專利名稱：電氣信號線電纜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣信號電纜組件。
已有技術(shù)電氣信號線是已知的，例如轉(zhuǎn)讓給惠普公司的歐洲專利申請EP-A-0735544(卡特爾(Cartier)等人)。該申請描述了一種超聲波系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有在傳感器和顯示處理器之間提供電氣連接的傳感器電纜。在該申請中傳感器電纜的第三實施例使用了三層壓制的帶子組件，該帶子組件通過包括細(xì)裸露銅帶的屏蔽導(dǎo)體相互分隔開。一束帶子組件和屏蔽導(dǎo)體與帶子套管一起被擠壓，以形成預(yù)定長度的傳感器電纜。
轉(zhuǎn)讓給阿弗諾(Amphenol)公司的US-A-4847443(白斯可尼(Basconi))揭示了電氣信號線電纜的另一個例子，該電纜由相互鎖定關(guān)系重疊在一起的多個扁平電氣信號線部分來形成。該已有技術(shù)電纜中的每個電氣信號線部分包含有在任意側(cè)被接地導(dǎo)體圍繞的至少一個信號導(dǎo)體。多個接地導(dǎo)體有效地形成了一個接地平面，這在相鄰信號導(dǎo)體間存在串話。其內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)體的絕緣材料被擠壓在諸單個信號導(dǎo)體上。
轉(zhuǎn)讓給3M公司的歐洲專利EP-B-0605600(斯布恩格(Springer)等人)揭示了一種帶狀電纜和制造該電纜的一種層壓方法。制造的該帶狀電纜包括多個均勻分布的柔性導(dǎo)體，該柔性導(dǎo)體被一多微孔的聚丙烯絕緣體所圍繞。
轉(zhuǎn)讓給W.L.戈爾有限公司(W.L.Gore&Associates)的美國專利US-A-4847443(科若利(Crawley)等人)揭示了一種多導(dǎo)體扁平帶狀電纜，該電纜具有設(shè)置在一絕緣體中的多個導(dǎo)電體，該絕緣體包括膨脹聚四氟乙烯(ePTFE)。
PCT專利申請WO-A-91/09406(瑞特奇(Ritchie)等人)揭示了一種由細(xì)長的導(dǎo)電金屬箔帶組成的電線，在相對的絕緣薄膜之間層壓該金屬箔帶，通過粘合劑將箔帶固定在層壓薄膜之間。
轉(zhuǎn)讓給西門子公司的德國專利申請DE-A-2424442揭示了一種電纜組件，它包括在絕緣薄膜之間層壓的多個扁平電纜。在轉(zhuǎn)讓給西門子公司的德國專利申請DE-A-3141636(菲車爾(fischer))中，一個扁平電纜具有以螺旋方式或縱向圍繞一中央芯部纏繞的多個單個信號導(dǎo)體。該中央芯部具有一中心導(dǎo)體，該中心導(dǎo)體通過一絕緣層與編織的護(hù)罩分隔開。還設(shè)置有另外一個編織的護(hù)罩，以屏蔽扁平電纜中的單個信號導(dǎo)體，使其免受散射的電磁場的干擾。該專利申請沒有揭示在扁平電纜中單個信號導(dǎo)體之間提供任何形式屏蔽的方法。
轉(zhuǎn)讓給W.L.戈爾有限公司的歐洲專利申請EP-A-0089541(特爾曼(Tillmanns))揭示了一種扁平電纜，該電纜具有以螺旋方式圍繞一中央芯部纏繞的多個單個信號導(dǎo)體。提供有一個編織的護(hù)罩，以屏蔽扁平電纜中的單個信號導(dǎo)體，使其免受散射的電磁場的干擾。該專利申請沒有揭示在扁平電纜中的單個信號導(dǎo)體之間提供任何形式屏蔽的方法。
轉(zhuǎn)讓給伊利諾斯州派拉廳(Palatine)的四方D.(Square D.)公司的PCT專利申請WO-A-80/00389(克拉克(Clarke))揭示了一種用于可編程序控制器的輸入/輸出數(shù)據(jù)電纜。該電纜具有一個接地導(dǎo)體、一個邏輯電平導(dǎo)體和一些信號線路。各導(dǎo)體以指定方式設(shè)置在柔性塑料的兩或三個層上，以得到較高的抗干擾性能和較低的感應(yīng)損失。各層粘合在一起以形成層壓的結(jié)構(gòu)。
位于亞利桑那州鳳凰城的W.L.戈爾有限公司出售02-07605型號(partnumber)的圓形電纜，該電纜包括裝入一鍍錫的銅編織護(hù)罩和一聚氯乙烯(PVC)套管中的132個微型同軸電纜。
本發(fā)明的簡要說明本發(fā)明的一個目的是提供一種改進(jìn)的電氣信號電纜組件，該組件具有多個包含有單個信號導(dǎo)體的扁平電纜。
本發(fā)明的又一個目的是減小在包含有多個扁平電纜的電氣信號電纜組件中單個信號導(dǎo)體之間的串話。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種重量輕的電氣信號電纜組件，它可以連接到手持傳感設(shè)備例如超聲波探測器上，以便于操作。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種具有較長彎折壽命的電氣信號電纜組件。
通過提供一種這樣的電氣信號電纜組件可達(dá)到本發(fā)明的這些和其他目的，它包括圍繞一中心軸線布置成圓筒形的至少一個亞電纜組件，其中至少一個亞電纜組件包括多個扁平電纜，每個所述扁平電纜具有裝入其內(nèi)并被一個扁平電纜絕緣體以一定間距相互分隔開的至少兩個電氣信號導(dǎo)體。在使用中，共平面的電氣信號導(dǎo)體中的至少兩個運載一信號例如一測量信號，共平面的電氣信號導(dǎo)體中另外一個運載一個接地信號，并分隔共平面的電氣信號導(dǎo)體中的至少兩個。通過運載一接地信號的一信號導(dǎo)體對兩個運載信號的電氣信號導(dǎo)體進(jìn)行的分隔減小了兩個運載信號的電氣信號導(dǎo)體之間的串話。在本發(fā)明的一個實施例中，這使得它可省去電氣電纜組件中使扁平電纜彼此分隔的圓筒形護(hù)罩，因此減輕了整個結(jié)構(gòu)的重量。
扁平電纜圍繞組件中心軸線的圓筒形布置使得組件可以容易地向多個方向彎曲，因此，操作員可以容易地將任何傳感設(shè)備例如超聲波探測器放置到一個位置中。扁平電纜的圓筒形布置還確保了較長的彎折壽命，因為組件中的任何壓力會分散到整個組件中，而不是集中到某縱向平面上。
在本發(fā)明的一個實施例中，扁平電纜圍繞中心軸線被編織成圓筒形，在本發(fā)明的另一個實施例中扁平電纜圍繞中心軸線卷繞(surf)或纏繞成圓筒形。為了確保組件中的信號導(dǎo)體免受磁場的干擾，圍繞所述至少一個亞電纜組件設(shè)置有一個外部護(hù)罩。
多個所述至少一個亞電纜組件可圍繞一中心軸線布置成圓筒形，在此情況下通過分隔圓筒形護(hù)罩使其彼此分隔開。在組件中使用多個扁平電纜，每個扁平電纜包含有限數(shù)目的信號導(dǎo)體，這樣所具有的優(yōu)點是改進(jìn)了電纜的彎折壽命和操作，因為在組件中每個扁平電纜都具有一定的移動自由度。分隔圓筒形護(hù)罩用來相互屏蔽各個亞電纜組件，因此一個亞電纜組件的單個信號導(dǎo)體中的信號所產(chǎn)生的散射電磁場不會干擾另一個亞電纜組件的單個信號導(dǎo)體中的信號。而且分隔圓筒形護(hù)罩可用作為一個參考阻抗電勢。
管狀襯套設(shè)置在所述至少一個亞電纜組件中并用作為填充器或穩(wěn)固器，圍繞該管狀襯套扁平電纜被布置成圓筒形。管狀襯套是用固體材料、股絞材料制造的或者是中空管的形式。在后者的情況下管狀襯套的內(nèi)部可以運載流體或其他的導(dǎo)電引線例如用于控制信號或電源。內(nèi)部圓筒形護(hù)罩較佳地設(shè)置在管狀襯套和至少一個亞電纜組件之間，當(dāng)管狀襯套的內(nèi)部運載其他導(dǎo)電引線并用作為參考接地電勢時，來提供另外的保護(hù)，以抵抗電磁場的干擾。
在本發(fā)明的另一個實施例中，在所述至少一個亞電纜組件中的外面一個和外部接地護(hù)罩之間設(shè)置有一個外部圓筒形護(hù)罩，并且該外部圓筒形護(hù)罩通過一個第一絕緣層與外部接地護(hù)罩分隔開。在所述外部接地護(hù)罩和一個套管之間還設(shè)置有一個第二絕緣層。這些護(hù)罩、絕緣層和外部套管保護(hù)該組件的內(nèi)部免受機械損害和外部磁場的干擾。
組件中的扁平電纜通過將一個上絕緣體連接到一個下絕緣體上來構(gòu)造，在本發(fā)明的較佳實施例中兩絕緣體彼此層壓在一起。在本發(fā)明的另一個實施例中上絕緣體通過粘合劑粘附在下絕緣體上，粘合劑是從包括聚酯或聚氨酯的熱塑粘合劑中選出的。而且用氟化共聚物例如氟化乙烯/丙烯和全氟烷氧基(perfluoroalkoxy)、環(huán)氧樹脂粘合劑、氨基樹脂粘合劑、酚醛樹脂粘合劑或硅酮粘合劑制造的粘合增強劑的涂層可用來將各層粘合在一起。
絕緣體是用以下的絕緣材料形成，它包括聚酯、全氟烷氧基、氟化乙烯-丙烯、包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯或膨脹聚四氟乙烯的聚烯烴。較佳的使用氟化聚合物，并且上絕緣體和下絕緣體最佳地使用膨脹聚四氟乙烯(ePTFE)。膨脹的PTFE具有很低的絕緣常數(shù)并且重量較輕。這能確保組件具有相當(dāng)好的導(dǎo)電性能，并且使用ePTFE絕緣材料構(gòu)造的組件重量較輕，易于操作電纜。而且已知用ePTFE制造的電纜具有很好的彎折性能，因此使用該絕緣材料制造的組件具有很好的彎折性能。也可以使用壓制的聚合物或泡沫聚合物構(gòu)造組件。
附圖的描述

圖1a所示的是本發(fā)明的一種電氣信號電纜組件。
圖1b所示的是本發(fā)明的電氣信號電纜組件的另一個實施例。
圖2所示的是使用在本發(fā)明的電氣信號電纜組件中的一個扁平電纜的一個剖面。
圖3所示的是用于本發(fā)明的電氣信號電纜組件的多個亞電纜組件的制造方法。
圖4所示的是用于制造亞電纜組件的一種燒結(jié)設(shè)備。
圖5所示的是用于測試電氣信號電纜組件彎折壽命的一種設(shè)備的示意圖。
圖6所示的是本發(fā)明的又一個實施例。
圖7所示的是本發(fā)明的又一個實施例。
圖8所示的是本發(fā)明的又一個實施例。
本發(fā)明的詳盡描述圖1a和圖1b是按照本發(fā)明具有中心軸線15的圓筒形電氣信號電纜組件10。本文中的圓筒形一詞并不意味著組件具有幾何上的圓筒形形狀。更確切一點，形狀基本是圓筒形的組件10被覆蓋住，當(dāng)外力在組件10的表面施加壓力且“擠壓”組件10的一側(cè)，以形成具有橢圓形截面的組件10，以此方式可形成這樣的組件10。在所有的圖中，相同的標(biāo)號表示相同的部分。
組件10包括一可選擇的管狀襯套20，襯套20形成了組件10的中央芯部。如果存在管狀襯套20，它被一圓筒形布置的內(nèi)部圓筒形護(hù)罩30所圍繞，在護(hù)罩30上放置有一個第一亞電纜組件40。以后將會描述亞電纜組件40的結(jié)構(gòu)。管狀襯套20是用具有滲透性的材料制造的，例如ePTFE、PTFE、聚酰胺、聚氨酯、苔紫素(Persion)或其他任何合適的材料。管狀襯套20可以是實心體或具有一個中空的內(nèi)部，以承載冷卻液體、電氣控制線、電源線、氣體等等。管狀襯套20還可以用編織材料制造。
在圖1a和1b所描述的本發(fā)明的實施例中，第一亞電纜組件40設(shè)置在第二亞電纜組件60中，并通過一個分隔圓筒形護(hù)罩50與第二亞電纜60分隔開。第二亞電纜組件60具有與第一亞電纜組件40相同的結(jié)構(gòu)?？梢栽O(shè)想本發(fā)明的實施例中不存在其他亞電纜組件，也可以設(shè)想在實施例中還存在其他亞電纜組件，設(shè)置在第二亞電纜組件60周圍且通過其他分隔圓筒形護(hù)罩與第二亞電纜組件60分隔開。
外部圓筒形護(hù)罩70設(shè)置在亞電纜組件40、60中最外面一個的周圍。在圖1所示的實施例中，外部圓筒形護(hù)罩設(shè)置在第二亞電纜組件60的周圍。一個第一絕緣層80布置在外部圓筒形護(hù)罩70的周圍，并且外部護(hù)罩90設(shè)置在絕緣層80的上面。外部護(hù)罩90接地并在組件10中屏蔽了亞電纜組件40、60，以避免電磁場的干擾。第二絕緣層100設(shè)置在外部接地護(hù)罩90的周圍，組件10放置在一個套管110中。
第一絕緣層80和第二絕緣層100是用PTFE、ePTFE、FEP(氟化乙烯-丙烯)或聚酯制造的。第一絕緣層80和第二絕緣層100較佳地使用燒結(jié)的GORE-TEX牌子的帶子制造，可從W.L.戈爾有限公司得到這種帶子，并使用已知的纏繞金屬絲技術(shù)將帶子纏繞在組件10上。
內(nèi)部圓筒形護(hù)罩30和分隔圓筒形護(hù)罩50是用金屬或金屬化的聚合體例如銅、鋁、鍍錫的銅、鍍銀的銅、鍍鎳的銅、合金或鋁化的聚酯制造的編織物、箔、卷繞物、織物或金屬線護(hù)罩。后面將要描述的實施例則不具有內(nèi)部圓筒形護(hù)罩30或分隔圓筒形護(hù)罩50。
外部接地護(hù)罩90是用金屬或金屬化的聚合體例如銅、鋁、鍍錫的銅、鍍銀的銅、鍍鎳的銅、合金或鋁化的聚酯制造的編織物、箔或金屬線護(hù)罩。在本發(fā)明的一個實施例中，外部接地護(hù)罩90是用編織角度為35°銅絲編織物制造的。在某些應(yīng)用中，可以省略外部接地護(hù)罩90。
套管110是用硅酮或聚烯烴例如聚乙烯、聚丙烯或聚乙基戊烯；氟化的聚合體例如氟化乙烯/丙烯(FEP)；氟化的烷氧基聚合體(alkoxypolymer)例如全氟(烷氧基)烷(perfluoro(alkoxy)alkylanes)，例如TEF和全氟丙基乙烯基醚(perfluorproplyvinyl ether)(PFA)的共聚物；聚氨酯(PU)，聚氯乙烯(PVC)，硅酮，聚四氟乙烯(PTFE)或膨脹的PTFE。在本發(fā)明的一個實施例中套管110是用聚氯乙烯制造的。在本發(fā)明的另一個實施例中套管是用硅酮加強的ePTFE制造的。
通過仔細(xì)觀察圖1a可以看出，第一亞電纜組件40和第二亞電纜組件60是用本發(fā)明第一實施例中編織在一起的多個扁平的電纜45制造的。編織技術(shù)在該領(lǐng)域中是已知的，從以下的公司可以得到合適的機器西班牙馬瑞沙(Manresa)的瑞特(Ratera)，德國艾弗爾得(Alfeld)(蘭尼(Leine))的斯巴科有限公司(SPIRKA Maschinenbau GmbH)，美國圣科春天(SinkingSpring)的馬格國際有限公司(Magnatech International，Inc.)和德國巫普特(Wuppertal)的斯特格有限公司(Steeger GmbH & Co.)。
圖1b描述的是本發(fā)明的第二實施例，第一亞電纜組件40和第二亞電纜組件60分別由兩層42a、42b和62a、62b形成。每個兩層42a、42b和62a、62b是用一個或多個圍繞電氣信號電纜組件10以相反的方向纏繞或卷繞的扁平電纜45。以相反方向卷繞扁平電纜45的優(yōu)點是能夠減小不同扁平電纜45中單個信號導(dǎo)體130之間的串話。如圖所示，以第一方向卷繞其中的第一層42a、62a，以第二方向卷繞其中的第二層。卷繞技術(shù)在該領(lǐng)域中是已知的，從以下的公司可以得到合適的機器英國萊斯特(Leicester)的瑞得公司(Ridgeway &Co.)，丹麥的瑞伯(Roblon)，法國的依諾科(Innocable)或德國的斯特格(Stolberger)公司。
圖2所示的是扁平電纜45的剖視圖。扁平電纜45是由分布在一平行平面中且被一個上絕緣層120a和一個下絕緣層120b所圍繞的多個單個信號導(dǎo)體130組成。在本例子中示出了間距為0.35毫米的十六個單個信號導(dǎo)體130。然而，這并不是對本發(fā)明的限制，可以使用不同間距和數(shù)目的單個信號導(dǎo)體130。上絕緣層120a和下絕緣層120b層壓在一起，此后會對此進(jìn)行解釋。本實施例中的扁平電纜45是被層壓的，也可以使用擠壓技術(shù)例如在一個聚氨酯、FEP為基礎(chǔ)的層中或一個聚酯層中來擠壓單個信號導(dǎo)體130。另外還可以使用泡沫或固體聚乙烯。而且可以使用熱塑粘合劑例如聚酯粘合劑或聚氨酯粘合劑將上絕緣層120a和下絕緣層120b粘合在一起。
單個信號導(dǎo)體130可以用任何導(dǎo)體材料例如銅、鍍鎳的銅、鍍錫的銅、鍍銀的銅、鍍錫的合金、鍍銀的合金或銅的合金制造。單個信號導(dǎo)體130可以涂漆。使用在本發(fā)明中的單個信號導(dǎo)體較佳地由圓形合金線制造，也可以使用扁平導(dǎo)體。圖2所示單個信號導(dǎo)體130的數(shù)量無意對本發(fā)明進(jìn)行限制。單個信號導(dǎo)體130的軸線以0.1至1毫米的間距分隔開。上絕緣層120a和下絕緣層120b可以使用任何絕緣材料例如聚乙烯、聚酯、全氟烷氧基、氟化乙烯丙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯或膨脹的聚四氟乙烯。較佳地使用US-A-3953556、US-A-4187390或US-A-4443657中所描述的膨脹聚四氟乙烯。
圖3所示的是該實施例中扁平電纜45的制造方法，在該實施例中上絕緣層120a和下絕緣層120b是用膨脹PTFE制造的。這種制造方法實質(zhì)上與US-A-3082292(戈爾)所揭示的方法相同。多個單個信號導(dǎo)體130、位于多個單個信號導(dǎo)體130之上的上絕緣層120a和位于多個單個信號導(dǎo)體130之下的下絕緣層120b在足夠?qū)⑾陆^緣層120b和上絕緣層120a粘合在一起的層壓溫度下，例如327℃至410℃，共同穿過兩個已被加熱的中心轉(zhuǎn)動的加壓輥400a和400b的中間，由此形成了扁平電纜45。為了這個目的，上加壓輥400a設(shè)置有若干上周緣溝槽410a，每個上周緣溝槽410a被一個上周緣肋420a分隔開，肋420a沿著上加壓輥400a的周界彼此隔開一定距離地排列。相似地，下加壓輥400b設(shè)置有若干下周緣溝槽410b，每個下周緣溝槽410b被一個下周緣肋420b分隔開，肋420b沿著上加壓輥400b的周界彼此隔開一定距離地排列。上加壓輥400a的每個上周緣溝槽410a及相鄰的上周緣肋420a和下加壓輥400b的其中一個下周緣溝槽410b及相鄰的下周緣肋420b對齊，以形成其中一個電信號導(dǎo)體130的一個通道。兩個加壓輥400a、400b和周緣溝槽410a、410b之間的間距(a)是根據(jù)它們的尺寸設(shè)計的，以使單個導(dǎo)體130和上絕緣體120a和下絕緣體120b連續(xù)地穿過其中一個上周緣溝槽410a和其中一個下周緣溝槽410b所組成的一對溝槽。上周緣肋420a和下周緣肋420b彼此間具有較小的分隔，以致上絕緣體120a和下絕緣體120b在這些位置牢固地被壓合在一起，以在扁平電纜45中形成中間區(qū)域440。
為了提高扁平電纜45中上絕緣體120a粘至下絕緣體120b和粘至單個信號導(dǎo)體130及它們之間的粘合性，扁平電纜45通過一個燒結(jié)設(shè)備，在該設(shè)備中加熱扁平電纜45，以使在扁平電纜45的中間區(qū)域140得到緊密的連接。如果使用PTFE制造的上絕緣體120a和下絕緣體120b，燒結(jié)溫度的范圍是從327℃至410℃。
燒結(jié)設(shè)備的一個實施例的一個例子以包含鹽槽的燒結(jié)爐150的形式簡要地示出在圖4中。在該例子中扁平電纜45連續(xù)地穿過燒結(jié)爐150。
使用圖5所示的設(shè)備進(jìn)行彎折壽命測量。將需檢測的電氣信號電纜組件10的一米長的樣品連接到一個可活動的夾具520上，并懸掛一個500克的重物540。如圖5的箭頭所示可活動的夾具520可以將電氣信號電纜組件10的30厘米長的第一端525擺動±90°的角度。彎曲半徑是50毫米。循環(huán)計數(shù)器530對電信號電纜組件10的第一端525擺動循環(huán)的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，第一端525的擺動循環(huán)即從零度、至垂直位置+90°，回到零度位置，至-90°的位置，然后再返回零度位置。止動件510a、510b防止電氣信號電纜組件10的另一端的擺動。通過在一個扁平電纜45中并聯(lián)十六個單個信號導(dǎo)體130，來測量電氣信號電纜組件10中單個信號導(dǎo)體130的歐姆律電阻。八個扁平電纜45彼此串聯(lián)。每個扁平電纜45帶有十六個單個信號導(dǎo)體130，包括這樣八個扁平電纜45的電氣信號電纜組件10的歐姆律電阻的總和在測量周期的起始進(jìn)行測量，然后進(jìn)行若干測量周期，直到歐姆律電阻增加了10％。然而最多進(jìn)行180000次循環(huán)，而后將直至測量終止所獲得的結(jié)果繪成圖，由此通過在圖上繪制一個曲線而計算得到增加10％的歐姆律電阻所需的循環(huán)次數(shù)。這些測量是在22±2°的溫度下進(jìn)行的?？稍诘聡鴩覙?biāo)準(zhǔn)DIN0472603試驗F中找到其他的細(xì)節(jié)。
例子例1其構(gòu)造如圖1a所示。管狀襯套20是用聚氨酯管子制造并具有4.0毫米的直徑。內(nèi)部圓筒形護(hù)罩30(外徑為4.4毫米)、分隔圓筒形護(hù)罩50(外徑為6.0毫米)和外部圓筒形護(hù)罩70(外徑為7.6毫米)都是用鍍銅的聚酰胺織物制造的，在德國不來梅的斯太克斯(Statex)公司提供KASSEL牌子的這種織物。第一亞電纜組件40(外徑為5.6毫米)和第二亞電纜組件60(外徑為7.2毫米)都是用四個扁平電纜45制造的，每個扁平電纜45包含十六個用可從位于加利福尼亞艾爾灣(Irvine)的菲爾普斯得治公司(Fhelps Dodge)得到的PD135合金制造的AWG4007型單個信號導(dǎo)體130，以0.35毫米的間距在絕緣常數(shù)為1.3的ePTFE之間層壓這些導(dǎo)體130，并以20至22°的編織角度進(jìn)行編織。第一絕緣體80(外徑為7.7毫米)和第二絕緣體100(外徑為8.2毫米)用可從W.L.戈爾有限公司得到的ePTFE GORE-TEX帶子制造。外部護(hù)罩90是用編織的裸露合金金屬線以大約40°的編織角度、使用36個以10緯線/英寸(2.54厘米)帶有八根經(jīng)紗的繞線筒子制造的。套管110是用PVC制造的，并且具有10.0毫米的外徑。
在電氣信號電纜組件上所進(jìn)行的彎折壽命測試表明僅在進(jìn)行了6000和60000個周期后歐姆律電阻增加了10％。這應(yīng)歸因于亞電纜組件40和60特別尖銳的編織角度。
例2本例的構(gòu)造如圖1b所示。管狀襯套20是用可從位于德國帕特布(Putzbrunn)的W.L.戈爾有限公司得到的ePTFE連接密封填料(JSF50)制造的，并且具有4.0毫米的外徑。內(nèi)部圓筒形護(hù)罩30(外徑為4.4毫米)、分隔圓筒形護(hù)罩50(外徑為6.0毫米)和外部圓筒形護(hù)罩70(外徑為7.6毫米)都是用位于德國不來梅的斯太克斯公司提供的KASSEL牌子的鍍銅聚酰胺織物制造的。第一亞電纜組件40(外徑為5.6毫米)和第二亞電纜組件60(外徑為7.2毫米)都是用兩個扁平電纜45制造的，每個扁平電纜45包含32個以0.35毫米的間距、在絕緣常數(shù)為1.3的ePTFE之間層壓、PD135合金制造的AWG4207的單個信號導(dǎo)體。其中一個扁平電纜45形成第一和第二亞電纜組件40、60的第一層42a、62a，另一個扁平電纜45形成第一和第二亞電纜組件40、60的第二層42b、62b。這些都是以40°的纏繞角度進(jìn)行纏繞的。第一絕緣體80(外徑為7.7毫米)和第二絕緣體100(外徑為8.2毫米)都是用可從W.L.戈爾有限公司得到的ePTFE GORE-TEX帶子制造的。外部護(hù)罩90(外徑為8.1毫米)是用編織角度為40°的編織的裸露合金金屬線制造的。套管110是用可從亞利桑那州鳳凰城的W.L.戈爾有限公司得到的硅酮加固型ePTFE制造的，這種ePTFE的牌子為SILKORE，并且具有10.5毫米的外徑。
在電氣信號電纜組件上所進(jìn)行的彎折壽命測試表明在進(jìn)行了25000至110000中的某個周期后歐姆律電阻增加了10％。其中一個單個信號導(dǎo)體130和外部護(hù)罩90之間的電容為57皮法/米。
例3本例的構(gòu)造如圖6所示。本例具有與例2的第一亞電纜組件相同的第一亞電纜組件40，并且該第一亞電纜組件具有5.6毫米的外徑。但是，本例具有兩個第二亞電纜組件60’、60”，每個第二亞電纜組件都包含帶有四十八個AWG 4207的單個信號導(dǎo)體130的扁平電纜45，以與例2的扁平電纜45相同的方式進(jìn)行層壓，并且被另一個圓筒形分隔護(hù)罩50’分隔開。其中一個第二亞電纜組件60’具有7.4毫米的外徑，另一個第二亞電纜組件60”具有9.0毫米的外徑。另一個圓筒形分隔護(hù)罩50’的外徑為7.8毫米。
因為安裝有兩個第二亞電纜組件60’和60”，電氣信號電纜組件10的一些外層的外徑變化如下外部圓筒形護(hù)罩70具有9.4毫米的外徑，第一絕緣體80具有9.5毫米的外徑，第二絕緣體100具有9.9毫米的外徑，同時外部護(hù)罩90的外徑為9.8毫米，最后套管110具有11.4毫米的外徑。
在本例中形成了帶有256個單個信號導(dǎo)體130的電氣信號電纜組件10。
例4本例的構(gòu)造如圖7所示。管狀襯套20是用可從W.L.戈爾有限公司得到的ePTFE連接密封填料(JSF50)制造的，并且具有4.0毫米的外徑。對照例1的區(qū)別是，沒有內(nèi)部圓筒形護(hù)罩30、分隔圓筒形護(hù)罩50和外部圓筒形護(hù)罩70。第一亞電纜組件40’和兩個第二亞電纜組件60’60”都是用四個扁平電纜45制造的，每個扁平電纜45包含十六個以0.35毫米的間距、在絕緣常數(shù)為1.3的ePTFE之間層壓、AWG4207的PD135合金制造的單個信號導(dǎo)體130。這些以大約40°的編織角度進(jìn)行編織。亞電纜組件40’、60’和60”的外徑分別為5.2毫米、6.4毫米和7.6毫米。外部護(hù)罩90具有8.0毫米的外徑，并且是用從位于加利福尼亞艾爾灣的菲爾普斯得治公司可得到的AWG4001的編織的PD135合金金屬線制造的，以大約35°的編織角度、使用36個以10緯線/英寸(2.54厘米)帶有八根經(jīng)紗的繞線筒子進(jìn)行編織。套管110是用亞利桑那鳳凰城W.L.戈爾有限公司在以SILKORE牌子出售的加固型ePTFE制造的，其壁的厚度大約為1毫米，并且具有10.5毫米的外徑。亞電纜組件40’、60’和60”與外部護(hù)罩一起形成了一個芯部，該芯部被牽引進(jìn)入套管110中。
在本例中使用每個第二單個信號導(dǎo)體130作為接地導(dǎo)體130來完成單個信號導(dǎo)體130之間的接地。
在電氣信號電纜組件上所進(jìn)行的彎折壽命測試表明在進(jìn)行了180000個周期后歐姆律電阻的增加基本上小于10％，在進(jìn)行到180000個周期時停止彎折壽命測試。
例5除了以20°的角度編織用PD135合金制造的AWG4207(直徑為0.07毫米)的單個信號導(dǎo)體制造的扁平電纜45，而且管狀襯套20是用聚氨酯制造的以外，本例與例1相同。
例6除了以20°的角度編織扁平電纜45，使用了PD135合金制造的AWG4007(直徑為0.08毫米)的單個信號導(dǎo)體130以外，本例與例4相同。
在電氣信號電纜組件上所進(jìn)行的彎折壽命測試表明在進(jìn)行了240000個周期后歐姆律電阻的增加基本上小于10％，在進(jìn)行到240000個周期時停止彎折壽命測試。
例7除了不是進(jìn)行編織而是以20°的角度卷繞或纏繞扁平電纜45，以及使用了PD135合金制造的AWG4007(直徑為0.08毫米)的單個信號導(dǎo)體130，并且使用聚氨酯管子作為管狀襯套20以外，本例與例4相同。
在電氣信號電纜組件10上所進(jìn)行的彎折壽命測試表明在進(jìn)行了240000個周期后歐姆律電阻的增加基本上小于10％，在進(jìn)行到240000個周期時停止彎折壽命測試。
例8除了使用PD135合金制造的AWG4007(直徑為0.08毫米)的單個信號導(dǎo)體130，并且使用聚氨酯管子作為管狀襯套20以外，本例與例2相同。
在電氣信號電纜組件上所進(jìn)行的彎折壽命測試表明在進(jìn)行了180000個周期后歐姆律電阻的增加基本上小于10％，在進(jìn)行到180000個周期時停止彎折壽命測試。
例9本例如圖8所示。管狀襯套20是用可從W.L.戈爾有限公司得到的ePTFE連接密封填料(JSF50)制造的。L1、L2、L3和L4指示的四個扁平電纜45構(gòu)造了第一亞電纜組件40，每個扁平電纜45包含有以0.35毫米的間距、在絕緣常數(shù)為1.3的ePTFE之間進(jìn)行層壓、用PD135合金制造的AWG4007的十六個單個信號導(dǎo)體130。外部圓筒形護(hù)罩70是用可從德國不來梅的斯太克斯公司得到的KASSEL牌的箔制造的。第一絕緣層80是用可從德國帕特布的W.L.戈爾有限公司得到的ePTFE GORE-TEX帶子制造的。
例10除了使用聚氨酯管子作為管狀襯套20及套管是用PVC制造的以外，本例與例2相同。
在電氣信號電纜組件上所進(jìn)行的彎折壽命測試表明在進(jìn)行了180000個周期后歐姆律電阻的增加基本上小于10％，在進(jìn)行到180000個周期時停止彎折壽命測試。
例11除了單個信號導(dǎo)體是用AWG4007的金屬絲制造的及套管是用PVC制造的以外，本例與例2相同。
在電氣信號電纜組件上所進(jìn)行的彎折壽命測試表明在進(jìn)行了180000個周期后歐姆律電阻的增加基本上小于10％，在進(jìn)行到180000個周期時停止彎折壽命測試。
使用不同絕緣材料的其他例子使用上述的結(jié)構(gòu)、但使用帶有不同常數(shù)的不同絕緣材料實施其他例子。當(dāng)間距為0.35毫米時，這些需要上絕緣層120a和下絕緣層120b的不同厚度。表1所示的是電氣信號電纜組件10的電抗設(shè)計為80Ω時的情況。表2所示的是電氣信號電纜組件10的電抗設(shè)計為50Ω時的情況。
表1絕緣常數(shù) 絕緣材料 AWG尺寸導(dǎo)體130 絕緣層120a、120b其中一個的厚度(毫米)1.4ePTFE，泡沫PE(聚4207 0.1乙烯)，泡沫FEP/PFA2.1FEP，PFA，PE42 0.163.5聚酯42 0.31.4ePTFE，泡沫PE， 4007 0.122泡沫FEP/PFA2.1FEP，PFA，PE40 0.1933.5聚酯40 0.3631.4ePTFE，泡沫PE， 3807 0.1255泡沫FEP/PFA2.1FEP，PFA，PE38 0.243.5聚酯38 0.441.4ePTFE，泡沫PE， 4407 0.076泡沫FEP/PFA2.1FEP，PFA，PE44 0.1163.5聚酯44 0.22
表2絕緣常數(shù) 絕緣材料 AWG尺寸導(dǎo)體130 絕緣層120a、120b其中一個的厚度(毫米)1.4 ePTFE，泡沫PE，4207 0.05泡沫FEP/PFA2.1 FEP，PFA，PE 42 0.0663.5 聚酯 42 0.111.4 ePTFE，泡沫PE，4007 0.053泡沫FEP/PFA2.1 FEP，PFA，PE 40 0.0783.5 聚酯 40 0.1281.4 ePTFE，泡沫PE，3807 0.07泡沫FEP/PFA2.1 FEP，PFA，PE 38 0.13.5 聚酯 38 0.1651.4 ePTFE，泡沫PE，4407 0.033泡沫FEP/PFA2.1 FEP，PFA，PE 44 0.0483.5 聚酯 44 0.08試驗結(jié)果對電氣信號電纜組件10的電抗和電容進(jìn)行了測量。測量了運載信號的單個信號導(dǎo)體130和連接在一起的分隔圓筒形護(hù)罩30、50、70之間的衰減，對運載信號的單個信號導(dǎo)體130和作為接地導(dǎo)體的單個信號導(dǎo)體130之間的衰減也作了測量。
表3<
<p>串話(分貝/米)對串話進(jìn)行了測量并且表示在以下的表中。在該表中S表示運載信號的單個信號導(dǎo)體130，G表示在相同的扁平電纜45中作為接地導(dǎo)體的單個信號導(dǎo)體130，x表示分隔在其上進(jìn)行測量的單個信號導(dǎo)體130的單個信號導(dǎo)體130。表中的最后六個條目表示在扁平電纜45的不同層中的單個信號導(dǎo)體130之間進(jìn)行的串話測量。前三個條目表示的是不同扁平電纜層(L1-L2；L1-L3；L1-L4)的單個信號導(dǎo)體130之間的串話，其中分隔圓筒形護(hù)罩處在接地電勢。后三個條目表示的是不同扁平電纜層(L1-L2；L1-L3；L1-L4)的單個信號導(dǎo)體130之間的串話，其中一些單個信號導(dǎo)體130作為接地導(dǎo)體。在例1、2、5、8和9的情況中，分隔圓筒形護(hù)罩也處在接地電勢。
表權(quán)利要求
1.電氣信號電纜組件(10)，其特征在于，它包括至少一個圍繞中心軸線(15)布置成圓筒形的亞電纜組件(40、60)，所述至少一個亞電纜組件(40、60)包括多個扁平電纜(45)，所述每個扁平電纜具有裝入其內(nèi)并被一個扁平電纜絕緣體(120)以間距(a)使彼此分隔開的至少三個電氣信號導(dǎo)體(130)，在使用中，所述至少三個同平面的電氣信號導(dǎo)體中至少一個是接地信號導(dǎo)體，并運載一個接地信號，所述至少三個同平面的電氣信號導(dǎo)體(130)中至少兩個是信號運載導(dǎo)體，并運載一個信號，其中兩個信號運載導(dǎo)體(130)在扁平電纜(45)中被接地信號導(dǎo)體分隔開。
2.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述扁平電纜(45)圍繞中心軸線(15)被編織成圓筒形。
3.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述扁平電纜(45)圍繞中心軸線(15)被卷繞成圓筒形。
4.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于圍繞所述至少一個亞電纜組件(40、60)設(shè)置有一個外部護(hù)罩(90)。
5.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于多個所述至少一個亞電纜組件(40、60)圍繞一中心軸線(15)被布置成圓筒形。
6.如權(quán)利要求5所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述多個所述至少一個亞電纜組件(40、60)通過一個分隔圓筒形護(hù)罩(50、70)使彼此分隔開。
7.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于在所述至少一個亞電纜組件(40、60)中設(shè)置有一個管狀襯套(20)。
8.如權(quán)利要求7所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述管狀襯套(20)是用實心材料制造的。
9.如權(quán)利要求7所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述管狀襯套是一個中空管。
10.如權(quán)利要求7所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述管狀襯套是用股絞材料制造的。
11.如權(quán)利要求3所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于在所述管狀襯套(20)和所述至少一個亞電纜組件(40、60)之間設(shè)置有一個內(nèi)部圓筒形護(hù)罩(30)。
12.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于在所述至少一個亞電纜組件(40、60)中設(shè)置有一個內(nèi)部圓筒形護(hù)罩(30)。
13.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于在所述至少一個亞電纜組件(40、60)中外面的一個和所述外部護(hù)罩(90)之間設(shè)置有一個外部圓筒形護(hù)罩(70)。
14.如權(quán)利要求13所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述外部圓筒形護(hù)罩(70)通過一個第一絕緣層(80)與所述接地護(hù)罩(90)分隔開。
15.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于在所述外部接地護(hù)罩(90)和所述套管(110)之間設(shè)置有一個第二絕緣層(100)。
16.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述扁平電纜絕緣體(120)包括連接到一下絕緣體(120b)上的一個上絕緣體(120a)。
17.如權(quán)利要求16所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述扁平電纜絕緣體(120)包括層壓至一下絕緣體(120b)的一個上絕緣體(120a)。
18.如權(quán)利要求16所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述扁平電纜絕緣體(120)包括通過粘合劑粘附到一下絕緣體(120b)上的一個上絕緣體(120a)。
19.如權(quán)利要求18所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述粘合劑是從包括聚酯、聚氨酯或氟化乙烯/丙烯的熱塑粘合劑中選出的。
20.如權(quán)利要求16所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述扁平電纜絕緣體(120)包括通過粘合增強劑連接到一下絕緣體(120b)上的一個上絕緣體(120a)。
21.如權(quán)利要求20所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述粘合增強劑是從包括氟化乙烯/丙烯和全氟烷氧基的氟化共聚物中選出的。
22.如權(quán)利要求16所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述上絕緣體(120a)和所述下絕緣體(120b)是用從以下的絕緣材料組中的材料形成的全氟烷氧基、氟化乙烯-丙烯、聚酯和包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯或膨脹聚四氟乙烯的聚烯烴。
23.如權(quán)利要求22所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述上絕緣體(120a)和所述下絕緣體(120b)是用膨脹聚四氟乙烯制造的。
24.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述扁平電纜絕緣體(120)包括一個擠壓出的聚合物。
25.如權(quán)利要求24所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于所述扁平電纜絕緣體包括一個泡沫聚合物。
26.如權(quán)利要求1所述的電氣信號電纜組件(10)，其特征在于圍繞所述電氣信號電纜組件(10)的外側(cè)設(shè)置有一個套管(110)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電氣信號電纜組件(10),它具有圍繞中心軸線(15)布置成圓筒形的一個亞電纜組件(40、60)。該亞電纜組件(40、60)包括多個扁平電纜(45),其中每一個都具有裝入其內(nèi)并被一個扁平電纜絕緣體(120)以間距(a)分隔開的至少三個電氣信號導(dǎo)體(130)。在使用中,三個電氣信號導(dǎo)體中的一個運載一個接地信號,另外兩個同平面的電氣信號導(dǎo)體運載一個信號。圍繞中心軸線(15)將扁平電纜(45)或者編織成圓筒形,或者卷繞成圓筒形。在較佳實施例中,將一個上絕緣體(120a)層壓到一個下絕緣體(120b)上以形成扁平電纜絕緣體(120),該扁平電纜絕緣體(120)是用膨脹聚四氟乙烯(ePTFE)制造的。
文檔編號H01B11/00GK1266530SQ99800680
公開日2000年9月13日 申請日期1999年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月11日
發(fā)明者H·霍夫曼 申請人:W·L·戈爾有限公司