CN111180114A - 一种耐寒空芯电缆制造方法 - Google Patents

一种耐寒空芯电缆制造方法 Download PDF

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祝军
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Abstract

一种耐寒空芯电缆制造方法，步骤包括：1)先制造导体和铜箔导体：1.1)制造主线芯和地线芯用到的股线；1.2)制造三芯信号线芯和二芯信号线芯用到的铜箔导体；2)各个线芯的制造：2.1)制造主线芯，备用；2.2)制造地线芯，备用；2.3)制造二芯信号线芯，备用；2.4)制造三芯信号线芯，备用；3)步骤2.1～2.4)制得的线芯、冷却软管以及缆芯填充绞合成缆芯后，再绕包无纺布带；4)在无纺布带外挤包外护套料制得到护套层。

Description

一种耐寒空芯电缆制造方法
技术领域
本技术方案属于电缆技术领域，具体是一种耐寒空芯电缆制造方法及电缆。
背景技术
现有技术中，新能源电动汽车多采取超过300V的高电压和几百安培大电流。电压的提升会提高充电零部件的电性能要求，成本较高,未来的电压预计最高提升到1000V。电流的提升成为大功率充电的必选途径。目前的电流最大可达成250A，充电的电缆已采用95mm2的电缆，以保证实际使用的安全性。
当电流继续增加到400A时，传统的充电电缆的导体截面需要达到185mm2或240mm2，电缆单重大、外径大、使用不便。如果电流再上升到500A时，充电电缆的导体截面、外径需继续增大，带来了电缆重、采购成本高、操作不便、生产加工难控制等缺点,且在-40度时，电缆变硬，不易弯曲。
大功率充电的电流较大(250A提升至400A及以上)，为解决电缆的发热现象，线束的直径随之变粗(50mm以上)，充电的操作性降低，方案的经济性降低。故此必须要设计新的方案来解决大电流的发热问题，以较小的电缆来传输较大的电流。
大功率充电技术包括冷却系统技术、冷却电缆技术和冷却接口技术、电缆温升测试技术等方面。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术方案提出一种耐寒空芯电缆制造方法及电缆，具体为：
一种耐寒空芯电缆，它是由缆芯外依次包裹无纺布层和外护套构成；
所述缆芯是由2根相同的主线芯、1根地线芯、1根冷却软管、2根相同的二芯信号线芯和2根相同三芯信号线芯以及缆芯填充绞合构成的圆形截面电缆；绞合节距范围是12～16倍；
在电缆的任一径向截面上，2根主线芯、2根二芯信号线芯和2根三芯信号线芯管关于直线l对称；地线芯和冷却软管的中线重合于直线l；
主线芯的外径范围是7.8～8.3mm、冷却软管的外径范围是15.5±0.5mm、地线芯的外径范围是12.0±0.5mm、三芯信号线芯的外径范围是6.0±0.3mm、二芯信号线芯的外径范围是5.0±0.3mm；
所述冷却软管是由弹性体材料构成的管道；
所述主线芯是由包有主线芯绝缘层的主线芯导体穿在主线芯软管内构成；主线芯导体是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍，每股铜单丝的绞距不大于绞合后股线外径的35倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
包有主线芯绝缘层的主线芯导体与主线芯软管之间留有间隙；主线芯软管的材质是热塑性弹性体绝缘料；
所述地线芯的结构为：地线芯软管外包地线芯导体，地线芯导体外依次包裹绕包带层和地线芯绝缘层；
地线芯导体是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍，每股铜单丝的绞距不大于绞合后股线外径的35倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
地线芯绝缘层的厚度范围是1.2～1.3mm；
所述三芯信号线芯的结构为：由3根三芯信号芯导体分别外包三芯信号芯绝缘层，再与三芯信号芯填充绞合后，依次外包金属绕包带层和金属丝编织层；
三芯信号芯绝缘层的厚度范围是0.5-0.6mm
所述二芯信号线芯的结构为：由2根二芯信号芯到体分别外包二芯信号芯绝缘层，再与二芯信号芯填充绞合后，外包金属绕包带层构成。
进一步：
二芯信号芯导体和三芯信号芯导体都是铜箔导体；
铜箔导体为铜箔对接绕在纤维表面，要求为疏绕表面可以看到内部结构，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
所述三芯信号线芯的金属绕包带层是由铝箔/聚酯薄膜复合绕包带构成，金属绕包带层的厚度是0.05，搭盖率是不小于15％。
所述二芯信号线芯的金属绕包层是铝箔带重叠绕包构成，重叠率不小于25％；金属丝编织层采用铜丝编织，编织丝直径不大于0.15mm，编织密度是80％～90％。
无纺布层外包有内护套，内护套为热塑性材料构成，厚度为0.05mm；内护套外为金属丝构成的网状结构，密度不小于80％；网状结构外有隔离层，隔离层为重叠绕包的纸带或纤维带，重叠率不小于25％；隔离层外包裹外护套；
或者，无纺布层外是金属丝构成对网状结构，网状结构外有隔离层，隔离层外包裹外护套。
所述缆芯填充是聚丙烯填充绳；所述无纺布层是绕包无纺布带构成，绕包搭盖率不小于5mm，无纺布带的厚度为0.1mm；
所述外护套的厚度是3.0mm至4.0mm，护套料是热塑性弹性体材料。
上述电缆的制造方法，步骤包括：
1)先制造导体和铜箔导体：
1.1)制造主线芯和地线芯用到的股线：股线铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
绞制过程中，绞笼机的牵引线速度为9.696±2m/min，绞笼机的绞笼转速为10～15级；最外层节距不大于160mm；
以1+6+12+18盘绞笼机为例，1+6绞笼转速为(76±3)r/min，12盘绞笼转速为(75.9±3)r/min，18盘绞笼转速为(66±3)r/min，绞线最外层节距不大于160mm；
1.2)制造三芯信号线芯和二芯信号线芯用到的铜箔导体：由铜箔导体为铜箔疏绕纤维后，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
铜箔导体的线径大小不同，分别作为三芯信号芯导体和二芯信号芯导体，备用；
2)各个线芯的制造：
2.1)制造主线芯：取步骤1.1)制得的股线绞合构成主线芯导体，在主线芯导体表面挤包或绕包材料导体固定结构，固定导体，然后再挤包热固性绝缘料得到主线芯绝缘层；然后把具有绝缘层的主线芯导体置入主线芯软管，备用；
2.2)制造地线芯：取地线芯软管，在地线芯软管外层绞合步骤1.1)制得的股线；股线均匀的绞合在地线芯软管表面制得地线芯导体，在地线芯导体外绕包绕包带加以固定；最后挤包(双色)热固性绝缘料得到地线芯绝缘层，(黄色为主色、绿色为辅色，)备用；
2.3)制造二芯信号线芯：取2根二芯信号芯导体，分别在其外挤包热固性绝缘料得到二芯信号芯绝缘层，然后与二芯信号芯填充绞合后，再绕包二芯信号线芯的金属绕包层；
2.4)制造三芯信号线芯：取3根三芯信号芯导体，分别在其外挤包绝缘料得到三芯信号芯绝缘层；然后与三芯信号芯填充绞合后，再重叠绕包铝箔带，绕包搭盖率不小于25％；最后在铝箔带绕包层外包裹镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝直径不大于0.15mm，编织密度80％～90％；备用；
为避免信号芯组干扰，三芯信号线芯和二芯信号线芯的绞合节距不同；
3)步骤2.1～2.4)制得的线芯、冷却软管以及缆芯填充绞合成缆芯后，再绕包无纺布带：
缆芯绞合采用退扭式3+6成缆机；
成缆机的成缆并线模采用钨钢模，内孔径等于线芯绞合外径，成缆方向为右向；
缆芯间隙采用非吸湿性耐高温加捻型填充绳；
成缆绞合节距范围是12～16倍；
成缆机的绞笼转速85～90r/min(优选92.2r/min)，成缆机的牵引速度4～5m/min(优选4m/min)，绕包头转速10～20r/min；
用无纺布带重叠绕包的搭盖率不小于25％；绕包时，牵引速度为4～5m/min，绕包节距为40±5mm，无纺布带上的张力为40～45N(优选40N)；绕包方向为右向，绕包带厚度为0.1mm；
4)在无纺布带外挤包外护套料制得到护套层。
进一步：
所述步骤2.1)～2.4)中，主线芯绝缘层、地线芯绝缘层、三芯信号芯绝缘层、二芯信号芯绝缘层是根据相应的绝缘层结构，采用对应的模具，挤包绝缘料，并冷却；
在挤塑机并在机头上配模芯和模套，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；挤包工艺要求为：自进料到出料方向，
机身温区分别为：一区100±5℃、二区125±5℃、三区145±5℃、四区155±5℃、五区165±5℃；
机头、机颈温度：一区170±5℃、二区170±5℃、三区170±5℃、四区：170±5℃；机身和机头加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却；
其中：一区为入料段，二区、三区为塑化段，四区、五区为均化段；
绝缘层挤出后通过电子加速完成辐照,辐照能量1.2～2.1MEV，束流20mA～26mA，能量比1.2～2.0，生产线速度30～120m/min；要求为：辐照后取绝缘层制样后，在250℃条件下、15min，断裂伸长率不大于100％，永久变形率不大于±25％。
所述步骤4)中，采用挤塑机挤包护套料，工艺要求为：自进料到出料方向，出料方向，机身温区为：一区165±5℃、二区175±5℃、三区185±5℃、四区195±5℃、五区205±5℃；机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却；
其中：一区为入料段，二区、三区为塑化段，四区、五区为均化段。
机头、机颈的各个温区的温度都是195±5℃；
护套料挤包前，采用卡尔费休法测量水份不大于200PPM。
所述缆芯填充是耐高温、加捻型填充绳，该填充绳的基材为聚丙烯材料，针对缆芯中不同的间隙放置对应尺寸的填充绳；缆芯填充的材料要求是在125℃条件下经240h，不发生变形、老化、分解、或碎裂；填充绳填充直径采用9根4.0mm。
构成主线芯绝缘层、地线芯绝缘层、三芯信号芯绝缘层以及二芯信号芯绝缘层的绝缘材料的要求为：
环保型无卤阻燃热固性弹性体，该热固性弹性体材料为EVA基材，其抗撕裂性能不小于15N/mm，耐水性通过80℃×168试验要求，绝缘硬度不小于90邵氏A，绝缘电阻常数20℃时不小于3670MΩ·km，绝缘抗张强度不小于10MPa、断裂伸长率不小于300％，158℃、168h后条件，抗张强度变化率不大于±30％，断裂伸长率变化率不大于±30％，-40℃条件下，断裂伸长率不小于30％，90℃时不小于3.67，90℃条件下高温压力压痕不大于50％；130℃条件下收缩不大于4％，不析出、无卤素、无红磷，符合环保及REACH要求。
构成外护套的护套料要为：以聚氨酯为基材，具有良好的柔顺性,耐油，耐磨、抗UV、耐水解、耐酸碱，阻燃、不析出、无卤素、无红磷，耐720h气候，通过单根垂直燃烧试验，抗撕裂强度不小于40N/mm，抗张强度达到25MPa以上，伸长率达到400％以上，高温压力满足100度、压痕不大于50％要求，阻燃满足单根垂直燃烧要求。
本技术方案中的电缆的径向截面是圆形；按照线径大小，线径较大的线芯在内，线径较小的功能线芯在外，依次排列；相同线径最接近的两功能线缆的位置是沿穿过圆心的直线成轴对称。
主动力线芯中，导体由多股铜丝绞合而成，柔软、耐扭、耐卷绕，导体表面可以有一层挤包或绕包层，固定导体防止松散，导体至于软管内并与软管保持一定距离，软管内可以有相应的支撑结构防止导体与软管接触。
上述电缆制造方法解决的问题为：由于采用新的结构，采用传统生产工艺，或者是按照经验等在传统生产工艺上进行修正都无法生产出达到理论性能的电缆，甚至无法生产符合常规要求的电缆。为此，本发明创造提出一种新的制造方法，专用于该电缆。
本电缆通过材料、结构的特定设计，充电时间15min内充满，续航400km,电缆重量、外径降低，充电发热温升小于10℃，该技术的应用，有助于低成本地解决我国新能源汽车充电时间长的瓶颈问题，有利于新能源汽车的推广使用。
采用本方法制得的电缆，能满足设计要求，同时，合格率达到98％以上。
本冷却电缆实现冷却接口，冷却系统，冷却材料设计，主动力绝缘线芯导体重量下降50％以上，充电时间15min内充满，电缆重量、外径降低，该技术的应用，可低成本的解决我国新能源汽车充电时间长的瓶颈问题，有利于新能源汽车的推广使用。
附图说明
图1是本实施例电缆的径向截面示意图，
图中：1、主线芯软管；2、主线芯导体及绝缘层；3、绕包带；4、外护套；5、三芯信号芯导体；6、三芯信号芯绝缘层；7、金属绕包带层；8、编织屏蔽；9、二芯信号芯导体；10、二芯信号芯绝缘层；11、二芯信号芯填充；12、二芯信号线芯的金属绕包层；13、地线芯绝缘层；14、绕包带；15、地线芯导体；16、地线芯软管；17、主线芯导体及其绝缘层与软管之间的间隙；18、冷却软管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本技术方案进一步说明如下：
如图1，一种耐寒空芯电缆，它是由缆芯外依次包裹无纺布层和外护套构成；
所述缆芯是由2根相同的主线芯、1根地线芯、1根冷却软管、2根相同的二芯信号线芯和2根相同三芯信号线芯以及缆芯填充绞合构成的圆形截面电缆；绞合节距范围是12～16倍；
在电缆的任一径向截面上，2根主线芯、2根二芯信号线芯和2根三芯信号线芯管关于直线l对称；地线芯和冷却软管的中线重合于直线l；
主线芯的外径范围是7.8～8.3mm、冷却软管的外径范围是15.5±0.5mm、地线芯的外径范围是12.0±0.5mm、三芯信号线芯的外径范围是6.0±0.3mm、二芯信号线芯的外径范围是5.0±0.3mm；
所述冷却软管是由弹性体材料构成的管道；
所述主线芯是由包有主线芯绝缘层的主线芯导体穿在主线芯软管内构成；主线芯导体是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍，每股铜单丝的绞距不大于绞合后股线外径的35倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
包有主线芯绝缘层的主线芯导体与主线芯软管之间留有间隙；主线芯软管的材质是热塑性弹性体绝缘料；
所述地线芯的结构为：地线芯软管外包地线芯导体，地线芯导体外依次包裹绕包带层和地线芯绝缘层；
地线芯导体是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍，每股铜单丝的绞距不大于绞合后股线外径的35倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
地线芯绝缘层的厚度范围是1.2～1.3mm；
所述三芯信号线芯的结构为：由3根三芯信号芯导体分别外包三芯信号芯绝缘层，再与三芯信号芯填充绞合后，依次外包金属绕包带层和金属丝编织层；
三芯信号芯绝缘层的厚度范围是0.5-0.6mm
所述二芯信号线芯的结构为：由2根二芯信号芯到体分别外包二芯信号芯绝缘层，再与二芯信号芯填充绞合后，外包金属绕包带层构成。
进一步：
二芯信号芯导体和三芯信号芯导体都是铜箔导体；
铜箔导体为铜箔对接绕在纤维表面，要求为疏绕表面可以看到内部结构，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
所述三芯信号线芯的金属绕包带层是由铝箔/聚酯薄膜复合绕包带构成，金属绕包带层的厚度是0.05，搭盖率是不小于15％。
所述二芯信号线芯的金属绕包层是铝箔带重叠绕包构成，重叠率不小于25％；金属丝编织层采用铜丝编织，编织丝直径不大于0.15mm，编织密度是80％～90％。
无纺布层外包有内护套，内护套为热塑性材料构成，厚度为0.05mm；内护套外为金属丝构成的网状结构，密度不小于80％；网状结构外有隔离层，隔离层为重叠绕包的纸带或纤维带，重叠率不小于25％；隔离层外包裹外护套；
或者，无纺布层外是金属丝构成对网状结构，网状结构外有隔离层，隔离层外包裹外护套。
所述缆芯填充是聚丙烯填充绳；所述无纺布层是绕包无纺布带构成，绕包搭盖率不小于5mm，无纺布带的厚度为0.1mm；
所述外护套的厚度是3.0mm至4.0mm，护套料是热塑性弹性体材料。
本电缆的制造方法，步骤包括：
1)先制造导体和铜箔导体：
1.1)制造主线芯和地线芯用到的股线：股线铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
绞制过程中，绞笼机的牵引线速度为9.696±2m/min，绞笼机的绞笼转速为10～15级；最外层节距不大于160mm；
1.2)制造三芯信号线芯和二芯信号线芯用到的铜箔导体：由铜箔导体为铜箔疏绕纤维后，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
铜箔导体的线径大小不同，分别作为三芯信号芯导体和二芯信号芯导体，备用；
2)各个线芯的制造：
2.1)制造主线芯：取步骤1.1)制得的股线绞合构成主线芯导体，在主线芯导体表面挤包或绕包材料导体固定结构，固定导体，然后再挤包热固性绝缘料得到主线芯绝缘层；然后把具有绝缘层的主线芯导体置入主线芯软管，备用；
2.2)制造地线芯：取地线芯软管，在地线芯软管外层绞合步骤1.1)制得的股线；股线均匀的绞合在地线芯软管表面制得地线芯导体，在地线芯导体外绕包绕包带加以固定；最后挤包热固性绝缘料得到地线芯绝缘层，备用；
2.3)制造二芯信号线芯：取2根二芯信号芯导体，分别在其外挤包热固性绝缘料得到二芯信号芯绝缘层，然后与二芯信号芯填充绞合后，再绕包二芯信号线芯的金属绕包层；
2.4)制造三芯信号线芯：取3根三芯信号芯导体，分别在其外挤包绝缘料得到三芯信号芯绝缘层；然后与三芯信号芯填充绞合后，再重叠绕包铝箔带，绕包搭盖率不小于25％；最后在铝箔带绕包层外包裹镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝直径不大于0.15mm，编织密度80％～90％；备用；
为避免信号芯组干扰，三芯信号线芯和二芯信号线芯的绞合节距不同；
3)步骤2.1～2.4)制得的线芯、冷却软管以及缆芯填充绞合成缆芯后，再绕包无纺布带：
缆芯绞合采用退扭式3+6成缆机；成缆机的线设备共9个放线盘，放线盘分别设为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和A9；A7放置主线芯，A9放置主线芯，A8放置地线芯，A3放置三芯信号线芯，A4放置三芯信号线芯，A1放置二芯信号线芯、A6放置冷却软管18，A5放置二芯信号线芯。
成缆机的成缆并线模采用钨钢模，内孔径等于线芯绞合外径，成缆方向为右向；
缆芯间隙采用非吸湿性耐高温加捻型填充绳；
成缆绞合节距范围是12～16倍；
成缆机的绞笼转速85～90r/min，成缆机的牵引速度4～5m/min；
绕包头转速10～20r/min；用无纺布带重叠绕包的搭盖率不小于25％；绕包时，牵引速度为4～5m/min，绕包节距为40±5mm，无纺布带上的张力为40～45N；绕包方向为右向，绕包带厚度为0.1mm；
4)在无纺布带外挤包外护套料制得到护套层。
所述步骤2.1)～2.4)中，主线芯绝缘层、地线芯绝缘层、三芯信号芯绝缘层、二芯信号芯绝缘层是根据相应的绝缘层结构，采用对应的模具，挤包绝缘料，并冷却；
在挤塑机并在机头上配模芯和模套，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；挤包工艺要求为：自进料到出料方向，
机身温区分别为：一区100±5℃、二区125±5℃、三区145±5℃、四区155±5℃、五区165±5℃；
机头、机颈温度：一区170±5℃、二区170±5℃、三区170±5℃、四区：170±5℃；机身和机头加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却；
其中：一区为入料段，二区、三区为塑化段，四区、五区为均化段；
绝缘层挤出后通过电子加速完成辐照,辐照能量1.2～2.1MEV，束流20mA～26mA，能量比1.2～2.0，生产线速度30～120m/min；要求为：辐照后取绝缘层制样后，在250℃条件下、15min，断裂伸长率不大于100％，永久变形率不大于±25％。
所述步骤4)中，采用挤塑机挤包护套料，工艺要求为：自进料到出料方向，出料方向，机身温区为：一区165±5℃、二区175±5℃、三区185±5℃、四区195±5℃、五区205±5℃；机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却；
其中：一区为入料段，二区、三区为塑化段，四区、五区为均化段。
机头、机颈的各个温区的温度都是195±5℃；
护套料挤包前，采用卡尔费休法测量水份不大于200PPM。
所述缆芯填充是耐高温、加捻型填充绳，该填充绳的基材为聚丙烯材料，针对缆芯中不同的间隙放置对应尺寸的填充绳；缆芯填充的材料要求是在125℃条件下经240h，不发生变形、老化、分解、或碎裂；填充绳填充直径采用94.0mm。
选择铜作为导体材质；把多根退火的金属单丝绞合构成导体，金属单丝的电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m：所述金属单丝多根绞合成一束，多束金属丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两股金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；最外层金属单丝的绞合方向为左向，相邻两层金属单丝的绞合方向相反；最外层金属单丝的绞合节距不大于绞合后外径的16倍；
在EVA基料中增加阻燃剂、抗氧润滑剂、色粉等溶融塑化，切粒至地线芯、信号线芯和主线芯绝缘材料。
采用挤塑机并在机头上配模芯、模套。地线芯、信号线芯、主线芯绝缘材料挤出后通过电子加速完成辐照。铝箔材料绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。金属编织屏蔽密度88％～90％。选择的循环冷却软管，软管材料耐化学液体、柔软易弯曲、耐车辆碾压、耐老化、耐-40℃低温和热固性。缆芯绕包带为无纺布，绕包搭盖率不小于20％。在以聚氨酯弹性体基料中增加填料、阻燃剂、防老剂、抗氧剂等，切粒至护套料；采用挤包生产方式把护套料紧密包裹在缆芯外，形成护套层，并冷却，构成电缆。
采用挤压式生产方式把绝缘料紧密包裹在相应导体外，形成绝缘层，并冷却：绝缘采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于导体直径，模芯孔径＝导体直径+0.3mm。挤塑机采用低烟无卤螺杆。绝缘挤出时设备负荷保持在110A～125A，偏心度不大于20％；
绝缘材料挤出后通过电子加速完成辐照。
选择的金属绕包带为铝箔材料，为非吸湿性绕包带与纯铝箔复合组成，厚度要求为0.03mm，经双头绕包机均匀重叠绕包在金属屏蔽表面，绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。
金属编织屏蔽选用高电导率、耐腐蚀的镀锡铜丝，镀锡铜丝表面光滑、活动性好，电缆扭转弯曲时，镀锡铜线之间的摩擦阻力较小,编织张力气压控制在2级～4级，金属编织屏蔽密度88％～90％。。
冷却软管的材料耐化学液体、柔软易弯曲、耐车辆碾压、耐老化、耐-40℃低温和热固性。
缆芯绕包带为无纺布，所述的材料厚度要求为0.1mm，经双头绕包机均匀重叠绕包在成缆线芯表面，绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。
以聚氨酯弹性体基料中增加填料、阻燃剂、防老剂、抗氧剂等，切粒至护套料；
采用挤包式生产方式把护套料紧密包裹在缆芯外，形成护套层，并冷却：
护套采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于缆芯外径，模芯孔径＝缆芯外径+0.5mm。挤塑机采用交联PE螺杆。
本例中：
1)选择铜作为导体材质；金属单丝的电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m：所述金属单丝多根绞合成一束，多束金属丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两股金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；最外层金属单丝的绞合方向为左向，相邻两层金属单丝的绞合方向相反；最外层金属单丝的绞合节距不大于绞合后外径的16倍。以电缆规格2*35+1*25+4*0.75+(3*0.75)(P2)来说明，绞合的设备为笼绞机，导体结构共由3层绞合完成，采用1+6+12结构排列，绞合方向最外层为左向，相邻层相反，框绞机牵引速度为10m/min，牵引档位为3档，最外层绞合节距不大于绞合后外径的16倍。
2)采用挤包方式把绝缘层包裹在导体外包裹在导体外。
模芯的孔径大于导体直径，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；
线芯材料挤出时设备负荷保持在100A～130A。偏心度不大于20％；
3)地线芯、信号线芯、主线芯挤出时，采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于导体(或缆芯)直径，模芯孔径＝导体(或缆芯)直径+0.3mm；模套孔径＝导体(或缆芯)直径+2×绝缘标称厚度。
挤塑机采用低烟无卤螺杆。
地线芯、信号线芯、主线芯材料挤出时设备负荷保持在130A～146A，偏心度不大于20％；
地线芯、信号线芯、主线芯材料挤出后通过电子加速完成辐照。
4)铝箔材料，厚度要求为0.03mm，经双头绕包机均匀重叠绕包在金属屏蔽表面，绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。
5)金属编织屏蔽标称直径为0.1mm,编织张力气压控制在2级～4级，金属编织屏蔽密度88％～90％。
6)选择的冷却软管，其材料耐化学液体、柔软易弯曲、耐车辆碾压、耐老化、耐-40℃低温和热固性。
7)将各个线芯以及冷却软管绞合成大缆芯，成缆设备选择退扭式成缆机。
8)无纺布的材料厚度要求为0.1mm，经双头绕包机均匀重叠绕包在成缆线芯表面，绕包搭盖率不小于20％。绕包无漏包、无起皱。
9)采用挤包式生产方式把护套料紧密包裹在缆芯外，形成护套层，并冷却：
护套采用挤塑机并在机头上配模芯、模套；模芯的孔径大于缆芯外径，模芯孔径＝缆芯外径+0.5mm。
挤塑机采用交联PE螺杆。
护套挤出时设备负荷保持在210A～235A，偏心度不大于20％。
在前述优选工艺条件下，本例制得电缆良品率达到98.3％。
结果检测，本电缆的特点包括：
1)充电时间缩短
直流充电缩短至15min，实现电动汽车续航400公里，冷却电缆充电时间缩短90％。
2)电缆采购成本降低：电缆采购降本15％～20％。
3)电缆重量减轻、外径小
大功率快速充电用冷却电缆外径控制在37mm以下，相比较常规500A直流充电电缆成品电缆重量下降50％。
4)温升小
大功率快速充电用冷却电缆，15min内充满，实现电动汽车续航400公里，温升不超过35℃。
5)高电性
送检的产品经第三方型式检测，实测绝缘、护套的体积电阻率实测1015Ω.mm。
6)耐高低温性能
主动力电源满足125℃工况使用。满足-40℃低温冲击、-40℃低温卷绕、-40℃低温拉伸试验要求。
7)护套低温性能
外护套满足125℃工况使用。满足-50℃低温冲击、-50℃低温卷绕、-50℃低温拉伸试验要求。
8)阻燃试验：
满足GB/T18380.12单根燃烧。
9)耐化学试剂
同时满足GB/T 33594-2017标准中的要求，满足工况要求。
10)耐车辆碾压
大功率快速充电用冷却电缆，经车辆往复3次碾压，施加电压测试、冷却循环测试，满足重复使用。

Claims (10)

1.一种耐寒空芯电缆制造方法，其特征是步骤包括：
1)先制造导体和铜箔导体：
1.1)制造主线芯和地线芯用到的股线：股线铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
绞制过程中，绞笼机的牵引线速度为9.696±2m/min，绞笼机的绞笼转速为10～15级；最外层节距不大于160mm；
1.2)制造三芯信号线芯和二芯信号线芯用到的铜箔导体：由铜箔导体为铜箔疏绕纤维后，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
铜箔导体的线径大小不同，分别作为三芯信号芯导体和二芯信号芯导体，备用；
2)各个线芯的制造：
2.1)制造主线芯：取步骤1.1)制得的股线绞合构成主线芯导体，在主线芯导体表面挤包或绕包材料导体固定结构，固定导体，然后再挤包热固性绝缘料得到主线芯绝缘层；然后把具有绝缘层的主线芯导体置入主线芯软管，备用；
2.2)制造地线芯：取地线芯软管，在地线芯软管外层绞合步骤1.1)制得的股线；股线均匀的绞合在地线芯软管表面制得地线芯导体，在地线芯导体外绕包绕包带加以固定；最后挤包热固性绝缘料得到地线芯绝缘层，备用；
2.3)制造二芯信号线芯：取2根二芯信号芯导体，分别在其外挤包热固性绝缘料得到二芯信号芯绝缘层，然后与二芯信号芯填充绞合后，再绕包二芯信号线芯的金属绕包层，备用；
2.4)制造三芯信号线芯：取3根三芯信号芯导体，分别在其外挤包绝缘料得到三芯信号芯绝缘层；然后与三芯信号芯填充绞合后，再重叠绕包铝箔带，绕包搭盖率不小于25％；最后在铝箔带绕包层外包裹镀锡铜丝编织层，镀锡铜丝直径不大于0.15mm，编织密度80％～90％；备用；
为避免信号芯组干扰，三芯信号线芯和二芯信号线芯的绞合节距不同；
3)步骤2.1～2.4)制得的线芯、冷却软管以及缆芯填充绞合成缆芯后，再绕包无纺布带：
缆芯绞合采用退扭式成缆机；
成缆机的成缆并线模采用钨钢模，内孔径等于线芯绞合外径，成缆方向为右向；
缆芯间隙采用非吸湿性耐高温加捻型填充绳；
成缆绞合节距范围是12～16倍；
成缆机的绞笼转速85～90r/min，成缆机的牵引速度4～5m/min；
绕包头转速10～20r/min；用无纺布带重叠绕包的搭盖率不小于25％；绕包时，牵引速度为4～5m/min，绕包节距为40±5mm，无纺布带上的张力为40～45N；绕包方向为右向，绕包带厚度为0.1mm；
4)在无纺布带外挤包外护套料制得到护套层。
2.根据权利要求1所述的电缆的制造方法，其特征是所述步骤2.1)～2.4)中，主线芯绝缘层、地线芯绝缘层、三芯信号芯绝缘层、二芯信号芯绝缘层是根据相应的绝缘层结构，采用对应的模具，挤包绝缘料，并冷却；
在挤塑机并在机头上配模芯和模套，模芯孔径＝导体直径+0.3mm；挤包工艺要求为：自进料到出料方向，
机身温区分别为：一区100±5℃、二区125±5℃、三区145±5℃、四区155±5℃、五区165±5℃；
机头、机颈温度：一区170±5℃、二区170±5℃、三区170±5℃、四区：170±5℃；机身和机头加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却；
其中：一区为入料段，二区、三区为塑化段，四区、五区为均化段；
绝缘层挤出后通过电子加速完成辐照,辐照能量1.2～2.1MEV，束流20mA～26mA，能量比1.2～2.0，生产线速度30～120m/min；要求为：辐照后取绝缘层制样后，在250℃条件下、15min，断裂伸长率不大于100％，永久变形率不大于±25％。
3.根据权利要求1所述的电缆的制造方法，其特征是所述步骤4)中，采用挤塑机挤包护套料，工艺要求为：自进料到出料方向，出料方向，机身温区为：一区165±5℃、二区175±5℃、三区185±5℃、四区195±5℃、五区205±5℃；
机身加热采用热电偶加热；机身冷却采用鼓风机风冷却；
其中：一区为入料段，二区、三区为塑化段，四区、五区为均化段。
机头、机颈的各个温区的温度都是195±5℃；
护套料挤包前，采用卡尔费休法测量水份不大于200PPM。
4.根据权利要求1所述的电缆的制造方法，其特征是所述缆芯填充是耐高温、加捻型填充绳，该填充绳的基材为聚丙烯材料，针对缆芯中不同的间隙放置对应尺寸的填充绳；缆芯填充的材料要求是在125℃条件下经240h，不发生变形、老化、分解、或碎裂；填充绳填充直径采用9 4.0mm。
5.根据权利要求1所述的电缆的制造方法，其特征是其制得电缆的结构为：由缆芯外依次包裹无纺布层和外护套构成；
所述缆芯是由2根相同的主线芯、1根地线芯、1根冷却软管、2根相同的二芯信号线芯和2根相同三芯信号线芯以及缆芯填充绞合构成的圆形截面电缆；绞合节距范围是12～16倍；
在电缆的任一径向截面上，2根主线芯、2根二芯信号线芯和2根三芯信号线芯管关于直线l对称；地线芯和冷却软管的中线重合于直线l；
主线芯的外径范围是7.8～8.3mm、冷却软管的外径范围是15.5±0.5mm、地线芯的外径范围是12.0±0.5mm、三芯信号线芯的外径范围是6.0±0.3mm、二芯信号线芯的外径范围是5.0±0.3mm；
所述冷却软管是由弹性体材料构成的管道；
所述主线芯是由包有主线芯绝缘层的主线芯导体穿在主线芯软管内构成；主线芯导体是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍，每股铜单丝的绞距不大于绞合后股线外径的35倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
包有主线芯绝缘层的主线芯导体与主线芯软管之间留有间隙；主线芯软管的材质是热塑性弹性体绝缘料；
所述地线芯的结构为：地线芯软管外包地线芯导体，地线芯导体外依次包裹绕包带层和地线芯绝缘层；
地线芯导体是由多股裸铜单丝构成；铜单丝的直径范围为0.1mm～0.2mm；铜单丝绞合的绞距不大于绞合后导体外径的18倍，每股铜单丝的绞距不大于绞合后股线外径的35倍；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m；
地线芯绝缘层的厚度范围是1.2～1.3mm；
所述三芯信号线芯的结构为：由3根三芯信号芯导体分别外包三芯信号芯绝缘层，再与三芯信号芯填充绞合后，依次外包金属绕包带层和金属丝编织层；
三芯信号芯绝缘层的厚度范围是0.5-0.6mm
所述二芯信号线芯的结构为：由2根二芯信号芯到体分别外包二芯信号芯绝缘层，再与二芯信号芯填充绞合后，外包金属绕包带层构成。
6.根据权利要求5所述电缆的制造方法，其特征是二芯信号芯导体和三芯信号芯导体都是铜箔导体；
铜箔导体为铜箔对接绕在纤维表面，要求为疏绕表面可以看到内部结构，再与铜单丝绞合构成；铜单丝是退火裸铜单丝，铜单丝中铜的氧含量不大于0.001％，20℃体积电阻率不大于0.01701Ω.mm2/m。
7.根据权利要求5所述电缆的制造方法，其特征是所述三芯信号线芯的金属绕包带层是由铝箔/聚酯薄膜复合绕包带构成，金属绕包带层的厚度是0.05，搭盖率是不小于15％。
8.根据权利要求5所述电缆的制造方法，其特征是所述二芯信号线芯的金属绕包层是铝箔带重叠绕包构成，重叠率不小于25％；金属丝编织层采用铜丝编织，编织丝直径不大于0.15mm，编织密度是80％～90％。
9.根据权利要求5所述电缆的制造方法，其特征是无纺布层外包有内护套，内护套为热塑性材料构成，厚度为0.05mm；内护套外为金属丝构成的网状结构，密度不小于80％；网状结构外有隔离层，隔离层为重叠绕包的纸带或纤维带，重叠率不小于25％；隔离层外包裹外护套；
或者，无纺布层外是金属丝构成对网状结构，网状结构外有隔离层，隔离层外包裹外护套。
10.根据权利要求5所述电缆的制造方法，其特征是所述缆芯填充是聚丙烯填充绳；所述无纺布层是绕包无纺布带构成，绕包搭盖率不小于5mm，无纺布带的厚度为0.1mm；
所述外护套的厚度是3.0mm至4.0mm，护套料是热塑性弹性体材料。
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