JP7130591B2 - バスバー電線 - Google Patents

Description

本発明は、バスバー電線に関する。

従来、電線の軽量化を目的として導体にアルミニウムを用いたアルミニウム電線が提案されている。このようなアルミニウム電線については、車両等への配索の際に省スペース化を図る観点から導体が断面平角形状とされてバスバー電線とされることがある（特許文献１～３参照）。

特開２０１４－２３８９２７号公報 特開２０１６－７６３１６号公報 特開２０１８－１６０３１７号公報

しかし、特許文献１～３に記載のバスバー電線については、車両等に合わせた配索を行うために、平角導体の平面方向に曲げを行う必要があり、平面方向の曲げを行った場合には、断面平角形状の導体角部分に局所的な応力が集中し易く、導体角部分から割れが生じやすくなる。特に、バスバー電線を車両等に搭載する場合には、平面方向にＲ３０程度の曲げが加えられることとなり、このような曲げに対して割れが生じないバスバー電線が望まれる。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、平面方向のＲ３０の曲げに対して割れが生じることを防止することができるバスバー電線を提供することにある。

本発明は、不可避不純物を含む純アルミニウムで形成された平型導体を有するバスバー電線である。平型導体は、長手方向に対して直交する断面において導体角部における曲率半径が板厚の１／４以上とされ、導体角部における曲率半径が板厚の１／４以上とされた結果の一様伸びをεとした場合、板幅Ｗは、Ｗ（ｍｍ）≦６０ε／（１－ε）とされ、長手方向に対して直交する断面において導体角部に曲率がないと想定した場合における一様伸びをε’とした場合、板幅Ｗは、Ｗ（ｍｍ）＞６０ε’／（１－ε’）とされている。

本発明によれば、導体角部における曲率半径が板厚の１／４以上であることから、割れが生じ易い導体角部が取り除かれることとなり、導体角部から割れが生じる可能性を低減することとなる。特に、導体角部における曲率半径が板厚の１／４以上とされた結果の一様伸びをεとした場合、板幅Ｗは、Ｗ≦６０ε／（１－ε）とされていることから、曲率半径が３０ｍｍの曲げに対して割れが生じることを防止することができる。従って、平面方向のＲ３０の曲げに対して割れが生じることを防止することができるバスバー電線を提供することができる。

本発明の実施形態に係るバスバー電線を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るバスバー電線を示す断面図である。 平型導体の一様伸びと導体角部における曲率半径との相関を示すグラフである。 平型導体の板幅と一様伸びと限界曲げＲとの相関を示す表であり、（ａ）はＲ取りされておらず一様伸びが３８．２％である場合を示し、（ｂ）は曲率半径が０．５ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４０．８％である場合を示し、（ｃ）は曲率半径が０．８ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４１．２％である場合を示し、（ｄ）は曲率半径が１．０ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４１．３％である場合を示している。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係るバスバー電線を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係るバスバー電線を示す断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るバスバー電線１は、例えばワイヤーハーネスとして車両内に配索されるものであって、平型導体１０と、絶縁被覆２０とを備えている。

このようなバスバー電線１（平型導体１０）は、例えば車両内等に配索されて、所定の曲げＲを有した曲げ部２を備えるものとなっている。この曲げ部２のうち一部の曲げ部２ａは、平型導体１０の平面方向（面内）に曲げられたものとなっている。

平型導体１０は、不可避不純物を含む純アルミニウム（例えばＡ１０５０～Ａ１１００等のアルミニウム純度９９．００％以上のもの）によって構成されたものである。このような平型導体１０は、例えばＪＩＳＨ０００１で規定されるＯ材処理が施されており、Ｏ材処理が施されていない場合よりも一様伸びが向上したものとされている。

絶縁被覆２０は、平型導体１０の外周に被覆される絶縁体によって構成されている。この絶縁被覆２０は、例えばＰＰ（Polypropylene）、ＰＥ（Polyethylene）及びＰＶＣ（Poly Vinyl Chloride）等によって構成されている。

さらに、本実施形態において平型導体１０は、長手方向に直交する断面において、導体角部１０ａにおける曲率半径が板厚Ｔの１／４以上とされている。一例を挙げると平型導体１０の板厚Ｔが２ｍｍである場合、導体角部１０ａの曲率半径は０．５ｍｍ以上とされる。このように導体角部１０ａにおいて所定の曲率を設けると、局所的に応力が集中して割れが生じ易い部位が取り除かれることとなり、一様伸びを向上させることができる。

加えて、本実施形態に係る平型導体１０は、導体角部１０ａにおける曲率半径が板厚Ｔの１／４以上とされた結果の一様伸びをεとした場合、板幅Ｗは、Ｗ≦６０ε／（１－ε）とされている。これにより、曲げ部２ａにおける曲げが曲げ半径３０ｍｍとなったとしても、割れが生じないようになっている。

ここで、一例を挙げると、一様伸びが３８．２％以上となる純アルミニウムを使用した平型導体１０において導体角部１０ａの曲率半径を板厚Ｔの１／４以上としない場合（曲率を設けない場合）には、曲げ半径３０ｍｍで割れが生じない板幅Ｗの限界値は、Ｗ≦６０ε／（１－ε）・・・（式１）に基づき３７．０９ｍｍとなる。しかし、本実施形態に係る平型導体１０は、導体角部１０ａの曲率半径を板厚Ｔの１／４以上としていることから一様伸びが向上し、例えば曲率半径が板厚Ｔの１／４であっても一様伸びεが４０．８％まで向上することから、板幅Ｗを４１．３ｍｍとしても、曲げ半径３０ｍｍで割れが生じないこととなる。

特に、本実施形態に係る平型導体１０は、導体角部１０ａに曲率がないと想定した場合における一様伸びをε’とした場合、板幅Ｗは、Ｗ＞６０ε’／（１－ε’）・・・（式２）とされていることが好ましい。すなわち、一様伸びε’が３８．２％以上となる純アルミニウムを使用した平型導体１０については、板幅Ｗは、３７．０９ｍｍを超えることが好ましい。これにより、導体角部１０ａの曲率半径を板厚Ｔの１／４以上としたことにより曲げ半径３０ｍｍであっても割れなくなった板幅Ｗで平型導体１０を実現できるからである。

次に本発明の実施例と比較例とを説明する。図３は、平型導体の一様伸びと導体角部における曲率半径との相関を示すグラフである。

まず、実施例１～３及び比較例１に係る平型導体については、一様伸びが３８．２％である純アルミニウムにより形成され、実施例１～３については所定の方法によって導体角部のＲ取りが行われている。なお、平型導体の板幅は２０ｍｍである。

まず、図３に示すように、導体角部に曲率を有しない比較例１については、一様伸びが３８．２％であった。これに対して、導体角部における曲率半径を板厚の１／４とした実施例１については一様伸びが４０．８％に向上した。同様に曲率半径を板厚の２／５とした実施例２については一様伸びが４１．２％に向上した。さらに、曲率半径を板厚の１／２とした実施例３については一様伸びが４１．３％に向上した。

このように、導体角部に曲率を設けることで一様伸びが向上することがわかった。これは、割れが生じ易い部位が取り除かれるからであると推察できる。

さらに、導体角部における曲率半径について板厚の２／５以上の範囲では、一様伸びの上昇に差異が少ないことがわかった。すなわち、導体角部における曲率半径を板厚の２／５以上とすれば、一様伸びの上昇は略最大化できることもわかった。

図４は、平型導体の板幅と一様伸びと限界曲げＲとの相関を示す表であり、（ａ）はＲ取りされておらず一様伸びが３８．２％である場合を示し、（ｂ）は曲率半径が０．５ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４０．８％である場合を示している。さらに、（ｃ）は曲率半径が０．８ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４１．２％である場合を示し、（ｄ）は曲率半径が１．０ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４１．３％である場合を示している。なお、図４に示す平型導体は板厚が２．０ｍｍで統一されている。

まず、図４（ａ）に示すように、比較例２に示す平型導体は板幅が３５．０ｍｍとなっている。この板幅の平型導体を平面方向に曲げた場合、限界曲げＲ（割れが生じない曲率半径の最小値）は２８．３ｍｍである。よって、比較例２に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じない。

比較例３に示す平型導体は板幅が３７．５ｍｍとなっている。この板幅の平型導体の限界曲げＲは３０．３ｍｍである。よって、比較例３に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じることとなる。同様に、比較例４に示す平型導体は板幅が４０．０ｍｍとなっており、限界曲げＲが３２．４ｍｍである。比較例５に示す平型導体は板幅が４２．５ｍｍとなっており、限界曲げＲが３４．４ｍｍである。よって、比較例４，５に係る平型導体についてもＲ３０の曲げによって割れが生じることとなる。

このような一様伸びが３８．２％である平型導体について、限界曲げＲが３０ｍｍとなる板幅は３７．０９ｍｍである。

図４（ｂ）に示す例では曲率半径が０．５ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４０．８％まで上昇している。実施例２に示す平型導体は板幅が３５．０ｍｍとなっている。この板幅の平型導体を平面方向に曲げた場合、限界曲げＲは２５．４ｍｍである。よって、実施例２に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じない（実施例２の板幅は式（１）で示す条件を満たしており、Ｒ３０の曲げによって割れが生じない）。

実施例３に示す平型導体は板幅が３７．５ｍｍとなっており、限界曲げＲは２７．２ｍｍである。また、実施例４に示す平型導体は板幅が４０．０ｍｍとなっており、限界曲げＲは２９．０ｍｍである。よって、実施例３，４に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じない（実施例３，４の板幅は式（１）で示す条件（更には式（２）で示す条件も）を満たしており、Ｒ３０の曲げによって割れが生じない）。

一方、比較例６に示す平型導体は板幅が４２．５ｍｍとなっており、限界曲げＲが３０．８ｍｍとなってしまう。よって、比較例６に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じることとなる（比較例６の板幅は式（１）で示す条件を満たさず、Ｒ３０の曲げによって割れが生じる）。

このような一様伸びが４０．８％である平型導体について、限界曲げＲが３０ｍｍとなる板幅は４１．３ｍｍである。

図４（ｃ）に示す例では曲率半径が０．８ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４１．２％まで上昇している。実施例５に示す平型導体は板幅が３５．０ｍｍとなっている。この板幅の平型導体を平面方向に曲げた場合、限界曲げＲは２４．９ｍｍである。よって、実施例５に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じない（実施例５の板幅は式（１）で示す条件を満たしており、Ｒ３０の曲げによって割れが生じない）。

実施例６に示す平型導体は板幅が３７．５ｍｍとなっており、限界曲げＲは２６．７ｍｍである。また、実施例７に示す平型導体は板幅が４０．０ｍｍとなっており、限界曲げＲは２８．５ｍｍである。よって、実施例６，７に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じない（実施例６，７の板幅は式（１）で示す条件（更には式（２）で示す条件も）を満たしており、Ｒ３０の曲げによって割れが生じない）。

比較例７に示す平型導体は板幅が４２．５ｍｍとなっており、限界曲げＲが３０．３ｍｍとなってしまう。よって、比較例７に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じることとなる（比較例７の板幅は式（１）で示す条件を満たさず、Ｒ３０の曲げによって割れが生じる）。

このような一様伸びが４１．２％である平型導体について、限界曲げＲが３０ｍｍとなる板幅は４２．１ｍｍである。

図４（ｄ）に示す例では曲率半径が１．０ｍｍとなるＲ取りがされて一様伸びが４１．３％まで上昇している。実施例８に示す平型導体は板幅が３５．０ｍｍとなっている。この板幅の平型導体を平面方向に曲げた場合、限界曲げＲは２４．９ｍｍである。よって、実施例８に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じない（実施例８の板幅は式（１）で示す条件を満たしており、Ｒ３０の曲げによって割れが生じない）。

実施例９に示す平型導体は板幅が３７．５ｍｍとなっており、限界曲げＲは２６．７ｍｍである。また、実施例１０に示す平型導体は板幅が４０．０ｍｍとなっており、限界曲げＲは２８．５ｍｍである。よって、実施例９，１０に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じない（実施例９，１０の板幅は式（１）で示す条件（更には式（２）で示す条件も）を満たしており、Ｒ３０の曲げによって割れが生じない）。

比較例８に示す平型導体は板幅が４２．５ｍｍとなっており、限界曲げＲが３０．２ｍｍとなってしまう。よって、比較例８に係る平型導体はＲ３０の曲げによって割れが生じることとなる（比較例８の板幅は式（１）で示す条件を満たさず、Ｒ３０の曲げによって割れが生じる）。

このような一様伸びが４１．３％である平型導体について、限界曲げＲが３０ｍｍとなる板幅は４２．２ｍｍである。

以上より、３８．２％以上の一様伸びを有する純アルミニウムで形成された平型導体において導体角部における曲率半径が板厚の１／４以上とすれば、式（１）に基づき板幅を４１．３ｍｍとしてもＲ３０の曲げによって割れが生じないことがわかった。

なお、図示を省略するが、板幅を固定とし板厚を変化させたとしても、限界曲げＲについては変化しないこともわかった。このため、板厚については任意の値でよいこともわかった。

このようにして、本実施形態に係るバスバー電線１によれば、導体角部１０ａにおける曲率半径が板厚Ｔの１／４以上であることから、割れが生じ易い導体角部１０ａが取り除かれることとなり、導体角部１０ａから割れが生じる可能性を低減することとなる。特に、導体角部１０ａにおける曲率半径が板厚Ｔの１／４以上とされた結果の一様伸びをεとした場合、板幅Ｗは、Ｗ≦６０ε／（１－ε）とされていることから、曲率半径が３０ｍｍの曲げに対して割れが生じることを防止することができる。従って、平面方向のＲ３０の曲げに対して割れが生じることを防止することができるバスバー電線１を提供することができる。

また、平型導体１０は、導体角部１０ａに曲率がないと想定した場合における一様伸びをε’とした場合、板幅Ｗは、Ｗ＞６０ε’／（１－ε’）とされているため、導体角部１０ａに曲率がない平型導体では不可能である平面方向のＲ３０の曲げに対して割れが生じない板幅Ｗを実現することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能であれば公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、本実施形態に係るバスバー電線１については電気自動車やハイブリッド自動車等の高電圧を用いる車両の電源線として使用することを想定しているが、これに限らず、他の種類の車両に用いられてもよいし、他の機器等に用いられてもよい。さらには、電源線に限らず、信号線等の他の用途に用いられてもよい。

さらに、上記実施形態では一様伸びが３８．２％の純アルミニウムにより平型導体１０を構成する例を説明したが、これに限らず、平型導体１０を構成する純アルミニウムの一様伸びは３８．２％に限られるものではない。

１ ：バスバー電線
２ａ ：曲げ部
１０ ：平型導体
１０ａ ：導体角部
２０ ：絶縁被覆
Ｔ ：板厚
Ｗ ：板幅

Claims (3)

1. 不可避不純物を含む純アルミニウムで形成された平型導体を有するバスバー電線であって、
   前記平型導体は、
   長手方向に対して直交する断面において導体角部における曲率半径が板厚の１／４以上とされ、
   前記導体角部における曲率半径が板厚の１／４以上とされた結果の一様伸びをεとした場合、板幅Ｗは、Ｗ（ｍｍ）≦６０ε／（１－ε）とされ、
   長手方向に対して直交する断面において導体角部に曲率がないと想定した場合における一様伸びをε’とした場合、板幅Ｗは、Ｗ（ｍｍ）＞６０ε’／（１－ε’）とされている
   ことを特徴とするバスバー電線。
2. 前記平型導体は、長手方向に対して直交する断面において導体角部における曲率半径が板厚の２／５以上とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載のバスバー電線。
3. 前記平型導体は、板厚が２．０ｍｍとされている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のバスバー電線。

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