换位导线标准中其结构示意及其标注和线芯外形尺寸计算的方法与流程

本发明涉及电线电缆标准中其结构示意及其标注和线芯外形尺寸计算的方法，特别是涉及换位导线标准中其结构示意及其标注和线芯外形尺寸计算的方法。

背景技术：

换位导线属于电线电缆领域中的一种电磁线，在国内自上世纪八十年代问世以来，以其优良的综合性能而越来越广泛地用在电器产品上。

换位导线产品的实际外形与组织结构如图1和图2所示，换位导线的线芯外形尺寸是换位导线很重要的一个基础指标，它关系到换位导线及下游产品的设计、生产；作为规范产品的标准，应该客观真实全面地反应该产品，利用各种参数指导该产品定的生产，限制不合格产品的产生，尤其是国家标准更应该具有强制性和权威性。

然而按照《国家标准gb/t33597-2017换位导线》(以下简称《gb/t33597》)关于在换位导线的结构示意图(如图3所示)及其换位线芯外形尺寸上的规定(如图4所示)，现实中却没有真实的产品完全符合其规定，虚拟出的换位导线线芯理论模型必须且只能是如图5所示的结构及形状。因为：

①如图3所示，“b扁线宽边外形尺寸”标注在换位导线顶端扁线上，所以上顶下底层扁线换位部分必须有一个直段；现实产品中，只有一个纯斜边的换位部分在横截面上的投影必然大于“b”，与《gb/t33597》图2示意图不符。

②同样如图3所示，因为顶端扁线的底面与下面相邻扁线顶面之间紧密贴靠在一起，从图4《gb/t33597》公式(3)也可以证明，h1max等于amax的整数倍，说明扁线组在高度这个方向上层间是没有间隙的；所以，顶端下面的两组扁线，在换位部分必须和顶端扁线一样是水平的，且高度一致；否则，扁线在换位过程中必然出现干涉现象，绝缘扁线的绝缘被破坏的风险极大，甚至导致难以成功换位。而所有实际的换位导线线芯产品，顶部扁线的底面在换位部分与其他两组相邻扁线的顶面都有一个间隙，此间隙小于《gb/t33597》中的“amax”，“h1max”也不是“amax”的整数倍(n通常是单数)。

③从图5的主视图可以看出：当扁线组在换位部分必须是水平时，为了能够保证后续必须能够成功换位，两组扁线必须分别快速上升或下降“半”个“a扁线窄边外形尺寸”的位置，使换位线芯中的每一根扁线沿长度方向成为一根阶梯形折线。

因此，严格地讲，《gb/t33597》规范的换位导线产品，只是一种理论上的虚拟模型的特例，与真实的换位导线实际明显不符，有悖于生产实际；与实际的换位导线产品相比，产品也具有明显的缺陷。实际的换位导线产品的线芯高度都大于《gb/t33597》标准规定的高度的最大外形尺寸，而严格按照《gb/t33597》要求，所有的真实的换位导线实际线芯产品都属于不合格产品。

另外，《gb/t33597》中的相关不足传承于原《中华人民共和国机械行业标准jb/t6758.1-2007换位导线第1部分：一般规定》、《中华人民共和国机械行业标准纸绝缘漆包换位导线jb6758-93》，可见其先天不足，渊源遗患深远。

综上所述，《gb/t33597》严重脱离生产实际，不具有一般意义，对换位导线的设计、生产、使用缺乏指导意义，降低了国家标准的权威性。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是：以由9根扁线构成的换位导线的线芯为例，给出具有一般意义(包含特例)的换位导线线芯示意图和线芯外形尺寸的计算方法，如图6所示，修正《gb/t33597》中这种用虚拟理论模型特例代替一般产品的错误规定，。

1.本发明所采用的技术方案是：换位导线标准中换位线芯结构示意及其标注和计算外形尺寸的方法，在换位导线制造标准中，计算换位线芯最大高度h1max时，其特征在于：引入换位间隙λ和换位线芯刚度系数k0的概念，并给出换位间隙λ和换位线芯最大高度h1max计算以及k0的取值方法，及其示意图的绘制和标注方法，如图6所示；所述换位间隙λ的计算方法为：换位间隙λ等于换位长度l与换位扁线窄边外形尺寸a的乘机除以两倍的换位节距s，计算公式是：λ＝l*a/(2*s)；所述换位线芯最大高度h1max，的计算方法是：换位线芯最大高度h1max等于换位线芯中换位扁线的根数n加一的和与扁线窄边最大外形尺寸amax的乘机的一半，再加上换位线芯的刚度系数k0与换位间隙λ的乘机，计算公式为：所述换位线芯的刚度系数k0取值方法是：k0取0～1，接近于1；所述换位线芯的示意图绘制和标注方法是：在换位中心顶部扁线底部与其下面相邻的两根扁线顶部之间，插有一个间隙，标注为λ，扁线导体宽边标称尺寸b和扁线宽边外形尺寸b标注在下部并列的两列扁线的任意一列上。

本发明的有益效果是：修正沿袭将近30年的相关国家和部颁标准中存在的缺陷，使国家标准在生产实际及使用过程具有更广泛的指导意义，对提高国家标准的权威性具有建设性。

附图说明

图1是由19根漆包扁线构成的真实的换位导线线芯产品的主视图；

图2是由19根漆包扁线构成的真实的换位导线线芯产品的俯视图；

图3是《gb/t33597-2017》中“图2换位导线示意图”的截图；

图4是《gb/t33597》中换位线芯最大外形尺寸h1max的计算公式；

图5是按照《gb/t33597》虚拟出的换位导线线芯理论模型；

图6是本发明以由9根扁线构成的换位导线的线芯为例给出的线芯示意图和线芯最大外形尺寸的计算方法；

图7是本发明实施例中换位间隙示意图；

图8是本发明实施例中扁线长度垂直方向的倾斜角示意图。

具体实施方式

图6本发明以由9根扁线构成的换位导线的线芯为例给出的线芯示意图和线芯最大外形尺寸的计算方法。图7是本发明实施例中换位间隙示意图；图8是本发明实施例中扁线长度垂直方向的倾斜角示意图。

换位导线的实际生产过程是一个非常复杂的过程，既有理性的过程，如：工艺参数的控制实现，也有非理性的加工，如：设备施加外力对换位线芯进行整形，也有偶然因素的作用，如：线芯的组成、结构、性质、设计参数等因素综合在一起对外力的反作用等，因此，在实际生产过程中准确计算换位间隙λ是很困难的，历届标准的起草者选择了漠视换位间隙λ的存在，然而这是非常错误的，因为真实产品中换位间隙λ是绝对存在的，且λ＞0。所以创建一个数学模型然后进行调整，成为计算换位间隙λ的关键。图7、图8就是本发明创建的数学模型的示意图。

如图7所示，换位线芯中的4^#、5^#、6^#3根扁线在换位过程中，没有外力的作用下，其空间相对位置如图7所示，此位置是实现换位操作的必要条件，换位间隙λ与换位线芯扁线长度垂直倾斜角θ及换位长度l有以下关系：

tgθ＝2λ/l-----------(1)

以图7坐标系oxyz的原点向x方向延伸至换位节距s处，如图8所示，同样换位线芯中的4^#、6^#2根扁线在换位过程中，没有外力的作用下，其空间相对位置如图8所示，换位线芯扁线长度垂直倾斜角θ与换位节距s及扁线窄边外形尺寸a有以下关系：

tgθ＝a/s----------(2)

由(1)式和(2)式，得：

λ＝l*a/(2*s)-----------(3)

即：换位间隙λ等于换位长度l与换位扁线窄边外形尺寸a的乘机除以两倍的换位节距。

如图6所示，在换位导线制造标准中，计算换位线芯最大高度h1max时，引入换位线芯刚度系数k0的概念，换位线芯最大高度h1max计算公式为：

其中：k0取值0～1，接近于1。

即：换位线芯最大高度h1max，等于换位线芯中换位扁线的根数加一的和与扁线窄边最大外形尺寸amax的乘机的一半，再加上换位线芯的刚度系数k0与换位间隙λ的乘机。

换位线芯的刚度系数k0，是一个综合系数，相关因素很多。

①k0与换位设备及其工艺有关

不同的换位设备换位长度l调整范围不同，l越短，k0越大。

②k0与线芯材料性质有关

铜类线芯大于铝类线芯.

③k0与线芯材料状态有关

同种材料硬态线芯大于软态线芯。

④k0与线芯扁线形状、尺寸有关

线芯扁线面积相同，宽窄比愈小，k0越大。宽窄比相同单丝面积越大，k0越大。

⑤k0≥0，接近于1

k0λ主要矛盾是λ，是决定因素，k0通常接近于1属于微调状态。只有一种状态k0＝0，即目前《gb》规范的状态，因此说目前《gb》规范的状态只是换位导线的一种特例，不具代表性、广泛性、权威性。

在换位线芯的示意图绘制和标注方法方面，如图6所示，在换位中心顶部扁线底部与其下面相邻的两根扁线顶部之间，插有一个间隙，标注为λ；扁线导体宽边标称尺寸b和扁线宽边外形尺寸b标注在下部并列的两列扁线的任意一列上，只有此两列的横截面尺寸才是扁线真实的尺寸，这样标注更科学，毫无任何歧义。

值得指出的是本发明的保护范围并不限于上述具体的实施方式，例如：本发明虽然只对由9根扁线组成的换位线芯的上换位进行了说明，但是对于n(n为自然数)根扁线组成的换位线芯的上、下换位同样适用。根据本发明的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以其权利要求的范围为准。