专利名称：复合芯及导线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及导线芯材结构技术，尤其涉及一种用于输电线路的复合 芯及导线。
背景技术：
现有技术中， 一般采用实心碳纤维内芯所制成的复合芯作为导线内部的 芯材。这种具有实心碳纤维内芯的复合芯，需要的碳纤维用量较大，不但生
产成本花费大，重量也有所增加，致使采用该复合芯的导线也相对偏重；虽 然这种具有实心碳纤维内芯的复合芯有一定的拉伸强度，但柔韧性相对较差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种复合芯及导线，具有较低的生产成本、较 大拉伸强度和弹性模量，以及较好的柔韧性。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种复合芯，包括第一纤维制成 的中空柱状内芯；所述内芯外侧包覆第二纤维制成的绝缘层。
所述内芯由第 一纤维纵向固化在树脂中拉挤成型。
所述第一纤维为碳纤维或超高模量聚乙烯纤维；所述第二纤维为玻璃纤 维、玄武岩纤维或凯夫拉纤维。
所述复合芯的拉伸强度范围为1500兆帕至2500兆帕。
所述绝缘层由第二纤维纵向固化在树脂中拉挤成型或环向缠绕在内芯外 侧且固化在树脂中成型。
较佳的是所述绝缘层的厚度为lmm-2mm。所述内芯的壁厚为5mrn-12ffirn。 所述内芯的空心内径为lmm-4mm。
为实现上述目的，本实用新型同时提供了一种包括本实用新型复合芯的导线，所述导线还包括包覆在所述绝缘层外侧的导电介质层。
所述导电介质层的厚度较佳的是3. 2mm-16mm。
由上述技术方案可知，本实用新型采用类似碳纤维功能的第 一纤维作为 中空柱状内芯，并且所述内芯外侧包覆类似玻璃纤维功能的第二纤维的绝缘 层以形成复合芯的技术手段，克服了现有复合芯制造成本较高、柔韧性相对 较差的技术问题，中空的柱状内芯不仅可以降低复合芯整体的生产成本，减 少该复合芯所制成导线的重量，使导线的弧垂相对降低，同时还能提高复合 芯整体的柔韧性和拉伸强度等性能。
图1为本实用新型复合芯第一实施例的结构示意图2为本实用新型复合芯第一实施例中拉挤成型内芯的结构示意图3为本实用新型复合芯第一实施例中拉挤成型绝》彖层的结构示意图4为本实用新型复合芯第二实施例的结构示意图5为本实用新型复合芯第二实施例中缠绕成型绝缘层的结构示意图6为本实用新型导线实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 复合芯第一实施例
图1为本实用新型复合芯第一实施例的结构示意图。如图1所示，该复 合芯包括内芯IO和绝缘层11。其中，内芯IO为碳纤维制成的中空柱状体， 内芯10外侧包覆有绝缘层11，绝缘层11是由玻璃纤维固化在树脂中拉挤成型的。
本实施例的复合芯具体是采用拉挤工艺成型的，中空柱状体的内芯由碳纤维在树脂中纵向定向而拉挤成型，绝缘层利用相同的拉挤工艺由玻璃纤维 在树脂中沿内芯轴向而纵向定向拉挤成型并包覆在内芯外侧。首先，参见图 2所示的本实用新型复合芯第 一 实施例中拉挤成型内芯的结构示意图，将浸
胶后的碳纤维21经过一定温度分布的第一模具22,由于第一模具22内有一 实心柱体23的结构，因此在树脂中固化成型的内芯10为中空的柱状体。此 后，参见图3所示的本实用新型复合芯第一实施例中拉挤成型绝缘层的结构示 意图，将浸胶后的玻璃纤维31经过一定温度分布的第二模具32，在树脂中固 化成型包覆在内芯10的外侧以形成绝缘层11，从而形成最终产品的复合芯。
本实用新型复合芯横截面形状并不限于圓形，还可以为其他形状。本实 用新型的复合芯所使用的纤维种类并不限于上述碳纤维和玻璃纤维。本实用 新型复合芯的内芯所采用的纤维可以称为第一纤维，第一纤维可以如上所述 采用碳纤维，也可以采用与碳纤维同等级强度的超高模量聚乙烯纤维等其他 纤维。形成绝缘层的纤维可以称为第二纤维，第二纤维可以如上所述采用玻 璃纤维，也可以采用与玻璃纤维起到近似绝缘作用的其他纤维，例如玄武 岩纤维或凯夫拉(Kevlar)纤维等。
在实际应用中，本实用新型复合芯的拉伸强度范围较佳的是1500兆帕 (MPa)至2500兆帕(MPa),可以通过选择第一纤维种类以及确定第一纤维 与树脂的体积比例来实现。在成型的复合芯结构中，绝缘层的较佳厚度为1 毫米(mm)至2mm,中空柱状内芯的较佳壁厚为5隨至Umm，中空柱状内芯 的较 f圭空心内4至为lmm-4mm。
本实施例复合芯的中空柱状体的碳纤维内芯，使复合芯整体具有拉伸强 度高、弹性模量高和热膨胀系数小的优点，提高了复合芯整体的柔韧性，利 用该复合芯所制成的导线可相对降低弧垂。同时，玻璃纤维的绝缘性能良好， 还可以有效降低该复合芯导线在输电过程中的损失，从而能提高输电效率。
复合芯第二实施例
图4为本实用新型复合芯第二实施例的结构示意图。如图4所示，和复合芯第一实施例的区别是绝缘层11为玻璃纤维31环向缠绕内芯10而成型的。 本实施例的复合芯具体是采用拉缠工艺成型的。内芯10的制造和复合芯 第一实施例的工艺完全相同，可参见图2和复合芯第一实施例中对图2的相 关文字说明。此后，可参见图5所示的本实用新型复合芯第二实施例中缠绕 成型绝缘层的结构示意图，经由浸胶后的玻璃纤维31湿法环向缠绕形成玻璃 纤维层51，再进入加热的第三模具52固化在树脂中成型为绝缘层11，从而 形成最终产品的复合芯。
本实施例复合芯除具有上述复合芯第一实施例的全部优点之外，由于玻 璃纤维环向缠绕包覆在内芯的外侧，而不是沿内芯轴向方向纵向排列的，因
此提高了复合芯横向的强度和韧性，使复合芯具有更佳的抗拉伸和抗沖击能 力，柔韧性好、不易横向折断。 导线实施例
图6为本实用新型导线实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例的 导线包括复合芯和导电介质层60。该复合芯可以包括第一纤维，例如碳纤维 制成的中空柱状内芯IO,以及包覆在内芯IO外侧的第二纤维，例如沿内芯 IO轴向拉挤成型或是环向缠绕内芯IO并固化在树脂中成型的绝缘层11。在 绝缘层11的外侧包覆导电介质层60，导电介质层60的材质可以为导电金属 材料，例如铝、铜、银、金或铂，可以为上述材料之一，或者为它们任意组 合所构成的合金。在成型的导线结构中，导电介质层60的厚度较佳为 3. 2mm—16mm。
本实用新型导线中的复合芯可以采用本实用新型复合芯任一实施例的技 术方案。由于第一实施例复合芯的中空柱状体的内芯，使该复合芯整体具有 拉伸强度高、柔韧性好、弹性模量高和热膨胀系数小的优点，在该复合芯外 层附着导电介质层形成导线后依然能够保持这种特性，导线不易折断；采用 第二实施例复合芯的导线，除具有上述的所有优点外，由于内芯外侧环向 缠绕、而不是沿内芯轴向方向纵向排列的第二纤维提供了复合芯整体非常好的柔韧性，可以有效避免现有导线芯材横向弯曲韧性差的问题。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对 其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域 的普通技术人员应当理解其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或 者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实 用新型技术方案的精神和范围。
权利要求1、一种复合芯，其特征在于，包括第一纤维制成的中空柱状内芯；所述内芯外侧包覆第二纤维制成的绝缘层。
2、 根据权利要求1所述的复合芯，其特征在于所述内芯由第一纤维纵 向固化在树脂中拉挤成型。
3、 根据权利要求2所述的复合芯，其特征在于所述第一纤维为碳纤维 或超高模量聚乙烯纤维；所述第二纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维或凯夫拉纤维。
4、 根据权利要求3所述的复合芯，其特征在于所述复合芯的拉伸强度 范围为1500兆帕至2500兆帕。
5、 根据权利要求4所述的复合芯，其特征在于所述绝缘层由第二纤维 纵向固化在树脂中拉挤成型。
6、 根据权利要求4所述的复合芯，其特征在于所述绝缘层由第二纤维 环向缠绕在内芯外侧且固化在树脂中成型。
7、 根据权利要求1所述的复合芯，其特征在于所述绝缘层的厚度为 lmm-2mm。
8、 根据权利要求1所述的复合芯，其特征在于所述内芯的壁厚为 5mm-12线
9、 根据权利要求l所述的复合芯，其特征在于所述内芯的空心内径为 lmm-4mm。
10、 一种包括权利要求1 9任一所述的复合芯的导线，其特征在于还 包括包覆在所述绝缘层外侧的导电介质层。
11、 根据权利要求10所述的导线，其特征在于所述导电介质层的厚度 为3. 2mm-16咖。
专利摘要本实用新型涉及一种复合芯及导线。该复合芯包括第一纤维制成的中空柱状内芯；所述内芯外侧包覆第二纤维制成的绝缘层。该导线包括本实用新型的复合芯，还包括包覆在绝缘层外侧的导电介质层。本实施例复合芯的中空柱状体的内芯，使复合芯整体具有拉伸强度高、弹性模量高和热膨胀系数小的优点，提高了复合芯整体的柔韧性，利用该复合芯所制成的导线可相对降低弧垂。同时，采用绝缘性能良好的第二纤维，还可以有效降低该复合芯导线在输电过程中的损失，从而能提高输电效率。
文档编号H01B5/14GK201348903SQ20082012415
公开日2009年11月18日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者何州文, 卓 张, 丽 徐, 震 李, 李寅雪, 王秋玲 申请人:中国电力科学研究院