CN105469871A - 一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，包括插头和扁平电缆，所述的扁平电缆包括基材、连接两种分离材料的粘合剂、用来传输电信号的导电层、隔离导电层的内绝缘层、屏蔽辐射干扰的屏蔽层及包裹在最外层的外绝缘层，所述的屏蔽层位于内绝缘层与外绝缘层之间，所述的插头包括插片，所述第二电源层位于第一电源层与第三电源层之间，且与地线连接。本发明通过各导电层之间形成的等效电容，实现了抗干扰的技术效果，仿FPC的结构设计，实现了真正意义上的电缆扁平化，同时通过屏蔽层屏蔽辐射干扰，使得该电源线相较于以往的电源线来说，电缆的体积更小，厚度更薄，抗干扰能力和屏蔽能力更强。

Description

一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线

技术领域

本发明涉及电源线领域，尤其涉及一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线。

背景技术

电缆是由几根或几组导线绞合而成，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，使得电缆具有内通电、外绝缘的特征。

在日常使用当中，我们会经常使用到三插电源线，其三个插头分别连接火线L、零线N和地线PE，零线认为是三相电的中线，零线与火线之间的干扰叫做“差模干扰”，“差模干扰”也是指作用于信号正端和负端之间的干扰电压，这种干扰加载在有用信号上，直接影响测量与控制的精度；火线与地线之间的干扰叫做“共模干扰”，这是由于电缆与大地之间存在电位差，使得电缆上会有共模电流，如果设备在其电缆上产生共模电流，电缆会产生强烈的电磁辐射，对电子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能指标；为了避免“差模干扰”和“共模干扰”的影响，人们需要增加一些设计来抑制“差模干扰”和“共模干扰”，比如在电路上并联电容，或应用差模电感或在设备的电源进线处加入EMI滤波器，但此类设计在产品体积受限制时很难实现。

同时，诸如发电、冶金、化工、港口等恶劣环境下移动电器设备之间电器连接往往采用的扁平电源线，扁平电源线通常是指电线扁平化，这是由于在插头一致的情况下，扁平电缆相对于圆形结构的电缆来说，易于安装，安全隐患较少，然而扁平电缆内的多根电线或电缆平行放置的结构，使得电缆在使用的过程中容易发生相互之间的信息干扰，针对于此种情况，专利公告号为CN204066795U的一种防干扰的扁平电缆，通过在位于扁平电缆内部的电缆内芯之间设置有中空通道，通过中空通道内的空气来减少信号传输过程中的电缆内芯之间的信号干扰，从而使得信号传输更加清晰准确，然而该发明抗干扰的效果很有限，只能抗辐射干扰，无法防止传导干扰；且增加了中空通道，即增加了电缆的宽度，使得配置此类扁平电缆的电源线不适用于狭小的空间内。

因此，有必要设计一种能屏蔽辐射干扰、抗传导干扰且电缆厚度更薄的三插扁平电源线。

发明内容

本发明为解决上述问题提供一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，通过第一电源层、第二电源层和第三电源层之间形成的等效电容，实现了抗传导干扰的技术效果，仿FPC的结构设计，使得电缆的厚度进入微米量级，实现了真正意义上的电缆扁平化，同时通过外绝缘层隔离电线防止人们触电受伤，通过屏蔽层屏蔽辐射干扰，通过加强部件实现抗拉，使得该电源线相较于以往的电源线来说，体积更小，厚度更薄，抗干扰能力和屏蔽能力更强。

为实现上述目的，达到上述效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，包括插头和扁平电缆，所述的扁平电缆包括基材、连接两种分离材料的粘合剂、用来传输电信号的导电层、隔离导电层的内绝缘层、屏蔽辐射干扰的屏蔽层及包裹在最外层的外绝缘层，所述的屏蔽层位于内绝缘层与外绝缘层之间，所述的导电层包括横截面为薄片状的第一电源层、第二电源层和第三电源层，所述的第一电源层、第二电源层、第三电源层互相平行，所述的插头包括插片，所述的插片通过电源引线与导电层连接，所述第二电源层位于第一电源层与第三电源层之间，且与地线连接。

进一步的，所述的导电层的宽度小于基材与粘合剂的宽度，所述的粘合剂上超出导电层的部分由内绝缘层填充。

进一步的，所述的内绝缘层为塑料包材或加强绝缘层，所述的塑料包材将基材、粘合剂、导电层包裹在内侧，所述的加强绝缘层通过粘合剂覆盖在导电层外侧，所述的加强绝缘层的宽度大于导电层的宽度，其超出导电层的部分填充有粘合剂。

进一步的，所述的外绝缘层内设置有加强芯缠绕而成的加强部件。

进一步的，所述的导电层为175μm以下的铜箔或银箔或镀银铜箔或镀锡铜箔。

进一步的，所述的插头为三个扁头的国标三插或两个圆头的欧标三插或一圆两扁的美标三插或三个方头的英标三插或三个圆头的南非三插。

进一步的，所述的电源引线的一端为薄片导体，与导电层配合连接，另一端为圆型导线，与插片配合连接。

进一步的，所述的屏蔽层为铜箔或铝箔或铜丝编织层或铜箔叠加铜丝编织层或铝箔叠加铜丝编织层。

本发明的有益效果是：

一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，电缆仿造FPC的层叠式结构来代替传统的圆形结构，使得电缆的厚度进入微米量级，实现了真正意义上的电缆扁平化，同时在横截面积一样的情况下，薄片状导电层比圆柱形导电层的表面积更大，其散热能力显著提高，使得该电源线在实际使用中更加安全；三层导电层相互之间的平行结构等效为多个电容，形成的Y电容可以抑制共模干扰，并间接抑制差模干扰，实现了抗传导干扰的技术效果；同时通过外绝缘层隔离电线防止人们触电受伤，通过内绝缘层防止屏蔽层和导电层之间的干扰，通过屏蔽层屏蔽辐射干扰，通过加强部件和基材实现抗拉，通过基材达到耐压标准，使得使用该电缆的电源线相较于以往的电源线来说，体积更小，厚度更薄，抗干扰能力和屏蔽能力更强，适合于对空间要求高、对设备精度要求高、对抗干扰能力和屏蔽能力要求高的用户使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明，本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的部分剖面示意图；

图3为本发明第一实施例中扁平电缆的横截面示意图；

图4为本发明第一实施例的等效电路图；

图5为本发明第一实施例中扁平电缆选用材料参数和电参数的示例表；

图6为本发明第一实施例中扁平电缆选用材料参数和厚度的示例表；

图7为本发明第二实施例中扁平电缆的横截面示意图；

图8为本发明第三实施例中扁平电缆的横截面示意图；

图9为本发明第四实施例中扁平电缆的横截面示意图；

图10为本发明第五实施例的结构示意图；

图11为本发明第六实施例的结构示意图；

图12为本发明第七实施例的结构示意图。

其中，插头1、插片11、电源引线12、扁平电缆2、外绝缘层21、导电层22、第一电源层221、第二电源层222、第三电源层223、基材23、粘合剂24、内绝缘层25、加强部件26、屏蔽层27、C₁-C₂是等效电容。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明：

如图1-图12所示，一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，包括插头1和扁平电缆2，所述的扁平电缆2包括基材23、连接两种分离材料的粘合剂24、用来传输电信号的导电层22、隔离导电层22的内绝缘层25、屏蔽辐射干扰的屏蔽层27及包裹在最外层的外绝缘层21，所述的屏蔽层27位于内绝缘层25与外绝缘层21之间，所述的导电层22包括横截面为薄片状的第一电源层221、第二电源层222和第三电源层223，所述的第一电源层221、第二电源层222、第三电源层223互相平行，所述的插头1包括插片11，所述的插片11通过电源引线12与导电层22连接，所述第二电源层222位于第一电源层221与第三电源层223之间，且与地线连接。

进一步的，所述的导电层22的宽度小于基材23与粘合剂24的宽度，所述的粘合剂24上超出导电层22的部分由内绝缘层25填充。

进一步的，所述的内绝缘层25为塑料包材或加强绝缘层，所述的塑料包材将基材23、粘合剂24、导电层22包裹在内侧，所述的加强绝缘层通过粘合剂24覆盖在导电层22外侧，所述的加强绝缘层的宽度大于导电层22的宽度，其超出导电层22的部分填充有粘合剂24。

进一步的，所述的外绝缘层21内设置有加强芯缠绕而成的加强部件26。

进一步的，所述的导电层22为175μm以下的铜箔或银箔或镀银铜箔或镀锡铜箔。

进一步的，所述的插头1为三个扁头的国标三插或两个圆头的欧标三插或一圆两扁的美标三插或三个方头的英标三插或三个圆头的南非三插。

进一步的，所述的电源引线12的一端为薄片导体，与导电层22配合连接，另一端为圆型导线，与插片11配合连接。

进一步的，所述的屏蔽层27为铜箔或铝箔或铜丝编织层或铜箔叠加铜丝编织层或铝箔叠加铜丝编织层。

具体实施例

本发明第一实施例结合图1和图2所示，一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，插头1使用的是三个扁头的国标三插，即插头1上有三块扁型的插片11，插片11在插头1内部与电源引线12连接，电源引线12与扁平电缆2上的导电层22连接，实现了传输电流的功能。

从图2中可知，在扁平电缆2尾端的导电层22裸露在外面，圆型导线的电源引线12焊接在导电层22上，同时，与第一电源层221、第三电源层223分别连接的两条电源引线12往相反方向引出，第二电源层222往中间方向引出，以避免电源引线12因为距离过近而相互接触所造成的电路短路现象，在可选实施例中电源引线12的一端做成薄片导体，与薄片状的导电层22相对应，另一端可做成圆型导线，与插片11配合连接。

本发明第一实施例中扁平电缆2的横截面如图3所示，由于该扁平电缆2太过细长，故采用波浪号省略相同结构的中间部分，波浪号两边的图形分别为该扁平电缆2的两端，其中，由上至下的结构为：外绝缘层21、屏蔽层27、内绝缘层25、第一电源层221、粘合剂24、基材23、粘合剂24、第二电源层222、粘合剂24、基材23、粘合剂24、第三电源层223、内绝缘层25、屏蔽层27及外绝缘层21，第一电源层221、第二电源层222、第三电源层223互相平行，且宽度均小于基材23和粘合剂24的宽度，同时，该外绝缘层21和内绝缘层25均采用PVC塑料，该基材23采用PI塑胶原料，导电层22采用铜箔，屏蔽层27采用铝箔。

导电层22通过电源引线12连接插片11，第二电源层222接地线PE时，其等效电路图如图4所示，其中等效电阻C₁、等效电阻C₂为Y电容，由于第一电源层221、第二电源层222、第三电源层223互相平行，所以等效电容C₁-C₂均为平行板电容器，故电容值为C=εS/D=ε_oε_rS/D，其中ε为极板间介质的介电常数，ε_o为真空绝对介电常数，ε_r为相对介电常数，S为极板面积，D为极板间的距离，在该实施例中，ε为相邻导电层22之间介质的介电常数，S为第一电源层221或第二电源层222或第三电源层223的面积，D为相邻导电层22之间的距离。

如图5所示，其中真空绝对介电常数ε_o=8.854187817×10^-12F/m，基材23与粘合剂24的相对介电常数取ε_r=3，粘合剂24的参数为两层粘合剂24的和值，等效电容C₁-C₂的电容值一致，由于C₁、C₂共两个Y电容，所以其抗共模干扰能力较强，同时两个Y电容分别稳定了火线L与地线PE之间、零线N与地线PE之间的电压波形，从而间接稳定了火线L与零线N之间的电压波形，起到了抗差模干扰的效果，但电容值只等效有C₁或C₂的一半，所以抗差模干扰能力较弱；基材23采用PI塑胶原料，其耐压值基数为275KV/mm，由于耐压值主要与基材23相关，故可通过改变基材23的厚度来满足不同的电缆耐压标准。

如图6所示，目前导电层22所使用的铜箔厚度规格有17.5μm、35μm、70μm三种，基材23有12.5μm、25μm、50μm、75μm、125μm五种，粘合剂24则在12.5μm~100μm之间即可，故而采用第一实施例时，在不包括内绝缘层25、屏蔽层27和外绝缘层21的情况下，其厚度规格在127.5μm～860μm之间，其中，目前市场上常用的序号①、②两种结构的厚度分别为127.5μm、235μm，，其厚度小于目前圆形结构的电缆内芯厚度。

结合图1-图6所得到的第一实施例，该扁平电缆2具有厚度远小于宽度的性质，而圆形电缆厚度和宽度均为直径R，当两种电缆的截面积一致时，其阻抗一致，在通过相同电流时，其电缆产生的热量一致，此时，扁平电缆2的宽度大于圆形电缆的宽度，故扁平电缆2的散热面积大于圆形电缆的散热面积，所以在横截面积一样的情况下，扁平电缆2相对于圆形电缆来说，其散热能力更强，能通过的电流更高，从而使该电源线的使用更加安全。

本发明第二实施例中扁平电缆2的横截面如图7所示，与第一实施例相比，内绝缘层25采用加强绝缘层，加强绝缘层包括粘合剂24和绝缘材料，即在第一电源层221与第三电源层223的外侧均通过粘合剂24连接有绝缘材料，本实施例的绝缘材料使用PI塑胶原料，导电层22两侧的空缺处也填充了粘合剂24，与屏蔽层27隔离，第一电源层221与第三电源层223分别被上下两侧的粘合剂24包裹在内侧，PI塑胶原料的厚度规格常见的有12.5μm、25μm、50μm三种，在第一实施例的基础上，不考虑屏蔽层27和外绝缘层21，即增加了两层粘合剂24和两层PI塑胶原料，其总厚度数值在177.5μm～1160μm之间，由图6中序号①、②两种结构上分别增加12.5μm、25μm的内绝缘层25，其厚度分别177.5μm、325μm，依然小于目前圆形结构的电缆内芯厚度。

本发明第三实施例中扁平电缆2的横截面如图8所示，在第一实施例的基础上，在外绝缘层21内设置有多根加强芯缠绕而成的加强部件26，该加强部件26共有八个，上下各四个均匀排列，加强部件26为填充在外绝缘层21内，故不增加整体厚度，与第一实施例的厚度一致。

本发明第四实施例中扁平电缆2的横截面如图9所示，在第二实施例的基础上，在外绝缘层21内设置有多根加强芯缠绕而成的加强部件26，该加强部件26共有八个，上下各四个均匀排列，加强部件26为填充在外绝缘层21内，故不增加整体厚度，与第二实施例的厚度一致。

图10为本发明第五实施例的结构示意图，插头1使用的是一圆两扁的美标三插，即插头1上有两块扁型和一根圆头的插片11。

图11为本发明第六实施例的结构示意图，插头1使用的是两个圆头的欧标三插，即插头1上有两个圆头的插片11，还有一个插孔。

图12为本发明第七实施例的结构示意图，插头1使用的是三个方头的英标三插，即插头1上有三块方型的插片11。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，包括插头（1）和扁平电缆（2），其特征在于：所述的扁平电缆（2）包括基材（23）、连接两种分离材料的粘合剂（24）、用来传输电信号的导电层（22）、隔离导电层（22）的内绝缘层（25）、屏蔽辐射干扰的屏蔽层（27）及包裹在最外层的外绝缘层（21），所述的屏蔽层（27）位于内绝缘层（25）与外绝缘层（21）之间，所述的导电层（22）包括横截面为薄片状的第一电源层（221）、第二电源层（222）和第三电源层（223），所述的第一电源层（221）、第二电源层（222）、第三电源层（223）互相平行，所述的插头（1）包括插片（11），所述的插片（11）通过电源引线（12）与导电层（22）连接，所述第二电源层（222）位于第一电源层（221）与第三电源层（223）之间，且与地线连接。

2.根据权利要求1所述的一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，其特征在于：所述的导电层（22）的宽度小于基材（23）与粘合剂（24）的宽度，所述的粘合剂（24）上超出导电层（22）的部分由内绝缘层（25）填充。

3.根据权利要求1所述的一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，其特征在于：所述的内绝缘层（25）为塑料包材或加强绝缘层，所述的塑料包材将基材（23）、粘合剂（24）、导电层（22）包裹在内侧，所述的加强绝缘层通过粘合剂（24）覆盖在导电层（22）外侧，所述的加强绝缘层的宽度大于导电层（22）的宽度，其超出导电层（22）的部分填充有粘合剂（24）。

4.根据权利要求1所述的一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，其特征在于：所述的外绝缘层（21）内设置有加强芯缠绕而成的加强部件（26）。

5.根据权利要求1所述的一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，其特征在于：所述的导电层（22）为175μm以下的铜箔或银箔或镀银铜箔或镀锡铜箔。

6.根据权利要求1所述的一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，其特征在于：所述的插头（1）为三个扁头的国标三插或两个圆头的欧标三插或一圆两扁的美标三插或三个方头的英标三插或三个圆头的南非三插。

7.根据权利要求1所述的一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，其特征在于：所述的电源引线（12）的一端为薄片导体，与导电层（22）配合连接，另一端为圆型导线，与插片（11）配合连接。

8.根据权利要求1所述的一种抗共模干扰三层扁平屏蔽电源线，其特征在于：所述的屏蔽层（27）为铜箔或铝箔或铜丝编织层或铜箔叠加铜丝编织层或铝箔叠加铜丝编织层。