CN111834039A - 一种智慧能源用超柔大电流电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智慧能源用超柔大电流电缆及其制备方法，其中电缆包括由内之外依次设置的缆芯、包带和外护套；所述缆芯包括至少一根绝缘线芯以及填充于绝缘线芯和包带之间的填充层；所述绝缘线芯包括由内之外依次设置的第一加强芯、导体层和绝缘层；所述导体层由多根导体围绕第一加强芯束绞而成；所述导体由第二加强芯以及围绕在第二加强芯外的多股弹簧状金属丝绞合而成。本发明在相同电缆规格的条件下，提高了电缆的抗拉性，增大了电缆的弯曲半径，同时电缆更加柔软，在小角度敷设时，更容易操作，不会起鼓和断裂。

Description

一种智慧能源用超柔大电流电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种智慧能源用超柔大电流电缆及其制备方法。
背景技术
电缆在日常频繁弯曲受力移动环境下运行，普通的电缆因弯曲受力，缆芯受压而整体承受拉力。最初由于材料的弹性，电缆尚能正常工作，但运行一段时间后，材料会因过度受力而导致永久变形。缆芯形成不同的受压和拉伸区域，易产生起旋现象，电缆随时可能会断芯。因此，在电缆领域逐渐出现了柔性电缆。
现在行业中使用的柔性电缆大多为铜芯多股电缆，导体结构有五类和六类绞合结构。其导体结构排列为：多股正规绞合和整体束绞。采用多股细铜丝正规绞合方式的电缆，可以增加电缆的柔软度和抗曲挠性，但在频繁弯曲或者小角度弯曲时容易断丝和断芯，同时在集肤效应下电流对铜表面使用率低；采用束绞方式的电缆，相对工艺简单，易操作，但其抗拉性较低，在负载作用下往往易断裂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种智慧能源用超柔大电流电缆及其制备方法，相同电缆规格的条件下，提高了电缆的抗拉性，增大了电缆的弯曲半径，同时电缆更加柔软，在小角度敷设时，更容易操作，不会起鼓和断裂。
实现本发明目的技术方案是：
一种智慧能源用超柔大电流电缆，包括由内之外依次设置的缆芯、包带和外护套；所述缆芯包括至少一根绝缘线芯以及填充于绝缘线芯和包带之间的填充层；所述绝缘线芯包括由内之外依次设置的第一加强芯、导体层和绝缘层；所述导体层由多根导体围绕第一加强芯束绞而成；所述导体由第二加强芯以及围绕在第二加强芯外的多股弹簧状金属丝绞合而成。
进一步地，所述弹簧状金属丝为符合五类或六类铜线。
进一步地，所述第一加强芯和第二加强芯为玻璃纤维、碳纤维、芳纶丝、丙纶丝或锦纶丝。
进一步地，所述绝缘层采用弹性体绝缘材料制成。
一种智慧能源用超柔大电流电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备导体，将多跟螺旋形弹簧状金属丝均匀绞合在第二加强芯外制成导体；
S2：制备绝缘线芯，将多跟制成的导体围绕在第一加强芯外，采用非紧压绞合的方式制成绝缘线芯；
S3：制备缆芯，将绝缘线芯外挤包填充层，制成缆芯，保证缆芯圆整；
S4：将缆芯外绕包包带，最后再挤包外护套制成电缆；
进一步地，所述步骤S1中，螺旋形弹簧状金属丝围绕第二加强芯缠绕的螺距不超过30倍的单根金属丝的直径。
进一步地，所述步骤S2中，导体绞合节径比不大于20倍的绞合外径。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明采用用螺旋型弹簧状的金属丝绞合在第二加强芯外制成导体，再将多根导体绞合在第一加强芯外制成绝缘线芯，加强芯的设计提高了电缆的抗拉强度，提高了电缆在移动场合的使用寿命，此外，一般的柔性电缆弯曲半径为6倍的电缆外径，该结构设计在在相同电缆规格的条件下，电缆弯曲半径可以达到3倍的电缆外径，显著提高了电缆的弯曲半径，同时电缆更加柔软，在小角度敷设时，更容易操作，不会起鼓和断裂。
(2)本发明的螺旋型弹簧状金属丝采用五类或六类铜线，导电性能好，同时该直径的铜线适用范围最广。
(3)本发明第一加强芯和第二加强芯为玻璃纤维、碳纤维、芳纶丝、丙纶丝或锦纶丝，在提高电缆的抗拉性能的同时保证电缆具有良好的柔软性能。
(4)本发明绝缘层采用弹性体绝缘材料制成，绝缘性能好，加工性能优异，更加具有柔韧性，进一步提高了电缆的柔软性能。
(5)本发明制备方法中采用非紧压绞合的方式制成绝缘线芯，导体绞合为扩径结构，在相同电缆规格的条件下，提高导体表面利用率，电缆的载流能力提升不低于15％，同时降低了电缆材料使用，在传输过程中，电缆的散热系数增加，降低了在负载下因发热产生的损耗。
(6)本发明制备方法中螺旋形弹簧状金属丝围绕第二加强芯缠绕的螺距不超过30倍的单根金属丝的直径，增加了单丝的抗拉强度，该螺距提升了单丝的曲挠性能。
(7)本发明制备方法中导体绞合节径比不大于20倍的绞合外径，小的节径比可以使绞合导体的弯曲性能得到保障，增加电缆的使用寿命。
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为本发明导体结构示意图。
附图中的标号为：
绝缘线芯1、第一加强芯11、导体层12、第二加强芯121、金属丝122、绝缘层13；
包带2；
填充层3；
外护套4。
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。
(对比例1)
对比例1的橡皮绝缘软电缆，包括由内至外依次设置的导体层、绝缘层、包带和外护套，导体层采用符合GB/T3956中的5类导体绞合而成，绝缘层采用橡皮材质，绝缘层与包带之间填充麻绳，采用包带成缆后，挤包橡皮外护套。对比例1的结构的弯曲半径为6倍成品外径。在动态负载下工作时，导体容易拉断，同时由于在外力作用下，外护套也易于起皱。在小角度敷设时，对比例1的电缆弯曲半径完全没法满足实际需求。
(实施例1)
实施例1的智慧能源用超柔大电流电缆，包括缆芯，缆芯中心位置设有三根两两相切设置的绝缘线芯1。绝缘线芯1包括由内之外依次设置的第一加强芯11、导体层12和绝缘层13，绝缘层13采用弹性体绝缘材料制成，绝缘性能好，加工性能优异，更加具有柔韧性，进一步提高了电缆的柔软性能，实施例1采用TPV材料；导体层12由多根导体围绕第一加强芯11束绞而成。导体由第二加强芯121以及围绕在第二加强芯121外的多股弹簧状金属丝122绞合而成，弹簧状金属丝122为符合五类铜线，导电性能好，同时该直径的铜线适用范围最广，实施例1直径为0.2mm。第一加强芯11和第二加强芯121为玻璃纤维、碳纤维、芳纶丝、丙纶丝或锦纶丝，在提高电缆的抗拉性能的同时保证电缆具有良好的柔软性能，实施例1优选丙纶丝。
缆芯外包覆有一层包带2，包带2采用无纺布，绝缘线芯1与包带2之间填充有填充层3，填充层3采用聚丙烯材料。
包带2外挤包外护套4，外护套采用TPU材料；
实施例1的智慧能源用超柔大电流电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备导体，将多跟螺旋形弹簧状金属丝122均匀绞合在第二加强芯121外制成导体；螺旋形弹簧状金属丝122围绕第二加强芯121缠绕的螺距控制在26倍的单根金属丝122的直径，直径为0.2mm，螺距为5.2mm。
S2：制备绝缘线芯1，将多根制成的导体围绕在第一加强芯11外，采用非紧压绞合的方式制成绝缘线芯1；导体绞合节径比为15倍的绞合外径，绞合外径为11mm，节距为165mm。由于螺旋形弹簧状金属丝122中间采用丙纶丝作为第二加强芯121加固，因此在绞合过程中螺旋形弹簧状金属丝122不会因张力而拉直，并且每根单丝张力稳定，绞合时设备拉力主要集中在加强芯上。
S3：制备缆芯，将绝缘线芯1外挤包填充层3，制成缆芯，从而保证缆芯圆整；
S4：将缆芯外绕包包带2，最后再挤包外护套4制成电缆。
实施例1制备方法中采用非紧压绞合的方式制成绝缘线芯1，导体绞合为扩径结构，在相同电缆规格的条件下，提高导体表面利用率，电缆的载流能力提升不低于15％，同时降低了电缆材料使用，在传输过程中，电缆的散热系数增加，降低了在负载下因发热产生的损耗。
实施例1制成的电缆与对比例1的性能参数见下表：
Figure BDA0002600686400000041
实施例1采用用螺旋型弹簧状的金属丝122绞合在第二加强芯121外制成导体，再将多根导体绞合在第一加强芯11外制成绝缘线芯1，加强芯的设计提高了电缆的抗拉强度，提高了电缆在移动场合的使用寿命，此外，一般的柔性电缆弯曲半径为16倍的电缆外径，该结构设计在在相同电缆规格的条件下，电缆弯曲半径可以达到3倍的电缆外径，显著提高了电缆的弯曲半径，同时电缆更加柔软，在小角度敷设时，更容易操作，不会起鼓和断裂。
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 (7)

1.一种智慧能源用超柔大电流电缆，其特征在于：包括由内之外依次设置的缆芯、包带和外护套；所述缆芯包括至少一根绝缘线芯以及填充于绝缘线芯和包带之间的填充层；所述绝缘线芯包括由内之外依次设置的第一加强芯、导体层和绝缘层；所述导体层由多根导体围绕第一加强芯束绞而成；所述导体由第二加强芯以及围绕在第二加强芯外的多股弹簧状金属丝绞合而成。
2.根据权利要求1所述的一种智慧能源用超柔大电流电缆，其特征在于：所述弹簧状金属丝为符合五类或六类铜线。
3.根据权利要求1所述的一种智慧能源用超柔大电流电缆，其特征在于：所述第一加强芯和第二加强芯为玻璃纤维、碳纤维、芳纶丝、丙纶丝或锦纶丝。
4.根据权利要求1所述的一种智慧能源用超柔大电流电缆，其特征在于：所述绝缘层采用弹性体绝缘材料制成。
5.一种如权利要求1至4任一项所述智慧能源用超柔大电流电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备导体，将多跟螺旋形弹簧状金属丝均匀绞合在第二加强芯外制成导体；
S2：制备绝缘线芯，将多跟制成的导体围绕在第一加强芯外，采用非紧压绞合的方式制成绝缘线芯；
S3：制备缆芯，将绝缘线芯外填入填充层，制成缆芯，保证缆芯圆整；
S4：将缆芯外绕包包带，最后再挤包外护套制成电缆。
6.根据权利要求5所述的一种智慧能源用超柔大电流电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，螺旋形弹簧状金属丝围绕第二加强芯缠绕的螺距不超过30倍的单根金属丝的直径。
7.根据权利要求5所述的一种智慧能源用超柔大电流电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，导体绞合节径比不大于20倍的绞合外径。
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