CN101166651B - 分布式导线 - Google Patents

Abstract

分布式导线通过将绝缘电线(10)插入到管(20)中来电磁屏蔽并且保护绝缘电线(10)。在绝缘电线(10)中产生的热量被吸收到具有低热反射率的低热反射层(21)中，并被传送到管(20)，然后从管(20)的外圆周壁耗散到大气中。

Description

分布式导线

技术领域

本发明涉及包括管和插入在管中的绝缘电线的分布式导线。

背景技术

在电车或混合动力车等中，要屏蔽用于将来自逆变器的电功率分配到用于运行车辆的电机的分布式导线。实际上已经实现了屏蔽的分布式导线，其具有通过将多个未屏蔽导线封装在屏蔽部件或编织导线中来一同屏蔽多个未屏蔽导线的结构，其中编织导线通过将细金属线编织为网管形状来形成的。然而，配置为利用编织导线屏蔽的这种分布式导线是有问题的，因为为了保护编织导线和绝缘线，有必要将整个分布式导线封装在由树脂制成的保护器中，由于保护器的使用而导致了部件和组装步骤的数量的增加。

因此，本发明的申请人提出了将未屏蔽导线插入到金属管中的结构，如专利文献1中描述的。根据该结构，管在对于导线的屏蔽功能和对于导线的保护功能上是有效的。因此，该结构具有超出使用编织导线和保护器的屏蔽分布式导线的结构的优点在于它需要更少的部件。

[专利文献1]日本专利申请公开说明书No.2004-171952

发明内容

本发明要解决的问题

然而，具有管和插入管中的绝缘电线的分布式导线不能避免绝缘电线和管之间的气隙的干预。因此，当电流流过电线时，产生的热量被具有低热导率的空气隔离并难以传送到管。此外，因为管不具有用于将内部与外部连通的气道，编织电线在网孔之间具有空气通道，所以在导线中产生的热量将趋于被存储在管内并且热耗散趋于较少。

当预定的电流通过导线时，导线的较大截面区域允许产生较少的热量。另一方面，导线的较高热耗散允许由于所产生热量导致的导线温度升高值较小。因此，在提供导线的温度升高值上限的环境中，具有较低热耗散效率的这种屏蔽分布式导线中的导线截面面积(如前解释)应该较大，从而使得产生的热量较小。

然而，导线截面面积的扩大意味着屏蔽分布式导线的直径和重量的扩大。从而有必要采用一些对策。

根据上述情况获得了本发明，本发明的目标是使用管来改进屏蔽分布式导线的热耗散。

用于解决问题的方法

在本发明中，通过将用于向电机供电从而运行车辆等的绝缘电线容纳到金属管中来形成分布式导线。管的内圆周壁设有具有比管的材料更低的热反射率的低热反射层，从而增加了管的热吸收，从而使得在绝缘导线中产生的热量被有效地耗散到管外。

此外优选的，管的外圆周壁设有具有比管的材料更高的热耗散率的热耗散层。

在这些发明中，更优选利用黑色的多个涂色层/一个涂色层来构成反射层和/或热耗散层。

发明效果

根据本发明，从绝缘导线辐射的热量被吸收到具有低热反射率的低热反射层中，并有效地传送到管并且从管耗散到外部，从而能够抑制温度的升高。此外，在管的外圆周壁设有热耗散层的分布式导线结构中，改善了从管的外圆周壁的热耗散性能，这能够进一步抑制温度飞升高，因此能够使用较小截面面积的电线。

附图说明

图1是根据第一实施方式的屏蔽分布式导线的截面图；

图2是示出传统屏蔽分布式导线和根据第一实施方式的分布式导线的热耗散性能的曲线图；

图3是根据第二实施方式的屏蔽分布式导线的截面图；

图4是示出根据第二实施方式的屏蔽分布式导线和根据第一实施方式的屏蔽分布式导线的热耗散性能的曲线图；

图5是根据第三实施方式的屏蔽分布式导线的截面图；以及

图6是传统屏蔽分布式导线的截面图。

数字的说明

Wa，Wb，Wc...屏蔽分布式导线

10 绝缘电线

20 管

21 低热反射层

22 热耗散层

具体实施方式

第一实施方式

在下文中，参考图1和图2将描述根据本发明的第一实施方式。根据本实施方式的屏蔽分布式导线Wa作为位于逆变器和驱动电机之间的电机电路等来用在例如电动车辆中，其中的逆变器和驱动电机组成了驱动功率单元。通过将三个未屏蔽绝缘电线10插入到管20中来形成屏蔽分布式导线Wa，该管20执行对于导线的集体屏蔽功能和保护功能。

每个绝缘电线10具有这样的结构：由金属(例如铝合金或铜合金等等)制成的导线11具有由树脂制成的绝缘涂层12所涂覆的外周，同时每个导线11包括通过以螺旋方式绞合多条细电线(未示出)而制成的绞合线或单芯线。在每个绝缘电线10的截面形状中，每条导线11和每个绝缘涂层12具有圆形形状。

管20由金属制成(由铝合金制成)，并且具有比空气更高的热导率。管20具有与绝缘电线10相似的圆形截面形状。当管20处于平直状态时，将三个绝缘电线10插入到管20中。管20中的三个绝缘电线10被布置为能够在管20中进行在径向上的相对移动，并基本上以如此方式保持位置关系，使得连接绝缘电线10的中心点的线基本上形成三角形。也就是说，在每个绝缘电线10之间以及在绝缘电线10和管20之间具有间隙，并且该间隙使得能够容易地将绝缘电线10插入到管20中。在插入绝缘电线10之后，将管20连同绝缘导线10一起弯曲。

根据本发明，管20的内圆周壁设有低热反射层21，其作为用于改善来自所述组绝缘电线10热量的热耗散效率的装置。低热反射层21由通过以均匀厚度在管20的全部内圆周壁上施加黑色或类似黑色(例如黑灰)涂料来形成的涂色层构成，并且具有比管20的材料更低的热反射率(即更高的热吸收性能)。此外，在管20的全部内圆周壁上，低热反射层21是单色的。

在根据本实施方式的屏蔽分布式导线Wa中，绝缘电线10中产生并且从绝缘涂层12的外周辐射的热被吸收到低热反射层21中，并从低热反射层21的外周传递到管20的内圆周壁，然后从管20的外圆周壁耗散到空气中。由于低热反射层21的内周上被涂成黑色或被涂成类似黑色，因此与吸收热而基本上不反射热的黑体相类似，其具有有效的热吸收性能。因此，与不具有低热反射层21并且管20的材料直接与绝缘导线10相对的结构相比，根据本实施方式的结构在用于将绝缘导线10中产生的热通过管20耗散到外部的性能上具有优点。

此外，低热反射层21可以是这样的结构：在管20的内侧上组装被制造作为与管分离的部件的圆筒(未示出)。然而在本实施方式中，由于低热反射层21是施加在管20的内圆周壁上的涂色层，所以为了形成低热反射层21，仅需在管20的内圆周壁上施加涂料。因此，不会增加部件数量。

如上所述，根据本实施方式的屏蔽分布式导线Wa具有在热耗散性能上的优点。图2以曲线图的形式示出将图6所示的不具有低热反射层21的传统屏蔽分布式导线Wp(除了不具有低热反射层21，具有和本实施方式1的屏蔽分布式导线Wa相同的结构)的热耗散性能与根据本第一实施方式的具有低反射层21的屏蔽分布式导线Wa的热耗散性能进行比较的实验结果。分别利用相同的材料来制造传统屏蔽分布式导线Wp的绝缘电线10和管20以及根据本实施方式的屏蔽分布式导线Wa的绝缘电线10和管20。绝缘电线10的导线11直径为2.6mm(每一条导线)，而管20的外径是15mm。此外，管20的材料是铝合金，而原料的表面是银色。60安培的电流被连续通过绝缘电线10，监视从导通之前的状态起的温度升高值。温度监视点是在导线11的外周和绝缘涂层12的内周之间的绝缘电线10中的边界。此外，在实验中，还执行对管20的外圆周壁鼓风来气冷管20的情况和没有对管20鼓风的情况的比较。

在没有气冷的情况下执行第一个比较。在大约过去600秒时，传统屏蔽分布式导线Wp中的热增加值达到120摄氏度。考虑到如果电流继续流通，绝缘电线10中的温度升高值可能超出200摄氏度而烧毁绝缘电线10，因此在中途停止电流。同时，在根据本实施方式的管20内具有低热反射层21的屏蔽分布式导线中，在相同的情况下，温度增加值被抑制在153摄氏度。

在气冷的情况下执行另一个比较。在大约过去1500秒时，传统屏蔽分布式导线Wp中的温度升高值是114摄氏度，而在根据本实施方式的屏蔽分布式导线Wa中，温度升高值被抑制在87摄氏度。也就是说，与传统屏蔽分布式导线Wp中的温度升高值相比，在根据本实施方式的屏蔽分布式导线Wa中的温度升高值被抑制低了27摄氏度，并且该27摄氏度的热差值被认为是低热反射层21的热耗散性能。此外，将气冷的情况与没有气冷的情况相比，识别出气冷情况下的温度升高值被抑制低了66摄氏度。

如上所述的热耗散性能的改进效果在于轻量屏蔽分布式导线Wa。也就是说，当预定电流通过绝缘电线10(导线11)时，导线11的较小截面面积导致在绝缘电线10中产生较大量的热；而如本实施方式具有的优良热耗散使得即使在绝缘电线10中产生的热量较大也能够使得在绝缘电线10中的温升较小。因此，在通过高电流的这种环境下，例如当向电动车辆的驱动电机提供电力，并且在绝缘电线10中设有温度升高值上限时，通过将传统屏蔽分布式导线Wp改变为热耗散方面优良的根据本实施方式的屏蔽分布式导线Wa，来相对地扩大在绝缘导线10中的可允许产生的热量。然后，绝缘导线10中可允许产生的热量的相对扩大意味着：在为绝缘导线10中的温度升高值提供上限的情况下可以应用的导线11的最小截面面积可以被缩小；并且将导线11的截面面积最小化使得屏蔽分布式导线Wa能够更轻并且减小该导线Wa的直径。

<第二实施方式>

下面参考图3到4描述第二实施方式。在根据本第二实施方式的屏蔽分布式导线Wb中，管20的内圆周壁20设有低热反射层21，管20的外圆周壁设有热耗散层22。低热反射层21和热耗散层22都用作改善热耗散效率的装置。低热反射层21和热耗散层22的每一个由通过在管20的全部内圆周壁或外圆周壁上以均匀厚度施加黑色或类似黑色(例如黑灰)涂料来形成的涂色层构成。低热反射层21的热吸收性能高于管20，而热耗散层22的热辐射性能高于管20。此外，低热反射层21在管20的全部内圆周壁上是单色，而热耗散层22在管20的全部外圆周壁上是单色。其他结构与上述第一实施方式相同，并且因此，利用相同的数字来表示相同的结构，同时省略了结构、操作和效果的说明。

在根据本第二实施方式的屏蔽分布式导线Wb中，被覆盖电线10中产生并且从绝缘涂层12的外周辐射的热量被吸收到低热反射层21中，并被从低热反射层21的外周传递到管20的内圆周壁，且从管20的外圆周壁传递到热耗散层22的内周，然后从热耗散层22的外周耗散到大气中。由于低热反射层21和热耗散层22的外周被涂以黑色或类似黑色，因此它们具有类似于完全吸收热量的黑体的热吸收功能，以及类似于有效辐射热量的黑体的热耗散功能。因此，通过与不具有低热反射层21并且管20的内圆周壁与导线10直接相对、不具有热耗散层22并且管20的外圆周壁被暴露到大气的传统屏蔽分布式导线Wp相比，根据本第二实施方式的屏蔽分布式导线Wa对绝缘电线10中产生的热量进行优良耗散。

此外，低热反射层21和热耗散层22可以是这样的结构：在管20的内圆周壁和外圆周壁上组装被制造作为与管20分开的部件的圆筒(未示出)。然而，在本实施方式中，因为仅需在管20的圆周壁上施加涂料，因此这不会导致部件数量的增加。

如上所述，根据本第二实施方式的屏蔽分布式导线Wb具有优良的热耗散效率。图4以曲线图的形式示出将根据第一实施方式的仅仅具有低热反射层21的屏蔽分布式导线Wa的热耗散性能与根据本第二实施方式的具有低热反射层21和热耗散层22的屏蔽分布式导线Wb的热耗散性能进行比较的实验结果。根据第一实施方式的屏蔽分布式导线Wa的绝缘电线10和管20与根据本第二实施方式的屏蔽分布式导线Wb的各个部件相同。绝缘电线10的导线直径为2.6mm(每一条导线)，而管20的外径为15mm。此外，管20的材料是铝合金，并且其表面被涂以银色。60安培的电流连续地通过绝缘电线10，并且监视从导通之前的状态起的温度升高值。温度监视点是在导线11的外周和绝缘涂层12的内周之间的绝缘电线10中的边界。此外，在实验中，通过对管20的外圆周壁鼓风，来气冷管20。

作为实验的结果，其证明在大约过去1000秒时，根据第一实施方式的屏蔽分布式导线Wa中的温度升高值是87摄氏度，而根据本第二实施方式的屏蔽分布式导线Wb中的温度升高值被抑制在78摄氏度。也就是说，与根据第一实施方式的屏蔽分布式导线Wa中的热增加值相比，根据本第二实施方式的屏蔽分布式导线Wb中的温度升高值被抑制低了9摄氏度，以及这样的9摄氏度的热差值被认为是热耗散层22的热耗散性能。

<第三实施方式>

接着，参考图5示出根据本发明的第三实施方式。在根据本第三实施方式的屏蔽分布式导线Wc中，管20的外圆周壁设有热耗散层22，该热耗散层22用作改善热耗散效率的装置。热耗散层22由通过在管20的全部外圆周壁上以均匀厚度施加黑色或类似黑色(例如黑灰)涂料来形成的涂色层构成，并且具有比管20更高的热辐射性能。低热耗散层22在管20的全部外圆周壁上是单色。其他结构与上述第一实施方式相同，并因此利用相同的数字来表示相同结构，同时省略结构、操作和效果的说明。

在根据本第三实施方式的屏蔽分布式导线中，在绝缘电线10中产生的热被传送到管20的内圆周壁，并从管20的外圆周壁传送到热耗散层22的内周，然后从热耗散层22的外周耗散到大气中。由于热耗散层22的外周被涂以黑色或类似涂以黑色，因此与有效地辐射热量的黑体相似，其具有有效的热耗散的功能。因此，与不具有热耗散层22并且管20的外圆周壁被暴露到大气中的传统屏蔽分布式导线Wp相比，其对绝缘电线10中产生的热量进行优良耗散。

此外，热耗散层22可以是这样的结构：在管20的外圆周壁上组装被制造作为与管20分开的部件的圆筒(未示出)。然而，在本实施方式中，因为热耗散层22被配置为被施加在管20的外圆周壁上的涂色层，从而为了形成热耗散层22，仅需在管20的外圆周壁上施加涂料。因此，这不会增加部件数量。

<其他实施方式>

本发明不被局限于在以上参考附图作出的描述中说明的实施方式，但是例如以下的实施方式可以被包括在本发明的技术范围中。

(1)在以上的实施方式中，示出将三条电线插入到单个管中的结构。然而，根据本发明，插入到单个管中的电线数量可以是1、2、4或更多。

(2)在以上的实施方式中，电线插入到管中并且管连同电线一起弯曲。然而，根据本发明，可以是先弯曲管然后将电线插入到其中。

(3)在以上的实施方式中，将电线以集管结合方式布置在管中。然而，根据本发明，可以线性地或以矩阵形式来布置导线。

(4)在以上的实施方式中，管具有圆形的截面形状。然而，根据本发明，管的截面形状可以是非圆形的(细长的、椭圆形的或包括梯形或平行四边形等等的基本上多边形的)。

(5)在以上的实施方式中，低热反射层和热耗散层是涂色层。然而，根据本发明，低反射层或热耗散层可以是被制造作为与管分开的部件并且被组装在管的内侧上的圆筒。

(6)在以上的实施方式中，低热反射层和热耗散层形成在管的全部内圆周壁上。然而，根据本发明，其可以仅仅部分地形成在管的内圆周壁或外圆周壁上。

(7)在以上的实施方式中，热反射层在整个管上都是单色。然而，根据本发明，它也可以随着部分而变化。

(8)在以上的实施方式中，管的材料是铝合金。然而，根据本发明，管可以是金属，例如不同于铝的铜合金或不锈钢等等。

(9)在以上的实施方式中，低热反射层和热耗散层被布置为涂以黑色或类似涂以黑色，从而更为有效地进行热吸收或热耗散。然而，根据本发明，可以这样构造低热反射层或热耗散层：通过在管上施加或组装涂料或者内色不落在黑色或类似黑色的类别中但具有可与内周是黑色或类似黑色的那些低热反射层或热耗散层相比的热吸收性能或热耗散性能的部件。此外，当然不禁止低热反射层或热耗散层具有其他的附加功能，例如，其可以被布置为包含电磁屏蔽性能优良的铁氧体粉，以具有低热反射或热耗散性能以及电磁屏蔽性能。

<其他实施方式>

本发明不被局限于以上参考附图进行的说明中解释的实施方式，但是例如以下的实施方式可以被包括在本发明的技术范围中。

Claims (4)

1.一种具有绝缘电线和由金属制成的管的分布式导线，所述绝缘电线用于向运行车辆的电机提供电力并被容纳在所述管中，从而气隙插入在所述绝缘电线和所述管的内圆周壁之间，所述分布式导线的特征在于，在所述管的所述内圆周壁上形成有低热反射层，其具有比所述管的材料更低的热反射率，从而增加了其热吸收，并且有效地将所述绝缘电线中产生的热量耗散到所述管的外部，其中，所述低热反射层是被施加到所述管的所述内圆周壁上的涂色层。

2.一种具有绝缘电线和由金属制成的管的分布式导线，所述绝缘电线用于向运行车辆的电机提供电力并且被容纳在所述管中，从而气隙插入在所述绝缘电线和所述管的内圆周壁之间，所述分布式导线的特征在于，在所述管的外圆周壁上形成有热耗散层，其具有比所述管的材料更高的热耗散率，从而增加其热耗散，并且有效地将所述电线中产生的热量耗散到所述管的外部，其中，所述热耗散层是被施加到所述管的所述外圆周壁上的涂色层。

3.一种具有绝缘电线和由金属制成的管的分布式导线，所述绝缘电线用于向运行车辆的电机提供电力并且被容纳在所述管中，从而气隙插入在所述绝缘导线和所述管的内圆周壁之间，所述分布式导线的特征在于低热反射层和热耗散层，所述低热反射层形成在所述管的所述内圆周壁上，并具有比所述管的材料更低的热反射率，而所述热耗散层形成在所述管的所述外圆周壁上，并具有比所述管的材料更高的耗散率，从而增加其热吸收以及热耗散，并且有效地将所述绝缘电线中产生的热量耗散到所述管的外部，其中，所述低热反射层和所述热耗散层的至少一个是被施加到所述管上的涂色层。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的分布式导线，其特征在于：所述涂色层被涂以黑色。

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