JP2007193945A - 電気ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】表皮効果を低減すると共に交流導体抵抗を小さくする電気ケーブルおよびその電気ケーブルの製造方法を提供することである。
【解決手段】導電線の外周上に電気絶縁皮膜が形成された絶縁被覆導電線の複数本を編組した編組構造体を有する電気ケーブルによって、上記の課題が解決され、当該電気ケーブルは、低交流導体抵抗が望まれるインダクタ機器用の電気ケーブルやオーディオ機器用の電気ケーブルとして使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気ケーブルに関し、詳しくは交流を流すための各種の機器用ケーブルとして好適な電気ケーブルに関するものである。

導電線に高周波の電流を流すと、その電流から発生した磁界が自らをキャンセルする方向の電流を誘起し、導電線の中心部に行くほど電流密度が低くなり、主として導電線の表面のみを電流が流れるようになる表皮効果の問題がある。この問題を解決するために、後記の特許文献１から細径の丸線にエナメルワニスを塗布し焼き付けて電気絶縁を施したエナメル線の多数本を撚り合わせたリッツ線が従来公知である。

ところで上記リッツ線では、多数本のエナメル線を使用するので電流が流れる表面積は増えるが、撚り合わせであるために、換言すると多数本のエナメル線は同じ方向に延在しているので、上記各導体素線に流れる電流も同方向のため、当該各素線に流れる電流によって発生する磁界が互いの電流を打ち消す電流を誘起するので、素線径を細くして表面積を大きくしても表皮効果を低減する効果が少ない問題があった。
実開平０５−３６７１０号公報

本発明は、従来技術における如上の問題に鑑みて、表皮効果を低減することによって低交流導体抵抗を有する電気ケーブル、並びにその製造方法を提供することである。

上記の課題は、
（１）導電線の外周に電気絶縁皮膜が形成された絶縁被覆導電線の複数本を編組した編組構造体を有することを特徴とする電気ケーブル、
（２）上記導電線は、その横断面形状が平角状であることを特徴とする（１）記載の電気ケーブル、
（３）上記電気絶縁皮膜は、電着により形成されたことを特徴とする（１）記載の電気ケーブル、
（４）導電線の外周に電気絶縁皮膜が形成された絶縁被覆導電線を製造する第一工程、上記第一工程で製造された上記絶縁被覆導電線の複数本を編組して編組構造体を製造する第二工程を含むことを特徴とする電気ケーブルの製造方法、
（５）（４）に記載された方法で製造されてなることを特徴とする電気ケーブル、
（６）（１）、（２）、（３）、（５）のいずれかに記載された電気ケーブルは、オーディオ機器用であることを特徴とする電気ケーブル、
（７）（１）、（２）、（３）、（５）のいずれかに記載された電気ケーブルは、インダクタ機器用であることを特徴とする電気ケーブル、
で解決される。

本発明の電気ケーブルは、導電線の外周上に電気絶縁皮膜が形成された絶縁被覆導電線の複数本を特許文献１に開示されているような撚り合わせではなく、編組した編組構造体を有するものであるので、編組することにより各絶縁被覆導電線の延在方向が、換言すると各絶縁被覆導電線内に流れる電流の方向が、しかして当該電流に基づいて発生する磁界の方向が同方向でなくなるので、表皮効果を低減する効果が大きくなり、つまりは交流導体抵抗を、特に高周波での交流導体抵抗を小さくすることが可能となる。よって、例えば高周波電流を流しても交流導体抵抗を小さく抑えることができるのでエネルギー効率が改善されて、そのために電磁調理器に使用されるコイルやトランスなどに使用されるコイルなど、交流電流を流した時に発生する磁界を制御し、あるいは利用するインダクタ機器用の電気ケーブルとして好適である。また、周波数変化に伴う交流導体抵抗の変動が小さいことから、高音から低音までの広音域での音質、画像の歪みが小さいことが望まれるオーディオ機器用の電気ケーブルとしても好適である。

本発明において用いられる導電線は、その構成材料、横断面形状、および製造方法の諸点において斯界で従来から周知あるいは公知のものであってよい。即ち構成材料については、良導電性金属、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｌ、あるいはそれらを主成分とする合金類から構成された線類であれば特に制限なく使用可能であって、なかでもオーディオ機器用ケーブルに使用されるものは、６Ｎ−Ｃｕ（Ｃｕ純度；９９．９９９９重量％以上）、７Ｎ−Ｃｕ（Ｃｕ純度；９９．９９９９９重量％以上）などの高純度Ｃｕから構成された線類が好ましい。

上記導電線の横断面形状については、例えば円形状、擬似円形状、平角状（正方形状や長方形状など）が挙げられる。中でも平角状線は、編組された状態での導電線の占有密度を大きくすることが可能であって、流し得る電流量が大きくし得る効果がある。上記導電線の製造方法については、例えば伸線、圧延、これらの組み合わせ、などによって製造されたもの、さらには前記した製線の過程で焼鈍工程を加えて製造されたものなどであってもよい。焼鈍工程を経たものは、柔軟性に富んでいるので編組し易い利点があるので本発明における導電線として特に好ましい。

上記導電線上の電気絶縁皮膜も、その構成材料および形成方法の諸点において斯界で従来から周知あるいは公知のものであってよい。形成方法については、例えばディッピング法、電着法、または押出成型などが挙げられる。ディッピング法は、横断面形状が円形状の導電線の皮膜形成に適し、電気絶縁皮膜は、電気絶縁ワニスを導電線に一回塗布し焼付ける方法、または上記電気絶縁ワニスを塗布し焼付ける工程を複数回繰り返して形成される。上記の電気絶縁ワニスとしては、例えばポリウレタンワニス、エポキシワニス、アクリルワニス、ポリエステルワニス、アミドワニス、アミドイミドワニス、イミドワニスなどが挙げられる。

上記電着法は、例えば特公平７−１２０４９１号公報に開示された斯界で周知あるいは公知の電着用ワニス並びに電着法、例えばアクリル樹脂電着ワニスや各種の変性アクリル樹脂電着ワニスを用いて達成可能である。また電着法は、ディッピング法に比べ極薄膜の電気絶縁皮膜が形成でき、さらに横断面形状が平角状の導電線のコーナー部に十分な絶縁性能を有し且つ極薄膜を形成できる点で好ましい。

実施の形態１．
図１および図２は、本発明の電気ケーブルにおける実施の形態１を説明するものであって、図１はその概略分解側面図、図２は図１のII−II線に沿った断面図である。図１および図２において、電気ケーブル１は、芯体１１とその上に形成された編組構造体Ａとから構成されたものであって、編組構造体Ａは、絶縁被覆導電線Ａ１の複数本を用いてそれらを芯体１１上に編組して形成されて、その横断面はリング状を呈する。その際の絶縁被覆導電線Ａ１の本数は、特に制限はないが、例えば５〜３００本程度、好ましくは１５０〜２００本程度である。また個々の絶縁被覆導電線Ａ１は、図２に示すように横断面が平角状の導電線Ａ１１が電気絶縁皮膜Ａ１２により電気絶縁された構造を有する。電気絶縁皮膜Ａ１２の厚みは、電気ケーブル１の用途、絶縁被覆導電線Ａ１のサイズなどによって左右されるが、一般的には２μｍ〜１５μｍ程度である。

編組構造体Ａは、従来から周知あるいは公知の編組方法や編組装置を用いて作製可能であって、図１に示す交差角度θは、編組構造体Ａ中における絶縁被覆導電線Ａ１同士が交差する角度であって、編組構造体Ａを工業的に均一で且つ効率よく形成する点からは、１０度〜９０度程度が好ましく、一方前記表皮効果を低減する点からは４５度〜９０度、好ましくは７５度〜９０度であって、９０度が最も好ましい。

さらに編組構造体Ａにおける編組ピッチおよび編組密度Ｋ（％）は、それぞれ１０ｍｍ〜８０ｍｍ程度、好ましくは１５ｍｍ〜８０ｍｍ程度、および少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％である。なお上記編組ピッチおよび編組密度は、以下のように定義される値である。
編組ピッチ；編組構造体Ａの形成に使用される絶縁被覆導電線Ａ１中の任意の一本が、編組構造体Ａの軸に対して１回転する間に上記軸方向に沿って進む距離（軸投影距離）。
編組密度；下式（１）、（２）にて示される値。
Ｋ＝（２Ｆ−Ｆ^２）×１００％・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｆ＝｛ＮＣｄ√（π^２Ｄ^２＋Ｐ^２）｝／（２πＤＰ）・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ここに、Ｎは持数、Ｃは打数、Ｄは編組構造体Ａの内径と編組厚みとの和、Ｐは上記編組ピッチ、ｄは導電線Ａ１１の線径（平角状線のように横断面が非円形である場合は、円形に換算）。なお上記Ｄ、Ｐ、ｄの各単位は、いずれもｍｍである。

芯体１１は、金属製の単線、撚線、またはそれらに被覆層を設けたもの、樹脂製の単線や撚線などであって、絶縁被覆導電線Ａ１を編組して編組構造体Ａを形成する際の芯体として機能するものであるが、上記単線や撚線以外にもその材料は任意であって、例えば有機繊維の紐、あるいはその他の材料からなる長尺体であってもよい。例えば銅線の外周に未焼成ポリテトラフルオロエチレンが被覆されたものなどが用いられる。さらにまた、芯体１１は電気ケーブル１の用途に応じて除去してもよく、芯体１１が除去された後の編組構造体Aは、チューブ状の形態で、あるいは必要に応じて例えば扁平状などの所望の形状に成型して、それ自体で本発明における電気ケーブル例として使用される。

さらに電気ケーブル１の用途に応じて、編組構造体Ａの内周側および／または外周側に遮蔽層、シース層等を設けてもよい。遮蔽層としては、アルミニウムラミネートテープ、金属線の編組、またはこれらを組み合わせたものが例示される。シース層としては、外傷から編組構造体Ａを保護する機能を有していれば特に制限なく、斯界で従来から周知あるいは公知の材料、例えばポリウレタン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどから形成されたものが例示される。

実施の形態２．
実施の形態２の電気ケーブルは、前記実施の形態１の電気ケーブル１とは異なる態様のものであり、具体的にはインダクタ機器用の電気ケーブルであって、より具体的にはトランスのコイルとして適用される電気ケーブルである。当該電気ケーブルの具体的な構成、構造は、ポリエステルが被覆されている絶縁被覆導電線エナメル線（ＰＥＷ）の１５２本を使用して以下の条件で製造された編組構造体を有するものである。なお、上記エナメル線における導電線の横断面形状は、円形である。
編組条件；素線径（導電線の外径）；０．１ｍｍ／持数１０本／打数２４打、交差角度θ；９０度で芯体の外周に編組した。その後、上記芯体を抜取って扁平状に成型加工した。
作製された電気ケーブルに周波数１ＭＨｚの交流を流した際の交流導体抵抗値は、従来の撚り線構造（上記エナメル線（ＰＥＷ）の１５２本を撚合せた線）を有する電気ケーブルの周波数１ＭＨｚにおける交流導体抵抗値と比較して低いことが確認された。

実施の形態３．
図３は、本発明の電気ケーブルにおける実施の形態３を説明するものであって、当該電気ケーブルの一例としてのオーディオケーブル３の概略分解側面図である。オーディオケーブル３は、音信号、画像信号を伝送する電気ケーブルのことを指し、例えばスピーカーに繋いだ場合はスピーカーケーブルとも呼称されるものであって、機能的には再生された音や録音された音の信号を極力歪ませることなく伝送するために使用されるものである。またさらにオーディオケーブル３は、パソコンからプロジェクターへ映像画像を伝送する電気ケーブルのことを指す場合もあり、画像の歪みを極力抑えることが可能となる。図３において、オーディオケーブル３は、内部導体３１の外周上に、順次、電気絶縁層３２、外部導体として機能すると共に本発明の電気ケーブルたる編組構造体A、遮蔽層３３、およびシース層３４を有する。内部導体３１は、純度７Ｎ（９９．９９９９９重量％）の高純度銅の単線からなる。電気絶縁層３２は、内部導体３１の外周上に未焼成ポリテトラフルオロエチレンのテープを一様に巻き付けて形成されている。

編組構造体Ａは、純度７Ｎ（９９．９９９９９重量％以上）の高純度銅からなる厚さ０．０８５ｍｍ、幅１．２６ｍｍの横断面が平角状の導電線Ａ１１（前記図２参照）の外周上に変性アクリル樹脂を電着により塗布・焼付けして形成された電気絶縁皮膜Ａ１２（前記図２参照）（皮膜厚；３μｍ）を有する平角状の絶縁被覆導電線Ａ１の２４本を用いて形成されたものであって、交差角度θ９０度、編組密度９０％、編組ピッチ２０ｍｍである。

遮蔽層３３は、編組構造体Ａの外周上にアルミニウムラミネートポリイミドテープを重ね巻きして形成されたテープ巻き層３３１と、その外周上に銀メッキ度軟銅線を編組して形成された銅線編組３３２とから構成されている。シース層３４は、ポリウレタンにて構成された外径約１１．３ｍｍのものである。

オーディオケーブル３は、２０℃における内部導体抵抗８．０ｍΩ／ｍ以下、ＡＣ耐電圧値３５０Ｖ／１分、常温における絶縁抵抗１０００ＭΩｋｍ以上、静電容量約５０ｐＦ／ｍ、特性インピーダンス約７５Ωであった。また周波数−交流導体抵抗特性は、１０Ｈｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲において交流導体抵抗値の変動が小さく、よって低音の信号から高音の信号の間の変化（歪み）が小さく、良質の音声を伝送できることが確認された。

以上、本発明を実施の形態1〜実施の形態３により詳細に説明したが、本発明は、それらの形態に制限されるものではなく、本発明の課題並びにその解決手段に則った種々の実施の形態を包含する。

本発明の電気ケーブルは、以上の説明のように高周波領域においても交流導体抵抗が低いので、インダクタ機器用やオーディオ機器用のケーブルとして利用可能性が期待される。

本発明の電気ケーブルにおける実施の形態１の概略分解側面図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 本発明の電気ケーブルの一例としてのオーディオケーブル２の概略分解側面図である。

符号の説明

１ 電気ケーブル
１１ 芯体
Ａ 編組構造体
Ａ１ 絶縁被覆導電線
Ａ１１ 導電線
Ａ１２ 電気絶縁皮膜
３ オーディオケーブル
３１ 内部導体
３２ 電気絶縁層
３３ 遮蔽層
３３１ テープ巻き層
３３２ 銅線編組
３４ シース層
θ 交差角度

Claims (7)

1. 導電線の外周に電気絶縁皮膜が形成された絶縁被覆導電線の複数本を編組した編組構造体を有することを特徴とする電気ケーブル。
2. 上記導電線は、その横断面形状が平角状であることを特徴とする請求項1記載の電気ケーブル。
3. 上記電気絶縁皮膜は、電着により形成されたことを特徴とする請求項1記載の電気ケーブル。
4. 導電線の外周に電気絶縁皮膜が形成された絶縁被覆導電線を製造する第一工程、上記第一工程で製造された上記絶縁被覆導電線の複数本を編組して編組構造体を製造する第二工程を含むことを特徴とする電気ケーブルの製造方法。
5. 請求項４に記載された方法で製造されてなることを特徴とする電気ケーブル。
6. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項５のいずれかに記載された電気ケーブルは、オーディオ機器用であることを特徴とする電気ケーブル。
7. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項５のいずれかに記載された電気ケーブルは、インダクタ機器用であることを特徴とする電気ケーブル。
   

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