EP3285266B1 - Kabel mit angepasster verseilung - Google Patents

Kabel mit angepasster verseilung Download PDF

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EP3285266B1
EP3285266B1 EP17185254.4A EP17185254A EP3285266B1 EP 3285266 B1 EP3285266 B1 EP 3285266B1 EP 17185254 A EP17185254 A EP 17185254A EP 3285266 B1 EP3285266 B1 EP 3285266B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
groups
strands
conductor
strand
Prior art date
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Active
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EP17185254.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3285266A1 (de
Inventor
Erwin Koeppendoerfer
Marta Krzyzak
Guenter Koenig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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 stranded wires.
  • a cable is generally referred to as a single-core or multi-core group of cores (individual lines) sheathed with insulating material, which is used to transmit energy or information.
  • insulating material which is used to transmit energy or information.
  • Different plastics are usually used as insulating materials, which surround the wires used as conductors and insulate them from one another.
  • 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 can contain additional layers of insulating material or metallic foils or braids for the purpose of electromagnetic shielding or as mechanical protection in the overall structure.
  • a strand is an electrical conductor made up of thin individual wires. Strands are often easy to bend. In electrical cables, copper is often used as a conductor for this purpose.
  • the individual wires of the strand e.g. several hundred individual wires
  • a conductor formed in this way is commonly referred to as a stranded wire or stranded conductor. If several such lines are combined in one cable, they are often referred to as the cores of the cable.
  • high-frequency strands also high-frequency strands
  • the individual conductor surfaces of which are isolated from the other stranded wires have a higher quality in the high frequency range.
  • This is based on the enlargement of the cross section effectively involved in the flow of current, which in the case of solid wire is restricted 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.
  • an additional contact resistance can be found. This is why normal strands tend to be worse than solid conductors at high frequency (HF).
  • HF strands high-frequency strands
  • Varnish is often used for the insulation, i.e. the individual wires of a strand are insulated from each other by a layer of lacquer. This insulation is therefore also provided when the strands have the same potential.
  • the JP H07 73749 A concerns a cable with low impedance.
  • the cable has a first, a second, a third and a fourth layer.
  • the phases R, S, T are repeated in each layer.
  • the direction of lay of the respective layers points in the same direction.
  • the lay lengths of each layer of the first to fourth layers differ from one another and the lay length increases from the first to the fourth layer, that is, outwards.
  • the DE 20 2012 101 381 U1 discloses a cable for power transmission, which is designed as a shielded sheathed cable, consisting of several insulated wire pairs, which are each formed by a forward and a return line and are arranged twisted with one another and wherein the insulated wire pairs are twisted together in a second twist.
  • a cable according to claim 1 which comprises a plurality of conductors.
  • the leaders of the plurality of leaders form several leader groups.
  • two or more of the plurality of conductors are stranded with one another.
  • the several groups of conductors are all stranded around a common stranding center.
  • the conductors of at least two of the plurality of conductor groups are stranded with one another with a different lay length.
  • the conductors can also be referred to as electrical conductors.
  • the multiplicity of conductors is designed as a multiplicity of strands.
  • the plurality of conductors includes multiple strands.
  • a combination of stranded wire and solid conductors is also conceivable.
  • groups of conductors each having two or more conductors, ie groups of strands each having two or more strands are formed, so to speak.
  • the conductors, ie strands, of a group of conductors, ie group of strands are stranded with one another.
  • the lay length of the stranding differs in at least two conductor groups, ie strand groups.
  • the conductor groups, ie strand groups are completely stranded around the common stranding center.
  • Stranding (also often referred to as twisting) is understood to mean twisting against each other and the helical / helical winding of fibers or wires around each other.
  • twisting also often referred to as twisting
  • the individual conductors of a circuit swap their place with one another.
  • individual wires or wire bundles are twisted against each other. They are wound helically around a stranding axis / around a stranding center.
  • Stranding / twisting reduces the mutual influence of electrical conductors.
  • Stranding / twisting is an effective measure to reduce inductively coupled push-pull interference.
  • stranding is used to reduce crosstalk coupling.
  • the essential dimension in stranding is the lay length, which is often referred to as the twist length or twist pitch.
  • the lay length is the pitch of the wire or wire bundle that is helically wound around the stranding axis.
  • the stranding makes the individual cores longer than the cable itself.
  • the stranding factor indicates the ratio of the individual core length to the cable length. In relation to the cable described, this means that the stranding factor is the ratio of the actual or mechanical length of a group of conductors, i.e. Strand group for which the cable length is specified.
  • the leaders of a leader group i.e. the strands of a group of strands are usually of the same length. In this case the stranding factor also gives the ratio of the length of the conductors of a group of conductors, i.e. of the strands of a strand group, to the cable length.
  • the conductors, ie the strands, of the two or more have different lay lengths distinguishing conductor groups, ie strand groups, have a different length in terms of their mechanical length.
  • the mechanical length is understood here to mean 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 an unswisted / unwound state.
  • the electrical resistance of a wire is proportional to its mechanical / actual length.
  • the length of the conductors, ie strands, as well as the groups of conductors, ie groups of strands can be changed and adapted by changing the lay length.
  • the at least two of the plurality of conductor groups, ie strand groups can be designed by using a certain lay length in such a way that they have the same stranding factor, ie the same length in relation to the cable length.
  • all of the plurality of conductor groups, ie strand groups can be designed in such a way, for example by choosing suitable lay lengths, that they have the same stranding factor.
  • the at least two of the plurality of conductor groups, ie strand groups can be arranged at different positions in the cable in the radial direction of the cable. Due to the total stranding around the common stranding center of the several conductor groups, ie strand groups, conductor groups, ie strand groups which are arranged further out in the radial direction of the cable, have a greater length than conductor groups, ie strand groups which are arranged further inside in the radial direction of the cable.
  • strand groups result in different transit times and thus with the same propagation speed of the signals, for example currents, carried in the conductor groups, i.e. strand groups a delayed reception at the end of the line. As described, this can lead to short circuits and thus to increased energy consumption, increased warming and / or increased EMC radiation.
  • the at least two of the plurality of conductor groups, ie strand groups that are arranged in the radial direction of the cable at a different position in the cable are designed in such a way that they have a different lay length, the difference in length resulting from the overall stranding and thus (with the same material ) the different electrical resistance can be compensated for by the different lay lengths used in the corresponding conductor groups, ie strand groups.
  • the lay length of the at least two of the plurality of conductor groups, ie strand groups is adapted in the radial direction according to their position in the cable.
  • the lay length of all of the multiple conductor groups, ie strand groups can be adapted in the radial direction according to their position in the cable. It is conceivable, for example, that a first of the plurality of conductor groups, ie strand groups, is arranged further outward in the radial direction of the cable than a second of the plurality of conductor groups, ie strand groups.
  • the group of conductors further out in the radial direction of the cable, ie group of strands has a greater length due to the total stranding than the group of conductors further inward in the radial direction of the cable, ie group of strands (the second group of conductors). Accordingly, the lay length of the first of the plurality of conductor groups, ie strand groups, can be selected to be greater than the lay length of the second of the plurality of conductor groups, ie strand groups.
  • the lay lengths of the first and the second of the plurality of conductor groups, ie strand groups are selected in such a way that the conductor groups, ie strand groups, have at least almost the same length in the cable. Both conductor groups, ie strand groups, then achieve at least almost the same stranding factor.
  • the lay lengths of all conductor groups, ie strand groups can be selected such that the conductor groups, ie strand groups, have at least almost the same length in the cable. All conductor groups, ie strand groups, then achieve at least almost the same stranding factor.
  • leader groups i.e. Groups of strands, for example, as pairs of conductors, i.e. Pairs of strands, formed.
  • the conductor pairs i.e. Pairs of strands are each two of the plurality of conductors, i. two of the multitude of strands, stranded together.
  • the leader groups i. of the strand groups, it can alternatively also be a three or four strand arrangement, in which three or four of the plurality of conductors, i.e. the multitude of strands stranded together.
  • Conductor pairs (i.e. stranded pairs), triple and quadruple stranding can be combined with one another in the cable.
  • the at least two of the plurality of leader groups i. Groups of strands can each have a conductor, i. one strand each, as an outward conductor and one conductor, i.e. a strand as a return conductor.
  • a conductor i. one strand each
  • one conductor i.e. one strand each
  • one conductor i.e. a strand as a return conductor.
  • the twist is usually the pitch or pitch of the helix that generally results when the conductors, ie the strands or wires, are stranded.
  • the twist is also known as the flapping angle.
  • the lay angle ⁇ is, so to speak, the angle at which the wire axis intersects the conductor axis, ie the strand axis, in elevation.
  • a larger / smaller flapping angle does not necessarily lead to a larger / smaller one Lay length. For example, despite the larger lay angle, the lay length remains unchanged if the thickness of the cable is increased.
  • the cable can be designed as a power cable.
  • the cable can be used to carry currents of at least 10A, for example between 40A and 100A, e.g. 70A, at an alternating current frequency between 8 kHz and 200 kHz, for example 85 kHz.
  • the cable described below can be designed as a power cable.
  • the cable can be used to conduct currents from 10A, for example between 40A and 100A, for example 70A, at an alternating current frequency between 8 kHz and 200 kHz, for example 85 kHz.
  • the cable can be used for various applications. This means that different areas of application for the cable are conceivable. These areas of application can be all areas of application in which high currents and / or high frequencies (e.g. high frequency range) are used. It is conceivable, without being limited thereto, that the cable can be used in connection with a device for inductive charging of vehicles, e.g. pure electric vehicles.
  • a charging station e.g. a wall charging station is / is connected to a charging arrangement, such as a charging plate, via a cable / charging cable.
  • the loading arrangement e.g. the loading plate, can be arranged on the floor and comprise one or more coils.
  • the wall charging station is therefore not connected directly to the vehicle, but to the charging arrangement.
  • the vehicle can then be inductively charged in a known manner by placing / moving it on the charging arrangement.
  • the cable described herein can, without being restricted thereto, be, for example, said cable / charging cable for connecting a wall charging station to the charging arrangement.
  • the charging cable can have a length of 1 m or more, e.g. of several meters.
  • the cable can be a cable for supplying a sputtering unit with alternating current of high frequencies.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a cable 2 with seven segments 4, 6a to 6f which are isolated from one another and are generally referred to as elements in the following.
  • the seven elements 4, 6a to 6f, which are isolated from one another, are completely stranded around a common stranding center 1.
  • This stranding center 1 is as exemplified in FIG Figure 1 shown around the central axis / longitudinal axis of the cable 2.
  • the inner element 4 (inside in the sense of the position in the radial direction of the cable 2) lies symmetrically around 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) stranded around the stranding center 1 and thus around the inner element 4. Since the outer elements 6a to 6f (outer elements 6a to 6f) describe a helix / screw shape, they lay in In the longitudinal direction of the cable 2 a greater distance back, ie its mechanical length is greater than that of the inner element 4 (inner element 4). An alternating signal, such as an alternating current / alternating current signal, therefore reaches the end of the cable 2 more quickly via the inner element 4 than via the outer elements 6a to 6f.
  • the speed of propagation of an alternating signal is 60% of the speed of light, for example. With a 10 m long route the signal arrives at the end of the inner element 4 after 55.55 nsec. If the stranding input is assumed to be 2%, the signal is pending at the end of an external element 6a to 6f Figure 1 but is only available after 56.7nsec. In the 1.2nsec there is therefore a potential difference between elements of the same cable 2, which converts energy in the cable.
  • the mechanical length of the outer elements 6a to 6f is artificially shortened and / or that the mechanical length of the inner element 4 is artificially lengthened.
  • the mechanical length is understood here to mean 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 an unswisted / unwound state.
  • the mechanical length of the inner element 4 should at least almost, ideally exactly, correspond to the mechanical length of the outer elements 6a to 6h. Due to the at least almost identical mechanical length, an alternating signal reaches the end of the cable at the same time. Runtime differences are compensated / prevented. Short circuits are therefore reduced or avoided entirely.
  • the elements mentioned can be stranded / stranded conductors and / or solid conductors as 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 external elements are formed, for example, by eleven external cores 6a to 6k.
  • each inner wire 4a to 4d is designed as a pair of strands (as an example of a conductor pair) and is accordingly referred to below as an inner pair of strands 4a to 4d.
  • each inner core 4a to 4d can be designed as a solid conductor pair.
  • each outer wire 6a to 6k is designed, for example, as a pair of strands (as an example of a conductor pair) and is accordingly referred to below as an outer pair of strands 6a to 6k.
  • each external wire 4a to 4d can be designed as a solid conductor pair.
  • the pair of strands 4a to 4d and 6a to 6k shown include, for example, two strands 8a, 8b, as shown in relation to the pair of strands 6k in FIG Figure 2 is illustrated.
  • the strands 8a, 8b can be, for example, a forward conductor and a return conductor.
  • each outer strand pair 6a to 6k covers a longer distance than each of the inner strand pairs 4a to 4d (and thus each inner strand) .
  • the mechanical length of each strand pair 6a to 6k is greater than the mechanical length of each inner strand pair 4a to 4d.
  • the inner pairs of strands 4a to 4d lie at the same height in the radial direction of the cable 2. Therefore, the mechanical length of each inner strand pair 4a to 4d (and thus each inner strand) and consequently (with the same material) their electrical resistance is identical.
  • outer pairs of strands 6a to 6k lie at the same height in the radial direction of the cable 2. Therefore, the mechanical length of each outer strand pair 6a to 6k (and thus each outer strand) and consequently (with the same material) their electrical resistance is identical.
  • each strand pair 4a to 4d, 6a to 6k depends 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 strand is shorter than the mechanical length of the outer strand pairs 6a to 6k and thus the outer strands.
  • alternating signals reach the end of the cable 2 via the inner strand pairs 4a to 4d more quickly than via the outer strand pairs 6a to 6k. Thereby As explained, this can lead to short circuits and thus to increased energy consumption, increased self-heating and / or increased EMC radiation.
  • the strands to form the outer pairs of strands 6a to 6k are stranded with a different lay length than the strands to form the inner pairs of strands 4a to 4d.
  • the lay length I is the pitch of the wires laid helically around the stranding axis. That is, the lay length I of a conductor, e.g. a stranded wire or a solid conductor, is the pitch of an outer wire measured parallel to the longitudinal axis of the conductor, e.g.
  • lay length describes the length of the distance that a single wire in the conductor, e.g. the stranded wire or the solid conductor, needs for a 360 ° rotation.
  • a lay length of 70 means that after 70 cm the wires have made a helical stranding of 360 degrees around the stranding axis.
  • Figure 3b shows very schematically one of the outer pairs of strands 6a to 6k, hereinafter referred to as the first pair of strands 6a, and one of the inner pairs of strands 4a to 4d, which is hereinafter referred to as the second pair of strands 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_kurz of the stranding of the strands to form the second (inner) strand pair 4a.
  • lay lengths I_ang, I_short can in particular be selected such that the mechanical length of the inner strand pairs 4a to 4d at least almost corresponds to the mechanical length of the outer strand pairs 6a to 6k.
  • the lay lengths can be chosen so that the actual lengths of the strands of the cable 2 and thus their stranding factors despite the total stranding around the stranding center 1 and different positions in the radial direction of the cable 2 at least almost correspond to one another.
  • the actual lengths of the conductors, for example strands or solid conductors, of the cable 2 are matched. This leads to a significant reduction in the runtime difference of alternating signals described above, if not a complete avoidance.
  • Inner layers of a cable 2 are formed, for example, by a twisted-pair layer whose twisting factor (twisting factor) is the same as the twisting factor of the outer layer. This avoids differences in runtime. The same applies to split up and back ladders as in relation to Figure 3b sketched, which were stranded to a pair of strands, a wire or a cable. Here, too, the differences in runtime can be compensated for.

Landscapes

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

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.
  • Die JP H07 73749 A betrifft ein Kabel geringer Impedanz. Das Kabel weist mit eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Schicht auf. Die Phasen R, S, T wiederholen sich in jeder Schicht. Die Schlagrichtung der jeweiligen Schichtung weist in die gleiche Richtung. In dem Kabel unterscheiden sich die Schlaglängen jeder Schicht der ersten bis vierten Schicht voneinander und die Schlaglänge nimmt von der ersten bis zur vierten Schicht, d.h. nach außen hin zu.
  • Die DE 20 2012 101 381 U1 offenbart ein Kabel zur Starkstromübertragung, welches als eine geschirmte Mantelleitung ausgeführt ist, bestehend aus mehreren isolierten Aderpaaren, welche durch je eine Hin- und eine Rückleitung gebildet werden und miteinander verdrillt angeordnet sind und wobei die isolierten Aderpaare in einem zweiten Schlag miteinander verdrillt sind.
  • 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 gemäß Anspruch 1 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 ist als eine Vielzahl von Litzen ausgebildet. Die Vielzahl von Leitern umfasst mehrere Litzen. So ist auch eine Kombination aus Litzen und Massivleitern denkbar. Anders ausgedrückt werden sozusagen, aus in dem Kabel vorhandenen Leitern, d.h. Litzen, Leitergruppen mit jeweils zwei oder mehr Leitern, d.h. Litzengruppen mit jeweils zwei oder mehr Litzen gebildet. Die Leiter, d.h. Litzen, einer Leitergruppe, d.h. Litzengruppe, sind miteinander verseilt. In zumindest zwei Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, unterscheidet sich die Schlaglänge der Verseilung. Die Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, 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, d.h. Litzengruppe, zu der Kabellänge angibt. Die Leiter einer Leitergruppe, d.h. die Litzen einer Litzengruppe, weisen für gewöhnlich die gleiche Länge auf. In diesem Fall gibt der Verseilungsfaktor auch das Verhältnis der Länge der Leiter einer Leitergruppe, d.h. der Litzen einer Litzengruppe, zu der Kabellänge an.
  • Durch die unterschiedliche Schlaglänge der zwei oder mehr Leitergruppen, d.h. der zwei oder mehr Litzengruppen, weisen die Leiter, d.h. Litzen, der zwei oder mehr in der Schlaglänge sich unterscheidenden Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, 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, d.h. Litzen, sowie der Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, lässt sich durch die Veränderung der Schlaglänge verändern und anpassen. Die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, 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, d.h. Litzengruppen derart, beispielsweise durch Wahl geeigneter Schlaglängen, ausgebildet sein, dass sie den gleichen Verseilungsfaktor aufweisen.
  • Sind die zwei oder mehr Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, derart ausgebildet, dass sie den gleichen Verseilungsfaktor aufweisen, hat dies den Effekt, dass die in ihren zugehörigen Leitern, d.h. Litzen, geführten Ströme zumindest nahezu gleichzeitig miteinander das Ende des Kabels erreichen. Das heißt, in den entsprechenden Leitern, d.h. Litzen, 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, d.h. Litzengruppen, können in radialer Richtung des Kabels an unterschiedlichen Positionen in dem Kabel angeordnet sein. Durch die Gesamtverseilung um das gemeinsame Verseilungszentrum der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, haben Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, die in radialer Richtung des Kabels weiter außen angeordnet sind, eine größere Länge als Leitergruppen, d.h. Litzengruppen , die in radialer Richtung des Kabels weiter innen angeordnet sind. Die unterschiedliche mechanische Länge der Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, und folglich (bei gleichem Material) der unterschiedliche elektrische Widerstand der Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, führen bei gleicher Ausbreitungsgeschwindigkeit der in den Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, 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, d.h. Litzengruppen, 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, d.h. Litzengruppen, verwendete Schlaglänge ausgeglichen werden.
  • Demgemäß ist die Schlaglänge der zumindest zwei der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, entsprechend ihrer Position in dem Kabel in radialer Richtung angepasst. Beispielsweise kann die Schlaglänge aller der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, entsprechend ihrer Position in dem Kabel in radialer Richtung angepasst sein. Es ist zum Beispiel denkbar, dass eine erste der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, in radialer Richtung des Kabels weiter außen angeordnet ist als eine zweite der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen. Die weiter außen in radialer Richtung des Kabels liegende Leitergruppe, d.h. Litzengruppe (die erste Leitergruppe) hat aufgrund der Gesamtverseilung eine größere Länge als die weiter innen in radialer Richtung des Kabels liegende Leitergruppe, d.h. Litzengruppe (die zweite Leitergruppe). Demgemäß kann die Schlaglänge der ersten der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, größer gewählt werden als die Schlaglänge der zweiten der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen. Durch die größere Schlaglänge der ersten Leitergruppe, d.h. Litzengruppe, als die der zweiten Leitergruppe, d.h. Litzengruppe, kann die aufgrund der Gesamtverseilung auftretende größere Länge der ersten Leitergruppe, d.h. Litzengruppe, ausgeglichen werden. Beispielsweise können die Schlaglängen der ersten und der zweiten der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, so gewählt werden, dass die Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, zumindest nahezu die gleiche Länge in dem Kabel haben. Beide Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, erreichen dann zumindest nahezu den gleichen Verseilungsfaktor. In einem Beispiel können die Schlaglängen aller Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, so gewählt werden, dass die Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, zumindest nahezu die gleiche Länge in dem Kabel haben. Alle Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, erreichen dann zumindest nahezu den gleichen Verseilungsfaktor.
  • Eine oder mehrere der Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, sind beispielsweise als Leiterpaare, d.h. Litzenpaare, ausgebildet. In den Leiterpaaren, d.h. Litzenpaaren, sind jeweils zwei der Vielzahl von Leitern, d.h. zwei der Vielzahl von Litzen, miteinander verseilt. Bei einer oder mehreren der Leitergruppen, d.h. der Litzengruppen, kann es sich alternativ auch um Dreier- oder Viererverseilungen handeln, bei denen jeweils drei bzw. vier der Vielzahl von Leitern, d.h. der Vielzahl von Litzen, miteinander verseilt sind. Leiterpaare (d.h. Litzenpaare), Dreier- und Viererverseilungen sind miteinander in dem Kabel kombinierbar.
  • Die zumindest zwei der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, können jeweils einen Leiter, d.h. jeweils eine Litze, als Hinleiter und einen Leiter, d.h. eine Litze, als Rückleiter umfassen. Beispielsweise können alle der mehreren Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, jeweils einen Leiter, d.h. jeweils eine Litze, als Hinleiter und einen Leiter, d.h. eine Litze, als Rückleiter umfassen.
  • Es ist denkbar, zusätzlich zu der Schlaglänge auch den Drall der Verseilung der mindestens zwei Leitergruppen, d.h. Litzengruppen, anzupassen. Als Drall wird für gewöhnlich die Ganghöhe oder Steigung der Schraubenlinie, die sich bei der Verseilung der Leiter, d.h. der Litzen oder Drähte, im Allgemeinen ergibt, bezeichnet. Der Drall wird auch als Schlagwinkel bezeichnet. Der Schlagwinkel α ist sozusagen der Winkel, in dem die Drahtachse die Leiterachse, d.h. die Litzenachse, 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 eines beispielhaften Kabels;
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht einer möglichen Ausgestaltung eines Kabels gemäß eines Ausführungsbeispiels;
    Figur 3a
    eine Seitenansicht eines Kabels zur Erläuterung der Schlaglänge; und
    Figur 3b
    eine Seitenansicht von Details des Kabels gemäß dem 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_ang, 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 (9)

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