WO2020064040A1 - Elektrische litze - Google Patents

Elektrische litze Download PDF

Info

Publication number
WO2020064040A1
WO2020064040A1 PCT/DE2019/000250 DE2019000250W WO2020064040A1 WO 2020064040 A1 WO2020064040 A1 WO 2020064040A1 DE 2019000250 W DE2019000250 W DE 2019000250W WO 2020064040 A1 WO2020064040 A1 WO 2020064040A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wires
electrical
core element
strand
diameter
Prior art date
Application number
PCT/DE2019/000250
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Brunner
Erwin Köppendörfer
Stefan Schwarz
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 WO2020064040A1 publication Critical patent/WO2020064040A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • H01B7/42—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
    • H01B7/421—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation
    • H01B7/423—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation using a cooling fluid
    • H01B7/425—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation using a cooling fluid the construction being bendable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/18—Cables specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment
    • 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
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present invention is based on an electrical strand for the transmission of electrical signals or electrical energy. Such cables are used in almost all areas to connect different electrical components.
  • Electrical strands have an inner core and an outer jacket.
  • the core is used for the transmission of electrical energy or signals and is made of an electrically conductive material. In most cases, materials based on copper or aluminum are used. Alloys or multi-layer cores made of different materials are also known.
  • the outer sheath of the electrical strands consists of an electrically non-conductive, ie insulating material.
  • electrical strands are produced in different strengths depending on the area of application and the required electrical properties.
  • the core of the stranded wire is not made solid to increase flexibility, but rather is formed from several thin wires stranded together.
  • the most common combination for electrical strands has a central element, which is surrounded by six other elements. This structure is particularly dimensionally stable and flexible at the same time to allow bending of the strand.
  • strands stranded in this way are further stranded together in a corresponding structure, which results in a larger cross section.
  • Electrical strands are used individually or stranded together as cables. Cables are usually surrounded by an additional cable sheath, which holds the individual, stranded together electrical strands - and possibly other, non-electrical elements - together and stabilizes their shape.
  • cooled lines and cables are already known from the prior art.
  • hoses or hollow cables are also introduced into these cables and wires during the stranding process. This creates hybrid cables that consist of electrical cables on the one hand and media-carrying cables on the other.
  • the heat which is generated in the electrical lines is transferred to the media-carrying lines.
  • the heat can thus be carried away from the cable by means of a cooling medium which flows through the media-carrying lines.
  • the heat can then be extracted from the cooling medium in a circuit in an external heat exchanger.
  • An alternative embodiment from the prior art provides to provide the Jardinman tel, which surrounds the stranded electrical conductors with cavities.
  • this version of cooled lines no additional media-carrying line is required in the stranding.
  • the cavities required to transport a cooling medium are integrated directly into the cable jacket.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the cooled cables and lines known from the prior art and to present an improved, cost-effective and energy-efficient solution for cooling cables and lines.
  • an electrical strand which consists of a sheath element and a core element, the sheath element completely surrounding the core element, the sheath element consisting of at least a first material, the first material being electrically insulating, wherein the core element consists of at least a second material, the second material being electrically conductive, the core element consisting of first wires and second wires, the first wires being arranged in an inner region of the core element and forming an inner layer, the second wires in are arranged in an outer region of the core element and form an outer layer, the outer layer surrounding the inner layer of the core element and the first wires and the second wires being stranded together to form the core element.
  • the invention is an electrical strand which consists of a jacket element and a core element.
  • the strand is designed as an elongated element, the sheath element completely surrounding the core element.
  • the jacket element consists of at least a first material which is electrically insulating. This electrically non-conductive material prevents transmission of electrical signals or energy from the core element to its surroundings.
  • the jacket element is provided with reinforcing elements, which aim to increase the dimensional stability of the jacket element. Additional material is added to the casing element, which has a higher bending strength than the material of the casing element. It is also conceivable to introduce a formwork in or on the casing element, which strengthens the dimensional stability of the casing element through increased strength.
  • Hose manufacturing is produced directly around the core element. Sufficient possibilities are known from the prior art for producing a dimensionally stable hose.
  • the core element arranged in the jacket element consists of a second material which, in contrast to the first material of the jacket element, has a high electrical conductivity.
  • the core element is preferably made of a copper or aluminum based material. Due to the particularly good electrical conductivity and the low weight, these materials are particularly suitable for electrical strands, depending on the application.
  • the core element according to the invention also consists of first and second wires.
  • the first wires form an inner layer in an inner region of the core element, which is surrounded by an outer region.
  • the second wires form an outer layer.
  • the first wires and second wires are stranded together in a rope. This gives the electric strand a particularly high degree of flexibility.
  • the inner layer and the Outside layer stranded together in the same direction. This gives the stranded structure additional stability.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the first wires are present in the same number as the second wires.
  • An electrical strand whose core element consists of three first wires and three second wires is particularly advantageous. Further configurations provide for the core element to be designed with at least four first wires and at least four second wires.
  • a special embodiment of the invention provides for the core element to be formed from six first wires and six second wires. Similar to a structure consisting of three first and second wires, this structure is particularly stable.
  • an expedient further development of the invention provides for the second wires of the outer layer to be arranged in a gusset of two first wires of the inner layer.
  • the second cores are relatively safe from movement, so that the entire composite of the core element remains dimensionally stable.
  • the holding element can consist of one or more wires or an electrically conductive film.
  • the stability of the composite is fixed by wrapping the inner layer.
  • An equivalent fixation can be provided for the outer layer.
  • a holding element is wrapped around the entire core element before the cable sheath is applied.
  • a further embodiment of the invention provides for a support means to be arranged within the inner layer.
  • the proppant is surrounded by the first veins.
  • the support means can consist of one or more fibers, can be electrically conductive or non-conductive or can also consist simply of extruded insulation material.
  • a further development of the proppant provides, this from the same, to produce electrically conductive, second material, like the first wires. In this way, additional electrical power or signals can be transmitted using the proppant.
  • a particularly preferred embodiment of the support means is to design the support means as an additional first wire. This is particularly advantageous with six first wires. Because a structure of six wires that surround an additional central wire is particularly stable and flexible at the same time.
  • the first wires have a first diameter and the second wires have a second diameter.
  • the first diameter is not identical to the second diameter.
  • An advantageous embodiment of the invention provides for the first diameter to be made smaller than the second diameter.
  • the inner layer of the core element is dimensioned smaller than the outer layer.
  • the first diameter is between 25 to 57%, preferably between 40 to 60% of the second diameter. This enables a particularly stable construction of the core element.
  • This embodiment of the first wires and second wires has the purpose according to the invention that free areas are formed in the outer layer between the second wires. By varying the ratio of the first diameter and second diameter to one another, the size of the free areas between the second wires can be reduced or enlarged. Depending on the application and requirements, this can be adapted to the electrical wire.
  • the object of the present invention is achieved in that the free areas in the core element can be used to transport a cooling medium.
  • the invention thus offers a particularly advantageous construction of an electrical strand in which a cooling medium can flow directly around the cores which conduct the electrical energy or signals and are heated by their electrical resistance.
  • the disadvantages of the prior art are particularly advantageous known solutions fixed.
  • the heat generated does not have to be passed through several strand and hose sheaths until it can be absorbed by the cooling medium.
  • the heat is absorbed by the cooling medium directly at the core, where it is generated.
  • 1 to 3 show the cross section of an electrical strand according to the invention of a first embodiment
  • Fig. 5 shows the cross section of an electrical strand according to the invention of a third embodiment.
  • Figures 1 to 3 show the cross section of an electrical strand 1 according to the invention in a first embodiment.
  • the electrical strand 1 is formed by a core element 20 which is surrounded by a jacket element 10.
  • the shell element 10 which consists of an electrically insulating, first material, completely surrounds the core element 20.
  • the jacket element 10 is produced in a method which is also used for hoses and lines for the transport of liquid media. As a result, the casing element 10 has a stable, round shape which surrounds the core element 20. Due to the production as a hose, the jacket element 10 has sufficient mechanical stability and prevents the core element 20 from falling or collapsing.
  • the core element 20 consists of two types of veins.
  • the wires are made of a second material that is highly conductive. This can be, for example, an alloy based on copper or aluminum. But all other materials known for electrical cables are also useful here.
  • the wires themselves are stranded from several individual wires in this exemplary embodiment. By using stranded wires instead of solid wires, the wires are more flexible.
  • the two types of wires are clearly visible: the first wires 21 and the second wires 22.
  • Three first wires 21 are arranged in the center, the inner area of the core element 20 and form an inner layer 25.
  • Three second wires 22 are around the inner layer 25 around, arranged in an outer region of the core element 20 and form an outer layer 26.
  • the inner layer 25 and outer layer 26 are arranged concentrically.
  • the second wires 22 each lie between two first wires 21 such that the second wires 22 are arranged in gussets 23.
  • the gussets 23 each result as a border area between two adjacent, first wires 21.
  • the first wires 21 and the second wires 22 have different diameters d1 / d2.
  • the first diameters d1 of the first wires 21 are dimensioned smaller than the second diameters d2 of the second wires 22.
  • the first diameter d1 is approximately 50% of the second diameter d2. Free areas 30 form between the second wires 22.
  • these free areas 30 between the second wires 22 can be used for receiving and transporting a cooling medium.
  • the free areas 30 are formed by the arrangement according to the invention of the first wires 21 and the second wires 22 such that the free areas 30 each adjoin three of the six wires 21/22 in FIG. This enables particularly good, efficient and energetically good heat transfer from the wires 21/22 to the cooling medium.
  • the cooling medium can in turn be transported through the free areas 30 along the electrical strand 1 and thus dissipate the heat generated.
  • FIG. 4 shows a cross section of a second embodiment of an electrical strand 1 according to the present invention.
  • this second embodiment has four of the first wires 21 as well as two th wires 22.
  • free areas 30 are formed by the structure of the core element 20 according to the invention in an inner layer 25 and an outer layer 26 between the second wires 22.
  • a support element 24 is additionally provided for supporting and strengthening the structure of inner layer 25 and outer layer 26. This is arranged centrally in the core element 20, surrounded by the first wires 21. By means of the support element 24, a displacement of the first wires 21 relative to one another is hardly possible.
  • the support element 24 is produced, for example, from a polymer and was roped in with the stranding process of the first wires 21 and second wires 22. Optionally, this can be supported by a holding element, which e.g. is wound as a wire around the inner layer 25.
  • FIG. 5 Another embodiment of the invention is shown in FIG. 5.
  • the cross section of the electrical strand 1 according to the invention is also shown.
  • This particular embodiment has six first cores 21 and six second cores 22 arranged around it.
  • the support element 24 is formed. This corresponds to a first core 21.
  • the dimensioning of the support element 24 corresponds to the first diameter d1.
  • the material of the support element 24 also corresponds to the second material of the first wires 21. This makes it possible to transmit the same current via the core element 20, the electrical cross section being less and therefore less heat being generated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Litze (1) welche zur besonders vorteilhaften Kühlung mittels eines Kühlmittels ausgebildet ist. Dabei weist die elektrische Litze (1) ein Kernelement (20) sowie ein Mantelelement (10) auf. Das Kernelement (20) der elektrischen Litze (1) ist aus ersten Adern (21) sowie zweiten Adern (22) gebildet, wobei eine besonders vorteilhafte Anordnung der ersten Adern (21) und der zweiten Adern (22) freie Bereiche (30) innerhalb des Mantelelements (10) ausbildet. Diese freien Bereiche (30) können zur effizienten Kühlung der elektrischen Litze (1) genutzt werden.

Description

Elektrische Litze
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer elektrischen Litze zur Übertragung von elektrischen Signalen oder elektrischer Energie. Dabei werden derartige Lit- zen in nahezu allen Bereichen eingesetzt um unterschiedliche elektrische Kompo- nenten miteinander zu verbinden.
Elektrische Litzen weisen einen inneren Kern sowie einen äußeren Mantel auf.
Der Kern dient zur Übertragung der elektrischen Energie oder Signale und ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt. Meist werden hier Materialien basie- rend auf Kupfer oder Aluminium eingesetzt. Es sind ebenso Legierungen oder mehrschichtig aufgebaute Kerne aus verschiedenen Materialien bekannt. Der äußere Mantel der elektrischen Litzen besteht aus einem elektrisch nicht leitfähigen, also isolierenden Material.
Grundsätzlich werden elektrische Litzen je nach Einsatzgebiet und den erforderlichen elektrischen Eigenschaften in verschiedenen Stärken hergestellt. Dazu wird der Kern der Litze zur Erhöhung der Flexibilität nicht massiv, sondern aus mehreren dünnen, miteinander verseilten Drähten ausgebildet. Die üblichste Kombination für elektrische Litzen weist ein mittiges Elemente auf, welches von sechs weiteren Elementen umgeben ist. Dieser Aufbau ist besonders formstabil und gleichzeitig flexibel um Biegungen der Litze zuzulassen.
Für noch größer dimensionierte elektrische Litzen werden derart verseilte Litzen in einem entsprechenden Aufbau weiter miteinander verseilt, wodurch sich ein größerer Querschnitt ergibt.
Elektrische Litzen werden einzeln eingesetzt oder zu mehreren als Kabel verseilt. Kabel sind meist von einem zusätzlichen Kabelmantel umgeben, welcher die einzelnen, miteinander verseilten elektrischen Litzen - sowie ggf. weiteren, nicht elektrischen Elementen - zusammenhält und in ihrer Form stabilisiert.
Für besonders energiereiche Anwendungen ist es inzwischen nötig, elektrische Leitungen und Kabel zu kühlen. Vor allem im Bereich der Elektromobilität tritt z.B. beim Laden von Batterien in Elektroautos sehr viel Abwärme auf. Diese Erwärmung tritt nicht nur in der Batterie auf, sondern bereits in der Leitung und dem Kabel mittels welchem die elektrische Energie zur Batterie übertragen wird. Hierfür ist hauptsächlich der elektrische Widerstand der elektrischen Litze selber ausschlaggebend. Die Erwärmung der Litze kann durch geschickten Einsatz von Material und Legierungen heute bereits reduziert werden. Dennoch muss die entstehende Wärme vom Kabel abgeführt werden, um dieses nicht zu schädigen.
Stand der Technik
Um im Kabel entstehende Wärme wieder abzuführen sind aus dem Stand der Technik bereits gekühlte Leitungen und Kabel bekannt. In diesen Kabeln und Leitungen werden neben den elektrischen Komponenten zusätzlich Schläuche oder Hohlleitungen im Verseilprozess eingebracht. So entstehen Hybridkabel welche einerseits aus elektrischen Leitungen und andererseits aus medienführenden Leitungen bestehen.
Dadurch dass die medienführenden Leitungen den elektrischen Leiten im Kabel verbund sehr nahegelegen sind, wird die Wärme welche in den elektrischen Leitungen entsteht auf die medienführenden Leitungen übertragen. Mittels eines Kühlmediums, welche die medienführenden Leitungen durchströmt, kann die Wärme so von dem Kabel weggeführt werden. In einem externen Wärmetauscher kann dem Kühlmedium dann wiederum die Wärme in einem Kreislauf entzogen werden.
Eine alternative Ausführung aus dem Stand der Technik sieht vor, den Kabelman tel, welcher die miteinander verseilten, elektrischen Leiter umgibt, mit Hohlräumen zu versehen. In dieser Ausführung von gekühlten Leitungen wird keine zusätzliche, medienführende Leitung in der Verseilung benötigt. Die erforderlichen Hohlräume zum Transport eines Kühlmediums sind direkt in den Kabelmantel inte- griert.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur Kühlung von Leitungen und Kabeln haben gemein, dass die Wärme welche in den elektrischen Leitern entsteht bis in das Kühlmedium mehrere Medienübergange erfährt. So wird die Wärme vom elektrisch leitenden Material im Kern einer Litze in dessen elektrisch nicht leitenden Mantel übertragen. Von diesem ggf. über Füllstoffe in den Mantel der medienführenden Leitung und von diesem erst auf das Kühlmedium selbst, welches die Wärme dann abführt.
Die Übertragung der Wärme, welche in einem derartigen Kabel entsteht ist somit sehr ineffizient und durch die vielen Medienübergänge sehr träge. Zudem benöti- gen die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen für gekühlte Kabel zu- sätzliche Komponenten, wie medienführende Leitungen oder aufwändig hergestellte Kabelmantel, um eine Kühlung der Kabel und Leitungen zu ermöglichen.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten, gekühlten Kabel und Leitungen zu überwinden und eine verbesserte, kostengünstige sowie energetisch effiziente Lösung zur Kühlung von Kabeln und Leitungen vorzustellen.
Die Aufgabe wird durch eine elektrische Litze gelöst, welche aus einem Mante- lelement sowie einem Kernelement besteht, wobei das Mantelelement das Kern- element vollständig umgibt, wobei das Mantelelement aus einem zumindest einem ersten Material besteht, wobei das erste Material elektrisch isolierend ist, wobei das Kernelement aus zumindest einem zweiten Material besteht, wobei das zweite Material elektrisch leitfähig ist, wobei das Kernelement aus ersten Adern sowie zweiten Adern besteht, wobei die ersten Adern in einem inneren Bereich des Kernelements angeordnet sind und eine Innenlage bilden, wobei die zweiten Adern in einem äußeren Bereich des Kernelements angeordnet sind und eine Au- ßenlage bilden, wobei die Außenlage die Innenlage des Kernelements umgibt und wobei die ersten Adern und die zweiten Adern miteinander zu dem Kernelement verseilt sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 14 angegeben. Bei der Erfindung handelt es sich um eine elektrische Litze welche aus einem Mantelelement und einem Kernelement besteht. Die Litze ist als langgestrecktes Element ausgebildet wobei das Mantelelement dabei das Kernelement vollständig umgibt. Das Mantelelement besteht aus zumindest einem ersten Material, welches elektrisch isolierend ist. Dieses elektrisch nicht leifähige Material verhindert eine Übertragung von elektrischen Signalen oder Energie vom Kernelement an dessen Umgebung.
In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist das Mantelelement mit Verstär- kungselementen versehen, welche eine erhöhte Formstabilität des Mantelelements bezwecken. Dabei ist dem Mantelelement zusätzliches Material beigemengt, welches eine höhere Biegefestigkeit als das Material des Mantelelements aufweist. Auch ist denkbar eine Schalung in oder auf dem Mantelelement einzubringen, welche durch eine erhöhte Festigkeit die Formstabilität des Mantelelements verstärkt.
Eine weitere Ausgestaltung des Erfindung sieht vor das Mantelelement als
Schlauch auszubilden. Dieser wird nach den bekannten Möglichkeiten der
Schlauchherstellung direkt um das Kernelement produziert. Zur Herstellung eines formstabilen Schlauchs sind aus dem Stand der Technik hinreichend Möglichkeiten bekannt.
Das im Mantelelement angeordnete Kernelement besteht aus einem zweiten Material welches - im Gegensatz zum ersten Material des Mantelelements - eine hohe, elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das Kernelement wird vorzugsweise aus einem Material auf Kupfer- oder Aluminiumbasis hergestellt. Durch die besonders gute elektrische Leitfähigkeit bzw. das geringe Gewicht, sind diese Materialien je nach Anwendungsbereich besonders gut für elektrische Litzen geeignet.
Das erfindungsgemäße Kernelement besteht ferner aus ersten und zweiten Adern. Die ersten Adern bilden dabei in einem inneren Bereich des Kernelements eine Innenlage, welche von einem äußeren Bereich umgeben ist. Im äußeren Bereich bilden die zweiten Adern eine Außenlage. Die ersten Adern und zweiten Adern sind zu einem Seilverbund verseilt. Dadurch wird der elektrischen Litze eine besonders hohe Flexibilität verliehen. Erfindungsgemäß sind die Innenlage und die Außenlage in dieselbe Richtung miteinander verseilt. Dies gibt zusätzliche Stabili tät des Verseilverbunds.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die ersten Adern in glei- cher Anzahl vorhanden sind wie die zweiten Adern. Besonders vorteilhafte ist eine elektrische Litze dessen Kernelement aus drei ersten Adern sowie drei zweiten Adern besteht. Weitere Ausgestaltungen sehen vor das Kernelement mit mindes- tens vier ersten Adern sowie mindestens vier zweiten Adern auszuführen.
Eine spezielle Ausbildung der Erfindung sieht vor das Kernelement aus sechs ers- ten Adern und sechs zweiten Adern zu bilden. Dieser Aufbau ist ähnlich wie ein Aufbau aus jeweils drei ersten und zweiten Adern besonders stabil.
Für alle Ausgestaltungen des Kernelements sieht eine zweckmäßige Weiterent- wicklung der Erfindung vor, die zweiten Adern der Außenlage jeweils in einem Zwickel zweier erste Adern der Innenlage anzuordnen. In diesen als Zwickel be- zeichneten Grenzbereichen zwischen zwei ersten Adern liegen die zweiten Adern relativ bewegungssicher, so dass der gesamte Verbund des Kernelements form- stabil bleibt.
Für eine Erhöhung der Formstabilität des Kernelements kann ferner vorgesehen werden, die Innenlage mit einem Halteelement zu umgeben. Dabei kann das Halteelement aus einem oder mehreren Drähten oder einer elektrisch leitenden Folie bestehen. Durch das Umwickeln der Innenlage wird die Stabilität des Verbunds fixiert. Eine gleichwirkende Fixierung kann für die Außenlage vorgesehen werden. Dabei wird ein Halteelement vor dem Aufbringen des Kabelmantels um das ge- samten Kernelement gewickelt.
Zur weiteren Stabilisierung des Kernelements sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor ein Stützmittel innerhalb der Innenlage anzuordnen. Dabei ist das Stützmittel von den ersten Adern umgeben. Das Stützmittel kann aus einer oder mehreren Faser bestehen, elektrisch leitend oder nicht leitend ausgeführt sein o- der auch einfach aus extrudiertem Isolationsmaterial bestehen.
Eine Weiterentwicklung des Stützmittels sieht vor, dies aus dem gleichen, elektrisch leitenden, zweiten Material herzustellen, wie die ersten Adern. So kann zusätzlich elektrische Leistung oder Signale mittels des Stützmittels übertragen werden.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Stützmittels ist, das Stützmittel als zusätzliche erste Ader zu gestalten. Dies ist besonders bei sechs ersten Adern vorteilhaft. Da ein Aufbau von sechs Adern, die eine zusätzliche zentrische Ader umgeben, besonders stabil und gleichzeitig flexibel ist.
Erfindungsgemäß weisen die ersten Adern einen ersten Durchmesser auf und die zweiten Adern einen zweiten Durchmesser. Der erste Durchmesser ist dabei nicht identisch mit dem zweiten Durchmesser. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Er- findung sieht vor den ersten Durchmesser geringer auszulegen als den zweiten Durchmesser. Dadurch ist die Innenlage des Kernelements kleiner dimensioniert als die Außenlage.
Der erste Durchmesser beträgt zwischen 25 bis 57%, vorzugsweise zwischen 40 bis 60 % des zweiten Durchmessers. Dadurch kann ein besonders stabiler Aufbau des Kernelements ermöglicht werden. Diese Ausgestaltung der ersten Adern und zweiten Adern bezweckt erfindungsgemäß, dass zwischen den zweiten Adern in der Außenlage freie Bereiche gebildet sind. Durch Variierung des Verhältnisses der ersten Durchmesser und zweiten Durchmesser zueinander, kann die Größe der freien Bereiche zwischen den zweiten Adern verringert oder vergrößert wer- den. Dies kann je nach Anwendungsgebiet und Anforderungen auf die elektrische Litze angepasst werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorliegenden Er- findung dahingehende gelöst, dass die freien Bereiche im Kernelement zum Transport eines Kühlmediums genutzt werden können. Die Erfindung bietet so eine besonders vorteilhaften Aufbau einer elektrischen Litze, in welcher die Adern, welche die elektrische Energie oder Signale leiten und durch ihren elektrischen Widerstand erwärmt werden, direkt von einem Kühlmedium umströmt werden können.
So werden besonders vorteilhaft die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen behoben. Die entstehende Wärme muss nicht erst durch mehrere Litzen- und Schlauchmäntel bis sie vom Kühlmedium aufgenommen wer- den kann. Die Wärme wird direkt an der Ader, dort wo sie entsteht, vom Kühlmedium aufgenommen.
Ausführungsbeispiel
In den folgenden Zeichnungen werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis Fig. 3 den Querschnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Litze einer erster Ausführungsform;
Fig. 4 den Querschnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Litze einer zweiter Ausführungsform; und
Fig. 5 den Querschnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Litze einer dritten Ausführungsform.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen den Querschnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Litze 1 in einer ersten Ausführungsform. Die elektrische Litze 1 wird durch ein Kernelement 20 gebildet, welches von einem Mantelelement 10 umgeben ist. Für eine elektrische Isolierung des Kernelements 20 gegenüber der Umgebung, umgibt das, aus einem elektrisch isolierenden, ersten Material bestehende Mante- lelement 10 das Kernelement 20 vollständig.
Das Mantelelement 10 ist in einem Verfahren hergestellt, wie es auch für Schläuche und Leitungen zum Transport von flüssigen Medien genutzt wird. Dadurch hat das Mantelelement 10 eine stabile, runde Form die das Kernelement 20 umgibt. Durch die Herstellung als Schlauch hat das Mantelelement 10 ausreichend me chanische Stabilität und ein Einfallen oder Zusammenfallen auf das Kernelement 20 wird verhindert.
Das Kernelement 20 besteht aus zwei Arten von Adern. Die Adern sind dabei aus einem elektrisch gut leitfähigen, zweiten Material hergestellt. Dies kann beispiels weise eine auf Kupfer oder Aluminium basierende Legierung sein. Aber auch alle anderen, für elektrische Leitungen bekannte Materialien sind hier zweckmäßig. Die Adern selber sind in diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren einzelnen Drähten verseilt. Durch die Nutzung von miteinander verseilten Drähten, statt massiver Drähte, weisen die Adern eine höhere Flexibilität auf.
Gut erkennbar sind die zwei Arten von Adern: die ersten Adern 21 und die zweiten Adern 22. Drei erste Adern 21 sind im Zentrum, dem inneren Bereich des Kern- elements 20 angeordnet und bilden eine Innenlage 25. Drei zweite Adern 22 sind um die Innenlage 25 herum, in einem äußeren Bereich des Kernelements 20 an- geordnet und bilden eine Außenlage 26. Die Innenlage 25 und Außenlage 26 sind konzentrisch angeordnet. Dabei liegen die zweiten Adern 22 jeweils so zwischen zwei ersten Adern 21 , dass die zweiten Adern 22 in Zwickeln 23 angeordnet sind. Die Zwickel 23 ergeben sich dabei jeweils als Grenzbereich zwischen zwei ne- beneinander liegenden, ersten Adern 21.
Wie in Figur 3 speziell dargestellt, weisen die ersten Adern 21 und die zweiten Adern 22 unterschiedliche Durchmesser d1/d2 auf. Dabei sind die ersten Durch- messer dl der ersten Adern 21 kleiner dimensioniert, als die zweiten Durchmesser d2 der zweiten Adern 22. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der erste Durchmesser d1 in ca. 50% des zweiten Durchmessers d2. Zwischen den zweiten Adern 22 bilden sich freie Bereiche 30 aus.
Diese freien Bereiche 30 zwischen den zweiten Adern 22 können erfindungsge- mäß zur Aufnahme und zum Transport eines Kühlmediums genutzt werden. Die freien Bereiche 30 bilden sich durch die erfindungsgemäße Anordnung der ersten Adern 21 sowie der zweiten Adern 22 so aus, dass die freien Bereiche 30 jeweils an drei der sechs Adern 21/22 in angrenzen. Dadurch ist eine besonders gute, effiziente und energetisch gute Wärmeübertragung von den Adern 21/22 auf das Kühlmedium möglich. Das Kühlmedium kann wiederum durch die freien Bereiche 30 entlang der elektrischen Litze 1 transportiert werden und so die entstandene Wärme abführen.
In der Figur 4 ist ein Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer elektrischen Litze 1 nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese zweite Ausführungs- form verfügt im Kernelement 20 über jeweils vier der ersten Adern 21 sowie zwei- ten Adern 22. Auch hier werden durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Kern elements 20 in eine Innenlage 25 und eine Außenlage 26 zwischen den zweiten Adern 22 freie Bereiche 30 gebildet.
Zur Stützung und Festigung der Struktur von Innenlage 25 und Außenlage 26 ist zusätzlich ein Stützelement 24 vorgesehen. Dieses ist zentrisch im Kernelement 20, umgeben von den ersten Adern 21 , angeordnet. Durch das Stützelement 24 ist eine Verschiebung der ersten Adern 21 zueinander kaum noch möglich. Das Stüt- zelement 24 ist beispielsweise aus einem Polymer hergestellt und im Verseilvorgang der ersten Adern 21 und zweiten Adern 22 mit eingeseilt worden. Optional unterstützt kann dies noch durch ein Halteelement werden, welches z.B. als Draht um die Innenlage 25 gewickelt ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in der Figur 5 gezeigt. Dabei ist ebenfalls der Querschnitt der erfindungsgemäßen elektrischen Litze 1 dargestellt. Diese besondere Ausführung verfügt um sechs erste Adern 21 und sechs, darum angeordnete, zweite Adern 22. Speziell in dieser Ausführungsform ist das Stütze- lement 24 ausgebildet. Dieses entspricht einer ersten Ader 21. Die Dimensionie- rung des Stützelements 24 entspricht dem ersten Durchmesser d1. Für eine Ver- seilung mit sechs ersten Adern 21 ist dies besonders vorteilhaft um eine stabile Konstruktion zu erhalten. Zudem entspricht das Stützelement 24 auch in seinem Material dem zweiten Material der ersten Adern 21. Dadurch ist es möglich über das Kernelement 20 den gleichen Strom zu übertragen, wobei durch den größeren Querschnitt weniger elektrischer Widerstand vorhanden ist und somit auch weni- ger Wärme entsteht.
Bezugszeichenliste
1 elektrische Litze
10 Mantelelement
20 Kernelement
21 erste Ader
22 zweite Ader
23 Zwickel
24 Stützmittel
25 Innenlage
26 Außenlage
30 freie Bereiche
d1 erster Durchmesser
d2 zweiter Durchmesser
io

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Litze (1), aufweisend ein Mantelelement (10) sowie ein Kernele- ment (20),
wobei das Mantelelement (10) das Kernelement (20) vollständig umgibt, wobei das Mantelelement (10) aus zumindest einem ersten Material besteht, wobei das erste Material elektrisch isolierend ist,
wobei das Kernelement (20) aus zumindest einem zweiten Material besteht, wobei das zweite Material elektrisch leitfähig ist,
wobei das Kernelement (20) aus ersten Adern (21) sowie zweiten Adern (22) besteht,
wobei die ersten Adern (21) in einem inneren Bereich des Kernelements (20) angeordnet sind und eine Innenlage (25) bilden,
wobei die zweiten Adern (22) in einem äußeren Bereich des Kernelements
(20) angeordnet sind und eine Außenlage (26) bilden,
wobei die Außenlage (26) die Innenlage (25) des Kernelements (20) umgibt und
wobei die ersten Adern (21) und die zweiten Adern (22) miteinander zu dem Kernelement (20) verseilt sind.
2. Elektrische Litze (1) nach Anspruch 1 ,
wobei die Anzahl der ersten Adern (21) der Anzahl der zweiten Adern (22) entspricht.
3. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
wobei die zweiten Adern (22) jeweils in einem Zwickel (23) zwischen zwei der ersten Adern (21) angeordnet sind.
4. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Innenlage (25) zusätzlich von einem Halteelement umgeben ist.
5. Elektrische Litze (1) nach Anspruch 4,
wobei das Halteelement um die ersten Adern (21) der Innenlage (25) gewi- ckelt ist.
6. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei das Kernelement (20) der elektrischen Litze (1) drei erste Adern (21) und drei zweite Adern (22) aufweist.
7. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei das Kernelement (20) der elektrischen Litze (1) zumindest vier erste Adern (21) und zumindest vier zweite Adern (22) aufweist.
8. Elektrische Litze (1) nach Anspruch 7,
wobei das Kernelement (20) der elektrischen Litze (1) sechs erste Adern (21) und sechs zweite Adern (22) aufweist.
9. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
wobei die erste Adern (21) ein innenliegendes Stützmittel (24) umgeben.
10. Elektrische Litze (1) nach den Ansprüchen 8 und 9,
wobei das innenliegende Stützmittel (24) aus einer zusätzlichen ersten Ader (21) gebildet wird.
11. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei zwischen jeweils zwei der zweiten Adern (22) in der Außenlage (26) freie Bereiche (30) ausgebildet sind.
12. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
wobei das Mantelelement (10) Verstärkungselemente aufweist, wobei die Verstärkungselemente formstabilisierend auf das Mantelelement (10) wirken.
13. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei das Mantelelement (10) als Schlauch ausgebildet ist.
14. Elektrische Litze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei die ersten Adern (21) einen ersten Durchmesser (d1) aufweisen und die zweiten Adern (22) einen Durchmesser (d2) aufweisen, wobei der erste Durchmesser (d1) geringer ist als der zweite Durchmesser (d2).
15. Elektrische Litze (1) nach Anspruch 14,
wobei der erste Durchmesser (d1) 25 bis 75 % des zweiten Durchmessers (d2), vorzugsweise 40 bis 60 % des zweiten Durchmessers (d2) entspricht.
PCT/DE2019/000250 2018-09-25 2019-09-24 Elektrische litze WO2020064040A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018007551.7 2018-09-25
DE102018007551.7A DE102018007551A1 (de) 2018-09-25 2018-09-25 Elektrische Litze

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020064040A1 true WO2020064040A1 (de) 2020-04-02

Family

ID=68762346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2019/000250 WO2020064040A1 (de) 2018-09-25 2019-09-24 Elektrische litze

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018007551A1 (de)
WO (1) WO2020064040A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3929945A1 (de) 2020-06-26 2021-12-29 Huber+Suhner AG Flüssigkeitsgekühlte kabel- und ladekabelanordnung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU500252B1 (de) * 2021-06-07 2022-12-08 Phoenix Contact E Mobility Gmbh Kabel mit aktiver Kühlung
WO2023156159A1 (de) * 2022-02-16 2023-08-24 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Antriebssystem

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57145212U (de) * 1981-03-09 1982-09-11
US4607133A (en) * 1984-03-23 1986-08-19 Les Cables De Lyon Liquid-cooled electric cable
US4647712A (en) * 1984-02-10 1987-03-03 Les Cables De Lyon Electric cable for transportation very high current at low voltage, and methods of manufacturing such a cable
CN202905222U (zh) * 2012-11-30 2013-04-24 天津市津特线缆有限责任公司 中空自冷分支连接电缆

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE890530C (de) * 1950-07-05 1953-09-21 Paul Dr-Ing Brueckner Den induktiven Spannungsabfall kompensierende elektrische Freileitung
GB687084A (en) * 1950-08-29 1953-02-04 British Insulated Callenders An improved overhead electric line and conductor therefor
DE10352965A1 (de) * 2003-11-13 2005-06-09 Nexans Elektrisches Kabel zur Verwendung als Wicklungsstrang für Linearmotoren
BR112012020473A2 (pt) * 2010-02-18 2018-09-11 3M Innovative Properties Co conector de compressão e conjunto para cabos compósitos e métodos de fabricação e uso dos mesmos.
EP2905788B1 (de) * 2014-02-07 2020-09-02 Nexans Unterwasserstromkabel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57145212U (de) * 1981-03-09 1982-09-11
US4647712A (en) * 1984-02-10 1987-03-03 Les Cables De Lyon Electric cable for transportation very high current at low voltage, and methods of manufacturing such a cable
US4607133A (en) * 1984-03-23 1986-08-19 Les Cables De Lyon Liquid-cooled electric cable
CN202905222U (zh) * 2012-11-30 2013-04-24 天津市津特线缆有限责任公司 中空自冷分支连接电缆

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3929945A1 (de) 2020-06-26 2021-12-29 Huber+Suhner AG Flüssigkeitsgekühlte kabel- und ladekabelanordnung
US11476015B2 (en) 2020-06-26 2022-10-18 Huber+Suhner Ag Liquid cooled cable and charging cable assembly

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018007551A1 (de) 2020-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020064040A1 (de) Elektrische litze
WO2007045345A1 (de) Dreileiterkabel
DE3115242A1 (de) Heizkabel, insbesondere fuer elektrische heizdecken
DE2749052C2 (de)
DE112006000993T5 (de) Verteilungsleiter
WO2019233912A1 (de) Litzenleiter, spuleneinrichtung und herstellungsverfahren
DE102016221810A1 (de) Elektrische Spulenanordnung mit Litzenleitern
DE102004052070A1 (de) Elektrische Maschine
DE3635266C3 (de) Zuleitungsdurchführung für supraleitende Vorrichtung
DE112014006460T5 (de) Klemmteil für supraleitendes Kabel und Klemmstruktur für supraleitendes Kabel
DE2901446B1 (de) Heizleitung mit spezifischer Heizleistung
DE2512830A1 (de) Fernsehkamerakabel mit lichtleitfasern
DE102018009182A1 (de) Batteriezelle
EP3335228B1 (de) Supraleitfähiger leiter und verwendung des supraleitfähigen leiters
EP2278595B1 (de) NbTi-Supraleiter mit CuMn-Cu-Matrix
EP1041585B1 (de) Flexible elektrische Starkstromleitung
DE102017207663A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Spulenanordnung
DE102017129281A1 (de) Flüssigkeitsgekühltes Kontaktelement
WO2017041957A1 (de) Hohlleiter für eine elektrische maschine, elektrische maschine sowie herstellungsverfahren
EP2193528B1 (de) Elektrische leistung mit kohlenstoffnanoröhren
DE102019110051B4 (de) Stromleiter zur Bildung eines Wickelkörpers für eine elektrische Spule, z. B. eines Trafos oder einer Drossel
WO2013020859A1 (de) Wicklung und verfahren zur herstellung einer wicklung mit kühlkanal
EP2202757A1 (de) Leiter für elektrische Kabel
DE102023100217B3 (de) Elektromagnet, verfahren zum betreiben eines elektromagneten und verfahren zum bilden eines elektromagneten
EP2401747B1 (de) Elektrisches bauteil und verfahren zur herstellung eines elektrischen bauteils

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19813225

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19813225

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1