CN110136877A - 一种液冷大功率充电桩用电缆及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液冷大功率充电桩用电缆，包括缆芯，以及依次包裹在缆芯外的无纺布绕包层和护套层；所述缆芯包括主线芯、接地线芯、辅助线芯、控制线芯和流通冷却液的冷却管；所述主线芯包括主线芯导体和主线芯辐照绝缘层；所述主线芯导体与主线芯辐照绝缘层间设有空隙，形成供冷却液流动的通道，使主线芯导体浸泡在冷却液中。本发明的电缆缆芯内设有通有冷却液的冷却管，同时主线芯导与主线芯辐照绝缘层间设有间隙，间隙中通有冷却液，主线芯导体浸泡在冷却液中，冷却效果好，能够在长时间的大功率充电下保持正常工作温度，十分适合对电动汽车进行充电，满足日益增长的对充电速度的要求，使用方便。

Description

一种液冷大功率充电桩用电缆及其生产工艺
技术领域
本发明涉及电缆领域，尤其涉及一种液冷大功率充电桩用电缆及其生产工艺。
背景技术
随着国家对电动汽车的产业政策推动，市场需求扩大，电动汽车的普及迅速壮大，加大充电功率，缩短充电时间，成为新能源汽车领域的发展趋势。伴随而来的就是电动汽车充电设备负荷等级、负荷计算问题、充电设备配比问题、充电设备专用/共用变压器问题、消防问题等问题的日益加剧，在电缆工作时间较长，通过一定负载电流时，导体会发热严重影响安全使用，因此亟需一种冷却效果好，能在高负荷使用条件下长时间工作的一种液冷大功率充电桩用电缆。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷却效果好，能在高负荷使用条件下长时间工作的液冷大功率充电桩用电缆及其生产工艺。
实现本发明目的的技术方案是：一种液冷大功率充电桩用电缆，包括缆芯，以及依次包裹在缆芯外的无纺布绕包层和护套层；
所述缆芯包括主线芯、接地线芯、辅助线芯、控制线芯和流通冷却液的冷却管；所述主线芯包括主线芯导体和主线芯辐照绝缘层；所述主线芯导体与主线芯辐照绝缘层间设有空隙，形成供冷却液流动的通道，使主线芯导体浸泡在冷却液中。
所述主线芯导体与主线芯辐照绝缘层间的空隙中设有螺旋垫层。
所述螺旋垫层采用耐油橡皮材质。
所述主线芯导体外包裹有主线芯编织层；所述螺旋垫层设置在主线芯编织层外。
所述主线芯导体采用镀锡铜丝束绞后以1股+6股结构复绞而成。
所述控制线芯包括至少三根控制绝缘芯和控制无纺布层；所述控制绝缘芯包括控制线芯导体和包裹在控制线芯导体外的控制线芯辐照绝缘层；所述控制绝缘芯相邻相切呈圆周阵列成缆，成缆中心形成空腔；所述空腔内设有网状填充；所述控制无纺布层绕包在成缆的控制绝缘芯外。
所述网状填充为聚丙烯网状撕裂纤维绳。
所述冷却管包括冷却内管，以及依次包裹在冷却内管外的芳纶丝加强层和辐照外管。
所述冷却管厚度为2.0mm；所述冷却内管采用交联聚乙烯；所述芳纶丝加强层为24锭每股2根规格为300dt，编织密度不小于70％，编织角度45°；所述辐照外管采用辐照交联聚乙烯。
所述无纺布绕包层采用厚度为0.12mm，宽度为40mm的无纺布，搭盖率为15％～20％。
所述接地线芯包括接地线芯导体和接地线芯辐照绝缘层；所述接地线芯辐照绝缘层厚度不小于1.2mm；所述辅助线芯包括辅助线芯导体和辅助线芯辐照绝缘层；所述辅助线芯辐照绝缘层厚度不小于0.8mm；所述控制线芯包括控制线芯导体和控制线芯辐照绝缘层；所述控制线芯辐照绝缘层厚度不小于0.6mm。
所述护套层外表面呈雾面磨砂型。
所述主线芯、辅助线芯和冷却管均设有两根；所述接地线芯和控制线芯均与两根主线芯贴合，并且接地线芯和控制线芯分别位于两根主线芯轴线所在平面的两侧；所述两根辅助线芯分别紧密地设置于接地线芯与两根主线芯之间的空隙中；所述两根冷却管分别设置于控制线芯与两根主线芯之间的空隙中，并分别与控制线芯和主线芯相切。
生产工艺包括以下步骤：
S1：制备主线芯，绞合主线芯导体，在主线芯导体外编织主线芯编织层；在主线芯编织层外设置螺旋垫层；在螺旋垫层外挤出主线芯辐照绝缘层；
S2：制备控制线芯；制备接地线芯；制备辅助线芯；制备冷却管；
S3：将主线芯、控制线芯、接地线芯、辅助线芯和冷却管成缆；在成缆后的主线芯外绕包无纺布绕包层，在无纺布绕包层外挤出护套层。
所述S1中，采用镀锡铜丝以1+6的结构复绞制成主线芯导体，复绞节距12～14倍；镀锡铜丝分为21等份分别束绞成小股，方向右向，节距不大于束绞直径的38倍；每3股复绞成中股，方向左向，节距不大于复绞外径的24倍；以1股+6股的结构复绞成主线芯导体，方向左向，节距不大于导体直径的14倍。
在主线芯导体外采用丝径为0.12mm的镀锡铜丝编织主线芯编织层，编织角度40～50°，编织密度不小于85％；在主线芯编织层外设置螺旋垫层；在螺旋垫层外采用耐油交联聚烯烃挤包主线芯辐照绝缘层。
所述S2中制备控制线芯，所述控制绝缘芯相邻相切呈圆周阵列成缆，成缆中心形成空腔；所述空腔内设有网状填充；所述控制无纺布层绕包在成缆的控制绝缘芯外；成缆节距不大于成缆外径的10倍；所述呈圆周阵列设置的控制绝缘芯内填充蓬松的聚丙烯网状撕裂纤维绳，所述聚丙烯网状撕裂纤维绳规格为38000dt；所述呈圆周阵列设置的控制绝缘芯外绕包有控制线芯无纺布层。
所述S2中，采用进口挤塑机挤出接地线芯辐照绝缘层、辅助线芯辐照绝缘层和控制线芯辐照绝缘层，对接地线芯、辅助线芯和控制线芯的绝缘层进行辐照，各线芯辐照参数为：
接地线芯辐照绝缘层：能量2.5MeV，束下道数10，剂量设定0.8m/min/mA；
辅助线芯辐照绝缘层：能量2.5MeV，束下道数10，剂量设定1.0m/min/mA；
控制线芯绝缘线芯：能量1.4MeV，束下道数38，剂量设定5.0m/min/mA。
所述S2中制备冷却管，采用交联聚乙烯拉制内管；在内管外采用芳纶丝编织加强，所述芳纶丝为24锭每股两根规格为300dt，编织密度不小于70％，编织角度45°；在芳纶丝外采用交联聚乙烯挤出辐照外管；挤出完成后进行辐照，辐照参数：能量2.5MeV、剂量设定1.0m/min/mA。
根据镀锡铜丝屏蔽层计算公式：P＝(2p-p2)*100其中P为编织密度、p为单向覆盖系数、m为编织机同一方向锭数、n为每锭编织线根数、d为编织丝丝径、D为编织前序电缆外径、L为编织节距。
所述S3中，在成缆后的缆芯外绕包无纺布绕包层；在无纺布绕包层外采用阻燃耐磨雾面型聚氨酯挤包护套层，选用25.5mm的模芯、32.0mm的模套，挤出温度为：第一区150℃；第二区165℃；第三区165℃；第四区165℃；第五区170℃；第六区170℃；第七区170℃；第八区175℃；第九区175℃，挤出速度1.5m/min。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明的电缆缆芯内设有通有冷却液的冷却管，同时主线芯导与主线芯辐照绝缘层间设有间隙，间隙中通有冷却液，主线芯导体浸泡在冷却液中，冷却效果好，能够在长时间的大功率充电下保持正常工作温度，十分适合对电动汽车进行充电，满足日益增长的对充电速度的要求，使用方便。
(2)本发明的主线芯导体和主线芯辐照绝缘层间的间隙内设有螺旋垫层，有效增加主线芯导体和绝缘层的间隙，增大冷却液体的流通空间，使冷却液体可以进行有序流动，从而更有效的解决电缆由于充电过程过度发热而引起的载流能力减小问题，冷却电缆因充电过程长久而引起的过度发热问题，使电缆的载流能力增大，可在同等安培电流下，减小电缆的横截面至200％左右；起到了固定导体与绝缘层作用，解决了电缆在使用过程中因冷却液流动产生的晃动而引起的导体与绝缘松动现象；螺旋垫层的设置起到了支撑作用，有效解决了电缆在频繁弯曲之后，冷却液流动管道发生扁皱而引起的液体堵塞现象，保证了管道在受到弯曲和挤压后能够快速回复原有状态，确保冷却液流动的畅通性。
(3)本发明在主线芯导体外设置了主线芯编织层，增强了主线芯的屏蔽能力，增加了对主线芯导体的支撑性，增大了主线芯导体和绝缘层间的间距，增大冷却液体的流通空间，增强了冷却效果。
(4)本发明的主线芯导体采用镀锡软铜丝束绞后复绞，抗拉抗扭转性能好，导电能力强，导体外径小。
(5)本发明的控制绝缘芯圆周阵列成缆，抗拉抗扭转性能强，同时成缆中心形成空腔，空腔内填充网状填充，进一部加强了控制线芯的抗拉抗扭转性能。
(6)本发明的网状填充为聚丙烯网状撕裂纤维绳，吸湿性低，抗拉性强，能够在多种环境下保证控制线芯的抗拉抗扭转性能。
(7)本发明的冷却管为三层结构，不易损坏，中间层为芳纶丝加强层，加强了冷却管的抗拉抗扭转性能，外层采用辐照工艺照射，使三层结合更加紧密，进一步增强了冷却管的抗拉抗扭转性能。
(8)本发明的外护套表面呈雾面磨砂型，大大的增加了电缆护套的摩擦力，减少了电缆在使用过程中表面外观的磨损。
(9)本发明的线芯相互交错设置，抗拉抗扭转性能强，缆芯外径小，方便安装和使用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的主线芯沿轴线的截面图，图中未示出主线芯辐照绝缘层。
附图中标号为：
主线芯1、主线芯导体1-1，主线芯辐照绝缘层1-2，螺旋垫层1-3，主线芯编织层1-4；
接地线芯2、接地线芯导体2-1，接地线芯辐照绝缘层2-2；
辅助线芯3、辅助线芯导体3-1，辅助线芯辐照绝缘层3-2；
控制线芯4，控制线芯导体4-1，控制线芯辐照绝缘层4-2，空腔4-3，控制无纺布层4-4；
冷却管5。
具体实施方式
(实施例1)
见图1和图2，本实施例的一种液冷大功率充电桩用电缆，包括缆芯，以及依次包裹在缆芯外的无纺布绕包层6和护套层7。
缆芯包括主线芯1、接地线芯2、辅助线芯3、控制线芯4和流通冷却液的冷却管5。主线芯1包括主线芯导体1-1和主线芯辐照绝缘层1-2。主线芯导体1-1与主线芯辐照绝缘层1-2间设有空隙，形成供冷却液流动的通道，使主线芯导体1-1浸泡在冷却液中。
为了增大冷却液体的流通空间，加强主线芯1的冷却效果，主线芯导体1-1与主线芯辐照绝缘层1-2间的空隙中设有螺旋垫层1-3。所述螺旋垫层1-3优选采用耐油橡皮材质。有效增加主线芯导体1-1和主线芯辐照绝缘层1-2的间隙，增大冷却液体的流通空间，使冷却液体可以进行有序流动，从而更有效的解决电缆由于充电过程过度发热而引起的载流能力减小问题，冷却电缆因充电过程长久而引起的过度发热问题，使电缆的载流能力增大，可在同等安培电流下，减小电缆的横截面至200％左右；起到了固定导体与绝缘层作用，解决了电缆在使用过程中因冷却液流动产生的晃动而引起的导体与绝缘松动现象；还起到了支撑作用，有效解决了电缆在频繁弯曲之后，冷却液流动空间发生扁皱而引起的液体堵塞现象，保证了主线芯在受到弯曲和挤压后能够快速回复原有状态，确保冷却液流动的畅通性。
为了增强主线芯导体1-1的抗拉抗扭转性能，主线芯导体1-1采用镀锡铜丝束绞后以1股+6股结构复绞而成。
为了增加接地线芯2、辅助线芯3和控制线芯4的绝缘性能，接地线芯2包括接地线芯导体2-1和接地线芯辐照绝缘层2-2。接地线芯辐照绝缘层2-2厚度不小于1.2mm。辅助线芯3包括辅助线芯导体3-1和辅助线芯辐照绝缘层3-2。辅助线芯辐照绝缘层3-2厚度不小于0.8mm。控制线芯辐照绝缘层厚度不小于0.6mm。
为了增强控制线芯的抗拉抗扭转性能，控制线芯4包括至少三根控制绝缘芯和控制无纺布层4-4。控制绝缘芯包括控制线芯导体4-1和包裹在控制线芯导体4-1外的控制线芯辐照绝缘层4-2。控制线芯辐照绝缘层4-2厚度不小于0.6mm。控制绝缘芯相邻相切呈圆周阵列成缆，成缆中心形成空腔4-3。空腔4-3内设有网状填充。控制无纺布层4-4绕包在成缆的控制绝缘芯外。
为了进一步加强控制线芯的抗拉抗扭转性能，网状填充为非吸湿性的聚丙烯网状撕裂纤维绳。
为了增强冷却管强度，冷却管5包括冷却内管，以及依次包裹在冷却内管外的芳纶丝加强层和辐照外管。
冷却管5厚度为2.0mm。冷却内管采用交联聚乙烯。芳纶丝加强层为24锭每股2根规格为300dt，编织密度不小于70％，编织角度45°。辐照外管采用辐照交联聚乙烯。
为了增强缆芯的紧密性，增加表面圆整度，无纺布绕包层6采用厚度为0.12mm，宽度为40mm的无纺布，搭盖率为15％～20％。
为了增加电缆护套的摩擦力，减少电缆在使用过程中表面外观的磨损，护套层7外表面呈雾面磨砂型。
缆芯内的线芯排布优选采用：主线芯1、辅助线芯3和冷却管5均设有两根。接地线芯2和控制线芯4均与两根主线芯1贴合，并且接地线芯2和控制线芯4分别位于两根主线芯1轴线所在平面的两侧。两根辅助线芯3分别紧密地设置于接地线芯2与两根主线芯1之间的空隙中。两根冷却管5分别设置于控制线芯4与两根主线芯1之间的空隙中，并分别与控制线芯4和主线芯1相切。增加了缆芯的载流能力，冷却性能，抗拉抗扭转性能。
生产工艺包括以下步骤：
S1：制备主线芯1，绞合主线芯导体1-1，在主线芯导体1-1外编织主线芯编织层1-4。在主线芯编织层1-4外设置螺旋垫层1-3。在螺旋垫层1-3外挤出主线芯辐照绝缘层1-2。
S2：制备控制线芯4。制备接地线芯2。制备辅助线芯3。制备冷却管5。
S3：将主线芯1、控制线芯4、接地线芯2、辅助线芯3和冷却管5成缆。在成缆后的主线芯1外绕包无纺布绕包层6，在无纺布绕包层6外挤出护套层7。
S1中，采用镀锡铜丝以1+6的结构复绞制成主线芯导体1-1，复绞节距12～14倍。镀锡铜丝分为21等份分别束绞成小股，方向右向，节距不大于束绞直径的38倍。每3股复绞成中股，方向左向，节距不大于复绞外径的24倍。以1股+6股的结构复绞成主线芯导体，方向左向，节距不大于导体直径的14倍。
根据镀锡铜丝屏蔽层计算公式：P＝(2p-p2)*100，其中P为编织密度、p为单向覆盖系数、m为编织机同一方向锭数、n为每锭编织线根数、d为编织丝丝径、D为编织前序电缆外径、L为编织节距。选择镀锡铜丝丝径为0.12mm，选择锭数为24锭的编织机，计算得到每锭根数为10根镀锡铜丝，编织屏蔽的节距不大于34.33。
在主线芯导体1-1外采用丝径为0.12mm的镀锡铜丝编织主线芯编织层1-4，编织角度40～50°，编织密度不小于85％。在主线芯编织层外采用耐油橡皮设置螺旋垫层1-3。在螺旋垫层1-3外采用耐油交联聚烯烃挤包主线芯辐照绝缘层1-2。
S2中制备控制线芯4，控制绝缘芯相邻相切呈圆周阵列成缆，成缆中心形成空腔4-3。空腔4-3内设有网状填充。控制无纺布层4-4绕包在成缆的控制绝缘芯外。成缆节距不大于成缆外径的10倍。网状填充为蓬松的聚丙烯网状撕裂纤维绳，规格为38000dt。
S2中，采用进口挤塑机挤出接地线芯辐照绝缘层2-2、辅助线芯辐照绝缘层3-2和控制线芯辐照绝缘层4-2，并进行辐照，各线芯辐照参数为：
接地线芯辐照绝缘层2-2：能量2.5MeV，束下道数10，剂量设定0.8m/min/mA。
辅助线芯辐照绝缘层3-2：能量2.5MeV，束下道数10，剂量设定1.0m/min/mA。
控制线芯辐照绝缘层4-2：能量1.4MeV，束下道数38，剂量设定5.0m/min/mA。
S2中，制备冷却管5，采用交联聚乙烯拉制冷却内管。在冷却内管外采用芳纶丝编织芳纶丝加强层，芳纶丝为24锭每股两根规格为300dt，编织密度不小于70％，编织角度45°。在芳纶丝加强层外采用交联聚乙烯挤出辐照外管。挤出完成后进行辐照，辐照参数：能量2.5MeV、剂量设定1.0m/min/mA。
S3中，在成缆后的缆芯外绕包无纺布绕包层6。在无纺布绕包层6外采用阻燃耐磨雾面型聚氨酯挤包护套层7，选用25.5mm的模芯、32.0mm的模套，挤出温度为：第一区150℃。第二区165℃。第三区165℃。第四区165℃。第五区170℃。第六区170℃。第七区170℃。第八区175℃。第九区175℃，挤出速度1.5m/min。
(实施例2)
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：为了增强主线芯的屏蔽和冷却性能，增加主线芯导体和绝缘层之间的空间，主线芯导体1-1外包裹有主线芯编织层1-4。螺旋垫层1-3设置在主线芯编织层1-4外，使导体表面更加圆整、平滑，能够更好地与冷却液体接触。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：包括缆芯，以及依次包裹在缆芯外的无纺布绕包层(6)和护套层(7)；
所述缆芯包括主线芯(1)、接地线芯(2)、辅助线芯(3)、控制线芯(4)和流通冷却液的冷却管(5)；所述主线芯(1)包括主线芯导体(1-1)和主线芯辐照绝缘层(1-2)；所述主线芯导体(1-1)与主线芯辐照绝缘层(1-2)间设有空隙，形成供冷却液流动的通道，使主线芯导体(1-1)浸泡在冷却液中。
2.根据权利要求1所述的一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：所述主线芯导体(1-1)与主线芯辐照绝缘层(1-2)间的空隙中设有螺旋垫层(1-3)。
3.根据权利要求2所述的一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：所述主线芯导体(1-1)外包裹有主线芯编织层(1-4)；所述螺旋垫层(1-3)设置在主线芯编织层(1-4)外。
4.根据权利要求1所述的一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：所述主线芯导体(1-1)采用镀锡铜丝束绞后以1股+6股结构复绞而成。
5.根据权利要求1所述的一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：所述控制线芯(4)包括至少三根控制绝缘芯和控制无纺布层(4-4)；所述控制绝缘芯包括控制线芯导体(4-1)和包裹在控制线芯导体(4-1)外的控制线芯辐照绝缘层(4-2)；所述控制绝缘芯相邻相切呈圆周阵列成缆，成缆中心形成空腔(4-3)；所述空腔(4-3)内设有网状填充；所述控制无纺布层(4-4)绕包在成缆的控制绝缘芯外。
6.根据权利要求5所述的一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：所述网状填充为聚丙烯网状撕裂纤维绳。
7.根据权利要求1所述的一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：所述冷却管(5)包括冷却内管，以及依次包裹在冷却内管外的芳纶丝加强层和辐照外管。
8.根据权利要求1所述的一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：所述护套层(7)外表面呈雾面磨砂型。
9.根据权利要求1所述的一种液冷大功率充电桩用电缆，其特征在于：所述主线芯(1)、辅助线芯(3)和冷却管(5)均设有两根；所述接地线芯(2)和控制线芯(4)均与两根主线芯(1)贴合，并且接地线芯(2)和控制线芯(4)分别位于两根主线芯(1)轴线所在平面的两侧；所述两根辅助线芯(3)分别紧密地设置于接地线芯(2)与两根主线芯(1)之间的空隙中；所述两根冷却管(5)分别设置于控制线芯(4)与两根主线芯(1)之间的空隙中，并分别与控制线芯(4)和主线芯(1)相切。
10.一种液冷大功率充电桩用电缆的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1：制备主线芯(1)，绞合主线芯导体(1-1)，在主线芯导体(1-1)外编织主线芯编织层(1-4)；在主线芯编织层(1-4)外设置螺旋垫层(1-3)；在螺旋垫层(1-3)外挤出主线芯辐照绝缘层(1-2)；
S2：制备控制线芯(4)；制备接地线芯(2)；制备辅助线芯(3)；制备冷却管(5)；
S3：将主线芯(1)、控制线芯(4)、接地线芯(2)、辅助线芯(3)和冷却管(5)成缆；在成缆后的主线芯(1)外绕包无纺布绕包层(6)，在无纺布绕包层(6)外挤出护套层(7)。
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