DE102009043164A1 - Stranded electrical cable for control signal or power transmission in e.g. automobile wiring, includes up to seven twisted copper- and copper-zinc alloy cores - Google Patents

Stranded electrical cable for control signal or power transmission in e.g. automobile wiring, includes up to seven twisted copper- and copper-zinc alloy cores Download PDF

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Abstract

The stranded wire cable (1) includes x individual copper cores (10) and y individual copper-zinc alloy cores (20). x is two or more, y is two or more and x + y does not exceed 7. x + y is 7. x and y individually, are no less than 2 and no more than 5. Preferably x and y lie in the inclusive ranges of 2-4 and 3-5. Relationships provided, relate individual cross sections of the copper and copper-zinc cores to the zinc content, the tensile strength, electrical resistance per km and the combined cross sections in the cable. The copper-zinc alloy contains at least 10wt% zinc and at most 40wt% zinc. Cross sections of individual copper cores are the same. Cross sections of individual copper-zinc cores are the same. The cross section of the stranded wire is 0.5 mm 2>at most. An insulating sheath (30) runs along the cable, outside the stranded wire.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel, das mehrere Einzeldrähte aus Kupfer und aus einer Kupfer-Zink-Legierung aufweist, die sich in Längsrichtung des Kabel erstrecken, wobei die Einzeldrähte verdrillt sind, um eine Litze zu formen.The The present invention relates to an electric cable that several strands of copper and a copper-zinc alloy has, which extend in the longitudinal direction of the cable, wherein the individual wires are twisted to a stranded wire to shape.

Die Erfindung betrifft typischerweise, aber nicht ausschließlich, elektrische Steuerkabel oder Energiekabel, die zur Stromübertragung verwendet werden.The Invention relates typically, but not exclusively, to electrical control cables or power cables used for power transmission be used.

Solche Kabel werden auf verschiedenen Gebieten der Industrie verwendet, wie zum Beispiel in der Automobilindustrie, wo sie in Bündeln zur Stromversorgung verschiedener Geräte zusammengefaßt werden. Diese Kabel müssen daher insbesondere so leicht wie möglich sein und einen geringen Platzbedarf aufweisen, wobei sie gleichzeitig eine gute mechanische Festigkeit haben sollen.Such Cables are used in various fields of industry, such as in the automotive industry, where they are in bundles summarized to power various devices become. These cables must therefore be so light in particular be as possible and have a small footprint, where they should have good mechanical strength at the same time.

Solche Kabel werden üblicherweise aus mehreren Kupferdrähten geformt, die miteinander verdrillt sind, um eine Litze zu bilden, um die Flexibilität des Kabels zu erhöhen. Sie sind von einer Isolierhülle umgeben, die zum Beispiel durch Extrudieren erhalten wird.Such Cables are usually made from several copper wires shaped, which are twisted together to form a strand, to increase the flexibility of the cable. she are surrounded by an insulating cover, for example, by Extrusion is obtained.

Bekannte Kabel verwenden eine überdimensionierte Menge an Kupfer im Vergleich mit den tatsächlichen Bedürfnissen, die der vom Kabel zu übertragenden Strommenge entsprechen. Genauer gesagt, wird fast die Hälfte des Kupfers im Aufbau dieser Kabel verwendet, um die Reißfestigkeit des Kabels zu erhöhen. Diese Menge ist jedoch für die notwendigen elektrischen Funktionen überdimensioniert.Known Cables use an oversized amount of copper in comparison with the actual needs, which correspond to the amount of electricity to be transmitted by the cable. More precisely, almost half of the copper is under construction This cable is used to reduce the tensile strength of the cable to increase. However, this amount is necessary for the necessary electrical functions oversized.

Kupfer wird aber immer teurer, und es ist wichtig, neue Kabelaufbauten zu finden, welche die Menge an verwendetem Kupfer so weit wie möglich reduzieren.copper But it's getting more and more expensive, and it's important to have new cable assemblies to find out the amount of copper used as much as possible to reduce.

Aus der Druckschrift EP 0 957 492 A2 ist ein elektrisches Kabel bekannt, das eine Einheit von sieben verdrillten Einzeldrähten aufweist, wobei der mittlere Einzeldraht aus einer Kupfer-Zink-Legierung oder aus verkupfertem Stahl besteht und die sechs anderen peripheren Einzeldrähte aus Kupfer bestehen. Das so gebildete elektrische Kabel hat eine hohe Reißfestigkeit. Dennoch wird die Kupfermenge nicht bedeutend eingeschränkt, und wenn das Kabel Stahl enthält, korrodiert der jeweilige Einzeldraht.From the publication EP 0 957 492 A2 For example, an electrical cable is known that has a unit of seven twisted strands, the central strands of which are copper-zinc alloy or copper-plated steel, and the six other peripheral strands are copper. The electrical cable thus formed has a high tensile strength. However, the amount of copper is not significantly limited, and if the cable contains steel, the respective single wire corrodes.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs geschilderte elektrische Kabel so zu gestalten, dass es einen geringen Platzbedarf, ein geringes Gewicht sowie sehr gute elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist.It is the object of the present invention, the above-described to design electrical cables so that they take up little space, a low weight as well as very good electrical and mechanical Features.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Litze aus x Einzeldrähten aus Kupfer und aus y Einzeldrähten aus Kupfer-Zink-Legierung geformt ist, mit x ≥ 2, y ≥ 2 und x + y ≥ 7, wobei x und y ganze Zahlen sind.These Problem is solved according to the invention characterized the strand is made of x single wires of copper and y Single wires of copper-zinc alloy is molded with x ≥ 2, y ≥ 2 and x + y ≥ 7, where x and y whole numbers are.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist x + y = 7, vorzugsweise 2 ≤ x ≤ 5 und 2 ≤ y ≤ 5, und bevorzugter 2 ≤ x ≤ 4 und 3 ≤ y ≤ 5.In In a preferred embodiment, x + y = 7, preferably 2 ≤ x ≤ 5 and 2 ≤ y ≤ 5, and More preferably, 2 ≦ x ≦ 4 and 3 ≦ y ≦ 5.

Vorteilhafterweise hat das Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung eine Reißfestigkeit von mindestens 80 N und einen längenbezogenen spezifischen elektrischen Widerstand von höchstens 125 Ohm/km, wodurch es möglich wird, die üblichen Bedingungen der Montage und der Verwendung der elektrischen Steuerkabel zu erfüllen.advantageously, has the cable according to the present invention a tear strength of at least 80 N and a length-related resistivity of at most 125 Ohm / km, which makes it possible, the usual Conditions of installation and use of electrical control cables to fulfill.

Vorzugsweise werden die verschiedenen Einzeldrähte so gewählt, dass der Querschnitt jedes Einzeldrahts aus Kupfer und/oder jedes Einzeldrahts aus einer Kupfer-Zink-Legierung, die die Litze bilden, im Wesentlichen gleich ist (sind).Preferably the different strands are chosen that the cross section of each wire is made of copper and / or each Single wire of a copper-zinc alloy forming the strand, is essentially the same (are).

Vorteilhafterweise sind die Einzeldrähte so in der Litze angeordnet, dass sie über ihre ganze Länge miteinander in Kontakt sind.advantageously, the individual wires are arranged in the strand, that They contact each other over their entire length are.

In einer besonderen Ausführungsform werden der Querschnitt der Einzeldrähte aus Kupfer und aus der Kupfer-Zink-Legierung sowie der Prozentsatz an Zink in der Legierung durch die drei folgenden Gleichungen definiert:

Figure 00030001
In a particular embodiment, the cross section of the copper and copper-zinc alloy individual wires and the percentage of zinc in the alloy are defined by the following three equations:
Figure 00030001

Darin sind SCu die Gesamtsumme der Querschnitte der Einzeldrähte aus Kupfer in mm2, SLegierung die Gesamtsumme der Querschnitte der Einzeldrähte aus Kupfer-Zink-Legierung in mm2 und %Zn der Mittelwert der Prozentsätze an Zink der Einzeldrähte aus der Kupfer-Zink-Legierung.Where S Cu is the total of the cross-sections of the individual copper wires in mm 2 , S alloy is the total of the cross-sections of the individual wires of copper-zinc alloy in mm 2 and% Zn is the average of the percentages of zinc of the individual wires of the copper-zinc Alloy.

Typischerweise besteht die Kupfer-Zink-Legierung aus Kupfer, Zink, ggf. aus Sauerstoff, und aus unvermeidlichen Verunreinigungen.typically, If the copper-zinc alloy consists of copper, zinc, possibly oxygen, and from inevitable impurities.

Vorzugsweise enthält die Kupfer-Zink-Legierung mindestens 10 Gew.-% Zink. Gemäß einer Variante enthält die Kupfer-Zink-Legierung höchstens 40 Gew.-% Zink.Preferably the copper-zinc alloy contains at least 10% by weight Zinc. According to a variant contains the Copper-zinc alloy not more than 40% by weight of zinc.

Das erfindungsgemäße Kabel enthält vorzugsweise eine Litze mit einem Querschnitt von höchstens 0,5 mm2, vorzugsweise einem Querschnitt von höchstens 0,2 mm2.The cable according to the invention preferably comprises a strand having a cross section of at most 0.5 mm 2 , preferably a cross section of at most 0.2 mm 2 .

Außerdem kann das Kabel eine Isolierhülle aufweisen, welche die Litze entlang des Kabels umgibt.Furthermore the cable can have an insulating sleeve, which the Litz surrounds the cable.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die einzige kommentierte Figur der Zeichnung hervor, wobei die Beispiele und die Zeichnung rein veranschaulichend und keineswegs einschränkend zu verstehen sind.Further Features and advantages of the present invention will become apparent from the following Embodiments with reference to the only commented figure of the drawing, the examples and the drawing purely illustrative and not restrictive to be understood.

Die Zeichnung stellt schematisch ein elektrisches Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung im Querschnitt dar.The Drawing schematically illustrates an electrical cable according to the present invention in cross section.

Vorab ist anzumerken, dass nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente schematisch dargestellt wurden, und dies ohne Beachtung des Maßstabs.advance It should be noted that only for understanding the invention essential elements have been shown schematically and this without regard to the scale.

Gemäß der Zeichnung enthält ein elektrisches, so genanntes Steuerkabel 1 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sieben Einzeldrähte mit im Wesentlichen gleichem Querschnitt. Zum Beispiel sind diese sieben Einzeldrähte auf vier Einzeldrähte 10 aus Kupfer und drei Einzeldrähte 20 aus einer Kupfer-Zink-Legierung verteilt. Diese sieben Einzeldrähte sind außerdem von einer Isolierhülle 30 mit kreisförmigem Außenquerschnitt umgeben.According to the drawing contains an electrical, so-called control cable 1 according to a particular embodiment of the invention, seven individual wires with substantially the same cross-section. For example, these seven individual wires are on four individual wires 10 made of copper and three single wires 20 distributed from a copper-zinc alloy. These seven individual wires are also of an insulating sleeve 30 surrounded by a circular outer cross section.

Der Durchmesser des Kabels, das die Litze von sieben Einzeldrähten enthält, liegt zusammen mit der Isolierhülle 30 typischerweise in der Größenordnung von 1,6 mm. Die Einzeldrähte 10 bzw. 20 aus Kupfer und aus der Kupfer-Zink-Legierung haben je einen Durchmesser von 0,22 mm. Allgemein beträgt der Durchmesser der die Litze bildenden Einzeldrähte 10 und 20 zwischen 0,10 mm und 0,30 mm.The diameter of the cable, which contains the strand of seven individual wires, lies together with the insulating cover 30 typically of the order of 1.6 mm. The single wires 10 respectively. 20 of copper and of the copper-zinc alloy each have a diameter of 0.22 mm. Generally, the diameter of the strands forming individual strands 10 and 20 between 0.10 mm and 0.30 mm.

Die Anzahl von Einzeldrähten, der Querschnitt der Einzeldrähte sowie der Gehalt an Zink der Kupfer-Zink-Legierung werden so gewählt, dass sie einerseits den Erhalt einer Reißfestigkeit von mehr als 80 N und andererseits den Erhalt eines längenbezogenen elektrischen Widerstands von weniger als oder gleich 125 Ohm/km gemäß der vorliegenden Erfindung erlauben.The Number of strands, the cross section of the strands as well as the zinc-zinc content of the copper-zinc alloy are chosen on the one hand, that they receive a tear resistance of more than 80 N and on the other hand the receipt of a length-related electrical resistance of less than or equal to 125 ohms / km allow in accordance with the present invention.

VergleichsbeispieleComparative Examples

Um die Vorteile des elektrischen Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen, werden die mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Litzen gemäß der Erfindung (Versuche 11 bis 18) und gemäß dem Stand der Technik (Versuche C1 bis C4) verglichen.In order to demonstrate the advantages of the electrical cable according to the present invention, the mechanical and electrical properties of strands according to the invention (Experiments 11 to 18 ) and according to the state of the art (experiments C1 to C4).

Mechanische Eigenschaft: die Reißfestigkeit (mechanische Beständigkeit) Die Reißfestigkeit wird gemäß der Norm NFEN1002-1 mit Hilfe eines Dynamometers ermittelt, dessen Verschiebegeschwindigkeit der unteren Backe 100 ± 10 mm/min beträgt. Die Bedienungsweise besteht darin:

  • – 5 Proben eines elektrischen Drahts einer Länge von 200 mm entnehmen,
  • – die Backen des Dynamometers in 100 mm Abstand zueinander anordnen,
  • – den oberen Bereich der Probe bzw. ihren unteren Bereich in der oberen und unteren Backe des Dynamometers anordnen und
  • – den Zugtest bis zum Reißen der Probe durchführen.
Mechanical property: the tear strength (mechanical resistance) The tear strength is determined according to the Norm NFEN1002-1 determined by means of a dynamometer whose displacement speed of the lower jaw is 100 ± 10 mm / min. The operation is:
  • - take 5 samples of an electrical wire of 200 mm length,
  • - arrange the jaws of the dynamometer 100 mm apart,
  • - the upper part of the sample or its lower part in the upper and lower jaw of the dynamo arrange the meters and
  • - carry out the tensile test until the sample has ruptured.

Elektrische Eigenschaft: der längenbezogene spezifische Widerstand Der längenbezogene spezifische elektrische Widerstand wird gemäß der Norm CEI 60468 : 1974 ermittelt.Electrical property: the length-related resistivity The length-related resistivity is determined according to the Standard CEI 60468 : 1974 determined.

Der Aufbau jeder Litze sowie die Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle 1 im Einzelnen dargestellt. Tabelle 1 Die Struktur jeder Litze sowie die Eigenschaften werden in der nachfolgenden Tabelle 1 im Einzelnen dargestellt. Versuche Anzahl von Einzeldrähten aus Kupfer Anzahl von Einzeldrähten aus Kupfer-Zink-Legierung % von Zink in der Kupfer-Zink-Legierung Nenndurchmesser jedes Einzeldrahts (mm) Scu + SLegierung in mm2 Reißfestigkeit in N Längenbezogener spezifischer Widerstand in Ohm/km C1 0 7 15 0,23 0,29 87 154 C2 0 7 20 0,23 0,29 94 173 C3 0 7 30 0,23 0,29 108 210 C4 0 7 37 0,23 0,29 118 237 11 3 4 20 0,23 0,29 83 95 12 2 5 20 0,23 0,29 86 112 13 4 3 30 0,23 0,29 85 86 14 3 4 30 0,23 0,29 90 101 15 2 5 30 0,23 0,29 96 122 16 5 2 37 0,23 0,29 81 75 17 4 3 37 0,23 0,29 89 87 18 3 4 37 0,23 0,29 96 104 The structure of each strand and the properties are shown in the following Table 1 in detail. Table 1 The structure of each strand and the properties are shown in the following Table 1 in detail. tries Number of individual wires made of copper Number of strands of copper-zinc alloy % of zinc in the copper-zinc alloy Nominal diameter of each single wire (mm) S cu + S alloy in mm 2 Tear strength in N Length-related resistivity in ohms / km C1 0 7 15 0.23 0.29 87 154 C2 0 7 20 0.23 0.29 94 173 C3 0 7 30 0.23 0.29 108 210 C4 0 7 37 0.23 0.29 118 237 11 3 4 20 0.23 0.29 83 95 12 2 5 20 0.23 0.29 86 112 13 4 3 30 0.23 0.29 85 86 14 3 4 30 0.23 0.29 90 101 15 2 5 30 0.23 0.29 96 122 16 5 2 37 0.23 0.29 81 75 17 4 3 37 0.23 0.29 89 87 18 3 4 37 0.23 0.29 96 104

In den in der Tabelle 1 erwähnten Beispielen sind die Querschnitte der Einzeldrähte 10 bzw. 20 aus Kupfer und aus der Kupfer-Zink-Legierung gleich. Die verwendeten Einzeldrähte aus Kupfer und aus der Kupfer-Zink-Legierung sind in einem so genannten geglühten metallographischen Zustand, oder anders gesagt, die Einzeldrähte werden einem Glühschritt unterzogen. In anderen Ausführungsformen können die Querschnitte der Einzeldrähte aus Kupfer und aus der Kupfer-Zink-Legierung unterschiedlich sein, wenn sich der Durchmesser der Einzeldrähte aus Kupfer vom Durchmesser der Einzeldrähte aus der Kupfer-Zink-Legierung unterscheidet.In the examples mentioned in Table 1, the cross sections of the individual wires are 10 respectively. 20 made of copper and copper-zinc alloy alike. The single wires of copper and the copper-zinc alloy used are in a so-called annealed metallographic state, or in other words, the individual wires are subjected to an annealing step. In other embodiments, the cross sections of the individual wires of copper and the copper-zinc alloy may be different if the diameter of the individual wires of copper differs from the diameter of the individual wires of the copper-zinc alloy.

Die erfindungsgemäßen Litzen 11 bis 18 entsprechen den Gleichungen 1 bis 3 und haben so eine Reißfestigkeit von mindestens 80 N und einen längenbezogenen spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 125 Ohm/km.The Corresponding strands 11 to 18 according to the invention Equations 1 to 3 and thus have a tensile strength of at least 80 N and a length specific electrical resistance of more than 125 ohms / km.

Dank der Erfindung sind die Kosten des erhaltenen Kabels aufgrund der Verringerung der verwendeten Kupfermenge deutlich reduziert, während das Kabel gleichzeitig sehr gute elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist.thanks the invention, the cost of the resulting cable due to Reduction in the amount of copper used significantly reduced while the cable at the same time very good electrical and mechanical properties having.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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  • - Norm CEI 60468 [0028] - Standard CEI 60468 [0028]

Claims (10)

Elektrisches Kabel, das mehrere Einzeldrähte aus Kupfer und aus einer Kupfer-Zink-Legierung aufweist, die sich in Längsrichtung des Kabel erstrecken, wobei die Einzeldrähte verdrillt sind, um eine Litze zu formen, dadurch gekennzeichnet, dass die Litze aus x Einzeldrähten (10) aus Kupfer und aus y Einzeldrähten (20) aus einer Kupfer-Zink-Legierung geformt ist, mit x ≥ 2, y ≥ 2 und x + y ≥ 7.An electric cable comprising a plurality of copper and zinc-copper alloy individual wires extending in the longitudinal direction of the cable, the individual wires being twisted to form a strand, characterized in that the strand of x individual wires ( 10 ) of copper and of y individual wires ( 20 ) is formed of a copper-zinc alloy, with x ≥ 2, y ≥ 2 and x + y ≥ 7. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass x + y = 7.Cable according to claim 1, characterized in that x + y = 7. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 2 ≤ x ≤ 5 und 2 ≤ y ≤ 5, vorzugsweise 2 ≤ x ≤ 4 und 3 ≤ y ≤ 5.Cable according to claim 1 or 2, characterized that 2 ≤ x ≤ 5 and 2 ≤ y ≤ 5, preferably 2 ≦ x ≦ 4 and 3 ≦ y ≦ 5. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Einzeldrähte (10, 20) aus Kupfer und aus der Kupfer-Zink-Legierung sowie der Prozentsatz an Zink in der Legierung durch die folgenden Gleichungen definiert sind:
Figure 00070001
in denen SCu die Gesamtsumme der Querschnitte der Einzeldrähte (10) aus Kupfer in mm2, SLegierung die Gesamtsumme der Querschnitte der Einzeldrähte (20) aus der Kupfer-Zink-Legierung in mm2 und %Zn der Mittelwert der Prozentsätze an Zink der Einzeldrähte aus der Kupfer-Zink-Legierung sind.Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the individual wires ( 10 . 20 ) of copper and of the copper-zinc alloy and the percentage of zinc in the alloy are defined by the following equations:
Figure 00070001
in which S Cu the total sum of the cross sections of the individual wires ( 10 ) of copper in mm 2 , S alloy the total of the cross-sections of the individual wires ( 20 ) of the copper-zinc alloy in mm 2 and% Zn are the mean percentages of zinc of the individual wires of the copper-zinc alloy. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupfer-Zink-Legierung mindestens 10 Gew.-% Zink enthält.Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the copper-zinc alloy at least Contains 10 wt .-% zinc. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupfer-Zink-Legierung höchstens 40 Gew.-% Zink enthält.Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the copper-zinc alloy at most Contains 40 wt .-% zinc. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt jedes Einzeldrahts (10) aus Kupfer im Wesentlichen gleich ist.Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-section of each individual wire ( 10 ) is substantially equal to copper. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt jedes Einzeldrahts (20) aus der Kupfer-Zink-Legierung im Wesentlichen gleich ist.Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-section of each individual wire ( 20 ) is substantially equal to the copper-zinc alloy. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Litze höchstens 0,5 mm2 beträgt.Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the strand is at most 0.5 mm 2 . Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine die Litze entlang des Kabels umgebende Isolierhülle (30) aufweist.Cable according to one of the preceding claims, characterized in that it also comprises an insulating sleeve surrounding the strand along the cable ( 30 ) having.
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