JP5621538B2

JP5621538B2 - レゾルバ用シールドケーブル及びレゾルバ

Info

Publication number: JP5621538B2
Application number: JP2010257426A
Authority: JP
Inventors: 一弘吉田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: JP2012109128A

Description

本発明は、レゾルバからの各出力信号の平衡を保ち、減衰を防ぐことを目的としたレゾルバ用シールドケーブルに関する。

従来からレゾルバ用シールドケーブルで用いられる多心シールドケーブルとしては、特許第３２２５７７５号に記載されているものがあった。図８に示すように、多心シールドケーブルは、軟銅製の導体に絶縁部材が被覆されて構成された信号線２０が２本撚り合わされて対撚信号線２１が構成され、この対撚信号線２１が４本撚り合わされてコア集合体２２が構成される。そして、コア集合体２２の外周に低誘電率のポリエチレンテープ２３ａを重ね巻きすることにより内部シース層２３が形成され、その内部シース層２３の外周にアルミ箔貼付ポリエステルテープ２４ａがその幅の１／４程度重なるように巻装されて、遮蔽層２４が形成され、さらにその外周に外部シース層２５が押し出し成形により形成される。なお、内部シース層２３と遮蔽層２４との間にドレンワイヤ２６が沿設されている。

特許第３２２５７７５号公報

しかしながら、上記従来のシールドケーブルでは、レゾルバやエンコーダなど、アナログ信号を位置情報として出力する測定器などでは、複数の信号線を1本のケーブルにまとめてアナログ信号を出力信号として伝送させる時、信号線を流れる電流から発生する誘導ノイズと、静電容量による信号の減衰、非平衡が問題になるが、対策が十分では無かった。

また、誘導ノイズの対処として信号線を撚る（ツイストペアなど）という手段があるが、これでは信号線間が近くなることで静電容量が増えてしまい、逆に静電容量を抑えるために撚らないと今度は誘導ノイズが発生し易くなるという問題があった。

そこで、この発明は、上記のような問題点を解決すべくなされたものであり、比誘電率を下げるために、なるべく多くの空隙を確保するように波状形成した比誘電率が低い材質を使った内部シースを各信号線それぞれに巻きつけ、更に内部信号線を撚りさらに波状形成した、比誘電率が低い材質を使った内部シースを巻くことで、鎖交磁束を打ち消しあい、誘導ノイズを減らし、かつ信号線間、シールドと信号線間の距離が保て、空隙も広く取れるようにし、静電容量を小さくすることを可能にしたレゾルバ用シールドケーブルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１記載のレゾルバ用シールドケーブルは、波状形成した、比誘電率が１〜３の材料を使った内部シースをそれぞれ巻きつけた内部信号線を撚り、さらにその撚った信号線に、誘電率が１〜３の材料を使い、ケーブル内部の空隙がケーブル全体の断面積に対して１０〜３０％の割合となるように波状形成した内部シースを巻いたことを特徴とする。

請求項２記載のレゾルバ用シールドケーブルは、請求項１記載のレゾルバ用シールドケーブルにおいて、前記内部シースを、テープ状とすると共に、内部信号線に巻いた時に波状形成部の波の方向が長手方向と平行となるように、尚且つ断面を見たときに全周にわたって波が等間隔に配置されるようにし、長手方向に対し斜め方向に波状形成したことを特徴とする。
請求項３記載のレゾルバ用シールドケーブルは、請求項１又は２記載のレゾルバ用シールドケーブルにおいて、ケーブル内に前記内部信号線のバランスをとるための中空チューブ状のスペーサを配設したことを特徴とする。
請求項４記載のレゾルバは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレゾルバ用シールドケーブルを備えている。

本発明のレゾルバ用シールドケーブルは、波状形成した比誘電率が低い材質の内部シースを各信号線それぞれに巻きつけたシールドケーブルであり、内部信号線を撚りさらに波状形成した、比誘電率が低い材質の内部シースを巻くことで鎖交磁束を打ち消しあい、かつ波状形成した誘電率が低い材質の内部シースにより空隙部を形成することで信号線間、シールドと信号線間の距離が保たれ静電容量を小さくできる。それによって、アナログ信号出力の平衡を保つことと、減衰を防ぐことが可能となる。更に、誘電率が低い材質の内部シースを巻くことで、鎖交磁束を打ち消しあい、誘導ノイズを減らすことが可能となる。

また、空隙３を設けるように誘電率が低い内部シース２で、信号線１及びその撚り線が巻き付けられていることで静電容量が小さくなっていると共に、信号線１とシールド４との間に十分な距離を設けられているので、静電容量を気にすることなく十分なシールド４を巻くことができ、それによって外部ノイズによる信号保護にも有利である。

本発明の第一実施形態のレゾルバ用シールドケーブルを示す断面図である。同上のレゾルバ用シールドケーブルの内部シースの斜視図である。同上のレゾルバ用シールドケーブルの内部シースの部分断面図である。同上のレゾルバ用シールドケーブルの内部シースの平面図である。同上のレゾルバ用シールドケーブルの内部シースを信号線に巻きつける工程途中状態を表す斜視図である。同上のレゾルバ用シールドケーブルの内部シースを信号線に巻きつける工程終了状態を表す斜視図である。本発明の第二実施形態のレゾルバ用シールドケーブルを示す断面図である。従来の多心シールドケーブルを示す断面図である。

以下、本発明に係るレゾルバ用シールドケーブルの実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第一実施形態）
まず、図１〜図６を参照して、本発明に係るレゾルバ用シールドケーブルの実施形態について説明する。レゾルバ用シールドケーブルは、各信号線１を、波状形成した比誘電率が低い材質の内部シース２をそれぞれ巻き付けた状態で撚り、さらにその撚った信号線１を、同様の内部シース２で巻き付けてまとめている。その後、その外側にシールド４、更にその外側に外部シース５が形成されている。このシールド４には、ドレン６が一体化されている。またレゾルバ用シールドケーブルは、信号線１及び、信号線１を撚ったものに、波状形成された内部シース２を巻き付けることで、空隙３が形成されている。空隙３は、レゾルバ用シールドケーブル全体の断面積に対して、１０〜３０％の割合で存在する。空隙３の割合が１０％未満の場合は、比誘電率の低下効果が少ない。それに対して、空隙３の割合が３０％を超える場合は、信号線１のバランスの保持が難しくなり、信号の平衡に悪影響を及ぼす可能性が出てくる。

それぞれの内部シース２は、図２に示すように波状に形成されており、内部シース山部２ａと、内部シース谷部２ｂを有する。また、この内部シース２は、図４に示すようにテープ状であり、信号線１あるいは撚り線を巻きつけた時に波状形成部の波（内部シース山部２ａ）方向が長手方向と平行となるように、かつ断面を見たときに全周にわたって波が等間隔に配置されるようにした。さらに、この波状形成部の波（内部シース山部２ａ）は、図４に示すように長手方向に対し斜めになっており、一定の角度を有する。波の断面形状は、図３に示すように、正弦波状である。この断面形状は、特に限定されず、その他、三角波状、方形波状、台形波状などであってもかまわず、最適なものを選択する。

内部シース２の材料としては、比誘電率で１〜３の間に入る、比誘電率が低いものを好適に使用することができる。具体的には、ポリエチレン（比誘電率２．２〜２．４）、ポリプロピレン（比誘電率２．０〜２．６）、ポリカーボネート（比誘電率２．９〜３．０）、ポリテトラフルオロエチレン（比誘電率２．０〜２．１）、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー（比誘電率２．６）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（比誘電率２．１）、ポリエチレンテレフタレート（比誘電率２．９〜３．０）等である。この内部シース２は、内部に独立気泡を無数有する発泡体とすることで、空気の比誘電率が１．０であることから、発泡体の実質の比誘電率は１〜２の間まで下げることが可能になる。発泡体の気孔率は２０〜６０％程度が適当である。発泡体の気孔率が２０％未満の場合は、比誘電率の低下効果が小さい。またそれに対して、発泡体の気孔率が６０％を超える場合は、発泡体全体の実質比誘電率は低下するものの、発泡体を形成する基材の量が少なくなりすぎて、信号線に巻き付ける際に、気孔部分がつぶれてしまうことが想定され、比誘電率を下げることができなくなる。以上説明した中で、低コスト、低誘電性、低吸水率の観点から、発泡ポリエチレンが最も好ましい。

次に、本発明のレゾルバ用シールドケーブルの内部シース２の信号線１への巻き方について説明する。図４に示す波状形成されたテープ状内部シース２を、図５及び図６に示すように、信号線１（図示せず）に断面部に隙間が開かないように巻き付ける。それによって、信号線１と内部シース山部２ａ（内径側）との間に空隙３が形成される。この内部シース２が巻かれた信号線１を５本を集めて、更に同様形状に内部シース２を巻き付けることで、更なる空隙３を形成することが可能である。また図６に示すように巻き付けることで、波の方向が長手方向と平行になり、波が全周にわたって等間隔に配置されるので空隙の偏りが無くなり、信号線のバランス、信号の平衡を保ちやすくなっている。

以上、信号線１が５本ある５心のものを説明したが、信号線の数はこれに限定されるものではない。

（第二実施形態）
次に、図７を参照して、本発明に係るレゾルバ用シールドケーブルの第二実施形態について説明する。なお、前記実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同等符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。相違点は、信号線を２本として、信号線１のバランスをとるために、内部シース２を巻き付けた信号線１の代わりに、スペーサ７を設けたところである。スペーサ７は中実のものであってもよいし、レゾルバ用シールドケーブル全体の比誘電率を低下されるために、中空のチューブ状のものであってもよい。

（実施例）
図４に示す内部シース２について、幅寸法を２０ｍｍ、正弦波ピッチを３０°（１２波）、波方向（内部シース山部）と長手方向の角度を１２０°、内部シース２を重ねないようにして巻きピッチを２０ｍｍとした。φ７ｍｍの信号線１（図示せず）に図５、図６に示すように巻き付けることで、外径がφ１０ｍｍになると共に、空隙３を確保した状態となる。内部シース２の材質は、発泡ポリエチレン（気孔率３０％、実質比誘電率１．９）とした。内部シース２を巻き付けた信号線１を５本撚った状態で、更に同様の内部シース２を巻き付けた後、その外側に錫メッキ軟銅の編組線のシールド４、次いでポリエステル系熱可塑性エラストマー製の外部シース５で外表面を覆った状態とした。尚、ドレン６は、シールド４内側に組み込まれた状態となっている。尚、空隙３はレゾルバ用シールドケーブル全体の断面積に対して、２０％の割合で存在する。以上のように製造したレゾルバ用シールドケーブルと、空隙３がないシールドケーブルをレゾルバに取り付けて性能差を確認したところ、空隙３を有する本発明のレゾルバ用シールドケーブルは、減衰が抑えられ、各出力信号の平衡が十分に保たれることを確認した。

１信号線
２内部シース
２ａ内部シース山部
２ｂ内部シース谷部
３空隙
４シールド
５外部シース
６ドレン
７スペーサ
２０信号線
２１対撚信号線
２２コア集合体
２３内部シース層
２３ａポリエチレンテープ
２４遮蔽層
２５外部シース層
２６ドレンワイヤ
２９重なり代

Claims

波状形成した、比誘電率が１〜３の材料を使った内部シースをそれぞれ巻きつけた内部信号線を撚り、さらにその撚った信号線に、誘電率が１〜３の材料を使い、ケーブル内部の空隙がケーブル全体の断面積に対して１０〜３０％の割合となるように波状形成した内部シースを巻いたことを特徴とするレゾルバ用シールドケーブル。
請求項１記載のレゾルバ用シールドケーブルにおいて、前記内部シースを、テープ状とすると共に、内部信号線に巻いた時に波状形成部の波の方向が長手方向と平行となるように、尚且つ断面を見たときに全周にわたって波が等間隔に配置されるようにし、長手方向に対し斜め方向に波状形成したことを特徴とするレゾルバ用シールドケーブル。
請求項１又は２に記載のレゾルバ用シールドケーブルにおいて、ケーブル内に前記内部信号線のバランスをとるための中空チューブ状のスペーサを配設したことを特徴とするレゾルバ用シールドケーブル。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレゾルバ用シールドケーブルを備えたレゾルバ。