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Versetzter Leiter DieErfinidung bezieht sich auf zusammengesetzte
elektrische Leiter und insbesondere auf versetzte Leiter sowie auf Verfrahren für
\deren Herstellung.
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Ein Ziel der Erfindung besteht darin, Eden Aufbau von versetzten Leitern
zu vereinfachen. Ein weiteres Ziel der Erfindung bezieht sich !auf die Verfügbarmachung
eines verbesserten zusammengesetzten Leiters, der aus einer Vielzahl von Drähten
oder Bändern gebildet wird, idie mehr oder weniger kontinuierlich versetzt sind.
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Auf Grund des als Hauteffekt bekanntem. Phänomens ist die Stromverteilung
in, einem Leiter bei hohen Frequenzen nicht gleichförmig. Es sei hierzu der Fall
eines massiven Leiters betrachtet, welchem Wellen zunehmender Frequenzen aufgedrückt
werden. Bei der Frequenz Null und bei genügend niedrigen. Frequenzen isst der Strom
in dem Leiter im wesentlichen gleichmäßig verteilt, und der Widerstand des Leiters
und demzufolge der Leitungsverlust sind am geringsten. Mit zunehmender Frequenz
ändert sich die Stromverteilung derart, @daß die Stromdichte an: der Außenseite
des Leiters am größtem, ist und in Richtung zur Leitermitte abnimmt, Das Ausmaß
dieser Abnahme hängt von der Frequenz und dem Werkstoff des Leiters ab. Indem gegebenen
Beispiel kann die Stromdichte in der Mitte des, Leiters. vernachlässigbiar klein
sein. Mit anderem Worten, der Wechselstromwiderstrand des Leiters ist infolge dieser
Stromverteilung bei hohen Frequenzen größer als der Gleich!stromwiiderstand des
Leiters.
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Es. wurde festgestellt, idaß oder Wechselstromwiderstand bei höheren
Frequenzen erheblich herabgesetzt werden, kann, wenn. der Leiter aus einer Anzahl
isolierter kleinerer Leiter zusammengesetzt wird, welche parallel zueinander liegen,
und wenn diese Leiter oft genug versetzt oder gekreuzt sind. Das führt dazu, daß
der Strom gezwungen wird,
sich über den gesamten, dem zusammengesetzten
Leiter verfügbaren Querschnitt zu verteilen, und öder Zweck dieser Maßnahme besteht
darin, die Abhängigkeit des Widerstandes- und der inneren Induktanz von der Frequenz
zu verringern: und außerdem den: Wirkwiderstand bei hohen Frequenzen zu verkleinern.-
Zur erfolgreichen Verwirklichung des Verfahrens sind Versetzungen: in engen Intervallen
erforderlich. Im Bereich jeldes Versetzungsintervalls sollte jeder Leiterweg seinerseits
jede radiale Stellung einnehmen. Ein bekanntes, Beispiel für einen solchen versetzten
Leiter ist die Hochfrequemzlitze. Diese Litze hat jedoch verschiedene Mängel. Einerseits
muß sie aus isoliertem Draht gefertigt werden, so draß knie Leiter nicht miteinander
in, Berührung kommen. Andererseits ist es häufig schwierig, eine große Anzahl von
Leitern bei sehr kurzen Intervallen wach ,dien Verfahren. zu versetzen, welches
für die Leiterversetzung bei. Hochfrequenzlitze Anwendung findet. Eine solche Versetzung
bei sehr kurzen Intervallen würde aber für sehr highe Frequenzen erforderlich sein.
Vberdies ist es häufig erwünscht, flache Bänder an Stelle von Drähten für die einzelnen
Leiter zu verwenden. Die Verfahren für (die Herstellung von Hochfrequenzlitzen eignen
sich jedoch nicht ohne weiteres zur Verwendung von Bändern für eine Litzenfertigung.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wind ein versetzter Leiter
geschaffen; welcher in vielerlei Hinsicht eine wesentliche Verbesserung gegenüber
den bekannten versetzten Leitern darstellt, Nach einer beispielsweisen Ausführungsform
der Erfindung wird eine Vielzahl von Drähten oder Bändern in Form einer flachen
Wendel um ein dünnes Band oder einen dünnen Streifen aus. Isoliermaterial gewickelt,
wobei alle Leiter parallel zusammengeschaltet sind. Auf eine oder beide Seiten.
,des Isolierstreifens wird eine Isclation @aufgebracbt. Danach wird der Streifen
aufgewickelt, ohne dia.ß die Leiter kurzgeschlossen werden. Bei .dieser Anordnung
führt jedes Leiterelement bis in die Mitte des zusammengesetzten Leiters umid dann
wieder zurück nach außen, wobei es sämtliche radialen Lagen; auf einem langen Bereich,
einnimmt, welcher einer vollständigen Windung tim dass Isoliermaterliial entspricht.
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Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung leichter verständlich,
und zwar in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. i eine schematische
Darstellung eines versetzten Leiters nach der Erfindung, wobei nur einige der einzelnen
Leiter der Einfachheit wegen dargestellt sind, Fig.2 eine Verfahrensstude bei der
Fertigung eines Kabels nach Fig. i, Fig. 3 eine weitere Fertigungsstufe, Fig. 4
,ein Querscbnittsbild eines der Fig. i entsprechenden Kabels bei Darstellung in
größerem Maßstab,, Fig. 5 die Darstellung einer Möglichkeit für die Parallelschaltung
der verschiedenen einzelnen Leiter bei einem Kabel nach Fig. i, Fig. 6 eine Fertigungsstufe
bei der Herstellung eines Kabels nach Fig. i, wobei aber Drähte tan Stelle von Bändern
Verwendung finden, Fig. 7 ,eine Einrichtung für die Herstellung eines Kabels der
in Fig. i gezeigten Art: Fig. i veranschaulicht eine beispielsweise Ausführung eines
zusammengesetzten Leiters oder Kabels. io nach der Erfindung. Der Leiter io umfaßt
eine Vielzahl von Bändern i i, welche in irgendeiner geeigneten Weinei parallel
geschaltet sind,, beispielsweise mittels einer Metallkappe oder Scheibe 12 am Ende
des Kabels. Zur Erleichterung des Verständnisses dies Kabelaufbaus wird auf Fig.
2, 3 und 4 Bezug genommen. Nach Fig. 2 sind .die Leiter i i, welche bei dieser Ausführungsform
aus Bänidern bestehen:, als flache Wendel um einen Streifen 13 aus Isoliermaterial
herumgewickelt. Der besserten Übersicht wegen sind nur zwei Bünder i i gezeitigt.
Von anderen Bändern sind nur kurze Stücke wiedergegeben. Praktisch isst im wesentlichen
die ganze Strecke zwischen A, wo eines der Bänder i i @die Kante 14 dies
Streifens 13 schneidet, und B, wo das gleiche Band i i wieder an der Kante 14 erscheint,
mit Bändern i i besetzt, welche geringen Abstand voneinander haben. Die Ganghölle
jedes Bandes i i, d. h. die Entdernung zwischen den Punkten A und B richtet sich
nach der höchsten Frequenz., für welche das Kabel io bestimmt ist. Im allgemeinen
ist .das erforderliche Versetzungsintervall, d. h. -,die Entfernung A-B um so kleiner,
je höher die Spitzenfrequenz liegt. Dieses Intervall ist in der Tat umgekehrt proportional
(der höchsten übertragenen Frequenz, während alles ramd fiere unverändert bleibt.
Praktisch sollten mehrere, Versetzungen einer Wellenlänge der höchsten übertragenen
Frequenz "entsprechen. Nachdem die Bänder i i auf den Isolierstreifen 13 aufgewickelt
oder in anderer Weise aufgebracht sind., sie können beispielsweise auch auf den
Streifen 13 aufgetragen werden, wird der Streifen 13 zuslammengewickelt, wobei miau
von der Kante 14 gemäß Fig. 2 ausgeht, so daß der dabei entstehende Ouerscbnitt,des.
gewickelten Leiters der Fig. ¢ entspricht. Fig. 3 veranschaulicht den Wickelvorgang.
Im; F'ig.4 ist (der Deutlichkeit halber der Streifen lose gewickelt dargestellt.
In Wirklichkeit wird, ex aber so dicht wie möglich gewickelt. Überdies wird bei
nicht isolierten Bändern i1 auf einer oder beiden Seiten des Streifens eine Isolation
angebracht, so daß der Streifen zusammengerollt werden kann, ohne daß die Leiter
i i kurzgeschlossen werden, da jeder Leiter i i auf beiden Seiten des Streifens
13 verläuft. Zur Vereinrfachung der Darstellung ist diese zusätzliche Isolation
in den Fig. 2, 3 und 4 nicht wiedergegeben, sie ist aber bei oder Einrichtung nach
Fig.7 veranschaulicht, worauf weiter unten, noch eingegangen werden soll. Aus Fig.
i bis ¢ ist erkennbar, daß jedes leitende Band i i ebenso wie :das vom Punkt A ausgehende
Band, welches die Ksante 14 ein Punkt. B erneut schneidet, durch die Mitte des Leiters
verläuft und dann wieder nach außen zurückkehrt, wobei es auf oder Strecke, welche
ebnem Vorwärts- und einem
Rückwärbsweg auf dem Streifen 13 entspricht.,
sämtliche Stellungen. einnimmt. Diese Strecke entspricht der Entfernung ALB. Diese
Versetzung ist sowohl hinsichtlich des Hauteffektes als jauch binsichtlich. der
:\ ahle.xvirkunig wirksam. Der Weg, dien jedes Leiterelement ii -einnimmt, kann
auch so erläutert werden, diaß er eine Spirale umfaßt, deren Durchmesser bis zu
einem gewissen Punkt kontinuierlich zunimmt, an welchem die Spi.ralrichtung umkehrt
und dann in eine Spinale übergeht, ideren Durchmesser bis, zu einem zweiten bestimmten
Punkt abnimmt, wo der Durchmesser erneut zuzunehmen beginnt. Infolge Bier periodischen
Umkehr der Windungsrichtung wird durch die Versetzungen kein longitudinales magnetisches
Feld hervorgerufen.
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Zur Verwirklichung günstiger Ergebnisse ist es notwendig, d@aß .die
Breite und Stärke jedes Leiterbandes i i genügend klein ist und d@a,ß das Versetzungsintervall
genügend kurz ist. Unter der An, nabme, daß kein ferromagnetisches Material vorhanden
ist, sind. diese Faktoren abhängig von d Sem Außendurchmesser des Kabels io, -dem
Durchmesser .des inneren Kerns, oder der ersten Wickelwin:diung, der höchsten übertragenen
Frequenz und der Leitfähigkeit des leitenden Bandes. Zur Versteifung des Kabels
io kann: ein innerer Kern 15 vorgesehen sein, wie es in Fig. i veranschaulicht ist.
Ein solcher Kern kann aber in Übereinstimmu g mit Fig. .4 auch fehlen.
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Für den Abschluß des Kabels können mannigfache Mittel Anwendung finden.
Eine Abschlußanordnung ist bereits in Fig. i in Form der Kappe oder Scheibe 12 gezeigt
worden, wobei der Abschluß an den Enden vorgenommen wird, d. h. an den Stellen,
wo sämtliche Streifen ii die KanteA-C des Streifens 13 schneiden. Eine andere Möglichkeit
für die Parallelschaltung der Leiter ist in Fig. 5 veranschaulicht. Hierbei ist
eine Kappe 16 vorgesehen, die auf einer solchen Strecke über das Kabel io geschoben
ist, welche der Entfernung A-B in Fig. 2 entspricht.
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Im Gegensatz zu der Verwendung von bandförmigen Leitern gemäß Fig.
i bis 3 können auch Drähte iid mit rundem oder sonstigem Querschnitt Anwendung finden.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 6 veranschaulicht.
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Es ist klar, daß zahlreiche Verfahren verfügbar sind, um zusammengesetzte
Leiter der dargestellten Art herzustellen. Eine Möglichkeit für die Durchführung
einer kontinuierlichen Fertigung ist beispielsweise in Fig. 7 veranschaulicht. Danach
wird ein Kern 2o von rundem Querschnitt, der als Vollkern oder als Hohlkern ausgeführt
ist, mittels einer geeigneten Vorrichtung 2i ausgepreßt, welcher das den Kern 2o
bildende Isoliermaterial zugeführt wird. Der Kern 2o wird durch eine Band- oder
Drahtwickelmaschine 22 hindurchgeführt, welche die Bänder oder Drähte ii auf den
Kern 2o aufwickelt. Die Maschine 22 enthält eine Vielzahl von Draht- oder Bandtrommeln
23; diese Trommeln sind in einem Rahmen 24 angeordnet, welcher mittels eines geeigneten
Getriebes 25 von einem Motor 26 in Drehung versetzt wird. Während der Aufwicklung
der Bänder oder Drähte ii auf den Kern 2o wird der Kern mit Bezug auf Fig. 7 von
links nach rechts bewegt, und zwar durch die Presse oder Zuführungsmaschine 2i.
Nach Aufbringung der Leiter i i auf den Kern 2o wird derselbe durch Walzen oder
andere formgebende Organe 27 hindurchgeführt, welche den Kern 2o zu einem flachen
Band 13 umgestalten.
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Das Band 13 wird danach einer Formgebungseinrichtung 28 zugeführt,
welche das die Leiter i i tragende Band 13 spiralig wickelt. Der so fertiggestellte
Leiter io verläßt die Vorrichtung 28 am rechts gelegenen Ende. Es können Bänder
29 aus Isoliermaterial auf den Streifen 13 kurz vor dem Wickelvorgang aufgebracht
werden. Da es im allgemeinen erwünscht ist, die Ganghöhe, d. h. den Abstand A-B
auf der ganzen Länge des Kabels io im wesentlichen konstant zu halten, erstreckt
sich die Formgebungseinrichtung 28 über eine verhältnismäßig lange Strecke des Kabels.
Der in Fig. 7 angegebene Wickelwinkel a soll nur der Erläuterung dienen und ist
in der Zeichnung übertrieben groß wiedergegeben. Wenn auch im allgemeinen eine gleichbleibende
Ganghöhe wünschenswert ist, so kann es doch Fälle geben, wo eine wechselnde Ganghöhe
vorteilhaft ist.
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Es sei bemerkt, daß die beschriebenen Anordnungen nur zur beispielhaften
Erläuterung für die Verwirklichung der Erfindung dienen. Zahlreiche andere Ausführungsmöglichkeiten
sind für den Fachmann verfügbar, ohne daß dadurch von dem Wesen und Umfang der Erfindung
abgewichen wird.