wire and a wire harness including the wire conductor. To do.
  • the electric wire conductor according to the present invention comprises a stranded wire obtained by twisting a plurality of strands, and two cross-sections intersecting with each other in the axial direction of the stranded wire are in contact with each other at one side or a vertex, and the end of the side
  • the gist of the invention is that it is smaller than the central part of the sector part.
  • the deformation rate from the circular shape of the element wire in a cross section intersecting the axial direction of the fan-shaped portion is 75% or less of the deformation rate of the central portion of the fan-shaped portion in the outer peripheral portion facing the outer periphery of the fan-shaped portion. Is preferred.
  • the deformation rate from the circular shape of the element wire in a cross section intersecting the axial direction of the fan-shaped portion is 15% or less in the outer peripheral portion facing the outer periphery of the fan-shaped portion.
  • a void ratio which is a ratio of voids not occupied by the strands, in a cross section intersecting the axial direction of the fan-shaped portion is 15% or more.
  • a cross-section intersecting the axial direction of the fan-shaped portion has a continuous gap that can accommodate one or more strands.
  • the number of strands constituting the stranded wire is 50 or more.
  • At least a part of the wire constituting the wire conductor is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the gist of the covered electric wire according to the present invention is to have the above-mentioned electric wire conductor and an insulator covering the outer periphery of the electric wire conductor.
  • the gist of the wire harness according to the present invention includes the above-described covered electric wire.
  • the wire harness includes a plurality of the above-described covered electric wires, and the plurality of the covered electric wires are arranged with the sides of the fan-shaped portion facing each other with the insulator interposed therebetween.
  • a heat radiating sheet is interposed between the plurality of covered electric wires.
  • the method for producing an electric wire conductor according to the present invention includes a roller from a first direction and a second direction that intersect the axial direction of the raw material stranded wire and face each other with respect to the raw material stranded wire obtained by twisting the strands.
  • the gist is to manufacture the above-mentioned electric wire conductor by performing a compression step of pressurizing using the above.
  • At least one of the rollers has a groove in the circumferential direction at least partially in contact with the raw material stranded wire, and the roller is in contact with the other roller at the end of the groove, and the end of the groove Is preferably provided with a notch for preventing the strands constituting the raw material stranded wire from being sandwiched between the rollers.
  • the electric wire conductor according to the present invention is not a single-core conductor, but is made of a stranded wire obtained by twisting a plurality of strands, and thus has high flexibility.
  • the stranded wire is a twisted stranded wire formed by twisting together a plurality of strands, the strands are unlikely to cross each other when deforming the wire shape, and an excessive load is applied to the strands. This can be prevented and the flexibility is also excellent.
  • the deformation rate from the circular shape of the wire at the outer peripheral portion of the sector portion is smaller than the deformation rate from the circular shape of the wire at the center portion. That is, when the shape of the electric wire is deformed, the load applied to the outer peripheral strand is smaller than the load applied to the central strand. As a result, it is possible to sufficiently deform and compress the wire conductor while preventing the load from being concentrated on the strands of the outer peripheral portion and forming an uneven structure (burr) such as a disconnection or a sharp protrusion on the outer peripheral portion.
  • burr uneven structure
  • the electric wire conductor according to the present invention has two cross-sections that intersect each other in the axial direction of the electric wire conductor, and two sides that are in contact with each other at one side or apex, and an outwardly convex curve that connects the ends of the sides. Since it is a sector shape, when a plurality of covered electric wires made of the electric wire conductor are bundled and used, the plurality of covered electric wires can be routed without gaps, and the space saving property is excellent.
  • the central angle of the fan-shaped part is not particularly limited. When the central angle is 180 degrees, the shape is a semicircle with one side.
  • the deformation rate from the circular shape of the strand at the outer peripheral portion of the sector portion is 75% or less of the deformation rate from the circular shape of the strand at the central portion. More preferably, it is 70% or less, More preferably, it is 50% or less. If the deformation rate from the circular shape of the wire at the outer periphery of the fan-shaped portion is 75% or less of the deformation rate from the circular shape of the wire at the central portion, the load concentrates on the wire at the outer peripheral portion and the wire breaks at the outer peripheral portion. Alternatively, the effect of sufficiently deforming and compressing the electric wire conductor can be obtained while preventing the formation of an uneven structure such as a sharp protrusion.
  • the deformation rate from the circular shape of the wire at the outer peripheral portion of the fan-shaped portion is preferably 15% or less, and more preferably 10% or less.
  • the deformation rate from the circular shape of the wire at the outer peripheral portion of the fan-shaped portion is 15% or less, the load is concentrated on the wire at the outer peripheral portion, and an uneven structure such as a disconnection or a sharp protrusion is formed on the outer peripheral portion. The effect which prevents is obtained especially highly.
  • the void ratio which is the ratio of voids not occupied by the strands, in the cross section of the fan-shaped portion is 15% or more, it is easy to keep particularly high flexibility and excellent flexibility in arrangement.
  • the wire conductor can be flexibly bent by using the movement of the strands to such a gap. Excellent in keeping the flexibility high.
  • the stranded wires can be easily formed into a sectional fan shape by changing the relative arrangement of the strands without greatly deforming each strand. Therefore, it is easy to achieve both space saving and flexibility in the electric wire conductor, and it is possible to prevent the wire from being disconnected.
  • the covered electric wire according to the present invention has the above-mentioned electric wire conductor, thereby being excellent in space saving and high flexibility. Furthermore, by forming the fan shape, the unevenness of the surface of the electric conductor can be suppressed, the thickness of the insulator can be reduced, and the space saving property is excellent.
  • the wire harness according to the present invention has the above-described covered electric wire, and thus has excellent space saving and high flexibility.
  • bundling a plurality of covered electric wires by arranging the sides of the fan-shaped portion to face each other, the cross-section combining the plurality of covered electric wires becomes a substantially circular shape in which curved portions that connect the sides are connected, It is easy to fit in a pipe etc. and is particularly excellent in space saving.
  • the side portions of the opposing fan-shaped portions are less likely to release heat than the curved portions and the like released to the outside.
  • the influence of heat generation during energization can be suppressed.
  • the covered electric wires are bundled by a pipe having high heat conductivity such as aluminum, heat can be efficiently radiated from both the fan-shaped side portion and the curved portion.
  • the load is concentrated on the outer peripheral wire as compared with the conventional drawing process. This can be suppressed, and the wire conductor can be deformed while reducing the deformation rate of the outer peripheral wire.
  • the wire conductor can be formed into a fan shape while preventing a wire breakage or burr formation due to a large force applied only to the strands on the outer peripheral portion, and a wire conductor excellent in space saving can be provided.
  • At least one of the rollers has a groove portion in the circumferential direction at least partially in contact with the raw material stranded wire, and a notch for preventing the strands constituting the raw material stranded wire from being sandwiched at the end of the groove portion. If provided, an escape portion capable of accommodating the strands is formed in the gap formed by the groove portions of the opposing rollers. The relief portion makes it difficult for the strands constituting the raw material stranded wire to be sandwiched between the rollers, and can prevent disconnection and burr formation due to the sandwiching of the strands.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the electric wire conductor which concerns on 1st embodiment of this invention. It is sectional drawing of the said electric wire conductor. It is sectional drawing of the conventional covered electric wire which is not compressing an electric wire conductor.
  • (A) is sectional drawing at the time of arrange
  • (b) is sectional drawing at the time of arrange
  • (A) is a perspective view of the roller which deform
  • (b) is an enlarged view of the site
  • the shape of a circle, a sector, or a side, a straight line, an arc, etc. is not limited to a geometric meaning, but includes a deviation caused by a material, a manufacturing process, etc. Any material that can be recognized as a side, a straight line, an arc, or the like may be used.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a wire conductor 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a cross section orthogonal to the axial direction (longitudinal direction) of the wire conductor 10. In these drawings, the number of the strands 1 constituting the electric wire conductor 10 is reduced for easy understanding.
  • the electric wire conductor 10 is configured as a stranded wire in which a plurality of strands 1 are twisted together.
  • the electric wire conductor 10 has a cross-sectional fan shape having at least a part along the axial direction, two sides that are in contact with each other at one side or apex, and an outwardly convex curve that connects the ends of the sides. is doing. In addition, when there is one side, it becomes a semicircular shape. In the present embodiment, the whole area of the broken conductor 10 is a fan having a cross-sectional shape.
  • the deformation of the strand 1 in the outer peripheral portion facing the outer periphery of the electric wire conductor 10 in the cross section orthogonal to the axial direction is more than the central portion located inside the outer peripheral portion.
  • the rate is getting smaller. 1 and 2 schematically show the distribution of the deformation rate of such an element wire 1.
  • the deformation rate of the element wire 1 is an index indicating how much a certain element wire 1 has a cross section deviating from a circle.
  • the length of the longest straight line that crosses the cross section is the major axis A, and the diameter of a circle having the same area as the cross-sectional area of the strand 1 is the circle diameter R.
  • the circular diameter R may be calculated by measuring the cross-sectional area of the actual strand 1, or when the diameter of the strand 1 before being deformed is known, In the case where a portion where 1 is not deformed coexists, the diameter of the wire 1 that has not been deformed may be adopted as the circle diameter R.
  • positioned at the outermost periphery of the electric wire conductor 10 is employ
  • the deformation rate of the outer peripheral wire 1 is smaller than the deformation rate of the central wire 1, the load concentrates on the outer peripheral wire 1, and the outer peripheral portion is broken or uneven, such as a sharp protrusion.
  • the wire conductor can be sufficiently deformed and compressed while preventing formation of a structure (burr).
  • the electric wire conductor 10 according to the present embodiment is manufactured by deforming a conventional electric wire conductor having a substantially circular cross section by compression or the like, to the strand 1 at the outer peripheral portion due to the force applied for compression. The concentration of the load can be suppressed.
  • the deformation rate of the outer peripheral strand is 75% or less of the deformation rate of the central strand. More preferably, it is 70% or less, further preferably 50% or less, and particularly preferably 20% or less. If the deformation rate of the outer peripheral portion of the fan-shaped portion is 75% or less of the deformation rate of the central portion, the load concentrates on the outer peripheral portion of the wire, and the outer peripheral portion is broken or uneven, such as sharp protrusions. An effect of sufficiently deforming and compressing the electric wire conductor can be obtained while preventing the structure from being formed.
  • the deformation rate from the circular shape of the wire at the outer peripheral portion of the fan-shaped portion is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and further preferably 5% or less.
  • the load concentrates on the wire on the outer periphery and prevents the formation of an uneven structure such as a disconnection or a sharp protrusion on the outer periphery. Is particularly high.
  • the outer peripheral part can be classified into four places: a fan-shaped side part, a curved part, a corner part where the side part and the curved part contact each other, and a vertex part where the side part and the side part contact each other.
  • the magnitudes of the deformation ratios at these four locations generally tend to be in the order of side> curve> corner> vertex.
  • the fan-shaped central angle in the cross section of the wire conductor 10 is not particularly limited. When the central angle is 180 degrees, a semicircular shape with one side is obtained.
  • the central angle may be determined as appropriate according to the form of routing. For example, when routing three wires having the same thickness, the central angle of all the wires may be about 120 degrees. When arranging a plurality of electric wires having different thicknesses, the central angle may be changed according to the thickness.
  • the electric wire conductor 10 is composed of a stranded wire in which a plurality of strands 1 are twisted together. Therefore, the electric wire conductor 10 has higher flexibility than a single core conductor having the same conductor cross-sectional area.
  • the wire conductor 10 can be manufactured by compressing and deforming a raw material stranded wire 10 ′ having a substantially circular cross section.
  • the raw material stranded wire 10 ′ is preferably a collective stranded or concentric stranded stranded wire, and more preferably a collective stranded stranded wire.
  • the stranded wire of the collective twist is excellent in productivity because the twisted structure is not complicated even if the number of the constituent wires 1 is increased.
  • the wire 1 constituting the wire conductor 10 may be made of any conductive material including a metal material.
  • a metal material As typical materials constituting the strand 1, copper and copper alloy, and aluminum and aluminum alloy can be cited. These metal materials constitute the wire conductor 10 according to the present embodiment in that a desired shape is easily formed by deformation when a stranded wire is formed, and the shape once formed is easily maintained firmly. It is suitable for doing.
  • Aluminum or aluminum alloy is preferable from the viewpoints of weight reduction and cost of the wire conductor 10 and the significance of reducing the conductor diameter by compression.
  • the strand 1 which comprises the electric wire conductor 10 you may use what consists of the same material altogether, or may mix and use the multiple types of strand 1 which consist of different materials.
  • the deformation ratios of the outer peripheral portion and the central portion are the deformations of the strands 1 made of the same material or a plurality of types of strands 1. It is preferable to compare by the average value of rate.
  • the number of the strands 1 constituting the wire conductor 10 may be arbitrarily selected according to the desired conductivity and the like, but a preferred range of the number of the strands 1 can be exemplified by 50 or more.
  • the number of strands 1 constituting the stranded wire is large, the flexibility is excellent.
  • the twisted wires are formed into a sector fan shape while leaving large gaps between the strands by changing the relative arrangement of the strands without greatly deforming each strand. In particular, it is possible to prevent an excessive load from being applied to the strand 1 in the outer peripheral portion.
  • the conductor cross-sectional area of the electric wire conductor 10 may be arbitrarily selected according to a desired resistance value and the like, but a preferable range of the conductor cross-sectional area of the electric wire conductor 10 is 3 mm 2 or more. More preferably, it is 50 mm 2 or more. When the conductor cross-sectional area is 3 mm 2 or more, the effect of space saving by making the wire conductor 10 into a cross-sectional fan shape is great. In these cases, the preferred diameter of the wire 1 constituting the wire conductor 10 can be 0.3 to 1.0 mm.
  • the cross-sectional shape of each strand 1 constituting the electric wire conductor 10 is whatever. Good.
  • a general metal strand has a substantially circular cross section, and such a strand 1 can be applied also in this embodiment.
  • At least a part of the wire 1 of the electric wire conductor 10 may be left in a substantially circular state without being deformed when it is formed into a fan shape.
  • the unmodified wire 1 is likely to remain on the outer peripheral portion.
  • the gap between the strands 1 is utilized. 1 can take various relative arrangements, so that the cross-section of the wire conductor 10 can be formed into a desired shape using the relative arrangement of the strands 1 without greatly deforming the shape of each strand 1 itself. It becomes easy.
  • the upper limit of the porosity is not particularly limited, but is preferably 30% or less from the viewpoint of easy formation into a fan shape and easy maintenance of the formed fan shape.
  • the porosity is the ratio of the area occupied by the total area of the large and small gaps in the cross section of the wire conductor 10, and the total area of the voids is within a predetermined range in the cross section of the wire conductor 10.
  • the flexibility of the wire conductor 10 is enhanced, but in addition, the presence of a gap having a certain size as a continuous region is effective in improving the flexibility of the wire conductor 10.
  • the cross section of the wire conductor 10 has a continuous gap that can accommodate one or more strands 1, or even two or more strands. It is because the flexible bending of an electric wire is assisted by the strand 1 moving to such a big space
  • the strand 1 for determining whether or not it can be accommodated in the gap the strand 1 surrounding the gap of interest, or a circular cross section having the same cross-sectional area as the arbitrary strand 1 constituting the wire conductor 10 It is sufficient to use the above-mentioned wire.
  • the irregularities on the outer periphery of the stranded wire can be reduced, and the insulator 20 having a thickness that can satisfy various characteristics is formed on the entire periphery with a uniform thickness. By doing so, the thickness of the insulator 20 as an average over the entire circumference can be reduced, and the space saving property is excellent.
  • the wire conductor 10 according to the present embodiment achieves both space saving and flexibility, and has a high degree of freedom in arrangement.
  • the number of electric wires and parts to be installed is increasing due to recent high functionality.
  • currents have increased and individual wire diameters have also increased. Thereby, the space which can route each electric wire has decreased.
  • the electric wire conductor 10 according to the present invention is used, it is excellent in space saving property and flexibility, and therefore, it is possible to effectively arrange a wire by effectively using a small space. The effect is particularly great when a large number of electric wires are integrated or when an electric wire having a large conductor cross-sectional area is used.
  • the production method of the wire conductor 10 according to the present embodiment is not particularly limited.
  • a raw material stranded wire 10 ′ obtained by twisting a plurality of strands 1 is compressed. And can be molded.
  • force F1, F2 is applied from the 1st direction and 2nd direction which are orthogonal to the axial direction of raw material strand wire 10 'and mutually oppose.
  • the forces F3 and F4 may be applied to the raw material stranded wire 10 ′ from the third direction and the fourth direction that intersect the first direction and the second direction and face each other.
  • the raw material stranded wire 10 ' By applying force from at least two opposing directions, the raw material stranded wire 10 'can be efficiently deformed. In addition, by applying force in a plurality of times from different directions, it is possible to prevent the pressure from being biased to the strand 1 of the outer peripheral portion of the raw material stranded wire 10 ′, and the strand 1 of the outer peripheral portion is disconnected or flashed.
  • the deformed wire conductor 10 can be formed without forming the wire.
  • Application of force to the raw material stranded wire 10 ′ may be performed by, for example, providing rollers 60 facing each other and passing the raw material stranded wire 10 ′ between the rollers 60 as shown in FIG. 6.
  • a pair of rollers 60 facing each other rotate in opposite directions, and a force can be applied to the raw material stranded wire 10 ′ while the raw material stranded wire 10 ′ is sent out by the rotation of the roller 60.
  • a force can be applied to the raw material stranded wire 10 ′ from the outside in the radial direction to the inside without applying a pulling force in the axial direction as in the case of compression using a die.
  • the gap between the rollers is largely open on the front side of the raw material stranded wire 10 ′, a large force is not applied, and the force applied toward the contact point of the two rollers 60 gradually increases. Thereby, it is possible to prevent the applied force from being applied to the entire raw material stranded wire 10 ′ and the load from being concentrated on the outer peripheral portion. Moreover, when the roller 60 is used, it can process continuously, sending out the elongate raw material strand 10 ', and is excellent in productivity.
  • the roller 60 has a groove 61 in its circumferential direction, and the groove 61 is in contact with the raw material stranded wire 10 ′ at least in part.
  • the cross-sectional shape of the electric wire conductor 10 compressed by the roller 60 reflects the shape of the groove 61 that contacts the raw material stranded wire 10 ′.
  • an electric wire having a cross-sectional fan shape by providing an arc-shaped groove on one roller 60a and a V-shaped groove on the other roller 60b.
  • the conductor 10 can be obtained.
  • the groove portion 61 is preferably provided with a notch 62 at a portion where the roller 60 is opposed to each other at an end portion thereof so as not to sandwich the wire 1 between the rollers.
  • the deformation rate of the outer peripheral portion is increased.
  • the electric wire conductor 10 smaller than the deformation ratio of the central portion can be manufactured.
  • a processing method such as a drawing process in which a force is applied to pull the electric wire conductor in the axial direction using a compression die or the like has been used.
  • the load tends to concentrate on the strands in the outer peripheral portion, and the deformation rate of the strands in the outer peripheral portion tends to increase.
  • a conductor having a large conductor cross-sectional area or a conductor having a large number of strands constituting a stranded wire is deformed, a large pulling force is required, burrs and disconnections are likely to occur, and manufacturing is difficult.
  • the manufacturing method according to the present embodiment is particularly suitable for a large cross-sectional area that has been difficult to manufacture in the past, or when there are many strands constituting a stranded wire.
  • the covered electric wire 30 according to the embodiment of the present invention includes the electric wire conductor 10 according to the above-described embodiment of the present invention and the insulator 20 that covers the outer periphery of the electric wire conductor 10.
  • the material of the insulator 20 is not particularly limited, and can be composed of various polymer materials.
  • the polymer material can appropriately contain a filler and an additive.
  • the material and thickness of the insulator 20 may be appropriately selected according to desired characteristics such as wear resistance and flexibility of the insulator 20. From the viewpoint of space saving and flexibility, it is preferable that the thickness of the insulator 20 is not excessively increased. For example, an embodiment in which the thickness of the insulator is 2.0 mm or less on average can be exemplified as a preferable one.
  • the wire conductor 10 is formed in a sector fan shape, thereby reducing the unevenness of the outer peripheral portion and making the thickness of the insulator 20 thin and uniform. Thereby, the thickness of the extra insulator 20 can be reduced, and the space saving property is excellent.
  • the insulator 20 can be configured to integrally surround the entire circumference of the wire conductor 10.
  • the insulator 20 can be provided by molding a polymer material to be the insulator 20 around the entire circumference of the wire conductor 10 by extrusion or the like.
  • the roller device for deforming the wire conductor 10 and the extrusion device for extruding the insulator 20 are made continuous, the wire conductor 10 compressed from the raw material stranded wire 10 ′ is formed, and the process until the covered wire 30 is manufactured is continued. And can be performed with excellent productivity. Moreover, production of the strand 1 which comprises raw material twisted wire 10 ', twisting of the strand 1, twisting of the raw material twisted wire 10' obtained by twisting, and extrusion of the insulator 20 are all long. This is a process that can be carried out continuously for each part of the material, and high productivity can be achieved by carrying out these processes continuously.
  • the covered electric wire 30 used the covered electric wire 30 which coat
  • the wire harness according to the embodiment of the present invention is formed by bundling a plurality of covered electric wires 30, and at least a part of the plurality of covered electric wires 30 includes the electric wire conductor 10 having a fan-shaped cross section. It consists of the covered electric wire 30 concerning a form.
  • the wire harness may be configured using only a covered electric wire having the cross-section fan-shaped electric wire conductor 10 as described above, or a covered electric wire having a cross-sectional fan-shaped electric wire 30 and a general circular electric wire conductor. For example, other types of covered electric wires may be used in combination.
  • the materials of the electric wire conductors 10 and the insulators 20 constituting the plural covered electric wires 30 may be the same or different from each other.
  • each electric wire conductor 10 and the covered electric wires 30 are integrally used with a pipe or the like, the cross sections of each electric wire conductor 10 and the covered electric wires 30 are formed by combining two sides that are in contact with each other at one side or an apex, and end portions of the sides.
  • a fan having a convex curve on the outside is excellent in space saving.
  • a plurality of covered electric wires 30 may be arranged inside a cylindrical pipe shield 40.
  • FIG. 4B an extra space is generated inside the pipe shield 40, and it is necessary to use the pipe shield 40 having a large diameter.
  • the pipe shield 40 can be arranged without a gap. The diameter can be reduced.
  • a heat-dissipating sheet 50 is interposed between the covered electric wires 30, heat dissipation is excellent.
  • the opposing fan-shaped side portions are less likely to release heat than the curved portions and the like released to the outside.
  • the influence of heat generation during energization can be suppressed even if a plurality of covered electric wires are bundled with a pipe or the like. At this time, for example, when the covered electric wires are bundled by a pipe having high thermal conductivity such as aluminum, heat can be radiated from both the side portion and the curved portion.
  • the higher harness according to the present embodiment is excellent in space-saving properties and flexibility, and therefore excellent in routeability. Thereby, since it is easy to ensure sufficient routing space, a conductor cross-sectional area can be enlarged and it can use suitably as power lines, such as an electric vehicle.
  • the electric wire conductor 10 is composed of a set of thin strands 1, and therefore the electric wire conductor 10 as a whole has high resistance to bending and vibration. Therefore, fatigue failure due to engine vibration or the like hardly occurs.
  • the aluminum alloy wire having an outer diameter of 0.32 mm 741 present twisting, to produce a substantially circular section of the material stranded conductor cross-sectional area 60 mm 2.
  • the cross-sectional area of the raw material stranded wire including the gap between the strands was approximately 78.5 mm 2 .
  • the raw material stranded wire was subjected to compression processing using a roller to produce a fan-shaped electric wire conductor.
  • force was applied from above and below using a roller having an arcuate groove and a roller having a V-shaped groove.
  • the cross-sectional area of the groove was changed, and the force applied to the raw material stranded wire was changed.
  • Sample 1 has a groove area compressed by 85% of the original raw material stranded wire, and sample 2 has been compressed by an 80% roller. That is, the sample 2 having a smaller cross-sectional area of the groove has higher compression to which a stronger force is applied.
  • sample 1 and sample 2 were embedded in an epoxy resin, and a cross section intersecting the axial direction was polished to prepare a cross-sectional sample. And photography was performed with respect to the obtained cross-sectional sample.
  • the circular diameter R 0.32 mm, which is the outer diameter of the raw strand of the raw material stranded wire, was used.
  • the deformation rate of the strand is estimated with respect to the strand included in the outer peripheral portion shown as the square region R1 in FIGS. 7B and 7C and the central portion similarly shown as the square region R2.
  • the average value of the deformation rate in each region was calculated.
  • the porosity was evaluated by image analysis.
  • the cross-sectional area (A0) of the entire wire conductor is estimated as the area of the inner region of the outline connecting the outlines of the strands located on the outermost periphery of the wire conductor, and the gap area (A1) is The area was estimated as the area of the area not occupied by the strand, and the porosity was calculated (A1 / A0 ⁇ 100%).
  • FIG. 7 shows a photograph taken with respect to a cross section of the covered electric wire.
  • A corresponds to the raw material stranded wire before compression
  • (b) corresponds to the sample 1 having a low compression rate
  • (c) corresponds to the sample 2 having a high compression rate.
  • Table 1 below summarizes the values of deformation rate and porosity obtained by image analysis for Sample 1 and Sample 2.
  • the cross-sectional area ratio of Table 1 represents the cross-sectional area of the groove part provided in the roller as a percentage with respect to the cross-sectional area (78.5 mm ⁇ 2 >) of the raw material strand wire before compression.
  • sample 2 has a smaller sectional area ratio of the groove of the roller than sample 1 and is compressed at a high pressure.
  • the porosity of sample 2 is larger than the porosity of sample 1. Yes. This is because the sample 2 contains burrs, so that there is no tightening by the covering material, and the wire conductor is unwound after compression, so that the apparent porosity is increased.
  • Sample 1 and Sample 2 are compressed so that sufficient gaps remain between the strands, and thus have excellent flexibility.
  • the deformation rate of the outer peripheral portion is compressed so as to be smaller than the deformation rate ratio of the central portion, an excessive load is hardly applied to the strands of the outer peripheral portion, such as burrs.
  • An electric wire conductor excellent in space saving and flexibility can be provided without causing defects.

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Abstract

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。　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。

Description

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
　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、３ｍｍ２以上を例示できる。より好ましくは、５０ｍｍ２以上である。導体断面積が３ｍｍ２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６０ｍｍ２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７８．５ｍｍ２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（７８．５ｍｍ２）に対する百分率で表したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　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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