DE2917156A1 - Elektrischer leiter mit einer kontinuierlichen induktiven last und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter mit einer kontinuierlichen induktiven Last und insbesondere die Anwendung eines derart belasteten Leiters für Übertragungsleitungen, wie sie bei Fernverbindungssystemen verwendet werden. Die Erfindung betrifft auch ein Herstellverfahren für einen solchen Leiter und die Verwendung solcher Leiter in Fernverbindungskabeln .

Es ist bekannt, daß eine Last, d.h. eine künstliche Erhöhung der Induktanz von Verbindungsleitungen die Dämpfung und die Verzerrung der übertragenen Signale verringert. Eine typische Anwendung dieses Grundgedankens ist die Belastung von Leiterpaaren für die Übertragung von Sprachfrequenzen. Bei einer solchen Anwendung wird die Last so aufgebracht, daß als diskrete Elemente ausgeführte Lastspulen in die Leitungspaare mit Abstand eingeklemmt werden. Dieses Verfahren ist jedoch bei höheren Frequenzen nicht praktisch, da der diskrete Aufbau der Laststellen eine hohe Rückflußdämpfung ergibt.

Zur Verwendung bei höheren Frequenzen muß die Last kontinuierlich, d.h. über die Länge des Leiters gleichförmig verteilt sein.

Zur Herstellung einer kontinuierlichen Last oder kontinuierlichen Belastung werden die Leiter mit Bändern oder Drähten aus magnetischem Material umschlungen. Dadurch ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile:

a) Das Magnetmaterial muß gegenüber dem Leiter oder den Leitern isoliert sein, da sonst Leitströme in das magnetische Material hineinfließen und dadurch die Wirksamkeit der Last vermindern und die Widerstandsverluste erhöhen.

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b) Wirbelstrom- und Hystereseverluste in dem magnetischen Material wirken sich nachteilig auf die Übertragungseigenschaften aus.

c) Das Verfahren reagiert empfindlich auf mechanische Veränderungen während der Herstellung und es werden große Veränderungen der Eigenschaften des Leiters auf diese Weise hervorgerufen.

d) Insbesondere wegen der Herstellungsschwierigkeiten ist dieses Verfahren außerordentlich teuer.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Leiter geschaffen, der mit einem zusammengesetzten Material beschichtet ist. Das Material besteht aus sehr kleinen Teilchen aus einem magnetischen Material, die in einem dielektrischen Material gleichförmig verteilt sind. Das dielektrische Material isoliert die Teilchen des magnetischen Materials gegeneinander und gegenüber dem Leiter. Dieses zusammengesetzte Material kann vor oder während des Aufbringens der Lastbeschichtung auf den Leiter erzeugt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispiels weise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen typischen

mit Lastbeschichtung versehenen Leiter,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Fernverbindungs

kabel mit 25 Leiterpaaren, die jeweils aus Leitern nach Fig. 1 gebildet sind, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Herstel

lungsgeräts für eine Lastschicht auf einen Leiter.

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Ein typischer Leiter besteht nach Fig. 1 aus einem Kupferleiter 10 mit einem Durchmesser von 0,51 mm (= 24 AWG) , einer ersten Schicht 11 aus einem zusammengesetzten dielektrischmagnetischen Material mit einer Stärke von beispielsweise 34,3 ,um (1,35 mil) und einer Außenschicht 12 aus beispielsweise Polyäthylen-Isolierung mit einer Stärke von 0,22 mm (8,6 mil). Das Material der Schicht 11 besteht beispielsweise aus 40 Vol.-% Eisenpulver und 60 Vol.-% Äthylen-Vinyl-Acetat. Die genannte Abmessungen können je nach dem Durchmesser des Leiters 10 und den erwünschten elektrischen Eigenschaften geändert werden. Der in Fig. 1 gezeigte Leiter ist ein Ausführungsbeispiel für eine bestimmte Verwendung in Fernverbindungskabeln .

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Kabel mit 25 Leiterpaaren nach Fig. 2 gezeigt. Es sind demnach 50 Leiter oder Drähte jeweils aus einem Kupferleiter 10 mit 0,51 mm (24 AWG) Durchmesser vorgesehen, die jeweils eine 34,3 ,um starke Schicht 11 aus einem Materialgemisch mit Eisenpulver und Äthylen-Vinyl-Acetat im Verhältnis 40:60% und eine 0,22 mm starke Außenschicht 12 aus Polyäthylen-Isolierung aufweisen. Dieses Kabel hat dieselben TonfrequenzCharakteristiken wie ein Standard-Fernverbindungskabel mit Leitern in der Größe des Leiters 10. Bei Trägerfrequenzen ergibt sich eine Herabsetzung des Übertragungsverlusts des erfindungsgemäßen Kabels von etwa 20% gegenüber einem Standardkabel mit Leitern in der Größe des Leiters 10.

In Fig. 3 wird schematisch eine Anordnung zum Aufbringen der magnetisch-dielektrischen Beschichtung 11 gezeigt. Der metallische Leiter wird über eine ümlenkrolle 16 von einer Vorratsspule 15 abgezogen. Von der ümlenkrolle 16 gelangt der Leiter durch eine Führung 17 zu einem Kolbenextruder 18, in dem ein Gemisch aus magnetischem und dielektrischem Material

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enthalten ist. Der mit der Beschichtung versehene Leiter tritt durch eine Form oder ein Formmundstück 19 an der Unterseite des Extruders 18 aus und durchläuft eine Aushärtevorrichtung 20. Nach dem Verlassen der Aushärtevorrichtung wird der Draht durch eine Umlenkrolle 21 zur Aufnahmespule 22 umgeleitet. Der beschichtete Draht kann daraufhin durch ein weiteres Gerät zum Aufbringen einer äußeren Isolierschicht geleitet werden, oder es kann eine solche Beschichtungsvorrichtung zwischen dem Aushärtegerät und der Aufnahmetrommel 22 eingesetzt werden, wie es schematisch durch den Umriß 23 angezeigt ist. Die Beschichtungsvorrichtung 23 kann eine herkömmliche Kunststoff-Extrusionsmaschine oder eine Papierisoliermaschine sein.

Da die Magnetteilchen voneinander isoliert sind, leitet das zusammengesetzte Material nicht. Es kann aus diesem Grund direkt auf die Oberfläche der Leiter aufgebracht werden, ohne die Leitungsstromverluste zu erhöhen. Wenn die Magnetteilchen sehr klein gehalten werden, werden auch die Wirbelstromverluste so herabgesetzt, daß sie nicht berücksichtigt werden müssen. Je nach dem verwendeten dielektrischen Material kann das zusammengesetzte Material auf verschiedene unterschiedliche Weisen aufgetragen werden; die Auftragverfahren können weniger kritische Toleranzen aufweisen, als bisher zum Aufbringen kontinuierlicher Lastanordnungen benutzte Verfahren.

Durch Veränderungen der Anteile des Magnetmaterials und des dielektrischen Materials in der ersten Schicht 11 und durch Veränderung der Schichtdicke selbst können die Kabelparameter verändert werden. Das angeführte Beispiel verbessert die Kabel dämpfung infolge eines Zuwachses der Induktanz, bildet jedoch nicht notwendigerweise eine optimale Auslegung. Zusätzlich zur Veränderung der Gemischanteile und der Beschichtungsstärke

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kann die Außenschicht 12 aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden, beispielsweise aus massivem Polyäthylen, aus einer Doppelisolierschicht und aus Papierisolierung.

Das zusammengesetzte Material kann unterschiedliche pulverisierte Magnetmaterialien, beispielsweise Karbonyleisen, Permalloy oder Ferrit umfassen in Verbindung mit vielen verschiedenen dielektrischen Stoffen, beispielsweise Epoxidharz, Nylon, Äthylen-Vinyl-Acetat, Lack und dergleichen. Je nach den gewählten Materialien kann das jeweilige Auftragsverfahren oder das Verfahren zum Aufbringen der Beschichtung verändert werden. In Fig. 3 wird ein Extrusionsverfahren gezeigt, jedoch kann auch ein elektrostatisches Auftragsverfahren verwendet werden, wenn das die Beschichtung bildende Material Magnetteilchen mit einer dünnen Schicht aus dielektrischem Material enthält.

Die Erfindung ist für Koaxialkabel und für andere Kabelarten gleich gut verwendbar.

Damit wird ein elektrischer Leiter, insbesondere zur Verwendung für Fernsprech- und Nachrichtenverbindungen beschrieben, der einen Metalleiter mit einer darauf aufgebrachten Schicht aus einem zusammengesetzten dielektrisch-magnetischen Material umfaßt, um dem Leiter eine kontinuierliche induktive Last zu verleihen. Das magnetische Material kann aus einer Vielzahl fein pulverisierter Materialien bestehen und ebenfalls kann der dielektrische Materialanteil aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden. Ein Fernverbindungskabel besteht aus einer Vielzahl von Leiterpaaren, die jeweils einen Metallkern und einer Schicht aus zusammengesetzem Material bestehen. Normalerweise wird eine Isolierschicht über die Schicht aus zusammengesetztem Material aufgebracht. Die zusammengesetzte Schicht kann beispielsweise durch Extrudieren oder elektrostatische Beschichtung gebildet werden.

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Claims (11)

Patentansprüche

1.) Elektrischer Leiter mit einer kontinuierlichen induktiven Last mit einem metallischen Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtung (11) aus einem zusammengesetzten dielektrischen und magnetischen Material vorgesehen ist.

2. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schicht (11) aus dem zusammengesetzten Material an dem metallischen Leiter (10) sowie eine weitere Isolationsschicht (12) auf der Schicht (11) aus zusammengesetztem Material vorgesehen ist.

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3. Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Material der ersten Schicht (11) ein feinzerteiltes magnetisches Material in einem warm-aushärtenden Material umfaßt.

4. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Magnetmaterial der ersten Schicht (11) entweder Eisenpulver, !Carbonyleisenpulver, Permalloypulver oder Ferritpulver ist.

5. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das dielektrische Material der ersten Schicht (11) entweder Äthylen-Vinyl-Azetat, Epoxidharz, Nylon oder Lack ist.

6. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das zusammengesetzte dielektrisch-magnetische Material der ersten Schicht (11) aus 40% Eisenpulver und 60% Äthylen-Vinyl-Acetat (in Volumenanteilen) besteht.

7. Verwendung eines elektrischen Leiters nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Fernsprechkabel mit einer Vielzahl von Leiterpaaren.

8. Verfahren zur Herstellung eine.'s elektrischen Leiters mit einer kontinuierlichen induktiven Last, dadurch gekennzeichnet , daß auf einen metallischen Leiter (10) allseits eine Schicht (11) aus einem zusammengesetzten dielektrisch-magnetischen Material aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Leiter (10) durch einen Extruder

(18) zur Bildung der Schicht (11) aus zusammengesetztem

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Material geführt wird, daß ein warm härtbares dielektrisches Material verwendet wird und daß der beschichtete Leiter durch ein Aushärtegerät (20) hindurchgeleitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht (11) aus zusammengesetztem Material durch elektrostatische Beschichtung des Metalleiters (10) und Aushärten der Schicht (11) gebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine weitere Isolierschicht (12) über die Schicht (11) aus zusammengesetztem Material aufgebracht wird.

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