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Die
Erfindung bezieht sich auf ein elektrische Kabel zur Verwendung
als Wicklungsstrang in einer vorzugsweise dreiphasigen Wechselstromwicklung für Linearmotoren,
bei denen die Wicklungsstränge mit
mäanderförmigem Verlauf
in Nuten eines langgestreckten Induktors festgelegt sind, bestehend
aus einem metallischen Leiter, einer denselben umgebenden inneren
Leitschicht, einer über
dieser angeordneten Isolierung, einer dieselbe umgebenden äußeren Leitschicht
und einem darüber
angeordneten Mantel aus Isoliermaterial (
DE-PS 35 43 106 ).
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Ein
derartiges Kabel geht beispielsweise aus der
DE-PS 30 06 382 hervor. Dieses Kabel
ist in drei Strängen
zu einer vorgefertigten Wicklung eines Linearmotors geformt, die
als einteiliges Gebilde auf eine Spule aufgewickelt, zum Verlegeort
transportiert und dort besonders einfach in die Nuten des Induktors
des Linearmotors eingelegt werden kann.
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Bei
dem bekannten Kabel nach der eingangs erwähnten
DE-PS 35 43 106 ist der Leiter als
Leiterseil mit mindestens zwei Lagen von miteinander verseilten
Einzeldrähten
ausgebildet. Er ist nach dem Verseilvorgang weich geglüht worden.
Die auf das Leiterseil durch Extrusion aufgebrachte innere Leitschicht
füllt die
zwischen den Einzeldrähten
der äußeren Lage
des Leiterseils vorhandenen Außenzwickel
aus. Sie ist mit der Isolierung fest verbunden. Die äußere Leitschicht
ist mit der Isolierung verbunden und der Mantel besteht aus einem
Material mit guter Elastizität
und guter mechanischer Festigkeit. Dieses Kabel ist infolge seines
speziellen Aufbaus relativ gut biegbar und in der gebogenen Form
relativ stabil. Es ist daher gut für die Herstellung einer Wicklung
für Linearmotoren
verwendbar. Die gute Biegbarkeit ergibt sich durch den Aufbau des
Leiters als Leiterseil mit einer Vielzahl von miteinander verseilten
Einzeldrähten.
Durch das Weichglühen
des Leiterseils wird erreicht, daß das Kabel nach einem Biegevorgang
seine gebogene Form relativ stabil beibehält, so daß es in mäanderförmig gebogener Form weiteren
Arbeitsgängen
unterzogen werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flexibilität des eingangs
beschriebenen Kabels einerseits sowie seine Formstabilität nach einem
Biegevorgang andererseits weiter zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
daß der
Leiter als Leiterseil mit einem Kern aus miteinander verseilten
Einzeldrähten
ausgebildet ist, über
dem mindestens eine rundum geschlossene Lage aus Z-förmig profilierten
Einzeldrähten
aufgeseilt ist, die nahezu lückenlos
ineinander greifen.
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Dieses
Kabel ist als Wicklungsstrang einer vorzugsweise dreiphasigen Wicklung – die im
folgenden berücksichtigt
wird – für den langgestreckten Stator
eines Linearmotors bestens geeignet. Es ist durch seinen speziellen
Aufbau mit verseiltem Kern und darüber liegender, aufgeseilter
Z-Lage einerseits relativ leicht biegbar, andererseits aber so formstabil, daß es seine
durch einen Biegevorgang erhaltene Form ohne wesentliches Rückfedern
beibehält.
Das macht sich besonders vorteilhaft beim Verlegen bzw. Vorformen
des Kabels als mäanderförmiger Wicklungsstrang
für den
Stator eines Linearmotors bemerkbar. Das gilt nicht nur für den reinen
Mäanderverlauf,
sondern auch für
die aus den Nuten des Induktors des Linearmotors herausragenden
Bereiche, die sogenannten Wickelköpfe, welche durch Überlagerung
mit den Wickelköpfen
der beiden anderen, aus identischen Kabeln bestehenden Wicklungsstränge zusätzlich abgeknöpft werden.
Durch den speziellen Leiteraufbau ergeben sich außerdem ein deutlich
verminderter elektrischer Widerstand desselben sowie eine erhöhte Stromtragfähigkeit.
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Ohne
Zusatzmaßnahme,
wie beispielsweise Verdichten, verbleiben zwischen dem Kern des
Leiters und seiner denselben umgebenden Z-Lage Hohlräume, die
sich über
die gesamte Länge
des Leiters und damit des Kabels erstrecken. Die Hohlräume können vorteilhaft
zu Kühlen
des Leiters verwendet werden, wenn gekühlte Luft durch dieselben geleitet wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 ein
zu einem mäanderförmigen Wicklungsstrang
gebogenes Kabel nach der Erfindung.
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2 das
Kabel selbst mit abschnittsweise sichtbaren Schichten seines Aufbaues.
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3 einen
Schnitt durch 2 längs der Linie III-III in vergrößerter Darstellung.
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4 einen
Abschnitt des Stators eines Linearmotors als Seitenansicht.
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Mit 1 ist
der Induktor eines Linearmotors bezeichnet, der zusammen mit einer
dreiphasigen Wicklung den Stator desselben darstellt. Der Induktor 1 besteht
aus Blechpaketen, in denen Nuten 2 zur Aufnahme der Wicklungsstränge der
Wicklung angebracht sind. Der Stator ist langgestreckt. Er kann
viele Kilometer lang sein. Die Wicklungsstränge bestehen im vorliegenden
Fall aus elektrischen Kabeln, deren genauerer Aufbau aus den 2 und 3 hervorgeht.
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In 1 ist
nur ein durch ein elektrisches Kabel K gebildeter Wicklungsstrang 3 eingezeichnet, der
mit mäanderförmigem Verlauf
in den Nuten 2 des Induktors 1 festgelegt ist.
Die nicht belegten Nuten 2 des Induktors 1 sind
zur Aufnahme der beiden anderen Wicklungsstränge vorgesehen, die der Einfachheit
halber nicht mit eingezeichnet sind. Sie bestehen aus elektrischen
Kabeln, die identisch mit dem Kabel K des Wicklungsstrangs 3 sind.
Durch den speziellen Aufbau des Kabels K ist dasselbe besonders
einfach zu dem mäanderförmigen Verlauf
zu verformen, wobei es ohne zusätzlichen
Aufwand seine Form auch in den außerhalb des Induktors 1 liegenden
Bereichen 4 (Wickelköpfe)
beibehält,
und zwar auch und gerade mit dem dort teilweise vorliegenden abgekröpftem Verlauf.
Damit kann auf einfache Weise sichergestellt werden, daß die Wickelköpfe der
drei durch Kabel K gebildeten Phasen P1, P2 und P3 sich nicht berühren. Das
geht anschaulich aus 4 hervor. Der Wickelkopf der
Phase P1 verläuft
demnach etwa linear. Der Wickelkopf der Phase P2 ist stark gekröpft, so
daß er
mit Abstand über
dem Wickelkopf der Phase P1 liegt. Der Wickelkopf der Phase P3 verläuft nach
ausreichendem „Hochbiegen" wieder etwa linear.
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Das
Kabel K hat beispielsweise folgenden Aufbau:
Das Kabel K hat
einen Leiter 5, der als Leiterseil ausgebildet ist. Die
Einzelelemente des Leiters 5 bestehen vorzugsweise aus
Aluminium oder Kupfer. Sein genauerer Aufbau geht aus 3 hervor.
Der Leiter 5 ist von einer inneren Leitschicht 6 umgeben,
die aufextrudiert sein kann. Der Extrusionsvorgang kann dabei so
abgestimmt sein, daß das
Material der Leitschicht 6 auch in möglicherweise vorhandene Lücken (Zwickel)
eindringt, welche in der äußeren Lage des
Leiters 5 vorhanden sind. Für die innere Leitschicht 6 sitzt
fest auf dem Leiter 5. Sie kann vorzugsweise ein auf der
Basis von EPDM aufgebautes Material verwendet werden. Das ist ein
Material auf der Basis eines Copolymers von Ethylen und Propylen.
Dem Basismaterial sind vorzugsweise hochaktive Leitruße hinzugegeben,
und zwar ein Leitruß allein
oder auch mehrere im Verschnitt. Über der inneren Leitschicht 6 liegt
eine Isolierung 7, die durch Extrusion aufgebracht ist.
Die Isolierung 7 besteht beispielsweise aus einer Mischung
auf der Basis von EPR, einem Ethylen-Propylen-Gummi. Sie ist von
einer äußeren Leitschicht 8 umgeben,
die ebenfalls auf die Isolierung 8 aufextrudiert worden
sein kann. Sie kann aus dem gleichen Material bestehen, wie die
innere Leitschicht 6.
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Über der äußeren Leitschicht 8 liegt
der Mantel 9 aus Isoliermaterial, der ebenfalls durch Extrusion
aufgebracht ist. Er stellt den mechanischen Schutz des Kabels K
einschließlich
eines nicht mit dargestellten, aber möglicherweise über der äußeren Leitschicht 8 angeordneten
elektrischen Schirms dar. Als Materialien für den Mantel 9 eignen
sich beispielsweise Polymere auf der Basis von Acetatcopolymeren
des Ethylens, die beispielsweise einen Acetatgehalt von 30% bis
70% haben, oder andere übliche
Mantelmaterialien.
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Der
Mantel 9 kann auch aus elektrisch leitfähig gemachtem Isoliermaterial
bestehen. Dem jeweils verwendeten Isoliermaterial wird dann beispielsweise
eine Kombination aus hochleitfähigen Rußen zugegeben.
Ein gesonderter Schirm wird in diesem Fall für das Kabel K nicht benötigt. Der
elektrisch leitfähig
gemachte Mantel 9 ist dann im Zusammenwirken mit der äußeren Leitschicht 8 der
elektrische Schirm des Kabels K.
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Auf
den aus den drei Kabeln K bestehenden Wicklungssträngen 3 kann
im fertigen Stator des Linearmotors zumindest auf einer Seite im
Bereich der Wickelköpfe 4 ein
an Erdpotential anzuschließender metallischer
Strang 10 angebracht werden (1).
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Der
Leiter 5 hat gemäß 3 einen
Kern KE aus miteinander verseilten Einzeldrähten 11. Um einen
möglichst
kreisförmigen
Kern KE zu erhalten, werden entsprechend 3 beispielsweise
sieben Einzeldrähte
miteinander verseilt. Über
dem Kern KE ist mindestens eine Lage L1 aus Z-förmig profilierten Einzeldrähten 12 angebracht,
die auf den Kern KE aufgeseilt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Kern KE des Leiters 5 von zwei aneinander und übereinander
liegenden Lagen L1 und L2 aus Z-förmigen Einzeldrähten 12 umgeben.
Es können auch
mehr als zwei Z-förmige
Lagen über
dem Kern KE angebracht werden. Die Schlagrichtung der Umseilung
kann in den einzelnen Lagen L1 und L2 gleichsinnig, aber auch gegenläufig sein.
Die Einzeldrähte
sind in 3 der Einfachheit halber nicht
alle schraffiert, sondern teilweise nur mit einem „X" gekennzeichnet.
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Durch
die Z-förmige
Profilierung der Einzeldrähte 12 können dieselben
nahezu lückenlos
zu einer Art Rohr zusammengefügt
werden. Sie greifen dabei durch in Umfangsrichtung weisende Vorsprünge und
Vertiefungen ineinander und stützen
sich jeweils aneinander ab. Die Einzeldrähte 12 formen in jeder
der Lagen L1 und L2 eine stabile rohrförmige Schicht. Die äußere Lage
L2 hat dadurch eine rundum nahezu geschlossene Umfangsfläche, die
als ideale Auflagefläche
für die
innere Leitschicht 6 anzusehen ist. Deren Material dringt
während
des Extrusionsvorgangs – wie
schon erwähnt – in verbleibende Lücken (Zwickel)
zwischen den Einzeldrähten 12 ein.
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Zwischen
dem Kern KE und der inneren Lage L1 verbleiben im Leiter 5 gemäß 3 Hohlräume 13,
wenn der Leiter 5 nicht durch zusätzliches Verdichten so behandelt
wird, daß keine
Hohlräume mehr
vorhanden sind. Die Hohlräume 13 können zur Kühlung des Leiters 5 ausgenutzt
werden, indem beispielsweise gekühlte
Luft durch dieselben bewegt wird. Ein zusätzlich verdichteter Leiter 5 ohne
Hohlräume
zwischen den Einzeldrähten 11 und 12 ist dann
von Vorteil, wenn ein weiter verminderter elektrischer Widerstand
des Leiters 5 gewünscht
wird. Gegenüber
einem nur aus Runddrähten
verseilten Leiter hat der Leiter 5 nach einem solchen Verdichten einen
verminderten elektrischen Widerstand.