(57)【要約】【課題】１９心の素線から構成される撚線導体であって、該素線を圧縮加工することなく、撚線導体の外形形状が略真円形状となる撚線導体を提供する。【解決手段】直径が異なる３種類の素線で構成される１９心の撚線導体１であって、中心線１１と内層１Ａを構成する素線は中径線３であり、外層１Ｂを構成する素線として、中径線３よりも細い６心の細径線２と、中径線３よりも太い６心の太径線４を用いて、これらを周方向に交互に配置するとともに、６心の細径線２を、その中心が、中心線１１の中心と、内層１Ａを構成する６心の中径線３の中心とを結んだ延長線上に位置するように配設し、内層を構成する中径線における隣接する中径線の外面同士で形成される谷間部５に太径線４を配設し、各素線は、隣接する全ての素線と接触し、中心線１１の中心から細径線２の最外縁端までの距離と、中心線１１の中心から太径線４の最外縁端までの距離とを等しくする撚線導体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１心の素線からなる中心線を設け、該中心線の周囲を６心の素線が覆い囲んで内層を形成し、更に、その外周を１２心の素線が覆い囲んで外層を形成する１９心の撚線導体であって、
前記素線として、直径が異なる３種類の細径線、中径線、太径線を用い、
前記中心線と内層を構成する素線は全て前記中径線であり、
外層を構成する素線として、前記中径線よりも細い６心の前記細径線と、前記中径線よりも太い６心の前記太径線を用いて、これらを周方向に交互に配置するとともに、
前記６心の細径線を、その中心が、前記中心線の中心と、内層を構成する６心の中径線の中心とを結んだ延長線上に位置するように配設し、前記内層を構成する６心の中径線における隣接する中径線の外面同士で形成される谷間部に太径線を配設し、
前記各素線は、隣接する全ての素線と接触し、
前記中心線の中心から前記細径線の最外縁端までの距離と、前記中心線の中心から前記太径線の最外縁端までの距離とが等しいことを特徴とする撚線導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撚線導体に関するもので、詳しくは、電線等に使用される１９心の同心撚り配列で構成される撚線導体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電線等に使用される撚線導体を構成する各々の素線は、一般的に、全て断面円形の丸線で、かつ、同一径である。該素線として銅線が主として用いられ、その銅線に、錫、ニッケル、銀をメッキしたものやアルミ線、各種合金線が使用される。
【０００３】
また、１９心の素線で構成される撚線導体は、一般的に、図４に示すように、中心の１心の素線１０２を核として、その周囲を６心の素線１０３が覆い囲んで内層を形成し、更に、その外周を１２心の素線１０４が覆い囲んで外層を形成する１９心の同心撚り配列であり、それを図３に示すように同一方向に撚ることで撚線導体１０１を形成している。
【０００４】
前記の素線１０２、１０３、１０４は全て、断面円形で、かつ、同一径であることから、素線１０２、１０３、１０４で構成される１９心の同心撚り配列の撚線導体１０１における外形形状は図４に示すように、六角形状に近似した形状となり、丸形状に近似した形状とはならない。以下、前記の撚線導体１０１を従来技術１とする。
【０００５】
また、撚線導体１０１は、一般的に、図４に示すように、外周部に絶縁材１０６を被覆した被覆線として、電線等に使用される。この被覆線の外形形状は、略真円形状であることが望まれている。一方、絶縁材１０６は、耐圧特性の点から撚線導体１０１の外周部に略均一に被覆されることが望ましい。したがって、撚線導体の外形形状は真円であることが望まれている。
【０００６】
また、石油を主成分とする絶縁材１０６の減量化は、資源の有効利用の観点からも大変重要であり、撚線導体の細径化や丸形化が要求されている。
【０００７】
しかし、前記のように撚線導体１０１の外形形状が六角形で、かつ、被覆線の外面形状を真円とすると、撚線導体１０１の外形形状が六角形の頂点部の近傍に位置する絶縁材１０６の厚みは薄く、六角形の辺部に至るほど厚くなり、絶縁材１０６の厚みが不均一となるという問題点が生じる。また、耐圧不良を防止するためには、前記六角形の頂点部に位置する絶縁材１０６の厚みを一定以上確保する必要がある。そのため、撚線導体１０１の中心からその頂点までの径よりも被覆線を細くすることができず、被覆線の細径化、軽量化には限界があるという問題点がある。
【０００８】
また、辺部に位置する絶縁材１０６の肉厚は、性能の観点からは過剰であるが、断面を真円とするためには必要であるため、絶縁材１０６の減量化にも限界が生じるという問題点がある。
【０００９】
また、撚線導体１０１の外形形状が六角形であると、被覆線を端末加工する時等において、被覆材１０６をストリップする際に撚線導体１０１を傷つける虞があるという問題点がある。
【００１０】
上記の問題点は、撚線導体の外形形状を略真円とすることで解決することができる。
この解決手段として、特許文献１記載のように、断面円形で、かつ、全て同一径の素線を、一方向に撚りながら圧縮ダイスを通すことにより、図５に示すように、撚線導体２０１の外層素線２０２の外面２０３を加圧変形して、その撚線導体２０１の外形形状を略真円とする方法が提案されている。以下、前記撚線導体２０１を従来技術２とする。
【特許文献１】特開２０００−０５７８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記、従来技術２の撚線導体２０１の外層素線２０２は圧縮ダイスにより圧縮変形されるため、のび特性、柔軟性、可とう性等の物理特性が損なわれるという問題点がある。
【００１２】
また、従来技術２の撚線導体２０１は、一方向に撚りながら圧縮ダイスを通す必要があるため、従来技術１の撚線導体１０１と比較して、圧縮ダイスが余分に必要であり、この圧縮ダイスは撚線導体の製造時に摩耗損傷が生じるため、定期交換が必要でありコストが高くなるという問題点がある。
【００１３】
また、圧縮後の撚線導体２０１を略真円状にするためには、製造機械（撚線機）の回転数を一定値以下にし、かつ、回転数を安定させる必要があるため、従来技術１の撚線導体１０１よりも生産効率が悪くなるという問題点もある。
【００１４】
そこで、本発明は、１９心の素線で構成される撚線導体であって、該素線を圧縮加工することなく、撚線導体の外形形状は略真円形状となる撚線導体を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、１心の素線からなる中心線を設け、該中心線の周囲を６心の素線が覆い囲んで内層を形成し、更に、その外周を１２心の素線が覆い囲んで外層を形成する１９心の撚線導体であって、
前記素線として、直径が異なる３種類の細径線、中径線、太径線を用い、
前記中心線と内層を構成する素線は全て前記中径線であり、
外層を構成する素線として、前記中径線よりも細い６心の前記細径線と、前記中径線よりも太い６心の前記太径線を用いて、これらを周方向に交互に配置するとともに、
前記６心の細径線を、その中心が、前記中心線の中心と、内層を構成する６心の中径線の中心とを結んだ延長線上に位置するように配設し、前記内層を構成する６心の中径線における隣接する中径線の外面同士で形成される谷間部に太径線を配設し、
前記各素線は、隣接する全ての素線と接触し、
前記中心線の中心から前記細径線の最外縁端までの距離と、前記中心線の中心から前記太径線の最外縁端までの距離とが等しいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、素線を圧縮変形させることなく、撚線導体の外形形状を略真円形状とし、かつ、各素線を隣接する全ての素線と接触させることができる。
【００１７】
また、従来技術１、２の撚線導体１０１、２０１よりも最大外径を細くできる。
このように、撚線導体の外形が略真円形状で、かつ、上述のように、従来技術１、２の撚線導体１０１、２０１よりも細径化できることにより、絶縁材の被覆の厚みを全周にわたって薄くでき、かつ、略均一化することができ、絶縁材を減量でき、コストを低減することができる。
【００１８】
また、従来技術２の撚線導体２０１のように、素線を圧縮ダイスに通すことがないために、外層素線が、圧縮変形されることがない。そのため、のび特性、柔軟性、可とう性等の物理特性を損うことがなく、素線の物理特性を維持することができ、信頼性の高い品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の撚線導体１の横断面図であり、該撚線導体１は、細径線（素線）２、中径線（素線）３、太径線（素線）４の３種類の素線により構成されている。また、該撚線導体１は、図１に示すように、１９心の素線で構成され、中心に位置する１心の素線（中心線）１１を核として、その周囲を６心の素線が覆い囲んで内層１Ａを形成し、更に、その外周を１２心の素線が覆い囲んで外層１Ｂを形成する１９心の同心撚り配列である。また、各素線２、３、４は、隣接する他の全ての素線２、３、４と接触するように構成されている。
【００２０】
該素線２、３、４としては、断面円形（丸形）の線を用い、従来と同様に、銅線や該銅線に、錫、ニッケル、銀をメッキしたもの、或いはアルミ線、各種合金線が使用できる。
【００２１】
前記中心線１１は、直径がｄ２の素線３である。以下これを、中径線３ともいう。前記内層１Ａは、前記中心線１１と同じ直径ｄ２の素線、すなわち、中径線３の１種類の素線のみで構成されている。
【００２２】
前記外層１Ｂは、中径線３より細い直径ｄ１の素線２（以下、これを細径線２ともいう）と、中径線３より太い直径ｄ３の素線４（以下、これをを太径線４ともいう）の２種類の素線で構成されている。該細径線２は、その中心が、中心線１１の中心Ａと内層１Ａの素線（中径線）３の中心とを結んだ延長線上に位置するように配設され、太径線４は、細径線２の外面と細径線２の外面との間（つまり、内層１Ａを構成する中径線３の外面と中径線３の外面とで形成される谷間部５）に配設されている。細径線２と太径線４は、図１に示すように、周方向に交互に配設されている。
【００２３】
各素線２、３、４は、隣接する全ての素線２、３、４と接触している。
また、撚線導体１の外形形状は、略真円形状、つまり、中心線１１の中心Ａから細径線２の最外縁端Ｂまでの距離Ｌ１と、中心線１１の中心Ａから太径線４の最外縁端Ｃまでの距離Ｌ３が略同一となるように形成されている。つまり、外層１Ｂを形成する全ての細径線２及び太径線４の最外縁端Ｂ、Ｃは、図１に示すように、中心線１１の中心Ａから細径線２の最外縁端Ｂまでの距離Ｌ１を半径とする略真円線の上に位置するように形成されている。
【００２４】
各素線２、３、４の外面は、その素線２、３、４と隣接する全ての素線２、３、４の外面と接触し、かつ、中心線１１の中心Ａから細径線２の最外縁端Ｂまでの距離Ｌ１と、中心線１１の中心Ａから太径線４の最外縁端Ｃまでの距離Ｌ３が同一となるように設定するものである。
【００２５】
次に、これらの素線２、３、４の直径、すなわち、細径線２の直径ｄ１、中径線３の直径ｄ２、太径線４の直径ｄ３の関係について説明する。
【００２６】
中心線１１の中心Ａから細径線２の最外縁端Ｂまでの距離Ｌ１は、
Ｌ１＝ｄ２／２＋ｄ２＋ｄ１                                  ・・・（１）
となる。
【００２７】
従来技術１のように外層の素線が、図２の破線に示す中径線３である場合、中心線１１（中径線３）の最外縁Ｄと外層の中径線３の最内縁Ｅとの距離Ｌ２は、
Ｌ２＝２（ｃｏｓ３０°−１／２）ｄ２                        ・・・（２）
となる。
【００２８】
外層の中径線３を太径線４に変えると図２に示すように、太径線４の最内縁Ｅ’は中径線３の最内縁Ｅよりも外側に位置することになる。太径線４の最内縁Ｅ’と中径線３の最内縁Ｅとの差をαとする。なお、図２における太径線４の直径は、実際のものよりも大きくして、αが分るようにして図示してある。
【００２９】
中心線１１の中心Ａから太径線４の最外縁端Ｃまでの距離Ｌ３は、
Ｌ３＝ｄ２／２＋２（ｃｏｓ３０°−１／２）ｄ２＋α＋ｄ３      ・・・（３）
となる。
【００３０】
撚線導体１の外形形状が、略真円形状、つまり、中心線１１の中心Ａから細径線２の最外縁端Ｂまでの距離と、中心線１１の中心Ａから太径線４の最外縁端Ｃまでの距離が同一となるのは、Ｌ１＝Ｌ３であるので、式（１）、（３）より、
ｄ２／２＋ｄ２＋ｄ１＝ｄ２／２＋（ｃｏｓ３０°−１／２）ｄ２＋α＋ｄ３・・・（４）
となる。
【００３１】
細径線２の中心Ｆから直線ＡＣへ垂線を下ろした位置Ｇとし直線ＦＧの距離をＬ４とし、βを変数とすると、
Ｌ４＝ｄ３／２＋ｄ１／２−β                                  ・・・（５）
となり、中心線１１の中心Ａから細径線２の中心Ｆまでの距離Ｌ５とすると
ｓｉｎ３０°＝Ｌ４／Ｌ５  
＝（ｄ３／２＋ｄ１／２−β）／（ｄ２／２＋ｄ２＋ｄ１／２）
より、
ｄ３／２＋ｄ１／２−β＝（ｄ２／２＋ｄ２＋ｄ１／２）／２      ・・・（６）
となる。
【００３２】
実際の撚線導体１に使用する素線２、３、４の直径は、０．６ｍｍ以下と細いことから、α、βは極微小で、加工精度よりも小さくなることから、α、βを零として近似でき、α、βを零として近似すると
式（４）、（６）より
ｄ１＝０．８２１３７×ｄ２                                    ・・・（７）
ｄ３＝１．０８９３２×ｄ２                                    ・・・（８）
という関係式が得られ、このような関係が成り立つ細径線２、中径線３、太径線４を用いて撚線導体１を構成することにより、各素線２、３、４は、隣接する全ての素線２、３、４と接触し、かつ、中心線１１の中心Ａから細径線２の最外縁端Ｂまでの距離と、中心線１１の中心Ａから太径線４の最外縁端Ｃまでの距離を同一とすることができる。
【００３３】
また、本願の撚線導体１の外径Ｄ１は、Ｄ１＝２×Ｌ１であるので、式（１）より
Ｄ１＝２×（ｄ２／２＋ｄ２＋ｄ１）                            ・・・（９）
となり、この式（９）に式（７）を導入すると
Ｄ１＝４．６４２７×ｄ２                                    ・・・（１０）
となる。
【００３４】
一方、従来技術１において、各素線の直径をｄ２と仮定した場合の撚線導体１０１の最大外径Ｄ２は、図４からも明らかなように、
Ｄ２＝５×ｄ２                                              ・・・（１１）
である。
【００３５】
また、従来技術２の撚線導体２０１の外径Ｄ３は、各素線の直径をｄ２で、かつ、その圧縮率を直径比において３％（撚線導体２０１における最良の圧縮率）と仮定すると、
Ｄ３＝５×ｄ２×（１−３／１００）＝４．８５×ｄ２          ・・・（１２）
である。                  
【００３６】
従って、Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２となり、本願発明の撚線導体１は、従来技術１、２の撚線導体１０１、２０１よりも、最大外径を小さくすることができることが分かる。
【００３７】
しかし、このように従来技術１、２の素線をｄ２と仮定すると、本願発明の撚線導体１と従来技術の撚線導体１０１、２０１とでは、導体断面積が異なる。
【００３８】
そこで、次に、本願発明の撚線導体１と従来技術１、２の撚線導体１０１、２０１の導体断面積を同一にした場合の撚線導体１、１０１、２０１の外径Ｄ１’、Ｄ２’、Ｄ３’の比較を行なう。
【００３９】
本願発明の撚線導体１の断面積Ｓ１は、
Ｓ１＝（π／４×ｄ２２×７）＋（π／４×ｄ１２×６）＋（π／４×ｄ３２×６）                                                                ・・・（１３）
この式（１３）に式（７）、（８）を導入すると、
Ｓ１＝１４．２６８８×ｄ２２                              ・・・（１４）
となる。
【００４０】
一方、従来技術１の撚線導体１０１の素線の直径をｄ４とすると、撚線導体１０１の断面積Ｓ２は、
Ｓ２＝π／４×ｄ４２×１９
＝１４．９２２６×ｄ４２                                ・・・（１５）
となる。
【００４１】
撚線導体１の導体断面積と、従来技術１の撚線導体１０１の導体断面積とが同一となるのは、Ｓ１＝Ｓ２、式（１４）、（１５）より、
ｄ２＝１．０２２６５×ｄ４                                  ・・・（１６）
となる。
【００４２】
従って、撚線導体１の外径Ｄ１’は、式（１０）、（１６）より、
Ｄ１’＝４．６４２７×ｄ２＝４．７４７８９×ｄ４            ・・・（１７）
また、従来技術１、２の撚線導体１０１、２０１の外径Ｄ２’、Ｄ３’は、式（１１）、（１２）より、
Ｄ２’＝５×ｄ４                                            ・・・（１８）
Ｄ３’＝４．８５×ｄ４                                      ・・・（１９）
となる。
【００４３】
従って、撚線導体１と従来技術１０１、２０１の導体断面積を同一にした場合においても、Ｄ１’＜Ｄ３’＜Ｄ２’の関係が成り立ち、本願発明の撚線導体１は、従来技術１の撚線導体１０１よりも約５％、従来技術２の撚線導体２０１よりも約２％、外径を細くできることが分かる。
【００４４】
本願発明の撚線導体１は、上記の構造を有しているために、次のような作用、効果を奏する。
【００４５】
撚線導体１の外形形状を略真円形状とし、かつ、素線２、３、４が隣接する全ての素線２、３、４と接触させることができる。
【００４６】
撚線導体１の外形が略真円形状で、かつ、上述のように、従来技術１、２の撚線導体１０１、２０１よりも細径化できることにより、絶縁材の被覆の厚みを薄くでき、かつ、略均一化することができ、絶縁材を減量でき、コストを低減することができる。
【００４７】
また、撚線導体１は、従来技術２の撚線導体２０１のように、素線を圧縮ダイスに通すことがないために、外層素線が、圧縮変形されることがない。そのため、のび特性、柔軟性、可とう性等の物理特性を損うことがなく、素線の物理特性を維持することができ、信頼性の高い撚線導体１を得ることができる。
【実施例１】
【００４８】
上記式（７）、（８）の関係となるように、中径線３の直径ｄ２を０．１０３ｍｍ、細径線２の直径ｄ１をｄ１＝０．８２１３７×ｄ２＝０．０８４ｍｍ、太径線４の直径ｄ３をｄ３＝１．０８９３２×ｄ２＝０．１１２ｍｍとする３種類の素線２、３、４を用いて、撚ピッチ４．５ｍｍで一括撚線として撚線導体１を得、これを実施品１とした。なお、素線２、３、４の材質は、銀メッキ軟銅線である。
【００４９】
この撚線導体１の外径の実測値は０．４７７ｍｍであり、式（９）から求められる計算値、
Ｄ１＝２×（ｄ２／２＋ｄ２＋ｄ１）＝３ｄ２＋２ｄ１
＝３×０．１０３＋２×０．０８４＝０．４７７            ・・・（２０）
と一致した。  
【００５０】
この実施品１を顕微鏡にて観察すると、各素線は隣接する全ての素線と接しており、かつ、その外形形状は略真円形状であった。
【００５１】
また、中径線と同様の直径ｄ２を有する０．１０３ｍｍの銀メッキ軟銅線を素線として用い、撚ピッチ４．５ｍｍにて、従来技術１の撚線導体１０１を作成し、これを比較品１とした。
【００５２】
更に、中径線と同様の直径ｄ２を有する０．１０３ｍｍの銀メッキ軟銅線を素線として用い、かつ、撚ピッチ４．５ｍｍ、圧縮率２．５％（直径比）にて、従来技術２の撚線導体２０１を作成し、これを比較品２とした。
【００５３】
実施品１の外層を構成する素線の伸び率の平均は２０．４％であった。一方、比較品１の外層を構成する素線の伸び率の平均は１８．３％であり、比較品２の外層を構成する素線の伸び率の平均は１４．６％であった。
【００５４】
本願発明の撚線導体１の伸び率は、圧縮を行っていないことにより、圧縮されている従来技術２よりも約４０％向上し、従来技術１のものと比較しても同等以上であることが分った。
【実施例２】
【００５５】
中径線３の直径ｄ２を０．１８４ｍｍとすると、上記式（７）、（８）の関係となるような、細径線２の直径ｄ１は、ｄ１＝０．８２１３７×ｄ２＝０．１５１１ｍｍであり、太径線４の直径ｄ３は、ｄ３＝１．０８９３２×ｄ２＝０．２００５ｍｍである。
【００５６】
上記関係とは一部異なる実施品として、直径が０．１８４ｍｍの中径線３と、直径が０．１５１１ｍｍの細径線２と、直径が０．２０４０ｍｍの太径線４の３種類の素線２、３、４を用いて、撚ピッチ１２．５ｍｍで一括撚線として撚線導体１を得、これを実施品２とした。なお、素線２、３、４の材質は、錫メッキ軟銅線である。
【００５７】
この実施品２の外径の実測値は０．８５４ｍｍであり、式（９）から求められる計算値、
Ｄ１＝２×（ｄ２／２＋ｄ２＋ｄ１）＝３ｄ２＋２ｄ１
＝３×０．１８４＋２×０．１５１１＝０．８５４          ・・・（２１）
となった。  
【００５８】
この実施品２を顕微鏡にて観察すると、各素線は隣接する全ての素線と接しており、かつ、その外形形状は略真円形状であった。
【００５９】
また、従来技術１の撚線導体１０１の導体断面積と実施品２の導体断面積と同じとなる、ｄ４＝ｄ２／１．０２２６５＝０．１８０ｍｍ（式（１６）より）の直径を有する錫メッキ軟銅線を素線として用い、撚ピッチ１２．５ｍｍにて、従来技術１の撚線導体１０１を作成し、これを比較品３とした。
【００６０】
この比較品３の最大外径の実測値は０．８９２ｍｍであり、式（１８）から求められる計算値は、
Ｄ２’＝５×ｄ４ 
＝５×０．１８０＝０．９００                          ・・・（２２）
であり、略一致し、実施品２と比較品３との導体断面積が同じものにおいても、実施品２の外径は、比較品３の最大外径よりも小さいことが分った。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の撚線導体を示す横断面図。
【図２】本発明の撚線導体を説明するための略断面図。
【図３】従来技術１の撚線導体の斜視図。
【図４】従来技術１の撚線導体を絶縁材で被覆した被覆線の横断面図。
【図５】従来技術２の撚線導体を示す横断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１  撚線導体
２  細径線（素線）
３  中径線（素線）
４  太径線（素線）
５  谷間部
１１  中心線
１Ａ  内層
１Ｂ  外層     
【図１】
2007317477.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007317477.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007317477.tif 000007