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Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Adaptervorrichtung.
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Hintergrund
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Rechteckige Litzenquerschnitte, insbesondere von Flachkabeln, sind nicht mit herkömmlichen Methoden verbindbar. Beispielsweise können Kabel mit rechteckigen Litzenquerschnitten nicht auf herkömmliche Weise mit Kabelschuhen versehen werden. Nur runde Querschnitte sind direkt miteinander verbindbar, z.B. durch Crimpen. Die Litzen von Flachkabeln mit rechteckigen Querschnitten werden herkömmlicherweise mittels Verfahren, wie z.B. Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder Löten miteinander verbunden. Diese Verfahren haben aber den Nachteil, dass an den Verbindungsstellen der Litzen hohe thermische Belastungen auftreten, die umliegende Teile, wie z.B. Isolierungen, beschädigen können. Ferner sind die Verfahren in Umgebungen mit kleinen Bauräumen nicht oder nur sehr schwer anwendbar.
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Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der rechteckige Litzen einfach und sicher miteinander verbunden werden können.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist eine Adaptervorrichtung zum reibschlüssigen Verbinden rechteckiger Kabellitzen flacher Kabel durch Crimpen geschaffen, umfassend einen langgestreckten zylindrischen Grundkörper, wobei der Grundkörper kaltverformbar ist, und einen Kanal zur Aufnahme mindestens einer Kabellitze, der sich in einer Längsrichtung durch den Grundkörper hindurch erstreckt, sodass jeweils eine Kabellitze von jeder Seite des Grundkörpers in den Kanal einführbar ist.
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Der Grundkörper weist einen durchgehenden Kanal zur Aufnahme der Kabellitzen auf. Der Kanal hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt. In den Kanal können von jeder Seite des Grundkörpers Kabellitzen eingeschoben werden. Der Kanal kann auch als Tasche oder Sackloch ausgebildet sein, falls nur eine Litze eingeschoben werden soll. Der Grundkörper stellt einen runden Querschnitt bereit, der dazu geeignet ist mit herkömmlichen Methoden gecrimpt zu werden. Mit einem geeigneten Crimpwerkzeug kann der Grundkörper kaltverformt werden. Dabei kann ein herkömmliches Crimpwerkzeug, welches für runde Querschnitte geeignet ist, eingesetzt werden. Der Grundkörper kann also den rechteckigen Querschnitt der Kabellitze in einen runden Querschnitt überführen, welcher mit herkömmlichen Werkzeugen gecrimpt werden kann. Der Grundkörper ist elektrisch leitfähig und stellt damit die elektrische Verbindung zwischen zwei von jeder Seite in den Kanal eingeschobenen Litzen her. Die eingeschobenen Litzen werden in dem Grundkörper durch die Klemmkraft nach dem Crimpen, die infolge der Kaltverformung des Grundkörpers auf die Litzen wirkt, axial fixiert. Axiales Verschieben oder Herausrutschen der Litzen wird dadurch verhindert. Durch das Crimpen der Adaptervorrichtung wird eine sehr leistungsfähige, dauerhafte elektrische Verbindung geschaffen. Zusätzlich wird aber auch auf einfache Weise eine zuverlässige mechanische Verbindung zwischen zwei Kabeln geschaffen. Es ist festgestellt worden, dass eine solche Verbindung nicht nur sehr einfach herzustellen ist und gute mechanische Eigenschaften aufweist, sondern auch eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit besitzt. Die durch das Crimpen erzeugte Kaltverformung des Grundkörpers ist nicht reversibel und bildet daher eine dauerhafte elektrische und mechanische Verbindung hoher Belastbarkeit, die einfach herzustellen ist.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Innenwandung des Kanals dazu ausgebildet, mit der Kabellitze in direktem elektrischem Kontakt zu stehen. Die Innenwandung des Kanals kann bei Kaltverformung direkt in Kontakt mit der Kabellitze kommen und eine feste reibschlüssige Verbindung herstellen. Neben der mechanischen Verbindung wird auch die elektrische Verbindung hergestellt. Die Verbindung ist sehr einfach und ohne weitere Bauteile herstellbar. Verluste oder Fehlerquellen, die durch weitere Bauteile wie etwa durch Schirmungen, isolierende Lagen oder Jumper entstehen können, werden vermieden, ebenso wie Einbau- und Montagefehler.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Kanal einen rechteckigen Querschnitt mit einer ersten Höhe H1 und einer ersten Breite B1 auf, wobei die erste Höhe H1 größer ist als eine zweite Höhe H2 einer rechteckigen Kabellitze und wobei die erste Breite B1 größer ist als eine zweite Breite B2 der rechteckigen Kabellitze. Dadurch dass der Querschnitt des Kanals etwas größer ausgebildet ist als der Querschnitt der Kabellitze, wird ein einfaches Einführen der Litzen in den Kanal ermöglicht. Obgleich dadurch minimale Lufteinschlüsse entstehen können, weist die Verbindung nach dem Crimpen eine gute Toleranz gegenüber minimalen Lufteinschlüssen zwischen einer Innenoberfläche des Adapters und der Außen Oberfläche der Litze auf. Insbesondere wenn die Litze aus einer Vielzahl dünner Drähte besteht ist etwas Spiel beim Einführen von Vorteil um die Drähte nicht zu verbiegen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, dass beim Crimpen, also beim Kaltverformen des Grundkörpers, entlang der Längsachse gleichmäßiger Druck auf den Kanal und damit auf die in dem Kanal aufgenommenen Kabellitzen ausgeübt wird. Damit wird verhindert, dass einzelne, punktuelle Bereiche der Litze zu stark beansprucht werden, und es wird eine gleichmäßige Festigkeit der gesamten Verbindung erreicht.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Adaptervorrichtung einen ersten Bereich mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Bereich mit einem zweiten Durchmesser wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser, und wobei der erste Bereich an jeweils einem Ende des Adapters angeordnet ist und einen Kragen bildet, wobei der zweite Bereich von dem ersten Bereich eingefasst ist. Der zweite Bereich kann im Vergleich zu dem ersten Bereich einen verringerten Außendurchmesser aufweisen. Wenn der zweite Bereich durch den ersten Bereich eingefasst ist, ergibt sich eine Ausnehmung in dem Grundkörper, also ein Mittelbereich geringerer Materialstärke. Dies ermöglicht eine leichtere Verformung des Grundkörpers in dem Mittelbereich, bedeutet also einen verminderten Kraftaufwand. Ferner ermöglicht der zurückgesetzte Mittelbereich ein sicheres Ergreifen der Adaptervorrichtung mit einem Crimpwerkzeug. Die ersten Bereiche mit vergrößertem Außendurchmesser bilden Krägen an den Enden des Grundkörpers, was das Abrutschen verhindert. Dadurch wird die Klemmkraft genau dort aufgebracht werden wo die beste Klemmwirkung zu erzielen ist. Der vergrößerte Außendurchmesser im ersten Bereich dient hier als eine Art Notzugentlastung. Sobald durch den Crimpprozess das Material des Grundkörpers verformt worden ist, ist ein Ausziehen des Adapters nicht mehr möglich. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Durchmesser in dem ersten Bereich kleiner sein als der Durchmesser in dem zweiten Bereich. Dadurch kann der kleinere Durchmesser so gestaltet sein, dass z.B. Isolationsummantelungen eingebracht werden können.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Adaptervorrichtung eine zylindrische Hülse, wobei der Adapter konzentrisch in die Hülse eingebettet ist. Die Hülse schützt die Adaptervorrichtung indem sie die von einem Werkzeug beim Crimpen auf die Adaptervorrichtung ausgeübte Kraft gleichmäßig verteilt und örtliche Kraftspitzen abmindert. Zusätzlich kann die Hülse aus einem thermisch und/oder elektrisch isolierenden Material bestehen und zur elektrischen und/oder thermischen Isolation ausgebildet sein. Die Hülse kann über die Enden der Adaptervorrichtung überstehen. Ein Überstand der Hülse kann beispielsweise zur Abdeckung und/oder zum Einschluss einer Kabelisolierung an den Enden der Adaptervorrichtung dienen. Ferner kann die Hülse zu Halterung der Adaptervorrichtung, beispielsweise mittels Clipsen in einem Motorraum, ausgebildet sein. Die Hülse kann auch Teil eines Kabelschuhs oder Verbinders sein.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Adaptervorrichtung eine Vielzahl von Kanälen, wobei die Kanäle innerhalb eines Querschnittes der Adaptervorrichtung gleichverteilt angeordnet sind. Es kann nicht nur ein Kanal in der Vorrichtung vorhanden sein, sondern eine Adaptervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, mehrere Kabellitzen miteinander zu verbinden. Diese Ausgestaltung erlaubt das Verbinden mehrerer Kabel mit nur einem Adapter in nur einem Arbeitsschritt. Die Gleichverteilung der Kanäle in dem Querschnitt bewirkt, dass jede einzelne Verbindung beim Crimpen mit dem gleichen Druck beaufschlagt wird und infolge dessen dieselbe Klemmwirkung hat. Dadurch haben alle Verbindungen dieselbe mechanische Stabilität. Das Risiko, das sich einzelne Verbindungen lösen wird dadurch gesenkt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung bildet der Kanal oder die Kanäle eine Nut/Nuten in einer Mantelfläche des Grundkörpers. Der Kanal oder die Kanäle müssen nicht vollständig von dem Material des Grundkörpers umschlossen sein, sondern können auch Nuten in einer Oberfläche, d.h. der äußeren Mantelfläche des Grundkörpers bilden. Durch die Ausführung des Kanals als Nut kann der Grundkörper kostengünstig durch Strangpressen hergestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein elektrischer Steckverbinder geschaffen, der eine erfindungsgemäße Adaptervorrichtung umfasst. Die Erfindung ermöglicht die dauerhafte Verbindung von Kabeln untereinander und ist daher auch mit Vorteil in einem elektrischen Steckverbinder einsetzbar. Der Kanal kann auch abschnittsweise unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Beispielsweise kann die Hälfte des Kanals einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und die andere Hälfte einen runden Querschnitt, sodass von der einen Seite eine Litze mit rechteckigem Querschnitt in den Kanal einschiebbar ist und von der anderen Seite her eine Litze mit rundem Querschnitt in den Kanal einschiebbar ist. Daher kann die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung auch mit Vorteil Teil eines elektrischen Steckverbinders sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Maschine geschaffen, umfassend eine Spulenanordnung, wobei die Spulenanordnung eine erfindungsgemäße Adaptervorrichtung umfasst. Mit der Adaptervorrichtung kann eine elektrische Maschine geschaffen werden, in der Bauraumbedarf für eine Spulenanordnung unter Verwendung der Adaptervorrichtung minimiert wird. Die Adaptervorrichtung ist besonders dafür geeignet den hohen thermischen, elektromechanischen und elektrodynamischen Anforderungen standzuhalten. Die Adaptervorrichtung kann mit Vorteil zur Realisierung einer Sternschaltung z.B. eines dreiphasigen Wicklungssystems verwendet werden.
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Figurenliste
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Nachfolgend sind anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:
- die 1 eine perspektivische Ansicht der Adaptervorrichtung gemäß der Erfindung;
- die 2a und 2b eine schematische Querschnittsansicht der Adaptervorrichtung aus 1 vor und nach dem Crimpen;
- die 3 einen schematischen Längsriss der erfindungsgemäßen Adaptervorrichtung;
- die 4a und 4b eine weitere schematische Querschnittsansicht der Adaptervorrichtung, sowie eines beispielhaften Kabels mit rechteckiger Litze; und
- die 5 eine weitere beispielhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Adaptervorrichtung 1. Die Adaptervorrichtung 1 umfasst einen zylindrischen Grundkörper 2 und eine Hülse 3. Die Hülse 3 umgibt den Grundkörper 2. In dem Grundkörper 2 ist ein rechteckiger Kanal 4 gebildet. Der Kanal 4 durchzieht den Grundkörper 2 parallel zu einer Längsachse sodass der Grundkörper 2 auf jeder seiner Längsseiten/ Stirnflächen 5 eine rechteckige Öffnung zum Einführen einer Kabellitze 6 aufweist. Der Kanal 4 bildet eine längs verlaufende Nut in einer oberen Mantelfläche des Grundkörpers 2. Die Kabellitze 6 ist der elektrisch leitende Teil eines Kabels 7 und ist in den Kanal 4 einschiebbar.
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2a zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Adaptervorrichtung 1 aus 1 vor dem Crimpen, also vor einem Zusammenquetschen des Grundkörpers 2 durch ein Crimpwerkzeug. Der Grundkörper 2 ist aus einem elektrisch leitfähigen und irreversibel kaltverformbaren Material gebildet, vorzugsweise aus einem Metall. Der Grundkörper 2 weist einen runden Querschnitt auf und ist in einem Querschnitt der ebenfalls runden und zylindrischen Hülse 3 mittig eingebettet. Der Kanal 4 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und ist in dem Grundkörper 2 mittig angeordnet. Eine Innenwandung 8 des Kanals 4 ist so dimensioniert und weist eine entsprechende Oberflächenbeschaffenheit auf, dass bei Kontakt mit der Litze 6 eine axial feste reibschlüssige und elektrisch leitende Verbindung geschaffen wird. Der Kanal 4 verläuft parallel zu der Längsachse durch den Grundkörper 2 hindurch.
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2b zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Adaptervorrichtung 1 aus 2a nach dem Crimpen, also in zusammengequetschtem Zustand. Eine durch das Crimpwerkzeug aufgebrachte Kraft Fc bewirkt eine Verformung der Hülse 3, sowie des Grundkörpers 2. In Folge der Verformung des Grundkörpers 2 verformt sich auch der Kanal 4 und überträgt eine Kraft FC∼ auf eine in den Kanal eingeschobene Litze 6 (nicht dargestellt) . Die Kraft FC∼ ist die Klemmkraft mit der die Litze 6 in dem Kanal 4 gehalten wird.
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3 zeigt einen schematischen Längsriss der Adaptervorrichtung 1. Der Grundkörper 2 umfasst erste Bereiche/Längsabschnitte 9 und einen zweiten Bereich/Längsabschnitt 10. Die ersten Bereiche 9 sind an den Enden des Grundkörpers 2 angeordnet und weisen einen ersten Außendurchmesser D1 auf. Der zweite Bereich 10 ist zwischen den ersten Bereichen 9 angeordnet und weist einen zweiten Außendurchmesser D2 auf der kleiner ist als der erste Außendurchmesser D1. Der zweite Bereich 10 ist also in radialer Richtung gegen die ersten Bereiche 9 zurückgesetzt. Zwischen den ersten Bereichen 9 und dem zweiten Bereich 10 ergibt sich demnach ein Rücksprung. Die ersten Bereiche 9 bilden eine Art Kragen an den Enden des Grundkörpers 2. In dem zweiten Bereich 10 ist eine Materialstärke des Grundkörpers 2 in Bezug auf den Kanal 4 verringert.
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Die 4a und 4b zeigen eine weitere schematische Querschnittsansicht der Adaptervorrichtung 1, sowie eines beispielhaften Kabels 7 mit rechteckiger Litze 6. Der Grundkörper 2 weist einen runden Querschnitt mit dem ersten Durchmesser D1 auf. Der Kanal 4 weist einen rechteckigen Querschnitt A1 mit einer ersten Höhe H1 und einer ersten Breite B1 auf. In 4b ist ein beispielhafter rechteckiger Querschnitt A2 einer Kabellitze 6 gezeigt. Der Querschnitt A2 weist eine zweite Höhe H2 und eine zweite Breite B2 auf. Die erste Höhe H1 ist größer als die zweite Höhe H2 und die erste Breite B1 ist größer als die zweite Breite B2 um ein einfaches Einführen der Litze 6 in den Kanal 4 zu ermöglichen. Falls die Litze 6 nämlich aus einer Vielzahl von Drähten besteht, ist ein geringes Spiel von Vorteil, da die Drähte sonst beim Einführen verbiegen können.
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5 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Grundkörpers 2, wobei in dem Grundkörper 2 drei Kanäle 4 angeordnet sind. Die Kanäle 4 sind entlang einer gemeinsamen Umfangslinie in dem Grundkörper 2 angeordnet, sodass alle gleich weit voneinander beabstandet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Adaptervorrichtung
- 2
- Grundkörper
- 3
- Hülse
- 4
- Kanal/Kanäle
- 5
- Stirnflächen
- 6
- Kabellitze/ Litze
- 7
- Kabel
- 8
- Innenwandung des Kanals
- 9
- erster Bereich / Längsabschnitt
- 10
- zweiter Bereich / Längsabschnitt
- A1
- Querschnitt des Kanals
- A2
- Querschnitt der Kabellitze
- H1
- Höhe des Kanals
- H2
- Höhe der Kabellitze
- B1
- Breite des Kanals
- B2
- Breite der Kabellitze
