(57)【要約】  ケーブルおよびケーブルの製法。ケーブルの実施形態は、例えば、架空送電線として有用である。
2008503054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱膨張係数を有し、金属マトリックス複合体ワイヤを含む長手方向コアと、
前記コアの熱膨張係数より大きな熱膨張係数を集合的に有する複数のワイヤであって、アルミニウムワイヤ、銅ワイヤ、アルミニウム合金ワイヤまたは銅合金ワイヤのうち少なくとも１つを含み、前記コア周囲に撚られている複数のワイヤと、
を含み、２０ＭＰａ以下の応力パラメータを有するケーブル。
【請求項２】
前記コアが連続結晶セラミック繊維を含む、請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
前記金属マトリックスが、前記マトリックスの総重量に基づいて、少なくとも９８重量パーセントのアルミニウムを含む、請求項２に記載のケーブル。
【請求項４】
前記結晶セラミックが、前記各繊維の総金属酸化物含量に基づいて、少なくとも９９重量％のＡｌ2Ｏ3を含む多結晶、アルファアルミナ系繊維である、請求項３に記載のケーブル。
【請求項５】
前記結晶セラミックが、前記各繊維の総金属酸化物含量に基づいて、少なくとも９９重量％のＡｌ2Ｏ3を含む多結晶、アルファアルミナ系繊維である、請求項２に記載のケーブル。
【請求項６】
前記金属マトリックス複合体ワイヤが、前記各金属マトリックス複合体ワイヤの総体積に基づいて、４０〜７０体積パーセントの繊維を含む、請求項５に記載のケーブル。
【請求項７】
前記ケーブルが１５ＭＰａ以下の応力パラメータを有している、請求項５に記載のケーブル。
【請求項８】
前記ケーブルが１０ＭＰａ以下の応力パラメータを有している、請求項５に記載のケーブル。
【請求項９】
前記ケーブルが５ＭＰａ以下の応力パラメータを有している、請求項５に記載のケーブル。
【請求項１０】
前記ケーブルの長さが少なくとも１５０メートルである、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１１】
前記コアを構成する前記金属マトリックスワイヤの直径が１ｍｍ〜４ｍｍである、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１２】
前記コアの前記ワイヤが１０〜１５０の撚り込率を有するように螺旋状に撚られている、請求項１１に記載のケーブル。
【請求項１３】
前記ケーブルが１５ＭＰａ以下の応力パラメータを有している、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１４】
前記ケーブルが１０ＭＰａ以下の応力パラメータを有している、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１５】
前記ケーブルが５ＭＰａ以下の応力パラメータを有している、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１６】
前記ケーブルが１ＭＰａ以下の応力パラメータを有している、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１７】
前記ケーブルが０ＭＰａ以下の応力パラメータを有している、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１８】
前記ケーブルが０ＭＰａ〜１５ＭＰａの応力パラメータを有している、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１９】
前記ケーブルが０ＭＰａ〜１０ＭＰａの応力パラメータを有している、請求項１に記載のケーブル。
【請求項２０】
前記コア周囲で撚られたワイヤの形状が台形である、請求項１に記載のケーブル。
【請求項２１】
アルミニウムワイヤ、銅ワイヤ、アルミニウム合金ワイヤまたは銅合金ワイヤのうち少なくとも１つを含む複数のワイヤを、金属マトリックス複合体ワイヤを含む長手方向コア周囲に撚り線加工して、予備撚りケーブルを提供する工程と、
前記予備撚りケーブルを閉鎖ダイに通して請求項１に記載のケーブルを提供する工程であって、前記閉鎖ダイは内径を有し、前記ケーブルは外径を有し、前記ダイ内径は前記ケーブル外径の１．００〜１．０２倍である工程と
を含むケーブルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
一般的に、複合体（金属マトリックス複合体（ＭＭＣをはじめとする）は知られている。複合体は、通常、繊維、微粒子、ウィスカまたは繊維（例えば、短繊維または長繊維）で強化されたマトリックスを含んでいる。金属マトリックス複合体の例としては、アルミニウムマトリックス複合体ワイヤ（例えば、アルミニウムマトリックスに埋め込まれた炭化ケイ素、炭素、ホウ素または多結晶アルファアルミナ繊維）、チタンマトリックス複合体テープ（例えば、チタンマトリックス中に埋め込まれた炭化ケイ素繊維）および銅マトリックス複合体テープ（例えば、銅マトリックスに埋め込まれた炭化ケイ素またはホウ素繊維）が例示される。ポリマーマトリックス複合体の例としては、エポキシ樹脂マトリックス中のカーボンまたはグラファイト繊維、ポリエステル樹脂中のガラスまたはアラミド繊維、およびエポキシ樹脂中のカーボンおよびガラス繊維が例示される。
【０００２】
複合体ワイヤ（例えば、金属マトリックス複合体ワイヤ）の用途は、架空電力伝送裸ケーブルにおける強化部材である。ケーブルの１つの代表的なニーズは、既存の伝送基板の電力移動容量を増大するニーズにより出てきている。
【０００３】
架空電力伝送のケーブル用途にとって望ましい性能要件としては、耐食性、環境耐久性（例えば、ＵＶおよび水分）、高温での強度損失に対する抵抗性、耐クリープ性、比較的高い弾性率、低密度、低熱膨張率、高導電性および高強度が挙げられる。アルミニウムマトリックス複合体ワイヤを含む架空電力伝送ケーブルは知られているが、ある用途については、例えば、より望ましいサグ特性が望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、本発明は、熱膨張係数を有し、金属マトリックス複合体ワイヤを含む長手方向コアと、コアの熱膨張係数より大きな熱膨張係数を集合的に有する複数のワイヤであって、アルミニウムワイヤ、銅ワイヤ、アルミニウム合金ワイヤまたは銅合金ワイヤのうち少なくとも１つを含み、コア周囲に撚られている複数のワイヤとを含み、２０ＭＰａ以下（ある実施形態において、１９ＭＰａ、１８ＭＰａ、１７ＭＰａ、１６ＭＰＡ、１５ＭＰａ、１４ＭＰａ、１３ＭＰａ、１２ＭＰａ、１１ＭＰａ、１０ＭＰａ、９ＭＰａ、８ＭＰａ、７ＭＰａ、６ＭＰａ、５ＭＰａ、４ＭＰａ、３ＭＰａ、２ＭＰａ、１ＭＰａ以下、さらには０ＭＰａ以下、ある実施形態において、０ＭＰａ〜２０ＭＰａ、０ＭＰａ〜１５ＭＰａ、０ＭＰａ〜１０ＭＰａ、または０ＭＰａ〜５ＭＰａ）の応力パラメータを有するケーブルを提供する。ある実施形態において、複数のワイヤの引張り破断強度は少なくとも９０ＭＰａ、さらには少なくとも１００ＭＰａ（ＡＳＴＭ  Ｂ５５７／Ｂ５５７Ｍ（１９９９年）に基づいて算出）である。
【０００５】
他の態様において、本発明は、アルミニウムワイヤ、銅ワイヤ、アルミニウム合金ワイヤまたは銅合金ワイヤのうち少なくとも１つを含む複数のワイヤを、金属マトリックス複合体ワイヤを含む長手方向コア周囲に撚り線加工して、予備撚りケーブルを提供する工程と、
前記予備撚りケーブルを閉鎖ダイに通してケーブルを提供する工程であって、前記閉鎖ダイは内径を有し、前記ケーブルは外径を有し、前記ダイ内径は前記ケーブル外径の１．００〜１．０２倍である工程と、
を含む本発明によるケーブルの製造方法を提供する。
【０００６】
本明細書で用いる場合、特に断りのない限り、以下の用語は次のような意味である。
【０００７】
「セラミック」とは、ガラス、結晶セラミック、ガラス−セラミックおよびこれらの組み合わせのことを意味する。
【０００８】
「連続繊維」とは、平均繊維直径に比べて比較的無限の長さを有する繊維のことを意味する。通常、これは、繊維が少なくとも１×１０5（ある実施形態においては少なくとも１×１０6、または少なくとも１×１０7）のアスペクト比（すなわち、繊維の長さ対繊維の平均直径の比）を有することを意味している。通常、かかる繊維の長さは少なくとも約５０メートルであるが、およそ数キロメートル以上の長さであってもよい。
【０００９】
本発明によるケーブルは、例えば、送電ケーブルとして有用である。本発明によるケーブルは、改善されたサグ特性（すなわち、サグ減少）を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、ケーブルおよびケーブルの製造方法に関する。本発明による例示のケーブル１０の断面図を図１に示す。ケーブル１０は、コア１２と２層の撚り丸型ワイヤ１４とを含み、コア１２は金属マトリックス複合体ワイヤ１６を含む。
【００１１】
本発明による他の例示のケーブル２０の断面図を図２に示す。ケーブル２０は、コア２２と３層の撚りワイヤ２４とを含み、コア２２は金属マトリックス複合体ワイヤ２６を含む。
【００１２】
本発明による他の例示のケーブル３０の断面図を図３に示す。ケーブル３０は、コア３２と撚り台形ワイヤ３４とを含み、コア３２は金属マトリックス複合体ワイヤ３６を含む。
【００１３】
本発明による他の例示のケーブル４０の断面図を図４に示す。ケーブル４０は、コア４２と撚りワイヤ４４とを含む。
【００１４】
ある実施形態において、コアの少なくとも約−７５℃〜約４５０℃の温度範囲にわたる長手方向熱膨張係数は約５．５ｐｐｍ／℃〜約７．５ｐｐｍ／℃である。
【００１５】
ある実施形態において、セラミック繊維の平均引張り強度は少なくとも１．５ＧＰａ、２ＧＰａ、３ＧＰａ、４ＧＰａ、５ＧＰａ、６ＧＰａ、およびまたはさらに少なくとも６．５ＧＰａである。ある実施形態において、セラミック繊維のモジュラスは１４０ＧＰａ〜約５００Ｇｐａ、さらには１４０ＧＰａ〜約４５０ＧＰａである。
【００１６】
セラミック繊維としては、金属酸化物（例えば、アルミナ）繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、およびこれらの繊維の組み合わせが例示される。一般的に、酸化セラミック繊維は結晶セラミックおよび／または結晶セラミックとガラスの混合物である（すなわち、繊維は、結晶セラミックとガラス相の両方を含有していてもよい）。通常、かかる繊維の長さは少なくとも約５０メートルであるが、およそ数キロメートル以上の長さであってもよい。通常、連続セラミック繊維の平均繊維直径は約５マイクロメートル〜約５０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約２５マイクロメートル、約８マイクロメートル〜約２５マイクロメートル、さらに約８マイクロメートル〜約２０マイクロメートルである。ある実施形態において、結晶セラミック繊維の平均引張り強度は少なくとも１．４ＧＰａ、少なくとも１．７ＧＰａ、少なくとも２．１ＧＰａ、さらには少なくとも２．８ＧＰａである。ある実施形態において、結晶セラミック繊維のモジュラスは７０ＧＰａを超え、略１０００ＧＰａ以下、さらには４２０ＧＰａ以下である。
【００１７】
モノフィラメントセラミック繊維としては、炭化ケイ素繊維が例示される。通常、炭化ケイ素モノフィラメント繊維は、結晶および／または結晶セラミックとガラスの混合物である（すなわち、繊維は、結晶セラミックとガラス相の両方を含有していてもよい）。通常、かかる繊維の長さは少なくとも約５０メートルであるが、およそ数キロメートル以上の長さであってもよい。通常、連続炭化ケイ素モノフィラメント繊維の平均繊維直径は約１００マイクロメートル〜約２５０マイクロメートルである。ある実施形態において、結晶セラミック繊維の平均引張り強度は少なくとも２．８ＧＰａ、少なくとも３．５ＧＰａ、少なくとも４．２ＧＰａ、さらには少なくとも６ＧＰａである。ある実施形態において、結晶セラミック繊維のモジュラスは２５０ＧＰａを超え、略５００ＧＰａ以下、さらには４３０ＧＰａ以下である。
【００１８】
さらに、例示のガラス繊維は、例えば、ニューヨーク州、コーニングのコーニングガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｇｌａｓｓ，Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ）より入手可能である。通常、連続ガラス繊維の平均繊維直径は約３マイクロメートル〜約１９マイクロメートルである。ある実施形態において、ガラス繊維の平均引張り強度は少なくとも３ＧＰａ、４ＧＰａ、さらには少なくとも５Ｐａである。ある実施形態において、ガラス繊維のモジュラスは約６０ＧＰａ〜９５Ｇｐａ、または約６０ＧＰａ〜約９０ＧＰａである。
【００１９】
ある実施形態において、セラミック繊維はトウになっている。トウは繊維業界において周知であり、ロービング状形態で集まった複数の（個々の）繊維（一般的に少なくとも１００本の繊維、より一般的には少なくとも４００本の繊維）のことを指す。ある実施形態において、トウはトウ当たり少なくとも７８０本の繊維、場合によっては、トウ当たり少なくとも２６００本の繊維を含む。セラミック繊維のトウは、３００メートル、５００メートル、７５０メートル、１０００メートル、１５００メートル、１７５０メートル以上をはじめとする様々な長さで入手可能である。繊維の断面形状は円形または楕円であってよい。
【００２０】
アルミナ繊維は、例えば、米国特許第４，９５４，４６２号明細書（ウッドら（Ｗｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．））および同第５，１８５，２９号明細書（ウッドら（Ｗｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．））に記載されている。ある実施形態において、アルミナ繊維は多結晶アルファアルミナ繊維であり、アルミナ繊維の総重量に基づいて理論酸化物基準で、９９重量パーセントを超えるＡｌ2Ｏ3および０．２〜０．５重量パーセントのＳｉＯ2を含む。他の態様において、ある望ましい多結晶アルファアルミナ繊維は、平均結晶サイズ１マイクロメートル未満（さらには、ある実施形態においては、０．５マイクロメートル未満）のアルファアルミナを含む。他の態様において、ある実施形態において、多結晶アルファアルミナ繊維の平均引張り強度は少なくとも１．６ＧＰａ（ある実施形態においては、少なくとも２．１ＧＰａ、さらには少なくとも２．８ＧＰａ）である。アルファアルミナ繊維は、例えば、ミネソタ州、セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）６１０」という商品名で市販されている。
【００２１】
アルミノシリケート繊維は、例えば、米国特許第４，０４７，９６５号明細書（カルストら（Ｋａｒｓｔ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されている。アルミノシリケート繊維は、例えば、ミネソタ州、セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）４４０」、「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）５５０」および「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）７２０」という商品名で市販されている。
【００２２】
アルミノボロシリケート繊維は、例えば、米国特許第３，７９５，５２４号明細書（ソウマン（Ｓｏｗｍａｎ））に記載されている。アルミノボロシリケート繊維は、例えば、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）３１２」という商品名で市販されている。
【００２３】
窒化ホウ素繊維は、例えば、米国特許第３，４２９，７２２号明細書（エコノミー（Ｅｃｏｎｏｍｙ））および同第５，７８０，１５４号明細書（オカノら（Ｏｋａｎｏ  ｅｔ  ａｌ．））に記載された通りにして作成することができる。
【００２４】
例証の炭化ケイ素繊維は、例えば、カリフォルニア州、サンディエゴのＣＯＩセラミクス（ＣＯＩ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ）より５００本の繊維のトウで「ニカロン（ＮＩＣＡＬＯＮ）」という商品名で、日本の宇部興産（Ｕｂｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｊａｐａｎ）より「ティラノ（ＴＹＲＡＮＮＯ）」という商品名で、ミシガン州ミッドランドのダウコーニング（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）より「シルラミック（ＳＹＬＲＡＭＩＣ）」という商品名で市販されている。
【００２５】
市販の繊維は、一般的に、製造中に潤滑性を与え、取扱い中に繊維ストランドを保護するために繊維に添加された有機サイジング材料を含んでいる。サイジングは、例えば、溶解または燃焼により繊維から除去してもよい。通常、金属マトリックス複合体ワイヤを形成する前にサイジングを除去するのが望ましい。
【００２６】
繊維は、例えば、繊維の濡れ性を向上し、繊維と溶融金属マトリックス材料との間の反応を減じる、または防ぐのに用いるコーティングを有していてもよい。かかるコーティングおよびかかるコーティングを与える技術は繊維および複合材料業界において公知である。
【００２７】
ある実施形態において、金属マトリックス複合体コア中の繊維の本数を基準として、少なくとも８５％（ある実施形態において、少なくとも９０％、またはさらには少なくとも９５％）が連続している。
【００２８】
金属マトリックス材料としては、アルミニウム、（例えば、高純度（すなわち９９．９５％を超える）元素状アルミニウム）、亜鉛、錫、マグネシウムおよびその合金（例えば、アルミニウムと銅の合金）が例示される。通常、マトリックス材料は、マトリックス材料が繊維と著しく化学的に反応せず（すなわち、繊維材料に対して比較的化学的に不活性である）、例えば、繊維外部に保護コーティングを与える必要性を排除するように選択する。ある実施形態において、マトリックス材料はアルミニウムおよびその合金を含むのが望ましい。
【００２９】
ある実施形態において、金属マトリックスは、少なくとも９８重量パーセントのアルミニウム、少なくとも９９重量パーセントのアルミニウム、９９．９重量パーセントを超えるアルミニウム、さらに、９９．９５重量パーセントのアルミニウムを含む。アルミニウムと銅のアルミニウム合金は、例えば、少なくとも９８重量パーセントのＡｌと２重量パーセントまでのＣｕを含む。ある実施形態において、有用な合金は１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００および／または８０００シリーズのアルミニウム合金（アルミニウム協会指示（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ））である。高い引張り強度のワイヤを作成するには純度の高い金属が望ましい傾向があるが、純度の低い形態の金属も有用である。
【００３０】
好適な金属は市販されている。例えば、アルミニウムは、ペンシルバニア州、ピッツバーグのアルコア（Ａｌｃｏａ  ｏｆ  Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）より「スーパーピュアアルミニウム（ＳＵＰＥＲ  ＰＵＲＥ  ＡＬＵＭＩＮＵＭ）、９９．９９％Ａｌ」という商品名で入手可能である。アルミニウム合金（Ａｌ−２重量％のＣｕ（０．０３重量％の不純物））は、例えば、ニューヨーク州、ニューヨークのベルモントメタルズ（Ｂｅｌｍｏｎｔ  Ｍｅｔａｌｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ）より入手可能である。亜鉛および錫は、例えば、ミネソタ州、セントポールのメタルサービス（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）（「純粋亜鉛」純度９９．９９９％および「純粋錫」純度９９．９５％）より入手可能である。例えば、マグネシウムは、英国マンチェスターのマグネシウムエレクトロン（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  Ｅｌｅｋｔｒｏｎ，Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，Ｅｎｇｌａｎｄ）より「ピュア（ＰＵＲＥ）」という商品名で入手可能である。マグネシウム合金（ＷＥ４３Ａ、ＥＺ３３Ａ、ＡＺ８１ＡおよびＺＥ４１Ａ）は、例えば、コロラド州、デンバーのタイメット（ＴＩＭＥＴ，Ｄｅｎｖｅｒ，ＣＯ）より得られる。
【００３１】
金属マトリックス複合体ワイヤは、繊維とマトリックス材料を組み合わせた合計体積に基づいて、少なくとも１５体積パーセント（ある実施形態においては、少なくとも２０、２５、３０、３５、４０、４５、さらには５０体積パーセント）の繊維を含む。通常、複合体コアとワイヤは、繊維とマトリックス材料を組み合わせた合計体積に基づいて４０〜７５（ある実施形態においては、４５〜７０）体積パーセントの繊維を含む。
【００３２】
通常、コアの平均直径は約１ｍｍ〜約１５ｍｍである。ある実施形態において、コアの平均直径は、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、さらには約３ｍｍまでである。通常、複合体ワイヤの平均直径は約１ｍｍ〜約４ｍｍである。ある実施形態において、複合体ワイヤの望ましい平均直径は、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１．５ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、さらには少なくとも１２ｍｍである。
【００３３】
金属マトリックス複合体ワイヤは、業界に知られた技術を用いて作製することができる。連続金属マトリックスは、例えば、連続金属マトリックス浸透プロセスにより作製することができる。ある好適なプロセスは、例えば、米国特許第６，４８５，７９６号明細書（カーペンターら（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  ｅｔ  ａｌ．））に記載されている。ポリマーと繊維を含むワイヤは、業界に知られた引抜きプロセスにより作製してもよい。
【００３４】
連続金属マトリックスワイヤを作製する例示の装置６０の概略を図６に示す。連続繊維６１のトウを供給スプール６２より供給し、円形束へコリメートし、繊維については、管状炉６３を通過させながらヒートクリーニングする。金属マトリックス材料の溶融物６５（「溶融金属」とも呼ばれる）を含有するるつぼ６７に入る前に真空チャンバ６４で繊維６１のトウを排気する。繊維６１のトウをカタプーラ（ｃａｔｅｒｐｕｌｌｅｒ）７０により供給スプール６２から引く。超音波プローブ６６を繊維近傍の溶融物６５に配置して、溶融物６５の繊維６１のトウへの浸透を補助する。ワイヤ７１の溶融金属は、出口ダイ６８を通してるつぼ６７を出た後冷却および固化される。ただし、ある程度の冷却はワイヤ７１がるつぼ６７を完全に出る前になされる。ワイヤ７１の冷却は、ワイヤ７１に衝突する、冷却装置６９を通って分配されるガスまたは液体の流れにより促される。ワイヤ７１をスプール７２に集める。
【００３５】
上述した通り、繊維のヒートクリーニングにより、繊維表面に存在するある量のサイジング、吸着水、およびその他の不安定材料または揮発性材料を除去または減少するのが補助される。通常、繊維表面の炭素含量の面積分率が２２％未満となるまで、繊維をヒートクリーニングするのが望ましい。通常、管状炉６３の温度は、少なくとも３００℃、より一般的には少なくとも１０００℃で、繊維は、少なくとも数秒間その温度で管状炉６３に置く。ただし、例えば、用いる特定の繊維のクリーニングニーズに応じて特定の温度および時間は異なる。
【００３６】
ある実施形態において、繊維６１のトウは、溶融物６７に入る前に排気する。かかる排気により、乾燥繊維のある局所領域（すなわち、マトリックスの浸透のない繊維領域）のような欠陥の形成を削減または排除する傾向があることが分かっている。通常、ある実施形態において、繊維６１のトウは、２０トル以下、１０トル以下、１トル以下、さらには０．７トル以下の真空で排気される。
【００３７】
例示の好適な真空システム６４は、繊維６１のトウの束の直径に適合するサイズの入口管を有している。入口管は、例えば、ステンレス鋼またはアルミナ管とすることができ、通常、長さは少なくとも約２０〜３０ｃｍである。好適な真空チャンバ６４の直径は、通常、約２〜２０ｃｍ、長さは約５〜１００ｃｍである。真空ポンプの容量は、ある実施形態においては、少なくとも約０．２〜１立方メートル／分である。排気した繊維６１のトウは、真空システム６４の管を通して溶融物６５に挿入され、金属浴に浸透させる（すなわち、繊維６１のトウの排気した束は溶融物６５に導入させるとき真空下とする）。ただし、溶融物６５は通常、大気圧である。出口管の内径は、繊維６１のトウの束の直径に実質的に適合している。出口管の一部は溶融金属に浸漬されている。ある実施形態において、約０．５〜５ｃｍの管が溶融金属に浸漬されている。管は、溶融金属材料中で安定するものを選択する。好適な管としては、窒化ケイ素およびアルミナ管が挙げられる。
【００３８】
溶融金属６５の繊維６１のトウの束への浸透は、一般的に、超音波の使用により促される。例えば、振動ホーン６６は、溶融金属６５に配置され、繊維６１のトウの束近傍にあるようにする。
【００３９】
ある実施形態において、ホーン６６を駆動して、約１９．５〜２０．５ｋＨｚ、約０．１３〜０．３８ｍｍ（０．００５〜０．０１５ｉｎ）の空気中振幅で振動させる。さらに、ある実施形態において、ホーンはチタン導波管に接続し、これを超音波トランスデューサ（例えば、コネチカット州、ダンブリーのソニックス＆マテリアルズ（Ｓｏｎｉｃｓ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｄａｎｂｕｒｙ  ＣＴ）より入手可能）に接続する。
【００４０】
ある実施形態において、繊維６１のトウの束は、ホーン先端の約２．５ｍｍ内（ある実施形態においては１．５ｍｍ内）にある。ある実施形態において、ホーン先端は、ニオブ、または９５ｗｔ．％Ｎｂ−５ｗｔ．％Ｍｏおよび９１ｗｔ．％Ｎｂ−９ｗｔ．％Ｍｏのようなニオブの合金でできており、例えば、ペンシルバニア州、ピッツバーグのＰＭＴＩ（ＰＭＴＩ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）より入手可能である。合金は、例えば、長さ１２．７ｃｍ（５ｉｎ．）、直径２．５ｃｍ（１ｉｎ．）のシリンダへと作製することができる。シリンダは、その長さを変えることにより、所望の振動周波数（例えば、約１９．５〜２０．５ｋＨｚ）まで調整することができる。金属マトリックス複合体物品を作成するのに超音波を用いることに関する詳細については、例えば、米国特許第４，６４９，０６０号明細書（イシカワら（Ｉｓｈｉｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ．））、同第４，７７９，５６３号明細書（イシカワら（Ｉｓｈｉｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ．））および同第４，８７７，６４３号明細書（イシカワら（Ｉｓｈｉｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ．））、同第６，１８０，２３２号明細書（マックロウら（ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ  ｅｔ  ａｌ．））、同第６，２４５，４２５号明細書（マックロウら（ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ  ｅｔ  ａｌ．））、同第６，３３６，４９５号明細書（マックロウら（ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ  ｅｔ  ａｌ．））、同第６，３２９，０５６号明細書（デーヴら（Ｄｅｖｅ  ｅｔ  ａｌ．））、同第６，３４４，２７０号明細書（マックロウら（ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ  ｅｔ  ａｌ．））、同第６，４４７，９２７号明細書（マックロウら（ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ  ｅｔ  ａｌ．））および同第６，４６０，５９７号明細書（マックロウら（ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ  ｅｔ  ａｌ．））、同第６，４８５，７９６号明細書（カーペンターら（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  ｅｔ  ａｌ．））、同第６，５４４，６４５号明細書（マックロウら（ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ  ｅｔ  ａｌ．））、２０００年７月１４日出願の米国特許出願第０９／６１６，７４１号明細書および２００２年１月２４日公開の国際公開第０２／０６５５０号パンフレットを参照のこと。
【００４１】
一般的に、溶融金属６５は、浸透中および／または浸透前に脱気される（すなわち、溶融金属６５に溶解した気体（例えば、水素）の量を減じる）。溶融金属６５の脱気技術については金属処理業界では周知である。溶融物６５の脱気はワイヤ中のガスポロシティを減じる傾向がある。溶融アルミニウムについては、ある実施形態において、溶融物６５の水素濃度は、約０．２未満、０．１５、さらには０．１ｃｍ3／１００グラム未満のアルミニウムである。
【００４２】
出口ダイ６８は、所望のワイヤ直径を与えるように構成されている。通常、その長さに沿って均一な丸いワイヤを有するのが望ましい。例えば、５８体積パーセントのアルミナ繊維を含有するアルミニウム複合体ワイヤの窒化ケイ素出口ダイの直径は、ワイヤ７１の直径と同じである。ある実施形態において、出口ダイ６８は、窒化ケイ素でできているのが望ましいが、その他の材料も有用である。業界において出口ダイとして用いられてきたその他の材料としては、従来のアルミナが挙げられる。しかしながら、出願人は、窒化ケイ素出口ダイは、従来のアルミナダイより大幅に磨耗しにくく、ワイヤ、特に非常に長いワイヤに所望の直径および形状を与えるのにより有用であることを見出した。
【００４３】
通常、冷却装置６９を通して分配された液体（例えば、水）またはガス（例えば、窒素、アルゴンまたは空気）６９とワイヤ７１を接触させることにより、出口ダイ６８を出た後ワイヤ７１を冷却する。かかる冷却は、所望の真円度および均一特性を与え、ボイドをなくす補助となる。ワイヤ７１をスプール７２に集める。
【００４４】
例えば、収縮または内部ガス（例えば、水素または水蒸気）ボイドの結果としての金属間相、乾燥繊維、ポロシティ等のような金属マトリックス複合体ワイヤに欠陥があると、ワイヤ強度のような特性が減じる恐れがある。従って、かかる特徴の存在を減少または最小にするのが望ましい。
【００４５】
ワイヤを含むコアについては、ある実施形態においては、ワイヤを、接着剤ありで、または接着剤なしで、またはバインダーにより、例えば、テープオーバーラップと共に保持するのが望ましい（米国特許第６，５５９，３８５  Ｂ１号明細書（ジョンソンら（Ｊｏｈｎｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．））。例えば、テープラップコアを有する本発明による他の例示のケーブル５０の断面図を図５に示す。ケーブル５０は、コア５２と２層の撚りワイヤ５４とを含み、コア５２はテープ５５でラップされたワイヤ５６（図示されたのは複合体ワイヤ）を含む。例えば、コアは、ワイヤの第１の層を、業界に知られた技術を用いて、中央ワイヤ周囲に撚り線加工する（例えば、螺旋状に巻き付ける）ことにより作製することができる。通常、螺旋状に撚られているコアは、７本〜５０本以上の個々のワイヤを含む傾向がある。撚り線加工装置は業界で知られている（例えば、イタリア、ベルガモのコルティノビス、スパ（Ｃｏｒｔｉｎｏｖｉｓ，  Ｓｐａ，  ｏｆ  Ｂｅｒｇａｍｏ，Ｉｔａｌｙ）およびニュージャージー州、パターソンのワトソンマシナリーインターナショナル（Ｗａｔｓｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）より入手可能なプラネタリーケーブルストランダー）。螺旋状に巻き付ける前に、個々のワイヤを別個のボビンに提供して、撚り線加工装置の数多くのモータ駆動キャリッジに配置する。通常、仕上がった撚りケーブルの各層について１つのキャリッジがある。各層のワイヤは各キャリッジの出口で併せて、第１の中央ワイヤまたは前の層の上に配列する。ケーブル撚り線加工プロセス中、周囲に巻かれた１層以上の追加の層を有する中央ワイヤまたは中間の仕上がっていない撚りケーブルを、様々なキャリッジの中央から引っ張り、各キャリッジで１層を撚りケーブルに追加する。一層として追加される個々のワイヤを、モータ駆動キャリッジによりケーブルの中央軸周囲を回転させながら、同時にそれぞれのボビンから引っ張る。これは、各所望の層について順番になされる。この結果、螺旋状に結線されたコアが得られる。例えば、テープを、得られた撚りコアに適用して、撚りワイヤを保持する補助とすることができる。テープを適用する一例の機械は、ワトソンマシーンインターナショナル（Ｗａｔｓｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）（例えば、型番３００同心テーピングヘッド（Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  Ｔａｐｉｎｇ  Ｈｅａｄ））より市販されている。例示のテープとしては、金属ホイルテープ（アルミニウムホイルテープ（例えば、ミネソタ州、セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ホイル／ガラス布テープ（Ｆｏｉｌ／Ｇｌａｓｓ  Ｃｌｏｔｈ  Ｔａｐｅ）３６３」という商品名で入手可能））、ポリエステル裏打テープおよびガラス強化バッキングを有するテープが挙げられる。ある実施形態において、テープの厚さは０．０５ｍｍ〜０．１３ｍｍ（０．００２〜０．００５インチ）である。
【００４６】
ある実施形態において、連続したラップがそれぞれ、ギャップやオーバーラップなしで前のラップと接するようにテープをラップする。ある実施形態において、例えば、連続したラップの間隔をおいて、各ラップ間にギャップを残すようにテープをラップすることができる。
【００４７】
コア、複合体ワイヤ、ケーブル等の長さは少なくとも１００メートル、少なくとも２００メートル、少なくとも３００メートル、少なくとも４００メートル、少なくとも５００メートル、少なくとも６００メートル、少なくとも７００メートル、少なくとも８００メートル、またはさらには少なくとも９００メートルである。
【００４８】
本発明によるケーブルを提供するための、コア周囲に撚られるワイヤは業界で知られている。アルミニウムワイヤは、例えば、カナダ、ウェイバーンのネサンス（Ｎｅｘａｎｓ，Ｗｅｙｂｕｒｎ，Ｃａｎａｄａ）またはジョージア州、キャロルトンのサウスワイヤカンパニー（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）より「１３５０−Ｈ１９アルミニウム（ＡＬＵＭＩＮＵＭ）」および「１３５０−Ｈ０アルミニウム（ＡＬＵＭＩＮＵＭ）」という商品名で市販されている。通常、アルミニウムワイヤの少なくとも約２０℃〜約５００℃の温度範囲にわたる熱膨張係数は約２０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃である。ある実施形態において、アルミニウムワイヤ（例えば、「１３５０−Ｈ１９アルミニウム（ＡＬＵＭＩＮＵＭ）」）の引張り破断強度は、少なくとも１３８ＭＰａ（２０ｋｓｉ）、少なくとも１５８ＭＰａ（２３ｋｓｉ）、少なくとも１７２ＭＰａ（２５ｋｓｉ）または少なくとも１８６ＭＰａ（２７ｋｓｉ）または少なくとも２００ＭＰａ（２９ｋｓｉ）である。ある実施形態において、アルミニウムワイヤ（例えば、「１３５０−Ｈ０アルミニウム（ＡＬＵＭＩＮＵＭ）」）の引張り破断強度は４１ＭＰａ（６ｋｓｉ）を超え、９７ＭＰａ（１４ｋｓｉ）以下、またはさらには８３ＭＰａ（１２ｋｓｉ）以下である。アルミニウム合金ワイヤは、例えば、日本、大阪の住友電気化学工業（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎ）より「ＺＴＡＬ」という商品名で、またはジョージア州、キャロルトンのサウスワイヤカンパニー（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）より「６２０１」という商品名で市販されている。ある実施形態において、アルミニウム合金ワイヤの少なくとも約２０℃〜約５００℃の温度範囲にわたる熱膨張係数は約２０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃である。銅ワイヤは、例えば、ジョージア州、キャロルトンのサウスワイヤカンパニー（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）より市販されている。通常、銅ワイヤの少なくとも約２０℃〜約８００℃の温度範囲にわたる熱膨張係数は約１２ｐｐｍ／℃〜約１８ｐｐｍ／℃である。銅合金（例えば、Ｃｕ−Ｓｉ−Ｘ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｘ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｘ、Ｃｕ−Ｃｄ、Ｘ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎおよび、またはＳｉ、例えば、ジョージア州、キャロルトンのサウスワイヤカンパニー（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）より市販、例えば、ノースカロライナ州のリサーチトライアングルパークのＯＭＧアメリカコーポレーション（ＯＭＧ  Ａｍｅｒｉｃａｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ  Ｐａｒｋ，ＮＣ）より「グリッドコップ（ＧＬＩＤＣＯＰ）」という商品名で市販されている酸化物分散液強化銅）を結線する。ある実施形態において、銅合金ワイヤの少なくとも約２０℃〜約８００℃の温度範囲にわたる熱膨張係数は約１０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃である。ワイヤは様々な形態（例えば、円形、楕円形および台形）であってよい。
【００４９】
一般に、本発明によるケーブルはワイヤをコアに撚ることにより作製することができる。コアは、例えば、単一ワイヤまたは撚られた（例えば、螺旋状に巻き付けたワイヤ）ものを含んでいてもよい。ある実施形態においては、例えば、７、１９または３７回本のワイヤーである。本発明によるケーブルを作製する例示の装置８０を図７、図７Ａおよび図７Ｂに示す。コア材料８１のスプールを、通常のプラネタリー撚り線加工装置８０のヘッドに提供する。スプール８１は自由に回転し、ペイオフ中、コアに張力を適用できるブレーキングシステムを介して張力（ある実施形態において、０〜９１ｋｇ（０〜２００ｌｂ．））を適用することができる。コア９０は、ボビンキャリッジ８２、８３を介して、閉鎖ダイ８４、８５を通して、キャプスタンホイール８６の周囲に通し、テークアップスプール８７に取り付ける。
【００５０】
外側撚り層の適用の前に、個々のワイヤを別個のボビン８８に提供して、撚り線加工装置の数多くのモータ駆動キャリッジ８２、８３に配置する。ある実施形態において、ワイヤ８９Ａ、８９Ｂをボビン８８から引っ張るのに必要な張力の範囲は、通常、４．５〜２２．７ｋｇ（１０〜５０ｌｂ．）である。通常、仕上がった撚りケーブルの各層について１つのキャリッジがある。各層のワイヤ８９Ａ、８９Ｂは、閉鎖ダイ８４、８５にて各キャリッジの出口で併せて、中央ワイヤまたは前の層の上に配列する。層を逆方向に螺旋状に撚り線加工して、外側層が右撚りとなるようにする。ケーブル撚り線加工プロセス中、周囲に巻かれた１層以上の追加の層を有する中央ワイヤまたは中間の仕上がっていない撚りケーブルを、様々なキャリッジの中央から引っ張り、各キャリッジで１層を撚りケーブルに追加する。一層として追加された個々のワイヤを、モータ駆動キャリッジによりケーブルの中央軸周囲を回転させながら、同時にそれぞれのボビンから引っ張る。これは、各所望の層について順番になされる。この結果、形状やほぐれの損失なく、切断でき、便利に取扱い可能な螺旋状に撚られたケーブル９１となる。
【００５１】
撚られたケーブルを取り扱うこの能力は望ましい特徴である。理論に拘束されることは望むところではないが、製造中、金属ワイヤは、ワイヤ材料の降伏応力を超えるが、極限または破壊応力より低い曲げ応力を含む応力を受けるため、ケーブルはその螺旋状に撚られた配列を維持する。前の層または中央ワイヤの比較的小さな半径周囲にワイヤを螺旋状に巻き付ける際、この応力が付与される。追加の応力は閉鎖ダイ８４、８５で付与され、製造中、これが放射および剪断力をケーブルに適用する。従って、ワイヤは塑性変形し、その螺旋状撚り形状を維持する。
【００５２】
ある層についてのコア材料およびワイヤを密閉ダイを介して密着させる。図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、閉鎖ダイ８４Ａ、８５Ａは、通常、巻き付けている層のワイヤへの変形応力を最小にするようなサイズである。閉鎖ダイの内径は、外部層直径のサイズに合わせる。層のワイヤにかかる応力を最小にするために、閉鎖ダイは、ケーブルの外形より０〜２．０％大きくなるようなサイズとする。（すなわち、内部ダイ直径は外部ケーブル直径の１．００〜１．０２倍である。）図７Ａおよび図７Ｂに示した例示の閉鎖ダイは円筒であり、例えば、ボルトまたはその他好適な取り付け具を用いて定位置に保持する。ダイは、例えば、硬化ツール鋼で作製することができる。
【００５３】
得られる仕上がりケーブルは、所望であれば、他の撚り線加工ステーションを通過して、最終的に、ケーブルの損傷を避ける十分な直径のテークアップスプール８７に巻き付けてもよい。ある実施形態において、ケーブルの癖取りをする業界に知られた技術が望ましい。例えば、仕上がりケーブルは、例えば、各バンクに５〜９個のローラを備えた、２つのバンクに直線に配列されたローラ（各ローラは、例えば、１０〜１５ｃｍ（４〜６インチ））を含む癖取り装置に通過させることができる。ローラの２つのバンク間の距離を変えて、ローラをケーブルに衝突させたり、ケーブルを極度に曲げてもよい。ローラの２つのバンクは、ケーブルの対向する側部に配置され、１つのバンクのローラを、他のバンクにある対向するローラにより作られたスペースに適合させる。このように、２つのバンクは互いにオフセットとすることができる。ケーブルが癖取り装置を通過する際、ケーブルはローラ上で前後に曲がって、コンダクタの撚りが同じ長さまで伸長されて、弛んだ撚りが減少したり、排除される。
【００５４】
ある実施形態において、周囲温度（すなわち、２２℃）を超える高温（例えば、少なくとも２５℃、５０℃、７５℃、１００℃、１２５℃、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、４００℃、さらには、ある実施形態においては少なくとも５００℃）でコアを提供するのが望ましい。巻き付けたコア（金属（例えば、鋼）上のコア）を、オーブン中で数時間加熱することにより、コアを所望の温度にすることができる。加熱済みの巻き付けたコアを、撚り線加工機のペイオフスプール（例えば、図７のペイオフスプール８１参照）に配置する。コアを所望の温度のまま、またはその近傍で、撚り線加工プロセス中、スプールを高温にするのが望ましい（通常、約２時間）。さらに、ケーブルの外側層を形成するペイオフスプールのワイヤについては、周囲温度とするのが望ましい。すなわち、ある実施形態において、コアとワイヤとの間の温度差をもたせて、撚り線加工プロセス中、後に外側を形成するのが望ましい。
【００５５】
ある実施形態において、少なくとも１００ｋｇ、２００ｋｇ、５００ｋｇ、１０００ｋｇ、さらに少なくとも５０００ｋｇのコア張力で撚り線加工を行うのが望ましい。
【００５６】
本発明によるケーブル（例えば、ゼロ未満の応力パラメータを有するケーブル）のある実施形態において、接着剤ありで、または接着剤なしで、またはバインダーにより、例えば、テープオーバーラップと共にコア周囲に一緒に撚られているワイヤを保持するのが望ましい。例えば、本発明による他の例示のケーブル１１０の断面図を図１０に示す。ケーブル１１０は、ワイヤ１１６を備えたコア１１２と２層の撚りワイヤ１１４とを含み、ケーブル１１０はテープ１１８でラップされている。例えば、テープを得られた撚りケーブルに適用して、撚りワイヤを保持する補助とすることができる。ある実施形態において、ケーブルを、従来のテーピング装置を用いて接着テープでラップする。テープを適用する一例の機械は、ワトソンマシーンインターナショナル（Ｗａｔｓｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）（例えば、型番３００同心テーピングヘッド（Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  Ｔａｐｉｎｇ  Ｈｅａｄ））より市販されている。例示のテープとしては、金属ホイルテープ（アルミニウムホイルテープ（例えば、ミネソタ州、セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ホイル／ガラス布テープ（Ｆｏｉｌ／Ｇｌａｓｓ  Ｃｌｏｔｈ  Ｔａｐｅ）３６３」という商品名で入手可能））、ポリエステル裏打テープおよびガラス強化バッキングを有するテープが挙げられる。ある実施形態において、テープの厚さは０．０５ｍｍ〜０．１３ｍｍ（０．００２〜０．００５インチ）である。
【００５７】
ある実施形態において、連続したラップがそれぞれ、前のものをオーバーラップするようにテープはラップされている。ある実施形態において、連続したラップがそれぞれ、ギャップやオーバーラップなしで前のラップと接するようにテープをラップする。ある実施形態において、例えば、連続したラップの間隔をおいて、各ラップ間にギャップを残すようにテープをラップすることができる。
【００５８】
ある実施形態において、撚り線加工プロセス中、ケーブルに張力をかけながらケーブルをラップする。例えば、図７によれば、テーピング装置は、最後の閉鎖ダイ８５とキャプスタン８６との間に配置されている。
【００５９】
サグの測定方法
コンダクタの長さは３０〜３００メートルで選択し、従来のエポキシフィッティングで終端させ、確実に、層が、製造状態と同じ相対位置を実質的に保持するようにする。外側ワイヤは、エポキシフィッティングを超えて延在させ、他端から出て、従来の端子コネクタを用いてＡＣ電力に接続できるよう再構成する。エポキシフィッティングを、張力を保持するためにターンバックルに接続されたアルミニウム亜鉛ソケットに注ぐ。片側で、ロードセルをターンバックルに接続し、両端で、ターンバックルをプーリングアイに取り付ける。これらのアイは、張力をかけたときに、システムの端部の偏向を最小にするのに十分に大きなコンクリートピラーに接続した。試験のために、コンダクタ定格破断強度の１０〜３０パーセントの値まで張力をかける。９つの熱電対を用いてコンダクタの長さに沿った３つの場所（合計（プーリングアイからプーリングアイまで）スパンの距離の１／４、１／２および３／４で）で温度を測定する。各場所で、３つの熱電対をコンダクタ内、外側ワイヤ撚り間、内側ワイヤ撚り間、および外側コアワイヤに近接する（すなわち、接触する）３つの異なる放射位置に配置する。プルワイヤポテンショメータ（カリフォルニア州、パームデールのスペースエイジコントロール社（ＳｐａｃｅＡｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉｎｃ，Ｐａｌｍｄａｌｅ，ＣＡ）より入手可能）を用いてコンダクタの長さに沿った３つの場所（スパンの距離の１／４、１／２および３／４で）でサグ値を測定する。これらを配置して、３つの場所での垂直運動を測定する。ＡＣ電流をコンダクタに印加して、所望の値まで温度を増大する。コンダクタの温度を室温（約２０℃（６８°Ｆ）から約２４０℃（４６４°Ｆ）まで６０〜１２０℃／分（１４０〜２４８°Ｆ／分）のレートで上げる。全熱電対のうち最高の温度を対照として用いる。
【００６０】
次の式を用いて、室温（約２０℃（６８°Ｆ）から約２４０℃（４６４°Ｆ）まで）から１度の間隔でコンダクタのサグ値（Ｓａｇtotal）を様々な温度で計算する。
【００６１】
【数１】
2008503054.tif 000003
【００６２】
上式において、
Ｓａｇ1/2＝コンダクタのスパンの距離の１／２で測定されたサグである。
Ｓａｇ1/4＝コンダクタのスパンの距離の１／４で測定されたサグである。
Ｓａｇ3/4＝コンダクタのスパンの距離の３／４で測定されたサグである。
【００６３】
有効「内側スパン」長さは、１／４と３／４位置間の水平距離である。これが、サグを算出するのに用いるスパン長さである。
【００６４】
応力パラメータの誘導
測定したサグと温度データを、サグ対温度のグラフとしてプロットする。計算した曲線を、サウスカロライナ州、グリーンヴィルのアルコアフジクラ社（Ａｌｃｏａ  Ｆｕｊｉｋｕｒａ  Ｌｔｄ．，  Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ，  ＳＣ）より「ＳＡＧ１０」（バージョン３．０アップデート３．９．７）という商品名のソフトウェアプログラムで利用可能なアルコアサグ（Ａｌｃｏａ  Ｓａｇ）１０グラフィックメソッドを用いて測定データに合わせる。応力パラメータは、「内蔵アルミニウム応力」としてラベリングされた「ＳＡＧ１０」におけるフィッティングパラメータであり、アルミニウム以外の材料（例えば、アルミニウム合金）を用いると他のパラメータに合わせるために変えることができ、予測したグラフのニーポイントの位置および高温ポストニーポイントレジメにおけるサグの量も調整する。応力パラメータ理論の説明は、アルコアサグ１０ユーザーズマニュアル（バージョン２．０）：ＡＣＳＲのアルミニウムにおける圧縮応力理論（Ａｌｃｏａ  Ｓａｇ１０  Ｕｓｅｒｓ  Ｍａｎｕａｌ  （Ｖｅｒｓｉｏｎ  ２．０）：Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｔｒｅｓｓ  ｉｎ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｆ  ＡＣＳＲ）にある。面積、直径、単位長さ当たりの重量および定格破断強度のコンダクタパラメータをサグ１０ソフトウェア（Ｓａｇ１０  Ｓｏｆｔｗａｒｅ）に入力する必要がある。スパン長さ、室温（２０〜２５℃）での初期張力というラインローディング条件をサグ１０ソフトウェア（Ｓａｇ１０  Ｓｏｆｔｗａｒｅ）に入力する必要がある。圧縮応力計算を実行するには、内蔵ワイヤ応力、ワイヤ領域（合計面積の一部）、コンダクタ中のワイヤ層の数、コンダクタ中のワイヤストランドの数、コアストランドの数、各ワイヤ層の撚り込率のパラメータをサグ１０ソフトウェア（Ｓａｇ１０  Ｓｏｆｔｗａｒｅ）に入力する必要がある。表として「サグ（ＳＡＧ）１０」ソフトウェアに応力−歪み係数を入力する必要がある（以下の表１参照）。
【００６５】
【表１】
2008503054.tif 000004
【００６６】
応力歪み曲線多項式の定義
最初の５つの数字Ａ０〜Ａ４は、初期ワイヤ曲線かける面積比を表す４次多項式の係数である。
【００６７】
【数２】
2008503054.tif 000005
【００６８】
ＡＦは、ワイヤの最終モジュラスである。
【００６９】
【数３】
2008503054.tif 000006
【００７０】
上式において、εは、％でのコンダクタの伸びであり、σはｐｓｉでの応力である。
【００７１】
Ｂ０〜Ｂ４は、ワイヤかける面積比の最終１０年クリープ曲線を表す４次多項式の係数である。
【００７２】
【数４】
2008503054.tif 000007
【００７３】
Ｃα（Ａ１）は、ワイヤの熱膨張係数である。
【００７４】
最初の５つの数字Ｃ０〜Ｃ４は、複合体コアのみについての初期ワイヤ曲線かける面積比を表す４次多項式の係数である。
【００７５】
ＣＦは、複合体コアの最終モジュラスである。
【００７６】
Ｄ０〜Ｄ４は、ワイヤかける面積比の最終１０年クリープ曲線を表す４次多項式の係数である。
【００７７】
α（コア）は、複合体コアの熱膨張係数である。
【００７８】
計算したデータと測定したデータを適合させる際、最良の適合は、（ｉ）応力パラメータの値を変えることにより計算した曲線が測定したデータと合っており、曲線が高温（１４０〜２４０℃）で合っている、（ｉｉ）測定した曲線の変曲点（ニーポイント）が、計算した曲線とぴたりと合っている、（ｉｉｉ）初期の計算したサグを初期の測定したサグと合っている必要がある（２４℃（７５°Ｆ）での初期張力は１４３２ｋｇで、１２．５ｃｍ（５インチ）のサグを生成する）。測定されたデータに最も合う応力パラメータの値が誘導される。この結果が、ケーブルの「応力パラメータ」である。
【００７９】
本発明によるケーブルは、架空電力伝送ケーブルをはじめとする様々な用途に用いることができる。
【００８０】
本発明の利点および実施形態を以下の実施例によりさらに説明するが、これらの実施例に挙げられた特定の材料および量、その他条件および詳細は本発明を不当に限定するものではない。特に断らない限り、部およびパーセンテージはすべて重量基準である。
【実施例】
【００８１】
比較例
比較例のケーブルのワイヤを次のようにして作製した。図６に示す装置６０を用いてワイヤを作製した。１０，０００デニールのアルファアルミナ繊維の１１のトウ（ミネソタ州、セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）６１０」という商品名で市販）を、供給スプール６２から供給し、円形束へとコリメートし、３０５ｃｍ／分（１２０ｉｎ．／分）で１１００℃まで加熱した長さ１．５ｍ（５ｆｔ．）のアルミナ管６３を通過させることによりヒートクリーンした。ヒートクリーンした繊維６１を、金属アルミニウム（９９．９９％Ａｌ）マトリックス材料（ペンシルバニア州、ピッツバーグのベックアルミニウム社（Ｂｅｃｋ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｃｏ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）より入手）の溶融物（溶融金属）６５を含有するるつぼ６７に入れる前に、真空チャンバ６４で排気した。繊維をカタプーラ（ｃａｔｅｒｐｕｌｌｅｒ）７０により供給スプール６２から引く。超音波プローブ６６を繊維近傍の溶融物６５に配置して、溶融物６５の繊維６１のトウへの浸透を補助する。ワイヤ７１の溶融金属は、出口ダイ６８を通してるつぼ６７を出た後冷却および固化した。ただし、ある程度の冷却はワイヤ７１が完全にるつぼ６７を出る前になされた。さらに、ワイヤ７１の冷却は、ワイヤ７１に衝突する、冷却装置６９を通って分配される窒素ガスの流れにより促した。ワイヤ７１をスプール７２に集めた。
【００８２】
繊維６１を溶融物６７に入れる前に排気した。真空チャンバ圧力は約２０トルであった。真空システム６４は、繊維６１の束の直径に適合するサイズの長さ２５ｃｍのアルミナ入口管を有していた。真空チャンバ６４の長さは２１ｃｍ、直径は１０ｃｍであった。真空ポンプの容量は０．３７ｍ3／分であった。排気した繊維６１は、真空システム６４の管を通して溶融物６５に挿入され、金属浴に浸透させた（すなわち、排気した繊維６１は溶融物５４に導入させるとき真空下とする）。出口管の内径は、繊維束６１の直径に実質的に適合していた。出口管の一部は溶融金属に５ｃｍの深さまで浸漬していた。
【００８３】
溶融金属６５の繊維６１への浸透を、繊維６１に近接するように溶融金属６５に配置された振動ホーン６６を用いることにより促した。ホーン６６を、１９．７ｋＨｚおよび空気中振幅０．１８ｍｍ（０．００７ｉｎ）で駆動した。ホーンをチタン導波管に接続し、これを超音波トランスデューサ（コネチカット州、ダンブリーのソニックス＆マテリアルズ（Ｓｏｎｉｃｓ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｄａｎｂｕｒｙ  ＣＴ）より入手）に接続した。
【００８４】
繊維６１をホーン先端の２．５ｍｍ以内とした。ホーン先端は、９１ｗｔ．％Ｎｂ−９ｗｔ％Ｍｏの組成のニオブ合金（ペンシルバニア州、ピッツバーグのＰＭＴＩ（ＰＭＴＩ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）より入手）でできていた。合金は、長さ１２．７ｃｍ（５ｉｎ．）、直径２．５ｃｍ（１ｉｎ．）のシリンダへと作製した。シリンダは、その長さを変えることにより、１９．７ｋＨｚの所望の振動周波数まで調整した。
【００８５】
溶融金属６５を、浸透前に脱気した（すなわち、溶融金属に溶解した気体（例えば、アルミニウム中の水素）の量を減じた）。イリノイ州、シカゴのブルムンドファウンドリー社（Ｂｒｕｍｍｕｎｄ  Ｆｏｕｎｄｒｙ  Ｉｎｃ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）より入手可能なポータブルロータリ脱気装置を用いた。用いたガスはアルゴンであり、アルゴンフローレートは１分当り１０５０リットルであり、速度は１分当り５０リットルで設定したエアフローレートによりモータに与え、時間は６０分であった。
【００８６】
窒化ケイ素出口ダイ６８は、所望のワイヤ直径を与えるように構成されていた。出口ダイの内径は２．６７ｍｍ（０．１０５ｉｎ．）であった。
【００８７】
撚りコアは、カナダ、モントリオールのワイヤロープカンパニー（Ｗｉｒｅ  Ｒｏｐｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｏｎｔｒｅａｌ，Ｃａｎａｄａ）の撚り線加工装置で撚られた。ケーブルは中心に１つのワイヤ、右撚りで第１の層に６つのワイヤを有していた。螺旋状に巻き付ける前に、個々のワイヤを別個のボビンに提供して、撚り線加工装置のモータ駆動キャリッジに配置した。キャリッジは、仕上がった撚りケーブルの層について６つのボビンを有していた。層のワイヤはキャリッジの出口で併せられて、中央ワイヤの上に配列された。ケーブル撚り線加工プロセス中、中央ワイヤを、キャリッジの中心を通して引張り、キャリッジが１層を撚りケーブルに追加した。一層として追加された個々のワイヤを、モータ駆動キャリッジによりケーブルの中央軸周囲を回転させながら、同時にそれぞれのボビンから引っ張った。この結果、螺旋状に結線されたコアが得られた。
【００８８】
撚られたコアを、従来のテーピング装置（ニュージャージー州、パターソンのワトソンマシナリーインターナショナル（Ｗａｔｓｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）製型番３００混戦トリックテーピングヘッド（Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  Ｔａｐｉｎｇ  Ｈｅａｄ）を用いて、接着テープによりラップした。テープバッキングは、ファイバーガラスの付いたアルミニウムホイルであり、感圧シリコーン接着剤（ミネソタ州、セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より「ホイル／ガラス」布テープ（Ｆｏｉｌ／Ｇｌａｓｓ  Ｃｌｏｔｈ  Ｔａｐｅ）３６３という商品名で入手）を有していた。テープ１８の合計厚さは０．００７２インチ（０．１８ｍｍ）であった。テープの幅は０．７５インチ（１．９０ｃｍ）であった。
【００８９】
最終コアの平均直径は０．３２４インチ（８．２３ｍｍ）であり、撚られた層の撚り長さは２１．３インチ（５４．１ｃｍ）であった。
【００９０】
第１の台形アルミニウム合金ワイヤを、引張り強度が１８，４７０ｐｓｉ（１２７．３５ＭＰａ）、伸び１０．８％、導電率６０．５％ＩＡＣＳのアルミニウム／ジルコニウムロッド（直径０．３７５インチ（９．３５ｍｍ）、ラミフィル（Ｌａｍｉｆｉｌ）Ｎ．Ｖ（ベルギー、ヘミクセム（Ｈｅｍｉｋｓｅｍ，Ｂｅｌｇｕｉｍ）、「ＺＴＡＬ」という商品名）で入手可能）から作製した。第２の台形ワイヤを、引張り強度が１９，４６６ｐｓｉ（１３４．２１ＭＰａ）、伸び１２．２％、導電率６０．５％ＩＡＣＳのアルミニウム／ジルコニウムロッド（０．３７５インチ（９．３５ｍｍ）、「ＺＴＡＬ」）から作製した。ロッドを、業界で知られた通りに、室温で５つの中間ダイ、最終的に台形形成ダイを用いて延伸した。延伸ダイは炭化タングステン製であった。炭化タングステンの幾何形状は、６０°入口角度、１６〜１８°リダクション角度、ダイ直径のベアリング長さ３０％、６０°バックリリーフ角度を有していた。ダイ表面をよく研磨した。ダイを、引抜き油を用いて潤滑および冷却した。延伸システムは、１つのダイ１分当り６０〜１００リットルに設定したレート、４０〜５０℃に設定した温度で油を分配した。最後の形成ダイは、よく研磨した動作表面の２つの水平硬化鋼（６０ＲＣ硬度）形成ロールを有していた。ロール溝の設計は、必要な台形プロフィールに基づくものであった。ロールを、ドローボックスと外側ドローブロックとの間に配置されたローリングスタンドに据え付けた。最終形成ロール減少で、ワイヤの面積が約２３．５％減じた。減じた面積の量は、金属をロール溝の隅へ動かし、形成ロール間のスペースを適切に充填するのに十分なものであった。形成ロールを位置合せし、台形ワイヤのキャップがドローブロックとボビンドラムの表面に対向するように据え付けた。形成後、ワイヤプロフィールをテンプレートを用いて調べ検査した。
【００９１】
このワイヤをボビンに巻いた。得られたワイヤの様々な特性を以下の表２に示す。台形の「有効直径」とは、台形の断面積と同じ面積を有する円形の直径のことを指す。撚り線加工装置に充填されたボビンは２０あり（第１の内側層を撚り線加工するための第１のワイヤが８）、第２の外側層を撚り線加工するための第２のワイヤが１２あり、試験のためにワイヤをこれらのサブセットから取った。これらが「サンプルボビン」であった。
【００９２】
【表２】
2008503054.tif 000008
【００９３】
従来のプラネタリー撚り線加工機、および比較例で上述したコアおよび（内側および外側）ワイヤを用いて、ＳＫ、ウェイバーンのネサンス（Ｎｅｘａｎｓ，Ｗｅｙｂｕｒｎ，ＳＫ）によりケーブルを作製した。ケーブルを作製する装置８０の概略を図７、図７Ａおよび図７Ｂに示す。
【００９４】
コア８１のスプールを、従来のプラネタリー撚り線加工機８０のヘッドに提供した。スプール８１は自由に回転し、ブレーキングシステムを介して張力を適用することができた。ペイオフ中のコアに適用された張力は４５ｋｇ（１００ｌｂ．）であった。コアを室温（約２３℃（７３°Ｆ））で入れた。コアを、ボビンキャリッジ８２、８３の中心を通して、閉鎖ダイ８４、８５を通して、キャプスタンホイール８６の周囲に通し、テークアップスプール８７に取り付けた。
【００９５】
外側撚り層の適用の前に、個々のワイヤを別個のボビン８８に提供して、撚り線加工装置の数多くのモータ駆動キャリッジ８２、８３に配置した。ワイヤ８９Ａ、８９Ｂをボビン８８から引っ張るのに必要な張力の範囲を１１〜１４ｋｇ（２５〜３０ｌｂ．）に設定した。撚り線加工ステーションは、キャリッジと閉鎖ダイとからなっている。各撚り線加工ステーションで、各層のワイヤ８９Ａ、８９Ｂは、閉鎖ダイ８４、８５にて各キャリッジの出口で併せて、それぞれ、中央ワイヤまたは前の層の上に配列する。このように、コアは２つの撚り線加工ステーションを通過した。第１のステーション８で、ワイヤは左撚りでコアに撚られた。第２のステーション１２で、ワイヤは右撚りで前の層に撚られた。
【００９６】
ある層についてのコア材料およびワイヤを、適宜、密閉ダイ８４、８５を介して密着させる。閉鎖ダイはシリンダ（図７Ａおよび図７Ｂ）であり、ボルトを用いて定位置に保持された。ダイは、硬化ツール鋼製であり、完全に閉鎖することができた。
【００９７】
仕上がったケーブルを、キャプスタンホイール８６に通過させ、最後に（直径９１ｃｍ（３６インチ）の）テークアップスプール８７に巻き付けた。仕上がったケーブルを、各バンクに７個のローラを備えた、２つのバンクに直線に配列されたローラ（各ローラは、１２．５ｃｍ（５インチ））を含む癖取り装置に通過させた。ローラの２つのバンクの間の距離は、ローラがケーブルに衝突するように設定した。ローラの２つのバンクを、ケーブルの対向する側部に配置し、１つのバンクのローラを、他のバンクにある対向するローラにより作られたスペースに適合させた。このように、２つのバンクは互いにオフセットとした。ケーブルが癖取り装置を通過する際、ケーブルはローラ上で前後に曲がって、コンダクタの撚りが同じ長さまで伸長されて、弛んだ撚りが排除された。
【００９８】
内側アルミニウム層は、外側層直径が１５ｍｍ（０．５８９ｉｎ．）、単位長さ当りの質量が３１６ｋｇ／ｋｍ（２１２．８ｌｂ．／ｋｆｔ）、左撚り２３．６ｃｍ（９．３ｉｎ．）の８の台形ワイヤからなっていた。内側層の閉鎖ブロック（硬化ツール鋼から作製されたもの）の内径は１４．５ｍｍ（０．５７ｉｎ．）であった。このように、閉鎖ブロックはケーブル直径より０．０５ｍｍ（０．０２ｉｎ．）少なく設定した。
【００９９】
外側層は、外側層直径が２．１８ｃｍ（０．８５９ｉｎ．）、単位長さ当りの質量が５０７．６ｋｇ／ｋｍ（３１４．２ｌｂ．／ｋｆｔ．）、右撚り１１ｉｎ．（２７．９ｃｍ）の１２の台形ワイヤからなっていた。アルミニウム合金の単位長さ当りの合計質量は５５４ｌｂ．／ｋｆｔ（８２４ｋｇ／ｋｍ）、コアの単位長さ当りの合計質量は１３８ｋｇ／ｋｍ（９２．５ｌｂ．／ｋｆｔ）、単位長さ当りの合計コンダクタ質量は９６１．８ｋｇ／ｋｍ（６４６．５ｌｂ．／ｋｆｔ）であった。外側層の閉鎖ブロックの内径は２１．３ｍｍ（０．８４ｉｎ．）であった。このように、閉鎖ブロックは仕上がりケーブル直径より０．０５ｍｍ（０．０２ｉｎ.）少なく設定した。
【０１００】
ペイオフボビンからの内側および外側アルミニウムワイヤの張力を、手持形フォースケージ（イリノイ州、シカゴのマックマスターカード（ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｄ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）より入手可能）を用いて測定し、１１．３〜１３．６ｋｇ（２５〜３０ｌｂ．）に設定し、コアペイオフ張力を、約４５．４ｋｇ（１００ｌｂ．）でボビンと同じ測定方法を用いてブレーキにより設定した。
【０１０１】
撚り線加工機を１５ｍ／分（４９ｆｔ／分）で運転し、従来のキャプスタンホイール、標準癖取り機および従来の直径１５２ｃｍ（６０ｉｎ．）のテークアップスプールを用いて駆動した。
【０１０２】
得られたコンダクタを以下の「カットエンド試験方法（Ｃｕｔ−ｅｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）」を用いて試験した。試験するコンダクタのセクションを真っ直ぐに床に置き、長さ３．１〜４．６ｍ（１０〜１５ｆｔ．）のサブセクションを両端に留めた。コンダクタをカットして、両端に留めたままセクションを分離した。１つのクランプを緩め、コンダクタを前後に４〜５回曲げて、コンダクタ端部が少なくとも６０°の角度で動くようにした。コンダクタのセクションの層が互いに動くか検査した。各層の動きを定規を用いて測定し、コアに対して動いた量を求めた。外側アルミニウム層は複合体コアに対して縮み、コアをゼロの参照位置とすると、内側アルミニウム層は０．１６ｉｎ．（４ｍｍ）縮み、外側層は０．３１ｉｎ．（８ｍｍ）縮んだ。
【０１０３】
比較例のケーブルも、以下の「サグ試験方法（Ｓａｇ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）Ｉ」を用いて、カナダ、オンタリオ、トロントのクトリクス社（Ｋｉｎｅｃｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．Ｔｏｒｏｎｔｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ）より評価した。ある長さのコンダクタを従来のエポキシフィッティングで終端させ、アルミニウム／ジルコニウムワイヤをエポキシフィッティングを通して伸ばして他端から出した以外は、層が製造状態と実質的に同じ相対位置を確実に保持するようにし、再構成して、従来の端子コネクタを用いて、ＡＣ電力に接続できるようにした。エポキシフィッティングを、張力を保持するためにターンバックルに接続されたアルミニウム亜鉛ソケットに注いだ。片側で、ロードセルをターンバックルに接続し（５０００キログラム（ｋｇ）容量）、両端で、ターンバックルをプーリングアイに取り付けた。これらのアイは、張力をかけたときに、システムの端部の偏向を最小にするのに十分に大きなコンクリートピラーに接続した。試験について、張力をコンダクタ定格破断強度の１５％まで引いた。このように、１４３２ｋｇ（３１５０ｌｂ）をケーブルに加えた。９つの熱電対（各場所に３つ、コネチカット州、スタンフォードのオメガコーポレーション（Ｏｍｅｇａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ）より入手可能なＪ−タイプ）を用いてコンダクタの長さに沿った３つの場所（合計（プーリングアイからプーリングアイまで）スパンの距離の１／４、１／２および３／４で）で温度を測定する。各場所で、３つの熱電対をコンダクタ内、外側アルミニウムストランド間、内側アルミニウムストランド間、および外側コアワイヤに近接する（すなわち、接触する）３つの異なる放射位置に配置した。プルワイヤポテンショメータ（カリフォルニア州、パームデールのスペースエイジコントロール社（ＳｐａｃｅＡｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉｎｃ，Ｐａｌｍｄａｌｅ，ＣＡ）より入手可能）を用いてコンダクタの長さに沿った３つの場所（スパンの距離の１／４、１／２および３／４で）でサグ値を測定した。これらを配置して、３つの場所での垂直運動を測定した。ＡＣ電流をコンダクタに印加して、所望の値まで温度を増大した。コンダクタの温度を室温（約２０℃（６８°Ｆ）から約２４０℃（４６４°Ｆ）まで６０〜１２０℃／分（１４０〜２４８°Ｆ／分）のレートで上げた。全熱電対のうち最高の温度を対照として用いた。２４０℃（４６４°Ｆ）とするには約１２００ａｍｐが必要だった。
【０１０４】
コンダクタのサグ値（Ｓａｇtotal）を以下の式を用いて様々な温度で計算した。
【０１０５】
【数５】
2008503054.tif 000009
【０１０６】
上式において、
Ｓａｇ1/2＝コンダクタのスパンの距離の１／２で測定されたサグである。
Ｓａｇ1/4＝コンダクタのスパンの距離の１／４で測定されたサグである。
Ｓａｇ3/4＝コンダクタのスパンの距離の３／４で測定されたサグである。
【０１０７】
表３（下記）に、固定入力試験パラメータをまとめてある。
【０１０８】
【表３】
2008503054.tif 000010
【０１０９】
得られたサグおよび温度データ（比較例についての「結果データ」）をプロットし、計算した曲線を、サウスカロライナ州、グリーンヴィルのアルコアフジクラ社（Ａｌｃｏａ  Ｆｕｊｉｋｕｒａ  Ｌｔｄ．，Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ，ＳＣ）より「ＳＡＧ１０」（バージョン３．０アップデート３．９．７）という商品名のソフトウェアプログラムで利用可能なアルコアサグ（Ａｌｃｏａ  Ｓａｇ）１０グラフィックメソッドを用いて測定データに合わせた。応力パラメータは、「内蔵アルミニウム応力」としてラベリングされた「ＳＡＧ１０」におけるフィッティングパラメータであり、予測したグラフのニーポイントの位置および高温ポストニーポイントレジメにおけるサグの量も調整した。応力パラメータ理論の説明は、アルコアサグ１０ユーザーズマニュアル（バージョン２．０）：ＡＣＳＲのアルミニウムにおける圧縮応力理論（Ａｌｃｏａ  Ｓａｇ１０  Ｕｓｅｒｓ  Ｍａｎｕａｌ  （Ｖｅｒｓｉｏｎ  ２．０）：Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｔｒｅｓｓ  ｉｎ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｆ  ＡＣＳＲ）にあった。表４〜表７（下記）に示す５９６ｋｃｍｉｌケーブルについてのコンダクタパラメータをサグ１０ソフトウェア（Ｓａｇ１０  Ｓｏｆｔｗａｒｅ）に入力した。最良の適合は、（ｉ）応力パラメータの値を変えることにより計算した曲線が測定したデータと合っており、曲線が高温（１４０〜２４０℃）で合っていた、（ｉｉ）測定した曲線の変曲点（ニーポイント）が、計算した曲線とぴたりと合っていた、（ｉｉｉ）初期の計算したサグを初期の測定したサグと合っている必要があった（２４℃（７５°Ｆ）での初期張力は１４３２ｋｇで、１２．５ｃｍ（５インチ）のサグを生成した）。この例について、応力パラメータについて５５ＭＰａ（８０００ｐｓｉ）の値は最良の適合を「得られたデータ」に与えた。図８に、サグ（Ｓａｇ）１０（線８２）により計算したサグおよび測定したサグ（プロットデータ８３）を示す。
【０１１０】
以下のコンダクタデータを「サグ（ＳＡＧ）１０」ソフトウェアに入力した。
【０１１１】
【表４】
2008503054.tif 000011
【０１１２】
【表５】
2008503054.tif 000012
【０１１３】
【表６】
2008503054.tif 000013
【０１１４】
【表７】
2008503054.tif 000014
【０１１５】
応力歪み曲線多項式の定義
最初の５つの数字Ａ０〜Ａ４は、初期アルミニウム曲線かける面積比を表す４次多項式の係数である。
【０１１６】
【数６】
2008503054.tif 000015
【０１１７】
ＡＦは、ワイヤの最終モジュラスである。
【０１１８】
【数７】
2008503054.tif 000016
【０１１９】
上式において、εは、％でのコンダクタの伸びであり、σはｐｓｉでの応力である。
【０１２０】
Ｂ０〜Ｂ４は、ワイヤかける面積比の最終１０年クリープ曲線を表す４次多項式の係数である。
【０１２１】
【数８】
2008503054.tif 000017
【０１２２】
Ｃα（Ａ１）は、ワイヤの熱膨張係数である。
【０１２３】
Ｃ０〜Ｃ４は、複合体コアのみについての初期ワイヤ曲線かける面積比を表す４次多項式の係数である。
【０１２４】
ＣＦは、複合体コアの最終モジュラスである。
【０１２５】
Ｄ０〜Ｄ４は、ワイヤかける面積比の最終１０年クリープ曲線を表す４次多項式の係数である。
【０１２６】
α（コア）は、複合体コアの熱膨張係数である。
【０１２７】
実施例１
以下を除いて、比較例で上述した方法を用いてＳＫ、ウェイバーンのネサンス（Ｎｅｘａｎｓ，Ｗｅｙｂｕｒｎ，ＳＫ）でケーブルを作製した。内側層に用いた台形ワイヤを、引張り強度が１５３．９５ＭＰａ（２２，１８３ｐｓｉ）、伸び１３．３％、導電率６０．４％ＩＡＣＳのアルミニウム／ジルコニウムロッド（９．３５ｍｍ（０．３７５インチ））から作製した。外側層に用いる台形ワイヤを、引張り強度が１３２．３２ＭＰａ（１９，１９１ｐｓｉ）、伸び１０．４％、導電率６０．５％ＩＡＣＳのアルミニウム／ジルコニウムロッド（９．３５ｍｍ（０．３７５インチ））から作製した。ロッドを、比較例で記載した通り室温で延伸して、台形ワイヤとした。様々なワイヤの特性を以下の表８に示す。
【０１２８】
【表８】
2008503054.tif 000018
【０１２９】
内側層は、外側層直径が０．６０８ｉｎ．（１５．４ｍｍ）、単位長さ当りの質量が２３７ｌｂ．／ｋｆｔ．、左撚り２０．３ｃｍ（８ｉｎ．）の８の台形ワイヤからなっていた。内側層の閉鎖ブロック（硬化ツール鋼、６０Ｒｃ硬さ、から作製されたもの）の内径は１５．４ｍｍ（０．６０８ｉｎ．）に設定した。このように、閉鎖ブロックは、ケーブル直径とちょうど同じ直径に設定した。
【０１３０】
外側層は、外側層直径が２２．９ｍｍ（０．９０１５ｉｎ．）、単位長さ当りの質量が５０７．６ｋｇ／ｋｍ（３１４．２ｌｂ．／ｋｆｔ）、右撚り２５．９ｃｍ（１９．２ｉｎ．）の１２の台形ワイヤからなっていた。アルミニウム合金ワイヤの単位長さ当りの合計質量は９２８．８ｋｇ・ｋｍ（６２４．３ｌｂ．／ｋｆｔ．）、コアの単位長さ当りの合計質量は１３６．４ｋｇ／ｋｍ（９１．７ｌｂ．／ｋｆｔ）、単位長さ当りの合計コンダクタ質量は１０６５ｋｇ／ｋｍ（７１６ｌｂ．／ｋｆｔ．）であった。外側層の閉鎖ブロック（硬化ツール鋼、６０Ｒｃ硬さ、から作製されたもの）の内径は２２．９ｍｍ（０．９０１５ｉｎ．）に設定した。このように、閉鎖ブロックは、最終ケーブル直径と正確に同じ直径に設定した。
【０１３１】
内側ワイヤおよび外側ワイヤ張力（ペイオフボビンとして）を、手持形フォースケージ（イリノイ州、シカゴのマックマスターカード（ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｄ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）より入手可能）を用いて測定し、１３．５〜１５ｋｇ（２９〜３３ｌｂ．）に設定し、コアペイオフ張力を、約９０ｋｇ（１９８ｌｂ．）でボビンと同じ測定方法を用いてブレーキにより設定した。さらに、癖取り機は用いず、ケーブルは巻き付けなかったが、直線に床上にレイアウトした。コアを室温（約２３℃（７３°Ｆ））で入れた。
【０１３２】
得られたコンダクタを、比較例について上述した「カットエンド試験方法（Ｃｕｔ−ｅｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）」を用いて試験した。層の移動は観察されなかった。
【０１３３】
実施例２
得られたコンダクタを従来の１５２ｃｍ（６０ｉｎ．）のテークアップスプールに巻き付けた以外は、実施例１に記載した通りにして実施例２のケーブルを作製した。
【０１３４】
得られた実施例２のコンダクタを、比較例で記載した「カットエンド試験方法（Ｃｕｔ−ｅｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）」を用いて試験した。層の移動は観察されなかった。
【０１３５】
実施例３
得られたコンダクタを実施例２と同様に巻き付け、比較例１で記載した癖取り機を用いた以外は、実施例１に記載した通りにして実施例３のケーブルを作製した。
【０１３６】
得られた実施例３のコンダクタを、比較例で記載した「カットエンド試験方法（Ｃｕｔ−ｅｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）」を用いて試験した。層の移動は観察されなかった。
【０１３７】
実施例３のケーブルを、比較例に記載した以下のサグ試験方法（Ｓａｇ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）を用いて、カナダ、オンタリオ、トロントのクトリクス社（Ｋｉｎｅｃｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．Ｔｏｒｏｎｔｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ）より評価した。
【０１３８】
表９（下記）に、固定入力試験パラメータをまとめてある。
【０１３９】
【表９】
2008503054.tif 000019
【０１４０】
得られたサグおよび温度データ（実施例３についての「結果データ」）をプロットし、計算した曲線を、サウスカロライナ州、グリーンヴィルのアルコアフジクラ社（Ａｌｃｏａ  Ｆｕｊｉｋｕｒａ  Ｌｔｄ．，Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ，ＳＣ）より「ＳＡＧ１０」（バージョン３．０アップデート３．９．７）という商品名のソフトウェアプログラムで利用可能なアルコアサグ（Ａｌｃｏａ  Ｓａｇ）１０グラフィックメソッドを用いて測定データに合わせた。応力パラメータは、「内蔵アルミニウム応力」としてラベリングされた「ＳＡＧ１０」におけるフィッティングパラメータであり、予測したグラフのニーポイントの位置および高温ポストニーポイントレジメにおけるサグの量も調整した。応力パラメータ理論の説明は、アルコアサグ１０ユーザーズマニュアル（バージョン２．０）：ＡＣＳＲのアルミニウムにおける圧縮応力理論（Ａｌｃｏａ  Ｓａｇ１０  Ｕｓｅｒｓ  Ｍａｎｕａｌ  （Ｖｅｒｓｉｏｎ  ２．０）：Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｔｒｅｓｓ  ｉｎ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｆ  ＡＣＳＲ）にあった。表１０〜表１３（下記）に示す６７５ｋｃｍｉｌケーブルについてのコンダクタパラメータをサグ１０ソフトウェア（Ｓａｇ１０  Ｓｏｆｔｗａｒｅ）に入力した。最良の適合は、（ｉ）応力パラメータの値を変えることにより計算した曲線が測定したデータと合っており、曲線が高温（１４０〜２４０℃）で合っていた、（ｉｉ）測定した曲線の変曲点（ニーポイント）が、計算した曲線とぴたりと合っていた、（ｉｉｉ）初期の計算したサグを初期の測定したサグと合っている必要があった（２２℃（７２°Ｆ）での初期張力は２０８２ｋｇで、２７．７ｃｍ（１０．９インチ）のサグを生成する）。この例について、応力パラメータについて３．５ＭＰａ（５００ｐｓｉ）の値は最良の適合を「得られたデータ」に与えた。図９に、サグ（Ｓａｇ）１０（線９２）により計算したサグおよび測定したサグ（Ｓａｇ）（プロットデータ（９３））を示す。
【０１４１】
以下のコンダクタデータを「サグ（ＳＡＧ）１０」ソフトウェアに入力した。
【０１４２】
【表１０】
2008503054.tif 000020
【０１４３】
【表１１】
2008503054.tif 000021
【０１４４】
【表１２】
2008503054.tif 000022
【０１４５】
【表１３】
2008503054.tif 000023
【０１４６】
実施例４
コアを撚り加工前に予め加熱した以外は、実施例３に記載した通りにして実施例４のケーブルを作製した。加熱は、試験開始前３０分間にわたって液体プロパン温風機（イリノイ州、シカゴのマックマスターカード（ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｄ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）より入手）を用いて行った。コア材料をより均一に加熱するべく、コアペイオフスプールを徐々に回転した。コア、内側層および外側の温度を、熱電対（コネチカット州、スタンフォードのオメガエンジニアリング（Ｏｍｅｇｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ）より入手したＪ−タイプ）を用いてモニターした。コア温度は４３〜５１℃で変化し、周囲温度は２３〜２５℃まで変化した。アルミニウム層の温度を、３〜４秒可動ケーブルと接触した熱電対を用いて閉鎖ブロックの直後にモニターした。内側層閉鎖ブロック後の内側アルミニウム層の温度は３９〜４３℃であり、外側層閉鎖ブロック後の外側アルミニウム層は３５〜３６℃であった。長い接触時間（１０〜１５秒）を用いた静置ケーブルの後の温度測定によれば、測定した可動測定は２〜３℃低いバイアスを示した。テークアップスプールに巻き付けた後、ケーブルは周囲温度（２３℃）と同じ温度であった。
【０１４７】
得られたコンダクタを、比較例で記載した「カットエンド試験方法（Ｃｕｔ−ｅｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）」を用いて試験した。層の移動は観察されなかった。
【０１４８】
本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および目的から逸脱することなしに当業者には明白であり、本発明はここに規定した説明のための実施形態に不当に限定されないものと理解されない。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明によるケーブルの例示の実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明によるケーブルの例示の実施形態の概略断面図である。
【図３】本発明によるケーブルの例示の実施形態の概略断面図である。
【図４】本発明によるケーブルの例示の実施形態の概略断面図である。
【図５】本発明によるケーブルの例示の実施形態の概略断面図である。
【図６】本発明による溶融金属を繊維に浸透させるのに用いる例示の超音波装置の概略図である。
【図７】本発明に従ってケーブルを作製するのに用いる例示の撚り線加工装置の概略図である。
【図７Ａ】本発明に従ってケーブルを作製するのに用いる例示の閉鎖ダイの概略図である。
【図７Ｂ】本発明に従ってケーブルを作製するのに用いる例示の閉鎖ダイの概略図である。
【図８】比較例についてのケーブルサグデータをプロットしたグラフである。
【図９】実施例３についてのケーブルサグデータをプロットしたグラフである。
【図１０】ケーブルの例示の実施形態の概略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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