CN111183492A - 用于飞机、车辆、船或其他装置的供电的电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞机、轨道车辆、机动车、船或其他装置的供电的电缆（10），所述电缆构成为单芯线缆或多芯线缆并且包括一个或多个电导体（11）连同至少一个绝缘部（12）。提出一种单层或多层的外壳（15），所述外壳分配有在环周上分布的、向外突出的加强元件（20）。借助所述优选地在线缆（10）的整个环周上突出的加强元件（20）作为冷却肋，实现线缆（10）的表面的提高从而实现更好的散热。所述突出的加强元件（20）明显减小电导体（11）变热时的灼伤风险并且此外其也用作为线缆（10）防止磨耗的保护件。此外，提出一种用于所述电缆（10）的插接器（80,85）。

Description

用于飞机、车辆、船或其他装置的供电的电缆

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于飞机、轨道车辆、机动车、船或其他装置的供电的电缆。

背景技术

这种电缆在飞机、轨道车辆、汽车、机动车或船等中供应电能时使用，它们优选连接于直流电源或交流电源。供应装置例如用于对电池充电和/或同时用于车载电网的馈电。通常从供应网中获取50或60Hz的交流电压并且之后转换成期望的电压形式。

供应电压在较小型飞机中在直流电流的情况下通常为28伏特，而在大型客机或货船中在频率为400Hz或还更高的频率的情况下设有115或200伏特的交流电压。

最近尤其在战斗机中使用分别为270V直流电流的提高的供应电压，这简化了较大功率的获取，但是引起对于人员保护和控制短路的不利后果。

用于对飞机等中的电池充电的已知的电缆构成为，使得在直流电压的情况下作为最便宜的解决方案将单个线缆用作为正导体并且一个线缆用作为负导体，所述正导体和负导体分别分部段地绑定，或者当正导体作为正向导体并且负导体作为回引导体分别交替地并且彼此绞合地分成两个或更多个单导体时，可以在电学方面更好地使用。所述构造得出较小的电感层并且与此关联的是在交流电流的情况下较小的电压损耗，但是关于EMV良好的传递性能，甚至当干扰叠加时也如此。此外，在直流电流的情况下，两个平行的非绞合的单导体具有不适度的特性，使得铁素体部分遭受磁化。在正导体和负导体之间具有小的间距并且由于正导体和负导体的扭合而更好的线缆实现小的电感并且由于对称构造也实现到各个并联的单导体上的均匀的电流分布。然而，具有所述构造的线缆对于相应大的电流也需要相应大的铜横截面，以限制损耗和电压降。

如果电压系统构造成，使得车辆或飞机的外部蒙皮居中地位于正极和负极之间，那么中央导体由2n个正绝缘导体和负绝缘导体构造，并且同心的屏蔽罩接地。因此，又可以确保人员保护。

存在用于传递大的充电电流的应用，其中解决对升温的限制，使得在线缆内部中穿引用于冷却液体的循环的多个小管，所述冷却液体将热量从线缆引出从而能够实现，线缆温度不超过预设值。然而，所述液体冷却是关于这种线缆的复杂性和生产以及维护成本的加重因素。

如果始终可行，那么因此避免在相同的供应线缆中引导传导的液体和电力，例如水，所述水是导电的。因为在飞机领域中也多重使用可移动的设施，所述设施遭受天气情况，如冰冻以及震荡，所以如始终可能的那样弃用线缆中的液体和其冷却系统，因为借此系统复杂化并且必须监控可能的泄漏。

发明内容

本发明基于如下目的：改进根据开始提及类型的电缆，使得借助所述电缆在假设将电流优化地分配到各个导体上时实现在使用线缆时关于在直流电流下产生磁场的改进的特性，尽可能防止过热或在其外壳损坏时改进的人员保护，以及也持久地改进其机械负荷。

所述目的根据本发明根据权利要求1的特征来实现。

借助这些分配给电缆的外壳的优选在整个环周上分布的、向外突出的加强元件，得出关于不同方面的优点。

借助这些优选在线缆的整个环周之上突出的加强元件作为冷却肋，实现线缆的表面积的提高从而实现改进的散热，因为高的功率电流始终引起超过平均水平的热量产生。

所述突出的加强元件也用作为防止线缆磨耗的保护件，即在地面上拖拉电缆时，其外壳不直接磨损，而是首先这些加强元件磨损。因为由于较小的支承面造成的较小的摩擦，当线缆必须在地面之上拖拉时，还减小力耗费。

由于至少在加强元件外侧电缆的较小的加热，在线缆通过地勤人员或用户碰触时，此外确保，电缆直接在使用之后在外部不是热的，免得可能灼伤用户。

同时，由此得出具有明显更小的灼伤风险和用户关于在抓握时的热负荷的舒适感觉的触摸保护的优点。

所述电缆通常由地勤人员或由用户拖拉至相应的插座，并且在插入其中。借助根据本发明的措施，人员保护此外明显改进，因为在线缆损坏时始终首先触碰接地电势，所述接地电势引向飞机、汽车或摩托车等的外机身。借此电势适度地保护用户。

附图说明

本发明以及其其他优点在下文中根据实施例参照附图详细阐述。其中：

图1示出立体地并且以横截面示出的根据本发明的电缆；

图2示出根据图1的立体地并且以横截面示出的电缆的一个变型形式；

图3示出立体地并且以横截面示出的根据本发明的电缆作为绞合的多芯线缆；

图4示出以横截面示出的电缆的一个变型形式；

图5示出立体地并且以横截面示出的电缆作为用于400Hz的频率的变型形式；

图6示出立体地并且以横截面示出的电缆作为典型的驱动线缆；

图7示出通过吊具悬挂的电缆的示意图；

图8示出配设有引导元件的用于在地面上引导的电缆的示意图；

图9示出在地面上可运动的具有集成的电缆的保持装置的示意图；

图10示出用于电缆的根据本发明的插接器的前视图；和

图11示出用于尤其用于飞机的电缆的根据本发明的插接器的一个变型形式的立体图。

具体实施方式

图1示出电缆10，所述电缆尤其可以用于飞机、车辆、船或其他装置的供电。在运行状态中，所述电缆对于连接到飞机的相应的插座上可运动地构成。有利地，所述电缆也可以卷起到滚筒上或从滚筒卷开。

电缆10设有中央电导体11以及绝缘部12和同心地围绕其设置的回引导体13，所述回引导体由多个彼此绞合的单导体14构成。所述回引导体13的尺寸设计成具有如下总横截面，所述总横截面近似地对应于由导线16构成的电导体11的总横截面。此外，设有外壳15，所述外壳由单层或多层塑料构成。

所述中央电导体11以及回引导体13由铜或铝或其他良好导电的材料制成。在此，负导线14，如同心屏蔽罩在外部设置在外围上，而正单导体16在内部优选借助双重绝缘部12引导。

如果借助所述电缆10传递更高的功率或者引导高频补偿电流，那么中央导线16和同心屏蔽罩或保护导线由于在多个较小的导体上的由于单绝缘部或绝缘部束造成的表面效应而必须彼此绝缘，借此出现更大的导体表面积。

在同心地包围电导体11的回引导体13中在单导体14之间嵌入多个监控芯线18作为控制和/或盲芯线，所述监控芯线用于监控和/或监视目的。所述监控芯线18优选地在较靠外的位置绝缘地一起引导并且相对于接地的负导体仅具有小的电压差。所述监控芯线也能够成对地绞合并且嵌入，使得实现相对于电磁干扰场的较小的灵敏性。

所述外部单导体14在飞机中与其外机身（接地）连接并且根据配置可以接地。这对应于接地的屏蔽罩并且用于EMV优化和人员保护，所述人员保护通过所述布置明显地改进，因为在线缆壳的任意损伤的情况下，始终首先触碰飞机、汽车或摩托车等的机身的接地电势。所述单导体14通常设计成负导体，因为接地通常也连接于负电势。

中央电导体11也可以具有比回引导体13略微更大的横截面，借此可以平衡电导体11中的更强的加热，以便实现均匀的对称的电压降。

根据本发明，外壳15分配有优选在整个环周之上分布的、向外突出的加强元件20，通过所述加强元件相对于圆柱形的外壳形成增大的外表面，以提高电缆10的散热能力。

有利地，在外壳15处突出的加强元件20构成为星形地从外壳伸出的纵向薄片，所述纵向薄片在整个线缆长度之上螺旋形地或蜿蜒形地为了更大的灵活性延伸。所述纵向薄片设有V形的或其他形状的横截面和足够的高度，借此其表面可以充分地导出热量。所述纵向薄片可以替代V形分别也矩形地、蘑菇形地或类似地构成。

电缆10在加强元件20外侧优选地由附加的外部带17或类似物缠绕。这些螺旋形伸展的、贴靠在纵向薄片的尖部20’上的外部带17彼此间隔开地布置。通过其支撑和加强，应减少纵向薄片的磨耗并且防止其压缩到一起。这尤其涉及如下纵向薄片，所述纵向薄片以下侧平放在地面上。所述外部带17因此由耐磨材料制成并且例如包含聚酰胺或HDPE成分。

在由塑料构成的外壳15和加强元件20中优选地可以均匀分布地包含石墨和/或金属添加物，以便提高导热性。

此外，各自由通过交联改进的塑料构成的至少一个绝缘部12和/或外壳15可以被设计用于提高的热负荷能力。

此外，从外部可见的光导体19在两个加强元件20之间引导，以便使运行状态、运行信息和/或电缆在黑暗中可见。当然，根据应用也可以设有两个或更多个例如相对置的光导体19。

图2示出电缆10’，所述电缆本身与根据图1的电缆相同地构成从而不再在全部细节中阐述。作为唯一的区别，在电导体11’的中央嵌入软管线路21，以便借助通过软管线路泵吸的介质、优选空气来冷却电缆。所述软管线路21借助内部连接片22加强并且所述软管线路在电缆10’中的端侧连接于泵。当然，在需要时也可以在电缆中嵌入多个这种软管线路21。

具有加强元件或冷却肋的层也能够以收缩软管的形式事后施加到完成的线缆上。所述收缩软管能够设有或不设有粘胶，并且在期望通过改进的散热进行附加的冷却的地点处安置。

所述加强元件20能够仅设置为冷却肋或者也被设置用于不使表面热提高，其中所述加强元件仅用作为机械保护功能并且用于降低摩擦力。在该情况下，加强元件20的外面尤其在尖部20’处由单层的或优选多层的具有不同颜色的层形成，以便借此使电缆的磨耗强度可视化。

在图1中或在图2中，所述加强元件20没有在整个环周之上示出，其中但是所述加强元件有利地应在四周设置，如在图3中可见的那样。

图3示出具有单个电缆36的多芯线缆35，所述电缆分别本身与根据图1的电缆相同地构造，从而在下文中仅阐述区别。这三个单个电缆36有利地彼此绞合并且所述电缆分别仅在外环周的一部分之上具有加强元件20。在所述单个电缆36的彼此碰触的区域15’中，省去所述加强元件20，由此所述电缆36借助其外壳15彼此接触。这具有如下优点，由其形成的多芯线缆35比单线缆在四周具有这种加强元件可以以较小的外直径来设计尺寸。

但是，原则上，各个电缆也可以如根据图1的电缆那样构造，并且相应地在四周设有所述加强元件20。

在根据图4的电缆40中，替代从电缆向外突出的加强元件20，设有具有圆柱形的外表面的多层的外壳45。在本发明的范围中，所述外壳45优选又由两个层组成，即由导热塑料构成的外部层45a和可以由不同类型材料制成的内部层45b以及另外的层46组成，所述另外的层可以由PCM材料（Phase Change Material，相变材料）制成。

在其他方面，所述电缆40类似于根据图1的电缆构造。所述电缆具有电导体11、同心地包围的回引导体13，所述回引导体具有单导体14和外壳45。此外，在电导体11和回引导体13之间设有多层的厚的绝缘部12，所述绝缘部将正导体相对于屏蔽或保护回引导体可靠地绝缘。

在线缆长度上延伸的例如由PCM颗粒构成的储冷器46能够实现，电缆在使用时可以平衡热负荷，所述PCM颗粒可以在短的时间段之内吸收高的热量。

外壳45的层45a、45b同样可以由具有不同颜色的单层的或多层的层形成，以便借此使电缆的磨耗强度可视化。

有利地，至少一个传感器为了温度测量的目的在至少一个导体18中或在插接器中集成在线缆端部，这没有详细示出。借助于所述在充电期间可测量的温度，可以在如下范围中调节电缆的电流功率，即不超过在始端和/或终端插接器中或在电缆中规定的最大温度。

也可以集成在线缆长度上延伸的线状的用于确定热量的传感器，借助于所述传感器类似地调节或者可以引起电流输送的暂时关断。

替选地，始端和/或终端插接器可以设有集成的温度开关，通过所述温度开关在超过临界温度时降低电流功率。

相对于用于直流电流传输的具有两个单个线缆的解决方案，此外可以避免出现过强的磁场的风险，过强的磁场可能引起在浮石凝灰岩中、在混凝土钢筋等中邻接的铁部件的磁化。

图5示出电缆60，所述电缆适合于在高频、如400Hz下使用。所述电缆由一个或多个各自具有绝缘部62的中央电导体61和同心地围绕中央电导体布置的导体形成，所述导体由多个围绕中央电导体绞合的单导体64构成，所述单导体分别由多个扭绞的线64’和绝缘部66形成。

附加地，在回引导体之间设有由单导体构成的楔形导体63，所述楔形导体可以用于测量、控制和/或调节目的。所述单导体64和楔形导体63由单层的或多层的外壳65包围。

根据本发明，外壳65分配有在整个环周上分布的、向外突出的加强元件67，所述加强元件在横截面上分别具有近似矩形的形状。借助所述构成为冷却和加强肋的加强元件67，热学性能优化并且实现摩擦力的减小。有利地，所述加强元件67螺旋形地或蜿蜒形地围绕电缆伸展。

图6示出电缆70，所述电缆典型地用作为发动机线缆或者供应线缆，并且作为具有单独电缆71的多芯线缆制造，即类似于多芯线缆35。因此下面仅示出与其的区别。在电缆71中，在外部还在楔形导体73或类似物之间一起绞合。外壳75在此管状地包围三个电缆71和楔形导体73。

根据本发明，外壳75分配有有利地在整个环周上分布的、向外突出的加强元件76，所述加强元件在横截面上分别具有近似矩形的形状。借此所述加强元件76类似于根据图5的电缆60中的加强元件构造，并且关于热学和摩擦得出相同优点。

根据图7，电缆10为了其用于连接到飞机等中的插座上的可运动性利用吊具31悬挂在用于在空中引导的纵向元件32上。以所述方式，在其中得出更好的冷却和更小的磨损。多个这种吊具31彼此间隔开地通过保持件33固定在电缆10上并且可纵向移动地保持在纵向元件32上。在所述应用中，在电缆10中不需要外部带。

图8示出一个变型形式，在所述变型形式中，电缆10为了其用于连接到飞机等中的插座上的可运动性设有用于在地面上引导的引导元件41，诸如设有硬塑料滑环。引导元件41也可以在下侧支承在滚筒上。

根据图9，电缆10插入到纵向的保持装置50中，所述保持装置蛇形地在地面55上或在空中可运动，从而线缆同样可以由缩回位置移动到充电位置中，并且反之亦然。所述保持装置50由具有可弯曲的链节部位52的箱状的纵向壳体51和在其下侧上支承的滚筒53构成，通过所述滚筒纵向壳体51在地面55上能够以小的力耗费移动。所述纵向壳体51也可以通风，以便附加地冷却电缆10，或者纵向壳体的壁部也可以打孔，以便允许空气通过。

图10和图11分别示出用于根据图1至图6的根据本发明的电缆的插接器80、85。所述相应的插接器80、85如在电缆10、10’中那样在其壳体82、87的外侧上向外突出地构造有这种加强元件81、86，所述加强元件具有肋状结构，借此提高在插接器中的刚性。所述加强元件81、86在此在一定长度之上相对于相应的壳体82、87突出地布置，其中可插入到插座中的壳体部件设有单插接器83、88，这些单插接器自然不具有所述加强元件。

借助所述此外用作为冷却肋的加强元件81、86实现，在假设相同功率的情况下，与在不具有冷却增强的插接器中相比，在肋处的触碰温度同样明显降得更低。借此，可以防止对用户的灼伤。

所述加强元件81、86可以替选地借助相对软的橡胶类材料制造。借此当插接器例如落到地面上时，阻尼效果提高。插接器的内部优选被浇注，以便实现从接触部直至表面的尽可能好的导热性。

本发明借助上述实施例充分说明。但是，本发明当然还可以通过其他变型形式说明。因此，多个例如绳状彼此缠绕的电导体可以包含在线缆的内部。

Claims (23)

1.一种用于飞机、轨道车辆、机动车、船或其他装置的供电的电缆，所述电缆构成为单芯线缆或多芯线缆，并且设有具有至少一个绝缘部（12）的一个或多个电导体（11）以及单层的或多层的外壳（15），

其特征在于，

所述外壳（15）分配有优选地在整个环周上分布的、向外突出的加强元件（20），和/或所述外壳（45）由多个层（45a，45b，46）构成。

2.根据权利要求1所述的电缆，

其特征在于，

借助所述加强元件（20），相对于圆柱形的外壳（15）形成增大的外表面，通过所述增大的外表面提高所述电缆（10，10’）的散热能力。

3.根据权利要求1或2所述的电缆，

其特征在于，

在所述外壳（15）处突出的加强元件（20）构成为星形地从所述外壳伸出的纵向薄片，所述纵向薄片可热装到所述外壳上。

4.根据权利要求3所述的电缆，

其特征在于，

所述纵向薄片设有V形的或其他形状的横截面，并且螺旋状地或蜿蜒状地沿着所述电缆延伸。

5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的电缆，

其特征在于，

在所述外壳处突出的加强元件（20）由附加的外部带（17）或类似物缠绕。

6.根据上述权利要求1至5中任一项所述的电缆，

其特征在于，

在所述外壳（15）或所述加强元件（20）的塑料中包含石墨和/或金属添加物，以便提高导热性。

7.根据上述权利要求1至6中任一项所述的电缆，

其特征在于，

各自由通过交联构成的塑料构成的所述至少一个绝缘部（12）和/或所述外壳（15）被设计用于提高的热负荷能力。

8.根据权利要求1所述的电缆，

其特征在于，

围绕所述一个或多个中央电导体（11）设有同心地布置的回引导体（13），所述回引导体由多个单导体（14）构成，其中由裸露的或单独地或束状地绝缘的单导体（14）构造的回引导体（13）的尺寸设计成具有如下总横截面，所述总横截面近似地对应于由裸露的、对于较高的频率单独地或成组地绝缘的导线（16）构成的电导体（11）的总横截面。

9.根据上述权利要求1至8中任一项所述的电缆，

其特征在于，

所述加强元件（20）的外表面由具有不同颜色的单层的或多层的层形成，以便借此使所述电缆的磨耗强度可视化。

10.根据上述权利要求1至9中任一项所述的电缆，

其特征在于，

包含在线缆长度上延伸的例如由PCM颗粒构成的储冷器，所述PCM颗粒在短的时间段之内可以吸收和存储高的热量，借此所述电缆在使用中可以平衡热负荷。

11.根据上述权利要求1至10中任一项所述的电缆，

其特征在于，

至少一个软管线路（21）优选地嵌入线缆中央，以便借助通过软管线路泵吸的介质、优选空气来冷却所述电缆（10’）。

12.根据上述权利要求1至11中任一项所述的电缆，

其特征在于，

至少一个从外部可见的光导体（19）优选地在两个加强元件（20）之间引导，以便可以传达运行状态或运行信息和/或以便使电缆在黑暗中可见。

13.根据上述权利要求1至12中任一项所述的电缆，

其特征在于，

集成有至少一个用于温度测量的传感器，借助于所述传感器可以调节电流功率，尤其以维持所述电缆中的最大温度。

14.根据权利要求13所述的电缆，

其特征在于，

集成有在线缆长度上延伸的用于确定热量的线状的传感器，借助于所述传感器可以进行调节。

15.根据上述权利要求1至14中任一项所述的电缆，

其特征在于，

在端侧连接有具有集成的温度开关的插接器，通过所述温度开关在超过临界温度时降低电流功率。

16.根据上述权利要求1至15中任一项所述的电缆，

其特征在于，

在同心地包围所述电导体（11）的回引导体（13）中嵌入有监控芯线（18），所述监控芯线用于监控和/或监视目的。

17.根据上述权利要求1至16中任一项所述的电缆，

其特征在于，

所述电缆（10，10’）为了其连接到飞机等中的插座上的可运动性可以借助吊具（31）悬挂在用于在空中引导的纵向元件（32）上。

18.根据上述权利要求1至17中任一项所述的电缆，

其特征在于，

所述电缆（10，10’）为了其连接到飞机等中的插座上的可运动性设有引导元件（41）或设有可在地面上运动的保持装置（50），以在地面（55）上引导。

19.根据上述权利要求1至18中任一项所述的电缆，

其特征在于，

所述电缆作为单芯线缆（1）由不含卤素的并且部分地阻燃性的材料制造。

20.一种由根据上述权利要求1至19中任一项所述的单独的电缆构成的多芯线缆，所述单独的电缆优选彼此绞合，

其特征在于，

所述单独的电缆（36）分别仅在其外环周的一部分上具有加强元件（20），其中在彼此碰触的区域（15’）中省去所述加强元件（20），由此所述电缆（36）借助其外壳（15）彼此接触，或者所述外壳（75）整体包围各个电缆（71）并且在其外环周上分配有加强元件（20）。

21.根据权利要求20所述的多芯线缆，

其特征在于，

所述多芯线缆作为如下多芯线缆（8或9）制造，其中所述一个或多个绝缘部（12）和外壳（15）由耐热的或柔性的塑料层挤压制成。

22.一种用于根据上述权利要求1至19中任一项所述的电缆的插接器，所述插接器具有壳体（82，87），

其特征在于，

在所述壳体（82，87）的外侧上向外突出地布置有具有肋状结构的加强元件（81，86），其中可插入到插座中的壳体部件构成为具有单插接器（83，88），而这些单插接器不具有所述加强元件。

23.根据权利要求22所述的插接器，

其特征在于，

集成有用于温度测量的至少一个传感器，借助于所述传感器可以调节电流功率以限制所述电缆中的最大温度。

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