JP2009266670A - 撚線導体 - Google Patents

Abstract

【課題】３７心の撚線導体において、素線を低い圧縮率で圧縮加工又は圧縮加工することなく、その外形形状を略真円形状にすることができる撚線導体を提供することを目的とする。
【解決手段】１心の素線を中心線１１とし、中心線１１の周囲を６心の素線が覆い囲んで第１層１２を形成し、第１層１２の外周を１２心の素線が覆い囲んで第２層１３を形成し、第２層１３の外周を１８心の素線が覆い囲んで最外層１４を形成する３７心の撚線導体１であって、前記最外層１４を構成する１８心の内の１２心の素線、及び、第２層１３を構成する１２心の内の６心の素線の基となる線材の直径を、中心線１１及び第１層１２を構成する素線の基となる線材の直径と同一に、最外層１４を構成する前記以外の６心の素線、及び、第２層１３を構成する前記以外の６心の素線の基となる線材の直径を、中心線１１及び第１層１２を構成する素線の基となる線材の直径よりも小さく設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撚線導体に関するもので、詳しくは、電線等に使用される３７心の同心撚り配列で構成される撚線導体に関するものである。

従来、電線等に使用される撚線導体を構成する各々の素線は、一般的に、全て断面円形の丸線で、かつ、同一径である。該素線として銅線が主として用いられ、その銅線に、錫、ニッケル、銀をメッキしたものやアルミ線、各種合金線等が使用される。

また、３７心の素線で構成される撚線導体は、一般的に、図５に示すように、中心に１心の素線１０１を配置してなる中心線１０２と、その周囲を６心の素線１０１が覆い囲んで形成する第１層１０３と、該第１層１０３の外周を１２心の素線１０１が覆い囲んで形成する第２層１０４と、該第２層１０４の外周を１８心の素線１０１が覆い囲んで形成する第３層（最外層）１０５で撚線導体１００が構成されている。また、その素線１０１を形成する線材を撚線機により、同一方向に撚ることで撚線導体１００が製造される。

前記の各素線１０１は全て、断面円形で、かつ、同一径の線材から形成されていることから、素線１０１で構成される３７心の同心撚り配列の撚線導体１００における横断面の外形形状は、図５に示すように、六角形状に近似した形状となり、丸形状に近似した形状とはならない。以下、前記の撚線導体１００を従来技術１とする。

また、前記撚線導体１００は、一般的に、図５に示すように、外周部に絶縁材１１０を被覆した被覆線として、電線等に使用される。この被覆線の外形形状は、略真円形状であることが望まれている。一方、絶縁材１１０は、耐圧特性の点から撚線導体１００の外周部に略均一の厚みに被覆されることが望ましい。したがって、撚線導体の外形形状は真円であることが望まれている。

また、石油を主成分とする絶縁材１１０の減量化は、資源の有効利用の観点からも大変重要であり、撚線導体の細径化や丸形化が要求されている。

しかし、前記のように撚線導体１００の外形形状が六角形で、かつ、被覆線の外面形状を真円とすると、図５に示すように、撚線導体１００の外形形状が六角形の頂点部の近傍に位置する絶縁材１１０の厚みは薄く、六角形の辺部の中央に至るほど厚くなり、絶縁材１１０の厚みが不均一となるという問題が生じる。また、耐圧不良を防止するためには、前記六角形の頂点部に位置する絶縁材１１０の厚みを一定以上確保する必要がある。そのため、撚線導体１００の中心からその頂点までの径よりも被覆線を細くすることができず、被覆線の細径化、軽量化には限界があるという問題がある。

また、六角形の辺部に位置する絶縁材１１０の肉厚は、性能の観点からは過剰であるが、断面を真円とするためには必要であるため、絶縁材１１０の減量化にも限界が生じるという問題がある。

また、撚線導体１００の外形形状が六角形であると、被覆線を端末加工する時等において、被覆材１１０をストリップする際に撚線導体１００を傷つける虞があるという問題がある。

上記の問題点は、撚線導体の外形形状を略真円とすることで解決することができる。
この解決手段として、特許文献１記載のように、全て断面円形で、かつ、同一径の線材を、一方向に撚りながら圧縮ダイスを通すことにより、図６に示すように、撚線導体２０１の外層素線２０２の外面２０３を加圧変形して、その撚線導体２０１の外形形状を略真円とする方法が提案されている。以下、該撚線導体２０１を従来技術２とする。
特開２０００−０５７８５２号公報

上記、従来技術２の撚線導体２０１において、外形形状を略真円形状とするためには、通常約４％の圧縮率（（１−圧縮ダイスの内径／線材を寄集めた時の外径）×１００）で行う必要がある。このように、外層素線２０２が、高い圧縮率で変形されると、その撚線導体２０１におけるのび特性、柔軟性、可とう性等の物理特性が損なわれるという問題がある。

そこで、本発明は、３７心の素線で構成される撚線導体において、該素線を従来技術２の撚線導体よりも低い圧縮率で圧縮加工し、又は圧縮加工することなく、撚線導体の外形形状を略真円形状にすることができる撚線導体を提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、１心の素線を中心線とし、該中心線の周囲を６心の素線が覆い囲んで第１層を形成し、該第１層の外周を１２心の素線が覆い囲んで第２層を形成し、該第２層の外周を１８心の素線が覆い囲んで最外層を形成する３７心の撚線導体であって、
前記中心線を第１中径線で構成し、前記第１層を６心の第１中径線で構成し、第２層を６心の細径線と６心の太径線を周方向に交互に配置して構成し、前記最外層を６心の細径線と１２心の第２中径線で構成し、かつ、周方向に隣り合う前記１心の細径線と１心の細径線との間に２心の前記第２中径線を配置して構成し、
前記細径線の基となる線材の直径は、前記第1中径線及び第２中径線及び太径線の基となる線材の夫々の直径よりも小さく、前記太径線の基となる線材の直径は、前記細径線及び第1中径線及び第２中径線の基となる線材の夫々の直径よりも大きいことを特徴とする撚線導体である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の撚線導体において、前記第１中径線の基となる線材の直径が、前記第２中径線の基となる線材の直径よりも小さいことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の撚線導体において、前記第１中径線の基となる線材の直径が、前記第２中径線の基となる線材の直径と同じであることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２又は３記載の撚線導体において、前記中心線の中心点から、前記最外層を構成する細径線の最縁端までの距離と、前記中心線の中心点から、前記最外層を構成する第２中径線の最縁端までの距離とが、同一であることを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撚線導体において、前記最外層を圧縮変形して形成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、素線は圧縮変形されることなく若しくは従来技術２の撚線導体２０１よりも低い圧縮率で、撚線導体の外形形状を略真円形状とすることができる。

これにより、圧縮変形しない場合には、従来技術２の圧縮して成形される撚線導体２０１に対して、本発明においては、線材を圧縮ダイスに通すことがなく、すなわち、外層素線を、圧縮変形することなく撚線導体の外形形状を略真円形状とすることができる。そのため、線材ののび特性、柔軟性、可とう性等の物理特性を損うことがなく、素線の物理特性を維持することができ、信頼性の高い品質の撚線導体を得ることができる。

更に、圧縮ダイスが不要であるため、圧縮ダイスが必要なものと比較して、製造機械（撚線機）の回転数を一定値以下にし、かつ、回転数を安定させる必要がないため、生産効率を高くすることができる。

また、圧縮変形する場合においても、従来技術２の撚線導体２０１よりも、低い圧縮率で外形形状を略真円形状とすることができるため、線材ののび特性、柔軟性、可とう性等の物理特性の低下が少なく、素線の物理特性を高く維持することができ、信頼性の高い品質を得ることができる。

また、従来技術１、２の撚線導体１００、２０１よりも最大外径を細くできる。
このように、撚線導体の外形が略真円形状で、かつ、上述のように、従来技術１、２の撚線導体１００、２０１よりも細径化できることにより、絶縁材の被覆の厚みを全周にわたって薄くでき、かつ、略均一化することができ、絶縁材を減量でき、コストを低減することができる。

また、請求項３記載の発明によれば、更に、請求項２記載の発明よりも、少ない種類の線材により製造できるため、製造コストを低く抑えることができる。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図４に基づいて説明する。

図１乃至３は、本発明の実施例１を示すものである。
図１は、撚線導体１の軸方向と直交する方向に切断した断面模式図で、各素線の基となる線材の断面形状と素線の断面形状が同一とした場合の模式図である。なお、各素線の断面を示す斜線は、図の煩雑を避けるために省略した。

実施例１に示す該撚線導体１は、図１に示すように、総数３７心の素線で構成され、該素線は、細径線（素線）２と、第１中径線（素線）３と、第２中径線（素線）４と、太径線（素線）５の４種類により構成されている。

また、前記撚線導体１は、中心に位置する１心の第１中径線３により構成された中心線１１と、該中心線１１の外周を覆い囲むように配置された６心の第１中径線３により構成された第１層１２と、該第1層１２の外周を覆い囲むように配置された６心の太径線５と６心の細径線２からなる総計１２心により形成された第２層１３と、該第２層１３の外周を覆い囲むように配置された１２心の第２中径線４と６心の細径線２からなる総計１８心により形成された第３層（最外層）１４とで構成されている。

なお、前記細径線２は断面円形（丸形）の第１線材２２を基にして形成され、前記第１中径線３は断面円形（丸形）の第２線材２３を基にして形成され、前記第２中径線４は断面円形（丸形）の第３線材２４を基にして形成され、前記太径線５は断面円形（丸形）の第４線材２５を基にして形成されたものである。

前記第１線材２２の直径は前記第２線材２３の直径より小さく、前記第２線材２３の直径は前記第３線材２４の直径より小さく、前記第３線材２３の直径は前記第４線材２５の直径よりも小さく形成されている。

この線材２２〜２５としては、従来と同様に、銅線や該銅線に、錫、ニッケル、銀をメッキしたもの、或いはアルミ線、各種合金線等が使用できる。

前記第１層１２を形成する各第１中径線３は、図１に示すように、中心線１１の中心Ａから等距離に位置し、かつ、第１層１２を形成する隣接する第１中径線３の相互、及び中心線１１と点接触するように配置されている。この接触は、図１の断面においては点接触し、軸方向では線接触している。

前記第２層１３を形成する６心の太径線５は、それぞれ、その一部が第１層１２における隣接する第１中径線３、３の外周面間で形成された各谷部１６に入り込み、かつ、第１層１２を形成する２心の第１中径線３と点接触するように配置されている。そして、第２層１３の周方向に隣り合う太径線５と太径線５との間には、図１に示すように、１心の細径線２が配置されている。すなわち、第２層１３の周方向には、太径線５と細径線２が交互に配置されている。

前記最外層１４を形成する６心の細径線２は、それぞれ、第２層１３を形成する太径線５の頂点部、すなわち、中心線１１の中心Ａと第２層１３を形成する太径線５の中心を結ぶ線の延長線上に配置されている。

前記最外層１４の周方向に隣り合う１心の細径線２と１心の細径線２との間には、図１に示すように、２心の第２中径線４、４が配置されている。すなわち、最外層１４の周方向において、各細径線２と２との間に、２心の第２中径線４、４が配置されている。

また、最外層１４を構成する６心の第２中径線４は、それぞれ、その一部が第２層１３において周方向に隣接する太径線５と細径線２の外周面間で形成された各谷部１７に入り込み、かつ、第２層１３を形成する太径線５及び細径線２と点接触するように配置されている。

上記の構成により、撚線導体１の外形形状は、従来技術１の撚線導体１００と比較してより略真円形状に近い形状となる。すなわち、中心線１１の中心Ａから最外層１４を形成する細径線２の最外縁端Ｂまでの距離Ｌ１と、中心線１１の中心Ａから最外層を形成する第２中径線４の最外縁端Ｃまでの距離Ｌ２が略同一となるように形成されている。つまり、最外層１４を形成する全ての細径線２及び第２中径線４の最外縁端Ｂ、Ｃは、図１に示すように、中心線１１の中心Ａから細径線２の最外縁端Ｂまでの距離Ｌ１を半径とする真円線に近い位置に位置するように形成されている。

中心線１１等に用いる第１中径線３の直径ｄ_１、細径線２の直径ｄ_２、第２中径線４の直径ｄ_３、太径線５の直径ｄ_４を、例えば、
ｄ_２＝０．７６ｄ_１ ・・・（１）
ｄ_３＝１．０２ｄ_１ ・・・（２）
ｄ_４＝１．１５ｄ_１ ・・・（３）
の関係式を満たすように設定することにより、撚線導体１の中心点Ａから細径線２の最外縁端Ｂまでの距離Ｌ１と、中心点Ａから第２中径線４の最外縁端Ｃまでの距離Ｌ２が略同一で、かつ、各素線が、隣接する全ての素線と相互に接触させることができる。

次に、本実施例１の具体的な適用例について説明する。
上記式（１）〜（３）の関係となるように、細径線２の基となる直径ｄ_２が０．１５２ｍｍの線材２２と、第１中径線３の基となる直径ｄ_１が０．２００ｍｍの線材２３と、第２中径線４の基となる直径ｄ_３が０．２０４ｍｍの線材２４と、太径線５の基となる直径ｄ_４が０．２３０ｍｍの線材２５を用いて、撚ピッチ１８．７ｍｍ、非圧縮で一括撚線として撚線導体１を得、これを試作品１とした。なお、線材２２〜２５の材質は、錫メッキ軟銅線である。

この試作品１を顕微鏡にて観察すると、各素線は隣接する素線と複数の接触点を有し、試作品１の直径は、１．２６１ｍｍであった。また、最外層１４を構成する素線２、４の伸び率の平均値は２１．８％であった。

また、中心線１１である第１中径線３の基となる直径ｄ_１を０．２００ｍｍの線材２３と同様の線材を用いて、前記従来技術１の撚線導体１００を作成した場合の最大直径は、７×ｄ_１であるので、１．４００ｍｍとなる。

また、中心線１１である第１中径線３の基となる直径ｄ_１を０．２００ｍｍの線材２３と同様の線材を用いて、圧縮率４．０％、撚りピッチ１８．７ｍｍで前記従来技術２の撚線導体２０１を作成したものを比較品１とした。この比較品１の直径は、１．２９８ｍｍであり、その最外層を構成する１８心の素線の伸び率の平均値は４．６％であった。

このように、本実施例の試作品１の直径は、従来技術１の撚線導体１００の直径よりも約１０％、従来技術２の撚線導体２０１の直径よりも約２．８％細径化できる。

また、本実施例の試作品１の伸び率は、比較品１の伸び率よりも高く、試作品１は、比較品１よりも物理特性が高く、品質の高いものが得られることが分った。これは、比較品１が圧縮成形しているのに対し、試作品１は圧縮することなく成形したことによるものである。

しかし、上記の比較においては、試作品１と従来技術の撚線導体１００、２０１の導体断面積が異なる。そのため、中心線１１等に用いる第１中径線３の直径ｄ_１とすると、
ｄ＝０．９６３ｄ_１ ・・・（４）
の関係式を有する直径ｄを有する線材を用いた場合、試作品１と従来技術１の撚線導体１００の断面積は同一とすることができる。

試作品１の断面積と同一の断面積を有する撚線導体１００の最大外径は、１．４００×０．９６３＝１．３４８ｍｍである。

また、試作品１の断面積と同一の断面積を有する撚線導体２０１（圧縮率４％）の直径は、１．３４８×（１００−４）／１００＝１．２９４ｍｍである。

このように、導体断面積を同一とした場合においても、本実施例の試作品１の直径は、従来技術１の撚線導体１００の直径よりも約６．５％、従来技術２の撚線導体２０１の直径よりも約２．６％細径化できる。

そして、前記のように形成された撚線導体１の外周に絶縁材を被覆して、電線等に使用できる。

本実施例１の撚線導体１は、上記の構造を有しているために、次のような作用、効果を奏する。

撚線導体１の外形形状を圧縮することなく略真円形状とし、かつ、素線２〜５が隣接する全ての素線２〜５と接触することができる。

撚線導体１の外形が略真円形状で、かつ、上述のように、従来技術１、２の撚線導体１００、２０１よりも細径化できることにより、絶縁材の被覆を外周全体にわたって、厚みを薄く、かつ、略均一化することができ、絶縁材の減量を図り、コストを低減することができる。

また、本実施例１の撚線導体１は、従来技術２の撚線導体２０１と比較して、最外層１４を形成する素線２、４が、圧縮変形されることなく形成されるため、のび特性、柔軟性、可とう性等の物理特性を損うことなく、線材の物理特性を高く維持することができ、信頼性の高い撚線導体１を得ることができる。
する。

次に、参考として圧縮ダイスを用いた撚線導体１の製造方法について述べる。
本実施例１の撚線導体１は、図２に示すような、集線口３１を有する撚線機３２を用いて製造する。該集線口３１内には圧縮ダイス３３が設けられ、該集線口３１より後方には前記目板３５が設けられている。該目板３５には、図３に示すように、前記圧縮ダイス３３の中心軸を中心とする円上に所定の間隔で３７個の線材通過穴３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが目板３５の表裏を貫通して形成されている。

また、目板３５の後方には、線材供給部３６が配置され、該線材供給部３６から細径線２、第１中径線３、第２中径線４、太径線５の基となる断面円形（丸形）の第１線材２２、第２線材２３、第３線材２４、第４線材２５が供給される。

先ず、図２（ａ）に示すように、線材供給部３６から線材２２、２４、２５を、前記目板３５の線材通過穴３５ａ、３５ｃ、３５ｄへ供給する。このとき、線材２２、２４、２５が、最外周方向の１８個の線材通過穴３５ａ、３５ｃ及びその内側に設けられた１２個の線材通過穴３５ａ、３５ｄへ供給されるようになっている。

第１線材２２は、図３に示すように、図１における細径線２の位置に対応する線材通過穴３５ａへと供給され、第３線材２４は、図３に示すように、図１における第２中径線４の位置に対応する線材通過穴３５ｃへと供給され、第４線材２５は、図３に示すように、図１における太径線５の位置に対応する線材通過穴３５ｄへと供給される。

前記線材通過穴３５ａ、３５ｃ、３５ｄを通過した線材２２、２４、２５は、目板３５の中心方向、すなわち、圧縮ダイス３３の中心方向に均等に寄せ集められる。

寄り集められた線材２２、２４、２５は、撚線機３２に供給される。該撚線機３２に線材２２、２４、２５が供給される際、図２（ａ）に示すように、線材２２、２５とで形成される円の中心に位置するようにリードワイヤ４０を同時に供給する。

該リードワイヤ４０の直径は、第２層１３の内径である第１層１２の外径、すなわち、第１中径線３の直径の３倍の直径と同一のものを使用する。また、リードワイヤ４０の長さは、素線２、４、５の長さより短ければよく、本実施例においては１５０ｍｍのものを用いた。リードワイヤ４０の材質は、限定されるものではないが、線材２２、２４、２５と同じ材質とすることが望ましい。

線材２２、２４、２５は、所定の配列で配設された状態で、リードワイヤ４０と圧縮ダイス３３間を通過するとともに、撚線機３２により一方向に撚られる。なお、圧縮ダイス３３による圧縮率は任意に設定することができ、圧縮成形しない場合は圧縮ダイス３３を用いなくても良い。また、撚りピッチは任意に設定する。

圧縮ダイス３３及びリードワイヤ４０により、線材２２、２４、２５は、圧縮変形されて、細径線２、第２中径線４、太径線５となり、第２層１３及び最外層１４を形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、線材供給部３６から第２線材２３を、前記目板３５の線材通過穴３５ｂへ供給する。このとき、線材２３が、中心部の１個の線材通過穴３５ｂ、及び、その外側に設けられた６個の線材通過穴３５ｂへ供給されるようになっている。なお、線材供給部１９からも、線材２２、２４、２５を、前述と同様に、前記目板３５の線材通過穴３５ａ、３５ｃ、３５ｄへ供給し続ける。

線材２３は、図２に示すように、線材通過穴３５ｂへと供給され、線材通過穴３５ｂを通過した線材２３は、目板３５の中心方向、すなわち、圧縮ダイス３３の中心方向に均等に寄せ集められる。

寄り集められた線材２３の最先端は、前記リードワイヤ４０の後端部に接着等により連結されており、寄り集められた線材２３は、リードワイヤ４０が位置した場所に供給される。

供給された線材２３は、撚線機３２により一方向に撚られ、第１中径線３となり、中心線１２及び第１層１３を形成する。

以上により、圧縮ダイスを用いた撚線導体１が連続的に形成される
なお、圧縮ダイスを用いず圧縮変形することなく、撚線導体１を製造する場合には、圧縮ダイス３３及びリードワイヤ４０を用いず、上記と同様の製造方法により製造する。

図４は、本発明の本実施例２を示すものである。
図４は、撚線導体４１の軸方向と直交する方向に切断した断面模式図である。なお、各素線の断面を示す斜線は、図の煩雑を避けるために省略した。

前記実施例１においては、細径線（素線）２と、第１中径線（素線）３と、第２中径線（素線）４と、太径線（素線）５の４種類の素線を用いたが、本実施例２のように、第１中径線３と、第２中径線４を同一のものとし、すなわち、第１中径線３及び第２中径線４を同一の第２線材２３を基にして形成して、細径線２と、第１中径線３と、太径線５の３種類で構成しても良い。

本実施例２の撚線導体２１のその他の構成及び製造方法は、前記実施例１と同様である。

本実施例２の撚線導体２１は、前記実施例１と同様の作用、効果を奏する。
更に、本実施例２は、前記実施例１よりも構成する素線の種類が少ないため、コストを低減できる。

本発明における実施例１の撚線導体の軸方向と直交する方向に切断した断面模式図。 本発明における撚線導体の製造方法を示す概略図。 本発明における撚線導体の製造時に用いる目板の正面図。 発明における実施例２の撚線導体の軸方向と直交する方向に切断した断面模式図。 従来技術１の撚線導体の軸方向と直交する方向に切断した断面図。 従来技術２の撚線導体の軸方向と直交する方向に切断した断面図。

符号の説明

１、４１ 撚線導体
２ 細径線（素線）
３ 第１中径線（素線）
４ 第２中径線（素線）
５ 太径線（素線）
２２、２３、２４、２５ 線材
１１ 中心線
１２ 第１層
１３ 第２層
１４ 最外層

Claims (5)

1. １心の素線を中心線とし、該中心線の周囲を６心の素線が覆い囲んで第１層を形成し、該第１層の外周を１２心の素線が覆い囲んで第２層を形成し、該第２層の外周を１８心の素線が覆い囲んで最外層を形成する３７心の撚線導体であって、
   前記中心線を第１中径線で構成し、前記第１層を６心の第１中径線で構成し、第２層を６心の細径線と６心の太径線を周方向に交互に配置して構成し、前記最外層を６心の細径線と１２心の第２中径線で構成し、かつ、周方向に隣り合う前記１心の細径線と１心の細径線との間に２心の前記第２中径線を配置して構成し、
   前記細径線の基となる線材の直径は、前記第1中径線及び第２中径線及び太径線の基となる線材の夫々の直径よりも小さく、前記太径線の基となる線材の直径は、前記細径線及び第1中径線及び第２中径線の基となる線材の夫々の直径よりも大きいことを特徴とする撚線導体。
2. 前記第１中径線の基となる線材の直径が、前記第２中径線の基となる線材の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の撚線導体。
3. 前記第１中径線の基となる線材の直径が、前記第２中径線の基となる線材の直径と同じであることを特徴とする請求項１記載の撚線導体。
4. 前記中心線の中心点から、前記最外層を構成する細径線の最縁端までの距離と、前記中心線の中心点から、前記最外層を構成する第２中径線の最縁端までの距離とが、同一であることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の撚線導体。
5. 前記最外層を圧縮変形して形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撚線導体。

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