CN1100325C - 柔性电缆及其应用 - Google Patents

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Abstract

一柔性电缆(1)，含有一缆芯(2、3)和与其贴合的由导电纤维构成的纤维层(4、5)。此种电缆(1)尤其用于两存在彼此相对运动的构件之间的电连接，构件之一带有许多由电压脉冲控制的动作元件。以此方式电缆可以承受变形、弯折、拉伸等产生的应力，并且具有更长时间的使用时效。

Description

柔性电缆及其应用
本发明涉及带有至少一缆芯和一塑料绝缘外套的柔性电缆及其应用。
此种类型的含两或三板形缆芯的电缆已公开在OE 4418714中。此电缆用于在经编针织机的底座上的两个连接点之间的电连接，并作为活动元件用于压电换能器，此活动元件附着在导板上能够沿轴向向前和向后运动并用于导针的杰克德(Jacquard)控制。此种电缆的缆芯通过铅焊、焊接或其它方式使一端带有插接头而另一端与换能器为接触连接。很多板形电缆彼此叠放从而构成一电缆束。
当用于此或相似目的时，危险在于，板形缆芯因变形、弯折、拉伸等受到持续应力而断裂，从而电缆不能再用。此危险不能通过使用厚缆芯或厚电缆解决。如果厚度增加，因为缆芯基于较高的刚性更易产生断裂。相反，厚度的减小也是有限度的。
本发明的任务在于，提供一种前言所述的电缆。在变形、弯折、拉伸等产生较强应力时，电缆也不会失效。
按照本发明解决此任务如下，沿着缆芯布置一导电纤维构成的贴合于缆芯的纤维层。
此纤维层构成了平行于缆芯延展的导电层，并且没有折断的危险。当缆芯要折断时，纤维层覆盖于折断点，以使电缆功能不会失效。此时缆芯电阻的增加是很小的，因为纤维层与缆芯接触时纤维层的高电阻率只是作用在折断点，但相对于剩余的缆芯全长影响缆芯材料的电阻率却较小。优选的缆芯为具有很好的导电性能，并且为了连接，可焊性也很重要。另外，纤维层加强了电缆的机械性能，尤其是抗拉性能。
特别有利的是，缆芯为平条带形，并且纤维层设置于条带的宽侧。此已知的平条带形主要是利用它的可弯性，并与纤维层建立范围尽可能大的贴合。
另外有利的是，在两塑料薄膜之间布置至少一缆芯层和一纤维层，塑料薄膜被焊接到缆芯层的两侧，此缆芯层和塑料薄膜均保持非常平整，以此产生极具柔性的电缆。
另外，两缆芯相邻布置，所属的纤维层则设在彼此相对的侧面。如果纤维层对弯折性能存在影响，此影响也会被此处所述的布置较大程度地中和。
比较有利的方式为，缆芯由铜构成并且厚度最大为0.2mm。基于较大的柔性要求，希望缆芯的厚度尽可能薄，优选值为0.1mm。因为存在纤维层，由很薄缆芯所带来的断裂可能性对电缆的功能来说并不重要。
优选的纤维为碳纤维。此碳纤维具有高弹性模量和较小的电阻，由此制造出一很薄的纤维层。
优选的纤维层是由位于缆芯长度表面上的不中断的纤维构成。从而形成最好的电性能和机器性能。如果纤维简单地相邻排列，就有可能达到最薄的厚度。然而并不排除使用加捻线、机织纱、珠结纱。
此处所述的电缆比较有利的用于两彼此相对可动的构件之间的电连接，构件之一带有许多由电压脉冲控制的动作元件。因为在电压脉冲序列中每个脉冲只流过很短时间的电流，并不用担心在缆芯折断处的不允许温升。如果需要许多柔性电缆，按照本发明就可以方便使用很平的电缆，从而充分利用有限的空间。
在另一实施例中，许多平形电缆相继叠放，从而形成一电缆束，电缆束的一端与插头相连而另一端与动作元件相连。以此方式得到带有高效电缆的极具柔性的电缆束，在电缆束的端部能够与插接头或动作元件的连接点铅焊或焊接在一起。
进一步，动作元件是附着在经编针织机的导轨上的压电换能器，可以沿轴向向前和向后运动，以实现导针的杰克德(JACQUARD)控制。在此种应用中，电缆承受了特别大的负载。本发明提供了电缆比以前长很多的使用寿命。压电换能器按电容器的方式进行充电或放电，同时自动发出一短充电或放电脉冲，以此并不会在纤维层中产生额外的热量。
下面借助附图、优选实施例对本发明做详细的解释。因为：
图1按照本发明的电缆的俯视图，
图2按照本发明的电缆端部的三维立体图，
图3按照本发明的电缆的剖面图，
图4带有按照本发明的电缆构成的电缆束的经编针织机的部分剖面图，
图5图4中沿A-A方向的剖面图，
图6电缆端部与一压电传感器之间的连接的部分剖面图。
在图1至图3所示的有弹性的柔性电缆1中，含有两带形或条形的铜制缆芯2和3。在缆芯2的一宽侧覆盖一碳纤维层4，而在缆芯3的相对的宽侧覆盖一碳纤维层5。纤维丝只需彼此松散地连接，并基本沿缆芯2和3的方向延展。两塑料薄膜8和9覆盖了由铜和碳构成的二积层6和7，两塑料薄膜8和9在两侧面又通过焊接面10彼此连接在一起。以此方式建立一环绕全封闭的外套11。
缆芯2和3由铜制成，但也可以由其它导电材料构成，如铝。优选的纤维层4和5由碳纤维构成。塑料外套由聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚氨酯或其它电绝缘塑料制成。也可以在缆芯2和3的两侧都带有纤维层。
缆芯2和3的尺寸可以为很小，例如厚度只有0.2mm或更小，甚至可达0.05mm，优选的为0.5到1mm。外套的外部尺寸也类似地小。外套高度在0.1mm至0.5mm之间，优选的高度为约0.15mm，而外套宽度为3mm至8mm，优选值为约5mm。优选的碳纤维层为67到200特(TEX)，此处每一缆芯上的碳纤维数量可以为200至3,000。
图4至图6示出了一按照本发明的电缆的实施例。
一些电缆1按图5所示彼此叠加在一起，借助一个外罩12，例如一编织罩，构成一电缆束13。此种电缆的缆芯2和3的一端与插头14相连，而另一端与压电换能器16的连接端15相连。插头14与插孔17相连，插孔17位于经编针织机的机器底座18上，并且通过控制线19与控制设备20相连。压电换能器16可拆卸地安装在经编针织机的导轨21上。此导轨21可通过一定位设备沿如箭头22所示方向向前和向后移动。压电换能器16固定在导轨21的上部23上，并在下部带有导针24，导针24可在换能器的控制下在两个止点25之间来回运动。
这种换能器16带有一条形的支架26，其由绝缘材料制成，例如由玻璃纤维强化的塑料。在支架26的两侧带有由压电材料制成的活性层27和28。活性层27含有一内部电极29和一外部电极30，而活性层28含有一内部电极31和一外部电极32。电缆1的二缆芯2和3构成控制线，其通过胶合、铅焊或焊接在点33和34与从活性层27和28中凸出的内部电极29和31相连。而二外部电极30和32被如下接地，把外部电极与机器底座上具有零电势的部分相连。如果供给换能器内部电极一控制电压，相应的导针就会有选择地从中间位置向一个或另一个止点25移动。进一步的详细描述参见DE 4418714。

Claims (9)

1.带有至少一缆芯和一塑料制成的绝缘外套的柔性电缆，其特征在于，沿着缆芯(2、3)布置了由导电纤维构成的纤维层(4、5)，该纤维层与所述缆芯电接触，其中缆芯(2、3)具有平条带形状，而且纤维层(4、5)设置于条带的宽侧。
2.如权利要求1所述的电缆，其特征在于，在两塑料薄膜之间布置至少一积层(6、7)，此积层(6、7)是由一缆芯(2、3)和一纤维层(4、5)构成。
3.如权利要求1或2所述的电缆，其特征在于，两缆芯(2、3)相邻排列，相应的纤维层在其彼此相对的侧面上延展。
4.如权利要求1或2所述的电缆，其特征在于，缆芯(2、3)由铜构成，最大厚度为0.2mm。
5.如权利要求1或2所述的电缆，其特征在于，此纤维为碳纤维。
6.如权利要求1或2所述的电缆，其特征在于，纤维层(4、5)基本由沿缆芯长度不中断的纤维构成。
7.用权利要求1至6之一所述电缆制成的电连接件，用于两个存在彼此相对运动的构件即机器底座(18)和导轨(21)之间的电连接，两个构件之一带有许多由电压脉冲控制的动作元件即换能器(16)。
8.如权利要求7所述的电连接件，其特征在于，许多平形电缆(1)相继叠放，形成一电缆束(13)，电缆束(13)的缆芯(2、3)在一端与插头相连接，而在另一端与换能器(16)相连接。
9.如权利要求7或8所述的电连接件，其特征在于，所述换能器是附着在经编针织机的导轨上的压电换能器，可以沿轴向向前和向后运动，以实现导针的杰克德(JACQUARD)控制。
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