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纤维增强树脂基复合芯软型铝绞线外层铝型线结构设计的简易方法
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摘要：本文简要介绍了纤维增强树脂基复合芯软型铝绞线外层铝型线结构设计的方法，并介绍了拉丝模具、绞制模具大小的计算方法。
关键词：纤维增强树脂基复合芯软型铝绞线、铝型线、结构设计
碳纤维复合芯软铝绞线是一种新型的节能导线，它是以碳纤维复合芯为承载线芯，外层由软铝型线绞合而成，比同外径钢芯铝绞线面积增加了28%左右，具有载流量大、低弧垂、低线损的特点，是具有良好发展前景的导线。
导线中的外层铝型线采用退火处理，其中型线的结构设计最为关键，是影响导线直流电阻和结构用量的主要因素，下面我就着重对型线的结构设计进行探讨。
碳纤维复合芯软铝绞线没有固定条条框框的约束，就赋予了我们更大的设计空间，但它又有着一定的规律，我从两个不同的方面进行分析和探讨。为了叙述方便，以JLRX/T-240/28为例。
1、内外层型线面积不同时（已知导线的面积为240mm2 ，导线直径为18.8mm）
需对型单线的面积和根数进行确认，并且要合理分配内外层的型线根数。内外层的型线根数不易过多，设计原则以便于绞制为准，（如图1所示）如果型线根数过多，则会使型线的母线长(A)大于弧长(B)，绞制过程中易发生型线翻身的现象。如果型线根数过少，则会使型线的弧长过大，易与穿线嘴发生摩擦，损伤型线。对于此规格的导线，6+10结构及8+10结构较为合适。

（图片）

以6+10结构为例（内层6根，外层10根）：
复合芯的直径为6.0mm，则内层铝层直径为（18.8+6.0）/2=12.4mm。利用AUTOCAD进行图形绘制，由于内层型线是6根，则型线圆心角为60°，如图2所示：

（图片）

图2

外层型线是10根，直径为18.8，则型线的圆心角为36°。如图3所示：

（图片）

图3

根据经验，倒圆角可在0.4-1.0之间取值。因为型线在拉制的过种中面积会损失5%左右，绞制过程中型线面积也会损失5%左右，所以要保证型线的设计面积是标称面积的1.1倍以上，方能保证导线的面积和电阻满足要求。
2、且内外层型线相当圆直径相同（已知导线的面积为240mm2 ，导线直径为18.8mm）
内外层型线结构以6+10为例，则每根型线面积为15mm2 ，考虑到有10%的面积损失，则拉制前的铝型线总截面为240÷0.9=266.7
则内层铝层直径为

（图片）

外层铝层直径

（图片）

如图4所示：

（图片）

经过AUTOCAD计算后，内外层型线面积为16.36mm2 ，在设计拉丝模具时可参照此面积进行设计。
型线绞制后，导线的填充系数将达到0.95以上，则导线内层直径d1计算如下：
240mm2 ÷16×6÷0.95=94.74mm2
内层型线的面积为：

（图片）

导线外层直径d2计算如下：
内层型线的面积为：
240mm2 ÷16×10÷0.95=157.9mm2
则内层型线直径为：

（图片）

绞制过程中需用聚晶模对绞层进行紧压，内层模具孔径为12.5mm，外层模具孔径为18.9mm，方可满足导线直径和面积的要求。绞制完成后的成品结构图如下：

（图片）

经过AUTOCAD软件计算后，导线内外层型线面积为15.46mm2 。
在设计型线时，不能按照标称面积进行型线结构设计，要充分考虑型线的特殊性，将拉丝、绞制中的损失充分考虑在内，方能生产出合格的型线产品。
本文分析较为浅陋，难免有瑕疵之处，欢迎大家批评指正。 1/25/2013

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