汽車配線用鋁導(dǎo)線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車配線用鋁導(dǎo)線，包括纜芯，以及包覆于纜芯上的絕緣層，該纜芯由若干鋁質(zhì)單絲絞合而成，所述纜芯的鋁質(zhì)單絲截面外徑d=0.15mm—0.80mm；所述纜芯的單位長度電阻值RL與鋁質(zhì)單絲截面積之和∑S1的積RL×∑S1=30×10-9Ω*m～33×10-9Ω*m；所述絕緣層所圍成內(nèi)腔中的空隙率為0.4—1.2。所述空隙率為絕緣層內(nèi)腔截面積S與纜芯中若干鋁質(zhì)單絲截面積和∑S1的差與若干鋁質(zhì)單絲截面積和∑S1之比（S-∑S1）/∑S1。該鋁導(dǎo)線不僅能有效減輕導(dǎo)線重量，降低導(dǎo)線成本，而且能有效控制導(dǎo)線截面積，便于導(dǎo)線敷設(shè)安裝，廣泛適用于汽車等機動車中。
【專利說明】汽車配線用鋁導(dǎo)線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機動車用電纜，尤其涉及用于汽車等機動車上進行信號控制和動力傳輸?shù)鹊匿X質(zhì)配線電纜。

【背景技術(shù)】
[0002]對于汽車等機動車而言，車身自重和整車成本是評價其性能優(yōu)勢和性價比的兩個關(guān)鍵指標。車輛重量的大小不僅直接影響車輛的燃油經(jīng)濟性和運行安全可靠性，而且還決定車輛的尾氣排放量。
[0003]隨著汽車的高性能化、高功能化，各種電子設(shè)備的控制電路大為增加，一臺汽車的配線電纜均在數(shù)百米以上。用于汽車上的信號控制線纜和動力傳輸線纜等配線長度增加，占用空間增大，從而加大整車重量和成本，而汽車整車重量的增大既會帶來燃油消耗量的增大和尾氣排量的加劇，還會影響汽車的剎車效能，繼而嚴重影響汽車運行的安全性。同時汽車配線電纜的增加，還帶來汽車成本的提高，而汽車的使用成本和購置成本均會直接影響消費者的購買欲；電纜數(shù)量的增加，還關(guān)系到能否在空間狹小而復(fù)雜的汽車安裝空間方便順利的敷設(shè)。為了減輕汽車整車重量、降低汽車的購置成本和使用成本，人們開始嘗試用鋁材代替銅材制成汽車用配線電纜。
[0004]鋁材資源豐富，鋁元素占地殼元素含量的7.73%，而銅元素僅占地殼元素含量不足0.01%，因而鋁的價格比銅便宜很多。尤其是鋁的密度只是銅密度的三分之一不到，因而即使鋁導(dǎo)體截面積提高到銅導(dǎo)體截面積的150%，鋁導(dǎo)體的重量也只有銅導(dǎo)體的45%，這不僅使得鋁導(dǎo)體的抗拉強度相對于銅導(dǎo)體還是具有一定優(yōu)勢，而且更使得在相同電阻值的條件下鋁導(dǎo)體質(zhì)量僅為銅線的50%左右，故而鋁電纜較銅電纜具有重量輕、成本低的優(yōu)勢。但以鋁材代替銅材的實踐中又存在一些不足，雖然鋁材密度低，重量輕，但要保持汽車電纜不變的電性能，必然會增加電纜導(dǎo)體總截面積，使得電纜占據(jù)空間變大，這給電纜在狹小而復(fù)雜的空間中進行敷設(shè)安裝帶來很大困難，尤其是為了提高電線電纜的柔軟度，以便于敷設(shè)安裝，電線纜芯須采取多根單絲絞合而成，纜芯的單絲越細其柔性越好，但纜芯單絲根數(shù)量變多，單絲間的空隙變大，最終又導(dǎo)致電纜變粗，電纜占據(jù)空間再度增大。故而在保證導(dǎo)線電性能和柔軟性情況下，鋁的低密度和多單絲纜芯均會明顯增大電線的占據(jù)空間，因此，如何充分發(fā)揮鋁導(dǎo)線輕量化優(yōu)勢，合理纜芯結(jié)構(gòu)，最大限度減少纜芯單絲間隙和導(dǎo)線體積成為首要問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種汽車配線用鋁導(dǎo)線，它不僅能有效減輕導(dǎo)線重量、降低導(dǎo)線成本，而且在保證導(dǎo)線電性能的條件下，能有效地使導(dǎo)線體積優(yōu)化，便于導(dǎo)線敷設(shè)安裝。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的汽車配線用鋁導(dǎo)線，包括纜芯，以及包覆于纜芯上的絕緣層，該纜芯由若干鋁質(zhì)單絲絞合而成，所述纜芯的鋁質(zhì)單絲截面外徑d=0.15mm-0.80mm ;所述纜芯的單位長度電阻值&與鋁質(zhì)單絲截面積之和Σ S1的積Rlx Σ S1=SOxKT9Ω*ηι?33Χ1(Γ9 Ω *m (歐*米)；所述絕緣層所圍成內(nèi)腔中的空隙率為0.4—1.2。
[0007]采用上述結(jié)構(gòu)后，首先由于纜芯單絲以鋁材制成，鋁材資源豐富、價格比銅材便宜，在電阻相同的情況下，鋁線僅為銅線質(zhì)量的50%左右，以鋁導(dǎo)線作為汽車配線，能有效減輕汽車配線重量，而且汽車導(dǎo)線越長減重越明顯，成本降低更顯著，從燃油經(jīng)濟性和降低排放方面，汽車重量的減輕能有效降低燃油消耗，繼而減少尾氣排放；從汽車輕量化方面，由于車身重量的減輕，剎車效能增加，提高了汽車運行的安全可靠性；同時鋁材大都可以重復(fù)回收使用。又由于纜芯單絲截面外徑d=0.15mm一0.80mm,這樣單絲的細度被控制在一個合理的尺寸范圍內(nèi)，使其鋁絲截面減小、長度增加、強度提高，更便于增強導(dǎo)線的柔軟度，便于導(dǎo)線在復(fù)雜狹小空間中敷設(shè)安裝，兼顧了柔性和占用空間的雙重優(yōu)勢。還由于絕緣層所圍成的內(nèi)腔中空隙率控制在0.4 — 1.2之間，從而有效減少鋁導(dǎo)線所占據(jù)空間，便于在汽車安裝空間中鋪設(shè)，降低鋁材體積增大所帶來的不利影響，使鋁質(zhì)導(dǎo)線體積最優(yōu)化；同時減少絞線中鋁質(zhì)單絲間的間隙，又使導(dǎo)體電場均勻性提高，增強電能傳輸?shù)陌踩煽啃?。再由于纜芯的單位長度電阻值Rl與鋁質(zhì)單絲截面積之和Σ S1的積Rlx Σ S1=SOx1-9 Ω*πι?33χ10_9 Ω*πι (歐*米)，實現(xiàn)了纜芯單位長度電阻值和電線體積的優(yōu)化平衡。
[0008]進一步地，所述空隙率為絕緣層內(nèi)腔截面積S與纜芯中若干鋁質(zhì)單絲截面積和Σ SI的差與若干鋁質(zhì)單絲截面積和Σ S1之比(S- Σ S1)/ Σ S115
[0009]優(yōu)選地，所述纜芯的鋁質(zhì)單絲截面外徑d=0.15mm—0.45mm ;所述絕緣層所圍成的內(nèi)腔空隙率為0.45 — 1.20。
[0010]優(yōu)選地,所述纜芯的招質(zhì)單絲截面外徑d=0.30 mm一0.42 mm;所述空隙率為0.4—
1.0。
[0011]優(yōu)選地,所述纜芯的招質(zhì)單絲截面外徑d=0.5 mm一0.8 mm ;所述空隙率為0.4—
0.9 ο
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述纜芯包括有若干相互絞合的股線，每一股線由若干鋁質(zhì)單絲絞合而成，股線中鋁質(zhì)單絲的絞合方向與股線的復(fù)絞方向相同或者相反。該結(jié)構(gòu)有利于提高每根單絲的受力和柔軟度，更能實現(xiàn)纜芯單絲的纖細化，從而大大增強整根導(dǎo)線的柔軟性；采用單絲絞合成束后再經(jīng)若干股股線復(fù)絞成纜芯的結(jié)構(gòu)，既能有效縮緊纜芯直徑，降低絞線中鋁質(zhì)單絲間的間隙；又能提高絞合鋁導(dǎo)體的表面質(zhì)量，利于單絲絞合成纜。
[0013]進一步地，所述纜芯從里向外依次絞合排列有心部股線和外層股線，該外層股線有六股股線，各股線絞合方向相同，外層股線的復(fù)絞方向與股線的絞合方向相反。這種結(jié)構(gòu)保證了單絲及股線的絞合緊密性，避免松股，保證導(dǎo)線柔性。
[0014]進一步地，所述纜芯從里向外依次絞合排列有心部股線、中層股線和外層股線，中層股線和外層股線的復(fù)絞方向與股線絞合方向相同。這種結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)每根單絲張拉力的均衡，避免單絲在拉制和絞合過程中的斷裂，使導(dǎo)線具有足夠的抗拉伸、耐彎曲、耐擠壓等良好的機械性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明汽車配線用鋁導(dǎo)線作進一步說明。
[0016]圖1是本發(fā)明汽車配線用鋁導(dǎo)線一種【具體實施方式】的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明汽車配線用鋁導(dǎo)線另一種【具體實施方式】的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明汽車配線用鋁導(dǎo)線又一種【具體實施方式】的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，I一纜芯、2—招質(zhì)單絲、3—股線、4一絕緣層、B—絕緣層厚度、D—絕緣層內(nèi)腔直徑、d—鋁質(zhì)單絲直徑。

【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，該汽車配線用鋁導(dǎo)線包纜芯1，纜芯I由若干根鋁質(zhì)單絲2絞合而成，每7根鋁質(zhì)單絲2絞合成一股股線，再在心部股線外周復(fù)絞六股股線而構(gòu)成纜芯I。在纜芯I的外周包覆有絕緣層4，該絕緣層4是以交聯(lián)聚乙烯材料通過擠包形成的實心型絕緣層，絕緣層4的材料還可以是PVC或TPU等電線絕緣材料。絕緣層4呈圓環(huán)狀，絕緣層4的壁厚為B，該厚度B應(yīng)保持均勻。絕緣層4的內(nèi)壁所圍成的內(nèi)腔直徑為D，該內(nèi)腔直徑D等于纜芯I的絞合外徑，對應(yīng)的該內(nèi)腔截面積為S。鋁質(zhì)單絲2采用鋁或鋁合金材料作為導(dǎo)體材料；鋁質(zhì)單絲2為圓形細長絲，以提高電纜的整體柔軟度、抗拉強度，單根鋁質(zhì)單絲2的截面圓外徑為d，對應(yīng)的單根鋁質(zhì)單絲2的截面積為S1，纜芯I中若干根鋁質(zhì)單絲2的導(dǎo)體截面積總和為Σ S1,由若干根鋁質(zhì)單絲2構(gòu)成的纜芯I的單位長度(在20°C條件下、I米長)的電阻值為&，纜芯I的單位長度電阻值&與纜芯I的導(dǎo)體截面積之和Σ S1的乘積Slx Σ S1,選擇合適的Ru Σ S1使得電阻值與截面積及體積之間相互協(xié)調(diào)，達到穩(wěn)定線纜電阻值和優(yōu)化的電纜體積空間的效果。絕緣層4所圍成的內(nèi)腔截面積與纜芯若干鋁質(zhì)單絲2導(dǎo)體截面積之和Σ S1之間的差為S- Σ S1，該差值為絕緣層內(nèi)腔中纜芯導(dǎo)體外的空隙面積，上述差值S-Σ S1與Σ S1的比(S-Σ SJ/Σ S1S絕緣層4所圍成內(nèi)腔中的空隙率。理論上纜芯為單根導(dǎo)體電纜所占體積最小，但考慮到電纜柔軟性、線纜強度及加工工藝等因素纜芯應(yīng)由若干單根導(dǎo)體構(gòu)成，且單根導(dǎo)體越細越有利于提高導(dǎo)線的柔性和強度，因此綜合考慮上述因素應(yīng)優(yōu)先確定其空隙率，根據(jù)反復(fù)試驗和實際分析本發(fā)明的空隙率(S- Σ S1)/ Σ S1應(yīng)為
0.4—1.2之間最優(yōu)，同時單根鋁質(zhì)單絲2的截面直徑d為0.2mm—0.8mm之間；纜芯的單位長度電阻值Rl與鋁質(zhì)單絲截面積之和Σ SI的積Rlx Σ S1=SOxKT9 Ω*πι?33χ10_9 Ω*πι(歐*米)。該結(jié)構(gòu)和參數(shù)保證了線纜柔性、強度和空間的優(yōu)化均衡。
[0018]實施例一:
如圖1所示，纜芯I由19根鋁質(zhì)單絲2相互絞合而成纜芯I (圖中每一黑色圓點表示一根鋁質(zhì)單絲)，鋁質(zhì)單絲2以鋁合金為材料。在纜芯I外周包覆有絕緣層4，每根鋁質(zhì)單絲2的截面外直徑d=0.30mm，考慮到單絲擠制誤差，19根鋁質(zhì)單絲2截面積之和Σ S1控制在1.25mm2—1.15m m2之間，故導(dǎo)線標稱Σ S1為1.25 m m2，該結(jié)構(gòu)的鋁導(dǎo)線應(yīng)用于汽車信號控制線。絕緣層4的外徑控制在1.70mm—1.90mm之間，絕緣層4的內(nèi)腔直徑則控制在
1.46mm一1.66mm之間。該結(jié)構(gòu)還對應(yīng)適用于招質(zhì)單絲2截面外徑d=0.15mm一0.45mm,絕緣層4所圍成的內(nèi)腔空隙率為0.45—1.20之間。纜芯I每米長度的電阻率&與19根纜芯導(dǎo)體截面積之和Σ S1的乘積Rlx Σ S1=SOx 1-9 Ω*ηι?33Χ1(Γ9 Ω*ηι。
[0019]實施例二:
如圖2所示，纜芯I包括有59根鋁質(zhì)單絲2 (圖中每一黑色圓點表示一股股線)，該鋁質(zhì)單絲2以純鋁或鋁合金為材料，每根鋁質(zhì)單絲的外徑d=0.42mm。纜芯I采用兩層復(fù)絞結(jié)構(gòu)，纜芯I從里向外依次絞合排列有心部股線和外層股線，心部股線由11根鋁質(zhì)單絲絞合而成，外層股線則均由8根鋁質(zhì)單絲絞合而成。心部股線的成束束絞方向為左向(S向)，其束絞節(jié)距為45mm，外層股線的束絞方向為左向(S向)，其束絞節(jié)距為38mm ;在心部股線的外周通過復(fù)絞絞合有6股外層股線，外層股線的復(fù)絞方向為右向(Z向)，復(fù)絞節(jié)距為125_，SP股線成束絞合方向與復(fù)絞方向相反，該結(jié)構(gòu)的鋁導(dǎo)線應(yīng)用于汽車動力傳輸線。該結(jié)構(gòu)還對應(yīng)適用于鋁質(zhì)單絲2截面d=0.30mm—0.42mm,絕緣層4所圍成的內(nèi)腔空隙率為0.4—0.9.纜芯I每米長度的電阻率Rl與59根纜芯導(dǎo)體截面積之和Σ S1的乘積Rlx Σ S1=SOxKT9Ω *m ?33x 10 9 Ω *m。
[0020]實施例三:
如圖3所示的汽車配線用鋁導(dǎo)線，纜芯I包括1520根鋁質(zhì)單絲2 (圖中每一黑色圓點表示一股股線)，該鋁質(zhì)單絲2以純鋁為材料，每根鋁質(zhì)單絲2的外徑d=0.72mm, 1520根鋁質(zhì)單絲2截面積之和Σ S1控制在122 mm2一113 mm2之間，故導(dǎo)線標稱Σ S1為120 mm2,絕緣層4外徑17.70mm—19.70mm,絕緣層4的內(nèi)腔直徑則控制在16.40mm—18.50mm之間。纜芯I采用三層復(fù)絞結(jié)構(gòu)，纜芯I從里向外依次絞合排列有心部股線、中層股線和外層股線，每股股線均包括有80根鋁質(zhì)單絲，構(gòu)成1X80+6X80+12X80的線纜結(jié)構(gòu)。心部股線位于纜芯I的中心位置，該心部股線的成束絞合方向為左向(S向)，其束絞節(jié)距為40mm，6股中層股線的復(fù)絞方向也為右向，復(fù)絞節(jié)距為140_。在中層股線的外周通過復(fù)絞絞合有12股外層股線，外層股線的束絞方向為左向(S向)，其束絞節(jié)距為40mm，12股外層股線的復(fù)絞方向也為左向，復(fù)絞節(jié)距為150mm。該結(jié)構(gòu)還對應(yīng)適用于招質(zhì)單絲2截面外徑0.5mm一0.8mm,絕緣層4所圍成的內(nèi)腔空隙率為0.4—0.9，纜芯I每米長度的電阻率&與59根纜芯導(dǎo)體截面積之和 Σ S1 的乘積 Rlx Σ S1=SOx 1-9 Ω*ηι ?33Χ1(Γ9 Ω*ηι。
[0021]上述舉出了本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明并不局限于此，其束絞結(jié)構(gòu)均應(yīng)根據(jù)具體情況進行選擇確定。根據(jù)本發(fā)明的基本原理還可以作出許多的改進和變換，這些改進和變換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車配線用鋁導(dǎo)線，包括纜芯(1)，以及包覆于纜芯(I)上的絕緣層(4)，該纜芯(I)由若干鋁質(zhì)單絲(2 )絞合而成，其特征在于:所述纜芯(I)的鋁質(zhì)單絲(2 )截面外徑d=0.15mm一0.80mm ;所述纜芯(I)的單位長度電阻值Rlj與招質(zhì)單絲(2)截面積之和Σ S1的積Rlx Σ S1=SOxKT9 Ω*Π1?33χ10_9 Ω *m ;所述絕緣層(4)所圍成內(nèi)腔中的空隙率為0.4—1.2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車配線用鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述空隙率為絕緣層(4)內(nèi)腔截面積S與纜芯(I)中若干鋁質(zhì)單絲(2 )截面積和Σ S1的差與若干鋁質(zhì)單絲(2 )截面積和 Σ SiiKCS-S S1) / Σ S1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車配線用鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述纜芯(I)的鋁質(zhì)單絲(2)截面外徑d=0.15mm—0.45mm ;所述絕緣層(4)所圍成的內(nèi)腔空隙率為0.45 — 1.20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車配線用鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述纜芯(I)的鋁質(zhì)單絲(2)截面外徑d=0.30 mm—0.42 mm ;所述空隙率為0.4—1.00
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車配線用鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述纜芯(I)的鋁質(zhì)單絲(2)截面外徑d=0.5 mm—0.8 mm ;所述空隙率為0.4—0.9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車配線用鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述纜芯(I)包括有若干相互絞合的股線，每一股線由若干鋁質(zhì)單絲(2 )絞合而成，股線中鋁質(zhì)單絲(2 )的絞合方向與股線的復(fù)絞方向相同或者相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車配線用鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述纜芯(I)從里向外依次絞合排列有心部股線和外層股線，該外層股線有六股股線，各股線絞合方向相同，外層股線的復(fù)絞方向與股線的絞合方向相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車配線用鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述纜芯(I)從里向外依次絞合排列有心部股線、中層股線和外層股線，中層股線和外層股線的復(fù)絞方向與股線絞合方向相同。
【文檔編號】H01B1/02GK104376901SQ201410718993
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】朱漢青, 陳淵, 朱華倩, 柳磊, 何雨晴 申請人:江蘇諸利電氣有限公司