JP5497321B2 - 圧縮撚線導体とその製造方法及び絶縁電線 - Google Patents
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Description
従来、自動車用電線の導体には主に軟銅(同心撚り)が用いられているが、細径化するに伴い強度不足による配策時の断線などが懸念される。そこで、強度向上のために銅合金を冷間加工して加工硬化を利用した対策を行っているのが実状である。ただし、その場合、強度は向上し、前記問題は解決するものの、伸びが不足するため、自動車用途として、重要視されている特性である「耐屈曲性」に劣るという問題が指摘されている。
また、特許文献2のように、導体を焼鈍し、外層線の引張強さ及び延性(伸び)を調整する方法が知られている。
また、本発明に係る圧縮撚線導体は、請求項1記載の圧縮撚線導体の製造方法で作製されたものである。
また、本発明に係る絶縁電線は、上記圧縮撚線導体の外周に、ハロゲン元素が配合されない絶縁材料の絶縁層を被覆したものである。
また、本発明の製造方法から得られる圧縮撚線導体は、耐屈曲性に優れるので、絶縁材料を圧縮絶縁導体線の外周に被覆して得られる絶縁電線は、自動車用途など、軽量化が望まれる製品に好適である。
図2は、本発明に係る圧縮撚線導体の実施の一形態を示す拡大断面図であり、図3は、その圧縮撚線導体に絶縁層を被覆した電線を示す。
本発明の絶縁電線4は、中心線C1 の周りに6本の外層線C5 を有する圧縮撚線導体2と、圧縮撚線導体2の外周に被覆形成された絶縁層3と、から構成される。
圧縮撚線導体2は、断面形状が略真円形の中心線C1 を、断面形状が偏円形の外層線C5 が取り囲むように密着配置された同心撚りの構成である。
撚線1は、外層線C5 の加工硬化係数が、上記中心線C1 の加工硬化係数より大きいものを用いて作製されている。
そうすることで、縮径加工(冷間加工)で、外層線C5 は加工硬化され、中心線C1 は、外層線C5 に比べ、加工硬化せず縮径加工前後で、伸びが変わらない(低下しない)ようになる。
加工硬化係数(n値)は、JIS Z 2241に定められている方法により測定する。
外層線C5 の加工硬化係数が、上記中心線C1 の加工硬化係数と同じ、または、小さいと、縮径加工(冷間加工)しても外層線C5 が十分な加工硬化をしないので、得られる圧縮撚線導体全体の抗張力の向上は望めない。
外層線C5 としては、中心線C1 の加工硬化係数より大きいものとする。
例えば、中心線C1 に純銅線(純度:99.99 wt%以上Cu、加工硬化係数n0 =0.44)、外層線C5 に銅合金線(Cu− 0.3wt%Sn、加工硬化係数n1 =0.46)の構成などが好適である。
まず、図1に示すように、中心線C1 の周りに6本の外層線C5 を同心撚りして撚線1を作製する。撚線1は、公知の撚線機を適用すればよい。また、撚りピッチは、層心径(最外層の中心直径、例えば、外径が1mm素線の7本撚りの撚線(中心線1本、外層線6本)であれば、層心径=1mm+0.5mm +0.5mm =2mm)の20倍〜80倍が好ましく、より好ましくは、30〜70倍である。下限値未満であると撚線1の捻れが大きくなり生産性が低下する傾向があり、上限値を越えると素線C1 ,C5 のばらけが大きくなり、屈曲性が低下する傾向となる。
撚線1を作製後、ダイス等を用いて引抜加工方法、伸線加工方法を用いて、縮径加工(冷間加工)を行い、図2に示すような圧縮撚線導体2を製造する。この際、図1の撚線1が縮径加工後に図2に示すように全体の断面形状が、略円形となるように外層線C5 を均等に加工し、圧縮撚線導体2が外径D1 となるように縮径加工する。
一方、中心線C1 は、外層線C5 に比べ、加工硬化しないので、縮径加工前後で引張強さは変化なく(外層線C5 に比べて変化量が小さい)、伸びも同様に変化はない(外層線C5 に比べて変化量が小さい)。
つまり、引張強さと伸びを高水準で維持するため、圧縮撚線導体を構成する中心線C1 と外層線C5 にそれぞれの特性(外層線C5 には引張強さ、中心線C1 には伸び)に特化して有している圧縮撚線導体2が得られる。
この際、圧縮撚線導体2の外周面は、平滑状に形成されているため、絶縁層3の被覆厚さtが周方向にわたって均一に被覆形成され、絶縁層3による細径化の阻害は最小限に抑えることができる。なお、絶縁層3としてハロゲン元素が配合されていない材質とする。
縮径加工前の撚線1の外径D0 と縮径加工後の圧縮撚線導体2の外径D1 との比(D1 /D0 )の値が、0.98より大きく(0.99)設定した構成を示し、この比較例では、ダイスによる引抜加工の際に、外層線C5 ′が均等に圧縮されないため、作製される圧縮撚線導体全体の断面形状は偏円状に形成される。つまり、外層線C5 ′の中に、図4に示すように圧縮されないものが発生するので、圧縮撚線導体の引張強さが所望の特性を満足できない。また、隣接する外層線C5 ′間に隙間Yを生じ、絶縁層13が隙間Y内にも形成されるため、絶縁層13は、導体外周に均一に被覆されない。絶縁層13の被覆厚さであるt′が周方向にわたって大きく変化し、平均厚さが増大して、絶縁電線の重量が大きくなる。
表1に示す中心線(素線)、外層線(素線)を用いて圧縮撚線導体の断面積が0.13mm2 の圧縮撚線導体を製造し、各特性評価を行った。撚線のピッチは、層心径の40倍とした。なお、本発明は、これらの実施例に限定されない。
圧縮撚線導体の破断荷重は、JIS Z 2241に規定されている方法で測定した。
耐屈曲性は、屈曲試験の試験条件を負荷荷重を 100g、屈曲Rを5mmで行った。また、破断時荷重が、60N以上で、耐屈曲性が 400以上であれば、合格とした。その結果、本発明の製造方法から得られる圧縮撚線導体2は、耐屈曲性、引張強さ(破断時荷重/断面積)に優れていることが判る。
また、撚線後に熱処理工程を施す必要がないので、引続き、絶縁層3を被覆することで、耐屈曲性、引張強さに優れた絶縁電線4が得られる。このような、絶縁電線4は、自動車用途に使用されるワイヤーハーネスに好適である。
2 圧縮撚線導体
3 絶縁層
4 電線(絶縁電線)
13 絶縁層
D0 縮径加工前の撚線の外径寸法
D1 縮径加工後の圧縮撚線導体の外径寸法
C1 中心線
C5 外層線
n0 中心線の加工硬化係数
n1 外層線の加工硬化係数
Claims (3)
- 中心線(C1 )の外周に、6本の外層線(C5 )を同心撚りして、撚線(1)を作製し、さらに、該撚線(1)を縮径加工して圧縮撚線導体(2)とする製造方法であって、
上記中心線(C1 )が純度99.99 wt%以上の純アルミニウムから成るとともに、上記外層線(C5 )が純度99.99 wt%以上の純銅から成り、上記外層線(C5 )の加工硬化係数を、上記中心線(C1 )の加工硬化係数より大きく設定し、
かつ、上記縮径加工は、縮径加工前の上記撚線(1)の外径(D0 )と、縮径加工後の上記圧縮撚線導体(2)の外径(D1 )との、比(D1 /D0 )を、0.88〜0.98としたことを特徴とする圧縮撚線導体の製造方法。 - 請求項1記載の圧縮撚線導体の製造方法で作製されたことを特徴とする圧縮撚線導体。
- 請求項1記載の圧縮撚線導体の製造方法で作製された圧縮撚線導体の外周に、ハロゲン元素が配合されていない絶縁材料の絶縁層(3)を被覆したことを特徴とする絶縁電線。
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