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Dokumentenidentifikation DE4239982A1 03.06.1993
Titel Flachbandkabel
Anmelder Yazaki Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kanno, Toshiaki;
Yamanashi, Hidenori;
Horiike, Tsuneyuki, Gotenba, Shizuoka, JP
Vertreter Grünecker, A., Dipl.-Ing.; Kinkeldey, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Stockmair, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ae.E. Cal Tech; Schumann, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Jakob, P., Dipl.-Ing.; Bezold, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Meister, W., Dipl.-Ing.; Hilgers, H., Dipl.-Ing.; Meyer-Plath, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Ehnold, A., Dipl.-Ing.; Schuster, T., Dipl.-Phys.; Goldbach, K., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Aufenanger, M., Dipl.-Ing.; Klitzsch, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 27.11.1992
DE-Aktenzeichen 4239982
Offenlegungstag 03.06.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.06.1993
IPC-Hauptklasse H01B 7/08
IPC-Nebenklasse H01B 1/04   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Flachbandkabel, welches leicht und nicht korrosiv ist und ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeitseigenschaften aufweist. Das Kabel umfaßt eine Vielzahl von aus geschichtetem Graphit bestehenden Stromleiter, welche so angeordnet sind, daß sie sich parallel zueinander erstrecken und mit einem aus einem synthetischen Harz geformten elektrisch isolierenden Material ummantelt sind. In einer anderen Ausführungsform sind ein aus geschichtetem Graphit bestehender Stromleiter und metallische Leiter, welche einen länglichen rechteckigen Querschnitt besitzen, so angeordnet, daß sie sich parallel zueinander erstrecken. Die Stromleiter liegen zwischen einander gegenüberliegenden Folien aus synthetischem Harz, welche aneinanderhaften.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flachbandkabel zur Verwendung in elektrischen Geräten, wie Telefone, elektrostatische Kopierer oder Drucker, Mikrocomputer, Drucker, elektronische Taschenrechner, Videorecorder, elektrische Herde, verschiedene Arten von in Fahrzeugen befestigten elektrischen Instrumenten und dergleichen.

Ein typisches herkömmliches Flachbandkabel ist in Fig. 4 dargestellt. Wie dargestellt, umfaßt das Kabel eine Vielzahl von metallischen Adern a, von denen jedes aus weichem Kupfer, hartem Kupfer, Berylliumkupfer oder einer ähnlichen Kupferlegierung hergestellt ist und einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und eine Mantelschicht b, welche aus einem elektrisch isolierenden Material geformt ist, wie Gummi, synthetischem Harz oder dergleichen, und eine relativ große Breite und geringe Dicke aufweist, wobei die metallischen Adern a dazwischengeschoben sind.

Diese metallischen Leitungsdrähte ist jedoch relativ schwer und korrodieren leicht in bestimmten Umgebungen. Daher wurde vorgeschlagen, die Leitungsdrähte aus einem elektrisch leitenden Verbundmaterial herzustellen, welches leicht und nicht korrosiv ist. Die vorgeschlagenen Verbundmaterialien umfassen einen thermoplastischen Harz als eine Matrix, zu welcher Ruß, Graphitpulver und Graphitfaser hinzugefügt werden. Solche eine Anordnung ist in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho 60-1 84 534 beschrieben. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das vorgeschlagene Verbundmaterial nachteilig ist, da es einen Widerstand von ungefähr 10-2 Ω·cm hat, welcher in einer unzureichenden elektrischen Leitfähigkeit resultiert.

Da ein thermoplastisches synthetisches Harz als Matrix des Flachbandkabels eingesetzt wurde, wenn das obige elektrisch leitfähige Kompositmaterial als Leitungsdraht bzw. Stromleiter verwendet wurde, stellte es sich heraus, daß das synthetische Harz aufgrund der unter normalen Bedingungen auftretenden hohen Temperaturen deformiert. Verwendet man dagegen ein thermoplastisches, synthetisches Harz mit einer höheren Widerstandsfähigkeit gegenüber Deformationen bei erhöhten Temperaturen als Ausgangsmaterial für das elektrisch leitfähige Verbundmaterial, besitzt dieses nur geringe Flexibilität. Daher besitzt das herkömmliche Flachbandkabel nicht die Eigenschaften, welche für einen Leiter erforderlich sind.

Die Verwendung von geschichtetem bzw. abgeblättertem Graphit, hergestellt durch Oxidieren und Zusammenbacken von Graphit, wurde als leichtes und nicht korrosives elektrisch leitfähiges Material berücksichtigt, wie in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei. 2-12 903 beschrieben. Geschichtetes Graphit wird normalerweise als Dichtung verwendet, welche in einen Wellenschutzbereich einer hydraulischen Maschine oder einer hydraulischen Ausrüstung eingesetzt wird, wie einem Ventil, einer Pumpe oder dgl., aber es konnte aufgrund der relativ geringen mechanischen Festigkeit praktisch nicht als Material für einen Stromleiter verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des Vorangegangenen gemacht, und seine Aufgabe ist es, ein Flachbandkabel zu schaffen, welche leicht und nicht korrosiv ist und ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeitseigenschaften besitzt.

Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß eines Gegenstandes der vorliegenden Erfindung ein Flachbandkabel zur Verfügung gestellt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von aus geschichtetem Graphit bestehenden Stromleitern, welche so angeordnet sind, daß sie sich parallel zueinander erstrecken und mit einem aus einem synthetischen Harz gebildeten, elektrisch isolierenden Material ummantelt sind.

Gemäß eines anderen Gegenstandes der vorliegenden Erfindung wird ein Flachbandkabel zur Verfügung gestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Stromleiter, bestehend aus geschichtetem Graphit und metallischen Leitern, welche jeweils einen länglichen, rechteckigen Querschnitt aufweisen, so angeordnet sind, daß sie sich parallel zueinander erstrecken. Anschließend werden beide Leiter mit einem aus einem synthetischen Harz geformten, elektrisch isolierenden Material ummantelt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die das Flachbandkabel bildenden Stromleiter durch das Schneiden einer Graphitfolie oder Graphitbogen in längliche Stücke hergestellt, von denen jedes eine relativ große Breite und geringe Dicke aufweist.

Es wird bevorzugt, daß die Graphitfolie aus natürlichem Graphit mit ausgezeichneten Kristallisationseigenschaften hergestellt ist. In der Praxis wird vorzugsweise geschichtetes Graphit eingesetzt, z. B. GRAFOIL, kommerziell unter diesem Warenzeichen verkauft, welches bearbeitet wird, um die folienähnliche Kontur zu erhalten und um so eine Graphitfolie zu bilden. Das geschichtete Graphit besitzt einen Widerstand von ungefähr 7×10-4 Ω·cm. Daher kann das geschichtete Graphit in der Praxis als Ausgangsmaterial für einen Leiter in dem Flachbandkabel eingesetzt werden, da der zuvor genannte Widerstand im Vergleich mit einem Widerstand von 10-2 Ω·cm, der wie oben beschrieben, bei einem elektrisch leitfähigen Verbundmaterial aus einem thermoplastischen, synthetischen Harz auftrat, relativ gering ist. Da das geschichtete Graphit eine sehr geringe mechanische Festigkeit besitzt, kann es zufriedenstellend als Ausgangsmaterial für die Stromleiter des Flachbandkabels verwendet werden, sofern es mit einem aus einem synthetischen Harz geformten, elektrisch isolierenden Material ummantelt wird. Die Stromleiter liegen dann fest zwischen den Streifen aus synthetischem Harz, welche als Verstärkungsmaterial für das geschichtete Graphit dienen.

Um sicherzustellen, daß die Folien aus geschichtetem Graphit eine zunehmende mechanische Festigkeit aufweisen, wird es empfohlen, das geschichtete Graphit mit einem aderförmigen Verstärkungsmaterial verstärkt wird, wie einem metallischen Netz, Glasfasern oder dgl., von denen jedes in das geschichtete Graphit gefüllt wird.

Des weiteren kann eine Folie eines eingelagerten Graphitverbundes als Leiter verwendet werden, dessen elektrische Leitfähigkeit durch das Einfügen von Halogen, Halogeniden, metallischen Halogeniden oder dgl. in die Graphitfolie verbessert wird.

Ein filmförmiges, synthetisches Harz, welches aus Brücken-Polyvinylchlorid, Polyester, Polyimid oder dgl. geformt ist, wird vorzugsweise als ein aus einem synthetischen Harz geformtes, elektrisch isolierendes Material zur Bedeckung der Leiter eingesetzt. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, daß eine Oberfläche des elektrisch isolierenden Materials mit einem Klebstoff beschichtet wird, so daß die zueinander passenden Bögen fest aufeinanderhaften.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung geschichteter Graphit als Stromleiter in dem Flachbandkabel verwendet wird, sind die Stromleiter keiner Korrosion ausgesetzt. Folglich stellt die vorliegende Erfindung ein Flachbandkabel zur Verfügung, welches leicht ist und ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit besitzt.

Kurze Beschreibung der Figuren

Es zeigt:

Fig. 1 ein Bruchstück einer vergrößerten perspektivischen Darstellung eines Flachbandkabels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Bruchstück einer vergrößerten perspektivischen Darstellung eines Flachbandkabels gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm, welches den elektrischen Widerstand dreier verschiedener Leiter als Funktion der Arbeitstemperatur zeigt; und

Fig. 4 ein Bruchstück einer vergrößerten perspektivischen Darstellung eines herkömmlichen Flachbandkabels.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden ausführlich in bezug auf ihre Struktur und Funktion, insbesondere in bezug auf die begleitenden Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, dient gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine Folie aus GRAFOIL (hergestellt von Union Carbide Inc.) mit einer Dicke von 0,25 mm und einer Breite von 1,5 mm als Stromleiter 1. In dem dargestellten Fall erstrecken sich drei Stromleiter 1 parallel mit einem bestimmten Abstand zueinander und liegen zwischen zwei Polyesterstreifen 2 mit einer Dicke von 0,05 mm und einer Breite von 10 mm, welche aufeinanderhaften. Dieses Flachbandkabel A, welches drei aus geschichtetem Graphit bestehende Stromleiter 1 umfaßt, welche mit Polyesterstreifen 2 ummantelt sind, hat ein Einheitsgewicht von 5,3 Ω/m und weist einen elektrischen Widerstandswert von 30,0 Ω/m auf.

In der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform wird der gleiche gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform aus geschichtetem Graphit hergestellte Stromleiter als Stromleiter 1 verwendet, und zwei Zinn-beschichtete, weiche Kupferdrähte 3 erstrecken sich parallel mit einem bestimmten Abstand zueinander. Die Zinn-beschichteten Kupferdrähte weisen einen rechteckigen Querschicht auf mit einer Dicke von 0,15 mm und einer Breite von 1,5 mm. Der Stromleiter 1 und die weichen Kupferdrähte 3 liegen zwischen zwei Polyesterstreifen in einem fest eingeklemmten Zustand auf die gleiche Art und Weise wie in der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform und bilden auf diese Weise ein dreiadriges Flachbandkabel B mit einem Einheitsgewicht von 9,2 g/m.

Das dreiadrige Flachbandkabel B kann effektiv bei der Konstruktion von verschiedenen Arten von kompakten und leichten Maschinen oder Geräten verwendet werden durch die Wahl der in dem Flachband eingesetzten Stromleiter, in Abhängigkeit von dem elektrischen Strom, welcher durch den Stromkreis in solch einer Weise fließt, daß eine vergleichsweise hohe Intensität elektrischen Stroms durch jeden Zinn-beschichteten weichen Kupferdraht 3 und ein vergleichsweise niedrige Intensität elektrischen Stroms durch den aus geschichtetem Graphit bestehenden Leiter 1 fließt. Die Anzahl der Stromleiter in dem Flachbandkabel ist natürlich nicht wie in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen auf drei begrenzt.

Vergleichsbeispiel

Drei als Stromleiter dienende, Zinn-beschichtete, weiche Kupferdrähte, welche jeweils eine Dicke von 0,15 mm und eine Breite von 1,5 mm aufweisen, erstrecken sich parallel mit einem bestimmten Abstand zueinander. Die Stromleiter liegen zwischen zwei Polyesterstreifen in einem fest eingeklemmten Zustand auf die gleiche Art und Weise wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform und bilden so ein dreiadriges Flachbandkabel C. Das Flachbandkabel C besitzt ein Einheitsgewicht von 10,8 g/m und weist einen elektrischen Widerstandswert von 0,0848 Ω/m auf.

Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß das gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellte Flachbandkabel A wesentlich leichter ist im Vergleich mit dem als Vergleichsbeispiel beschriebenen herkömmlichen Flachbandkabel C und weist des weiteren einen elektrischen Widerstandswert von 30,0 Ω/m auf. Es wird also deutlich, daß das Flachbandkabel A der ersten Ausführungsform verwendet werden kann, wenn ein elektrischer Strom von einigen 10 mA durch dieses fließt. Ist es erforderlich, daß ein höherer elektrischer Strom durch den Leiter fließt, wird empfohlen, das Flachbandkabel B mit metallischen Leitern als Leiter zu verwenden, welches gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellt wird.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen dem Widerstand und der Temperatur für verschiedene Arten von Leitern darstellt, wobei auf der Abszisse die absolute Temperatur (°K) und auf der Ordinate der Widerstand (Ω/cm) aufgetragen ist.

Wie aus Fig. 3 deutlich wird, weist der unter Verwendung von geschichtetem Graphit gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Stromleiter einen sehr viel geringeren Widerstand auf als ein konventionelles auf Polyethylen oder Ruß basierendes, elektrisch leitfähiges Verbundmaterial Y. Des weiteren ändert sich die Leitfähigkeit des herkömmlichen elektrisch leitfähigen Verbundmaterials Y sehr stark, wenn die Arbeitstemperatur 360°K übersteigt, im Gegensatz dazu ändert sich der Widerstand des aus geschichtetem Graphit hergestellten Leiters X nur gering mit einer Änderung der Arbeitstemperatur. Es wird also deutlich, daß der aus geschichtetem Graphit hergestellte Leiter X ausgezeichnete Eigenschaften besitzt. Es sollte festgehalten werden, daß der Referenzbuchstabe z in Fig. 3 den Widerstand von Kupfer kennzeichnet.

Das in der obenbeschriebenen Weise hergestellte Flachbandkabel der vorliegenden Erfindung korrodiert nicht in der herkömmlichen Arbeitsumgebung. Des weiteren ist das erfindungsgemäße Flachbandkabel im Gegensatz zu den herkömmlichen Flachbandkabeln, welche metallische Leiter als Drahtadern enthalten, leicht und kann in der Konstruktion von kompakten, elektrischen Geräten verwendet werden, während es gleichzeitig die Zuverlässigkeit derselben verbessert.


Anspruch[de]
  1. 1. Flachbandkabel, umfassend:

    eine Vielzahl von Stromleitern, von denen jeder aus geschichtetem Graphit hergestellt ist und die sich parallel zueinander erstrecken; und

    einen elektrischen Isolator, in welchem diese Leiter eingebettet sind.
  2. 2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Isolator zwei Folien aus synthetischem Harz umfaßt, welche aneinanderhaften, wobei die Leiter zwischen ihnen liegen.
  3. 3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter mit einem Verstärkungsmaterial verstärkt ist, wobei das Verstärkungsmaterial ein metallisches Netz, Glasfasern oder Kohlenstoffasern umfaßt.
  4. 4. Flachbandkabel, umfassend:

    einen ersten aus einem geschichteten Graphit bestehenden Stromleiter und einem zweiten metallischen Stromleiter, wobei sich dieser erste und zweite Stromleiter parallel zueinander erstrecken; und

    einen elektrischen Isolator, in welchem dieser erste und zweite Stromleiter eingebettet sind.
  5. 5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Isolator zwei Folien aus synthetischem Harz umfaßt, welche fest aneinanderhaften, wobei diese Leiter zwischen ihnen liegen.
  6. 6. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser erste Stromleiter mit einem Verstärkungsmaterial verstärkt ist, wobei das Verstärkungsmaterial ein metallisches Netz, Glasfasern oder Kohlenstoffasern umfaßt.






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