(57)【要約】【課題】低周波数帯でのシールド性能が良好であり、さらに製造が簡単であり、接続信頼性が高く、端末加工性が良好であり、その上耐腐食性が良好なシールドケーブルと、かかるシールドケーブル用の複合素線を提供する。【解決手段】導電性材料からなる層と、磁性材料からなる層とを有する多層構造の複合素線をシールド層に用いていることを特徴とするシールドケーブル。導電性材料は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかを用いていることを特徴とするシールドケーブル。導電性材料は、導電率が４０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とするシールドケーブル。磁性材料は、鉄、鉄鋼、鉄系合金、磁性ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル系合金、鉄ニッケル合金のいずれかを用いていることを特徴とするシールドケーブル。磁性材料は、１０ｋＨｚでの比透磁率μｒが１０以上であることを特徴とするシールドケーブル。【選択図】図４
2007059150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料からなる層と、磁性材料からなる層とを有する多層構造の複合素線をシールド層に用いていることを特徴とするシールドケーブル。
【請求項２】
前記導電性材料は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかを用いていることを特徴とする請求項１に記載のシールドケーブル。
【請求項３】
前記導電性材料は、導電率が４０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項２に記載のシールドケーブル。
【請求項４】
前記磁性材料は、鉄、鉄鋼、鉄系合金、磁性ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル系合金、鉄ニッケル合金のいずれかを用いていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のシールドケーブル。
【請求項５】
前記磁性材料は、１０ｋＨｚでの比透磁率μｒが１０以上であることを特徴とする請求項４に記載のシールドケーブル。
【請求項６】
前記複合素線の横断面における前記磁性材料からなる層の複合素線全体に対する面積の比率は、５％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のシールドケーブル。
【請求項７】
前記複合素線は、編組、横巻、箔状に加工した上でテープ巻きまたは縦添えとする、のいずれかの態様でシールド層として使用されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のシールドケーブル。
【請求項８】
前記シールド層が、前記多層構造の複合素線を用いた層を複数層有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のシールドケーブル。
【請求項９】
導電率が４０％ＩＡＣＳ以上である導電性材料からなる層と、１０ｋＨｚでの比透磁率μｒが１０以上である磁性材料からなる層とを有する多層構造の複合素線をシールド層に用いていることを特徴とするシールド用複合素線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシールドケーブルとシールド用複合素線に関し、特に強磁性材料からなる層と高導電材料からなる層を有する多層構造のシールド用複合素線と、シールド層にかかる複合素線を用いたシールドケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場や車両におけるセンサや電装品の電気的接続用の配線等には、ノイズ電波（以下、原則として「ノイズ」と記す）が外部から侵入したり、ノイズを外部へ放出することを防止するため、導線（信号や電力を伝達する線、コア線）の絶縁層の外周にシールド（遮断、減衰）層を設けた電線（以下、「シールドケーブル」という）が多く使用されている。この場合特に、自動車用のシールドケーブル、例えば車載カメラ、カーナビ等の車載マルチメディア用配線に用いるシールドケーブルにおいては、シールド層として曲げを伴う配線を容易にする必要があるため、編組あるいは横巻を用いたシールドケーブルが広く使用されている。
【０００３】
図１に、編組からなるシールド層を有する電線の長さ方向に直交する方向の断面（以下、単に「断面」と記す）を概念的に示す図である。図１において、１０は導線（コア線）であり、２０は絶縁層であり、３０はシールド層であり、４０は絶縁シースである。そして、シールドケーブルのシールド層３０は、錫めっき銅線からなる編組よりなる。
【０００４】
編組とは、例えば銅等からなる細い素線を数本横一列に並べて固定した帯状の素線束を、導線の絶縁層の外周をほぼ覆い尽くす様に、交差する２方向から複数束ずつ螺旋状に巻付けつつ、上下に編込んだ構造を指し、導線の絶縁層の外周を素線（の層）で覆うことにより、導線と外界間の電磁波の往来をカットするものである。
さらに、シールド性能を上げるために、編組を２層以上としたり、アルミ蒸着フィルムを併用することもなされている。
【０００５】
図２に、シールド層として編組を２層有するシールドケーブルの断面を概念的に示す。なお、図２においては、図１と同じ構成には、同じ符号が付してある。そしてこのことは、他の図面においても同じである。図２において、シールド層３０は、錫めっき銅線からなる内側の編組３５と同じく外側の編組３６の２層の編組が形成されている。
【０００６】
近年、機器の性能への要求は、益々厳しくなってきている。シールド線もその例外ではない。即ち、例えば自動車への使用であれば、前記車載マルチメディア等が広く使用されだしているのみならず、自動車そのものについて電気自動車、ハイブリッドカー等が開発され、あるいは既に使用されつつある。このため、自動車用のシールドケーブルには、従来の自動車以上にシールド性能の向上が要求されている。
【０００７】
具体的には、前記の編組や横巻あるいはさらにアルミニウムを蒸着したテープを併用するだけのシールド構造では、１ＭＨｚ以下の低周波数帯でのシールド性能が不十分であり、例えばＡＭ（ＭＷ）、ＬＷのラジオ周波数帯のノイズが入ることがある。
このため、その対策が望まれ、図３に示す様に、通常の高導電性（以下、原則として「導電性」と記す）材料の錫めっき銅線の編組の上に強磁性（以下、原則として「磁性」と記す）材料の亜鉛めっき鉄線の編組を重ねた構造等が開示されたりしている（特許文献１）。
【０００８】
図３においてに示す様に、このシールドケーブルのシールド層３０は、錫めっき銅線からなる内側の編組３７と、同じく錫めっき銅線からなる中間の編組３８と、亜鉛めっき鉄線からなる外側の編組３９の３層構造となっている。
【特許文献１】特開２００４−２１４１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記のごとき２種の編組を併用する構造では、以下の様な問題が生じかねない。
第１に、材料がひいては機械的性質が大きく異なる２種類の編組が必要となり、シールドケーブルの製造工程が複雑化し、コストアップにもつながりかねない。
第２に、接続信頼性が低下しかねない。即ち、高導電性の銅編組と導電性が低い鉄編組が存在するため、端子との接触の状況により接触抵抗が大きく変化する。
【００１０】
第３に、端末加工性が悪化する。即ち、銅編組と鉄編組の硬さが大きく相違するため、端末折り返し時には形状が安定しなかったり、鉄編組のみを除去する等の措置が必要になったりする。
第４に、異種金属の接触を原因とする腐食が発生しかねない。
万一シールド層内に水分が侵入した場合には、異種金属の接触による腐食が発生し、前記の編組の組合せの場合には、亜鉛、鉄、錫、銅の順に腐食が進行していくこととなる。
【００１１】
また、編組でなく横巻、テープ等の他のシールド法であっても、材料金属が異なるシールド材を使用する限り、同様の不都合が生じかねない。
【００１２】
このため、低周波数帯でのシールド性能が良好であり、さらに電線の製造が簡単であり、接続信頼性が高く、端末加工性が良好であり、その上耐腐食性が良好なシールドケーブルの実現が望まれていた。
また、かかるシールドケーブルを実現するためのシールド層の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、かかる課題を解決することを目的としてなされたものであり、シールド層を導電性材料層と磁性材料層からなる２層構造の複合素線で構成し、さらに両材料の種類や横断面における面積比に工夫を凝らしたものである。
以下、各請求項の発明を説明する。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、
導電性材料からなる層と、磁性材料からなる層とを有する多層構造の複合素線をシールド層に用いていることを特徴とするシールドケーブルである。
【００１５】
本請求項の発明においては、高シールド性能の発揮に好ましい導電性材料と磁性材料を併用して用いる際に、各々の材料からなる異なる種類の素線を別々に巻付けたシールド層とするのではなく、前記複合素線のみをシールド層として用いるので、従来の問題点である製造工程の複雑化によるコストアップ、端子との接触抵抗が大きく変化すること、端末折り返し時に形状が安定しないこと、異種金属の接触を原因とする腐食の発生を解消することが出来る。
【００１６】
また、２層構造の細線の内周側（中心側）と外周側のいずれか一層が磁性材料からなるため、ノイズ電波の磁界を集めやすく、その分内部に磁界の変化による渦電流が発生し易くなる。このため、電界と磁界の変動が少なく、誘導電流の発生量が少ない低周波数帯の電波に対しても、シールド効果に優れる。
なお、他の一層は導電性材料からなるため、ノイズ電波の電界の変動を吸収し易く、このため高周波数帯の電波のシールド効果に優れる。
【００１７】
ここに、「磁性材料」とは、シールドケーブルのシールド層に使用可能な材料であって、比較的磁性が強い材料、特に磁性が強い金属材料を指す。
また、「導電性材料」とは、シールドケーブルのシールド層に使用可能な材料であって、比較的導電性が良好な材料、特に導電性が良好な金属材料を指す。
【００１８】
複合素線のサイズについては、シールドケーブルの用途や導体の横断面積、対象とするノイズの種類、要求されるシールド性能等に応じて変動するが、直径が０．３６ｍｍ以下の線、およびそれ以下の断面積の線を用いることが好ましい。
また、「多層構造」には、高シールド化に必要な導電性材料からなる内層と磁性材料からなる外層の２層構造ばかりでなく、さらに外周に防触用の錫めっきを施した３層であるような構造をも含まれる。
また、シールドケーブルは、断面が円形に限らず、内部の導体は多芯線、撚り線であっても良い。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記のシールドケーブルであって、
前記導電性材料は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかを用いていることを特徴とするシールドケーブルである。
【００２０】
本請求項の発明においては、導電性材料として安価かつ工作がし易く電線等に広く使用されている金属材料を使用しているため、シールドケーブルの製造が容易となり、また低コストで製造可能となる。
なお、銅を外層に使用すれば、万が一の事故で水分が浸入してきても、磁性材料である内層の鉄系金属の防食にも寄与することとなる。
また、銅を内層に使用すれば、外層にめっきで磁性材料層を形成することが容易になる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、前記のシールドケーブルであって、
前記導電性材料は、導電率が４０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とするシールドケーブルである。
【００２２】
本請求項の発明においては、導電性材料として比較的高導電率の材料を使用しているため、ノイズの電界の変動をより吸収し易くなり、ひいては優れたシールド効果を発揮することとなる。
なお、導電率は純アルミニウム相当のＩＡＣＳ５９％（以下、原則として「ＩＡＣＳ」は、省略する）以上が好ましく、純銅相当の１００％以上がさらに好ましい。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、前記のシールドケーブルであって、
前記磁性材料は、鉄、鉄鋼、鉄系合金、磁性ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル系合金、鉄ニッケル合金のいずれかを用いていることを特徴とするシールドケーブルである。
【００２４】
本請求項の発明においては、磁性材料として安価かつ工作がし易く産業界で広く使用されている金属材料を使用しているため、シールドケーブルの製造が容易となり、また低コストで製造可能となる。
なお、内層を硬い鉄系等の材料とすれば、外層の柔らかい銅やアルミニウム系の金属を伸線ダイス等を使用した押圧により、所定厚さの多層構造にすることが容易になる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、前記のシールドケーブルであって、
前記磁性材料は、１０ｋＨｚでの比透磁率μｒが１０以上であることを特徴とするシールドケーブルである。
【００２６】
本請求項の発明においては、１０ｋＨｚでの比透磁率μｒ（以下、原則として「μｒ」は略する）が１０以上である磁性材料を使用しているので、ノイズ電波の磁界を吸収し易く、その結果低周波数帯の電波のシールド効果が優れたシールドケーブルとなる。
なお、比透磁率はシールド対象のノイズ電波に近い１０ｋＨｚで（以下、原則として「１０ｋＨｚで」は、省略する）１００以上が好ましく、用途によっては８００以上が好ましい。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、前記のシールドケーブルであって、
前記複合素線の横断面における前記磁性材料からなる層の複合素線全体に対する面積の比率は、５％以上８０％以下であることを特徴とするシールドケーブルである。
【００２８】
本請求項の発明においては、磁性材料と導電性材料の横断面における面積比率が適切であるため、複合素線の透磁率と導電率も適切となり、広い周波数帯のノイズ電波のシールド効果にすぐれたシールドケーブルとなる。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、前記のシールドケーブルであって、
前記複合素線は、編組、横巻、箔状に加工した上でテープ巻きまたは縦添えとする、のいずれかの態様でシールド層として使用されていることを特徴とするシールドケーブルである。
【００３０】
本請求項の発明は、複合素線をケーブルのシールド層として使用する好ましい態様として特定したものである。これらの各使用態様は、シールドすべきケーブルの用途等に応じて、最適のものが採用されることとなる。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、前記のシールドケーブルであって、
前記シールド層が、前記多層構造の複合素線を用いた層を複数層有することを特徴とするシールドケーブルである。
【００３２】
本請求項の発明においては、シールド層が多層構造の複合素線を用いた層を複数層有するためシールド効果が一層優れたシールドケーブルとなる。
【００３３】
請求項９に記載の発明は、
導電率が４０％ＩＡＣＳ以上である導電性材料からなる層と、１０ｋＨｚでの比透磁率μｒが１０以上である磁性材料からなる層とを有する多層構造の複合素線をシールド層に用いていることを特徴とするシールド用複合素線である。
【００３４】
本請求項の発明は、最も好ましいシールドケーブルを、その不可欠の構成要素であるシールド用複合素線からみたものである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明においては、高シールド性能の発揮に好ましい導電性材料と磁性材料を併用して用いる際に、各々の材料からなる異なる種類の素線を別々に巻付けたシールド層とするのではなく、前記複合素線のみをシールド層として用いるので、従来の問題点である製造工程の複雑化によるコストアップ、端子との接触抵抗が大きく変化すること、端末折り返し時に形状が安定しないこと、異種金属の接触を原因とする腐食の発生を解消することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００３７】
（素線の構造）
本実施の形態の編組の複合素線の構造を、図４を参照しつつ説明する。図４は、複合素線の断面を概念的に示す図である。図４において５０は複合素線を指し、５１は内層であり、５２は外層である。図４に示す様に、複合素線５０は、導電性が良好な材料である純銅（Ｃｕ）からなる内層５１の外周に、磁性体材料である鉄（Ｆｅ）からなる外層５２が電気めっきにより同心円状に形成されている。
なお、鉄を内層とし、外層として銅やアルミニウムを圧着させてもよい。
【００３８】
（複合素線の製造方法）
本実施の形態の編組の複合素線を製造する方法について説明する。
第１の方法は、２層構造の複合素線を電気めっきを使用して製造するものである。
製造例を具体的に挙げて説明する。直径１ｍｍの銅線の外表面に電気めっきでニッケルを所定の厚さ析出させ、さらに直径が０．１ｍｍとなるまで伸線して製造した。そして、内層１１が導電率が１０２％ＩＡＣＳの銅からなり、外層１５が１０ＫＨｚにおける比透磁率μｒが５６．２のニッケルからなり、磁性材料の断面積に占める比率が２７％の複合素線を得た。
【００３９】
第２の方法は、伸線ダイスを使用するものである。
製造例を具体的に挙げて説明する。直径４ｍｍの鉄線の外表面に所定の厚さの銅テープを巻付け、伸線ダイスで接合し、さらに直径が０．１８ｍｍとなるまで伸線した。そして、内層１１が比透磁率が１１５．７の鉄からなり、外層１５が導電率が１０２％の銅からなり、磁性材料の断面積に占める比率が６０％の複合素線を得た。
【００４０】
第３の方法は、押出法を使用するものである。
製造例を具体的に挙げて説明する。直径２ｍｍのＳＵＳ４３０材製線の外表面に所定の厚さのＡｌ１００層をコンフォーム押出により複合化させ、さらに直径が０．１８ｍｍとなるまで伸線した。そして、内層１１が比透磁率が７３．７のＳＵＳ４３０からなり、外層１５が導電率が５９％のアルミ合金からなり、磁性材料の断面積に占める比率が４０％の複合素線を得た。
【００４１】
（シールドケーブルの構造）
本発明の複合素線を採用したシールドケーブルの構造を、図面を参照しつつ説明する。
図５は、前記複合素線５０を使用して製造された素線束が絶縁層２０の外周に巻付けられつつ編込まれて１層（１重）の編組からなるシールド層３０を形成している様子を概念的に示す図である。図５の左側の図はシールドケーブルの断面を示し、右側の図は絶縁層２０の外周にシールド層３０として編組が形成されている様子を示す。
【００４２】
図６は、３層（３重）の編組からなるシールド層３０が形成されたシールドケーブルの断面を概念的に示す図である。
このシールドケーブルのシールド層３０は、内側の編組３１も中間の編組３２も外側の編組３３の何れも、図４に示す内層５１が導電性材料であり外層５２が磁性材料である複合素線５０からなる編組からなっている。
【００４３】
（性能試験）
表１から表４に、本発明の実施例のシールドケーブル、磁性材料層と導電性材料層を有する複合素線を使用した参考例としてのシールドケーブル、従来技術のシールドケーブルの性能試験結果を示す。
表１、表２および表３は実施例であり、表４は従来例である。
また、表中の比透磁率は１０ＫＨｚのものであり、導電率は％ＩＡＣＳである。
また、表中の低周波数帯とは１００ＫＨｚでの試験結果であり、高周波数帯とは１０ＭＨｚでの試験結果である。
【００４４】
また、性能欄における◎は自動車用のシールドケーブルとして非常に優れていることを示し、○は合格を示し、△は合格ではあるが多少劣ることを示し、×は不合格であることを示す。
また、材料欄において、スペースの都合でアルミニウムをアルミと記載し、ニッケルを一部Ｎｉと記載している。
また、構造欄の内層、外層の磁性、導電は各々磁性材料、導電性材料を指す。
【００４５】
なお、製造方法については、実施例であるＮｏ１、２、６、７、１１、１２は、前記電気めっき法で製造した。
実施例であるＮｏ３、８および９は、前記伸線ダイス法で製造した。
実施例であるＮｏ４、５および１０は、前記押出法で製造した。
【００４６】
【表１】
2007059150.tif 000003
【００４７】
【表２】
2007059150.tif 000004
【００４８】
【表３】
2007059150.tif 000005
【００４９】
【表４】
2007059150.tif 000006
【００５０】
表３において、Ｎｏ９は磁性材料の面積比率が３０％あるが比透磁率が５．０と小さく、Ｎｏ１１は比透磁率は５６．２と大きいが面積比率が４％と少ないため、共に低周波数帯でのシールド効果が多少低いことが判る。
Ｎｏ１０について、高周波数帯におけるシールド効果が多少低いのは、導電性材料の導電率が小さいためと思われる。
また、Ｎｏ１２について、高周波数帯におけるシールド効果が多少低いのは、素線の直径が小さい上に導電材料の面積比率が小さいことが一因と思われる。
また、表４において、従来例のＮｏ１３とＮｏ１４は何れも低周波数帯でのシールド効果が不十分であり、導電層のシールドと磁性層のシールドを組み合わせたＮｏ１５は加工性等が不十分であることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】編組のシールド層を有するシールドケーブルの断面の概念図である。
【図２】シールド層が２層の編組からなるシールドケーブルの断面を概念的に示す図である。
【図３】通常の錫めっき銅線の編組の上に亜鉛めっき鉄線の編組を重ねたシールド線の構造を概念的に示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の素線の構造を概念的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の編組を１層（１重）有するシールドケーブルの断面を概念的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の編組を３層（３重）有するシールドケーブルの断面を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    導線
２０    絶縁層
３０    シールド層
３５    内側の編組
３６    外側の編組
３７    内側の編組
３８    中間の編組
３９    外側の編組
４０    絶縁シース
５０    複合素線
５１    内層
５２    外層
【図１】
2007059150.tif 000007
【図２】
2007059150.tif 000008
【図３】
2007059150.tif 000009
【図４】
2007059150.tif 000010
【図５】
2007059150.tif 000011
【図６】
2007059150.tif 000012