本發(fā)明涉及電纜,尤其涉及一種變剛度抗疲勞的柔性電纜。
背景技術:
1、柔性電纜是一種具有高度柔韌性和彎曲性能的電氣導線組件,是一種用于在動態(tài)環(huán)境中使用的電力和信號傳輸電纜,是現(xiàn)代工業(yè)和科技領域不可或缺的柔性紐帶,廣泛應用于需要頻繁移動或在復雜環(huán)境中使用的設備,無論是工業(yè)機器人、伺服電機,還是自動化設備,柔性電纜都能提供可靠的電力和信號傳輸解決方案。
2、但是,柔性電纜在使用過程中,仍會出現(xiàn)過度彎曲的情況,當彎曲半徑低于安全閾值(如低壓電纜需≥6倍直徑),導體與絕緣層因拉伸/壓縮應力產生疲勞裂紋。實際案例表明,絕緣層破裂(占比37%)、導體斷裂(占比28%)是主要失效形式,尤其在海上風電j型管出口處,單次過度彎曲即可造成護套撕裂與芯線短路。
3、并且,柔性電纜彎曲時,會出現(xiàn)同位置反復彎曲引發(fā)疲勞失效的情況,這是因為首次彎曲時,電纜外側導體受拉伸應力發(fā)生塑性變形(如銅導體的晶格滑移),內側導體受壓縮應力產生微屈曲,導致電纜回直后該區(qū)域材料屈服強度下降,形成力學薄弱區(qū),導致后續(xù)應力持續(xù)集中于該區(qū)域,更易再次彎曲,最終導致局部永久變形、電阻增大或短路。
4、現(xiàn)有技術中,可以根據(jù)電纜的工作狀態(tài),利用電纜中導體本身的溫度,改變相變材料的體積,從而改變電纜剛性;但是,現(xiàn)有技術只能改變電纜整體的剛性,無法改變電纜局部的剛性,無法解決電纜彎曲過度和同位置反復彎曲的問題。
5、因此,為了解決上述問題,本發(fā)明提出一種變剛度抗疲勞的柔性電纜,旨在提高防止柔性電纜彎曲過度和動態(tài)轉移彎曲應力點的能力。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種變剛度抗疲勞的柔性電纜,旨在解決柔性電纜彎曲過度和同位置反復彎曲的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術方案:一種變剛度抗疲勞的柔性電纜,包括從內至外設置的:
3、導熱通道,沿電纜軸向貫通設置,所述導熱通道內設有導熱液體;
4、導體,圍繞所述導熱通道螺旋設有多組;
5、填充層,包覆所述導熱通道及導體,所述填充層內嵌設導熱管,所述導熱管設有閥口;
6、屏蔽層,內側設有儲存腔,所述導熱管連通儲存腔;
7、調節(jié)層,包含沿電纜軸向螺旋排布的多個剛性調節(jié)單元,各剛性調節(jié)單元均為填充相變材料的柔性囊;
8、其中,電纜彎曲時導體位移擠壓導熱通道,驅動高溫液體經導熱管流入儲存腔,液體熱量經屏蔽層觸發(fā)相變材料膨脹,使剛性調節(jié)單元伸長以增強局部剛性。
9、優(yōu)選地,所述剛性調節(jié)單元沿電纜周向均勻排布多個,所述調節(jié)層為電纜唯一剛性調節(jié)結構,無需外部限彎器或供電裝置。
10、優(yōu)選地,所述剛性調節(jié)單元的螺旋方向與導體的螺旋方向相反。
11、優(yōu)選地,所述調節(jié)層沿電纜軸向分有多段,每段所述調節(jié)層沿電纜軸向包括多個剛性調節(jié)單元,每兩段所述調節(jié)層之間有隔板隔開。
12、優(yōu)選地,所述剛性調節(jié)單元的柔性囊內嵌設有溫度記憶合金絲,其相變溫度高于剛性調節(jié)單元內的相變材料,能夠限制柔性囊過度膨脹。
13、優(yōu)選地,所述閥口能夠根據(jù)壓差雙向導通,使導熱通道與儲存腔內液體在壓力變化時通過閥口。
14、優(yōu)選地,所述閥口是錐形微孔結構,每個所述閥口包括兩個方向相反的錐形微孔結構。
15、優(yōu)選地,所述填充層內的導熱管沿導熱通道周向設有多個,所述導熱管沿電纜軸向設有多個。
16、優(yōu)選地,所述導體與填充層之間設有絕緣層,所述調節(jié)層外側覆蓋有防護層。
17、與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果如下:
18、本發(fā)明通過導熱通道與剛性調節(jié)單元的設置,電纜彎曲時導體擠壓導熱通道,驅動高溫液體流入儲存腔,剛性調節(jié)單元內的相變材料膨脹,使彎曲部位剛性提升,達到了彎曲部位自加固的目的,實現(xiàn)抑制過度彎曲的效果;并且,相變材料吸熱后溫度滯留,使彎曲部位短時硬度高于周邊區(qū)域,電纜二次彎曲時應力自動轉移至相鄰柔性段,達到了動態(tài)轉移彎曲應力點的目的,避免了同位置反復彎曲疲勞,解決了電纜在同一位置彎曲而導致電纜損壞的問題。
1.一種變剛度抗疲勞的柔性電纜,其特征在于,包括從內至外設置的:
2.根據(jù)權利要求1所述的柔性電纜,其特征在于,所述剛性調節(jié)單元沿電纜周向均勻排布多個,所述調節(jié)層為電纜唯一剛性調節(jié)結構。
3.根據(jù)權利要求2所述的柔性電纜,其特征在于,所述剛性調節(jié)單元的螺旋方向與導體的螺旋方向相反。
4.根據(jù)權利要求3所述的柔性電纜,其特征在于,所述調節(jié)層沿電纜軸向分有多段,每段所述調節(jié)層沿電纜軸向包括多個剛性調節(jié)單元,每兩段所述調節(jié)層之間由隔板隔開。
5.根據(jù)權利要求1所述的柔性電纜,其特征在于,所述剛性調節(jié)單元的柔性囊內嵌設有溫度記憶合金絲,限制柔性囊過度膨脹。
6.根據(jù)權利要求1所述的柔性電纜,其特征在于,所述閥口能夠根據(jù)壓差雙向導通,使導熱通道與儲存腔內液體在壓力變化時通過閥口。
7.根據(jù)權利要求6所述的柔性電纜,其特征在于,所述閥口是錐形微孔結構,每個所述閥口包括兩個方向相反的錐形微孔結構。
8.根據(jù)權利要求1所述的柔性電纜,其特征在于,所述填充層內的導熱管沿導熱通道周向設有多個,所述導熱管沿電纜軸向設有多個。
9.根據(jù)權利要求1所述的柔性電纜,其特征在于,所述導體與填充層之間設有絕緣層,所述調節(jié)層外側覆蓋有防護層。