本發(fā)明涉及輸電電纜。

背景技術(shù)：

輸電電纜在例如鐵路車輛中作為高電壓的電力從架空線經(jīng)由導(dǎo)電弓而引入車輛內(nèi)、或?qū)④囕v間連接來向其它車輛供給電力的超高壓電纜來使用。

為了在輸電時不向外部泄漏從導(dǎo)體產(chǎn)生的電場、磁場，在輸電電纜設(shè)有對它們進行遮蔽的屏蔽層。對于屏蔽層，尋求不損害導(dǎo)電性和輸電電纜的柔性的高彎曲性。因此，例如，對鍍錫軟銅線等軟的金屬線進行編織或纏繞來形成屏蔽層(例如，參照專利文獻1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-39327號公報

發(fā)明所要解決的課題

但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，由軟的金屬線構(gòu)成的屏蔽層雖然彎曲性高，但是對于扭曲的耐久性不充分，因此，在輸電電纜受到反復(fù)扭曲時，存在屏蔽層的金屬線變形(扭結(jié))而最終會斷線的問題。特別是在輸電電纜連接車輛之間而配線的情況下，伴隨著鐵路車輛的行駛，易于反復(fù)承受大的扭曲，因此金屬線易于斷線。當(dāng)金屬線扭結(jié)、斷線時，屏蔽層的屏蔽特性受損，不能充分遮蔽電場、磁場。

本發(fā)明鑒于上述課題而形成，其目的在于提供一種輸電電纜，其柔性及耐久性優(yōu)異、且即使反復(fù)承受扭曲，也能夠維持屏蔽特性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

用于解決課題的方案

根據(jù)本發(fā)明的一方案，提供一種輸電電纜，其具備：

導(dǎo)體；

配置于上述導(dǎo)體的外周的絕緣層；

配置于上述絕緣層的外周的、編織或纏繞金屬線而形成的屏蔽層；以及

配置于上述屏蔽層的外周的護套，

上述金屬線在高強度加強線的周圍配置多根銅線后捻合而構(gòu)成。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠得到一種輸電電纜，其柔性及耐久性優(yōu)異、且即使反復(fù)承受扭曲，也能夠維持屏蔽特性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一實施方式的輸電電纜的與長度方向垂直的剖視圖。

圖2是構(gòu)成屏蔽層的金屬線的與長度方向垂直的剖視圖。

圖3是用于對輸電電纜的向鐵路車輛的配線進行說明的圖。

圖4是本發(fā)明的其它實施方式的輸電電纜的與長度方向垂直的剖視圖。

符號說明

1-輸電電纜，2-導(dǎo)體，3-內(nèi)部半導(dǎo)電層，4-絕緣層，5-外部半導(dǎo)電層，6-屏蔽層，7-護套，10-半導(dǎo)電性帶體層，60-金屬線，61-高強度加強線(鋼線)，62-銅線。

具體實施方式

本發(fā)明人為了提高屏蔽層的、對輸電電纜的扭曲的耐久性(以下，簡稱為耐久性)而進行了研究，并發(fā)現(xiàn)了作為形成屏蔽層的金屬線，可以使用以高強度加強線為中心，在其周圍配置銅線后捻合而形成的捻合線。高強度加強線例如為類似于鋼線的、強度比銅線高的裸線，其雖然比銅線硬、且彎曲性差，但是強度高、耐久性優(yōu)異。根據(jù)含有這種高強度加強線及銅線的捻合線，在通過編織或纏繞而形成了屏蔽層時，能夠抑制因扭結(jié)而一起的斷線，提高耐久性。本發(fā)明基于上述發(fā)現(xiàn)而完成。

<本發(fā)明的一實施方式>

以下，以用于鐵路車輛等的超高壓電纜為例來對本發(fā)明的一實施方式的輸電電纜進行說明。圖1是本發(fā)明的一實施方式的輸電電纜的與長度方向垂直的剖視圖。圖2是構(gòu)成屏蔽層的金屬線的與長度方向垂直的剖視圖。此外，在本說明書中，使用“～”表達的數(shù)值范圍是指將“～”前后記載的數(shù)值作為下限值及上限值包括的范圍。

(輸電電纜的結(jié)構(gòu))

如圖1所示，本實施方式的輸電電纜1在導(dǎo)體2的外周上具備內(nèi)部半導(dǎo)電層3、絕緣層4、外部半導(dǎo)電層5、屏蔽層6以及護套7，并以該順序構(gòu)成。

導(dǎo)體2例如能夠使用由低氧銅、無氧銅等構(gòu)成的銅線、銅合金線、由銀等構(gòu)成的其它金屬線等、或?qū)⑺鼈兡砗隙傻哪砗暇€。導(dǎo)體2的截面積能夠根據(jù)輸電的電壓而適當(dāng)變更，例如，在對7000V以上的高電壓進行輸電的情況下，優(yōu)選為50mm²～650mm²。

內(nèi)部半導(dǎo)電層3以包覆導(dǎo)體2的外周的方式設(shè)置，且緩解電場的集中。內(nèi)部半導(dǎo)電層3由向橡膠成分中配合碳等導(dǎo)電性粉末而使至具有導(dǎo)電性的橡膠組合物形成。作為橡膠成分，例如，能夠使用乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)樹脂、丁基橡膠等。

絕緣層4以包覆內(nèi)部半導(dǎo)電層3的外周的方式設(shè)置。絕緣層4通過對例如乙丙橡膠、氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯、硅橡膠、氟類材料等材料進行擠壓成形而形成。絕緣層4的厚度能夠根據(jù)對輸電電纜1要求的絕緣特性而適當(dāng)變更。

外部半導(dǎo)電層5以包覆絕緣層4的外周的方式設(shè)置，其與內(nèi)部半導(dǎo)電層3同樣地緩解電場的集中。外部半導(dǎo)電層5通過對與內(nèi)部半導(dǎo)電層3相同的橡膠組合物進行擠壓成形而形成。

屏蔽層6設(shè)于外部半導(dǎo)電層5的外周，且編織或纏繞金屬線60而形成。例如，能夠通過在外部半導(dǎo)電層5的外周沿著電纜長邊方向呈螺旋狀卷繞金屬線60而呈纏繞狀形成屏蔽層6。另外，例如能夠通過編織多根金屬線60而呈編織狀形成屏蔽層6。

如上所述，在本實施方式中，屏蔽層6得到彎曲性的同時，得到即使在反復(fù)承受扭曲的情況下也不損壞的高耐久性，從此觀點出發(fā)，在高強度加強線61的周圍配置多根銅線62后捻合來構(gòu)成形成屏蔽層6的金屬線60。即，用捻合高強度加強線61和銅線62而成的捻合線來構(gòu)成屏蔽層6。

具體而言，如圖2所示，形成屏蔽層6的金屬線60是將一根高強度加強線61和配置于其周圍的六根銅線62捻合而成。高強度加強線61在金屬線60中構(gòu)成芯材，提高金屬線60的耐久性。另一方面，銅線62具有導(dǎo)電性，有助于屏蔽層6的屏蔽特性。另外，銅線62比高強度加強線61軟，因此有助于屏蔽層6的彎曲性。通過利用這種金屬線60形成屏蔽層6，能夠抑制因扭結(jié)而引起的斷線，提高耐久性。

作為金屬線60的外徑，優(yōu)選為0.4mm～1.0mm。通過設(shè)置為0.4mm以上，能夠提高金屬線60的強度，抑制屏蔽層6的因扭結(jié)而引起的斷線。另一方面，通過設(shè)置為1.0mm以下屏蔽層6能夠得到耐久性的同時，得到適度的彎曲性，輸電電纜1能夠得到期望高的柔性。

構(gòu)成金屬線60的高強度加強線61及銅線62分別能夠使用公知的材料。高強度加強線61只要強度比銅線62高，就不特別限定，例如，能夠使用高碳鋼線、不銹鋼線、鋼琴線、鐵線等。其外徑不特別限定，優(yōu)選為0.05mm～0.4mm。銅線62能夠使用外徑為0.05mm～0.6mm的軟銅線等。這些各線的外徑可以適當(dāng)變更，以使捻合而成的金屬線60的外徑形成為例如0.4mm～1.0mm。通過使用這種高強度加強線61及銅線62，能夠?qū)⑵帘螌?的彎曲性及耐久性并存。此外，也可以對高強度加強線61、銅線62進行電鍍。

另外，在圖2中，作為金屬線60，示出了捻合一根高強度加強線61和六根銅線62，但本發(fā)明不限于此。在本實施方式中，從屏蔽層6并存由高強度加強線61帶來的耐久性和由銅線62帶來的導(dǎo)電性及彎曲性的觀點出發(fā)，優(yōu)選以高強度加強線61占金屬線60的截面的面積比例為5％～60％的方式來捻合高強度加強線61及銅線62而構(gòu)成金屬線60。面積比例能夠例如通過對高強度加強線61及銅線62的捻合的根數(shù)、各線的外徑進行適當(dāng)變更來調(diào)整。例如，相對于一根高強度加強線61，可以將銅線62的根數(shù)適當(dāng)變更為六根、十二根、十八根等。

護套7以包覆屏蔽層6的周圍的方式設(shè)置。護套7通過例如對橡膠組合物進行擠出成形且使其交聯(lián)而形成。作為橡膠組合物，例如能夠列舉向天然橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯、表氯醇橡膠、丙烯酸橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠、無鹵聚烯烴彈性體等橡膠成分中配合交聯(lián)劑等各種添加劑而成的組合物。此外，護套7也可以在在屏蔽層6的周圍卷繞按壓帶后形成。

(輸電電纜的制造方法)

接下來，對輸電電纜1的制造方法進行說明。

首先，在導(dǎo)體2的周圍對內(nèi)部半導(dǎo)電層3、絕緣層4以及外部半導(dǎo)電層5以此順序進行擠壓成形。然后，將預(yù)先捻合高強度加強線61和多根銅線62而形成的金屬線60配置于外部半導(dǎo)電層5的外周，形成屏蔽層6。具體而言，將金屬線60在外部半導(dǎo)電層5的外周沿著線纜長邊方向呈螺旋狀地卷繞，從而形成纏繞狀的屏蔽層6?；蛘呔幙椂喔饘倬€60，從而形成編織狀的屏蔽層6。之后，在根據(jù)需要而在屏蔽層6的外周卷繞按壓帶后，擠壓成形護套7。然后，用鉛管覆蓋護套7的外周，通過以高溫度進行加熱，使護套7交聯(lián)，得到本實施方式的輸電電纜1。

(輸電電纜的配線)

接下來，使用圖3對將上述的輸電電纜1配置于鐵路車輛的情況進行說明。圖3是用于說明輸電電纜向鐵路車輛的配線的圖。

如圖3所示，在鐵路車輛100中，導(dǎo)電弓101設(shè)于車廂上，收納真空斷路器等的高電壓設(shè)備箱102設(shè)于地板下。上述的輸電電纜1作為超高壓電纜而用于將它們電連接。另外，輸電電纜1用于將來自導(dǎo)電弓101的電力供給至其它車輛100。這樣配線的輸電電纜1在鐵路車輛100行駛時，因為追隨鐵路車輛100的活動而反復(fù)承受扭曲。例如，在鐵路車輛減速時、進入彎道時等，輸電電纜1追隨鐵路車輛的活動而扭曲。本實施方式的輸電電纜1的耐久性優(yōu)異，即使反復(fù)承受扭曲，屏蔽層6也難以損壞，因此，能夠長期維持期望的屏蔽特性。

(本實施方式的效果)

根據(jù)本實施方式，具有以下所示的一個或多個效果。

在本實施方式中，作為形成輸電電纜1的屏蔽層6的金屬線60，使用以高強度加強線61為中心，在其周圍配置多根銅線62后捻合而成的捻合線。高強度加強線61雖然比通向62強度高、難以彎曲，但是通過用作捻合線的芯線，能夠不有損屏蔽層6的彎曲性而將維持得高，并且提高耐久性。另外，通過對捻合線的一部分使用銅線62，能夠?qū)澢跃S持得高，并且得到對屏蔽層6要求的導(dǎo)電性。即，根據(jù)捻合高強度加強線61及銅線62而成的金屬線60，能夠形成導(dǎo)電性優(yōu)異、而且彎曲性及耐久性優(yōu)異的屏蔽層6。因此，本實施方式的輸電電纜1具有期望的屏蔽特性及柔性，而且即使反復(fù)承受扭曲，屏蔽層6也難以損壞，能夠長期維持屏蔽特性。

例如，作為高強度加強線61，具有一根外徑0.26mm的不銹鋼線(TP)，作為銅線62，具有六根外徑0.26mm的鍍錫軟銅線(TA)，將對它們進行捻合而成的外徑0.8mm的金屬線60(鋼線的面積比率為15％)進行纏繞而形成屏蔽層6，具備該屏蔽層6的輸電電纜1具有通過了以JRIS J1000的5.4.3為基準的扭曲耐久性試驗的高的耐久性。

具體而言，確認了在將從輸電電纜1切下的長度1mm的樣品以扭曲角度±90°扭轉(zhuǎn)時，即使扭曲次數(shù)超過500次，屏蔽層6也不損壞，能夠維持屏蔽特性。

相對于此，確認了以下情況，即、將構(gòu)成屏蔽層6的金屬線60變更成外徑0.6mm的鍍錫軟銅線，在進行扭曲耐久性試驗時，在扭曲次數(shù)超過500次時，在屏蔽層6產(chǎn)生斷線，不能維持屏蔽特性。

另外，含有高強度加強線61的金屬線60不僅對扭曲具有耐性，對彎曲也就有耐性。因此，即使在輸電電纜1承受反復(fù)彎曲的情況下，屏蔽層6也難以損壞，能夠長期維持屏蔽特性。

形成屏蔽層6的金屬線60的外徑優(yōu)選為0.4mm～1.0mm。通過將金屬線60的外徑設(shè)置為0.4mm以上，能夠提高金屬線60的強度，抑制屏蔽層6的因扭結(jié)而引起的斷線等的損壞。另一方面，通過將金屬線60的外徑設(shè)置為1.0mm以下，屏蔽層6能夠得到期望高的強度，還能得到適度的彎曲性。而且，通過將外徑設(shè)置為1.0mm以下，能夠維持金屬線60的柔軟性，因此即使以高密度纏繞、編織金屬線60來形成屏蔽層6，也能夠?qū)⑵帘螌?的彎曲性維持得高。也就是，能夠不損害屏蔽層6的彎曲性，且使屏蔽層6的金屬線60的密度高。由此，能夠抑制絕緣層4等由于使護套7交聯(lián)時的加熱而變形。

具體進行說明，在輸電電纜1中，為了抑制護套7的變形，在以高溫度使護套7交聯(lián)的情況下，雖然絕緣層4、外部半導(dǎo)電層5等由于交聯(lián)時的溫度要膨脹，但是通過屏蔽層6的金屬線60，膨脹被壓制，進而有時金屬線60侵入絕緣層4等。侵入的結(jié)果，在絕緣層4等作為金屬線60的痕跡而形成下凹(變形)。當(dāng)產(chǎn)生這種變形時，由于電場的畸變，電場易于集中到一部分，因此絕緣層4等變差，易于破壞絕緣。對于該點，在本實施方式中，將金屬線60的外徑設(shè)置為1.0mm以下，提高屏蔽層6的金屬線60的密度，從而能夠縮小屏蔽層6中的間隙，抑制交聯(lián)時的絕緣層4等的侵入。

形成屏蔽層6的金屬線60優(yōu)選以高強度加強線61占金屬線60的截面的面積比率為5％～60％以下的方式捻合高強度加強線61及銅線62而構(gòu)成。通過以這種面積比例含有高強度加強線61，屏蔽層6能夠以高水平并存由高強度加強線61帶來的耐久性和由銅線62帶來的導(dǎo)電性及彎曲性。

另外，屏蔽層6構(gòu)成為金屬線60捻合多個銅線62而表面積變大，因此根據(jù)趨膚效應(yīng)，電流易于流動，屏蔽特性優(yōu)異。

<本發(fā)明的其它實施方式>

在上述的實施方式中，對在外部半導(dǎo)電層5的周圍直接設(shè)置屏蔽層6的情況進行了說明，但本發(fā)明不限定于此。在本發(fā)明中，從抑制因使護套7交聯(lián)時的加熱而引起的絕緣層4的變形的觀點出發(fā)，如圖4，可以在外部半導(dǎo)電層5與屏蔽層6之間設(shè)置半導(dǎo)電性帶體層10。半導(dǎo)電性帶體層10通過在外部半導(dǎo)電層5的周圍將半導(dǎo)電性帶體沿著電纜長邊方向呈螺旋狀卷繞而形成。優(yōu)選以半導(dǎo)電性帶體的寬度的1/4～1/2重疊的方式疊繞而形成。

半導(dǎo)電性帶體例如使底布或非棉布浸漬使碳等導(dǎo)電性粉末分散至乙丙橡膠、丁基橡膠等橡膠中而成的組合物后形成，上述底布或非棉布編織由尼龍或者人造纖維、PET等構(gòu)成的經(jīng)絲和緯絲而成。作為導(dǎo)電性帶體，例如能夠使用厚度為0.1mm～0.4mm、寬度為30mm～70mm的帶體。

另外，在上述的實施方式中，以用于鐵路車輛等的超高壓電纜為例進行了說明，但本發(fā)明不限定于此。本發(fā)明的輸電電纜1例如能夠應(yīng)用于工業(yè)用機器人的工作部等、頻繁承受彎曲作用的部位。該情況下，例如，可以不設(shè)置內(nèi)部半導(dǎo)電層3及外部半導(dǎo)電層5，而在絕緣層4的外周上直接設(shè)置屏蔽層6。

<本發(fā)明的優(yōu)選方案>

以下，說明本發(fā)明的優(yōu)選方案。

[1]根據(jù)本發(fā)明的一方案，提供一種輸電電纜，其具備：

導(dǎo)體；

配置于上述導(dǎo)體的外周的絕緣層；

配置于上述絕緣層的外周的、編織或纏繞金屬線而形成的屏蔽層；以及

配置于上述屏蔽層的外周的護套，

上述金屬線在高強度加強線的周圍配置多根銅線后捻合而構(gòu)成。

[2]在[1]的輸電電纜中，優(yōu)選，

上述金屬線以上述高強度加強線占上述金屬線的截面的面積比率為5％以上且60％以下的方式捻合上述高強度加強線和上述銅線而構(gòu)成。

[3]在[1]或[2]的輸電電纜中，優(yōu)選，

上述金屬線的外徑為0.4mm以上且1.0mm以下。

[4]在[1]～[3]中任一個輸電電纜中，優(yōu)選，

構(gòu)成上述金屬線的上述高強度加強線的外徑為0.05mm以上且0.4mm以下。

[5]在[1]～[4]中任一個輸電電纜中，優(yōu)選，

構(gòu)成上述金屬線的上述銅線的外徑為0.05mm以上且0.6mm以下。

[6]根據(jù)本發(fā)明的其它方案，提供一種鐵路車輛用高電壓輸電電纜，其將鐵路車輛間連接且供給電力，該鐵路車輛用高電壓輸電電纜具備：

導(dǎo)體；

配置于上述導(dǎo)體的外周的內(nèi)部半導(dǎo)電層；

配置于上述內(nèi)部半導(dǎo)電層的外周的絕緣層；

配置于上述絕緣層的外周的外部半導(dǎo)電層；

配置于上述外部半導(dǎo)電層的外周的、編織或纏繞金屬線而形成的屏蔽層；以及

配置于上述屏蔽層的外周的護套，

上述金屬線在高強度加強線的周圍配置多根銅線后捻合而構(gòu)成。

[7]在[6]的鐵路車輛用高電壓輸電電纜中，優(yōu)選，

在上述絕緣層與上述屏蔽層之間具備卷繞半導(dǎo)電性帶體而形成的半導(dǎo)電性帶體層。

[8]在[7]的鐵路車輛用高電壓輸電電纜中，優(yōu)選，

在上述絕緣層的外周將上述半導(dǎo)電性帶體沿電纜長邊方向呈螺旋狀疊繞而構(gòu)成上述半導(dǎo)電性帶體層。