JP2011228198A - ケーブルおよび積層ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性をより向上させることが可能なケーブルおよび積層ケーブルを提供する。
【解決手段】所定の間隔を有して平行配置された複数本の導体２の周囲を、導体２よりも厚みのある絶縁体樹脂よりなる被覆部材３で覆ったフラットケーブル１の被覆部材３の外周面に突部５が形成されている。フラットケーブル１に、突部５が設けられることによって、被覆部材３の外周面の表面積は大きくなるため、放熱性が向上する。また、このようなフラットケーブル１が積層された積層ケーブル１０においては、放熱性が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケーブルおよび積層ケーブルに関する。

機器間を接続するために、導体の周囲に被覆部材による被覆を施したケーブルが用いられる。このようなケーブルには、断面形状が円形である丸型ケーブルが用いられてきたが、通電時において発生する熱によってケーブルの抵抗値が上昇するため、許容電流値が下降するという問題があった。これを解決するため、導体を複数本に分けて所定の間隔で平行配置させ、周囲に被覆部材による被覆を施したフラットケーブルが用いられることがあった。被覆部材と接する導体の総表面積はフラットケーブルのほうが大きくなるため、丸型ケーブルと比較して放熱性能が高く、温度上昇を抑えることができる。

このようなフラットケーブルは、設置する箇所のスペースの都合によっては、積層させて配置させなくてはならない。しかしながら、フラットケーブルを積層させると被覆部材の放熱面がふさがれるために熱がこもり、通電時においてケーブルの温度は上昇することとなる。

このような問題を解決するため、特許文献１には、導体を所定本数ごとにまとめて被覆部材による被覆を施したものを、幅方向に一定の間隔をおいて複数配置し、さらにこの間隔を設けた部分に導体の厚みよりも薄く、幅方向に所定の長さを有した薄肉部材が設置された構造のフラットケーブルが開示されている。

特開平０１−１０５４０６号公報

しかしながら、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される機器間、一例を挙げればインバータ装置およびモータの間を接続するために用いられるケーブルについては、大電流が流れるとともに、エンジンルームなどの元々の雰囲気温度が高い環境に設置されるため、ケーブルに熱がこもりやすく、温度が上昇しやすい。従って、上述のような環境で用いられるケーブルには、より高い放熱性能を有することが求められている。

また、フラットケーブルを積層させた際には、それぞれのフラットケーブルの位置ずれを防止するために、結束部材を用いてフラットケーブルの結束作業を行わなければならず、作業効率やコスト面において問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、放熱性をより向上させることができるケーブルおよび積層ケーブルを提供することを第１の目的とする。また、第２の目的は、第１の目的を達成しつつ、積層時におけるケーブルの位置ずれを抑えることとする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、所定の間隔を有して平行配置された複数本の導体の周囲を、絶縁体で構成される、当該複数本の導体よりも厚い被覆部材で覆ったケーブルであって、前記被覆部材の外周面には突部が形成されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のケーブルであって、前記外周面の上面および下面のそれぞれには複数の突部が形成されており、前記複数の突部は、互いに隙間が空くように一方向に沿って延在していることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のケーブルを複数積層させた積層ケーブルであって、複数の前記ケーブルのそれぞれでは、前記複数の突部が、前記導体の長手方向に沿って延在しており、互いに積層されている２本の前記ケーブルでは、一方の前記ケーブルの隣り合う前記突部間に、他方の前記ケーブルの前記突部が配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載の積層ケーブルであって、前記複数の突部のそれぞれの先端は丸くなっていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３または請求項４に記載の積層ケーブルであって、複数の前記ケーブルのそれぞれでは、当該ケーブルの幅方向における前記突部の幅長が、隣り合う前記突部間の配置間隔よりも小さいことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の積層ケーブルであって、前記積層ケーブルを構成する複数の前記ケーブル間に編組線が配置されることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載の積層ケーブルであって、前記積層ケーブルの外周を編組線が覆うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、ケーブルの外周面に突部が設けられているため、放熱面積が増大して温度上昇を抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、フラットケーブルの外周面の上面および下面のそれぞれには、互いに隙間が空くように一方向に沿って延在している複数の突部が設けられているため、放熱面積がさらに増大して温度上昇をさらに抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、外周面に複数の突部が形成されたケーブルを用いて積層ケーブルを構成するため、放熱面積が増大して温度上昇を抑えることができる。さらに、一方のケーブルの突部間に他方のケーブルの突部が配置されるため、複数の突部の配列方向におけるケーブル同士の位置ずれを抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、突部の先端が丸くなっているため、ケーブル間での熱ごもりを抑えて、放熱性をより向上させることができる。

請求項５に記載の発明は、突部の幅長が、突部間の配置間隔よりも小さいため、ケーブルを積層させた際に隣り合う突部間に隙間が形成される。このため、ケーブル間での熱ごもりを抑えて、放熱性をより向上させることができる。

請求項６に記載の発明は、積層ケーブルを構成する複数のケーブル間に編組線が配置されているため、ケーブル間に隙間が生じることになり、ケーブル間での熱ごもりを抑えて、放熱性を向上させることができる。また、積層ケーブルを構成する複数のケーブルのうち、互いに積層されている２本のケーブルにおいて、それらの間の編組線を一方のケーブルの突部が、他方のケーブルに押し付けるようになるため、編組線とケーブルとの位置ずれを抑えることができるとともに、ケーブル同士の位置ずれも抑えることができる。

請求項７に記載の発明は、積層ケーブルの外周についても編組線で覆われているため、ケーブル間に生じた熱は、ケーブル間の編組線、そして外周の編組線へと伝播されて、より効率的に放熱されるため、放熱性を向上させることができる。また、積層ケーブルの外周を編組線が覆うことによって、互いに積層されている２本のケーブルにおいては、それらの間の編組線を一方のケーブルの突部が、他方のケーブルに、より押し付けるようになるため、編組線とケーブルとの位置ずれを抑えることができるとともに、ケーブル同士の位置ずれもより抑えることができる。

本発明の実施形態に係るケーブルの斜視図である。 本発明の実施形態に係るケーブルを使用した端子付きケーブルの上面図である。 本発明の実施形態に係るケーブルの幅方向における断面図である。 本発明の実施形態に係る積層ケーブルの幅方向における断面図である。 本発明の実施形態に係る積層ケーブルの間に編組線が配置された幅方向における断面図である。 本発明の実施形態に係る積層ケーブル間に編組線が配置され、周囲を編組線で覆われたケーブルの幅方向における断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るフラットケーブル１の斜視図である。図１においてフラットケーブル１は、所定間隔を有して複数配置された導体２（図１においては７本）の周囲に、被覆部材３による被覆が施された構造である。この導体２は、複数本の導線を収束させた撚り線で構成されており、一般的に銅などが材料として用いられる。被覆部材３に用いられる絶縁樹脂としては、例えばポリ塩化ビニールやポリエチレン、オレフィン系樹脂等が用いられる。フラットケーブル１において、被覆部材３の厚みは、いずれの部分においても導体２の厚みよりも大きくなっている。

図２は、フラットケーブル１の両端に端子８を接続した端子付きケーブル９の端部上面図である。端子８は、金属の板材からなり、オープンバレル状の電線圧着部８１と、ボルト孔８２０を有する機器接続部８２とを備えている。フラットケーブル１の端部に、１つの端子８が接続される。つまり、フラットケーブル１内のすべての導体２の端部が、１本の端子８の電線圧着部８１においてかしめられ、圧着されることによって、フラットケーブル１に端子８が接続される。このような端子付きケーブル９は、機器接続部８２が、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるインバータ装置やモータなどの機器類が備える接続端子とボルト締めにより固定されることで、当該機器類に対して導通可能に接続される。

図３は、フラットケーブル１の幅方向における断面図である。このように、フラットケーブル１の被覆部材３の外周面の上面および下面に、フラットケーブル１の幅方向に沿って、複数の突部５が所定間隔で形成されている（図３において上面に６本、下面に６本）。突部５は、複数本の導体２の周りに被覆部材３を形成する際の押し出し金型に、突部５に相当する凹みを設けることによって形成されるため、フラットケーブル１の長手方向に沿って一様な形状であり、被覆部材３を構成する絶縁樹脂と同一の材料で構成されることとなる。各突部５は、それぞれ均等に所定の高さを有しており、その先端部５１は丸くなっている。また、各突部５の配置間隔は、突部５自身の幅長よりも大きくなっている。フラットケーブル１の上面の突部５は、隣り合う２本の導体２の間の上方に位置し、フラットケーブル１の下面の突部５は、隣り合う２本の導体２の間の下方に位置する。

このように、フラットケーブル１の外周面の上面および下面には、複数の突部５が形成されるため、被覆部材３の外周面の表面積は増大することとなる。すなわち、フラットケーブル１における放熱面積が増大するため、放熱性を向上させることが可能である。

このようなフラットケーブル１が、例えば３相交流を必要とする３相モータに接続される場合、各相にフラットケーブル１が１本ずつ必要となる。つまり、３相である場合には、フラットケーブル１が３本必要となる。これらのフラットケーブル１は、配置されるスペースの状況によっては３本を平行に配置することができないため、積層させなくてはならない。図４は、３本のフラットケーブル１を積層させた場合の幅方向における断面図である（以下、積層させたフラットケーブル１全体を積層ケーブル１０と称する。）。

図４に示すように、積層ケーブル１０を構成する複数のフラットケーブル１のうち、互いに積層されている２本のフラットケーブル１間に着目すると、一方のフラットケーブル１の突部５間に他方のフラットケーブル１の突部５が配置されている。つまり、一方のフラットケーブル１に形成された、任意の突部５と当該任意の突部５に隣り合う突部５との間における当該一方のフラットケーブル１の外周面（以下、外周平坦部３１と称する。）に、他方のフラットケーブル１の突部５の先端部５１が接している。突部５の先端部５１は丸くなっているため、一方のフラットケーブル１の突部５と、当該突部５に接する他方のフラットケーブル１の外周平坦部３１との接触面積は小さくなる。つまり、積層時においては、先端部５１の丸みの最も先端部分でのみ突部５は被覆部材３の外周平坦部３１と接触するため、外周平坦部３１との接触部分を除く先端部５１の丸み部分と、外周平坦部３１との間には隙間が生じることとなる。さらに、突部５自身の幅長は、突部５の配置間隔、換言すれば外周平坦部３１の幅方向における長さよりも小さいため、積層ケーブル１０において隣り合う突部５間にも隙間が形成されることとなる。

このように、積層ケーブル１０において各突部５は、当該突部５に隣り合う突部５および当該突部５に接触する外周平坦部３１に完全に密着して配置されているわけではなく、隙間が形成されるため、これらの隙間が空気の流通路となり、互いに積層されているフラットケーブル１間で生じる熱ごもりを抑えることができる。また、積層ケーブル１０を構成する各フラットケーブル１には複数の突部５が形成されているため、被覆部材３の外周面の表面積は増大することとなり、放熱性を向上させることができる。これによって、積層ケーブル１０の温度上昇を抑えることができる。

また、積層ケーブル１０の幅方向に位置ずれを生じさせるような力が生じても、積層ケーブル１０の隣り合う突部５同士が互いに接触するために幅方向の位置ずれを抑えることができる。つまり、積層ケーブル１０を構成する複数のフラットケーブル１のうち、互いに積層されている２つのフラットケーブル１において、一方のフラットケーブル１が、幅方向に位置ずれしようとすると、隣り合う他方のフラットケーブル１の突部５の側面に接触する。このため、それ以上の幅方向への位置ずれを抑えることができる。従って、従来であれば積層ケーブル１０の位置ずれを防止するために使用されていた結束部材の使用数を削減すること、または簡易的な結束部材を用いることが可能となる。よって、結束部材に必要な費用を低減することができる。あるいは、結束作業の作業効率が向上する。

図５は、積層ケーブル１０を構成する各フラットケーブル１間に、編組線７ａが配置された積層ケーブル１１の幅方向における断面図である。編組線７ａとは、銅線などの金属細線を集めて束状に寄り合わせた金属束をさらに編み込んだ構造であり、可撓性を有している。このような編組線７ａを筒状にして、編組線７ａの内部にフラットケーブル１を挿通させる。そして、編組線７ａに包まれたフラットケーブル１を、２本のフラットケーブル１で上下から挟みこむことによって積層ケーブル１１となる。このようにして、積層ケーブル１１の各フラットケーブル１間には編組線７ａが配置されることとなる。積層ケーブル１１を構成するフラットケーブル１のうち、互いに積層されている２本のフラットケーブル１に着目すると、一方のフラットケーブル１に形成された、任意の突部５と当該任意の突部５に隣り合う突部５との間に、他方のフラットケーブル１の突部５が配置されている。このとき、一方のフラットケーブル１の突部５は先端部５１全体で、フラットケーブル１間に存在する編組線７ａを、他方のフラットケーブル１の外周平坦部３１に向かって押し付けるようにする。このため、可撓性を有する編組線７ａは突部５の形状に合わせて変形して、フラットケーブル１間の隙間を埋める。このように、積層ケーブル１１を構成する各フラットケーブル１間には編組線７ａが介在するため、互いに積層されているフラットケーブル１同士で接触することはなく、所定の距離だけ離れた状態で積層される。従って、積層ケーブル１１を構成する各フラットケーブル１において発生した熱は、熱ごもりすることなく、被覆部材３の外周面より編組線７ａに伝わり、それから空気中へと放熱されることとなる。積層ケーブル１１を構成する各フラットケーブル１には複数の突部５が形成されているため、被覆部材３の外周面の表面積は増大することとなり、放熱性を向上させることができる。また、熱伝導率は気体よりも固体のほうが大きいため、フラットケーブル１間に何ら配置されていない場合よりも、編組線７ａが配置されてフラットケーブル１と編組線７ａとを接触させるほうが、フラットケーブル１間に生じた熱は外部に伝わりやすい。つまり、編組線７ａがフラットケーブル１間に配置されることによって、放熱性をより向上させることができる。

また、突部５の先端部５１は丸くなっており、かつ突部５自身の幅長は、フラットケーブル１における突部５間の配置間隔、つまり外周平坦部３１の幅方向における長さよりも小さい。このため、先端部５１が丸みを有している分、先端部５１と、外周平坦部３１との間に生じる隙間が大きくなるとともに、隣り合う突部５間にも隙間が形成されることとなる。したがって、これらの隙間に編組線７ａを配置することができることから、フラットケーブル１の間により多くの編組線７ａを配置することが可能となり、放熱性をより向上させることができる。

また、積層ケーブル１１を構成する複数のフラットケーブル１のうち、互いに積層されている２本のフラットケーブル１であって、一方のフラットケーブル１の突部５の先端部５１は、他方のフラットケーブル１の外周平坦部３１に編組線７ａを押し付けるようにするため、編組線７ａと被覆部材３との密着性は向上する。このため、積層ケーブル１１の温度のバラつきを抑えること、あるいは積層ケーブル１１の静電容量が向上、安定化するため、サージ電圧の発生を抑えることができる。

また、編組線７ａは突部５によって押し付けられることで、位置ずれがしにくくなるため、編組線７ａと被覆部材３との位置関係は保持される。それとともに、幅方向に位置ずれしようとする力が生じた場合に、積層ケーブル１１の突部５は、隣り合う突部５に接触するため、各フラットケーブル１の幅方向の位置ずれについても抑えられる。従って、積層ケーブル１１に用いられる結束部材の使用数を削減することや簡易的な結束部材を使用することが可能となる。よって、結束作業の効率を向上させることができる。あるいは、結束部材に必要な費用を低減することができる。

図６は、さらに積層ケーブル１１全体が編組線７ｂで覆われた積層ケーブル１２の幅方向における断面図である。筒状にした編組線７ｂ内に、積層ケーブル１１を挿通させることによって、積層ケーブル１２を構成する、互いに積層されているフラットケーブル１間には編組線７ａが配置され、外周面は編組線７ｂで覆われた構造となる。このように、積層ケーブル１２は、外周面が編組線７ｂで覆われるため、互いに積層されているフラットケーブル１間において生じた熱は、各被覆部材３の外周面から内側の編組線７ａに、さらに外側の編組線７ｂへと伝播して、編組線７ｂから空気中へと放熱される。編組線７ｂは、積層ケーブル１２の外周全体を覆っているため、空気中に放熱される放熱面積が大きくなり、積層ケーブル１１よりも放熱性を向上させることが可能となる。

また、外周面全体が編組線７ｂで覆われているため、幅方向におけるフラットケーブル１の位置ずれを、より抑えることが可能である。従って、積層ケーブル１１に用いられる結束部材の使用数を削減すること、簡易的な結束部材を使用することなどが可能となり、結束作業の効率を向上させることができる。あるいは、結束部材に必要な費用を低減することができる。また、外周を編組線７ｂが覆うことによって、編組線７ａと被覆部材３との密着性もより向上する。このため、積層ケーブル１２の温度のばらつきをより軽減すること、あるいは積層ケーブル１２の静電容量がより向上、安定化するため、サージ電圧の発生を抑えることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことが可能である。

例えば、上記実施形態においては、３相交流を想定して、フラットケーブル１は３本を積層させていたが、このような形態に限られるものではない。例えば２相交流である場合には、フラットケーブル１を２本用いて積層することで、積層ケーブルを実現することができる。積層ケーブルを構成する各ケーブルの数は、配索されるスペースの都合に問題なければ何本であっても構わない。

また、本願発明は、フラットケーブル１に設置される突部５の数、大きさ、形状、そして被覆部材３に形成される位置については、上記の実施形態以外の態様であっても良い。例えば、突部５は、導体２の長手方向に沿って複数形成された形態であっても構わず、突部５が延在する方向については限定されるものではない。また、突部５は導体２の長手方向に沿って一様な形状でなくても構わない。

また、上記実施形態においては、導体は、複数本の導線の撚り線で構成されていたが、このような形態に限られず、単線であっても構わない。

また、上記実施形態においては、扁平なフラットケーブル１の周囲に突部５が設けられていたが、本願発明に係るケーブルは、複数本の導体２を有するケーブルであれば、その形状は扁平である必要はない。

また、編組線７ａおよび７ｂの配置および被覆の方法については、上記実施形態に記載されたものには限られない。フラットケーブル１の外周に編組線を被覆したものを積層させる形態であっても構わない。また、各フラットケーブル１間に編組線が配置され、または積層ケーブルの外周が編組線で覆われる形態であるならばどのように編組線の配置、被覆が行われても構わない。

また、編組線７ａおよび７ｂは、シールド線を兼ねることもできる。シールド線を兼ねる場合には、編組線７ａおよび７ｂは、アース線に接続して使用される。

１ フラットケーブル
２ 導体
３ 被覆部材
５ 突部
７ａ，７ｂ 編組線
１０，１１，１２ 積層ケーブル
３１ 外周平坦部
５１ 先端部

Claims (7)

1. 所定の間隔を有して平行配置された複数本の導体の周囲を、絶縁体で構成される、当該複数本の導体よりも厚い被覆部材で覆ったケーブルであって、
   前記被覆部材の外周面には突部が形成されることを特徴とするケーブル。
2. 請求項１に記載のケーブルであって、
   前記外周面の上面および下面のそれぞれには複数の突部が形成されており、
   前記複数の突部は、互いに隙間が空くように一方向に沿って延在していることを特徴とするケーブル。
3. 請求項２に記載のケーブルを複数積層させた積層ケーブルであって、
   複数の前記ケーブルのそれぞれでは、前記複数の突部が、前記導体の長手方向に沿って延在しており、
   互いに積層されている２本の前記ケーブルでは、一方の前記ケーブルの隣り合う前記突部間に、他方の前記ケーブルの前記突部が配置されていることを特徴とする積層ケーブル。
4. 請求項３に記載の積層ケーブルであって、
   前記複数の突部のそれぞれの先端は丸くなっていることを特徴とする積層ケーブル。
5. 請求項３または請求項４に記載の積層ケーブルであって、
   複数の前記ケーブルのそれぞれでは、当該ケーブルの幅方向における前記突部の幅長が、隣り合う前記突部間の配置間隔よりも小さいことを特徴とする積層ケーブル。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の積層ケーブルであって、
   前記積層ケーブルを構成する複数の前記ケーブル間に編組線が配置されることを特徴とする積層ケーブル。
7. 請求項６に記載の積層ケーブルであって、
   前記積層ケーブルの外周を編組線が覆うことを特徴とする積層ケーブル。

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