WO2020216817A1 - Kombinationskabel zur elektrischen energie- und datenübertragung - Google Patents

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WO2020216817A1
WO2020216817A1 PCT/EP2020/061270 EP2020061270W WO2020216817A1 WO 2020216817 A1 WO2020216817 A1 WO 2020216817A1 EP 2020061270 W EP2020061270 W EP 2020061270W WO 2020216817 A1 WO2020216817 A1 WO 2020216817A1
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data
conductors
conductor
pair
data conductor
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PCT/EP2020/061270
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French (fr)
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Erwin Koeppendoerfer
Michael HAEUSLSCHMID
Frank HARRMANN
Original Assignee
Leoni Kabel Gmbh
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    • 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
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
    • H01B11/10—Screens specially adapted for reducing interference from external sources
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/04—Cables with twisted pairs or quads with pairs or quads mutually positioned to reduce cross-talk

Definitions

  • a combination cable for electrical energy and data transmission is described here.
  • Combination cables for energy and data transmission serve, on the one hand, to transmit electrical energy and, on the other hand, to enable data transmission via separate data conductors provided for this purpose.
  • combination cables are used, for example, in the technical fields of automobile construction, aerospace technology, mechatronics and industrial robotics.
  • the use of combination cables is advantageous, for example, when a technical operating unit is to be supplied with sufficient operating energy, for example, and electronic control signals are to be transmitted to the operating unit at the same time.
  • a disadvantage of these known combination lines is that due to inductive and capacitive coupling effects between the individual conductors, in particular between the high-current conductors and the data conductor pairs, but also between the data conductor pairs with one another, the quality of the data transmission is negatively affected compared to the use of separate data lines.
  • a combination cable for electric energy and data transmission ⁇ is to be provided, which counteracts a structural deterioration of the quality of a data transmission by capacitive and inductive interactions of the individual conductors and in particular improves an convertibility over known combination of cables.
  • a combination cable for electrical energy and data transmission has one or more high-current conductors.
  • the combination cable can have two high-current conductors, but cable arrangements with three, four or more high-current conductors are also expressly possible.
  • High current conductors in the sense of this disclosure are electrical conductors, conductor bundles, conductor braids or conductor strands that are suitable for supplying an electrical consumer with electrical energy and thereby transporting electrical energy or power or this electrical energy at one end of the conductor for the electrical consumer to deliver.
  • the high-current conductor defined here can be used not only in the high-voltage range, but also in the medium-voltage range as well as the low-voltage range, depending on the dimensions. For example, it can be set up to support an alternating current with a voltage of 230 volts, a frequency of 50 Hertz and a maximum current of 20 amperes.
  • the maximum energies that can be transmitted by means of the high-current conductors always exceeding the energies that can be transmitted by means of a data conductor.
  • the high current conductors can be set up both for the transmission of alternating current and for the transmission of direct current.
  • the combination cable also has a first pair of data conductors, which has two data conductors stranded with one another, which are at least partially connected by at least one at least partially electrically and / or magnetically conductive sheath are surrounded.
  • the sheathing can completely surround the first data conductor pair except for the contact points of the data conductors at the connection points of the combination cable and thus also create a spacing from other elements of the combination cable.
  • the at least partially electrically conductive sheathing can expressly also have non-electrically conductive device elements or components or materials, for example a dielectric insulation layer which forms an outer surface of the at least partially electrically conductive sheathing.
  • the outer jacket surface denotes the surface of the jacket facing away from the first data conductor pair, in particular in the radial (cable) direction.
  • the combination cable has a second data conductor pair which has two data conductors which are spaced apart from one another.
  • the spaced-apart data conductors of the second data conductor pair are each arranged on an outer jacket surface of the at least partially electrically conductive sheathing of the first data conductor pair.
  • the data conductors of the second data conductor pair in the sense of this disclosure are also to be viewed in particular as being arranged on the outer jacket surface of the at least partially electrically conductive sheathing of the first data conductor pair if there is still a layer of material between the actual data conductors of the second data conductor pair and the outer jacket surface of the sheathing, in particular a (separation) insulating layer or an insulating lacquer layer is located.
  • the data conductor including an insulating layer surrounding the data conductor can be arranged on the outer jacket surface of the sheathing of the first data conductor pair.
  • the spaced apart data conductors of the second data conductor pair can be spaced apart from one another, for example, by a distance of 1% to 31%, in particular 10% to 25%, of a (jacket) circumference of the jacket.
  • the data conductors can be arranged on the outer jacket surface of the jacket in such a way that they are spaced from one another by a distance of 75% to 100%, in particular 80%, of a cross-sectional diameter of the jacket
  • One advantage of the combination cable is that stranding of the conductors with one another and the use of electromagnetic shields for the conductors can at least partially be dispensed with.
  • the at least partially electrically conductive sheathing of the first data conductor pair can be at least part of the absorb energies emitted by the conductors by means of electromagnetic waves and at least partially convert them into heat. In this way, an impairment of the quality of the data transmission due to the electromagnetic fields caused in particular by the high-current conductors due to capacitive and / or inductive effects can be reduced.
  • the effect of the at least partially electrically conductive sheathing of the first data conductor pair, which dampens the electromagnetic fields, also at least partially covers the second data conductor pair arranged on the sheathing, in which stranding can also be completely dispensed with. Furthermore, the sheathing also causes the first data conductor pair to be spaced apart from the two data conductors of the second data conductor pair and a spacing between the individual data conductors of the second data conductor pair, so that inductive or capacitive coupling between these conductors is also counteracted.
  • the one or more high-current conductors can be electrically insulated, for example with an insulating lacquer or with a dielectric at least partially surrounding the high-current conductor (s).
  • at least the one or more high-current conductors can be at least partially surrounded by an electromagnetic shield, in particular by a foil or braided shield.
  • the data conductors of the first and / or the second data conductor pair can also be provided with insulation, in particular with an insulation tape or with a dielectric surrounding the data conductors.
  • insulation in particular with an insulation tape or with a dielectric surrounding the data conductors.
  • this is not necessary in all embodiments.
  • a copper conductor with / next to a tin-plated conductor can be used to produce the respective data conductor pairs. The data conductor pairs produced in this way can enter the process of wire formation separated from the installation space, without the need to isolate the individual copper conductors or tinned conductors.
  • Insulation of the data conductors can in particular be formed separately from the at least partially electrically conductive sheathing of the first data conductor pair and / or in addition or in addition to the partially electrically conductive sheathing of the first data conductor pair.
  • the first data conductor pair can be set up to transmit data signals at a higher frequency than the second data conductor pair and / or the second data conductor pair can be configured to transmit data signals at a lower frequency than the first data conductor pair.
  • the second data conductor pair on the outer jacket surface of the To arrange sheathing of the first data conductor pair, while the first data conductor pair is surrounded by the at least partially electrically conductive sheathing.
  • the first data conductor pair can be set up to transmit data signals with a frequency of over one kilohertz.
  • the second data conductor pair can be set up to transmit data signals with a frequency of less than one kilohertz.
  • the first data conductor pair can be set up to transmit data signals at a frequency of over one megahertz.
  • the second data conductor pair can be set up to transmit data signals with a frequency of less than one megahertz.
  • the first data conductor pair can be set up to transmit data signals with a frequency of about 5 megahertz up to about 100 megahertz, in particular with a frequency of about 50 megahertz, while the second data conductor pair can be set up to transmit frequencies in the kilohertz range.
  • the at least partially electrically conductive sheath which surrounds the first data ⁇ pair of conductors at least partly can have an elliptical, in particular a circular, cross-sectional geometry.
  • a cross section orthogonal to the length extension of the combination cable can have an elliptical or circular cross-sectional view of the sheathing.
  • the at least partially electrically conductive sheathing can completely enclose the first data conductor pair in a radial direction of the elliptical or circular cross-sectional geometry. However, this is not necessary in all embodiments of the combination cable.
  • the at least partially electrically conductive sheath surrounding the first data conductor pair can have a dielectric coating or varnish have which forms the outer circumferential surface or peripheral surface of the casing.
  • a dielectric coating or varnish have which forms the outer circumferential surface or peripheral surface of the casing.
  • a material m has a volume resistivity of less than lxlO 10 Ohm *, for example, thermoplastic elastomers (TPE) such as thermoplastic for the at least partially electrically conductive elastomers based on urethane, also referred to as Thermoplastic Po ⁇ lyurethan (TPE-U / TPU).
  • TPE thermoplastic elastomers
  • TPE-U / TPU thermoplastic Po ⁇ lyurethan
  • TPE-S / TPS thermoplastic styrene block copolymers
  • TPE-U as a manufacturing material for the at least partially electrically conductive Umman ⁇ telung thus contradicts conventional expert implementation variants for cables for electric energy and data transmission, achieved by the use of this manufacturing material of the special technical advantage described who the can ⁇ .
  • the sheathing which at least partially surrounds the first data conductor pair, can additionally be exposed to soot particles in order to support a shielding effect of the sheathing.
  • soot particles can contribute between 0.3% and 3.0% to the total volume of the casing produced.
  • the soot particles can have a diameter of approx. 30 nm to Imiti, for example 50 nm, 250 nm or 500 nm.
  • Suitable stranding of the first data conductor pair can have a negative impact on the transmission quality of the second data conductor pair can be further reduced by the electromagnetic radiation of the first data conductor pair, beyond the attenuation of the electromagnetic radiation caused by the at least partially electrically conductive sheathing.
  • the two data conductors stranded to form the first data conductor pair can continuously wind around a wick axis of the data conductor pair, the stranding along the wick axis by half a stranding length or offset by 180 ° for stranding two high-current conductors stranded with a stranding length corresponding to the first data conductor pair is arranged.
  • This achieves an advantageous reduction in transmission interference due to the electromagnetic emissions of the stranded high-current conductors, since the currents induced into the first data conductor pair by the two high-current conductors at least substantially compensate one another.
  • the at least partially electrically conductive sheathing can have a variable material thickness or material thickness.
  • the combination cable can have at least two high-current conductors which together enclose a high-current conductor space which is arranged between the two high-current conductors.
  • the space between the high-current conductors can be at least partially or also
  • the surrounding materials for example with a TEII of the heavy-current conductor opti onal ⁇ dielectric insulating materials.
  • the data conductors of the first and the second data conductor pair can each be spaced apart from the high-current conductor space by at least a predetermined distance.
  • the data conductors of the first and the second data conductor pair can each be spaced from a straight line which is tangent to the two high-current conductors in a direction leading away from the high-current conductors.
  • the electromagnetic fields caused by the high-current conductors have the comparatively highest electromagnetic field strengths between the straight lines tangent to the two high-current conductors, in particular in the area of the enclosed space. It is therefore advantageous to use the data conductors of the data conductor pairs re to be positioned outside these areas, but this is not absolutely necessary in all embodiments.
  • the combination cable has at least two high-current conductors, these can in particular be arranged next to one another without being stranded.
  • the at least two high-current conductors can be designed in the same way or differently from one another.
  • the at least two high current conductors have an at least substantially identical cross-sectional diameter.
  • the data conductors of the first data conductor pair and / or the data conductors of the second data conductor pair can each be configured in the same way or differently from one another. Furthermore, all data conductors can each be per ⁇ wells designed equal to or different from the combination cable. In one example, all the data conductors of the combination cable have an at least substantially identical cross-sectional diameter.
  • X is the shortest possible distance from a first straight line, which is tangent to both data conductors of the second data conductor pair, to a second straight line, which runs parallel to the first straight line through a cross-sectional center or through a stranding axis of the first data conductor pair
  • Y is a diameter of a Data conductor of the first data conductor pair, in particular the diameter of a data conductor of the first data conductor pair including insulation of this data conductor
  • X can correspond to at least 0.9 times the value of Y.
  • X can be at least 1.0 times or at least 1.1 times the value of Y-.
  • Fig. 1 shows schematically an example of known combination cables for electrical energy and data transmission.
  • Fig. 2 shows schematically a further example of known combination cables for electrical energy and data transmission.
  • 3 - 5 each show schematically and by way of example a combination cable for electrical energy and data transmission with a partially electrically conductive sheathing which surrounds a pair of data conductors.
  • the combination cable 100 has a circular cross-sectional geometry and has a first high-current conductor arrangement A and a second high-current conductor arrangement B.
  • the first high-current conductor arrangement A has a first high-current conductor A30, a first high-current conductor insulation A20 and a first high-current conductor shielding A10.
  • the second high-current conductor arrangement B has a second high-current conductor B30, a second high-current conductor insulation B20 and a second high-current conductor shielding B10.
  • the example shown in FIG. 1 for a combination cable 100 has a first data conductor arrangement C and a second data conductor arrangement D.
  • the first data conductor arrangement C here has a first data conductor shielding CIO, a first filler material C15 and a first data conductor pair which has two data conductors C32, C34 twisted together, each of which is surrounded by a data conductor insulation C22, C24.
  • the second data conductor arrangement D here has a second data conductor shielding D10, a second filling material D15 and a second data conductor IO pair, which has two data conductors D32, D34 stranded together, each surrounded by a data conductor insulation D22, D24.
  • conductor arrangements A, B, C and D shown in FIG. 1 are stranded with one another in order to counteract the effects of capacitive and inductive couplings between the conductor arrangements.
  • a disadvantage of the apparatus shown in Fig. 1 is that due to the twisting of the conductor assemblies and the shields A10, B10, D10 CIO and a Kon Stammio ⁇ discrimination more difficult the combination cable 100 and is particularly time-consuming.
  • FIG. 2 schematically shows a further example of known combination cable 200 for electrical energy and data transmission in a cross-sectional view.
  • the high current conductor arrangements A and B shown here correspond to the high current conductor arrangements shown in FIG. 1 or described above.
  • the combination cable 200 has a data conductor arrangement E with the star or quad data conductors E32, E34, E36 and E38.
  • the data conductor arrangement E here has a data conductor shielding E10, a filler material E15, the four star-stranded data conductors E32, E34, E36 and E38, which are each surrounded by insulation E22, E24, E26, E28, and the central element E40, around which the star - or four data conductors E32, E34, E36 and E38 are arranged.
  • conductor arrangements A, B and E shown in FIG. 2 are stranded with one another in order to counteract the effects of capacitive and inductive couplings between the conductor arrangements.
  • the combination cable shown in FIG. 2 also has the disadvantage that the assembly of the combination cable 100 is difficult and, in particular, time-consuming due to the necessary shields A10, B10 and E10 and due to the stranding of the conductor arrangements A, B and E.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view showing a combination of cable 300, which is simpler to assemble in comparison ⁇ equal to those shown in Figs. 1 and 2 and compared to the previously described combination of cables.
  • the combination cable 300 has a first high-current conductor arrangement F and a second high-current conductor arrangement G.
  • the first high current conductor arrangement F has a first high current conductor F30, which is surrounded by a first high current conductor insulation F20.
  • the second high-current conductor arrangement G has a second high-current conductor G30, which is surrounded by a second high-current conductor insulation G20.
  • the combination cable 300 also has a first data conductor arrangement J.
  • the first data conductor arrangement J here has a first pair of data conductors J32, J34, which are each surrounded by insulation J22, J24.
  • the data lines J32 and J34 are stranded together.
  • the first data conductor arrangement J furthermore has an at least partially electrically conductive sheathing J50 which radially surrounds the insulated data conductors J32 and J34 stranded with one another.
  • the sheathing J50 is set up to absorb at least some of the electromagnetic waves emitted by the conductor arrangements and to convert these at least partially into heat. This makes it possible to reduce the impairment of the quality of the data transmission by the electromagnetic fields caused in particular by the high-current conductors F30, G30 due to capacitive and / or inductive effects.
  • the data conductor arrangement J shown by way of example in FIG. 3 with the sheath J50 has a dielectric sheath surface J60 which is formed together with the sheath J50.
  • the dielectric casing surface J60 forms the outer casing surface or peripheral surface of the at least partially electrically conductive casing J50.
  • combination cable 300 has a second data conductor arrangement H1, H2 which has a pair of data conductors H32 and H34 that are spaced apart from one another.
  • the spaced-apart data conductors H32 and H34 are each surrounded by insulation H22, H24, but this is not necessary in all embodiments.
  • the spaced apart insulated data conductors H32 and H34 of the second data conductor arrangement Hl, H2 are each arranged on the outer jacket surface J60 of the at least partially electrically conductive sheathing J50 of the first data conductor arrangement J.
  • the data conductors J32, J34 of the first data conductor arrangement J are set up to transmit data signals at a higher frequency than the data conductors H32, H34 of the second data conductor arrangement Hl, H2.
  • the data conductors J32, J34 can be set up to transmit data signals with a frequency of one megahertz or higher, while the data conductors H32, H34 are set up to transmit data signals with a frequency of less than one megahertz.
  • the data conductor H32 , H34 of the second data conductor arrangement Hl, H2 are arranged on the outer jacket surface J60 of the sheathing of the first data conductor arrangement J, while the data conductors J32, J34 of the first data conductor arrangement 3 are surrounded by the at least partially electrically conductive sheathing J50.
  • FIGS. 4 and 5 serve to further clarify advantageous aspects of the combination cable 300 shown in FIG. 3.
  • the device components of the combination cable 300 shown in FIGS. 4 and 5 are not provided with reference symbols for the sake of clarity
  • the construction of the combination cable 300 shown in FIGS. 4 and 5 is identical to that of the combination cable 300 described above and shown in FIG. 3.
  • the data conductors H32, H34, J32, J34 in a cross-sectional view of the combination conductor 300 are each arranged in a different vertical plane / cross-sectional plane than the high-current conductors F30, G30.
  • One advantage here is that the electromagnetic fields caused by the high-current conductors F30, G30 in an area between two parallel straight lines, which each touch the high-current conductors F30, G30, have the largest electrical Have romagnetic field strengths, so that a spacing of the data conductors from this area counteracts an impairment of the quality of a data transmission.
  • the data conductors 332, J34 which are stranded with one another, are spaced from the data conductors H32, H34 arranged on the outer surface J60 of the at least partially electrically conductive sheathing J50 such that the data conductor pairs of the data conductor arrangements F1 and J are shown in a cross-sectional view of the combination conductor 300 are each arranged in a different vertical plane / cross-sectional plane.
  • the stranded data conductors 332, J34 are not or at least hardly located in an intermediate space enclosed by the data conductors H32, H34 arranged on the outer surface J60 of the sheathing J50.
  • An advantage here is that the electromagnetic fields caused by the data conductors H32, H34 of the second data conductor arrangement Hl, H2, which primarily occur in an intermediate data conductor area enclosed between the data conductors H32 and H34, enable data to be transmitted via the data conductors J32, J34 of the first conductor arrangement 3 only to a lesser extent.

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Abstract

Ein Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung weist einen oder mehrere Hochstromleiter und ein erstes Datenleiterpaar auf, welches zwei mit¬ einander verseilte Datenleiter aufweist, die zumindest teilweise von einer zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung umgeben sind. Ferner weist das Kombinationskabe l ein zweites Datenleiterpaar auf, welches zwei voneinander beabstandete Datenleiter aufweist. Die voneinander beabstandeten Datenleiter des zweiten Datenleiterpaares sind jeweils an einer äußeren Mantelfläche der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung des ersten Datenleiterpaares angeordnet.

Description

Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung
Hier wird ein Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung beschrieben.
Kombinationskabel zur Energie- und Datenübertragung dienen dazu, einerseits, elektrische Energie zu übertragen und, andererseits, eine Datenübertragung über hierfür vorgesehene separate Datenleiter zu ermöglichen.
Solche Kombinationskabel finden zum Beispiel in den technischen Bereichen des Automobilbaus, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Mechatronik und der Industrierobotertechnik Anwendung. Vorteilhaft ist die Verwendung von Kombinationskabeln zum Beispiel dann, wenn eine technische Betriebseinheit zum Beispiel mit einer aus reichenden Betriebsenergie versorgt werden soll und gleichzeitig elektronische Steuersignale an die Betriebseinheit übertragen werden sollen.
Bekannt sind Kombinationsleitungen mit einem Hochstromleiterpaar und zwei Datenleiterpaaren.
Ein Nachteil dieser bekannten Kombinationsleitungen ist es, dass aufgrund induktiver und kapazitiver Kopplungseffekte zwischen den einzelnen Leitern, insbesondere zwischen den Hochstromleitern und den Datenleiterpaaren aber auch zwischen den Datenleiterpaaren untereinander, eine Qualität der Datenübertragung - im Vergleich zur Verwendung gesonderter Datenleitungen - negativ beeinträchtigt ist.
Diesem wird üblicherweise mit einer Verseilung der einzelnen Leiter, sowohl der Hochstromleiter als auch der Datenleiter, sowie mit der Verwendung von elektromagnetischen Schirmungen, insbesondere mit der Verwendung von Folienschirmen oder Geflechtschirmen, für die einzelnen Leiter entgegengewirkt. Eine Beeinträchtigung der Qualität der Datenübertragung kann so zwar reduziert werden, jedoch sind beide Maßnahmen mit Nachteilen für die Konfektionierung der Kabel behaftet. So erschwert die Verseilung mehrerer einzelner Leiter eine einfache Konfektionierung zum Beispiel dann, wenn die einzelnen Leiter an einer Anschlussstelle in jeweils vor bereitete Kontaktaufnahmen angeordnet werden sollen. Ferner müssen die einzelnen Schirmungen meist abisoliert und gesondert geerdet werden, um die Leiter eines Kombinationskabels an der Anschlussstelle elektrisch zu verbinden, welches aufwendig ist und daher eine notwendige Montagedauer erhöht,
Trotz vorhandener Kombinationskabel mit Hochstromleitern und mehreren Datenleiterpaaren bedarf es daher weiterer Verbesserungen zur Vermeidung der beschrie¬ benen Nachteile.
Insbesondere soll ein Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenüber¬ tragung bereitgestellt werden, welches einer Beeinträchtigung der Qualität einer Datenübertragung durch kapazitive und induktive Wechselwirkungen der einzelnen Leiter strukturell entgegenwirkt und insbesondere eine Konfektionierbarkeit gegenüber bekannten Kombinationskabeln verbessert.
Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1. Spezifische Ausgestaltun¬ gen werden durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Ein Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung weist einen oder mehrere Hochstromleiter auf. Insbesondere kann das Kombinationskabel zwei Hochstromleiter aufweisen, jedoch sind auch Kabelanordnungen mit drei, vier oder mehr Hochstromleitern ausdrücklich möglich.
Hochstromleiter im Sinne dieser Offenbarung sind elektrischer Leiter, Leiterbündel, Leitergeflechte oder Leiterlitzen, die dazu geeignet sind, einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen und hierbei eine elektrische Energie bzw. Leistung zu transportieren bzw. diese elektrische Energie an einem Leiterende dem elektrischen Verbraucher bereit zu stellen. Der hier definierte Hochstromleiter ist je nach Dimensionierung nicht nur im Hochspannungsbereich, sondern auch im Mittelspannungsbereich wie auch Niederspannungsbereich einsetzbar. Zum Beispiel kann dieser dazu eingerichtet sein, einen Wechselstrom mit einer Spannung von 230 Volt, einer Frequenz von 50 Hertz und mit einer maximalen Stromstärke von 20 Ampere zu unterstützen. Jedoch sind ausdrücklich auch beliebige andere Konfigurationen bzw. Dimensionierungen möglich, wobei die mittels der Hochstromleiter maximal übertragbaren Energien stets die mittels eines Datenleiters übertragbaren Energien übersteigen. Die Hochstromleiter können sowohl zur Übertragung von Wechselstrom als auch zur Übertragung von Gleichstrom eingerichtet sein.
Das Kombinationskabel weist weiter ein erstes Datenleiterpaar auf, welches zwei miteinander verseilte Datenleiter aufweist, die zumindest teilweise von einer zumin- dest teilweise elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Ummantelung umgeben sind. Insbesondere kann die Ummantelung das erste Datenleiterpaar bis auf die Kontaktstellen der Datenleiter an den Anschlussstellen des Kombinationskabels vollständig umgeben und so auch eine Beabstandung zu anderen Elementen des Kombinationskabels hersteilen. Die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung kann hierbei ausdrücklich auch nicht elektrisch leitfähige Vorrichtungselemente oder Bestandteile bzw. Materialien aufweisen, zum Beispiel eine dielektrische Isolationsschicht, welche eine äußere Mantelfläche der zumindest teilweise elektrisch leitenden Ummantelung ausbildet. Die äußere Mantelfläche bezeichnet hierbei die dem ersten Datenleiterpaar, insbesondere in radialer (Kabel-)Richtung, abgewandte Oberfläche der Ummantelung.
Ferner weist das Kombinationskabel ein zweites Datenleiterpaar auf, welches zwei voneinander beabstandete Datenieiter aufweist. Die voneinander beabstandeten Datenleiter des zweiten Datenleiterpaares sind jeweils an einer äußeren Mantelfläche der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung des ersten Datenleiterpaares angeordnet. Hierbei sind die Datenleiter des zweiten Datenleiterpaares im Sinne dieser Offenbarung insbesondere auch dann als an der äußeren Mantelfläche der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung des ersten Datenleiterpaares angeordnet anzusehen, wenn sich zwischen dem eigentlichen Datenleitern des zweiten Datenleiterpaares und der äußeren Mantelfläche der Ummantelung noch eine Materialschicht, insbesondere eine (Ab-)Isolierschicht oder eine Isolierlack schicht, befindet. Mit anderen Worten kann beschrieben werden, dass der Datenleiter inklusive einer den Datenleiter umgebenden Isolierschicht an der äußeren Mantelflä che der Ummantelung des ersten Datenleiterpaares angeordnet sein kann.
Die voneinander beabstandeten Datenleiter des zweiten Datenleiterpaars können einander zum Beispiel um eine Distanz von 1% bis 31%, insbesondere von 10% bis 25%, eines (Mantel-)Umfangs der Ummantelung voneinander beabstandet sein. In einer Variante können die Datenleiter derart an der äußeren Mantelfläche der Ummantelung angeordnet sein, dass sie um die Distanz von 75% bis 100%, insbesondere 80%, eines Querschnittsdurchmessers der Ummantelung voneinander
beabstandet sind.
Ein Vorteil des Kombinationskabels ist, dass auf eine Verseilung der Leiter miteinander und auf die Verwendung von elektromagnetischen Schirmungen für die Leiter zumindest teilweise verzichtet werden kann. Die zumindest teilweise elektrisch leitende Ummantelung des ersten Datenleiterpaares kann zumindest einen Teil der von den Leitern mittels elektromagnetischer Wellen abgegebenen Energien aufnehmen und diese zumindest teilweise in Wärme umwandeln. Hierdurch kann eine Beeinträchtigung der Qualität der Datenübertragung durch die insbesondere von den Hochstromleitern aufgrund kapazitiver und/oder induktiver Effekte hervorgerufenen elektromagnetischen Felder vermindert werden. Von dem die elektromagnetischen Felder dämpfenden Effekt der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung des ersten Datenleiterpaares ist zumindest auch teilweise das auf der Ummantelung angeordnete zweite Datenleiterpaar erfasst, bei welchem zudem vollständig auf eine Verseilung verzichtet werden kann. Ferner bewirkt die Ummantelung auch eine Beabstandung des ersten Datenleiterpaares zu den beiden Datenleitern des zweiten Datenleiterpaars und eine Beabstandung zwischen den einzelnen Datenleitern des zweiten Datenleiterpaars, sodass auch einer induktiven oder kapazitiven Kopplung zwischen diesen Leitern entgegengewirkt wird.
Optional kann/können der eine oder die mehreren Hochstromleiter elektrisch isoliert sein, zum Beispiel mit einem Isolationslack oder mit einem den/die Hochstromleiter zumindest teilweise umgebenden Dielektrikum. Ferner kann/können zumindest der eine oder die mehreren Hochstromleiter zumindest teilweise von einer elektromagne tischen Schirmung, insbesondere von einer Folien- oder Geflechtschirmung, umgeben sein.
Selbstverständlich können auch die Datenleiter des ersten und/oder des zweiten Datenieiterpaares mit einer Isolierung, insbesondere mit einem Isolationsiack oder mit einem die Datenleiter umgebenden Dielektrikum, versehen sein. Dieses ist jedoch nicht bei allen Ausführungsformen notwendig. Zum Beispiel kann ein Kupferleiter mit/neben einem verzinnten Leiter zur Herstellung der jeweiligen Datenleiterpaare verwendet werden. Die so hergestellten Datenleiterpaare können bauraumgetrennt im Prozess der Adernbildung einlaufen, ohne dass eine Isolierung der einzelnen Kupferleiter bzw. verzinnten Leiter notwendig ist.
Eine Isolierung der Datenleiter kann insbesondere separat von der zumindest teilweise elektrisch leitenden Ummantelung des ersten Datenleiterpaars und/oder zusätzlich bzw. ergänzend zur teilweise elektrisch leitenden Ummantelung des ersten Datenleiterpaars ausgebildet sein.
In einer Variante kann das erste Datenleiterpaar dazu eingerichtet sein, Datensignale mit einer höheren Frequenz zu übertragen als das zweite Datenleiterpaar und/oder das zweite Datenleiterpaar kann dazu eingerichtet sein, Datensignale mit einer niedrigeren Frequenz zu übertragen als das erste Datenleiterpaar.
Da Datensignale mit einer vergleichsweise höheren Frequenz empfindlicher auf elektromagnetische Störeinflüsse reagieren bzw. durch solche Störeinflüsse leichter beeinträchtigt werden können als Datensignale mit einer vergleichsweise niedrigeren Frequenz, genügt es zur Sicherstellung einer noch tolerablen elektromagnetischen Beeinträchtigung der jeweiligen Datenleiterpaare, das zweite Datenleiterpaar an der äußeren Mantelfläche der Ummantelung des ersten Datenleiterpaares anzuordnen, während das erste Datenleiterpaar von der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung umgeben wird.
In einer Ausführungsform kann das erste Datenleiterpaar dazu eingerichtet sein, Datensignale mit einer Frequenz von über einem Kilohertz zu übertragen. Das zweite Datenleiterpaar kann dazu eingerichtet sein, Datensignale mit einer Frequenz von unter einem Kilohertz zu übertragen.
In einer Variante kann das erste Datenleiterpaar dazu eingerichtet sein, Datensignale mit einer Frequenz von über einem Megahertz zu übertragen. Das zweite Datenleiterpaar kann dazu eingerichtet sein, Datensignale mit einer Frequenz von unter einem Megahertz zu übertragen. Zum Beispiel kann das erste Datenleiterpaar dazu eingerichtet sein, Datensignale mit einer Frequenz von etwa 5 Megahertz bis zu etwa 100 Megahertz, insbesondere mit einer Frequenz von etwa 50 Megahertz, zu übertragen, während das zweite Datenleiterpaar zur Übertragung von Frequenzen im Kilohertzbereich eingerichtet sein kann.
Die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung, welche das erste Daten¬ leiterpaar zumindest teilweise umgibt, kann eine elliptische, insbesondere eine kreisrunde, Querschnittsgeometrie aufweisen. Insbesondere kann ein Querschnitt orthogonal zur Längenausdehnung des Kombinationskabels eine elliptische oder kreisrunde Querschnittsansicht der Ummantelung aufweisen. Weiter kann die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung das erste Datenleiterpaar in einer radialen Richtung der elliptischen oder kreisrunden Querschnittsgeometrie vollständig umschließen. Dieses ist jedoch nicht in allen Ausführungsformen des Kombinationskabels notwendig.
Optional kann die das erste Datenleiterpaar umgebende zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung eine dielektrische Beschichtung oder Lackierung aufweisen, welche die äußere Mantelfläche bzw. Umfangfläche der Ummantelung ausbildet. Mit anderen Worten kann beschrieben werden, dass insbesondere eine äußere Oberfläche der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung durch ein Material oder eine Materialschicht mit dielektrischen Eigenschaften ausgebildet ist, sodass ein an der Oberfläche angeordneter elektrischer Leiter keine elektrisch leitende Verbindung zur zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung herstellt.
In einer Ausführungsform wird für die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Um¬ mantelung, welche das erste Datenleiterpaar zumindest teilweise umgibt, ein Material vorgeschlagen, das einen spezifischen Durchgangswiderstand von weniger als lxlO10 Ohm*m aufweist, zum Beispiel Thermoplastische Elastomere (TPE), wie Thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis, auch bezeichnet als Thermoplastisches Po¬ lyurethan (TPE-U/TPU). Der um den Faktor 10.000 geringere Widerstand im
Vergleich zu den üblicherweise verwendeten (Ummantelungs-)Materialien wie Polyvi¬ nylchlorid (PVC), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Thermoplastische Styrol- Blockcopolymere (TPE-S/TPS) (mit einem jeweiligen Durchgangswiderstand von > lxlO14 Ohm*m gemäß DIN EN ISO 62631-3-1) bewirkt eine Umwandlung der unerwünschten elektromagnetischen Abstrahlungen in Wärmeenergie. Normgemäß ist TPE-U jedoch aufgrund hoher Ableitströme, welche aus hohen Spannungen resultieren können, wie auch aufgrund unerwünschter elektrochemischer Prozesse als Ummantelungsmaterial in der Kabelherstellung zu vermeiden. Die Verwendung von TPE-U als Fertigungsmaterial für die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Umman¬ telung widerspricht somit üblichen fachmännischen Implementierungsvarianten für Kabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung, wobei durch die Verwendung dieses Fertigungsmaterials der beschriebene spezielle technische Vorteil erzielt wer¬ den kann.
Optional kann die Ummantelung, welche das erste Datenleiterpaar zumindest teilweise umgibt, zusätzlich mit Rußpartikeln beaufschlagt werden, um eine abschirmende Wirkung der Ummantelung zu unterstützen. Diese können maximal zwischen 0,3% und 3,0% zum Gesamtvolumen der hergestellten Ummantelung beitragen. Die Rußpartikel können einen Durchmesser von ca. 30nm bis Imiti, zum Beispiel 50nm, 250nm oder 500nm aufweisen.
Durch die geeignete Verseilung des ersten Datenleiterpaares, zum Beispiel durch eine Verseilung mit einem kontinuierlichen Wechsel der Winkelausrichtung des ersten Datenleiterpaares, kann eine negative Beeinträchtigung der Übertragungsqualität des zweiten Datenleiterpaares durch elektronmagnetische Abstrahlungen des ersten Datenleiterpaares, über die durch die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung bewirkte Dämpfung der elektromagnetischen Abstrahlung hinaus, noch weiter verringert werden.
In einer Weiterentwicklung können sich die beiden zum ersten Datenleiterpaar verseilten Datenleiter fortlaufend um eine Dochtachse des Datenleiterpaares winden, wobei die Verseilung entlang der Dochtachse um eine halbe Verseilungslänge bzw. um 180° versetzt zur Verseilung zweier, mit einer zum ersten Datenleiterpaar korrespondierenden Verseilungslänge verseilten, Hochstromleiter angeordnet ist. Hierdurch wird eine vorteilhafte Reduktion von Übertragungsstörungen aufgrund der elektromagnetischen Abstrahlungen der verseilten Hochstromleiter erreicht, da sich die durch die beiden Hochstromleiter in das erste Datenleiterpaar induzierten Ströme zumindest im Wesentlichen gegenseitig kompensieren.
Optional kann die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung eine variable Materialdicke bzw. Materialstärke aufweisen.
In einer Variante kann das Kombinationskabel zumindest zwei Hochstromleiter auf weisen, die zusammen einen Hochstromleiterzwischenraum einfassen, welcher zwischen den beiden Hochstromleitern angeordnet ist. Der zwischen den Hochstrom leitern liegende Zwischenraum kann hierbei zumindest teilweise oder auch
vollständig mit Materialien, zum Beispiel mit einem Teii der die Hochstromleiter opti¬ onal umgebenden dielektrischen Isolationsmaterialien, ausgefüllt sein.
Die Datenleiter des ersten und des zweiten Datenleiterpaares können jeweils zumindest um eine vorbestimmte Distanz von dem Hochstromleiterzwischenraum beab- standet sein.
Optional können die Datenleiter des ersten und des zweiten Datenleiterpaares jeweils von einer Geraden, welche die beiden Hochstromleiter tangiert, in einer von den Hochstromleitern wegführenden Richtung beabstandet sein.
Die durch die Hochstromleiter hervorgerufenen elektromagnetischen Felder weisen zwischen den die beiden Hochstromleiter tangierenden Geraden, insbesondere im Bereich des eingefassten Zwischenraums, die vergleichsweise höchsten elektromagnetischen Feldstärken auf. Es ist daher vorteilhaft die Datenleiter der Datenleiterpaa- re außerhalb dieser Bereiche zu positionieren, jedoch ist dieses nicht in allen Ausführungsformen zwingend erforderlich.
Weist das Kombinationskabel zumindest zwei Hochstromleiter auf, so können diese insbesondere unverseilt nebeneinander angeordnet sein. Die zumindest zwei Hochstromleiter können zueinander jeweils gleichartig oder verschiedenartig ausgestaltet sein. In einem Beispiel weisen die zumindest zwei Hochstromleiter einen zumindest im Wesentlichen identischen Querschnittsdurchmesser auf.
Die Datenleiter des ersten Datenleiterpaars und/oder die Datenleiter des zweiten Datenleiterpaars können zueinander jeweils gleichartig oder verschiedenartig ausgestaltet sein. Weiter können alle Datenleiter des Kombinationskabels zueinander je¬ weils gleichartig oder verschiedenartig ausgestaltet sein. In einem Beispiel weisen alle Datenleiter des Kombinationskabels einen zumindest im Wesentlichen identischen Querschnittsdurchmesser auf.
Wenn X der kürzeste mögliche Abstand einer ersten Gerade, welche beide Datenleiter des zweiten Daten leiterpaa res tangiert, zu einer zweiten Gerade, welche parallel zur ersten Gerade durch einen Querschnittsmittelpunkt bzw. durch eine Verseilungsachse des ersten Datenleiterpaares verläuft, ist und wenn Y ein Durchmesser eines Datenleiters des ersten Datenleiterpaares, insbesondere der Durchmesser eines Datenleiters des ersten Datenleiterpaares inklusive einer Isolierung dieses Datenleiters, ist, dann kann X zumindest dem 0,9-fachen Wert von Y entsprechen. In weiteren Varianten des Kombinationskabels kann X zumindest dem 1,0-fachen oder zumindest dem 1,1-fachen Wert von Y-entsprechen.
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein minimaler Abstand zwischen den miteinander verseilten Leitern des ersten Datenleiterpaares und den voneinander beabstandeten Leitern des zweiten Datenleiterpaares hergestellt ist, sodass sich die Leiter des ersten Datenleiterpaares nicht oder nur geringfügig in einem zwischen den voneinander beabstandeten Leitern des zweiten Datenleiterpaares eingefassten Datenleiterzwischenraum befinden. Da die durch die Leiter des zweiten Datenleiterpaares hervorgerufenen elektromagnetischen Felder in dem durch sie eingefassten Datenleiterzwischenraum die höchsten elektromagnetischen Feldstärken aufweisen, ist es vorteilhaft, die miteinander verseilten Leiter des ersten Leiterpaares zumindest im Wesentlichen außerhalb dieses Datenleiterzwischenraumes anzuordnen. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale beliebig kombiniert werden können.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist. Dabei zeigen die Figuren schematisch und beispielhaft jeweils Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind nicht maßstäblich.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für bekannte Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung.
Fig. 2 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für bekannte Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung.
Fig. 3 - 5 zeigen jeweils schematisch und beispielhaft ein Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung mit einer teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung, welche ein Datenleiterpaar umgibt.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für bekannte Kombinationskabel 100 zur elektrischen Energie- und Datenübertragung in einer Querschnittsansicht. Das Kombinationskabel 100 weist eine kreisrunde Querschnittsgeometrie auf und weist eine erste Hochstromleiteranordnung A und eine zweite Hochstromleiteranordnung B auf. Die erste Hochstromleiteranordnung A weist einen ersten Hochstromleiter A30, eine erste Hochstromleiterisolierung A20 und eine erste Hochstromleiterschirmung A10 auf. Die zweite Hochstromleiteranordnung B weist einen zweiten Hochstromleiter B30, eine zweite Hochstromleiterisolierung B20 und eine zweite Hochstromleiterschirmung B10 auf.
Ferner weist das in der Fig. 1 gezeigte Beispiel für ein Kombinationskabel 100 eine erste Datenleiteranordnung C und eine zweite Datenleiteranordnung D auf. Die erste Datenleiteranordnung C weist hierbei eine erste Datenleiterschirmung CIO, ein erstes Füllmaterial C15 und ein erstes Datenleiterpaar auf, welches zwei miteinander vers- eilte Datenleiter C32, C34 aufweist, die jeweils von einer Datenleiterisolierung C22, C24 umgeben sind. Die zweite Datenleiteranordnung D weist hierbei eine zweite Datenleiterschirmung D10, ein zweites Füllmaterial D15 und ein zweites Datenleiter- io paar auf, welches zwei miteinander verseilte Datenleiter D32, D34 aufweist, die jeweils von einer Datenleiterisolierung D22, D24 umgeben sind.
Weiter sind die in der Fig. 1 gezeigten Leiteranordnungen A, B, C und D miteinander verseilt, um den Auswirkungen kapazitiver und induktiver Kopplungen zwischen den Leiteranordnungen entgegenzuwirken.
Ein Nachteil der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist, dass aufgrund der Verseilung der Leiteranordnungen sowie der Schirmungen A10, B10, CIO und D10 eine Konfektio¬ nierung des Kombinationskabels 100 erschwert und insbesondere zeitaufwendig ist.
Fig. 2 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für bekannte Kombinationskabel 200 zur elektrischen Energie- und Datenübertragung in einer Querschnittsansicht. Die gezeigten Hochstromleiteranordnungen A und B entsprechen hierbei den in Fig. 1 gezeigten bzw. vorangehend beschriebenen Hochstromleiteranordnungen. Abweichend von dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel weist das Kombinationskabel 200 jedoch eine Datenleiteranordnung E mit den Stern- bzw. viererverseilten Datenleitern E32, E34, E36 und E38 auf. Die Datenleiteranordnung E weist hierbei eine Datenleiterschirmung E10, ein Füllmaterial E15, die vier sternverseilten Datenleiter E32, E34, E36 und E38, welche jeweils von einer Isolierung E22, E24, E26, E28 umgeben sind, sowie das Zentralelement E40 auf, um welches die Stern- bzw. viererverseilten Datenleiter E32, E34, E36 und E38 angeordnet sind.
Weiter sind die in der Fig. 2 gezeigten Leiteranordnungen A, B und E miteinander verseilt, um den Auswirkungen kapazitiver und induktiver Kopplungen zwischen den Leiteranordnungen entgegenzuwirken.
Auch das in Fig. 2 gezeigte Kombinationskabel hat den Nachteil, dass die Konfektionierung des Kombinationskabels 100 aufgrund der nötigen Schirmungen A10, B10 und E10 sowie aufgrund der Verseilung der Leiteranordnungen A, B und E erschwert und insbesondere zeitaufwendig ist.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kombinationskabels 300, welches im Ver¬ gleich zu den in den Fig. 1 und 2 bzw. im Vergleich zu den vorangehend beschriebenen Kombinationskabeln einfacher zu konfektionieren ist.
Das Kombinationskabel 300 weist eine erste Hochstromleiteranordnung F und eine zweite Hochstromleiteranordnung G auf. Die erste Hochstromleiteranordnung F weist einen ersten Hochstromleiter F30 auf, der von einer ersten Hochstromleiterisoiierung F20 umgeben ist. Die zweite Hochstromleiteranordnung G weist einen zweiten Hoch stromleiter G30 auf, der von einer zweiten Hochstromleiterisolierung G20 umgeben ist.
Weiter weist das Kombinationskabel 300 eine erste Datenleiteranordnung J auf. Die erste Datenleiteranordnung J weist hierbei ein erstes Paar von Datenleitern J32, J34 auf, die jeweils von einer Isolierung J22, J24 umgeben sind. Die Datenleiter J32 und J34 sind miteinander verseilt. Weiter weist die erste Datenleiteranordnung J eine zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung J50 auf, die die miteinander verseilten isolierten Datenleiter J32 und J34 radial umgibt.
Die Ummantelung J50 ist dazu eingerichtet, zumindest einen Teil der von den Leiteranordnungen abgegebenen elektromagnetischen Wellen aufzunehmen und diese zumindest teilweise in Wärme umzuwandeln. Hierdurch kann eine Beeinträchtigung der Qualität der Datenübertragung durch die insbesondere von den Hochstromleitern F30, G30 aufgrund kapazitiver und/oder induktiver Effekte hervorgerufenen elektromagnetischen Felder vermindert werden.
Die in der Fig. 3 beispielhaft gezeigte Datenleiteranordnung J mit der Ummantelung J50 weist eine dielektrische Ummantelungsoberfläche J60 auf, welche gemeinsam mit der Ummantelung J50 ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann beschrieben werden, dass die dielektrische Ummantelungsoberfläche J60 die äußere Mantelfläche bzw. Umfangfläche der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung J50 ausbildet.
Weiter zeigt die Fig. 3, dass das Kombinationskabel 300 eine zweite Datenleiteranordnung Hl, H2 aufweist, die ein Paar von voneinander beabstandeten Datenleitern H32 und H34 aufweist. Im gezeigten Beispiel sind die voneinander beabstandeten Datenleiter H32 und H34 jeweils von einer Isolierung H22, H24 umgeben, jedoch ist dies nicht in allen Ausführungsformen notwendig.
Die voneinander beabstandeten isolierten Datenleiter H32 und H34 der zweiten Datenleiteranordnung Hl, H2 sind jeweils an der äußeren Mantelfläche J60 der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung J50 der ersten Datenleiteran¬ ordnung J angeordnet. Im gezeigten Beispiel sind die Datenleiter J32, J34 der ersten Datenleiteranordnung J dazu eingerichtet, Datensignale mit einer höheren Frequenz zu übertragen als die Datenleiter H32, H34 der zweiten Datenleiteranordnung Hl, H2. Zum Beispiel können die Datenleiter J32, J34 zur Übertragung von Datensignalen mit einer Frequenz von einem Megahertz oder höher eingerichtet sein, während die Datenleiter H32, H34 zur Übertragung von Datensignalen mit einer Frequenz von weniger als einem Megahertz eingerichtet sind.
Da Datensignale mit einer vergleichsweise höheren Frequenz empfindlicher auf elekt- ro-magnetische Störeinflüsse reagieren bzw. durch solche Störeinflüsse leichter beeinträchtigt werden können als Datensignale mit einer vergleichsweise niedrigen Frequenz, genügt es zur Sicherstellung einer noch tolerablen elektromagnetischen Beeinträchtigung der jeweiligen Datenleiterpaare, das die Datenleiter H32, H34 der zweiten Datenleiteranordnung Hl, H2 an der äußeren Mantelfläche J60 der Ummantelung der ersten Datenleiteranordnung J angeordnet sind, während die Datenleiter J32, J34 der ersten Datenleiteranordnung 3 von der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung J50 umgeben wird.
Die Fig. 4 und 5 dienen zur weiteren Verdeutlichung von vorteilhaften Aspekten des in der Fig. 3 gezeigten Kombinationskabels 300. Die Vorrichtungsbestandteile des in den Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Kombinationskabels 300 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit Referenzzeichen versehen, wobei der Aufbau des in den Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Kombinationskabeis 300 jeweils identisch zu jenem des vorangehend beschriebenen und in der Fig. 3 gezeigten Kombinationskabels 300 ist.
Fig. 4 verdeutlicht, dass alle Datenleiter H32, H34, 332, J34 des Kombinationsleiters 300 zumindest um die Distanz Z2 von einem der Hochstromleiter F30, G30 beab- standet sind. Ferner sind alle Datenleiter H32, H34, J32, J34 des Kombinationsleiters 300 auch von einem durch die Hochstromleiter F30, G30 eingefassten Zwischenraum und/oder von einem Bereich zwischen zwei zueinander parallelen Geraden, welche jeweils die beiden Hochstromleiter F30, G30 tangieren, beabstandet. Mit anderen Worten kann beschrieben werden, dass die Datenleiter H32, H34, J32, J34 in einer Querschnittsansicht des Kombinationsleiters 300 jeweils in einer anderen vertikalen Ebene/Querschnittsebene als die Hochstromleiter F30, G30 angeordnet sind.
Ein Vorteil hierbei ist, dass die durch die Hochstromleiter F30, G30 hervorgerufenen elektromagnetischen Felder in einem Bereich zwischen zwei zueinander parallelen Geraden, welche jeweils die Hochstromleiter F30, G30 tangieren, die größten elekt- romagnetischen Feldstärken aufweisen, sodass eine Beabstandung der Datenleiter von diesem Bereich einer Beeinträchtigung der Qualität einer Datenübertragung entgegenwirkt.
Fig. 5 verdeutlicht, dass auch die miteinander verseilten Datenleiter 332, J34 derart von den an der äußeren Oberfläche J60 der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung J50 angeordneten Datenleitern H32, H34 beabstandet sind, dass die Datenleiterpaare der Datenleiteranordnungen Fl und J in einer Querschnittsansicht des Kombinationsleiters 300 jeweils in einer anderen vertikalen Ebene/Querschnittsebene angeordnet sind. Mit anderen Worten kann beschrieben werden, dass sich die verseilten Datenleiter 332, J34 nicht oder zumindest kaum in einem von den an der äußeren Oberfläche J60 der Ummantelung J50 angeordneten Datenleiter H32, H34 eingefassten Zwischenraum befinden.
Dieses wird im gezeigten Beispiel dadurch sichergestellt, dass, wenn X der kürzeste mögliche Abstand einer ersten Gerade, welche die Datenleiter FI32, H34 der zweiten Datenleiteranordnung Hl, H2 tangiert, zu einer zweiten Gerade, welche parallel zur ersten Gerade durch einen Querschnittsmittelpunkt bzw. durch eine Verseilungsachse der ersten Datenleiteranordnung J mit den verseilten Datenleitern J32, J34 verläuft, ist und wenn Y ein Durchmesser eines der verseilten Datenleiter J32, 334 inklusive dessen Isolierung J22, J24 ist, X dem 0,9-fachen Wert von Y entspricht.
Ein Vorteil hierbei ist, dass die durch die Datenleiter H32, H34 der zweiten Datenleiteranordnung Hl, H2 hervorgerufenen elektromagnetischen Felder, welche vornehmlich in einem zwischen den Datenleitern H32 und H34 eingefassten Datenleiter- zwischenbereich auftreten, eine Datenübertragung über die Datenleiter J32, J34 der ersten Leiteranordnung 3 nur vermindert beeinträchtigen.
Es versteht sich, dass die zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsformen nicht abschließend sind und den hier offenbarten Gegenstand nicht beschränken. Insbesondere ist für den Fachmann ersichtlich, dass er die beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombinieren kann und/oder verschiedene Merkmale weglassen kann, ohne dabei von dem hier offenbarten Gegenstand abzuweichen.

Claims

Patentansprüche
1. Kombinationskabel zur elektrischen Energie- und Datenübertragung, aufweisend
einen oder mehrere Hochstromleiter;
ein erstes Datenleiterpaar, welches zwei miteinander verseilte Datenleiter auf weist, die zumindest teilweise von einer zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung umgeben sind;
ein zweites Datenleiterpaar, welches zwei voneinander beabstandete Datenleiter aufweist, wobei
die voneinander beabstandeten Datenleiter des zweiten Datenleiterpaares jeweils an einer äußeren Mantelfläche der zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Ummantelung des ersten Datenleiterpaares angeordnet sind.
2. Kombinationskabel nach Anspruch 1, wobei
der eine oder die mehreren Hochstromleiter elektrisch isoliert ist/sind; und/oder der eine oder die mehreren Hochstromleiter zumindest teilweise von einer elektromagnetischen Schirmung, insbesondere von einer Folien- oder Geflechtschirmung umgeben ist/sind; und /oder
das erste Datenleiterpaar eine elektrische Isolierung für jeden der verseilten Datenleiter aufweist; und/oder
das zweite Datenleiterpaar eine elektrische Isolierung für jeden der voneinander beabstandeten Daten leiter aufweist.
3. Kombinationskabel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei
das erste Datenleiterpaar dazu eingerichtet ist, Datensignale mit einer Frequenz von über einem Kilohertz zu übertragen; und/oder
das zweite Datenleiterpaar dazu eingerichtet ist, Datensignale mit einer Frequenz von unter einem Kilohertz zu übertragen.
4. Kombinationskabel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei
die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung eine elliptische, ins besondere einen kreisrunde, Querschnittsgeometrie aufweist; und/oder
die zumindest teilweise elektrisch leitfähige Ummantelung das erste Daten leiterpaar in einer radialen Richtung vollständig umschließt; und/oder die das erste Datenleiterpaar umgebende zumindest teilweise elektrisch leitfä hige Ummantelung eine dielektrische Beschichtung oder Lackierung aufweist, welche die äußere Umfangfläche der Ummantelung ausbildet.
5. Kombinationskabel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend zumindest zwei Hochstromleiter, wobei
die zumindest zwei Hochstromleiter zusammen einen Hochstromleiterzwischen raum einfassen, und wobei
die Datenleiter des ersten und des zweiten Datenleiterpaares jeweils zumindest um eine vorbestimmte Distanz von dem Hochstromleiterzwischenraum beabstandet sind, und/oder
die Datenleiter des ersten und des zweiten Datenleiterpaares jeweils von einer Geraden, welche die beiden Hochstromleiter tangiert, in einer von den Hochstromleitern wegführenden Richtung beabstandet sind.
6. Kombinationskabel nach Anspruch 5, wobei
die zumindest zwei Hochstromleiter unverseilt nebeneinander angeordnet sind.
7. Kombinationskabel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei,
wenn X der kürzeste mögliche Abstand einer ersten Gerade, welche beide Datenleiter des zweiten Datenleiterpaares tangiert, zu einer zweiten Gerade, welche parallel zur ersten Gerade durch einen Querschnittsmittelpunkt des ersten Datenleiterpaares verläuft, ist, und
wenn Y ein Durchmesser eines Datenleiters des ersten Datenleiterpaares, ins- besondere der Durchmesser eines Datenleiters des ersten Datenleiterpaares inklusive einer Isolierung dieses Datenleiters, ist,
X zumindest dem 0,9-fachen von Y entspricht.
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