DE3123040A1 - Magnetisch abgeschirmtes kabel mit einer abschirmungaus weichmagnetischem material - Google Patents

Description

• Magnetisch abgeschirmtes Kabel mit einer Abschirmung
• aus weichmagnetischem Material Die Erfindung betrifft ein magnetisch abgeschirmtes Kabel, bei dem zur Abschirmung des Kabels gegenüber niederfrequenten magnetischen Feldern um das Kabel mindestens zwei Bänder aus magnetisch leitendem Material mit hoher Permeabilität spiralförmig herumgewickelt sind.
• Aus dem Buch "Magnetische Werkstoffe" von Dr. Carl Heck, 1967, Dr. A.Hüthig Verlag, Heidelberg, Seite 596, ist es bekannt, Kabel gegen niederfrequente magnetische Belder dadurch abzuschirmen, daß man Bänder mit verschiedener Permeabilität lagenweise übereinanderwickelt. Derartige weichmagnetische Bänder sind mechanisch weich, so daß auch für flexible Kabel die Bänder überlappt und ohne nennenswerte Fugen um das Kabel herumgewickelt werden können. Andererseits hat kristallines magnetisches Material mit sehr hoher Permeabilität die Eigenschaft, C/Bz 9.6.81 daß die Permeabilität sich durch eine Verforiiiung des Materials infolge der auftretenden inneren Spannungen im Material vermindert.
• Weiterhin ist es beispielsweise aus der DE-OS 27 08 151 bekannt, eine weichmagnetische Legierung mit niedriger Magnetostriktion durch schnelles Abschrecken aus einer Schmelze herzustellen. Hierdurch entsteht ein dünnes Band aus überwiegend amorphen Material, das auch bei mechanischer Verformung seine hohe Permeabilität beibehält. Im Gegensatz zu kristallinen Material besitzt das amorphe Band jedoch eine hohe mechanische Festigkeit, so daß es für die obengenannte, bekannte Sabelabschirmung wegen der auftretenden wesentlichen Verringerung der Flexibilität des Kabels schlecht geeignet ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein magnetisch abgeschirmtes Kabel anzugeben9 bei dem trotz Verwendung von amorphem Material für die magnetische Abschirmung neben einer hohen Abschirmwirkung auch eine gute Flexibilität des Kabels gewidrleistet ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bänder aus weichmagnetischem, aber mechanisch festem amorphen Material bestehen, daß die Bänder so um das Kabel herumgewickelt sind, daß zwischen zwei benachbarten Windungen eines Bandes jeweils ein Luftspalt vorhanden ist, und daß mindestens zwei Bander mit unterschiedlichem Wicklungssinn um das Kabel herumgewickelt sind.
• Neben der guten Abschirmwirkung für niederfrequente magnetische Felder oder für magnetische Gleichfelder erzielt man trotz der Luftspalte zwischen den einzelnen Windungen eines Bandes dann eine besonders gute Abschirmung auch für höherfrequente magaetische Felder, wenn man zwei übereinandergewickelte Lagen mit gegensinnigem Wicklungssinn unmittelbar ohne Zwischenlage übereinanderwickelt, so daß sich die aus den Bändern gebildeten Lagen der Abschirmung gegenseitig berühren und damit elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Dieser Effekt läßt sich noch verstärken, wenn man eine elektrisch gut leitende Zwischenlage verwendet. Diese verbessert nicht nur die elektrische Leitfähigkeit der Abschirmung, sondern schafft auch einen räumlichen Abstand zwischen den aus magnetisch gut leitfähigem Material bestehenden Bändern und verbessert damit die Abschirmwirkung gegenüber Gleichfeldern und niederfrequenten Feldern erheblich.
• Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
• Diese zeigt das Ende eines Kabels, bei dem die einzelnen Eabelschichten stufenweise entfernt sind. Das Kabel 1 besitzt eine Anzahl von Adern 2, die von einer Umhüllung 3 zusammengehalten sind. Diese Umhüllung 3 kann sowohl aus Isolierstoff als auch aus leitendem Material, wie z.B.
• Kupfer oder Aluminium bestehen, um zusätzlich die Abschirmwirkung gegen höherfrequente magnetische Felder zu verbessern.
• Um die Umhüllung 3 ist ein Band 4, beispielsweise mit einer Banddicke von 20 bis 50 Wm, herumgewickelt. Die Wicklung besitzt dabei eine solche Steigung, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Windungen 5 und 6 ein Zwischen- raum, wie z.B. der Luftspalt 7, vorhanden ist Dieser Luftspalt 7 ist bei gestrecktem Kabel 1 an allen Stellen des Umfangs etwa gleich breit und wird sich bei einer Biegung des Kabels auf der Innenseite verkleinern und auf der Außenseite vergrößern. Die Breite des Luftspaltes 7 ist also bei gegebenem Durchmesser des Kabels so zu wählen, daß abhängig von der jeweils geforderten Flexibilität beim kleinsten zulässigen Biegeradius die DuStspaltbreite an keiner Stelle des Kabelumfanges null wird.
• Das Band 4 wird außen von einem Band 8 umgeben, das eben falls aus amorphem Material mit hoher Permeabilität besteht und in gleicher Weise mit etwas vergößertem Luftspalt 9 (wegen des vergrößerten Durchmessers) zwischen benachbarten Windungen 10, 11 gewickelt ist. Håhrendg von links nach rechts gesehen, das Band 4 im Uhrzeigersinn um die Umhüllung 3 gewickelt ist, ist das Band 8 gegenläufig, d.h. gegen den Uhrzeigersinn gewickelt.
• Hierdurch werden die wirksamen Luftspalte 7 weitgehend durch das Band 8 abgedeckt, so daß nur noch sehr sehr kleine Öffnungen in der Abschirmung übrig bleiben. Für besonders hohe Anforderungen an die Abschirmwirkung bei Frequenzen bis etwa 10 kHz können auch diese Öffnungen durch ein weiteres umzuwickelndes Band weitgehend unwirksam gemacht werden. Hierdurch tritt eine weitere Erhöhung der Ab schirmwirkung ein.
• Da die Bänder 4 und 8 unmittelbar und ohne Zwischenlage übereinandergewickelt sind, sind sie miteinander elektrisch leitend verbunden und besitzen dadurch eine zusätzliche Abschirmwirkung durch die Möglichkeit, daß sich in diesen Bändern Wirbelströme ausbilden können.
• Hierdurch kann eine eventuell zusätzlich vorhandene Abschirmung - die mit besonderem Vorteil als Zwischenlage zwischen den Bändern 4 und 8 angeordnet wird - aus elektrisch gut leitendem Material kleiner dimensioniert oder sogar weggelassen werden. In bekannter Weise ist das Kabel 1 außen von einer Isolierhülle 12 umgeben.
• Im Ausführungsbeispiel sind die Bänder 4 und 8 eingängig gewickelt. Selbstverständlich ist es auch möglich, zwei-oder mehrgängige Wicklungen mit zueinander parallel zu wickelnden Bändern vorzusehen.

Claims (3)

1. Patentansprüche Nagnetisch abgeschirmtes gabel, bei dem zur Abschirmung des Kabels gegenüber niederfrequenten magnetische7a Feldern um das Kabel mindestens zwei Bänder aus magnetisch leitendem Material mit hoher Permeabilität spiralförmig herumgewickelt sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Bänder ( 4, 8) aus weichmagnetischem, aber mechanisch festem amorphen Material bestehen, daß die Bänder so um das Kabel (1) herumgewickelt sind, daß zwischen zwei benachbarten Windungen (5, 6; 10,11) eines Bandes (4; 8) jeweils ein Luftspalt (7, 9) vorhanden ist, und daß mindestens zwei Bänder (4, 8) mit unterschiedlichem Wicklungssinn um das Kabel (1) herumgewickelt sind.
2. 2. Magnetisch abgeschirmtes Kabel nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mit unterschiedlichem Wicklungssinn gewickelten Bänder (4, 8) ohne Zwischenlage übereinandergewickelt sind, so daß zwischen diesen Bändern eine elektrisch leitende Verbindung besteht
3. 3. Magnetisch abgeschirmtes Kabel nach Anspruch 1, d a d u r zu c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als zusätzliche Abschirmung gegen Felder mit höheren Frequenzen und zur weiteren Verbesserung der Abschirmtfirkuzig gegenüber Feldern mit niedrigeren Frequenzen eine aus elektrisch leitendem Material bestehende Zwischenlage zwischen den mit unterschiedlichem Wicklungssinn gewickelten Bändern (4, 8) angeordnet ist.