DE2917156A1 - Elektrischer leiter mit einer kontinuierlichen induktiven last und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Elektrischer leiter mit einer kontinuierlichen induktiven last und verfahren zu seiner herstellungInfo
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- H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
- H01B11/12—Arrangements for exhibiting specific transmission characteristics
- H01B11/14—Continuously inductively loaded cables, e.g. Krarup cables
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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)
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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— S ""
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.
909846/06 4
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