WO2015067717A1 - Litzenleiter und verfahren zur herstellung von litzenleitern - Google Patents

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stranded conductor
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individual wires
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Markus Schill
Wolfgang Stadler
Yücel Sahiner
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Leoni Kabel Holding Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a stranded conductor comprising a number of individual wires, wherein a plurality of identically configured individual wires are arranged as outer wires around a central inner wire and wherein the individual wires form a composite which is enveloped by an insulation. Furthermore, the invention relates to a method for producing corresponding stranded conductors.
  • gussets form in the cross section viewed circumferentially between the outer wires and a circular peripheral line.
  • the lowest possible weight in the stranded conductors used is desired or required, which is why a cross section for the stranded conductor is sought in these cases, which comes as close as possible to a circular shape and accordingly has as few and as small as possible gusset.
  • a cross section for the stranded conductor is sought in these cases, which comes as close as possible to a circular shape and accordingly has as few and as small as possible gusset.
  • Such a compressed stranded Wire is for example from DE 1 1 2010 004 176 T5 or the GB
  • the present invention seeks to provide a compact stranded conductor with good bending fatigue resistance and a method for producing such a stranded conductor.
  • a corresponding stranded conductor comprises a number of individual wires, wherein a plurality of identically configured individual wires are arranged as outer wires around a central inner wire and wherein the individual wires form a single wire composite or short a composite, which is enveloped by an insulation.
  • External wires with a non-circular cross-section are used as outer wires, the extension of the outer wires starting from the inner wire increasing radially outward in cross-section.
  • the individual wires which are intended as outer wires for a corresponding stranded conductor, are prefabricated with a non-circular cross section and as such in particular arranged around a central inner wire or an inner layer of individual wires to form the stranded conductor and thus with an already non-circular cross section be stranded.
  • the single-wire composite and thus also the outer wires of the stranded conductor are not pressed in the finished stranded conductor, so are not subsequently deformed by a compression or by compacting the single-wire composite of originally round individual wires in the non-circular geometry.
  • the non-circular cross section of the outer wires is chosen so that the given space or space is utilized as completely as possible and that the cross section of the single-wire composite is as circular as possible, at least in the peripheral region.
  • the circumferentially remaining gussets are at least significantly reduced in comparison to round individual wires.
  • such a non-compressed composite of individual wires has a high resistance to alternating bending, which is advantageous for a large number of applications.
  • a high alternating bending resistance or bending fatigue resistance is understood here to mean that the stranded conductor can withstand relatively many bending change processes, that is to say exhibits low fatigue phenomena during a bending cycle stress.
  • Such a stranded conductor is used in particular as a super-thin line, in particular vehicle line.
  • the number of individual wires, which are arranged as outer wires around a central inner wire is advantageously adapted to the particular application.
  • this preferably consists of the one inner wire and six outer wires.
  • stranded conductors with a plurality of outer layers at least the outermost layer of the outer wires is formed with the non-circular cross-section.
  • the outer wires surrounded in this case, the inner wire indirectly with the interposition of one or more intermediate layers of individual wires, which are round or preferably as well as the outermost outer wires out of round.
  • the preformed individual wires have cross-sectional shapes such that the cross-section of the single-wire composite is as round as possible and thus comes as close as possible to a circle.
  • a cross-sectional shape at least approximated to a triangular cross-sectional shape is selected for the outer wires, the shape of an equilateral triangle being preferred.
  • the outer wires are then arranged such that viewed in cross section, a corner of each outer wire points radially inwards in the direction of the inner wire and thereby abuts virtually point-like on the inner wire or on the individual wire of the intermediate layer.
  • the outer wires and the inner wire thus substantially a point support is realized, due to which a high flexibility and high resistance to bending of the single-wire composite and the end of the stranded conductor is given.
  • they are linear Contact zones formed.
  • the individual wires are formed approximately in the manner of a trapezoid, wherein in particular the oriented to the inner wire trapezoidal surface is concave and conforms to the rounding of the inner conductor.
  • a triangular cross-sectional shape is selected for the outer wires, in which the corners are rounded.
  • Such a cross-sectional shape can be more easily realized, among other things.
  • the sides of the triangular cross section are curved outwards and thus designed arcuate.
  • the outer wires touch each other quasi selectively, which in turn attracts a high flexibility and high resistance to bending of the single-wire composite.
  • the outer wires have a cross-sectional shape in the manner of a Reuleaux triangle with rounded corners.
  • a shaped cross-sectional shape is characterized by convexly outwardly curved side surfaces and rounded corners. Both at the side surfaces and at the corners, the individual wires are therefore only point-like (viewed in cross-section) on adjacent stranded conductors.
  • This embodiment is particularly advantageous in view of the desired high bending flexibility.
  • the outer wires lie substantially punctually on the inner wire and are also shaped and arranged such that between adjacent outer wires is also given in a good approximation, a point support.
  • the outer wires together form an outer layer enveloping and enclosing the inner wire, which has a substantially circular circumference when viewed in cross-section.
  • This outer layer is then preferably coated with an insulating sheathing or insulation, for example made of plastic, wherein the wall strength of the insulation due to the nearly circular circumference of the outer layer seen in the circumferential direction is almost constant.
  • Corresponding stranded conductors are provided in particular for the motor vehicle sector and are accordingly preferably designed for this application.
  • the stranded conductors are, in particular, super-thin vehicle cables, for example so-called FLRY cables (nomenclature according to ISO 6722).
  • Typical and therefore preferred are stranded conductors, which consist of the central inner wire, several, in particular 6 outer wires (1 + 6 composite) and the insulation.
  • the outer wires are thus arranged in a single outer layer around the central inner wire and this outer layer is coated with the thin-walled insulation.
  • the composite of individual wires advantageously has a cross-sectional area of less than 2.5 mm 2 and in particular less than 1.5 mm 2 . Particularly common are especially with cross-sectional areas of 0.35 mm 2 , 0.75 mm 2 and 1 mm 2 , which are also preferably used here.
  • the stranded conductor expediently has a lay length which is preferably 10 mm to 30 mm.
  • Impact length is understood to be the axial length of the stranded conductor which is required for a 360 ° winding of a respective individual wire.
  • the lay length is significantly lower, in particular approximately by a factor of 2.
  • the lay length is also at least largely independent of the respective diameter of the composite of individual wires.
  • Stranded conductors of different diameters therefore have identical or at least comparable lay lengths, which are within the stated range.
  • the lay length varies with diameters. Investigations have shown that this shortened lay length is of particular advantage and desired twisting of the non-circular individual wires around their center axis from the desired rotational orientation is avoided. This ensures the defined, desired alignment of the individual wires in the composite.
  • the individual wires thus formed are preferably subjected to an annealing procedure (soft annealing) to ensure the desired flexural elastic properties of the individual wires.
  • an annealing procedure soft annealing
  • the individual wires are then stranded or stranded and finally provided with the insulation, for which example, an extruder of a Verlitzmaschine is immediately downstream.
  • a compression of the individual wires or the composite of individual wires and a further annealing procedure after the stranding is not made.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a stranded conductor with an inner wire and with a plurality of outer wires
  • a stranded conductor 2 described below by way of example and sketched in FIG. 1 is constructed from seven individual wires, wherein six individual wires are arranged as outer wires 4 around a central inner wire 6.
  • the inner wire 6 in this case has a circular cross-section and the outer wires 4 are positioned around this inner wire 6 in the manner of a common division.
  • the outer wires 4 are designed identically and have a cross-section which shows, to a good approximation, the shape of a Reuleaux triangle with rounded corners. This cross-sectional shape is shown enlarged in FIG 2 and shown for comparison purposes together with an equilateral triangle with a side length L. In this way, it can be seen that the cross section of the outer wires 4 has rounded corners starting from a triangular shape. In addition, the sides are arched outwards.
  • the cross-sectional shape of the outer wires 4 is constructed from two different circular segment shapes, wherein the corners of the Reuleaux triangle shape are each formed by a circular segment shape with a radius R E and wherein the sides of the Reuleaux triangular shape each by a circle segment shape with a Radius R s are formed.
  • the side length L is for example in the range of 0.25 mm - 0.6 mm, in particular about 0.4 mm.
  • the radius R s is approximately 10 times the radius R E and is, for example, 0.6 mm to 1 mm, in particular 0.8 mm.
  • the single-wire composite of outer wires 4 and the inner wire 6 is designed such that, viewed in cross section, a corner of each outer wire 4 selectively applied to the inner wire 6 and that between adjacent outer wires 4 also a point support, so a punctual contact is given.
  • the outer wires 4 together form a closed outer layer 8, through which the inner wire 6 is completely enclosed.
  • the outer layer 8 further has, viewed in cross-section, a circular circumference which is circular in a good approximation, but in each case a remaining gusset 10 is formed on the circumferential side between two outer wires 4 in the intermediate region.
  • these gussets 10 are relatively small compared to a prior art stranded conductor in which outer wires having a circular cross section are disposed around an inner wire also having a circular cross section.
  • the stranded conductor 2 also has an outer layer surrounding insulation 12, which is usually applied by extrusion. Due to the selected cross-sectional shape of the outer wires 4 and the consequently relatively small size of the gusset 10, the wall thickness 14 of the insulation 12 in the circumferential direction 1 6 seen in a good approximation consistent and can be set in particular very thin.
  • Fig. 3 for a comparison comparison also still a stranded conductor 2 'according to the prior art shown in which the single-wire composite after the stranding of the individual wires 4', 6 'was pressed.
  • the approximately trapezoidal individual wires 4 ' touch not punctiform but large area.
  • the individual wires 4 ', 6' seem to be fused together at first glance, so that no boundaries can be made between the individual wires 4 ', 6'.
  • This also has an effect on the properties of the stranded conductor 2 ', which inter alia has a lower mutual bending ability than a stranded conductor 2, as shown in FIG. 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Litzenleiter (2) umfassend eine Anzahl von Einzeldrähten (4, 6), wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Einzeldrähte (4) als Außendrähte (4) um einen zentralen Innendraht (6) angeordnet sind, wobei die Einzeldrähte (4, 6) einen Verbund ausbilden, der von einer Isolierung (12) umhüllt ist, wobei die Außendrähte (4) unverpresst sind und einen unrunden Querschnitt derart aufweisen, dass die Ausdehnung der Außendrähte (4) vom Innendraht (6) ausgehend radial nach außen im Querschnitt betrachtet zunimmt und wobei der Verbund aus Einzeldrähten (4, 6) unverpresst ist, so dass dieser eine hohe Wechselbiegebeständigkeit aufweist.

Description

Beschreibung
Litzenleiter und Verfahren zur Herstellung von Litzenleitern
Die Erfindung betrifft einen Litzenleiter umfassend eine Anzahl von Einzeldrähten, wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Einzeldrähte als Außendrähte um einen zentralen Innendraht angeordnet sind und wobei die Einzeldrähte einen Verbund ausbilden, der von einer Isolierung umhüllt ist. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung entsprechender Litzenleiter.
Werden mehrere Einzeldrähte mit rundem Querschnitt zur Ausbildung eines Litzenleiters als Außendrähte um einen zentralen Innendraht mit ebenfalls rundem Querschnitt angeordnet, so bilden sich im Querschnitt betrachtet umfangsseitig zwischen den Außendrähten und einer kreisförmigen Umfangslinie zwickeiförmige Freiräume, nachfolgend als Zwickel bezeichnet, aus. Wird nun ein solcher Einzeldraht-Verbund mit einer isolierenden Kunststoffummantelung beispielsweise durch einen Extrusionsvorgang versehen, so werden dabei auch die Zwickel mit dem Werkstoff der Kunststoffummantelung aufgefüllt. Infolgedessen hängt das Gewicht der Kunststoffummantelung eines derartigen Litzenleiters von der Anzahl und der Größe jener umfangsseitigen Zwickel ab.
In einigen Anwendungsbereichen, wie beispielsweise im Automobilbereich, ist ein möglichst geringes Gewicht bei den eingesetzten Litzenleitern erwünscht oder gefordert, weswegen in diesen Fällen ein Querschnitt für die Litzenleiter angestrebt ist, der einer Kreisform möglichst nahe kommt und dementsprechend möglichst wenige sowie möglichst kleine Zwickel aufweist. Zur Herstellung eines solchen Litzenleiters ist es bekannt, zunächst mehrere Einzeldrähte mit rundem Querschnitt um einen zentralen Einzeldraht mit ebenfalls rundem Querschnitt anzuordnen und diese Anordnung nachfolgend zu verpressen. Im Rahmen dieser Kom- paktierung werden die Einzeldrähte verformt und der Querschnitt dieses Einzeldraht-Verbundes wird bei entsprechend gleichmäßiger Druckausübung über den Umfang hinweg an eine Kreisform angenähert. Ein derartiger verpresster Litzen- draht ist beispielsweise aus der DE 1 1 2010 004 176 T5 oder auch der GB
1 336 200 B zu entnehmen.
Infolge dieser mechanischen Druck-Behandlung des Einzeldraht-Verbundes ändern sich die mechanischen Eigenschaften der Einzeldrähte, so dass eine Nachbehandlung, beispielsweise ein Glühen als zusätzlicher Prozessschritt erforderlich ist. Zudem wird durch das Kompaktieren die sogenannte Biegewechselbeständigkeit verringert.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen kompakten Litzenleiter mit guter Biegewechselbeständigkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Litzenleiters anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Litzenleiter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf den Litzenleiter angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren übertragbar und umgekehrt.
Ein entsprechender Litzenleiter umfasst dabei eine Anzahl von Einzeldrähten, wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Einzeldrähte als Außendrähte um einen zentralen Innendraht angeordnet sind und wobei die Einzeldrähte einen Einzeldraht-Verbund oder kurz einen Verbund ausbilden, der von einer Isolierung umhüllt ist. Als Außendrähte werden dabei Außendrähte mit einem unrunden Querschnitt verwendet, wobei die Ausdehnung der Außendrähte vom Innendraht ausgehend radial nach außen im Querschnitt betrachtet zunimmt. Das heißt, dass die Einzeldrähte, die als Außendrähte für einen entsprechenden Litzenleiter bestimmt sind, mit einem unrunden Querschnitt vorgefertigt werden und als solche insbesondere um einen zentralen Innendraht oder um eine innere Lage von Einzeldrähten zur Ausbildung des Litzenleiters angeordnet und somit mit einem bereits unrunden Querschnitt verseilt werden. Der Einzeldraht- Verbund und damit auch die Außendrähte des Litzenleiters sind im fertiggestellten Litzenleiter unverpresst, werden also nicht erst nachträglich durch ein Verpressen oder durch eine Kompaktierung des Einzeldraht- Verbundes aus ursprünglich runden Einzeldrähten in die unrunde Geometrie verformt. Der unrunde Querschnitt der Außendrähte ist dabei so gewählt, dass der gegebene Raum oder Platz möglichst vollständig ausgenutzt wird und dass der Querschnitt des Einzeldraht-Verbundes zumindest im Umfangsbereich möglichst kreisrund ist. Hierdurch sind die umfangsseitig verbleibenden Zwickel zumindest deutlich reduziert im Vergleich zu runden Einzeldrähten.
Da der Einzeldraht-Verbund nicht verpresst und somit keiner nachträglichen Kompaktierung und daher keiner Kaltverformung unterzogen wird, kann und wird bei der Herstellung des Litzenleiters auf einen im Falle einer Kompaktierung üblichen Glühprozess für den Einzeldraht-Verbund verzichtet, sodass die Fertigung entsprechender Litzenleiter weniger aufwendig ist. Zudem weist ein solcher unverpresster Verbund aus Einzeldrähten eine hohe Wechselbiegebeständigkeit auf, was für eine Vielzahl von Anwendungen von Vorteil ist. Unter einer hohen Wechselbiegebeständigkeit oder Biegewechselbeständigkeit wird dabei verstanden, dass der Litzenleiter relativ vielen Biegewechselprozessen standhält, also geringe Ermüdungserscheinungen bei einer Biegewechselbeanspruchung zeigt. Für eine weitergehende Begriffserläuterung sei an dieser Stelle auf die ASTM B470 und die Veröffentlichung„Schymura M.A., Fischer A. : Beitrag zur Untersuchung der Ermüdungseigenschaften dünner Drähte aus Kupferbasiswerkstoffen unter Biegewechselbeanspruchung nach ASTM B470 - 02. Metall, 66, 1 1 (2012), S.514-517, ISSN 0026-0746" verwiesen.
Diese hohe Wechselbiegebeständigkeit wird im Vergleich zu kompaktierten Litzenleiter gerade durch den Verzicht auf den Kompaktierschritt und der gleichzeitigen Verwendung von im Ausgangszustand vor dem Verlitzen unrunden Einzeldrähten erreicht. Die Einzeldrähte liegen nämlich - im Vergleich zu kompaktierten Litzenleiter - vergleichsweise lose aneinander an, so dass sie reibungsarm relativ zueinander beweglich sind. Im Unterschied hierzu sind die Einzeldrähte beim kompaktierten Litzenleiter durch die Kompaktierung derart verformt, dass sie flächig anei- nander gepresst und dadurch quasi miteinander an ihren Oberflächen verzahnt sind. Gleichzeitig wird der Vorteil von kompaktierten Litzenleitern beibehalten, nämlich einen möglichst runden Außenquerschnitt der Litze zu erhalten, so dass nur eine geringe und möglichst homogene Wandstärke der (Ader)-Isolation ermöglicht ist.
Ein derartiger Litzenleiter wird insbesondere als superdünne Leitung, insbesondere Fahrzeugleitung eingesetzt.
Die Anzahl an Einzeldrähten, die als Außendrähte um einen zentralen Innendraht angeordnet werden, ist hierbei vorteilhafterweise an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst. Bei einem zweilagigen Litzenleiter mit einem zentralen Innendraht und einer Außenlage aus Außendrähten besteht dieser bevorzugt aus dem einen Innendraht und sechs Außendrähten. Bei Litzenleitern mit mehreren Außenlagen ist zumindest die äußerste Lage aus den Außendrähten mit dem unrunden Querschnitt gebildet. Die Außendrähte umgeben in diesem Fall den Innendraht mittelbar unter Zwischenanordnung von ein oder mehreren Zwischenlagen an Einzeldrähten, die rund oder vorzugsweise ebenso wie die äußersten Außendrähte unrund ausgebildet sind.
Wie bereits erwähnt weisen die vorgeformten Einzeldrähte Querschnittsformen derart auf, dass der Querschnitt des Einzeldraht-Verbundes möglichst rund ist und somit einem Kreis möglichst nahe kommt. Im einfachsten Fall wird dabei für die Außendrähte eine an eine dreieckige Querschnittsform zumindest angenäherte Querschnittsform gewählt, wobei die Form eines gleichseitigen Dreiecks bevorzugt ist. Im Einzeldraht- Verbund sind die Außendrähte dann derart angeordnet, dass im Querschnitt betrachtet eine Ecke eines jeden Außendrahtes radial nach innen in Richtung zum Innendraht zeigt und dabei quasi punktförmig am Innendraht bzw. am Einzeldraht der Zwischenlage anliegt. Zwischen den Außendrähten und dem Innendraht ist somit im Wesentlichen eine Punktauflage realisiert, aufgrund derer eine hohe Flexibilität und eine hohe Wechselbiegebeständigkeit des Einzeldraht- Verbundes und letztenendes auch des Litzenleiters gegeben ist. Im Unterschied hierzu sind bei kompaktierten Litzenleitern im Querschnitt betrachtet linienförmige Kontaktzonen gebildet. Insbesondere sind die Einzeldrähte in etwa nach Art eines Trapezes ausgebildet, wobei insbesondere die zum Innendraht orientierte Trapezfläche konkav gewölbt ist und sich an die Rundung des Innenleiters anschmiegt.
Zweckdienlicherweise wird des Weiteren für die Außendrähte eine dreieckige Querschnittsform gewählt, bei der die Ecken abgerundet sind. Eine derartige Querschnittsform lässt sich unter anderem leichter realisieren.
In vorteilhafter Weiterbildung sind die Seiten des dreieckigen Querschnitts nach außen gewölbt und somit bogenförmig gestaltet. Auf diese Weise berühren sich die Außendrähte untereinander quasi punktuell, was wiederum eine hohe Flexibilität und eine hohe Wechselbiegebeständigkeit des Einzeldraht-Verbundes nach sich zieht.
Bevorzugt wird desweiteren eine Ausführung des Litzenleiters, bei der die Außendrähte eine Querschnittsform nach Art eines Reuleaux-Dreiecks mit abgerundeten Ecken aufweisen. Eine derart gestaltete Querschnittsform zeichnet sich durch konvex nach außen gewölbte Seitenflächen sowie abgerundete Ecken aus. Sowohl an den Seitenflächen als auch an den Ecken liegen die Einzeldrähte daher (im Querschnitt betrachtet) an benachbarten Litzenleiter nur punktförmig an. Diese Ausgestaltung ist im Hinblick auf die gewünschte hohe Biegewechselfähigkeit besonders vorteilhaft.
Für den Innendraht hingegen wird ein runder Querschnitt bevorzugt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Litzenleiters liegen die Außendrähte im Wesentlichen punktuell am Innendraht an und sind zudem derart geformt und angeordnet, dass zwischen benachbarten Außendrähten ebenfalls in guter Näherung eine Punktauflage gegeben ist. Infolgedessen bilden die Außendrähte zusammen eine den Innendraht umhüllende und einschließende Außenlage aus, welche im Querschnitt gesehen einen im Wesentlichen kreisförmigen Umfang zeigt. Diese Außenlage wird dann bevorzugt mit einer isolierenden Ummante- lung oder Isolierung beispielsweise aus Kunststoff überzogen, wobei die Wand- stärke der Isolierung aufgrund des nahezu kreisförmigen Umfangs der Außenlage in Umfangsrichtung gesehen nahezu gleichbleibend ist.
Es lässt sich somit eine sehr dünne Wandstärke realisieren, sodass ein entsprechend gestalteter Litzenleiter ein verhältnismäßig geringes Gewicht und einen verhältnismäßig geringen Bauraumbedarf aufweist. Entsprechende Litzenleiter sind dabei insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich vorgesehen und dementsprechend bevorzugt für diesen Anwendungszweck ausgelegt. Bei den Litzenleitern handelt es sich insbesondere um superdünne Fahrzeugleitungen, beispielsweise sogenannte FLRY Leitungen (Nomenklatur gemäß ISO 6722).
Typisch und daher bevorzugt sind dabei Litzenleiter, die aus dem zentralen Innendraht, mehreren, insbesondere 6 Außendrähten (1 +6-Verbund) und der Isolierung bestehen. Die Außendrähte sind also in einer einzigen Außenlage um den zentralen Innendraht angeordnet und diese Außenlage ist mit der dünnwandigen Isolierung überzogen ist.
Der Verbund aus Einzeldrähten weist hierbei vorteilhafterweise eine Querschnittsfläche kleiner 2,5 mm2 und insbesondere kleiner 1 ,5 mm2 auf. Besonders verbreitet sind vor allem mit Querschnittsflächen von 0,35 mm2, 0,75 mm2 und 1 mm2, die auch vorliegend vorzugsweise verwendet sind.
Der Litzenleiter weist zweckdienlicherweise eine Schlaglänge auf, die bevorzugt 10 mm bis 30 mm beträgt. Unter Schlaglänge wird die axiale Länge des Litzenleiters verstanden, die für eine 360°-Wicklung eines jeweiligen Einzeldrahtes benötigt wird. Im Unterschied zu herkömmlichen Litzen mit runden Einzeldrähten ist die Schlaglänge deutlich geringer, insbesondere etwa um den Faktor 2. Insbesondere ist die Schlaglänge auch zumindest weitgehend unabhängig von dem jeweiligen Durchmesser des Verbundes aus Einzeldrähten. Litzenleiter unterschiedlicher Durchmesser weisen daher gleiche oder zumindest vergleichbare Schlaglängen auf, die in dem angegebenen Bereich liegen. Bei herkömmlichen Verbünden variiert die Schlaglänge mit den Durchmessern. Untersuchungen haben ergeben, dass diese verkürzte Schlaglänge von besonderem Vorteil ist und ein uner- wünschtes Verdrehen der unrunden Einzeldrähte um ihre Mittenachse aus der gewünschten Drehorientierung vermieden ist. Dadurch ist die definierte, gewünschte Ausrichtung der Einzeldrähte im Verbund sichergestellt.
Auf der Basis der hier vorgestellten Grundidee, also der Verwendung von vorgeformten Einzeldrähten mit unrundem Querschnitt, lassen sich darüber hinaus auch Litzenleiter realisieren, die mehrere Lagen an Außendrähten aufweisen, wobei die einzelnen Lagen konzentrisch zum Innendraht angeordnet sind. Auch bei diesen Litzenleitern lässt sich durch dieses Konzept eine bessere Raumausnutzung erreichen.
Unabhängig von der Anzahl der Lagen aus Außendrähten erfolgt im Rahmen der Herstellung entsprechender Litzenleiter zunächst eine Vorfertigung der Einzeldrähte mit unrundem Querschnitt, insbesondere durch einen üblicherweise mehrstufigen Ziehprozess. Nachfolgend werden die so in Form gebrachten Einzeldrähte bevorzugt einer Glühprozedur (Weichglühen) unterzogen, um die gewünschten biegeelastischen Eigenschaften der Einzeldrähte zu gewährleisten. In der Folge werden die Einzeldrähte dann verlitzt oder verseilt und schließlich mit der Isolierung versehen, wobei hierfür beispielsweise ein Extruder einer Verlitzmaschine unmittelbar nachgelagert ist. Eine Verpressung der Einzeldrähte oder des Verbundes aus Einzeldrähten sowie eine weitere Glühprozedur nach dem Verlitzen wird nicht vorgenommen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: in einer Querschnittsdarstellung einen Litzenleiter mit einem Innendraht und mit mehreren Außendrähten,
FIG 2 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung einen der Außendrähte sowie FIG 3 in einer Querschnittsdarstellung einen Litzenleiter mit verpressten
Einzeldrähten nach dem Stand der Technik.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein nachfolgend exemplarisch beschriebener und in FIG 1 skizzierter Litzenleiter 2 ist aus sieben Einzeldrähten aufgebaut, wobei sechs Einzeldrähte als Außendrähte 4 um einen zentralen Innendraht 6 angeordnet sind. Der Innendraht 6 weist hierbei einen kreisförmigen Querschnitt auf und die Außendrähte 4 sind nach Art einer Gleichteilung um diesen Innendraht 6 herum positioniert.
Die Außendrähte 4 sind identisch gestaltet und weisen einen Querschnitt auf, der in guter Näherung die Form eines Reuleaux-Dreiecks mit abgerundeten Ecken zeigt. Diese Querschnittsform ist in FIG 2 vergrößert dargestellt und zu Vergleichszwecken zusammen mit einem gleichseitigen Dreieck mit einer Seitenlänge L abgebildet. Auf diese Weise ist zu erkennen, dass der Querschnitt der Außendrähte 4 ausgehend von einer Dreiecksform abgerundete Ecken aufweist. Zudem sind die Seiten nach außen gewölbt.
Anders beschrieben ist die Querschnittsform der Außendrähte 4 aus zwei unterschiedlichen Kreissegmentformen aufgebaut, wobei die Ecken der Reuleaux- Dreiecks-Form jeweils durch eine Kreissegmentform mit einem Radius RE gebildet werden und wobei die Seiten der Reuleaux-Dreiecks-Form jeweils durch eine Kreissegmentform mit einem Radius Rs gebildet werden.
Bei einem Litzenleiter 2 für ultradünne Fahrzeugleitungen liegt die Seitenlänge L beispielsweise im Bereich von 0,25 mm - 0,6 mm, insbesondere bei etwa 0,4 mm. Der Radius Rs beträgt etwa das 10-fache des Radius RE und liegt beispielsweise bei 0,6 mm bis 1 mm, insbesondere bei 0,8 mm.
Der Einzeldraht- Verbund aus Außendrähten 4 und dem Innendraht 6 ist derart gestaltet, dass im Querschnitt betrachtet eine Ecke eines jeden Außendrahtes 4 punktuell am Innendraht 6 anliegt und dass zwischen benachbarten Außendrähten 4 ebenfalls eine Punktauflage, also eine punktuelle Berührung, gegeben ist.
Die Außendrähte 4 bilden zusammen eine geschlossene Außenlage 8 aus, durch die der Innendraht 6 vollständig eingeschlossen ist. Die Außenlage 8 weist weiter im Querschnitt betrachtet einen in guter Näherung kreisförmigen Umfang auf, wobei jedoch jeweils im Zwischenbereich zwischen zwei Außendrähten 4 umfangs- seitig ein verbleibender Zwickel 10 gebildet ist. Diese Zwickel 10 sind allerdings im Vergleich zu einem Litzenleiter nach dem Stand der Technik, bei dem Außendrähte mit einem kreisförmigen Querschnitt um einen Innendraht mit ebenfalls kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind, verhältnismäßig klein.
Der Litzenleiter 2 weist außerdem eine die Außenlage umgebende Isolierung 12 auf, die üblicherweise durch eine Extrusion aufgebracht wird. Durch die gewählte Querschnittsform der Außendrähte 4 und die infolgedessen relativ geringe Größe der Zwickel 10 ist die Wandstärke 14 der Isolierung 12 in Umfangsrichtung 1 6 gesehen in guter Näherung gleichbleibend und kann insbesondere sehr dünn eingestellt werden.
In Fig. 3 ist für einen gegenüberstellenden Vergleich zudem noch ein Litzenleiter 2' nach dem Stand der Technik gezeigt, bei dem der Einzeldraht-Verbund nach dem Verlitzen der Einzeldrähte 4', 6' verpresst wurde. Hier berühren sich die näherungsweise trapezförmigen Einzeldrähte 4' nicht punktuell sondern großflächig. Die Einzeldrähte 4', 6' scheinen auf den ersten Blick geradezu miteinander verschmolzen zu sein, so dass zwischen den Einzeldrähten 4', 6' keine Grenzen mehr ausgemacht werden können. Dies wirkt sich auch auf die Eigenschaften des Litzenleiters 2' aus, der unter anderem eine geringere Wechselbiegefähigkeit aufweist, als ein Litzenleiter 2, wie er in Fig. 1 abgebildet ist.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungs- beispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
2 Litzenleiter
4 Außendraht
6 Innendraht
8 Außenlage
10 Zwickel
12 Isolierung
14 Wandstärke
1 6 Umfangsrichtung
2' Litzenleiter nach dem Stand der Technik
4' Außendraht nach dem Stand der Technik
6' Innendraht nach dem Stand der Technik
12' Isolierung nach dem Stand der Technik

Claims

Ansprüche
Litzenleiter (2) umfassend eine Anzahl von Einzeldrähten (4,6), wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Einzeldrähte (4) als Außendrähte (4) um einen zentralen Innendraht (6) angeordnet sind und wobei die Einzeldrähte (4,6) einen Verbund ausbilden, der von einer Isolierung (12) umhüllt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Außendrähte (4) Außendrähte (4) mit einem unrunden Querschnitt verwendet sind, sodass die Ausdehnung der Außendrähte (4) vom Innendraht (6) ausgehend radial nach außen im Querschnitt betrachtet zunimmt, und dass der Verbund aus Einzeldrähten (4,6) unverpresst ist.
Litzenleiter (2) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsform der Außendrähte (4) dreieckig ist.
Litzenleiter (2) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsform der Außendrähte (4) abgerundete Ecken aufweist.
Litzenleiter (2) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsform der Außendrähte (4) nach außen gebogene Seiten aufweist.
Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Außendrähte (4) nach Art eines Reuleaux- Dreiecks gestaltet ist, bei dem die Ecken abgerundet sind.
6. Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Außendrähte (4) den Innendraht (6) jeweils punktuell berühren.
7. Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich jeweils zwei benachbarte Außendrähte (4) punktuell berühren.
8. Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innendraht (6) einen runden Querschnitt aufweist.
9. Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass sechs Außendrähte (4) um einen zentralen Innendraht (6) angeordnet sind.
10. Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Außendrähte (4) zusammen eine Außenlage (8) ausbilden, die mit der Isolierung (12) überzogen ist, wobei die Wandstärke (14) der Isolierung (12) in Umfangsrichtung (1 6) gesehen gleichbleibend ist.
1 1 . Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieser aus dem zentralen Innendraht (6), mehreren Außendrähten (4) und der Isolierung (12) besteht, wobei die Außendrähte (4) in einer einzigen Außenlage (8) um den zentralen Innendraht (6) angeordnet sind und wobei die Außenlage (8) mit der Isolierung (12) überzogen ist,
12. Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verbund aus Einzeldrähten (4,6) eine Querschnittsfläche kleiner 2,5 mm2 und insbesondere kleiner 1 ,5 mm2 aufweist.
13. Litzenleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einzeldrähte (4,6) eine Schlaglänge im Bereich von 10-30 mm aufweisen, wobei die Schlaglänge vorzugsweise unabhängig ist von dem Durchmesser des Verbundes der Einzeldrähte (4,6).
14. Verfahren zur Herstellung eines Litzenleiters (2), insbesondere eines Litzenleiters (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem mehrere Einzeldrähte (4) als Außendrähte (4) um einen Einzeldraht (6) als zentralen Innendraht (6) angeordnet werden, so dass die Einzeldrähte (4,6) einen Verbund ausbilden, der dann mit einer Isolierung (12) umhüllt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Außendrähte (4) Einzeldrähte (4) mit unrundem Querschnitt verwendet werden, wobei die Ausdehnung der Außendrähte (4) vom Innendraht (6) ausgehend radial nach außen im Querschnitt betrachtet zunimmt, und dass der Verbund aus Einzeldrähten (4,6) unverpresst belassen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass zunächst die Einzeldrähte (4,6) mit unrundem Querschnitt durch Ziehen hergestellt werden, dass die Einzeldrähte (4,6) mit unrundem Querschnitt nach dem Ziehen einer Glühprozedur unterzogen werden und dass die Einzeldrähte (4,6) mit unrundem Querschnitt nach der Glühprozedur schließlich verlitzt und mit der Isolierung (12) versehen werden, wobei auf eine
Verpressung der Einzeldrähte (4,6) sowie auf eine weitere Glühprozedur nach dem Verlitzen verzichtet wird.
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