DE102019200862A1

DE102019200862A1 - Cable arrangement

Info

Publication number: DE102019200862A1
Application number: DE102019200862.3A
Authority: DE
Inventors: Mingyuan Li; Tobias Enzinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-07-30
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: DE102019200862B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kabelanordnung (2) zum Transport von Drehstrom, die eine erste, eine zweite und eine dritte Phasenleitung (4a, 4b, 4c) aufweist, die nebeneinander angeordnet sind, wobei eine mittlere Phasenleitung (4b) der drei Phasenleitungen (4a, 4b, 4c) zwischen zwei äußeren Phasenleitungen (4a, 4c) der drei Phasenleitungen (4a, 4b, 4c) angeordnet und durch weichmagnetisches Material gegen die beiden äußeren Phasenleitungen(4a, 4c) abgeschirmt ist.The invention relates to a cable arrangement (2) for transporting three-phase current, which has a first, a second and a third phase line (4a, 4b, 4c) which are arranged next to one another, a middle phase line (4b) of the three phase lines (4a, 4b, 4c) between two outer phase lines (4a, 4c) of the three phase lines (4a, 4b, 4c) and is shielded by soft magnetic material against the two outer phase lines (4a, 4c).

Description

Zum Transport von Drehstrom wird ein dreiadriges Kabel verwendet, wobei jeweils eine Ader zum Transport von Strom einer Phase ausgebildet ist.A three-wire cable is used for the transport of three-phase current, one wire being formed for the transport of current of one phase.

Die Druckschrift DE 11 2015 006 759 T5 zeigt einen Kabelbaum und ein Element zur Unterdrückung elektromagnetischer Wellen. Dabei umfasst dieser Kabelbaum drei Drähte, die alle von einem Element zur Abschirmung bzw. zur Unterdrückung elektromagnetischer Wellen umschlossen sind.The publication DE 11 2015 006 759 T5 shows a wire harness and an element for suppressing electromagnetic waves. This wiring harness comprises three wires, all of which are surrounded by an element for shielding or for suppressing electromagnetic waves.

Eine mechanische und thermische Verstärkung einer Kabelanordnung ist aus der Druckschrift DE 10 2007 026 648 B3 bekannt. Hier sind drei elektrische Einleiterkabel von einer Innenschicht zur magnetischen Abschirmung, einer Magnetschicht und einer Außenschicht zur magnetischen Abschirmung umschlossen.A mechanical and thermal reinforcement of a cable arrangement is from the document DE 10 2007 026 648 B3 known. Here three electrical single-core cables are enclosed by an inner layer for magnetic shielding, a magnetic layer and an outer layer for magnetic shielding.

Ein Kraftfahrzeug mit einem Hochvolt-Bordnetz, das eine Gleichstromleitung aufweist, ist in der Druckschrift DE 10 2014 010 346 B3 beschrieben. Dabei kann die Gleichstromleitung durch einen Schirm aus weichem magnetischem Material umschlossen sein.A motor vehicle with a high-voltage electrical system, which has a direct current line, is in the document DE 10 2014 010 346 B3 described. The direct current line can be enclosed by a screen made of soft magnetic material.

Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, Drehstrom störungsfrei zu übertragen.Against this background, it was a task to transmit three-phase current without interference.

Diese Aufgabe wird durch eine Kabelanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Ausführungsformen der Kabelanordnung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.This object is achieved by a cable arrangement with the features of claim 1. Embodiments of the cable arrangement are evident from the dependent claims and the description.

Die erfindungsgemäße Kabelanordnung ist zum Transport von Drehstrom ausgebildet und weist eine erste Phasenleitung, eine zweite Phasenleitung und eine dritte Phasenleitung auf, die nebeneinander zueinander parallel angeordnet sind, wobei eine mittlere Phasenleitung der drei Phasenleitungen mittig zwischen zwei äußeren bzw. den beiden anderen Phasenleitungen der drei Phasenleitungen angeordnet ist. Außerdem ist die mittlere Phasenleitung durch weichmagnetisches Material als Zusatzabschirmung gegen die beiden äußeren bzw. anderen Phasenleitungen abgeschirmt.The cable arrangement according to the invention is designed for the transport of three-phase current and has a first phase line, a second phase line and a third phase line which are arranged next to one another in parallel, a middle phase line of the three phase lines being centered between two outer or the other two phase lines of the three Phase lines is arranged. In addition, the middle phase line is shielded by soft magnetic material as an additional shield against the two outer or other phase lines.

In Ausgestaltung ist die mittlere Phasenleitung durch einen Mantel aus weichmagnetischem Material zur Zusatzabschirmung vollständig ummantelt und/oder umhüllt.In an embodiment, the middle phase line is completely encased and / or encased by a jacket made of soft magnetic material for additional shielding.

Alternativ oder ergänzend ist zwischen der mittleren Phasenleitung und jeweils einer äußeren Phasenleitung eine Barriere aus weichmagnetischem Material zur Zusatzabschirmung angeordnet.Alternatively or additionally, a barrier made of soft magnetic material for additional shielding is arranged between the middle phase line and an outer phase line.

Die vorgestellte Kabelanordnung ist zum Transport jeweils eines als Wechselstrom ausgebildeten Phasenstroms durch jeweils eine Phasenleitung ausgebildet, wobei insgesamt drei zu transportierende bzw. transportierbare Phasenströme zueinander phasenverschoben sind.The cable arrangement presented is designed for transporting a phase current formed as an alternating current through a respective phase line, with a total of three phase currents to be transported or transported being phase-shifted with respect to one another.

Üblicherweise weist jede Phasenleitung einen Leitungskern auf, der von mindestens einer Isolation, bspw. aus Kunststoff, umhüllt ist. Dieser Leitungskern ist aus Metall und zum eigentlichen Transport des Phasenstroms auf Basis einer Bewegung von Elektronen ausgebildet.Each phase line usually has a line core which is covered by at least one insulation, for example made of plastic. This core is made of metal and is designed for the actual transport of the phase current on the basis of a movement of electrons.

Dabei ist es auch möglich, dass jeder Leitungskern zusätzlich von einer Standardabschirmung umhüllt ist. In diesem Fall ist eine derartige Standardabstimmung der mittleren Phasenleitung von einer weiteren Isolation bzw. Isolierung und weiterhin von der Zusatzabschirmung umhüllt. Da üblicherweise alle drei Phasenleitungen eine Standardabschirmung aufweisen, die einen jeweiligen Leitungskern umhüllt, ist zwischen zwei unmittelbar benachbarten Phasenleitungen die Zusatzabschirmung angeordnet, die auch die Standardabschirmungen voneinander trennt.It is also possible for each cable core to be additionally covered by a standard shield. In this case, such a standard tuning of the middle phase line is encased by further insulation or isolation and also by the additional shielding. Since all three phase lines usually have a standard shielding that envelops a respective core, the additional shielding, which also separates the standard shieldings, is arranged between two immediately adjacent phase lines.

In Ausgestaltung sind die Phasenleitungen der Kabelanordnung im Rahmen von Fertigungstoleranzen zumindest abschnittsweise zueinander parallel angeordnet. Falls ein erster Abschnitt der Kabelanordnung gerade ist, sind die Phasenleitungen abschnittsweise nebeneinander geradlinig parallel angeordnet. Falls ein weiterer zweiter Abschnitt der Kabelanordnung bspw. aufgrund eines Betriebs der Kabelanordnung gebogen ist bzw. wird und demnach abschnittsweise kurvenförmig ausgebildet ist bzw. geformt wird, sind die Phasenleitungen ebenfalls abschnittsweise nebeneinander kurvenförmig parallel angeordnet, wobei ein derartiger zweiter Abschnitt eine zweite Länge aufweist, die kürzer als eine erste Länge des ersten geradlinigen Abschnitts ist. Bei einer stark gebogenen Kabelanordnung ist mindestens eine derartige zweite Länge eines zweiten gebogenen Abschnitts der Kabelanordnung beliebig kurz. Dennoch sind die Phasenleitungen auch über eine kurze Länge bzw. eine kurze Strecke der gebogenen Kabelanordnung zueinander parallel. Außerdem sind zentrale Achsen der Phasenleitungen im Rahmen von Fertigungstoleranzen ebenfalls zumindest abschnittsweise in einer Ebene angeordnet.In one embodiment, the phase lines of the cable arrangement are arranged parallel to one another at least in sections within the scope of manufacturing tolerances. If a first section of the cable arrangement is straight, the phase lines are arranged in sections in a straight line parallel to one another. If a further second section of the cable arrangement is or is bent, for example due to an operation of the cable arrangement, and is accordingly formed or shaped in sections in a curved manner, the phase lines are also arranged in sections side by side in a curved manner in parallel, such a second section having a second length, which is shorter than a first length of the first rectilinear section. In the case of a strongly bent cable arrangement, at least one such second length of a second bent section of the cable arrangement is as short as desired. Nevertheless, the phase lines are parallel to one another even over a short length or a short distance of the bent cable arrangement. In addition, central axes of the phase lines are also arranged at least in sections on one plane within the scope of manufacturing tolerances.

Die Kabelanordnung ist zum Transport von Drehstrom in einem Fahrzeug, bspw. in einem Kraftfahrzeug bzw. in einem Auto, ausgebildet.The cable arrangement is designed for the transport of three-phase current in a vehicle, for example in a motor vehicle or in a car.

Mit der vorgestellten Kabelanordnung ist eine Zusatzabschirmung bzw. zusätzliche Abschirmung einer elektromagnetischen Kopplung zwischen den Phasenleitungen, bspw. zwischen AC- bzw. Wechselstrom-Phasenleitungen, möglich. Durch Vorsehen der Zusatzabschirmung zwischen zwei unmittelbar benachbarten Phasenleitungen wird ein elektromagnetisches Feld abgeschwächt und/oder zusätzlich abgeschirmt. Hierbei wird zur Zusatzabschirmung weichmagnetisches Material mit einer großen bzw. hohen Permeabilität und einer hohen Sättigung verwendet. Eine derartige Zusatzabschirmung, bspw. ein Mantel und/oder eine Barriere, ist hierbei als Weichmagnet bzw. als Softmagnet ausgebildet.With the cable arrangement presented, additional shielding or additional shielding of an electromagnetic coupling between the phase lines, for example between AC or AC phase lines possible. By providing the additional shielding between two immediately adjacent phase lines, an electromagnetic field is weakened and / or additionally shielded. Soft magnetic material with a high or high permeability and high saturation is used for additional shielding. Such additional shielding, for example a jacket and / or a barrier, is designed here as a soft magnet or as a soft magnet.

Mit der Kabelanordnung sind während eines Transports von Drehstrom eine Abschwächung der Ampère'schen Kraft, eine zusätzliche Abschirmung einer EMV-Störung hinsichtlich einer elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), eine Abschwächung eines Unterdrucks und eine Abschwächung eines Körperschalls möglich.With the cable arrangement, a weakening of the ampere's force, additional shielding of an EMC interference with regard to electromagnetic compatibility (EMC), a weakening of a negative pressure and a weakening of structure-borne noise are possible during a transport of three-phase current.

In einer Ausgestaltung wird die Zusatzabschirmung bzw. eine entsprechende Zusatzabschirmungsschicht, die aus dem weich- bzw. softmagnetischen Material besteht, entweder als Mantel um die mittlere Phasenleitung gewickelt bzw. um diese umwickelt, oder als Barriere lediglich zwischen zwei Phasenleitungen, d. h. zwei unmittelbar benachbarten Phasenleitungen, eingesetzt. Hierdurch werden H-Feldlinien einer magnetischen Feldstärke zwischen Strömen, d. h. zwischen Phasenströmen, die durch die Phasenleitungen während des Transports von Drehstrom fließen, umgelenkt und/oder blockiert. Hierbei wird weiterhin eine Ampere'sche Kraft in der mittleren Phasenleitung fast zu null unterdrückt und bei den beiden äußeren Phasenleitungen zumindest abgeschwächt.In one embodiment, the additional shield or a corresponding additional shielding layer, which consists of the soft or soft magnetic material, is either wrapped around the middle phase line or wrapped around it, or as a barrier only between two phase lines, i. H. two immediately adjacent phase lines. As a result, H field lines of a magnetic field strength between currents, i. H. between phase currents flowing through the phase lines during the transport of three-phase current, deflected and / or blocked. Here, an ampere force in the middle phase line is suppressed almost to zero and at least weakened in the two outer phase lines.

Die Kabelanordnung wird zum Transport von Drehstrom in einem elektrifizierten Fahrzeug, bspw. in einem elektrifizierten Kraftfahrzeug bzw. Auto, verwendet. Bei einem derartigen elektrifizierten Fahrzeug ist vorgesehen, dass elektrische Energie, die in einer Batterie gespeichert ist, zu einer Elektromaschine übertragen wird, die dazu ausgebildet ist, die elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, wodurch das elektrifizierte Fahrzeug durch diese mechanische Energie angetrieben und/oder fortbewegt wird. Hierbei wird von der Batterie die elektrische Energie als Gleichstrom bereitgestellt. Außerdem ist die Batterie mit einem Wechselrichter verbunden, der den Gleichstrom der Batterie in mehrphasigen Drehstrom umwandelt, der mit der Kabelanordnung zu der Elektromaschine transportiert wird. Der Drehstrom ist mehrphasig, d. h. dreiphasig, wobei ein Strom, bzw. Phasenstrom einer jeweiligen Phase U, V, W durch jeweils eine Phasenleitung, d. h. bspw. eine U-Phasenleitung, eine V-Phasenleitung und eine W-Phasenleitung, transportiert und an die Elektromaschine übertragen wird.The cable arrangement is used for the transport of three-phase current in an electrified vehicle, for example in an electrified motor vehicle or car. In such an electrified vehicle, it is provided that electrical energy, which is stored in a battery, is transmitted to an electrical machine which is designed to convert the electrical energy into mechanical energy, as a result of which the electrified vehicle is driven by this mechanical energy and / or is moved. The battery provides the electrical energy as direct current. In addition, the battery is connected to an inverter, which converts the direct current of the battery into multi-phase three-phase current, which is transported to the electric machine with the cable arrangement. The three-phase current is multi-phase, i. H. three-phase, with a current or phase current of a respective phase U, V, W through a respective phase line, d. H. For example, a U-phase line, a V-phase line and a W-phase line are transported and transmitted to the electric machine.

Jede Phasenleitung des Leitungskerns ist zum Transport jeweils eines als Wechselstrom ausgebildeten Phasenstroms ausgebildet, wobei alle drei Phasenströme bzw. Wechselströme dieselbe Frequenz aufweisen und um bspw. 120° zueinander phasenverschoben sind. Alle drei Phasenströme bzw. eine Kombination dieser drei Phasenströme bilden den Drehstrom.Each phase line of the line core is designed to transport a phase current formed as an alternating current, all three phase currents or alternating currents having the same frequency and being, for example, 120 ° out of phase with one another. All three phase currents or a combination of these three phase currents form the three-phase current.

Jede Phasenleitung umfasst einen Leitungskern aus Metall, der durch mindestens eine Isolation bzw. eine Isolierung umhüllt ist. Innerhalb der Kabelanordnung ist lediglich die mittlere Phasenleitung gegenüber den beiden anderen äußeren Phasenleitungen durch weichmagnetisches Material abgeschirmt. Um die drei Phasenleitungen und um die vorgesehene Zusatzabschirmung herum kann eine Isolierung für alle drei Phasenleitungen und die Standardabschirmung angeordnet sein.Each phase line comprises a metal core, which is encased by at least one insulation. Within the cable arrangement, only the middle phase line is shielded from the other two outer phase lines by soft magnetic material. Insulation for all three phase lines and the standard shielding can be arranged around the three phase lines and around the additional shield provided.

Ferner kann auch jeder Leitungskern jeder Phasenleitung durch eine Standardabschirmung umhüllt sein, wobei in möglicher Ausgestaltung der Leitungskern von einer ersten Isolation umhüllt ist, die von der Standardabschirmung umhüllt ist, die von einer zweiten Isolation umhüllt ist. Diese Standardabschirmung ist aus Metall und unterscheidet sich bezüglich einer materiellen Zusammensetzung von der hier vorgestellten Zusatzabschirmung aus dem weichmagnetischen Material, die dazu ausgebildet ist, die mittlere Phasenleitung von den beiden äußeren Phasenleitungen zusätzlich abzuschirmen. In Ausgestaltung kann die Standardabschirmung aus einem Metall und/oder einem hartmagnetischen Werkstoff sein.Furthermore, each line core of each phase line can also be encased by a standard shield, wherein in a possible embodiment the core is encased by a first insulation, which is encased by the standard shield, which is encased by a second insulation. This standard shield is made of metal and differs in terms of its material composition from the additional shield made of soft magnetic material presented here, which is designed to additionally shield the middle phase line from the two outer phase lines. In an embodiment, the standard shielding can be made of a metal and / or a hard magnetic material.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelanordnung.
2 zeigt ein Diagramm mit Phasenströmen, die durch die erste Ausführungsform der Kabelanordnung fließen.
3 zeigt eine Tabelle mit schematischen Darstellungen einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelanordnung in unterschiedlichen Betriebssituationen im Vergleich zu einer Vorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
4 zeigt in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelanordnung.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelanordnung in schematischer Darstellung.
6 zeigt ein Diagramm zu weichmagnetischem Material.

The invention is shown schematically in the drawings using embodiments and is described schematically and in detail with reference to the drawings.

1 shows a schematic representation of a first embodiment of the cable arrangement according to the invention.
2nd shows a diagram with phase currents flowing through the first embodiment of the cable arrangement.
3rd shows a table with schematic representations of a second embodiment of the cable arrangement according to the invention in different operating situations compared to a device as is known from the prior art.
4th shows a schematic representation of a third embodiment of the cable arrangement according to the invention.
5 shows a fourth embodiment of the cable arrangement according to the invention in a schematic representation.
6 shows a diagram of soft magnetic material.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.The figures are described coherently and comprehensively, the same components are assigned the same reference numbers.

Die in 1 schematisch dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelanordnung 2 umfasst eine erste Phasenleitung 4a, eine zweite Phasenleitung 4b und eine dritte Phasenleitung 4c. Dabei umfasst jede Phasenleitung 4a, 4b, 4c einen Leitungskern 6a, 6b, 6c bzw. einen entsprechenden Kabelkern aus Kupfer (Cu). Dabei ist ein jeweiliger Leitungskern 6a, 6b, 6c, von einer ersten Isolation 8a, 8b, 8c aus Kunststoff umhüllt. Jede erste, hier innere Isolation 8a, 8b, 8c einer jeweiligen Phasenleitung 4a, 4b, 4c ist hier von einer Standardabschirmung 10a, 10b, 10c aus Metall, hier aus Kupfer, umhüllt. Weiterhin ist jede Standardabschirmung 10a, 10b, 10c einer jeweiligen Phasenleitung 4a, 4b, 4c von einer zweiten äußeren Isolation 12a, 12b, 12c aus Kunststoff umhüllt.In the 1 schematically illustrated first embodiment of the cable arrangement according to the invention 2nd comprises a first phase line 4a , a second phase line 4b and a third phase line 4c . Each phase line includes 4a , 4b , 4c a line core 6a , 6b , 6c or a corresponding cable core made of copper (Cu). There is a respective line core 6a , 6b , 6c , from a first isolation 8a , 8b , 8c encased in plastic. Every first, here inner isolation 8a , 8b , 8c a respective phase line 4a , 4b , 4c is of standard shielding here 10a , 10b , 10c made of metal, here copper. Furthermore, every standard shielding 10a , 10b , 10c a respective phase line 4a , 4b , 4c from a second outer isolation 12a , 12b , 12c encased in plastic.

Wie 1 weiterhin zeigt, sind die drei Phasenleitungen 4a, 4b, 4c hier zueinander parallel angeordnet. Hierbei wird berücksichtigt, dass jeder Leitungskern 6a, 6b, 6c und somit auch jede Phasenleitung 4a, 4b, 4c eine zentrale mittlere Achse bzw. Symmetrieachse aufweist, die von dem Leitungskern 6a, 6b, 6c einer jeweiligen Isolation 8a, 8b, 8c, 12a, 12b, 12c und von der Standardabschirmung 10a, 10b, 10c koaxial umschlossen ist. Bei der hier vorgestellten Ausführungsform der Kabelanordnung 2 sind alle drei zentralen Achsen aller drei Phasenleitungen 6a, 6b, 6c im Rahmen üblicher Fertigungstoleranzen weitgehend parallel zueinander in derselben Ebene angeordnet. Weiterhin ist die zweite Phasenleitung 4b zwischen den beiden anderen Phasenleitungen 4a, 4c hier als mittlere Phasenleitung ausgebildet bzw. zu bezeichnen, wohingegen die erste und die dritte Phasenleitung 4a, 4c als äußere Phasenleitungen ausgebildet sind bzw. bezeichnet werden, wobei sich die mittlere Phasenleitung 4b im Rahmen üblicher Fertigungstoleranzen weitgehend mittig zwischen diesen beiden äußeren Phasenleitungen 4a, 4c befindet. Außerdem zeigt 1 einen Teil einer Karosserie 15 eines Kraftfahrzeugs, neben der die Kabelanordnung 2 innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.How 1 continues to show are the three phase lines 4a , 4b , 4c arranged parallel to each other here. Here it is taken into account that each line core 6a , 6b , 6c and therefore also every phase line 4a , 4b , 4c has a central central axis or axis of symmetry from the line core 6a , 6b , 6c insulation 8a , 8b , 8c , 12a , 12b , 12c and from the standard shielding 10a , 10b , 10c is coaxially enclosed. In the embodiment of the cable arrangement presented here 2nd are all three central axes of all three phase lines 6a , 6b , 6c arranged largely parallel to each other in the same plane within the scope of usual manufacturing tolerances. Furthermore, the second phase line 4b between the other two phase lines 4a , 4c here designed or referred to as the middle phase line, whereas the first and the third phase line 4a , 4c are designed or referred to as outer phase lines, the middle phase line 4b within the usual manufacturing tolerances largely in the middle between these two outer phase lines 4a , 4c located. Also shows 1 part of a body 15 of a motor vehicle, in addition to the cable arrangement 2nd is arranged within the motor vehicle.

Weiterhin ist hier vorgesehen, dass die äußere dritte Isolation 12b der mittleren Phasenleitung 4b und somit auch die gesamte Phasenleitung 4b zur Zusatzabschirmung hier von einem Mantel 14 aus weichmagnetischem Material koaxial umhüllt ist.It is also provided here that the outer third insulation 12b the middle phase line 4b and thus the entire phase line 4b for additional shielding here from a jacket 14 is coaxially encased from soft magnetic material.

Das Diagramm aus 2 umfasst eine Abszisse 16, entlang der die Zeit aufgetragen ist, und eine Ordinate 18, entlang der Werte für einen Strom in Ampere aufgetragen sind. Während eine Betriebs der ersten Ausführungsform der Kabelanordnung 2 fließt durch jede Phasenleitung 4a, 4b, 4c ein als Wechselstrom ausgebildeter Phasenstrom dabei ist hier ein erster Phasenstrom durch die erste Phasenleitung 4a durch eine erste Kurve 20a dargestellt. Ein zweiter Phasenstrom durch die zweite Phasenleitung 4b ist hier durch eine zweite Kurve 20b dargestellt. Außerdem zeigt eine dritte Kurve 20c einen Verlauf eines dritten Phasenstroms, der durch die dritte Phasenleitung 4c fließt.The diagram out 2nd includes an abscissa 16 , along which time is plotted, and an ordinate 18th along which values for a current are plotted in amperes. During an operation of the first embodiment of the cable assembly 2nd flows through each phase line 4a , 4b , 4c a phase current designed as an alternating current here is a first phase current through the first phase line 4a through a first curve 20a shown. A second phase current through the second phase line 4b is through a second curve here 20b shown. A third curve also shows 20c a course of a third phase current through the third phase line 4c flows.

Ein Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung 22 ist in der Tabelle aus 3 in einer mittleren Spalte zu einem ersten Zeitpunkt t1 und zu einem zweiten Zeitpunkt t2 jeweils schematisch dargestellt. Diese Vorrichtung 22 umfasst eine erste Phasenleitung 24a mit einem ersten Leitungskern, eine zweite Phasenleitung 24b mit einem zweiten Leitungskern und eine dritte Phasenleitung 24c mit einem dritten Leitungskern. Dabei symbolisiert hier ein erster Punkt 26a eine Kontur einer zentralen Achse eines B-Felds des ersten Leitungskerns, das aufgrund des Phasenstroms durch die erste Phasenleitung 24a erzeugt wird. Ein zweiter Punkt 26b symbolisiert eine Kontur einer zentralen Achse eines B-Felds des zweiten Leitungskerns, das aufgrund des Phasenstroms durch die zweite Phasenleitung 24b erzeugt wird. Ein dritter Punkt 26c symbolisiert eine Kontur einer zentralen Achse eines B-Felds des dritten Leitungskerns, das aufgrund des Phasenstroms durch die dritte Phasenleitung 24c erzeugt wird.An example of a device known from the prior art 22 is off in the table 3rd schematically represented in a middle column at a first time t1 and at a second time t2. This device 22 comprises a first phase line 24a with a first line core, a second phase line 24b with a second line core and a third phase line 24c with a third core. A first point symbolizes here 26a a contour of a central axis of a B field of the first line core, which is due to the phase current through the first phase line 24a is produced. A second point 26b symbolizes a contour of a central axis of a B field of the second line core, which is due to the phase current through the second phase line 24b is produced. A third point 26c symbolizes a contour of a central axis of a B field of the third line core, which is due to the phase current through the third phase line 24c is produced.

Ein erstes Diagramm 28, das innerhalb der Tabelle aus 3 der Vorrichtung 22 gemäß dem Stand der Technik zugeordnet ist, umfasst eine Abszisse 30, entlang der die Zeit in Sekunden aufgetragen ist, und eine Ordinate 32, entlang der Werte für eine Ampere'sche Kraft aufgetragen sind. Innerhalb dieses Diagramms 28 sind Werte einer ersten Ampere'schen Kraft aufgrund des Phasenstroms durch die erste Phasenleitung 24a durch eine erste Kurve 34a dargestellt. Werte einer zweiten Ampere'schen Kraft aufgrund des Phasenstroms durch die mittlere Phasenleitung 24b sind hier durch eine zweite Kurve 34b dargestellt. Werte einer dritten Ampere'schen Kraft aufgrund des Phasenstroms, der durch die dritte Phasenleitung 24c fließt, sind hier durch eine dritte Kurve 34c dargestellt. Wie die Tabelle aus 3 zeigt, verändern die B-Felder aufgrund der fließenden Phasenströme ihre Position zeitabhängig.A first diagram 28 that look inside the table 3rd the device 22 assigned according to the prior art includes an abscissa 30th , along which time is plotted in seconds, and an ordinate 32 along which values for an ampere force are plotted. Within this diagram 28 are values of a first ampere force due to the phase current through the first phase line 24a through a first curve 34a shown. Values of a second ampere force due to the phase current through the middle phase line 24b are here through a second curve 34b shown. Values of a third ampere force due to the phase current flowing through the third phase line 24c flows here are through a third curve 34c shown. Like the table 3rd shows, the B fields change their position depending on the time due to the flowing phase currents.

Bei der herkömmlichen Vorrichtung 22 ohne Zusatzabschirmung der mittleren Phasenleitung 24b von den beiden äußeren Phasenleitungen 24a, 24c werden innerhalb der Phasenleitungen 4a, 4b, 4c durch parallel zueinander fließende Phasenströme aufgrund einer elektromagnetischen Kopplung der Leitungskerne starke Ampere'sche Kräfte erzeugt, die weiterhin, beispielsweise innerhalb eines Fahrzeugs, auch Körperschall und somit akustische Störungen verursachen können. In the conventional device 22 without additional shielding of the middle phase line 24b from the two outer phase lines 24a , 24c are within the phase lines 4a , 4b , 4c by means of phase currents flowing parallel to one another, as a result of an electromagnetic coupling of the line cores, generates strong Ampere forces which can also cause structure-borne noise and thus acoustic disturbances, for example inside a vehicle.

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelanordnung 42 ist in der Tabelle aus 3 in einer rechten Spalte zu einem ersten Zeitpunkt t1 und zu einem zweiten Zeitpunkt t2 jeweils schematisch dargestellt. Diese Kabelanordnung 42 umfasst eine erste Phasenleitung 44a mit einem ersten Leitungskern, eine zweite Phasenleitung 44b mit einem zweiten Leitungskern und eine dritte Phasenleitung 44c mit einem dritten Leitungskern. Dabei ist eine zweite mittlere Phasenleitung 44b zwischen den äußeren Phasenleitungen 44a, 44c mit einer als Mantel 56 ausgebildeten Zusatzabschirmung aus weichmagnetischem Material umhüllt bzw. umschlossen. Dabei symbolisiert hier ein erster Punkt 46a eine Kontur einer zentralen Achse eines B-Felds des ersten Leitungskerns, das aufgrund des Phasenstroms durch die erste Phasenleitung 44a erzeugt wird. Ein zweiter Punkt 46b symbolisiert eine Kontur einer zentralen Achse eines B-Felds des zweiten Leitungskerns, das aufgrund des Phasenstroms durch die zweite Phasenleitung 44b erzeugt wird. Ein dritter Punkt 46c symbolisiert eine Kontur einer zentralen Achse eines B-Felds des dritten Leitungskerns, das aufgrund des Phasenstroms durch die dritte Phasenleitung 44c erzeugt wird.The second embodiment of the cable arrangement according to the invention 42 is off in the table 3rd are shown schematically in a right-hand column at a first point in time t1 and at a second point in time t2. This cable arrangement 42 comprises a first phase line 44a with a first line core, a second phase line 44b with a second line core and a third phase line 44c with a third core. There is a second middle phase line 44b between the outer phase lines 44a , 44c with one as a coat 56 trained additional shield made of soft magnetic material enveloped or enclosed. A first point symbolizes here 46a a contour of a central axis of a B field of the first line core, which is due to the phase current through the first phase line 44a is produced. A second point 46b symbolizes a contour of a central axis of a B field of the second line core, which is due to the phase current through the second phase line 44b is produced. A third point 46c symbolizes a contour of a central axis of a B field of the third line core, which is due to the phase current through the third phase line 44c is produced.

Ein zweites Diagramm 48, das innerhalb der Tabelle aus 3 der Kabelanordnung 42 zugeordnet ist, umfasst eine Abszisse 50, entlang der die Zeit in Sekunden aufgetragen ist, und eine Ordinate 52, entlang der Werte für eine Ampere'sche Kraft aufgetragen sind.A second diagram 48 that look inside the table 3rd the cable arrangement 42 is assigned an abscissa 50 , along which time is plotted in seconds, and an ordinate 52 along which values for an ampere force are plotted.

Innerhalb dieses zweiten Diagramms 48 sind Werte einer ersten Ampere'schen Kraft aufgrund des Phasenstroms durch die erste Phasenleitung 44a durch eine erste Kurve 54a dargestellt. Werte einer zweiten Ampere'schen Kraft aufgrund des Phasenstroms durch die mittlere Phasenleitung 44b sind hier durch eine zweite Kurve 54b dargestellt. Werte einer dritten Ampere'schen Kraft aufgrund des Phasenstroms, der durch die dritte Phasenleitung 44c fließt, sind hier durch eine dritte Kurve 54c dargestellt.Within this second diagram 48 are values of a first ampere force due to the phase current through the first phase line 44a through a first curve 54a shown. Values of a second ampere force due to the phase current through the middle phase line 44b are here through a second curve 54b shown. Values of a third ampere force due to the phase current flowing through the third phase line 44c flows here are through a third curve 54c shown.

Wie die Tabelle aus 3 zeigt, bleiben aufgrund des weichmagnetischen Mantels 56 zur bzw. als Zusatzabschirmung, die die mittlere Phasenleitung 44b von den beiden äußeren Phasenleitungen 44a, 44c abschirmt, Positionen der B-Felder der Phasenleitungen 44a, 44b, 44b bzw. der Leitungskerne innerhalb der Kabelanordnung 42 zumindest weitgehend konstant, obwohl beim Betrieb der Kabelanordnung 42 durch alle drei Leitungskerne zueinander phasenverschobene Wechselströme fließen, wobei jeder Wechselstrom ein Magnetfeld induziert. Allerdings werden die dabei entstehenden Magnetfelder durch die Zusatzabschirmung 56 abgeschirmt und beeinflussen die parallel fließenden Wechselströme bzw. Phasenströme im Wesentlichen nicht.Like the table 3rd shows remain due to the soft magnetic jacket 56 for or as additional shielding, which the middle phase line 44b from the two outer phase lines 44a , 44c shields positions of the B fields of the phase lines 44a , 44b , 44b or the line cores within the cable arrangement 42 at least largely constant, although when operating the cable arrangement 42 phase-shifted alternating currents flow through all three line cores, each alternating current inducing a magnetic field. However, the resulting magnetic fields are created by the additional shielding 56 shielded and essentially do not influence the parallel alternating currents or phase currents.

Die in 4 schematisch dargestellte dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelanordnung 60 umfasst ebenfalls drei zueinander parallel angeordnete Phasenleitungen 62a, 62b, 62c, deren zentrale Achsen hier zueinander parallel verlaufen und in einer Ebene angeordnet sind. Dabei ist eine erste äußere Phasenleitung 62a hier zum Transport von Wechselstrom einer ersten Phase U ausgebildet. Eine zweite mittlere Phasenleitung 62b ist hier zum Transport von Wechselstrom einer dritten Phase V ausgebildet. Eine dritte äußere Phasenleitung 62c ist hier zum Transport von Phasenstrom einer dritten Phase W ausgebildet. Weiterhin ist hier, wie auch im Fall der ersten und zweiten Ausführungsform der Kabelanordnung 2, 42, vorgesehen, dass die mittlere Phasenleitung 62b, die hier mittig zwischen den beiden äußeren Phasenleitungen 62a, 62c angeordnet ist, zusätzlich mit einer Zusatzabschirmung aus weichmagnetischem Material umhüllt ist, wobei diese Zusatzabschirmung hier als Mantel 64 aus weichmagnetischem Material ausgebildet und/oder zu bezeichnen ist. Außerdem sind die drei Phasenleitungen 62a, 62b, 62c und die Zusatzabschirmung für die mittlere Phasenleitung 62b hier auch noch von einer Isolation 65 umhüllt bzw. umschlossen.In the 4th schematically illustrated third embodiment of the cable arrangement according to the invention 60 also comprises three phase lines arranged parallel to each other 62a , 62b , 62c whose central axes run parallel to each other and are arranged in one plane. There is a first outer phase line 62a here designed for the transport of alternating current of a first phase U. A second middle phase line 62b is designed here for the transport of alternating current of a third phase V. A third outer phase line 62c is designed here for the transport of phase current of a third phase W. Furthermore, here, as in the case of the first and second embodiment of the cable arrangement 2nd , 42 , provided that the middle phase line 62b , which is centered between the two outer phase lines 62a , 62c is arranged, is additionally coated with an additional shield made of soft magnetic material, this additional shield here as a jacket 64 formed from soft magnetic material and / or to be designated. In addition, the three phase lines 62a , 62b , 62c and the additional shield for the middle phase line 62b here also from isolation 65 enveloped or enclosed.

Die in 5 schematisch dargestellte vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelanordnung 66 umfasst ebenfalls eine erste Phasenleitung 68a, eine zweite Phasenleitung 68b und eine dritte Phasenleitung 68c.In the 5 schematically illustrated fourth embodiment of the cable arrangement according to the invention 66 also includes a first phase line 68a , a second phase line 68b and a third phase line 68c .

Auch hier sind mittlere bzw. zentrale Achsen der drei Phasenleitungen 68a, 68b, 68c zueinander parallel und in derselben Ebene angeordnet. Weiterhin ist die zweite mittlere Phasenleitung 68b mittig zwischen den beiden anderen äußeren Phasenleitungen 68a, 68c angeordnet. Außerdem ist hier zwischen der ersten Phasenleitung 68a und der zweiten Phasenleitung 68b eine erste als Barriere 70a aus weichmagnetischem Material ausgebildete Zusatzabschirmung angeordnet. Außerdem ist zwischen der zweiten mittleren Phasenleitung 68b und der dritten äußeren Phasenleitung 68c eine zweite Barriere 70b aus weichmagnetischem Material zur bzw. als Zusatzabschirmung angeordnet. Außerdem sind hier die drei Phasenleitungen 68a, 68b, 68c und die beiden Barrieren 70a, 70b aus weichmagnetischem Material ebenfalls von einer Isolation 72 umhüllt. Eine jeweilige Barriere 70a, 70b zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Phasenleitungen 68a, 68b, 68c kann auch als Wandung bzw. Wand mit einer zweidimensionalen Grundfläche ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden. Dabei ist jeweils eine derartige Grundfläche zu den zentralen Achsen der Phasenleitungen 68a, 68b, 68c parallel angeordnet.Here, too, are the central and central axes of the three phase lines 68a , 68b , 68c arranged parallel to each other and in the same plane. Furthermore, the second middle phase line 68b middle between the two other outer phase lines 68a , 68c arranged. In addition, here is between the first phase line 68a and the second phase line 68b a first as a barrier 70a Additional shield formed from soft magnetic material. It is also between the second middle phase line 68b and the third outer phase line 68c a second barrier 70b made of soft magnetic material for or as an additional shield. Also here are the three phase lines 68a , 68b , 68c and the two barriers 70a , 70b made of soft magnetic material also with insulation 72 envelops. A respective barrier 70a , 70b between two immediately adjacent phase lines 68a , 68b , 68c can also be designed and / or designated as a wall or wall with a two-dimensional base area. In each case there is such a base area to the central axes of the phase lines 68a , 68b , 68c arranged in parallel.

In dem Diagramm aus 6 sind entlang einer Abszisse 74 Werte für eine magnetische Feldstärke H und entlang einer Ordinate 76 Werte für eine magnetische Flußdichte B aufgetragen. In dem Diagramm aus 6 ist eine erste durchgezogene Hysteresekurve 78 für ein erstes weichmagnetisches Material und eine zweite gestrichelte Hysteresekurve 80 für ein zweites weichmagnetisches Material dargestellt.In the diagram 6 are along an abscissa 74 Values for a magnetic field strength H and along an ordinate 76 Values for a magnetic flux density B are plotted. In the diagram 6 is a first solid hysteresis curve 78 for a first soft magnetic material and a second dashed hysteresis curve 80 shown for a second soft magnetic material.

Weichmagnetisches Material, das zur Abschirmung verwendet wird, kann ein Supermalloy bzw. eine Nickellegierung sein, die zu mindestens 75% aus Nickel sowie zu geringeren Anteilen aus Eisen und Molybdän besteht, wobei ein Anteil an Eisen bspw. ca. dreimal so groß wie ein Anteil aus Molybdän ist. Eine derartige Nickellegierung besteht bspw. zu 79 % aus Nickel, zu 16 % aus Eisen und 5 % aus Molybdän. Weiterhin ist es möglich, dass zur Abschirmung eine Nickellegierung verwendet wird, die auch als Square Alloy bezeichnet wird und hauptsächlich aus Nickel und einem geringeren Anteil Eisen, bspw. zu 80% aus Nickel und zu 20% aus Eisen, besteht. Demnach handelt es sich bei dem weichmagnetischen Material in Ausgestaltung um eine Nickellegierung, die neben Nickel Eisen und evtl. auch Molybdän aufweist.Soft magnetic material used for shielding can be a supermalloy or a nickel alloy, which consists of at least 75% nickel and to a lesser extent iron and molybdenum, with a proportion of iron, for example, approximately three times as large as a proportion is made of molybdenum. Such a nickel alloy consists, for example, of 79% nickel, 16% iron and 5% molybdenum. It is also possible that a nickel alloy is used for the shielding, which is also referred to as a square alloy and mainly consists of nickel and a smaller proportion of iron, for example 80% of nickel and 20% of iron. Accordingly, the soft magnetic material in one embodiment is a nickel alloy, which in addition to nickel contains iron and possibly also molybdenum.

BezugszeichenlisteReference list

22nd: KabelanordnungCable arrangement
4a, 4b, 4c4a, 4b, 4c: PhasenleitungPhase line
6a, 6b, 6c6a, 6b, 6c: LeitungskernCore
8a, 8b, 8c8a, 8b, 8c: Isolationisolation
10a, 10b, 10c10a, 10b, 10c: StandardabschirmungStandard shielding
12a, 12b, 12c12a, 12b, 12c: Isolationisolation
1414: Mantel (als Zusatzabschirmung)Sheath (as additional shielding)
1515: Karosseriebody
1616: Abszisseabscissa
1818th: Ordinateordinate
20a, 20b, 20c20a, 20b, 20c: KurveCurve
2222: Vorrichtungcontraption
24a, 24b, 24c24a, 24b, 24c: PhasenleitungPhase line
26a, 26b, 26c26a, 26b, 26c: LeitungskernCore
2828: Diagrammdiagram
3030th: Abszisseabscissa
3232: Ordinateordinate
34a, 34b, 34c34a, 34b, 34c: KurveCurve
4242: KabelanordnungCable arrangement
44a, 44b, 44c44a, 44b, 44c: PhasenleitungPhase line
46a, 46b, 46c46a, 46b, 46c: PunktPoint
4848: Diagrammdiagram
5050: Abszisseabscissa
5252: Ordinateordinate
54a, 54b, 54c54a, 54b, 54c: KurveCurve
5656: Mantel (als Zusatzabschirmung)Sheath (as additional shielding)
6060: KabelanordnungCable arrangement
62a, 62b, 62c,62a, 62b, 62c,: PhasenleitungPhase line
6464: Mantel (als Zusatzabschirmung)Sheath (as additional shielding)
6565: Isolationisolation
6666: KabelanordnungCable arrangement
62a, 62b, 62c,62a, 62b, 62c,: PhasenleitungPhase line
70a, 70b70a, 70b: Barriere (als Zusatzabschirmung)Barrier (as additional shielding)
7272: Isolationisolation
7474: Abszisseabscissa
7676: Ordinateordinate
78, 8078, 80: HysteresekurveHysteresis curve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 112015006759 T5 [0002]
DE 102007026648 B3 [0003]
DE 102014010346 B3 [0004]

Claims

Cable arrangement for the transport of three-phase current, which has a first, a second and a third phase line (4a, 4b, 4c, 44a, 44b, 44c, 68a, 68b, 68c), which are arranged next to one another, a middle phase line (4b, 44b , 68b) of the three phase lines (4a, 4b, 4c, 44a, 44b, 44c, 68a, 68b, 68c) between two outer phase lines (4a, 4c, 44a, 44c, 68a, 68c) of the three phase lines (4a, 4b, 4c, 44a, 44b, 44c, 68a, 68b, 68c) and is shielded by soft magnetic material against the two outer phase lines (4a, 4c, 44a, 44c, 68a, 68c).

Cable arrangement according to Claim 1 , in which the middle phase line (4b, 44b, 68b) is encased by a jacket (14, 56, 64) made of soft magnetic material.

Cable arrangement according to Claim 1 or 2nd , in which a barrier (70a, 70b) made of soft magnetic material is arranged between the middle phase line (4b, 44b, 68b) and an outer phase line (4a, 4c, 44a, 44c, 68a, 68c).

Cable arrangement according to one of the preceding claims, which is designed to transport a respective phase current formed as an alternating current through a respective phase line (4a, 4b, 4c, 44a, 44b, 44c, 68a, 68b, 68c), the phase currents being phase-shifted from one another.

Cable arrangement according to one of the preceding claims, in which each phase line (4a, 4b, 4c, 44a, 44b, 44c, 68a, 68b, 68c) has a line core (6a, 6b, 6c) which is isolated from at least one insulation (8a, 8b , 8c, 12a, 12b, 12c) is encased.

Cable arrangement according to Claim 5 , in which each core (6a, 6b, 6c) is covered by a standard shield.

Cable arrangement according to one of the preceding claims, in which the phase lines (4a, 4b, 4c, 44a, 44b, 44c, 68a, 68b, 68c) are arranged parallel to one another, central axes of the phase lines (4a, 4b, 4c, 44a, 44b , 44c, 68a, 68b, 68c) are arranged in one plane.

Cable arrangement according to one of the preceding claims, which is designed for the transport of three-phase current in a vehicle.