WO2014140223A1 - Elektrisches kabel sowie verfahren zur herstellung eines elektrischen kabels - Google Patents

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WO2014140223A1
WO2014140223A1 PCT/EP2014/055035 EP2014055035W WO2014140223A1 WO 2014140223 A1 WO2014140223 A1 WO 2014140223A1 EP 2014055035 W EP2014055035 W EP 2014055035W WO 2014140223 A1 WO2014140223 A1 WO 2014140223A1
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WO
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ferromagnetic
cable
powder particles
electrical cable
layer
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Application number
PCT/EP2014/055035
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English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Köppendörfer
Original Assignee
Leoni Kabel Holding Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
    • H01B11/10—Screens specially adapted for reducing interference from external sources
    • H01B11/1058—Screens specially adapted for reducing interference from external sources using a coating, e.g. a loaded polymer, ink or print
    • H01B11/1083—Screens specially adapted for reducing interference from external sources using a coating, e.g. a loaded polymer, ink or print the coating containing magnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients

Definitions

  • the invention relates to an electrical cable having at least one insulated electrical conductor which is surrounded by a ferromagnetic shielding layer comprising a plurality of individual ferromagnetic powder particles.
  • the invention further relates to a method for producing such an electrical cable.
  • Such a cable can be taken from EP 0 938 101 A2.
  • several conductor cores are optionally surrounded with the interposition of several intermediate layers of a wire mesh, are pressed into the ferromagnetic particles.
  • a fleece is also used as an alternative to the wire mesh. By these ferromagnetic powder particles, a ferromagnetic shield layer is achieved with high magnetic permeability.
  • US Pat. No. 7,671,278 B2 also discloses a cable with a ferromagnetic shielding layer in which ferromagnetic particles are sprayed onto a braid or, alternatively, the ferromagnetic shielding layer is formed by an extruded jacket.
  • Such ferromagnetic shield layers are also suitable, inter alia, for suppressing so-called standing waves.
  • envelope wave is known. This creates along the outer jacket of the coaxial line an electromagnetic wave and runs along the outer mantle.
  • ferrite core magnetic reactors are usually used.
  • the ferromagnetic shield layers are also suitable, which therefore extend over the entire length of the cable.
  • the present invention seeks to provide a cable with a ferromagnetic shield layer, which can be produced with high processing safety and gentle on materials.
  • the object is achieved by an electrical cable having the features of claim 1 and by a method for producing such a cable having the features of claim 11.
  • the cable comprises at least one insulated electrical conductor which, in particular for forming a so-called standing wave barrier, is surrounded at least indirectly by a ferromagnetic shielding layer, that is to say, for example, with the interposition of further layers.
  • the ferromagnetic shielding layer has a multiplicity of individual ferromagnetic powder particles, these powder particles comprising a core of an nem ferromagnetic material and an insulating sheath surrounding the core of an electrically insulating material.
  • the powder particles are formed from the core and the surrounding insulating sheath.
  • Such powder particles are available as powder for sinter metallurgy, for example under the brand name Somaloy of the manufacturer Häganäs.
  • the ferromagnetic powder particles are isolated particles, each individual particle being coated with an insulating layer as an insulating sheath.
  • an insulating sheath By means of this insulating sheath, it is particularly reliably prevented that, during the cable assembly, in particular during the contacting of plugs or connection contacts, the ferromagnetic powder particles which possibly fall out of the cable sheath during assembly lead to an electrical short-circuit connection. Due to the isolated powder particles therefore improved processing reliability is achieved in such cables.
  • the cores of the ferromagnetic powder particles consist in particular of an electrically conductive material, in particular of a metal.
  • the electrical shielding layer is preferably not produced as an extrusion jacket.
  • the cable is designed in particular as a data or signal cable.
  • the cable has a further shield, for example formed by a foil shield and / or a braid shield.
  • the insulating sheath of the particles expediently has a wall thickness which amounts to only a few ⁇ and is in particular below 20 ⁇ and preferably in the range from 1 to 15 ⁇ .
  • a material is generally used with a high magnetic permeability, whose permeability is greater than 2 ⁇ ⁇ , in particular greater 100th
  • special high-permeability alloys are available on the market, which are also referred to as ⁇ -metal ( ⁇ ⁇ > 50,000).
  • ⁇ -metal ⁇ ⁇ > 50,000
  • iron or nickel or alloys thereof is used for the ferromagnetic material.
  • the ferromagnetic shield layer preferably extends over the entire cable length and forms a closed jacket. Overall, this allows a desired magnetic closure in the circumferential direction of the cable to form an effective standing wave barrier. Due to the only small wall thickness of the insulating shell of the individual powder particles, the formation of a magnetic closure in the circumferential direction is ensured by the ferromagnetic cores.
  • the individual powder particles preferably lie directly against each other.
  • the ferromagnetic powder particles preferably have a diameter in the range of 10 ⁇ to 200 ⁇ or up to 500 ⁇ and in particular in the range of 20 ⁇ to 40 ⁇ on. This ensures good processability and at the same time the formation of an effective shielding layer.
  • the powder particles are applied to a carrier layer during manufacture.
  • the individual powder particles are in particular firmly fixed to the carrier layer, so that the risk of falling out of the cable structure during assembly is reduced.
  • the carrier layer itself is preferably extruded or formed as a separate carrier film.
  • This is preferably prefabricated with the powder particles and then only needs to be applied to the cable structure by banding, for example, before the outer jacket is applied, in particular extruded. In this case, recourse can be had to conventional method steps, for example when attaching foil screens.
  • the carrier film is preferably made of plastic, for example made of PET.
  • the carrier layer may also be formed by a braid or a nonwoven.
  • the powder particles are as firmly as possible connected to the carrier layer.
  • Various methods are available for this, for example pressing in, spraying on, etc.
  • the mesh consists of several interwoven metallic strands, to increase the magnetic permeability, some of the individual wires of ferromagnetic material are preferably used in addition, instead of the usually copper strands.
  • the braid is preferably formed in addition to the carrier layer as a shielding layer.
  • the powder particles are bonded to the carrier layer, in particular to the carrier film.
  • the ferromagnetic shielding layer in particular the carrier layer, is preferably mounted between a shielding layer designed in particular as a wire mesh and an insulating jacket, in particular a cable outer jacket.
  • the outer insulating jacket is expediently extruded onto the carrier layer provided with the powder particles. As a result, the powder particles are effectively incorporated in the extrusion melt.
  • the electrical cable is formed in a preferred embodiment as a coaxial cable and has as such an inner conductor, which is surrounded by a dielectric and a shielding layer as an outer conductor.
  • this coaxial cable still has the ferromagnetic shielding layer.
  • the shielding layer forming the outer conductor is formed in particular by a braided shield.
  • the inner conductor and the dielectric form the insulated electrical conductor.
  • the cable is preferably also designed as an otherwise data transmission cable, in which a plurality of conductor wires are bundled together.
  • the cable has, for example, twisted pair wires or quad twisted conductor wires.
  • the pair-stranded conductor wires either a respective pair of wires or else a bundle of several pairs of wires is surrounded by such a ferromagnetic shielding layer.
  • the standing wave barrier has a positive effect on the signal quality by increasing the symmetry properties during data transmission.
  • the cable designed as a coaxial cable is used as a substitute for so-called symmetrical signal cables.
  • symmetrical signal transmissions usually paired signal wires are used as symmetrical signal cable.
  • the powder particles are preferably integrated during a continuous manufacturing process, ie in-line in the cable structure. For this purpose, they are applied in particular to the carrier layer before the outer jacket is subsequently produced.
  • the shielding layer is formed with the powder particles immediately before the extrusion of the cable sheath.
  • the powder particles are dusted or inflated onto the carrier layer.
  • the carrier layer is sticky at least during the application of the powder particles, so that they adhere well.
  • a carrier film it is preferably provided with an adhesive surface or an adhesive layer is applied so that the powder particles adhere well to the carrier film.
  • the bondability is activated only immediately during the process, in particular by heat.
  • a hot blower is provided before the powder particles are inflated.
  • the carrier film is therefore not adhesive, which simplifies their handling, in particular their supply and processing.
  • the adhesive layer is also only applied directly during the manufacturing process prior to the application of the powder.
  • a spray adhesive is used in particular. The film is therefore attached to its activation or before the application of the adhesive to the cable structure, preferably folded longitudinally or alternatively wound.
  • the ferromagnetic shield layer can be applied for example by a spraying method or by other techniques.
  • the production method described here overall creates a cost-effective production method for an electrical cable, in particular data cable, which has very good data transmission properties due to the formed standing wave barrier.
  • FIGS. show each in partially schematic and highly simplified representations:
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a coaxial cable with a ferromagnetic shield layer
  • FIG. 3 shows a sectional view through a ferromagnetic powder particle with a core made of a ferromagnetic material and an insulating sheath surrounding the core
  • Fig. 4 is a simplified illustration for illustrating the manufacturing method of the cable according to a first variant
  • Fig. 5 is a simplified view similar to Fig. 4 for a manufacturing method according to a second variant.
  • the cable 2 shown in FIG. 1 is formed as a coaxial cable with an inner conductor 4, which is concentrically surrounded first by a dielectric 6 as insulation and then by an outer conductor 8 formed as a braided shield.
  • the outer conductor 8 in turn is encased by a ferromagnetic shield layer 10, which is formed in the embodiment by a carrier layer 12, which is in particular formed as a carrier film, are applied to the ferromagnetic powder particles 14 (see Figure 2).
  • the ferromagnetic shielding layer 10 is finally surrounded by an outer jacket 16 again.
  • the cable 2 is used in particular for the transmission of data signals, in particular in a motor vehicle. Due to the additional ferromagnetic
  • Umbrella layer 10 overall good shielding is achieved to the outside.
  • the cable 2 shown in FIG. 1 is also suitable as a replacement for conventional symmetrical cables with stranded wire pairs.
  • the ferromagnetic particles 14 are applied to the carrier layer 12, which is in particular formed as a film.
  • This has an adhesive surface 18, which is formed in particular by a separate adhesive layer.
  • This sticky surface 18 is expediently activated, so that therefore in the non-activated state, the surface has no adhesiveness and is sticky only after activation.
  • the carrier layer 12 consists for example of a thermoplastic, which is softened by the application of heat.
  • an adhesive is applied in particular as a spray adhesive to form the adhesive surface.
  • the individual ferromagnetic powder particles 14 are adhesively bonded to the carrier layer 12 via this adhesive surface 18 and thus held securely.
  • the individual ferromagnetic powder particles 14 in this case consist - as can be seen from FIG. 3 - of a core 20 of a ferromagnetic material, in particular nickel or iron, as well as of an insulating sheath 22 surrounding the core 20.
  • the entire ferromagnetic powder particle 14 has an average diameter d in the range of preferably about 20 to 40 ⁇ on.
  • U.N- The average diameter is understood here to mean that the diameter of the ferromagnetic powder particles 14, that is to say their maximum distance between two opposite edge regions, is on average in the range between 20 and 40 ⁇ m.
  • the insulating sheath 22 has only a wall thickness w in the range of, for example, less than 5 ⁇ . By this wall thickness w sufficient electrical insulation of the core 20 is achieved.
  • the individual ferromagnetic powder particles 14 are preferably arranged directly adjacent to each other within the ferromagnetic shield layer 10 and in particular form a closed position, so that overall a closed ferromagnetic jacket is formed by the ferromagnetic shield layer 10.
  • the shielding layer 10 therefore has a total permeability number r which is greater than 2, in particular greater than 100.
  • a central element is first provided.
  • this central element is formed from the inner conductor 4 and the dielectric 6 and the outer conductor 8.
  • a carrier layer 12 in particular a carrier film with an adhesive surface 18 is attached to this cable construction of the central element, ie around the outer conductor 8 ,
  • the film is in this case, for example, longitudinally mounted around the outer conductor 8 or in the manner of a wrapping.
  • the surface 18 is subsequently activated, so that it becomes adhesive. This is preferably done by a heat input.
  • the ferromagnetic powder particles 14 are then applied to the then bondable surface 18 in the subsequent step III. This is done for example by inflation of the particles or by performing the cable assembly through a powder container. Excess powder particles are blown off, for example, before then applied in the last step IV of the outer shell 16, in particular extruded.
  • the individual steps I to IV are carried out within a continuous process immediately following each other without interruption. It is therefore a continuous, in-line manufacturing process.
  • a simple carrier layer 12, in particular carrier film is applied in step II, onto which an adhesive is then applied in step IIa.
  • a central element is provided in the first step I.
  • a carrier layer 12 is now formed by an extrusion process.
  • This carrier layer is preferably a thermoplastic.
  • the ferromagnetic powder particles 14 are applied, for example, by inflation or by pulling through a powder bath in the third step III. Since this application is preferably carried out immediately after the extrusion process, ie in particular immediately after an extrusion die, the extruded support layer 12 still has a high adhesive capacity, so that the ferromagnetic powder particles 14 adhere.
  • the extruded base layer 12 is activated by a heat input.
  • the attachment of the outer shell 16 in step IV in particular by an extrusion process.
  • the manufacturing process is carried out in a continuous in-line process.
  • the cable 2 is provided as an endless meter product and, for example, wound up on a drum.
  • the cables 2 are cut to a desired length and usually also further assembled.
  • plugs are connected to the cable. This requires that the cable 2 is severed. It may happen that individual powder 14 loose from the cable structure and possibly remain in the connector area.
  • the design of the powder particles 14 with the insulating sheath 22 ensures that no unwanted electrical short-circuit connections can form over them.

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Abstract

Das elektrische Kabel (2) weist zumindest einen isolierten elektrischen Leiter (4) auf, welcher von einer ferromagnetischen Schirmlage (10) umgeben ist. Diese umfasst eine Vielzahl von einzelnen ferromagnetischen Pulverteilchen (14), welche einen Kern (20) aus einem ferromagnetischen Material sowie eine den Kern (20) umgebende Isolationshülle (22) aufweisen. Hierdurch ist die Gefahr von elektrischen Kurzschlüssen beim Konfektionieren der Kabel (2) in Folge von aus dem Kabelaufbau heraus fallenden Pulverteilchen (14) vermieden.

Description

Beschreibung
Elektrisches Kabel sowie Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit zumindest einem isolierten elektrischen Leiter, welcher von einer ferromagnetischen Schirmlage umgeben ist, die eine Vielzahl von einzelnen ferromagnetischen Pulverteilchen umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektrischen Kabels.
Ein derartiges Kabel ist aus der EP 0 938 101 A2 zu entnehmen. Bei diesem Kabel werden mehrere Leiteradern gegebenenfalls unter Zwischenlage mehrerer Zwischenschichten von einem Drahtgeflecht umgeben, in das ferromagnetische Teilchen eingepresst sind. Alternativ zum Drahtgeflecht wird auch ein Vlies verwendet. Durch diese ferromagnetischen Pulverteilchen wird eine ferromagnetische Schirmlage mit hoher magnetischer Permeabilität erzielt.
Aus der US 5,262,591 ist ebenfalls ein Kabel mit einer ferromagnetischen Schirmlage enthaltend ferromagnetische Partikel zu entnehmen. Diese sind dabei in einer Polymer-Matrix eingebunden, welche beispielsweise extrudiert ist. In der US 5,262,591 ist darüberhinaus vorgesehen, dass die ferromagnetischen Teilchen mit einer Metallbeschichtung versehen sind.
Schließlich ist auch aus der US 7,671 ,278 B2 ein Kabel mit einer ferromagnetischen Schirmlage zu entnehmen, bei dem ferromagnetische Partikel auf ein Geflecht aufgesprüht werden oder bei dem alternativ die ferromagnetische Schirmlage durch einen extrudierten Mantel ausgebildet wird.
Derartige ferromagnetische Schirmlagen sind unter anderem auch dazu geeignet, sogenannte Mantelwellen zu unterdrücken. Insbesondere bei Koaxial-Kabeln ist der Effekt der sogenannten Mantelwelle bekannt. Hierbei entsteht entlang des Außenmantels der Koaxial-Leitung eine elektromagnetische Welle und verläuft entlang des Außenmantels. Zur Unterdrückung dieser Mantelwellen sind üblicherweise sogenannte Ferritkern-Magnetdrosseln eingesetzt. Alternativ zu derartigen Magnetdrosseln, die üblicherweise als massive Hülsen um das eigentliche Kabel angeordnet und sich typischerweise nur wenige Zentimeter in Längsrichtung erstrecken, eignen sich auch die ferromagnetischen Schirmlagen, die sich also über die gesamte Länge des Kabels erstrecken.
Allerdings führen derartige ferromagnetische Schirmlagen bei der Herstellung und Konfektionierung der Kabel zu Problemen. So hat sich gezeigt, dass aufgrund des abrassiven Charakters der ferromagnetischen Teilchen eine Extrusion einer solchen ferromagnetischen Schirmlage zu einem hohen Verschleiß der Extrusions- werkzeuge führt.
Bei einer nicht extrudierten Schirmlage, bei der beispielsweise die ferromagnetischen Partikel auf einen Geflechtschirm aufgesprüht oder in diesen eingepresst sind, besteht das Problem, dass diese beispielsweise bei einer Stecker- konfektionierung nicht ausreichend im Kabelmantel eingebunden sind und somit als freie Teile herausfallen. Auch dies führt zu einer Belastung der Konfektionierwerkzeuge. Darüberhinaus kann dies auch zu unerwünschten elektrischen Kurz- schluss-Brücken beispielsweise im Steckerbereich führen.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kabel mit einer ferromagnetischen Schirmlage anzugeben, welches mit hoher Verarbeitungssicherheit und materialschonend hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Kabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 . Das Kabel umfasst dabei zumindest einen isolierten elektrischen Leiter, welcher insbesondere zur Ausbildung einer sogenannten Mantelwellensperre von einer ferromagnetischen Schirmlage zumindest mittelbar, also beispielsweise unter Zwischenlage weiterer Schichten umgeben ist. Die ferromagnetische Schirmlage weist dabei eine Vielzahl von einzelnen ferromagnetischen Pulverteilchen auf, wobei diese Pulverteilchen einen Kern aus ei- nem ferromagnetischen Material und eine den Kern umgebende Isolationshülle aus einem elektrisch isolierenden Material aufweisen. Insbesondere sind die Pulverteilchen aus dem Kern und der diesen umgebenden Isolationshülle gebildet.
Derartige Pulverteilchen sind als Pulver für die Sintermetallurgie erhältlich, beispielsweise unter dem Markennamen Somaloy des Herstellers Häganäs.
Bei den ferromagnetischen Pulverteilchen handelt es sich also um isolierte Partikel, wobei jedes einzelne Partikel mit einer Isolationslage als Isolationshülle überzogen ist. Durch diese Isolationshülle wird insbesondere zuverlässig vermieden, dass bei der Kabelkonfektionierung, insbesondere bei der Kontaktierung von Steckern oder Anschlusskontakten die ferromagnetischen Pulverteilchen, die eventuell aus dem Kabelmantel bei der Konfektionierung herausfallen, zu einer elektrischen Kurzschluss-Verbindung führen. Durch die isolierten Pulverteilchen ist daher eine verbesserte Verarbeitungssicherheit bei derartigen Kabeln erreicht.
Die Kerne der ferromagnetischen Pulverteilchen bestehen dabei insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus einem Metall. Durch die Isolationshülle wird bei derartigen Materialien der besondere Vorteil erzielt, dass die einzelnen elektrisch leitfähigen Kerne zueinander durch die Isolationshülle elektrisch isoliert sind, so dass beispielsweise keine Wirbelströme entstehen können. Bis zu einem hohen Frequenzbereich von mehreren GHz ist daher das Entstehen von Wirbelströmen wirksam verhindert.
Zur Schonung der Werkzeuge wird die elektrische Schirmlage bevorzugt nicht als Extrusionsmantel hergestellt.
Das Kabel ist dabei insbesondere als Daten- oder Signalkabel ausgebildet. Üblicherweise weist das Kabel zusätzlich zu der ferromagnetischen Schirmlage eine weitere Abschirmung auf, beispielsweise gebildet durch eine Folienschirmung und / oder einen Geflechtschirm. Die Isolationshülle der Partikel weist dabei zweckdienlicherweise eine Wandstärke auf, die nur wenige μηη beträgt und insbesondere unter 20 μηη und vorzugsweise im Bereich von 1 bis 15 μιτι liegt.
Für den Kern aus dem ferromagnetischen Material wird allgemein ein Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität verwendet, deren Permeabilitätszahl μΓ größer 2, insbesondere größer 100 ist. Hierfür sind beispielsweise auch spezielle hochpermieable Legierungen am Markt erhältlich, die auch als μ-Metall bezeichnet werden (μΓ > 50.000). Diese sind jedoch vergleichsweise teuer. Vorzugsweise wird daher für das ferromagnetische Material Eisen- oder Nickel beziehungsweise Legierungen hiervon eingesetzt.
Die ferrromagnetische Schirmlage erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte Kabellänge und bildet einen geschlossenen Mantel aus. Insgesamt wird dadurch ein gewünschter magnetischer Schluss in Umfangsrichtung des Kabels ermöglicht, um eine effektive Mantelwellensperre zu bilden. Durch die nur geringe Wandstärke der Isolationshülle der einzelnen Pulverteilchen ist die Ausbildung eines magnetischen Schlusses in Umfangsrichtung durch die ferromagnetischen Kerne gewährleistet. Die einzelnen Pulverteilchen liegen dabei vorzugsweise unmittelbar aneinander an.
Die ferromagnetischen Pulverteilchen weisen vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 10 μιτι bis 200 μιτι oder bis 500 μιτι und insbesondere im Bereich von 20 μιτι bis 40 μιτι auf. Hierdurch ist eine gute Verarbeitbarkeit gewährleistet und zugleich die Ausbildung einer effektiven Schirmlage.
Im Hinblick auf ein schonendes und zuverlässiges Herstellungsverfahren werden die Pulverteilchen beim Herstellen auf einer Trägerschicht aufgebracht. Die einzelnen Pulverteilchen werden an der Trägerschicht insbesondere fest fixiert, so dass die Gefahr eines Herausfallens aus dem Kabelaufbau bei der Konfektionierung verringert ist. Durch das Aufbringen auf eine Trägerschicht wird daher auf eine Extrusion der ferromagnetischen Schirmlage verzichtet und es bestehen keine Probleme durch den abrassiven Charakter der Teilchen. Die Trägerschicht selbst ist vorzugsweise aufextrudiert oder als separate Trägerfolie ausgebildet. Bei der Verwendung einer separaten Trägerfolie ist diese vorzugsweise mit den Pulverpartikeln vorkonfektioniert und braucht dann nur noch beispielsweise durch eine Bandierung auf den Kabelaufbau aufgebracht werden, bevor der Außenmantel aufgebracht, insbesondere aufextrudiert wird. Hierbei kann auf herkömmliche Verfahrensschritte beispielsweise beim Anbringen von Folienschirmen zurückgegriffen werden. Die Trägerfolie ist dabei vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise aus PET ausgebildet.
Alternativ hierzu kann die Trägerschicht auch durch ein Geflecht oder ein Vlies gebildet sein. Die Pulverteilchen werden mit der Trägerschicht möglichst fest verbunden. Hierzu stehen verschieden Verfahren, beispielsweise Einpressen, aufsprühen etc. zur Verfügung.
Das Geflecht besteht dabei aus mehreren miteinander verflochtenen metallischen Einzeldrähten, zur Erhöhung der magnetischen Permeabilität werden vorzugsweise zusätzlich einige der Einzeldrähte aus ferromagnetischem Material verwendet, anstelle der üblicherweise Kupfer-Einzeldrähte. Das Geflecht ist dabei vorzugsweise ergänzend zur Trägerschicht als Abschirmlage ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Pulverteilchen mit der Trägerschicht, insbesondere mit der Trägerfolie verklebt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die einzelnen Pulverteilchen sicher gebunden sind und nicht als lose, ungebundene Teilchen im Kabelaufbau enthalten sind. Damit ist vermieden, dass beispielsweise bei der Konfektion der Kabel, z. B. beim Ablängen des Kabels derartige Pulverteilchen aus dem Kabel„herausfallen" und zu Verschmutzungen und Ablagerungen in Werkzeugen führen.
Die ferromagnetische Schirmlage, insbesondere die Trägerschicht ist dabei vorzugsweise zwischen einer insbesondere als Drahtgeflecht ausgebildeten Abschirmlage und einem Isolationsmantel, insbesondere einem Kabelaußenmantel angebracht. Durch diese Maßnahme werden die Pulverteilchen in das Material, entweder in das Material der Trägerschicht und / oder in das Material des Isolationsmantels eingepresst und damit noch zuverlässiger im Kabelaufbau eingebunden.
Der äußere Isolationsmantel wird zweckdienlicher weise auf die mit den Pulverteilchen versehene Trägerschicht aufextrudiert. Hierdurch werden die Pulverteilchen effektiv in der Extrusionsschmelze eingebunden.
Das elektrische Kabel ist in bevorzugter Ausgestaltung als ein Koaxialkabel ausgebildet und weist als solches einen Innenleiter auf, welcher von einem Dielektrikum sowie einer Abschirmlage als Außenleiter umgeben ist. Zusätzlich weist dieses Koaxialkabel noch die ferromagnetische Schirmlage auf. Die den Außenleiter bildende Abschirmlage ist dabei insbesondere durch einen Geflechtschirm gebildet. Der Innenleiter und das Dielektrikum bilden den isolierten elektrischen Leiter.
Neben der Ausgestaltung als Koaxialkabel ist das Kabel bevorzugt auch als anderweitiges Datenübertragungskabel ausgebildet, bei dem mehrere Leiteradern miteinander gebündelt sind. Das Kabel weist beispielsweise paarweise verseilte oder viererverseilte Leiteradern auf. Insbesondere bei den paarverseilten Leiteradern ist entweder ein jeweiliges Adernpaar oder auch ein Bündel aus mehreren Adernpaaren von einer derartigen ferromagnetischen Schirmlage umgeben. Bei symmetrischen Kabeln wirkt sich die Mantelwellensperre positiv auf die Signalqualität durch eine Erhöhung der Symmetrieeigenschaften bei der Datenübertragung aus.
Bei der Verwendung des Kabels als Audiokabel werden äußere Störungen, z.B. höherenergetische Störimpulse (z.B. von Mobilfunkgeräten) durch den magnetisch wirksamen Schirm besser abgeschirmt. Insbesondere bei derartigen Anwendungen sind die normalen Schirmmaßnahmen aus Kupfer oder anderen nichtmagnetischen Metallen gegen energiereiche Störungen im niederfrequenten Bereich nahezu unwirksam. Hier hilft ein magnetischer Schirm, wie er durch die ferromagnetische Schirmlage realisiert ist, sehr viel mehr. In bevorzugter Ausgestaltung wird das als Koaxialkabel ausgebildete Kabel als Ersatz von sogenannten symmetrischen Signalkabeln eingesetzt. Für symmetrische Signalübertragungen werden als symmetrische Signalkabel üblicherweise paarverseilte Signaladern eingesetzt.
Bei diesen symmetrischen Datenübertragungen erfolgt die Signalübertragung über ein Adernpaar, wobei das Signal über den einen Leiter und ein um 180° invertiertes Signal über den anderen Leiter übermittelt wird. Durch die Substitution eines symmetrischen Kabels durch ein Koaxialkabel bei vergleichbar guten elektrischen Übertragungseigenschaften können Kosteneinsparungen erzielt werden. Ein derartiges Kabel wird insbesondere im Bordnetz-System eines Kraftfahrzeuges als Kommunikations- und Datenkabel eingesetzt. Darüber hinaus sind Stecker für ein Koaxialkabel im Vergleich zu Steckern für symmetrische Adernpaare deutlich einfacher, so dass auch hier Kosteneinsparungen möglich sind.
Bei der Herstellung des elektrischen Kabels werden die Pulverteilchen vorzugsweise während eines kontinuierlichen Herstellvorgangs, also In-Line in den Kabelaufbau integriert. Hierzu werden sie insbesondere auf die Trägerschicht aufgebracht, bevor nachfolgend der Außenmantel erzeugt wird.
Bevorzugt wird die Schirmlage mit den Pulverteilchen unmittelbar vor der Extrusi- on des Kabelmantels ausgebildet. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die Pulverteilchen auf die Trägerschicht aufgestäubt oder aufgeblasen werden.
Die Trägerschicht ist dabei zumindest beim Aufbringen der Pulverteilchen klebrig, so dass diese gut haften. Bei Verwendung einer Trägerfolie wird diese vorzugsweise mit einer klebfähigen Oberfläche bereitgestellt oder eine klebfähige Schicht wird aufgebracht, so dass die Pulverteilchen gut auf der Trägerfolie haften. Vorzugsweise wird die Klebfähigkeit erst unmittelbar beim Prozess aktiviert, insbesondere durch Wärme. Hierzu ist beispielsweise ein Heißgebläse vorgesehen, bevor die Pulverteilchen aufgeblasen werden. Ohne die Aktivierung ist die Trägerfolie daher nicht klebfähig, was deren Handhabung, insbesondere deren Zuführung und Verarbeitung vereinfacht. Alternativ wird die klebfähige Schicht auch erst unmittelbar beim Herstellvorgang vor dem Aufbringen der Pulverteilchen aufgebracht. Hierzu wird insbesondere ein Sprühkleber verwendet. Die Folie wird daher vor ihrer Aktivierung bzw. vor dem Aufbringen des Klebers am Kabelaufbau angebracht, vorzugsweise längs gefaltet oder alternativ gewickelt.
Anstelle des Aufbringens mittels Aufblasen der einzelnen Partikeln können auch andere Herstellvarianten zur Ausbildung der permeablen Schicht, vorzugsweise als Inline-Prozess, vorgesehen sein. So kann die ferromagnetische Schirmlage beispielsweise durch ein Spritzverfahren oder auch durch andere Techniken aufgebracht werden.
Durch das hier beschriebene Herstellungsverfahren ist insgesamt ein kostengünstiges Herstellverfahren für ein elektrisches Kabel, insbesondere Datenkabel geschaffen, das aufgrund der ausgebildeten Mantelwellensperre sehr gute Datenübertragungseigenschaften aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in teilweise schematischen und stark vereinfachten Darstellungen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Koaxialkabels mit einer ferromagneti- schen Schirmlage,
Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung einer Trägerfolie mit darauf angebrachten ferromagnetischen Pulverteilchen,
Fig. 3 eine Schnittansicht durch ein ferromagnetisches Pulverteilchen mit einem Kern aus einem ferromagnetischen Material und einer den Kern umgebenden Isolationshülle,
Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung zur Illustration des Herstellverfahrens des Kabels gemäß einer ersten Variante und
Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung ähnlich der Fig. 4 für ein Herstellverfahren gemäß einer zweiten Variante. Das in der Fig. 1 gezeigte Kabel 2 ist als ein Koaxialkabel ausgebildet mit einem Innenleiter 4, welcher konzentrisch zunächst von einem Dielektrikum 6 als Isolierung und anschließend von einem als Schirmgeflecht ausgebildeten Außenleiter 8 umgeben ist. Der Außenleiter 8 wiederum ist ummantelt von einer ferromagnetischen Schirmlage 10, die im Ausführungsbeispiel gebildet ist durch eine Trägerschicht 12, die insbesondere als Trägerfolie ausgebildet ist, auf der ferromagneti- sche Pulverteilchen 14 aufgebracht sind (vgl. Figur 2). Die ferromagnetische Schirmlage 10 ist schließlich wieder von einem Außenmantel 16 umgeben.
Das Kabel 2 wird insbesondere zur Übertragung von Datensignalen insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Durch die zusätzliche ferromagnetische
Schirmlage 10 ist insgesamt eine gute Abschirmung nach außen erzielt. Dadurch eignet sich das in Fig. 1 gezeigte Kabel 2 auch als Ersatz von herkömmlichen symmetrischen Kabeln mit verseilten Aderpaaren.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der ferromagnetischen Schirmlage 10 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung. Danach sind die ferromagnetischen Partikel 14 auf der Trägerschicht 12 aufgebracht, die insbesondere als Folie ausgebildet ist. Diese weist eine klebfähige Oberfläche 18 auf, die insbesondere durch eine separate Kleberschicht ausgebildet ist. Diese klebrige Oberfläche 18 ist dabei zweckdienlicherweise aktivierbar, so dass also im nicht aktivierten Zustand die Oberfläche keine Klebfähigkeit aufweist und erst nach Aktivierung klebrig ist. Die Trägerschicht 12 besteht hierzu beispielsweise aus einem Thermoplasten, der durch Wärmezufuhr erweicht wird. Alternativ wird zur Ausbildung der klebfähigen Oberfläche ein Klebstoff insbesondere als Sprühkleber aufgebracht. Die einzelnen ferromagnetischen Pulverteilchen 14 sind über diese klebfähige Oberfläche 18 mit der Trägerschicht 12 verklebt und damit sicher gehalten.
Die einzelnen ferromagnetischen Pulverteilchen 14 bestehen hierbei - wie aus Fig. 3 zu erkennen ist - aus einem Kern 20 aus einem ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere Nickel oder Eisen, sowie aus einer den Kern 20 umgebenden Isolationshülle 22. Das gesamte ferromagnetische Pulverteilchen 14 weist einen mittleren Durchmesser d im Bereich von vorzugsweise etwa 20 bis 40 μιτι auf. Un- ter mittlerer Durchmesser wird hierbei verstanden, dass der Durchmesser der fer- romagnetischen Pulverteilchen 14, also deren maximaler Abstand zwischen zwei gegenüber liegenden Randbereichen, im Mittel im Bereich zwischen 20 und 40 μιτι liegt. Die Isolationshülle 22 weist demgegenüber lediglich eine Wandstärke w im Bereich von beispielsweise weniger als 5 μιτι auf. Durch diese Wandstärke w ist eine ausreichende elektrische Isolation des Kerns 20 erzielt.
Die einzelnen ferromagnetischen Pulverteilchen 14 sind innerhalb der ferromag- netischen Schirmlage 10 vorzugsweise unmittelbar aneinander liegend angeordnet und bilden insbesondere eine geschlossene Lage, so dass insgesamt durch die ferromagnetische Schirmlage 10 ein geschlossener ferromagnetischer Mantel ausgebildet ist. Die Schirmlage 10 weist daher insgesamt eine Permeabilitätszahl r auf, die größer 2, insbesondere größer 100 ist.
Zur Herstellung des Kabels 2 wird gemäß einer ersten Ausführungsvariante nach Figur 4 wie folgt vorgegangen: In einem ersten Schritt I wird zunächst ein Zentralelement bereitgestellt. Im Falle eines Koaxialkabels ist dieses Zentralelement gebildet aus dem Innenleiter 4 und dem Dielektrikum 6 sowie dem Außenleiter 8. Im zweiten Schritt II wird um diesen Kabelaufbau des Zentralelements, also um den Außenleiter 8 eine Trägerschicht 12, insbesondere eine Trägerfolie mit einer klebfähigen Oberfläche 18 angebracht. Die Folie wird hierbei beispielsweise längs laufend um den Außenleiter 8 angebracht oder auch nach Art einer Umwicklung.
Im anschließenden Prozessschritt IIa wird anschließend die Oberfläche 18 aktiviert, so dass sie klebfähig wird. Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Wärmeeintrag. Auf die dann klebfähig gemachte Oberfläche 18 werden im anschließenden Schritt III die ferromagnetischen Pulverteilchen 14 aufgebracht. Dies erfolgt beispielsweise durch Aufblasen der Teilchen oder auch durch Durchführen des Kabelaufbaus durch einen Pulverbehälter. Überschüssige Pulverteilchen werden beispielsweise abgeblasen, bevor dann im letzten Schritt IV der Außenmantel 16 aufgebracht, insbesondere aufextrudiert wird. Die einzelnen Schritte I bis IV werden dabei innerhalb eines kontinuierlichen Prozesses unmittelbar aufeinander folgend ohne Unterbrechung ausgeführt. Es handelt sich daher um einen kontinuierlichen, In-Line-Herstellvorgang.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, eine bereits vorkonfektionierte Trägerfolie zu verwenden, wodurch die Schritte IIa und III entfallen würden.
Weiter alternativ wird im Schritt II eine einfache Trägerschicht 12, insbesondere Trägerfolie aufgebracht, auf die dann im Schritt IIa ein Kleber aufgebracht wird.
Bei der alternativen Ausführungsvariante gemäß Fig. 5 wird wiederum im ersten Schritt I ein Zentralelement bereitgestellt. Im zweiten Schritt II wird nunmehr jedoch eine Trägerschicht 12 durch einen Extrusionsvorgang ausgebildet. Bei dieser Trägerschicht handelt es sich dabei bevorzugt um einen Thermoplasten. Insbesondere unmittelbar im Anschluss an den Extrusionsvorgang werden wiederum im dritten Schritt III die ferromagnetischen Pulverteilchen 14 beispielsweise durch Aufblasen oder durch Ziehen durch ein Pulverbad aufgebracht. Da dieses Aufbringen vorzugsweise unmittelbar im Anschluss an den Extrusionsvorgang erfolgt, also insbesondere unmittelbar nach einer Extrusionsdüse, weist die aufextrudierte Trägerschicht 12 noch eine hohe Klebefähigkeit auf, so dass die ferromagnetischen Pulverteilchen 14 haften bleiben. Alternativ wird die aufextrudierte Trägerschicht 12 durch einen Wärmeeintrag aktiviert. Am Ende erfolgt schließlich noch die Anbringung des Außenmantels 16 im Schritt IV, insbesondere durch ein Extrusionsverfahren.
Auch hier erfolgt der Herstellprozess in einem kontinuierlichen In-Line-Verfahren. Am Ende wird daher das Kabel 2 als eine Endlos-Meterware bereitgestellt und beispielsweise auf einer Trommel aufgewickelt.
Für die anschließende Konfektionierung werden die Kabel 2 auf eine gewünschte Länge abgelängt und üblicherweise auch weiter konfektioniert. Hierbei werden insbesondere Stecker am Kabel angeschlossen. Hierzu ist erforderlich, dass das Kabel 2 durchtrennt wird. Hierbei kann es vorkommen, dass sich einzelne Pulverteilchen 14 aus dem Kabelaufbau lösen und eventuell im Steckerbereich verbleiben. Durch die Ausgestaltung der Pulverteilchen 14 mit der Isolationshülle 22 ist gewährleistet, dass über diese keine unerwünschten elektrischen Kurzschlussverbindungen entstehen können.
Weiterhin ist durch den Verzicht auf die Extrusion der ferromagnetischen Schirmlage 10 insgesamt auch vermieden, dass eine hohe Belastung von
Extrusionswerkzeugen aufgrund des abrassiven Charakters der ferromagnetischen Pulverteilchen 14 erfolgt. Durch das Einbinden der Pulverpartikel 14 in die Trägerschicht 12 wird zudem auch die Gefahr möglichst gering gehalten, dass beim Konfektionieren überhaupt ferromagnetische Pulverteilchen 14 aus dem Kabelaufbau heraus fallen. Schließlich ist - wie bereits erwähnt - durch die Isolationshülle 22 selbst in einem solchen Fall noch eine ausreichende Sicherheit durch die Isolation erreicht.
Insgesamt ist daher durch die Verwendung der speziellen ferromagnetischen Pulverteilchen 14, insbesondere auch in Verbindung mit dem speziellen Herstellverfahren und der Verwendung der klebfähigen Trägerschicht 12 ein werkzeugschonendes und zugleich auch sicheres Herstellverfahren für ein Kabel 2 mit einer ferromagnetischen Schirmlage 10 erreicht.
Bezugszeichenliste
2 Kabel
4 Innenleiter
6 Dielektrikum
8 Außenleiter
10 ferromagnetische Schirmlage
12 Trägerschicht
14 ferromagnetische Pulverteilchen
16 Außenmantel
18 Oberfläche
20 Kern
22 Isolationshülle mittlerer Durchmesser
Wandstärke

Claims

Ansprüche
Elektrisches Kabel (2) mit zumindest einem isolierten elektrischen Leiter (4), welcher von einer ferromagnetischen Schirmlage (10) umgeben ist, die eine Vielzahl von einzelnen ferromagnetischen Pulverteilchen (14) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ferromagnetischen Pulverteilchen (14) einen Kern (20) aus einem ferromagnetischen Material und eine den Kern (20) umgebende Isolationshülle (22) aufweisen.
Elektrisches Kabel (2) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Isolationshülle (22) eine Wandstärke (w) aufweist, die nur wenige μιτι beträgt und insbesondere unter 20μηη und bevorzugt im Bereich von 1 μιτι bis 15μηη liegt.
Elektrisches Kabel (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ferromagnetische Schirmlage (10) einen zumindest im Wesentlichen geschlossenen Mantel bildet.
Elektrisches Kabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pulverteilchen (14) einen Durchmesser im Bereich von 10 μιτι bis 200μηη und insbesondere im Bereich von 20 μιτι bis 40 μιτι aufweisen.
Elektrisches Kabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pulverteilchen (14) auf einer Trägerschicht (12) aufgebracht sind.
6. Elektrisches Kabel (2) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trägerschicht (12) extrudiert oder als Trägerfolie ausgebildet ist.
7. Elektrisches Kabel (2) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pulverteilchen (14) mit der Trägerschicht (12) verklebt sind.
8. Elektrisches Kabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ferromagnetische Schirmlage (10) zwischen einer insbesondere als Geflecht ausgebildeten Abschirmlage und einem Isolationsmantel (16) angebracht ist.
9. Elektrisches Kabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Isolationsmantel (16) auf den ferromagnetischen Schirm (10) auf- extrudiert ist.
10. Elektrisches Kabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches als Koaxialkabel ausgebildet ist mit einem Innenleiter (4), welcher von einem Dielektrikum (6) sowie einer Abschirmlage als Außenleiter (8) umgeben ist, und welches zusätzlich die ferromagnetische Schirmlage (10) aufweist.
1 1 . Verfahren zur Herstellung eines Kabels (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf eine Trägerschicht (12) ferromagnetischen Pulverteilchen (14) aufgebracht werden, die einen Kern (20) aus einem ferromagnetischen Material und eine diesen Kern (20) umgebende Isolationshülle (22) aufweisen und dass anschließend ein Isolationsmantel (16) aufgebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (12) zumindest beim Auftragen der Pulverteilchen (14) klebrig ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
die Trägerschicht (12) eine Trägerfolie mit einer klebrigen Oberfläche (18) ist, die aktivierbar ist und dass die Oberfläche (18) vor dem Aufbringen der Pulverteilchen aktiviert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pulverteilchen (14) bei einem in-line Prozess während der Kabelherstellung aufgebracht werden, insbesondere unmittelbar vor einer Extrusi- on des Isolationsmantels (16).
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