WO2018177767A1 - Elektrischer leiter - Google Patents

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Definitions

  • the invention is based on an electrical conductor, in particular a yarn, according to the preamble of the main claim.
  • a yarn for electrical conduction is already known from WO2012 / 106406 AI, which comprises a composite of carbon nanotube fibers and / or a plurality of layers of graphene and has a certain porosity.
  • the yarn has an electrical insulation layer, which by applying a
  • the electrical insulation layer must adhere so well to the yarn that the insulation does not come off even under mechanical stress, for example a deflection with a small bending radius.
  • the electrical insulation layer should be made as thin as possible in order to achieve a low thermal resistance.
  • the electrical insulation layer must be elastic enough to be able to participate in the possible geometric changes of the limp yarn without dissolving.
  • the electrical conductor according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the electrical insulation of the electrical conductor is improved by the outer fibers of the composite of fibers are fluorinated such that they form an electrical insulation layer, and that the fibers in a Inside are electrically conductive. In this way, the outer fibers of the composite itself form an electrical insulation.
  • insulation according to the invention is very flexible and can also be applied to the smallest bending radii, without loosening or tearing off the electrical insulation is to be feared.
  • the measures listed in the dependent claims are advantageous
  • the degree of fluorination of the fibers, starting from the outer, the insulating layer forming fibers decreases with increasing distance from an outer periphery of the electrical conductor, since the inner core of the electrical conductor is electrically conductive in this way.
  • the insulating layer formed by the outer fibers has a thickness of at least 100 nm and a maximum of 100 ⁇ .
  • the porosity of the composite of fibers is such that the outer fibers are electrically nonconductive due to the interaction with fluorine and the fibers lying in the inner region are electrically conductive by no or little contact with the fluorine. In this way, an electrical insulation of the electrical conductor can be achieved solely by fluorination of the electrical conductor and without applying an additional coating.
  • the porosity of the electrical conductor is less than 10%, in particular less than 7%.
  • the insulating layer of the electrical conductor formed by fluorination can advantageously be achieved by treating the electrical conductor with a fluorine-containing gas or plasma.
  • the electrical conductor 1 is formed from a composite of fibers, wherein the fibers comprise carbon nanotubes (CNT nanotubes) and / or a multiplicity of layers of graphene, in particular of carbon nanotubes (CNT nanotubes) and / or of a multiplicity of layers Graphene are made. Voids are formed between the fibers of the composite so that there is a certain porosity.
  • the electrical conductor 1 comprises a multiplicity of fibers which extend in the direction of a longitudinal extension 1.1 of the electrical conductor 1 and are held together in a known manner, for example by twisting, braiding or knotting.
  • the electrical conductor 1 is a yarn.
  • the outer fibers of the composite are fluorinated such that they form an electrical insulation layer 2, and that the fibers in an inner region 3 are electrically conductive.
  • the insulating layer 2 may be a closed or open to the inner region 3 layer.
  • the insulating layer 2 may, for example, have a thickness of at least 100 nm and a maximum of 100 ⁇ m.
  • the underlying fibers below the insulating layer 2 form the inner region 3, in which the fibers are electrically conductive.
  • the degree of fluorination, ie the ratio of carbon atoms to fluorine atoms, of the fibers of the electrical conductor 1, starting from the outer fibers forming the insulating layer 2, decreases radially inwards with respect to the axis 1.1 with increasing distance from the outer circumference of the electrical conductor 1, so that the fibers within the insulating layer 2 are electrically conductive.
  • the electrical conductivity of the electrical conductor 1 to 90% of the conductor cross-section of the electrical conductor 1 after fluorination is still at least 90% of the original value.
  • the porosity of the composite of fibers is such that the outer fibers of the electrical conductor 1 are electrically non-conductive due to the interaction with fluorine and the fibers lying in the inner region 3 are electrically conductive by no or little contact with the fluorine.
  • the fibers of the electrical conductor 1 are treated with a fluorine-containing gas or a fluorine-containing plasma to produce the insulating layer 2.
  • the electrical conductor can be arranged in a plasma chamber in which a negative pressure prevails and in which argon and a fluorine-containing gas, for example tetrafluoromethane or fluorine gas, is provided so that a plasma generator can generate the plasma in known manner in the plasma chamber.
  • the porosity of the electrical conductor 1 is less than 10%
  • Graphite fluoride an electrical insulator.
  • the invention includes that the fluorination takes place only in the region of the outer fibers, so that the inner region 3 is not or only partially or only slightly fluorinated. This means that according to the invention, the outer fibers are approximately completely fluorinated, so that the insulating layer 2 is formed. Below this is a layer which is only partially fluorinated and whose fluorine content decreases sharply with increasing distance from the surface of the electrical conductor 1. Core 3 retains both the electrical conductivity and the mechanical strength of the fibers. To ensure this, the electrical conductor has a porosity of not more than 10%, in particular not more than 7%. If the porosity is greater than this maximum value, the penetration depth of the fluorination becomes too high.
  • Plasma treatment also the ability to fluorinate at room temperature and perform the fluorination in a short time.
  • a plasma process also offers the possibility of constructing a PTFE-like substance on the surface of the electrical conductor 1 in addition to the fluorination.
  • Insulation layer 2 applied polymer coating 4 have.
  • Polymer coating consists of an elastic polymer, for example of polyvinyl chloride (PVC), crosslinked polyethylene (XLPE), silicone rubber or
  • the carbon-fluorine bond on the surface of the fibers is so strong that it can form strong hydrogen bonds to molecules that have OH groups. This makes it possible to greatly improve the adhesion of polymers having OH groups on the surface of the electrical conductor 1.

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Abstract

Es sind schon Garne zur elektrischen Leitung bekannt, die jeweils einen Verbund von Fasern aus Kohlenstoffnanoröhren und/oder einer Vielzahl von Schichten aus Graphen umfassen und eine bestimmte Porosität aufweisen. Die Garne weisen eine elektrische Isolationsschicht auf, die durch das Auftragen einer Polymerbeschichtung hergestellt ist. Die elektrische Isolationsschicht muss so gut an dem Garn haften, dass sich die Isolation auch bei mechanischer Beanspruchung, beispielsweise einer Umlenkung mit einem kleinen Biegeradius, nicht ablöst. Außerdem soll die elektrische Isolationsschicht möglichst dünn ausgebildet sein, um einen niedrigen Wärmeleitwiderstand zu erreichen. Darüber hinaus muss die elektrische Isolationsschicht elastisch genug sein, um die möglichen geometrischen Veränderungen des biegeschlaffen Garns mitmachen zu können, ohne sich abzulösen. Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Leiter wird die elektrische Isolierung verbessert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die äußeren Fasern des Verbunds derart fluoriert sind, dass sie eine elektrische Isolationsschicht (2) bilden, und dass die Fasern in einem Innenbereich (3) elektrisch leitend sind.

Description

Beschreibung Titel
Elektrischer Leiter
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Leiter, insbesondere einem Garn, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon ein Garn zur elektrischen Leitung aus der WO2012/106406 AI bekannt, das ein Verbund von Fasern aus Kohlenstoffnanoröhren und/oder aus einer Vielzahl von Schichten aus Graphen umfasst und eine bestimmte Porosität aufweist. Das Garn weist eine elektrische Isolationsschicht auf, die durch das Auftragen einer
Polymerbeschichtung hergestellt ist. Die elektrische Isolationsschicht muss so gut an dem Garn haften, dass sich die Isolation auch bei mechanischer Beanspruchung, beispielsweise einer Umlenkung mit einem kleinen Biegeradius, nicht ablöst.
Außerdem soll die elektrische Isolationsschicht möglichst dünn ausgebildet sein, um einen niedrigen Wärmeleitwiderstand zu erreichen. Darüber hinaus muss die elektrische Isolationsschicht elastisch genug sein, um die möglichen geometrischen Veränderungen des biegeschlaffen Garns mitmachen zu können, ohne sich abzulösen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße elektrische Leiter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die elektrische Isolierung des elektrischen Leiters verbessert wird, indem die äußeren Fasern des Verbunds von Fasern derart fluoriert sind, dass sie eine elektrische Isolationsschicht bilden, und dass die Fasern in einem Innenbereich elektrisch leitend sind. Auf diese Weise bilden die äußeren Fasern des Verbunds selbst eine elektrische Isolation. Diese
erfindungsgemäße Isolation ist sehr flexibel und kann auch an kleinste Biegeradien angelegt werden, ohne dass ein Lösen oder Abreißen der elektrischen Isolation zu befürchten ist. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen
elektrischen Leiters möglich. Besonders vorteilhaft ist, dass der Fluorierungsgrad der Fasern ausgehend von den äußeren, die Isolationsschicht bildenden Fasern mit zunehmendem Abstand von einem Außenumfang des elektrischen Leiters abnimmt, da der innere Kern des elektrischen Leiters auf diese Weise elektrisch leitfähig ist. Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel hat die durch die äußeren Fasern gebildete Isolationsschicht eine Dicke von mindestens 100 nm und maximal 100 μηη.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Porosität des Verbunds von Fasern derart ausgeführt ist, dass die äußeren Fasern durch das Zusammenwirken mit Fluor elektrisch nichtleitend und die im Innenbereich liegenden Fasern durch keinen oder geringen Kontakt mit dem Fluor elektrisch leitend sind. Auf diese Weise kann eine elektrische Isolation des elektrischen Leiters allein durch Fluorierung des elektrischen Leiters und ohne Auftragen einer zusätzlichen Beschichtung erreicht werden. Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Porosität des elektrischen Leiters kleiner als 10%, insbesondere kleiner als 7%.
Auch vorteilhaft ist, wenn eine zusätzliche Polymerbeschichtung des elektrischen Leiters vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die durch Fluorierung gebildete
Isolationsschicht des elektrischen Leiters verstärkt. Außerdem kann dadurch eine besonders gute Haftung der Polymerbeschichtung auf den fluorierten äußeren Fasern des elektrischen Leiters erreicht werden.
Die durch Fluorierung gebildete Isolationsschicht des elektrischen Leiters kann vorteilhafterweise durch Behandlung des elektrischen Leiters mit einem fluorhaltigen Gas oder Plasma erreicht werden.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der erfindungsgemäße elektrische Leiter 1 ist aus einem Verbund von Fasern gebildet, wobei die Fasern Kohlenstoffnanoröhren (CNT-Nanotubes) und/oder eine Vielzahl von Schichten aus Graphen umfassen, insbesondere aus Kohlenstoffnanoröhren (CNT- Nanotubes) und/oder aus einer Vielzahl von Schichten aus Graphen hergestellt sind. Zwischen den Fasern des Verbunds sind Hohlräume gebildet, so dass eine bestimmte Porosität besteht. Der elektrische Leiter 1 umfasst eine Vielzahl von Fasern, die in Richtung einer Längserstreckung 1.1 des elektrischen Leiters 1 verlaufen und auf bekannte Weise zusammengehalten sind, beispielsweise durch Verdrillen, Flechten oder Verknoten. Beispielsweise ist der elektrische Leiter 1 ein Garn.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die äußeren Fasern des Verbunds derart fluoriert sind, dass sie eine elektrische Isolationsschicht 2 bilden, und dass die Fasern in einem Innenbereich 3 elektrisch leitend sind. Die Isolationsschicht 2 kann eine geschlossene oder eine zum Innenbereich 3 hin offene Schicht sein.
Die äußeren Fasern, die die elektrische Isolationsschicht 2 bilden, liegen am
Außenumfang des elektrischen Leiters 1 und in einem bestimmten Bereich darunter. Diese äußeren Fasern sind durch eine Behandlung mit Fluor elektrisch nichtleitend. Die Isolationsschicht 2 kann beispielsweise eine Dicke von mindestens 100 nm und maximal 100 μηη aufweisen.
Die unterhalb der Isolationsschicht 2 liegenden Fasern bilden den Innenbereich 3, in dem die Fasern elektrisch leitend sind. Der Fluorierungsgrad, also das Verhältnis von Kohlenstoffatomen zu Fluoratomen, der Fasern des elektrischen Leiters 1 nimmt ausgehend von den äußeren, die Isolationsschicht 2 bildenden Fasern nach radial innen hin bezüglich der Achse 1.1 mit zunehmendem Abstand von dem Außenumfang des elektrischen Leiters 1 ab, so dass die Fasern innerhalb der Isolationsschicht 2 elektrisch leitfähig sind. Beispielsweise beträgt die elektrische Leitfähigkeit des elektrischen Leiters 1 auf 90% des Leiterquerschnitts des elektrischen Leiters 1 nach der Fluorierung noch mindestens 90% des ursprünglichen Wertes.
Die Porosität des Verbunds von Fasern ist derart ausgeführt, dass die äußeren Fasern des elektrischen Leiters 1 durch das Zusammenwirken mit Fluor elektrisch nichtleitend und die im Innenbereich 3 liegenden Fasern durch keinen oder geringen Kontakt mit dem Fluor elektrisch leitend sind.
Nach dem Ausführungsbeispiel werden die Fasern des elektrischen Leiters 1 mit einem fluorhaltigen Gas oder einem fluorhaltigen Plasma behandelt, um die Isolationsschicht 2 herzustellen. Beispielsweise kann der elektrische Leiter in einer Plasmakammer angeordnet werden, in welcher ein Unterdruck herrscht und in der Argon und ein fluorhaltiges Gas, beispielsweise Tetrafluormethan oder Fluorgas, vorgesehen ist, damit ein Plasmagenerator das Plasma auf bekannte Weise in der Plasmakammer erzeugen kann.
Beispielsweise ist die Porosität des elektrischen Leiters 1 kleiner als 10%,
insbesondere kleiner als 7%, ausgeführt. Graphit reagiert mit dem Fluor im
Temperaturbereich von 200 bis 550 °C zu Graphitfluorid, wie in DE 3231238 AI offenbart. Bei einem Fluorierungsgrad unterhalb von 0,9 leitet Graphitfluorid den elektrischen Strom ebenso wie Graphit. Bei einem Fluorierungsgrad von 1,0 ist
Graphitfluorid ein elektrischer Isolator. Die Erfindung beinhaltet, dass die Fluorierung nur im Bereich der äußeren Fasern stattfindet, so dass der Innenbereich 3 nicht oder nur teilweise oder nur geringfügig fluoriert wird. Dies bedeutet, dass erfindungsgemäß die äußeren Fasern annähernd vollständig fluoriert sind, so dass die Isolationsschicht 2 entsteht. Darunter befindet sich eine Schicht, die nur teilweise fluoriert ist und deren Fluorgehalt mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche des elektrischen Leiters 1 stark abnimmt. Im Kern 3 bleibt sowohl die elektrische Leitfähigkeit als auch die mechanische Festigkeit der Fasern erhalten. Damit dies sichergestellt ist, besitzt der elektrische Leiter eine Porosität von maximal 10%, insbesondere maximal 7%. Ist die Porosität größer als dieser Maximalwert, wird die Eindringtiefe der Fluorierung zu hoch.
Verschiedene Fluorierungsmethoden wurden betrachtet, wie beispielsweise das Mischen mit reaktiven fluorhaltigen Lösungen, die Reaktion mit fluorhaltigen Gasen bei erhöhter Temperatur und die Behandlung mit fluorhaltigem Plasma. Von diesen Methoden stellt die Plasmabehandlung ein vorteilhaftes Verfahren dar. Neben der Möglichkeit, die Fluorierungstiefe über die Parameter Plasmaleistung, verwendete fluorhaltige Gase, Druck und Zeitdauer exakt einzustellen, bietet die
Plasmabehandlung auch die Möglichkeit, bei Raumtemperatur zu fluorieren und die Fluorierung in kurzer Zeit durchzuführen. Darüber hinaus bietet ein Plasmaprozess auch die Möglichkeit, zusätzlich zur Fluorierung eine PTFE-ähnliche Substanz auf der Oberfläche des elektrischen Leiters 1 aufzubauen. Der elektrische Leiter 1 kann zusätzlich zu der Isolationsschicht 2 eine auf die
Isolationsschicht 2 aufgebrachte Polymerbeschichtung 4 haben. Die
Polymerbeschichtung besteht aus einem elastischen Polymer, beispielsweise aus Polyvinylchlorid (PVC), vernetztem Polyethylen (XLPE), Silikongummi oder
Nitrilbutylkautschuk.
Die Kohlenstoff-Fluor-Bindung auf der Oberfläche der Fasern ist so stark, dass diese starke Wasserstoffbrücken zu Molekülen ausbilden kann, die OH-Gruppen besitzen. Dies ermöglicht eine starke Verbesserung der Haftung von Polymeren mit OH-Gruppen auf der Oberfläche des elektrischen Leiters 1.

Claims

Ansprüche
1. Elektrischer Leiter, insbesondere Garn, der ein Verbund von Fasern umfasst und eine bestimmte Porosität aufweist, wobei die Fasern Kohlenstoffnanoröhren und/oder eine Vielzahl von Schichten aus Graphen umfassen, dadurch
gekennzeichnet, dass die äußeren Fasern des Verbunds derart fluoriert sind, dass sie eine elektrische Isolationsschicht (2) bilden, und dass die Fasern in einem Innenbereich (3) elektrisch leitend sind.
2. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Fluorierungsgrad der Fasern ausgehend von den äußeren, die Isolationsschicht (2) bildenden Fasern mit zunehmendem Abstand von einem Außenumfang des elektrischen Leiters (1) abnimmt.
3. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die äußeren Fasern gebildete Isolationsschicht (2) eine Dicke von mindestens 100 nm und maximal 100 μηη aufweist.
4. Elektrischer Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Porosität des Verbunds von Fasern derart ausgeführt ist, dass die äußeren Fasern durch das Zusammenwirken mit Fluor elektrisch nichtleitend und die im Innenbereich (3) liegenden Fasern durch keinen oder geringen Kontakt mit dem Fluor elektrisch leitend sind.
5. Elektrischer Leiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität des elektrischen Leiters (1) kleiner als 10%, insbesondere kleiner als 7% ist.
6. Elektrischer Leiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine
zusätzliche Polymerbeschichtung (4) des elektrischen Leiters (1) vorgesehen ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters, insbesondere Garns, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (1) mit einem fluorhaltigen Gas oder einem fluorhaltigen Plasma behandelt wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021115669A1 (de) 2019-12-09 2021-06-17 Robert Bosch Gmbh Elektrischer leiter aus graphen und/oder kohlenstoffnanoröhren mit beschichteten fügestellen
WO2021197679A1 (de) * 2020-03-30 2021-10-07 Robert Bosch Gmbh Elektrische maschine mit biegeschlaffen elektrischen leitern und formgebenden isolierungen
DE102021210974A1 (de) 2021-09-30 2023-03-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrische Maschine und Verfahren zum Einlegen von zumindest einem elektrischen Leiterverbund in zumindest eine Nut eines Stators oder Rotors für eine elektrische Maschine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111081411A (zh) * 2019-12-09 2020-04-28 河北碳垣纳米科技有限公司 碳纳米管纤维柔性电缆

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3231238A1 (de) 1981-09-02 1983-04-28 Central Glass Co., Ltd., Ube, Yamaguchi Verfahren und vorrichtung zur herstellung von graphitfluorid durch direkte umsetzung von kohlenstoff und fluorgas
US20090255706A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Tsinghua University Coaxial cable
US20110174519A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Applied Nanostructured Solutions, Llc Cnt-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line
WO2012106406A1 (en) 2011-02-01 2012-08-09 General Nano Llc Methods of coating carbon nanotube elongates
EP2535903A2 (de) * 2010-02-09 2012-12-19 Vryus Co., Ltd Graphenfaser, herstellungsverfahren dafür und verwendung davon
WO2015090964A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Elektrospule und verwendung einer elektrospule
CN106008974A (zh) * 2016-06-02 2016-10-12 黑龙江科技大学 一种高疏水氟化碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的制备方法
WO2016186263A1 (en) * 2015-05-18 2016-11-24 3C Tae Yang Co., Ltd Nanocable and manufacturing method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3823784B2 (ja) * 2001-09-06 2006-09-20 富士ゼロックス株式会社 ナノワイヤーおよびその製造方法、並びにそれを用いたナノネットワーク、ナノネットワークの製造方法、炭素構造体、電子デバイス
US20070290394A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-20 International Business Machines Corporation Method and structure for forming self-planarizing wiring layers in multilevel electronic devices
ES2753901T3 (es) * 2008-05-07 2020-04-14 Nanocomp Technologies Inc Mazo de cables y cables eléctricos coaxiales basados en nanotubos de carbón
US20110203632A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Rahul Sen Photovoltaic devices using semiconducting nanotube layers
CN104966722A (zh) * 2015-07-24 2015-10-07 深圳市华星光电技术有限公司 Tft基板结构及其制作方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3231238A1 (de) 1981-09-02 1983-04-28 Central Glass Co., Ltd., Ube, Yamaguchi Verfahren und vorrichtung zur herstellung von graphitfluorid durch direkte umsetzung von kohlenstoff und fluorgas
US20090255706A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Tsinghua University Coaxial cable
US20110174519A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Applied Nanostructured Solutions, Llc Cnt-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line
EP2535903A2 (de) * 2010-02-09 2012-12-19 Vryus Co., Ltd Graphenfaser, herstellungsverfahren dafür und verwendung davon
WO2012106406A1 (en) 2011-02-01 2012-08-09 General Nano Llc Methods of coating carbon nanotube elongates
WO2015090964A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Elektrospule und verwendung einer elektrospule
WO2016186263A1 (en) * 2015-05-18 2016-11-24 3C Tae Yang Co., Ltd Nanocable and manufacturing method thereof
CN106008974A (zh) * 2016-06-02 2016-10-12 黑龙江科技大学 一种高疏水氟化碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021115669A1 (de) 2019-12-09 2021-06-17 Robert Bosch Gmbh Elektrischer leiter aus graphen und/oder kohlenstoffnanoröhren mit beschichteten fügestellen
US11875913B2 (en) 2019-12-09 2024-01-16 Robert Bosch Gmbh Electrical conductor made of graphene and/or carbon nanotubes having coated joints
WO2021197679A1 (de) * 2020-03-30 2021-10-07 Robert Bosch Gmbh Elektrische maschine mit biegeschlaffen elektrischen leitern und formgebenden isolierungen
DE102021210974A1 (de) 2021-09-30 2023-03-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrische Maschine und Verfahren zum Einlegen von zumindest einem elektrischen Leiterverbund in zumindest eine Nut eines Stators oder Rotors für eine elektrische Maschine
WO2023052116A1 (de) 2021-09-30 2023-04-06 Robert Bosch Gmbh Elektrische maschine und verfahren zum einlegen von zumindest einem elektrischen leiterverbund in zumindest eine nut eines stators oder rotors für eine elektrische maschine

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