DE102009043164B4 - Electric cable - Google Patents

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Abstract

Elektrisches Kabel (1), das mehrere Einzeldrähte aus Kupfer (10) und aus einer Kupfer-Zink-Legierung (20) aufweist, die sich in Längsrichtung des Kabels (1) erstrecken, wobei die Einzeldrähte (10, 20) verdrillt sind, um eine Litze zu formen, welche aus x Einzeldrähten aus Kupfer (10) und aus y Einzeldrähten aus einer Kupfer-Zink-Legierung (20) geformt ist, mit x ≥ 2, y ≥ 2 und x + y ≥ 7, dadurch gekennzeichnet, – dass die Kupfer-Zink-Legierung mindestens 10 Gew.-% und höchstens 40 Gew.-% Zink enthält, – dass die Litze einen Querschnitt von höchstens 0,2 mm2 aufweist, – dass die Litze eine Reißfestigkeit von mindestens 80 N hat und ihre Einzeldrähte (10, 20) einen geglühten metallographischen Zustand aufweisen und – dass die Litze einen längenbezogenen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 125 Ohm/km hat.An electrical cable (1) comprising a plurality of copper (10) and copper-zinc alloy (20) individual wires extending in the lengthwise direction of the cable (1), the individual wires (10, 20) being twisted to form a strand which is formed from x single wires of copper (10) and y individual wires of a copper-zinc alloy (20), where x ≥ 2, y ≥ 2 and x + y ≥ 7, characterized that the copper-zinc alloy contains at least 10% by weight and at most 40% by weight of zinc, that the strand has a cross-section of not more than 0.2 mm 2, that the strand has a tensile strength of at least 80 N, and Individual wires (10, 20) have a annealed metallographic state, and that the strand has a length-specific electrical resistivity of less than 125 ohms / km.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ( JP 2008-166 141 A ).The present invention relates to an electrical cable according to the preamble of claim 1 ( JP 2008-166 141 A ).

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

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 bundled together to power various devices. These cables must therefore be as light as possible and have a small footprint, while at the same time having good mechanical strength.

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 formed from a plurality of copper wires which are twisted together to form a strand to increase the flexibility of the cable. They are surrounded by an insulating sheath, which is obtained for example by extrusion.

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 compared to the actual needs, which correspond to the amount of current to be transmitted by the cable. Specifically, almost half of the copper is used in the construction of these cables to increase the tear strength of the cable. However, this quantity is oversized for the necessary electrical functions.

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

Aus der 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 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.

In der DE 600 10 359 T2 ist eine Telekomkabelherstellung mit Metalldrahtgruppen mit verschiedenen Schlägen beschrieben. Die Druckschrift betrifft insbesondere ein Fernmeldekabel mit elektrischen Adern, das sind isolierte Leiter, die in Gruppen, wie Paaren oder Vierer, in demselben angeordnet sind. Die Leiter der Adern haben im Wesentlichen identische, metallographische Zustände. Die Gruppen der Leiter können mit unterschiedlichen Parametern geglüht werden. Es wird ein Kalthärtunggrad oder eine Bruchdehnung der Leiter erreicht, deren Schwankung im Wesentlichen unter 1,5% liegt.In the DE 600 10 359 T2 is a telecom cable manufacturing with metal wire groups with different beats described. In particular, the document relates to a telecommunication cable with electrical wires, that is, insulated conductors arranged in groups, such as pairs or quads, in the same. The conductors of the wires have essentially identical metallographic states. The groups of conductors can be annealed with different parameters. It is achieved a degree of cold curing or elongation at break of the ladder, the variation is substantially below 1.5%.

Die JP 2008-166 141 A beschreibt einen aus miteinander verseilten Einzeldrähten aufgebauten elektrischen Leiter. Die Einzeldrähte bestehen zum Teil aus Reinkupfer und zum Teil aus einer Kupferlegierung. Der Leiter hat beispielsweise fünf Einzeldrähte aus Reinkupfer und zwei Einzeldrähte aus einer Kupferlegierung. Die Kupferlegierung kann eine Kupfer-Zink-Legierung sein. Der Leiter hat eine Querschnittsfläche von 0,5 mm2 oder weniger.The JP 2008-166 141 A describes a constructed of stranded individual wires electrical conductor. The individual wires consist partly of pure copper and partly of a copper alloy. For example, the conductor has five single wires of pure copper and two single wires of a copper alloy. The copper alloy may be a copper-zinc alloy. The conductor has a cross-sectional area of 0.5 mm 2 or less.

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 to design the initially described electrical cable so that it has a small footprint, low weight and very good electrical and mechanical properties.

Diese Aufgabe wird entsprechend mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved in accordance with the features of claim 1.

Durch die Ausbildung der Litze des Kabels mit einer Reißfestigkeit von mindestens 80 N und einem längenbezogenen spezifischen elektrischen Widerstand von höchstens 125 Ohm/km wird es möglich, die üblichen Bedingungen der Montage und der Verwendung der elektrischen Steuerkabel zu erfüllen.By forming the strand of the cable with a tensile strength of at least 80 N and a length-specific electrical resistivity of at most 125 ohm / km, it becomes possible to meet the usual conditions of mounting and using the electric control cables.

In bevorzugter Ausführungsform gilt 2 ≤ x ≤ 5 und 2 ≤ y ≤ 5, und vorzugsweise 2 ≤ x ≤ 4 und 3 ≤ y ≤ 5.In a preferred embodiment, 2≤x≤5 and 2≤y≤5, and preferably 2≤x≤4 and 3≤y≤5.

Erfindungsgemäß 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).According to the invention, the various individual wires are chosen such that the cross-section of each single wire of copper and / or each single wire of a copper-zinc alloy forming the strand is (are) substantially the same.

Erfindungsgemäß sind die Einzeldrähte so in der Litze angeordnet, dass sie über ihre ganze Länge miteinander in Kontakt sind. According to the invention, the individual wires are arranged in the strand such that they are in contact with each other over their entire length.

Der Querschnitt der Einzeldrähte aus Kupfer und aus der Kupfer-Zink-Legierung sowie der Prozentsatz an Zink in der Legierung werden beispielsweise durch die drei folgenden Gleichungen definiert:

Figure DE102009043164B4_0002
The cross-section of the copper and copper-zinc alloy individual wires and the percentage of zinc in the alloy are defined, for example, by the following three equations:
Figure DE102009043164B4_0002

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.

Das Kabel kann eine Isolierhülle aufweisen, welche die Litze entlang des Kabels umgibt.The cable may include an insulating sheath surrounding the strand along 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 sole annotated figure of the drawing, wherein the examples and the drawings are purely illustrative and not restrictive.

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.It should be noted in advance that only the essential elements for the understanding of the invention have been shown schematically, 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 erlauben.The number of strands, the cross-section of the strands, and the zinc-zinc content of the copper-zinc alloy are chosen to provide on the one hand a tensile strength greater than 80 N and, on the other hand, a length-related electrical resistance of less than or equal to 125 Ohms / km allow.

VergleichsbeispieleComparative Examples

Um die Vorteile des elektrischen Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen, werden entsprechend Tabelle 1 die mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Litzen gemäß der Erfindung (Versuche I1 bis I8) und gemäß dem Stand der Technik (Versuche C1 bis C4) verglichen.In order to demonstrate the advantages of the electric cable according to the present invention, according to Table 1, the mechanical and electrical properties of strands according to the invention (Experiments I1 to I8) and according to the prior art (Experiments C1 to C4) are compared.

Mechanische Eigenschaft: die Reißfestigkeit (mechanische Beständigkeit)Mechanical property: the tensile strength (mechanical resistance)

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.
Tensile strength is determined according to standard NFEN1002-1 by means of a dynamometer whose sliding 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,
  • - arrange the upper part of the sample or its lower part in the upper and lower jaw of the dynamometer and
  • - carry out the tensile test until the sample has ruptured.

Elektrische Eigenschaft: der längenbezogene spezifische WiderstandElectrical property: the length-specific resistivity

Der längenbezogene spezifische elektrische Widerstand wird gemäß der Norm CEI 60468:1974 ermittelt.The length-specific electrical resistance is determined according to the standard CEI 60468: 1974.

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 I1 3 4 20 0,23 0,29 83 95 I2 2 5 20 0,23 0,29 86 112 I3 4 3 30 0,23 0,29 85 86 I4 3 4 30 0,23 0,29 90 101 I5 2 5 30 0,23 0,29 96 122 I6 5 2 37 0,23 0,29 81 75 I7 4 3 37 0,23 0,29 89 87 I8 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 I1 3 4 20 0.23 0.29 83 95 I2 2 5 20 0.23 0.29 86 112 I3 4 3 30 0.23 0.29 85 86 I4 3 4 30 0.23 0.29 90 101 I5 2 5 30 0.23 0.29 96 122 I6 5 2 37 0.23 0.29 81 75 I7 4 3 37 0.23 0.29 89 87 I8 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 I1 bis I8 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 inventive strands I1 to I8 correspond to equations 1 to 3 and thus have a tensile strength of at least 80 N and a length-specific electrical resistivity of more than 125 Ohm / 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 to the invention, the cost of the cable obtained is significantly reduced due to the reduction in the amount of copper used, while the cable has at the same time very good electrical and mechanical properties.

Claims (7)

Elektrisches Kabel (1), das mehrere Einzeldrähte aus Kupfer (10) und aus einer Kupfer-Zink-Legierung (20) aufweist, die sich in Längsrichtung des Kabels (1) erstrecken, wobei die Einzeldrähte (10, 20) verdrillt sind, um eine Litze zu formen, welche aus x Einzeldrähten aus Kupfer (10) und aus y Einzeldrähten aus einer Kupfer-Zink-Legierung (20) geformt ist, mit x ≥ 2, y ≥ 2 und x + y ≥ 7, dadurch gekennzeichnet, – dass die Kupfer-Zink-Legierung mindestens 10 Gew.-% und höchstens 40 Gew.-% Zink enthält, – dass die Litze einen Querschnitt von höchstens 0,2 mm2 aufweist, – dass die Litze eine Reißfestigkeit von mindestens 80 N hat und ihre Einzeldrähte (10, 20) einen geglühten metallographischen Zustand aufweisen und – dass die Litze einen längenbezogenen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 125 Ohm/km hat.Electric cable ( 1 ), which consists of several individual copper wires ( 10 ) and a copper-zinc alloy ( 20 ) extending in the longitudinal direction of the cable ( 1 ), wherein the individual wires ( 10 . 20 ) are twisted to form a strand consisting of x individual wires of copper ( 10 ) and y single wires of a copper-zinc alloy ( 20 ), with x ≥ 2, y ≥ 2 and x + y ≥ 7, characterized in that - the copper-zinc alloy contains at least 10 wt% and at most 40 wt% zinc, - that the strand has a cross section of not more than 0,2 mm 2 , - that the strand has a tensile strength of at least 80 N and its individual wires ( 10 . 20 ) have a annealed metallographic state, and that the strand has a length-specific electrical resistivity of less than 125 ohms / km. Elektrisches Kabel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass x + y = 7 ist.Electric cable ( 1 ) according to claim 1, characterized in that x + y = 7. Elektrisches Kabel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2 ≤ x ≤ 5 und 2 ≤ y ≤ 5 gilt.Electric cable ( 1 ) according to claim 1, characterized in that 2 ≤ x ≤ 5 and 2 ≤ y ≤ 5. Elektrisches Kabel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2 ≤ x ≤ 4 und 3 ≤ y ≤ 5, gilt.Electric cable ( 1 ) according to claim 1, characterized in that 2 ≤ x ≤ 4 and 3 ≤ y ≤ 5, holds. Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt jedes Einzeldrahts (10) aus Kupfer im Wesentlichen gleich ist.Electric cable ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-section of each individual wire ( 10 ) is substantially equal to copper. Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt jedes Einzeldrahts (20) aus der Kupfer-Zink-Legierung im Wesentlichen gleich ist.Electric cable ( 1 ) 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. Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine die Litze entlang des Kabels umgebende Isolierhülle (30) aufweist.Electric cable ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises an insulating sheath surrounding the strand along the cable ( 30 ) having.
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