[发明专利]包括钢单丝的加热电缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于加热目的的具有金属导体的加热电缆；并且涉及该电缆的用途。例如，该加热电缆的用途实例为汽车座椅加热和衣物加热。

背景技术

US2,966,948公开了一种电加热元件，其包括伸长的柔性扁平高温加热带。该加热元件还包括管状鞘，管状鞘包括耐高温的细金属线。鞘围绕加热带设置。耐高温的细金属线设置用来增强加热元件，同时提供柔性的加热元件，该金属线不作为导电体（金属线与加热带电绝缘开）并且因此不参与电加热元件中的发热。金属线可以是任何耐腐蚀和耐高温的合金，例如，不锈钢、Inconel合金、Nichrome合金或者Kanthal合金。

用于加热用途的电缆是已知的，包括多根作为导电体（并且参与发热）的金属单丝。用于汽车座椅加热的电缆越来越普遍地应用于现代车辆中。使用铜或者铜合金的漆包电缆。铜的优点是高的比导电率与良好的塑性变形性能相结合。铜的缺点是低的弯曲寿命，即耐受反复弯曲循环的性能低，并且由于铜的高导电率导致电阻范围有限。

除了用于汽车座椅加热用途以外，加热电缆还用于其它用途，例如衣物的加热。

实践中，当使用铜电缆时，电阻范围限于0.40Ω/m（欧姆/米），最大达0.50Ω/m。即使有可能但也很难达到介于0.50Ω/m到2.0Ω/m的范围。所示出的电阻值为20℃时的电阻值。当然，可以限制电缆中单丝的数量或者减小单丝的直径以便增大电阻。例如，具有二十根50微米直径铜单丝的电缆具有大约0.43Ω/m（在20℃时）的电阻。该20×50微米的结构已处于就单丝根数和单丝直径而言的下限了，并且具有不可接受地低强度和低使用寿命，特别是低弯曲寿命。

通过把铜的良好导电率与不锈钢的高强度、高弯曲寿命、高电阻相结合来提供替代品。EP-A-1507904公开了这样一种组合电缆，其中，不锈钢芯具有铜镀层。EP-A-1507905公开了一种替代的组合电缆，其中，不锈钢单丝与铜单丝缠绕到一起，两种单丝都用作导电体并且参与发热。虽然提供了增加弯曲寿命的优点，但是这些组合电缆的缺点是需要至少两种不同材料即不锈钢和铜来获得所需的电阻值，并且因为铜的高导电率而使电阻范围仍然太有限。

现有加热电缆的另一缺点是，在加热电缆过热的情况下电缆自身不包含安全防护功能。需要一种具有自调节特性的加热电缆。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决现有加热电缆问题的方案。本发明的具体目的是提供加热电缆，其包括多根参与发热的金属单丝，电阻范围介于0.1Ω/m到20.0Ω/m（所有电阻值应被理解为20℃时的值），并且具有可接受的直径、强度和使用寿命，同时具有防过热的自有安全防护特征。

更具体的目的是提供加热电缆，电阻范围介于0.3Ω/m到10Ω/m（在20℃时），具有可接受的直径、强度和使用寿命，同时具有防过热的自有安全防护特征。更具体的目的还有，提供加热电缆，电阻范围介于0.5Ω/m到4Ω/m（在20℃时），具有可接受的直径、强度和使用寿命，同时具有防过热的自有安全防护特征。

本发明的第一方面是一种加热电缆。所述加热电缆包括七到两百根作为发热导电体的第一类金属单丝。第一类金属单丝具有介于30微米到100微米的直径。第一类金属单丝具有基本上圆形的横截面。基本上圆形横截面意味着横截面是圆形的或者椭圆形的。如果横截面是椭圆形的，则横截面的最大直径与最小直径之间的差值小于横截面最大直径的10%，优选小于5%，更优选小于2%。第一类金属单丝包括铬含量按重量计算小于10%的钢层。在20℃测量时，加热电缆具有介于0.10Ω/m到20.0Ω/m的电阻。

在根据本发明的加热电缆中，当加热电缆的温度升高时，加热电缆的电阻也增大（称为PTC：正温度系数），导致输出功率减小。因此，输出功率根据温度而变化的加热电缆是自调节的或者自限制的。根据本发明的这种加热电缆由于其PTC特性因而不易于过热或者烧坏。

在一优选实施例中，第一类金属单丝具有介于35微米到80微米的直径；优选具有50微米到80微米之间的直径。甚至更优选，直径在40微米到60微米之间。

在一优选实施例中，当在20℃测量时，加热电缆的电阻介于0.3Ω/m到10Ω/m。更优选是，当在20℃测量时，加热电缆的电阻介于0.5Ω/m到4Ω/m。

在一优选实施例中，加热电缆包括七到七十七根第一类金属单丝。

在本发明的一具体实施例中，第一类金属单丝没有铜或者铜合金层。在另一具体实施例中，加热电缆没有铜且没有铜合金。