DE102010016901A1 - High electric conduction wire manufacturing method, involves coating multiple conducting parts with insulator, where conducting parts are provided with dummy lines that is made of conductor, non-conductor or inflammable material - Google Patents
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Abstract
Description
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Draht mit hoher Leitfähigkeit, der eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit aufweist, sowie ein Herstellungsverfahren dafür.The present invention relates to a high conductivity wire having improved electrical conductivity and a manufacturing method thereof.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art
Jede Form von Energie, die von Verbrauchern genutzt wird, durchläuft unterschiedliche Zustande, umfassend die Erzeugung oder Sammlung, den Transport, die Speicherung, die Wandlung oder Umwandlung in eine besser geeignete Form sowie deren Verbrauch. Beim Übergang von einer Phase in eine andere Phase tritt unweigerlich ein Energieverlust von einigen Prozent bis einigen zehn Prozent auf. Gemäß dem Gesetz der Entropie wandelt sich Energie allmählich in eine nicht verwendbare Niedrigqualitätsform (z. B. Hitze), die im Raum verteilt wird, was einen Energieverlust sowie eine Umweltverschmutzung verursacht.Any form of energy used by consumers goes through different states, including the production or collection, transportation, storage, transformation or transformation into a more appropriate form and consumption. In the transition from one phase to another, energy loss inevitably occurs from a few percent to a few tens of percent. According to the law of entropy, energy is gradually transformed into an unusable low-quality form (eg, heat) that is distributed in space, causing energy loss as well as environmental pollution.
Elektrische Energie wird auch während der Erzeugung, der Wandlung und dem Transport von einem Punkt zu einem anderen Punkt im Raum verloren, wobei die Minimierung dieses Verlustes mit Blick auf die Kostenreduzierung und den Umweltschutz sehr wichtig ist.Electrical energy is also lost during generation, conversion and transportation from one point to another point in space, minimizing this loss is very important in terms of cost reduction and environmental protection.
Elektrische Leitfähigkeit ist ein Faktor bei der Übertragung von elektrischer Energie. Die elektrische Leitfähigkeit ist ein Maß der Fähigkeit eines elektrischen Leiters (z. B. eines elektrischen Drahtes) einen elektrischen Strom zu leiten. Falls die elektrische Leitfähigkeit hoch ist, fließt der elektrische Strom gut; wenn dagegen die elektrische Leitfähigkeit niedrig ist, fließt der elektrische Strom schlecht. Die elektrische Leitfähigkeit kann als reziproker Wert des elektrischen Widerstandes ausgedrückt werden. Die elektrische Leitfähigkeit L eines elektrischen Leiters kann daher mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden: Electrical conductivity is a factor in the transmission of electrical energy. The electrical conductivity is a measure of the ability of an electrical conductor (eg, an electrical wire) to conduct an electrical current. If the electrical conductivity is high, the electric current flows well; on the other hand, when the electric conductivity is low, the electric current is poorly flowing. The electrical conductivity can be expressed as the reciprocal of the electrical resistance. The electrical conductivity L of an electrical conductor can therefore be expressed by the following equation:
Wie aus der vorstehenden Gleichung ersehen werden kann, hängt die elektrische Leitfähigkeit L eines elektrischen Leiters ab von einer Länge l, einer Querschnittsfläche S, sowie einer elektrischen Widerstandsgröße ρ des elektrischen Leiters.As can be seen from the above equation, the electrical conductivity L of an electrical conductor depends on a length l, a cross-sectional area S, and an electrical resistance ρ of the electrical conductor.
Superleitfähigkeit ist ein Beispiel eines Phänomens, das eine Änderung im elektrischen Widerstand ρ verursacht. Superleitfähigkeit ist ein Phänomen, bei dem der elektrische Widerstand eines Metalls oder einer Legierung null wird, wenn das Metall oder die Legierung auf eine Temperatur nahe an 0K (–273.16°C) gekühlt wird. In jüngster Zeit wird mit Hochdruck auf dem Gebiet des Superleitfähigkeitsphänomens geforscht. Insbesondere wird ausgiebig mit Blick auf superleitfähige Materialien geforscht, die bei relativ hohen Temperaturen superleitfähig sein können, einem Superleitfähigkeitsphänomen, das von Leitern mit relativ hohen kritischen Temperaturen erzeugt wird, usw. Gleichwohl unterliegen superleitfähige Materialien eine Vielfalt von Limitierungen in deren weit gefächerten Gebrauch, da sie nach wie vor auf eine relativ niedrige Temperatur herabgekühlt werden müssen, um ein Superleitphänomen zu zeigen.Super conductivity is an example of a phenomenon that causes a change in the electrical resistance ρ. Super conductivity is a phenomenon in which the electrical resistance of a metal or alloy becomes zero when the metal or alloy is cooled to a temperature close to 0K (-273.16 ° C). Recently, high pressure has been made in the field of super conductivity phenomenon. In particular, research is being conducted extensively on superconductive materials that may be superconducting at relatively high temperatures, a superconductivity phenomenon produced by conductors having relatively high critical temperatures, etc. However, superconductive materials are subject to a variety of limitations in their widespread use They still need to be cooled down to a relatively low temperature to show a superconducting phenomenon.
Auf der anderen Seite kann die elektrische Leitfähigkeit eines Leitungsdrahtes von der Länge oder Dicke des Leitungsdrahtes beeinflusst werden. Gleichwohl ist die elektrische Leitfähigkeit eines Drahtes nach der Herstellung des Leitungsdrahtes nicht mehr veränderbar.On the other hand, the electrical conductivity of a lead wire may be affected by the length or thickness of the lead wire. However, the electrical conductivity of a wire after the production of the lead wire is no longer changeable.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft einen elektrischen Draht mit hoher Leitfähigkeit, sowie ein Herstellungsverfahren hierfür, wobei der elektrische Draht unter Verwendung eines herkömmlichen Leitungsdrahtes eine hohe Leitfähigkeit aufweist.The present invention provides a high conductivity electric wire, and a manufacturing method thereof, wherein the electric wire has high conductivity using a conventional lead wire.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Drahtes mit hoher Leitfähigkeit, aufweisend drei oder mehr Leitungsdrähte, vorgeschlagen, wobei das Verfahren aufweist: Ausbilden von Leitungsdrähten, die einander kreuzen und gleichmäßig und dreidimensional gewickelt werden; und Verkleiden der Leitungsdrähte mit einem Isoliermaterial.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for producing a wire having high conductivity, comprising three or more lead wires, the method comprising: forming lead wires which intersect and are uniformly and three-dimensionally wound; and cladding the lead wires with an insulating material.
Die Leitungsdrähte können zumindest einen Blinddraht enthalten, in dem kein Strom fließt.The lead wires may include at least one blind wire in which no current flows.
Der der Blinddraht kann dabei aus einem Leiter, einem Isolator, einem Halbleiter oder einem entflammbaren Material bestehen.The blind wire may consist of a conductor, an insulator, a semiconductor or a flammable material.
Wenn der Blinddraht aus einem entflammbaren Material besteht, kann der Blinddraht durch Entzünden des entflammbaren Materials entfernt werden.If the blind wire is made of a flammable material, the blind wire can be removed by igniting the flammable material.
Die Leitungsdrähte haben unterschiedliche Dicken.The lead wires have different thicknesses.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektrischer Draht mit hoher Leitfähigkeit vorgeschlagen, der die Leitungsdrähte aufweist, die unter Verwendung des vorstehend diskutierten Verfahrens hergestellt wurden.According to another aspect of the present invention, there is proposed a high conductivity electrical wire having the lead wires made using the method discussed above.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft einen elektrischen Draht mit hoher Leitfähigkeit aufweisend: eine Mehrzahl von Grundachsendrähten, welche Leitungsdrähte umfassen, die parallel voneinander beabstandet sind; und eine Mehrzahl zusätzlicher Leitungsdrähte, die einander kreuzen und gleichmäßig und dreidimensional um die Mehrzahl der Grundachsendrähte gewickelt sind.Another aspect of the present invention provides a high conductivity electrical wire comprising: a plurality of ground center wires comprising lead wires spaced apart in parallel; and a plurality of additional lead wires that intersect each other and are wound uniformly and three-dimensionally around the plurality of ground-core wires.
Die Grundachsendrähte können voneinander in einem Abstand beabstandet sein, der etwa dem zwanzigfachen der Dicke der Leitungsdrähte, welche die Grundachsendrähte ausbilden, entspricht.The fundamental axes may be spaced from each other by a distance that is approximately twenty times the thickness of the conductive wires forming the fundamental axes.
Wenn die Zahl der Grundachsendrähte und der zusätzlichen Leitungsdrähte drei oder mehr ist, können die Querschnitte der Grundachsendrähte und der zusätzlichen Leitungsdrähte im elektrischen Draht in einem kreisförmigen oder polygonalen Muster angeordnet sein.When the number of the fundamental axes and the additional lead wires is three or more, the cross sections of the ground core wires and the additional lead wires in the electric wire may be arranged in a circular or polygonal pattern.
Wenn die Zahl der Grundachsendrähte und der zusätzlichen Leitungsdrähte drei oder mehr ist, können die Querschnitte der Grundachsendrähte und der zusätzlichen Leitungsdrähte im elektrischen Draht in einem der Zahl Acht ähnlichen Muster (∞) angeordnet sein.When the number of the fundamental axes and the additional lead wires is three or more, the cross sections of the ground core wires and the additional lead wires in the electric wire may be arranged in a pattern similar to the figure eight (∞).
Der elektrische Draht kann ferner ein Beschichtungsmaterial aufweisen, das die Grundachsendrähte und die zusätzlichen Leitungsdrähte verkleidet, um die Formen der Grundachsendrähte und der zusätzlichen Leitungsdrähte beizubehalten.The electrical wire may further include a coating material that disguises the fundamental axes and the additional lead wires to maintain the shapes of the ground center wires and the additional lead wires.
Der elektrische Draht kann zumindest bei einem photovoltaischen Leistungsgenerator, einem biologischen Leistungsgenerator und/oder einem Brennstoffzellen-Leistungsgenerator verwendet werden.The electric wire may be used at least in a photovoltaic power generator, a biological power generator, and / or a fuel cell power generator.
Der elektrische Draht kann zumindest bei einem photovoltaischen Leistungsgenerator, einem biologischen Leistungsgenerator und/oder einem Brennstoffzellen-Leistungsgenerator verwendet werden.The electric wire may be used at least in a photovoltaic power generator, a biological power generator, and / or a fuel cell power generator.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die vorstehenden sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher ersichtlich, hierbei zeigen:The foregoing and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in mehr Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschreiben, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Obgleich zur Vereinfachung der Beschreibung eine Leitung, durch welche Strom fließt als Draht bezeichnet wird und eine Anordnung, in der Drähte gewickelt sind, als elektrischer Draht bezeichnet wird, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Zudem ist in den Zeichnungen die Dicke oder Größe einer jeden Schicht zur Vereinfachung der Beschreibung und Schaffung von Klarheit übertrieben, ausgelassen oder schematisch dargestellt.The present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. Although, for ease of description, a line through which current flows is referred to as a wire and an arrangement in which wires are wound is referred to as an electric wire, the invention is not limited thereto. In addition, in the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted or schematically illustrated for ease of description and clarity.
Die
Die fünf Leitungsdrähte gemäß der vorliegenden Ausführungsformen können nebeneinander angeordnet sein. Die Leitungsdrähte können jeweils ein Draht sein, der mit einem Isoliermaterial verkleidet ist. Beispielsweise können ein oder mehrere der Leitungsdrähte, z. B. ein Leitungsdraht
Die Leitungsdrähte können aus einem Metall, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder eine Legierung hiervon bestehen. Ein Blinddraht (dummy wire) kann aus einem Leiter, einem Isolator, einem Halbleiter oder einem entflammbaren Material bestehen. Wenn ein Blinddraht aus einem entflammbaren Material ausgebildet ist, kann das entflammbare Material verbrannt werden, um den Blinddraht zu entfernen. Die Leitungsdrähte können jeweils die gleiche Dicke oder unterschiedliche Dicken aufweisen.The lead wires may be made of a metal such as copper, silver, gold, aluminum or an alloy thereof. A dummy wire may consist of a conductor, an insulator, a semiconductor or a flammable material. When a dummy wire is formed of a flammable material, the flammable material may be burned to remove the dummy wire. The lead wires may each have the same thickness or different thicknesses.
Ein Verfahren zum Wickeln der fünf Leitungsdrähte kann wie folgt sein:
Zuerst wird der am meisten links liegende Leitungsdraht über die Leitungsdrähte
First, the left most lead wire is over the
Als zweites wird der am weitesten rechts liegende Leitungsdraht
Als drittes wird der am weitesten links liegende Leitungsdraht
Viertens wird der am weitesten rechts liegende Leitungsdraht
Fünftens wird der am weitesten links liegende Leitungsdraht
Das bedeutet, der vorstehend beschriebene Prozess wiederholt das Positionieren entweder des am weitesten rechts oder links außen liegenden Leitungsdrahtes in der Mitte der anderen vier Drähte.That is, the process described above repeats the positioning of either the rightmost or leftmost lead wire in the middle of the other four wires.
Wenn die Leitungsdrähte gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren gewickelt werden, werden die Leitungsdrähte von der linken Seite in der abnehmenden Reihe
Wenn das Verfahren wieder wiederholt wird, können die Leitungsdrähte in zunehmender Reihenfolge
Die vorliegende Erfindung wurde unter Einbeziehung eines Blinddrahtes beschreiben, gleichwohl sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann der elektrische Draht auch lediglich aus Leitungsdrähten gebildet sein, in welchen Strom fließt. Selbst wenn der elektrische Draht einen Blinddraht enthält, kann der Blindraht später entfernt werden.The present invention has been described with the inclusion of a dummy wire, however, the embodiments are not limited thereto. For example, the electric wire may also be formed only of lead wires in which current flows. Even if the electric wire contains a dummy wire, the dummy wire can be removed later.
Auf der anderen Seite können Anschlüsse an beiden Enden des elektrischen Drahtes einen positiven Anschluss sowie einen negativen Anschluss umfassen. Bei der vorliegenden Ausführungsform können der positive Anschluss und der negative Anschluss jeweils zwei Leitungsdrähte umfassen. Die Zahl der Leitungsdrähte, welche in den jeweiligen Anschlüssen enthalten ist, kann in Abhängigkeit der Leitungsdrähte, die im elektrischen Draht enthalten sind, variieren. Gleichwohl muss die Zahl der Leitungsdrähte, die in dem jeweiligen Anschluss enthalten ist, einander gleich sein. Wenn die Zahl der Leitungsdrähte im elektrischen Draht ungerade ist, kann die Zahl der Blinddrähte ungerade sein.On the other hand, terminals at both ends of the electric wire may include a positive terminal and a negative terminal. In the present embodiment, the positive terminal and the negative terminal may each comprise two lead wires. The number of lead wires included in the respective terminals may vary depending on the lead wires contained in the electric wire. However, the number of lead wires included in each terminal must be equal to each other. If the number of lead wires in the electric wire is odd, the number of dummy wires may be odd.
Wie vorstehend beschrieben, wurden fünf Leitungsdrähte in unterschiedlichen Formen dreidimensional gewickelt, jedoch ist die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt, und drei oder mehr Leitungsdrähte können dreidimensional gewickelt werden. Zudem können die gewickelten Leitungsdrähte einen konstanten Abstand voneinander beibehalten während sie einander kreuzen. Daher kann die elektrische Leitfähigkeit des elektrischen Drahtes erhöht werden und dessen Widerstand kann verringert werden, wodurch die Effizienz der Leistungsübertragung maximiert werden kann.As described above, five lead wires in different shapes have been three-dimensionally wound, however, the present embodiment is not limited thereto, and three or more lead wires may be three-dimensionally wound. In addition, the wound lead wires can maintain a constant distance from each other while crossing each other. Therefore, the electrical conductivity of the electric wire can be increased and its resistance can be reduced, whereby the efficiency of power transmission can be maximized.
Experimentelle Daten der Leitfähigkeit, die unter Verwendung eines elektrischen Drahtes mit einer hohen Leitfähigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst wurden, werden in Tabelle 1 beschrieben.
Die Datenerfassung wurde unter Verwendung eines Digitalmultimeters von Rhode & Sehwarts Inc. durchgeführt.Data acquisition was performed using a digital multimeter from Rhode & Sehwarts Inc.
Die nachfolgenden Schritte wurden alle unter den gleichen Bedingungen durchgeführt. Wenn eine Spannung von etwa 12 V an einen Eingangsanschluss eines Kupferdrahtes mit einem Durchmesser von etwa 2 mm angelegt wurde, floss ein Strom von etwa 2.3 A im Kupferdraht. Bei vier Adern von Kupferdrähten floss ein Strom von etwa 12 A durch diese. Auf der anderen Seite floss, wenn ein elektrischer Draht gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit 12 V beaufschlagt wurde, ein Storm von etwa 14.3 A hindurch. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wurden fünf Adern von Drähten genutzt und eine von den fünf Adern von Drähten kann ein Blinddraht sein, in dem kein Strom fließt. Der Blinddraht kann dazu verwendet werden, um den Abstand zwischen den Drähten anzupassen.The following steps were all performed under the same conditions. When a voltage of about 12 V was applied to an input terminal of a copper wire having a diameter of about 2 mm, a current of about 2.3 A flowed in the copper wire. With four wires of copper wires, a current of about 12 A flowed through them. On the other hand, when an electric wire according to the embodiment of the present invention was charged with 12 V, a current of about 14.3 A flowed. According to the present embodiment, five wires were used, and one of the five wires could be a dummy wire in which no current flows. The blind wire can be used to adjust the distance between the wires.
Wenn eine Spannung von 24 V an den Eingangsanschluss des Kupferdrahtes mit einem Durchmesser von etwa 2 mm angelegt wurde, floss ein Strom von etwa 2.9 A durch diesen. Bei vier Adern von Kupferdrähten floss ein Strom von etwa 12.4 A, ungefähr viermal so groß wie 2.9 A. Auf der anderen Seite floss, wenn bei dem elektrischen Draht gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 24 V angelegt wurden, ein Strom von etwa 15.2 A durch diesen. Alle hier verwendeten elektrischen Drähte waren verkleidete elektrische Drähte. Der Anschluss umfasste jeweils zwei Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse. Die Anschlüsse wurden jeweils durch Verbinden von zwei der vier elektrischen Drähte ausgebildet. When a voltage of 24 V was applied to the input terminal of the copper wire with a diameter of about 2 mm, a current of about 2.9 A flowed through it. With four wires of copper wires, a current of about 12.4 A, about four times as large as 2.9 A, flowed. On the other hand, when 24 V was applied to the electric wire according to the embodiment of the present invention, a current of about 15.2 A flowed this. All electrical wires used here were disguised electrical wires. The port included two input ports and two output ports. The terminals were each formed by connecting two of the four electric wires.
Wie in Tabelle 1 dargestellt, kann, wenn ein elektrischer Draht gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die elektrische Leitfähigkeit im Vergleich zu einem herkömmlichen Verfahren um 19% bis 21% größer sein.As shown in Table 1, when an electric wire according to the embodiment of the present invention is used, the electric conductivity can be increased by 19% to 21% as compared with a conventional method.
Wenn, wie vorstehend beschreiben, ein elektrischer Draht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann die elektrische Leitfähigkeit des elektrischen Drahtes erhöht sein. Dementsprechend kann der Strom leichter fließen und die von dem elektrischen Draht verbrauchte Leistung kann aufgrund eines niedrigen Widerstandes verringert sein, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung ermöglicht wird.As described above, when an electric wire according to an embodiment of the present invention is used, the electrical conductivity of the electric wire may be increased. Accordingly, the current can flow more easily, and the power consumed by the electric wire can be reduced due to a low resistance, thereby enabling a more efficient power transmission.
Obgleich der elektrische Draht so beschrieben wurde, dass fünf Leitungsdrähte gewickelt wurden, sind die Ausführungsformen nicht darauf beschränkt. Das bedeutet, die Zahl der Leitungsdrähte und die Zahl der Blinddrähte, die darin enthalten sind, kann variabel verändert werden.Although the electric wire has been described as winding five lead wires, the embodiments are not limited thereto. That is, the number of lead wires and the number of dummy wires included therein can be varied variably.
Bezug nehmend auf
Die drei Grundachsendrähte
Die Abstände zwischen den Grundachsendrähte
Die zwei zusätzlichen Leitungsdrähte
Die zusätzlichen Leitungsdrähte
Jeder der Grundachsendrähte
Betrachtet man die Querschnitte entlang der Linien b-b' und c-c' in den
Obgleich für die vorliegende Ausführungsform drei Grundachsendrähte als vorliegend beschrieben wurden, ist die Ausführungsform nicht darauf begrenzt. Beispielsweise ist es möglich, einen elektrischen Draht unter Verwendung von zwei oder mehr Grundachsendrähten auszubilden. Zudem können, wenn drei oder mehr Grundachsendrähte verwendet werden, die Grundachsendrähte auf einer geraden Linie oder in einem dreidimensionalen Muster ausgebildet sein. Hierbei bedeutet das dreidimensionale Muster, dass die Querschnitte der Grundachsendrähte anstelle der geraden Linie unterschiedliche Muster aufweisen, beispielsweise einen Kreis, ein Oval, ein Polygon, die Zahl Acht (∞) oder eine Erdnussform. Although three basic axis wires have been described as being present in the present embodiment, the embodiment is not limited thereto. For example, it is possible to form an electric wire using two or more fundamental axes wires. In addition, when three or more ground-axis wires are used, the ground-axis wires may be formed on a straight line or in a three-dimensional pattern. Here, the three-dimensional pattern means that the cross sections of the fundamental axes instead of the straight line have different patterns, such as a circle, an oval, a polygon, the number eight (∞) or a peanut shape.
Anschlüsse an beiden Enden des elektrischen Drahtes können zwei Anschlüsse enthalten, das heißt einen positiven Anschluss (+) und einen negativen Anschluss (–). Die Anschlüsse können einen Grundachsendraht sowie ein Bündel von darum gewickelten Leitungsdrähten umfassen. Ein jeder der Anschlüsse kann die Hälfte aller Leitungsdrähte, die im elektrischen Draht vorhanden sind, umfassen. Wenn beispielsweise zwei Grundachsendrähte und zwei zusätzliche Leitungsdrähte vorgesehen sind, kann der positive Anschluss ein Bündel aus einem Grundachsendraht und einem zusätzlichen Leitungsdraht umfassen, und der negative Anschluss kann ein Bündel aus dem anderen Grundachsendraht und dem anderen Leitungsdraht umfassen. Wenn drei Grundachsendrähte sowie zwei zusätzliche Leitungsdrähte vorgesehen sind, können der positive und negative Anschluss jeweils einen Grundachsendraht und einen zusätzlichen Leitungsdraht umfassen. Der verbleibende Grundachsendraht kann ein Blinddraht sein.Terminals at both ends of the electrical wire may include two terminals, that is, a positive terminal (+) and a negative terminal (-). The terminals may comprise a ground wire as well as a bundle of lead wires wound therearound. Each of the terminals may comprise half of all the wires present in the electrical wire. For example, if two ground wires and two additional wires are provided, the positive terminal may comprise a bundle of one ground wire and one additional wire, and the negative terminal may comprise a bundle of the other ground wire and the other wire. If three fundamental wires and two additional wires are provided, the positive and negative terminals may each comprise a ground wire and an additional wire. The remaining ground wire may be a blind wire.
Zudem kann, wenn die Ausbildung der Grundachsendrähte und der darum gewickelten zusätzlichen Leitungsdrähte abgeschlossen ist, der elektrische Draht mit einem Kunststoff oder Gummi beschichtet werden, um die Form des elektrischen Drahtes beizubehalten.In addition, when the formation of the ground-core wires and the additional lead wires wound therearound is completed, the electric wire may be coated with a plastic or rubber to maintain the shape of the electric wire.
Die Ausbildung der Grundachsendrähte und der zusätzlichen Leitungsdrähte, welche um diese gewickelt sind, kann die elektrische Leitfähigkeit des elektrischen Drahtes erhöhen und kann ermöglichen, dass ein Strom im elektrischen Draht leichter fließt. Das bedeutet, es ist möglich die im elektrischen Draht verbrauchte Leistung zu reduzieren und Leistung durch Verringern des Widerstandes des elektrischen Drahtes effizienter zu transportieren.The formation of the ground core wires and the additional lead wires wound around them may increase the electrical conductivity of the electric wire and may allow a current to flow more easily in the electrical wire. That is, it is possible to reduce the power consumed in the electric wire and to transport power more efficiently by reducing the resistance of the electric wire.
De theoretische Hintergrund zur Verbesserung der Leitungsübertragungseffizienz durch Wickeln einzelner elektrischer Drähte in einem elektrischen Draht basiert auf Konzepten, beispielsweise Maxwell's Gleichungen, harmonischen Schwingungen und Leistungsfaktortheorien, dem Vorliegen eines maximal zulässigen Wertes und der Sättigungskapazität einer Übertragungsleitung gemäß einer Leistungserzeugungsquelle sowie der elektromagnetischen Interaktion von stromführenden Drähten.The theoretical background for improving the conduction transfer efficiency by winding individual electric wires in an electric wire is based on concepts such as Maxwell's equations, harmonic oscillations and power factor theories, the presence of a maximum allowable value and the saturation capacity of a transmission line according to a power generation source and the electromagnetic interaction of current carrying wires ,
Harmonische Schwingungen sind periodisch wiederholte Wellenformen, die auf eine Sinusschwingung reduziert werden können, die eine Grundfrequenz hat, und Sinusschwingungen, welche als Frequenzen ganzzahlige Mehrfache der Grundfrequenz aufweisen. In diesem Fall können die harmonischen Schwingungen auf Sinuswellen verweisen, die keine Grundschwingung haben. Beispielsweise kann eine Schwingung mit einer Frequenz eines n-fachen der Grundfrequenz als Schwingung n-ter Ordnung bezeichnet werden. Im Fall von Geräuschen können die Schwingungen Obertönen entsprechen und können bei elektrischen Vibrationen, elektromagnetischen Wellen und dergleichen verwendet werden. Die Schwingungen können auch als zweite oder dritte harmonische Schwingung gemäß dem Mehrfachen der Grundfrequenz bezeichnet werden. Wenn eine Vibration eine modifizierte Schwingung und keine Sinusschwingung ist, kann die Vibration eine harmonische Schwingung umfassen. Beispielsweise können die Töne eines Musikinstrumentes mit enthaltenen harmonischen Schwingungen variieren.Harmonic oscillations are periodically repeated waveforms that can be reduced to a sine wave that has a fundamental frequency and sinusoidal vibrations that have frequencies that are integer multiples of the fundamental frequency. In this case, the harmonic vibrations may refer to sine waves that have no fundamental vibration. For example, a vibration having a frequency of n times the fundamental frequency may be called an nth order vibration. In the case of noises, the vibrations may correspond to harmonics and may be used in electrical vibrations, electromagnetic waves and the like. The vibrations may also be referred to as second or third harmonic oscillations according to the multiple of the fundamental frequency. When a vibration is a modified vibration and not a sine vibration, the vibration may include a harmonic vibration. For example, the tones of a musical instrument may vary with contained harmonic vibrations.
Der Leistungsfaktor bezeichnet ein Verhältnis der Wirkleistung zur Scheinleistung in einem Wechselstrom-(AC)-Kreis. Während die elektrische Leistung als Produkt der Spannung und des Stroms im Gleichstrom-(DC)-Kreis ausgedrückt wird, wird das Produkt des Stromes und des Effektivwerts (RMS) nicht notwendigerweise die elektrische Leistung im AC-Kreis. In einem AC-Kreis wird das Produkt von Spannung und Strom als Scheinleistung bezeichnet. Elektrische Leistung kann durch Multiplizieren der Scheinleitung mit dem Leistungsfaktor erhalten werden. Dies liegt darin begründet, dass Strom und Spannung des AC-Kreises in Sinusschwingungen verändert werden, und die Phasen der beiden Sinusschwingungen nicht notwendigerweise miteinander übereinstimmen. Die Wirkleistung kann als VIcos Φ ausgedrückt werden, wobei Φ eine Differenz des Phasenwinkels ist, V eine Spannung ist und I ein Strom ist. Da die Scheinleistung gleich VI ist, kann der Leistungsfaktor als VIcos Φ/VI = cos Φ, Wirkleistung geteilt durch Scheinleistung, ausgedrückt werden, und kann generell in Prozent dargestellt werden. Falls Φ = 0 ist, stellt cos Φ gleich 1 den Maximalbetrag der elektrischen Leistung dar. Das bedeutet, der Leistungsfaktor reicht von 0 bis 1. Wenn elektrische Energie in thermische Energie, beispielsweise mittels eines elektrischen Heizers oder einer Glühlampe, umgewandelt wird, wird der Leistungsfaktor 1. Wenn jedoch ein Anteil eines Stromes der in einem Eisenkern eines AC-Leistungserzeugers fließt, einen magnetischen Strom erzeugt, um Energie magnetisch zu speichern, beispielsweise bei einem Motor oder einem Transformator mit einem Eisenkern, oder wenn Energie elektrostatisch gespeichert wird, beispielsweise bei einem Kondensator, kann der Leistungsfaktor verringert sein. Ein niedriger Leistungsfaktor kann als schlechter Leistungsfaktor bezeichnet werden.The power factor refers to a ratio of active power to apparent power in an alternating current (AC) circuit. While the electric power is expressed as the product of the voltage and the current in the direct current (DC) circuit, the product of the current and the effective value (RMS) does not necessarily become the electric power in the AC circuit. In an AC circuit, the product of voltage and current is called apparent power. Electrical power can be obtained by multiplying the pigtail by the power factor. This is because the current and voltage of the AC circuit are changed to sinusoidal, and the phases of the two sinusoids are not necessarily coincident with each other. The active power can be expressed as V Icos Φ, where Φ is a difference in the phase angle, V is a voltage, and I is a current. Since the apparent power is equal to VI, the power factor can be expressed as VIcos Φ / VI = cos Φ, active power divided by apparent power, and can generally be represented as a percentage. If Φ = 0, cos Φ equals 1 represents the maximum amount of electric power. That is, the power factor ranges from 0 to 1. When electrical energy is converted into thermal energy by, for example, an electric heater or an incandescent lamp, the
Ein Strom fließt durch einen elektrischen Draht wenn Elektrizität erzeugt wird. Ein magnetisches Feld wird um den Draht erzeugt, in dem der Strom fließt. In einem elektrischen Draht mit einer Mehrzahl von Leitungsdrähten können, im Gegensatz zu einem elektrischen Draht mit nur einem einzelnen Leitungsdraht, die Leitungsdrähte durch Magnetfelder beeinflusst werden, welche durch Stromfluss in benachbarten Leitungsdrähten erzeugt werden. Die Flussrichtung des Stromes, d. h. die Richtung der Leitungsdrähte, kann einen Effekt auf die Richtung des Magnetfeldes haben und kann ferner einen Effekt auf die Ströme in anderen Leitungsdrähten haben, genauer gesagt auf die Bewegung (Bewegungsgeschwindigkeit) der elektrischen Ladungen. Dies bedeutet, dass die Phasen der Ströme, welche in den Leitungsdrähten fließen, beeinflusst werden, was zu Variationen des Leistungsfaktors führt.A current flows through an electric wire when electricity is generated. A magnetic field is created around the wire in which the current flows. In an electric wire having a plurality of lead wires, unlike an electric wire having only a single lead wire, the lead wires may be influenced by magnetic fields generated by current flowing in adjacent lead wires. The flow direction of the stream, d. H. the direction of the lead wires may have an effect on the direction of the magnetic field and may further have an effect on the currents in other lead wires, more specifically on the movement (moving speed) of the electric charges. This means that the phases of the currents flowing in the lead wires are affected, resulting in variations of the power factor.
Mit anderen Worten: Wenn die Mehrzahl von Leitungsdrähten dreidimensional gewickelt ist, um einen elektrischen Draht auszubilden, kann die Interaktion zwischen Magnetfeldern, welche in den jeweiligen Leitungsdrähten erzeugt wird, die Bewegung der elektrischen Ladung in den Leitungsdrähten erleichtern und dadurch die elektrische Leitfähigkeit erhöhen.In other words, when the plurality of lead wires are three-dimensionally wound to form an electric wire, the interaction between magnetic fields generated in the respective lead wires can facilitate the movement of the electric charge in the lead wires and thereby increase the electrical conductivity.
Andererseits kann der Draht mit hoher Leitfähigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft auf photovoltaische Leistungserzeuger, beispielsweise Siliziumsolarzellen, Dünnschicht-Solarzellen, Farbstoff-Solarzellen (dye-sensitized solar cells) und organischen Solarzellen, biologischen Leistungserzeugern (microbial power generators) und Brennstoffzellengeneratoren angewendet werden.On the other hand, the high-conductivity wire according to an embodiment of the present invention can be applied particularly favorably to photovoltaic power generators such as silicon solar cells, thin-film solar cells, dye-sensitized solar cells and organic solar cells, microbial power generators and fuel cell generators become.
Wenn beispielsweise die elektrische Leistung, die von einem photovoltaischen Leistungserzeuger erzeugt wird, über elektrische Drähte gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu Speicherbatterien übertragen wird, kann die in der Solarzelle erzeugte Elektrizität effizienter zu den Speicherbatterien transportiert werden.For example, when the electric power generated by a photovoltaic power generator is transmitted to storage batteries via electric wires according to the embodiments of the present invention, the electricity generated in the solar cell can be more efficiently transported to the storage batteries.
Bei einem photovoltaischen Leistungserzeuger können Träger, welche durch Bestrahlung eines p-n-Verbindungsmaterials mit Sonnenlicht erzeugt werden, gespeichert werden. In diesem Fall nimmt aufgrund der Bestrahlung mit Sonnenlicht die Zahl der Träger im p-n-Verbindungsmaterial zu, wodurch die Erzeugungseffizienz der Träger verringert wird. Demgemäß ist es notwendig, die erzeugten Träger schneller nach außen abzuführen. Jedoch ist die Bewegungsgeschwindigkeit, das heißt die Driftgeschwindigkeit der freien Elektronen, der Träger sehr gering (z. B. dauert eine Bewegung um etwa einen Meter etwa eine Stunde und zehn Minuten). Daher wird erwartet, dass der elektrische Draht gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Bewegung der Elektronen gemäß vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Theorien beschleunigt, und daher die Leistungserzeugungseffizienz durch schnelles Entfernen neu erzeugter Träger im p-n-Verbindungsmaterial erhöht.In a photovoltaic power generator, carriers generated by irradiating a p-n compound material with sunlight can be stored. In this case, due to the irradiation with sunlight, the number of carriers in the p-n compound material increases, thereby lowering the generation efficiency of the carriers. Accordingly, it is necessary to discharge the generated carriers faster to the outside. However, the speed of movement, that is, the drift velocity of the free electrons, the carrier is very low (eg, a movement of about one meter takes about one hour and ten minutes). Therefore, it is expected that the electric wire according to the embodiment of the present invention accelerates the movement of the electrons according to various theories described above, and therefore increases the power generation efficiency by rapidly removing newly generated carriers in the p-n compound material.
Die vorstehend beschriebenen Leistungserzeugungsgebiete sind lediglich Beispiele. Demgemäß kann die vorliegende Erfindung auf alle Gebiete der Leistungserzeugung angewandt werden, deren Leistungserzeugungseffizienz durch Erleichtern der Bewegung von elektrischen Ladungen verbessert werden kann.The power generation regions described above are merely examples. Accordingly, the present invention can be applied to all areas of power generation whose power generation efficiency can be improved by facilitating the movement of electric charges.
Obgleich die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurde, ist für diejenigen mit entsprechendem Fachwissen ersichtlich, dass unterschiedlichste Änderungen in Form und Detail ausgeführt werden können ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.While the invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined in the following claims.
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