一种发热元件及一种高温限功率发热电缆

本实用新型涉及电缆材料技术领域，具体涉及一种发热元件及一种高温限功率发热电缆。

目前工业用电缆主要有两种，一种为自限温(或自控温)发热电缆，一种为恒功率发热电缆。

并联恒功率发热电缆，其输出功率恒定，一般采用镍铬合金丝作为发热元件，该材料正温度系数很低，在高温下产品的输出功率基本维持恒定。而目前市场上的并联恒功率加热电缆都采用氟塑料作为绝缘材料，由于塑料的耐温性低以及受热熔融，使该产品的最高维持温度只能达到150℃，发热功率不超过 50W/m，对于需要更高维持温度的场合，则该产品的使用受限。而且产品安装时必须避免发热电缆重叠、交叉等情况，安装灵活度低。

自限温发热电缆，采用半导体PTC材料作为发热元件，在低温环境下，产品电阻较小，输出功率较高；在高温场合下，产品电阻急剧上升，输出功率极低或无功率输出，目前该产品的最高维持温度只能达到120℃左右，无法满足高温场合下的维温需求。

因此这两种电缆均都无法满足高暴露温度场合下高功率输出的应用需求。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于提供一种发热元件，其特征在于，包括PTC合金丝和耐高温纤维绳，且所述PTC合金丝通过缠绕方式设置于所述耐高温纤维绳上。

进一步的，所述PTC合金丝是铁镍合金电阻发热丝，且所述PTC合金丝的电阻率为0.20-0.38μΩ*m。

进一步的，所述铁镍合金电阻发热丝中包括含量为15％-25％的铁和含量为75％-85％的镍。

进一步的，所述耐高温纤维绳为芳纶纤维绳。

与现有技术比较，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型利用发热元件PTC合金丝的正温度系数特性，将产品的输出功率限定在一个范围内，达到限功率的目的，同时系统的温度也会在一个范围内上升或下降，保证系统的温度不会超出产品的承受温度。

本实用新型采用的另一个技术方案在于提供一种高温限功率发热电缆，包括所述的发热元件、导体芯和内护套层，所述内护套层和所述发热元件依次设置在所述导体芯外侧，所述导体芯包括外侧包裹有第一绝缘层的平行母线，所述内护套层和所述第一绝缘层在同一位置设置凹槽，所述发热元件缠绕于所述内护套层的外侧，且在所述凹槽处与所述平行母线接触。

进一步的，所述平行母线包括多股绞合的镀镍铜导体，且在所处凹槽处的所述平行母线上包括电源接触点，所述发热元件通过所述电源接触点与所述镀镍铜导体接触。

进一步的，所述高温限功率发热电缆还包括设置于最外侧的外护套层和设置于所述发热元件外侧的第二绝缘层，且所述内护套层、所述外护套层、所述第二绝缘层和所述第一绝缘层均包括高温氟塑料层或交联聚乙烯材料层。

进一步的，所述高温氟塑料层包括聚四氟乙烯材料层、聚全氟乙丙烯材料层或聚偏氟乙烯材料层中的一种。

进一步的，所述高温限功率发热电缆还包括设置于所述第二绝缘层和所述外护套层之间的金属屏蔽层，所述金属屏蔽层为镀锡铜丝、镀锡铜包铝合金丝或其它金属丝编织网结构。

进一步的，所述内护套层和包裹其中一根所述平行母线的第一绝缘层上设置的所述凹槽的形状相同，大小相等，且所述凹槽横截面的形状为矩形。

与现有技术比较，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型利用发热元件PTC合金丝的正温度系数特性，将产品的输出功率限定在一个范围内，达到限功率的目的，同时系统的温度也会在一个范围内上升或下降，保证系统的温度不会超出产品的承受温度，且产品安装时可以重叠、交叉安装方便且灵活度更高。

图1为本实用新型中一种高温限功率发热电缆的结构示意图；

图2为图1中I处的放大图；

图3为图1的左侧视图。

图中数字表示：

1-平行母线、2-第一绝缘层、3-内护套层、4-发热元件、5-第二绝缘层、 6-金属屏蔽层、7-外护套层、8-PTC合金丝、9-耐高温纤维绳。

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

以下结合附图2，本实用新型提供了一种发热元件，包括PTC合金丝8和耐高温纤维绳9，且所述PTC合金丝8通过缠绕方式设置于所述耐高温纤维绳9上。其中所述PTC合金丝8是铁镍合金电阻发热丝，本发明中PTC合金丝8是一种以Fe(含量15％-25％)、i(含量75％-85％)元素为主要成分的合金制作的电阻发热丝，且所述PTC合金丝8的电阻率为0.20-0.38μΩ*m，具有较大的正温度系数，当温度升高时，PTC合金丝8的阻值变大，发热电缆的输出功率下降，直至系统的温度下降。当温度下降时，PTC合金丝8的阻值也下降，发热电缆的输出功率上升，直至恢复到正常输出功率，通过PTC合金丝8能够将产品的输出功率限定在一个范围内，达到限功率的目的，同时系统的温度也会在一个范围内上升或下降，确保系统的温度不会超出产品的承受温度。耐高温纤维绳9为芳纶纤维绳，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能, 在产品使用温度下，不分解，不融化，仍保持良好的性能。

PTC合金丝8常温下电阻率较低，通过螺旋缠绕方式缠绕在耐高温纤维绳9 上，可以获得更大的米电阻，满足产品使用需要；同时当发热元件4在所述凹槽处缠绕于其中一根所述平行母线1的外侧的过程中，PTC合金丝8与平行母线 1接触的更加充分；且耐高温纤维绳9具有超高强度，可以保护发热元件4在缠绕过程中受力时，不会发生合金丝被拉断的现象。

以下结合附图1-3，本实用新型提供了一种高温限功率发热电缆，包括导体芯和依次设置于所述导体芯外侧的内护套层3、上述实施方式中的所述发热元件 4、第二绝缘层5、金属屏蔽层6和外护套层7，所述导体芯包括两根外侧分别包裹有第一绝缘层2的平行母线1，所述内护套层3和包裹其中一根所述平行母线1的第一绝缘层2在同一位置设置凹槽，所述发热元件4缠绕于所述内护套层3的外侧，且在所述凹槽处缠绕于其中一根所述平行母线1的外侧。所述平行母线1包括多股绞合的镀镍铜导体，且在所处凹槽处的所述平行母线1上设置电源接触点，所述发热元件4通过所述电源接触点与所述镀镍铜导体接触。所述凹槽的形状相同，大小相等，且所述凹槽的横截面的形状为矩形，且大小相等指凹槽的横截面的面积相等。

所述第一绝缘层2包覆在导线平行母线1的外围四周，具有电气绝缘作用，能够保证平行母线1的正常传输功能；所述第二绝缘层5包裹于发热元件4的外围，同样具有电气绝缘作用，既能保证平行母线1的正常传输功能，又能确保外界物体和人身的安全；所述外护套层7能够承受外界(即安装、使用场合和使用中的)各种机械力、耐大气环境、耐化学药品或油类，能够防止对生物侵害，且减少火灾的危害；所述内护套层3用于保护第一绝缘层2，使得第一绝缘层2 具有高纯度和低杂质含量，即具有优良的电绝缘性能。

所述内护套层3、所述外护套层7、所述第二绝缘层5和所述第一绝缘层2 均包括高温氟塑料层或交联聚乙烯材料层，其中所述高温氟塑料层包括聚四氟乙烯材料层、聚全氟乙丙烯材料层或聚偏氟乙烯材料层中的一种。

所述金属屏蔽层6为镀锡铜丝、镀锡铜包铝合金丝或其它金属丝编织网结构，用于消除外界干扰,降低信号或传输能量之损失。

本实用新型利用PTC合金丝8的正温度系数特性，将产品的输出功率限定在一个范围内，达到限功率的目的，同时系统的温度也会在一个范围内上升或下降，保证系统的温度不会超出产品的承受温度，且产品安装时可以重叠、交叉安装方便且灵活度更高。

本实用新型提供的一种实施方式在于提供了一种高温限功率发热电缆，包括导体芯和依次设置于所述导体芯外侧的内护套层3、发热元件4、第二绝缘层 5、金属屏蔽层6和外护套层7，所述导体芯包括两根外侧分别包裹有第一绝缘层2的平行母线1，所述内护套层3和包裹其中一根所述平行母线1的第一绝缘层2在同一位置设置凹槽，所述发热元件4缠绕于所述内护套层3的外侧，且在所述凹槽处缠绕于其中一根所述平行母线1的外侧。所述平行母线1包括多股绞合的镀镍铜导体，且在所处凹槽处的所述平行母线1上设置电源接触点，所述发热元件4通过所述电源接触点与所述镀镍铜导体接触。所述凹槽的形状相同，大小相等，且所述凹槽的横截面的形状为矩形，且大小相等指凹槽的横截面的面积相等。

所述第一绝缘层2包覆在导线平行母线1的外围四周，具有电气绝缘作用，能够保证平行母线1的正常传输功能；所述第二绝缘层5包裹于发热元件4的外围，同样具有电气绝缘作用，既能保证平行母线1的正常传输功能，又能确保外界物体和人身的安全；所述外护套层7能够承受外界(即安装、使用场合和使用中的)各种机械力、耐大气环境、耐化学药品或油类，能够防止对生物侵害，且减少火灾的危害；所述内护套层3用于保护第一绝缘层2，使得第一绝缘层2 具有高纯度和低杂质含量，即具有优良的电绝缘性能。

所述发热元件4包括PTC合金丝8和耐高温纤维绳9，且所述PTC合金丝8 通过缠绕方式设置于所述耐高温纤维绳9上。其中所述PTC合金丝8是一种以 Fe(含量20％)、i(含量80％)元素为主要成分的合金制作的铁镍合金电阻发热丝，且所述PTC合金丝8的电阻率为0.30μΩ*m，具有较大的正温度系数，当温度升高时，PTC合金丝8的阻值变大，发热电缆的输出功率下降，直至系统的温度下降。当温度下降时，PTC合金丝8的阻值也下降，发热电缆的输出功率上升，直至恢复到正常输出功率，通过PTC合金丝8能够将产品的输出功率限定在一个范围内，达到限功率的目的，同时系统的温度也会在一个范围内上升或下降，确保系统的温度不会超出产品的承受温度。耐高温纤维绳9为芳纶纤维绳，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,在产品使用温度下，不分解，不融化，仍保持良好的性能。

PTC合金丝8常温下电阻率较低，通过螺旋缠绕方式缠绕在耐高温纤维绳9 上，可以获得更大的米电阻，满足产品使用需要；同时当发热元件4且在所述凹槽处缠绕于其中一根所述平行母线1的外侧的过程中，PTC合金丝8与平行母线1接触的更加充分；且耐高温纤维绳9具有超高强度，可以保护发热元件4 在缠绕过程中受力时，不会发生合金丝被拉断的现象。

所述内护套层3、所述外护套层7、所述第二绝缘层5和所述第一绝缘层2 均为聚四氟乙烯高温氟塑料层，氟塑料电绝缘性能优异，适合高频信号传输，且耐高温，阻燃性好，还具有优良的耐气候老化性能和机械强度，不受各种酸、碱和有机溶剂影响，所述金属屏蔽层6为镀锡铜丝编织网结构，用于消除外界干扰,降低信号或传输能量之损失。

本实施方式利用PTC合金丝8的正温度系数特性，将产品的输出功率限定在一个范围内，达到限功率的目的，同时系统的温度也会在一个范围内上升或下降，保证系统的温度不会超出产品的承受温度，且产品安装时可以重叠、交叉安装方便且灵活度更高。

本实用新型提供的另一种实施方式与上述实施方式的区别之处在于，所述 PTC合金丝8是铁镍合金电阻发热丝，本实施例中PTC合金丝8是一种以Fe(含量15％)、i(含量75％)元素为主要成分的合金制作的电阻发热丝，且所述PTC 合金丝8的电阻率为0.25μΩ*m，所述内护套层3、所述外护套层7、所述第二绝缘层5和所述第一绝缘层2均为交联聚乙烯材料层，交联聚乙烯电绝缘性能优越，机械性能和耐热性好、结构简单、制造方便、比重轻、敷设方便、耐腐蚀。

本实用新型利用PTC合金丝8的正温度系数特性，将产品的输出功率限定在一个范围内，达到限功率的目的，同时系统的温度也会在一个范围内上升或下降，保证系统的温度不会超出产品的承受温度，且产品安装时可以重叠、交叉安装方便且灵活度更高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。