WO2018166924A1 - Leitung - Google Patents

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WO2018166924A1
WO2018166924A1 PCT/EP2018/055960 EP2018055960W WO2018166924A1 WO 2018166924 A1 WO2018166924 A1 WO 2018166924A1 EP 2018055960 W EP2018055960 W EP 2018055960W WO 2018166924 A1 WO2018166924 A1 WO 2018166924A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
line
sub
line according
wires
elements
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/055960
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gunnar JEDEBROCK
Original Assignee
Leoni Kabel Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leoni Kabel Gmbh filed Critical Leoni Kabel Gmbh
Publication of WO2018166924A1 publication Critical patent/WO2018166924A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/003—Power cables including electrical control or communication wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/04—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables

Definitions

  • the invention relates to a line.
  • electrical cables are used for the supply and control of electrical components, such as machines or motors in particular.
  • electrical cables are used.
  • these typically have a grounding core and further signal cores for signal transmission.
  • the cable is used as a motor cable for signal transmission and supply of an electric motor.
  • Such lines for controlling motors in safety-critical systems, for example in medical technology, for example, used to control and supply an X-ray device.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the sub-line is designed as a shielded line.
  • the supply cores and the grounding wire are surrounded by the sub-line of another, outer screen.
  • This outer shield is designed such that it ensures a shielding of the supply wires and the earth wire.
  • these screens typically become at one end of a line at a terminal area, for example inside a plug, connected to a ground potential.
  • the object of the invention is to specify a line which has good EMC properties.
  • the object is achieved by a line which extends in a longitudinal direction and a sub-line and further comprises a plurality of line elements, namely a plurality of supply wires and at least one grounding wire.
  • the sub-line has a plurality of signal wires and an inner screen surrounding them and is surrounded by an outer screen together with the line elements. Furthermore, the sub-line is arranged centrally and surrounded concentrically by the line elements.
  • the inner screen and the outer screen are electrically conductively connected via at least one contact element which extends in the longitudinal direction.
  • the line is thus designed such that the sub-line is arranged as a central element and is surrounded concentrically by the line elements.
  • the supply wires and the ground wires are arranged in the circumferential direction next to each other within a concentric to the sub-line layer.
  • the supply wires and the ground wires are usually formed at least optically different, in particular by differing in terms of the color of their insulation (core jacket).
  • the line has a symmetrical structure by the concentric arrangement of the sub-line and the line elements and thereby an increased electrical noise immunity is formed.
  • the electrically conductive connection of the inner and the outer shield By electromagnetic influences from inside and / or outside the line are in the Umbrellas induced so-called interference currents.
  • the interference currents affect the signal actually transmitted via the line.
  • the electrically conductive connection allows a flow of interference currents and thus a lower-noise signal transmission.
  • the contact element is preferably formed by at least one additional filling element, which is arranged concentrically with the line elements in a position around the sub-line.
  • This embodiment has the advantage that the contact element also contributes to the stability of the line in addition to the electrically conductive connection.
  • the line has three uniformly circumferentially around the sub-line distributed filling elements.
  • supply lines are circumferentially evenly distributed around the sub-line.
  • grounding wires are preferably provided, which are likewise distributed uniformly circumferentially about the sub-line.
  • the line has three ground wires, which are distributed uniformly circumferentially around the sub-line.
  • the number of filler elements, the number of supply cores and the number of grounding cores correspond. This results in a particularly symmetrical structure of the line.
  • the supply wires, the at least one grounding wire, preferably a plurality of ground wires and the at least one contact element, preferably a plurality of contact elements preferably form a closed position between the inner and outer screen. Further elements are therefore preferably not arranged between the inner and outer shield. Under closed position is used stood that the individual wires and the contact element abut each other in the circumferential direction or have only a slight distance which is smaller than its diameter, in particular smaller than half its diameter.
  • the symmetrical design of the line is favored by the fact that in each case a filling element, a supply wire and a grounding wire form a threefold grouping in a preferred development.
  • Several, preferably three Dreiergrupp isten surrounded preferably in the same sequence of the individual elements circumferentially the sub-line.
  • the Dreiergrupp réelleen form a closed position.
  • the triple grouping has - in this order - a supply wire, a grounding wire and a contact element.
  • This triple grouping is again followed by the same triple grouping starting with a supply vein.
  • the contact elements and the line elements to each other in the direction of deformation in each case the same (angular) distance from each other.
  • a self-contained supply is formed by a respective three-way grouping, so that the line has a total of three self-contained supplies, for example for three different consumers of the X-ray device supplied by the line.
  • the contact elements and the line elements in each case match and thus enable a high degree of symmetrization of the line.
  • the line thus has an improvement of the power-bound and field-bound interference behavior over known lines. For example, out-of-phase signals cancel each other out within the line and reduce mutual interference (power bound).
  • the symmetrical structure of the line reduces the electromagnetic field emitted by it, which affects devices outside the line (field-bound interference).
  • the reduced interference is of great importance, for example, for imaging methods, such as OLCR (Optical Low Coherence Reflectrometry, OCT (Optical Coherence Tomography), Magnetic Resonance Imaging (MRI)
  • imaging methods such as OLCR (Optical Low Coherence Reflectrometry, OCT (Optical Coherence Tomography), Magnetic Resonance Imaging (MRI)
  • OCT Optical Coherence Tomography
  • MRI Magnetic Resonance Imaging
  • the three electrically conductive contact elements which at the same time form filling elements, additionally provide increased stability and repeated contact (continuous over the entire layer) of the inner and outer layers.
  • the contact element and the line elements preferably have the same diameter and the same geometry. This favors a simple production. In addition, the same diameter and geometry contribute to line balancing.
  • the contact element has an inner strand with an electrically conductive outer layer.
  • the contact element in comparison to an alternative embodiment, in which the contact element is formed by a copper solid strand or at least one copper strand, on the one hand a cost-effective production of the contact element and on the other hand, a weight saving is achieved.
  • the supply wires have the electrically conductive outer layer and thus at the same time form the contact element. Filling elements are therefore not required.
  • the electrically conductive layer is formed as a metal mesh, in particular as a copper braid.
  • the advantage of this embodiment is the cost-effective and simple production as well as the high electrical conductivity.
  • the electrically conductive outer layer alternatively has a metallization or is formed by them.
  • the inner strand of the contact element yarns specially made of a plastic.
  • the inner strand is an extruded plastic strand.
  • the sub-line is preferably designed as a signal line, are transmitted over the measuring and in particular control signals during operation. Overall, a low susceptibility of the signals transmitted via the signal line is achieved due to the central and symmetrical arrangement of the sub-line.
  • the sub-line has in particular exactly four signal wires, which are preferably arranged as a quad and, in particular, as a star quad. Two diagonally opposite wires each form a transmission pair for a symmetrical signal transmission. In operation, therefore, a signal is transmitted via the one core and an inverted signal is transmitted via the other core.
  • the advantage of this embodiment is on the one hand in a high packing density of the signal wires and thus a small diameter of the star quad and on the other hand in the high crosstalk attenuation.
  • Crosstalk refers to an unwanted mutual influence of actually independent signal channels.
  • both the signal wires and the line elements in an expedient embodiment, an insulation of a fluorine-containing plastic.
  • Insulations made of a fluorine-containing plastic have proven to be extremely suitable because they have a higher dielectric strength compared to conventional Isolierbuchoffen. Measurements have shown that the insulator resistance is, for example, about 50 times higher for perflourethylene propylene (FEP) than for non-fluorous plastics such as polypropylene (PP).
  • FEP perflourethylene propylene
  • PP polypropylene
  • a jacket wall thickness of the insulation of the signal wires and the line elements is preferably between 20% and 25% smaller than the shell wall thickness for non-fluorine-containing plastics, such as PP, with the same dielectric strength.
  • the jacket wall thickness of the line preferably has a value in the range of 1, 9mm to 2.1 mm for the isolation of the line elements and preferably a value in the range of 1, 2mm to 1, 4mm for the isolation of the signal wires.
  • the overall diameter of the line can be kept low despite the symmetrical structure.
  • the supply core, the grounding wires and the signal wires are understood by type of wires.
  • the inner and outer shield each have an electrically conductive layer.
  • the inner screen In the inner screen, this is directed to the outside and the outer screen inward.
  • the inner screen has an electrically conductive outer side and the outer screen has an electrically conductive inner side.
  • the electrically conductive connection between the inner and the outer screen In conjunction with the at least one contact element resulting from this embodiment, the electrically conductive connection between the inner and the outer screen.
  • the electrically conductive layers are in each case electrically conductively connected to the at least one contact element and thus allow a flow of current from the inner to the outer shield and vice versa. This allows easy contacting and ensures high electromagnetic compatibility through a discharge of E MV-relevant interference currents via the connection.
  • At least one of the two screens has a metallized nonwoven.
  • both the inner and the outer screen on the metallized nonwoven Preferably, copper is used in the production of the fleece, since it has very good shielding effects.
  • This embodiment has proven to be advantageous in order to form a shield of the sub-line of the line elements.
  • the outer shield forms a shielding of the line elements to the outside.
  • the metallized nonwoven is based on the advantage that it has a lower weight than a screen made of a solid material. Another advantage is the high flexibility resulting from the use of fiber material.
  • the nonwoven on a plastic to which an electrically conductive material is applied.
  • the fleece allows electrical shielding against interference occurring.
  • the fleece is preferably designed as a metal-coated polyester fleece.
  • the material covers an area fraction of 80% to 90% of the surface of the nonwoven.
  • at least one of the two screens has a metallized film.
  • a conductive layer of the film is oriented towards the at least one contact element and touches it.
  • both the inner screen and the outer screen have the metallized film.
  • Such metallic films in which a plastic carrier layer is coated with a metal (vapor-deposited) are commonly used as screen films.
  • the line has an outer protective jacket made of a commercially available plastic, for example polyurethane (PUR) on.
  • PUR polyurethane
  • FIGS. show partly in highly simplified representations:
  • a line 2 which extends in a longitudinal direction 4
  • a sub-line 6 which in turn has exactly four signal wires 8.
  • the four signal wires 8 of the sub-line 6 form a quad strand, in particular a star quad. Due to the quad stranding a low mutual electrical influence is guaranteed.
  • the sub-line 6 additionally has an inner screen 10.
  • the inner screen 10 surrounds the sub-line 6.
  • this preferably has four filling elements 12, which are provided in intermediate rich between the four signal wires 8 are arranged.
  • the partial line 6 has a circular geometry.
  • the line 2 additionally has a plurality of line elements, namely three supply wires 14 and three ground wires 16, which are distributed together with several, in particular three, contact elements 18 concentrically in a position around the sub-line 6.
  • the term "core” is understood to mean a central conductor, in particular a stranded conductor, and possibly one or its (core) insulation.
  • a supply wire 14, a grounding wire 16 and a contact element 18 form a Dreiergrupp réelle which is distributed in the same sequence alternately to the sub-line 6. This is followed by a grouping of three with the order supply line 14, grounding wire 16 and filling element 18 again a group of three starting with a supply wire 14.
  • this alternation repeats twice, so that three Dreiergrupp isten form a closed concentric position around the sub-line 6.
  • all three “wire types” supply wires 14, ground wires 16 and contact elements 18 in the circumferential direction at the same distance from each other, ie the supply wires 14 each have the same distance, as well as the ground wires 16 to each other and the contact elements 18 to each other the same distance.
  • the line 2 has an outer screen 20, which surrounds the sub-line 6 and the line elements and the contact elements 18.
  • the inner screen 10 has an electrically conductive outer side and the outer screen 20 has an electrically conductive inner side.
  • the contact elements 18 also extend continuously over the entire length of the line 2 in the longitudinal direction 4. They are electrically conductive.
  • the inner strand 22 in turn preferably comprises plastic yarns.
  • the outer layer 24 is preferably formed by a metal mesh, alternatively by a metallization. In particular, the metal used is copper because it has high electrical conductivity.
  • Art- Fabric yarns of the inner strand 22 are preferably made of commercially available plastics, such as polypropylene (PP) or polyamide (PA).
  • the contact elements 18 and the line elements have both the same diameter and the same geometry, the contact elements 18 abut the inner screen 10 and the outer screen 20 and thereby form an electrically conductive connection between the two screens 10, 20th Due to the same diameter, the line elements also have an abutment on both the inner screen 10 and on the outer screen 20.
  • the supply wires 14 and the ground wires 16 have an insulation 26, preferably made of a fluorine-containing plastic. Fluorine-containing insulating materials have a high dielectric strength, whereby the wall thickness of the insulation with the same dielectric strength against non-fluorine Isolierbuchoffen reduced by 20% to 25%.
  • the supply cores 14 and the ground cores 16 preferably have an insulator wall thickness in the range of 0.2 mm to 0.3 mm, whereby the cores have a diameter with a value in the range between 1.9 mm and 2.1 mm.
  • the signal wires 8 also have an insulation made of a fluorine-containing plastic.
  • the wall thickness of the insulation of the signal wires 8 has a value in the range of 0.2mm to 0.3mm, whereby the wire has a diameter with a value in the range of 1, 3mm to 1, 4mm.
  • the line elements and the signal wires 8 preferably have copper conductors 28, in particular tinned copper conductors, which are formed as stranded strands.
  • the signal wires 8, the supply wires 14 and the ground wires 16 are formed by a concentric arrangement of individual conductors.
  • an outer jacket 36 is further provided, which surrounds the outer screen 20.
  • the outer jacket 36 preferably has a commercially available plastic, for example polyurethane (PUR) with a wall thickness in the ranging from 1, 1 mm to 1, 3 mm, whereby a line diameter has a value in the range between 10mm and 1 1 mm.
  • PUR polyurethane
  • the illustrated screen cross-section has a preferably overlap-wound plastic film 30, a copper braid 32, and a metallized film 34. This is preferably also wound with overlap. Due to the overlapping winding, the respective screen 10, 24 has a high bending resistance.
  • a fleece and / or a metallized nonwoven fabric is alternatively used.
  • the flexibility of the inner screen 10 and the outer screen 20 is increased compared to a solid material.
  • the metallized foil 34 preferably has a metallization of copper. For this purpose, it is expedient to use standard processes for customizing fibers.
  • the electrically conductive layer of the film is preferably oriented toward at least one contact element 18.
  • the essential difference between the inner screen 10 and the outer screen 20 thus forms the mirrored arrangement within the conduit 2.
  • the inner screen 10 thus has the metallized film 34 as the outside and the outer screen 20, the metallized film 34 as the inside.
  • this embodiment has an electrically conductive connection between the inner screen 10 and the outer screen 20, since the electrically conductive outer layer 24 of the contact elements 18th each on the side of the umbrellas 10,20 rests, which has the metallized film 34.
  • the line 2 is preferably designed as a motor line. It is used to transmit control signals S1 and an electrical supply S2 of an electric motor. This embodiment is shown in Figure 4 as a highly simplified block diagram.
  • Line 2 has a motor module plug 38 at one end and a motor plug 40 at the other end.
  • the motor module plug 38 connects the line 2 to a motor module 42.
  • the motor plug 40 connects the line 2 to an electric motor 44.
  • the electric motor 44 is, for example, an autonomously operating electric motor for adjusting mechanical components of a machine, for example medical field, in particular an X-ray machine.
  • the motor module 42 has a control module 46 for generating control signals S1 and a power module 48 for providing the electrical supply S2 of the electric motor 44.
  • the electric motor 44 in turn has a control terminal 50 for receiving and evaluating the control signals S1 and a supply terminal 52 for receiving the electrical supply S2.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Es wird eine Leitung (2), welche sich in eine Längsrichtung (4) erstreckt angegeben. Die Leitung (2) weist eine Teilleitung (6) auf, wobei die Teilleitung (6) mehrere Signaladern (8) sowie einen diese umgebenden inneren Schirm (10) aufweist. Zusätzlich weist die Leitung (2) mehrere Leitungselemente (14, 16) auf, welche zusammen mit der Teilleitung (6) von einem äußeren Schirm (20) umgeben sind. Der innere Schirm (10) und der äußere Schirm (20) sind zumindest über ein Kontaktelement (18), das sich in Längsrichtung (4) erstreckt, elektrisch leitend verbunden.

Description

Beschreibung
Leitung
Die Erfindung betrifft eine Leitung.
Zur Versorgung und Ansteuerung von elektrischen Komponenten, wie beispielsweise Maschinen oder insbesondere Motoren, werden elektrische Leitungen eingesetzt. Diese weisen neben Versorgungsadern zur Leistungsversorgung typischerweise eine Erdungsader sowie weitere Signaladern zur Signalübertragung auf.
Die Anmelderin vertreibt eine Leitung, welche eine Teilleitung mit Signaladern, drei Versorgungadern sowie eine Erdungsader aufweist. Die Leitung ist als Motorleitung zur Signalübertragung und Versorgung eines Elektromotors eingesetzt. Häufig werden derartige Leitungen zur Ansteuerung von Motoren in sicherheitskritischen Anlagen, zum Beispiel in der Medizintechnik, beispielsweise zur Ansteuerung und Versorgung einer Röntgenvorrichtung eingesetzt. Hierfür ist eine zuverlässige, störfreie elektrische Versorgung und Signalübertragung wichtig. Besonders im Hinblick auf die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bestehen hohe Anforderungen. Die Teilleitung ist als geschirmte Leitung ausgebildet.
Die Versorgungsadern sowie die Erdungsader sind gemeinsam mit der Teilleitung von einem weiteren, äußeren Schirm umgeben. Dieser äußere Schirm ist derart ausgebildet, dass er eine Abschirmung der Versorgungsadern und der Erdungsader gewährleistet.
Bei derartigen Leitungen mit mehreren Schirmen werden diese Schirme typischerweise an einem Leitungsende an einem Anschlussbereich, beispielsweise innerhalb eines Steckers, mit einem Erdungspotential verbunden.
Bei derartigen Leitungen, insbesondere Motorleitungen, bestehen hohe Anforderungen an die Vermeidung von elektrischen Störungen und somit der EMV.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leitung anzugeben, die gute EMV-Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leitung, welche sich in einer Längsrichtung erstreckt und eine Teilleitung und weiterhin mehrere Leitungselemente, nämlich mehrere Versorgungsadern sowie zumindest eine Erdungsader aufweist. Die Teilleitung weist mehrere Signaladern sowie einen diese umgebenden inneren Schirm auf und ist zusammen mit den Leitungselementen von einem äußeren Schirm umgeben. Weiterhin ist die Teilleitung mittig angeordnet und konzentrisch von den Leitungselementen umgeben. Der innere Schirm und der äußere Schirm sind über zumindest ein Kontaktelement, das sich in Längsrichtung erstreckt, elektrisch leitend verbunden.
Die Leitung ist also derart ausgebildet, dass die Teilleitung als Zentralelement angeordnet und konzentrisch von den Leitungselementen umgeben ist. Die Versorgungsadern sowie die Erdungsadern sind in Umfangsrichtung nebeneinander innerhalb einer zur Teilleitung konzentrischen Lage angeordnet. Die Versorgungsadern und die Erdungsadern sind üblicherweise zumindest optisch unterschiedlich ausgebildet, insbesondere indem sie sich im Hinblick auf die Farbe ihrer Isolierung (Adermantel) unterscheiden.
Der Vorteil ist darin zu sehen, dass die Leitung durch die konzentrische Anordnung der Teilleitung und der Leitungselemente einen symmetrischen Aufbau aufweist und dadurch eine erhöhte elektrische Störresistenz ausgebildet wird.
Zudem ist durch die elektrisch leitende Verbindung des inneren und des äußeren Schirmes eine Reduzierung der EMV-Belastung gewährleistet. Durch elektromagnetische Einflüsse von innerhalb und / oder außerhalb der Leitung werden in den Schirmen sogenannte Störströme induziert. Die Störströme beeinflussen das eigentlich über die Leitung übertragende Signal. Die elektrisch leitende Verbindung ermöglicht ein Abfließen der Störströme und somit eine störungsärmere Signalübertragung.
Das Kontaktelement ist vorzugsweise durch zumindest ein zusätzliches Füllelement ausgebildet, welches zusammen mit den Leitungselementen konzentrisch in einer Lage um die Teilleitung angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Kontaktelement neben der elektrisch leitenden Verbindung auch zur Stabilität der Leitung beiträgt.
Im Hinblick auf den angestrebten symmetrischen Aufbau der Leitung sind in zweckdienlicher Weiterbildung mehrere Füllelemente gleichmäßig umfangsseitig um die Teilleitung verteilt. Bevorzugt weist die Leitung drei gleichmäßig umfangsseitig um die Teilleitung verteilte Füllelemente auf.
Analog sind vorzugsweise mehrere, bevorzugt drei, Versorgungsleitungen umfangsseitig gleichmäßig um die Teilleitung verteilt.
Aus Symmetriegründen sind schließlich vorzugsweise mehrere Erdungsadern vorgesehen, die ebenfalls gleichmäßig umfangsseitig um die Teilleitung verteilt sind. Vorzugsweise weist die Leitung drei Erdungsadern auf, die gleichmäßig umfangsseitig um die Teilleitung verteilt angeordnet sind.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung entsprechen sich die Anzahl der Füllelemente, die Anzahl der Versorgungsadern sowie die Anzahl der Erdungsadern. Hierdurch ergibt sich ein besonders symmetrischer Aufbau der Leitung.
Die Versorgungsadern, die zumindest eine Erdungsader, vorzugsweise mehrere Erdungsadern sowie das zumindest eine Kontaktelement, vorzugsweise mehrere Kontaktelemente bilden vorzugsweise eine geschlossene Lage zwischen Innen- und Außenaschirm aus. Weitere Elemente sind daher vorzugsweise nicht zwischen Innen- und Außenschirm angeordnet. Unter geschlossene Lage wird ver- standen, dass die einzelnen Adern und das Kontaktelement aneinander in Um- fangsrichtung anliegen oder nur einen geringfügigen Abstand aufweisen, der kleiner als ihr Durchmesser, insbesondere kleiner als ihr halber Durchmesser ist.
Weiterhin begünstigt wird die symmetrische Ausgestaltung der Leitung dadurch, dass jeweils ein Füllelement, eine Versorgungsader und eine Erdungsader in bevorzugter Weiterbildung eine Dreiergruppierung bilden. Mehrere, bevorzugt drei Dreiergruppierungen umgeben vorzugsweise in gleicher Abfolge der Einzelelemente umfangseitig die Teilleitung. Die Dreiergruppierungen bilden eine geschlossene Lage. Beispielsweise weist die Dreiergruppierung - in dieser Reihenfolge - eine Versorgungsader, eine Erdungsader und ein Kontaktelement auf. Auf diese Dreiergruppierung folgt erneut die gleiche Dreiergruppierung beginnend mit einer Versorgungsader. Somit weisen die Kontaktelemente und die Leitungselemente zueinander in Umformungsrichtung jeweils den gleichen (Winkel-)Abstand voneinander auf. Die hierdurch gebildete geschlossene Lage um die Teilleitung bildet einen in sich symmetrischen Aufbau und trägt somit zur Symmetrie der Leitung bei. Bevorzugt ist durch jeweils eine Dreiergruppierung eine in sich geschlossene Versorgung ausgebildet, sodass die Leitung insgesamt drei in sich geschlossene Versorgungen, beispielsweise für drei verschiedene Verbraucher der von der Leitung versorgten Röntgenvorrichtung aufweist.
In Anzahl, Abstand zueinander und Anordnung stimmen jeweils die Kontaktelemente und die Leitungselemente überein und ermöglichen somit eine hohe Sym- metrierung der Leitung. Die Leitung weist somit eine Verbesserung des leistungsgebundenen und feldgebundenen Störverhaltens gegenüber bekannt Leitungen auf. Beispielsweise heben sich gegenläufig phasenversetzte Signale innerhalb der Leitung gegenseitig auf und vermindern eine gegenseitige Störung (leistungsgebunden). Zusätzlich vermindert der symmetrische Aufbau der Leitung das von ihr ausgestrahlte elektromagnetische Feld, welches sich auf Geräte außerhalb der Leitung auswirkt (feldgebundene Störung). Insbesondere im bevorzugten Einsatzgebiet der Leitung, in der Medizintechnik speziell bei hochsensiblen Diagnosegeräten, ist das verminderte Störverhalten von hoher Bedeutung beispielsweise für Bildgebungsverfahren, wie OLCR (Optical Low Coherence Reflectrometry, OCT (Optical Coherence Tomography), MRI (Magnet Resonance Imaging) Durch die drei elektrisch leitenden Kontaktelemente, die zugleich Füllelemente bilden, weist die Leitung zusätzlich eine erhöhte Stabilität und eine mehrfache Kontaktierung (jeweils kontinuierlich über die gesamte Lage) der inneren und äußeren Schicht auf.
Bevorzugt weisen das Kontaktelement und die Leitungselemente den gleichen Durchmesser und die gleiche Geometrie auf. Dies begünstigt eine einfache Fertigung. Zusätzlich tragen der gleiche Durchmesser und die gleiche Geometrie zur Symmetrierung der Leitung bei.
In zweckdienlicher Ausgestaltung weist das Kontaktelement einen Innenstrang mit einer elektrisch leitenden Außenlage auf. Im Vergleich zu einer alternativen Ausgestaltung, bei der das Kontaktelement durch einen Kupfervollstrang oder zumindest eine Kupferlitze gebildet ist, ist hierdurch zum Einen eine kostengünstige Herstellung des Kontaktelementes sowie zum Anderen eine Gewichtseinsparung erreicht.
In einer alternativen Ausgestaltung oder ergänzend weisen die Versorgungsadern die elektrisch leitende Außenlage auf und bilden somit zugleich das Kontaktelement aus. Füllelemente sind daher nicht erforderlich.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die elektrisch leitende Lage als Metallgeflecht, insbesondere als Kupfergeflecht, ausgebildet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist die kostengünstige und einfache Fertigung sowie die hohe elektrische Leitfähigkeit. Die elektrisch leitende Außenlage weist alternativ eine Metallisierung auf oder ist durch diese gebildet.
Bevorzugt weist der Innenstrang des Kontaktelements Garne speziell aus einem Kunststoff auf. Hierdurch ist eine hohe Biegeflexibilität erreicht. Alternativ ist der Innenstrang ein extrudierter Kunststoffstrang. Die Teilleitung ist vorzugsweise als Signalleitung ausgebildet, über die im Betrieb Mess- und insbesondere Steuersignale übertragen werden. Insgesamt ist eine geringe Störanfälligkeit der über die Signalleitung übertragenen Signale aufgrund der mittigen und symmetrischen Anordnung der Teilleitung erreicht.
Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung weist die Teilleitung insbesondere genau vier Signaladern auf, welche vorzugsweise als Viererverseilung und insbesondere als Sternvierer angeordnet sind. Zwei diagonal gegenüberliegende Adern bilden dabei jeweils ein Übertragungspaar für eine symmetrische Signalübertragung. Im Betrieb wird also über die eine Ader eine Signal und über die andere Ader ein invertiertes Signal übertragen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt zum Einen in einer hohen Packdichte der Signaladern und somit einem geringen Durchmesser des Sternvierers und zum Anderen in der hohen Übersprechdämp- fung. Übersprechen bezeichnet eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung eigentlich unabhängiger Signalkanäle.
Bevorzugt weisen sowohl die Signaladern als auch die Leitungselemente in zweckdienlicher Ausgestaltung eine Isolierung aus einem fluorhaltigen Kunststoff auf. Isolierungen aus einem fluorhaltigen Kunststoff haben sich als äußerst geeignet erwiesen, da sie eine höhere Spannungsfestigkeit gegenüber herkömmlichen Isolierkunstoffen aufweisen. Messungen haben ergeben, dass der Isolatorwiderstand beispielsweise bei Perflourethylen Propylen (FEP) um etwa den Faktor 50 höher ist, als bei nicht fluorhaltigen Kunstoffen wie beispielsweise Polypropylen (PP). Eine Mantelwandstärke der Isolierung der Signaladern und der Leitungselemente ist bei gleicher Spannungsfestigkeit bevorzugt zwischen 20% und 25% kleiner als die Mantelwandstärke bei nicht fluorhaltigen Kunststoffen, wie PP. Die Mantelwandstärke der Leitung weist vorzugsweise einen Wert im Bereich von 1 ,9mm bis 2,1 mm für die Isolierung der Leitungselemente und vorzugsweise einen Wert im Bereich von 1 ,2mm bis 1 ,4mm für die Isolierung der Signaladern auf. Hierdurch lässt sich der Gesamtdurchmesser der Leitung trotz des symmetrischen Aufbaus gering halten. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass nur eine oder alternativ nur zwei der Adertypen eine Isolierung aus dem fluorhaltigen Kunststoff aufweisen. Dabei werden unter Adertypen die Versorgungsader, die Erdungsadern und die Signaladern verstanden.
Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung weisen der innere und der äußere Schirm jeweils eine elektrisch leitende Schicht auf. Bei dem inneren Schirm ist diese nach außen und bei dem äußeren Schirm nach innen gerichtet. Somit weist der innere Schirm eine elektrisch leitende Außenseite und der äußere Schirm eine elektrisch leitende Innenseite auf. In Verbindung mit dem zumindest einen Kontaktelement resultiert aus dieser Ausgestaltung die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Schirm. Dazu liegen die elektrisch leitenden Schichten jeweils an dem zumindest einem Kontaktelemente elektrisch leitend an und ermöglichen somit einen Stromfluss vom inneren zum äußeren Schirm und umgekehrt. Dies erlaubt eine einfache Kontaktierung und gewährleistet eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit durch einen Abfluss E MV- relevanter Störströme über die Verbindung.
Um einer ausreichenden Abschirmung Rechnung zu tragen weist zumindest einer der beiden Schirme ein metallisiertes Vlies auf. Bevorzugt weisen sowohl der innere als auch der äußere Schirm das metallisierte Vlies auf. Vorzugsweise wird bei der Fertigung des Vlieses Kupfer verwendet, da es sehr gute Schirmwirkungen aufweist. Diese Ausgestaltung hat sich als vorteilhaft erwiesen, um eine Abschirmung der Teilleitung von den Leitungselementen auszubilden. Analog bildet der äußere Schirm eine Abschirmung der Leitungselemente nach außen hin. Weiterhin liegt dem metallisierten Vlies der Vorteil zugrunde, dass es ein geringeres Gewicht als ein Schirm aus einem Vollmaterial aufweist. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Flexibilität, welche aus der Verwendung von Fasermaterial resultiert.
In zweckdienlicher Weiterbildung weist das Vlies einen Kunststoff auf, auf den ein elektrisch leitendes Material aufgebracht ist. Somit ermöglicht das Vlies eine elektrische Abschirmung gegenüber auftretenden Störsignalen. Bevorzugt ist das Vlies als ein metallbedampftes Polyestervlies ausgebildet. Vorteilhafterweise bedeckt das Material einen Flächenanteil von 80% bis 90% der Oberfläche des Vlieses. Alternativ oder Ergänzend weist zumindest einer der beiden Schirme eine metallisierte Folie auf. Eine leitende Schicht der Folie ist dabei in Richtung zu dem zumindest einen Kontaktelement orientiert und berührt dieses. Vorzugsweise weisen sowohl der innere Schirm als auch der äußere Schirm die metallisierte Folie auf. Derartige metallische Folien, bei denen eine Kunststoff -Trägerschicht mit einem Metall beschichtet (bedampft) ist, werden als Schirmfolien üblicherweise eingesetzt.
In ergänzender Ausgestaltung weist die Leitung einen äußeren Schutzmantel aus einem handelsüblichen Kunststoff, beispielsweise Polyurethan (PUR), auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von der Figuren näher erläutert. Diese zeigen teilweise in stark vereinfachten Darstellungen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung der Leitung,
Fig.2 eine schematische Querschnittsdarstellung des inneren bzw. äußeren Schirmes
Fig.3 eine grob vereinfachte Darstellung einer Steckerverbindung zwischen einem Motor-Powermodul und einem Motor mit Hilfe der Leitung.
In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt.
Gemäß Fig .1 weist eine Leitung 2, die sich in einer Längsrichtung 4 erstreckt, eine Teilleitung 6 auf, welche ihrerseits genau vier Signaladern 8 aufweist. Die vier Signaladern 8 der Teilleitung 6 bilden eine Viererverseilung aus, insbesondere einen Sternvierer. Durch die Viererverseilung ist eine geringe gegenseitige elektrische Beeinflussung gewährleistet.
Die Teilleitung 6 weist ergänzend einen inneren Schirm 10 auf. Der innere Schirm 10 umgibt die Teilleitung 6. Um die Stabilität und Rundheit der Teilleitung 6 zu erhöhen, weist diese vorzugsweise vier Füllelemente 12 auf, die in Zwischenbe- reichen zwischen den vier Signaladern 8 angeordnet sind. Durch diese Füllelemente 12 weist die Teilleitung 6 eine kreisförmige Geometrie auf.
Die Leitung 2 weist zusätzlich mehrere Leitungselemente, nämlich drei Versorgungsadern 14 und drei Erdungsadern 16 auf, welche zusammen mit mehreren, insbesondere drei, Kontaktelementen 18 konzentrisch in einer Lage um die Teilleitung 6 verteilt sind. Dabei wird unter Ader ein zentraler Leiter, insbesondere einen Litzenleiter, und ggf. eine oder dessen (Ader-)lsolierung verstanden. Jeweils eine Versorgungsader 14, eine Erdungsader 16 und ein Kontaktelement 18 bilden eine Dreiergruppierung, die sich in gleicher Abfolge alternierend um die Teilleitung 6 verteilt. Dabei folgt auf eine Dreiergruppierung mit der Reihenfolge Versorgungsader 14, Erdungsader 16 und Füllelement 18 erneut eine Dreiergruppe beginnend mit einer Versorgungsader 14. Bevorzugt wiederholt sich diese Alternanz zweimal, so dass drei Dreiergruppierungen eine geschlossene konzentrische Lage um die Teilleitung 6 bilden. Dabei weisen alle drei„Adertypen" (Versorgungsadern 14, Erdungsadern 16 und Kontaktelemente 18) in Umfangsrichtung den gleichen Abstand voneinander auf, d.h. die Versorgungsadern 14 weisen zueinander jeweils den gleichen Abstand auf, ebenso weisen die Erdungsadern 16 zueinander sowie die Kontaktelemente 18 zueinander jeweils den gleichen Abstand auf.
Ergänzend weist die Leitung 2 einen äußeren Schirm 20 auf, der die Teilleitung 6 und die Leitungselemente sowie die Kontaktelemente 18 umgibt.
Der innere Schirm 10 weist eine elektrisch leitende Außenseite und der äußere Schirm 20 eine elektrisch leitende Innenseite auf.
Die Kontaktelemente 18 erstrecken sich ebenfalls durchgehend über die gesamte Länge der Leitung 2 in Längsrichtung 4. Sie sind elektrisch leitfähig. Hierzu weisen die Kontaktelemente 18, einen Innenstrang 22 und eine elektrisch leitende Außenlage 24 auf. Der Innenstrang 22 weist seinerseits bevorzugt Kunststoffgarne auf. Die Außenlage 24 wird bevorzugt durch ein Metallgeflecht, alternativ durch eine Metallisierung, ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei dem verwendeten Metall um Kupfer, da es eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die Kunst- stoffgarne des Innenstranges 22 sind vorzugsweise aus handelsüblichen Kunststoffen, wie beispielsweise Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA), gefertigt. Aufgrund dessen, dass die Kontaktelemente 18 und die Leitungselemente sowohl den gleichen Durchmesser als auch die gleiche Geometrie aufweisen, liegen die Kontaktelemente 18 am inneren Schirm 10 sowie am äußeren Schirm 20 an und bilden hierdurch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Schirmen 10, 20. Durch den gleichen Durchmesser weisen auch die Leitungselemente eine Anlage an sowohl dem inneren Schirm 10 als auch an dem äußeren Schirm 20 auf.
Die Versorgungsadern 14 und die Erdungsadern 16 weisen eine Isolierung 26 bevorzugt aus einem fluorhaltigen Kunststoff auf. Fluorhaltige Isolierstoffe weisen eine hohe Spannungsfestigkeit auf, wodurch sich die Wandstärke der Isolierung bei gleicher Spannungsfestigkeit gegenüber nicht fluorhaltigen Isolierkunstoffen um 20% bis 25% verringert. Die Versorgungsadern 14 und die Erdungsadern 16 weisen vorzugsweise eine Isolatorwandstärke im Bereich von 0,2mm bis 0,3mm auf, wodurch die Adern einen Durchmesser mit einem Wert im Bereich zwischen 1 ,9mm und 2,1 mm aufweisen.
Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung weisen die Signaladern 8 ebenfalls eine Isolierung aus einem fluorhaltigen Kunststoff auf. Die Wandstärke der Isolierung der Signaladern 8 weist einen Wert im Bereich von 0,2mm bis 0,3mm auf, wodurch die Ader einen Durchmesser mit einem Wert im Bereich von 1 ,3mm bis 1 ,4mm aufweist.
Die Leitungselemente und die Signaladern 8 weisen vorzugsweise Kupferleiter 28, insbesondere verzinnte Kupferleiter, auf, welche als verseilte Litzen ausgebildet sind. Hierbei sind die Signaladern 8, die Versorgungsadern 14 und die Erdungsadern 16 durch eine konzentrische Anordnung von Einzelleitern ausgebildet. Zum Schutz der Leitung 2 ist weiterhin ein Außenmantel 36 vorgesehen, der den äußeren Schirm 20 umgibt. Der Außenmantel 36 weist bevorzugt einen handelsüblichen Kunststoff, beispielsweise Polyurethan (PUR) mit einer Wandstärke im Be- reich von 1 ,1 mm bis 1 ,3mm, wodurch ein Leitungsdurchmesser einen Wert im Bereich zwischen 10mm und 1 1 mm aufweist.
Der in Fig.2 dargestellte Querschnitt eines Schirmes stellt den konzentrisch dreischichtigen Aufbau des inneren Schirmes 10 beziehungsweise des äußeren Schirmes 20 dar.
Der dargestellte Schirmquerschnitt weist eine bevorzugt mit Überlapp gewickelte Kunststofffolie 30, ein Kupfer-Geflecht 32, und eine metallisierte Folie 34 auf. Diese ist bevorzugt ebenfalls mit Überlapp gewickelt. Durch die überlappende Wicklung weist der jeweilige Schirm 10, 24 eine hohe Biegeresistenz auf. Anstelle der Kunststofffolie 30 und / oder der metallisierten Folie 32 wird alternativ ein Vlies und / oder ein metallisiertes Vlies verwendet.
Bevorzugt ist ein metallbedampftes, insbesondere als ku pf erbed a m pf tes
Polystervlies verwendet, welches eine elektrische Abschirmung der Leitung 2 gewährleistet. Durch die Verwendung der Kunststofffolie 30 und insbesondere bei einer Ausgestaltung als Vlies ist die Flexibilität des inneren Schirmes 10 und des äußeren Schirmes 20 gegenüber einem Vollmaterial erhöht.
Die metallisierte Folie 34 weist vorzugsweise eine Metallisierung aus Kupfer auf. Hierfür werden zweckmäßigerweise Standard-Verfahren zur K u n ststof f m etailisie- rung, herangezogen. Die elektrisch leitende Schicht der Folie orientiert sich vorzugsweise zu zumindest einem Kontaktelement 18.
Der wesentliche Unterschied zwischen dem inneren Schirm 10 und dem äußeren Schirm 20 bildet somit die gespiegelte Anordnung innerhalb der Leitung 2. Der innere Schirm 10 weist also die metallisierte Folie 34 als Außenseite und der äußere Schirm 20 die metallisierte Folie 34 als Innenseite auf. Zusammen mit den elektrisch leitenden Kontaktelementen 18 weist diese Ausgestaltung eine elektrische leitende Verbindung zwischen dem inneren Schirm 10 und dem äußeren Schirm 20 auf, da die elektrisch leitende Außenlage 24 der Kontaktelemente 18 jeweils an der Seite der Schirme 10,20 anliegt, welche die metallisierte Folie 34 aufweist.
Die Leitung 2 ist bevorzugt als Motorleitung ausgebildet. Sie ist zur Übertragung von Steuersignalen S1 und einer elektrischen Versorgung S2 eines Elektromotors eingesetzt. Diese Ausgestaltung ist in Fig.4 als stark vereinfachtes Blockschaltbild dargestellt.
Die Leitung 2 weist an einem Ende einen Motormodulstecker 38 und an dem anderen Ende einen Motorstecker 40 auf. Der Motormodulstecker 38 dient dem An- schluss der Leitung 2 an ein Motormodul 42. Der Motorstecker 40 verbindet die Leitung 2 mit einem Elektromotor 44. Bei dem Elektromotor 44 handelt es sich beispielsweise um einen autark agierenden Elektromotor zur Verstellung mechanischer Komponenten einer Maschine, beispielsweise im medizinischen Bereich, insbesondere eines Röntgengerätes. Das Motormodul 42 weist ein Steuermodul 46 zur Erzeugung von Steuersignalen S1 und ein Powermodul 48 zur Bereitstellung der elektrischen Versorgung S2 des Elektromotors 44 auf.
Der Elektromotor 44 weist seinerseits einen Steueranschluss 50 zum Empfang und Auswertung der Steuersignale S1 und einen Versorgungsanschluss 52 zum Empfang der elektrischen Versorgung S2 auf.
Sowohl die Übertragung der Steuersignale S1 als auch die der elektrischen Versorgung S2 erfolgt über die Leitung 2.

Claims

Ansprüche
1 . Leitung, welche sich in eine Längsrichtung erstreckt und
eine Teilleitung und weiterhin mehrere Leitungselemente aufweist, nämlich mehrere Versorgungsadern sowie zumindest eine Erdungsader, wobei die Teilleitung mehrere Signaladern sowie einen diese umgebenden inneren Schirm aufweist und die Teilleitung zusammen mit den Leitungselementen von einem äußeren Schirm umgeben ist, wobei die Teilleitung mittig angeordnet ist und konzentrisch von den Leitungselementen umgeben ist und der innere Schirm und der äußere Schirm über zumindest ein Kontaktelement, das sich in Längsrichtung erstreckt, elektrisch leitend verbunden sind.
2. Leitung nach Anspruch 1 ,
wobei das Kontaktelement durch zumindest ein zusätzliches Füllelement realisiert ist.
3. Leitung nach Anspruch 2,
wobei mehrere Füllelemente gleichmäßig umfangsseitig um die Teilleitung verteilt sind.
4. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Versorgungsadern gleichmäßig umfangsseitig um die Teilleitung verteilt sind.
5. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei mehrere Erdungsadern gleichmäßig umfangsseitig um die Teilleitung verteilt sind.
6. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei zwischen dem Innenschirm und dem Außenschirm eine geschlosse- ne Lage aus den Versorgungsadern, dem zumindest einen Kontaktelement sowie der zumindest einen Erdungsader ausgebildet ist.
7. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei je ein Füllelement, eine Versorgungsader sowie eine Erdungsader eine Dreiergruppierung bilden, welche alternierend in gleicher Abfolge eine geschlossene Lage um die Teilleitung bilden.
8. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Leitungselemente und das Kontaktelement den gleichen Durchmesser aufweisen.
9. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei das Kontaktelement einen Innenstrang mit einer elektrisch leitenden Außenlage aufweist.
10. Leitung nach Anspruch 9,
wobei die elektrisch leitende Außenlage ein Geflecht oder eine Metallisierung aufweist.
1 1 . Leitung nach Anspruch 9 oder 10,
wobei der Innenstrang durch einen Kunststoffstrang ausgebildet ist.
12. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,
wobei das Kontaktelement einen Leiter oder einen leitfähigen Garn aufweist.
13. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei die Teilleitung als Signalleitung ausgebildet ist.
14. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei die Teilleitung genau vier miteinander nach Art einer Viererverseilung verseilte Signaladern aufweist.
15. Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Versorgungsadern, die Erdungsadern und / oder die Signaladern eine Isolierung aus einem fluorhaltigen Kunststoff aufweisen.
16. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
wobei eine Außenseite des inneren Schirmes und eine Innenseite des äußeren Schirmes elektrisch leitend ausgebildet sind.
17. Leitung nach Anspruch 16,
wobei zumindest einer der beiden Schirme ein metallisiertes Vlies aufweist.
18. Leitung nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei das Vlies einen Kunststoff aufweist, auf den ein elektrisch leitendes Material aufgebracht ist.
19. Leitung nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
wobei zumindest einer der beiden Schirme eine metallisierte Folie aufweist.
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