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高寿命轻型笔记本电脑电源线的研制

发布时间:2024-05-28 09:22:41 作者: 旧版米乐体育app下载

  笔记本电脑的正常常规使用的寿命通常为3~5年,电源线作为配套设备,理应具有同等常规使用的寿命。然而,电源线频繁的移动使用和拉拔收卷,易出现过度的弯折、拉伸、绕线、芯线之间摩擦,甚至会发生导体断裂、电源线没办法使用等故障。据统计,笔记本电脑电源线的损坏更换周期仅为半年左右。

  为此,本工作结合未来市场发展的潜力研制出一种成本低、体积小、寿命长的笔记本电脑电源线,匹配Type-C接口,不但可以解决寿命短的问题,还改善了传统电源线不便携带的缺点,为广大购买的人带来更好的体验。

  通过对电源线的特性、使用环境和状态分析,影响电源线寿命和质量的因素主要有电源线自身因素、自然环境因素、人的因素等。

  1)自身因素。电源线的产品性能涉及结构设计、材料选型、工艺、质控、管理等环节,任何一个环节出现纰漏,都将导致电源线)自然环境因素。自然环境包含温度、湿度等,如长期暴晒在阳光下会导致护套层开裂,进而影响电源线)人的因素。人为使用条件不当,比如使用过程中的机械损伤、频繁收卷电源线、拉拔插头线,或使电源线长期带电、适配器接触松脱致尖端放电等,均会降低电源线)体积大。传统Type-C接口电源线由两根绝缘单线和一根充电确认信号线组成,挤出护套后,所得到的产品外径大,耗材多,进而影响电源线的质量。

  依据客户对高寿命轻型笔记本电脑电源线性能的要求,其主要可靠性技术指标见表1,考虑到产品配套设备会销往不同的地区及国家,电源线《电器布线电线电缆及其试验方法》及UL 1581-2019《电线电缆和软线参考标准》的规定。

  传统型电源线结构,由两根绝缘单线和一根充电确认信号线组成,三芯成缆后,再挤包一层聚氯乙烯(PVC)护套。同等护套厚度情况下,传统型电源线护套相对改进型外径较大,不便于携带;且耗材多,成本高,没有市场之间的竞争优势。

  为提高产品便携性和市场竞争力,本工作对传统型电源线结构可以进行改进,将电线接地端(GND)线芯设计成裸线,改进后电源线mm;单位长度质量由原来的27kg·km-1减小至21 kg·km-1;成本由原来的每千米1490元减小至1420元。传统型和改进型电源线 传统型和改进型电源线)导体

  电源线导体主要依据其可靠性指标和产品质量标准要求设计。在导体结构设计和束、绞工艺设计时,须提高电缆的耐弯曲性能。导体按标准GB/T 3956—2008规定的第6种软铜导体规格设计,单丝直径为0.12mm;同时为提升寿命,在束线)绝缘符合电源线要求的绝缘料有耐热等级为105℃的PVC、聚四氟乙烯(PTFE)、交联聚烯烃、聚丙烯(PP)等。交联聚烯烃成本相对PTFE较低,但要增加电子辐照加工工艺。出于成本考虑,改进方案中信号线与电源线的绝缘料分别选用PP和耐热等级为105℃的PVC,生产时导体过预热器,绝缘同心度控制在90%以上,芯线做浸锡测试:在温度为(330±5)℃的锡炉中浸5s,绝缘层热收缩不大于1mm。

  成缆节距过大时,绝缘和护套机械性能可能不达标。常规的成缆工艺,裸地线易扭绞,导致成缆外观差。改进方案中绞合采用630型悬臂式单绞机,绝缘线芯采用普通放线装置,裸地线采用返燃机放线装置,设置成缆节距为(50±5)mm,右向绞合而成。

  护套对电源线内部起直接保护作用,保护电源线不受机械损伤。依据电源线的可靠性指标、产品质量标准和性价比,对多种护套材料来试验、验证和对比,优选UL认证的80℃雾面PVC,邵氏A硬度为80A,挤出内模管嘴长为0.5mm,外模设计比标称线mm,电缆线芯过滑石粉后充实押出,电缆外径控制在(4.05±0.10)mm。

  结合客户要求和ANSI/EIA-364-41C-1999标准中方法,选取不同的材料、工艺和设备,分别进行制样、验证、对比分析。裸地线D尼龙丝,是影响耐弯折测试性能好坏的重要的条件,本试验优选列出五种方案,每种方案两条试验样品,分别记为1-1,1-2,2-1,…,5-2,并按照表1中耐弯折测试1的要求做测试。

  方案二:复绞。用18根0.12mm单丝镀锡铜线型束丝机上进行束绞,束绞节距为(11.56±2)mm,再用4股束绞线进行复绞,复绞节距为(22±2)mm,导体复绞时将尼龙丝放置在导体中心,4根铜丝股线放置在周围。

  方案三:过一道分线型束丝机束绞,尼龙丝和72根单丝镀锡铜线分别穿过分线盘的分线孔。具体设置为:尼龙丝放置在分线根单丝镀锡铜丝依次放置在中心孔的外围,第二层12根,第三层 15根,次外层19根,外层26根。束绞节距为(13.87±2)mm,护套押出前,缆芯半成品过滑石粉。

  方案四:缠绕机束绞。用300型缠绕机束绞,750D尼龙丝做“主线根单丝镀锡铜线缠绕在尼龙丝上,缠绕节距为(13.87±2)mm,护套押出前,缆芯半成品过滑石粉。方案五:过三道分线型束丝机束绞,尼龙丝和72根单丝镀锡铜线过三道分线盘,具体设置为:尼龙丝和12根单丝镀锡铜线分别穿过第一道分线根单丝镀锡铜线分别穿过第二道分线根单丝镀锡铜线分别穿过第三道分线根单丝镀锡铜线分别穿过第三道分线)mm,护套押出前,缆芯半成品过滑石粉。

  由表2中的测试结果可知:方案一成缆后裸地线节距再次变小,导致裸地线扭绞严重,进而影响成品外观;方案二中分股束线,能提高耐弯折性能,但束线外径增大导致成缆外径变大,影响成品外观和护套厚度;方案三中一道分线板束线,成品外观好,但耐弯折性能不合格;方案四和方案五,各项性能测试指标均能够完全满足,但方案四在缠绕机生产时需增加倒轴工序,人力成本较高;方案五中导体采用400型束丝机束线,立式带张力放线架,束线后导体光滑圆整,成缆裸地线采用返燃机放线,避免了束线扭绞问题的发生,提升了产品圆整度。

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