CN104350552B - 柔性电力电缆 - Google Patents

Abstract

电缆具有叠加成叠层的多个大致矩形截面的导体，所述叠层被聚合物护套包围。所述叠层可以设有设置在所述导体中的至少两个之间的润滑层。所述叠层的导体可以具有在叠层的中间附近比在叠层的顶部和底部大的厚度和/或在顶部和底部比在中间小的宽度。还可以提供与第一叠层平行且共面的另外的叠层，这些叠层也被聚合物护套包围。

Description

柔性电力电缆

背景技术

RF收发器传统上安置在地面上，并且RF信号发送到安装在无线电塔的顶上的天线或从这些天线接收，无线电塔通过RF同轴电缆与RF收发器互连。朝向远程无线电头端(RRH)装置(其中，RF收发器本身安置在无线电塔顶上邻近天线)的走向减少了对于在收发器与天线之间发送RF信号的RF同轴电缆的需要，但是也增加了对于无线电塔的顶部的电力的需要。

传统的电力电缆包括具有圆形截面的大规格铜导体。然而，这样的电力电缆很重，难以弯曲，并且具有与铜金属的上涨成本直接相关的高材料成本。

具有成本和重量效益的铝电力电缆是已知的。然而，为了输送相同的电流容量，铝电力电缆需要增大的截面面积。此外，铝材料电缆的热膨胀系数和构成连接/连接器的各种金属的热膨胀系数的差异是铝电缆电互连可靠性问题的起因，该差异随着铝导体的夹紧(clamped)部分的直径的增大而增大。

随着电力电缆的直径随功率容量的增大而增大，电力电缆的弯曲半径增大。

输电电缆(特别是远程无线电头端系统)市场内的竞争集中关注于降低材料成本和制造成本、提供无线电塔电力输送和总体改进的制造质量控制。

因此，本发明的目的是提供一种克服这样的现有技术中的缺陷的电力电缆和制造方法。

附图说明

合并在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且与以上给出的本发明的总体描述和以下给出的实施例的详细描述共同用于说明本发明的原理。

图1是其中护套被剥开以暴露导体叠层的示例性电缆的示意性等距视图。

图2是图1的区域A的近视图。

图3是展示图1的电缆的弯曲半径的示意性等距视图。

图4是图3的电缆的示意性侧视图。

图5是电缆的示例性实施例的示意性等距视图，该等距视图展示对电缆施加扭转以获得在另一个所需方向上也缩小的弯曲半径。

图6是电缆的替代实施例的示意性端视图，该端视图展示经由顶部导体和底部导体的缩短的宽度的边缘缩减。

图7是图6的电缆的近视图。

图8是电缆的另一替代实施例的示意性端视图，该端视图展示经由顶部导体和底部导体的缩短的宽度的边缘缩减以及导体厚度变化(其中邻近导体叠层的中间的宽度最大)。

图9是图8的电缆的近视图。

图10是电缆的多导体叠层实施例的示意性等距视图。

图11是图10的电缆的示意性端视图。

具体实施方式

发明人认识到，现有的被接受的圆形截面电力电缆设计样式导致弯曲半径缩小、金属材料成本超额和/或制造工艺要求大量增加的不必要大的电力电缆。

图1-5中展示了示例性柔性铝电力电缆1。如图2中最佳地示出的，电力电缆1可以由叠加成叠层(stack)10的多个单独的大致平面的导体5形成，叠层10被护套(jacket)15包围。例如，16层0.005”厚、1”宽的铝导体5的叠层10提供电流特性大致等同于1/0AWG标准圆形截面绝缘铝电力电缆的电缆1。

电缆1的扁平化特性具有固有的弯曲半径的优点。当跨矩形导体1的窄维度施加弯曲力矩施时，弯曲半径可以大幅减小。对于圆形截面，弯曲力矩与半径的四次方(radius^4)成比例(任何方向)。然而，沿着矩形截面的薄维度，弯曲力矩要小得多。如图3和图4中最佳地示出的，与针对相同的电流容量定制尺寸的等同材料的常规电力电缆相比，电缆的与导体5的叠层10的水平平面垂直的弯曲半径显著地减小。因为顶部与底部之间的电缆厚度可以远薄于可比的总截面面积相同的圆形截面电力电缆的直径，所以电力电缆在给定的弯曲半径处不太可能畸变或变形。本领域的技术人员将意识到，为了也获得电缆1在垂直平面中(或者在某些其他所需角度上)改进的柔性，可以沿着电缆1的纵轴施加扭转(twist)20，例如，如图5中所示那样。从而，可以简化对于电源与例如无线电塔的顶部之间的电缆的安装和布线要求。

更紧密的弯曲半径还改进了电缆1的仓储和传输方面，因为电缆1可以被更高效率地包装，例如被设置为盘绕在直径较小的轴芯上，这需要较小的总体空间。

可以通过使得当弯曲施加于电缆1时叠层的若干导体能够相对于彼此移动来进一步改进弯曲半径。在导体5中的至少两个之间施加润滑层25有利于当弯曲施加于电缆1时导体5相对于彼此移动。从而，最靠近弯曲半径的导体1可以建立比在弯曲半径的外围的导体更短的路径，而整体上对电缆1的单独的导体5不施加于额外的应力。

润滑层25可以作为使导体5之间的摩擦系数降至低于裸导体5相对于另一裸导体5的摩擦系数的任何材料和/或涂层而被施加。润滑层25作为例如以下的层/涂层施加：合成烃、基于溶剂的乳液状润滑剂、二硫化钼、二硫化钨、其他干膜润滑剂(比如，云母粉或滑石)、蜡、支链伯醇和酯基添加剂、直链伯醇和月桂酸基添加剂、皂基润滑脂和非皂基润滑脂、聚合物基润滑剂、酯基润滑剂、矿物油基保护涂层流体、矿物和合成油的混合物。此外，选定的润滑层25可以是半合成可乳化的。

护套15可以由例如施加到叠层10的外周的聚合物材料形成，诸如聚乙烯、聚氯乙烯、聚亚氨酯和/或橡胶。护套15可以包括层压的多个护套层以改进韧性、可剥离性、阻燃性、减少生烟、耐紫外线和耐气候性、防御啮齿咬断、抗力度性、耐化学性和/或抗切入性。

护套15的边缘可能呈现易于钩丝和/或撕裂的锐角边缘。为了对于电缆1的角边缘施加更平滑的半径，顶部导体30和底部导体35可以设有比邻近叠层10的中间的中间导体40的宽度小的宽度，例如，如图6-9中所示那样，以改进电缆1的边缘撕裂强度特性。

最短的弯曲半径将施加于叠层10的顶部导体30或底部导体40(取决于所需的弯曲方向)。如例如图8和图9中所示，导体5的厚度可以被调整为使得叠层10的顶部导体30和底部导体35的厚度小于邻近叠层10的中间的中间导体40的厚度。从而，可以以降低对于电缆1的总体可弯曲性特性的影响为妥协来提高电缆的抗拉强度。

可以施加多个导体叠层10来形成多导体柔性电力电缆1，例如如图10和图11中所示那样。多个导体叠层10可以彼此平行且共面地对齐，以保持单个的导体5的垂直于这若干导体叠层10的水平面的改进的可弯曲性特性。还可以将多导体柔性电力电缆1优化为在同一电缆1内提供变化的电流容量的导体，例如，提供被构造为主电流供给总线45的叠层10以及来自每个电力用户的回路/切换(return/switching)导体50的单独的叠层10。为了在这样的主电流供给总线45中提供提高的电流容量，该第一叠层10可以设有比若干作为回路/切换导体50提供的第二叠层的宽度大的宽度。

本领域的技术人员将意识到，电缆1具有优于常规的圆形截面铜电力电缆的许多优点。因为可以在不应用圆形截面的情况下获得所需的截面面积，所以可以获得改进的弯曲半径。如果需要，对于弯曲半径的显著改进使得能够构造截面面积增大的电缆1。该增大的总截面面积(不相应地提高最小弯曲半径特性)还可以使得能够用铝替代传统的铜材料，导致材料成本节省和重量减轻。在应用铝导体5的情况下，可以通过用涂层55(诸如铜)涂布单个的铝导体5之一的至少一侧来改进铝导体5的例如通过焊接的端接特性和/或耐蚀性。

本领域的技术人员将意识到，除了铝与铜相比的材料成本节省之外，对于安装在无线电塔上的具有铝导体的电力电缆的重量减轻尤其显著，因为总重量减轻使得能够相应地减小安装在无线电塔/支撑结构上的天线/收发器系统的总设计负荷。此外，柔性电力电缆的改进的弯曲特性可以简化近距离的和/或遥远位置上的安装，诸如在无线电塔的顶上的安装，在该安装中，常规的弯曲工具可能不是随时可用和/或不易于应用。最后，因为可以消除复杂的合股(stranding)结构(这些结构试图用编织的多股导体结构替代实心圆柱导体以改进常规的圆形截面电力电缆的弯曲半径)，所以可以减少所需的制造工艺步骤，并且简化质量控制。

发明人还认识到，本发明在对例如当铝导体端接于钢或铜互连/端接结构中时所遇到的热膨胀系数的差异的影响进行处理方面，具有进一步的益处。本领域的技术人员将意识到，当通过在顶部与底部之间(也就是说，沿着平电缆的薄维度)夹住叠层10来端接电缆1时，与例如常规的圆形截面电缆相比，铝电缆材料的厚度(相对于互连/端接结构材料的热膨胀系数差异将施加于该厚度上)大幅缩小。

部件表

1	电缆
		5	导体
10	叠层
		15	护套
20	扭转
		25	润滑层
30	顶部导体
		35	底部导体
40	中间导体
		45	主电流供给总线
50	回路/切换导体
		55	涂层

在前面的描述中已经参考了具有已知的等同形式的比率、整数或组件的情况下，那么，这样的等同形式如同被单个地进行阐述那样并入在本文中。

虽然已经通过描述本发明的实施例例示说明了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是申请人的意图不是将所附权利要求书的范围约束或者以任何方式限制到这些细节。另外的优点和修改对于本领域的技术人员将是易于想到的。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出的和所描述的特定细节、代表性设备、方法和例示性例子。因此，在不脱离申请人的总发明构思的精神或范围的情况下，可以偏离这样的细节。此外，要意识到，在不脱离权利要求书所限定的本发明的范围或精神的情况下，可以对其进行改进和/或修改。

Claims (15)

1.一种电缆，包括：

多个大致矩形截面的导体，所述导体彼此相邻地叠加成第一叠层；

润滑层，所述润滑层设置在所述导体中的至少两个之间；

其中所述润滑层从包括二硫化钼、二硫化钨、聚合物基润滑剂以及基于溶剂的乳液状润滑剂的组中选择，其中所述聚合物基润滑剂包括蜡、支链伯醇、酯基添加剂、直链伯醇、月桂酸、皂润滑脂、或非皂润滑脂中的一个，并且其中所述酯基添加剂包括酯基润滑剂；和

聚合物护套，所述聚合物护套包围所述第一叠层。

2.根据权利要求1所述的电缆，其中，所述导体中的至少一个导体的至少一侧被涂布铜。

3.根据权利要求1所述的电缆，其中，在所述第一叠层的顶部和底部的导体的厚度小于邻近所述第一叠层的中间的导体的厚度。

4.根据权利要求1所述的电缆，还包括叠加成第二叠层的第二多个大致矩形截面的导体；

所述第二叠层与所述第一叠层基本上平行且共面地对齐，并且被所述聚合物护套包围。

5.根据权利要求4所述的电缆，其中，所述第一叠层的宽度大于所述第二叠层的宽度。

6.一种电缆，包括：

多个大致矩形截面的导体，所述导体彼此相邻地叠加成第一叠层；

所述第一叠层的顶部导体和底部导体的厚度小于邻近所述第一叠层的中间的中间导体的厚度；

所述导体被设置为导体水平宽度维度大于导体垂直高度维度，所述导体沿着所述导体垂直高度维度叠加；

润滑层，所述润滑层设置在所述导体中的至少两个之间；

其中所述润滑层从包括二硫化钼、二硫化钨、聚合物基润滑剂、以及基于溶剂的乳液状润滑剂的组中选择，其中所述聚合物基润滑剂包括蜡、支链伯醇、酯基添加剂、直链伯醇、月桂酸、皂润滑脂、或非皂润滑脂中的一个，并且其中所述酯基添加剂包括酯基润滑剂；和

聚合物护套，所述聚合物护套包围所述第一叠层。

7.根据权利要求6所述的电缆，其中，所述导体中的至少一个导体的至少一侧被涂布铜。

8.根据权利要求6所述的电缆，其中，所述顶部导体和底部导体的宽度小于所述中间导体的宽度。

9.根据权利要求6所述的电缆，还包括叠加成第二叠层的第二多个大致矩形截面的导体；

所述第二叠层与所述第一叠层基本上平行且共面地对齐，并且也被所述聚合物护套包围。

10.根据权利要求9所述的电缆，其中，所述第一叠层的宽度大于所述第二叠层的宽度。

11.根据权利要求6所述的电缆，其中，所述导体的宽度在所述第一叠层的顶部和底部缩小。

12.一种电缆，包括：

多个大致矩形截面的导体，所述导体彼此相邻地叠加成第一叠层；

在所述第一叠层的顶部和底部的导体的宽度小于邻近所述第一叠层的中间的中间导体；

润滑层，所述润滑层设置在所述导体中的至少两个之间；

其中所述润滑层从包括二硫化钼、二硫化钨、聚合物基润滑剂、以及基于溶剂的乳液状润滑剂的组中选择，其中所述聚合物基润滑剂包括蜡、支链伯醇、酯基添加剂、直链伯醇、月桂酸、皂润滑脂、或非皂润滑脂中的一个，并且其中所述酯基添加剂包括酯基润滑剂；和

聚合物护套，所述聚合物护套包围所述第一叠层。

13.根据权利要求12所述的电缆，其中，顶部导体和底部导体的厚度小于邻近所述第一叠层的中间的中间导体的厚度。

14.根据权利要求12所述的电缆，还包括叠加成第二叠层的第二多个大致矩形截面的导体；

所述第二叠层与所述第一叠层基本上平行且共面地对齐，并且被所述聚合物护套包围。

15.根据权利要求14所述的电缆，其中，所述第一叠层的宽度大于所述第二叠层的宽度。