大多数工程师认为扁平电缆是计算机外设之间的廉价连接。然而，并不是所有的扁平电缆都是一样的。有一种特殊类型的扁平电缆在空间效率不是唯一考虑因素的应用中表现良好。
所谓的挤出型FlexX-SIL电缆是专门为运动控制和自动化而设计的，其柔韧性、强度和挤出型FlexX-SIL电缆是一系列导线，通过特殊的挤出工艺封装在FlexX-SIL护套中。这些电缆最典型的外形是扁平横截面和平行排列的导体。然而，电缆可以挤压成其他形状，以满足特定的要求，如紧配合到布线通道中。
挤压电缆技术是位于加利福尼亚州巴伦西亚的Cicoil公司独有的。将导体包裹在Flexx-Sil护套中的基本技术已经使用了50多年，可用于各种应用，从喷气式战斗机到工业运动控制设备。最近的一项发展是利用专有挤压工艺生产出连续长度的Flexx-Sil护套电缆(图1)。这降低了成本，提高了精度，并且可以制造长的电缆长度，这对于旧方法是不切实际的。这些较老的方法包括在Flexx-Sil中成型电线，并将最终的电缆固化长达两天。
图1:独特的Cicoil挤出工艺生产出连续长度的Flexx-Sil电缆。
扁平电缆和圆形电缆
比较挤压Flexx-Sil扁平电缆(一种典型的圆形“柔性”电缆)的成分和结构也很有用。圆形电缆的特点通常是绝缘电线成束，由几层其他材料包裹。电缆束通常包裹在纺织材料或聚合物中，以减少电缆移动时的摩擦发热。PVC护套包裹着这些层。在屏蔽电缆中，有一组附加层，包括另一个低摩擦包层、编织铜缆和一个PVC或其他耐磨材料制成的整体护套。关于这种结构的注意事项是，它使用了多层绝缘材料和特殊的低摩擦材料，以减少电缆经过重复运动循环时产生的摩擦(图2)。
图2:圆形“柔性”电缆。
相比之下，挤压Flexx-Sil电缆也可以更有效地使用绝缘材料。它不需要低摩擦胶带和填充物，因为导线不会在形成外护套的Flexx-Sil材料中移动。当在薄截面平面内弯曲时，挤出的Flexx-Sil本身比圆形电缆具有更大的柔韧性。挤压Flexx-Sil的扁平外形也比圆形电缆具有更好的散热性能，因为给定体积的表面积更大。更大的表面积使得扁平电缆能够在给定温升和给定横截面的导体上承载更高的电流水平。扁平电缆中的导体也具有固定的几何形状，这使得电气质量一致且不变。挤压Flexx-Sil中的导体间距不会随着电缆的移动而改变。因此，电缆阻抗、电感、电容、时间延迟、串扰和衰减保持不变。同样，电缆中的导体都具有相同的物理和电气长度。这与电介质尺寸保持不变的事实相结合，意味着电缆信号之间的信号偏移和差分时间延迟保持最小。
最后，扁平电缆可以形成一个固有的高密度互连系统。扁平电缆的封装密度高于圆形电缆。在Flexx-Sil挤出中可以看到导体，这一事实简化了编码、检查和跟踪电路以进行故障排除。
挤压Flexx-Sil和其他扁平电缆
此外，它还说明了挤压Flexx-Sil电缆与其他类型扁平电缆的比较。计算机外围设备中使用的扁平电缆通常称为带状电缆。因为它的几何形状是标准的，所以它便宜且易于端接。其导体以标准间隔排列，因此带状电缆的绝缘位移连接器(IDC)是一个标准项目。护套材料通常是聚氯乙烯，但一些特殊用途的带状电缆可能会使用其他材料，以应对高温或低温或要求强制通风和布线的应用。
带状电缆的问题在于它不是为反复弯曲而设计的。它的PVC护套比较脆弱。有一些特殊的护套材料显示出更大的柔韧性，但它们通常缺乏机械韧性和抗刺激性化学物质。此外，带状电缆仅适用于所有导体的单线规格(28 AWG)，这限制了它们的使用。
还有一种扁平电缆使用聚四氟乙烯(也称为特氟隆)作为护套材料。这种材料以其低摩擦而闻名，由PTFE护套制成的扁平电缆的目标应用是，尽管重复弯曲循环，它仍需要长寿命。PTFE扁平电缆的一个问题是它们的制造工艺会导致电缆的潜在弱点。聚四氟乙烯电缆由两个半壳的聚四氟乙烯材料烧结而成，中间夹着导体(图3)。两个半壳形成的接缝是一个薄弱点，在反复弯曲后最终会断裂。一旦断裂，聚四氟乙烯电缆无法修复；它必须被替换。
图3:两个PTFE半壳被烧结在一起以产生电线护套。
另外，电线的PTFE护套中的护套不固定在护套材料中。它们可以从它们的初始位置蠕动，或者被来自线末端的连接的力拉出。为了避免这些困难，PTFE扁平电缆沿着电缆以规则的间隔使用夹子，这增加了整体设计的成本和重量。例如，在线性运动应用中，PTFE电缆的这些缺点导致电机的惯性更高，系统振动增加，稳定时间更长，所有这些都会降低系统的性能。
相比之下，挤压flexx-sil电缆不需要夹紧系统，因为导线不会从Flexx-Sil中滑出。封装的Flexx-Sil也可用作减震器，以吸收和减少振动。这进一步延长了电缆在剧烈摇晃和振荡应用中的寿命。当挤压的Flexx-Sil电缆被划伤或刺破时，它们会自行修复。柔性Flexx-Sil橡胶可以封闭小的不连续性。RTV可用于修复该领域的大洞或切口。
设计考虑
在以重复运动为特征的应用中，规定的电缆应允许四个关键质量：允许的弯曲半径、生命周期中的连续弯曲、包装限制和环境因素。
与任何电缆一样，挤压Flexx-Sil电缆的弯曲半径取决于电线的规格和电缆中使用的导体类型。一般来说，导线越细，允许的弯曲半径越小。然而，应该注意的是，使用PTFE护套的竞争电缆的弯曲半径是挤出Flexx-Sil电缆的两倍以上，因为每根电缆都包含相同的导体(图4)。因此，挤压Flexx-Sil电缆可用于不适合PTFE电缆的应用，因为它们适合更紧凑的空间。
图4:挤压Flexx-Sil电缆和PTFE护套电缆的弯曲半径。
目前，大多数工业自动化设备都是全天候运行的。通常，机器人元素会重复执行严格的动作，有时一天会执行数千次。这些应用不仅强调机器的运动部件，还强调电缆。工程师们花了很多时间来确定机电推进器的尺寸，但他们往往很少考虑布线是否合适。经常出现的结果是，布线无法处理应用程序的严格性，导致代价高昂的过早故障。
事实上，行业研究表明，布线和接线会导致自动化设备50%以上的质量和可靠性问题。由于这些原因，设计者应该插入安全系数，以确保布线满足弯曲循环的要求。
标准布线将不再用于这些应用，因为电缆不能连续弯曲。扁平电缆最适合连续弯曲。他们的电线可以在一个平面内单独弯曲，从而提供最佳的弯曲寿命。
对于在弯曲应用中必须长时间使用的电缆，有两个关键因素：导体和电缆护套。/p
在连续弯曲的情况下，包含多个细针和细线的导体将持续最长时间。例如，标准的28 AWG通常由7股36 AWG导线组成，而28 AWG高柔性导线由19股40 AWG导线(甚至更细的导线)组成。较细的规格基线显示在恒定弯曲下较少的冷加工。最低限度的冷加工使这些钢丝经历了数千万次弯曲循环。
鉴于电缆包含细绞合线，电缆护套(以及护套如何固定电线)是下一个决定性因素。长寿。PVC或其他热塑性护套太脆，无法承受连续弯曲，因此大多数高柔性电缆使用PTFE或Flexx-Sil橡胶作为主电缆护套。PTFE和Flexx-Sil橡胶可承受数千万次弯曲循环。然而，Flexx-Sil橡胶是极窄弯曲半径的更好选择，因为它比PTFE更柔韧。
FlexX-SIL挤压电缆的另一个优点是导体完全包裹在FlexX-SIL橡胶中，而不是松散地包裹在典型的PTFE电缆中。松散的电线会相互摩擦，增加摩擦，冷加工，并缩短电线的寿命。PTFE电缆通常需要在其整个长度上进行额外的夹紧，以最小化这种影响，这增加了系统的成本和重量/惯性。相比之下，挤压Flexx-Sil电缆对每个导体的封装优化了连续弯曲应用中的电线寿命。
图5: Ciccoil独特的扁平电缆保持不变，各种导体可以形成针对特定应用优化的剖面。
随着公司不断向自动化机器和流程添加特性和功能，空间越来越成为一个因素。为工业建筑面积支付的溢价迫使机器占用更小的面积。结果通常是在更小的空间里需要做更多的工作。在这种环境下，布线设计通常是事后才想到的。电缆通常被“填充”到剩余的空间中。然而，通常的结果不是最佳的，并且可能导致不可预测的维护或故障排除问题。
工程师应该在设计过程的早期考虑布线；不仅要考虑空间因素，还要考虑装配和可访问性标准。一般来说，圆形布线比扁平电缆占用更多空间，因为扁平布线的几何形状本身就节省空间(图6)。然而，在扁平电缆中，并非所有类型的电缆都具有相同的空间效率。例如，聚四氟乙烯扁平电缆仅限于预制形状，因为电线被插入聚四氟乙烯护套形成的“豆荚”中。
图6:扁平电缆比圆形电缆节省空间。
结果可能不是最佳的，因为设计者受限于预先存在的电缆轮廓。
Flexx-Sil挤压电缆的制造精度与其包含的导体的尺寸和形状完全相同。导线间距可以精确控制，Flexx-Sil橡胶护套的厚度也可以精确控制，以提供应用所需的尺寸。此外，Flexx-Sil挤出电缆可以生产任何外部轮廓(上图5)。这使得电缆形状可以针对特定空间进行优化。
Flexx-Sil布线的另一个独特功能是它可以“形成”S形曲线和其他非线性形状(图7)。这使得设计者可以绕过障碍物弯曲电缆，以促进极其紧凑的封装。这种类型的“弯曲扁平电缆”多年来一直用于超音速导弹和军用飞机，以节省空间和重量。它也越来越多地用于工业应用。
图7: Flexx-SIL挤压电缆可在横向平面上形成，以进一步优化空间利用。
温度指数是当空气混合物中的氧气浓度为20.9%时，材料将继续燃烧的温度。典型的Flexx-Sil橡胶底座的温度指数约为250C，挤压Flexx-Sil电缆的额定温度范围为-65C至260C(图8)。
图8: Flexx-SIL在-65c至260 c的工作温度范围内保持室温灵活性和其他特性。
Flexx-Sil在-65c至260范围内保持室温灵活性和其他质量C工作范围。此外，Cicoil Flexx-Sil橡胶的线性热膨胀系数极低(约0.00018英寸/英寸/华氏度)，而PTFE的线性热膨胀系数约为4.7倍(0.00085英寸/英寸/华氏度)。这意味着，在较宽的温度范围内，挤出Flexx-Sil电缆的封装尺寸将优于PTFE电缆，这在空间极其狭窄的应用中可能非常重要。
