JP2019061776A

JP2019061776A - 多心ケーブル

Info

Publication number: JP2019061776A
Application number: JP2017183474A
Authority: JP
Inventors: 盛治田中; Seiji Tanaka
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-04-18

Abstract

【課題】耐捻回性に優れた細径の多心ケーブルを提供する。【解決手段】複数本の電線１０，３０が撚り合わされた集合体２と、集合体２の外側で複数の金属素線４ａ，５ａが二層に螺旋巻きされたシールド層（内シールド層４，外シールド層５）と、シールド層（内シールド層４，外シールド層５）の外側を覆う外被６と、を備え、金属素線４ａ，５ａは、引張強さが３２０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下、かつ破断伸びが１０％以上１５％以下の銅合金線である。【選択図】図１

Description

本発明は、多心ケーブルに関する。

特許文献１には、複数の同軸ケーブルが束ねられ、束の周囲にシールド層が形成された多心ケーブルが開示されており、シールド層が２重に横巻きされたものでもよいと記載されている。

特開２０１１−２２８２９８号公報

さらに耐捻回性に優れた細径の多心ケーブルが望まれている。

本発明は、耐捻回性に優れた細径の多心ケーブルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る多心ケーブルは、
複数本の電線が撚り合わされた集合体と、前記集合体の外側で複数の金属素線が二層に螺旋巻きされたシールド層と、前記シールド層の外側を覆う外被と、を備え、
前記金属素線は、
引張強さが３２０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下、かつ破断伸びが１０％以上１５％以下の銅合金線である。

上記発明によれば、耐捻回性に優れた細径の多心ケーブルを提供することができる。

本実施形態に係る多心ケーブルの構成を示す断面図である。捻回試験の模式図である。

（本発明の実施形態の説明）
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る多心ケーブルは、
（１）複数本の電線が撚り合わされた集合体と、前記集合体の外側で複数の金属素線が二層に螺旋巻きされたシールド層と、前記シールド層の外側を覆う外被と、を備え、
前記金属素線は、
引張強さが３２０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下、かつ破断伸びが１０％以上１５％以下の銅合金線である。
上記構成によれば、シールド層の金属素線を、引張強さが３２０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下、かつ破断伸びが１０％以上１５％以下の銅合金線とすることにより、耐捻回性に優れた細径の多心ケーブルとすることができる。

（２）前記集合体と前記シールド層との間に、前記集合体の外周に巻かれた金属層付樹脂テープを有していてもよい。
上記構成によれば、集合体の外周に金属層付樹脂テープが巻かれていることにより、シールド効果がさらによくなる。

（本発明の実施形態の詳細）
本発明の実施形態に係る多心ケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、多心ケーブルの長さ方向に垂直な断面図を示す。図１に示すように、多心ケーブル１は、複数本の電線が撚りあわされた集合体２と、集合体２の外周を覆う抑え巻３と、抑え巻３の外周を覆う内シールド層４と、内シールド層４の外周を覆う外シールド層５と、外シールド層５の外周を覆う外被６とを備えている。

集合体２には、複数の電線（絶縁電線１０と同軸電線３０）が含まれている。本例の集合体２では、６本の絶縁電線１０が集合体２の内側に配置され、絶縁電線１０の周囲に８本の同軸電線３０が同一円周上に配置されている。さらに６本の絶縁電線１０の内側の集合体２の中心部にはフィラー２０等が配置されている。絶縁電線１０は、例えば電力供給用または低速信号用の電線として、同軸電線３０は、例えば高速伝送用の電線として使用可能である。

絶縁電線１０は、導体１１を外被１２で覆った、例えばＡＷＧ（ＡｍｅｒｉｃａｎＷｉｒｅＧａｕｇｅ）規格の＃２２〜２６〜３０相当の電線である。導体１１は、例えば複数本の軟銅線や銅合金線で構成される。外被１２は、例えば、ＦＥＰやＰＦＡやＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）等のフッ素系樹脂で形成されている。

なお、絶縁電線１０同士は、互いに撚り合わされて集合されていてもよい。撚り合わされた絶縁電線１０は、その外周が樹脂テープ等で覆われていてもよい。絶縁電線は太さの異なる電線が混在してもよい。

同軸電線３０は、中心導体３１が絶縁層３２で覆われ、絶縁層３２の外周に外部導体３３が配置され、外部導体３３の周囲が外被３４で覆われた同軸構造を有している。

中心導体３１は、例えば軟銅線が複数（本例では７本）撚り合わされて形成されている。中心導体３１の断面積は、例えば０．０１ｍｍ^２〜０．０５ｍｍ^２である。
絶縁層３２は、例えばＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂で形成されている。外部導体３３は、例えば外径０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍの金属細線が複数本、絶縁層３２の外部に螺旋巻き（横巻きともいう）されること構成される。外被３４は、例えばフッ素系樹脂やポリエステルテープで形成されている。

絶縁電線１０と同軸電線３０との隙間には、例えばアラミド繊維からなる抗張力繊維４０が設けられていてもよい。同軸電線３０と絶縁電線１０とは、抗張力繊維４０とともに一括して螺旋状に撚り合わされて集合されていてもよい。中心の絶縁電線が撚られて集合され上に外層の同軸電線が撚られて集合されてもよい。

抑え巻３は、例えばＰＥＴなどのポリエステルテープやポリエチレンテープなどの樹脂テープまたは、銅またはアルミニウムなどの金属層をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂テープに接着または蒸着した金属層付樹脂テープで形成されている。例えば、樹脂テープの厚さは２μｍ以上１０μｍ以下程度、金属層の厚さは０．１μｍ以上１０μｍ以下程度である。抑え巻３は、集合された絶縁電線１０と同軸電線３０とを覆うようにして同軸電線３０の外周に巻かれている。

内シールド層４は、絶縁電線１０と同軸電線３０とをシールドするために抑え巻３の外側に形成された二層のシールド層のうちの内側に配置されたシールド層である。内シールド層４は、複数の金属素線４ａによって構成されている。

複数の金属素線４ａは、抑え巻３の周囲に例えば並列に接触した状態で横巻き（螺旋巻き）されている。各々の金属素線４ａの外径は、０．０３ｍｍ〜０．０９ｍｍ以下である。

外シールド層５は、絶縁電線１０と同軸電線３０とをシールドするために抑え巻３の外側に形成された二層のシールド層のうちの外側に配置されたシールド層である。外シールド層５は、複数の金属素線５ａによって構成されている。

複数の金属素線５ａは、内シールド層４の金属素線４ａと同様に、例えば並列に接触した状態で横巻き（螺旋巻き）されている。また、金属素線５ａの外径は、金属素線４ａと同様である。

本実施形態では、後述の実施例における捻回試験および多心ケーブルの外径変化の評価の結果に鑑みて、上記の金属素線４ａ，５ａは、引張強さが３２０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下、かつ破断伸びが１０％以上１５％以下の銅合金線とする。

なお、内シールド層４の横巻きの方向と外シールド層５の横巻きの方向は、同方向であっても逆方向であってもよいが、捻回試験では同方向とする方が有利である。

外被６は、例えばポリ塩化ビニルやポリオレフィン系樹脂等を押出被覆することによって形成されている。外被６は、ＰＥＴ等の樹脂テープを横巻きすることにより形成されてもよい。外被６の外径は、例えば３．５ｍｍ〜６ｍｍである。

このような構成を有する多心ケーブル１は、例えばＵＳＢインターフェース用のケーブルとして好適である。

以上のように多心ケーブル１によれば、内シールド層４および外シールド層５を構成する金属素線４ａ，５ａは、引張強さが３２０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下で、破断伸びが１０％以上１５％以下の銅合金線で形成されている。このため、内シールド層４および外シールド層５をそれぞれ引張強さと破断伸びとのバランスがよいシールド層とすることができ、細径であっても耐捻回性に優れた多心ケーブル１を得ることができる。

また、金属素線４ａ，５ａの破断伸びが１０％以上１５％以下であるため、抑え巻３の外周に螺旋巻きされた金属素線４ａ，５ａが抑え巻３から浮き上がってしまうという不具合を防止することができる。このため、外径にばらつきがない多心ケーブル１とすることができる。

また、シールド層を内シールド層４と外シールド層５との二層巻きとすることにより、多心ケーブル１のシールド特性を向上させることができる。集合体２の外周に金属層付樹脂テープで構成される抑え巻３が巻かれているとシールド効果をさらに良くすることができる。

（捻回試験および外径変化の評価）
実施例および比較例における多心ケーブルの捻回試験、および多心ケーブルの外径変化の評価について説明する。
上述の実施形態の多心ケーブル１と同様に、複数本（１６本）の電線が集められた集合体の周囲に抑え巻、二層のシールド層（内シールド層と外シールド層）、および外被を順次積層して、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．４の構成を満たす多心ケーブルを作製する。表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．４の多心ケーブルでは、シールド層を構成する金属素線の材質およびその特性（引張強さ、破断伸び）を変えている。そして、作製したそれぞれの多心ケーブルについて下記の条件で捻回試験を行った。また、それぞれの多心ケーブルについて下記の条件で外被の外径変化の評価を行った。なお、Ｎｏ．１は多心ケーブルの実施例１を示し、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４は多心ケーブルの比較例１〜３を示す。

表１に示すように、Ｎｏ．１の多心ケーブルでは、シールド層を構成する金属素線として、引張強さが４００ＭＰａで、破断伸びが１２％の錫メッキ錫銅合金線を用いた。
Ｎｏ．２の多心ケーブルでは、シールド層を構成する金属素線として、引張強さが２５０ＭＰａで、破断伸びが１５％の錫メッキ軟銅線を用いた。
Ｎｏ．３の多心ケーブルでは、シールド層を構成する金属素線として、引張強さが１０００ＭＰａで、破断伸びが３％の銀銅合金線を用いた。
Ｎｏ．４の多心ケーブルでは、シールド層を構成する金属素線として、引張強さが７５０ＭＰａで、破断伸びが３％の錫銅合金線（軟化処理なし）を用いた。
なお、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の全てにおいて内シールド層の横巻き方向と外シールド層の横巻き方向とは同方向とし、金属素線の外径は０．０５ｍｍとした。

（捻回試験）
図２に示すように、長さ２ｍの多心ケーブルＣを鉛直に垂れ下がらせて、多心ケーブルＣの上端と下端とをそれぞれチャック５１で把持した。下端のチャック５１を固定させた状態で、上端のチャック５１を多心ケーブルＣの軸Ａ回りに左右へ−３６０°から＋３６０°まで３０回転／分の速度で捻回させた。１万回捻じった後、多心ケーブルＣを構成する全ての同軸電線の断線の有無を調べ、いずれの中心導体にも断線がなければ合格、いずれかの中心導体に断線があれば不合格とした。なお、各同軸電線は、上記実施形態で説明した構成の電線とする。

（外径変化の評価）
作製されたＮｏ．１〜Ｎｏ．４の多心ケーブルにおける外被の外径を測定した。外被の外径は、設計値を４．４５ｍｍとした。長さ２ｍの多心ケーブルにおいて、
外被の外径が設計値から１％以上大きくなる（４．４９ｍｍを超える）箇所があった場合、外径変化の評価を不合格とした。

（捻回試験結果）
Ｎｏ．１，Ｎｏ．３，Ｎｏ．４の多心ケーブルでは、捻回試験後において、いずれの中心導体にも断線が生じなかった。これに対して、Ｎｏ．２の多心ケーブルでは、捻回試験後において、中心導体と外部導体とに断線が生じた。これは、Ｎｏ．２のシールド層を構成する金属素線（錫メッキ軟銅線）の引張強さ（２５０ＭＰａ）が弱いためと考えられる。捻回試験によりシールド層の錫メッキ軟銅線に断線が生じ、捻回の力が同軸電線におよんだことによって外部導体および中心導体が断線したと考えられる。Ｎｏ．１のようにシールド層を構成する金属素線の引張強さを４００ＭＰａとすることで、捻回性について優れた耐性を実現できることが確認できた。

（外径変化の評価結果）
Ｎｏ．１，Ｎｏ．２の多心ケーブルでは、外被の外径が４．４９ｍｍ以下であり、外径変化の許容範囲内であった。これに対して、Ｎｏ．３，Ｎｏ．４の多心ケーブルでは、外被の外径が４．４９ｍｍを超える箇所が発生した。Ｎｏ．３，Ｎｏ．４の多心ケーブルで外被の外径が大きくなったのは、シールド層を構成する金属素線の伸びが小さい（破断伸びがいずれも３％である）ために、金属素線の浮き上がりが発生したためと考えられる。「金属素線の浮き上がり」とは、抑え巻の外周に螺旋巻きされた内シールド層の金属素線、あるいは内シールド層の外周に螺旋巻きされた外シールド層の金属素線が、まっすぐな状態に戻ろうとして伸びて抑え巻あるいは内シールド層から浮き上がってしまう現象のことを意味する。このため、シールド層の外周に外被が被覆されたとしても、浮いた状態の金属素線の上に被覆されるので外被の外径がその浮いた分だけ大きくなってしまったと考えられる。Ｎｏ．１のようにシールド層を構成する金属素線の破断伸びを１５％以下とすることで外被の外径変化を許容範囲内に抑えられることが確認できた。

表１に示すように、引張強さと破断伸びとは相反する関係にあり、引張強さをＮｏ．３，Ｎｏ．４のように大きくすると破断伸びは小さくなるので、外径変化が不合格となってしまう。一方、破断伸びをＮｏ．２のように大きくすると、引張強さが小さくなるので、捻回試験が不合格となってしまう。

以上の捻回試験および外径変化の評価の結果を踏まえて、シールド層を構成する金属素線に、Ｎｏ．１に近い特性（引張強さ、破断伸び）を有する銅合金線を使用した多心ケーブル（Ｎｏ．５，Ｎｏ．６）を作製した。Ｎｏ．５（実施例２）、Ｎｏ．６（実施例３）の多心ケーブルを用いて、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４と同様の捻回試験および外径変化の評価を行った。その結果を表２に示す。

表２に示すように、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６の多心ケーブルは、捻回試験および外径変化の評価の両方共合格であった。

以上の結果より、シールド層を構成する金属素線として銅合金線を使用し、その銅合金線の引張強さを３２０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下、かつ破断伸びを１０％以上１５％以下とすることで、細径であっても優れた耐捻回性を得られることが確認できた。また、外被の外径変化を小さくできることが確認できた。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

１：多心ケーブル
２：集合体
３：抑え巻
４：内シールド層
４ａ，５ａ：金属素線
５：外シールド層
６：外被
１０：絶縁電線
１１，２１：導体
１２，２２：外被
２０：フィラー
３０：同軸電線
３１：中心導体
３２：絶縁層
３３：外部導体
３４：外被
４０：抗張力繊維

Claims

複数本の電線が撚り合わされた集合体と、前記集合体の外側で複数の金属素線が二層に螺旋巻きされたシールド層と、前記シールド層の外側を覆う外被と、を備え、
前記金属素線は、
引張強さが３２０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下、かつ破断伸びが１０％以上１５％以下の銅合金線である、
多心ケーブル。
前記集合体と前記シールド層との間に、前記集合体の外周に巻かれた金属層付樹脂テープを有する、
請求項１に記載の多心ケーブル。