(57)【要約】【課題】従来の銅フラットケーブルと同等以上の電気的特性、且つ機械的強度を有し、前記銅フラットケーブルの構造に合わせて設計された前記銅フラットケーブルとの接続用のコネクタや機器端末接続部との接続が良好なアルミニウムフラットケーブルを提供する。【解決手段】平行に配置された複数の銅フラット導体１２に絶縁被覆が施された銅フラットケーブル１１の該銅フラット導体１２をアルミニウムフラット導体２に置き換えて構成したアルミニウムフラットケーブル１において、前記アルミニウムフラットケーブルのフラット導体２間ピッチが前記銅フラットケーブルのフラット導体１２間ピッチと同じであり、且つ前記アルミニウムフラット導体２が前記銅フラット導体１２の電気抵抗以下、且つ前記銅フラット導体１２の曲げ応力以下であるアルミニウムフラット導体２を有することを特徴とするアルミニウムフラットケーブル１である。【選択図】  図１
2005011775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に配置された複数の銅フラット導体に絶縁被覆が施された銅フラットケーブルの該銅フラット導体をアルミニウムフラット導体に置き換えて構成したアルミニウムフラットケーブルにおいて、前記アルミニウムフラットケーブルのフラット導体間ピッチが前記銅フラットケーブルのフラット導体間ピッチと同じであり、且つ前記アルミニウムフラット導体が前記銅フラット導体の電気抵抗以下、且つ前記銅フラット導体の曲げ応力以下であるアルミニウムフラット導体を有することを特徴とするアルミニウムフラットケーブル。
【請求項２】
前記銅フラット導体のヤング率ＥＣ、抵抗率ρＣ、厚さｔＣ、前記アルミニウムフラット導体のヤング率をＥＡ、抵抗率ρＡ、厚さｔＡとした関係において、以下の関係式、
ｔＡ／ρＡ≧  ｔＣ／ρＣ
ＥＡ×ｔＡ＜  ＥＣ×ｔＣ
を満たすことを特徴とする請求項１記載のアルミニウムフラットケーブル。
【請求項３】
前記アルミニウムフラット導体間の間隔が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアルミニウムフラットケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器や自動車の電気配線等に用いられるアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるフラット導体を有するフラットケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器や自動車等に搭載された電子機器の電気配線において、図２に示すようなフラット導体１２間ピッチＰで平行に配置された複数のフラット導体１２に、例えばポリエチレンテレフタレートなどの絶縁材料からなる絶縁被覆１３が施されたフラットケーブル１１が用いられることがある。通常はフラット導体１２として銅が用いられた銅フラットケーブル１１が使用されることが多いが、最近電気機器や自動車等の軽量化を目的として、図２におけるフラットケーブルのフラット導体１２をアルミニウムもしくはアルミニウム合金に置き換えた図１のようなアルミニウムフラットケーブル１を使用することも期待されている。こうしたフラット導体２にアルミニウムを用いる例が、特許文献１に記載されている。
【０００３】
図１においてフラット導体２として銅に代えてアルミニウムを使用した場合、アルミニウムの導電率は銅の約６０％であるため、同じ断面積のアルミニウムフラット導体２と銅フラット導体１２とでは、許容電流が同じとはならない。そこで、アルミニウムフラット導体２を銅フラット導体１２と同等もしくはそれ以上の良好な導電性を有するために、前記アルミニウムフラット導体２の断面積ＳＡを従来のフラット導体１２の断面積ＳＣよりも大きくすることが必要となる。つまり、アルミニウムからなる図１に示したようなフラット導体２の幅ＷＡや厚さｔＡを大きくすることにより、従来の銅フラット導体１２と同等もしくはそれ以上の良好な導電性を実現することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−８０７１２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにアルミニウムフラットケーブル１のアルミニウムフラット導体２の幅ＷＡを変更することに伴い、アルミニウムフラット導体２間ピッチＰを従来の銅フラットケーブル１１の銅フラット導体１２間ピッチＰと大きく異なったものに変更せざるを得ない場合がある。この場合、前記アルミニウムフラットケーブル１が、前記銅フラットケーブル１１の形状に合わせて設計されたフラットケーブル１接続用のコネクタや機器端末接続部と形状が合わず接続が不可能になるため、アルミニウムフラット導体２間ピッチＰに合わせて前記コネクタや前記機器端末接続部を変更する必要があり、コストの面などにおいて問題となる。
【０００６】
また、アルミニウムフラット導体２の幅ＷＡを大きくすることに伴い隣接するフラット導体２間の間隔Ｄが小さくなると、フラットケーブル１末端部の隣接する露出したフラット導体２間において、水滴や湿気の存在により、水が介在して前記フラット導体２間に電気的導通経路を形成するマイグレーション現象が起こり、前記フラット導体２間の短絡が生じる危険性がある。
【０００７】
また、アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡを大きくした場合には、フラット導体２間の間隔Ｄを大きくすることができるので、上記問題の発生を抑えることができる反面、フラット導体２の曲げ応力が増大するため機械的強度が低下する。従って、アルミニウムフラット導体２が銅フラット導体１２と同等以上の機械的強度を有するためには、アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡを適当な値に設計する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、従来の銅フラットケーブル１１と同等以上の電気的特性及び機械的強度を有するアルミニウムフラットケーブル１を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のアルミニウムフラットケーブル１は、平行に配置された複数の銅フラット導体１２に絶縁被覆１３が施された銅フラットケーブル１１の該銅フラット導体１２をアルミニウムフラット導体２に置き換えて構成したアルミニウムフラットケーブル１において、前記アルミニウムフラットケーブル１のフラット導体２間ピッチが前記銅フラットケーブル１１のフラット導体１２間ピッチと同じであり、且つ前記アルミニウムフラット導体２が前記銅フラット導体１２の電気抵抗以下、且つ前記銅フラット導体１２の曲げ応力以下であるアルミニウムフラット導体２を有することを特徴とするアルミニウムフラットケーブル１である。
【００１０】
ここで、前記アルミニウムフラット導体２の組成は、純粋なアルミニウムに限定されず、他の元素成分を含有したアルミニウム合金であっても良い。
【００１１】
請求項１記載に係るアルミニウムフラットケーブル１によれば、従来の銅フラットケーブル１１と同じフラット導体２，１２間ピッチＰを有するため、前記銅フラットケーブル１１の構造に合わせて設計された前記銅フラットケーブル１１との接続用のコネクタや機器端末接続部との接続が可能であり、アルミニウムフラット導体２間ピッチに合わせて前記コネクタや前記機器端末接続部を変更する必要がなくなる。また同時に、本発明のアルミニウムフラットケーブル１は、前記銅フラットケーブル１１と同等以上の電気的特性及び機械的強度を有している。
【００１２】
かかる銅フラットケーブル１１と同等以上の電気的特性及び機械的強度を有するアルミニウムフラットケーブル１を実現するための具体的な形態として、請求項２記載に係るアルミニウムフラットケーブル１のように、銅フラット導体１２のヤング率ＥＣ、抵抗率ρＣ、厚さｔＣ、アルミニウムフラット導体２のヤング率をＥＡ、抵抗率ρＡ、厚さｔＡとした関係において、以下の関係、
ｔＡ／ρＡ≧  ｔＣ／ρＡ（電気的特性の条件）
ＥＡ×ｔＡ＜  ＥＣ×ｔＣ（機械的強度の条件）
を満たすようにすれば良い。
【００１３】
さらに、請求項３記載に係るアルミニウムフラットケーブル１ように、アルミニウムフラット導体２間の間隔Ｄが０．５ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、マイグレーション現象により隣接するフラット導体２間の短絡を防止することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を以下に具体的に説明する。
既に説明したように本発明に係るアルミニウムフラットケーブル１は図１のように、フラット導体２間ピッチＰで平行に配置された複数のフラット導体２に、例えばポリエチレンテレフタレートなどの絶縁材料からなる絶縁被覆３が施されたフラットケーブル１において、フラット導体２がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものである。ここで、このアルミニウムフラットケーブル１のフラット導体２間ピッチＰは図２のようなフラット導体１２が銅からなる従来の銅フラットケーブル１１と同じである。
【００１５】
かかるアルミニウムフラットケーブル１を製造する場合、すでに説明したようにアルミニウムの導電率が銅の６０％であるため、前記アルミニウムフラット導体２が前記銅フラット導体１２以下の電気抵抗を有するためには、銅フラット導体１２の厚さをｔＣ、アルミニウムフラット導体２の厚さをｔＡ、銅の低効率をρＣ、アルミニウムフラットの抵抗率ρＡ（ρＣ／ρＡ≒０．６。ρＣ＝１．５５×１０−８Ω／ｃｍ，ρＡ＝２．５×１０−８Ω／ｃｍ    ）とすると、オームの法則より以下の数１の式を満たすようにアルミニウムフラット導体２の厚さｔＡを設定することが必要となる。ここではアルミニウムフラットケーブル１のフラット導体２の幅ＷＡは従来の前記銅フラットケーブル１１のフラット導体１２の幅ＷＣと同じとしている。
【００１６】
【数１】
2005011775.tif 000003
【００１７】
なお、アルミニウムフラットケーブル１のフラット導体２の幅ＷＡを考慮する場合、すなわち、フラット導体２間ピッチＰはそのままであるが、アルミニウムフラット導体２に置き換えて構成した図１に示したフラットケーブル１のフラット導体２の幅ＷＡが図２に示した銅フラットケーブル１１のフラット導体１２の幅ＷＣと異なる場合には、フラット導体２の断面積を考慮しなければならない。ここでは、図１及び図２においてフラットケーブル１，１１、フラット導体２，１２の断面積Ｓをアルミニウムフラット導体２についてはＳＡ、銅フラット導体１２についてはＳＣとおいて、オームの法則より以下の数２の関係を満たすことが必要である。
【００１８】
【数２】
2005011775.tif 000004
【００１９】
また、図１及び図２のフラットケーブル１，１１の曲げ半径Ｒに対するアルミニウムフラット導体２にかかる曲げ応力σＡ及び銅フラット導体１２にかかる曲げ応力σＣは、ＥＡをアルミニウムのヤング率、ＥＣを銅のヤング率、ｔＡをアルミニウムフラット導体２の厚さ、ｔＣを銅フラット導体１２の厚さとすると、数３，数４の式で表すことができる。
【００２０】
【数３】
2005011775.tif 000005
【００２１】
【数４】
2005011775.tif 000006
【００２２】
なお、上記応力σの式は、文献「材料力学  改訂版（野口尚一監修  基礎機械工学全書  １）」（茨城大学長・工学博士  黒木剛司郎著  森北出版株式会社  ｐ５２〜ｐ５３）に記載されているものを参照した。
【００２３】
数３，４は、文献で参照した式において、フラット導体２，１２にかかる曲げ応力を計算する位置は、厚さｔのフラット導体２，１２の中点とし、曲率半径を曲げ半径のＲ、フラット導体２，１２のヤング率Ｅをとしたものである。なお、曲げ半径Ｒは、フラットケーブル１，１１を使用するときに曲げられる半径であり、この値はフラット導体２，１２が破損しない限りにおいて任意の値をとることができる。さらに、文献記載の式を用いて曲率半径を考える場合においては曲げ半径Ｒだけでなく、フラット導体２，１２の厚さも考慮しなければならないが、フラット導体２，１２の厚さｔは曲げ半径Ｒと比較して小さいので無視した。もちろん、曲げ半径Ｒが小さい場合はこのような近似はできない。
【００２４】
上記σＡ，σＣが、以下の数５を満足するようにアルミニウムフラット導体２の厚さｔＡを設定することにより、いかなる使用態様においても図２に示した銅フラットケーブル１１よりも良好な機械的強度を有することができる。
【００２５】
【数５】
2005011775.tif 000007
【００２６】
ここで、本発明において図２に示した銅フラットケーブル１１と同等以上機械的強度を有するアルミニウムフラットケーブル１を提供するためには、上記数５の条件を満たすことが必要である。しかし、本フラットケーブル１は銅フラットケーブル１１の該銅フラット導体１２をアルミニウムフラット導体２に置き換えて構成したアルミニウムフラットケーブル１なので、使用時のフラットケーブル１の曲げ半径Ｒは共通である。そのため、この条件は以下の数６のように簡略化することができる。
【００２７】
【数６】
2005011775.tif 000008
【００２８】
上記数１及び数６の関係を満たすようにすれば、アルミニウムフラット導体２間ピッチＰが銅フラット導体１２間ピッチＰと同じで、且つ前記アルミニウムフラット導体２が前記銅フラット導体１２の電気抵抗以下、且つ前記銅フラット導体１２の曲げ応力以下であるアルミニウムフラット導体２を有するアルミニウムフラットケーブル１の設計ができる。これにより、図２に示した従来の銅フラットケーブル１１と同等以上の電気的特性、機械的強度を有する本発明のアルミニウムフラットケーブル１を製造することができる。
【００２９】
一方、図１に示したような、銅フラット導体１２に代えてアルミニウムフラット導体２に置き換えて構成したフラットケーブル１のフラット導体２の幅ＷＡが図２に示した銅フラットケーブル１１のフラット導体１２の幅ＷＣと異なる場合には、数２及び数６の式の関係を満たすようにすれば、従来の銅フラットケーブル１１と同等以上の電気的特性、機械的強度を有する本発明のアルミニウムフラットケーブル１を製造することもできる。
【００３０】
ところで、図１のアルミニウムフラットケーブル１において、マイグレーション現象による隣接するフラット導体２間の短絡が生じないように前記アルミニウムフラット導体２間の間隔Ｄが０．５ｍｍ以上となっていれば、アルミニウムフラット導体２の幅ＷＡが銅フラット導体１２の幅ＷＣ以上であっても良い。この場合も、図２に示した銅フラットケーブル１１と同等以上の電気的特性を満たすために、数２の条件を満たす必要がある。
【００３１】
以下、実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１）
図２のようなポリエチレンテレフタレートからなる絶縁被覆１３に覆われ、厚さｔＣが０．１５ｍｍ、幅ＷＣが２．５ｍｍの銅フラット導体１２を有し、前記銅フラット導体１２のフラット導体１２間ピッチＰが４．０ｍｍ、フラット導体１２間の間隔Ｄが１．５ｍｍである従来の銅フラットケーブル１１において、図１のようにフラット導体１２を、厚さｔＡが０．２５ｍｍ、幅ＷＡが前記銅フラット導体１２の幅ＷＣと同じく２．５ｍｍであり、純粋なアルミニウムからなるアルミニウムフラット導体２に置き換えたアルミニウムフラットケーブル１を作製した。ここで、アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡは数１の式の関係から求めたものであり（数１の不等式で等号が成り立つ関係において求めた）、前記アルミニウムフラット導体２は前記銅フラット導体１２と同じ電流容量となる。また、前記アルミニウムフラットケーブル１のフラット導体２間ピッチＰや、フラット導体２間の間隔Ｄは、図２に示した前記銅フラットフラットケーブル１１のものと同じである。
【００３２】
さらに、銅のヤング率ＥＣ、アルミニウムのヤング率ＥＡはそれぞれ１２５ＧＰａ、７０ＧＰａであるため、数６の条件をも満たす。
【００３３】
このようにして製造された本実施例１のアルミニウムフラットケーブル１は、図２に示した前記銅フラットケーブル１１と同等以上の電気的特性、及び機械的強度を有していることが確認された。
【００３４】
（実施例２）
図２のようなポリエチレンテレフタレートからなる絶縁被覆１３に覆われ、厚さｔＣが０．３ｍｍ、幅ＷＣが２．５ｍｍの銅フラット導体１２を有し、前記銅フラット導体１２のフラット導体１２間ピッチＰが４．０ｍｍ、フラット導体１２間の間隔Ｄが１．５ｍｍである従来の銅フラットケーブル１１の前記銅フラット導体１２を図１の実施例１と同様にアルミニウムフラット導体２に置き換えてアルミニウムフラットケーブル１を作製しようとした場合、前記アルミニウムフラットケーブル１のアルミニウムフラット導体２が前記銅フラット導体１２と同じ電流容量となるための数１の不等式において等号が成り立つ関係より前記アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡは０．５ｍｍである必要がある。
【００３５】
しかしながら数６より、前記アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡが０．５ｍｍのものと、前記銅フラットケーブル１１の銅フラット導体１２の厚さｔＣが０．３ｍｍのものを比較すると、前記アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡが０．５ｍｍのもののほうが、銅フラット導体１２の厚さｔＣが０．３ｍｍのものよりも曲げ応力が大きく、機械的強度が劣ることになる。
【００３６】
そこで、前記アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡを０．５ｍｍから０．４ｍｍとすることにより、数６の条件を満たすようにアルミニウムフラット導体２にかかる曲げ応力σＡを銅フラット導体１２にかかる曲げ応力σＣよりも小さくなるようにした。これに伴い、アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡを小さくした場合でも、銅フラット導体１２と同等以上の電流容量を維持するためには前記アルミニウムフラット導体２の幅ＷＡを大きくしなければならない。
【００３７】
そこで、同等の電流容量とするため、前記アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡが０．４ｍｍとした時の前記アルミニウムフラット導体２の幅ＷＡは、前記アルミニウムフラット導体２の厚さｔＡが０．５ｍｍ、幅ＷＡが２．５ｍｍの時と同じ断面積ＳＡを有すれば良いことから、
ＷＡ＝（０．５×２．５）／０．４＝３．１２５
として、アルミニウムフラット導体２の幅ＷＡを３．１２５ｍｍとした。
以上の条件を満たすアルミニウムフラットケーブル１は、数２及び数６の条件をともに満たすので、図２に示した銅フラットケーブル１１と同等以上の電気的特性、及び機械的強度を有するようになった。
【００３８】
また、隣接するアルミニウムフラット導体２間の間隔Ｄが０．５ｍｍ以上である場合には、実験によりマイグレーション現象が生じないことが確認された。
【００３９】
ここで、本実施例２のアルミニウムフラットケーブル１のアルミニウムフラット導体２の幅ＷＡが３．１２５ｍｍであることから、フラット導体２間の間隔Ｄは０．８７５ｍｍとなり、０．５ｍｍ以上のフラット導体２間の間隔Ｄを有し、マイグレーション現象が生じることがなかった。
【００４０】
このように、本実施例２のアルミニウムフラットケーブル１は、図２に示した銅フラットケーブル１１と同等以上の電気特性、機械的強度を有することに加え、マイグレーション現象による隣接するフラット導体２間の短絡マイグレーション現象を防止した構造を有していた。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２に係る発明のアルミニウムフラットケーブルによれば、従来の銅フラットケーブルと比較すると軽量であり、前記銅フラットケーブルと同等以上の電気的特性及び機械的強度を有していると共に、前記銅フラットケーブルと同じフラット導体間ピッチを有するため、前記銅フラットケーブルの構造に合わせて設計された前記銅フラットケーブルとの接続用のコネクタや機器端末接続部との接続が可能であり、アルミニウムフラット導体間ピッチに合わせて前記コネクタや前記機器端末接続部を変更する必要がない。
【００４２】
また、請求項３に係る発明のフラットケーブルによれば、フラット導体間の間隔が０．５ｍｍ以上とすることにより、マイグレーション現象による隣接するフラット導体間の短絡が防止されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフラットケーブルの構造を示す断面図である。
【図２】従来技術に係るフラットケーブルの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  フラットケーブル
２  フラット導体
３  絶縁被覆
１１  フラットケーブル
１２  フラット導体
１３  絶縁被覆
【図１】
2005011775.tif 000009
【図２】
2005011775.tif 000010