DE102016223770A1 - Cable, method of making the cable and power supply system - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Kabel angegeben. Das Kabel (1) umfasst wenigstens zwei Leiter (3, 5), eine magnetische Schirmung (7) sowie ein elektrische Schirmung (8). Hierbei sind die wenigstens zwei Leiter (3, 5) mit ihren Haupterstreckungsachsen parallel, benachbart zueinander angeordnet und voneinander elektrisch isoliert ausgebildet. Die magnetische Schirmung (7) umgibt die wenigstens zwei Leiter (3, 5) wenigstens teilweise entlang eines Umfangs des Kabels (1). Darüber hinaus umgibt die elektrische Schirmung (8) die wenigstens zwei Leiter (3, 5) und die magnetische Schirmung (7). Es werden ferner ein korrespondierendes Verfahren zur Herstellung des Kabels sowie ein Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug angegeben, welches das Kabel (1) umfasst.A cable is specified. The cable (1) comprises at least two conductors (3, 5), a magnetic shield (7) and an electrical shield (8). Here, the at least two conductors (3, 5) with their main extension axes parallel, adjacent to each other and formed electrically isolated from each other. The magnetic shield (7) surrounds the at least two conductors (3, 5) at least partially along a circumference of the cable (1). In addition, the electrical shield (8) surrounds the at least two conductors (3, 5) and the magnetic shield (7). Furthermore, a corresponding method for the production of the cable and a power supply system for a vehicle are specified, which comprises the cable (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kabel, ein Verfahren zur Herstellung des Kabels sowie ein Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug.The invention relates to a cable, a method for producing the cable and a power supply system for a vehicle.
Elektrische Kabel können in einigen Anwendungsfällen eingesetzt werden, hohe Stromstärken mit hohen Frequenzen zu führen. Eine elektromagnetische Schirmung der Kabel kann hierbei zu Verlusten, thermischer Überlastung oder Starrheit der Kabel führen.Electrical cables can be used in some applications to carry high currents at high frequencies. Electromagnetic shielding of the cables can lead to losses, thermal overload or rigidity of the cables.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Kabel, ein korrespondierendes Verfahren zur Herstellung sowie ein Energieversorgungssystem zu schaffen, das bzw. die beitragen, Verluste beim Einsatz des Kabels in vorgenannten Anwendungsfällen gering zu halten und eine Flexibilität des Kabels zu gewährleisten.The object underlying the invention is to provide a cable, a corresponding method of manufacture and a power supply system, which contribute to minimize losses in the use of the cable in the aforementioned applications and to ensure flexibility of the cable ,
Die Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are characterized in the subclaims.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kabel, umfassend wenigstens zwei Leiter, eine magnetische Schirmung sowie eine elektrische Schirmung. Die wenigstens zwei Leiter sind mit ihren Haupterstreckungsachsen parallel, benachbart zueinander angeordnet und voneinander elektrisch isoliert ausgebildet. Die magnetische Schirmung umgibt die wenigstens zwei Leiter wenigstens teilweise entlang eines Umfangs des Kabels. Darüber hinaus umgibt die elektrische Schirmung die wenigstens zwei Leiter und die magnetische Schirmung.According to a first aspect, the invention relates to a cable comprising at least two conductors, a magnetic shield and an electrical shield. The at least two conductors are arranged with their main extension axes parallel, adjacent to each other and electrically isolated from each other. The magnetic shield surrounds the at least two conductors at least partially along a circumference of the cable. In addition, the electrical shield surrounds the at least two conductors and the magnetic shield.
In vorteilhafter Weise trägt dies bei, eine Induktion von Strömen in der elektrischen Schirmung des Kabels zu vermeiden. Insbesondere wird auch bei einem Einsatz des Kabels bei hoher Stromstärke und hoher Frequenz ermöglicht, eine Schirmung des magnetischen Feldes und des elektrischen Feldes zu gewährleisten und Verluste gering zu halten.This advantageously contributes to avoiding induction of currents in the electrical shielding of the cable. In particular, even when using the cable at high current and high frequency is possible to ensure a shielding of the magnetic field and the electric field and to keep losses low.
Unter der magnetischen Schirmung ist in diesem Zusammenhang ein Mantel des Kabels mit einer hohen magnetischen Leitfähigkeit zu verstehen. Die magnetische Schirmung weist insbesondere eine niedrige elektrische Leitfähigkeit auf. Bei der magnetischen Schirmung kann es sich beispielsweise um eine Polymerfolie handeln, in die Ferritpulver eingebracht ist.Under the magnetic shield in this context is a sheath of the cable with a high magnetic conductivity to understand. The magnetic shield has in particular a low electrical conductivity. The magnetic shield can be, for example, a polymer film in which ferrite powder is introduced.
Unter der elektrischen Schirmung ist ferner ein Mantel des Kabels mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit zu verstehen. Die elektrische Schirmung weist insbesondere eine niedrige magnetische Leitfähigkeit auf. Bei der elektrischen Schirmung kann es sich beispielsweise um ein Schirmgeflecht handeln.Under the electrical shielding is also a coat of cable with a high electrical conductivity to understand. The electrical shield has in particular a low magnetic conductivity. The electrical shielding may be, for example, a braided shield.
Zur elektrischen Isolierung der wenigstens zwei Leiter voneinander sind diese insbesondere jeweils von einer Isolation umgeben.For electrical insulation of the at least two conductors from each other, these are each surrounded in particular by an insulation.
Durch die magnetische Schirmung kann eine Dicke der elektrischen Schirmung und/oder ein Abstand der elektrischen Schirmung zu den wenigstens zwei Leitern gering gehalten werden. In vorteilhafter Weise wird so zu einem kleinen Durchmesser des Kabels sowie einer mechanischen Flexibilität dessen beigetragen. Insbesondere ist dadurch ein einfacher, robuster Leitungsaufbau möglich. Auf eine Kontaktierung der magnetischen Schirmung kann darüber hinaus verzichtet werden, so dass in diesem Zusammenhang einfache Stecksysteme eingesetzt werden können.Due to the magnetic shield, a thickness of the electrical shielding and / or a distance of the electrical shielding to the at least two conductors can be kept low. Advantageously, this contributes to a small diameter of the cable and a mechanical flexibility thereof. In particular, this makes a simple, robust line construction possible. On a contacting of the magnetic shield can also be dispensed with, so that in this context simple plug-in systems can be used.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weisen die wenigstens zwei Leiter einen Durchmesser d > 1 mm auf. Insbesondere handelt es sich bei dem Leiter nicht um einen Signalleiter.In an advantageous embodiment according to the first aspect, the at least two conductors have a diameter d> 1 mm. In particular, the conductor is not a signal conductor.
In vorteilhafter Weise ermöglicht dies die Führung von hohen Stromstärken durch das Kabel. Das Kabel ist insbesondere ausgelegt, Stromstärken im Bereich von 10 A bis 200 A, insbesondere 50 A zu führen. Der Durchmesser des Kabels kann in diesem Zusammenhang insbesondere 1.0 mm ≤ d ≤ 25 mm betragen.Advantageously, this allows the leadership of high currents through the cable. In particular, the cable is designed to carry currents in the range of 10 A to 200 A, in particular 50 A. The diameter of the cable can in this context be in particular 1.0 mm ≦ d ≦ 25 mm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die magnetische Schirmung eine relative magnetische Permeabilität µr > 2 auf.In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the magnetic shield has a relative magnetic permeability μ r > 2.
In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine Schirmung des magnetischen Feldes. Eine Dicke der elektrischen Schirmung und/oder ein Abstand der elektrischen Schirmung von den wenigstens zwei Leitern kann damit gering gehalten werden. Insbesondere kann die relative magnetische Permeabilität der magnetischen Schirmung µr > 5 betragen, bevorzugt µr > 10.Advantageously, this allows a shielding of the magnetic field. A thickness of the electrical shield and / or a distance of the electrical shield from the at least two conductors can be kept low. In particular, the relative magnetic permeability of the magnetic shield can be μ r > 5, preferably μ r > 10.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weisen die wenigstens zwei Leiter eine Isolation mit einer Dicke bIso auf. Darüber hinaus weist die magnetische Schirmung eine Dicke bSchirm und eine relative magnetische Permeabilität µr auf. Für die Dicke bIso der Isolation, der Dicke bSchirm der magnetischen Schirmung und der relativen magnetischen Permeabilität µr der magnetischen Schirmung gilt:
In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine gezielte Auslegung des Kabels auf einen entsprechenden Anwendungsfall. Mit Vorteil lässt sich das Kabel so hinsichtlich der zuführenden Stromstärke, Frequenz und Spannung sowie einer Geometrie der wenigstens zwei Leiter optimieren. Eine Reduktion des Magnetfelds durch die magnetische Schirmung unter der oben genannten Gleichung beträgt mindestens einen Faktor 5.Advantageously, this allows a targeted design of the cable to a corresponding application. Advantageously, the cable can be optimized with respect to the supplying current, frequency and voltage as well as a geometry of the at least two conductors. A reduction of the magnetic field by the magnetic shielding under the above equation is at least a factor of 5.
Bevorzugt beträgt der Faktor der Reduktion 10 oder mehr. Für die Dicke bIso der Isolation, der Dicke bSchirm der magnetischen Schirmung und der relativen magnetischen Permeabilität µr der magnetischen Schirmung gilt dann:
Bei µr = 10 beträgt ein Verhältnis der Dicke bSchirm der magnetischen Schirmung zu der Dicke bIso der Isolation 3,7.At μ r = 10, a ratio of the thickness b screen of the magnetic shield to the thickness b iso of the insulation is 3.7.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt variiert eine Dicke bSchirm der magnetischen Schirmung entlang eines Umfangs des Kabels und/oder eine relative magnetische Permeabilität µr der magnetischen Schirmung variiert entlang eines Umfangs des Kabels.In a further advantageous embodiment according to the first aspect, a thickness b screen of the magnetic shield along a circumference of the cable and / or a relative magnetic permeability μ r of the magnetic shield varies along a circumference of the cable.
In vorteilhafter Weise ermöglicht dies, eine effektive Länge des magnetischen Feldflusses durch eine jeweilige Isolation der wenigstens zwei Leiter wird zu erhöhen. Somit wird beigetragen, einen jeweiligen magnetischen Widerstand zu vergrößern und der magnetische Feldfluss zu reduzieren. Eine mittlere Dicke bSchirm der magnetischen Schirmung kann in diesem Fall mit Vorteil gering gehalten werden.Advantageously, this makes it possible to increase an effective length of the magnetic field flux through a respective isolation of the at least two conductors. Thus, it is contributed to increase a respective magnetic resistance and to reduce the magnetic field flux. An average thickness b screen of the magnetic shield can be kept low in this case with advantage.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die magnetische Schirmung eine Ausnehmung auf, welche in einem Bereich zwischen den Haupterstreckungsachsen der wenigstens zwei Leiter angeordnet ist. Die Ausnehmung verjüngt sich hin zu einem Äußeren des Kabels.In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the magnetic shield has a recess which is arranged in a region between the main extension axes of the at least two conductors. The recess tapers towards an exterior of the cable.
In vorteilhafter Weise ermöglicht dies, eine effektive Länge des magnetischen Feldflusses durch eine jeweilige Isolation der wenigstens zwei Leiter wird zu erhöhen. Somit wird beigetragen, einen jeweiligen magnetischen Widerstand zu vergrößern und den magnetischen Feldfluss zu reduzieren. Die Dicke bSchirm der magnetischen Schirmung kann in diesem Fall mit Vorteil gering gehalten werden.Advantageously, this makes it possible to increase an effective length of the magnetic field flux through a respective isolation of the at least two conductors. Thus, it is contributed to increase a respective magnetic resistance and reduce the magnetic field flux. The thickness b screen of the magnetic shield can be kept low in this case with advantage.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist die elektrische Schirmung in einen Mantel des Kabels eingebettet, welcher die wenigstens zwei Leiter und die magnetische Schirmung umhüllt. Bei dem Mantel kann es sich insbesondere um einen Schutzmantel des Kabels handeln.In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the electrical shield is embedded in a jacket of the cable, which encloses the at least two conductors and the magnetic shielding. The jacket may in particular be a protective jacket of the cable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umgibt die magnetische Schirmung die wenigstens zwei Leiter entlang des Umfangs des Kabels vollständig.In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the magnetic shield completely surrounds the at least two conductors along the circumference of the cable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist die magnetische Schirmung elektrisch isolierend ausgebildet.In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the magnetic shield is formed electrically insulating.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die magnetische Schirmung ein Polymer auf oder besteht aus diesem, wobei in das Polymer Ferritpulver eingebracht ist.In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the magnetic shield comprises or consists of a polymer, in which ferrite powder is introduced into the polymer.
In vorteilhafter Weise wird so zu einem kleinen Durchmesser des Kabels sowie einer mechanischen Flexibilität dessen beigetragen und zugleich ermöglicht, eine Schirmung des magnetischen Feldes zu gewährleisten. Das Polymer kann insbesondere als Folie ausgebildet sein.Advantageously, this contributes to a small diameter of the cable as well as a mechanical flexibility and at the same time makes it possible to ensure a shielding of the magnetic field. The polymer may be formed in particular as a film.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels gemäß dem ersten Aspekt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Bereitstellen wenigstens zweier Leiter, die mit ihren Haupterstreckungsachsen parallel, benachbart zueinander angeordnet und voneinander elektrisch isoliert ausgebildet sind;
- b) Bereitstellen einer zylindrisch geformten, magnetischen Schirmung sowie einer elektrischen Schirmung. Die magnetische Schirmung weist dabei eine Durchgangsöffnung entlang ihrer Haupterstreckungsachse auf;
- c) Überschieben der magnetischen Schirmung, indem die wenigstens zwei Leiter relativ bezüglich der magnetischen Schirmung parallel der Haupterstreckungsachsen durch die Durchgangsöffnung bewegt werden. Die relative Bewegung erfolgt hierbei derart, dass die wenigstens zwei Leiter sich in der Durchgangsöffnung erstrecken und die magnetische Schirmung die wenigstens zwei Leiter vollständig entlang eines Umfangs des Kabels umgibt; und
- d) Aufbringen der elektrischen Schirmung, so dass die elektrische Schirmung die wenigstens zwei Leiter und die magnetische Schirmung umgibt.
- a) providing at least two conductors, which are arranged with their main extension axes parallel, adjacent to each other and electrically isolated from each other;
- b) providing a cylindrically shaped, magnetic shield and an electrical shielding. The magnetic shield has a passage opening along its main extension axis;
- c) sliding over the magnetic shield by moving the at least two conductors relative to the magnetic shield parallel to the main extension axes through the through-hole. The relative movement is in this case such that the at least two conductors extend in the passage opening and the magnetic shield surrounds the at least two conductors completely along a circumference of the cable; and
- d) applying the electrical shield so that the electrical shield surrounds the at least two conductors and the magnetic shield.
Die elektrische Schirmung ist beispielsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildet und weist eine Durchgangsöffnung auf. Der Schritt d) erfolgt dann analog zu dem Schritt c).The electrical shield is also cylindrical, for example, and has a passage opening. Step d) then takes place analogously to step c).
Beispielsweise wird der Schritt c) vor dem Schritt d) durchgeführt. Alternativ kann die elektrische Schirmung beispielsweise bereits vor dem Schritt c) auf die magnetische Schirmung aufgebracht werden.For example, step c) is performed before step d). Alternatively, the electrical shielding may be applied to the magnetic shielding, for example, prior to step c).
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels gemäß dem ersten Aspekt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Bereitstellen wenigstens zweier Leiter, die mit ihren Haupterstreckungsachsen parallel, benachbart zueinander angeordnet und voneinander elektrisch isoliert ausgebildet sind;
- b‘) Bereitstellen einer zylindrisch geformten, magnetischen Schirmung sowie einer elektrischen Schirmung. Hierbei weist die magnetische Schirmung eine Durchgangsöffnung entlang ihrer Haupterstreckungsachse sowie einen Spalt in ihrer Mantelfläche entlang der Haupterstreckungsachse auf. Der Spalt erstreckt sich von der Mantelfläche hin zu der Durchgangsöffnung;
- c‘) Aufdrücken der magnetischen Schirmung, indem die wenigstens zwei Leiter relativ bezüglich der magnetischen Schirmung durch den Spalt senkrecht zu den Haupterstreckungsachsen bewegt werden. Die relative Bewegung erfolgt hierbei derart, dass die wenigstens zwei Leiter sich in der Durchgangsöffnung erstrecken und die magnetische Schirmung die wenigstens zwei Leiter zumindest teilweise entlang eines Umfangs des Kabels umgibt; und
- d) Aufbringen der elektrischen Schirmung, so dass die elektrische Schirmung die wenigstens zwei Leiter und die magnetische Schirmung umgibt.
- a) providing at least two conductors, which are arranged with their main extension axes parallel, adjacent to each other and electrically isolated from each other;
- b ') providing a cylindrically shaped magnetic shield and an electrical shielding. In this case, the magnetic shield has a passage opening along its main extension axis and a gap in its lateral surface along the main extension axis. The gap extends from the lateral surface towards the passage opening;
- c ') pressing the magnetic shield by moving the at least two conductors relative to the magnetic shield through the gap perpendicular to the major axes of extension. The relative movement is in this case such that the at least two conductors extend in the passage opening and the magnetic shield surrounds the at least two conductors at least partially along a circumference of the cable; and
- d) applying the electrical shield so that the electrical shield surrounds the at least two conductors and the magnetic shield.
Die elektrische Schirmung ist beispielsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildet und weist eine Durchgangsöffnung sowie einen Spalt in ihrer Mantelfläche entlang der Haupterstreckungsachse auf. Der Schritt d) erfolgt dann analog zu dem Schritt c‘).The electrical shield is, for example, likewise cylindrical and has a passage opening and a gap in its lateral surface along the main extension axis. The step d) then takes place analogously to the step c ').
Beispielsweise wird der Schritt c‘) vor dem Schritt d) durchgeführt. Alternativ kann die elektrische Schirmung beispielsweise bereits vor dem Schritt c‘) auf die magnetische Schirmung aufgebracht werden.For example, step c ') is performed before step d). Alternatively, the electrical shielding may be applied to the magnetic shielding, for example, prior to step c ').
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug. Das Energieversorgungssystem umfasst ein Kabel gemäß dem ersten Aspekt sowie eine Wechselstromquelle und einen Verbraucher.According to a fourth aspect, the invention relates to a power supply system for a vehicle. The power supply system comprises a cable according to the first aspect and an AC power source and a load.
Die Wechselstromquelle ist mittels der wenigstens zwei Leiter des Kabels derart mit dem Verbraucher gekoppelt, dass sich eine Bilanz eines Stromflusses durch das Kabel im Wesentlichen ausgleicht.The AC power source is coupled to the load by means of the at least two conductors of the cable such that a balance of a current flow through the cable substantially compensates.
Die Wechselstromquelle kann insbesondere extern zu dem Fahrzeug angeordnet sein. Bei der Wechselstromquelle kann es sich beispielsweise um einen Wechselrichter handeln. Die Wechselstromquelle kann darüber hinaus auch in dem Fahrzeug angeordnet sein. Bei der Wechselstromquelle kann es sich dann beispielsweise um einen Wechselrichter oder eine Spule zur induktiven Energieübertragung handeln.The AC power source may in particular be arranged externally to the vehicle. The AC power source may be, for example, an inverter. The AC power source may also be disposed in the vehicle. The AC power source may then be, for example, an inverter or a coil for inductive energy transmission.
Der Verbraucher kann insbesondere extern zu dem Fahrzeug angeordnet sein. Bei dem Verbraucher kann es sich beispielsweise um eine Spule zur induktiven Energieübertragung handeln. Der Verbraucher kann darüber hinaus auch in dem Fahrzeug angeordnet sein. Bei dem Verbraucher kann es sich dann beispielsweise um einen Gleichrichter oder einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs handeln. The consumer may in particular be arranged externally to the vehicle. The consumer may be, for example, a coil for inductive energy transfer. The consumer can also be arranged in the vehicle beyond. The consumer may then be, for example, a rectifier or an electric drive of the vehicle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem vierten Aspekt weist ein durch die Wechselstromquelle an das Kabel bereitgestellter Stromfluss eine Frequenz im Bereich zwischen 1 kHz und 200 kHz auf.In an advantageous embodiment according to the fourth aspect, a current flow provided by the AC power source to the cable has a frequency in the range between 1 kHz and 200 kHz.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen:
-
1 und2 elektrische Energieversorgungssysteme für ein Fahrzeug, -
3 und4 stromdurchflossene Leiter, -
5 und6 elektrisch geschirmte Doppelleiter, -
7 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kabels in Querschnittdarstellung, -
8 ein Energieübertragungssystem gemäß1 mitdem Kabel gemäß 7 . -
9 bis 11 das Kabel gemäß7 in Detailansicht, -
12 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kabels in Querschnittdarstellung, -
13 ein elektrisch ungeschirmtes Kabel, -
14 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kabels in Querschnittdarstellung, -
15 und16 Verfahren zur Herstellung des Kabels gemäß7 ,12 oder14 , und -
17 und18 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kabels in Querschnittdarstellung.
-
1 and2 electrical energy supply systems for a vehicle, -
3 and4 current-carrying conductors, -
5 and6 electrically shielded double conductors, -
7 a first embodiment of a cable in cross-sectional view, -
8th a power transmission system according to1 with the cable according to7 , -
9 to11 the cable according to7 in detail view, -
12 A second embodiment of a cable in cross-sectional view, -
13 an electrically unshielded cable, -
14 A third embodiment of a cable in cross-sectional view, -
15 and16 Method for producing the cable according to7 .12 or14 , and -
17 and18 A fourth embodiment of a cable in cross-sectional view.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided across the figures with the same reference numerals.
Elektrische Kabel können in einigen Anwendungsfällen eingesetzt werden, hohe Stromstärken mit hohen Frequenzen zu führen. Typischerweise kommen Kabel zum induktiven Laden eines Fahrzeugs oder bei elektrischen Antriebssystemen als Verbindungsleitungen zum Einsatz.Electrical cables can be used in some applications to carry high currents at high frequencies. Typically cables are used for inductive charging of a vehicle or electric drive systems as connecting lines.
Beispielsweise können beim Einsatz der Kabel
Aufgrund der vorgenannt hohen Frequenzen und Stromstärken können um Leiter der Kabel relativ hohe Magnetfelder entstehen.
Bei einer Stromstärke von 50 A und einem Durchmesser des Leiters
Zur elektromagnetischen Schirmung können beispielsweise Schirmgeflechte eingesetzt werden, die aus elektrisch leitfähigem Material bestehen. Beispielhaft kann es sich hierbei um ein Drahtgeflecht aus Aluminium handeln, insbesondere im Falle eines Einsatzes des Kabels in Fahrzeugen. Im Folgenden wird das elektrisch leitfähige Schirmgeflecht auch als elektrische Schirmung bezeichnet. Dieses hat eine magnetische Leitfähigkeit in etwa des freien Raumes, der Luft oder von Isolationsmaterialien (
Die Spannungs- und Strominduktion führt dazu, dass ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt wird, welches Magnetfeldlinien außerhalb des elektrischen Schirms
Die elektrische Schirmung
Um diese Probleme zu bewältigen kann beispielhaft ein großer Abstand zwischen der elektrischen Schirmung
Im Folgenden wird daher ein Kabel vorgeschlagen welches beiträgt, Verluste gering zu halten und eine mechanische Flexibilität gewährleistet.In the following, therefore, a cable is proposed which helps to keep losses low and ensures mechanical flexibility.
Hierbei gleichen sich zu jedem Zeitpunkt die Ströme in den beiden Leitern
Anhand der
Die magnetischen Spannungsabfälle an den magnetischen Widerständen
Daraus folgt, dass sich die magnetische Feldstärke entlang der Länge
Der größte magnetische Widerstandsanteil ist folglich im Inneren des Kabels
Mit der vereinfachenden Annahme eines kreisrunden Magnetfelds um einen Leiter mit dem Radius r entspricht eine magnetische Flussdichte Bnormal an einer Außenseite eines Kabels ohne magnetischer Schirmung (
Mit der weiteren vereinfachenden Annahme, dass eine Strecke durch eine Isolation des Leiters einem Viertel des Umfangs entspricht und eine Strecke durch die magnetische Schirmung dreiviertel des Umfangs entspricht gilt:
Der magnetische Fluss durch den Schirm ist damit
Damit ergibt sich als magnetische Flussdichte entlang der Feldlinien
Aufgrund der Kontinuitätsbeziehung der Feldstärke H an der Außenkante der magnetischen Schirmung
Folglich nimmt die Schirmwirkung mit der Dicke
Als mögliche Lösung kommt daher
Der Spalt kann sich hierbei hin zu einem Äußeren des Kabels
Alternativ oder zusätzlich kann die magnetische Schirmung
Alternativ oder zusätzlich kann die magnetische Schirmung
Auch durch diese Maßnahmen kann die effektive Länge
Anhand der
Da bei den anhand
Bei einer Anordnung der elektrischen Schirmung
Anhand der
In einer ersten Ausführungsvariante (erstes Verfahren) wird eine geschlitzte magnetische Schirmung
In einer zweiten Ausführungsvariante (zweites Verfahren) wird eine magnetische Schirmung
In beiden Verfahren kann nachträglich die elektrische Schirmung
In einem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das Kabel
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kabelelectric wire
- 2a, 2b2a, 2b
- weitere Leitermore leaders
- 33
- erster Leiterfirst leader
- 44
- Isolationisolation
- 55
- zweiter Leitersecond conductor
- 66
- Isolationisolation
- 7, 7a, 7b7, 7a, 7b
- magn. Schirmungmagn. shielding
- 88th
- el. Schirmungel. Shielding
- 99
- Füllmassefilling compound
- 1010
- Schutzmantelmantle
- 2121
- Magnetfeldmagnetic field
- 2323
- Magnetfeldmagnetic field
- 2525
- Magnetfeldmagnetic field
- 2727
- Magnetfeldmagnetic field
- 2929
- Magnetfeldmagnetic field
- 3131
- Schirmstromshield current
- 3333
- Schirmstromshield current
- 4141
- magn. Feldlinienmagn. field lines
- 4343
- magn. Feldlinienmagn. field lines
- 4545
- magn. Feldlinienmagn. field lines
- 5151
- el. Feldlinienel. field lines
- 5353
- el. Feldlinienel. field lines
- 100100
- Primärspuleprimary coil
- 101101
- HF-LeitungRF line
- 103103
- SpuleKitchen sink
- 105105
- Gehäusecasing
- 107107
- Steckerplug
- 109109
- Steckerplug
- 110110
- Wechselrichterinverter
- 200200
- Sekundärspulesecondary coil
- 201201
- HF-LeitungRF line
- 203203
- Leitungmanagement
- 205205
- Leitungmanagement
- 207207
- HF-LeitungenRF lines
- 210210
- Gleichrichterrectifier
- 220220
- SpeicherStorage
- 230230
- Wechselrichterinverter
- 240240
- Elektromotorelectric motor
- cSchirm c screen
- SchirmflusslängeScreen flow length
- cIso c Iso
- IsolationsflusslängeIsolation flow length
- bSchirm b screen
- Schirmdickescreen thickness
- bIso b Iso
- Isolationsdickeinsulation thickness
- Rm,Iso Rm , iso
- magn. Isolationswiderstandmagn. insulation resistance
- Rm,Schirm R m, screen
- magn. Schirmwiderstandmagn. shield resistance
- Vmvm
- magn. Spannungmagn. tension
- II
- el. StromElectricity
- ΦΦ
- magn. Flussmagn. River
- µr μ r
- relative magn. Permeabilitätrelative magn. permeability
- AA
- Montageschrittassembly step
- BB
- Montageschrittassembly step
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016223770.5A DE102016223770A1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Cable, method of making the cable and power supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016223770.5A DE102016223770A1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Cable, method of making the cable and power supply system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016223770A1 true DE102016223770A1 (en) | 2018-05-30 |
Family
ID=62117746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016223770.5A Pending DE102016223770A1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Cable, method of making the cable and power supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016223770A1 (en) |
Cited By (1)
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DE102017217615A1 (en) * | 2017-10-04 | 2019-04-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | AC power line for inductive charging |
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-
2016
- 2016-11-30 DE DE102016223770.5A patent/DE102016223770A1/en active Pending
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