EP3285266A1 - Kabel mit angepasster verseilung - Google Patents

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EP3285266A1
EP3285266A1 EP17185254.4A EP17185254A EP3285266A1 EP 3285266 A1 EP3285266 A1 EP 3285266A1 EP 17185254 A EP17185254 A EP 17185254A EP 3285266 A1 EP3285266 A1 EP 3285266A1
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EP
European Patent Office
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cable
conductor
groups
conductors
conductor groups
Prior art date
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EP17185254.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3285266B1 (de
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Erwin Koeppendoerfer
Marta Krzyzak
Guenter Koenig
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Leoni Kabel GmbH
Original Assignee
Leoni Kabel GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Leoni Kabel GmbH filed Critical Leoni Kabel GmbH
Publication of EP3285266A1 publication Critical patent/EP3285266A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3285266B1 publication Critical patent/EP3285266B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/08—Several wires or the like stranded in the form of a rope
    • H01B5/10—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material
    • H01B5/102—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material stranded around a high tensile strength core
    • H01B5/104—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material stranded around a high tensile strength core composed of metallic wires, e.g. steel wires
    • 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
    • H01B7/30—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for reducing conductor losses when carrying alternating current, e.g. due to skin effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/02—Stranding-up
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/006—Constructional features relating to the conductors

Definitions

  • the present disclosure relates to a cable having a plurality of conductors, for example strands.
  • cable is generally referred to an insulating coated single or multi-core composite of wires (individual lines), which serves for the transmission of energy or information.
  • insulating materials usually different plastics are used, which surround the conductors used as conductors and isolate from each other.
  • Electrical conductors are usually made of copper, more rarely of aluminum or suitable metal alloys.
  • the cable follows a mostly cylindrical or similar geometry and, in its overall construction, can contain further sheath layers of insulating material or metallic foils, or braids for the purpose of electromagnetic shielding or as mechanical protection.
  • a stranded wire in electrical engineering is an electrical conductor consisting of thin individual wires. Strands are often easy to bend. In electrical cables this often copper is used as a conductor.
  • the individual wires of the stranded wire (for example, several hundred individual wires) are usually enclosed by a common insulating sleeve.
  • a conductor formed in this way is commonly referred to as a stranded conductor or stranded conductor. If several such lines are combined in one cable, they are often referred to as wires of the cable.
  • high-frequency strands (including high-frequency strands) whose individual conductor surfaces are insulated from the other stranded wires have one higher quality in the high frequency range. This is due to the increase in the effective cross-section of the current flow, which is limited in the solid wire by the aforementioned skin effect and also by the so-called proximity effect.
  • the proximity effect is based on the current displacement between two closely spaced conductors. In normal strands, ie no high-frequency strands with insulated strands, the conductors have contact with each other and the skin effect acts as with solid conductors / solid conductors. In addition, an additional contact resistance can be found by the longitudinal propagation of the current and the strand running away underneath. Therefore, normal high frequency (HF) strands tend to be worse than solid conductors.
  • HF normal high frequency
  • high-frequency strands (usually abbreviated as RF strands) provide insulation between the strands.
  • RF strands usually abbreviated as RF strands
  • paint is used for the insulation, i. the individual wires of a strand are insulated from each other by a lacquer layer. This insulation is therefore also provided if the strands lead the same potential.
  • a cable which comprises a plurality of conductors.
  • the conductors of the plurality of conductors form several conductor groups.
  • two or more of the plurality of conductors are stranded with each other.
  • the several ladder groups are completely stranded around a common stranding center.
  • the conductors of at least two of the plurality of conductor groups are stranded together with a different lay length.
  • the conductors can also be referred to as electrical conductors.
  • the plurality of conductors may be formed as a plurality of strands or as a plurality of solid conductors.
  • the plurality of conductors may include multiple strands and / or multiple solid conductors (multiple solid conductors). So a combination of strands and solid conductors is conceivable.
  • conductor groups each having two or more conductors, e.g. Litz groups each formed with two or more strands and / or solid conductor groups each formed with two or more solid conductors.
  • the conductors e.g. Strands and / or solid conductors, a conductor group, e.g. Strand group and / or solid conductor group, are stranded with each other.
  • the lay length of the stranding is different.
  • the conductor groups, e.g. Strand groups and / or solid conductor groups are stranded overall around the common stranding center.
  • Stranding (also often referred to as twisting) is understood to mean the mutual disappearance and the helical winding of fibers or wires.
  • twisting is understood to mean the mutual disappearance and the helical winding of fibers or wires.
  • the individual conductors of a circuit exchange their place in their course.
  • individual wires or wire bundles are twisted against each other. They are helically wrapped around a stranding axis / around a stranding center.
  • the stranding / twisting is an effective measure for reducing inductive coupled differential mode noise.
  • the stranding is used to reduce cross talk coupling.
  • the essential measure in the stranding is the lay length, which is often referred to as the twist length or twist step.
  • the lay length is the pitch of the helix wound around the stranding axis wire or wire bundle.
  • the stranding factor indicates the ratio of the single core length to the cable length. With reference to the described cable, this means that the stranding factor is the ratio of the actual or mechanical length of a conductor group, e.g. Strand group and / or solid conductor group to which cable length indicates.
  • the conductors of a conductor group e.g.
  • the stranding factor also gives the ratio of the length of the conductors of a conductor group, e.g. the strands of a strand group and / or the solid conductors of a solid conductor group, to the cable length.
  • the conductors for example the two or more strand groups and / or solid conductor groups, the conductors, eg Strands and / or solid conductors, the two or more in the lay length differing conductor groups, eg strand groups and / or solid conductor groups, a different length in terms of their mechanical length.
  • the mechanical length is understood here to be the actual length of the corresponding elements in their own longitudinal direction. The mechanical length can therefore be understood to mean the length of the corresponding elements in a untwisted / unwound state.
  • the electrical resistance of a wire is proportional to its mechanical / actual length.
  • the length of the conductors, eg strands and / or solid conductors, as well as the conductor groups, eg strand groups and / or solid conductor groups, can be changed and adjusted by changing the lay length.
  • the at least two of the plurality of conductor groups, eg strand groups and / or solid conductor groups, can be formed by using a certain lay length such that they have the same stranding factor, ie the same length in relation to the cable length.
  • all of the plurality of conductor groups, eg, stranded groups and / or solid conductor groups may be formed in such a way, for example by selecting suitable lay lengths, that they have the same stranding factor.
  • the two or more conductor groups e.g. Stranded groups and / or solid conductor groups, designed to have the same stranding factor, have the effect of having the conductors in their associated conductors, e.g. Strands and / or solid conductors, guided currents at least almost simultaneously with each other reach the end of the cable. That is, in the corresponding conductors, e.g. Strands and / or solid conductors, guided currents can reach the end of the cable after an equally long running time. As a result, potential differences between the elements of the conductor are minimized, ideally even eliminated. As a result, the occurrence of short circuits that lead to increased energy consumption or increased self-heating is at least reduced or ideally prevented. Such short circuits are, for example, short current pulses with partly high harmonics. Thus, by reducing or avoiding the short circuits, the electromagnetic compatibility (emV) of the cable is increased, i. emV radiation minimized or avoided.
  • emV electromagnetic compatibility
  • the at least two of the plurality of conductor groups can be arranged in the radial direction of the cable at different positions in the cable.
  • conductor groups, eg strand groups and / or solid conductor groups, which are arranged further outward in the radial direction of the cable are, a greater length than ladder groups, eg strand groups and / or solid conductor groups, which are arranged further in the radial direction of the cable inside.
  • the different mechanical length of the conductor groups for example stranded groups and / or solid conductor groups, and consequently (for the same material) the different electrical resistance of the conductor groups, eg strand groups and / or solid conductor groups, result in the same propagation velocity in the conductor groups, eg strand groups and / or solid conductor groups , guided signals, for example, currents at different maturities and thus a time-delayed reception at the end of the line. This can, as described, lead to short circuits and thus to increased energy consumption, increased warming and / or increased emV radiation.
  • the at least two of the plurality of conductor groups eg, strand groups and / or solid conductor groups, which are arranged at a different position in the cable in the radial direction of the cable, are designed such that they have a different lay length, the difference in length occurring through the overall stranding and thus (For the same material) the different electrical resistance by the different, used in the corresponding conductor groups, eg strand groups and / or solid conductor groups, stroke length can be compensated.
  • the lay length of the at least two of the plurality of conductor groups may be adjusted in the radial direction according to their position in the cable.
  • the lay length of all of the plurality of conductor groups may be adjusted in the radial direction according to their position in the cable. It is conceivable, for example, for a first of the several conductor groups, eg, stranded groups and / or solid conductor groups, to be arranged further outward in the radial direction of the cable than a second of the several conductor groups, eg, strand groups and / or solid conductor groups.
  • the further outward in the radial direction of the cable lying conductor group, eg strand group and / or solid conductor group (the first conductor group) has due to the total stranding a greater length than the further inside lying in the radial direction of the cable conductor group, eg strand group and / or solid conductor group (the second Head of group). Accordingly, the lay length of the first of the plurality of conductor groups, eg, strand groups and / or solid conductor groups, can be made larger than the lay length of the second of the plurality of conductor groups, eg, strand groups and / or solid conductor groups.
  • the lay lengths of the first and second of the plurality of conductor groups, eg, stranded groups and / or solid conductor groups may be selected so that the conductor groups, eg, stranded groups and / or solid conductor groups, are at least nearly the same length in the cable.
  • both conductor groups eg stranded groups and / or solid conductor groups
  • the lay lengths of all conductor groups may be selected so that the conductor groups, eg, stranded groups and / or solid conductor groups, have at least nearly the same length in the cable. All conductor groups, eg stranded groups and / or solid conductor groups, then achieve at least almost the same stranding factor.
  • One or more of the conductor groups are, for example, as pairs of conductors, e.g. Strand pairs and / or solid conductor pairs, formed.
  • pairs of conductors e.g. Litz pairs and / or solid conductor pairs are each two of the plurality of conductors, e.g. two of the plurality of strands and / or two of the plurality of solid conductors, stranded together.
  • the conductor groups e.g. the strand groups and / or solid conductor groups may alternatively be triple or quad strands in which three or four of the plurality of conductors, e.g.
  • the plurality of strands and / or the plurality of solid conductors are stranded together.
  • Conductor pairs e.g., stranded and / or solid conductor pairs
  • tri-and quad-strands can be combined with one another in the cable.
  • the at least two of the plurality of conductor groups may each comprise a conductor, e.g. one strand and / or one solid conductor each, as a lead and a conductor, e.g. a stranded wire and / or a solid conductor, as a return conductor.
  • a conductor e.g. one strand and / or one solid conductor each
  • a conductor e.g. a stranded wire and / or a solid conductor
  • all of the multiple conductor groups e.g. Stranded groups and / or solid conductor groups, one conductor each, e.g. one strand and / or one solid conductor each, as a lead and a conductor, e.g. a stranded wire and / or solid conductors, as a return conductor.
  • the pitch is usually referred to as the pitch or pitch of the helix that results in the stranding of the conductors, eg, the strands or wires or solid conductors, in general.
  • the twist is also called the impact angle.
  • the impact angle ⁇ is, so to speak, the angle at which the Wire axis, the conductor axis, eg the stranded axis or solid conductor axis, cuts in elevation.
  • a larger / smaller impact angle does not necessarily result in a larger / smaller lay length. For example, despite greater impact angle, the lay length remains unchanged as the thickness of the cable is increased.
  • the cable can be designed as a power cable.
  • the cable may be used to conduct currents of at least 10A, for example between 40A and 100A, e.g. 70A, be formed at an AC frequency between 8kHz and 200kHz, for example, 85kHz.
  • the cable described below can be designed as a power cable.
  • the cable for conducting currents from 10A for example, between 40A and 100A, eg 70A, at an alternating current frequency between 8 kHz and 200 kHz, for example 85 kHz.
  • the cable can be used for various applications. That is, there are various applications of the cable conceivable. These applications may be any application in which high currents and / or high frequencies (e.g., high frequency range) are used. It is conceivable, but not limited to, that the cable is used in connection with a device for inductively charging vehicles, e.g. pure electric vehicles.
  • a device for inductively charging vehicles e.g. pure electric vehicles.
  • One way of inductively charging vehicles is to have a charging station, e.g. a wall charging station is connected to a charging device such as a charging plate via a cable / charging cable.
  • the charging arrangement e.g. the pallet, may be located at the bottom and comprise one or more coils.
  • the wall charging station is thus not connected directly to the vehicle for charging but with the charging arrangement.
  • the vehicle may then be inductively charged in a known manner by being placed / moved on the charging assembly.
  • the cable described herein may be, but is not limited to, for example, said cable / charging cable for connecting a wall charging station to the charging assembly.
  • the charging cable may be 1m or more in length, e.g. of several meters, have.
  • the cable may be a cable for supplying a sputtering unit with alternating current of high frequencies.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a cable 2 with seven mutually insulated segments 4, 6a to 6f, which are hereinafter generally referred to as elements.
  • the seven mutually insulated elements 4, 6a to 6f are stranded overall around a common stranding center 1.
  • This stranding center 1 is as exemplified in FIG FIG. 1
  • the inner element 4 (inside in the sense of the position in the radial direction of the cable 2) lies symmetrically about the longitudinal axis of the cable 2 and thus around the stranding center 1.
  • the outer elements 6a to 6f (Outside in the sense of the position in the radial direction of the cable 2) to the stranding center 1 and thus stranded around inner member 4.
  • outer elements 6a to 6f (outer elements 6a to 6f) describe a helix / helical shape, they lay in Longitudinal direction of the cable 2 a greater way back, ie, their mechanical length is greater than that of the inner element 4 (inner element 4). Therefore, an alternating signal, such as an AC / AC signal, reaches the end of the cable 2 more quickly via the inner member 4 than via the outer members 6a through 6f.
  • a part of the cable 2 already has another potential, namely the inner element 4, than other parts of the cable 2, namely the outer elements 6a to 6f. In this period, a short circuit can occur within the cable 2, which consumes energy and also leads to increased self-heating of the cable 2.
  • the short current pulse of the short circuit can have high harmonics. This can increase the emV radiation.
  • the propagation velocity of an alternating signal is, for example, 60% of the speed of light.
  • the signal arrives after 55,55nsec at the end of the inner element 4.
  • the signal is at the end of an outer element 6a to 6f FIG. 1 however only after 56,7nsec is available.
  • the signal is at the end of an outer element 6a to 6f FIG. 1 however only after 56,7nsec is available.
  • 1.2nsec between elements of the same cable 2 thus a potential difference that converts energy in the cable.
  • the mechanical length is understood here to be the actual length of the corresponding elements in their own longitudinal direction. The mechanical length can therefore be understood to mean the length of the corresponding elements in a untwisted / unwound state.
  • the mechanical length of the inner element 4 should correspond at least almost, ideally exactly, to the mechanical length of the outer elements 6a to 6h by the artificial adaptation. Due to the at least nearly identical mechanical length, an alternating signal at the same time reaches the end of the cable. Run-time differences are compensated / prevented. Short circuits are therefore reduced or completely avoided.
  • Elements mentioned may be conductors around strands / stranded conductors and / or solid conductors.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a cable 2 according to an embodiment.
  • the inner element 4 comprises inner wires 4a to 4d.
  • the outer elements are exemplified by eleven outer wires 6a to 6k formed.
  • each inner core 4a to 4d is designed as a stranded pair (as an example of a pair of conductors) and is accordingly referred to below as an inner strand pair 4a to 4d.
  • each internal core 4a to 4d may be formed as a pair of solid conductors.
  • each outer core 6a-6k is exemplified as a pair of strands (as an example of a pair of conductors) and will be referred to hereinafter as an outer pair of strands 6a-6k.
  • each outer core 4a to 4d may be formed as a pair of solid conductors.
  • Each in FIG. 2 shown pair of wires 4a to 4d and 6a to 6k comprises by way of example two strands 8a, 8b, as with respect to the pair of strands 6k in FIG. 2 is illustrated.
  • the strands 8a, 8b may be, for example, a forward conductor and a return conductor.
  • each outer pair of strands 6a-6k (and therefore each outer strands) travels a longer distance than each of the inner pairs of strands 4a-4d (and thus each inner strand) due to the total stranding about the central axis / longitudinal axis of cable 2 as a common stranding center.
  • the mechanical length of each strand pair 6a to 6k is larger than the mechanical length of each inner strand pair 4a to 4d.
  • FIG. 2 are the inner strand pairs 4a to 4d in the radial direction of the cable 2 at the same height.
  • each inner strand pair 4a to 4d (and thus each inner strand) and consequently (for the same material) their electrical resistance is identical.
  • the outer strand pairs 6a to 6k are in the radial direction of the cable 2 at the same height. Therefore, the mechanical length of each outer pair of strands 6a to 6k (and thus each outer strand) and consequently (for the same material) their electrical resistance is identical.
  • each strand pair 4a to 4d, 6a to 6k is dependent on its position in the radial direction of the cable 2.
  • the mechanical length of the inner strand pairs 4a to 4d, and thus the inner strands is shorter than the mechanical length of the outer strand pairs 6a to 6k and thus the outer strands. Accordingly, alternating signals over the inner strand pairs 4a to 4d reach the end of the cable 2 faster than over the outer strand pairs 6a to 6k.
  • short circuits can lead to increased energy consumption, increased self-heating and / or increased emm emission.
  • the strands are stranded to form the outer strand pairs 6a to 6k with a different lay length than the strands to form the inner strand pairs 4a to 4d.
  • FIG. 3a which illustrates the lay length I of a cable in general. As in FIG. 3a Shown length I is the pitch of the helically wound wires around the stranding axis.
  • lay length I of a conductor such as a stranded wire or a solid conductor, the measured parallel to the longitudinal axis of the conductor, eg strand longitudinal axis and / or solid conductor axis pitch of an outer wire in a complete turn around the axis of the conductor, eg the strand or the solid conductor.
  • lay length thus describes the length of the distance, which requires a single wire in the conductor, such as the strand or the solid conductor, for a 360 ° rotation.
  • a lay length of 70 means that after 70 cm the wires made a 360 degree helical strand around the stranding axis.
  • FIG. 3b shows very schematically one of the outer strand pairs 6a to 6k, which is referred to below as the first strand pair 6a, and one of the inner strand pairs 4a to 4d, which is referred to below as the second strand pair 4a.
  • the strands are stranded to form the first (outer) strand pair 6a with a lay length I_lang, which is greater than the lay length I_Short stranding of the strands to form the second (inner) strand pair 4a.
  • I_lang lay length
  • I_Short lay length of the strands to form the second (inner) strand pair 4a.
  • lay lengths I_lang, I_kurz can be chosen in particular such that the mechanical length of the inner pairs of strands 4a to 4d at least approximately corresponds to the mechanical length of the outer strands 6a to 6k.
  • the lay lengths can be chosen such that the actual lengths of the strands of the cable 2 and thus their stranding factors despite total stranding around the stranding center 1 and different position in the radial direction of the cable 2 at least nearly equal to each other.
  • Inner layers of a cable 2 are formed, for example, by a stranded layer whose stranding factor (stranding factor) is the same as the stranding factor of the outer layer. This avoids differences in runtime. The same applies to split forward and return ladders as in relation to FIG. 3b outlined, which were stranded to a strand pair, a wire or a cable. Here, too, a compensation of the transit time differences can be achieved.

Landscapes

  • Communication Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kabel. Das Kabel (2) umfasst eine Vielzahl von Leitern, wobei die Leiter mehrere Leitergruppen (4; 6a - 6f) bilden, in denen jeweils zwei oder mehr der Vielzahl von Leitern miteinander verseilt sind. Die mehreren Leitergruppen (4; 6a - 6f) sind um ein gemeinsames Verseilungszentrum (1) gesamtverseilt und die Leiter von zumindest zwei der mehreren Leitergruppen (4; 6a - 6f) sind mit einer unterschiedlichen Schlaglänge miteinander verseilt.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kabel mit einer Vielzahl von Leitern, beispielsweise Litzen.
  • Als Kabel wird allgemein ein mit Isolierstoffen ummantelter ein- oder mehradriger Verbund von Adern (Einzelleitungen) bezeichnet, welcher der Übertragung von Energie oder Information dient. Als Isolierstoffe kommen üblicherweise unterschiedliche Kunststoffe zur Anwendung, welche die als Leiter genutzten Adern umgeben und gegeneinander isolieren. Elektrische Leiter bestehen meist aus Kupfer, seltener auch aus Aluminium oder geeigneten Metalllegierungen. Dreidimensional betrachtet, folgt das Kabel einer meist zylindrischen oder ähnlichen Geometrie und kann im Gesamtaufbau noch weitere Mantellagen aus isolierendem Material oder metallische Folien, oder Geflechte zum Zweck der elektromagnetischen Abschirmung oder als mechanischer Schutz enthalten.
  • Hohe Ströme im Bereich von mehreren Ampere und darüber erfordern einen angemessen großen Leiterquerschnitt. Bei der Übertragung von Wechselsignalen, wie z.B. Wechselstrom, wird bei steigender Frequenz durch innere Magnetfelder der Strom im Leiterquerschnitt zur Leiteroberfläche verdrängt. Dieser Effekt ist als Skineffekt (oder Skin-Effekt) bekannt. Beispielsweise beträgt bei einer Frequenz von 10 MHz die Stromdichte 20 µm unter der Oberfläche nur noch den 1/e-ten Teil (37%) der Stromdichte auf der äußersten Oberfläche. Das bedeutet, nur ein geringer Teil des Gesamtquerschnitts des Kabels trägt den Hauptteil des Stroms.
  • Es ist bekannt, Kabel mit Litzen in vielen Bereichen der Elektrotechnik zu verwenden. Eine Litze ist in der Elektrotechnik ein aus dünnen Einzeldrähten bestehender elektrischer Leiter. Litzen sind oftmals leicht zu biegen. In elektrischen Kabeln wird hierfür oftmals Kupfer als Leiter verwendet. Die Einzeldrähte der Litze (z.B. mehrere hundert Einzeldrähte) sind zumeist von einer gemeinsamen Isolierhülle umschlossen. Ein auf diese Weise gebildeter Leiter wird für gewöhnlich als Litzenleitung oder Litzenleiter bezeichnet. Sind mehrere solcher Leitungen in einem Kabel vereint, werden sie oftmals als Adern des Kabels bezeichnet.
  • Im Vergleich zum Volldraht haben Hochfrequenzlitzen (auch Hochfrequenz-Litzen), deren einzelne Leiteroberflächen von den anderen Litzendrähten isoliert sind, eine höhere Güte im Hochfrequenzbereich. Dies beruht auf der Vergrößerung des effektiv am Stromfluss beteiligten Querschnitts, der beim Volldraht durch den bereits genannten Skineffekt und zudem durch den sogenannten Proximity-Effekt eingeschränkt ist. Der Proximity-Effekt basiert auf der Stromverdrängung zwischen zwei eng benachbarten Leitern. Bei normalen Litzen, d.h. keinen Hochfrequenzlitzen mit isolierten Einzeldrähten, haben die Leiter Kontakt zueinander und der Skineffekt wirkt wie bei massiven Leitern / Massivleitern. Zudem ist durch die Längsausbreitung des Stromes und der sich darunter wegdrehenden Litze noch ein zusätzlicher Übergangswiderstand zu finden. Deshalb sind normale Litzen bei Hochfrequenz (HF) eher schlechter als massive Leiter.
  • Zur Verringerung des Skineffekts und/oder des Proximity-Effekts wird, wie angesprochen, bei Hochfrequenz-Litzen (normalerweise abgekürzt als HF-Litzen) eine Isolierung zwischen den Einzeldrähten vorgesehen. Oftmals wird für die Isolation Lack verwendet, d.h. die Einzeldrähte einer Litze sind voneinander durch eine Lackschicht isoliert. Diese Isolation ist demnach auch vorgesehen, wenn die Litzen gleiches Potential führen. Durch die Verringerung des Skineffekts und/oder des Proximity-Effekts nimmt ein größerer Teil des Gesamtquerschnitts des Kabels am Stromtransport teil. Dieses Vorgehen ist jedoch aufwändig in der Herstellung und Verarbeitung des Kabels. Zudem entsteht ein komplex aufgebautes Kabel.
  • Es besteht das Bedürfnis, ein einfach aufgebautes Kabel mit guten Eigenschaften, wie z.B. gutem Gesamtwirkungsgrad und/oder möglichst geringem Energieverbrauch und/oder möglichst geringer Eigenerwärmung und/oder möglichst guter elektromagnetischer Verträglichkeit, bereitzustellen.
  • Hierfür wird ein Kabel bereitgestellt, das eine Vielzahl von Leitern, umfasst. Die Leiter der Vielzahl von Leitern bilden mehrere Leitergruppen. In den mehreren Leitergruppen sind jeweils zwei oder mehr der Vielzahl von Leitern miteinander verseilt. Die mehreren Leitergruppen sind um ein gemeinsames Verseilungszentrum gesamtverseilt. Die Leiter von zumindest zwei der mehreren Leitergruppen sind mit einer unterschiedlichen Schlaglänge miteinander verseilt.
  • Die Leiter können auch als elektrische Leiter bezeichnet werden. Die Vielzahl von Leitern kann als eine Vielzahl von Litzen oder als eine Vielzahl von Massivleitern ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Vielzahl von Leitern mehrere Litzen und/oder mehrere Massivleiter (mehrere massive Leiter) umfassen. So ist auch eine Kombination aus Litzen und Massivleitern denkbar.
  • Anders ausgedrückt werden sozusagen, aus in dem Kabel vorhandenen Leitern, z.B. Litzen und/oder Massivleitern (massiven Leitern), Leitergruppen mit jeweils zwei oder mehr Leitern, z.B. Litzengruppen mit jeweils zwei oder mehr Litzen gebildet und/oder Massivleitergruppen mit jeweils zwei oder mehr Massivleitern gebildet. Die Leiter, z.B. Litzen und/oder Massivleiter, einer Leitergruppe, z.B. Litzengruppe und/oder Massivleitergruppe, sind miteinander verseilt. In zumindest zwei Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, unterscheidet sich die Schlaglänge der Verseilung. Die Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, werden um das gemeinsame Verseilungszentrum gesamtverseilt.
  • Unter Verseilung (auch oftmals als Verdrillung bezeichnet) wird das Gegeneinanderverwinden und das schraubenförmige/wendelförmige Umeinanderwickeln von Fasern oder Drähten verstanden. Bei einer verdrillten Leitung tauschen die einzelnen Leiter eines Stromkreises in ihrem Verlauf ihren Platz zueinander. Bei der Verseilung von Kabeln werden einzelne Drähte oder Drahtbündel gegeneinander verdrillt. Sie werden schraubenförmig um eine Verseilungsachse / um ein Verseilungszentrum gewickelt. Durch die Verseilung/Verdrillung wird die gegenseitige Beeinflussung von elektrischen Leitern reduziert. Die Verseilung/Verdrillung ist eine wirksame Maßnahme zur Reduktion induktiv eingekoppelter Gegentaktstörungen.
  • In der Fernmeldetechnik wird die Verseilung zur Verminderung der Übersprechkopplung eingesetzt. Das wesentliche Maß bei der Verseilung ist die Schlaglänge, die oftmals auch als Dralllänge oder Drallschritt bezeichnet wird. Die Schlaglänge ist die Ganghöhe des schraubenförmig um die Verseilungsachse gewundenen Drahts oder Drahtbündels. Durch die Verseilung werden die Einzeladern länger als das Kabel selbst. Der Verseilungsfaktor gibt hierbei das Verhältnis der Einzeladerlänge zur Kabellänge an. Bezogen auf das beschriebene Kabel bedeutet dies, dass der Verseilungsfaktor das Verhältnis der tatsächlichen oder mechanischen Länge einer Leitergruppe, z.B. Litzengruppe und/oder Massivleitergruppe, zu der Kabellänge angibt. Die Leiter einer Leitergruppe, z.B. die Litzen einer Litzengruppe und/oder die Massivleiter einer Massivleitergruppe, weisen für gewöhnlich die gleiche Länge auf. In diesem Fall gibt der Verseilungsfaktor auch das Verhältnis der Länge der Leiter einer Leitergruppe, z.B. der Litzen einer Litzengruppe und/oder der Massivleiter einer Massivleitergruppe, zu der Kabellänge an.
  • Durch die unterschiedliche Schlaglänge der zwei oder mehr Leitergruppen, z.B. der zwei oder mehr Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, weisen die Leiter, z.B. Litzen und/oder Massivleiter, der zwei oder mehr in der Schlaglänge sich unterscheidenden Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, eine unterschiedliche Länge im Sinne ihrer mechanischen Länge auf. Als mechanische Länge wird hierin die tatsächliche Länge der entsprechenden Elemente in ihrer eigenen Längsrichtung verstanden. Unter der mechanischen Länge kann daher die Länge der entsprechenden Elemente in einem unverseilten / abgewickelten Zustand verstanden werden. Der elektrische Widerstand eines Drahts ist proportional zu seiner mechanischen / tatsächlichen Länge. Die Länge der Leiter, z.B. Litzen und/oder Massivleiter, sowie der Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, lässt sich durch die Veränderung der Schlaglänge verändern und anpassen. Die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, können durch Verwendung einer bestimmten Schlaglänge derart ausgebildet sein, dass sie den gleichen Verseilungsfaktor, d.h. die gleiche Länge im Verhältnis zur Kabellänge, aufweisen. Beispielsweise können alle der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen derart, beispielsweise durch Wahl geeigneter Schlaglängen, ausgebildet sein, dass sie den gleichen Verseilungsfaktor aufweisen.
  • Sind die zwei oder mehr Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, derart ausgebildet, dass sie den gleichen Verseilungsfaktor aufweisen, hat dies den Effekt, dass die in ihren zugehörigen Leitern, z.B. Litzen und/oder Massivleiter, geführten Ströme zumindest nahezu gleichzeitig miteinander das Ende des Kabels erreichen. Das heißt, in den entsprechenden Leitern, z.B. Litzen und/oder Massivleitern, geführte Ströme können nach einer gleich langen Laufzeit das Ende des Kabels erreichen. Hierdurch werden Potentialunterschiede zwischen den Elementen des Leiters minimiert, idealerweise sogar eliminiert. Dadurch wird das Auftreten von Kurzschlüssen, die zu einem gesteigerten Energieverbrauch oder zu einer erhöhten Eigenerwärmung führen, zumindest verringert oder idealerweise verhindert. Solche Kurzschlüsse sind beispielsweise kurze Strompulse mit teilweise hohen Oberwellen. Somit wird durch die Verringerung oder Vermeidung der Kurzschlüsse die elektromagnetische Verträglichkeit (emV) des Kabels erhöht, d.h. die emV-Ausstrahlung minimiert oder vermieden.
  • Die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, können in radialer Richtung des Kabels an unterschiedlichen Positionen in dem Kabel angeordnet sein. Durch die Gesamtverseilung um das gemeinsame Verseilungszentrum der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, haben Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, die in radialer Richtung des Kabels weiter außen angeordnet sind, eine größere Länge als Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, die in radialer Richtung des Kabels weiter innen angeordnet sind. Die unterschiedliche mechanische Länge der Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, und folglich (bei gleichem Material) der unterschiedliche elektrische Widerstand der Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, führen bei gleicher Ausbreitungsgeschwindigkeit der in den Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, geführten Signale, beispielsweise Ströme, zu unterschiedlichen Laufzeiten und damit einem zeitversetzten Empfang am Leitungsende. Dies kann, wie geschildert, zu Kurzschlüssen und damit zu erhöhtem Energieverbrauch, erhöhter Erwärmung und/oder erhöhter emV-Ausstrahlung führen. Werden die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, die in radialer Richtung des Kabels an einer unterschiedlichen Position in dem Kabel angeordnet sind, derart ausgebildet, dass sie eine unterschiedliche Schlaglänge aufweisen, können der durch die Gesamtverseilung auftretende Längenunterschied und damit (bei gleichem Material) der unterschiedliche elektrische Widerstand durch die unterschiedliche, in den entsprechenden Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, verwendete Schlaglänge ausgeglichen werden.
  • Demgemäß kann die Schlaglänge der zumindest zwei der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, entsprechend ihrer Position in dem Kabel in radialer Richtung angepasst sein. Beispielsweise kann die Schlaglänge aller der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, entsprechend ihrer Position in dem Kabel in radialer Richtung angepasst sein. Es ist zum Beispiel denkbar, dass eine erste der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, in radialer Richtung des Kabels weiter außen angeordnet ist als eine zweite der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen. Die weiter außen in radialer Richtung des Kabels liegende Leitergruppe, z.B. Litzengruppe und/oder Massivleitergruppe (die erste Leitergruppe) hat aufgrund der Gesamtverseilung eine größere Länge als die weiter innen in radialer Richtung des Kabels liegende Leitergruppe, z.B. Litzengruppe und/oder Massivleitergruppe (die zweite Leitergruppe). Demgemäß kann die Schlaglänge der ersten der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, größer gewählt werden als die Schlaglänge der zweiten der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen. Durch die größere Schlaglänge der ersten Leitergruppe, z.B. Litzengruppe und/oder Massivleitergruppe, als die der zweiten Leitergruppe, z.B. Litzengruppe und/oder Massivleitergruppe, kann die aufgrund der Gesamtverseilung auftretende größere Länge der ersten Leitergruppe, z.B. Litzengruppe und/der Massivleitergruppe, ausgeglichen werden. Beispielsweise können die Schlaglängen der ersten und der zweiten der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, so gewählt werden, dass die Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, zumindest nahezu die gleiche Länge in dem Kabel haben. Beide Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, erreichen dann zumindest nahezu den gleichen Verseilungsfaktor. In einem Beispiel können die Schlaglängen aller Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, so gewählt werden, dass die Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, zumindest nahezu die gleiche Länge in dem Kabel haben. Alle Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, erreichen dann zumindest nahezu den gleichen Verseilungsfaktor.
  • Eine oder mehrere der Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, sind beispielsweise als Leiterpaare, z.B. Litzenpaare und/oder Massivleiterpaare, ausgebildet. In den Leiterpaaren, z.B. Litzenpaaren und/oder Massivleiterpaaren, sind jeweils zwei der Vielzahl von Leitern, z.B. zwei der Vielzahl von Litzen und/oder zwei der Vielzahl von Massivleiter, miteinander verseilt. Bei einer oder mehreren der Leitergruppen, z.B. der Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, kann es sich alternativ auch um Dreier- oder Viererverseilungen handeln, bei denen jeweils drei bzw. vier der Vielzahl von Leitern, z.B. der Vielzahl von Litzen und/oder der Vielzahl von Massivleitern, miteinander verseilt sind. Leiterpaare (z.B. Litzenpaare und/oder Massivleiterpaare), Dreier- und Viererverseilungen sind miteinander in dem Kabel kombinierbar.
  • Die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, können jeweils einen Leiter, z.B. jeweils eine Litze und/oder jeweils einen Massivleiter, als Hinleiter und einen Leiter, z.B. eine Litze und/oder einen Massivleiter, als Rückleiter umfassen. Beispielsweise können alle der mehreren Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, jeweils einen Leiter, z.B. jeweils eine Litze und/oder jeweils einen Massivleiter, als Hinleiter und einen Leiter, z.B. eine Litze und/oder Massivleiter, als Rückleiter umfassen.
  • Es ist denkbar, zusätzlich zu der Schlaglänge auch den Drall der Verseilung der mindestens zwei Leitergruppen, z.B. Litzengruppen und/oder Massivleitergruppen, anzupassen. Als Drall wird für gewöhnlich die Ganghöhe oder Steigung der Schraubenlinie, die sich bei der Verseilung der Leiter, z.B. der Litzen oder Drähte oder Massivleiter, im Allgemeinen ergibt, bezeichnet. Der Drall wird auch als Schlagwinkel bezeichnet. Der Schlagwinkel α ist sozusagen der Winkel, in dem die Drahtachse die Leiterachse, z.B. die Litzenachse oder Massivleiterachse, im Aufriß schneidet. Ein größerer/kleinerer Schlagwinkel führt nicht notwendigerweise zu einer größeren/kleineren Schlaglänge. Beispielsweise bleibt trotz größerem Schlagwinkel die Schlaglänge unverändert, wenn die Dicke des Kabels vergrößert wird.
  • Das Kabel kann als Starkstromkabel ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Kabel zum Leiten von Strömen von mindestens 10A, beispielsweise zwischen 40A und 100A, z.B. 70A, bei einer Wechselstromfrequenz zwischen 8kHz und 200kHz, beispielsweise 85kHz, ausgebildet sein.
  • Die vorliegende Offenbarung soll weiter anhand von Figuren erläutert werden. Diese Figuren zeigen schematisch:
    • Figur 1
    eine Querschnittsansicht einer möglichen Ausgestaltung eines Kabels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht einer möglichen Ausgestaltung eines Kabels gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
    Figur 3a
    eine Seitenansicht eines Kabels zur Erläuterung der Schlaglänge; und
    Figur 3b
    eine Seitenansicht von Details des Kabels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aus Figur 2.
  • Im Folgenden werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Offenbarung in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten Details abweichen können. Beispielsweise werden im Folgenden spezifische Konfigurationen und Ausgestaltungen eines Kabels beschrieben, die nicht als einschränkend anzusehen sind. Beispielsweise wird die Ausgestaltung gemäß Figuren 2 und 3b in Bezug auf eine Vielzahl von Litzen als ein Beispiel für eine Vielzahl von Leitern beschrieben. Die Ausgestaltung aus den Figuren 2 und 3b ist jedoch nicht auf diese spezifische Ausgestaltung beschränkt sondern es können als Leiter an Stelle von oder zusätzlich zu Litzen auch Massivleiter oder andere Leiter verwendet werden.
  • Das im Folgenden beschriebene Kabel kann als Starkstromkabel ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Kabel zum Leiten von Strömen ab 10A, beispielsweise zwischen 40A und 100A, z.B. 70A, bei einer Wechselstromfrequenz zwischen 8kHz und 200kHz, beispielsweise 85kHz, ausgebildet sein.
  • Das Kabel kann für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Das heißt, es sind verschiedene Anwendungsgebiete des Kabels denkbar. Bei diesen Anwendungsgebieten kann es sich um alle Einsatzbereiche handeln, in denen hohe Ströme und/oder große Frequenzen (z.B. Hochfrequenzbereich) verwendet werden. Es ist denkbar, ohne hierauf beschränkt zu sein, dass das Kabel im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zum induktiven Laden von Fahrzeugen, z.B. reinen Elektrofahrzeugen, eingesetzt wird. Eine Möglichkeit zum induktiven Laden von Fahrzeugen sieht vor, dass eine Ladestation, z.B. eine Wandladestation, mit einer Ladeanordnung, wie z.B., einer Ladeplatte, über ein Kabel/Ladekabel verbunden ist/wird. Die Ladeanordnung, z.B. die Ladeplatte, kann am Boden angeordnet sein und eine oder mehrere Spulen umfassen. Die Wandladestation wird für den Ladevorgang also nicht direkt mit dem Fahrzeug verbunden sondern mit der Ladeanordnung. Das Fahrzeug kann dann auf bekannte Weise induktiv geladen werden, indem es auf die Ladeanordnung gestellt / bewegt wird.
  • Bei dem hierin beschriebenen Kabel kann es sich, ohne hierauf beschränkt zu sein, beispielsweise um das genannte Kabel/Ladekabel zur Verbindung einer Wandladestation mit der Ladeanordnung handeln. Das Ladekabel kann eine Länge von 1m oder mehr, z.B. von mehreren Metern, haben.
  • Rein beispielhaft sei als weiteres Anwendungsgebiet des Kabels genannt, dass es sich bei dem Kabel um ein Kabel zur Versorgung einer Sputtereinheit mit Wechselstrom hoher Frequenzen handeln kann.
  • Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kabels 2 mit sieben voneinander isolierten Segmenten 4, 6a bis 6f, die im Folgenden allgemein als Elemente bezeichnet werden. Die sieben voneinander isolierten Elemente 4, 6a bis 6f werden um ein gemeinsames Verseilungszentrum 1 gesamtverseilt. Bei diesem Verseilungszentrum 1 handelt es sich wie beispielhaft in Figur 1 dargestellt um die Mittelachse / Längsachse des Kabels 2. Das innere Element 4 (innen im Sinne der Position in radialer Richtung des Kabels 2) liegt symmetrisch um die Längsachse des Kabels 2 und damit um das Verseilungszentrum 1. Ferner sind die äußeren Elemente 6a bis 6f (außen im Sinne der Position in radialer Richtung des Kabels 2) um das Verseilungszentrum 1 und damit um innere Element 4 verseilt. Da die äußeren Elemente 6a bis 6f (außenliegenden Elemente 6a bis 6f) eine Helix/Schraubenform beschreiben, legen sie in Längsrichtung des Kabels 2 einen größeren Weg zurück, d.h. ihre mechanische Länge ist größer als die des inneren Elements 4 (innenliegenden Elements 4). Daher erreicht ein Wechselsignal, wie z.B. ein Wechselstrom / Wechselstromsignal, über das innere Element 4 schneller das Ende des Kabels 2 als über die äußeren Elemente 6a bis 6f. Das führt dazu, dass während einer Zeitspanne ein Teil des Kabels 2 bereits ein anderes Potential aufweist, nämlich das innenliegende Element 4, als andere Teile des Kabels 2, nämlich die außenliegenden Elemente 6a bis 6f. In dieser Zeitspanne kann innerhalb des Kabels 2 ein Kurzschluss entstehen, der zum einen Energie verbraucht und zudem zu einer erhöhten Eigenerwärmung des Kabels 2 führt. Ferner kann auf Grund der hohen Frequenz der kurze Strompuls des Kurzschlusses hohe Oberwellen aufweisen. Dies kann die emV-Ausstrahlung erhöhen.
  • Rein beispielhaft sei angenommen, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Wechselsignals zum Beispiel 60% der Lichtgeschwindigkeit beträgt. Bei einer 10m langen Strecke kommt das Signal somit nach 55,55nsec am Ende des inneren Elements 4 an. Bei einem Verseileingang von angenommen 2% steht das Signal am Ende eines außenliegenden Elements 6a bis 6f aus Figur 1 jedoch erst nach 56,7nsec zur Verfügung steht. In den 1,2nsec besteht zwischen Elementen desselben Kabels 2 somit ein Potentialunterschied, der Energie im Kabel umsetzt.
  • Eine Reduzierung dieses Effekts, wenn nicht sogar eine Vermeidung desselben, wird dadurch erreicht, dass die mechanische Länge der außenliegenden Elemente 6a bis 6f künstlich verkürzt wird und/oder dass die mechanische Länge des innenliegenden Elements 4 künstlich verlängert wird. Als mechanische Länge wird hierin die tatsächliche Länge der entsprechenden Elemente in ihrer eigenen Längsrichtung verstanden. Unter der mechanischen Länge kann daher die Länge der entsprechenden Elemente in einem unverseilten / abgewickelten Zustand verstanden werden. Die mechanische Länge des innenliegenden Elements 4 soll durch die künstliche Anpassung zumindest nahezu, idealerweise genau, der mechanischen Länge der außenliegenden Elemente 6a bis 6h entsprechen. Aufgrund der zumindest nahezu identischen mechanischen Länge erreicht ein Wechselsignal zur gleichen Zeit das Ende des Kabels. Laufzeitunterschiede werden ausgeglichen/verhindert. Kurzschlüsse werden daher verringert oder gänzlich vermieden. Bei den in Bezug auf Figur 1 genannten Elementen kann es sich als Leiter um Litzen / Litzenleiter und/oder Massivleiter handeln.
  • Eine Möglichkeit der künstlichen Anpassung, z.B. künstlichen Verlängerung und/oder künstlichen Verkürzung, wird nun in Bezug auf die Figuren 2 bis 3b erläutert.
  • Auch Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kabels 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die in Bezug auf Figur 1 erläuterten Prinzipien und Details gelten in entsprechender Weise auch für das Ausführungsbeispiel aus Figur 2. In dem Beispiel aus Figur 2 umfasst das innenliegende Element 4 innere Adern 4a bis 4d. Die außenliegenden Elemente sind beispielhaft durch elf außenliegende Adern 6a bis 6k gebildet. Zudem ist rein beispielhaft jede innenliegende Ader 4a bis 4d als Litzenpaar (als ein Beispiel für ein Leiterpaar) ausgebildet und wird demnach nachfolgend als inneres Litzenpaar 4a bis 4d bezeichnet. Als alternatives Beispiel kann jede innenliegende Ader 4a bis 4d als Massivleiterpaar ausgebildet sein. Gleichermaßen ist jede außenliegende Ader 6a bis 6k beispielhaft als Litzenpaar (als ein Beispiel für ein Leiterpaar)ausgebildet und wird demnach nachfolgend als äußeres Litzenpaar 6a bis 6k bezeichnet. Als alternatives Beispiel kann jede außenliegende Ader 4a bis 4d als Massivleiterpaar ausgebildet sein. Jedes in Figur 2 gezeigte Litzenpaar 4a bis 4d und 6a bis 6k umfasst beispielhaft zwei Litzen 8a, 8b, wie dies in Bezug auf das Litzenpaar 6k in Figur 2 illustriert ist. Bei den Litzen 8a, 8b kann es sich beispielsweise um einen Hinleiter und einen Rückleiter handeln.
  • Wie in Bezug auf Figur 1 erläutert, legt aufgrund der Gesamtverseilung um die Mittelachse / Längsachse des Kabels 2 als gemeinsames Verseilungszentrum 1 jedes äußere Litzenpaar 6a bis 6k (und damit jede äußere Litze) eine längere Wegstrecke zurück als jedes der inneren Litzenpaare 4a bis 4d (und damit jeder inneren Litze). Anders ausgedrückt, ist die mechanische Länge jedes Litzenpaars 6a bis 6k größer als die mechanische Länge jedes inneren Litzenpaars 4a bis 4d. In dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2 liegen die inneren Litzenpaare 4a bis 4d in radialer Richtung des Kabels 2 auf gleicher Höhe. Daher ist die mechanische Länge jedes inneren Litzenpaars 4a bis 4d (und damit jeder inneren Litze) und folglich (bei gleichem Material) ihr elektrischer Widerstand identisch. Gleiches gilt für die äußeren Litzenpaare 6a bis 6k. Das heißt, in dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2 liegen die äußeren Litzenpaare 6a bis 6k in radialer Richtung des Kabels 2 auf gleicher Höhe. Daher ist die mechanische Länge jedes äußeren Litzenpaars 6a bis 6k (und damit jeder äußeren Litze) und folglich (bei gleichem Material) ihr elektrischer Widerstand identisch.
  • Das heißt, die mechanische Länge jedes Litzenpaars 4a bis 4d, 6a bis 6k ist abhängig von seiner Position in radialer Richtung des Kabels 2. Die mechanische Länge der inneren Litzenpaare 4a bis 4d und damit der inneren Litzen ist kürzer als die mechanische Länge der äußeren Litzenpaare 6a bis 6k und damit der äußeren Litzen. Dementsprechend erreichen Wechselsignale über die innere Litzenpaare 4a bis 4d schneller das Ende des Kabels 2 als über die äußeren Litzenpaare 6a bis 6k. Dadurch kann es, wie erläutert, zu Kurzschlüssen und damit zu einem erhöhten Energieverbrauch, zu einer erhöhten Eigenerwärmung und/oder zu einer erhöhten emV-Ausstrahlung kommen.
  • Zur Behebung dieses Problems werden die Litzen zur Bildung der äußeren Litzenpaare 6a bis 6k mit einer unterschiedlichen Schlaglänge verseilt als die Litzen zur Bildung der inneren Litzenpaare 4a bis 4d. Zur weiteren Erläuterung wird zunächst auf Figur 3a verwiesen, welche die Schlaglänge I eines Kabels im Allgemeinen illustriert. Wie in Figur 3a gezeigt, ist die Schlaglänge I die Ganghöhe der schraubenförmig um die Verseilungsachse geschlagenen Drähte. Das heißt, die Schlaglänge I eines Leiters, z.B. einer Litze oder eines Massivleiters, ist die parallel zur Leiterlängsachse, z.B. Litzenlängsachse und/oder Massivleiterlängsachse, gemessene Ganghöhe eines Außendrahtes bei einer vollständigen Windung um die Achse des Leiters, z.B. der Litze oder des Massivleiters. Der Begriff Schlaglänge beschreibt also die Länge der Strecke, die ein einziger Draht in dem Leiter, z.B. der Litze oder dem Massivleiter, für eine 360° Drehung benötigt. Wie erläutert, werden bei der Verseilung von (symmetrischen) Kabeln einzelne Drähte oder Drahtpaare gegeneinander verdrillt / verseilt. Sie werden sozusagen schraubenförmig um die Verseilungsachse / das Verseilungszentrum gewickelt. So bedeutet beispielsweise eine Schlaglänge von 70, dass die Drähte nach 70 cm eine schraubenförmige Verseilung von 360 Grad um die Verseilungsachse gemacht haben.
  • Figur 3b zeigt nun sehr schematisch eines der äußeren Litzenpaare 6a bis 6k, das im Folgenden als erstes Litzenpaar 6a bezeichnet wird, und eines der inneren Litzenpaare 4a bis 4d, das im Folgenden als zweites Litzenpaar 4a bezeichnet wird.
  • Wie in Figur 3b zu erkennen, werden die Litzen zur Bildung des ersten (äußeren) Litzenpaars 6a mit einer Schlaglänge I_lang verseilt, die größer ist als die Schlaglänge I_kurz der Verseilung der Litzen zur Bildung des zweiten (inneren) Litzenpaars 4a. Dies gilt gleichermaßen für alle äußeren Litzenpaare 6a bis 6k und inneren Litzenpaare 4a bis 4d. Dadurch verlängert sich die mechanische Länge der inneren Litzenpaare 4a bis 4d und damit der inneren Litzen im Vergleich zu der mechanischen Länge der äußeren Litzenpaare 6a bis 6k und damit der äußeren Litzen. Die Schlaglängen I_lang, I_kurz können dabei insbesondere so gewählt werden, dass die mechanische Länge der inneren Litzenpaare 4a bis 4d der mechanischen Länge der äußeren Litzenpaare 6a bis 6k zumindest nahezu entspricht. Anders ausgedrückt können die Schlaglängen so gewählt werden, dass die tatsächlichen Längen der Litzen des Kabels 2 und damit ihre Verseilungsfaktoren trotz Gesamtverseilung um das Verseilungszentrum 1 und unterschiedlicher Position in radialer Richtung des Kabels 2 einander zumindest nahezu entsprechen.
  • Durch die beschriebene Anpassung der Verseilung oder Verlitzung wird eine Angleichung der tatsächlichen Längen der Leiter, z.B. Litzen oder Massivleiter, des Kabels 2 erreicht. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung des oben beschriebenen Laufzeitunterschieds von Wechselsignalen, wenn nicht sogar eine vollständige Vermeidung. Innenlagen eines Kabels 2 werden z.B. durch eine paarverseilte Lage gebildet, deren Verseilfaktor (Verseilungsfaktor) gleich groß ist wie der Verseilfaktor der Außenlage. Dadurch werden Unterschiede in der Laufzeit vermieden. Selbiges gilt auch bei aufgeteilten Hin- und Rückleitern wie in Bezug auf Figur 3b skizziert, die zu einem Litzenpaar, einer Ader oder einem Kabel verseilt wurden. Auch hier kann ein Ausgleich der Laufzeitunterschiede erreicht werden.

Claims (10)

  1. Kabel (2) aufweisend eine Vielzahl von Leitern, wobei die Leiter mehrere Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) bilden, in denen jeweils zwei oder mehr der Vielzahl von Leitern miteinander verseilt sind, wobei die mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) um ein gemeinsames Verseilungszentrum (1) gesamtverseilt sind und die Leiter von zumindest zwei der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) mit einer unterschiedlichen Schlaglänge (I_kurz, I_lang) miteinander verseilt sind.
  2. Kabel (2) nach Anspruch 1, wobei die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) derart ausgebildet sind, dass sie den gleichen Verseilungsfaktor aufweisen.
  3. Kabel (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei alle der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) derart ausgebildet sind, dass sie den gleichen Verseilungsfaktor aufweisen.
  4. Kabel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) in radialer Richtung des Kabels (2) an einer unterschiedlichen Position in dem Kabel (2) angeordnet sind.
  5. Kabel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schlaglänge (I_kurz, I_lang) der zumindest zwei der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) entsprechend ihrer Position in dem Kabel (2) in radialer Richtung angepasst ist.
  6. Kabel (2) nach Anspruch 5, wobei eine erste (6a) der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) in radialer Richtung des Kabels (2) weiter außen angeordnet ist als eine zweite (4a) der mehreren Leitergruppen und die Schlaglänge (I_lang) der ersten (6a) der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) größer ist als die Schlaglänge (I_kurz) der zweiten (4a) der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k).
  7. Kabel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) als Leiterpaare ausgebildet sind, in denen jeweils zwei der Vielzahl von Leitern miteinander verseilt sind.
  8. Kabel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen (4, 6a - 6d; 4a - 4d, 6a - 6k) jeweils einen Leiter als Hinleiter und einen Leiter als Rückleiter aufweisen.
  9. Kabel (2) einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Kabel (2) als Starkstromkabel ausgebildet ist.
  10. Kabel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Kabel (2) zum Leiten von Strömen von mindestens 10A bei einer Wechselstromfrequenz zwischen 8kHz und 200kHz ausgebildet ist.
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