CN217767856U - 一种电缆及采用该电缆的用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆及采用该电缆的用电设备。所述电缆包括沿相同方向并行延伸并且相互绝缘的至少一对导线，每对所述导线中的两根导线沿电缆延伸方向各自卷绕前进且卷绕方向相反。通电时每对导线中的电流方向相反，使得每对导线中的两根导线产生的感应磁场方向相反，从而实现所述电缆周围磁场的降低。本实用新型可以消除众多应用场景中电缆中的电流带来的周围磁场，从而达到减少其影响电缆周围人们的身体健康和对周围其他装置的磁场干扰的效果。

Description

一种电缆及采用该电缆的用电设备

技术领域

本实用新型属于电气领域，具体地涉及一种可降低磁场强度的电缆及采用该电缆的用电设备。

背景技术

自从电实用新型至今，人们已经离不开电力技术，周围已经被使用电的各种应用场景所包围。从家用电器到如今的电动车，无处不同电的利用打交道。

然而，享受电力的同时，人们也在承受着电力带来的干扰和污染。各种电学装置之间也受到其他电学装置的干扰。

屏蔽电磁干扰屏蔽电磁场则是非常普遍的技术手段。但是有效的电磁场屏蔽并非易事。

以电动车相关行业举例：随着电动汽车的兴起，充电桩以及装有数个充电桩的充电站将广泛使用。这里的充电桩包括交流充电桩和直流充电桩，尤其是大功率的直流充电桩。

这里充电桩的功率从5KW一直到直流的600KW。对于大功率充电桩，一般的电压在380V，电流为0–700A，甚至更大。这些电流流过充电桩装置里面的导线、充电导线直至充电枪会对周围产生电磁场。这是电磁场的强度远高于一般家用导线产生的电磁场强度。

不像高频电磁场，直流电流或者低于100Hz的交流电流产生的磁场无法用金属套进行屏蔽。尽管这些磁场必须限制在相关国际标准之内，但这些磁场还是存在的。尤其是直流磁场，其对人类的负面影响甚至不好界定。但它们的负面影响却是存在的。

有数据显示，若电流为5A，距离导线为1米，则磁场强度为1微特斯拉。这个强度是什么概念呢？这种情况是通常家用电器就能达到的电流量。如果电流为500A，则磁场强度为100微特斯拉。这个强度数量级则是充电桩里面的充电传导线或者连接充电枪的充电线产生的电流量。

有资料认为，超过0.4微特斯拉就认为对人体不善了。高压线产生的磁场安全值为0.4微特斯拉，高于该值，儿童将面临患病风险，尤其是白血病。

尤其对于经过居民区的输电线(低压线，中压和高压输电线)，会输电线下面的行人会带来强大的电场和磁场干扰。所以这些输电线必须远离行人和居民区。由此确定的高架的380V的低压电线通过居民区时，不能低于6米，中压电线(6-10KV)通过居民区时，不能低于6.5米。330KV的高压线，通过居民区时，不能低于8.5米。

目前为止，这些电缆对周围产生的感应电场或者磁场，由于其频率低甚至是恒定直流电流所导致的无法用金属屏蔽套或者屏蔽网屏蔽掉，目前处于没有相应技术来消除电缆周围的感应磁场的现状。因此，有必要设计一种可以减弱这种恒定或者低频磁场的电缆。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种纯粹将电流从一端传输到另一端而没有反向回流电流的电缆，电流在该电缆传输能够大幅减低在电缆周围产生的磁场强度，从根本上解决电流传导给周围带来的磁场干扰问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电缆，其中，所述电缆包括沿相同方向并行延伸并且相互绝缘的至少一对导线，每对所述导线中的两根导线沿电缆延伸方向各自卷绕前进且卷绕方向相反。该电缆在通电时，每对导线中的电流方向相反，这样每对导线中的两根导线产生的感应磁场方向相反，由此实现电缆对周围产生的磁场强度的降低，甚至相互抵消的状况。

在较佳实施例中，每对所述导线在两端处相互电连接。

在较佳实施例中，每对所述导线设置成使得两根所述导线通电后，各自产生的感应磁场的大小相差不超过5％。这就意味着剩余未抵消的磁场可以降到单根导线产生的磁场的5％以下，甚至等于零。

在较佳实施例中，在一对所述导线中，一根所述导线沿导线延伸方向同轴缠绕在另一根所述导线上。

在较佳实施例中，每对所述导线设置成使得单位长度的匝数相同

在较佳实施例中，一根所述导线小于另一根所述导线的电阻率。

在较佳实施例中，一根所述导线大于另一根所述导线的横截面积。

在较佳实施例中，所述电缆还包括芯条，一对所述导线中的至少一根所述导线缠绕在所述芯条上。

在较佳实施例中，所述芯条的横截面包括圆形和正多边形。

在较佳实施例中，所述电缆还包括屏蔽层，所述屏蔽层包裹所有所述导线。

在较佳实施例中，所述屏蔽层为金属层或者金属网格层。

在较佳实施例中，所述导线为单芯导线。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种用电设备，所述用电设备具有用于电力传输的线缆，其中，所述线缆为如上所述的电缆。

在较佳实施例中，所述用电设备为功率大于1kw的设备。

在较佳实施例中，所述用电设备是充电桩、电动汽车、磁悬浮列车、家用电器等。

在较佳实施例中，所述用电设备是充电桩，所述充电桩具有充电线，所述充电线由所述电缆制成。

本实用新型创新性地提出将电缆中的导线分成一对一对的，并将每对导线中的两根导线按照相反方向卷绕，这样每对导线在传导电流时产生的感应磁场就会相互减弱甚至完全抵消，可以减弱对周围生物和电气设备的影响，大大提高了产品的环保性。同时，使用了本实用新型，由于电缆对周围几乎没有产生磁场，所以尤其是对于离行人距离较近的低压输电线，传输就无需远离居民区而设置昂贵的高架电缆线，而是可以直接临近居民区或者直接埋入地下。

附图说明

图1是本实用新型的电缆的结构示意图；

图2是本实用新型的电缆的一对导线的结构示意图；

图3是本实用新型的电缆的横截面示意图；

图4是本实用新型的电缆中的一对导线的缠绕结构示意图；

图5是图4所示的电缆中的一对导线的部分轴向剖视示意图。

图6是采用本实用新型的电缆的充电桩的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“或/和”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

参照图1-5，描述本实用新型的可降低电磁场强度的电缆。如图1所示，电缆包括沿相同方向并行延伸并且相互绝缘的至少一对导线1。这里为了清楚起见，仅示出一对导线1。每对导线1中的两根导线11和12沿相反方向卷绕。例如，导线11(用实线表示)沿逆时针方向卷绕，导线12(用虚线表示)沿顺时针方向卷绕。也就是说导线11和导线12相当于两根卷绕方向相反的螺线管。导线11和导线12可以是同轴的(如图1和4所示)，也可以是彼此靠近的(如图2所示)。每对导线1在两端处相互电连接。即，每对导线1的一端在电缆的头端A处相互电连接，另一端在电缆的末端B处相互电连接。该电连接可以是生产时完成，也可以是在使用时完成。当在使用时完成时，该电连接可以是两根导线直接焊接或连接在同一接线端子上，也可以是两根导线先连接在一起再接到接线端子上。

当通电时，电流I从A端流向B端，由于导线11和导线12的卷绕方向相反，也就相当于电流方向相反(参见图4)，因此根据安培右手螺旋定则，导线11和导线12产生的感应磁场方向就会相反。即，导线11产生的感应磁场的N极在B端，导线12产生的感应磁场的N极在A端。因此，导线11和导线12产生的感应磁场就会相互抵消。由于电缆中的导线1是成对分布的，感应磁场基本上都相互抵消掉了；因此，电缆整体上基本不会有磁场，从而大大降低了对周围生物(例如，人)和电气设备的影响，提高了产品的环保性。

如图3-5所示，本实施例中，该电缆包括3对导线1，每对导线1由基本相同粗细和长短的两根导线11(里面一根，以下称为内导线)和12(外面一根，以下称为外导线)组成。应该理解，本实用新型的电缆的导线数量不限于3对，也可以是1对，2对或4对以上。内导线11和外导线12的表面均设有绝缘层(未示出)。绝缘层通常比较薄。优选地，内导线11和外导线12可以是漆包线，以减小导线外径，进而减小电缆外径，降低成本。内导线11以逆时针方向缠绕在芯条10上，外导线12以顺时针方向缠绕在内导线11上，图3中的箭头表示缠绕方向。图4示出了电流I从A流向B时，内导线11和外导线12上的电流流向。从图4中可以，内导线11和外导线12的电流流向是相反的，因此根据安培右手螺旋定则，内导线11和外导线12产生的感应磁场方向就会相反。

在本实施例中，内导线11是缠绕在芯条10上。芯条10的横截面通常是圆形的，但也可以是正多边形，例如正三角形，正方形，正五边形或正六边形等。芯条10的直径(相当于内导线11的线圈直径)通常不宜过大(例如，0.5毫米以下)，以避免电缆太粗。应该理解，在其它实施例中，芯条10也可以省去，例如内导线11先按逆时针方向卷绕成类似于卷簧状，然后外导线12直接按顺时针方向缠绕在内导线11上。

为了达到内导线11和外导线12产生的磁场完全抵消或基本完全抵消的目的，即内导线11和外导线12产生的感应磁场大小相同或基本相同(例如，相差5％以内)，需要使内导线11和外导线12中的电流大小基本一样。由于内导线11和外导线12是并联的，因此要使电流大小相同，则其电阻大小也要相同。在本实施例中，外导线12是缠绕在内导线11上的，因此，外导线12的长度会大于内导线11的长度。根据电阻公式R＝ρL/S，可以通过改变内导线11和外导线12的电阻率ρ和/或导线横截面积S来使两者的电阻相同。具体地说，在导线横截面积S相同的情况下，外导线12的电阻率小于内导线11的电阻率，即内导线11和外导线12可以使用不同电阻率的导电材料；而在电阻率ρ相同的情况下，外导线12的横截面积大于内导线11的横截面积，即内导线11和外导线12可以使用不同粗细或形状的导线。

通常，内导线11和外导线12是采用沿轴向紧密缠绕的方式沿相反方向缠绕前进，即相邻两圈是紧挨着的，这样可以使得单位长度的内导线11和外导线12的缠绕圈数(即，匝数)是基本相同的，使得产生的磁场大小也基本是相同的，并且方便制作。

在所示实施例中，内导线11和外导线12均为单芯导线，即由一根线径较大(例如，0.5毫米以上)的铜线构成。应该理解，内导线11和外导线12也可以是多芯导线，即由多根线径较小(例如，0.1毫米以下)的铜丝构成。

此外，所述电缆还可包括屏蔽层2，所述屏蔽层2包裹所有导线1，以屏蔽高频电磁干扰。屏蔽层2可以是金属层或者金属网格层等。屏蔽层2的外面包裹保护层(或外皮)3。保护层3的材料可以是例如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚全氟乙丙烯(F46)、聚烯烃等塑料类型，或者例如氯化聚乙烯(CPE)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯丁橡皮、硅橡胶等橡胶类型。通常，屏蔽层2的厚度比保护层3的厚度小得多。

本实用新型的电缆与传统双绞线电缆完全不同，传统双绞线电缆中的一对导线是按同一方向绞合在一起的，并且导线形成轴向缠绕的转向是一致的。当这两根导线电流方向相同时，两根导线中的电流所产生的周围磁场是叠加的；只有当这两根导线电流方向相反时，各根导线中电流产生的磁场才会相互削弱。但当两根导线中电流流向相反时，就实现不了电流从一端流向另一端。相比之下，本实用新型的电缆的一对导线在通电时电流均是从一端流向另一端，但各根导线按相反方向缠绕前进，从空间上达到使两根导线的电流方向相反的效果，进而实现产生的磁场相互削弱甚至抵消。尤其是在大电流的情况下，大电流在其周围产生强度大的磁场，就可以通过两根导线的相反方向缠绕法，相互削弱甚至抵消。也就是说，本实用新型的电缆可以用在大功率(例如，1kw以上)的用电设备上，例如充电桩、电动汽车、磁悬浮列车、家用电器等，用来传输电力。

以充电桩为例，如图6所示，配电箱(未示出)至充电桩本体100以及充电桩本体100与充电枪101之间的电缆线102可以使用本实用新型的电缆。这样可以大幅降低充电桩装置给周围生物和电气设备带来的磁场强度，同时也直接减小了对充电桩装置和充电桩里面安装的显示屏的干扰。

同样地，电动汽车内部用于传输大电流的线缆以及大功率家用电器(例如，电吹风、电热水器、空调、微波炉或抽油烟机等)的电源线等都可以使用本实用新型的电缆，以降低对周围生物和电气设备带来的电磁场强度的影响，大大提高了环保性。

本实用新型对低压和中压输电线(即变电站到小区、商场等用户端的输电线)的应用同样是有意义的。低压和中压输电线系统之所以费用高，就是因为输电线会给周围环境带来的有害影响，其中包括强大的感应电场和感应磁场，需要设置得非常高且远离居民区。通过使用本实用新型，可以将感应磁场在近距离几乎消除掉。从消除磁场的角度，本实用新型可以减轻输电线系统对周围居民区的磁场干扰，同时拉近输电线到行人和居民区的距离，以至于无需将输电线设置得非常高且远离居民区，而是可以直接临近居民区或者直接埋入地下。

以上已详细描述了本实用新型的优选实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (16)

1.一种电缆，其特征在于，所述电缆包括沿相同方向并行延伸并且相互绝缘的至少一对导线，每对所述导线中的两根导线沿电缆延伸方向各自卷绕前进且卷绕方向相反。

2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，每对所述导线在两端处相互电连接。

3.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，每对所述导线设置成使得两根所述导线通电后，各自对周围产生的感应磁场的大小相差不超过5％。

4.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，一对所述导线中，一根所述导线同轴缠绕在另一根所述导线外。

5.根据权利要求4所述的电缆，其特征在于，每对所述导线设置成使得单位长度的匝数相同。

6.根据权利要求4所述的电缆，其特征在于，一根所述导线的电阻率小于另一根所述导线的电阻率。

7.根据权利要求4所述的电缆，其特征在于，一根所述导线的横截面积大于另一根所述导线的横截面积。

8.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述电缆还包括芯条，一对所述导线中的至少一根导线缠绕在所述芯条上。

9.根据权利要求8所述的电缆，其特征在于，所述芯条的横截面呈圆形或正多边形。

10.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述电缆还包括屏蔽层，所述屏蔽层包裹所有所述导线。

11.根据权利要求10所述的电缆，其特征在于，所述屏蔽层为金属层或者金属网格层。

12.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述导线为单芯导线。

13.一种用电设备，所述用电设备具有用于电力传输的线缆，其特征在于，所述线缆为根据权利要求1-12中任一项所述的电缆。

14.根据权利要求13所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备为功率大于1kw的设备。

15.根据权利要求13所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备是充电桩、电动汽车、磁悬浮列车或家用电器。

16.根据权利要求13所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备是充电桩，所述充电桩具有充电线，所述充电线由所述电缆制成。

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