EP1191545A1 - Litzenleiter - Google Patents

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EP1191545A1
EP1191545A1 EP00402596A EP00402596A EP1191545A1 EP 1191545 A1 EP1191545 A1 EP 1191545A1 EP 00402596 A EP00402596 A EP 00402596A EP 00402596 A EP00402596 A EP 00402596A EP 1191545 A1 EP1191545 A1 EP 1191545A1
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EP
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wires
stranded
wire
individual wires
copper
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Withdrawn
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EP00402596A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Dipl.-Ing. Gottschalk
Werner Dipl.-Ing. Wilcken
Rudolf Leitl
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Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores

Definitions

  • the invention relates to a stranded conductor according to the preamble of claim 1, and a Method for producing a stranded conductor according to the preamble of claim 8.
  • Stranded conductors such as those used in electrical cables and wires, can be made of a single strand element (stranded or choked) or - especially with a larger one Conductor cross-section - from several stranded or twisted strand elements consist.
  • Stranded strand elements contain a certain number due to the layer structure of single wires, i.e. 1 + 6 or 1 + 6 + 12 or 1 + 6 + 12 + 18 etc. Individual wires.
  • Choked strand elements can be made from any number of individual wires in the area between there are about 10 and 100 wires.
  • the individual wires are used in the production of stranded strand elements or strand conductors assigned to each other in layers; they run from supply spools around the Rotate stranding axis.
  • the individual wires When gagging, the individual wires are not clearly assigned to one another; they run from spatially arranged inventories and are replaced by a behind the Twisting device arranged on the nipple e.g. through a stranded wire gagged or stranded together.
  • Stranded wires or stranded wire conductors are required wherever high flexibility is required e.g. Power cord for irons, vacuum cleaners as well Automotive lines, connecting lines and lines for movable and / or vibrating components etc.
  • high flexural fatigue strength also demands high tensile strength. This It is difficult to combine demands with a high degree of flexibility.
  • the invention has for its object to provide a stranded conductor, the one has high tensile strength and a high flexural fatigue strength and in which a Fanning out during the crimping process is avoided.
  • the stranded wire according to the teaching of the invention has an optimal combination of Strength and flexibility.
  • the fanning out of the individual wires when cutting the Strand conductor in preparation for the crimping process is largely avoided, since the in the outer layer wires are annealed and therefore none Have spring behavior. Threading the ends of the stranded wire into the end of the Stranded connector elements to be attached presents no difficulties. Compared this points to the previously used stranded conductors with the same strength values Cost-benefit ratio a factor of 0.5: 1.
  • the silver addition serves to increase the Recrystallization temperature so that the use temperature increases. This is the material can be used in a variety of ways.
  • the oxygen-free nature of the OF-copper base material in combination with the silver content has an increased flexural fatigue strength Episode.
  • FIGS. 1 to 3 Exemplary embodiments explained in more detail.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a stranded conductor according to the teaching of Invention.
  • the stranded conductor consists of a central wire 1 around which a first layer 2 of six individual wires are roped around.
  • the central wire 1 and the individual wires of the Layer 2 form the heart of the stranded wire.
  • Another layer 3 is out of this heart Single wires laid on, which are stranded or choked with the heart.
  • the cross section the individual wires of the further layer 3 are ideally represented as a circle. Are actually the individual wires are deformed in cross section by stranding or gagging.
  • Figure 2 shows a second embodiment of the invention, which differs from the Embodiment according to Figure 1 differs in that the further layer 3a there are a total of twenty-four individual wires, i.e. the stranded wire consists of a total of thirty-one individual wires.
  • the further layer 3a is generated in that six bundles of four Individual wires are placed on the heart and this structure is then stranded or strangled.
  • the cross section of the individual wires of the further layer 3a is idealized as a circle shown.
  • the wires forming the heart (central wire 1 and the individual wires of the first layer 2) have a high tensile strength. This will do so achieved that these wires in hard drawn, i.e. cold-worked condition.
  • All wires of the stranded conductor are made of a copper-silver alloy.
  • the starting point is oxygen-free copper OF according to DIN 1787, which between 0.3 and 0.7, preferably 0.5% silver is added.
  • This material is characterized by a high recrystallization temperature, so that the cold-formed State of the wires forming the heart is maintained even at elevated temperatures.
  • the surface of the stranded conductor according to Figure 1 and Figure 2 is uniformly bare without Tarnish.
  • the stranded wire has no residual stresses that lead to a Loop formation could result.
  • the wire stocks not shown e.g. Storage containers or coils stripped wires - central wire 1, six wires of the first layer 2 and the bundles the outer layer 3a - become a fixed perforated disk or stranding disk 4 fed.
  • the central wire 1 and the wires of the layer 2 are replaced by a first one Stranded nipple 5 passed through. That from the central wire 1 and the wires of the first layer 2 existing heart together with the six bundles of four each Wires of the outer layer 3a fed to a second stranding nipple 6, in which one The individual wires are compacted.
  • bunching machine 7 e.g. a double twist bunching machine like her is known for example from DE-OS 15 10 091. This essentially consists of a bracket 8 and a driven coil 9. coil 9 and bracket 8 driven together in the direction of the arrow.
  • the wires of the first layer 2 are between the stranding nipple 5 and the Stranded nipple 6 roped onto the central wire 1.
  • the wires of the further layer 3a are between the stranding nipple 6 and the bunching machine 7 around the heart herumgeseilt.
  • the drive for the coil 9 is designed so that the wires from their supplies withdrawn and pulled through the perforated disc 4 and the stranding nipples 5 and 6 become.
  • the withdrawal speed and the rotation speed of the Bunching machine 7 are coordinated so that there is a lay length both the layer 2, as well as the layer 3a of about 10 mm.

Abstract

Bei einem Litzenleiter, bestehend aus einer Vielzahl miteinander verseilter oder verwürgter Einzeldrähte oder Einzeldrahtbündel, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einem von zumindest einer Außenlage umgebenen Herzstück, besteht das Herzstück (1,2) aus hart gezogenen Drähten und die Außenlage (3,3a) aus weichgeglühten Drähten oder Drahtbündeln (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Litzenleiter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Litzenleiters nach dem Oberbegriff von Anspruch 8.
Litzenleiter, wie sie in elektrischen Kabeln und Leitungen eingesetzt werden, können aus einem einzigen Litzenelement (verseilt oder verwürgt) oder - insbesondere bei größerem Leiterquerschnitt - aus mehreren miteinander verseilten oder verwürgten Litzenelementen bestehen.
Verseilte Litzenelemente enthalten infolge des Lagenaufbaus eine ganz bestimmte Anzahl von Einzeldrähten, also 1 + 6 oder 1 + 6 + 12 oder 1 + 6 + 12 + 18 usw. Einzeldrähte.
Verwürgte Litzenelemente können aus beliebig vielen Einzeldrähten im Bereich zwischen etwa 10 und 100 Drähten bestehen.
Bei der Herstellung verseilter Litzenelemente bzw. Litzenleiter werden die Einzeldrähte einander lagenweise zugeordnet; sie laufen dazu von Vorratsspulen ab, die um die Verseilachse rotieren.
Beim Verwürgen werden die Einzeldrähte einander nicht eindeutig zugeordnet; sie laufen von raumfest angeordneten Vorräten ab und werden durch eine hinter dem Verwürgnippel angeordnete Verdrehungsvorrichtung z.B. durch einen Verseilbügel miteinander verwürgt bzw. verlitzt.
Litzen bzw. Litzenleiter werden überall dort benötigt, wo eine hohe Flexibilität gefordert wird, z.B. Netzanschlußleitungen für Bügeleisen, Staubsauger aber auch Automobilleitungen, Anschlußleitungen und Leitungen für bewegliche und/oder vibrierende Bauteile etc. Für derartige Litzen bzw. Litzenleiter wird in vielen Fällen neben einer hohen Biege-Wechselfestigkeit auch eine hohe Zugfestigkeit gefordert. Diese Forderungen lassen sich nur schwerlich mit einer hohen Flexibilität vereinen.
Aus der DE-A-25 19 687 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Litzenleiters bekannt, bei dem beim Verseilen mehrerer Einzeldrähte miteinander zentral ein Faden aus Glasseidenzwirn mit verlitzt wird. Der Faden aus Glasseidenzwirn soll die beim starken Verwürgen und bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten auftretenden nachteiligen Beeinflussungen der mechanischen Eigenschaften der Kupferdrähte ausgleichen. Glasseidenzwirn hat um etwa die fünffache Zugfestigkeit eines weichen Kupferdrahtes und eine Bruchdehnung von ca. 2 % gegenüber einer mittleren Dehnung von 25 bis 35 % bei Kupferdrähten. Der Faden aus Glasseidenzwirn fängt daher alle auftretenden Zugparameter auf, die sowohl bei der Herstellung des Litzenleiters als auch im späteren praktischen Gebrauch auftreten können.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß der elektrisch leitende Querschnitt des Litzenleiters verringert wird. Vielfach wird auch nicht in Kauf genommen, daß ein nicht metallisches Element in der Litze vorhanden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Litzenleiter bereitzustellen, der eine hohe Zugfestigkeit und eine hohe Biege-Wechselfestigkeit aufweist und bei dem ein Aufspleißen beim Crimpvorgang vermieden ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 8 aufgeführten Merkmale gelöst.
Der Litzenleiter nach der Lehre der Erfindung weist eine optimale Kombination von Festigkeit und Flexibilität auf. Das Aufspleißen der Einzeldrähte beim Durchtrennen des Litzenleiters in Vorbereitung des Crimpvorgangs ist weitestgehend vermieden, da die in der äußeren Lage gelegenen Drähte weichgeglüht sind und von daher kein Federverhalten aufweisen. Das Einfädeln der Enden des Litzenleiters in am Ende des Litzenleiters anzubringende Steckerelemente bereitet keine Schwierigkeiten. Im Vergleich zu den bisher verwendeten Litzenleitern mit den gleichen Festigkeitswerten weist das Kosten-Nutzen-Verhältnis einen Faktor von 0,5 : 1 auf.
Nach dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen alle Einzeldrähte des Litzenleiters aus einer Kupfer-Silber-Legierung, die aus einem sauerstoff-freien OF-Kupfer nach DIN 1787 und 0,05 bis 0,5 vorzugsweise 0,08 bis 0,15 % Silber hergestellt ist. Der Silberzusatz dient der Erhöhung der Rekristallisationstemperatur, so daß die Gebrauchstemperatur sich erhöht. Dadurch ist das Material vielfältiger einsetzbar. Die Sauerstoff-Freiheit des Basiswerkstoffes OF-Kupfer hat in Kombination mit dem Silberanteil eine erhöhte Biege-Wechselfestigkeit zur Folge.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Litzenleiters nach der Lehre der Erfindung. Der Litzenleiter besteht aus einem zentralen Draht 1, um den eine erste Lage 2 aus sechs Einzeldrähten herumgeseilt sind. Der Zentraldraht 1 und die Einzeldrähte der Lage 2 bilden das Herz des Litzenleiters. Auf dieses Herz ist eine weitere Lage 3 aus Einzeldrähten aufgelegt, die mit dem Herz verlitzt oder verwürgt sind. Der Querschnitt der Einzeldrähte der weiteren Lage 3 ist idealisiert als Kreis dargestellt. Tatsächlich sind die Einzeldrähte durch das Verlitzen oder Verwürgen im Querschnitt verformt.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 dadurch unterscheidet, daß die weitere Lage 3a aus insgesamt vierundzwanzig Einzeldrähten besteht, d.h. der Litzenleiter besteht aus insgesamt einunddreißig Einzeldrähten. Bei der Herstellung dieses Ausführungsbeispiels wird die weitere Lage 3a dadurch erzeugt, daß sechs Bündel aus jeweils vier Einzeldrähten auf das Herz aufgelegt und diese Gebilde dann verlitzt oder verwürgt wird. Auch hier ist der Querschnitt der Einzeldrähte der weiteren Lage 3a idealisiert als Kreis dargestellt.
Gemäß der Lehre der Erfindung weisen die das Herz bildenden Drähte (Zentraldraht 1 und die Einzeldrähte der ersten Lage 2) eine hohe Zugfestigkeit auf. Dies wird dadurch erzielt, daß diese Drähte im hartgezogenen, d.h. kaltverformten Zustand vorliegen.
Demgegenüber liegen die Einzeldrähte der das Herz umgebenden weiteren Lage 3 bzw. 3a im weichgeglühten Zustand vor. Daraus resultiert der Vorteil, daß beim Durchtrennen des Litzenleiters ein Aufspleißen der außenliegenden Drähte nicht auftritt, so daß die Enden der Litzenleiter ohne Schwierigkeiten in die Öffnungen von Steckelementen eingeführt werden können.
Alle Drähte des Litzenleiters sind aus einer Kupfer-Silber-Legierung hergestellt. Als Ausgangsbasis wird sauerstoff-freies Kupfer OF nach DIN 1787 verwendet, dem zwischen 0,3 und 0,7 vorzugsweise 0,5 % Silber hinzulegiert wird. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch eine hohe Rekristallisationstemperatur aus, so daß der kaltverformte Zustand der das Herz bildenden Drähte auch bei erhöhten Temperaturen erhalten bleibt.
Die Kombination aus kaltverformten und weichgeglühten Drähten aus der oben angeführten Kupferlegierung führt bei einem Litzenleiter mit den angegebenen Abmessungen zu einem Produkt mit den unten angegebenen Eigenschaften.
Einzeldrahtdurchmesser 0,166 mm
Drahtanzahl 31
Schlaglänge L 10 mm
Litzendurchmesser 0,989 mm
Bruchlast 212 N/mm2
elektrischer Widerstand 30,9 - 31,2 Ω/km
Dehnung AL200 2,0 - 5,8 %
Biegewechselzyklen > 10.000 Zyklen
Die Oberfläche der Litzenleiter nach Figur 1 und Figur 2 ist einheitlich blank ohne Anlauffarben. Der Litzenleiter weist keine Eigenspannungen auf, die zu einer Schlaufenbildung führen könnte.
Anhand der Figur 3 soll das Herstellungsverfahren des Litzenleiters nach Figur 2 erläutert werden.
Die von nicht dargestellten Drahtvorräten z.B. Vorratsbehältern oder Spulen abgezogenen Drähte - Zentraldraht 1, sechs Drähte der ersten Lage 2 sowie die Bündel der äußeren Lage 3a - werden einer feststehenden Lochscheibe bzw. Verseilscheibe 4 zugeführt. Der Zentraldraht 1 sowie die Drähte der Lage 2 werden durch einen ersten Verseilnippel 5 hindurchgeführt. Das aus dem Zentraldraht 1 und den Drähten der ersten Lage 2 bestehende Herz wird gemeinsam mit den sechs Bündeln mit je vier Drähten der äußeren Lage 3a einem zweiten Verseilnippel 6 zugeführt, in welchem eine Kompaktierung der einzelnen Drähte erfolgt. Hinter dem Verseilnippel ist eine stilisiert dargestellte Verlitzmaschine 7 vorgesehen, z.B. eine Doppelschlagverlitzmaschine wie sie beispielsweise aus der DE-OS 15 10 091 bekannt ist. Diese besteht im wesentlichen aus einem Bügel 8 und einer angetriebenen Spule 9. Spule 9 und Bügel 8 werden gemeinsam in Richtung des Pfeils angetrieben.
Die Drähte der ersten Lage 2 werden zwischen dem Verseilnippel 5 und dem Verseilnippel 6 auf den Zentraldraht 1 aufgeseilt. Die Drähte der weiteren Lage 3a werden zwischen dem Verseilnippel 6 und der Verlitzmaschine 7 um das Herz herumgeseilt.
Der Antrieb für die Spule 9 ist so ausgelegt, daß die Drähte von ihren Vorräten abgezogen und durch die Lochscheibe 4 und die Verseilnippel 5 und 6 hindurchgezogen werden. Die Abzugsgeschwindigkeit und die Rotationsgeschwindigkeit der Verlitzmaschine 7 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich eine Schlaglänge sowohl der Lage 2, als auch der Lage 3a von ca. 10 mm ergibt.

Claims (11)

  1. Litzenleiter, bestehend aus einer Vielzahl miteinander verseilter oder verwürgter Einzeldrähte oder Einzeldrahtbündel, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einem von zumindest einer Außenlage umgebenen Herzstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Herzstück (1,2) aus hart gezogenen Drähten und die Außenlage (3,3a) aus weichgeglühten Drähten oder Drahtbündeln besteht.
  2. Litzenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte des Herzstücks (1,2) und der Außenlage (3,3a) aus einer Kupfer-Silberlegierung mit 0,05 bis 0,5 % Silber hergestellt sind.
  3. Litzenleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiswerkstoff ein sauerstoff-freies Kupfer OF-Cu nach DIN 1787 ist.
  4. Litzenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Herzstück aus einem zentral angeordneten Einzeldraht (1) besteht, um welchen sechs Einzeldrähte (2) herumgeseilt sind.
  5. Litzenleiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge I der sechs Einzeldrähte (2) zwischen 5 und 20 mm vorzugsweise zwischen 8 und 17 mm beträgt.
  6. Litzenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlage (3a) aus sechs Drahtbündeln mit jeweils vier Einzeldrähten besteht.
  7. Litzenleiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtbündel der Außenlage (3a) auf das Herzstück (1,2) aufgeseilt und anschließend verlitzt bzw. verwürgt sind.
  8. Verfahren zur Herstellung eines aus einer Vielzahl miteinander verseilter oder verwürgter Einzeldrähten oder Einzeldrahtbündeln aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Litzenleiters, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen zentral zugeführten Einzeldraht sechs Einzeldrähte mit gleichem Durchmesser wie der zentrale Draht mit einer Schlaglänge von 0,5 bis 20 mm aufgeseilt werden, daß auf diese Lage weitere Einzeldrähten aufgeseilt und anschließend das aus zentralem Draht und den Einzeldrähten bestehende Gebilde verlitzt bzw. verwürgt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Lage aus sechs Bündeln mit je vier Einzeldrähten besteht.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte und die Drahtbündel durch eine gemeinsame Verseilscheibe hindurchgeführt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Draht, die Einzeldrähte sowie die Drähte der Drahtbündel aus einer sauerstoff-freien Kupferlegierung mit 0,05 bis 1,0 % Silber hergestellt werden.
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