本發(fā)明涉及電氣線束并涉及限制由這樣的線束所生成的電磁干擾。具體地但非排他地，本發(fā)明涉及限制在航空器中使用的電氣線束中的電磁干擾。

電磁兼容性(EMC)對于系統(tǒng)的正確操作而言是必需的。在包括轉(zhuǎn)換器、電纜和機(jī)器的類型的組裝件中，在電子電力設(shè)備(轉(zhuǎn)換器)和負(fù)載(機(jī)器/致動器)之間的所謂“功率”信號的傳輸構(gòu)成了許多干擾的來源，所述干擾特別歸因于開關(guān)的切換，這些干擾由與轉(zhuǎn)換器相關(guān)的下游和上游的電導(dǎo)和輻射來發(fā)送。具體地，轉(zhuǎn)換器-電纜-機(jī)器類型的組裝件的性能的增長要求使用半導(dǎo)體組件，所述半導(dǎo)體組件以具有非常快的切換時間的更高頻率來工作，從而導(dǎo)致非常緊縮的電磁環(huán)境。在這類系統(tǒng)中，干擾要么以共模形式出現(xiàn)，要么以差模形式出現(xiàn)。在航空器中，這些干擾不僅降級了電機(jī)的軸承，而且它們還向電源傳播。這種傳播導(dǎo)致輻射干擾，這可導(dǎo)致在附近裝備(尤其是低功率電子系統(tǒng))中的故障。這些干擾表示了需要被解決的電磁兼容性問題的重要部分，特別是在奔向“更加電子化”的各代飛機(jī)的航空領(lǐng)域中。

發(fā)送電功率的功能由線束提供。電氣線束是被編組在一個卷束中并且一起布設(shè)以到達(dá)連接器的一組不同規(guī)格的電線或電纜。線束可以包括貫穿各部分的穿板式連接器。線束可以包括多個分支。線束可選地包括例如使用絕緣帶或者編織或金屬材料的織物制成的保護(hù)性套。當(dāng)保護(hù)性套是導(dǎo)電的時候，例如使用金屬織物時，線束被稱為“被屏蔽的”。

在用于研發(fā)更加電子化的飛機(jī)的項目的上下文中，線束變得越來越多。FAA和EASA規(guī)范組織現(xiàn)在考慮憑其自身能力將電子線束變成需要滿足電子布線互連系統(tǒng)(EWIS)要求的系統(tǒng)。

在線束中由功率轉(zhuǎn)換器所生成的且構(gòu)成電磁輻射源的干擾是下述兩種類型：共模干擾和差模干擾。這些電磁干擾在能夠傳送脈寬調(diào)制(PWM)類型的信號或能夠傳送高電壓直流(HVDC)供電的電纜中傳播。電纜的長度增加不利于減少傳導(dǎo)干擾或輻射干擾，因為共模和差模干擾這兩者都隨著電纜長度增加而增加，其中電纜長度可以處于1米到幾十米的范圍中。

屏蔽的線束通常被用于解決電磁兼容性問題。導(dǎo)電的保護(hù)性套完全覆蓋了整個線束直到其連接器，并包括其分支(如果有的話)。這種類型的線束的目的在于在幾百赫茲(Hz)上用以將傳導(dǎo)發(fā)射且輻射發(fā)射包含在屏蔽套內(nèi)部并還將來自位于線束之外的源的傳導(dǎo)發(fā)射且輻射發(fā)射排除在外，以便避免電磁干擾。所述屏蔽通常被認(rèn)為是由其傳輸阻抗所表征的拓?fù)淦琳稀?/p>

然而，那種類型的屏蔽本質(zhì)上用于削弱由轉(zhuǎn)換器生成的共模地傳導(dǎo)或輻射的信號，而沒有處理差模地生成的干擾，即使它們先驗地是更加麻煩的，因為它們與差分負(fù)載并行傳送且因此直接疊加在有用信號上。另外，每當(dāng)在連接到線束的各端的設(shè)備中出現(xiàn)阻抗不平衡，共模干擾就非常容易轉(zhuǎn)換成差模干擾，其中所述不平衡有時來自于線束本身，特別是由于分支和連接器的存在。

以電子功率水平使用濾波器也構(gòu)成一種解決方案，但是它存在非常顯著增加了系統(tǒng)的重量的缺點。

因此，存在對具有用于最小化差模和共模這兩種形式的干擾的線束的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提供了一種用于多個設(shè)備之間的電連接的線束，所述線束包括由被保護(hù)性套包圍的一個或多個電纜構(gòu)成的卷束，所述線束的特征在于它包括沿保護(hù)性套內(nèi)部的卷束延伸的至少一個或多個電磁衰減器桿或繩，每個電磁衰減器桿或繩至少部分由磁性材料制成，并且其中所述桿或繩將所述卷束的電纜分隔開或被插入到卷束和保護(hù)性套之間。

這樣，本發(fā)明的線束呈現(xiàn)出比現(xiàn)有線束的互感更大的互感，從而允許限制差模或共模形式的干擾，并改善了線束執(zhí)行過濾的能力。具體地，電流總是生成磁場，且反之亦然，因此，磁場中的變化在相鄰的導(dǎo)體中感生出電流。至少部分由磁性材料制成且置于保護(hù)性套之下的電磁衰減器桿或繩的存在使得在線束中提供與電流波動相反的自感成為可能。

當(dāng)電磁衰減器桿或繩插入在卷束和保護(hù)性套之間時，它們主要用于限制共模干擾。

在一個變體中，當(dāng)電磁衰減器桿或繩將卷束的電纜分隔開時，它們主要用于限制差模干擾。

當(dāng)卷束的電纜被絞合時，所述桿或繩優(yōu)選地以與電纜的絞合節(jié)距相類似的節(jié)距被絞合，以便提供總體機(jī)械穩(wěn)定性。

在本發(fā)明的線束的特定方面中，每個電磁衰減器桿或繩由復(fù)合材料制成，包括填充了至少一種磁性材料的顆粒的柔性材料基體。這樣，電磁衰減器桿或繩適用于執(zhí)行它們限制電磁干擾的功能，而不會降低線束的初始柔性。

本發(fā)明還提供了一種包括至少一條本發(fā)明的用于在電力源和負(fù)載之間傳送功率的線束的航空器。

附圖說明

從作為非限制性示例的本發(fā)明的特定實施例的以下描述并參考附圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點顯現(xiàn)出來，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的線束的透視圖；

圖2A是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的線束的透視圖；

圖2B是示出在圖2A線束的卷束電纜和電磁衰減器元件之間的絞合的透視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的線束的透視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的線束的透視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的線束的透視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的線束的透視圖；以及

圖7是示出在圖6的線束的電磁衰減器元件的結(jié)構(gòu)的透視圖；

實施例的詳細(xì)描述

本發(fā)明提出了一種尤其(但不是排他性地)適用于在航空器上的電氣或電子設(shè)備之間傳送能量和/或信息(測量、控制等信號)的線束。本發(fā)明的線束尤其適用于在電力源和負(fù)載(例如致動器)之間傳送功率。如下詳細(xì)解釋的，本發(fā)明的線束的結(jié)構(gòu)的引人注意之處在于通過一個或多個電磁衰減器元件的存在，它用于增加線束的共模形式或差模形式的卷束互感。

在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的線束100。線束100包括在本示例中由三個電纜111形成的中心卷束110，每個電纜由被絕緣套1111包圍的導(dǎo)線1110制成，存在包圍所述卷束110的保護(hù)性套120。保護(hù)性套120可以由柔性導(dǎo)電材料制成(諸如例如金屬織物(屏蔽線束))或由電絕緣材料制成，保護(hù)性套將整個線束以及任何分支完全包圍在一起直到其連接器(圖1中未示出)。

根據(jù)本發(fā)明，線束100還包括在本示例中由三個桿或繩131構(gòu)成的電磁衰減器元件130，所述桿或繩131至少部分由磁性材料制成并被插入在中心卷束110和屏蔽套120之間。當(dāng)卷束的電纜沒有被絞合時，如圖1中，繩131在軸向上沿線束延伸，即平行于卷束110的電纜111。繩131是圍繞卷束110均勻分布的。

圖2A示出了在其中卷束210的電纜211在線束200的保護(hù)性套220內(nèi)絞合的情形。在這種情形下，構(gòu)成電磁衰減器元件230的繩231以與電纜211所絞合的節(jié)距相等的節(jié)距P₂₃₁來同樣地絞合(圖2B)。另外，為了確保電纜-和-繩組裝件的良好機(jī)械穩(wěn)定性，繩231優(yōu)選地呈現(xiàn)出與卷束的電纜211的截面S₂₁₁的大約20％相對應(yīng)的截面S₂₃₁。

圖3示出包括在本示例中由三個電纜311形成的卷束310的線束300，每個電纜由被絕緣套3111所包圍的導(dǎo)線3110制成，存在包圍卷束310的保護(hù)性套320，保護(hù)性套320可能由導(dǎo)電材料或由電絕緣材料構(gòu)成，保護(hù)性套將整個線束以及任何分支完全包圍在一起直到其連接器(圖3中未示出)。線束300與上述線束100和200的不同之處在于電纜311被電磁衰減器元件330包圍，所述電磁衰減器元件330由插入在卷束310和屏蔽套320之間的中空管331構(gòu)成。所述中空管至少部分由磁性材料構(gòu)成。

在線束100、200和300中，電磁衰減器元件圍繞構(gòu)成通電導(dǎo)線的中央卷束的電纜來安置，并且它們主要用于限制共模干擾。由于電磁衰減器元件至少部分由磁性材料制成，它們適用于通過增加其互感來過濾在中央卷束中生成的所有共模干擾。然而，當(dāng)使用呈現(xiàn)出比卷束的電纜的截面明顯更小的截面的繩形式的電磁衰減器元件時，過濾更可能發(fā)生在差模地傳導(dǎo)的干擾上。

圖4示出本發(fā)明的另一實施例中的線束400。圖400包括在本示例中由三個電纜411構(gòu)成的中央卷束410，每個電纜由被絕緣套4111所包圍的導(dǎo)線4110制成，存在包圍卷束410的保護(hù)性套420，保護(hù)性套420可能由導(dǎo)電材料或由電絕緣材料構(gòu)成，保護(hù)性套將整個線束以及任何分支一起完全覆蓋直到其連接器(圖1中未示出)。

在本實施例中，線束還具有由4個桿或繩431構(gòu)成的電磁衰減器元件430，所述桿或繩至少部分由磁性材料制成并將中央卷束410的各電纜411分隔開來。當(dāng)卷束的電纜被絞合時，如圖4所示，繩431以與電纜411相同的節(jié)距同樣地被絞合。另外，為了給電纜-和-繩組件提供良好機(jī)械穩(wěn)定性，繩431優(yōu)選地呈現(xiàn)出與卷束的電纜411的截面S₄₁₁相等的截面S₄₃₁。

當(dāng)中央卷束的電纜沒有被絞合時，如圖5中，構(gòu)成電磁衰減器元件530的繩531在軸向上在線束500的保護(hù)性套520內(nèi)部延伸，即平行于卷束510的電纜511。

在一個變體實施例中，中央卷束的電纜還可以用單個芯來分隔，如在圖6中所示。在圖6中，線束600包括在本示例中由三個電纜611形成的卷束610以及包圍卷束610的保護(hù)性套620(套可以是導(dǎo)電的或絕緣的)，并且它還包括由單個芯631構(gòu)成的電磁衰減器元件630。更確切地，所述芯631具有凹部632，每個凹部用于容納卷束610的電纜611之一。一旦電纜611已經(jīng)被置于凹部632中，它們被在凹部632之間存在的壁633彼此分隔開來。當(dāng)電纜611被絞合時，如圖所示，單個芯630中的凹部632以與絞合電纜所定義的節(jié)距相對應(yīng)的節(jié)距P₆₃₂成螺旋形狀，如圖7所示。當(dāng)中央卷束的電纜沒有被絞合時，則在單個芯中的凹部在軸向上在線束中延伸，即平行于卷束的電纜并且在電纜的同一相同分隔位置中，如在圖6的線束的截面中所示。

在線束400、500和600中，電磁衰減器元件圍繞構(gòu)成通電線的中央卷束的電纜來安置，并且它們主要用于限制差模干擾。由于電磁衰減器元件至少部分由磁性材料制成，所以它們適用于通過增加其互感來過濾在中央卷束中差模形式地生成的所有干擾。

根據(jù)本發(fā)明，上述電磁衰減器元件(即繩131、231、431和531、管331以及單個芯631)由磁性或部分磁性的材料制成。在合適的磁性材料中，尤其可以提及鐵、鈷、鎳、錳和鐵氧體。然而，為了保持線束的初始柔性，電磁衰減器元件優(yōu)選地由復(fù)合材料制成，包括由填充了一種或多種磁性材料的顆粒的柔性和/或柔韌的材料制成的基體。作為示例，上述電磁衰減器元件可以使用填充了一種或多種磁性材料的顆粒粉末的聚四氟乙烯(PTFE或Teflon^ΤM)類型、乙烯-四氟乙烯共聚物(ethylene-tetrafluoroethylene)(ETFE或Tefzel^ΤM)類型、全氟烷氧基(perfluoroalkoxy)(PFA或四氟乙烯)類型或氟化乙烯丙烯共聚物(fluorinated ethylenepropylene copolymer)(FEP或四氟乙烯或六氟丙烯(perfluoropropylene))類型的聚合物基體制成，所述磁性材料尤其選自鐵、鈷、鎳、錳和鐵氧體。在重量上具有85％的磁性材料填充物的這樣的復(fù)合材料使得達(dá)到過濾線束中的干擾的大約50％的功能的性能成為可能。具體而言，這樣的材料已經(jīng)由名為“MUSORB”下的供應(yīng)商L.E.A.D.研發(fā)出來。然而，磁性填充物在復(fù)合材料中的比例是根據(jù)應(yīng)用和所需的過濾性能來限定的。構(gòu)成電磁衰減器元件的復(fù)合材料還可以使用泡沫來制成，例如填充有磁性材料的顆粒的聚氨酯(polyurethane)或Styrofoam^TM(聚苯乙烯泡沫塑料)泡沫。各種技術(shù)可被用于使電磁衰減器元件成形。當(dāng)使用繩或桿或管時，例如可以通過模擠出形成這些元件。所述管還可以通過卷繞填充的聚合物的帶子或從套中成形。當(dāng)使用單個芯時，如上述的芯430，它可以通過模制制成。

在圖1到3中示出的任何實施例可以與在圖4到7中示出的任何實施例進(jìn)行組合，以便形成適用于既限制共模形式的干擾又限制了差模形式的干擾的線束，然而這種過濾組合對線束的柔性和總重量有影響。