-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen abgeschirmten Leiter für
Fahrzeuge zum Einbau in ein Elektrofahrzeug.
-
STAND DER TECHNIK
-
Ein
Beispiel eines bekannten abgeschirmten Leiters dieses Typs ist ein
abgeschirmter Leiter, der eine Mehrzahl von nicht abgeschirmten
Drähten und eine Röhre zur Aufnahme der Drähte
aufweist, um diese zu schützen, und auch um als eine elektromagnetische
Abschirmschicht zu dienen (Patentdokument 1). Eine Röhre,
die zur Verwendung bei einem abgeschirmten Leiter dieses Typs in
Betracht gezogen werden kann, ist aus rostfreiem Stahl, welcher ausgezeichnete
Korrosionsbeständigkeit hat.
[Patentdokument 1]
Japanische ungeprüfte
Patentanmeldungsveröffentlichung 2004-171952 .
-
Eine
Röhre aus rostfreiem Stahl ist jedoch hinsichtlich der
Abschirmeigenschaften beispielsweise in einer Hochfrequenz-Bandbreite
oberhalb 100 MHz schlecht. Der abgeschirmte Leiter kann somit in manchen
Fällen in der Hochfrequenz-Bandbreite nicht mit ausreichendem
Abschirmeffekt versehen werden.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der
obigen Umstände gemacht und es ist Aufgabe der Erfindung,
einen abgeschirmten Leiter für Fahrzeuge zu schaffen, der
auch in einer Hochfrequenz-Bandbreite ausreichenden Abschirmeffekt
hat.
-
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Ein
abgeschirmter Leiter für ein Fahrzeug zur Verwendung in
einem Elektrofahrzeug ist so aufgebaut, dass er eine an dem Elektrofahrzeug
angeordnete Röhre und einen in die Röhre eingeführten Draht
aufweist, der als eine Energieversorgungsleitung des Elektrofahrzeugs
ausgelegt ist, wobei die Röhre eine Kunststoff- oder Kunstharzschicht
enthält, die ein magnetisches Material enthält.
-
Eine
absorbierte Energie P einer elektromagnetischen Welle pro Volumeneinheit
eines magnetischen Körpers kann durch die Annäherung
wie folgt ausgedrückt werden: P∝ωμ''H2∝ωμH2 wobei
Bezugszeichen ω eine Winkelgeschwindigkeit einer elektromagnetischen
Welle (= 2πf) ist, μ ein Imaginärteil
einer komplexen Permeabilität des magnetischen Körpers
ist, μ'' die komplexe Permeabilität des magnetischen
Körpers ist und H die Intensität eines Magnetfelds
ist.
-
Die
absorbierte Energie P der elektromagnetischen Welle, wie sie sich
aus der obigen Annäherungsgleichung ergibt, ist proportional
zu der Größe eines magnetischen Verlusts (ωμ''H2), wobei der magnetische Verlust proportional
zu einer Frequenz f und der Größe einer komplexen
Permeabilität μ ist. Es kann allgemein gesagt
werden, dass der Absolutwert der komplexen Permeabilität
von Eisen annähernd 1000 beträgt, was es Eisen
erlaubt, einen höheren Abschirmeffekt zu zeigen. Eisen
rostet jedoch leicht und hat somit schlechte Korrosionsbeständigkeit.
Beispielsweise hat SUS430, welches die Metallröhre bildet,
eine komplexe Permeabilität von μ ≥ 20 und
somit ist der Wert des magnetischen Verlusts bei hohen Frequenzen
niedriger als bei dem Gegenstück aus Eisen. Andererseits
hat Ferrit eine komplexe Permeabilität von μ ≥ 1000.
Durch Verwendung eines magnetischen Materials mit größerem μ,
beispielsweise Ferrit, wird der magnetische Verlust in der Hochfrequenz-Bandbreite
vergrößert und die absorbierte Energie P der elektromagnetischen
Welle wird vergrößert und somit wird die Leistung
eines ausreichenden Abschirmeffekts erhalten.
-
Es
ist bevorzugt, wenn die Röhre aus einem Metall ist. Insbesondere
ist es mit Blick auf die Kosten vorteilhaft, die Röhre
aus rostfreiem SUS430-Stahl zu fertigen. Um weiterhin den magnetischen
Verlust bei einer Hochfrequenz-Bandbreite zu vergrößern,
ist es darüber hinaus bevorzugt, Ferrit als das magnetische
Material anzuwenden, welches eine große komplexe Permeabilität
hat.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
1 zeigt
schematisch den inneren Aufbau eines Fahrzeugs mit einem abgeschirmten
Leiter gemäß einer ersten Ausführungsform;
-
2 ist
eine Schnittdarstellung durch den abgeschirmten Leiter der ersten
Ausführungsform;
-
3 ist
eine Grafik, die einen Abschirmeffekt eines abgeschirmten Leiters
zeigt, wobei elektrische Drähte in verlitzten Drähten
aufgenommen sind, die durch Verlitzen dünner Metalldrähte
gefertigt sind;
-
4 ist
eine Grafik, die einen Abschirmeffekt eines abgeschirmten Leiters
zeigt, wobei die elektrischen Drähte in einer rostfreien
SUS430-Röhre aufgenommen sind;
-
5 ist
eine Grafik, die einen Abschirmeffekt des abgeschirmten Leiters
der ersten Ausführungsform zeigt;
-
6 ist
eine Grafik, in der die Abschirmeffekte in einer Hochfrequenz-Bandbreite
verglichen werden;
-
7 ist
eine Schnittdarstellung durch den abgeschirmten Leiter einer zweiten
Ausführungsform; und
-
8 ist
eine Schnittdarstellung durch den abgeschirmten Leiter einer der
anderen Ausführungsformen.
-
- Wa
- abgeschirmter
Leiter
- 10
- nicht
abgeschirmter Draht
- 20
- Metallröhre
- 21
- Überzugsschicht
- 30,
30A
- Harzschicht
(Harzfüllschicht)
-
BESTE WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
-
Erste Ausführungsform
-
Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter
Bezugnahme auf die 1 bis 5 erläutert.
Ein Elektrofahrzeug EV hat eine Karosserie Bd und einen Motorraum
in einem vorderen Abschnitt der Karosserie Bd. Ein Inverter Iv,
der einen Motortreiberschaltkreis bildet, und eine Brennkraftmaschine
Eg sind im Motorraum aufgenommen. Eine Batterie Bt, die einen Motorschaltkreis
bildet, ist in einem hinteren Teil der Karosserie Bd aufgenommen.
Ein Motor M zum Antreiben von Vorderrädern liegt unterhalb
des Motorraums, wohingegen ein anderer Motor (nicht darstellt) zum
Antrieb der Hinterräder in einem hinteren Teil der Karosserie
Bd angeordnet ist. Ein abgeschirmter Leiter Wa und ein interner Leiterpfad
Bd sind leitfähig zwischen den Inverter Iv und die Batterie
Bt geschaltet, wohingegen ein anderer interner Leiterpfad Wb leitfähig
zwischen den Inverter Iv und den Motor M zum Antrieb der Vorderräder
geschaltet ist und ein weiterer abgeschirmter Leiter Wa und der
andere interne Leiterpfad leitfähig zwischen den Inverter
Iv und den Motor zum Antrieb der Hinterräder geschaltet
sind. Jeder der abgeschirmten Leiter Wa gemäß der
vorliegenden Erfindung hat einen Aufbau, bei dem drei nicht abgeschirmte
Drähte 10 in einer Metallröhre 20 aufgenommen
sind, wie in 2 gezeigt.
-
Jeder
der nicht abgeschirmten Drähte 10 enthält
einen Metallkern 11 (z. B. aus einer Kupferlegierung) und
eine isolierende Schicht 12 aus einem Harz oder Kunststoff
an der Außenseite des Kerns 11. Der Kern 11 ist
entweder ein Litzendraht, hergestellt durch Verdrillen einer Mehrzahl
dünner Einzeldrähte (nicht dargestellt), oder
ein Einzeldraht. Jeder der nicht abgeschirmten Drähte hat
kreisförmigen Querschnitt.
-
Die
Metallröhre 20 nimmt gemäß den
Figuren drei nicht abgeschirmte Drähte 10 auf
und schützt sie dadurch. Die Metallröhre 20 ist
aus einem rostfreien Stahl (SUS430 in dieser Ausführungsform)
und hat kreisförmigen Querschnitt.
-
Die
drei nicht abgeschirmten Drähte 10 sind in die
Metallröhre 20 in einer gestapelten Form eingeführt,
so dass sie insgesamt dreieckförmigen Querschnitt definieren.
Der Innendurchmesser der Metallröhre 20 ist größer
als der maximale Außendurchmesser des Satzes aus Drähten 10 in
gestapelter Form, die insgesamt dreieckförmigen Querschnitt
definieren, was erlaubt, dass die Drähte 10 problemlos in
die Metallröhre 20 eingeführt werden
können. Nach dem Einführen der nicht abgeschirmten
Drähte 10 in die Metallröhre 20 wird
die Metallröhre 20 in eine bestimmte Form gebogen
und beispielsweise an einer äußeren Bodenfläche
der Karosserie Bd mittels Schellen (nicht gezeigt) festgelegt.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform ist eine Überzugsschicht 21 entlang
der äußeren Umfangsoberfläche über
die Gesamtlänge der Metallröhre 20 ausgebildet.
Die Überzugsschicht 21 wird gebildet, indem ein
magnetisches Material enthaltende Farbe (in dieser Ausführungsform
ist das magnetische Material ein Ferritpulver) auf die äußere
Umfangsoberfläche über die gesamte Länge
der Metallröhre 20 aufgebracht wird. Der Ferritanteil
und die Dicke der Überzugsschicht 21 können
abhängig von einem nötigen Abschirmeffekt oder
den Umständen festgesetzt werden, wo und wie der abgeschirmte
Leiter Wa zu verwenden ist etc. In dieser Ausführungsform
sind der Ferritanteil und die Dicke der Überzugsschicht 21 so
eingestellt, dass die Menge an Ferritpulver pro Quadratmillimeter
der Überzugsschicht 0,211 mg beträgt.
-
Die
Abschirmleistung des abgeschirmten Leiters Wa der vorliegenden Ausführungsform
und der Gegenstücke gemäß eines ersten
und eines zweiten Vergleichsbeispiels wird durch ein Verfahren gemessen,
welches einem bekannten Absorptionsklemmverfahren folgt. Die 3 und 4 zeigen
jeweils Ergebnisse an Messungen der ersten bzw. zweiten Vergleichsbeispiele,
wohingegen 5 Messergebnisse bei der vorliegenden
Ausführungsform zeigt. Es sei festzuhalten, dass das erste
Vergleichsbeispiel ein abgeschirmter Leiter mit einer verlitzten
Abschirmschicht aus dünnen Metalldrähten ist, die
in Rohrform verwoben sind, und drei nicht abgeschirmten Drähten,
die ähnlich zu denjenigen der ersten Ausführungsform
sind und in der verlitzten Abschirmschicht aufgenommen sind, wohingegen
das zweite Vergleichsbeispiel ein abgeschirmter Leiter mit einer
Metallröhre (ohne Überzugsschicht) aus rostfreiem
SUS430-Stahl und drei nicht abgeschirmten Drähten ist,
die ansonsten ähnlich zu denjenigen der ersten Ausführungsform
sind und in der Metallröhre aufgenommen sind. 6 zeigt
vergleichend die ersten und zweiten Vergleichsbeispiele sowie die vorliegende
Ausführungsform durch Entnahme deren Effekte in einer Hochfrequenz-Bandbreite
oberhalb 100 MHz. Es sei festzuhalten, dass die 3 bis 6 die
Dämpfung in dB zeigen.
-
Wie
sich aus einem Vergleich der 2 bis 6 ergibt,
hat der abgeschirmte Leiter Wa der vorliegenden Ausführungsform
einen hohen Abschirmeffekt, insbesondere in der Hochfrequenz-Bandbreite
oberhalb 100 MHz.
-
Weiterhin,
da die Metallröhre 20 des abgeschirmten Leiters
Wa der vorliegenden Ausführungsform aus SUS430 ist, welches
inhärent korrosionsbeständig im Vergleich zu Eisen
ist, und darüber hinaus die Überzugsschicht 21 an
ihrer Oberfläche hat, hat der abgeschirmte Leiter Wa insgesamt
noch höhere Korrosionsbeständigkeit.
-
Da
SUS430 billiger als SUS304 ist, kann der Preis des abgeschirmten
Leiters Wa niedriger als in dem Fall gemacht werden, wo SUS304 verwendet wird.
-
Zweite Ausführungsform
-
Eine
zweite Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Aufbauten ähnlich zur ersten Ausführungsform sind
mit gleichen Bezugszeichen versehen und eine nochmalige Beschreibung
erfolgt nicht. Der abgeschirmte Leiter Wa der vorliegenden Ausführungsform
hat die Metallröhre 20 aus rostfreiem Stahl mit
einer Innenfläche 25 sowie die nicht abgeschirmten
Drähte 10 und eine Harz- oder Kunststoffschicht 30.
Die Harzschicht 30 ist zwischen jedem der nicht abgeschirmten
Drähte 10 und der inneren Umfangsoberfläche 25 der
Metallröhre 20 über deren Gesamtlänge
hinweg ausgebildet. Die Harzschicht 30 wird gebildet, indem
ein Freiraum zwischen den abgeschirmten Drähten 10 und der
inneren Umfangsoberfläche 25 der Metallröhre 20 beispielsweise
mit einem Zweikomponenten-Urethanharz des HDI-Typs gefüllt
wird, welches Ferritpulver enthält. Von jedem nicht abgeschirmten
Draht 10 abgestrahlte Wärme wird über
den Umfang einer jeden isolierenden Schicht 12 und die
Harzschicht 30 zur inneren Umfangsoberfläche 25 der
Metallröhre 20 übertragen und von der äußeren
Umfangsoberfläche 26 der Metallröhre 20 abgestrahlt,
so dass der abgeschirmte Leiter Wa vor Überhitzung geschützt ist.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform vergrößert
darüber hinaus das Ferritpulver in der Harzschicht 30 des
abgeschirmten Leiters Wa den magnetischen Verlust in der Hochfrequenz-Bandbreite, was
die absorbierte elektromagnetische Wellenenergie P vergrößert
und somit den Abschirmeffekt verbessert.
-
Andere Ausführungsformen
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen
beschränkt. Weitere Abwandlungen sind im Rahmen und Wesen
der Erfindung möglich.
- (1) In dem
abgeschirmten Leiter Wa, sind in der Metallröhre 20 drei
nicht abgeschirmte Drähte 10 aufgenommen; die
Anzahl der nicht abgeschirmten Drähte kann jedoch auch
zwei, vier, mehr oder ein Einzeldraht sein.
- (2) In dem abgeschirmten Leiter Wa sind die drei nicht abgeschirmten
Drähte 10 in einer Stapelform mit im Wesentlichen
dreieckförmigem Querschnitt insgesamt angeordnet; sie können
jedoch auch so angeordnet sein, dass sie vertikal oder horizontal
fluchtend sind.
- (3) In dem abgeschirmten Leiter Wa hat die Metallröhre 20 eine
kreisförmige Querschnittsform; die Querschnittsform kann
jedoch auch nicht kreisförmig sein, z. B. oval, fünfeckig
oder dergleichen.
- (4) In dem abgeschirmten Leiter Wa ist die Metallröhre 20 aus
rostfreiem SUS430-Stahl; sie kann jedoch auch aus einem anderen
rostfreien Stahl oder einem anderen geeigneten Metall sein. Die Metallröhre 20 kann
auch aus einem Kunstharz oder Kunststoff sein, der ein Magnetpulver
wie Ferritpulver enthält, oder aus einem Kunstharz oder
Kunststoff mit einer Überzugsschicht, die ein magnetisches
Pulver enthält.
- (5) Das magnetische Material für den abgeschirmten
Leiter Wa ist Ferritpulver; es kann jedoch auch ein anderes magnetisches
Material verwendet werden (z. B. Permalloy).
- (6) Die Überzugsschicht kann orange eingefärbt werden,
um anzuzeigen, dass der abgeschirmte Leiter Wa eine Hochspannung
führt. Die Überzugsschicht muss auch nicht auf
der äußeren Umfangsoberfläche der Röhre
ausgebildet sein; alternativ oder zusätzlich kann sie an
der inneren Umfangsoberfläche der Röhre ausgebildet
sein.
- (7) Gemäß 8 kann der
abgeschirmte Leiter Wa eine Harz- oder Kunststoffschicht 30A bestimmter
Dicke und die nicht abgeschirmten Drähte 10 enthalten,
wobei die Harzschicht 30A in Kontakt mit der inneren Umfangsoberfläche 25 der
Metallröhre 20 aus rostfreiem Stahl ist und ein magnetisches
Material (z. B. Ferrit) enthält, wohingegen die nicht abgeschirmten
Drähte 10 in einem Hohlraum eingesetzt sind, der
durch eine innere Umfangsoberfläche der Harzschicht 30A definiert
ist. In diesem Fall kann die innere Umfangsoberfläche der
Harzschicht 30A auch eine Mehrzahl von Vertiefungen definieren,
die sich entlang der Axialrichtung der Metallröhre 20 erstrecken, um
das Einführen der nicht abgeschirmten Drähte 10 zu
erleichtern.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein
abgeschirmter Leiter (Wa) weist eine Metallröhre (20)
und in der Metallröhre (20) aufgenommene Drähte
(10) auf. Die Metallröhre (20) ist aus rostfreiem
Stahl und diese Röhre aus rostfreiem Stahl ist mit einer
Harz- oder Kunststoffschicht versehen, die ein magnetisches Material
enthält. Besagte Schicht ist eine Überzugsschicht
(21), die auf der Außenseite der rostfreien Röhre
ausgebildet ist. Die rostfreie Röhre ist aus rostfreiem
SUS430-Stahl und das magnetische Material ist Ferritpulver. Der
abgeschirmte Leiter (Wa) hat ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
und liefert auch ausreichend Abschirmleistung, auch in einer Hochfrequenz-Bandbreite.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-