EP3648120A1 - Method for assembling an electric cable with reduced skin effect and corresponding electric cable - Google Patents

Method for assembling an electric cable with reduced skin effect and corresponding electric cable Download PDF

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EP3648120A1
EP3648120A1 EP19197837.8A EP19197837A EP3648120A1 EP 3648120 A1 EP3648120 A1 EP 3648120A1 EP 19197837 A EP19197837 A EP 19197837A EP 3648120 A1 EP3648120 A1 EP 3648120A1
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EP
European Patent Office
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conductors
cable
beams
electric cable
section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19197837.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Haehner
Patrick Rybski
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Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • 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
    • H01B7/303—Conductors comprising interwire insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • 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
    • H01B13/0036—Details
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    • H01B7/04—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for assembling a cable with reduced skin effect, as well as to a corresponding electrical cable.
  • the invention belongs to the field of electric cables traversed by alternating currents (either sinusoidal, or in pulse width modulation or any other non-continuous form), used, by way of nonlimiting example, in aeronautical applications.
  • Expected power levels are between 2 and 4 MVA for hybrid propulsion systems and can reach 40 MVA for fully electric propulsion systems.
  • the electrical system may use pulse width modulation (in English PWM, Pulse Width Modulation) with a fundamental frequency greater than 1 kHz, voltage levels between 1 kV and 3 kV (or more) and currents of several hundred amps.
  • pulse width modulation in English PWM, Pulse Width Modulation
  • the resistance increases by around 45% at a frequency of 1 kHz.
  • the cross section of the conductor should be increased. This is not optimal, in particular in an on-board aeronautical application, where any increase in mass induces an increase in fuel consumption.
  • the increase in resistance due to the skin effect is a phenomenon also known in the field of high voltage ground cables operating at low frequency, typically between 50 Hz and 60 Hz, but whose cross section has a very large surface, typically greater than 1000 mm 2 .
  • conductors formed from several segments or sectors are used, known as Milliken conductors.
  • Litz conductors at high frequency, having cross sections of small area, typically a few mm 2 and which operate at frequencies of several tens of kHz, or even more.
  • Litz type conductors are generally enamelled.
  • a disadvantage of enamel is that it must be removed when mounting cables made up of these conductors. Enamel removal is usually done by welding. Welding is prohibited in aeronautical applications, because of the risk of breaking the conductor in the event of vibrations.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks of the prior art.
  • the conductors forming the cable are assembled so that each of them passes successively through various points of the cross section of the cable as it progresses in the axial direction of the cable. Thanks to this arrangement, the displacement of the current by skin effect can only occur inside an individual conductor, if the frequency is sufficiently high.
  • the electrical insulation between adjacent conductors offers a contact resistance several times greater than the resistance of an individual conductor for a length such that it passes through all the points of the cross section of the cable.
  • Such resistance is of the order of a few m ⁇ . Therefore, an insulation resistance of a few ohms between the individual conductors is sufficient in practice.
  • the at least three conductors of the first beams are arranged so that the central points of their cross sections are on the same circle and the at least three n th beams are arranged so that the central points of their cross sections are on the same circle.
  • the conductors forming the cable are assembled so that each of them passes successively through all the points of the cross section of the cable as the conductor progresses in the axial direction of the cable. This further reduces the skin effect.
  • each of the first beams comprises between three and five conductors.
  • each of the (n + 1) th beams comprises between three and five of the n th beams.
  • the integer n successively takes the values 1 to 3.
  • the conductors are made of aluminum.
  • This provides natural electrical insulation, since the surface of the aluminum conductors is naturally oxidized and this oxide layer is non-conductive.
  • the present invention also provides an electrical cable formed of a plurality of conductors electrically isolated from each other, remarkable in that it is obtained by the implementation of a method of 'assembly as succinctly described above.
  • this cable is an aeronautical cable.
  • an electrical cable is considered, the cross section of which has a predetermined surface.
  • This cable is made up of several conductors. These conductors are electrically isolated from each other.
  • the cable may for example be an aeronautical cable, used for example on board an aircraft.
  • Electrical insulation of the conductors can be achieved by any means. It is advantageously obtained naturally when the aluminum conductors are produced, since an electrically insulating layer of aluminum oxide naturally forms on the surface of such conductors.
  • the method, according to the invention, of assembling an electric cable formed of several conductors electrically insulated from each other comprises a first step 10 consisting in forming several first bundles of conductors.
  • each first beam comprises at least three conductors.
  • each first beam comprises between three and five conductors.
  • the conductors are held together in each bundle by the only twisting effect, without it being necessary to provide any particular fixing means between the conductors.
  • the figure 2 illustrates the cross section of a first bundle of conductors 20 in three different embodiments: from left to right are shown a first example where the first bundle F1 comprises three conductors 20, a second example where the first bundle F1 'comprises four conductors 20 and a third example where the first beam F1 "has five conductors 20.
  • the conductors 20 of each first bundle F1 or F1 ′ or F1 ′′ are arranged so that the central points of the cross section of these conductors 20 are located on the same circle.
  • This arrangement is particularly advantageous because it allows each conductor 20 to occupy successively, as it progresses along the axis of the cable, at least part of all the points of the cross section of this cable, or even all the points of the cross section of the cable if the cable length is sufficient for this.
  • the skin effect will only occur inside a conductor 20.
  • the current will thus flow in all the conductors 20 and will not be confined to the surface of the cable.
  • step 10 of forming the first bundles F1 or F1 ′ or F1 ′′ of conductors 20 it is determined whether the surface of the cross section of the cable has reached the desired dimension.
  • second bundles of conductors 20 are formed, each comprising at least three first bundles.
  • the first beams used to form a second beam advantageously all have the same number of conductors 20.
  • the figure 3 illustrates the cross section of a second bundle of conductors 20 in three different embodiments: from left to right are shown a first example where the second bundle F2 comprises three first bundles F1 each comprising three conductors 20, a second example where the second bundle F2 'comprises four first bundles F1 "each comprising five conductors 20 and a third example where the first bundle F2" comprises five first bundles F1' each comprising four conductors 20.
  • each second beam F2 or F2 'or F2 is arranged so that none of the first beams is in the center of the second beam. This amounts to the fact that the central points of the cross sections of the first bundles are located on the same circle. This arrangement is particularly advantageous because it allows each conductor 20 to occupy successively, as it progresses along the axis of the cable, at least a portion of all the points of the cross section of this cable, or even all the points of the cross section of the cable if the cable length is sufficient for this.
  • step 10 of forming the first beams As at the end of step 10 of forming the first beams, during test 12, it is tested at the end of step 14 of forming the second beams if the desired dimension for the surface has been reached. of the cross section of the cable formed from the second bundles.
  • step 14 the iteration of continuing, during step 14, is continued (n + 1) th beams each comprising at least three n th beams, n being an integer greater than or equal to 1.
  • each of the (n + 1) th beams comprises between three and five n th beams.
  • FIG 4 illustrates the cross section of a third bundle of conductors 20 in two different exemplary embodiments: from left to right are shown a first example where the third bundle F3 comprises three second bundles F2 'each comprising four second bundles F1 "of five conductors 20 and a second example where the third bundle F3 'comprises four second bundles F2 "each comprising five first bundles F1' of four conductors 20.
  • the second beams of each third beam F3 or F3 ' are arranged so that none of the second beams is in the center of the third beam.
  • This arrangement is particularly advantageous because it allows each driver 20 to occupy successively, as it progresses along the cable axis, at least a part of all the points of the cross section of this cable, or even all the points of the cross section of the cable if the length of the cable is sufficient for this.
  • the integer n can successively take the values 1 to 3.
  • the first beams each comprise 4 conductors (like the beam F1 ')
  • the second beams each comprise 4 first beams (like the beam F2 ')
  • the third beams each have 4 second beams
  • the fourth beams each have 4 third beams
  • Conventional aluminum cables are generally formed from conductors with a diameter of 0.37 mm. This diameter was chosen as a good compromise between flexibility and complexity of the cable and is also small enough to avoid an increase in resistance due to the skin effect at the frequencies concerned.
  • a conventional AWG000 cable is an assembly of 19 concentric bundles, each bundle consisting of 44 conductors with a diameter of 0.37 mm, or a total of 836 conductors.
  • the diameter of the conductors can be reduced to 0.334 mm .
  • the diameter of the conductors should be increased to 0.39 mm.
  • the measurement shows that, while for an AWG000 cable, the increase in resistance is 45% (compared to the DC resistance) at a frequency of 1 kHz, the increase in resistance for a cable AWG000 assembled in accordance with the present invention is negligible for frequencies up to 5 kHz.
  • the resistance of an AWG000 cable according to the invention is therefore 45% lower than that of a conventional AWG000 cable.

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Abstract

Pour assembler un câble électrique dont la section transversale présente une surface de dimension prédéterminée, ce câble étant formé d'une pluralité de conducteurs isolés électriquement les uns des autres : on forme (10) une pluralité de premiers faisceaux comportant chacun au moins trois conducteurs ; et tant que la dimension prédéterminée n'est pas atteinte, on forme (14) de façon itérative une pluralité de (n+1)<sup>èmes</sup>faisceaux comportant chacun au moins trois des n<sup>èmes</sup>faisceaux, n étant un entier supérieur ou égal à 1.To assemble an electrical cable whose cross section has a surface of predetermined size, this cable being formed of a plurality of conductors electrically insulated from each other: a plurality of first bundles is formed (10) each comprising at least three conductors; and as long as the predetermined dimension has not been reached, iteratively forms (14) a plurality of (n + 1) <sup> ths </sup> beams each comprising at least three of the n <sup> ths </ sup> bundles, n being an integer greater than or equal to 1.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé d'assemblage d'un câble à effet de peau réduit, ainsi qu'à un câble électrique correspondant.The present invention relates to a method for assembling a cable with reduced skin effect, as well as to a corresponding electrical cable.

L'invention appartient au domaine des câbles électriques parcourus par des courants alternatifs (soit en sinusoïdal, soit en modulation de largeur d'impulsion ou toute autre forme non continue), utilisés, à titre d'exemple non limitatif, dans des applications aéronautiques.The invention belongs to the field of electric cables traversed by alternating currents (either sinusoidal, or in pulse width modulation or any other non-continuous form), used, by way of nonlimiting example, in aeronautical applications.

La tendance actuelle en matière de propulsion d'aéronefs s'oriente vers les systèmes hybrides électriques, voire purement électriques.The current trend in aircraft propulsion is moving towards hybrid electric systems, even purely electric.

Les niveaux de puissance attendus se situent entre 2 et 4 MVA pour les systèmes de propulsion hybrides et peuvent atteindre 40 MVA pour les systèmes de propulsion entièrement électriques.Expected power levels are between 2 and 4 MVA for hybrid propulsion systems and can reach 40 MVA for fully electric propulsion systems.

Cela nécessitera la transmission de puissance électrique au travers de la cellule de l'aéronef à une échelle encore inédite. Par exemple, le système électrique pourra utiliser une modulation de largeur d'impulsions (en anglais PWM, Pulse Width Modulation) avec une fréquence fondamentale supérieure à 1 kHz, des niveaux de tension compris entre 1 kV et 3 kV (voire plus) et des courants de plusieurs centaines d'ampères.This will require the transmission of electrical power through the airframe of the aircraft on an unprecedented scale. For example, the electrical system may use pulse width modulation (in English PWM, Pulse Width Modulation) with a fundamental frequency greater than 1 kHz, voltage levels between 1 kV and 3 kV (or more) and currents of several hundred amps.

Bien que des travaux soient actuellement menés afin de trouver des systèmes d'isolation électrique appropriée qui puissent résister à des tensions de cet ordre de grandeur, y compris en tenant compte de l'altitude de vol des aéronefs concernés, qui implique une pression faible, on ne connaît pas de travaux visant à optimiser l'agencement des conducteurs.Although work is currently underway to find suitable electrical insulation systems which can withstand voltages of this order of magnitude, including taking into account the flight altitude of the aircraft concerned, which implies low pressure, no work is known to optimize the arrangement of conductors.

Or les courants de plusieurs centaines d'ampères nécessitent des conducteurs ayant une section transversale présentant une grande surface, c'est-à-dire des conducteurs de diamètre élevé.However, currents of several hundred amps require conductors having a cross section having a large surface, that is to say conductors of large diameter.

Les fréquences élevées précitées, supérieures à 1 kHz, combinées aux grandes surfaces des sections transversales des conducteurs, conduisent à une augmentation significative de la résistance de ces conducteurs, traversés par des courants alternatifs, par rapport à la résistance en courant continu et ce, en raison de l'effet de peau ou effet pelliculaire, qui fait que, à fréquence élevée, le courant a tendance à ne circuler qu'en surface du conducteur.The aforementioned high frequencies, greater than 1 kHz, combined with the large areas of the cross sections of the conductors, lead to a significant increase in the resistance of these conductors, crossed by alternating currents, compared to the resistance in direct current and this, in because of the skin effect or dandruff effect, which causes that, frequently high, current tends to flow only at the surface of the conductor.

A titre d'exemple, pour un conducteur en aluminium du type AWG000, c'est-à-dire dont la surface de la section transversale est de 85 mm2, la résistance augmente de l'ordre de 45 % à une fréquence de 1 kHz. Pour compenser cette augmentation de la résistance, il conviendrait d'augmenter la section transversale du conducteur. Cela n'est pas optimal, en particulier dans une application aéronautique embarquée, où toute augmentation de la masse induit une hausse de la consommation de carburant.For example, for an aluminum conductor of the AWG000 type, that is to say one with a cross-sectional area of 85 mm 2 , the resistance increases by around 45% at a frequency of 1 kHz. To compensate for this increase in resistance, the cross section of the conductor should be increased. This is not optimal, in particular in an on-board aeronautical application, where any increase in mass induces an increase in fuel consumption.

Il existe donc un besoin de concevoir des câbles à effet de peau réduit.There is therefore a need to design cables with reduced skin effect.

L'augmentation de la résistance en raison de l'effet de peau est un phénomène également connu dans le domaine des câbles terrestres à haute tension fonctionnant à basse fréquence, typiquement entre 50 Hz et 60 Hz, mais dont la section transversale présente une très grande surface, typiquement supérieure à 1000 mm2. Dans ce domaine, afin de réduire l'effet de peau, on utilise des conducteurs formés de plusieurs segments ou secteurs, connus sous le nom de conducteurs Milliken.The increase in resistance due to the skin effect is a phenomenon also known in the field of high voltage ground cables operating at low frequency, typically between 50 Hz and 60 Hz, but whose cross section has a very large surface, typically greater than 1000 mm 2 . In this area, in order to reduce the skin effect, conductors formed from several segments or sectors are used, known as Milliken conductors.

Toutefois, ce type de conducteurs est très rigide et optimisé pour les basses fréquences. Il ne peut donc pas être utilisé pour des applications aéronautiques.However, this type of conductor is very rigid and optimized for low frequencies. It cannot therefore be used for aeronautical applications.

On connaît un autre type de conducteurs, connus sous le nom de conducteurs Litz, à haute fréquence, ayant des sections transversales de petite surface, typiquement quelques mm2 et qui fonctionnent à des fréquences de plusieurs dizaines de kHz, voire davantage.Another type of conductor is known, known under the name of Litz conductors, at high frequency, having cross sections of small area, typically a few mm 2 and which operate at frequencies of several tens of kHz, or even more.

Néanmoins, les conducteurs de type Litz sont généralement émaillés. Un inconvénient de l'émail est qu'il doit être supprimé lors du montage des câbles constitués de ces conducteurs. La suppression de l'émail se fait généralement par soudage. Or le soudage est prohibé dans les applications aéronautiques, en raison du risque de rupture du conducteur en cas de vibrations.However, Litz type conductors are generally enamelled. A disadvantage of enamel is that it must be removed when mounting cables made up of these conductors. Enamel removal is usually done by welding. Welding is prohibited in aeronautical applications, because of the risk of breaking the conductor in the event of vibrations.

Afin de réduire l'effet de peau, il convient de garantir que le même courant circule dans chaque conducteur individuel du câble. Pour cela, il est nécessaire que les conducteurs individuels soient isolés électriquement. Cela n'est cependant pas suffisant. En effet, si les conducteurs formant le câble sont assemblés en couches concentriques, le câble se comporte électriquement comme un câble plein cylindrique et ce, même si les conducteurs sont isolés électriquement les uns des autres.In order to reduce the skin effect, it is necessary to guarantee that the same current flows in each individual conductor of the cable. For this it is necessary that the individual conductors are electrically isolated. However, this is not enough. Indeed, if the conductors forming the cable are assembled in concentric layers, the cable behaves electrically like a full cylindrical cable, even if the conductors are electrically isolated from each other.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités de l'art antérieur.The object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks of the prior art.

Dans ce but, la présente invention propose un procédé d'assemblage d'un câble électrique dont la section transversale présente une surface de dimension prédéterminée, ce câble étant formé d'une pluralité de conducteurs isolés électriquement les uns des autres, remarquable en ce qu'il comporte des étapes consistant à :

  • former une pluralité de premiers faisceaux comportant chacun au moins trois conducteurs ; et
  • tant que la dimension prédéterminée n'est pas atteinte, former de façon itérative une pluralité de (n+1)èmes faisceaux comportant chacun au moins trois des nèmes faisceaux, n étant un entier supérieur ou égal à 1.
For this purpose, the present invention provides a method of assembling an electric cable whose cross section has a surface of predetermined size, this cable being formed of a plurality of conductors electrically isolated from each other, remarkable in that '' it includes steps consisting in:
  • forming a plurality of first bundles each comprising at least three conductors; and
  • as long as the predetermined dimension is not reached, iteratively form a plurality of (n + 1) th beams each comprising at least three of the n th beams, n being an integer greater than or equal to 1.

Ainsi, les conducteurs formant le câble sont assemblés de façon que chacun d'eux passe successivement par divers points de la section transversale du câble au fur et à mesure qu'il progresse dans la direction axiale du câble. Grâce à cette disposition, le déplacement du courant par effet de peau ne peut se produire qu'à l'intérieur d'un conducteur individuel, si la fréquence est suffisamment élevée.Thus, the conductors forming the cable are assembled so that each of them passes successively through various points of the cross section of the cable as it progresses in the axial direction of the cable. Thanks to this arrangement, the displacement of the current by skin effect can only occur inside an individual conductor, if the frequency is sufficiently high.

En outre, il suffit que l'isolation électrique entre des conducteurs adjacents offre une résistance de contact plusieurs fois supérieure à la résistance d'un conducteur individuel pour une longueur telle qu'il passe par tous les points de la section transversale du câble. Une telle résistance est de l'ordre de quelques mΩ. Par conséquent, une résistance d'isolation de quelques ohms entre les conducteurs individuels est suffisante en pratique.Furthermore, it suffices that the electrical insulation between adjacent conductors offers a contact resistance several times greater than the resistance of an individual conductor for a length such that it passes through all the points of the cross section of the cable. Such resistance is of the order of a few mΩ. Therefore, an insulation resistance of a few ohms between the individual conductors is sufficient in practice.

Dans un mode particulier de réalisation, les au moins trois conducteurs des premiers faisceaux sont disposés de façon que les points centraux de leurs sections transversales soient sur un même cercle et les au moins trois nèmes faisceaux sont disposés de façon que les points centraux de leurs sections transversales soient sur un même cercle.In a particular embodiment, the at least three conductors of the first beams are arranged so that the central points of their cross sections are on the same circle and the at least three n th beams are arranged so that the central points of their cross sections are on the same circle.

Ainsi, les conducteurs formant le câble sont assemblés de façon que chacun d'eux passe successivement par tous les points de la section transversale du câble au fur et à mesure que le conducteur progresse dans la direction axiale du câble. Cela réduit encore davantage l'effet de peau.Thus, the conductors forming the cable are assembled so that each of them passes successively through all the points of the cross section of the cable as the conductor progresses in the axial direction of the cable. This further reduces the skin effect.

Dans un mode particulier de réalisation, chacun des premiers faisceaux comporte entre trois et cinq conducteurs.In a particular embodiment, each of the first beams comprises between three and five conductors.

Dans un mode particulier de réalisation, pour chaque valeur de l'entier n, chacun des (n+1)èmes faisceaux comporte entre trois et cinq des nèmes faisceaux.In a particular embodiment, for each value of the integer n, each of the (n + 1) th beams comprises between three and five of the n th beams.

Dans un mode particulier de réalisation, l'entier n prend successivement les valeurs 1 à 3.In a particular embodiment, the integer n successively takes the values 1 to 3.

Selon une caractéristique particulière possible, les conducteurs sont réalisés en aluminium.According to a particular possible characteristic, the conductors are made of aluminum.

Cela permet d'obtenir une isolation électrique naturelle, étant donné que la surface des conducteurs en aluminium est naturellement oxydée et que cette couche d'oxyde est non conductrice.This provides natural electrical insulation, since the surface of the aluminum conductors is naturally oxidized and this oxide layer is non-conductive.

Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un câble électrique formé d'une pluralité de conducteurs isolés électriquement les uns des autres, remarquable en ce qu'il est obtenu par la mise en œuvre d'un procédé d'assemblage tel que succinctement décrit ci-dessus.For the same purpose as that indicated above, the present invention also provides an electrical cable formed of a plurality of conductors electrically isolated from each other, remarkable in that it is obtained by the implementation of a method of 'assembly as succinctly described above.

Dans un mode particulier de réalisation, ce câble est un câble aéronautique.In a particular embodiment, this cable is an aeronautical cable.

Les avantages et les caractéristiques particulières du câble étant similaires à ceux du procédé d'assemblage, ils ne sont pas répétés ici.The advantages and the particular characteristics of the cable being similar to those of the assembly process, they are not repeated here.

D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

  • la figure 1 est un organigramme illustrant des étapes d'un procédé d'assemblage d'un câble électrique conforme à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation ;
  • la figure 2 est une représentation schématique de la section transversale de premiers faisceaux de conducteurs assemblés suivant un procédé d'assemblage conforme à la présente invention, dans des modes particuliers de réalisation ;
  • la figure 3 est une représentation schématique de la section transversale de deuxièmes faisceaux de conducteurs assemblés suivant un procédé d'assemblage conforme à la présente invention, dans des modes particuliers de réalisation ; et
  • la figure 4 est une représentation schématique de la section transversale de troisièmes faisceaux de conducteurs assemblés suivant un procédé d'assemblage conforme à la présente invention, dans des modes particuliers de réalisation.
Other aspects and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below of particular embodiments, given by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings, in which:
  • the figure 1 is a flowchart illustrating steps of a method of assembling an electric cable according to the present invention, in a particular embodiment;
  • the figure 2 is a schematic representation of the cross section of first bundles of conductors assembled in a assembly method according to the present invention, in particular embodiments;
  • the figure 3 is a schematic representation of the cross section of second bundles of conductors assembled according to an assembly method according to the present invention, in particular embodiments; and
  • the figure 4 is a schematic representation of the cross section of third bundles of conductors assembled according to an assembly method according to the present invention, in particular embodiments.

Dans le cadre de la présente invention, on considère un câble électrique dont la section transversale présente une surface prédéterminée. Ce câble est formé de plusieurs conducteurs. Ces conducteurs sont isolés électriquement les uns des autres.In the context of the present invention, an electrical cable is considered, the cross section of which has a predetermined surface. This cable is made up of several conductors. These conductors are electrically isolated from each other.

Le câble peut par exemple être un câble aéronautique, utilisé par exemple à bord d'un avion.The cable may for example be an aeronautical cable, used for example on board an aircraft.

L'isolation électrique des conducteurs peut être réalisée par tout moyen. Elle est avantageusement obtenue de façon naturelle lorsqu'on réalise les conducteurs en aluminium, car une couche d'oxyde d'aluminium, électriquement isolante, se forme naturellement à la surface de tels conducteurs.Electrical insulation of the conductors can be achieved by any means. It is advantageously obtained naturally when the aluminum conductors are produced, since an electrically insulating layer of aluminum oxide naturally forms on the surface of such conductors.

Comme le montre l'organigramme de la figure 1, le procédé, conforme à l'invention, d'assemblage d'un câble électrique formé de plusieurs conducteurs isolés électriquement les uns des autres comporte une première étape 10 consistant à former plusieurs premiers faisceaux de conducteurs.As shown in the organization chart of the figure 1 , the method, according to the invention, of assembling an electric cable formed of several conductors electrically insulated from each other comprises a first step 10 consisting in forming several first bundles of conductors.

Dans un mode particulier de réalisation, chaque premier faisceau comporte au moins trois conducteurs.In a particular embodiment, each first beam comprises at least three conductors.

Avantageusement, chaque premier faisceau comporte entre trois et cinq conducteurs.Advantageously, each first beam comprises between three and five conductors.

Les conducteurs sont maintenus ensemble dans chaque faisceau par le seul effet de torsade, sans qu'il soit nécessaire de prévoir de moyen de fixation particulier entre les conducteurs.The conductors are held together in each bundle by the only twisting effect, without it being necessary to provide any particular fixing means between the conductors.

La figure 2 illustre la section transversale d'un premier faisceau de conducteurs 20 dans trois exemples de réalisation différents : de gauche à droite sont représentés un premier exemple où le premier faisceau F1 comporte trois conducteurs 20, un deuxième exemple où le premier faisceau F1' comporte quatre conducteurs 20 et un troisième exemple où le premier faisceau F1" comporte cinq conducteurs 20.The figure 2 illustrates the cross section of a first bundle of conductors 20 in three different embodiments: from left to right are shown a first example where the first bundle F1 comprises three conductors 20, a second example where the first bundle F1 'comprises four conductors 20 and a third example where the first beam F1 "has five conductors 20.

Dans ces trois exemples de réalisation, les conducteurs 20 de chaque premier faisceau F1 ou F1' ou F1" sont disposés de façon que les points centraux de la section transversale de ces conducteurs 20 soient situés sur un même cercle. Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle permet à chaque conducteur 20 d'occuper successivement, au fur et à mesure de sa progression suivant l'axe du câble, au moins une partie de tous les points de la section transversale de ce câble, voire tous les points de la section transversale du câble si la longueur du câble est suffisante pour cela.In these three embodiments, the conductors 20 of each first bundle F1 or F1 ′ or F1 ″ are arranged so that the central points of the cross section of these conductors 20 are located on the same circle. This arrangement is particularly advantageous because it allows each conductor 20 to occupy successively, as it progresses along the axis of the cable, at least part of all the points of the cross section of this cable, or even all the points of the cross section of the cable if the cable length is sufficient for this.

Ainsi, à fréquence élevée, l'effet de peau ne se produira qu'à l'intérieur d'un conducteur 20. Le courant circulera ainsi dans tous les conducteurs 20 et ne se cantonnera pas à la surface du câble.Thus, at high frequency, the skin effect will only occur inside a conductor 20. The current will thus flow in all the conductors 20 and will not be confined to the surface of the cable.

A l'issue de l'étape 10 de formation des premiers faisceaux F1 ou F1' ou F1" de conducteurs 20, lors d'un test 12, on détermine si la surface de la section transversale du câble a atteint la dimension voulue.At the end of step 10 of forming the first bundles F1 or F1 ′ or F1 ″ of conductors 20, during a test 12, it is determined whether the surface of the cross section of the cable has reached the desired dimension.

Si c'est le cas, le procédé d'assemblage du câble est terminé.If so, the cable assembly process is complete.

Sinon, lors de l'étape 14 suivante, on forme des deuxièmes faisceaux de conducteurs 20, comportant chacun au moins trois premiers faisceaux. Les premiers faisceaux utilisés pour former un deuxième faisceau ont avantageusement tous le même nombre de conducteurs 20.Otherwise, during the next step 14, second bundles of conductors 20 are formed, each comprising at least three first bundles. The first beams used to form a second beam advantageously all have the same number of conductors 20.

La figure 3 illustre la section transversale d'un deuxième faisceau de conducteurs 20 dans trois exemples de réalisation différents : de gauche à droite sont représentés un premier exemple où le deuxième faisceau F2 comporte trois premiers faisceaux F1 comportant chacun trois conducteurs 20, un deuxième exemple où le deuxième faisceau F2' comporte quatre premiers faisceaux F1" comportant chacun cinq conducteurs 20 et un troisième exemple où le premier faisceau F2" comporte cinq premiers faisceaux F1' comportant chacun quatre conducteurs 20.The figure 3 illustrates the cross section of a second bundle of conductors 20 in three different embodiments: from left to right are shown a first example where the second bundle F2 comprises three first bundles F1 each comprising three conductors 20, a second example where the second bundle F2 'comprises four first bundles F1 "each comprising five conductors 20 and a third example where the first bundle F2" comprises five first bundles F1' each comprising four conductors 20.

Dans ces trois exemples de réalisation, les premiers faisceaux compris dans chaque deuxième faisceau F2 ou F2' ou F2" sont disposés de façon qu'aucun des premiers faisceaux ne se trouve au centre du deuxième faisceau. Cela revient à ce que les points centraux des sections transversales des premiers faisceaux soient situés sur un même cercle. Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle permet à chaque conducteur 20 d'occuper successivement, au fur et à mesure de sa progression suivant l'axe du câble, au moins une partie de tous les points de la section transversale de ce câble, voire tous les points de la section transversale du câble si la longueur du câble est suffisante pour cela.In these three embodiments, the first beams included in each second beam F2 or F2 'or F2 "are arranged so that none of the first beams is in the center of the second beam. This amounts to the fact that the central points of the cross sections of the first bundles are located on the same circle. This arrangement is particularly advantageous because it allows each conductor 20 to occupy successively, as it progresses along the axis of the cable, at least a portion of all the points of the cross section of this cable, or even all the points of the cross section of the cable if the cable length is sufficient for this.

De même qu'à l'issue de l'étape 10 de formation des premiers faisceaux, lors du test 12, on teste à l'issue de l'étape 14 de formation des deuxièmes faisceaux si on a atteint la dimension voulue pour la surface de la section transversale du câble formé des deuxièmes faisceaux.As at the end of step 10 of forming the first beams, during test 12, it is tested at the end of step 14 of forming the second beams if the desired dimension for the surface has been reached. of the cross section of the cable formed from the second bundles.

Si c'est le cas, le procédé d'assemblage du câble est terminé.If so, the cable assembly process is complete.

Sinon, on poursuit l'itération consistant à former, lors de l'étape 14, des (n+1)èmes faisceaux comportant chacun au moins trois nèmes faisceaux, n étant un entier supérieur ou égal à 1.Otherwise, the iteration of continuing, during step 14, is continued (n + 1) th beams each comprising at least three n th beams, n being an integer greater than or equal to 1.

Avantageusement, pour chaque valeur de l'entier n, chacun des (n+1)èmes faisceaux comporte entre trois et cinq nèmes faisceaux.Advantageously, for each value of the integer n, each of the (n + 1) th beams comprises between three and five n th beams.

Ainsi, la figure 4 illustre la section transversale d'un troisième faisceau de conducteurs 20 dans deux exemples de réalisation différents : de gauche à droite sont représentés un premier exemple où le troisième faisceau F3 comporte trois deuxièmes faisceaux F2' comportant chacun quatre deuxièmes faisceaux F1" de cinq conducteurs 20 et un deuxième exemple où le troisième faisceau F3' comporte quatre deuxièmes faisceaux F2" comportant chacun cinq premiers faisceaux F1' de quatre conducteurs 20.So the figure 4 illustrates the cross section of a third bundle of conductors 20 in two different exemplary embodiments: from left to right are shown a first example where the third bundle F3 comprises three second bundles F2 'each comprising four second bundles F1 "of five conductors 20 and a second example where the third bundle F3 'comprises four second bundles F2 "each comprising five first bundles F1' of four conductors 20.

Dans ces deux exemples de réalisation, les deuxièmes faisceaux de chaque troisième faisceau F3 ou F3' sont disposés de façon qu'aucun des deuxièmes faisceaux ne se trouve au centre du troisième faisceau. Cela revient à ce que les points centraux des sections transversales des deuxièmes faisceaux soient situés sur un même cercle. Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle permet à chaque conducteur 20 d'occuper successivement, au fur et à mesure de sa progression suivant l'axe du câble, au moins une partie de tous les points de la section transversale de ce câble, voire tous les points de la section transversale du câble si la longueur du câble est suffisante pour cela.In these two embodiments, the second beams of each third beam F3 or F3 'are arranged so that none of the second beams is in the center of the third beam. This means that the central points of the cross sections of the second beams are located on the same circle. This arrangement is particularly advantageous because it allows each driver 20 to occupy successively, as it progresses along the cable axis, at least a part of all the points of the cross section of this cable, or even all the points of the cross section of the cable if the length of the cable is sufficient for this.

A titre d'exemple non limitatif, l'entier n peut prendre successivement les valeurs 1 à 3. Ainsi, dans un exemple où les premiers faisceaux comportent chacun 4 conducteurs (comme le faisceau F1'), les deuxièmes faisceaux comportent chacun 4 premiers faisceaux (comme le faisceau F2'), les troisièmes faisceaux comportent chacun 4 deuxièmes faisceaux et les quatrièmes faisceaux comportent chacun 4 troisièmes faisceaux, le câble est formé de l'assemblage de [4x(4x(4x(4x4)] = 1024 conducteurs.By way of nonlimiting example, the integer n can successively take the values 1 to 3. Thus, in an example where the first beams each comprise 4 conductors (like the beam F1 '), the second beams each comprise 4 first beams (like the beam F2 '), the third beams each have 4 second beams and the fourth beams each have 4 third beams, the cable is formed from the assembly of [4x (4x (4x (4x4))] = 1024 conductors.

Les câbles en aluminium classiques sont généralement formés de conducteurs de diamètre 0,37 mm. Ce diamètre a été choisi comme un bon compromis entre flexibilité et complexité du câble et est en outre suffisamment petit pour permettre d'éviter une augmentation de la résistance due à l'effet de peau aux fréquences concernées.Conventional aluminum cables are generally formed from conductors with a diameter of 0.37 mm. This diameter was chosen as a good compromise between flexibility and complexity of the cable and is also small enough to avoid an increase in resistance due to the skin effect at the frequencies concerned.

Les sections transversales de câble requises pour supporter des courants importants sont comprises entre AWG00 et AWG0000. Un câble classique AWG000 est un assemblage de 19 faisceaux concentriques, chaque faisceau étant constitué de 44 conducteurs de diamètre 0,37 mm, soit au total 836 conducteurs.The cable cross sections required to support large currents are between AWG00 and AWG0000. A conventional AWG000 cable is an assembly of 19 concentric bundles, each bundle consisting of 44 conductors with a diameter of 0.37 mm, or a total of 836 conductors.

Dans l'exemple précité de l'invention avec un câble à effet de peau réduit comportant [4x(4x(4x(4x4)] = 1024 conducteurs assemblés suivant le procédé de l'invention, le diamètre des conducteurs peut être réduit à 0,334 mm.In the aforementioned example of the invention with a cable with reduced skin effect comprising [4x (4x (4x (4x4)]] = 1024 conductors assembled according to the method of the invention, the diameter of the conductors can be reduced to 0.334 mm .

Un autre exemple non limitatif consiste à assembler [4x(4x(4x(3x4)] = 768 conducteurs conformément à l'invention. Dans cet autre exemple, le diamètre des conducteurs devrait être augmenté jusqu'à 0,39 mm.Another nonlimiting example consists in assembling [4x (4x (4x (3x4)]] = 768 conductors in accordance with the invention. In this other example, the diameter of the conductors should be increased to 0.39 mm.

La mesure permet de constater que, tandis que pour un câble AWG000, l'augmentation de la résistance est de 45% (par rapport à la résistance en courant continu) à une fréquence de 1 kHz, l'augmentation de la résistance pour un câble AWG000 assemblé conformément à la présente invention est négligeable pour des fréquences allant jusqu'à 5 kHz. La résistance d'un câble AWG000 conforme à l'invention est donc 45% moins élevée que celle d'un câble AWG000 classique.The measurement shows that, while for an AWG000 cable, the increase in resistance is 45% (compared to the DC resistance) at a frequency of 1 kHz, the increase in resistance for a cable AWG000 assembled in accordance with the present invention is negligible for frequencies up to 5 kHz. The resistance of an AWG000 cable according to the invention is therefore 45% lower than that of a conventional AWG000 cable.

Claims (8)

Procédé d'assemblage d'un câble électrique dont la section transversale présente une surface de dimension prédéterminée, ledit câble étant formé d'une pluralité de conducteurs (20) isolés électriquement les uns des autres, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes consistant à : former (10) une pluralité de premiers faisceaux (F1; F1'; F1") comportant chacun au moins trois conducteurs ; et tant que ladite dimension prédéterminée n'est pas atteinte, former (14) de façon itérative une pluralité de (n+1)èmes faisceaux comportant chacun au moins trois des nèmes faisceaux, n étant un entier supérieur ou égal à 1. Method for assembling an electric cable whose cross section has a surface of predetermined size, said cable being formed of a plurality of conductors (20) electrically isolated from each other, characterized in that it comprises steps consisting at : forming (10) a plurality of first bundles (F1; F1 '; F1 ") each comprising at least three conductors; and as long as said predetermined dimension is not reached, iteratively forming (14) a plurality of (n + 1) th beams each comprising at least three of the n th beams, n being an integer greater than or equal to 1. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits au moins trois conducteurs (20) desdits premiers faisceaux (F1 ; F1' ; F1") sont disposés de façon que les points centraux de leurs sections transversales soient sur un même cercle et lesdits au moins trois nèmes faisceaux sont disposés de façon que les points centraux de leurs sections transversales soient sur un même cercle.A method according to claim 1, characterized in that said at least three conductors (20) of said first beams (F1; F1 '; F1 ") are arranged so that the central points of their cross sections are on the same circle and said at at least three n th beams are arranged so that the central points of their cross sections are on the same circle. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun desdits premiers faisceaux (F1 ; F1' ; F1") comporte entre trois et cinq conducteurs (20).Method according to claim 1 or 2, characterized in that each of said first beams (F1; F1 '; F1 ") comprises between three and five conductors (20). Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que pour chaque valeur dudit entier n, chacun desdits (n+1)èmes faisceaux comporte entre trois et cinq desdits nèmes faisceaux.Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that for each value of said integer n, each of said (n + 1) th beams comprises between three and five of said n th beams. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit entier n prend successivement les valeurs 1 à 3.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the said integer n successively takes the values 1 to 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits conducteurs (20) sont réalisés en aluminium.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the said conductors (20) are made of aluminum. Câble électrique formé d'une pluralité de conducteurs (20) isolés électriquement les uns des autres, caractérisé en ce qu'il est obtenu par la mise en œuvre d'un procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes.Electric cable formed of a plurality of conductors (20) electrically isolated from each other, characterized in that it is obtained by the implementation of an assembly method according to any one of the preceding claims. Câble électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que c'est un câble aéronautique.Electric cable according to the preceding claim, characterized in that it is an aeronautical cable.
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