CN101347044B - 绞合电加热电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电加热电缆，其用于电加热装置中并能够最小化电磁场。通过沿着三个轴线绞合第一和第二电加热线束来制造该电加热电缆。每个电加热线束包括芯线和由含氟树脂制成的绝缘护套，该芯线包括由电阻器制成的线束。根据本发明，即使不使用粘结装置，在自由状态下，电加热电缆也不会拆开，并且能够紧凑地绞合，使得电加热电缆保持更加紧密接触的状态，并且具有高柔性，由此减少了磁通泄漏，并且加热电缆具有较小的外径而且较轻，由此其可以用于薄的电加热装置，并且具有较低的制造成本。

Description

绞合电加热电缆及其制造方法

技术领域

本发明整体上涉及电加热电缆，其用在使用电来保持人温暖的例如电热床垫或者电热毯之类的电加热装置中，更具体地说，本发明涉及一种能够防止对人体有害的磁通泄漏的绞合电加热电缆，其是通过一体地绞合两个加热线束以使电磁场最小化来制造的。

背景技术

在与电缆之间的距离不同的各个点处，磁场强度与距离成比例地减小。不同于用在离人几米远的位置处的一般电气装置，用于保持人体温暖的电加热装置接触人的身体，也就是说与人体间隔大约几厘米的较小距离。因此，人体暴露于其中的磁场的强度是一般电气装置的几十倍或者几百倍。因此，这种电加热装置的电加热电缆需要一种能够减小磁通泄漏的结构。

为了满足这种需求，已经开发出了各种各样的用于防止磁通泄漏的电加热电缆。在这些电加热电缆中，已经广泛地使用与韩国专利第018436号中类似的用于防止磁通泄漏的同轴电加热电缆。图1显示了一种同轴电加热电缆，电缆部分外圆周表面已经被切除。

该同轴电加热电缆包括芯线11、绝缘的内部覆盖物12、外部加热线13以及绝缘的外部覆盖物14。芯线11是经过热处理的铜绞线。绝缘的内部覆盖物12覆盖芯线11的外部，并由具有优异耐热性的尼龙或者特氟纶制成。外部加热线13螺旋缠绕在绝缘的内部覆盖物12的外圆周上，并由诸如硅树脂或者聚氯乙稀(PVC)之类的绝缘材料制成。外部加热线13是通过以圆形或者带状形成诸如圆形或多边形镍铬合金线的电阻器来获得的。电流以相反的方向在芯线11和外部加热线13中流动，由此抵消了磁场，从而消除了磁通泄漏。

这样的同轴电加热电缆被构造成使得芯线11、绝缘的内部覆盖物12、外部加热线13和绝缘的外部覆盖物14层叠成多层。因此，该同轴电加热电缆较厚并且相对不够柔软。特别地，因为绝缘的内部覆盖物12直接将功率施加到内部芯线11和外部加热线13上，并位于外部加热线13的内侧，其中必须确保耐热性和承受电压的能力。由此，即使具有优异机械和热性能的含氟树脂用于绝缘内部覆盖物，也需要非常大的厚度。由此，大多数实际产品的直径超过2.5毫米。同时，如果绝缘的外部覆盖物14由具有相对较低机械强度的硅树脂或者氯乙烯制成，则产品的直径为3毫米左右。因此，当同轴电加热电缆应用到薄的电加热装置上时，同轴电加热电缆从电加热装置突出。当绝缘的外部覆盖物14由含氟树脂制成时，减小了同轴电加热电缆的直径，增加了制造成本，并且此外，由于高温挤出而降低了生产率。

此外，当外部冲击作用在外部加热线13上时，也就是当同轴电加热电缆被折叠时，外部加热线聚集到一侧，使得外部加热线的螺旋部分之间的间距缩窄。因此，同轴电加热电缆的一个表面过热，使得绝缘材料熔化或被损坏。此外，外部加热线13易于缩短，这增大了磁通泄漏。

已经提出了以不同于同轴电加热电缆的方法来抑制磁通泄漏的一种电加热电缆。图2显示了双绝缘绞合电加热电缆的基本构造，其中电缆外圆周表面的一部分被切除。

如图2所示，双绝缘绞合电加热电缆是通过拉动并旋转两个电加热线束20来制造的，或者通过拉动并扭曲两个电加热线束20同时旋转该电加热线束来制造的。每个电加热线束20包括芯线21和绝缘的内部覆盖物22，芯线21是由电阻器制成的线束，例如镍铬合金线，绝缘的内部覆盖物22是由诸如含氟树脂之类的高温树脂制成的。绞合的电加热线束20用绝缘的外部覆盖物23覆盖，使得电加热线束彼此紧密接触并且不会拆开。电流在两个电加热线束20中以相反方向流动，使得磁场彼此抵消，由此减少了磁通泄漏。韩国实用新型注册第0317437号和韩国实用新型注册第0176447号公开了实现双绝缘绞合电加热电缆的示例。

在这样的双绝缘绞合加热电缆中，功率施加于其上的芯线21之间的间距等于绝缘的内部覆盖物22的厚度的两倍。由此，即使绝缘的内部覆盖物22的厚度减小为在能够提供所需机械和热性能的范围内的最大值，电缆也具有能够承受电压的优异能力。不同于同轴电加热电缆，螺旋缠绕的外部加热线13聚集在一侧上的现象不会发生。但是，由于双绝缘，总直径依然较大，并且柔性较差。因此，当双绝缘绞合加热电缆被应用到薄的电加热装置上时，双绝缘绞合加热电缆能够突出。由于施加绝缘的外部覆盖物23的过程，双绝缘绞合加热电缆在成本和生产率方面不太有利。

如果使用没有绝缘的外部覆盖物23的绞合加热电缆，则可以克服同轴电加热电缆和双绝缘绞合加热电缆的大部分缺陷。但是，当通过仅相对于一个轴线进行转动制成的绞合电加热电缆能够自由移动而不受限制时，或者其中嵌入了绞合的电加热电缆的电加热装置变形时，在电加热线束之间形成间隙，由此不能有效地抑制磁通泄漏。

为了解决绞合的电加热电缆的缺陷，美国专利第6734404B2号提出了一种经由用于将电加热线束彼此粘结的装置来防止两个电加热线束拆开的方法，由此去除了绝缘的外部覆盖物23。

但是，该粘结装置必须粘结具有低摩擦系数的材料(例如含氟树脂)，即使在电加热装置中达到100℃或更高的温度时，其也必须不能变形，并且必须不能丧失粘结电加热线束的能力。此外，粘结装置的抗张强度和柔性必须足以在薄的电加热装置突然弯曲时能够抵抗机械损坏。但是，很难获得满足上述需求的粘结装置。此外，由于粘结装置而使得制造成本增加，并且由于需要施加粘结装置而降低了生产率。

发明内容

技术问题

由此，本发明是针对用于防止磁通泄漏的传统加热电缆中出现的问题而提出的，本发明的一个目的是提供一种绞合电加热电缆及其制造方法，其中即使不使用诸如粘结剂之类的粘结装置，在自由状态下，电加热电缆也不会拆开，并且能够紧凑地绞合，使得电加热电缆保持更加紧密接触的状态，并且具有高柔性，由此减少了磁通泄漏，并且其中电加热电缆具有较小的外径，由此其可以用于薄的电加热装置，并且具有较低的制造成本。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种制造绞合电加热电缆的方法，其包括对称输入并绞合的第一和第二电加热线束，其中第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线与第一电加热线束沿其进行输入的轴线之间的角度等于第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线与第二电加热线束沿其进行输入的轴线之间的角度，并且第一电加热线束沿其进行输入的轴线、第二电加热线束沿其进行输入的轴线以及第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线同时沿着相同的方向旋转。

第一电加热线束沿其进行输入的轴线的转速等于绕第二电加热线束沿其进行输入的轴线的转速，并且第一和第二电加热线束中的每个沿其进行输入的轴线的转速大于第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线的转速。

本发明提供了一种制造绞合电加热电缆的方法，包括绞合第一和第二电加热线束，第一和第二电加热线束中的每个包括由用于电阻器制线束的材料制成的芯线和覆盖所述芯线的外圆周并由含氟树脂制成的绝缘护套，其中第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线与第一电加热线束沿其进行输入的轴线之间的角度等于第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线与第二电加热线束沿其进行输入的轴线之间的角度，以及第一电加热线束沿其进行输入的轴线、第二电加热线束沿其进行输入的轴线以及第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线同时以相同的方向旋转。

第一电加热线束沿其进行输入的轴线的转速等于第二电加热线束沿其进行输入的轴线的转速，并且第一和第二电加热线束中的每个沿其进行输入的轴线的转速大于第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线的转速。

所述第一和第二电加热线束包括一个线束，该线束在其中间处被折叠然后被绞合。

有利效果

如上所述，本发明提供了一种绞合电加热电缆及其制造方法，其中即使不使用诸如粘结剂之类的粘结装置，在未受限制的状态下，加热电缆也不会拆开，并且能够紧凑地绞合，使得电加热电缆保持更加紧密接触的状态，并且具有高柔性，由此减少了磁通泄漏，并且其中电加热电缆具有较小的外径而且较轻，使得其可以用于薄的电加热装置，并且具有较低的制造成本。

附图说明

图1是显示用于防止磁通泄漏的传统同轴电加热电缆的侧视图，其中同轴电加热电缆的一部分被切除；

图2是显示用于防止磁通泄漏的传统双绝缘绞合电加热电缆的侧视图，其中双绝缘绞合电加热电缆的一部分被切除；

图3是显示根据本发明的绞合电加热电缆的三轴绞合方法的视图；

图4是显示根据本发明的绞合电加热电缆的一个示例的剖视图；

图5是显示根据本发明的绞合电加热电缆的一个示例的侧视图；以及

图6是将根据本发明制造的绞合电加热电缆与传统的同轴电加热电缆进行比较的视图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述根据本发明优选实施方式的三轴绞合电加热电缆。

图3显示根据本发明来绞合该绞合电加热电缆的方法，图4是显示根据本发明的绞合电加热电缆的剖视图。

参考图3和4，绞合电加热电缆包括两个电加热线束，即第一和第二电加热线束30和40。第一和第二电加热线束30和40中的每个包括芯线31或41，以及由诸如含氟树脂之类的高温树脂制成的绝缘护套32或42，其中芯线31或41包括由电阻器制成的线束，例如镍铬合金线。第一和第二电加热线束30和40的芯线31和41由相同的材料制成，并且第一和第二电加热线束30和40的绝缘护套32和42由相同的材料制成。

如图3所示，在本发明的绞合电加热电缆中，第一和第二电加热线束30和40被沿着不同的轴线L1和L2输入，并被沿着轴线方向L3拉动和绞合，在这里，第一和第二电加热线束30和40被绞合。

第一电加热线束30沿其进行输入的轴线L1和绞合轴线L3形成角度A，第二电加热线束40沿其进行输入的轴线L2和绞合轴线L3形成角度B。角度A和角度B大小相同并在相反的方向上形成。旋转方向R1围绕轴线L1，第一电加热线束30沿轴线L1进行输入，旋转方向R2围绕轴线L2，第二电加热线束40沿轴线L2进行输入，旋转方向R3围绕轴线L3，第一和第二电加热线束30和40沿着相同的轴线L3绞合。

这里，当围绕轴线L1的转速N1等于围绕轴线L2的转速N2时，其中第一电加热线束30沿着轴线L1输入，第二电加热线束40沿着轴线L2输入，第一和第二电加热线束30和40的绞合平衡非常良好，由此第一电加热线束的磁通的量几乎完全等于第二电加热线束的磁通的量。因此，显著地减小了磁通泄漏。

此外，当第一电加热线束30的转速N1和第二电加热线束40的转速N2相等，或者都比绞合轴线L3的转速N3快时，第一和第二电加热线束30和40被平稳地绞合。此外，绝缘护套32和42以及芯线31和41自身被绞合，使得绞合的电加热电缆变得更加柔性。绞合节距P变得足够窄，使得能够确保更加紧密接触的状态。由此，即使在绞合电加热电缆未受限制的自由状态下，绞合电加热电缆也不会拆开。

即，本发明使用三轴绞合方法，其中电加热线束沿着三个轴向各自旋转并被绞合。

根据本发明，电加热线束被连续地输入并沿着三个轴绞合，由此制造出三轴绞合的电加热电缆。接下来，在使用之前，将绞合电加热电缆切割成需要的长度。可替换地，如图5所示，一个电加热线束在其中间位置处折叠，并沿着三个轴绞合，由此制造出三轴绞合的电加热电缆。这种方法能够消除对三轴绞合的电加热电缆的端部进行连接的复杂过程。

此外，除了基本的绝缘护套32和42，三轴绞合的电加热电缆不需要护套，使得电缆的绝缘材料可以使用含氟树脂，例如PTFE或FEP，它们具有非常好的热性能、电性能以及包括抗张强度和耐磨性在内的机械性能。

图6是对本发明的绞合电加热电缆50与传统的同轴电加热电缆60进行比较的视图。绞合电加热电缆50使用电加热线束来制造，其中FEP用作用于绝缘护套的材料，包括由电阻器制成的线束的芯线外径是0.6毫米，绝缘护套的外径是1.0毫米。

参考图6，绞合电加热电缆50的外径不超过2.0毫米，绞合节距为10毫米或更小，两个电加热线束之间能承受的电压为5千伏或更高，并且感应系数为每米1uH或更小。即使在芯线达到150℃的温度时，也不会由于发热而产生变形或者损坏。即使绞合加热电缆绕直径为5毫米的棒进行缠绕，加热电缆也不会拆开。此外，与具有类似热辐射特性的同轴电加热电缆相比，绞合电加热电缆的重量对应于其重量的40％，并且其使用硅树脂作为绝缘护套，使得能够显著降低材料的消耗。

Claims (6)

1.一种制造绞合电加热电缆的方法，包括：

对称输入并绞合的第一和第二电加热线束，其中

第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线与第一电加热线束沿其进行输入的轴线之间的角度等于第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线与第二电加热线束沿其进行输入的轴线之间的角度，以及

第一电加热线束沿其进行输入的轴线、第二电加热线束沿其进行输入的轴线以及第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线同时沿着相同的方向旋转。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一电加热线束沿其进行输入的轴线的转速等于第二电加热线束沿其进行输入的轴线的转速，并且第一和第二电加热线束中的每个沿其进行输入的轴线的转速大于第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线的转速。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二电加热线束包括一个线束，该一个线束在其中间处被折叠然后被绞合。

4.一种制造绞合电加热电缆的方法，包括：

绞合第一和第二电加热线束，第一和第二电加热线束中的每个包括由用于电阻器制线束的材料制成的芯线和覆盖所述芯线的外圆周并由含氟树脂制成的绝缘护套，其中

第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线与第一电加热线束沿其进行输入的轴线之间的角度等于第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线与第二电加热线束沿其进行输入的轴线之间的角度，以及

第一电加热线束沿其进行输入的轴线、第二电加热线束沿其进行输入的轴线以及第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线同时以相同的方向旋转。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，第一电加热线束沿其进行输入的轴线的转速等于第二电加热线束沿其进行输入的轴线的转速，并且第一和第二电加热线束中的每个沿其进行输入的轴线的转速大于第一和第二电加热线束沿其进行绞合的轴线的转速。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一和第二电加热线束包括一个线束，该一个线束在其中间处被折叠然后被绞合。

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