CN108352222A

CN108352222A - 电线路

Info

Publication number: CN108352222A
Application number: CN201680062440.7A
Authority: CN
Inventors: 埃尔温·科彭多费尔; 赖纳·珀梅勒
Original assignee: Lenny Cable Co Ltd
Current assignee: Lenny Cable Co Ltd
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-07-31
Also published as: WO2017072265A1; US20180233254A1; EP3369099A1; US10325698B2; EP3369099B1

Abstract

电线路(2)，尤其是数据线路，其具有被屏蔽部(20)包围的传输芯(4)，传输芯同心地被线路护套(6)包围，线路护套具有由电绝缘的塑料制成的靠外的层(8)以及布置在该靠外的层下面的由半导电性的材料制成的第二层(10)。通过半导电性的层来改进屏蔽效果。

Description

电线路

技术领域

本发明涉及一种电线路，尤其是数据线路，其具有被屏蔽部包围的传输芯，其中，传输芯同心地被线路护套包围。

背景技术

电线路通常具有屏蔽部。特别是在数据线路中，该屏蔽部用于屏蔽以防在传输芯内部的信号传输受到外部干扰影响。同时，这种屏蔽部也用于向外进行屏蔽，从而因此没有干扰场从传输芯进入到环境中。特别是在用于传输功率的电线路中，特别是例如在高瓦特线路中也需要这种屏蔽部。

屏蔽部往往构造为能导电的元件，其包围线路芯。在此提供了各式各样的屏蔽变型方案，如例如薄膜屏蔽，编织物屏蔽(C-屏蔽)或螺旋屏蔽(D-屏蔽)或其组合。为了屏蔽部的有效性在此需要的是，屏蔽部必须具有高的导电能力，并且在将电线路与诸如插塞器或电设备的电部件连接起来的联接区域中与参考电位，例如接地电位电接触。这在进行集束时伴随更高的花费。并不与或并不最佳地与参考电位接触的屏蔽件与未经屏蔽的线路相比仅表现出较差的屏蔽效果或者甚至导致附加的干扰影响。

此外，在经常遭受交变弯曲荷载的线路中，在良好的屏蔽效果与低的刚性之间选择折中。

在数据线路中，除了经屏蔽的线路之外，所谓的未经屏蔽的数据线路也是公知的。往往设置有不带屏蔽部的为此捻绕的芯线对，该芯线对被考虑用于对称的数据传输(所谓的非屏蔽双绞线，UTP)。这种未经屏蔽的数据线路特别是在低成本的应用中使用，例如也在机动车领域中使用，并且在如下那些应用中使用，在其中，对数据传输质量并且尤其是对速度(所传输的数据信号的频率)没有过高要求。

往往，对称的数据线路被用于对称的数据传输。在该对称的数据传输中，经由第一芯线传输信号，并且经由第二芯线传送反相的信号，并且两个信号被共同评估。两个芯线在此形成用于对称的数据传输的各自的芯线对。

未来越来越多地需要特别是针对单对的不具有屏蔽层的数据线路的数据传输系统。通过例如限制一对并取消屏蔽部来减少结构空间以及重量和线路成本。以类似的方式同样也适用于插塞器和集束过程。特别是在汽车领域，这种传输系统是值得期待的，这是因为空间有限并且通过节省重量能够改进行驶性能并且能够减少在驾驶运行中的燃料或能量需求。

然而，在线缆通道中或在车载电网中，大量的线路彼此直接被紧密包装。由于间距小，使得来自其中一个线路(侵略方/发射机)的干扰信号跨越耦合到其中另外的线路(受害方接收机)，(所谓的外来串扰)。

发明内容

由此出发，本发明的任务是说明一种具有屏蔽部的电线路，其廉价地制造并且同时实现与传统的线路相比经改进的屏蔽效果。

该任务根据本发明通过具有权利要求1的特征的电线路来解决。电线路在此具有传输芯，传输芯被屏蔽部包围。传输芯整体上被线路护套同心包围。线路护套本身现在两层式地构造，并且具有由电绝缘的塑料制成的靠外的层以及位于其下面的由半导电性的材料制成的第二层。

该设计方案原则上基于以下思路，由外部干扰场引起的干扰电流经由屏蔽部沿线路的纵向方向被引开。在此传统地，为了有效的屏蔽效果，需要使干扰电流可靠地流走并且尤其是屏蔽部与参考电位，例如与(插塞器或设备)的接口的区域中的接地电位接触良好。

在此介绍的、带有由半导电性的材料制成的第二层的措施的特别的优点现在在于，代替这种将干扰电流引开地，这些干扰电流至少部分地在第二层内部由于第二层的低的导电能力就已经被衰减。因此，干扰电流的能量至少部分地并且优选完全地在第二层中被消耗。因此就此而言，该第二层形成了针对干扰场的，尤其是外部的HF干扰场的“沼泽”。

补充地，传统的靠外的绝缘层用于相对周围环境绝缘。

因此，相对于传统的未经屏蔽的线路，通过半导电性的第二层整体上改进了屏蔽效率。同时，这种由半导电性的材料制成的第二层被廉价地且以简单的方式施加。

特别地，第二层通过挤出成型，尤其是通过软管挤出成型地施加到传输芯上或施加到包围芯的屏蔽层上。

此外，半导电性的护套具有壁厚，其在传输芯的周围尤其是恒定的。壁厚适宜地在0.05mm至1.2mm之间的范围内，尤其是在0.1mm至0.3mm的范围内。特别地，在例如是经挤出成型的半导电性的护套的情况下选择0.2mm的壁厚。

作为挤出成型的护套的替选或者补充地，半导电性的护套带有尤其经卷带的薄膜和/或无纺布和/或各个、尤其是按照绕组的类型施加的具有相应低的导电能力的线材。在使用薄膜或无纺布时，壁厚典型地略低于上面说明的0.2mm。在薄膜的情况下，例如使用经适当开缝的薄膜，尤其是经金属粘合的塑料薄膜。通过缝隙调整出低的导电能力。

优选地，此外，由绝缘的塑料制成的靠外的层也通过挤出成型施加。这两个层在此尤其通过共挤成型施加。

作为挤出成型第二层的替选，该第二层例如通过卷带施加。在每种情况下，线路护套以及第二层都在线路的整个长度上连续地延伸。

靠外的层尤其是电线路的外护套，其不被另外的护套同心地包围。

可以将多个这种电线路组成一个线缆或一个线路捆扎件。

传输芯通常是电传输芯，其优选被构造成用于数据传输或者替选地用于传输电功率。

半导电性的材料在当前通常被理解为如下材料，其导电能力明显低于金属的导电能力，如这方面在传统的屏蔽层中是如此情况。特别地，导电能力比纯铜的导电能力低了至少10倍，优选至少100倍或1000倍，直到10⁶倍(分别在20℃的情况下)。

根据优选的设计方案，线路护套在第二层下面，即朝传输芯的方向地具有能导电的层，其以电接触方式贴靠在第二层上。

该设计方案基于如下思路，特别是在更高频率的干扰场的情况下，这些干扰场会穿透线路护套并且也会穿透第二层，这些干扰场在第二层中仅部分地被衰减。然后，干扰场的这些份额撞击到能导电的层上并在其中产生干扰电流。基于趋肤效应，这些干扰电流在能导电的层的外侧上延伸并且因此再次侵入到第二层中并且在那里被进一步衰减。整体上，由此使经由干扰场引入的能量被尽可能完全地在第二层中耗尽。

该能导电的层在此以适宜的方式构造为能廉价生产的且能施加的薄膜。如果这里被称为能导电的层的话，则通常将其理解为金属的范围内的导电能力。能导电的薄膜以典型的方式是常规的屏蔽薄膜，其往往构造为经金属粘合的塑料薄膜，特别是经铝粘合的塑料薄膜或也构造为铜薄膜。铝涂层在此可以施加到载体薄膜的一侧或两侧上。这种薄膜的总厚度典型地在20至100μm的范围内，其中，至少一个金属涂层的厚度至少约为7m或至少是10μm，并且例如至多30或甚至至多50μm。在7至20μm范围内的这种相对较薄的金属涂层对于这里预期的应用情况来说是足够的。

根据优选的设计方案，除了线路护套之外，也就是说尤其是除了第二层和能导电的层之外，不设置另外的屏蔽层。因此，这种电线路由传输芯、必要时包围该传输芯的作为能导电层的薄膜、由半导电性的材料制成的第二层以及靠外的绝缘层构成。

这种线路尤其用于代替迄今未经屏蔽的数据线路，例如未经屏蔽的捻绕的数据线路(UTP线路)。通过由半导电性的材料制成的经挤出成型的第二层以及伴随的将不期望的干扰电流进行衰减，实现了在数据传输时的显著改进。

由于在第二层中衰减干扰电流，在此所带入的干扰能量优选完全在第二层内部被消耗。通常，补充地实现的特别的优点是，针对力求的屏蔽效果(不同于传统的屏蔽地)在联接区域中不需要进行屏蔽部接触。

在适宜的设计方案中因此也在集束的状态下，即，当在端部侧地在电线路的端部上联接有电部件时，屏蔽部刚好不电接触，也就是例如不与接地电位连接。屏蔽部在该情况下由第二层必要时与位于下面的能导电的层组合地构成。这所具有的决定性的优点是，集束花费保持较低，并且尤其动用也被考虑用于传统的未经屏蔽的线路的传统的(联接)部件。所有的过程步骤、部件(如插塞器等)(与以前的未经屏蔽的线路相比)在同时明显改进屏蔽效果的情况下均可保持不变。

这些部件在此尤其是接触插塞器，或者甚至直接是直接固定地联接在线路上的消耗器。因此，通常在该特殊的实施变型方案中，放弃了在部件的区域中进行的屏蔽接触，并因此放弃了针对屏蔽部的确定的联接构思。

这些数据线路尤其是具有至少一个芯线对的对称的数据线路，在运行中经由芯线对传输对称的信号。芯线对尤其是经捻绕的芯线对。除此之外，替选地使用四绞线，如例如所谓的星形四绞线复合体作为传输芯。

作为该没有屏蔽接触的低成本的应用的替选地，带有半导电性的第二层的线路护套用在传统的屏蔽的线路中，特别是同轴线路中。特别是在该情况下，传输芯至少被屏蔽层包围，以便然后对其再次施加线路护套，尤其是挤出成型到其上。该屏蔽层在集束的状态下尤其经由屏蔽接触部联接在部件的区域中并与参考电位连接。这种屏蔽层在此尤其形成同轴线路的外导体。

屏蔽层是传统的、也是多涂层式的屏蔽层，其例如构造为屏蔽编织物(C-屏蔽)作为由线材缠绕形成的屏蔽(D-屏蔽或螺旋屏蔽)。除此之外，薄膜屏蔽部或这些屏蔽类型的组合也用于多涂层式的结构。

在这种传统的经屏蔽的线路中，利用带有半导电性的第二层的特别的线路护套结构且由于干扰电流在第二层中衰减也实现了经改进的屏蔽效果。在此也利用了上述效应，使得基于更高频率的场引起的干扰电流并且通过趋肤效应而在屏蔽部的外侧上扩散，并因此被第二层衰减。

在没有确定的(在集束状态下与参考电位连接的)屏蔽层的具有由一个或多个芯线对构成的传输芯的第一变型方案中，线路的屏蔽部仅由线路护套，也就是仅半导电性的第二层或必要时与能导电的层互相配合地形成。在具有附加的屏蔽层的第二变型方案中，(总)屏蔽部由线路护套的第二层(必要时具有附加的能导电的层)与屏蔽层组合地形成。

半导电性的材料的电阻率通常优选大于1Ohm*mm²/m，并且优选大于10Ohm*mm²/m。该电阻率在此典型地相比铜的电阻率(与20℃的环境温度有关地)例如高了至少两个十的幂。此外，该电阻率优选小于1000Ohm*mm²/m，并且尤其是小于100Ohm*mm²/m。因此，该电阻率明显低于典型的绝缘材料的阻抗。特别地，因此，该电阻率在10至100Ohm*mm²/m的范围内。由此确保了良好的衰减。

半导电性的材料例如是能导电的塑料，即，具有固有的导电能力的塑料。

替选地，低的导电能力由其中嵌入有能导电的颗粒的绝缘的塑料形成。颗粒在此尤其是碳颗粒或碳黑颗粒，或者也是碳纳米颗粒。这些碳纳米颗粒被理解为所谓的纳米絮状物以及纳米管等。通过碳颗粒达到所期望的导电能力。在此，以如下方式选择颗粒的份额，即，调整上述所期望的导电能力或所期望的电阻率。视颗粒而定并且根据期望的电阻率，颗粒的填充度关于半导电性的第二层的总体积例如在8与55体积百分比之间的范围内，并且尤其是在10与40体积百分比之间的范围内。

优选地，不使用金属微粒和/或不使用磁性的、尤其是不使用铁磁性的或可磁化的微粒用于半导电性的材料。这些比较硬的金属微粒将导致在挤出成型中对工具磨损。因此，这些微粒被放弃。

在第一变型方案中，半导电性的第二层直接布置在由芯线形成的传输芯周围。它在此尤其根据(经挤出成型的)软管的类型构成。

在优选的替选方案中，在优选恰好具有一个芯线对或也具有多个芯线对的传输芯与半导电性的材料之间布置有中间护套，从而半导电性的护套相对芯线对具有(最小)间距。该间距优选地至少约为0.5mm并且尤其是最大为1.5mm。间距在这里被理解为相对各个芯线的最小的间距。

中间护套本身适宜地由尤其实心的绝缘材料，如例如聚丙烯构成。中间护套因此构成适当的电介质，其对尤其是对称的信号的传输具有积极影响。

在外侧，数据线路被由绝缘物质制成的另外的外护套包围。这可以是实心的护套或也可以是泡沫护套。也可以设置有间距元件，从而使彼此相邻的数据线路相互保持在限定的间距上。

因此，这种数据线路总共优选具有(唯一的)芯线对，其中，该芯线对由两个芯线形成，芯线由导体，尤其是绞合导体构成，绞合导体由彼此绞绕的单绞合线构成，单绞合线由能导电的材料，尤其是铜、铜合金或铝、铝合金等制成。导体被芯线绝缘部包围。导体典型地具有在0.3mm至最大1.2mm的范围内的，优选在0.3mm至0.9mm的范围内的直径。芯线的直径典型地在0.7mm至2.5mm的范围内。两个芯线彼此绞绕并且被中间护套包围。该中间护套典型地具有如下直径，该直径相应于芯线直径的两倍再加上中间护套的优选是0.5mm的最小壁厚。

因此，在小的导体直径(0.3mm)和相应的小的芯线直径(0.7mm)的情况下，中间护套的直径约为2.4mm。随后，该中间护套被半导电性的护套包围，该半导电性的护套具有大约0.2mm的壁厚，从而该半导电性的护套的外直径优选为大约3mm。最后，该半导电性的护套还被外护套包围，该外护套又具有例如0.5mm至1.5mm的壁厚。

如已实施地，根据第一实施变型方案的线路是对称的数据线路，在其中，传输芯由至少一个用于传输对称的数据信号的芯线对形成。在此，传输芯优选由至少一个绞绕的成对件或者也由多个绞绕的成对件或也由四绞线等形成。根据第一实施变型方案，在此，各自的成对件可以被成对件屏蔽部包围。替选地，未设置成对件屏蔽部。优选地，在该对称的数据线路中，在通向部件的联接区域中不进行屏蔽接触。

对此替选地，电线路构造为同轴线路，其具有内导体、包围内导体的由塑料材料制成的电介质以及外导体，外导体由前述的屏蔽层形成。然后在外导体周围安装线路护套，其中，第二层贴靠在屏蔽层上。

最后，根据另一实施变型方案，电线路构造为用于向消耗器供应例如在至少多个10W或100W范围内的或者也在KW范围内的电功率的供给线路。在此，传输芯可以具有多个功率芯线，其具有经绝缘的导体，该经绝缘的导体具有足够大的导体横截面。例如，导体横截面被设计成用于传输安培范围内的电流。

附图说明

下面参照附图详细阐述本发明的实施例。这些实施例分别以示意图的方式示出，其中：

图1示出根据第一实施变型方案的电线路的横截面图；

图2示出根据第二实施变型方案的电线路的横截面图；

图3示出根据第三实施变型方案的电线路的横截面图，其具有中间护套；

图4以部分剖开的视图示出图1的第一实施变型方案的电线路，并且与部件联接。

在附图中，作用相同的部分被分别设置有相同的附图标记。

具体实施方式

在实施例中，图1至图3中示出的线路2分别构造为数据线路，并且具有中央的传输芯4，传输芯被线路护套6包围。在所有的变型方案中，线路护套6具有由电绝缘的塑料制成的靠外的第一层8以及直接布置在其下面的由半导电性的材料制成的第二层10。线路护套6在图1和2的实施例中直接贴靠在传输芯4上。特别地，线路护套6是通过挤出成型而构造的线路护套6，两个层8、10在此特别是通过共挤出成型而构造。线路护套6按照软管挤出成型的类型被施加到传输芯4上。

根据图1的实施变型方案的线路2构造为在实施例中优选具有2个芯线对的对称的数据线路。在对对称的数据信号进行数据传输时，芯线对12分别用于一方面传输信号并另一方面传输反相的信号。特别地，芯线对12分别是捻绕的芯线对。芯线14分别由中央的导体16形成，中央的导体被作为芯线护套的绝缘护套18包围。

在根据图1的实施变型方案中，线路护套6附加地还具有能导电的层20，其尤其是由薄膜，特别是传统的屏蔽薄膜形成。它特别是经铝粘合的塑料薄膜。在此，金属侧朝向第二层10的方向定向并与该第二层导电接触。在替选变型方案中取消了该能导电的层20。

不同地，根据图2的实施变型方案是同轴线路，在其中，传输芯4由内导体22、直接包围该内导体的由绝缘塑料材料制成的电介质24以及直接贴靠在电介质24上的外导体26形成。外导体26在此同时限定屏蔽层28。该屏蔽层28在实施例中具有带编织物30和屏蔽薄膜32的多涂层式的结构。屏蔽薄膜32优选布置在外侧，但是替选地也可以布置在编织物30的内侧。这里也同样重要的是，屏蔽层28与半导电性的第二层10电接触。半导电性的第二层10直接包围屏蔽层28并且尤其构造为经挤出成型的护套。

在出现高频率范围内的，特别是在1至5000MHz范围内的外部的干扰场时，这些高频率的干扰场侵入到线路护套6中并穿透该线路护套。由于第二层10的导电能力，使得该高频率的干扰场在该第二层10中被强烈衰减，也就是说，它们的能量至少部分地，优选完全地在第二层10中被转化成热。

然后，外部的干扰场的穿透过第二层10的份额在根据图1的实施变型方案的情况下撞击到能导电的层20上，而在根据图2的实施变型方案中撞击到屏蔽层28上。然后在该能导电的层或该屏蔽层中产生沿线路2的纵向方向传播的干扰电流。由于趋肤效应，这些干扰电流在导电层20或屏蔽层28的外部的侧上扩散，并且由于紧邻而到达第二层10中并且在那里被进一步衰减。

因此，通过线路护套6的特殊的结构，使得改进的屏蔽效果通常通过屏蔽衰减来实现。所引入的干扰能量在第二层10中被转化成热。

由此也避免了外来串扰。通过电磁耦合被带入到能导电的涂层中的电流导致电磁场向外减弱，并由此导致较少的、至相邻的线路中的跨越式耦合(外部串扰)。

这特别也适用于图3的实施变型方案。线路2具有作为传输芯的仅一个尤其是被捻绕的芯线对12，其直接被中间护套40包围。该中间护套是形成电介质24的尤其被挤出成型的塑料护套。

中间护套40又被半导电性的第二层10直接包围，该半导电性的第二层10最终还被外护套8包围。后者用作电绝缘、免受环境影响的保护件或也被当作间距保持器。在替选的变型方案中，还可以构造有能导电的层20。

特别是在低成本的应用中，优选在机动车领域中，在此描述的具有中间护套10的结构被用于通过设有这种线路护套6的线路2(对称的数据线路)来代替传统的未经屏蔽的线路，特别是数据线路，尤其是未经屏蔽的对称的数据线路。然而，与此同时，却保留了用于未经屏蔽的数据线路的传统的部件以及传统的过程步骤。尤其地，在通向部件34的联接区域中不进行屏蔽接触。因此，线路2的各自的屏蔽件在部件34上刚好并不(否则就像通常那样)与参考电位，尤其是接地电位电连接。

图4说明了该方案。由该图可以获知，线路2例如根据图1或图3通过进入开口被导入到仅极为简化地示出的部件34中。在此，线路护套6例如被一起穿引过开口。开口通常例如通过密封圈、扣眼或通过被压入到线路护套6中的环绕的接片密封。部件34例如是用于联接到消耗器上的插塞器。替选地，部件34直接就是消耗器。在该两种情况下，线路2穿引过壳体的开口。

各个芯线14在部件34内部与线路护套6脱离，并且各自的芯线14的各自的导体16也被剥皮并且在端部侧联接在接触元件36上。例如，接触元件是接触衬套或接触销，其例如构造为压接触点。替选地，也可以进行螺栓接触。

Claims

1.一种电线路，尤其是数据线路，其具有被屏蔽部包围的传输芯，所述传输芯同心地被线路护套包围，所述线路护套具有由电绝缘的塑料制成的靠外的层以及布置在所述靠外的层下面的由半导电性的材料制成的第二层。

2.根据前述权利要求所述的电线路，在其中，所述第二层通过挤出成型地，尤其是通过共挤成型地与所述靠外的层一起构造。

3.根据前述权利要求中任一项所述的数据线缆，其中，半导电性的第二层具有在0.05至1.2mm的范围内，尤其是在0.1mm至0.3mm的范围内的壁厚。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，在其中，所述线路护套在第二层下方具有能导电的层，所述能导电的层以电接触的方式贴靠在第二层上。

5.根据前一个权利要求所述的电线路，在其中，所述能导电的层构造为薄膜。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，在其中，所述线路护套形成传输芯的唯一的屏蔽部。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，其在至少一个端部处与电部件联接，其中，屏蔽部不与所述部件电接触。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的电线路，在其中，除了所述线路护套之外，在传输芯周围布置有至少一个屏蔽层。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，在其中，半导电性的材料的电阻率大于1Ohm*mm²/m，并且优选大于10Ohm*mm²/m。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，在其中，电阻率小于1000Ohm*mm²/m，并且尤其小于100Ohm*mm²/m。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，在其中，半导电性的材料是能导电的塑料。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，在其中，半导电性的材料由绝缘的塑料形成，所述绝缘的塑料具有嵌入其中的能导电的颗粒，尤其是碳颗粒，如碳黑颗粒或碳纳米颗粒。

13.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，在其中，半导电性的材料不具有金属微粒和/或磁性的、尤其是铁磁性的或能磁化的微粒。

14.根据前述权利要求中任一项所述的数据线缆，其中，在优选由恰好一个芯线对或多个芯线对形成的传输芯与半导电性的护套之间布置有中间护套，从而半导电性的护套相对传输芯具有(最小)间距。

15.根据前一个权利要求所述的数据线缆，其中，相对传输芯的，尤其是相对各个芯线的间距至少约为0.5mm并且优选最大为1.5mm。

16.根据前两个权利要求中的任一项所述的数据线缆，其中，所述中间护套由优选实心的绝缘物质，如例如聚丙烯构成。

17.根据前述权利要求中任一项所述的电线路，其构造为对称的数据线路，在其中，传输芯由用于传输对称的数据信号的至少一个芯线对形成。

18.根据权利要求1至13中任一项所述的电线路，其构造为同轴线路，所述同轴线路具有内导体、包围所述内导体的电介质以及外导体，其中，在所述外导体周围布置有线路护套。

19.根据权利要求1至16中任一项所述的电线路，其构造为用于给消耗器供应电功率的供给线路，并且在其中，传输芯构造为导体或者具有多个功率芯线。