DE102016212870A1

DE102016212870A1 - Elektrisches Kabel mit Beilauflitze

Info

Publication number: DE102016212870A1
Application number: DE102016212870.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Huber; Michael Feist
Original assignee: MD Elektronik GmbH
Current assignee: MD Elektronik GmbH
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2017-03-16
Also published as: CN107039105B; MX2016011012A; EP3142127A1; US9997275B2; EP3142127B1; US20170076836A1; MX361758B; CN107039105A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel mit einem Kabelmantel (3), der ein Kabelinneres umschließt; mit mindestens einer im Kabelinneren angeordneten elektrisch leitfähigen Ader (1) des Kabels, die eine isolierende Hülle (12) aufweist; mit einem Kabelschirm (4) zur Abschirmung des Kabelinneren und mit mindestens einer dem Kabelschirm (4) zugeordneten, im Kabelinneren angeordneten, elektrisch leitfähigen Beilauflitze (2), die mit dem Kabelschirm (4) in elektrischem Kontakt steht. Erfindungsgemäß enthält die Beilauflitze (2) ein ferromagnetisches Material.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit einer Beilauflitze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Kabel umfasst einen Mantel (Kabelmantel), der ein Kabelinneres umgibt, sowie mindestens eine im Kabelinneren angeordnete elektrisch leitfähige Ader des Kabels, die von einer isolierenden Hülle umgeben ist und die sich im Kabelinneren entlang der Kabellängsrichtung erstreckt, insbesondere mindestens zwei derartiger Adern. Weiterhin ist ein Schirm (Kabelschirm) zur Abschirmung des Kabelinneren vorgesehen, welchem mindestens eine im Kabelinneren angeordnete Beilauflitze zugeordnet ist, die – wie die Ader(n) des Kabels – aus elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, dabei jedoch nicht von einer isolierenden Hülle umgeben ist, sodass sie mit dem Kabelschirm in elektrischen Kontakt treten kann. Eine Funktion der Beilauflitze besteht dabei darin, den Kabelschirm auf Massepotenzial zu legen, und zwar auch dann, wenn dieser beschädigt ist, etwa wenn ein Schirm in Form einer Folie abschnittsweise aufgerissen ist. Darüber hinaus kann eine jeweilige Beilauflitze auch selbst zur Abschirmung des Kabelinneren beitragen (Schirmwirkung einer Beilauflitze). Die Beilauflitze verläuft hierfür z.B. im Kabelinneren entlang der dortigen Ader(n) von einem ersten Ende zum anderen Ende des Kabels.
Hierbei handelt es sich um einen üblichen, allgemein bekannten Kabelaufbau, wie er z.B. in der Offenlegungsschrift WO 2013/060402 A1 beschrieben ist.
Beim Konfektionieren eines derartigen Kabels, z.B. um es mit einem elektrischen Stecker zu versehen, muss eine jeweilige Beilauflitze von der oder den Ader(n) des Kabels separiert werden. Dies ist mit einigem Montageaufwand verbunden, zumal die Ader(n) und die Beilauflitze(n) lediglich durch den Kabelmantel und den Kabelschirm hindurch zugänglich sind, die hierfür geöffnet werden müssen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein elektrisches Kabel mit Beilauflitze der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine vereinfachte Konfektionierung gestattet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Kabel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach enthält die mindestens eine Beilauflitze des Kabels ein ferromagnetisches Material. Indem eine jeweilige Beilauflitze zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material besteht, lässt sich diese in einfacher Weise von den Adern eines Kabels separieren, indem die Kabelanordnung einem Magnetfeld ausgesetzt wird, welches die (aus einem ferromagnetischen Material bestehende) Beilauflitze(n) gezielt entlang einer Führungsbahn bewegt. Eine jeweilige Beilauflitze kann so in eine Lage überführt werden, welche die gewünschte Weiterverarbeitung/Konfektionierung des Kabels ermöglicht bzw. erleichtert.
Bei dem ferromagnetischen Material kann es sich um eine Legierung, insbesondere Stahl, handeln, z.B. auf der Basis von Eisen, Nickel und/oder Kobalt.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung besteht die Beilauflitze vollständig aus einem elektrisch leitfähigen, ferromagnetischen Material, wie z.B. Stahl. Gemäß einer anderen Variante umfasst die Beilauflitze mindestens einen Kern aus einem ferromagnetischen Material, der von einem elektrisch leitfähigen Material umgeben ist. Diese Erfindungsvariante ermöglicht es, einerseits den Kern einer jeweiligen Beilauflitze mit Blick auf die ferromagnetischen Eigenschaften zu optimieren, und andererseits – unabhängig davon – das den Kern umgebende elektrisch leitfähige Material im Hinblick auf die elektrischen Leitungseigenschaften zu optimieren. Als elektrisch leitfähiges Material, welches als Schicht, insbesondere durch Galvanisieren, auf dem Kern aufgebracht sein kann, eignet sich beispielsweise Kupfer.
Eine jeweilige Ader und/oder eine jeweilige Beilauflitze des elektrischen Kabels kann insbesondere aus einer Mehrzahl Einzeldrähten bestehen. Im Fall einer Beilauflitze mit mindestens einem Kern aus einem ferromagnetischen Material, der von einem elektrisch leitfähigen Material umgeben ist, bedeutet dies, dass ein jeweiliger Einzeldraht einen Kern aus einem ferromagnetischen Material sowie eine diesen umgebende Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material umfasst.
Für eine einfache Separierbarkeit der Beilauflitze(n) von den weiteren Komponenten des Kabels, wie dem Kabelschirm sowie den Adern, werden für diese Komponenten, insbesondere für den Kabelschirm, vorteilhaft nicht-ferromagnetische Materialien verwendet. Als Material für den Kabelschirm eignet sich beispielsweise Aluminium.
Der Kabelschirm kann einerseits durch ein Geflecht gebildet sein oder andererseits durch eine Folie. Letztere kann beispielsweise aus Aluminium bestehen oder als Kunststofffolie ausgeführt sein, die auf ihrer dem Kabelinneren zugewandten Innenseite mit einem elektrischen leitfähigen Material, wie Aluminium, beschichtet ist.
Ein Kabelschirm in Form einer Folie kann in der Weise um das Kabelinnere herumgelegt sein, dass die Endabschnitte des Kabelschirms bzw. der Folie hierbei in Umfangsrichtung überlappen. Unter der Einwirkung magnetischer Kräfte, um die Beilauflitze(n) von den Adern des Kabels zu separieren, kann dieser Überlapp selbsttätig aufgehoben werden, wenn die Beilauflitze(n) radial nach außen drängen und auf den Kabelschirm einwirken.
Der Kabelschirm ist derart zwischen dem Kabelmantel und dem Kabelinneren angeordnet, dass ein elektrischer Kontakt zwischen einer im Kabelinneren angeordneten Beilauflitze und dem Kabelschirm ermöglicht wird. Der Kabelschirm kann in den Kabelmantel integriert sein, z.B. indem der Kabelschirm mit seiner dem Kabelinneren abgewandten Außenseite mit dem Kabelmantel verklebt ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels mit Beilauflitze ist durch die Merkmale des Anspruchs 13 charakterisiert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren deutlich werden.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch ein elektrisches Kabel mit Beilauflitze;
1A eine vergrößerte Darstellung des Querschnittes durch die Beilauflitze aus 1;
2 eine Seitenansicht des elektrischen Kabels aus 1 beim Konfektionieren des Kabels;
3 einen schematischen Querschnitt durch einen Schirm für das Kabel aus den 1 und 2.
1 zeigt ein elektrisches Kabel, das im Ausführungsbeispiel als zweiadriges Kabel ausgeführt ist. Die beiden Adern 1 des Kabels verlaufen entlang der Kabellängsrichtung L (vgl. 2) nebeneinander. Sie werden jeweils gebildet durch eine elektrische Leitung 11, beispielsweise aus Kupfer, sowie eine die jeweilige Leitung umgebende isolierende Hülle 12.
Die Adern 1 des Kabels sind gemeinsam in einem durch einen Kabelmantel 3 definierten und von diesem im Querschnitt ringförmig umschlossenen Kabelinneren angeordnet. Der Kabelmantel 3 besteht dabei aus einem elektrisch isolierenden Material.
Zwischen dem zur Aufnahme der Adern 1 dienenden Kabelinneren und dem Kabelmantel 3 ist weiterhin ein Kabelschirm 4 angeordnet, der beispielsweise durch ein Schirmgeflecht oder auch durch eine Folie gebildet sein kann. Der Kabelschirm dient der Abschirmung des Kabelinneren und besteht hierzu aus einem metallischen Material, wie z.B. Aluminium. So kann es sich bei einem Kabelschirm 4 in Form einer Folie um eine Aluminiumfolie handeln. Alternativ kann hierfür eine Kunststofffolie verwendet werden, die, insbesondere auf der dem Kabelinneren zugewandten Innenseite, mit einem elektrisch leitfähigen Material, wie z.B. Aluminium, beschichtet ist.
Schirmgeflechte werden dabei insbesondere zur Abschirmung bei vergleichsweise niedrigen Frequenzen und Kabelschirme in Form von Folien zur Abschirmung bei vergleichsweise hohen Frequenzen (1 MHz bis 10 GHz) verwendet.
3 zeigt schematisch eine mögliche konkrete Ausgestaltung eines Kabelschirmes 4. Hiernach ist der Kabelschirm 4 in Form einer Folie derart um das Kabelinnere herumgelegt, dass die beiden Endabschnitte 41, 42 der Folie in Umfangsrichtung überlappen. In dem sich hieraus ergebenden Überlappbereich kann der Kabelschirm 4 gezielt geöffnet werden, wenn – z.B. beim Konfektionieren des Kabels – auf das Kabelinnere zugriffen werden soll.
Der Kabelschirm 4 kann mit dem Kabelmantel 3 zu einer Baueinheit zusammengefasst sein, z.B. indem der Kabelschirm 4 an seiner dem Kabelinneren abgewandten äußeren Oberfläche mit dem Kabelmantel 3 verbunden ist, etwa über ein Klebemittel.
Zusätzlich zu den Adern 1 sind im Kabelinneren vorliegend Beilauflitzen 2 angeordnet, die sich jeweils gemeinsam mit den Adern 1 entlang der Kabellängsrichtung L erstrecken. Die Beilauflitzen 2 sind elektrisch leitfähig und dabei nicht isoliert, und sie stehen mit dem Kabelschirm 4 in elektrischem Kontakt. Derartige Beilauflitzen 2 dienen dazu, den Kabelschirm 4 definiert auf Massepotenzial zu legen, und zwar vorteilhaft auch dann, wenn der Kabelschirm 4 lokal beschädigt ist, etwa im Fall einer Folie abschnittweise eingerissen ist. Weiterhin können die Beilauflitzen 2 zusätzlich zur Abschirmung des Kabelinneren beitragen.
Zum Konfektionieren eines Kabels der in 1 dargestellten Art, etwa um das Kabel mit einem elektrischen Stecker zu versehen, müssen die Beilauflitzen 2 von den Adern 1 separiert werden, um eine jeweilige Kabelkomponente dem hierfür vorgesehenen Steckerbereich zuführen zu können. Zur Erleichterung derartiger Montagearbeiten enthält eine jeweilige Beilauflitze 2 vorliegend ein magnetisches, insbesondere ein ferromagnetisches Material. Hierbei kann es sich um eine Legierung (auf Basis von Eisen, Nickel, Kobalt), insbesondere Stahl, handeln.
Gemäß einer Variante besteht dabei eine jeweilige Beilauflitze 2 vollständig aus einem elektrisch leitfähigen ferromagnetischen Material. Gemäß einer anderen Variante weist eine jeweilige Beilauflitze 2 mindestens einen aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Kern auf, der von einem elektrisch leitfähigen Material umgeben ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Optimierung einerseits des Kerns einer jeweiligen Beilauflitze 2 mit Blick auf die magnetischen Eigenschaften und die Optimierung des äußeren leitenden Bereiches einer jeweiligen Beilauflitze 2 mit Blick auf die elektrischen Eigenschaften (auch mit Blick auf den Skin-Effekt bei hohen Frequenzen). So kann eine jeweilige Beilauflitze 2 etwa durch einen Kern aus Stahl gebildet sein, der mit Kupfer beschichtet ist. Das Beschichten kann dabei beispielsweise durch Galvanisieren erfolgen. In einer Weiterbildung können die Beilauflitzen zudem versilbert, vergoldet oder mit einer Platinschicht versehen sein.
Sowohl eine jeweilige Ader 1 als auch eine jeweilige Beilauflitze 2 des elektrischen Kabels aus 1 besteht dabei vorliegend aus einer Mehrzahl Einzeldrähten. In 1A ist dies für eine Beilauflitze 2 beispielhaft vergrößert dargestellt. Danach umfasst die Beilauflitze 2 mehrere, nämlich im Ausführungsbeispiel insgesamt sieben, Einzeldrähte 20. Von diesen ist einer zentral angeordnet und wird von den anderen (sechs) umgeben. Ein jeweiliger Einzeldraht 20 der Beilauflitze 2 weist dabei einen ferromagnetischen Kern 21, z.B. aus Stahl, Eisen, Nickel oder Kobalt, sowie eine elektrisch leitfähige Beschichtung 22, z.B. aus Kupfer, auf. Diese kann durch Galvanisieren aufgebracht und z.B. platiniert sein. Das den Kern 21 umgebende elektrisch leitfähige Material kann dabei eine Schichtdicke von 3 µm bis 300 µm, insbesondere bis 100 µm aufweisen.
Zum Konfektionieren des Kabels aus 1, z.B. um dieses mit einem elektrischen Stecker zu verbinden, wird ein Endabschnitt des Kabels von dem Kabelmantel 3 befreit, wie in 2 dargestellt. Ist bei dem entsprechenden Kabel der Kabelschirm 4 mit dem Kabelmantel 3 verbunden, z.B. indem der Kabelschirm 4 über ein Klebemittel an dem Mantel 3 gehalten wird, so wird beim Entfernen des Kabelmantels 3 gleichzeitig auch dessen Schirm 4 abgenommen. Dies entspricht der in 2 gezeigten Situation.
Besteht demgegenüber keine Verbindung zwischen dem Kabelmantel und dem Kabelschirm 4, so muss der Kabelschirm 4 beim Konfektionieren des Kabels separat entfernt werden oder der Kabelschirm 3 öffnet sich beim Separieren der Beilauflitzen 2 von den Adern 1 des Kabels selbsttätig, was insbesondere mit einem Kabelschirm 4 der in 3 dargestellten Art ohne weiteres möglich ist, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
Das Separieren der Beilauflitzen 2 von den Adern 1 des Kabels, etwa um jene Kabelkomponenten 1, 2 den jeweils zugehörigen Anschlussstellen an einem Stecker zuführen zu können, erfolgt vorliegend durch den Einsatz magnetischer Kräfte. Wie anhand der 1 und 2 erkennbar, wird hierzu – nach einem Aufschneiden des Kabelmantels 3 an einem Kabelende – einer jeweiligen Beilauflitze 2 am entsprechenden Kabelende ein Magnet M angenähert. Dieser erzeugt ein magnetisches Feld F, welches die Tendenz hat, die entsprechende Beilauflitze 2 – wegen des darin enthaltenen ferromagnetischen Materials – aus dem Kabelinneren herauszubewegen, wie anhand des Übergangs von 1 zu 2 deutlich wird. Hierdurch lassen sich die Beilauflitzen 2 in einfacher Weise von den Adern 1 des Kabels trennen, ohne dass mit Werkzeugen an den Adern 1 und/oder Beilauflitzen 2 hantiert werden müsste.
Maßgeblich für das beschriebene Verfahren ist, dass eine jeweilige Beilauflitze 2 ein Material mit derartigen magnetischen Eigenschaften enthält, dass sich die Beilauflitze 2 unter dem Einfluss magnetischer Kräfte von den Adern 1 eines Kabels separieren lässt. D.h., die magnetischen Eigenschaften der Beilauflitze 2 müssen sich von denjenigen einer jeweiligen Ader 1 unterscheiden.
Durch das Ausheben einer jeweiligen Beilauflitze 2 aus dem Kabelinneren unter der Einwirkung magnetischer Kräfte, wie in 2 dargestellt, kann dabei ein durch eine Folie der in 3 dargestellten Art gebildeter Kabelschirm 4 selbsttätig geöffnet werden. Denn es ist hierzu lediglich erforderlich, dass sich die Enden 41, 42 des Kabelschirms 4 unter der Einwirkung der sich nach außen bewegenden Beilauflitzen 2 voneinander entfernen.
Bezugszeichenliste

1: Ader
11: Leitung
12: Isolierende Hülle
2: Beilauflitze
20: Einzeldraht
21: Kern
22: Schicht
3: Kabelmantel
4: Kabelschirm
41: Erstes Ende
42: Zweites Ende
F: Magnetisches Feld
L: Kabellängsrichtung
M: Magnet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/060402 A1 [0003]

Claims

Elektrisches Kabel mit – einem Kabelmantel (3), der ein Kabelinneres umschließt, – mindestens einer im Kabelinneren angeordneten elektrisch leitfähigen Ader (1) des Kabels, die eine isolierende Hülle (12) aufweist, – einem Kabelschirm (4) zur Abschirmung des Kabelinneren und – mindestens einer dem Kabelschirm (4) zugeordneten, im Kabelinneren angeordneten elektrisch leitfähigen Beilauflitze (2), die mit dem Kabelschirm (4) in elektrischem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Beilauflitze (2) ein ferromagnetisches Material enthält.
Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ader (1) und die mindestens eine Beilauflitze (2) im Kabelinneren nebeneinander in Kabellängsrichtung (L) zwischen zwei Enden des Kabels verlaufen.
Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kabelinneren mindestens zwei Adern (1) angeordnet sind.
Elektrisches Kabel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Material eine Legierung, insbesondere Stahl, ist.
Elektrisches Kabel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Beilauflitze vollständig aus einem elektrisch leitfähigen, ferromagnetischen Material besteht.
Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beilauflitze (2) mindestens einen Kern (21) aus einem ferromagnetischen Material aufweist, der von einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Kupfer, umgeben ist.
Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kern (21) der Beilauflitze (2) mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, insbesondere durch Galvanisieren.
Elektrisches Kabel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beilauflitze (2) eine Mehrzahl Einzeldrähte (20) umfasst, die jeweils einen ferromagnetischen Kern (21) und eine hierauf aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht (22) aufweisen.
Elektrisches Kabel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschirm (4) aus einem nicht-ferromagnetischen Material besteht.
Elektrisches Kabel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschirm (4) Aluminium enthält.
Elektrisches Kabel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschirm (4) durch ein Schirmgeflecht oder durch eine Folie gebildet ist.
Elektrisches Kabel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschirm (4) in Form einer Folie um das Kabelinnere herumgelegt ist, wobei zwei Enden (41, 42) des Kabelschirms (4) in Umfangsrichtung des Kabels überlappen, ohne fest miteinander verbunden zu sein.
Elektrisches Kabel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschirm (4) fest mit dem Kabelmantel (3) verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels mit einem Kabelmantel (3), der ein Kabelinneres umschließt, in welchem mindestens eine elektrisch leitfähige, mit einer isolierenden Hülle (12) versehene Ader (1) sowie mindestens eine elektrisch leitfähige Beilauflitze (2) angeordnet sind, die sich jeweils entlang einer Kabellängsrichtung (L) erstrecken, wobei die Beilauflitze (2) in elektrischem Kontakt mit einem Schirm (4) des Kabels steht, insbesondere zur Herstellung eines elektrischen Kabels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die mindestens eine Beilauflitze (2) ein magnetisches Material verwendet wird, welches ein Separieren der Beilauflitze (2) von der mindestens einer Ader (1) des Kabels unter Einwirkung äußerer magnetischer Kräfte ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die mindestens eine Beilauflitze (2) ein magnetisches Material verwendet wird, dessen magnetische Eigenschaften sich derart von denen des Materials der mindestens einer Ader (1) unterscheiden, dass die Beilauflitze (2) in einem vorgegebenen magnetischen Feld (F) eine stärkere Auslenkung erfährt als die Ader (2).
Verfahren zum Konfektionieren eines elektrischen Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Beilauflitze (2) von der mindestens einer Ader (1) dadurch separiert wird, dass das Kabel einem magnetischen Feld (F) ausgesetzt wird.