專利名稱：用于傳輸矩形波形的交流電流的多導(dǎo)體電纜的制作方法
用于傳輸矩形波形的交流電流的多導(dǎo)體電纜本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分所述的用于傳輸矩形 波形的交流電流的多導(dǎo)體電纜。通過具有矩形波形和由此具有高比例的高次諧波的交流電流進(jìn)行能量傳輸?shù)碾娎|也適用于輸送頻率大于50HZ的大的單相電流。該結(jié)構(gòu) 的目標(biāo)是在高的電流密度下的應(yīng)用，其可以產(chǎn)生大熱量的加熱以及也可 以產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾的磁場(chǎng)和討厭的噪聲。輸送給用戶的應(yīng)用情況下需要這種電纜。例如這種電纜可:有利iZ用作 在單相逆變器和變壓器之間的連接。用于這些應(yīng)用情況的公知的屏蔽的標(biāo)準(zhǔn)電纜通常用于傳導(dǎo)正弦形 的和按照公知圖表計(jì)算的50或60Hz的電流。當(dāng)傳輸矩形電流時(shí)，電流 負(fù)荷必須用修正因子減小，以避免電纜過熱。大多數(shù)情況下使用帶有或 不帶有公共的屏蔽和公共的外護(hù)套的多芯電纜，如它們常常作為馬達(dá)接 線端電纜使用的那樣。使用更大的橫截面以補(bǔ)償熱功率耗散僅僅在較低頻率的電流情況 下有所幫助，因?yàn)橼吥w效應(yīng)在高次諧波和/或更高頻率下大大地減小物理是這在制造中的費(fèi)用較大并且對(duì)EMV (電磁相容性)的問題帶來的改 善很小。電流波形的矩形程度越高，EMV干擾電勢(shì)就越高。此時(shí)在供 電導(dǎo)體(Vorleiter)和回路導(dǎo)體(Rueckleiter)之間的間距和絞合次數(shù)對(duì)于 磁放射的強(qiáng)度以及對(duì)它的盡可能好的補(bǔ)償是決定性的，即使在與導(dǎo)體相 距很d、的測(cè)量間距下。具有常規(guī)絞合的供電導(dǎo)體和回路導(dǎo)體的常規(guī)電纜 在高頻電流區(qū)域中在噪聲釋放方面的表現(xiàn)是不利的。通過各單個(gè)芯線的 相反的電流引起絞合線的脈動(dòng)的排斥并且這導(dǎo)致聲干擾噪聲 本發(fā)明的任務(wù)是提供一種開頭所述類型的導(dǎo)體電纜，它在電磁輻 射、聲干擾、趨膚效應(yīng)方面具有低的值和可能的最高的輻射散熱。按照本發(fā)明該任務(wù)依據(jù)權(quán)利要求1的特征解決。決定性的優(yōu)點(diǎn)由按照本發(fā)明的多導(dǎo)體電纜的同軸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，其中各 個(gè)內(nèi)導(dǎo)體和配對(duì)導(dǎo)體有利地具有精確相同的電導(dǎo)。這樣實(shí)現(xiàn)了放射場(chǎng)的可能最好的補(bǔ)償。內(nèi)導(dǎo)體的最大橫截面的限制由趨膚效應(yīng)給定。總的橫 截面通過平行引導(dǎo)相導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)。
的結(jié)構(gòu)是有利的，因?yàn)橛纱薧于輻射散熱的表面與導(dǎo)體橫截面的比例得 到更優(yōu)化的設(shè)計(jì)。
以下對(duì)照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例以及其它的優(yōu)點(diǎn)。附圖中所
示


圖1是按照本發(fā)明的一種四導(dǎo)體電纜的橫截面視圖，和
圖2是這種雙導(dǎo)體電纜或四導(dǎo)體電纜的一個(gè)單個(gè)的單導(dǎo)體電纜的
一種變型的部分橫截面視圖。
在圖1中示出的電纜是專門為傳輸具有近似矩形波形的交流電流
設(shè)計(jì)的。這種專用電纜在軌道車輛的領(lǐng)域中在多類型電流系統(tǒng)的應(yīng)用中
用于在直流斬波器和變壓器之間的連接并且它們是以開頭所述的特征
為基礎(chǔ)的。
這種四導(dǎo)體電纜10具有四個(gè)相互絞合在一起的電纜9，它們螺旋 形地圍繞中央的縱向元件11巻繞。該縱向元件11用作該電纜9的對(duì)中 支撐和有利地由耐熱塑料制成。
該多導(dǎo)體電纜10的四個(gè)單導(dǎo)體電纜9是相同構(gòu)造的。它們各具有 一個(gè)細(xì)線的柔性的內(nèi)導(dǎo)體1和一個(gè)同心地圍繞內(nèi)導(dǎo)體1布置的細(xì)線的、 由一些單個(gè)導(dǎo)體4'形成的配對(duì)導(dǎo)體4。通過使用這種細(xì)線的內(nèi)導(dǎo)體1和 配對(duì)導(dǎo)體4使導(dǎo)體電纜10具有一定的可彎曲性。如果由于高的頻率使
的中心可以由不導(dǎo)電的材料構(gòu)造和由此將內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)造成中空導(dǎo)體。
在內(nèi)導(dǎo)體1和配對(duì)導(dǎo)體4之間設(shè)有雙層的絕緣系統(tǒng)，它由一個(gè)擠出 的耐熱的可彎曲的塑料層2和一個(gè)第二層3組成。兩者此外有利地是輻 照交聯(lián)地構(gòu)造的，亦即它們?cè)诟叩臏囟认虏辉偃刍缭跓崴苄誀顟B(tài) 下的情況那樣。由此在電絕緣、可能時(shí)電場(chǎng)的濾波(通過半導(dǎo)體)，化 學(xué)穩(wěn)定性、聲學(xué)特性方面或在機(jī)械強(qiáng)度方面實(shí)現(xiàn)性能的盈余或改善。
反極的回路導(dǎo)體4的單個(gè)導(dǎo)體4'均勻地圍繞層3相互平行地布置。 它們各由細(xì)線的銅絞合線或類似物和一個(gè)包圍該銅絞合線的常規(guī)塑料 絕緣物4"構(gòu)成。該塑料絕緣物上面施加由一個(gè)塑料層6和另 一個(gè)層7構(gòu) 成的另一個(gè)絕緣系統(tǒng)。這些層本身用一個(gè)金屬的屏蔽8包封。此外每個(gè)單導(dǎo)體可以包封在一個(gè)用于保護(hù)單導(dǎo)體的外護(hù)套29中。此外四個(gè)電纜9 用 一個(gè)共同的有利地由耐磨塑料構(gòu)成的外護(hù)套12保持在一起。絕緣系統(tǒng)2， 3和6， 7也可以各僅僅由一個(gè)惟一的耐熱塑料層構(gòu)成 和外護(hù)套12以及單導(dǎo)體的護(hù)套在正常的機(jī)械負(fù)荷下也可以省去。對(duì)每個(gè)單個(gè)的單導(dǎo)體的屏蔽8替代地或者對(duì)其附加地也可以圍繞 已經(jīng)絞合的單導(dǎo)體設(shè)置一個(gè)公共的包封屏蔽3。如已描述的，該多導(dǎo)體電纜10尤其用于矩形電流的這種傳輸，因 為采用這種電纜產(chǎn)生的聲學(xué)噪聲極小并且此外對(duì)趨膚效應(yīng)具有最佳的 響應(yīng)，從而在電纜處于負(fù)荷狀態(tài)下在相同的環(huán)境和負(fù)荷參數(shù)的情況下可 以保持更低的溫度，這有力地改善了老化性能，或者在相同的功率傳輸 情況下可以選擇更加緊湊的電纜。圖2示出了一種沒有詳細(xì)示出的多導(dǎo)體電纜的電纜20，其中該多 導(dǎo)體電纜可以與圖]中的電纜類似地構(gòu)造成四導(dǎo)體電纜或也可以僅僅構(gòu) 造成雙導(dǎo)體電纜。在內(nèi)導(dǎo)體1和配對(duì)導(dǎo)體4之間的絕緣系統(tǒng)此處是由一 個(gè)內(nèi)半導(dǎo)體層22a, —個(gè)電介質(zhì)22和一個(gè)包圍該電介質(zhì)的半導(dǎo)體層23 形成。 一個(gè)內(nèi)半導(dǎo)體層25, —個(gè)電介質(zhì)26和一個(gè)外半導(dǎo)體層27形成外 絕緣系統(tǒng)。這些半導(dǎo)體層可以分別由半導(dǎo)電的帶子、石墨層或擠出材料 構(gòu)成。圍繞該外絕緣或更精確地說圍繞半導(dǎo)體層27還施加一個(gè)銅線編織 層28或同心地圍繞內(nèi)導(dǎo)體1布置的由金屬絲或帶子構(gòu)成的導(dǎo)電層，它 用于屏蔽電場(chǎng)。在該屏蔽層上還施加一個(gè)單獨(dú)包封的護(hù)套29。兩個(gè)這種電纜20現(xiàn)在可以相互絞合在一起和允許大約輸送雙倍的 電流，由此在矩形電流波形的情況下使趨膚效應(yīng)減小。如果采用四個(gè)這 種絞合的電纜20則會(huì)進(jìn)一步提高導(dǎo)體表面和冷卻表面和此外在給定的 圓直徑情況下也改善傳輸容量。如所迷的那樣，這種按照本發(fā)明的導(dǎo)體電纜還可以以附加的層制 造，以保證也能夠在更高的電壓下使用。在導(dǎo)體上、在反極的同心布置 布。 、"—。 ，、"，這相應(yīng)地由擠出的半導(dǎo)體層或施加的半導(dǎo)電的帶子實(shí)現(xiàn)。 此外， 一個(gè)外屏蔽可以實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)電勢(shì)的控制和對(duì)電場(chǎng)的屏蔽。形 成的結(jié)構(gòu)具有大的導(dǎo)體表面，盡管電流仍然被分布在多個(gè)分導(dǎo)體上；這降低了高次諧波的趨膚效應(yīng)。同心的結(jié)構(gòu)也使磁場(chǎng)向外的輻射減小到最
低程度和電纜開放式的絞合，亦即沒有外護(hù)套12,為熱輻射提供了更大 的表面和更小的過渡電阻。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的同心的力展開，它由于較大的表面 而得到最佳的支撐。特別地，單位質(zhì)量的最小力也產(chǎn)生最小的加速度和 最小的位移幅度，這反過來又顯露其處于在較低的噪聲水平下。在矩形 電流的情況下聲學(xué)特性是極其決定性的，因?yàn)楦叽沃C波引起干擾的噪聲 發(fā)射的激發(fā)。
此外，通過用于單相系統(tǒng)的該同軸的雙導(dǎo)體電纜或四導(dǎo)體電纜的幾 何形狀，形成了反向?qū)ΨQ的電磁場(chǎng)，它們實(shí)際上相互補(bǔ)償和因此在沒有 屏蔽的情況下就可以干擾很小地展開到近旁的環(huán)境中。四個(gè)絞合的電纜 的幾何形狀產(chǎn)生該結(jié)構(gòu)的一種不是明確限定的位置，它可以通過一個(gè)中 央元件有利地解決并且保證該幾何結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。
權(quán)利要求
1. 用于傳輸具有至少近似矩形波形的交流電流的多導(dǎo)體電纜，包括相互絞合在一起的單導(dǎo)體電纜(9)，其特征在于，單導(dǎo)體電纜(9)被絞合成雙導(dǎo)體電纜或四導(dǎo)體電纜和分別具有一個(gè)細(xì)線的柔性的內(nèi)導(dǎo)體(1)和一個(gè)同心地圍繞內(nèi)導(dǎo)體(1)布置的細(xì)線的、由一些單個(gè)導(dǎo)體形成的配對(duì)導(dǎo)體(4)，和在內(nèi)導(dǎo)體(1)和配對(duì)導(dǎo)體(4)之間或包圍后者地各設(shè)有一個(gè)絕緣系統(tǒng)(2，3；6，7)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在于，絕緣系統(tǒng)(2, 3; 6, 7)各具有一個(gè)擠出的耐熱的可彎曲的塑料層(2, 6)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體 (1)和配對(duì)導(dǎo)體(4)以通過電流的近似相同的電導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4. 按照前述權(quán)利要求1至3中之一所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在 于，在使用四導(dǎo)體電纜的情況下設(shè)有一個(gè)中央的縱向元件(11)用于對(duì) 圍繞該縱向元件絞合的單導(dǎo)體電纜(9)定中心，其中該縱向元件(11) 由耐熱的可彎曲的塑料制成。
5. 按照前述權(quán)利要求1至4中之一所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在 于，絕緣系統(tǒng)(2, 3; 6, 7)是雙層構(gòu)造的。
6. 按照前述權(quán)利要求1至4中之一所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在 于，絕緣系統(tǒng)各設(shè)有一個(gè)內(nèi)半導(dǎo)體層(22a)， 一個(gè)電介質(zhì)(22)和一 個(gè)外半導(dǎo)體層(23)。
7. 按照前述權(quán)利要求1至6中之一所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在 于，在外絕緣系統(tǒng)(25, 26， 27)的外部施加一個(gè)銅線編織層(28)或 一個(gè)與內(nèi)導(dǎo)體(l)同心的由金屬絲或金屬帶構(gòu)成的導(dǎo)電層，它用于屏蔽電場(chǎng)。
8. 按照前述權(quán)利要求1至7中之一所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在 于，各個(gè)電纜由外護(hù)套(29)包封。
9. 按照前述權(quán)利要求1至8中之一所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在 于，由銅線編織層或由金屬絲或帶子構(gòu)成的一個(gè)公共的屏蔽(13)圍繞 絞合的多導(dǎo)體進(jìn)行施加。
10. 按照前述權(quán)利要求1至8中之一所述的多導(dǎo)體電纜，其特征在 于，不僅施加一個(gè)單個(gè)導(dǎo)體屏蔽(8)而且施加一個(gè)公共的屏蔽(13)。
11. 按照前述權(quán)利要求1至9中之一所述的多導(dǎo)體電纜，，其特征在于，施加一個(gè)公共的外護(hù)套(10),它將兩個(gè)或四個(gè)電纜保持在一起。
全文摘要
一種用于傳輸具有至少近似矩形波形的交流電流的多導(dǎo)體電纜，它包括絞合成雙導(dǎo)體電纜或四導(dǎo)體電纜的單導(dǎo)體電纜(9)。該單導(dǎo)體電纜(9)分別具有一個(gè)細(xì)線的柔性的內(nèi)導(dǎo)體(1)和一個(gè)同心地圍繞內(nèi)導(dǎo)體(1)布置的細(xì)線的、由一些單個(gè)導(dǎo)體形成的配對(duì)導(dǎo)體(4)。在內(nèi)導(dǎo)體(1)和配對(duì)導(dǎo)體(4)之間或圍繞配對(duì)導(dǎo)體地各設(shè)有一個(gè)絕緣系統(tǒng)(2，3；6，7)。由此由該多導(dǎo)體電纜的同軸結(jié)構(gòu)獲得優(yōu)點(diǎn)，其中各個(gè)內(nèi)導(dǎo)體和配對(duì)導(dǎo)體有利地具有精確相同的電導(dǎo)。這樣實(shí)現(xiàn)了放射場(chǎng)的可能最好的補(bǔ)償。
文檔編號(hào)H01B9/04GK101305428SQ200680041879
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
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