NL1010664C2 - Elektrische geleider. - Google Patents

Description

Titel: Elektrische geleider.

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische geleider, gevormd door tenminste één wikkeldraad, welke draad 5 is voorzien van een mantel van isolerend materiaal en waarbij de geleider is voorzien van een buitenste mantel van thermoplastisch materiaal.

Elektrische geleiders in de vorm van een wikkeldraad zijn algemeen bekend en worden toegepast in elektrische en 10 elektronische componenten, in het bijzonder spoelen. Teneinde elektrisch contact tussen de windingen van de spoel te voorkomen, is de draad voorzien van een dunne mantel, bestaande uit isolerend materiaal. Bij sommige toepassingen, bijvoorbeeld bij motorspoelen of afbuigspoelen van een 15 (televisie)beeldbuis, zijn de spoelen in een specifieke vorm gewikkeld, waarvan het wenselijk is, dat deze vorm onder alle bedrijfsomstandigheden gehandhaafd blijft. Hiertoe is om de wikkeldraad een buitenste mantel van thermoplastisch materiaal aangebracht. Door de in een specifieke vorm 20 gewikkelde spoel te verwarmen, verweekt of smelt het thermoplastisch materiaal, hetgeen na afkoeling resulteert in een vormvaste en zelfdragende spoel.

Tevens vervult deze buitenste mantel een beschermende functie voor de isolerende mantel tijdens transport en 25 tijdens het verwerken van de wikkeldraad.

Dergelijke spoelen bezitten een algemeen erkend nadeel, namelijk dat bij het aanbrengen van snelle veranderende spannings- en/of stroomsignalen over en door de spoel allerlei dynamische neveneffecten ontstaan, waaronder 30 uitslingerverschijnselen in het spanningssignaal. Dergelijke verschijnselen resulteren in nadelige en ongewenste piek-spanningen, welke aanzienlijke schade kunnen toebrengen aan de spoel en de overige elektronica. Tevens worden zogenoemde storende "ringing"-stromen in de spoel gecreëerd.

35 Dergelijke effecten worden momenteel met behulp van aanvullende, kostenverhogende elektronische compensatie- en dempingsschake1ingen onderdrukt.

De uitvinding beoogt bovengenoemde bezwaren te onder- 1010664 2 vangen en een elektrische geleider als wikkeldraad voor spoelen te verschaffen, waarbij deze nadelige neveneffecten in dergelijke spoelen niet of nauwelijks voorkomen.

De elektrische geleider is hiertoe overeenkomstig de 5 uitvinding gekenmerkt, doordat op en/of in de buitenste mantel toevoegingen aanwezig zijn, welke het materiaal beter elektrisch geleidend maken en/of de diëlektrische verliezen van de buitenste mantel doen toenemen.

Het toepassen van een dergelijke elektrische geleider, 10 voorzien van een buitenste thermoplastische mantel met geringere elektrisch isolerende eigenschappen of, anders gezegd, met een semi-elektrisch geleidend karakter en/of hogere diëlektrische verliezen, maakt het mogelijk om spoelen te vervaardigen, waarbij de nadelige en schadelijke 15 uitslingerverschijnselen ten gevolge van snelle veranderende spannings- en/of stroomsignalen in een aanzienlijk mindere mate worden gecreëerd en andere nadelige effecten, zoals ,,ringing"-stromen, niet of nauwelijks ontstaan. De toegenomen diëlektrische verliezen, c.q. semi-elektrische 20 geleidende eigenschappen van de buitenste mantel hebben een dempend effect op de gecreëerde uitslingerverschijnselen.

Door deze zelfdempende eigenschap van de elektrische geleider zijn bovendien aanvullende en gecompliceerde elektronische compensatie- cq. dempingsschakelingen 25 overbodig.

Een uitvoeringsvorm van de elektrische geleider volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de toevoegingen in de vorm van een laag om de buitenste mantel zijn aangebracht. Deze extra laag kan op een eenvoudige wijze, bijvoorbeeld 30 door middel van bekende dompeltechnieken, op de elektrische geleider worden aangebracht.

Bij een andere uitvoeringsvorm wordt de elektrische geleider volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de toevoegingen in de vorm van fijn verdeelde deeltjes in de 35 buitenste mantel zijn aangebracht. Deze fijn verdeelde deeltjes kunnen eenvoudig aan het thermoplastische materiaal worden toegevoegd, voorafgaand aan het aanbrengen van deze mantel van thermoplastisch materiaal op de geleider.

1010564 3

Een bijzonder dempend effect op de gecreëerde uitslingerverschijnselen in het over de spoel aangebrachte spanningssignaal, kan overeenkomstig de uitvinding worden verkregen, doordat de toevoegingen koolstofdeeltjes zijn.

5 Eveneens bijzonder geschikt zijn metaaldeeltjes, bijvoorbeeld zilver.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een elektrische geleider gevormd door meerdere, in een bundel al of niet evenwijdig aan elkaar gelegen en al of niet 10 geïsoleerde, draden en voorzien van een buitenste mantel van thermoplastisch materiaal volgens de uitvinding.

De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens*toont: 15 figuur la een dwarsdoorsnede van een door één wikkel- draad gevormde elektrische geleider volgens de stand van de techniek; figuur lb een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van een door één wikkeldraad gevormde geleider volgens de 20 uitvinding; figuur lc een dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van een door één wikkeldraad gevormde elektrische geleider volgens de uitvinding; figuur ld een dwarsdoorsnede van nog een andere 25 uitvoeringsvorm van een uit meerdere wikkeldraden samengestelde elektrische geleider volgens de uitvinding; figuur 2a een schematisch weergegeven principe elektrische schakeling van de elektrische geleider volgens de stand van de techniek, toegepast in een spoel; 30 figuur 2b een schematisch weergegeven principe elektrische schakeling van een elektrische geleider volgens de uitvinding, toegepast in een spoel.

In de figuur la wordt een elektrische geleider volgens 35 de stand van de techniek getoond. De elektrische geleider wordt in deze figuur gevormd door een enkele wikkeldraad 1, welke bij voorkeur vervaardigd is van het elektrisch zeer goed geleidende koper. Daar de wikkeldraad 1 toegepast wordt f ü i Ü 6 6 4 4 voor het vervaardigen van spoelen en het voor een correct functioneren van deze spoel wenselijk is, dat er geen elektrisch contact bestaat tussen de afzonderlijke windingen, is de wikkeldraad 1 voorzien van een elektrisch isolerende 5 mantel 2. De naast elkaar gelegen windingen van een met een dergelijke wikkeldraad gewikkelde spoel zijn zodoende elektrisch van elkaar geïsoleerd.

De wikkeldraad 1 is tevens voorzien van een buitenste mantel 3, welke van thermoplastisch materiaal is vervaardigd. 10 Door een met een dergelijke wikkeldraad gewikkelde spoel te verwarmen, verweekt of smelt het thermoplastisch materiaal van de mantel 3, zodat na afkoeling een hechte en blijvende verbinding tussen de afzonderlijke windingen wordt verkregen. Als materiaal voor de mantel 3 is een kunststof uit de 15 polyamide-groep, bijvoorbeeld nylon, met name vanwege zijn elektrisch isolerende eigenschappen, zeer geschikt.

Deze wikkeldraad, voorzien van een isolerende mantel 2 en een buitenste thermoplastische mantel 3, maakt het mogelijk om spoelen in een specifieke vorm te wikkelen, welke 20 vorm na het verweken of versmelten en het weer afkoelen en stollen van het thermoplastisch materiaal onder alle bedrijfsomstandigheden blijft gehandhaafd. Een dergelijke vormvaste en zelfdragende spoel wordt onder andere toegepast als afbuigspoel van beeldbuizen of als spoel voor motoren.

25 Een andere wijze voor het verkrijgen van een vormvaste spoel bestaat uit het behandelen, bijvoorbeeld door een dompel- of een impregneertechniek, van een gewikkelde spoel met een thermohardende hars of een ander bindmiddel. Hierdoor vernetten de thermoplastische mantels met elkaar.

30 Dergelijke specifiek gewikkelde en gevormde afbuig- spoelen worden in de (televisie)beeldbuistechniek gebruikt om door middel van magnetische afbuiging de door het elektronenkanon geëmitteerde elektronenbundel in een groot aantal lijnen, van links naar rechts en van boven naar beneden en 35 vice versa over het beeldscherm te verplaatsen.

De afbuigspoelen worden met voor de beeldbuistechniek kenmerkende sterke en snel veranderende spannings- en/of stroomsignalen aangestuurd. Daar elke spoel een eigen 1010664 5 kenmerkende frequentie- en impedantie-karakteristiek bezit, ontstaan uitslingerverschijnselen in het over de spoel aangebrachte spanningssignaal. Deze verschijnselen creëren piekspanningen in het spanningssignaal, welke pieken 5 aanzienlijke waarden kunnen aannemen.

Teneinde schade aan de spoel en de overige elektronica-componenten te voorkomen, worden aanvullende, gecompliceerde en kostenverhogende compensatie- cq. dempingsschakelingen toegepast voor het dempen en het wegregelen van deze 10 uitslingerverschijnselen in het spanningssignaal. Het dempende effect van deze schakelingen beperken tevens het ontstaan van zogenoemde "ringing"-stromen in de spoel.

De dwarsdoorsneden van de elektrische geleider zoals getoond in de figuur la, maar eveneens zoals getoond in de 15 hierna te bespreken figuren lb tot en met ld, zijn schematisch weergegeven. De diktes van de mantels 2 en 3 zijn in deze figuren enkel voor de duidelijkheid enigszins overdreven weergegeven. In werkelijkheid bezitten de verschillende mantellagen 2 en 3 elk een dikte, welke 20 aanzienlijk kleiner is dan de diameter van de wikkeldraad 1. De elektrische geleider, welke het onderwerp vormt van deze aanvrage, dient te voldoen aan de IEC-norm 317.

In de figuur lb wordt een uitvoeringsvorm van een elektrische geleider volgens de uitvinding getoond. Ook in 25 dit voorbeeld wordt de elektrische geleider gevormd door een enkele wikkeldraad 1, welke, analoog aan het in de figuur la getoonde, is voorzien van een mantel 2 van isolerend materiaal alsmede van een buitenste mantel 3, welke ten behoeve van het hiervoor vermelde doel van thermoplastisch 30 materiaal is vervaardigd.

In het thermoplastische materiaal 3 zijn toevoegingen 4 aangebracht, welke het materiaal beter elektrisch geleidend maken en/of de diëlektrische verliezen van het materiaal 3 doen toenemen. Hierdoor is de mantel 3 minder elektrisch 35 isolerend of, anders gezegd, meer elektrisch geleidend. Bij een spoel, gewikkeld van een wikkeldraad volgens de uitvinding, resulteert het semi-elektrisch geleidende karakter en/of de verhoogde diëlektrische verliezen van de 1010664 6 buitenste mantel 3 in een verliesstroom tussen de naast elkaar gelegen windingen.

Deze verliesstroom over het buitenoppervlak van de spoel heeft een dempende invloed op de uitslinger-5 verschijnselen, welke als gevolg van de complexe impedantie-en frequentie-karakteristiek van de spoel in het spannings-signaal kunnen worden gecreëerd. De te hoge, ongewenste en schadelijke piekspanningen over de gehele dan wel een deel van de spoel of het ontstaan van zogenoemde "ringing”-stromen 10 in de spoel of een deel van de spoel worden hierdoor voor een overgroot deel voorkomen. Schade aan en uitval van de elektronica wordt zodoende aanzienlijk beperkt, terwijl aanvullende en kostenverhogende compensatie- c.q. dempings-schakelingen overbodig worden.

15 De toevoegingen 4, welke de diëlektrische verliezen van de buitenste thermoplastische mantel 3 doen toenemen, zijn in de figuur lb in de vorm van fijn verdeelde deeltjes in de buitenste mantel 3 aangebracht. Dit kunnen koolstof- of metaaldeeltjes zijn, bijvoorbeeld zilver is zeer geschikt.

20 Een andere uitvoeringsvorm van een elektrische geleider volgens de uitvinding is getoond in de figuur lc. Hier zijn de toevoegingen, welke de diëlektrische verliezen van de buitenste mantel 3 doen toenemen, niet in de vorm van fijn verdeelde deeltjes in de buitenste mantel 3 opgenomen, maar 25 in de vorm van een laag 5 om de buitenste laag 3 aangebracht. Deze laag 5 kan met behulp van eenvoudige, bekende dompel-technieken om de buitenste mantel 3 worden aangebracht. Daarnaast kan een wikkeldraad conform figuur la in een later stadium alsnog van een dergelijke laag 5 worden voorzien.

30 De figuur ld toont een andere uitvoeringsvorm van een elektrische geleider volgens de uitvinding. Hier is de elektrische geleider opgebouwd uit meerdere, hier zeven, wikkeldraden la - lg, welke wikkeldraden evenwijdig aan elkaar een bundel vormen. Een dergelijke, uit meerdere in een 35 bundel en evenwijdig aan elkaar gelegen wikkeldraden la - lg samengestelde draad wordt in vaktermen een "litze" genoemd.

Analoog aan het getoonde in de figuur la tot en met lc is elke wikkeldraad la - lg voorzien van een mantel 2a - 2g 1010664 7 van isolerend materiaal. De door de bundel wikkeldraden gevormde elektrische geleider is overeenkomstig de uitvinding voorzien van een buitenste, thermoplastische mantel 3, waarin toevoegingen in de vorm van fijn verdeelde deeltjes 4 zijn 5 aangebracht en welke het materiaal beter elektrisch geleidend maken en/of de diëlektrische verliezen van de mantel 3 dienovereenkomstig doen toenemen. Ook hier kunnen de toevoegingen koolstof- of metaaldeeltjes zijn. Met name zilver is een voor dit doel zeer geschikt metaal.

10 Door na het in een specifieke vorm wikkelen van de spoel, deze spoel te verwarmen, zodat de thermoplastische mantels 3 van de afzonderlijke windingen met elkaar versmelten, wordt na afkoeling een vormvaste en zelfdragende spoel verkregen, welke buiten de windingen om minder sterk 15 elektrisch isolerend of, anders gezegd, licht semi-elektrisch geleidend is.

Natuurlijk kunnen de toevoegingen ook in de vorm van een laag als getoond in de figuur lc om de uit de zeven wikkeldraden la - lg samengestelde elektrische geleider worden 20 aangebracht.

Naast verwarming en versmelting van de thermoplastische mantel 3 kan als alternatief een gewikkelde, nog niet vormvaste spoel met behulp van bijvoorbeeld door een dompel-of een impregneertechniek met een thermohardende hars of 25 ander bindmiddel worden behandeld. Hierdoor vernetten (cross-1inken) de thermoplastische mantels met elkaar, hetgeen een vormvaste en zelfdragende spoel oplevert. De toevoegingen 4 kunnen eventueel aan het bindmiddel worden toegevoegd.

De figuur 2a toont schematisch de principe elektrische 30 schakeling van een spoel, gewikkeld met behulp van de in de figuur la getoonde wikkeldraad. Over de spoel 6 staat een wisselend spanningssignaal V-. Door de isolerende mantel 2, zijn de naast elkaar gelegen wikkelingen 6a - 6e elektrisch van elkaar geïsoleerd. De naast elkaar gelegen wikkelingen 6a 35 en 6b en bijvoorbeeld 6d en 6e zijn als polen van een fictieve condensator C te beschouwen. De spoel 6 bezit een complexe impedantie- en frequentie-karakteristiek, waardoor uitslingerverschijnselen in het sterk veranderende spannings- 1010664 8 signaal V- kunnen ontstaan. Deze uitslingerverschijnselen creëren de reeds hierboven vermelde nadelige en schadelijke piekspanningen en zogenoemde "ringing”-stromen in de spoel.

Door de elektrische geleider volgens de uitvinding toe 5 te passen voor het wikkelen van een spoel treden deze nadelige effecten nagenoeg niet op. Dit wordt schematisch in de figuur 2b getoond. Doordat de buitenste mantel 3 nu verminderde elektrisch isolerende eigenschappen bezit (of, anders gezegd, semi-elektrisch geleidend is geworden), kan 10 tussen elke voorheen elektrisch van elkaar geïsoleerde windingen 6a en 6b en 6d en 6e over de gecreëerde aanvullende impedantie Z nu een verliesstroom 1^ lopen. Deze buiten de windingen om lopende verliesstromen hebben dempende invloed op het ontstaan van uitslingerverschijnselen in het over de 15 spoel 6 aangebrachte spanningssignaal V-.

Het in de figuur 2b getoonde schema geeft het principe van de uitvinding weer. In de praktijk zijn de capaciteit C en de zelfinductie L beide complex en bovendien niet homogeen over de spoel verdeeld. De spoel bezit derhalve een weinig 20 homogene doch complexe impedantie- en frequentie-karakteristiek met meerdere eigenfrequenties.

Door een geschikte combinatie van het type toevoeging en haar concentratie in de mantel 3 is het mogelijk de diëlektrische eigenschappen van de buitenste mantel 3 van de 25 elektrische geleider willekeurig te beïnvloeden en zodoende het gewenste dempende effect in een van een dergelijk wikkeldraad vervaardigde spoel te creëren. Ook het metaaltype en de doorsnede van de wikkeldraad hebben hierin een belangrijke aandeel.

30 Het zal duidelijk zijn, dat de uitvinding zich niet beperkt tot de weergegeven uitvoeringsvormen en dat er binnen het kader van de uitvinding vele varianten en combinaties van varianten zijn, die worden geacht binnen de uitvindings-gedachte te vallen. Hoewel in de getoonde uitvoeringsvormen 35 de elektrische geleider voorzien is van één isolerende mantel, is het ook mogelijk om de isolerende mantel 2 uit meerdere lagen van eventueel verschillende isolerende materialen te vervaardigen.

1010664 9 *

Bij de in de figuur ld getoonde "litze" is het mogelijk om één of meerdere draden la - lg, bijvoorbeeld wikkeldraad ld, niet te voorzien van een isolerende mantel 2. Voorafgaand aan het aanbrengen van de thermoplastische mantel 3 dient om 5 de gehele bundel dan alsnog een aanvullende isolerende mantel te worden aangebracht.

1 0 1 0 6 6 4

Claims (7)

1. Elektrische geleider gevormd door tenminste één wikkeldraad, welke draad is voorzien van een mantel van 5 isolerend materiaal en waarbij de geleider is voorzien van een buitenste mantel van thermoplastisch materiaal, met het kenmerk. dat op en/of in de buitenste mantel toevoegingen aanwezig zijn, welke het materiaal beter elektrisch geleidend maken en/of de diëlektrische verliezen van de buitenste 10 mantel doen toenemen.

2. Elektrische geleider volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de toevoegingen in de vorm van een laag om de buitenste mantel zijn aangebracht.

3. Elektrische geleider volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk. dat de toevoegingen in de vorm van fijn verdeelde deeltjes in de buitenste mantel zijn aangebracht.

4. Elektrische geleider volgens één van de conclusies 1 tot en 3, met het kenmerk, dat de toevoegingen koolstof-deeltjes zijn.

5. Elektrische geleider volgens één van de conclusies 1 tot en 3, met het kenmerk, dat de toevoegingen metaal-deeltjes zijn, bijvoorbeeld zilver.

6. Elektrische geleider gevormd door meerdere, in een bundel al of niet evenwijdig aan elkaar gelegen en al of niet 25 geïsoleerde, draden en voorzien van een buitenste mantel van thermoplastisch materiaal volgens één van de voorgaande conclusies.

7. Elektrische geleider volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het thermoplastische 30 materiaal, geheel of gedeeltelijk kan vernetten. 1010664