DE102013222529A1

DE102013222529A1 - Litzenleiter und Verfahren zur Herstellung von Litzenleitern

Info

Publication number: DE102013222529A1
Application number: DE201310222529
Authority: DE
Inventors: Markus Schill; Yücel Sahiner; Wolfgang Stadler
Original assignee: Leoni Kabel Holding GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-05-07
Also published as: PL3025356T3; CN105745722A; JP2016539485A; RU2016111940A; WO2015067717A1; EP3025356B1; KR101831668B1; RU2642498C2; PT3025356T; US20160247602A1; US9887022B2; EP3025356A1; JP6326504B2; KR20160083085A; HUE031391T2; CN105745722B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Litzenleiter (2) umfassend eine Anzahl von Einzeldrähten (4,6), wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Einzeldrähte (4) als Außendrähte (4) um einen zentralen Innendraht (6) angeordnet sind und wobei die Außendrähte (4) unverpresst sind und einen unrunden Querschnitt derart aufweisen, dass die Ausdehnung der Außendrähte (4) vom Innendraht (6) ausgehend radial nach außen im Querschnitt betrachtet zunimmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Litzenleiter umfassend eine Anzahl von Einzeldrähten, wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Einzeldrähte als Außendrähte um einen zentralen Innendraht angeordnet sind. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung entsprechender Litzenleiter.
Werden mehrere Einzeldrähte mit rundem Querschnitt zur Ausbildung eines Litzenleiters als Außendrähte um einen zentralen Innendraht mit ebenfalls rundem Querschnitt angeordnet, so bilden sich im Querschnitt betrachtet umfangsseitig zwischen den Außendrähten und einer kreisförmigen Umfangslinie zwickelförmige Freiräume aus, nachfolgend als Zwickel bezeichnet aus. Wird nun ein solcher Einzeldraht-Verbund mit einer isolierenden Kunststoffummantelung beispielsweise durch einen Extrusionsvorgang versehen, so werden dabei auch die Zwickel mit dem Werkstoff der Kunststoffummantelung aufgefüllt. Infolgedessen hängt das Gewicht der Kunststoffummantelung eines derartigen Litzenleiters von der Anzahl und der Größe jener umfangsseitigen Zwickel ab.
In einigen Anwendungsbereichen, wie beispielsweise im Automobilbereich, ist ein möglichst geringes Gewicht bei den eingesetzten Litzenleitern erwünscht oder gefordert, weswegen in diesen Fällen ein Querschnitt für die Litzenleiter angestrebt ist, der einer Kreisform möglichst nahe kommt und dementsprechend möglichst wenige sowie möglichst kleine Zwickel aufweist. Zur Herstellung eines solchen Litzenleiters ist es bekannt, zunächst mehrere Einzeldrähte mit rundem Querschnitt um einen zentralen Einzeldraht mit ebenfalls rundem Querschnitt anzuordnen und diese Anordnung nachfolgend zu verpressen. Im Rahmen dieser Kompaktierung werden die Einzeldrähte verformt und der Querschnitt dieses Einzeldraht-Verbundes wird bei entsprechend gleichmäßiger Druckausübung über den Umfang hinweg an eine Kreisform angenähert.
Infolge dieser mechanischen Druck-Behandlung des Einzeldraht-Verbundes ändern sich die mechanischen Eigenschaften der Einzeldrähte, so dass üblicherweise eine Nachbehandlung, beispielsweise ein Glühen als zusätzlicher Prozessschritt erforderlich ist.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen vorteilhaft ausgestalteten Litzenleiter sowie ein Verfahren zur Herstellung entsprechender Litzenleiter anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Litzenleiter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf den Litzenleiter angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren übertragbar und umgekehrt.
Ein entsprechender Litzenleiter umfasst dabei eine Anzahl von Einzeldrähten, wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Einzeldrähte als Außendrähte um einen zentralen Innendraht angeordnet sind. Als Außendrähte werden dabei Außendrähte mit einem unrunden Querschnitt verwendet, wobei die Ausdehnung der Außendrähte vom Innendraht ausgehend radial nach außen im Querschnitt betrachtet zunimmt. Das heißt, dass die Einzeldrähte, die als Außendrähte für einen entsprechenden Litzenleiter bestimmt sind, bereits mit einem unrunden Querschnitt vorgefertigt werden und als solche insbesondere um einen zentralen Innendraht oder um eine innere Lage von Einzeldrähten zur Ausbildung des Litzenleiters verseilt werden. Die Außendrähte sind dabei also unverpresst, werden also nicht erst nachträglich durch ein Verpressen oder durch eine Kompaktierung des Einzeldraht-Verbundes aus ursprünglich runden Einzeldrähten in die unrunde Geometrie verformt. Der unrunde Querschnitt der Außendrähte ist dabei so gewählt, dass der gegebene Raum oder Platz möglichst vollständig ausgenutzt wird und dass der Querschnitt des Einzeldraht-Verbundes zumindest im Umfangsbereich möglichst kreisrund ist. Hierdurch sind die umfangsseitig verbleibenden Zwickel zumindest deutlich reduziert im Vergleich zu runden Einzeldrähten. Da der Einzeldraht-Verbund nicht verpresst und somit keiner nachträglichen Kompaktierung unterzogen wird, kann und wird bei der Herstellung des Litzenleiters auf einen zusätzlichen Prozessschritt, insbesondere Glühprozess verzichtet, sodass die Fertigung entsprechender Litzenleiter weniger aufwendig ist.
Die Anzahl an Einzeldrähten, die als Außendrähte um einen zentralen Innendraht angeordnet werden, ist hierbei vorteilhafterweise an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst. Bei einem zweilagigen Litzenleiter besteht dieser bevorzugt aus dem Innendraht und sechs Außendrähten. Bei mehrlagigen Litzendrähten ist zumindest die äußerste Lage aus den Außendrähten mit dem unrunden Querschnitt gebildet. Die Außendrähte umgeben in diesem Fall den Innendraht mittelbar unter Zwischenanordnung von ein oder mehreren Zwischenlagen an Einzeldrähten, die rund oder vorzugsweise ebenso wie die Außendrähte unrund ausgebildet sind.
Wie bereits erwähnt weisen die vorgeformten Einzeldrähte Querschnittsformen derart auf, dass der Querschnitt des Einzeldraht-Verbundes möglichst rund ist und somit einem Kreis möglichst nahe kommt. Im einfachsten Fall wird dabei für die Außendrähte eine an eine dreieckige Querschnittsform zumindest angenäherte Querschnittsform gewählt, wobei die Form eines gleichseitigen Dreiecks bevorzugt ist. Im Einzeldraht-Verbund sind die Außendrähte dann derart angeordnet, dass im Querschnitt betrachtet eine Ecke eines jeden Außendrahtes radial nach innen zeigt und dabei quasi punktförmig am Innendraht bzw. am Einzeldraht der Zwischenlage anliegt. Zwischen den Außendrähten und dem Innendraht ist somit im Wesentlichen eine Punktauflage realisiert, aufgrund derer eine hohe Flexibilität des Einzeldraht-Verbundes und letztenendes auch des Litzenleiters gegeben ist.
Zweckdienlicherweise wird des Weiteren für die Außendrähte eine dreieckige Querschnittsform gewählt, bei der die Ecken abgerundet sind. Eine derartige Querschnittsform lässt sich unter anderem leichter realisieren.
In vorteilhafter Weiterbildung sind die Seiten des dreieckigen Querschnitts nach außen gewölbt und somit bogenförmig gestaltet. Auf diese Weise berühren sich auch die Außendrähte untereinander quasi punktuell, was wiederum eine hohe Flexibilität des Einzeldraht-Verbundes nach sich zieht.
Bevorzugt wird desweiteren eine Ausführung des Litzenleiters, bei der die Außendrähte eine Querschnittsform nach Art eines Reuleaux-Dreiecks aufweisen. Eine derart gesteifte Querschnittsform hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
Für den Innendraht hingegen wird ein runder Querschnitt bevorzugt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Litzenleiters liegen die Außendrähte im Wesentlichen punktuell am Innendraht an und sind zudem derart angeordnet, dass zwischen benachbarten Außendrähten ebenfalls in guter Näherung eine Punktauflage gegeben ist. Infolgedessen bilden die Außendrähte zusammen eine den Innendraht umhüllende und einschließende Außenlage aus, welche im Querschnitt gesehen einen im Wesentlichen kreisförmigen Umfang zeigt. Diese Außenlage wird dann bevorzugt mit einer isolierenden Ummantelung oder Isolierung beispielsweise aus Kunststoff überzogen, wobei die Wandstärke der Isolierung aufgrund des nahezu kreisförmigen Umfangs der Außenlage in Umfangsrichtung gesehen nahezu gleichbleibend ist. Es lässt sich somit eine sehr dünne Wandstärke realisieren, sodass ein entsprechend gestalteter Litzenleiter ein verhältnismäßig geringes Gewicht und einen verhältnismäßig geringen Bauraumbedarf aufweist.
Auf der Basis der hier vorgestellten Grundidee, also der Verwendung von vorgeformten Einzeldrähten mit unrundem Querschnitt, lassen sich darüber hinaus auch Litzenleiter realisieren, die mehrere Lagen an Außendrähten aufweisen, wobei die einzelnen Lagen konzentrisch zum Innendraht angeordnet sind. Auch bei diesen Litzenleitern lässt sich durch dieses Konzept eine bessere Raumausnutzung erreichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in einer Querschnittsdarstellung einen Litzenleiter mit einem Innendraht und mit mehreren Außendrähten sowie
2 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung einen der Außendrähte.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein nachfolgend exemplarisch beschriebener und in 1 skizzierter Litzenleiter 2 ist aus sieben Einzeldrähten aufgebaut, wobei sechs Einzeldrähte als Außendrähte 4 um einen zentralen Innendraht 6 angeordnet sind. Der Innendraht 6 weist hierbei einen kreisförmigen Querschnitt auf und die Außendrähte 4 sind nach Art einer Gleichteilung um diesen Innendraht 6 herum positioniert.
Die Außendrähte 4 sind identisch gestaltet und weisen einen Querschnitt auf, der die Form eines Reuleaux-Dreiecks zeigt. Diese Querschnittsform ist in 2 vergrößert dargestellt und zu Vergleichszwecken zusammen mit einem gleichseitigen Dreieck mit einer Seitenlänge L abgebildet. Auf diese Weise ist zu erkennen, dass der Querschnitt der Außendrähte 4 ausgehend von einer Dreiecksform abgerundete Ecken aufweist. Zudem sind die Seiten nach außen gewölbt.
Anders beschrieben ist die Querschnittsform der Außendrähte 4 aus zwei unterschiedlichen Kreissegmentformen aufgebaut, wobei die Ecken des Reuleaux-Dreiecks jeweils durch eine Kreissegmentform mit einem Radius R_E gebildet werden und wobei die Seiten des Reuleaux-Dreiecks jeweils durch eine Kreissegmentform mit einem Radius R_S gebildet werden.
Bei einem Litzenleiter für ultradünne Fahrzeugleitungen liegt die Seitenlänge L beispielsweise im Bereich von 0,25 mm–0,6 mm, insbesondere bei etwa 0,4 mm. Der Radius R_S beträgt etwa das 10-fache des Radius R_E und liegt beispielsweise bei 0,6 mm bis 1 mm, insbesondere bei 0,8 mm.
Der Einzeldraht-Verbund aus Außendrähten 4 und dem Innendraht 6 ist derart gestaltet, dass im Querschnitt betrachtet eine Ecke eines jeden Außendrahtes 4 punktuell am Innendraht 6 anliegt und dass zwischen benachbarten Außendrähten 4 ebenfalls eine Punktauflage, also eine punktuelle Berührung, gegeben ist.
Die Außendrähte 4 bilden zusammen eine geschlossene Außenlage 8 aus, durch die der Innendraht 6 vollständig eingeschlossen ist. Die Außenlage 8 weist weiter im Querschnitt betrachtet einen in guter Näherung kreisförmigen Umfang auf, wobei jedoch jeweils im Zwischenbereich zwischen zwei Außendrähten 4 umfangsseitig ein verbleibender Zwickel 10 gebildet ist. Diese Zwickel 10 sind allerdings im Vergleich zu einem Litzenleiter nach dem Stand der Technik, bei dem Außendrähte mit einem kreisförmigen Querschnitt um einen Innendraht mit ebenfalls kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind, verhältnismäßig klein.
Der Litzenleiter 2 weist außerdem eine die Außenlage umgebende Isolierung 12 auf, die üblicherweise durch eine Extrusion aufgebracht wird. Durch die gewählte Querschnittsform der Außendrähte 4 und die infolgedessen relativ geringe Größe der Zwickel 10 ist die Wandstärke 14 der Isolierung 12 in Umfangsrichtung 16 gesehen in guter Näherung gleichbleibend und kann insbesondere sehr dünn eingestellt werden.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Litzenleiter
4: Außendraht
6: Innendraht
8: Außenlage
10: Zwickel
12: Isolierung
14: Wandstärke
16: Umfangsrichtung

Claims

Litzenleiter (2) umfassend eine Anzahl von Einzeldrähten (4, 6), wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Einzeldrähte (4) als Außendrähte (4) um einen zentralen Innendraht (6) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Außendrähte (4) Außendrähte (4) mit einem unrunden Querschnitt verwendet sind, sodass die Ausdehnung der Außendrähte (4) vom Innendraht (6) ausgehend radial nach außen im Querschnitt betrachtet zunimmt.
Litzenleiter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Außendrähte (4) dreieckig ist.
Litzenleiter (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Außendrähte (4) abgerundete Ecken aufweist.
Litzenleiter (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Außendrähte (4) nach außen gebogene Seiten aufweist.
Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Außendrähte (4) nach Art eines Reuleaux-Dreiecks gestaltet ist.
Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendraht (6) einen runden Querschnitt aufweist.
Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Außendrähte (4) um einen zentralen Innendraht (6) angeordnet sind.
Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außendrähte (4) zusammen eine Außenlage (8) ausbilden, die mit einer Isolierung (12) überzogen ist, wobei die Wandstärke (14) der Isolierung (12) in Umfangsrichtung (16) gesehen gleichbleibend ist.
Verfahren zur Herstellung eines Litzenleiters (2), insbesondere eines Litzenleiters (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem mehrere Außendrähte (4) um einen zentralen Innendraht (6) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Außendrähte (4) Einzeldrähte (4) mit unrundem Querschnitt verwendet werden, wobei die Ausdehnung der Außendrähte (4) vom Innendraht (6) ausgehend radial nach außen im Querschnitt betrachtet zunimmt.