CN109659073A - 一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，其包括由内向外依次设置的内导体、第一绕包层、绝缘层、第二绕包层、编织外导体、第三绕包层和护套层。本发明设计布局合理，与同类产品相比重量减少了一半，寿命提高了一倍，并且具有电流容量大、低损耗、低阻抗、低电感、耐高压、耐高低温、耐磨、耐油、耐化学试剂、阻燃等特点，特别适用于脉冲大电流传输、电磁弹射器等军用装置和系统中，值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆。
背景技术
随着工农业和科学技术的发展特别是军事工业的需要，无线电脉冲技术已经广泛地应用于雷达、电视、遥控、遥测、多路通信、电子计算机等各种各样的电子设备。另外,在原子能工业等离子物理、加速器技术中还大量应用高压脉冲技术。为了把脉冲发生器产生的脉冲传输到各种设备负载上去,中间就要用电缆来连接,高压脉冲电缆就是专门用来传输各种高压脉冲的。它最初是用在雷达设备上,出现了一系列的雷达用脉冲电缆，以后因等离子物理、加速器技术发展,出现了加速器用高压脉冲电缆,尤其是现代军事工业的发展，高压脉冲电缆应用到电磁弹射器、电磁炮等现代军事装备上。为了满足中央军委快响小组发布的项目需求，实现千安级脉冲电流可靠传输，研制具有高柔性、大电流、高电压、低回路电阻等性能的大电流脉冲柔性电缆，其作用是专门用来连接大功率脉冲设备。因此，对脉冲电缆也提出了耐高压、低阻抗、低电感、低损耗、电流容量大等方面的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，该电缆具有电流容量大、低损耗、低阻抗、低电感、耐高压、耐高低温、耐磨、耐油、耐化学试剂、阻燃等特点，而提出的一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，包括由内向外依次设置的内导体、第一绕包层、绝缘层、第二绕包层、编织外导体、第三绕包层和护套层。
优选的，所述内导体由多根CCAA-10A的铜包铝导体组成，且多根铜包铝导体依次经过束绞、复绞、同心式绞合而成。
优选的，所述第一绕包层、第二绕包层和第三绕包层均由两层聚酰亚胺薄膜重叠正反绕包而成。
优选的，所述绝缘层采用气相法硅橡胶材料制成。
优选的，所述外导体由多根CCAA-10A的铜包铝导体经过多层编织在所述第二绕包层外。
优选的，所述护套层由聚氨酯材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过多线绞合与换位后经多次复绞合而构成的内导体，该种绞合方式使得电缆具有优异的柔软性，电缆弯曲半径小，且可达到200mm；
2、利用内导体表面绕包双层热固性聚酰亚胺薄，该种材料具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性、机械性能和电性能，它的拉伸强度可达到200MPa，弹性模量达到20GPa，能够增加内导体层的机械性，消除对内导体的破坏，同时又增加了内导体层的绝缘性能；
3、利用具有耐高温、高绝缘、耐腐蚀、耐辐照等性能优异的硅橡胶材料设计，使得绕包层和硅橡胶这种组合绝缘结构短期耐高温可高达260℃，非常适合脉冲大电流电缆使用，提高了电缆的传输容量，在相同耐压等级条件下，高绝缘性能让电缆绝缘厚度更薄，这样使电缆具有低阻抗、低电感性能；
4、外导体采用CCAA-10A的铜包铝合金丝，通过多层相互交叉重叠编织在一起，铜包铝合金丝之间相互拉扯支撑，并且当受到电磁力作用时，这种编织结构在径向和周向上均会提供支撑力，由于是多层编织，在某一层上导体间隙会被其他层的铜包铝合金丝束所覆盖，使外导体层上的导电间隙大幅减少，导电均匀性好，工作时电磁场分布均匀性好，外导体层中产生切向力的机率小，不易受到破坏，这样使得电缆具有优异的屏蔽性能和柔软性；
5、护套层采用挤出耐磨柔软阻燃聚氨酯料制成，使电缆具有优异的强度、耐高低温、耐磨、耐油、耐化学试剂、阻燃等特性。
本发明设计布局合理，与同类产品相比重量减少了一半，寿命提高了一倍，并且具有电流容量大、低损耗、低阻抗、低电感、耐高压、耐高低温、耐磨、耐油、耐化学试剂、阻燃等特点，特别适用于脉冲大电流传输、电磁弹射器等军用装置和系统中，值得推广。
附图说明
图1为本发明提出的一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆的结构示意图。
图中：1内导体、2第一绕包层、3绝缘层、4第二绕包层、5编织外导体、6第三绕包层、7护套层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，包括由内向外依次设置的内导体1、第一绕包层2、绝缘层3、第二绕包层4、编织外导体5、第三绕包层6和护套层7。
本实施例中值得说明的是，内导体1由多根CCAA-10A的铜包铝导体组成，且多根铜包铝导体依次经过束绞、复绞、同心式绞合而成。内导体1采用比重轻的CCAA-10A的铜包铝合金丝，选用3956标准上第6种软导体结构，标称直径为0.15mm的铜包铝合金丝，内导体1为铜层体积比为10%的软态铜包铝线，左向束合成多股线，多股线再右向进行复绞，再经过紧压和换位绕制工艺而成的内导体1，CCAA-10A的铜包铝合金丝，具有比重小、导电导率高，多股复绞导体与单根导体相比，其柔软性得到了巨大的提高。
第一绕包层2、第二绕包层4和第三绕包层6均由两层热固性聚酰亚胺薄膜重叠正反绕包而成，重叠率不小于5%且相邻层绕包方向相反，其中热固性聚酰亚胺薄膜具有耐温等级高可达260℃、介电常数和介电损耗小、高阻燃、耐辐照、抗拉强度高等特点。其中第二绕包层4介于绝缘层3和编织外导体5之间，其作用是加强绝缘机械强度和提高绝缘性能；第三绕包层6介于编织外导体5和护套层7之间，其作用是加强外导体的稳定性，同时约束外导体层编织线发生错位后产生的强电动力，提高电缆屏蔽效果，减小对外电磁干扰。
绝缘层3由气相法合成的耐高压、耐高温硅橡胶料制成，其特点是在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温，绝缘性能优异、耐压高等特点，非常适合高压大脉冲电缆使用，相比其它绝缘材料，气相法合成的硅橡胶绝缘材料能使电缆的电气性能优异，并且耐高压、低阻抗、低电感、低损耗、电流传输容量大等性能。
外导体5由多根CCAA-10A的铜包铝导体经过多层编织在第二绕包层4外，其中外导体5采用比重轻的CCAA-10A的铜包铝合金丝，同样也是选用3956标准上第6种软导体结构，其标称直径为0.15mm的铜包铝合金丝通过并丝，再经过编织机多层交叉编织而成，每层编织密度均不小于92%，编织角度不小于66°,以满足传输大电流时降低电阻的要求，采用编织外导体的目的主要是为了提高电缆的结构稳定性和柔软性，提高轴向的抗拉能力，同时还能提高电缆的屏蔽性能，降低脉冲大电流下电缆的电磁干扰。
护套层7采用阻燃耐磨柔软聚氨酯料制成，其中聚氨酯具有性能可调范围宽、适应性强、耐磨性能好、机械强度大、弹性好，具有优良的复原性、低温柔性好、耐候性好、耐油性好、耐大气和生物老化，为了提高护套的柔软性，可采用邵氏硬度为70的聚氨脂料。
本实施例中值得说明的是，内导体1采用了标称直径为0.15mm的CCAA-10A的铜包铝合金丝，多线绞合与换位后经多次复绞合而构成的内导体，该种绞合方式使得电缆具有优异的柔软性，电缆弯曲半径小可达到200mm。内导体1表面绕包双层热固性聚酰亚胺薄，该种材料具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性、机械性能和电性能，它的拉伸强度可达到200MPa,弹性模量达到20GPa。因工作在脉冲大电流状态下的电缆处于瞬态强电磁场中，其正负导体层之间会产生瞬态强电磁作用力，当电缆多次通过较高脉冲电流时，电缆内导体线芯在强脉冲电流作用下反复承受较大电动力冲击后引起了疲劳损伤，导致芯线明显拉长、断股、撕裂等现象，因此绕包两层聚酰亚胺薄膜使内导体1层更加紧密稳固，既增加了内导体1层的机械性又消除了由于大电流状态下产生的强大电磁力对内导体的破坏，同时又增加了内导体1层的绝缘性能，相当于内层绝缘作用。第一绕包层2外挤出一层具有耐高温、高绝缘、耐腐蚀、耐辐照等性能优异的硅橡胶材料，绕包层和硅橡胶这种组合绝缘结构短期耐高温可高达260℃，非常适合脉冲大电流电缆使用，提高了电缆的传输容量；在相同耐压等级条件下，高绝缘性能让电缆绝缘厚度更薄，这样使电缆具有低阻抗、低电感性能；绝缘层3外同样绕包两层热固性聚酰亚胺薄膜，加强硅橡胶绝缘的机械强度和提高电缆的耐电压性能。外导体5采用CCAA-10A的铜包铝合金丝，通过多层相互交叉重叠编织在一起，铜包铝合金丝之间相互拉扯支撑，并且当受到电磁力作用时，这种编织结构在径向和周向上均会提供支撑力，由于是多层编织，在某一层上导体间隙会被其他层的铜包铝合金丝束所覆盖，使外导体5层上的导电间隙大幅减少，导电均匀性好，工作时电磁场分布均匀性好，外导体5层中产生切向力的机率小，不易受到破坏，这样使得电缆具有优异的屏蔽性能和柔软性。外导体5层外面绕包两层热固性聚酰亚胺薄膜，主要作用是分担外导体5承受的径向力，增加电缆机械强度，约束外导体5层在弯曲移动等状态下而出现轻微堆积、拉伸、扭曲情况，即外导体5层编织线间可能会发生错位，甚至出现小间隙，进而使电缆圆周电流分布不均匀，导致电磁场发生畸变，同时阻止了外导体5层在电磁力作用下产生向外扩张产生的破坏性形变而导致电缆的外导体5和护套层7的爆裂。护套层7采用挤出耐磨柔软阻燃聚氨酯料，使电缆具有优异的强度、耐高低温、耐磨、耐油、耐化学试剂、阻燃等特性。由于该电缆内导体1层、外导体5层采用比重轻的铜包铝合金丝，每层都绕包两层热固性聚酰亚胺薄膜加强层，所以与同类产品相比重量减少了一半，寿命提高了一倍。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，其特征在于，包括由内向外依次设置的内导体（1）、第一绕包层（2）、绝缘层（3）、第二绕包层（4）、编织外导体（5）、第三绕包层（6）和护套层（7）。
2.根据权利要求1所述的一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，其特征在于，所述内导体（1）由多根CCAA-10A的铜包铝导体组成，且多根铜包铝导体依次经过束绞、复绞、同心式绞合而成。
3.根据权利要求1所述的一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，其特征在于，所述第一绕包层（2）、第二绕包层（4）和第三绕包层（6）均由两层聚酰亚胺薄膜重叠正反绕包而成。
4.根据权利要求1所述的一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，其特征在于，所述绝缘层（3）采用气相法硅橡胶材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，其特征在于，所述外导体（5）由多根CCAA-10A的铜包铝导体经过多层编织在所述第二绕包层（4）外。
6.根据权利要求1所述的一种轻型千安级脉冲大电流柔性电缆，其特征在于，所述护套层（7）由聚氨酯材料制成。
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