Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters mit gleichförmig verteilter . induktiver Belastung. - Krarupleiter, das heisst Leiter mit gleich förmig verteilter induktiver Belastung, wer den zur Zeit ausnahmslos in der Weise her gestellt, dass der ferromagnetische Belastungs stoff als Draht oder Band in der zur Errei chung der gewünschten Induktivität des Lei ters erforderlichen Schichtdicke um den Kup ferleiter gewickelt wird. Dabei muss das Be- wicklungsmaterial genügend fein dimensio niert sein,
um den in der Belastungsschicht auftretenden Wirbelströmen einen .genügen den Widerstand entgegenzusetzen. Das Zie hen oder Walzen des Belastungsmaterials auf sehr geringe Stärken ist aber umständ lich, und die Bewicklung des Leiters mit der artig dünn dimensioniertem Material erfor dert bei der begrenzten Tourenzahl der Be- wicklungsmaschinen sehr viel Zeit.
Nachtei lig ist ferner, dass eine derartige Bewicklung nicht dicht am Leiter anliegt; dadurch kommt die ferromagnetische Schicht ausserhalb der magnetisch wirksamsten Zone zu liegen; ausserdem können entstehende Hohlräume bei Tiefseekabeln zum Bruch der Isolation füh- ren. Schliesslich ist man bei der Auswahl des ferromagnetischen Stoffes auf hochduk- tile Legierungen - angewiesen, während die nicht schmied-, walz- und ziehbaren Legie rungen für das Verfahren nicht in Frage kommen.
Man hat auch vorgeschlagen, den f erro- msgnetischen Stoff elektrolytisch auf den Leiter aufzutragen. Dieses Verfahren führt aber zu einer ganz ausserordentlichen Er höhung des Verlustwiderstandes, sä dass es schon aus diesem Grunde unanwendbar er scheint. Zudem ist dieses. Verfahren gerade bei gewissen Eisenlegierungen, die bei den in Frage kommenden geringen Feldstärken eine hohe Permeabilität besitzen, nicht ausführbar.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfin dung bildet ein Verfahren zur Herstellung eines Krarupleiters, das dadurch gekennzeich net ist; dass der Belastungsstoff in flüssiger Form durch Aufspritzen auf den elektrischen Leiter aufgetragen wird.
Metallspritzverfahren sind an sich be kannt. Ihre Anwendung auf das vorliegende Gebiet ist jedoch neu und bietet Vorteile, die sich mit den zur Zeit üblichen Herstellungs verfahren; nicht erzielen lassen. So erlaubt das Spritzverfahren die Anwendung jeder beliebigen, auch nicht duktilen Legierung als Belastungsstoff. Die chemische Zusammen- setzung des Belastungsstoffes hat aber be kanntlich auf die magnetischen Eigenschaf ten zuweilen einen ausserordentlich hohen Einfluss.
Soll zum Beispiel die als hochmagnetisch bekannte, aber sehr spröde 8 %ige Eisen- Siliziumlegierung Anwendung finden, so wird man etwa, so vorgehen, da.ss zwei Eisen elektroden mit 5 % bezw. 11 lo Si-Geh-alt, die je für sich bearbeitet sind, in einer Wärmequelle kontinuierlich abgeschmolzen und -auf den Leiter aufgetragen werden, so dass die erhaltene Legierung 8 % Si enthält.
Bearbeitba.re Legierungen kann man ent iveder vorher fertigstellen oder aber ihre Grundstoffe nur mechanisch, in Form von langen Bändern, Stäben usw., vereinigen, um sie erst kurz vor dem Auftragen zusammen zuschmelzen.
Das Spritzverfahren gestattet weiter, die Schichten zur Herabsetzung der Wirbel stromverluste beliebig dünn aufzutragen. Ist mit Rücksicht auf die verlangte Sestinduk- tivität eine grössere Dicke der Belastungs- hülle erforderlich, so werden zweckmässig mehrere Schichten übereinander auf den Lei ter, zwecks Erzielung grösserer Gleichmässig- l@eit der Hülle, aufgebracht.
Zur Herabsot- zung der Wirbelstromverluste können dann die einzelnen Schichten durch isolierende Zwischenschichten voneinander getrennt wer den. Als Isoliermaterial eignen sich beson ders Lacke oder Flussemaille.
Es ist ohne Belang für das Verfahren, ob als Leiter ein ungeteilter oder ein gelitzter Draht zur Anwendung kommt. Ebensogut lässt sich ein aus einem runden Mittelleiter und einer Anzahl von Formdrähten bestehen des Leitergebilde von kreisrundem Quer schnitt: verwenden. In allen Fällen liegt der Belastungsstoff dicht auf der Aussenfläche auf.
Um ein Eintreten der in dem Leiter flie ssenden Ströme in die ferromagnetischen Schichten völlig auszuschliessen, können diese in der Längsrichtung durch rings um den Leiter verlaufende Liic.ken unterbrochen wer den. Dabei ist es z-#vecl#.mässig, die verschie denen Schieht.en nicht an den gleichen Stel len zu unterbrechen, so dass sie einander überlappen. plan vermeidet dadurch gleich zeitig ,jede magnetische Streuung.
Im CTegensatz zu den heute üblichen Ver fahren lässt sich auch für sehr lange Leiter leicht eine solche Auftragung des Belastungs stoffes erzielen, dass die Induktivität pro Längeneinheit überall gleich ist.
Zu diesem Zwecke wird vorteilhafterweise der Auftra- gungsvorgaaig in seiner Wirkung auf die Selbstindukticn durch ble_sung verfolgt und die Auftragung nur so jveit fortgesetzt, bis der gewünschte Induktivitätswert erreicht ist.
Zeigt es sich, dass das aufgespritzte Me tall Gase ausgenommen hat, so lassen sich diese in bekannter Weise durch Erhitzung austreiben. Ebenso lasen sich die der V er- besseiun.g der magnetischen Eigenchaften der Hülle dienenden Glühverfahren anwen den, wenn als Isolierstoff zwischen den ein zelnen ferromagnetisclen Schichten ein liitze- beständiges und gegenüber dem- ferroma.gne- tischen Stoff neutrales Mittel,
wie zum Bei spiel Emaille, Verwendung findet.
Da" Gefüge der aufgetragenen Schicht ist von der Auischleuderungsgeschwindigkait abhängig und daher in gewissen Grenzen re gelbar. Ganz dichte Schichten können er zielt werden, wenn der Leiter nach der Auf tragung des Eelastungsstof'f.'es durch -Walzen paare oder eine Ziehvorrichtung geführt wird.
Im folgenden ist angegeben, wie das den C'regenstand der Erfindung bildende Verfah ren beispielsweise durchgeführt werden kann.
Der zu belastende Kupferleiter wird mit gleichmässiger Geschwindigkeit von einer Vorratstrommel durch eine Anzahl von Nam- mern geführt, in. denen die einzelnen Arheits- gäiige, Auftragen des ferroma.gnetischen Stifffes und der Isolierschichten, Ausglühen und Ahhühlen, vorgenommen werden. In den Auftragekammern werden zum Beispiel meh- 3 ere Spritzdüsen rings um den Leiter ange ordnet.
Die Auftragung von Isolierlack kann mittelst gewöhnlicher Spritzpistolen. erfol gen. Für Emaille lassen sich die bekannten Schoopschen Einrichtungen verwenden.
Die Spritzvorrichtungen für die Eisenlegierung können beispielsweise einen elektrischen Lichtbogen enthalten, der zwischen den aus dem aufzutragenden Metall bestehenden hlektroden unterhalten wird; das schmel zende Metall wird alsdann durch ein mag netisches Gebläse im Vakuum oder durch einen Luft- oder Gasstrom auf, den Leiter aufgetragen. Diese Spritzverfahren sind für andere Zwecke an sich bekannt, und ein näheres Eingehen ist daher nicht erforder lich.
Die Kammern für die Auftrabggung der Isolation und des Eisens wechseln miteinan der ab; soll der Leiter in einem Arbeitsgange fertiggestellt werden, so sind so viele Kam mern vorzusehen, dass die gewünschte Zahl von Schichten erreicht wird. Die Durchzugs geschwindigkeit ist dann so zu bemessen, dass die erforderliche Schichtstärke entsteht.
Den <B>1</B> chluss bilden nötigenfalls eine Einrichtung zum Verdichten des Gefüges des ferroma.gne- tischen Stoffes, etwa aus mehreren Walzen paaren bestehend, sowie eine Muffel, in der der Leiter bei bekannter oder durch Versuche festzustellender günstigster Temperatur er hitzt wird. Bringt man die Zugvorrichtung in Abhängigkeit von einer Messvorrichtung;
die von der Induktivität des aus der Vorrich tung heraustretenden Leiterstückes beein- flusst wird, so kann man den ganzen Vorgang selbsttätig gestalten und erhält einen völlig gleieliförmig belasteten Leiter.
Method of manufacturing an electrical conductor with uniformly distributed. inductive load. - Krarupleiter, that is, conductors with an evenly distributed inductive load, who are currently made without exception in such a way that the ferromagnetic load material as a wire or tape in the layer thickness around the Kup ferleiter necessary to achieve the desired inductivity of the conductor is wrapped. The wrapping material must be sufficiently finely dimensioned
in order to counteract the eddy currents occurring in the loading layer with sufficient resistance. The pulling or rolling of the loading material to very small thicknesses is laborious, however, and the winding of the conductor with the kind of thinly dimensioned material requires a lot of time given the limited number of revolutions of the winding machines.
Another disadvantage is that such a winding is not tight against the conductor; as a result, the ferromagnetic layer comes to lie outside the magnetically most effective zone; In addition, the resulting cavities in deep-sea cables can break the insulation. After all, when choosing the ferromagnetic material, you have to rely on highly ductile alloys, while the alloys that cannot be forged, rolled or drawn are out of the question for the process .
It has also been proposed that the electromagnetic substance be applied electrolytically to the conductor. However, this method leads to a quite extraordinary increase in the loss resistance, so that it seems inapplicable for this reason alone. In addition, this is. The method cannot be carried out especially with certain iron alloys, which have a high permeability at the low field strengths in question.
The subject of the present invention is a method for producing a Krarupleiters, which is marked thereby; that the contaminant is applied in liquid form by spraying onto the electrical conductor.
Metal spraying processes are known per se. However, their application to the present field is new and offers advantages that are related to the currently usual manufacturing processes; can not be achieved. The spraying process allows any alloy, even non-ductile, to be used as a loading material. The chemical composition of the pollutant is known to have an extraordinarily high influence on the magnetic properties.
For example, if the very brittle 8% iron-silicon alloy, which is known to be highly magnetic, is to be used, then the procedure will be that two iron electrodes with 5% respectively. 11 lo Si contents, each of which are processed individually, are continuously melted off in a heat source and applied to the conductor, so that the alloy obtained contains 8% Si.
Machinable alloys can either be finished beforehand or their basic materials can only be combined mechanically, in the form of long strips, rods, etc., in order to melt them together shortly before application.
The spraying process also allows the layers to be applied as thinly as desired to reduce eddy current losses. If, in view of the required inductivity, a greater thickness of the loading envelope is required, several layers are expediently applied to the conductor on top of one another in order to achieve greater uniformity in the envelope.
In order to reduce the eddy current losses, the individual layers can then be separated from one another by insulating intermediate layers. Paints or flux enamel are particularly suitable as insulating materials.
It is irrelevant for the process whether an undivided or stranded wire is used as the conductor. A conductor structure with a circular cross-section can be made up of a round central conductor and a number of shaped wires just as well: use. In all cases, the contaminant lies tightly on the outer surface.
In order to completely prevent the currents flowing in the conductor from entering the ferromagnetic layers, these can be interrupted in the longitudinal direction by gaps running around the conductor. It is z- # vecl # .necessary not to interrupt the different events at the same points, so that they overlap. At the same time, plan avoids any magnetic scattering.
In contrast to the methods commonly used today, it is easy to achieve such an application of the load material even for very long conductors that the inductance per unit length is the same everywhere.
For this purpose, the application process is advantageously followed in its effect on the self-inductance by bleeding and the application is only continued until the desired inductance value is reached.
If it turns out that the sprayed-on Me tall gases have been excluded, these can be expelled in a known manner by heating. The annealing processes which serve to improve the magnetic properties of the shell can also be used if the insulating material between the individual ferromagnetic layers is a flexible material that is neutral to the ferromagnetic material,
such as enamel, is used.
Because the structure of the applied layer depends on the throwing speed and can therefore be regulated within certain limits. Very dense layers can be achieved if the conductor is passed through pairs of rollers or a pulling device after the load has been applied .
In the following it is indicated how the procedural Ren forming the subject matter of the invention can be carried out, for example.
The copper conductor to be loaded is fed at a constant speed from a supply drum through a number of names in which the individual workings, application of the ferromagnetic stick and the insulating layers, annealing and cooling are carried out. In the application chambers, for example, several spray nozzles are arranged around the conductor.
The application of insulating varnish can be carried out using ordinary spray guns. The well-known Schoop devices can be used for enamel.
The iron alloy spray devices may, for example, contain an electric arc maintained between the electrodes made of the metal to be applied; the melting metal is then applied to the conductor by a magnetic fan in a vacuum or by a stream of air or gas. These spraying methods are known per se for other purposes and no further details are therefore required.
The chambers for the task of insulation and iron alternate with one another; If the ladder is to be completed in one operation, so many chambers must be provided that the desired number of layers is achieved. The passage speed must then be measured so that the required layer thickness is created.
If necessary, the <B> 1 </B> connection is formed by a device for compacting the structure of the ferrometallic material, for example consisting of several pairs of rollers, as well as a muffle in which the conductor is placed when the most favorable temperature is known or can be determined through experiments is heated. If one brings the pulling device in dependence on a measuring device;
which is influenced by the inductance of the section of conductor emerging from the device, you can design the entire process automatically and obtain a conductor with a completely uniform load.