TWM621161U - 多層銅塡加包圍鋁芯之電導線 - Google Patents

Abstract

一種多層銅填加包圍鋁芯之電導線，該電導線為可用於導電的導電芯材，其外部可依絕緣需求而包覆絕緣材；其特徵在於：所述導電芯材係由位於中心的長條狀鋁芯，以及環繞包覆該鋁芯且至少具備二層銅填加材之複層銅填加材所構成者。

Description

多層銅填加包圍鋁芯之電導線

本新型係有關一種電導線，特別是指主要作為導電的電導體，係由位於中心的長條狀鋁芯，以及環繞包覆該長條狀鋁芯外圍的多層銅填加材所構成者。

目前常見的通電線材，主要為銅線或鋁線；鋁線是以純鋁或鋁合金為原料所製成的金屬線形材料。銅線則因具有較佳的導電性，被大量用於製造電線、電纜、電刷等，而且其導熱性佳，亦被常用來製造須防磁性干擾的磁學儀器、儀表，如羅盤、航空儀表等。雖然銅線具備電阻率低、延展性好、強度高、穩定性好、抗疲勞、載流量大及電壓損失低等優點，但因為其較格較高，對於現今多種電器設備而言，因為成本的關係，也考慮改用鋁線作為導線。然而，相對於銅，鋁線存在導電性能低、電損耗大，抗拉強度差，抗腐蝕性低，接頭部位容易氧化等缺點。因此，如何兼顧銅線與鋁線的特性乃為業界努力的目標。

本創作人有鑒於現有電導線存在上述缺失，乃積極研究改進，經多次測試終於有本新型之多層銅填加包 圍鋁芯之電導線的產生。

因此，本新型旨在提供一種多層銅填加包圍鋁芯之電導線，係使電導線中主要作為導電的電導體為鋁芯與複層銅填加材所構成。

依本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其電導體的鋁芯係位於中心之長條狀，而複層銅填加材則是環繞包覆該長條狀鋁芯的外周，為本新型之次一目的。

依本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，所述複層銅填加材至少有二層，於第一層銅填加材環繞包覆鋁芯後的兩端係經焊接連接，第二層銅填加材再包覆於第一層銅填加材的外圍，然後焊接連接，藉此構成二次銅填加材結構電導體，為本新型之再一目的。

依本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，亦可依需求而製作三次銅填加材結構電導體、四次銅填加材結構電導體、五次銅填加材結構電導體或更多次銅填加材結構電導體，為本新型之又一目的。

依本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其三次銅填加材結構電導體，係於二次銅填加材結構電導體製成，且經拉伸或壓縮等形變後，再包覆於該二次銅填加材結構電導體的外部所構成，為本新型之又一目的。

為使 貴審查委員能夠對本新型之目的、構造 裝置、特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

1000:電導線

2000:二次銅填加材電導線

3000:三次銅填加材電導線

4000:四次銅填加材電導線

100:電導體

200:絕緣材

10:鋁芯

20:複層銅填加材

2A:第一層銅填加材

2B:第二層銅填加材

2C:絕緣材

2D:第三層銅填加材

2E:絕緣材

2F:第四層銅填加材

2G:絕緣材

21:二次銅填加材結構電導體

22:三次銅填加材結構電導體

23:四次銅填加材結構電導體

第1圖為本新型多層銅填加包圍鋁芯之電導線的剖面示意圖。

第2A圖為本新型多層銅填加包圍鋁芯之電導線的電導線之第一實施例平面示意圖及截面圖。

第2B圖為本新型多層銅填加包圍鋁芯之電導線的電導線之第一實施例包覆絕緣材之平面示意圖及截面圖。

第3A圖為本新型多層銅填加包圍鋁芯之電導線的電導線之第二實施例平面示意圖及截面圖。

第3B圖為本新型多層銅填加包圍鋁芯之電導線的電導線之第二實施例包覆絕緣材之平面示意圖及截面圖。

第4A圖為本新型多層銅填加包圍鋁芯之電導線的電導線之第三實施例平面示意圖及截面圖。

第4B圖為本新型多層銅填加包圍鋁芯之電導線的電導線之第三實施例包覆絕緣材之平面示意圖及截面圖。

本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，如第1圖所示，該電導線1000包括設於內部的電導體100與被覆於電導體外周的絕緣材200。其中，所述電導體100並且是 由位於中心的長條狀鋁芯10，以及包覆在該長條狀鋁芯外圍至少具備二層銅填加材之複層銅填加材20所構成，藉此，構成多種規格之銅與鋁截面積比(銅與鋁體積比)系列性之電導線。

本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其電導體100可為二層銅填加材與鋁芯所構成之二次銅填加材結構電導體，三層銅填加材與鋁芯所構成之三次銅填加材結構電導體，四層銅填加材與鋁芯所構成之四次銅填加材結構電導體，等各種規格之銅填加材結構電導體。

請參照第2A圖所示，係本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其二次銅填加材結構電導體之平面示意圖與截面視圖。為了便於說明，該平面示意圖以階梯式表示各層材料。如圖所示，該二次銅填加材結構電導體21，係以長條狀鋁芯10作為中心之基材，鋁芯10的外圍環繞包覆第一層銅填加材2A，第一層銅填加材2A的外圍環繞包覆第二層銅填加材2B，第一層銅填加材2A與第二層銅填加材2B的包覆兩端均以焊接連接。當二次銅填加材結構電導體21為需求規格時，如第2B圖所示，於二次銅填加材結構電導體21的外圍被覆絕緣材2C，即可構成二次銅填加材電導線2000。

當二次銅填加材結構電導體21非需求規格時，將二次銅填加材結構電導體21經過拉伸及壓縮製成 後，作為三次銅填加材結構電導體22的基材。如第3A圖所示，該圖式為三次銅填加材結構電導體之平面示意圖與截面視圖。製作三次銅填加材結構電導體22時，係於作為基材之二次銅填加材結構電導體21的外圍環狀包覆第三層銅填加材2D，當三次銅填加材結構電導體22為需求規格時，如第3B圖所示，於三次銅填加材結構電導體22的外圍被覆絕緣材2E，即可構成三次銅填加材電導線3000。

同樣地，當三次銅填加材結構電導體22非需求規格時，將三次銅填加材結構電導體22經過拉伸及壓縮製成後，作為四次銅填加材結構電導體23的基材。如第4A圖所示，該圖式為四次銅填加材結構電導體之平面示意圖與截面視圖。製作四次銅填加材結構電導體23時，係於作為基材之三次銅填加材結構電導體22的外圍環狀包覆第四層銅填加材2F，當四次銅填加材結構電導體23為需求規格時，如第4B圖所示，於四次銅填加材結構電導體23的外圍被覆絕緣材2G，即可構成四次銅填加材電導線4000。

依此類推，可依序完成各種規格所需之五次銅填加材電導線、六次銅填加材電導線、七次銅填加材電導線等等。

本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，又可因應不同設備對電導線的銅含量與鋁芯含量要求的不同而實施，經過多次的銅填加材料加工程序，位於中心的長條 狀鋁芯的線徑會隨著每一次包覆及拉伸、加工作業而縮小，包覆在鋁芯外圍的銅填加材料的截面積比例也會隨著每一次包覆及拉伸作業而遞減。

以下表一所示為多次填加截面積比(體積比)10%銅或銅合金，縮收率90%，填加一至七次，每一次成品的比率變化，以及每一次填加及縮收後之原基材與填加銅的成品比率：

以下表二所示為多次填加截面積比(體積比)15%銅或銅合金，縮收率85%，填加一至六次，每一次成品的比率變化，以及每一次填加及縮收後之原基材與填加銅的成品比率：

以下表三所示為多次填加截面積比(體積比)10%或15%銅或銅合金，縮收率90%或85%，填加一至五次的電導線成品比率。順序或次數得依設計或需求而調整。其中，填加五次的順序為10%、15%、10%、15%、10%之比率，各次成品(每次填加皆可作為成品)之比率及將各次填加後，原基材與填加銅的成品比率：

以下表四所示為多次填加截面積比(體積比)，其中，鋁芯80%，銅20%，縮收率80%，填加一至五次各成品之鋁銅比率及各次填加後之原基材與填加銅合計的成品比率：

以下表五為本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其於鋁芯外部形成多數銅包覆單元層的電導線(CCAW)與純銅電導線(Cu)之比對實驗紀錄：如表一之第七次填加鋁/銅的比率為47.86/52.17；如表二之第五次填加鋁/銅的比率為44.37/55.63；如表三之第五次填加鋁/銅的比率為52.67/47.32；如表四之第四次填加鋁/銅的比率為40.96/59.04。線徑0.5mm相同，在相同室溫、相同截流量的環境條件下，測試電導線溫升，結果幾無差別。表示本新型之銅包鋁線，在設定環境條件下得安全保障，而得選擇使用在電器產品設計上。

以下表六為本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其於鋁芯外部形成多數銅包覆單元層的電導線(AWG)規格手製樣品：如表一、二、三、四選擇適當樣品，手製完成#16、#18、#22 AWG樣品，與全銅製成，在同室溫，同截流量的環境條件下，測試溫升，在相同AWG規格下，結果較差，微小，可在誤差範圍之內。表示本新型之銅包鋁線，在設定環境條件下得安全保障，而得選擇使用在電器產品設計上。

說明：

a.上述樣本係經特殊技術絞合完成多層導體規格排列之效果。

b.載流量係依據UL最大安全電流負載測試。

以上排列組合所填加各種各樣規格皆可當成電導線成品，再依電器用途加工至所設定之直徑及特性，得廣泛應用於電導線可應用之設備，由此可證明本新型之創意及創造性。再依表二中選取其中一種規格，填加第六次之填加材銅合計與原基材鋁之截面積比(體積比)為62.28%比37.72%之電導線成品為樣品。再加上伸壓成表列直徑為試驗樣品，做溫升測試，與現有產品(銅線)比較，在相同規格，同線徑，同室溫，同測試設備，同時間測試，結果本新型之產品的溫升與現有全銅導線相同，如表三、表四。此溫升試驗代表電導線的安全性是最主要的安全指標。即表示本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線得替代現有全銅導線使用於電器用途及產品上。

本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，具有如下特徵：

1.以長條圓形鋁芯為基材，其外填加包圍多層銅填加材，以形成各種規格之銅與鋁截面積比(銅與鋁體積比)系列性之電導體。

2.鋁芯基材的直徑或圓周，及預定銅與鋁截面 積比率，設定扁條狀銅填加材截面積之寬度及厚度，以銅條縱向包圍鋁芯，在該銅條縱性接縫處焊接，經伸壓成預定直徑之銅包鋁結構體。

3.經銅填加之銅包鋁結構體，以此結構體為基材，再次將長條銅為填加材，相同方式填加包圍該前列結構體，成次填加時的基材，如此填加至預定規格之銅包鋁結構體。

4.各次銅填加所得之結構體，依預定設計規格之線徑、物理特性訂定伸壓、焠火之作業標準，製作成預設達標之銅包鋁電導線。

5.該每次填加時，其填加材與基材之截面積表可為相同或為不相同者。

6.銅包鋁電導線得於其外面填加絕緣被覆，如塑包被覆、橡膠被覆、漆包被覆而具絕緣效果。

7.銅包鋁電導線得製作成各種線圈，依其電磁效應應用於適當電器設備，如馬達(電動機)、發電機或無線充電。

8.鋁芯基材，銅填加材，為合金材料，其鋁或銅純度在98%以上。

眾所周知，在成本及重量的比較，本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線的應用效果極佳。本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，得使用於電器產品設施是可 確定的，其中安全性及效果，則視其電導特性加以設計。

茲以線圈使用於電器產品上舉例之：

(1)馬達(電動機)：只要是使用電的馬達，皆使用線圈，即激磁線圈，依其電磁效應產生動力者。

(2)發電機：一般交流發電機，甚至三相交流，必使用線圈，依其電磁效應產生電流，雙相交流或三相交流，皆依線圈與正負磁極之相對運動，依電磁效應產生電流，依裝置的設計配合可分雙相、三相，甚至經整流而成直流電者。

(3)無線充電：以電力輸出線圈與電路接收線圈組合，依電磁效應，配合各電器零件而成者。

綜合以上所述，本新型之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，確實具有前所未有之創新構造，其既未見於任何刊物，且市面上亦未見有任何類似的產品，是以，其具有新穎性應無疑慮。另外，本新型所具有之獨特特徵以及功能遠非習用所可比擬，所以其確實比習用更具有進步性，而符合我國專利法有關新型專利之申請要件之規定，乃依法提起專利申請。

以上所述，僅為本新型最佳具體實施例，惟本新型之構造特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本新型領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

1000:電導線

100:電導體

10:鋁芯

200:絕緣材

20:複層銅填加材

Claims (8)

1. 一種多層銅填加包圍鋁芯之電導線，係以長條圓形鋁芯為基材，其外填加包圍多層銅填加材，以形成各種規格之銅與鋁截面積比(銅與鋁體積比)系列性之電導體者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其中所述鋁芯基材的直徑或圓周，及預定銅與鋁截面積比率，設定扁條狀銅填加材截面積之寬度及厚度，以銅條縱向包圍鋁芯，在該銅條縱性接縫處焊接，經伸壓成預定直徑之銅包鋁結構體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其中所述經銅填加之銅包鋁結構體，以此結構體為基材，再次將長條銅為填加材，相同方式填加包圍該前述結構體，成為次填加時的基材，如此填加至預定規格之銅包鋁結構體。
4. 如申請專利範圍第3項所述之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其中所述該各次銅填加所得之結構體，依預定設計規格之線徑、物理特性訂定伸壓、焠火之作業標準，製作成預設達標之銅包鋁電導線。
5. 如申請專利範圍第4項所述之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其中所述銅包鋁電導線得於其外面填加絕緣被覆，如塑包被覆、橡膠被覆、漆包被覆而具絕緣效果。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其中所述銅包鋁電導線得製作成各種線圈，依其電磁效應應用於適當電器設備，如馬達(電動機)、發 電機或無線充電。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其中所述於該每次填加時，其填加材與基材之截面積表可為相同或為不相同者。
8. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之多層銅填加包圍鋁芯之電導線，其中所述鋁芯基材或銅填加材為合金材料，其鋁或銅的純度在98%以上。

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