专利名称：由编织导线制成的电流导体的制作方法
技术领域：
本发明涉及电流导体，该电流导体由编织导线制成并且尤其适用于高密度电流。
背景技术：
通过编织导线形成的闭合轮廓横截面的编织结构意味着其由编织导线组制成，每个编织导线组由多个细的导体绞线(基础导线)或只是单根绞线形成，其中导线组彼此交叉成一定角度。编织导线的最初的横截面在大多数情况下呈圆形，在某些情况下呈椭圆形。通过给最初的横截面垂直地施加压力，制成了通常为扁平的或矩形横截面的产品。制造工艺是已知的，用该制造工艺可以制得多层、扁平的编织产品。
在传统的编织导线中，单独绞线彼此不绝缘，并且绞线沿着相当大的面积相互接触。根据材料、基础绞线的表面涂层、横截面形状(圆形、椭圆形或扁平)对编织导线进行分类，以及在每个这样的分类中，根据尺寸对编织导线进行分类。由尺寸进行的分类包括形状特征数据(例如，直径或宽度和高度)、组中单独绞线的数量、组的数量以及在方向相反的组的交叉点之间纵向测得的距离。进一步获得的特征是整个横截面积、每单位长度的电阻、重量以及在给定的情况下允许的电流密度。
编织导线也形成屏蔽电缆的屏蔽护层。用作屏蔽的导线通常不用于传导大电流；单独的绞线的尺寸和数量仅仅基于与必需的机械强度和屏蔽质量相关的要求来决定。
在另一个实际应用中，编织导线形成由扭绞线或编织导线制成的大电流传导电缆的外面的固定层。这种编织导线层的主要目的是确保机械连结，而不是传导电流。
专门用于传导高密度电流的编织导线仅发现在还需要导线柔韧性的环境下的应用。在这种连接中，典型的应用是将电动车的碳刷耦合起来。出于这种目的，使用扁平横截面形状的编织导线来确保提高的柔韧性。
编织导线的许多其它的应用是已知的，例如扬声器电缆，其中首先考虑的是高传输频率和低损耗，而与给定的发热相关的最大允许电流密度并不是必要条件。另一个例子是在医疗设备中提供柔性耦合，其中利用最大电流密度也没有意义。
编织导线的许多信息可以在互联网上特别是在较大的制造公司的主页上找到。典型例子的地址是www.newenglandwire.com/braidedwire.html或www.leoni.com。
近来使用贵金属编织的一个应用可以在时尚领域中发现，其中珠宝以及其配件通过编织工艺制成。
在电气设备中，尤其是在大电流控制系统的情况下，控制设备的主要电路可以承载大电流(范围为10A到10,000A)，其中需要低内阻和低损耗的导体。通常随着具有急剧上升和下降斜坡的脉冲电流发生大电流。由于需要这样的电流导体的真实形状(没有变形)的传输，所以其阻抗即使在高频范围内也要适当低。
在电池充电器、电源转换器和其它动力电流装置中，其中不需要两点之间的连接的柔韧性，通常用汇流条来传导大电流。在使用汇流条的情况下，连接只能在规定的瞬态阻抗下获得，而且，由于实际的强制性的垂直导体结构，汇流条的长度比要连接的两点之间的距离大。这种情况增加了设备的尺寸，而且，它还涉及欧姆损耗比需要的要大。
为传导大电流而设计的传统导线允许的电流密度由多个因数决定。可能产生的热量仅仅通过表面释放、每给定长度单元表面与直径成比例，并且产生的热损耗与横截面成比例，而横截面反过来又是直径平方的函数，考虑到所述事实，因此随着横截面增加，允许的电流密度降低了。
给出特定横截面，其允许电流密度可以例如针对给定的外部温度和与环境相关的导体的给定温度的增加来确定。根据已知的与绞合铜导体相关的允许电流密度表，在给定环境下该导体还配备有编织外层，在35℃外部温度、70℃导体温度时，在横截面为2.5mm2的情况下，允许的电流密度为12A/mm2，在横截面为50mm2的情况下，允许的电流密度只有5A/mm2。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电流导体，其可以在类似的发热和同样的横截面下，处理比传统的电流导体明显(有利地至少50％)更大的电流。
本发明的另一个目的在于提供所述电流导体的柔韧性，即确保其可以沿着两点之间最短的路径放置，并且确保与损耗相关的阻抗达到相对高频的情况下仍可接受地保持较低。
本发明基于这样的认识或假设，即在固体或编织导体或在扁平横截面的编织导体中，由于电流只会在可以利用的横截面的一部分中有效地流动，因此基本平行或几乎平行的电流路径导致相互影响，该影响增加了损耗。
如果上述假设是对的，那么在适当结构的编织导线中，导线组或替代导线组的单个导线不得不以这样的方式进行引导，即属于不同组的绞线应该仅仅彼此交叉成一定角度，适宜地是成90°角或最多偏离该角度±30°，否则应该彼此隔开地放置。
根据确保间隔放置的解决方案，为使导线的相对表面彼此间隔开，在编织导线中设置插入物是有利的。该插入物可以适当地呈圆形或椭圆形横截面。
从电流导电的角度来看，将组的基础绞线相互绝缘是有利的；出于这个目的，为绞线配备合适绝缘涂层，有利的是传统的珐琅绝缘。
在显著电流密度和横截面的情况下，隔离插入物可以是冷却液可以通过的管。在这种情况下，插入物的壁应该适当地薄，而且适当地具有导热性能。
已经发现，根据本发明构成的编织导线能够比具有相同材料和横截面的传统编织导线传导明显地更大密度的电流，以及其不会使在脉冲控制期间出现的斜坡信号失真，而且不会造成明显的、由频率决定的损耗。
以下将结合附图，通过描述典型实施例来更详细地解释本发明，其中图1是根据本发明由编织导线制成的电流导体的简化的正视图，图2是图1中所示的电流导体的侧视图，图3是可选实施例的侧视图，以及图4是编织细节的放大和展开图。
具体实施例方式
图1-3所示的编织导线10的编织包括相互交叉成90°的组11，并由珐琅或其它绝缘的平行、基础铜绞线形成。每个组的编织线10可以每个都包括如图所示的单个导体。编织导线10具有圆形横截面。如图2所示，横截面由隔离物12填充，其可以是挤压材料、泡沫聚乙烯、四氟乙烯或任何通常在电缆或导线生产中使用的柔韧材料。有利的是，如图3所示，隔离物12是中空的；其空腔13适合于传导冷却液。只有在相当大的尺寸的情况下，才要求这样的解决方案。
图4示出的是编织导线10的编织细节。编织的组11a和11b彼此交叉成90°。组11a和11b的每个均由单个导体绞线组成。
考虑到这样的事实只关心流过编织导线10的电流，隔离物12中的结构最多只影响冷却条件，在相对小的直径即小于20mm2的导体中，隔离物12的内部可以容纳单引线或多引线导体。这些导体可以处理弱电流信号，弱电流信号的传输不会产生与编织导线10中出现的与损耗有关的热量相当的热量。
在图1所示的实际应用的结构中，测量其外径为3mm，基础绞线是没有绝缘的铜导线，由所述铜导线形成每组横截面为0.25mm2的10组。所以，该例的编织导线10具有2.5mm2的总直径。隔离物12是泡沫聚乙烯。在外部温度为35℃时，50A的电流流过编织导线10。测量编织导线10的温度，发现其稳定的温度只是高出+3℃。所以，与温度升高+3℃有关的电流密度为20A/mm2，其与相同横截面有关的通常为30A的电流相比实质上更大(大66％)。温度增加了，然而不是35℃，而只是小于十分之一。
在另一个试验中，脉冲电池充电器的主电流电路由根据本发明的编织导线10制成。在60Ah容量的电池终端以及在运行充电过程的控制电路的输出端，通过多射线示波器观察到脉冲的形状。这两个观察点由实施例中所述的0.5m长的编织导线10连接。通过叠加这两个信号，即使在最陡的部分也看不到形状偏差。编织导线10的发热感觉不到；即，发热的程度落入先前提到的3℃范围。相反，当编织导线10由相同直径的传统扭绞线取代时，电线被加热，沿着两个信号的上升部分，在它们的形状之间可以观察到明显的偏差。
根据本发明的解决方案看来似乎证明了上述最初的假设。极显著的电流密度的增加可以在动力电流设备的结构中开辟新的前景。这种前景自身表明了尺寸和损耗的减少、组装的简单性以及增加了的信号形状保真度控制。制造根据本发明的编织导线的成本与传统导线的制造成本相当；而且，编织工艺是熟知的，并且易于装备，同时，用于相同目的导线数量更少意味着材料的显著节省。
权利要求
1.一种由编织导线制成、由成角度地相互交叉的编织组形成的电流导体，其特征在于，该编织物具有闭合的横截面轮廓，并且在所述横截面中放置隔离插入物(12)用于保护所述轮廓的形状并用于将彼此相对的编织部分相互间隔开；相互交叉的组(11、11a、11b)之间的交叉角为90°±30°。
2.根据权利要求1的电流导体，其特征在于，每个组包含单根绞线。
3.根据权利要求1的电流导体，其特征在于，每个组包含多个平行的基础绞线。
4.根据权利要求1的电流导体，其特征在于，所述绞线相互绝缘。
5.根据权利要求4的电流导体，其特征在于，所述绞线具有珐琅绝缘。
6.根据权利要求1的电流导体，其特征在于，所述隔离插入物(12)具有圆形或椭圆形横截面。
7.根据权利要求1的电流导体，其特征在于，所述隔离插入物(12)是具有内腔(13)的管。
8.根据权利要求7的电流导体，其特征在于，冷却液可以穿过所述隔离插入物(12)的所述内腔(13)。
9.根据权利要求1的电流导体，其特征在于，在所述隔离插入物(12)的所述内腔(13)中放置一个或多个附加导体，只允许相对于流经所述编织导线(10)的电流密度可以忽略的电流流过所述附加导体。
全文摘要
一种由编织导线制成的电流导体，其使用在超过10A/mm
文档编号H01B7/42GK1918673SQ200580005021
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月16日 优先权日2004年2月16日
发明者安德拉斯·法扎卡斯 申请人:安德拉斯·法扎卡斯