CN113345626B - 一种单向导热绞合线、导线、电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单向导热绞合线、导线、电缆，属于导体技术领域。本发明的单向导热绞合线，由金属线和高导热碳纤维束绞合而成。本发明的单向导热绞合线，将金属线和高导热碳纤维束绞合形成，高导热碳纤维束的轴向导热能力很强，并且远大于金属线的导热系数，可大幅提高绞合线材的轴向热传导能力，可满足特殊服役情况下的性能需求。

Description

一种单向导热绞合线、导线、电缆
技术领域
本发明涉及一种单向导热绞合线、导线、电缆，属于导体技术领域。
背景技术
导体一般采用电阻较小的金属材料，例如铜或铜合金材料。而金属材料为均质材料，各个方向的热传导效率相同。但在某些对温度要求苛刻的环境下，希望电流传输过程中导体产生的热量能够沿着某一方向高效定向导出，从而降低导体产热对环境的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种单向导热绞合线，能够提高绞合线在轴向的导热能力。
本发明还提供了一种采用上述单向导热绞合线的导线和一种电缆。
为了实现以上目的，本发明的单向导热绞合线所采用的技术方案是：
一种单向导热绞合线，由金属线和高导热碳纤维束绞合形成。
本发明的单向导热绞合线，将金属线和高导热碳纤维束绞合形成，与纯由金属线绞合而成的绞合线相比，相当于是将其中部分金属线替换为高导热碳纤维束。尽管高导热碳纤维束的导电能力较金属差，会牺牲一定导电性能，但高导热碳纤维束的轴向导热能力很强，并且远大于金属线的导热系数，可大幅提高绞合线材的轴向热传导能力，可满足特殊服役情况下的性能需求。
高导热碳纤维束由高导热碳纤维单纤维丝组成。可以理解的是所述高导热碳纤维束的轴向导热系数大于金属线的导热系数。优选的，所述金属线为铜基金属线。所述铜基金属线可以为纯铜线，也可以为铜合金线，如铜银合金线。铜是导热最好的金属材料之一，导热系数约为350-400W/(m·K)。
优选的，所述高导热碳纤维束的轴向导热系数≥700W/(m·K)。进一步的，所述高导热碳纤维束的轴向导热系数为700-900W/(m·K)。
单向导热绞合线中高导热碳纤维束和金属线的比例可依据导热和导电需求进行调整。优选的，所述高导热碳纤维束的横截面积占高导热碳纤维束横截面积和金属线横截面积之和的30％-70％，例如50％。
优选的，所述高导热碳纤维束的直径为0.2-2mm，进一步优选为0.5-2mm，例如1mm。所述金属线的直径为0.1-2mm，进一步优选为0.5-2mm，例如1mm。
本发明的导线所采用的技术方案为：
一种导线，包括芯线和绝缘外层，所述芯线为上述的单向导热绞合线。
本发明的导线以上述的单向导热绞合线作为芯线，可以显著提高导线的轴向导热能力。
优选的，所述绝缘外层和芯线之间填充有陶瓷颗粒材料。在绝缘外层和芯线之间填充陶瓷颗粒可以增强导线的径向隔热效果，进而促进轴向导热。
优选的，所述陶瓷颗粒材料的导热系数≤30W/(m·K)。所述陶瓷颗粒的粒径为50-200μm。进一步优选的，所述陶瓷颗粒优选为氧化铝陶瓷颗粒。
本发明的电缆所采用的技术方案为：
一种采用上述导线的电缆。本发明的电缆，采用上述本发明的导线，具有良好的轴向热能力。
优选的，所述电缆包括绝缘线芯和包覆该绝缘线芯的包覆层，所述绝缘线芯由上述导线绞合而成。
附图说明
图1为实施例5的导线的示意图；
其中，1-芯线，2-绝缘层，3-陶瓷颗粒。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
本实施例的单向导热绞合线，由10根直径为500μm金属导线和10根直径为500μm的高导热碳纤维束绞合而成；所述金属导线为纯铜金属导线，高导热碳纤维束的轴向导热系数为900W/(m·K)。高导热碳纤维束的横截面积占高导热碳纤维束横截面积和金属线横截面积之和的50％。
实施例2
本实施例的单向导热绞合线，由10根直径为1000μm金属导线和5根直径为1000μm的高导热碳纤维束绞合而成；所述金属导线为铜银金属导线，高导热碳纤维束的轴向导热系数为800W/(m·K)。高导热碳纤维束的横截面积占高导热碳纤维束横截面积和金属线横截面积之和的33.3％。
实施例3
本实施例的单向导热绞合线，由10根直径为2000μm金属导线和10根直径为2000μm的高导热碳纤维束绞合而成；所述金属导线为纯铜金属导线，高导热碳纤维束的轴向导热系数为700W/(m·K)。高导热碳纤维束的横截面积占高导热碳纤维束横截面积和金属线横截面积之和的50％。
实施例4
本实施例的导线，如图1所示，包括芯线1和绝缘层2，单向导热绞合线和绝缘层之间填充有陶瓷颗粒3。所采用的芯线为实施例1的单向导热绞合线，陶瓷颗粒为氧化铝陶瓷颗粒，导热系数≤30W/(m·K)。
实施例5
本实施例的导线，与实施例4的导线的区别在于：本实施例省去单向导热绞合线和绝缘层之间填充的陶瓷颗粒，使线芯外表面与绝缘层内表面贴合；本实施例所采用的芯线为实施例2的单向导热绞合线。
实施例6
本实施例的导线，与实施例4的导线的区别仅在于：本实施例的芯线为实施例3的单向导热绞合线。
实施例7
本实施例的电缆，包括由多根实施例4的导线绞合而成的绝缘线芯和包覆该绝缘线芯的包覆层，包覆层为聚合物绝缘层。在电缆的其他实施例中，还可以将聚合物绝缘层替换为磷酸盐基无机粘结剂涂层或等离子喷涂陶瓷涂层。
实施例8
本实施例的电缆与实施例7的电缆的区别仅在于：本实施例的绝缘线芯由多根实施例5的导线绞合而成。
实施例9
本实施例的电缆与实施例7的电缆的区别仅在于：本实施例的绝缘芯线由多根实施例6的导线绞合而成。

Claims (9)

1.一种单向导热绞合线，其特征在于：由金属线和高导热碳纤维束绞合形成；所述高导热碳纤维束由高导热碳纤维单纤维丝组成；所述高导热碳纤维束的轴向导热系数大于金属线的导热系数。
2.根据权利要求1所述的单向导热绞合线，其特征在于：所述金属线为铜基金属线。
3.根据权利要求1所述的单向导热绞合线，其特征在于：所述高导热碳纤维束的轴向导热系数为700-900W/(m·K)。
4.根据权利要求1或2或3所述的单向导热绞合线，其特征在于：所述高导热碳纤维束的横截面积占高导热碳纤维束横截面积和金属线横截面积之和的30%-70%。
5.根据权利要求1或2或3所述的单向导热绞合线，其特征在于：所述高导热碳纤维束的直径为0.2-2mm；所述金属线的直径为0.1-2mm。
6.一种导线，包括芯线和绝缘外层，其特征在于：所述芯线为权利要求1-5中任意一项所述的单向导热绞合线。
7.根据权利要求6所述的导线，其特征在于：所述绝缘外层和芯线之间填充有陶瓷颗粒。
8.根据权利要求7所述的导线，其特征在于：所述陶瓷颗粒的导热系数≤30W/(m·K)。
9.一种采用如权利要求6-8中任意一项所述的导线的电缆。
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