一種鋁合金電纜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電動汽車及線纜技術領域，涉及一種鋁合金電纜，包括導體、包覆在導體外的包帶、被覆在包帶外的絕緣層，所述絕緣層的材料為125℃環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPE或TPU，其特征在于所述導體是由多根鋁合金絲絞合而成的，所述包帶以有搭接的方式單方向螺旋地繞在導體之外，搭接的寬度為包帶寬度的0.1～0.2倍；包帶的材料是厚度為0.15～0.30mm的阻水帶或無紡布或玻璃纖維帶或云母帶或是厚度為0.03～0.10mm的聚酯帶。本發(fā)明具有以下主要有益效果：更柔軟、更易彎曲、更易施工、自重更輕、成本更低、更能耐高壓、大電流、耐高溫、防電氣干擾；阻燃效果更好、抗彎曲性能更優(yōu)、使用更安全。
【專利說明】一種鋁合金電纜
[0001 ]本申請是名稱為:一種電動汽車內(nèi)部用鋁合金電纜、申請日為:2015年01月20日、申請?zhí)枮?201510027609.2的發(fā)明專利的分案申請。
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于電動汽車及線纜技術領域，尤其是涉及一種鋁合金電纜。
【背景技術】
[0003]汽車內(nèi)部用高壓連接電纜是一種供電連接線，主要用于車輛內(nèi)部的高壓傳輸。通信電源用軟電纜不僅要求具有良好的柔軟性，以便在狹窄的空間內(nèi)或類似的情形下方便敷設，而且要求具有理想的阻燃性，以適應較高的防火等級要求。
[0004]目前國內(nèi)外汽車用電纜絕大部分采用銅導體，銅導體本身較重，而且柔軟性較差；國內(nèi)外通常采用通信電源用軟電纜來進行替代使用。
[0005 ]關于通信電源用軟電纜的技術信息可在公開的中國專利文獻中見諸，例如CN201247632Y推薦有“通信電源用阻燃、耐火、屏蔽抗干擾軟電纜”、CN201302849Y提供有“一種通信電源用阻燃耐火軟電纜”、CN202230791Y披露有“一種通信電源用阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣軟電纜”、CN202720953U介紹有“用于通信電源的瓦形阻燃屏蔽軟電纜”、CN202855416U揭示有“通信電源用耐火屏蔽軟電纜”和CN202601277U公開的“一種通信電源用阻燃軟電纜”，等等。
[0006]現(xiàn)有技術中的通信電源用軟電纜雖然各有相應的技術效果，但是存在以下共同的缺陷:(I)由于是以絞合細銅絲作為導體的，其柔軟程度并不能滿足期望的要求。并且由于柔軟度差而使彎曲半徑受到限制，因而在狹窄空間、受不可移動的物體阻礙乃至拐彎抹角處之類的場合敷設時，極易影響施工速度，特別是在車輛等空間較小的場合；(2)由于在技術偏見下普遍擇用銅作為軟電纜的導體，因而不僅存在合理使用原材料方面的盲目性，而且導致軟電纜的制造成本大;其三，由于銅密度大，故電纜重量較重，因而不僅物流運輸、倉儲環(huán)節(jié)中的成本高，而且在敷設過程中施工人員勞動強度大，所耗人工成本高。
[0007]本公司申請的申請?zhí)枮?2014104424205及名稱為:“一種具有超柔軟鋁導體的電動汽車內(nèi)部用高壓連接電纜及其制作方法”、申請?zhí)枮?2014104424313及名稱為:“具有超柔軟鋁導體的電動汽車內(nèi)部用高壓連接電纜及制作方法”、申請?zhí)枮?2014104424328及名稱為:“具有超軟鋁導體的電動汽車內(nèi)部用雙護套高壓連接電纜及制作方法”專利中，護套層的材料仍不夠理想，故柔軟程度、阻燃性能等仍有提升的空間。
[0008]鑒于上述已有技術，仍有改進的必要，為此本
【申請人】作了有益的設計，形成了下面將要介紹的技術方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是揭示一種鋁合金電纜，它是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。
[0010]本發(fā)明的第一實施實例中，一種鋁合金電纜，包括導體、包覆在導體外的包帶、被覆在包帶外的絕緣層，所述絕緣層的材料為125°C環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPE，所述電纜的額定工作電壓為1500V，電纜的長期工作溫度<125°C，電纜敷設時環(huán)境溫度彡_40°C，電纜在溫度為175°C下連續(xù)穩(wěn)定工作時間多6h，電纜的最小彎曲半徑為電纜外徑的5倍，其特征在于所述導體是由多根直徑為0.01?0.50mm的鋁合金絲絞合而成的，所述導體的橫截面積為1.5mm 2?120_2;所述包帶以有搭接的方式單方向螺旋地繞在導體之外，搭接的寬度為包帶寬度的0.1?0.2倍;包帶的材料是厚度為0.15?0.30mm的阻水帶或無紡布或玻璃纖維帶或云母帶或是厚度為0.03?0.1Omm的聚酯帶。
[0011]本發(fā)明的第二實施實例中，一種鋁合金電纜，包括導體、包覆在導體外的包帶、被覆在包帶外的絕緣層，所述絕緣層的材料為125°C環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPU，所述電纜的額定工作電壓為1500V，電纜的長期工作溫度<125°C，電纜敷設時環(huán)境溫度彡_40°C，電纜在溫度為175°C下連續(xù)穩(wěn)定工作時間多6h，電纜的最小彎曲半徑為電纜外徑的5倍，其特征在于所述導體是由多根直徑為0.01?0.50mm的鋁合金絲絞合而成的，所述導體的橫截面積為1.5mm 2?120_2;所述包帶以有搭接的方式單方向螺旋地繞在導體之外，搭接的寬度為包帶寬度的0.1?0.2倍;包帶的材料是厚度為0.15?0.30mm的阻水帶或無紡布或玻璃纖維帶或云母帶或是厚度為0.03?0.1Omm的聚酯帶。
[0012]上述所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述導體由多層構成，每層中由多根鋁合金絲絞合而成，且相鄰層之間的絞合方向相反;每層的絞合節(jié)距為該層中鋁絲直徑的10?25倍。
[0013]上述所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述導體由多層構成，相鄰層中:外層鋁合金絲的絞合節(jié)距比內(nèi)層鋁合金絲的絞合節(jié)距大，且外層鋁合金絲的絞合節(jié)距是內(nèi)層鋁合金絲的絞合節(jié)距的2?4倍。
[0014]上述所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述的絕緣層的厚度為0.5?3.0mm;較典型的厚度為0.5mm或0.7mm或0.8mm或1.0mm或1.5mm或2.0mm或3.0mm。
[0015]因此，本發(fā)明具有以下主要有益效果:更柔軟、更易彎曲、更易施工、自重更輕、成本更低、更能耐高壓、大電流、耐高溫、防電氣干擾;阻燃效果更好、抗彎曲性能更優(yōu)、使用更安全。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施實例I的一段開剝后的立體結構示意圖。
[0017]圖2是實施實例I的橫截面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]實施實例I
請見圖1和圖2，一種鋁合金電纜，包括導體1、包覆在導體I外的包帶2、被覆在包帶2外的絕緣層3，所述絕緣層3的材料為125°C環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPE，所述電纜的額定工作電壓為1500V，電纜的長期工作溫度<125°C，電纜敷設時環(huán)境溫度彡_40°C，電纜在溫度為175°C下連續(xù)穩(wěn)定工作時間多6h，電纜的最小彎曲半徑為電纜外徑的5倍，其特征在于所述導體I是由多根直徑為0.0I?0.50mm的招合金絲絞合而成的，所述導體的橫截面積為1.5mm2?120mm2;所述包帶以有搭接的方式單方向螺旋地繞在導體之外，搭接的寬度為包帶寬度的0.1?0.2倍;包帶的材料是厚度為0.15?0.30mm的阻水帶或無紡布或玻璃纖維帶或云母帶或是厚度為0.03?0.1Omm的聚酯帶。
[0019]實施實例2
請參考圖1和圖2，一種鋁合金電纜，包括導體1、包覆在導體I外的包帶2、被覆在包帶2外的絕緣層3，所述絕緣層3的材料為125°C環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPU，所述電纜的額定工作電壓為1500V，電纜的長期工作溫度<125°C，電纜敷設時環(huán)境溫度彡-40°C，電纜在溫度為175°C下連續(xù)穩(wěn)定工作時間多6h，電纜的最小彎曲半徑為電纜外徑的5倍，其特征在于所述導體I是由多根直徑為0.01?0.50mm的鋁合金絲絞合而成的，所述導體的橫截面積為
1.5mm 2?120mm2;所述包帶以有搭接的方式單方向螺旋地繞在導體之外，搭接的寬度為包帶寬度的0.1?0.2倍;包帶的材料是厚度為0.15?0.30mm的阻水帶或無紡布或玻璃纖維帶或云母帶或是厚度為0.03?0.1Omm的聚酯帶。
[0020]上述所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述的單面鋁箔層的厚度為0.05?0.5mm;較典型的厚度為0.05mm或0.08mm或0.1Omm或0.12mm或0.15mm或0.20mm或0.20mm或0.25mm 或 0.30mm 或 0.40mm 或 0.45mm。
[0021]上述所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述的屏蔽層是由金屬絲編織帶包覆形成的編織屏蔽層或由半導體復合材料擠塑包覆在單面鋁箔層外形成的半導體屏蔽層。
[0022]上述任一實施實例中所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述的護套層4的厚度為0.8?3.0mm;較典型的厚度為0.8mm或1.0mm或1.2mm或1.5mm或1.6mm或1.8mm或2.0mm或2.5mm 或 3.0mm0
[0023]上述任一實施實例中所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述鋁合金絲的型號為8A07 或 8030或 LHAl 或 LHA2。
[0024]上述任一實施實例中所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述鋁合金絲的抗拉強度為120?155MPa、最小斷裂伸長率為8%、20°C時最大電阻率為29.7ηΩ.m;所述鋁合金絲的最大線膨脹系數(shù)為2.3 X 10—5( 1/°C )。
[0025]上述任一實施實例中所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述鋁合金絲由以下重量份的原料構成:硅:0.03?0.08份、鐵:0.2?0.42份、銅:0.2?0.3份、鎂:0.06?0.2份、鋯:0.1 ?0.3份、鋅:0.01 ?0.04份、硼:0.01 ?0.03份、鉑:0.01 ?0.05份、鈦:0.01 ?0.1份、鎢:0.01?0.05份、錳:0.01?0.03份、其余為鋁;其中，鎂與硅質(zhì)量比為(1.50?2.00):1;所述鋁合金絲的抗拉強度最小值為305MPa、最小斷裂伸長率為3.8%、20°C時最大電阻率為32.5ηΩ.πι、最大線膨脹系數(shù)為2.15\10—5(1/°0、20°(:時的最大密度為2.858/0113。
[0026]上述所述的鋁合金絲中，鋯與鋁形成三鋁化鋯化合物，使鋁合金中再結晶晶粒得到了有效的細化;鎂硅比(1.50?2.00):1，使鋁合金中形成了硅化二氧化鎂強化相，在對于鋁合金同樣的后續(xù)熱處理時，經(jīng)測試此鋁合金強度與鎂硅比不在此范圍內(nèi)的鋁合金相比，強度提高30?40MPa，其中鎂硅比1.50:1時強度約提高30MPa，鎂硅比2.00: I時強度約提高31MPa，鎂硅比1.80:1時強度提高50MPa，鎂硅比從1.50:1至1.80:1，強度增加程上升趨勢，鎂硅比從2.00:1至1.80:1，強度增加程上升趨勢，所述鎂硅比指質(zhì)量比；上述所述的鋁合金絲中，鉑的加入使電阻率大大下降。
[0027]
【申請人】對于以下配方的鋁合金絲作了詳細的檢測，所述鋁合金絲由以下重量份的原料構成:硅:0.05份、鐵:0.2?0.42份、銅:0.2?0.3份、鎂:0.09份、鋯:0.1?0.3份、鋅:
0.01 ?0.04份、硼:0.01 ?0.03份、鈾:0.01 ?0.05份、鈦:0.01 ?0.1份、鎢:0.01 ?0.05份、錳:0.01?0.03份、其余為鋁；即鎂與硅質(zhì)量比為1.8:1;測得的鋁合金絲的抗拉強度最小值為337MPa、最小斷裂伸長率為4.6%、20°C時最大電阻率為30.2ηΩ.m、最大線膨脹系數(shù)為
2.13 X 10-5(1/。。)、20°C 時的最大密度為 2.65g/cm30
[0028]本發(fā)明的電纜中的導體，具有優(yōu)良的耐酸、耐堿、耐水及抗氧化性能，保管條件極低，不用擔心氧化及腐蝕問題;而且具有極強的耐熱性能，膨脹及收縮在-100?300°C范圍內(nèi)基本不受溫度的影響。
[0029]上述任一實施實例中所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述導體由多層構成，每層中由多根鋁合金絲絞合而成，且相鄰層之間的絞合方向相反;每層的絞合節(jié)距為該層中鋁合金直徑的10?25倍。
[0030]進一步地，上述任一實施實例中所述的一種招合金電纜，其特征在于所述導體由多層構成，相鄰層中:外層鋁合金絲的絞合節(jié)距比內(nèi)層鋁合金絲的絞合節(jié)距大，且外層鋁合金絲的絞合節(jié)距是內(nèi)層鋁合金絲的絞合節(jié)距的2?4倍。
[0031]上述任一實施實例中所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述的絕緣層的厚度為
0.5?3.0mm;較典型的厚度為0.5mm或0.7mm或0.8mm或 1.0mm或 1.5mm或2.0mm或3.0mm。
[0032]當然，作為進一步地改進，本發(fā)明中，上述任一實施實例中，包帶層的材料還可以是金屬帶如銅帶或鋁帶或鋁合金帶或鋼帶，包帶以有搭接的方式單方向螺旋地繞在導體之夕卜，前后螺旋之間具有搭接使得導體對外無暴露處;導體即多根鋁合金絲可以是絞合的，也可以是平行放置的，這樣使導體緊固約束為一體;反復彎曲時不散開;對于導體的保護更加周到，外部的輕微損傷不會影響內(nèi)部導體的性能。
[0033]本發(fā)明中，由于導體中使用了鋁合金絲，鋁合金絲可以做到比鋁絲直徑更細但是強度更高，故可以更快速地絞合生產(chǎn)，絞合速度是鋁絲的3?5倍，是銅絲的2?3倍;故電纜更加柔軟、更易彎曲、更易在狹窄的空間內(nèi)敷設、更能耐高壓、耐大電流容量、耐高溫、更耐酸/堿/水腐蝕、不會氧化;具有更小的熱膨脹系數(shù)，做成電纜后，膨脹及收縮在-100?300°C范圍內(nèi)基本不受溫度的影響，能保持與絕緣層的一體化;抗蠕變性能更好。本發(fā)明中，電纜絕緣層采用125 °C環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPE或TPU，可有效地起到阻燃作用，在電動汽車的狹窄空間內(nèi)使用，彎曲自如，未見絕緣層開裂現(xiàn)象發(fā)生。
[0034]熱塑性彈性體TPE( ThermoplasticElastomer)是一種具有橡膠的高彈性，高強度，高回彈性，又具有可注塑加工的特征的材料;本申請中用到的125°C環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPE可以在LASTO、P0LY0NE等公司購買到。
[0035]TPU (Thermop lasticpo lyure thanes)名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠；本申請中用到的125 0C環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPU可以在LASTO、P0LY0NE、SK、常熟中聯(lián)新材料有限公司等公司購買到。本申請中用到的TPU在渾濁下耐水性能是良好的，I?2年內(nèi)不會發(fā)生明顯水解;另外，使用本申請中的電纜與與煤油、汽油、液壓油、機油、潤滑油等做相溶性試驗，將電纜中其它部分全部剝離，僅剩絕緣層，經(jīng)過90天的浸泡，與油品未發(fā)現(xiàn)相互侵蝕現(xiàn)象。
[0036]
【申請人】不僅使用了現(xiàn)有技術中的TPE、TPU，還開發(fā)了一種無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料，用于本申請的絕緣材料，其特征在于所述的無鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料由以下重量份的原料組成:丁二烯-苯乙烯共聚物SBS:30份;聚(2-乙基-6正丙基-1，4_亞苯基)醚:40份;聚乙烯或聚丙烯:38份;丁烯:25份;市售克拉瑪依產(chǎn)的型號為4010環(huán)烷基白油:15份；磷酸三甲酚酯:30份;聚乙烯蠟:3份;型號為1010的線纜護套用抗氧化劑:0.5份;市售型號為UV-360抗紫外線吸收劑:0.8份。
[0037]經(jīng)測試，上述鹵阻燃熱塑性彈性體電纜料密度為1.025g/cm—3、熔體流動速率為
11.88/101^11、邵氏硬度為83、拉伸強度為10^、斷裂伸長率為14.4%、1351€\16811老化試驗通過、拉伸強度變化率為2.6%、1000C熱變形為1.8%、抗撕裂值為25N/mm、通過135°C X Ih抗開裂試驗、抗開裂(130°C、負載10kg、3mm試樣)通過、(0/30)-40°C沖擊脆化試驗通過、氧指數(shù)為28%、20°C體積電阻率為2.6Χ1016Ω.m、介電強度為32MV/m、阻燃等級為VW-1、130°C XIh電纜熱收縮為0.2%、45g/L草酸溶液，(23 ±5) °C，168h耐酸后伸長率變化率為-2.3%、40g/L氫氧化鈉溶液，(23±5) °C，168h耐堿后強度變化率為1.2%、40g/L氫氧化鈉溶液，(23±5)0C，168h耐堿后伸長率變化率為-4.2%、(80 ±2) °C，7 X 24h耐熱水強度變化率為0.04%、(80±2) °C，7 X 24h耐熱水伸長率變化率為0.35%、(85±2) V、(85±2)%濕度、300011老化后伸長率變化率為-1.8%;且于本發(fā)明的電纜生產(chǎn)時，絕緣層的最大穩(wěn)定加工速度達到了 120米/分鐘上，各項性能指標都達到了優(yōu)秀的等級。
[0038]將本發(fā)明中的電纜放置在酸性PH值為5-6、堿性PH值為8-9的水溶液中，30天后仍能正常使用。
[0039]因此，本發(fā)明具有以下主要有益效果:更柔軟、更易彎曲、更易施工、自重更輕、成本更低、更能耐高壓、大電流、耐高溫、防電氣干擾;阻燃效果更好、抗彎曲性能更優(yōu)、使用更安全。
[0040]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，應當理解，本發(fā)明的構思可以按其他種種形式實施運用，它們同樣落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種鋁合金電纜，包括導體、包覆在導體外的包帶、被覆在包帶外的絕緣層，所述絕緣層的材料為125 °C環(huán)保阻燃熱塑性彈性體TPU，所述電纜的額定工作電壓為1500V，電纜的長期工作溫度<125°C，電纜敷設時環(huán)境溫度多_40°C，電纜在溫度為175°C下連續(xù)穩(wěn)定工作時間多6h，電纜的最小彎曲半徑為電纜外徑的5倍，其特征在于所述導體是由多根直徑為.0.0l?0.50mm的鋁合金絲絞合而成的，所述導體的橫截面積為1.52?120mm2；所述包帶以有搭接的方式單方向螺旋地繞在導體之外，搭接的寬度為包帶寬度的0.1?0.2倍;包帶的材料是厚度為0.15?0.30mm的阻水帶或無紡布或玻璃纖維帶或云母帶或是厚度為0.03?.0.1Omm的聚酯帶；所述鋁合金絲由以下重量份的原料構成:硅:0.03?0.08份、鐵:0.2?.0.42份、銅:0.2?0.3份、鎂:0.06?0.2份、鋯:0.1?0.3份、鋅:0.01?0.04份、硼:0.01?.0.03份、鉑:0.01?0.05份、鈦:0.01?0.1份、鎢:0.01?0.05份、錳:0.01?0.03份、還包含鋁；其中，鎂與硅質(zhì)量比為(1.50?2.00):1；所述鋁合金絲的抗拉強度最小值為305MPa、最小斷裂伸長率為3.8%、20°C時最大電阻率為32.5η Ω.m、最大線膨脹系數(shù)為2.15 X 10—5( I/0C),20 0C時的最大密度為2.85g/cm3。2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述導體由多層構成，每層中由多根鋁合金絲絞合而成，且相鄰層之間的絞合方向相反;每層的絞合節(jié)距為該層中鋁絲直徑的10?25倍。3.根據(jù)權利要求2所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述導體由多層構成，相鄰層中:外層鋁合金絲的絞合節(jié)距比內(nèi)層鋁合金絲的絞合節(jié)距大，且外層鋁合金絲的絞合節(jié)距是內(nèi)層鋁合金絲的絞合節(jié)距的2?4倍。4.根據(jù)權利要求3所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述絕緣層的厚度為0.5?.3.0mm05.根據(jù)權利要求4所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述絕緣層的厚度為0.5mm或.0.7mm或0.8mm或1.0mm或1.5mm或2.0mm或3.0mm06.根據(jù)權利要求5所述的一種鋁合金電纜，其特征在于所述鋁合金絲由以下重量份的原料構成:硅:0.05份、鐵:0.2?0.42份、銅:0.2?0.3份、鎂:0.09份、鋯:0.1?0.3份、鋅:.0.01 ?0.04份、硼:0.01 ?0.03份、鈾:0.01 ?0.05份、鈦:0.01 ?0.1份、鎢:0.01 ?0.05份、錳:0.0I?0.03份、余量為鋁；即鎂與硅質(zhì)量比為1.8:1。
【文檔編號】H01B7/295GK105976899SQ201610307273
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年1月20日
【發(fā)明人】王笑梅
【申請人】王笑梅