CN114503222A - 电导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电导体装置(1)。导体装置(1)包括：电导体(3)；至少围绕导体(3)的导体部段(3.1)布置的电绝缘的绝缘套(5)；导电的套筒(7)，套筒围绕绝缘套(5)的第一绝缘套部段(5.1)布置；和导电的捻线(9)，捻线为了进行电场控制围绕绝缘套(5)的邻接于第一绝缘套部段(5.1)的第二绝缘套部段(5.2)缠绕。
Description
技术领域
本发明涉及一种电导体装置，其具有电导体、至少围绕导体的导体部段布置的电绝缘的绝缘套和导电的套筒，套筒围绕绝缘套的绝缘套部段布置。
背景技术
这种的导体装置在多种电运行机构中和/或在其处、例如在穿过壳体开口的电穿引件中或在线缆处使用，其中，导体装置的导电的套筒例如用于屏蔽电场。这种导体装置的一个特别的弱点是如下区域，在该区域中套筒围绕绝缘套终止。在该区域中，由于在起电极作用的套筒端部处的电场的高的电场强度会造成在绝缘套的表面上的显著的放电(“火花”)，该放电能够在短时间损坏或破坏绝缘套。如果套筒的端部以尖锐边缘的方式构造，则这种效应进一步增强，因为套筒边缘的小半径在边缘周围中导致电场强度特别高。
影响局部电场强度的措施称为场控制。用于场控制的元件称为场控制元件。根据对场控制的要求使用不同的措施。因此，例如会足够的是：电极的半径足够大地实施，以便将边界面处的场强保持在绝缘套的电气强度以下。这种类型的场控制称为几何场控制。
替选地，能够将漆、胶带或填充的塑料的形式的弱导电的衬层作为场控制元件施加到绝缘套的表面上。电场驱动电流通过该物质，该物质连同其电阻一起导致电压下降。电压下降又限定沿表面的电势。电阻设置得越精确，电势、进而场就能够越精确地被控制。这种类型的场控制称为电阻性的场控制。然而，沿着这种系统，场强在交流电压的情况下不是恒定的，因为电流的一部分电容性地经由绝缘套流动至导体装置的导体。由此，距离套筒越远，电压下降更小。这能够通过在场控制元件长度上电阻下降的方式来抵消。
另一可能性在于：使用其电导率显示出与施加场强的强相关性的材料。在尤其受场强负荷的部位处，该物质变得更加导电，由此进一步降低了场强。这种类型的场控制被称为非线性场控制。
替选地，对于交流电压系统能够使用所谓的折射材料，折射材料具有高的相对介电常数。该材料在其与绝缘部的边界面处“折射”电场，进而迫使其远离电极边缘。这种类型的场控制称为折射场控制。
从DE 77 22 352 U1中已知一种塑料绝缘的强电电缆的端部接头。从中已知场控制漏斗，在场控制漏斗的套中嵌入连续的导电线。
发明内容
本发明所基于的目的是：提出上述类型的电导体装置，其具有简单、精确并且能够适配于相应要求实现的场控制，尤其对于电穿引件和线缆。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的电导体装置、具有权利要求12的特征的用于制造电导体装置的方法、具有权利要求13的特征的电穿引件和具有权利要求14的特征的线缆来实现。
本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的电导体装置包括：电导体；至少围绕导体的导体部段布置的电绝缘的绝缘套；导电的套筒，套筒围绕绝缘套的第一绝缘套部段布置；和导电的捻线，捻线为了进行电场控制围绕绝缘套的邻接于第一绝缘套部段的第二绝缘套部段缠绕。为了缠绕，尤其使用缠绕设备。为了缠绕实施旋转运动。例如将导体装置与绝缘套旋转。例如也可行的是：在缠绕时将导体装置与绝缘套固定，并且借助于自旋转的设备将捻线围绕导体装置缠绕到绝缘套上。捻线(导电的捻线)能够直接缠绕到绝缘套上。因此，捻线(导电的捻线)已经缠绕在绝缘套上或直接缠绕到绝缘套上。
因此，根据本发明的电导体装置具有用于场控制的导电的捻线。捻线围绕绝缘套的绝缘套部段缠绕，绝缘套部段在导体与导体装置的导电的套筒之间具有与绝缘套邻接的绝缘套部段。在此，捻线被用作为用于导电的套筒的端部处的电场的场控制元件。通过选择用于制成捻线的材料和缠绕捻线的实施方案，能够有利地实现精确和可变地能适配于相应要求的场控制，该场控制仅需要少的结构空间，并且尤其在有限的空间的情况下能够被使用。
在本发明的一个设计方案中，捻线的的捻线端部部段与套筒的套筒端部部段例如通过粘合连接。由此，有利地，将捻线的捻线端部部段固定在套筒的套筒端部部段的附近，并且捻线以电流和/或电容的方式与套筒电耦合。
在本发明的另一设计方案中，捻线螺旋状地围绕第二绝缘套部段缠绕。特别地，捻线的螺旋状的缠绕部能够具有不同的螺距。由此，通过螺旋状的缠绕部的螺距和其沿着缠绕部伸展的变化，能够将缠绕部的电阻和在电阻在平行于导体的方向上的局部变化灵活地匹配于对场控制的相应的要求。
在本发明的另一设计方案中，捻线具有比套筒更低的比电导率。在本发明的另一设计方案中，缠绕的捻线具有在1MΩ/m与100MΩ/m之间的范围中的电阻。本发明的设计方案适配于导电的套筒的典型的实施方案。
在本发明的另一设计方案中，捻线由聚酰胺纤维制成，聚酰胺纤维由导电的含碳的材料包覆，或者由包括至少一种聚酰胺纤维和导电的碳纤维的纤维混合物制成，或者由至少一种金属纤维制成。所提出的材料能够实现制造弱导电的缠绕的捻线，进而尤其适合用于生产根据本发明的导体装置的捻线。
在本发明的另一设计方案中，捻线由保护层或保护套筒包围。由此，能够有利地保护捻线免受机械和/或化学方式的损伤。此外，能够通过适合地选择材料和/或保护层，或通过保护套筒的适合的设计来增加由捻线和保护层或保护套筒构成的系统的电击穿强度。
在本发明的一个设计方案中，捻线通过固化的或可固化的树脂固定在第二绝缘套部段处。由此，能够有利地稳定捻线并且保护捻线防止局部和全局机械位移。特别地，在捻线螺旋状缠绕的情况下，缠绕的局部螺距能够是固定的。
在根据本发明的用于制造根据本发明的导体装置的方法中，与之相应地，为了将捻线固定在第二绝缘套部段处，将固化的或可固化的树脂施加到第二绝缘套部段处，并且在树脂完全固化之前，将捻线在树脂上围绕第二绝缘套部段缠绕。
根据本发明的穿过电运行机构的壳体的壳体开口的电穿引件具有根据本发明的导体装置，导体装置的套筒与壳体电连接并且与导体和绝缘套一起被引导穿过壳体开口。
根据本发明的线缆具有根据本发明的导体装置。
因为根据本发明的电穿引件和根据本发明的线缆具有根据本发明的导体装置，其优点从根据本发明的导体装置的上述优点中得出。
附图说明
根据结合附图对实施例的描述，更清楚地解释本发明的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现他们的方式和方法。在此示出：
图1示出电导体装置的一个实施例的部分剖视图，
图2示出电穿引件的一个实施例的部分剖视图，
图3示出线缆的一个实施例的部分剖视图。
彼此相对应的部件在附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出根据本发明的电导体装置1的一个实施例的部分剖视图，其中，图1的上部分以剖开的方式示出导体装置1。导体装置1包括电导体3、电绝缘的绝缘套5、导电的套筒7、用于电场控制的导电的捻线9、树脂层11和保护层13。
绝缘套5围绕导体3的导体部段3.1布置。套筒7围绕绝缘套5的第一绝缘套部段5.1布置。树脂层11被涂覆到绝缘套5的邻接于第一绝缘套部段5.1的第二绝缘套部段5.2的外表面上。捻线9在树脂层11处螺旋状地围绕第二绝缘套部段5.2缠绕。树脂层11将捻线9固定在第二绝缘套部段5.2处。捻线9的捻线端部部段9.1与套筒7的套筒端部部段7.1导电连接，并通过粘合剂15材料配合地固定在套筒端部部段7.1处。套筒端部部段7.1具有朝第二绝缘套部段5.2锥形减小的外径。保护层13围绕捻线9和树脂层11布置。保护层13透明地示出，但是也能够透明地实施。
导体3例如由铜制成。绝缘套5例如由聚醚醚酮(PEEK)、交联聚乙烯(VPE)、聚氯乙烯(PVC)或类似的聚合物、油纸、陶瓷、硅树脂、树脂浸渍的云母带或合成树脂制成。套筒7例如由优质钢制成。捻线9例如由被导电含碳材料包覆的聚酰胺纤维、由包括至少一种聚酰胺纤维和导电碳纤维的纤维混合物或由细金属纤维制成。树脂层11由进行固化的或可固化的树脂、例如由环氧树脂制成。例如，保护层13同样由固化的或可固化的树脂制成，特别是由与树脂层11相同的树脂制成。
捻线9的比电导率低于套筒7。例如，缠绕的捻线9具有在1MΩ/m与100MΩ/m之间范围内的电阻。
在制造导体装置1时，首先制造基本体，基本体包括导体3、绝缘套5和套筒7。随后，将用于树脂层11的树脂施加到第二绝缘套部段5.2上。此后，捻线9围绕套筒端部部段7.1并且围绕第二绝缘套部段5.2缠绕，并且在此压到树脂处，并且通过粘合剂15与套筒端部部段7.1连接。最后，将用于保护层13的材料施加到捻线9和树脂层11上。
图2示出穿过电运行机构的导电的壳体的壳体开口19.1的根据本发明的电穿引件17的一个实施例的局部剖视图。电运行机构例如是电机(如马达、发电机)或变压器或者是电开关设备(例如功率开关或断路器)。穿引件17包括如图1中构造的导体装置1和密封件21。壳体19和密封件21以剖开的方式示出，导体装置1如图1中那样部分剖开地示出。导体装置1的绝缘套部段5.2布置在壳体19内。套筒7从壳体开口19.1伸出。密封件21环形地围绕套筒7伸展，将套筒7导电地与壳体19连接并密封壳体开口19.1。例如，套筒7由包含石墨的材料制成。导体3与电运行机构的电流路径连接或能够与其连接(在电运行机构是电机的情况下，导体3例如与机器绕组连接；在电运行机构是电开关设备的情况下，导体3例如与开关设备的开关触点连接)。例如，套筒7和壳体19与地电位连接。
与图1类似，图3示出根据本发明的线缆23的一个实施例的部分剖视图。线缆23包括如图1中构成的导体装置1，该导体装置形成线缆23的第一线缆端部，其中，绝缘套5围绕导体3伸展直至线缆23的(未示出的)第二线缆端部。第二线缆端部能够如第一线缆端部那样构成。
图1至3中示出的导体装置1的实施例能够以不同的方式变动。特别地，捻线9的螺旋状的缠绕部在局部能够具有不同的螺距，以便改变缠绕部沿其伸展的电阻并适配场控制的要求。此外，代替保护层13，能够设有保护套筒，保护套筒包覆捻线9和树脂层11。根据本发明的导体装置1的其他实施例根本不具有树脂层11和/或根本不具有保护层13。在其他的实施例中，捻线9不与套筒7电连接，而是仅电容性地耦合到套筒7处。
尽管详细地通过优选的实施例详细阐明和描述本发明，那么本发明不被所公开的实例限制，并且本领域技术人员在不脱离本发明的保护范围的情况下能够从中推导出其他变体方案。
Claims (14)
1.一种电导体装置(1)，包括：
-电导体(3)；
-至少围绕所述导体(3)的导体部段(3.1)布置的电绝缘的绝缘套(5)；
-导电的套筒(7)，所述套筒围绕所述绝缘套(5)的第一绝缘套部段(5.1)布置，
其特征在于，导电的捻线(9)为了电场控制而围绕所述绝缘套(5)的邻接于所述第一绝缘套部段(5.1)的第二绝缘套部段(5.2)缠绕。
2.根据权利要求1所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)的捻线端部部段(9.1)与所述套筒(7)的套筒端部部段(7.1)例如通过粘合连接。
3.根据权利要求1或2所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)螺旋状地围绕所述第二绝缘套部段(5.2)缠绕。
4.根据权利要求2所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)的螺旋状的缠绕部具有不同的螺距。
5.根据前述权利要求中任一项所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)具有比所述套筒(7)更低的比电导率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的导体装置(1)，其中，缠绕的所述捻线(9)具有在1MΩ/m与100MΩ/m之间的范围中的电阻。
7.根据前述权利要求中任一项所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)由聚酰胺纤维制成，所述聚酰胺纤维由导电的含碳的材料包覆。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)由包括至少一种聚酰胺纤维和导电的碳纤维的纤维混合物制成。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)由至少一种金属纤维制成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)由保护层(13)或保护套筒包围。
11.根据前述权利要求中任一项所述的导体装置(1)，其中，所述捻线(9)通过固化的或能固化的树脂被固定在所述第二绝缘套部段(5.2)处。
12.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的导体装置(1)的方法，其中
-将固化的或能固化的树脂施加到第二绝缘套部段(5.2)上，以用于将捻线(9)固定在所述第二绝缘套部段(5.2)处，和
-在树脂完全固化之前，将所述捻线(9)在树脂上围绕所述第二绝缘套部段(5.2)缠绕。
13.一种穿过电运行机构的壳体(19)的壳体开口(19.1)的电穿引件(17)，其中，穿引件(17)具有根据权利要求1至11中任一项所述的导体装置(1)，所述导体装置的套筒(7)与所述壳体(19)电连接并且与导体(3)和绝缘套(5)的第一绝缘套部段(5.1)一起被引导穿过所述壳体开口(19.1)。
14.一种线缆(23)，具有根据权利要求1至11中任一项所述的导体装置(1)。
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