CN202443779U - 耐扭转屏蔽电缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种耐扭转屏蔽电缆，其包括：至少一条导体；一绝缘层，包覆该导体；一第一隔离层，包围于该绝缘层之外；及一屏蔽层，包含多根屏蔽线，为单线或绞线，该屏蔽线以顺时针及逆时针方向交替缠绕包覆该第一隔离层，以避免该屏蔽线在该耐扭转屏蔽电缆扭转时断裂。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种屏蔽电缆，特别是有关于一种可应用于风力发电机的耐扭转屏蔽电缆。
背景技术
随着经济的发展，能源在国民经济中占据了越来越重要的位置。传统的煤炭、石油、天然气等不可再生能源由于存量有限，而消耗越来越大，价格上扬的趋势也越发明显。此外，这些资源在其使用和消费过程中带来的环境污染问题也为越来越注重环保问题的人们所重视。为满足国家和全球对气候变化、可持续性发展以及能源供应的多样化要求，政府大力提倡节能减碳，发展”低碳经济”。利用再生能源产生电力的方式很多，如利用核能发电、水力发电、风力发电、太阳能发电、地热发电、潮汐发电等，这些都是利用取的不尽的再生能源而产生电力。以风力发电为例，风力发电是以风的动能转换成风力发电机的机械能，在经由发电机转换成电能；而在转换的过程中，不会污染环境，而且，只要太阳和地球持续的运行，风力就会取的不尽，有不少国家投入研究，持续不断的开发出能够产生较多电力的风力发电机，以因应近年来石化能源的逐渐短缺而使得价格急速上扬的问题。
一般风力发电机多半都具备了叶片、齿轮箱、发电机等诸多零件或是设备所组成，除了叶片的构造及大小影响风力的输入大小，还有诸多因素会影响发电机本身的发电量；像是叶片的倾角或是风吹向风力发电机的方向等。以风吹向风力发电机的方向为例；若是风力发电机本身并未处于迎风或背风的方向，则风对叶片的正向作用力则会减少，甚至使正向力过低，导致叶片无法被风推动，因此发电机无法发电。因此，若是风吹动叶片的有效动能减少，发电量也因此跟着减少。因此发电机必须设置一方向控制装置，使风力发电机可以随着风向的改变而做修正，使风力发电机处于迎风或背风的方向，以增加发电量。
目前已开发出商业运转的风力发电机主要区分为「升力型」及「阻力型」两大体系，其中，所谓「升力型」风力发电机常见设于海边等空旷处，体型高大，即是以其设有巨大的升力叶片得称，然而，由于大自然的风向为不定向扰流，而必须朝向迎风面方可使风推动升力叶片，因此其结构上设有追风机构，使得其升力叶片得以随着风向转动至迎风面，但相对造成其叶片机构部分与发电机部分复杂程度提高，造价高、维修费用更高。
另一种「阻力型」风力发电机使用类似风帆的叶片，但是，依实务经验发现，其于运转时会产生扰流，导致效率降低。再者，此类发电装置在迎风时，正面受风叶片会顺时钟方向旋转，而背面受风叶片则会往逆时钟方向旋转，此种旋转方向互相矛盾，即导致产生刹车现象，影响发电效率。
不论是「升力型」或「阻力型」风力发电机皆需通过叶片的旋转产生电力，风力发电机需追踪风向，连接发电机组的电缆要能随着风向不断地正向及逆向扭转。一般风力发电机所用的电缆虽然具备一定程度的耐扭转特性，但是当风机经长期反复旋转，扭转其电缆，终使电缆内遮蔽线断裂。因此，如何避免屏蔽线在扭转时断裂，将为相关业者所亟欲研究发展的方向。
发明内容
本实用新型的目的在提供一种应用于风力发电机的耐扭转屏蔽电缆，以解决上述现有技术中所存在的问题。
为了达到上述目的，本实用新型提供一种耐扭转屏蔽电缆，其由内而外依序包括：至少一条导体；一绝缘层，包覆该导体；一第一隔离层，包围于该绝缘层之外；及一屏蔽层，包含多根屏蔽线，为单线或绞线，该屏蔽线以顺时针及逆时针方向交替缠绕包覆该第一隔离层，以避免屏蔽线在该耐扭转屏蔽电缆扭转时拉断。
根据本案构想，该屏蔽线在顺时针方向及逆时针方向缠绕的转折处形成x个波浪形状的排列，而x为0.5的倍数。
根据本案构想，该屏蔽线以一特定规则重复排列，且在该屏蔽线依该耐扭转屏蔽电缆走向设为横坐标时，将该屏蔽线曲线微分值为零的任意点设为原点，而该曲线位于该原点的第一象限或第四象限方向相邻的第n个微分值为零的点设为终点，令n为非零的偶数。
根据本案构想，该屏蔽线重复该特定规则的次数应大于2，最好是大于10，最理想是大于100。
根据本案构想，该导体由单线或多股绞合而成。
根据本案构想，该导体由金属或合金所组成。
根据本案构想，该绝缘层包含高分子聚合物、有机添加剂、或无机添加剂的耐压材料。
根据本案构想，该绝缘层以押出方式形成。
根据本案构想，该第一隔离层由带状均质或复合材料所组成。
根据本案构想，该均质材料为聚合物、金属或合金。
根据本案构想，该复合材料为聚合物与金属或合金的贴合体。
根据本案构想，该第一隔离层以纵放或卷包方式包覆该绝缘层。
根据本案构想，该屏蔽线为单芯线，或多芯的金属线或合金线绞合而成。
根据本案构想，该耐扭转屏蔽电缆进一步包括包覆该屏蔽层的一第二隔离层及包覆该第二隔离层的一外被层。
根据本案构想，该外被层以高分子聚合物、有机添加剂或无机添加剂的耐候及耐扭转材料所组成。
与现有技术相比，本实用新型的电缆可避免在恶劣的环境或高度扭转下遭到损毁。
附图说明
图1为依据本实用新型一单芯的耐扭转屏蔽电缆的截面图；
图2为依据本实用新型一多芯的耐扭转屏蔽电缆的截面图；
图3为本实用新型屏蔽线缠绕包覆耐扭转屏蔽电缆中隔离层的示意图；
图4为本实用新型屏蔽线缠绕包覆耐扭转屏蔽电缆中隔离层的另一示意图；
图5为屏蔽线依电缆走向排列的曲线示意图。
附图标记说明：100-耐扭转屏蔽电缆；101-导体；102-绝缘层；103-第一隔离层；104-屏蔽层；105-第二隔离层；106-外被层；107-屏蔽线；108-缓冲区段。
具体实施方式
请参照图1，其为依据本实用新型一单芯的耐扭转屏蔽电缆的截面图。如图所示，该耐扭转屏蔽电缆100由内而外依序包括：导体101、绝缘层102、第一隔离层103、屏蔽层104、第二隔离层105、及外被层106。根据本实用新型的精神，该耐扭转屏蔽电缆100亦可如图2所示包含多条导体101，形成多芯的耐扭转屏蔽电缆100。
导体101可由金属或合金所组成，而本实施例所采用的导体101是由多股铜丝绞合而成。
绝缘层102是由单层或多层的高分子聚合物、有机或无机添加剂的耐压材料所组成并包覆于导体101外，所使用的耐压材料也可为前述材料的混合粉末，并通过押出方式成型。
接下来，包围于绝缘层102之外为第一隔离层103，其由诸如聚合物、金属或合金的带状均质所组成，或者由诸如聚合物与金属或合金的贴合体的复合材料所组成。如图2所示，第一隔离层103同时将所有的导体101包围起来，而不像绝缘层102，分别紧密贴覆着每一条导体101。第一隔离层103可由纵放或卷包的方式包覆于绝缘层102之外。
为了有效防止外界电磁场干扰及电磁波辐射，在第一隔离层103之外另外包覆屏蔽层104。屏蔽层104是由多条屏蔽线107所构成。在本实施例中，屏蔽线107可由单芯线，或多芯的金属线或合金线绞合而成。
一般传统风力发电机所使用的屏蔽电缆中屏蔽层的屏蔽线107都是以单一方向的方式缠绕且外层有第二隔离层105束缚该屏蔽线107的立体活动空间，所以，随着电缆往复旋转次数增加，屏蔽线107则会因持续的张力变化以及维持纵向总长相同，使屏蔽线107弯折变形而疲乏断裂。
因此，本实用新型的重点在于如何避免屏蔽线因往复旋转次数增加而使屏蔽线107弯折疲乏断裂。为了达到此一目的，本实用新型的屏蔽线107以顺时针及逆时针方向交替缠绕包覆第一隔离层103，请参见图3。通过这种排列方式，当耐扭转屏蔽电缆100以顺时针旋转时，屏蔽线107以顺时针方向缠绕的部分将变紧，而屏蔽线107以逆时针方向缠绕的部分将变松。反之，当耐扭转屏蔽电缆100以逆时针旋转时，屏蔽线107以顺时针方向缠绕的部分将变松，而屏蔽线107以逆时针方向缠绕的部分将变紧。如此，不论耐扭转屏蔽电缆100以顺时针或逆时针方向旋转，屏蔽线107的各段变形量将可有效控制在一定的范围内，进而避免屏蔽线107过度疲乏而断裂。
此外，为了更进一步增加屏蔽线107可容许的耐扭转程度，屏蔽线107在顺时针方向及逆时针方向缠绕的转折处亦可加入一缓冲区段108，如图3所示，本实施例的缓冲区段108为半个波浪形的结构。当屏蔽线107在受到拉扯时，缓冲区段108便可有效提供屏蔽线107一额外可延伸的长度。若欲预留更多额外的可延伸长度，则只要将缓冲区段108的屏蔽线107作更多波浪形状的排列，如图4所示。更明确的说，若以S形作为一个完整的波浪，则缓冲区段108的屏蔽线107所形成的波浪形状，将为0.5个波浪的倍数。就图4为例，其缓冲区段108的屏蔽线107所形成的波浪形状是由3个半波(即0.5个波浪)所构成。
接下来，请参见图5，其为屏蔽线107依耐扭转屏蔽电缆100走向排列的曲线示意图。先将屏蔽线107依耐扭转屏蔽电缆100走向设为横坐标，再将屏蔽线107曲线微分值为零的任意点设为原点a0，且曲线位于该原点的第一象限或第四象限方向相邻的第n个微分值为零的点设为终点an，其中n为非零的偶数。换句话说，屏蔽线107以一特定规则重复排列，且重复该特定规则的次数应大于2，最好是大于10，最理想是大于100。
为了有效达到隔离的效果，耐扭转屏蔽电缆100在屏蔽层104之外，还另外以第二隔离层105包覆。而为了加强并保护整体结构，耐扭转屏蔽电缆100在最外层以外被层106包覆。本实用新型之外被层106可以高分子聚合物、有机添加剂或无机添加剂的耐候及耐扭转材料所组成，以避免耐扭转屏蔽电缆100在恶劣的环境或高度扭转下遭到损毁。
虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (18)
1.一种耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，包括：
至少一条导体；
一绝缘层，包覆该导体；
一第一隔离层，包围于该绝缘层之外；及
一屏蔽层，包含多根屏蔽线，该屏蔽线以顺时针及逆时针方向交替缠绕包覆该第一隔离层，以避免屏蔽线在该耐扭转屏蔽电缆扭转时拉断。
2.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该屏蔽线在顺时针方向及逆时针方向缠绕的转折处形成x个波浪形状的排列，而x为0.5的倍数。
3.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该屏蔽线以一规则重复排列，且在该屏蔽线依该耐扭转屏蔽电缆走向设为横坐标时，将该屏蔽线曲线微分值为零的任意点设为原点，而该曲线位于该原点的第一象限或第四象限方向相邻的第n个微分值为零的点设为终点，令n为非零的偶数。
4.根据权利要求3所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该屏蔽线重复该规则的次数大于2。
5.根据权利要求3所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该屏蔽线重复该规则的次数大于10。
6.根据权利要求3所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该屏蔽线重复该规则的次数大于100。
7.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该导体为多股绞合而成。
8.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该导体由金属或合金所组成。
9.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该绝缘层包含高分子聚合物、有机添加剂、或无机添加剂的耐压材料。
10.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该绝缘层以押出方式形成。
11.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该第一隔离层由带状均质或复合材料所组成。
12.根据权利要求11所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该均质材料 为聚合物、金属或合金。
13.根据权利要求11所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该复合材料为聚合物与金属或合金的贴合体。
14.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该第一隔离层以纵放或卷包方式包覆该绝缘层。
15.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该屏蔽线为单芯线，或多芯的金属线或合金线绞合而成。
16.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，进一步包括包覆该屏蔽层的一第二隔离层及包覆该第二隔离层的一外被层。
17.根据权利要求16所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该外被层以高分子聚合物、有机添加剂或无机添加剂的耐候及耐扭转材料所组成。
18.根据权利要求1所述的耐扭转屏蔽电缆，其特征在于，该屏蔽线为单线或绞线。
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|---|---|---|---|---|
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| CN112881816A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-01 | 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 | 一种用于三角栅格宽带平面阵的集成幅相监测装置 |
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