耐扭轉屏蔽電纜的製作方法

2023-12-04 11:35:01 1

專利名稱：耐扭轉屏蔽電纜的製作方法
技術領域：
本實用新型是有關於一種屏蔽電纜，特別是有關於一種可應用於風力發電機的耐扭轉屏蔽電纜。
背景技術：
隨著經濟的發展，能源在國民經濟中佔據了越來越重要的位置。傳統的煤炭、石油、天然氣等不可再生能源由於存量有限，而消耗越來越大，價格上揚的趨勢也越發明顯。此外，這些資源在其使用和消費過程中帶來的環境汙染問題也為越來越注重環保問題的人們所重視。為滿足國家和全球對氣候變化、可持續性發展以及能源供應的多樣化要求，政府大力提倡節能減碳，發展」低碳經濟」。利用再生能源產生電力的方式很多，如利用核能發電、水力發電、風力發電、太陽能發電、地熱發電、潮汐發電等，這些都是利用取的不盡的再生能源而產生電力。以風力發電為例，風力發電是以風的動能轉換成風力發電機的機械能， 在經由發電機轉換成電能；而在轉換的過程中，不會汙染環境，而且，只要太陽和地球持續的運行，風力就會取的不盡，有不少國家投入研究，持續不斷的開發出能夠產生較多電力的風力發電機，以因應近年來石化能源的逐漸短缺而使得價格急速上揚的問題。一般風力發電機多半都具備了葉片、齒輪箱、發電機等諸多零件或是設備所組成，除了葉片的構造及大小影響風力的輸入大小，還有諸多因素會影響發電機本身的發電量；像是葉片的傾角或是風吹向風力發電機的方向等。以風吹向風力發電機的方向為例；若是風力發電機本身並未處於迎風或背風的方向，則風對葉片的正向作用力則會減少，甚至使正向力過低，導致葉片無法被風推動，因此發電機無法發電。因此，若是風吹動葉片的有效動能減少，發電量也因此跟著減少。因此發電機必須設置一方向控制裝置，使風力發電機可以隨著風向的改變而做修正，使風力發電機處於迎風或背風的方向，以增加發電量。目前已開發出商業運轉的風力發電機主要區分為「升力型」及「阻力型」兩大體系，其中，所謂「升力型」風力發電機常見設於海邊等空曠處，體型高大，即是以其設有巨大的升力葉片得稱，然而，由於大自然的風向為不定向擾流，而必須朝向迎風面方可使風推動升力葉片，因此其結構上設有追風機構，使得其升力葉片得以隨著風向轉動至迎風面，但相對造成其葉片機構部分與發電機部分複雜程度提高，造價高、維修費用更高。另一種「阻力型」風力發電機使用類似風帆的葉片，但是，依實務經驗發現，其於運轉時會產生擾流，導致效率降低。再者，此類發電裝置在迎風時，正面受風葉片會順時鐘方向旋轉，而背面受風葉片則會往逆時鐘方向旋轉，此種旋轉方向互相矛盾，即導致產生剎車現象，影響發電效率。不論是「升力型」或「阻力型」風力發電機皆需通過葉片的旋轉產生電力，風力發電機需追蹤風向，連接發電機組的電纜要能隨著風向不斷地正向及逆向扭轉。一般風力發電機所用的電纜雖然具備一定程度的耐扭轉特性，但是當風機經長期反覆旋轉，扭轉其電纜，終使電纜內遮蔽線斷裂。因此，如何避免屏蔽線在扭轉時斷裂，將為相關業者所亟欲研究發展的方向。發明內容本實用新型的目的在提供一種應用於風力發電機的耐扭轉屏蔽電纜，以解決上述現有技術中所存在的問題。為了達到上述目的，本實用新型提供一種耐扭轉屏蔽電纜，其由內而外依序包括至少一條導體；一絕緣層，包覆該導體；一第一隔離層，包圍於該絕緣層之外；及一屏蔽層，包含多根屏蔽線，為單線或絞線，該屏蔽線以順時針及逆時針方向交替纏繞包覆該第一隔離層，以避免屏蔽線在該耐扭轉屏蔽電纜扭轉時拉斷。根據本案構想，該屏蔽線在順時針方向及逆時針方向纏繞的轉折處形成X個波浪形狀的排列，而X為0. 5的倍數。根據本案構想，該屏蔽線以一特定規則重複排列，且在該屏蔽線依該耐扭轉屏蔽電纜走向設為橫坐標時，將該屏蔽線曲線微分值為零的任意點設為原點，而該曲線位於該原點的第一象限或第四象限方向相鄰的第n個微分值為零的點設為終點，令n為非零的偶 數。根據本案構想，該屏蔽線重複該特定規則的次數應大於2，最好是大於10，最理想是大於100。根據本案構想，該導體由單線或多股絞合而成。根據本案構想，該導體由金屬或合金所組成。根據本案構想，該絕緣層包含高分子聚合物、有機添加劑、或無機添加劑的耐壓材料。根據本案構想，該絕緣層以押出方式形成。根據本案構想，該第一隔離層由帶狀均質或複合材料所組成。根據本案構想，該均質材料為聚合物、金屬或合金。根據本案構想，該複合材料為聚合物與金屬或合金的貼合體。根據本案構想，該第一隔離層以縱放或卷包方式包覆該絕緣層。根據本案構想，該屏蔽線為單芯線，或多芯的金屬線或合金線絞合而成。根據本案構想，該耐扭轉屏蔽電纜進一步包括包覆該屏蔽層的一第二隔離層及包覆該第二隔離層的一外被層。根據本案構想，該外被層以高分子聚合物、有機添加劑或無機添加劑的耐候及耐扭轉材料所組成。與現有技術相比，本實用新型的電纜可避免在惡劣的環境或高度扭轉下遭到損毀。

圖I為依據本實用新型一單芯的耐扭轉屏蔽電纜的截面圖；圖2為依據本實用新型一多芯的耐扭轉屏蔽電纜的截面圖；圖3為本實用新型屏蔽線纏繞包覆耐扭轉屏蔽電纜中隔離層的示意圖；圖4為本實用新型屏蔽線纏繞包覆耐扭轉屏蔽電纜中隔離層的另一示意圖；圖5為屏蔽線依電纜走向排列的曲線示意圖。[0029]附圖標記說明100-耐扭轉屏蔽電纜；101_導體；102_絕緣層；103_第一隔離層；104-屏蔽層;105-第二隔離層；106-外被層；107-屏蔽線；108-緩衝區段。
具體實施方式
請參照圖1，其為依據本實用新型一單芯的耐扭轉屏蔽電纜的截面圖。如圖所示，該耐扭轉屏蔽電纜100由內而外依序包括導體101、絕緣層102、第一隔離層103、屏蔽層104、第二隔離層105、及外被層106。根據本實用新型的精神，該耐扭轉屏蔽電纜100亦可如圖2所示包含多條導體101，形成多芯的耐扭轉屏蔽電纜100。導體101可由金屬或合金所組成，而本實施例所採用的導體101是由多股銅絲絞合而成。絕緣層102是由單層或多層的高分子聚合物、有機或無機添加劑的耐壓材料所組成並包覆於導體101外，所使用的耐壓材料也可為前述材料的混合粉末，並通過押出方式 成型。接下來，包圍於絕緣層102之外為第一隔離層103，其由諸如聚合物、金屬或合金的帶狀均質所組成，或者由諸如聚合物與金屬或合金的貼合體的複合材料所組成。如圖2所示，第一隔離層103同時將所有的導體101包圍起來，而不像絕緣層102，分別緊密貼覆著每一條導體101。第一隔離層103可由縱放或卷包的方式包覆於絕緣層102之外。為了有效防止外界電磁場幹擾及電磁波輻射，在第一隔離層103之外另外包覆屏蔽層104。屏蔽層104是由多條屏蔽線107所構成。在本實施例中，屏蔽線107可由單芯線，或多芯的金屬線或合金線絞合而成。一般傳統風力發電機所使用的屏蔽電纜中屏蔽層的屏蔽線107都是以單一方向的方式纏繞且外層有第二隔離層105束縛該屏蔽線107的立體活動空間，所以，隨著電纜往復旋轉次數增加，屏蔽線107則會因持續的張力變化以及維持縱向總長相同，使屏蔽線107彎折變形而疲乏斷裂。因此，本實用新型的重點在於如何避免屏蔽線因往復旋轉次數增加而使屏蔽線107彎折疲乏斷裂。為了達到此一目的，本實用新型的屏蔽線107以順時針及逆時針方向交替纏繞包覆第一隔離層103，請參見圖3。通過這種排列方式，當耐扭轉屏蔽電纜100以順時針旋轉時，屏蔽線107以順時針方向纏繞的部分將變緊，而屏蔽線107以逆時針方向纏繞的部分將變松。反之，當耐扭轉屏蔽電纜100以逆時針旋轉時，屏蔽線107以順時針方向纏繞的部分將變松，而屏蔽線107以逆時針方向纏繞的部分將變緊。如此，不論耐扭轉屏蔽電纜100以順時針或逆時針方向旋轉，屏蔽線107的各段變形量將可有效控制在一定的範圍內，進而避免屏蔽線107過度疲乏而斷裂。此外，為了更進一步增加屏蔽線107可容許的耐扭轉程度，屏蔽線107在順時針方向及逆時針方向纏繞的轉折處亦可加入一緩衝區段108，如圖3所示，本實施例的緩衝區段108為半個波浪形的結構。當屏蔽線107在受到拉扯時，緩衝區段108便可有效提供屏蔽線107 一額外可延伸的長度。若欲預留更多額外的可延伸長度，則只要將緩衝區段108的屏蔽線107作更多波浪形狀的排列，如圖4所示。更明確的說，若以S形作為一個完整的波浪，則緩衝區段108的屏蔽線107所形成的波浪形狀，將為0. 5個波浪的倍數。就圖4為例，其緩衝區段108的屏蔽線107所形成的波浪形狀是由3個半波(即0. 5個波浪)所構成。[0038]接下來，請參見圖5，其為屏蔽線107依耐扭轉屏蔽電纜100走向排列的曲線示意圖。先將屏蔽線107依耐扭轉屏蔽電纜100走向設為橫坐標，再將屏蔽線107曲線微分值為零的任意點設為原點％，且曲線位於該原點的第一象限或第四象限方向相鄰的第n個微分值為零的點設為終點an，其中n為非零的偶數。換句話說，屏蔽線107以一特定規則重複排列，且重複該特定規則的次數應大於2，最好是大於10，最理想是大於100。為了有效達到隔離的效果，耐扭轉屏蔽電纜100在屏蔽層104之外，還另外以第二隔離層105包覆。而為了加強並保護整體結構，耐扭轉屏蔽電纜100在最外層以外被層106包覆。本實用新型之外被層106可以高分子聚合物、有機添加劑或無機添加劑的耐候及耐扭轉材料所組成，以避免耐扭轉屏蔽電纜100在惡劣的環境或高度扭轉下遭到損毀。雖然本實用新型已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
權利要求1.ー種耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，包括 至少一條導體； 一絕緣層，包覆該導體； 一第一隔離層，包圍於該絕緣層之外 '及 一屏蔽層，包含多根屏蔽線，該屏蔽線以順時針及逆時針方向交替纏繞包覆該第一隔離層，以避免屏蔽線在該耐扭轉屏蔽電纜扭轉時拉斷。
2.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該屏蔽線在順時針方向及逆時針方向纏繞的轉折處形成X個波浪形狀的排列，而X為O. 5的倍數。
3.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該屏蔽線以ー規則重複排列，且在該屏蔽線依該耐扭轉屏蔽電纜走向設為橫坐標時，將該屏蔽線曲線微分值為零的任意點設為原點，而該曲線位於該原點的第一象限或第四象限方向相鄰的第η個微分值為零的點設為終點，令η為非零的偶數。
4.根據權利要求3所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在幹，該屏蔽線重複該規則的次數大於2。
5.根據權利要求3所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在幹，該屏蔽線重複該規則的次數大於10。
6.根據權利要求3所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在幹，該屏蔽線重複該規則的次數大於100。
7.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該導體為多股絞合而成。
8.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該導體由金屬或合金所組成。
9.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該絕緣層包含高分子聚合物、有機添加劑、或無機添加劑的耐壓材料。
10.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該絕緣層以押出方式形成。
11.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該第一隔離層由帯狀均質或複合材料所組成。
12.根據權利要求11所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在幹，該均質材料為聚合物、金屬或合金。
13.根據權利要求11所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該複合材料為聚合物與金屬或合金的貼合體。
14.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該第一隔離層以縱放或卷包方式包覆該絕緣層。
15.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該屏蔽線為單芯線，或多芯的金屬線或合金線絞合而成。
16.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在幹，進ー步包括包覆該屏蔽層的一第二隔離層及包覆該第二隔離層的一外被層。
17.根據權利要求16所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該外被層以高分子聚合物、有機添加劑或無機添加劑的耐候及耐扭轉材料所組成。
18.根據權利要求I所述的耐扭轉屏蔽電纜，其特徵在於，該屏蔽線為單線或絞線。
專利摘要本實用新型公開一種耐扭轉屏蔽電纜，其包括至少一條導體；一絕緣層，包覆該導體；一第一隔離層，包圍於該絕緣層之外；及一屏蔽層，包含多根屏蔽線，為單線或絞線，該屏蔽線以順時針及逆時針方向交替纏繞包覆該第一隔離層，以避免該屏蔽線在該耐扭轉屏蔽電纜扭轉時斷裂。
文檔編號H01B7/17GK202443779SQ20112050969
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者劉水稻, 範國威 申請人:華新麗華股份有限公司