一种大功率机车充电专用屏蔽电缆论文和设计-张亮

全文摘要

本实用新型公开了一种大功率机车充电专用屏蔽电缆，涉及充电桩用电缆的技术领域，其包括外护套、外绝缘层和设置在外绝缘层内的三个电力线芯、地线线芯、中性线芯和信号线芯，外绝缘层内设置有横截面呈十字形的内支架，内支架分隔外绝缘层内部成为四个腔室，三个电力线芯设置在其中三个腔室内，地线线芯、中性线芯和信号线芯共同位于一个腔室内，内支架的四个端部均一体固接有一侧与外绝缘层内侧壁贴合的支撑脚，外绝缘层外周壁还绕包有PTFE薄膜层，PTFE薄膜层外周壁包覆有外屏蔽层。本实用新型通过内支架和支撑脚对四个腔室进行防护，以免其受压过度变形，提高了屏蔽电缆的抗压性能。

主设计要求

1.一种大功率机车充电专用屏蔽电缆，包括外护套（1）、外绝缘层（2）和设置在所述外绝缘层（2）内的三个电力线芯（3）、地线线芯（4）、中性线芯（5）和信号线芯（6），其特征在于：所述外绝缘层（2）内设置有横截面呈十字形的内支架（7），所述内支架（7）分隔所述外绝缘层（2）内部成为四个腔室（8），三个所述电力线芯（3）设置在其中三个所述腔室（8）内，所述地线线芯（4）、所述中性线芯（5）和所述信号线芯（6）共同位于一个所述腔室（8）内，所述内支架（7）的四个端部均一体固接有一侧与所述外绝缘层（2）内侧壁贴合的支撑脚（9），所述外绝缘层（2）外周壁还绕包有PTFE薄膜层（10），所述PTFE薄膜层（10）外周壁包覆有外屏蔽层（11）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的大功率机车充电专用屏蔽电缆，其特征在于：所述外绝缘层（2）内侧壁与所述电力线芯（3）、所述地线线芯（4）、所述中性线芯（5）和所述信号线芯（6）外周壁之间填充有弹性填充层（12）。

3.根据权利要求2所述的大功率机车充电专用屏蔽电缆，其特征在于：所述内支架（7）的中部一体设置有横截面为环形的缓冲套（13）。

4.根据权利要求3所述的大功率机车充电专用屏蔽电缆，其特征在于：所述缓冲套（13）内填充有沿所述电力线芯（3）长度方向的加强绳（14）。

5.根据权利要求1所述的大功率机车充电专用屏蔽电缆，其特征在于：所述电力线芯（3）包括镀锡铜绞线（15）和挤包在所述镀锡铜绞线（15）外周壁的电力绝缘层（16），所述电力绝缘层（16）外周壁还绕包有云母带层（17）。

6.根据权利要求5所述的大功率机车充电专用屏蔽电缆，其特征在于：所述地线线芯（4）包括地线导体（18）和挤包在所述地线导体（18）外周壁的地线绝缘层（19），所述地线绝缘层（19）外周壁也绕包有所述云母带层（17）；所述中性线芯（5）包括中性导体（20）和挤包在所述中性导体（20）外周壁的中性绝缘层（21），所述中性绝缘层（21）外周壁也绕包有所述云母带层（17）。

7.根据权利要求6所述的大功率机车充电专用屏蔽电缆，其特征在于：所述信号线芯（6）包括信号外绝缘层（22）和设置在所述信号外绝缘层（22）内的信号导体（23）和控制导体（24），所述信号导体（23）和所述控制导体（24）外周壁均挤包有信号内绝缘层（25），所述信号外绝缘层（22）内壁还设置有内屏蔽层（26），所述内屏蔽层（26）内周壁与两个所述信号内绝缘层（25）外周壁之间发泡有发泡层（27），所述信号外绝缘层（22）外周壁也绕包有所述云母带层（17）。

8.根据权利要求1所述的大功率机车充电专用屏蔽电缆，其特征在于：所述外护套（1）与所述外屏蔽层（11）之间还设置有防水疏油层（28）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及充电桩用电缆的技术领域，尤其是涉及一种大功率机车充电专用屏蔽电缆。

背景技术

随着气候变化的形势越来越严峻，全球大范围开发新能源汽车，目前技术较为先进的多为电动汽车，通过充电桩将电能传输至电动汽车的蓄电池内进行储存，再由电能驱动汽车行驶，可以很好地解决碳排放问题。而在电动汽车充电的过程中，普通充电耗时较长，快速充电耗时端但功率过大，对充电桩与汽车之间连接的充电电缆的要求较高。

针对上述问题，专利公告号为CN205911035U的中国专利，提出了一种新能源充电桩交流屏蔽电缆，它包括缆芯、网状尼龙加强层、内护套、编织总屏蔽以及外护套。缆芯由三组绝缘动力线芯、中性线芯、地线线芯和信号控制线芯组件绞合构成；缆芯均匀挤包在网状尼龙加强层内部；网状尼龙加强层外部设置内护套；内护套外部绕包编织总屏蔽；编织总屏蔽外部设有外护套。该实用新型的电缆结构合理，具有抗磁场干扰能力强、高柔软性、曲挠性、抗拉性、耐寒性、耐老化性、耐热性和良好的阻燃性能。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：充电电缆在使用时需经常在地面上拖拉，尤其是一些公用充电桩上的充电电缆甚至还会有被充电汽车碾压的可能，而上述现有技术方案未对充电电缆的径向抗压进行有效防护，导致充电电缆使用寿命大幅缩减。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抗压的大功率机车充电专用屏蔽电缆。

本实用新型的目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种大功率机车充电专用屏蔽电缆，包括外护套、外绝缘层和设置在所述外绝缘层内的三个电力线芯、地线线芯、中性线芯和信号线芯，所述外绝缘层内设置有横截面呈十字形的内支架，所述内支架分隔所述外绝缘层内部成为四个腔室，三个所述电力线芯设置在其中三个所述腔室内，所述地线线芯、所述中性线芯和所述信号线芯共同位于一个所述腔室内，所述内支架的四个端部均一体固接有一侧与所述外绝缘层内侧壁贴合的支撑脚，所述外绝缘层外周壁还绕包有PTFE薄膜层，所述PTFE薄膜层外周壁包覆有外屏蔽层。

通过采用上述技术方案，支撑架对外绝缘层内的四个空腔进行支撑，屏蔽电缆在被汽车碾压时，支撑架可对空腔内的电力线芯、地线线芯、中性线芯和信号线芯进行保护避免其收到外界冲击力的直接作用，支撑脚受压后则在支撑架上产生一定形变，同时对空腔内的电力线芯或地线线芯、中性线芯及信号线芯进行包裹防护，从而提高了屏蔽电缆的抗压性能；外屏蔽层对外界的电磁场进行屏蔽，以尽可能防止外部电磁场对信号线芯中的信号进行干扰，PTFE薄膜层具有较强的绝缘性、耐高温和抗电压击穿性能，提升了屏蔽电缆的耐高温性能。

进一步设置为：所述外绝缘层内侧壁与所述电力线芯、所述地线线芯、所述中性线芯和所述信号线芯外周壁之间填充有弹性填充层。

通过采用上述技术方案，屏蔽电缆在被汽车碾压时，来自外界的冲击力通过内支架和支撑脚传递至弹性填充层上，可最大化为外界的冲击力提供缓冲，进一步提高了屏蔽电缆的抗压能力。

进一步设置为：所述内支架的中部一体设置有横截面为环形的缓冲套。

通过采用上述技术方案，内支架承受外界的冲击力后将部分冲击力传递至缓冲套上，对外界的冲击力进行缓冲，从而也进一步提高了屏蔽电缆的抗压能力。

进一步设置为：所述缓冲套内填充有沿所述电力线芯长度方向的加强绳。

通过采用上述技术方案，加强绳提高了屏蔽电缆的抗拉强度，使得驾驶员拽拉充电线时能尽可能减少对屏蔽电缆的损伤。

进一步设置为：所述电力线芯包括镀锡铜绞线和挤包在所述镀锡铜绞线外周壁的电力绝缘层，所述电力绝缘层外周壁还绕包有云母带层。

通过采用上述技术方案，云母带层可为电力线芯提供一定的耐高温和防火性能，使得屏蔽电缆进行大功率的充电时云母带层仍然能提供有效的绝缘性，尽可能保证了屏蔽电缆在特殊工作环境下的稳定性能。

进一步设置为：所述地线线芯包括地线导体和挤包在所述地线导体外周壁的地线绝缘层，所述地线绝缘层外周壁也绕包有所述云母带层；所述中性线芯包括中性导体和挤包在所述中性导体外周壁的中性绝缘层，所述中性绝缘层外周壁也绕包有所述云母带层。

通过采用上述技术方案，云母带层也为地线线芯、中性线芯提供良好的绝缘性和防火耐高温性能，屏蔽电缆尽可能避免屏蔽电缆在用于大功率充电时，电力线芯中产生的大量热量传递至地线线芯或中性线芯中。

进一步设置为：所述信号线芯包括信号外绝缘层和设置在所述信号外绝缘层内的信号导体和控制导体，所述信号导体和所述控制导体外周壁均挤包有信号内绝缘层，所述信号外绝缘层内壁还设置有内屏蔽层，所述内屏蔽层内周壁与两个所述信号内绝缘层外周壁之间发泡有发泡层，所述信号外绝缘层外周壁也绕包有所述云母带层。

通过采用上述技术方案，内屏蔽层可对电磁场进行有效屏蔽，以尽可能避免外界的磁场对控制导体和信号导体内传输的控制信号造成干扰，尽可能保证了屏蔽电缆中控制信号的稳定传输，云母带层的设置也对来自外部的热量进行隔绝，发泡层可对控制导体和信号导体进行定型，以免使用过程中控制导体和信号导体发生扭转，同时发泡层还能提供一定的缓冲性能，以对控制导体和信号导体进行抗压保护。

进一步设置为：所述外护套与所述外屏蔽层之间还设置有防水疏油层。

通过采用上述技术方案，防水疏油层可尽可能避免外界的液体或汽车上的机油浸入外屏蔽层中，而侵蚀屏蔽层。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.支撑架可对空腔内的电力线芯、地线线芯、中性线芯和信号线芯进行保护避免其收到外界冲击力的直接作用，支撑脚则对空腔内的电力线芯或地线线芯、中性线芯及信号线芯进行包裹防护，从而提高了屏蔽电缆的抗压性能；

2.弹性填充层的设置可最大化为外界的冲击力提供缓冲，进一步提高了屏蔽电缆的抗压能力；

3.PTFE薄膜层和云母带层的设置提高了屏蔽电缆的耐高温和防火性能，使得屏蔽电缆在用于大功率充电时，PTFE薄膜层和云母带层仍然能提供有效的绝缘性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构剖视图；

图2是图1中A部分的局部放大示意图。

附图标记：1、外护套；2、外绝缘层；3、电力线芯；4、地线线芯；5、中性线芯；6、信号线芯；7、内支架；8、腔室；9、支撑脚；10、PTFE薄膜层；11、外屏蔽层；12、弹性填充层；13、缓冲套；14、加强绳；15、镀锡铜绞线；16、电力绝缘层；17、云母带层；18、地线导体；19、地线绝缘层；20、中性导体；21、中性绝缘层；22、信号外绝缘层；23、信号导体；24、控制导体；25、信号内绝缘层；26、内屏蔽层；27、发泡层；28、防水疏油层。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本实用新型公开的一种大功率机车充电专用屏蔽电缆，包括由外至内依次设置的外护套1、防水疏油层28、外屏蔽层11、PTFE薄膜层10和外绝缘层2，外绝缘层2内侧壁与电力线芯3、地线线芯4、中性线芯5和信号线芯6外周壁之间填充有弹性填充层12，外护套1为高抗撕硅橡胶制成，防水疏油层28为聚氨酯防水涂料，外屏蔽层11为镀锡铜丝编织而成，外绝缘层2为阻燃硅橡胶制成，弹性填充层12为硅橡胶制成；外绝缘层2内设置有地线线芯4、中性线芯5、信号线芯6和三个电力线芯3，外绝缘层2内设置有横截面呈十字形的内支架7，内支架7将外绝缘层2内壁的空间分隔为四个相同的腔室8，三个电力线芯3分别设置在其中三个腔室8内，地线线芯4、中性线芯5和信号线芯6共同位于一个腔室8内，内支架7的四个端部均一体固接有一侧与外绝缘层2内侧壁贴合的支撑脚9，内支架7和支撑脚9均由PEEK塑料制成。

屏蔽电缆在使用时，遇不慎被汽车碾压，支撑架对外绝缘层2内的四个空腔进行支撑，并对对空腔内的电力线芯3、地线线芯4、中性线芯5和信号线芯6进行保护避免其收到外界冲击力的直接作用，支撑脚9受压后则在支撑架上产生一定形变，同时对空腔内的电力线芯3或地线线芯4、中性线芯5及信号线芯6进行包裹防护，从而提高了屏蔽电缆的抗压性能；当来自外界的冲击力过大时，外界冲击力通过内支架7和支撑脚9传递至弹性填充层12上，可最大化为外界的冲击力提供缓冲，减少了外界冲击力对电力线芯3、地线线芯4、中性线芯5和信号线芯6的损伤，进一步提高了屏蔽电缆的抗压能力。

外屏蔽层11对外界的电磁场进行屏蔽，以尽可能防止外部电磁场对信号线芯6中的信号进行干扰，PTFE薄膜层10具有较强的绝缘性、耐高温和抗电压击穿性能，提升了屏蔽电缆的耐高温性能，使得屏蔽电缆在用于大功率充电时，PTFE薄膜层10仍然能为屏蔽电缆提供有效的绝缘性；防水疏油层28可尽可能避免外界的液体或汽车上的机油浸入外屏蔽层11中，而侵蚀屏蔽层，同时也能延缓外套层的老化。

内支架7的中部一体设置有横截面为环形的缓冲套13，缓冲套13内填充有沿电力线芯3长度方向的加强绳14，加强绳14为碳纤维绞合编织而成且与缓冲套13过盈配合，电力线芯3包括镀锡铜绞线15和挤包在镀锡铜绞线15外周壁的电力绝缘层16，电力绝缘层16外周壁还绕包有云母带层17；地线线芯4包括地线导体18和挤包在地线导体18外周壁的地线绝缘层19，地线绝缘层19外周壁也绕包有云母带层17；中性线芯5包括中性导体20和挤包在中性导体20外周壁的中性绝缘层21，中性绝缘层21外周壁也绕包有云母带层17；信号线芯6包括信号外绝缘层22和设置在信号外绝缘层22内的信号导体23和控制导体24，信号导体23和控制导体24外周壁均挤包有信号内绝缘层25，信号外绝缘层22内壁还设置有内屏蔽层26，内屏蔽层26内周壁与两个信号内绝缘层25外周壁之间发泡有发泡层27，信号外绝缘层22外周壁也绕包有云母带层17；电力绝缘层16、地线绝缘层19、中性绝缘层21、信号外绝缘层22和信号内绝缘层25均由硅橡胶制成，地线导体18、中性导体20、信号导体23和控制导体24均为铜导线，发泡层27为EVA塑料发泡而成。

缓冲套13既能为内支架7提供缓冲，又对加强绳14进行定型，加强绳14的设置则提高了屏蔽电缆的抗拉性能，云母带层17可为电力线芯3、地线线芯4、中性线芯5和控制线芯提供一定的耐高温和防火性能，使得屏蔽电缆进行大功率的充电时云母带层17仍然能为屏蔽电缆提供有效的绝缘性，尽可能保证了屏蔽电缆在特殊工作环境下的稳定性能；内屏蔽层26可对电磁场进行有效屏蔽，以尽可能避免外界的磁场对控制导体24和信号导体23内传输的控制信号造成干扰，尽可能保证了屏蔽电缆中控制信号的稳定传输；发泡层27可对控制导体24和信号导体23进行定型，以免使用过程中控制导体24和信号导体23发生扭转，同时发泡层27还能提供一定的缓冲性能，以对控制导体24和信号导体23进行抗压保护。

本实施例的实施原理及有益效果为：

支撑架对外绝缘层2内的四个空腔进行支撑，屏蔽电缆在被汽车碾压时，支撑架可对空腔内的电力线芯3、地线线芯4、中性线芯5和信号线芯6进行保护避免其收到外界冲击力的直接作用，支撑脚9受压后则在支撑架上产生一定形变，同时对空腔内的电力线芯3或地线线芯4、中性线芯5及信号线芯6进行包裹防护，从而提高了屏蔽电缆的抗压性能；外屏蔽层11对外界的电磁场进行屏蔽，以尽可能防止外部电磁场对信号线芯6中的信号进行干扰，PTFE薄膜层10具有较强的绝缘性、耐高温和抗电压击穿性能，提升了屏蔽电缆的耐高温性能。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

设计图

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