CN110828035A - 一种新能源汽车用高导热电缆及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新能源汽车用高导热电缆及其生产工艺,电缆由内至外依次为:导体、导体包带、绝缘层、屏蔽层和外护套;所述绝缘层为高导热硅橡胶,所述高导热硅橡胶采用以甲基乙烯基聚硅氧烷混合物为基体,加入石墨烯、氮化铝和硫化剂的共混体系,其导热系数为0.4‑2W/(m*k)。屏蔽层采用将吸收电磁波材料涂敷在铝箔麦拉复合带背面额度生产工艺,可以很好地抗电磁干扰。通过在原有硅橡胶体系中增加新的配方体系,解决了现有技术中电缆导热能力差,散热能力差的问题,从而提升了电缆的载流能力。
Description
技术领域
本发明涉及电缆领域,尤其是一种新能源汽车用高导热电缆及其生产工艺。
背景技术
电动汽车因拥有零污染排放,高能源效率等优点而得到了越来越广泛的关注。但是,电动汽车的进一步推广受到了续航里程及充电时间的限制,一般来说,传统充电技术使得充电时间长达6-8小时,这使得电动汽车的长途行驶几乎不可能,因此,基于快速充电技术的大功率充电站为电动汽车的推广提供了可能。
快速充电技术的发展对电缆提出了更高的要求,而短时间内完成大功率的充电意味着更大电流的传输。大电流的传输使得电缆发热问题更加严峻,过多热量的积累将会加速电缆的老化及寿命的缩短。为了保证电缆的安全,电缆温度必须保持在一定范围内,这也同时限制了电缆传输电流的能力。而电缆温度与电缆各层结构的散热能力密切相关,构成电缆绝缘及护套的材料往往是聚合物材料,其导热能力极差,这极大的限制了电缆的散热能力,进而限制了电缆载流能力的提升。这就需要我们开发一种新的电缆,在保证电缆机械性能与电气性能的同时,提升电缆的散热能力,从而实现一定截面积下电缆载流能力的提升。因此,本发明提出了一种兼具优异机械性能及电气性能的高导热电缆及其生产工艺,这对提升电缆的散热能力及载流能力具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源汽车用高导热电缆及其生产工艺,解决了现有技术中电缆导热能力差,散热能力差的问题,从而提升了电缆的载流能力。
实现本发明目的的技术方案是:
一种新能源汽车用高导热电缆,由内至外依次为:导体、导体包带、绝缘层、屏蔽层和外护套;所述绝缘层为高导热硅橡胶,所述高导热硅橡胶采用以甲基乙烯基聚硅氧烷混合物为基体,加入石墨烯、氮化铝和硫化剂的共混体系,其导热系数为0.4-2W/(m*k)。
进一步地,一种新能源汽车用高导热电缆,所述高导热硅橡胶的组成及配比,以质量份计为:
进一步地,一种新能源汽车用高导热电缆,所述硫化剂为铂金催化剂。
进一步地,一种新能源汽车用高导热电缆,所述延迟剂为醇类延迟剂。
进一步地,一种新能源汽车用高导热电缆,所述屏蔽层为涂覆有吸收电磁波材料的铝合金复合带。
进一步地,一种新能源汽车用高导热电缆,所述铝合金复合带涂敷的吸收电磁波材料组成及配比,以质量份计为:
进一步地,一种新能源汽车用高导热电缆,所述金属粉末的粒度小于10um。
进一步地,一种新能源汽车用高导热电缆,所述吸收剂为Fe4N。
一种新能源汽车用高导热电缆的生产工艺,采用如权利要求1-8之一所述的新能源汽车用高导热电缆;其中所述吸收电磁波材料涂敷在铝箔麦拉复合带背面。
进一步地,一种新能源汽车用高导热电缆的生产工艺,所述绝缘层采用带红外感应加热的挤出机挤出。
采用上述技术方案,本发明具有如下积极的技术效果:
1、本发明绝缘层采用高导热硅橡胶材料,通过全新的配方体系,提升了硅橡胶材料的导热性能。当导热性能提升了,电缆的载流量相应增加,从而同等环境下减少产品截面积。普通硅橡胶的导热系数为0.1-0.2W/(m*k),而本发明的硅橡胶整体导热系数提升到0.4-2W/(m*k),也就是说导热系数提升了4-10倍,相应的硅橡胶电缆散热提升至少4倍以上,整体产品载流量大大提升。
2、本发明采用铂金催化剂作为硫化剂,具有稳定性好、抗毒性强的优点,很好的避免了产品在存放或使用过程中黑色物质的生成,硫化过程无有毒气体释放,安全环保,采用醇类延迟剂作为延迟剂,能够高效抑制或者延迟铂催化硅氢加成反应。
3、本发明屏蔽层采用涂覆有新配方的吸收电磁波材料的铝合金复合带结构取代行业普遍采用的铝塑复合带与铜丝编织屏蔽结构,从而降低成本,增加电缆柔软性。
4、本发明吸收电磁波材料中的金属粉末的粒度小于10um,一方面由于粒子的细化使组成粒子的原子数大大减少,活性大大增加,在微波辐射下,分子、电子运动加剧,促进磁化,使电磁能转化为热能,另一方面,具有铁磁性的金属超细粉具有较大的磁导率,与高频电磁波具有强烈的相互作用,因而具有高效吸波效能,从而提高本发明的屏蔽效果。
5、本发明吸收电磁波材料中的吸收剂为Fe4N,吸收效率高,涂层薄,制备成本低廉,在保证本发明屏蔽效果的同时降低制造成本。
6、本发明屏蔽层生产工艺将吸收电磁波材料涂敷在铝箔麦拉复合带背面作为吸波材料吸收电磁波,可以很好地抗电磁干扰,进一步提高屏蔽效果。
7、本发明绝缘层采用带红外感应加热的挤出机挤出,产品采用分段温度递减的方式进行硫化,使产品硫化均匀,强度增加5%-10%。
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。
附图中的标号为:导体1、导体包带2、绝缘层3、屏蔽层4、外护套5。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
目前市面上的普通硅橡胶电缆结果包括导体、导体包带、绝缘层、屏蔽层和外护套,绝缘层为普通硅橡胶,导热系数为0.1-0.2W/(m*k),屏蔽层采用铝塑复合带和铜丝编织屏蔽结构,柔软度和屏蔽效果一般。
(实施例1)
如图1所示的一种新能源汽车用高导热电缆,由内至外依次为:导体1、导体包带2、绝缘层3、屏蔽层4和外护套5。
绝缘层3为高导热硅橡胶,其组成及配比,以质量份计为:
实施例1采用铂金催化剂作为硫化剂,具有稳定性好、抗毒性强的优点,很好的避免了产品在存放或使用过程中黑色物质的生成,硫化过程无有毒气体释放,安全环保,采用乙炔基环已醇作为延迟剂,能够高效抑制或者延迟铂催化硅氢加成反应。
实施例1的配方体系,提升了硅橡胶材料的导热性能,当导热性能提升了,电缆的载流量相应增加,从而同等环境下减少产品截面积。当添加一些导热材料之后,硅橡胶整体导热系数提升到0.3-2W/(m*k),也就是说导热系数提升了4-10倍,相应的硅橡胶电缆散热提升至少3倍以上,整体产品载流量提升10-25%。
为了降低成本,增加电缆柔软性,实施例1屏蔽层4采用涂覆有吸收电磁波材料的铝合金复合带结构取代行业普遍采用的铝塑复合带与铜丝编织屏蔽结构,使电缆更加柔软,屏蔽效果更优,30MHZ转移阻抗≦20mΩ/m,远远高于标准要求的≦31mΩ/m。
其组成及配比,以质量份计为:
为了提高本发明的屏蔽效果的同时降低制造成本,实施例1吸收电磁波材料中的金属粉末的粒度均小于10um,吸收剂采用Fe4N。一方面由于粒子的细化使组成粒子的原子数大大减少,活性大大增加,在微波辐射下,分子、电子运动加剧,促进磁化,使电磁能转化为热能,另一方面,具有铁磁性的金属超细粉具有较大的磁导率,与高频电磁波具有强烈的相互作用,因而具有高效吸波效能。而Fe4N则为最常用的吸收剂,吸收效率高,涂层薄而且制备成本低廉。
一种新能源汽车用高导热电缆的生产工艺,采用实施例1的新能源汽车用高导热电缆,其中绝缘层3采用带红外感应加热的挤出机挤出,第一段热冲击炉,冲击硅橡胶电缆表面,使硅橡胶电缆快速硫化,后面每段加热温度采用220℃-200℃-180℃-160℃递减温度进行硫化,使得硅橡胶电缆硫化均匀,强度增加5%-10%。
屏蔽层4采用将吸收电磁波材料涂敷在铝箔麦拉复合带背面的工艺方法,以很好地抗电磁干扰,进一步提高屏蔽效果。
(实施例2)
实施例2与实施例1的区别在于绝缘层3与屏蔽层4的成分配比不同,实施例2绝缘层3为高导热硅橡胶,其组成及配比,以质量份计为:
实施例2的配方体系,提升了硅橡胶材料的导热性能,整体导热系数提升到0.2-2W/(m*k),导热系数提升了2-10倍,相应的硅橡胶电缆散热提升至少2倍以上,整体产品载流量提升10-30%。
屏蔽层4采用涂覆有吸收电磁波材料的铝合金复合带,其组成及配比,以质量份计为:
屏蔽层4采用以上吸波材料作为屏蔽层,可有效的替代镀锡铜丝编织与铝塑复合带结构,使产品的更加柔软,屏蔽效果更优,30MHZ转移阻抗≦25mΩ/m,远远高于标准要求的≦31mΩ/m。
(实施例3)
实施例3与实施例1的区别在于绝缘层3与屏蔽层4的成分配比不同,实施例3绝缘层3为高导热硅橡胶,其组成及配比,以质量份计为:
实施例2的配方体系,提升了硅橡胶材料的导热性能,导热系数提升到0.4-2W/(m*k),热系数提升了4-10倍,相应的硅橡胶电缆散热提升至少4倍以上,整体产品载流量提升10-30%。
屏蔽层4采用涂覆有吸收电磁波材料的铝合金复合带,其组成及配比,以质量份计为:
屏蔽层4采用以上吸波材料作为屏蔽层,可有效的替代镀锡铜丝编织与铝塑复合带结构,使产品的更加柔软,屏蔽效果更优,30MHZ转移阻抗≦22mΩ/m,远远高于标准要求的≦31mΩ/m。
Claims (10)
1.一种新能源汽车用高导热电缆,其特征在于:由内至外依次为:导体(1)、导体包带(2)、绝缘层(3)、屏蔽层(4)和外护套(5);所述绝缘层(3)为高导热硅橡胶,所述高导热硅橡胶采用以甲基乙烯基聚硅氧烷混合物为基体,加入石墨烯、氮化铝和硫化剂的共混体系,其导热系数为0.4-2W/(m*k)。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车用高导热电缆,其特征在于:
所述硫化剂为铂金催化剂。
4.根据权利要求2所述的一种新能源汽车用高导热电缆,其特征在于:
所述延迟剂为醇类延迟剂。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用高导热电缆,其特征在于:
所述屏蔽层(4)为涂覆有吸收电磁波材料的铝合金复合带。
7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车用高导热电缆,其特征在于:
所述金属粉末的粒度小于10um。
8.根据权利要求6所述的一种新能源汽车用高导热电缆,其特征在于:
所述吸收剂为Fe4N。
9.一种新能源汽车用高导热电缆的生产工艺,其特征在于:采用如权利要求1-8之一所述的新能源汽车用高导热电缆;其中所述吸收电磁波材料涂敷在铝箔麦拉复合带背面。
10.根据权利要求9所述的一种新能源汽车用高导热电缆的生产工艺,其特征在于:所述绝缘层(3)采用带红外感应加热的挤出机挤出。
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