磁浮轨道交通长定子电缆的生产工艺.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910855858.9 (22)申请日 2019.09.11 (71)申请人 金杯电工股份有限公司 地址 410205 湖南省长沙市国家高新技术 产业开发区东方红中路580号 (72)发明人 阳文锋陈善求杨志强欧迪恒 欧阳栋龙俊韩红明张岩 (74)专利代理机构 长沙正奇专利事务所有限责 任公司 43113 代理人 郭立中李发军 (51)Int.Cl. H01B 13/00(2006.01) H01B 13/02(2006.01) H01B 13/14(2006.01) H0。

2、1B 13/24(2006.01) H01B 1/02(2006.01) H01B 5/08(2006.01) (54)发明名称 一种磁浮轨道交通长定子电缆的生产工艺 (57)摘要 本发明提供了一种磁浮轨道交通用长定子 电缆的生产工艺。 所述生产工艺包括如下步骤： S1、 中心线和单芯导体拉丝； S2、 中心线和单芯导 体轧绞在一起； S3、 Z形型线单线或S形型线单线 拉丝； S4、 导体整体绞合； S5、 导体退火； S5、 在导 体外实现导体屏蔽层、 绝缘层、 绝缘屏蔽层三层 共挤； S6、 在绝缘屏蔽层外挤出护套。 本发明提高 了生产速度、 节约了能耗， 保证导体的填充系数 达0.95。

3、以上。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 110570992 A 2019.12.13 CN 110570992 A 1.一种磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征在于， 所述磁悬浮用长定子动 力电缆整体上轴向延伸， 且在垂直于磁悬浮用长定子动力电缆长度方向的任意截面上看， 所述电缆包括位于中心位置的导体 （10） ， 在导体 （10） 外依次挤包有导体屏蔽层 （11） 、 绝缘 层 （12） 、 绝缘屏蔽层 （13） 和护套 （14） ； 所述导体包括位于中心位置的中心线 （1） ， 在中心线 （1） 外周向设置有多层由内至外设 置的环形导体层； 多层所述环形导体层中， 紧贴。

4、中心线 （1） 布置的最内层环形导体层由多根 梯形截面的单芯导体 （3） 构成， 每根单芯导体 （3） 的左右两侧与相邻单芯导体紧贴在一起； 其余各环形导体层中， 每一层环形导体层由多根Z形型线单线 （2） 或多根S形型线单线 （2） 绞合而成， 同一个环形导体层的绞合方向相同， 相邻两层环形导体层的绞合方向相反； 所述电缆的生产工艺包括如下步骤： S1、 中心线 （1） 和单芯导体 （3） 拉丝； S2、 中心线 （1） 和单芯导体 （3） 轧绞在一起； S3、 Z形型线单线或S形型线单线拉丝； S4、 导体 （10） 整体绞合； S5、 导体 （10） 退火； S5、 在导体 （10） 外。

5、实现导体屏蔽层 （11） 、 绝缘层 （12） 、 绝缘屏蔽层 （13） 三层共挤； S6、 在绝缘屏蔽层 （13） 外挤出护套 （14） 。 2.根据权利要求1所述的磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征在于， 所述护 套 （14） 为半导电护套。 3.根据权利要求1所述的磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征在于， 所述绝 缘屏蔽层 （13） 的电阻率大于护套 （14） 的电阻率。 4.根据权利要求1所述的磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征在于， 同一个 环形导体层中， 每根单线 （2） 的左右两侧与相邻单线紧贴在一起。 5.根据权利要求1所述的磁浮轨道交通用长定子电。

6、缆的生产工艺， 其特征在于， 同一个 环形导体层中， 每根单线 （2） 的所有尖角部分均为圆弧形； 相邻两根单线中， 一根单线的延伸部 （21） 伸入另一根单线的缺口 （22） 处并相互匹配。 6.根据权利要求1-5中任一项所述的磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征 在于， 所述中心线 （1） 为单根圆芯或由多根扇形截面的线芯绞合而成。 7.根据权利要求1-5中任一项所述的磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征 在于， 所述导体由铝或者铝合金制成。 8.根据权利要求1-5中任一项所述的磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征 在于， 所述中心线 （1） 外周向设置有三层环形导。

7、体层， 其中最内层的第一环形导体层由多根 梯形截面的单芯导体 （3） 构成， 位于次外层的第二环形导体层和位于最外层的第三环形导 体层均由多根Z形型线单线 （2） 或多根S形型线单线 （2） 绞合而成； 三层环形导体没相邻层绞 合方向均相反。 9.根据权利要求1-5中任一项所述的磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征 在于， 所述电缆径向由内向外依次为绝缘屏蔽 （13） 、 护套 （14） 和半导电涂层 （15） ， 所述绝缘 屏蔽 （13） 、 护套 （14） 和半导电涂层 （15） 均为半导电材料制成， 且绝缘屏蔽 （13） 、 护套 （14） 和 半导电涂层 （15） 的电阻率依次。

8、递减； 权利要求书 1/2 页 2 CN 110570992 A 2 在步骤S6之后， 在护套 （14） 外涂覆半导电涂层 （15） 。 10.根据权利要求1-5中任一项所述的磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其特征 在于， 所述导体的标称截面直径为300mm2。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110570992 A 3 一种磁浮轨道交通长定子电缆的生产工艺 技术领域 0001 本发明涉及一种磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 属于电缆生产领域。 背景技术 0002 目前磁浮轨道交通用长定子电缆设计的导体共有三种类型： 1、 中芯线采用扇形铝型线绞合， 外层采用铝型线绞合而成。 00。

9、03 2、 中芯线采用7根圆铝线绞合， 外层采用铝型线绞合而成。 0004 3、 中芯线采用扇形铝型线绞合， 外层采用梯形型线绞合而成。 0005 法国耐克森电缆和上海电缆研究所采用的是第1、 2种结构， 远东电缆有限公司采 用的是第3种结构。 0006 目前公知的单芯或者多芯的铝导体或者铝合金导体通常由圆形单芯线绞合紧压 成扇形、 半圆形、 圆形结构， 导体的填充系数小， 且表面不光滑， 电缆弯曲后导体容易凸起， 挤出后绝缘屏蔽或者绝缘容易进入绝缘导体缝隙， 或者导体的毛刺刺入绝缘或者绝缘屏 蔽， 影响电缆电气绝缘性能。 0007 相关现有技术： CN101697287A公开了一种紧压柔性电。

10、缆导体， CN202352364U公开 了一种铝合金电缆导体， CN202976978U公开了一种高输送容量电缆导体， CN104064256B公 开了一种异型线绞合电缆导体及其生产方法， CN204760064U公开了一种智慧能源用石墨烯 改性紧压圆形大截面电缆导体。 0008 这些电缆在使用过程中存在感应电流、 电容电流和泄漏电流沿着电缆轴向传导的 情况， 这将导致提高了电缆屏蔽层的地电位， 容易引发安全事故。 0009 此外， 目前包括CN102403051A等在内的电缆导体的生产工艺都是设计型线拉丝模 具通过大拉机拉制型线导体， 再通过笼绞机或者框绞机绞合生产出来的导体， 此种工艺存 。

11、在问题的是型线导体拉丝生产效率低， 能耗大， 普通圆线拉丝速度可达到24m/s， 型线拉丝 的速度不超过12m/s。 发明内容 0010 本发明旨在提供一种磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 该生产工艺可以有 效地提高生产速度、 节约能耗。 进一步地， 本发明的电缆大大地增加了导体的填充系数， 填 充系数达0.95以上， 从而可以实现较小电缆的外径。 0011 为了实现上述目的， 本发明所采用的技术方案是： 一种磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 其结构特点是， 所述磁悬浮用长定子动 力电缆整体上轴向延伸， 且在垂直于磁悬浮用长定子动力电缆长度方向的任意截面上看， 所述电缆包括位于中心位置。

12、的导体， 在导体外依次挤包有导体屏蔽层、 绝缘层、 绝缘屏蔽层 和护套； 所述导体包括位于中心位置的中心线， 在中心线外周向设置有多层由内至外设置的环 形导体层； 多层所述环形导体层中， 紧贴中心线布置的最内层环形导体层由多根梯形截面 说明书 1/5 页 4 CN 110570992 A 4 的单芯导体构成， 每根单芯导体的左右两侧与相邻单芯导体紧贴在一起； 其余各环形导体层中， 每一层环形导体层由多根Z形型线单线或多根S形型线单线绞合 而成， 同一个环形导体层的绞合方向相同， 相邻两层环形导体层的绞合方向相反； 所述电缆的生产工艺包括如下步骤： S1、 中心线和单芯导体拉丝； S2、 中心线。

13、和单芯导体轧绞在一起； S3、 Z形型线单线或S形型线单线拉丝； S4、 导体整体绞合； S5、 导体退火； S5、 在导体外实现导体屏蔽层、 绝缘层、 绝缘屏蔽层三层共挤； S6、 在绝缘屏蔽层外挤出护套。 0012 由此， 通过多根Z形型线单线或多根S形型线单线绞合而成形成锁扣结构， 本发明所述的Z形型线单线或S形型线单线是指型线单线的横截面呈Z形或S形。 0013 根据本发明的实施例， 还可以对本发明作进一步的优化， 以下为优化后形成的技 术方案： 优选地， 所述护套为半导电护套。 0014 为了保证感应电流、 电容电流和泄漏电流沿着电缆的径向方向传导， 而不是轴向 传导， 所述绝缘屏蔽。

14、层的电阻率大于护套的电阻率。 0015 优选地， 同一个环形导体层中， 每根单线的左右两侧与相邻单线紧贴在一起。 这样 在相同截面前提下可减少电缆外径。 0016 为了进一步提高磁悬浮用长定子动力电缆的光滑度， 防止弯曲时导体凸起， 同一 个环形导体层中， 每根单线的所有尖角部分均为圆弧形； 相邻两根单线中， 一根单线的延伸 部伸入另一根单线的缺口处并相互匹配。 这样圆弧形设计可以防止尖端放电。 0017 单线左下部和右上部向外延伸形成延伸部， 左上部和右下部形成缺口， 或单线左 下部和右上部向外延伸形成缺口， 左上部和右下部形成延伸部。 0018 根据本发明的两种实施方式， 所述中心线为单根。

15、圆芯或由多根扇形截面的线芯绞 合而成。 0019 优选地， 所述导体由铝或者铝合金制成。 0020 为了实现在相同截面减少电缆外径， 从而降低了生产成本， 所述中心线外周向设 置有三层环形导体层， 其中最内层的第一环形导体层由多根梯形截面的单芯导体构成， 位 于次外层的第二环形导体层和位于最外层的第三环形导体层均由多根Z形型线单线或多根 S形型线单线绞合而成； 三层环形导体没相邻层绞合方向均相反。 0021 所述电缆径向由内向外依次为绝缘屏蔽、 护套和半导电涂层， 所述绝缘屏蔽、 护套 和半导电涂层均为半导电材料制成， 且绝缘屏蔽、 护套和半导电涂层的电阻率依次递减； 在 步骤S6之后， 在护。

16、套外涂覆半导电涂层。 0022 这样可以进一步减小感应电流、 电容电流和泄漏电流， 使得电流沿着电缆的横截 面径向传导出去。 0023 优选地， 所述导体的标称截面直径为300mm2。 0024 本发明中， 上述中心线和单芯导体的拉丝的拉制铝单线的外径最好为2.91mm或者 说明书 2/5 页 5 CN 110570992 A 5 3.15mm。 本发明中， 上述中心线和单芯导体的轧绞工艺是将上述直径2.91mm和3.15mm的铝合金 圆单线通过轧辊轧制， 经过双节距绞合成为具有紧密圆形的铝线芯。 线芯的层数为2-4层， 通过轧绞机绞合的中心导体填充系数可达到95%以上， 即0.95以上。 0。

17、025 本发明中， 上述Z形型线单线或S形型线单线拉丝工艺是通过异型拉丝模具， 将直 径为9.5mm的铝圆单线拉制成所需的Z形型线单线或S形型线单线。 拉制的速度一般小于中 心线1和单芯导体3的单线拉丝速度。 0026 本发明中， 上述导体10整体绞合是轧绞所制成的中心导体与Z形型线单线或S形型 线单线通过框绞机进行绞合， 绞合时通过纳米模， 线芯圆整光滑。 0027 本发明中， 上述导体10退火是将绞合好的线芯放入退火炉中进行加热， 加热到温 度300-500， 保持4h-10h,然后随炉冷却1-3h， 达到软化和退火的目的。 0028 本发明中， 上述屏蔽层11、 绝缘层12、 绝缘屏蔽层。

18、13三层共挤工艺是采用连续硫化 挤出机组， 60+90+150挤出机组的温度设定为： 1、 60挤出机挤出内屏蔽胶， 温度设定为机身一段60-75， 机身二段70-85， 机头温度 85-98， 眼模温度80-90； 2、 150挤出机组挤出绝缘胶， 温度设定为机身一段60-75， 机身二段70-85， 机头温 度85-98， 眼模温度80-90； 3、 90挤出机挤出外屏蔽胶， 温度设定为机身一段60-75， 机身二段70-85， 机头温度 85-98， 眼模温度80-90。 硫化气压1.0-1.4Mpa。 0029 三层共挤的线速度为2-8m/s。 0030 本发明中， 上述半导电护套胶挤。

19、出工艺的要求如下： 电缆外径偏差为0.4mm， 采 用150挤出机挤出半导电护套胶， 温度设定为机身75-85， 机身二段85-90， 机头温度为 95-105， 眼模温度为90-100。 硫化蒸汽压力为1.0-1.5Mpa。 0031 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 1、 中心线和单芯导体的制备通过轧绞工艺， 可减少型线的拉制工序， 中心线芯通过轧 绞机可一次成型， 不需要先拉制型线。 型线的拉制耗能大且速度慢， 采用此工艺提高了生产 速度、 节约能耗。 0032 2、 从总体结构考虑， 采用本发明的结构， 外层导体为Z形型线单线绞合， 内层为多 根可以增加导体的弯曲性能， 可使电缆。

20、的弯曲半径小， 低至1.5倍的电缆直径， 而常规的电 缆弯曲性能至少为3倍的电缆直径。 而且采用此种工艺与圆单线绞合成型紧压工艺比较， 可 以大大增加导体的填充系数， 导体的填充系数可达0.95， 可以较小电缆的外径， 节约材料。 附图说明 0033 图1是本发明一个实施例的结构示意图； 图2是图1中导体的局部放大图； 图3是另一种导体的局部放大图； 图4是本发明另一个实施例的结构示意图。 说明书 3/5 页 6 CN 110570992 A 6 具体实施方式 0034 以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 需要说明的是， 在不冲突的情 况下， 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互。

21、组合。 为叙述方便， 下文中如出现 “上” 、“下” 、“左” 、“右” 字样， 仅表示与附图本身的上、 下、 左、 右方向一致， 并不对结构起限 定作用。 0035 一种磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺， 如图1所示， 其中所述磁悬浮用长定 子动力电缆整体上轴向延伸， 且在垂直于磁悬浮用长定子动力电缆长度方向的任意截面上 看， 所述电缆包括位于中心位置的导体10， 在导体10外依次挤包有导体屏蔽层11、 绝缘层 12、 绝缘屏蔽层13和护套14。 0036 所述导体包括位于中心位置的中心线1， 在中心线1外周向设置有多层由内至外设 置的环形导体层； 多层所述环形导体层中， 紧贴中心线1布置。

22、的最内层环形导体层由多根梯 形截面的单芯导体3构成， 每根单芯导体3的左右两侧与相邻单芯导体紧贴在一起。 0037 其余各环形导体层中， 每一层环形导体层由多根Z形型线单线2或多根S形型线单 线2绞合而成， 同一个环形导体层的绞合方向相同， 相邻两层环形导体层的绞合方向相反。 0038 绝缘层12最好是乙丙橡胶为基的混合物。 导体屏蔽层11和绝缘屏蔽层13都最好是 EVA橡胶为基的混合物， 室温下体积电阻率应在1-100.m之间。 0039 护套14最好是氯丁橡胶为基的混合物。 护套14不仅具有机械保护， 耐臭氧、 耐气候 老化等作用， 还有电场屏蔽、 接地通道的功能， 电容电流要通过导电护套。

23、和半导电涂层流向 接地端， 所以导电护套在室温下的体积电阻率应较小， 应该在0.01-0.1.m之间。 0040 半导电涂层15最好是以氟碳为基的涂料， 经涂覆、 固化后应均匀、 紧密的附着在护 套表面， 即使护套变形也不应出现开裂、 剥离等不良现象。 0041 所述磁浮轨道交通用长定子电缆的生产工艺包括如下步骤： S1、 中心线1和单芯导体3拉丝； S2、 中心线1和单芯导体3轧绞在一起； S3、 Z形型线单线或S形型线单线拉丝； S4、 导体10整体绞合； S5、 导体10退火； S5、 在导体外实现导体屏蔽层11、 绝缘层12、 绝缘屏蔽层13三层共挤； S6、 在绝缘屏蔽层13外挤出护。

24、套14。 0042 其中中心线1和单芯导体3的轧绞工艺是通过轧绞机的轧辊模具将外层导体轧制 成型线， 边轧制边绞合， 形成如图中1所示的型线绞合线芯。 0043 中心线1和单芯导体3的拉丝是指通过铝大拉机拉制圆铝线， 拉制铝单线的外径为 2.91mm或者3.15mm。 中心线1和单芯导体3的轧绞工艺是将直径2.91mm和3.15mm的铝合金圆单线通过轧辊 轧制成为具有不同形状的型线， 型线再经过双节距绞合成为具有紧密圆形的铝线芯。 线芯 的层数为2-4层， 通过轧绞机绞合的中心导体填充系数可达到95%以上。 0044 Z形型线单线或S形型线单线拉丝工艺是通过设计的异型拉丝模具， 将直径为 9.。

25、5mm的铝圆单线通过铝大拉机拉制成所需的Z形型线单线或S形型线单线， 拉制的速度一 般小于中心线1和单芯导体3的单线拉丝速度。 说明书 4/5 页 7 CN 110570992 A 7 0045 导体10整体绞合是轧绞所制成的中心导体与Z型导体通过框绞机进行绞合， 绞合 时通过纳米模， 线芯圆整光滑。 0046 导体10退火是将绞合好的线芯放入退火炉中进行加热， 加热到温度300-500， 保持4h-10h,然后随炉冷却1-3h， 达到软化和退火的目的。 0047 屏蔽层11、 绝缘层12、 绝缘屏蔽层13三层共挤工艺是采用美国戴维斯连续硫化挤 出机组， 60+90+150挤出机组的温度设定，。

26、 60挤出机挤出内屏蔽胶， 温度设定为机身一段60- 75， 机身二段70-85， 机头温度85-98， 眼模温度80-90。 150挤出机组挤出绝缘胶， 温 度设定为机身一段60-75， 机身二段70-85， 机头温度85-98， 眼模温度80-90。 90挤 出机挤出外屏蔽胶， 温度设定为机身一段60-75， 机身二段70-85， 机头温度85-98， 眼 模温度80-90。 硫化气压1.0-1.4Mpa。 线速度为2-8m/s。 0048 半导电护套14胶挤出工艺的要求如下： 电缆外径范围控制严格， 偏差为0.4mm， 故采用美国戴维斯生产的挤出机组挤出， 通过配备SIKORA测径仪， 。

27、可适时对电缆外径进行 监控。 采用150挤出机挤出半导电护套胶， 温度设定为机身75-85， 机身二段85-90， 机头 温度为95-105， 眼模温度为90-100。 硫化蒸汽压力为1.0-1.5Mpa。 0049 由此， 中心导体采用轧绞结构， 较容易实现， 型线结构绞合时导体紧密相扣， 提高 了导体填充系数， 相同截面可减少电缆外径， 从而降低了生产成本， 弯曲时导体不会凸起， 且绞合后导体表面光滑， 提高了电缆电气绝缘性能。 0050 最好地， 如图2所示， 动力电缆的导体由1根圆形单线、 7根梯形单线和30根Z形型线 单线或S形型线单线 （1+7+12+18） 构成紧凑型软铝合金线或。

28、者铝导体。 导体标称截面直径： 300mm2， 导体的断裂伸长率在30%以上。 0051 同一个环形导体层中， 每根单线2的左右两侧与相邻单线紧贴在一起。 同一个环形 导体层中， 单线2左下部和右上部向外延伸形成延伸部21， 左上部和右下部形成缺口22， 相 邻两根单线中， 一根单线的延伸部21伸入另一根单线的缺口22处并相互匹配。 这样， 每根单 线2的所有尖角部分均为圆弧形， 从而可以避免尖端放电。 0052 其中位于中心的结构可有多种结构， 其中图2具有1根圆单线中心线1， 绞合多芯梯 形结构形成圆线芯。 此外， 电缆导体还可以具有2-4根扇形线芯绞合成中心线， 外层多根梯 形结构绞合成。

29、圆形线芯。 0053 本实施例的磁悬浮用长定子动力电缆由型线单线组成， 在垂直于电缆长度方向的 绞合截面来看， 型线单线由Z形型线或者S形型线单线， 相邻层的绞合相反。 本实施例的导体 由铝或者铝合金制成。 0054 本实施例的动力电缆的使用特性如下： 1、 电压等级： 12/20 （24） kV； 2、 导体长期工作允许温度： 90； 3、 电缆敷设时允许最低温度： -15； 4、 电缆使用时允许最低环境温度： -40； 5、 安装敷设时允许最小弯曲半径： 1.5倍电缆直径。 0055 上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明， 而不 用于限制本发明的范围， 在阅读了本发明之后， 本领域技术人员对本发明的各种等价形式 的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。 说明书 5/5 页 8 CN 110570992 A 8 图 1 说明书附图 1/4 页 9 CN 110570992 A 9 图 2 说明书附图 2/4 页 10 CN 110570992 A 10 图 3 说明书附图 3/4 页 11 CN 110570992 A 11 图 4 说明书附图 4/4 页 12 CN 110570992 A 12 。