CN117831841A - 带内冷循环的电缆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源线缆技术领域，特别是一种带内冷循环的电缆及制备方法，包括由里到外依次设置的导体内芯、挤塑固定层、屏蔽层、纤维层以及外绝缘层，导体内芯设置有多股，挤塑固定层通过挤塑将多股导体内芯的外周包覆，挤塑固定层的外周设置有冷却导槽，屏蔽层通过喷涂形成在挤塑固定层的外表面且附着在冷却导槽内，纤维层通过缠绕包覆在屏蔽层的外周，外绝缘层通过挤塑将纤维层包覆并通过纤维层与屏蔽层之间留有间隙，间隙连通至冷却导槽。本发明屏蔽层采用喷涂方式形成在挤塑固定层上，保证了结构的一体性，由于采用的是铝材料屏蔽，在冷却导槽流动冷却液进行冷却时也能够快速的进行散热，进而大大增加电缆的冷却散热效果。

Description

带内冷循环的电缆及制备方法

技术领域

本发明涉及电源线缆技术领域，特别是涉及一种带内冷循环的电缆及制备方法。

背景技术

随着科技的不断进步，电源线的材料、制造工艺和设计都在不断改进。新型材料，如高导电率、高强度的金属合金，正在被用于制造电源线，以提高线的质量和性能。电源线在各个领域都有应用，包括家庭、商业和工业设施。随着新能源领域的快速发展，如电动汽车、太阳能和风能等，对电源线的要求也在不断提高。

在工业设施使用的电缆中，一些需要采用到高压的电缆线材，需要确保屏蔽效果和冷却散热性。现有的电缆很难兼顾到屏蔽和散热双重保护，一般都是在外部再套一个屏蔽防护套使用。但整体的成本增加了，而且也影响电缆的使用。因此需要针对现有的电缆做新的设计改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明屏蔽层采用喷涂方式形成在挤塑固定层上，保证了结构的一体性，由于采用的是铝材料屏蔽，在冷却导槽流动冷却液进行冷却时也能够快速的进行散热，进而大大增加电缆的冷却散热效果的带内冷循环的电缆及制备方法。

本发明所采用的技术方案是：一种带内冷循环的电缆，包括由里到外依次设置的导体内芯、挤塑固定层、屏蔽层、纤维层以及外绝缘层，所述导体内芯设置有多股，所述挤塑固定层通过挤塑将多股所述导体内芯的外周包覆，所述挤塑固定层的外周设置有冷却导槽，所述屏蔽层通过喷涂形成在挤塑固定层的外表面且附着在冷却导槽内，所述纤维层通过缠绕包覆在屏蔽层的外周，所述外绝缘层通过挤塑将纤维层包覆并通过纤维层与屏蔽层之间留有间隙，间隙连通至冷却导槽，所述外绝缘层上设置有冷却接口，所述冷却接口用于对间隙和冷却导槽注入或导出冷却液。

对上述方案的进一步改进为，所述导体内芯由多股的铜线相互绞线形成，所述导体内芯的外部包覆有内绝缘层，所述内绝缘层由聚酰亚胺材料通过挤塑包覆在导体内芯的外部。

对上述方案的进一步改进为，所述挤塑固定层内设置有固定支架，所述固定支架由氟素硅胶材料制成，所述固定支架的外周设置有固定托槽，所述固定托槽用于将导体内芯固定。

对上述方案的进一步改进为，所述固定支架的轴向中心位置设置有通孔，所述通孔内设置有纤维棉芯。

对上述方案的进一步改进为，所述挤塑固定层由聚酰亚胺挤塑包覆在固定支架的外部，同时将导体内芯包覆在固定支架上。

对上述方案的进一步改进为，所述冷却导槽由多个设置在挤塑固定层外径的凸缘形成，多个凸缘沿挤塑固定层的外周连续排布，以间隔形成冷却导槽。

对上述方案的进一步改进为，所述冷却导槽为开设在挤塑固定层外周的螺旋槽。

对上述方案的进一步改进为，所述屏蔽层由纳米级铝粉末通过喷涂附着在挤塑固定层的外表面上，所述挤塑固定层的外表面为磨砂粗糙面，所述屏蔽层由纳米级铝粉末将磨砂粗糙面填充呈平整面。

对上述方案的进一步改进为，所述纤维层为不锈钢纤维层，其由多根的纤维丝呈环向阵列在屏蔽层的外周；所述外绝缘层通过挤塑将不锈钢纤维层包覆固定在屏蔽层的外部。

一种带内冷循环的电缆的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，导体内芯制备：将至少三股的铜线相互绞合形成绞股线，然后通过挤塑设备在绞股线的外周挤塑包覆上一层内绝缘层，由此方式制备至少三股的导体内芯；

步骤S2，挤塑固定层制备：制备固定支架，固定支架通过氟素硅胶材料挤塑形成一个柔性支架，将步骤S1中制备的多股导体内芯放置到固定支架上固定，以形成固定内芯；经过放卷至挤塑机上，通过挤塑机上模具的作用下将聚酰亚胺挤塑到固定内芯的外部，并将固定内芯包覆，在挤塑过程中，通过挤塑模具的作用下在挤塑固定层的外部形成冷却导槽；

步骤S3，喷涂屏蔽层：将完成步骤S2的挤塑固定层拉伸，并经过喷涂设备，喷涂设备采用环向喷头作用下环绕方式对挤塑固定层的外周进行喷涂上屏蔽层，具体采用冷喷涂方式将纳米级的铝粉末附着在挤塑固定层的外表面上，形成屏蔽层；

步骤S4，纤维层绕制，完成步骤S3后，经过固化后，通过绕制设备将不锈钢纤维缠绕在屏蔽层的外表面；

步骤S5，外绝缘层挤塑，完成步骤S4后，在纤维层的外部通过挤塑设备挤塑上外绝缘层，经过冷却固化后形成电缆。

本发明有益效果是：

相比现有的电缆，本发明通过挤塑固定层将导体内芯包覆，确保导体内芯的稳定性，屏蔽层采用喷涂方式形成在挤塑固定层上，保证了结构的一体性，具体采用纳米级粉末喷涂附着，一体性好，确保屏蔽效果，同时由于采用的是铝材料屏蔽，在冷却导槽流动冷却液进行冷却时也能够快速的进行散热，进而大大增加电缆的冷却散热效果。在实际使用中，外绝缘层上设置有冷却接口，所述冷却接口用于对间隙和冷却导槽注入或导出冷却液。从而使得冷却液在冷却导槽内流动，将热量带出，确保冷却效果。适用于高压高发热的电缆。

在工作中，导体内芯的多股导体会产生热量，通过挤塑固定层的包覆，可以有效固定导体内芯，防止其松动或脱落。而挤塑固定层的外部设置的冷却导槽，冷却导槽上附着了屏蔽层，保证屏蔽效果，同时也能够引导热量及时导出，进一步降低导体内芯的温度。

一种带内冷循环的电缆的制备方法，通过采用带内冷循环的电缆，可以有效地降低电缆内部的温度，从而提高了电缆的电气性能，尤其是在高温环境下，该电缆的性能表现更加优越。提高了电缆的机械性能。不锈钢纤维的加入，增强了电缆的抗拉性能，使得电缆在受到外力拉伸时，能够保持原有的形状，不易断裂。提高了电缆的耐候性。通过在电缆外层喷涂纳米级的铝粉末形成的屏蔽层，保证了结构的一体性，确保屏蔽效果，同时由于采用的是铝粉末屏蔽，在冷却导槽流动冷却液进行冷却时也能够快速的进行散热，进而大大增加电缆的冷却散热效果。

附图说明

图1为本发明带内冷循环的电缆的立体示意图；

图2为图1中带内冷循环的电缆另一视角的立体示意图；

图3为图1中带内冷循环的电缆另一实施例的立体示意图；

图4为图1中带内冷循环的电缆另一实施例的主视示意图；

图5为本发明带内冷循环的电缆的制备方法的制备流程示意图。

附图标记说明：导体内芯1、内绝缘层11、挤塑固定层2、、固定支架21、通孔211、固定托槽22、屏蔽层3、纤维层4、外绝缘层5、冷却接口51、冷却导槽6、凸缘61、螺旋槽62。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1～图4所示，本发明的一种实施例中，涉及了一种带内冷循环的电缆，包括由里到外依次设置的导体内芯1、挤塑固定层2、屏蔽层3、纤维层4以及外绝缘层5，所述导体内芯1设置有多股，所述挤塑固定层2通过挤塑将多股所述导体内芯1的外周包覆，所述挤塑固定层2的外周设置有冷却导槽6，所述屏蔽层3通过喷涂形成在挤塑固定层2的外表面且附着在冷却导槽6内，所述纤维层4通过缠绕包覆在屏蔽层3的外周，所述外绝缘层5通过挤塑将纤维层4包覆并通过纤维层4与屏蔽层3之间留有间隙，间隙连通至冷却导槽6，所述外绝缘层5上设置有冷却接口51，所述冷却接口51用于对间隙和冷却导槽6注入或导出冷却液。本实施例通过挤塑固定层2将导体内芯1包覆，确保导体内芯1的稳定性，屏蔽层3采用喷涂方式形成在挤塑固定层2上，保证了结构的一体性，具体采用纳米级粉末喷涂附着，一体性好，确保屏蔽效果，同时由于采用的是铝材料屏蔽，在冷却导槽6流动冷却液进行冷却时也能够快速的进行散热，进而大大增加电缆的冷却散热效果。在实际使用中，外绝缘层5上设置有冷却接口51，所述冷却接口51用于对间隙和冷却导槽6注入或导出冷却液。从而使得冷却液在冷却导槽6内流动，将热量带出，确保冷却效果。适用于高压高发热的电缆。

上述实施例在工作中，导体内芯1的多股导体会产生热量，通过挤塑固定层2的包覆，可以有效固定导体内芯1，防止其松动或脱落。而挤塑固定层2的外部设置的冷却导槽6，冷却导槽6上附着了屏蔽层3，保证屏蔽效果，同时也能够引导热量及时导出，进一步降低导体内芯1的温度。另外，电缆位于冷却接口51的外侧需要设置密封结构，将冷却导槽6和间隙进行密封，以防止冷却液出现漏液现象。

上述实施例中，屏蔽层3通过喷涂形成在挤塑固定层2的外表面，并附着在冷却导槽6内，这不仅提高了电缆的电气性能，同时也增强了冷却效果。纤维层4的缠绕包覆在屏蔽层3的外周，进一步保护了电缆的结构完整性，并增强了其机械性能。挤塑固定层2、屏蔽层3、纤维层4以及外绝缘层5之间的间隙，通过冷却接口51可以连通至冷却导槽6，这样就能实现冷却液的循环流动，从而持续不断地带走热量，达到持续冷却的效果。能够有效地降低电缆在工作中的温度，防止过热，延长电缆的使用寿命，提高其稳定性。

导体内芯1由多股的铜线相互绞线形成，所述导体内芯1的外部包覆有内绝缘层11，所述内绝缘层11由聚酰亚胺材料通过挤塑包覆在导体内芯1的外部。本实施例中，绞股线由多根导线组成，可以增加接触面积，从而增强导电性能，降低电阻，使电流传输更加高效。由于电阻的降低，电源线在传输电流时产生的热量也会减少，这有助于延长设备的使用寿命，并减少因过热而出现故障的可能性。聚酰亚胺是一种具有优异耐高温和绝缘性能的材料，能够有效地保护导体在高温和电场环境下不受损害，提高导体的使用寿命和可靠性。聚酰亚胺材料具有较高的拉伸强度和模量，能够提高导体的机械性能，使其在受到外力作用时能够保持稳定。聚酰亚胺材料可以通过挤塑工艺进行包覆，该工艺简单快捷，能够大幅提高生产效率。

挤塑固定层2内设置有固定支架21，所述固定支架21由氟素硅胶材料制成，所述固定支架21的外周设置有固定托槽22，所述固定托槽22用于将导体内芯1固定；本实施例中，通过氟素硅胶材料制成的固定支架21，氟素硅胶材料由含氟单体聚合而成，随着分子链重量的增加，产品具有更佳的抗张性、撕裂性和伸长率。在耐温、耐压、耐磨、耐寒等方面具有优良特性。通过固定支架21对导体内芯1固定，以便后续在挤出过程中的位置定型，结构稳定可靠，一体性好。而且具有固定托槽22进行托起固定，方便对导体内芯1的固定。

固定支架21的轴向中心位置设置有通孔211，所述通孔211内设置有纤维棉芯；本实施例中，通过通孔211内设置限位棉芯，起到隔离作用，而且通孔211也可以增加结构的柔性。

挤塑固定层2由聚酰亚胺挤塑包覆在固定支架21的外部，同时将导体内芯1包覆在固定支架21上。在挤塑过程中，同步将固定支架21和导体内芯1包覆，确保包覆稳定性和可靠性。

冷却导槽6由多个设置在挤塑固定层2外径的凸缘61形成，多个凸缘61沿挤塑固定层2的外周连续排布，以间隔形成冷却导槽6，本实施例中，采用挤塑模具上设置凸缘61的结构即可，成型时直接成型冷却导槽6，方便制备。

参阅图3所示，冷却导槽6为开设在挤塑固定层2外周的螺旋槽62。另一实施例中，采用的是螺旋槽62，螺旋槽62在挤塑固定层2定型后再进行加工方可实现，冷却均匀性更佳。

屏蔽层3由纳米级铝粉末通过喷涂附着在挤塑固定层2的外表面上，所述挤塑固定层2的外表面为磨砂粗糙面，所述屏蔽层3由纳米级铝粉末将磨砂粗糙面填充呈平整面。本实施例中，采用纳米级的粉末进行填充，进而确保一体性。从而保证了屏蔽效果的同时也能快速进行传热，散热。

纤维层4为不锈钢纤维层4，其由多根的纤维丝呈环向阵列在屏蔽层3的外周；所述外绝缘层5通过挤塑将不锈钢纤维层4包覆固定在屏蔽层3的外部。本实施例中，通过外绝缘层5将不锈钢纤维层4进行包覆，不锈钢纤维层4保证结构的强度，同时也能够起到一定的传热和散热作用。

如图1～图5所示，一种带内冷循环的电缆的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，导体内芯1制备：将至少三股的铜线相互绞合形成绞股线，然后通过挤塑设备在绞股线的外周挤塑包覆上一层内绝缘层11，由此方式制备至少三股的导体内芯1；

步骤S2，挤塑固定层2制备：制备固定支架21，固定支架21通过氟素硅胶材料挤塑形成一个柔性支架，将步骤S1中制备的多股导体内芯1放置到固定支架21上固定，以形成固定内芯；经过放卷至挤塑机上，通过挤塑机上模具的作用下将聚酰亚胺挤塑到固定内芯的外部，并将固定内芯包覆，在挤塑过程中，通过挤塑模具的作用下在挤塑固定层2的外部形成冷却导槽6；

步骤S3，喷涂屏蔽层3：将完成步骤S2的挤塑固定层2拉伸，并经过喷涂设备，喷涂设备采用环向喷头作用下环绕方式对挤塑固定层2的外周进行喷涂上屏蔽层3，具体采用冷喷涂方式将纳米级的铝粉末附着在挤塑固定层2的外表面上，形成屏蔽层3；

步骤S4，纤维层4绕制，完成步骤S3后，经过固化后，通过绕制设备将不锈钢纤维缠绕在屏蔽层3的外表面；

步骤S5，外绝缘层5挤塑，完成步骤S4后，在纤维层4的外部通过挤塑设备挤塑上外绝缘层5，经过冷却固化后形成电缆。

上述方法中，采用的是自动化生产，通过绞线、挤塑、喷涂、缠绕、挤塑的方式完成电缆的制备，整个工艺流程简化，生产效率高，方便实现。

通过采用带内冷循环的电缆，可以有效地降低电缆内部的温度，从而提高了电缆的电气性能，尤其是在高温环境下，该电缆的性能表现更加优越。提高了电缆的机械性能。不锈钢纤维的加入，增强了电缆的抗拉性能，使得电缆在受到外力拉伸时，能够保持原有的形状，不易断裂。提高了电缆的耐候性。通过在电缆外层喷涂纳米级的铝粉末形成的屏蔽层3，保证了结构的一体性，确保屏蔽效果，同时由于采用的是铝粉末屏蔽，在冷却导槽6流动冷却液进行冷却时也能够快速的进行散热，进而大大增加电缆的冷却散热效果。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种带内冷循环的电缆，其特征在于：包括由里到外依次设置的导体内芯、挤塑固定层、屏蔽层、纤维层以及外绝缘层，所述导体内芯设置有多股，所述挤塑固定层通过挤塑将多股所述导体内芯的外周包覆，所述挤塑固定层的外周设置有冷却导槽，所述屏蔽层通过喷涂形成在挤塑固定层的外表面且附着在冷却导槽内，所述纤维层通过缠绕包覆在屏蔽层的外周，所述外绝缘层通过挤塑将纤维层包覆并通过纤维层与屏蔽层之间留有间隙，间隙连通至冷却导槽。

2.根据权利要求1所述的带内冷循环的电缆，其特征在于：所述导体内芯由多股的铜线相互绞线形成，所述导体内芯的外部包覆有内绝缘层，所述内绝缘层由聚酰亚胺材料通过挤塑包覆在导体内芯的外部。

3.根据权利要求1所述的带内冷循环的电缆，其特征在于：所述挤塑固定层内设置有固定支架，所述固定支架由氟素硅胶材料制成，所述固定支架的外周设置有固定托槽，所述固定托槽用于将导体内芯固定。

4.根据权利要求3所述的带内冷循环的电缆，其特征在于：所述固定支架的轴向中心位置设置有通孔，所述通孔内设置有纤维棉芯。

5.根据权利要求4所述的带内冷循环的电缆，其特征在于：所述挤塑固定层由聚酰亚胺挤塑包覆在固定支架的外部，同时将导体内芯包覆在固定支架上。

6.根据权利要求1所述的带内冷循环的电缆，其特征在于：所述冷却导槽由多个设置在挤塑固定层外径的凸缘形成，多个凸缘沿挤塑固定层的外周连续排布，以间隔形成冷却导槽。

7.根据权利要求1所述的带内冷循环的电缆，其特征在于：所述冷却导槽为开设在挤塑固定层外周的螺旋槽。

8.根据权利要求1所述的带内冷循环的电缆，其特征在于：所述屏蔽层由纳米级铝粉末通过喷涂附着在挤塑固定层的外表面上，所述挤塑固定层的外表面为磨砂粗糙面，所述屏蔽层由纳米级铝粉末将磨砂粗糙面填充呈平整面。

9.根据权利要求1所述的带内冷循环的电缆，其特征在于：所述纤维层为不锈钢纤维层，其由多根的纤维丝呈环向阵列在屏蔽层的外周；所述外绝缘层通过挤塑将不锈钢纤维层包覆固定在屏蔽层的外部。

10.一种权利要求1～9任意一项所述的带内冷循环的电缆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1，导体内芯制备：将至少三股的铜线相互绞合形成绞股线，然后通过挤塑设备在绞股线的外周挤塑包覆上一层内绝缘层，由此方式制备至少三股的导体内芯；

步骤S2，挤塑固定层制备：制备固定支架，固定支架通过氟素硅胶材料挤塑形成一个柔性支架，将步骤S1中制备的多股导体内芯放置到固定支架上固定，以形成固定内芯；经过放卷至挤塑机上，通过挤塑机上模具的作用下将聚酰亚胺挤塑到固定内芯的外部，并将固定内芯包覆，在挤塑过程中，通过挤塑模具的作用下在挤塑固定层的外部形成冷却导槽；

步骤S3，喷涂屏蔽层：将完成步骤S2的挤塑固定层拉伸，并经过喷涂设备，喷涂设备采用环向喷头作用下环绕方式对挤塑固定层的外周进行喷涂上屏蔽层，具体采用冷喷涂方式将纳米级的铝粉末附着在挤塑固定层的外表面上，形成屏蔽层；

步骤S4，纤维层绕制，完成步骤S3后，经过固化后，通过绕制设备将不锈钢纤维缠绕在屏蔽层的外表面；

步骤S5，外绝缘层挤塑，完成步骤S4后，在纤维层的外部通过挤塑设备挤塑上外绝缘层，经过冷却固化后形成电缆。