CN111405959A - 建立屏蔽电缆屏蔽连接的方法和装置；具有屏蔽件的电缆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于形成经屏蔽的电缆(1,2,4,5)的屏蔽连接的方法，该方法包括如下步骤：将套管(3)推到电缆(1,2,4,5)的屏蔽件(4)上；将电缆连同套管(3)引入电磁脉冲焊接线圈(6)中；以及用脉冲对电磁脉冲焊接线圈(6)通电，使得将套管(3)材料配合地接合到屏蔽件(4)上。

Description

建立屏蔽电缆屏蔽连接的方法和装置；具有屏蔽件的电缆

技术领域

本发明涉及一种用于建立经屏蔽的电缆的屏蔽连接的方法及其装置以及通过该方法制造的电缆。

背景技术

由于混合动力和电动车辆的份额增加以及由此引起的动力总成系统的电气化，对所谓的高压导线的需求正在增长。高压导线是具有大电缆横截面的导线，其载流量为几百安培，同时介电强度为几百伏至几千伏。由于高压导线中的高压和高电流，导线的电磁流是必不可少的组分。必须确保高压应用中载流导线的电磁兼容性，并且必须可靠地避免对其他电气组件的影响。

电磁辐射被围绕电缆导体的屏蔽件屏蔽。这里，屏蔽件必须沿着载流组件完全地连接到相同的电位，尤其是接地，以确保可靠地屏蔽电磁辐射。但是，这也意味着屏蔽件不仅必须沿电缆线束完整，而且必须在两根电缆之间的过渡处以及在将电缆引入外壳中时等完整。此类电缆导入必须确保可靠的屏蔽接触。由于屏蔽件通常由箔和/或编织物制成，因此从工艺技术方面来看，与其他屏蔽件的连接很复杂。由于这个原因，已经建议用套管来接触屏蔽件，然后将套管用作屏蔽接触件。

已知各种用于使套管与屏蔽件接触的技术，例如在DE 10 2007 051 836 A1或DE10 2002 60 897 B4中说明的。然而，其中所说明的连接方法涉及复杂的制造工作。已知的方法通常基于形状配合和/或力配合，其中这些连接的长期稳定性令人怀疑。尤其是在汽车应用中，其中连接处暴露于极端的环境条件下，尤其是机械振动以及电解质的电化学腐蚀，因此需要在屏蔽件和套管之间长期保持稳定的接触。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种长期稳定的并且可以过程可靠的进行生产的屏蔽连接，尤其是在生产期间保持较短的周期时间的情况下。

该目的通过根据权利要求1的方法，根据权利要求8的装置和根据权利要求9的电缆来解决。

在本发明的方法中，将套管推到电缆的屏蔽件上。

电缆通常由内部导体、也称为芯线，内部绝缘体，屏蔽件和外部绝缘体组成。这里，内部导体可以是扁平导体或圆形导体，并且可以由整体的实心材料构成或由绞合线构成。内部绝缘体使内部导体与屏蔽件绝缘。

将屏蔽件裸露，并将套管直接推到屏蔽件上。这里套管可以是一件式或多件式的，并且尤其可以具有上部和下部。可以将套管放置或套至电缆或屏蔽件。

在将套管套至/放置在屏蔽件上之后，例如通过保持臂等将套管临时固定到屏蔽件上。也可以通过压配合将套管套至屏蔽件上来确保固定。内部绝缘体尤其是可弹性变形的，并由此允许在绝缘体变形的同时套上套管，从而通过绝缘件的恢复力将套管牢固地保持在屏蔽件上。

为了容易地将套管推到屏蔽件上，套管可以具有朝向套管的端面端部扩宽的开口。由此允许将套管以扩宽的端部推到屏蔽件上，并且在推动过程中，套管将屏蔽件挤压在绝缘体上，从而牢固地保持在屏蔽件上。

然后使用相应的工具将电缆和套管一同引入电磁脉冲焊接线圈中。

一旦将电缆和套管定位在电磁脉冲焊接线圈中，就会向电磁脉冲焊接线圈施加电流脉冲。脉冲具有这样的电流强度，使得由于在套管中感应出的涡流而作用在套管上的洛伦兹力足以使套管塑性变形，并尤其将其材料配合地接合到屏蔽件上。

通过非常短的脉冲引起的高变形速度，在屏蔽件的材料和套管的材料之间会发生冷焊。套管的内壁尤其与屏蔽件材料配合地连接。

套管和屏蔽件之间的接合区域的纵向截面中尤其显示出波浪形的焊接图案。在金属套管和屏蔽件的金属之间产生金属间接触区。

为了将套管推到屏蔽件上，建议首先在一个区域中除去电缆的外部绝缘体，然后将套管推到该区域上。去除绝缘体会使屏蔽件暴露出来，以便将套管直接放置在屏蔽件上。如果去除绝缘体的区域位于电缆的两个端面端部之间，并且两侧都被外部绝缘体包围，则套管优选是多件式的，并且可以从外部径向放置到屏蔽件上。在此，可以通过相应的机械设计将套管的各个部分锁定在一起，从而在将套管与屏蔽件材料配合地接合之前，将套管的各部分牢固地布置在屏蔽件上。

为电磁脉冲焊接线圈通电的脉冲的持续时间小于1秒，尤其是小于0.5秒，优选在约0.3秒或更短。这里脉冲的持续时间优选至少长于0.1秒。

对于短的脉冲持续时间，脉冲发生器中的能量存储器会很快放电。这导致大电流强度，因为由能量存储器存储的电荷在非常短的时间内流过电磁脉冲焊接线圈。尤其提出，脉冲具有至少10kA，优选至少100kA的电流强度。为此，在脉冲发生器中优选至少布置一个电容器，其电荷以脉冲状方式放电。电压可以是例如400V。

电磁脉冲焊接线圈中的高电流强度会导致套管中产生较大的涡流，进而引起指向线圈内部的作用在套管上的洛伦兹力。洛伦兹力导致套管在很短的时间内发生持久的塑性变形，从而在套管和屏蔽件之间保证了冷焊。

电磁脉冲焊接线圈优选是环形线圈。为了确保将套管以大约相同的能量沿周向焊接在屏蔽件上，建议将电缆与套管一起以与环形线圈的线圈轴线同心的方式引入电磁脉冲焊接线圈中。这导致洛伦兹力沿套管的外周尽可能均匀地分布。这确保了套管的塑性变形尽可能均匀，并且由此保证了套管在屏蔽件上沿着套管的内表面的圆周的材料配合接合尽可能均匀。

如已经说明的，套管是通过脉冲冷变形的。通过快速的冷成型，在焊接区域中仅产生非常低的温度，这可以是有利的。通过脉冲和由此产生的洛伦兹力，超过了套管材料的屈服应力。套管因此在没有接触的情况下被冷成型。在套管的内表面和屏蔽件之间发生高速碰撞，从而几乎在不加热的情况下实现了套管和屏蔽件之间的材料配合连接。

优选地，在电缆的一个端面端部去除电缆的外部绝缘体，然后将套管从该端面端部推到电缆或屏蔽件上。

另一方面是一种具有电磁脉冲焊接线圈和脉冲发生器的电磁脉冲焊接装置。通过馈送装置将套有套管的电缆引入电磁脉冲焊接线圈中。这里，电磁脉冲焊接线圈优选是环形线圈，并且馈送装置被设计成使得套有套管的电缆布置在电磁脉冲焊接线圈的中心。优选地，电缆的纵轴与电磁脉冲焊接线圈的纵轴共线。这导致在焊接时套管上的压力分布均匀。这样就不会有倾斜力矩作用在电缆上。

另一方面是一种电缆，其具有内部导体，围绕内部导体的内部绝缘体，围绕内部绝缘体的屏蔽件，围绕屏蔽件的外部绝缘体以及被推到去除外部绝缘体并围绕屏蔽件的区域上的套管。电缆的特征在于，以如下方式确保屏蔽连接，使得屏蔽件与套管通过电磁脉冲焊接以材料配合的方式焊接。

当套管和屏蔽件由相同的金属制成时，套管和屏蔽件之间的连接特别好。有色金属，如铝或铜及其相应的合金是特别合适的。重要的是套管的材料必须具有高导电性。这样，在套管中产生了大的涡流，这导致作用在套管上的洛伦兹力很大。

内部导体优选具有圆形或矩形的横截面，并且由此可以形成圆形电缆或扁平电缆。内部导体尤其形成为绞合导体或一件式导体。

屏蔽件优选是金属织物和/或金属箔。

为了使套管匹配于电缆导入部，建议套管具有匹配于电缆导入部的外周。这可以导致套管具有开口横截面和外部横截面，该开口横截面不同于该外部横截面。开口横截面大致对应于内部导体，内部绝缘体和屏蔽件的横截面。这使得可以将套管以开口横截面推到屏蔽件上。不同于开口横截面的外部横截面可以确保在材料配合接合之后，套管对应于电缆导入部，并确保良好的屏蔽连接。

附图说明

在下文中，通过示出实施例的附图更详细地说明本发明。图中：

图1示出了带套管的电缆，

图2示出了引入电磁脉冲线圈中的电缆；

图3示出了通过电磁脉冲与屏蔽件焊接的套管。

具体实施方式

图1示出了具有内部导体1的电缆。内部导体1可以是绞合线或由实心材料形成。内部导体1优选地由铜或其合金制成，但是也可以由铝或其合金制成。内部导体1的横截面优选为圆形或矩形。

在内部导体1的周围设有初级绝缘体2。该初级绝缘体2由电绝缘材料构成。

屏蔽件4缠绕在初级绝缘体2上。屏蔽件4可以形成为金属箔或金属织物或两者的组合。

次级绝缘体5围绕屏蔽件4。次级绝缘体5可以由与初级绝缘体2相同的材料制成。

可以看出，在电缆的端面端部，次级绝缘体5已经去除了屏蔽件4。屏蔽件4在端面的区域中露出。套管3可以被推到该区域上。套管3优选具有与屏蔽件4一起对应于初级绝缘体2的外径的内径。

套管3优选由与屏蔽件4相同的材料制成。尤其是铜或铝及其合金是合适的。

在将套管3推到屏蔽件4上之后，电缆通过馈送装置被定位在电磁脉冲线圈6中，如图2所示。电磁脉冲线圈6具有多个绕组，并且尤其形成为环形线圈。绕组环绕地包围电缆。电缆优选地以其纵轴与电磁脉冲线圈6的纵轴共线。

可以看出，带有套管3的电缆位于电磁脉冲线圈6的内部。

短电流脉冲可以通过脉冲发生器传输到电磁脉冲线圈6，该脉冲发生器尤其具有至少一个电容器和欧姆电阻以及一个开关。为此，电磁脉冲线圈6通过电容器和电阻短路。由此电容器放电，并且所存储的电荷非常快速地流过电磁脉冲线圈6。这里产生高达几百kA的电流。

线圈6中流动的电流在套管6中产生涡流。由此在套管3上施加洛伦兹力，该洛伦兹力作用于电缆内部方向。

如图3所示，通过该洛伦兹力，套管3发生冷变形。洛伦兹力沿方向7作用在套管3上，并且套管3在几分之一秒内塑性变形并压在屏蔽件4上。通过高加速度在套管3的内壁和屏蔽件4之间形成金属间连接。由此，套管3不仅形状配合并且力配合地与屏蔽件4连接，而且还通过材料配合而接合在一起。

随后从电磁脉冲线圈6中移除电缆，并且可以引入下一条电缆。

周期时间非常短，因为焊接是在非常短的时间内进行的，尤其是少于1秒。在从电磁脉冲线圈6中移除电缆并引入新电缆的同时，可以给脉冲发生器充电。该持续时间可足以给脉冲发生器或其电容器充以足够的电荷，从而在下一工作步骤中有足够的洛伦兹力再次作用在套管3上。

借助所示的方法和装置，可以以过程安全的方式在套管和屏蔽件之间建立长期稳定的连接。

Claims (13)

1.用于形成经屏蔽的电缆的屏蔽连接的方法，所述方法包括如下步骤：

-将套管推到电缆的屏蔽件上；

-将电缆连同套管引入电磁脉冲焊接线圈中；

-以及用脉冲对电磁脉冲焊接线圈通电，使得将套管材料配合地接合到屏蔽件上。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

-在一个区域中除去电缆的外部绝缘体，并且将套管推到所述区域上。

3.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，

其特征在于，

-脉冲的持续时间小于1秒。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，

其特征在于，

-脉冲具有至少10kA，优选至少100kA的电流强度。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，

其特征在于，

-电磁脉冲焊接线圈优选是环形线圈，并且将电缆与套管一起以与环形线圈的线圈轴线同心的方式引入电磁脉冲焊接线圈中。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，

其特征在于，

-套管通过脉冲冷变形。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，

其特征在于，

-在电缆的一个端面端部去除电缆的外部绝缘体。

8.电磁脉冲焊接装置，其具有

-电磁脉冲焊接线圈，

-脉冲发生器，

其特征在于，通过馈送装置将套有套管的电缆引入电磁脉冲焊接线圈中。

9.电缆，其具有

-内部导体，

-围绕内部导体的内部绝缘体，

-围绕内部绝缘体的屏蔽件，

-围绕屏蔽件的外部绝缘体，

-被推到去除外部绝缘体并围绕屏蔽件的区域上的套管，

其特征在于，屏蔽件与套管通过电磁脉冲焊接以材料配合的方式焊接。

10.根据权利要求9所述的电缆，

其特征在于，

-套管和屏蔽件由相同的金属制成，尤其由铝或者其合金或铜或者其合金制成。

11.根据权利要求9或10所述的电缆，

其特征在于，

-内部导体具有圆形或矩形的横截面。

12.根据前述权利要求中任意一项所述的电缆，

其特征在于，

-屏蔽件由金属织物和/或金属箔形成。

13.根据前述权利要求中任意一项所述的电缆，

其特征在于，

-套管具有开口横截面和外部横截面，所述开口横截面不同于该外部横截面。

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