EP1783785A1 - Flexibler elektrischer Leiter - Google Patents

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EP1783785A1
EP1783785A1 EP05292356A EP05292356A EP1783785A1 EP 1783785 A1 EP1783785 A1 EP 1783785A1 EP 05292356 A EP05292356 A EP 05292356A EP 05292356 A EP05292356 A EP 05292356A EP 1783785 A1 EP1783785 A1 EP 1783785A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical conductor
flexible electrical
conductor according
metallic wires
wires
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05292356A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Drummer
Günter Lottner
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Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1783785A1 publication Critical patent/EP1783785A1/de
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    • 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
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/182—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring comprising synthetic filaments
    • H01B7/1825—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring comprising synthetic filaments forming part of a high tensile strength core
    • 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
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H01B7/0892—Flat or ribbon cables incorporated in a cable of non-flat configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/56—Heating cables
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/04—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/014—Heaters using resistive wires or cables not provided for in H05B3/54
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/029—Heaters specially adapted for seat warmers

Definitions

  • a flexible electrical conductor which consists of a tensile non-metallic element (1) and a plurality of metallic wires (2) extending helically around the element (1), the diameter of the metallic wires (2) being many times smaller as the diameter of the element (1), and the surface of the element (1) is only partially covered by the metallic wires (2).
  • the invention relates to a flexible electrical conductor according to the preamble of claim 1.
  • a flexible electrical line having at least one electrical conductor.
  • the conductor consists of a tensile non-metallic element and a plurality of arranged around the element metallic wires of good electrical conductivity material.
  • the tensile element consists of a loose composite of a plurality of aramid threads whose cross section corresponds to the cross section of the individual wire.
  • the conductor is surrounded by electrical insulation.
  • the flexible cable described is preferably used in motor vehicles. It must therefore be well bendable and tensile strength and must also be able to withstand high mechanical loads even at elevated temperatures.
  • the EP 1 089 299 shows a tensile cable in which a plurality of wires are made of a good electrically conductive material around a central element herumversilt.
  • the central element consists of several stranded threads of a tensile material embedded in a metallic matrix.
  • a common insulating layer is applied over the layer of electrically conductive wires.
  • the present invention has for its object to improve the above-mentioned lines to the effect that the bending resistance is significantly improved.
  • the cross section of the central element is many times greater than the cross section of the individual metallic wires.
  • the cross-section of the conductor be asymmetric, i. H. is a one-sided "open" design and by appropriate selection of lay length, wire diameter and wire number, the surface of the central element is only partially covered by the metallic wires. Due to the relatively large diameter of the central element, the metallic wires experience a lower bending load at the same bend than in the lines according to the prior art. Due to the one-sided "open" cross-section, the metallic wires can slip on the upsetting side, whereby a crushing and thus damage to the metallic wires is prevented.
  • 1 denotes a central element consisting of a plurality of monofilaments 1a.
  • the monofilaments 1a are made of a plastic with a high tensile strength. Monofilaments 1a of aramid or polyester are preferred.
  • On this central element 1 a plurality of metal wires 2 is stranded. The metal wires 2 are combined to form a group 2a. The diameter of the metal wires 2 and the lay length of the group 2a are selected so that a space 3 remains between two adjacent turns of the group 2a.
  • metal wires for example, copper, aluminum or their alloys but also steel can be used depending on the application.
  • wires 2 made of copper-plated steel wire Such wires consist of a steel core 2b, which is covered with a thin copper layer 2c.
  • the individual metal wires 2 can slide freely on the surface of the central element 1 without appreciable impairment, so that in the case of a bending stress, the metal wires 2 on the upsetting side can move in the direction of the free space 3.
  • a conductor made with copper-clad, work-hardened steel wires made according to the teachings of the invention had the following dimensions: Diameter of the central element 1 0.54 mm Diameter of the metal wires 0.06 mm Number of metal wires 21 Lay length of the metal wires 3.4 mm Distance between two turns 0.8 mm

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  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Es wird ein flexibler elektrischer Leiter beschrieben, der aus einem zugfesten nichtmetallischen Element (1) und einer Vielzahl von um das Element (1) schraubenlinienförmig verlaufenden metallischen Drähten (2) besteht, wobei der Durchmesser der metallischen Drähte (2) um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser des Elementes (1), und die Oberfläche des Elementes (1) nur zum Teil von den metallischen Drähten (2) bedeckt ist.

Description

  • Es wird ein flexibler elektrischer Leiter beschrieben, der aus einem zugfesten nichtmetallischen Element (1) und einer Vielzahl von um das Element (1) schraubenlinienförmig verlaufenden metallischen Drähten (2) besteht, wobei der Durchmesser der metallischen Drähte (2) um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser des Elementes (1), und die Oberfläche des Elementes (1) nur zum Teil von den metallischen Drähten (2) bedeckt ist.
  • Die Erfindung betrifft einen flexiblen elektrischen Leiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der WO 03/043030 ist eine flexible elektrische Leitung bekannt, die mindestens einen elektrischen Leiter aufweist. Der Leiter besteht aus einem zugfesten nichtmetallischen Element und einer Vielzahl von um das Element herum angeordneten metallischen Drähten aus elektrisch gut leitendem Material. Zum Erhalt der Flexibilität und zur Vermeidung von Drahtbrüchen insbesondere bei starken Schwingungen besteht das zugfeste Element aus einem losen Verbund aus einer Vielzahl von Aramidfäden, dessen Querschnitt dem Querschnitt des einzelnen Drahtes entspricht. Der Leiter ist von einer elektrischen Isolierung umgeben. Die beschriebene flexible Leitung wird bevorzugt in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie muß demzufolge gut biegbar und zugfest ausgestattet sein und muß außerdem hohen mechanischen Belastungen auch bei erhöhten Temperaturen standhalten können.
  • Die EP 1 089 299 zeigt eine zugfeste Leitung, bei welcher mehrere Drähte aus einem elektrisch gut leitenden Material um ein zentrales Element herumverseilt sind. Das zentrale Element besteht aus mehreren miteinander verseilten Fäden aus einem zugfesten Material, die in einer metallischen Matrix eingebettet sind. Eine gemeinsame Isolierschicht ist über der Lage aus elektrisch gut leitenden Drähten angebracht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnten Leitungen dahingehend zu verbessern, daß die Wechselbiegefestigkeit erheblich verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.
  • Wesentlich für die Erfindung ist, daß der Querschnitt des zentralen Elementes um ein Vielfaches größer ist als der Querschnitt der einzelnen metallischen Drähte. Darüberhinaus ist es von Bedeutung, daß der Querschnitt des Leiters asymetrisch ist, d. h. eine einseitig "offene" Ausführung darstellt und durch geeignete Auswahl von Schlaglänge, Drahtdurchmesser und Drahtzahl die Oberfläche des zentralen Elementes nur zum Teil von den metallischen Drähten bedeckt ist. Durch den relativ großen Durchmesser des zentralen Elements erfahren die metallischen Drähte bei gleicher Biegung eine geringere Biegebelastung als bei den Leitungen nach dem Stand der Technik. Bedingt durch den einseitig "offenen" Querschnitt können die metallischen Drähte auf der Stauchseite verrutschen, wodurch eine Quetschung und somit eine Beschädigung der metallischen Drähte verhindert wird.
  • Besondere Einsatzgebiete für den Leiter nach der Lehre der Erfindung sind dort zu finden, wo Biegebelastungen mit sehr kleinen Biegeradien vorliegen.
  • Die Erfindung ist anhand des in der einzigen Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In der Figur ist mit 1 ein zentrales Element bezeichnet, welches aus einer Vielzahl von Monofilamenten 1a besteht. Die Monofilamente 1a bestehen aus einem Kunststoff mit einer hohen Zugfestigkeit. Bevorzugt werden Monofilamente 1a aus Aramid oder Polyester. Auf dieses zentrale Element 1 ist eine Vielzahl von Metalldrähten 2 aufgeseilt. Die Metalldrähte 2 sind zu einer Gruppe 2a zusammengefaßt. Der Durchmesser der Metalldrähte 2 und die Schlaglänge der Gruppe 2a sind so ausgewählt, daß zwischen zwei benachbarten Windungen der Gruppe 2a ein Freiraum 3 verbleibt.
  • Als Material für die Metalldrähte kann beispielsweise Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen aber auch Stahl verwendet werden je nach Anwendungsfall. Eine besonders hohe Biegewechselfestigkeit wird mit Drähten 2 aus kupferplattiertem Stahldraht erzielt. Derartige Drähte bestehen aus einem Stahlkern 2b, der mit einer dünnen Kupferschicht 2c ummantelt ist.
  • Die einzelnen Metalldrähte 2 können auf der Oberfläche des zentralen Elements 1 ohne nennenswerte Beeinträchtigung frei gleiten, so daß bei einer Biegebeanspruchung die Metalldrähte 2 auf der Stauchseite sich in Richtung auf den Freiraum 3 bewegen können.
  • Ein nach der Lehre der Erfindung hergestellter Leiter mit kupferummantelten kaltverfestigten Stahldrähten hatte beispielsweise die folgenden Anmessungen:
    Durchmesser des zentralen Elementes 1 0,54 mm
    Durchmesser der Metalldrähte 0,06 mm
    Anzahl der Metalldrähte 21
    Schlaglänge der Metalldrähte 3,4 mm
    Abstand zwischen zwei Windungen 0,8 mm
  • In einem Biegewechselversuch wurde mit einem flexiblen Leiter nach der Lehre der Erfindung eine 4-fach höhere Anzahl an Biegewechselzyklen erreicht als mit einer vergleichbaren herkömmlichen Litze, d. h. gleiches Material, gleiche Drahtanzahl, gleicher Durchmesser und gleiche Schlaglänge.

Claims (10)

  1. Flexibler elektrischer Leiter, der aus einem zugfesten nichtmetallischen Element (1) und einer Vielzahl von um das Element (1) schraubenlinienförmig verlaufenden metallischen Drähten (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der metallischen Drähte (2) um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser des Elementes (1), und daß die Oberfläche des Elementes (1) nur zum Teil von den metallischen Drähten (2) bedeckt ist.
  2. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) zu einer Gruppe (2a) aus dicht beieinander liegenden metallischen Drähten (2) zusammengeführt sind, und zwischen den Windungen der Gruppe (2a) ein Abstand verbleibt.
  3. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) aus hochfestem Kunststoff besteht.
  4. Flexibler elektrischer Leiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) aus einer Vielzahl von Monofilamenten (1a) aus Polyaramid und/oder Polyester besteht.
  5. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Elementes (1) um den Faktor 2 bis 15 größer ist als der Durchmesser der metallischen Drähte (2).
  6. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der längsaxiale Abstand (3) zwischen zwei benachbarten Windungen der Gruppe (2a) gleich dem 0,5 bis 3-fachen des Durchmessers des Elementes (1) ist.
  7. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) kupferummantelte Stahldrähte sind.
  8. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte (2) im kaltverfestigten Zustand vorliegen.
  9. Flexibler elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter von einer Schicht aus elektrisch isolierendem Material umgeben ist.
  10. Verwendung eines flexiblen elektrischen Leiters nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Leiter für eine elektrische Sitzheizung in Kraftfahrzeugen und/oder als Zuleitung zu einer solchen Sitzheizung.
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