JP2006066135A - 多心ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 シールド性に優れ、かつ端末での接続作業が容易に行える多心ケーブルを提供する。
【解決手段】 複数心の導体10と、これら導体10を一括被覆する絶縁層20と、絶縁層20の外側に設けられたシールド層30と、シールド層30の外側に設けられたシース40とを有する。各導体ごとではなく、複数心の導体を一括して覆うシールド層30を形成できるため、シールド層30の形成とケーブルの端末処理を導体10ごとに行う必要がなく、作業性を改善できる。また、少なくとも１心の導体10と対応するシース表面に、その導体を他の導体と識別するマーキング60を有することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多心ケーブルに関するものである。特に、ノイズのシールド効果に優れ、高電圧・大電流での利用に好適な多心ケーブルに関するものである。

従来から多心電力ケーブルとして、図3に記載のケーブルが知られている。これは、導体10を絶縁体20で被覆してなる絶縁線心20Aを3本撚り合わせ、介在物70を各絶縁線心20Aの撚り溝に嵌め込んで断面を円形に形成し、その外側をシース40で一括被覆した構成である。

その他、非特許文献１においては、図３と同様の構成のケーブルにおいて、各絶縁線心にシールド層が形成されたケーブルが開示されている。

一方で、電気自動車やハイブリッド自動車の開発に伴い、これら自動車のワイヤハーネス用ケーブルには、より一層の高電圧・大電流への対応が求められている。

「CVケーブル」 8ページ 速水敏幸著 株式会社コロナ社 昭和61年9月発行

しかし、上記のケーブルでは、次のような問題があった。

(1)シールド層がなければ、ノイズが発生することがある。
図３に記載のケーブルのようにシールド層がなければ、特に高電圧用途の場合に漏洩磁場によるノイズの発生が問題となる。

(2)各絶縁線心ごとにシールド層を持つ場合、端末でのシールド層処理が煩雑になる。
非特許文献1に記載のケーブルのように、各絶縁線心がシールド層を有していれば、ノイズ発生の問題は解消できる。しかし、ケーブルの端末において、シールド層はコネクタの外部シールドに接続する必要がある。その際、シースを剥がしてシールド層の端末の長さを調整する端末処理作業を絶縁線心ごとに行わなければならず、処理作業が煩雑になる。

(3)各導体をコネクタへ接続する際、別の導体と取り違えて接続することがある。
複数心の絶縁線心は、各々を区別するための工夫が特になされていない。そのため、ケーブル端末で各絶縁線心の導体をコネクタに接続する際、誤って接続すべき導体を別の導体と取り違えて接続してしまうことが考えられる。

(4)大電流用途では、導体の発熱によりケーブルが加熱される。
ハイブリッド自動車などの走行用モータで高い出力を得ようとすれば、必然的に電力供給用のケーブルに流れる電流値も上がるため、抵抗損失により導体の発熱が多くなる。その結果、ケーブルが加熱されて使用限界温度に達してしまう。

従って、本発明の主目的は、シールド性に優れ、かつ端末での接続作業が容易に行える多心ケーブルを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、端末での接続作業時、複数心ある導体の各々を取り違えないようにできる多心ケーブルを提供することにある。

さらに、本発明の別の目的は、ケーブルの発熱を抑制でき、大電流用途に好適な多心ケーブルを提供することにある。

本発明は、複数心の導体の個々に絶縁層を形成するのではなく、全ての導体に共通する絶縁層を形成し、その絶縁層上にシールド層を形成することで上記の目的を達成する。

本発明多心ケーブルは、複数心の導体と、これら導体を一括被覆する絶縁層と、絶縁層の外側に設けられたシールド層と、シールド層の外側に設けられたシースとを有することを特徴とする。

この構成によれば、個々の導体に対応してシールド層を設けるのではなく、複数心の導体を一括して覆うシールド層を形成できるため、ケーブルの製造時およびケーブルの端末処理時のいずれにおいても、1回の処理でシールドの形成や端末処理を行なうことができる。もちろん、シールド層が設けられていることにより、ノイズの発生や感電の危険性を回避することができる。

また、上記のケーブルにおいて、少なくとも１心の導体と対応するシース表面に、その導体を他の導体と識別するマーキングを有することが好ましい。

各導体を識別するためのマーキングをシース表面に設けることで、各導体を確実に区別することができ、導体の取り違えによるコネクタへの接続ミスを解消することができる。

さらに、上記のケーブルにおいて、絶縁層に冷媒流路を有することが好ましい。

絶縁層に冷媒流路を形成し、この流路に冷媒を流通させれば、効果的にケーブルを冷却することができ、導体の発熱によるケーブルの加熱を抑制することができる。そのため、より大電流用途にケーブルを利用することができる。

以下、本発明をより詳しく説明する。

本発明ケーブルは、導体、絶縁層、シールド層、シースを具えることを基本構成とする。必要に応じて、各導体と絶縁層の間に内部半導電層を、絶縁層とシールド層の間に外部半導電層を形成してもよい。

導体は、必要な送電容量が確保できるものであればよく、特に材質・構成が限定されるわけではない。材質としては、銅線、錫めっき銅線、アルミ線、アルミ合金線、鋼心アルミ線、カッパーフライ線、ニッケルめっき銅線、銀めっき銅線、銅覆アルミ線などが挙げられる。各心の導体の構成としては、単線と撚り線が考えられるが、一般に複数の素線を撚り合せた撚り線構造が好適である。

絶縁層はケーブルの電圧に応じた耐電圧性を具える構成とする。絶縁層の材質としては、エチレンプロピレンゴム、ビニル樹脂(例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコールなど)、ポリスチレン、ポリエチレン、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、珪素ゴム、ポリテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。特に、架橋ポリオレフィン、中でも架橋ポリエチレンが好適である。

この絶縁層は、代表的には押出しにより形成する。より具体的には、複数心の導体を間隔をあけて送り出しながら、各導体の周囲を覆うように絶縁層の構成樹脂を押し出す。これにより、全ての導体を間隔をあけた状態で一括して覆う断面が円形の絶縁層を容易に形成することができる。

また、絶縁層に冷媒流路を形成する場合は、例えば樹脂チューブの押出成形の要領で、成形ダイスの中央から圧縮空気により内圧をかけることで絶縁層の内部に管状の空間を形成し、この空間を冷媒流路とする。冷媒流路の位置は、全ての導体に対して均等に冷却ができるように、各導体から等距離の位置に形成することが好ましい。通常、絶縁体の中心に対して各導体は均等に配されるため、冷媒流路は絶縁層の中心に設けることが好適である。この流路内に流通される冷媒は、冷却効果のあるものであれば何でもよく、例えば、大気、冷却水、冷却油などが利用できる。

シールド層は、絶縁層を介して導体を覆い、漏洩磁場によるノイズの発生を抑制するものである。代表的には、金属線の編組材が用いられる。さらに、シールド層には半導電性塗料を用いてもよい。例えば、有機溶剤中にバインダーおよび導電性フィラーを混合したものが好ましい。有機溶剤には、酢酸エチルやトルエンが利用できる。バインダーには、アクリル、ビニル、エポキシ、アルキド樹脂などが利用できる。導電性フィラーにはニッケル粉や銅粉が挙げられる。その他、シールド層は半導電性樹脂で構成してもよい。ここで用いる半導電性樹脂は後述する内部（外部）半導電層と同様の材料が利用できる。本発明ケーブルでは、全ての導体を一括して絶縁層で覆い、その絶縁層の外側にシールド層を設けているため、シールド層の形成や端末処理は、各導体ごとに行う必要がない。

シースは主として絶縁層（シールド層）の機械的保護を図るための層で、一般にクロロプレンゴム、ビニル樹脂、ポリエチレンなどで構成される。導体を識別するためのマーキングは、このシースの表面に形成する。マーキングは、ケーブルの中心と各導体の中心を通る直線がシース表面と交差する箇所に設けることが好適である。この位置にマーキングを設ければ、マーキングの真下に導体が存在することがわかり、各導体を取り違えることをより確実に排除できる。マーキングは、各導体が区別できる適宜な印（文字や記号、図形など）であればよい。導体本数が3本であれば、U、V、Wとしたり、2本であれば＋、−としたりすることが挙げられる。シース表面にマーキングを施す方法は、例えばインク転写による印刷はもちろん、シース表面への刻印なども利用できる。

一方、内部半導電層と外部半導電層は、導体と絶縁層との界面または絶縁層とシールド層との界面に存在する微小なギャップでの部分放電を抑制し、水トリーの起点発生を抑制する。これらの半導電層は、ベース樹脂と導電性フィラーとの混合物で構成することが好ましい。導電性フィラーの混合により、所定の導電率を半導電層に付与することができる。ベース樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニルなどが望ましい。フィラーはカーボンブラックや金属粉が好適に利用できる。

この半導電層は、導電性布テープの巻回や押出しにて形成することができる。特に、押出しにて半導電層を形成すれば、導電性布テープを利用した場合と異なって導電性布テープの端部やケバなどの不整部がなく、水トリーの起点をより効果的に排除することができる。

本発明ケーブルは、高電圧用途に利用することが好適である。特に400V以上、より好ましくは600V以上、さらに好ましくは1kV以上での利用が期待できる。より具体的な用途としては、電気自動車やハイブリッド自動車のワイヤハーネス用に利用することが好適である。とりわけ、走行用モータへの給電ケーブルやバッテリーとコンバータ間の電源ケーブルなどへの利用が期待される。

以上説明したように、本発明多心ケーブルによれば、次の効果を奏することができる。

(1)各導体ごとではなく、複数心の導体を一括して覆うシールド層を形成できるため、シールド層の形成とケーブルの端末処理を容易に行なうことができる。

(2)シース表面に各導体を識別するマーキングを形成することで、コネクタへの接続時に導体を取り違えて誤った接続を行うことを回避できる。

(3)絶縁層内に冷媒流路を形成することで、この流路に冷媒を流通でき、それによって効果的にケーブルを冷却することができる。そのため、大電流での利用であってもケーブルの加熱を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明ケーブルの断面図である。このケーブルは導体10、絶縁層20、シールド層30、シース40を具えている。

ここでは、0.32mm径の軟銅線を19本より合わせて撚り素線を形成し、この撚り素線を19本より合わせて公称断面積30sqの導体10を構成した。

この導体10を3本用意し、これら3心の導体を一括して覆う絶縁層20を形成する。ここでは、押出しにより絶縁層20を形成し、その際に、絶縁層20の中心に冷媒流路50も形成する。まず、3本の導体を均等に間隔をあけて並列した状態で成形ダイスに供給し、同時に成形ダイスの中央から圧縮空気を供給しながら押出しを行う。この押出しにより、断面において、各導体は正三角形状に配置され、この正三角形の中心部に円形の冷媒流路50が形成され、全ての導体が一括して覆われる断面外形が円形の絶縁層20が形成される。冷媒流路50は、全ての導体10に対して均等な距離に形成することが好ましい。これにより、いずれの導体10も均一に冷却することができる。また、各導体同士あるいは導体10と冷媒流路50との間には絶縁層20が介在されるため、各導体10の耐電圧特性は十分に確保することができる。

次に、絶縁層20の上にシールド層30を形成する。シールド層30は、0.3mm径の錫めっき銅線からなる編組材を用いた。各導体10は一括して絶縁層20に覆われているため、この絶縁層20上にシールド層30を形成すれば、全ての導体10を一括してシールドすることができ、漏洩磁場によるノイズの発生を抑制することができる。

さらに、シールド層30の上にシース40を形成する。ここでは、ポリ塩化ビニルを厚さ1.0mmに押し出してシース40を形成した。そして、このシース40上に各導体を識別するためのマーキング60を施す。ここでは、3相の導体10があるため、各導体10をU、V、Wとし、絶縁層20の中心（冷媒流路の中心）と各導体の中心を通る直線がシースと交わる表面位置にマーキング60を施す。より具体的には、図2に示すように、シース40の表面において、インク転写により「U」をケーブル長手方向に繰り返し表記する。このマーキング60により、例えば「U」のマーキング60の直下の導体がU相の導体であることを容易に認識でき、かつ他の導体と明確に区別することができる。

なお、図1、図２ではU相のマーキングしか示していないが、実際には、同様にV相やW相のマーキングも形成している。

得られたケーブルによれば、各導体ごとではなく、複数心の導体を一括して覆うシールド層を形成できるため、シールド層の形成とケーブルの端末処理を導体ごとに行う必要がなく、作業性を改善できる。

また、シース表面に各導体を識別するマーキングを形成することで、コネクタへの接続時に導体を取り違えて誤った接続を行うことを回避できる。

さらに、冷媒流路に水などの冷媒を流通させれば、効果的にケーブルを冷却することができる。

本発明ケーブルは、各種の給電用ケーブルとして好適に利用できる。特に、近年、高電圧・大電流での利用が要望されている電気自動車、ハイブリッド自動車などのワイヤハーネスに好適に利用できる。

本発明多心ケーブルの断面図である。 本発明ケーブルの外観図である。 ３心一括シース型従来ケーブルの断面図である。

符号の説明

10 導体 20 絶縁層 30 シールド層 40 シース 50 冷媒流路
60 マーキング
20A 絶縁線心 70 介在物

Claims (3)

1. 複数心の導体と、
   これら導体を一括被覆する絶縁層と、
   絶縁層の外側に設けられたシールド層と、
   シールド層の外側に設けられたシースとを有することを特徴とする多心ケーブル。
2. 少なくとも１心の導体と対応するシース表面に、その導体を他の導体と識別するマーキングを有することを特徴とする請求項１に記載の多心ケーブル。
3. 絶縁層に冷媒流路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の多心ケーブル。

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