DE102021203309A1 - Separating clamping element, stator electric machine and method for manufacturing a stator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schneid-Klemm-Element (10), insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von Drähten (14), insbesondere in einer elektrischen Maschine, wobei das Schneid-Klemm-Element (10) gabelförmig ausgebildet ist und zwei Schenkel (24) aufweist, welche zur gemeinsamen Aufnahme eines Drahts (14) ausgebildet sind, wobei die zwei Schenkel (24) über einen Klemmgrund (28) miteinander verbunden sind, und wobei sich die Schenkel (24) jeweils entlang einer Einpressrichtung (18) erstrecken, wobei die Schenkel (24) jeweils an ihren Innenseiten (30) eine Schneidkante (20) aufweisen, und wobei die zwei Schenkeln (24) an ihren Innenseiten (30) einen Umformbereich (12) aufweisen welcher in Einpressrichtung (18) zwischen den Schneidkanten (20) und den freien Enden (26) der zwei Schenkel (24) angeordnet ist, wobei der Umformbereich (12) zum plastischen Verformen von Drähten (14) vorgesehen ist und an den Innenseiten (30) der beiden Schenkel (24) zwei in Richtung der Schneidkanten (20) aufeinander zulaufende Umformflächen (32) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass sich die zwei Schenkel (24) in Einpressrichtung (18) zu den freien Enden (26) hin zumindest abschnittsweise verjüngen.The invention relates to an insulation displacement element (10), in particular for electrically contacting wires (14), in particular in an electrical machine, the insulation displacement element (10) being fork-shaped and having two legs (24), which are designed to hold a wire (14) together, the two legs (24) being connected to one another via a clamping base (28), and the legs (24) each extending along a press-in direction (18), the legs ( 24) each have a cutting edge (20) on their inner sides (30), and the two legs (24) have a deformed area (12) on their inner sides (30) which, in the press-in direction (18), lies between the cutting edges (20) and the free ends (26) of the two legs (24), the forming area (12) being provided for the plastic deformation of wires (14) and on the inner sides (30) of the two legs (24) two in the direction of the cutting edges (20 ) ouch f forming surfaces (32) running towards one another. It is proposed that the two legs (24) taper at least in sections in the press-in direction (18) towards the free ends (26).
Description
Die Erfindung betrifft Schneid-Klemm-Element, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von Drähten, insbesondere in einer elektrischen Maschine nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stator und eine elektrische Maschine mit einem solchen Schneid-Klemm-Element sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stators mit einem solchen Scheid-Klemm-Element.The invention relates to insulation displacement elements, in particular for electrically contacting wires, in particular in an electrical machine according to the species of the independent claim. The invention further relates to a stator and an electrical machine with such an insulation displacement element and a method for producing a stator with such an insulation displacement element.
Stand der TechnikState of the art
Derzeit werden Kupferdrähte von Spulen von elektrischen Maschinen zur Bestromung bevorzugt mit Kaltkontaktiertechniken verbunden, also Kontaktiertechniken ohne Löten, Schweißen oder dergleichen. Eine bekannte Kaltkontaktiertechnik wird durch Schneidklemmverbindungen (SKV) realisiert. Dabei wird der Draht zunächst in einer Aufnahmetasche aus Kunststoff angeordnet, in welche ein Scheid-Klemm-Element eingeführt wird. Dabei wird der Draht zwischen zwei Schenkel des Scheid-Klemm-Elements eingeklemmt, welches an den freien Enden der Schenkel Schneidelemente aufweist, welche den Draht beim Einführen zwischen die Schenkel abisolieren. Dabei sind typischerweise die Schneidelemente und der Abstand der Schenkel auf den Drahtdurchmesser angepasst, so dass dieser zuverlässig abisoliert und zwischen den Schenkeln sicher eingeklemmt werden kann. Das hat den Nachteil, dass für jeden Drahtdurchmesser ein spezielles Scheid-Klemm-Element verwendet werden muss. Die
Der Nachteil ist, dass bei zu großen Drahtdurchmessern die Schenkel beim Umformen zu weit aufgespreizt und ggf. die Schenkel selbst plastisch verformt werden. Das hat zur Folge, dass möglicherweise die Schneidelemente auf den Schenkeln einen falschen Abstand zueinander haben, so dass der Draht nicht mehr richtig abisoliert wird. Damit kann nicht immer eine gut kontaktierende elektrische Verbindung gewährleistet werden. Weiterhin kann nicht sichergestellt werden, dass der zuverlässig zwischen den Schenkeln fixiert bzw. eingeklemmt werden kann. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu überwinden und ein Scheid-Klemm-Element bereitzustellen, welches auch in einem breiten Bereich von Drahtdurchmessern eingesetzt werden kann und dabei eine sichere Klemmwirkung und gute elektrische Kontaktierung ermöglicht.The disadvantage is that if the wire diameters are too large, the legs are spread too wide during forming and the legs themselves may be plastically deformed. The consequence of this is that the cutting elements on the legs may be at the wrong distance from one another, so that the wire is no longer stripped correctly. This means that a good electrical connection cannot always be guaranteed. Furthermore, it cannot be ensured that it can be reliably fixed or clamped between the legs. The object of the present invention is to overcome this disadvantage and to provide a cutting and clamping element which can also be used in a wide range of wire diameters and thereby enables a secure clamping effect and good electrical contact.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Vorteileadvantages
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Schneid-Klemm-Element, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von Drähten, insbesondere in einer elektrischen Maschine, wobei das Schneid-Klemm-Element gabelförmig ausgebildet ist und zwei Schenkel aufweist, welche zur gemeinsamen Aufnahme eines Drahts ausgebildet sind, wobei die zwei Schenkel über einen Klemmgrund miteinander verbunden sind, und wobei sich die Schenkel jeweils entlang einer Einpressrichtung erstrecken, wobei die Schenkel jeweils an ihren Innenseiten eine Schneidkante aufweisen, und wobei die zwei Schenkeln an ihren Innenseiten einen Umformbereich aufweisen welcher in Einpressrichtung zwischen den Schneidkanten und den freien Enden der zwei Schenkel angeordnet ist, wobei der Umformbereich zum plastischen Verformen von Drähten vorgesehen ist und an den Innenseiten der beiden Schenkel zwei in Richtung der Schneidkanten aufeinander zulaufende Umformflächen aufweist, Erfindungsgemäß wird, dass sich die zwei Schenkel in Einpressrichtung zu den freien Enden hin zumindest abschnittsweise verjüngen.The present invention describes an insulation displacement element, in particular for electrical contacting of wires, in particular in an electrical machine, the insulation displacement element being fork-shaped and having two legs which are designed to jointly accommodate a wire, the two limbs are connected to one another via a clamping base, and the limbs each extend along a press-in direction, the limbs each having a cutting edge on their inner sides, and the two limbs having a deformed area on their inner sides, which in the press-in direction between the cutting edges and the free ends of the two legs is arranged, the forming area being provided for the plastic deformation of wires and having two forming surfaces running towards one another in the direction of the cutting edges on the inner sides of the two legs taper towards the free ends at least in sections.
Das hat den Vorteil, dass die Schenkel am Klemmgrund relativ steif sind und damit eine starke Klemmwirkung in Bereich der Drahtendposition bereitstellen, während die Schenkel im Bereich des Umformbereichs weicher und flexibler wird. Damit kann eine weite Aufweitung der Schenkel am Umformbereich auch bei großen Drahtdurchmessern realisiert werden, ohne dass die Schenkel am Klemmgrund bzw. in einem Klemmbereich verformt werden. Dadurch wird insbesondere eine zumindest teilweise Entkopplung der Funktionen des Umformens des Drahts und des Einklemmens des Drahts erreicht. Insbesondere lassen sich so Drähte über einen weiten Durchmesserbereich umformen, ohne die Klemmwirkung des Scheid-Klemm-Element negativ zu beeinflussen.This has the advantage that the legs are relatively stiff at the base of the clamp and thus provide a strong clamping effect in the area of the wire end position, while the legs become softer and more flexible in the area of the forming area. In this way, a wide widening of the limbs in the forming area can be implemented even with large wire diameters, without the limbs being deformed at the clamping base or in a clamping area. This achieves in particular an at least partial decoupling of the functions of forming the wire and clamping the wire. In particular, wires can be reshaped over a wide range of diameters in this way without negatively influencing the clamping effect of the cutting-clamping element.
Vorteilhaft weist das Scheid-Klemm-Element einen Basisabschnitt auf, vom welchem aus sich die beiden Schenkel in Einpressrichtung erstrecken. Beispielsweise kann der Basisabschnitt eine Kontaktierung zu einem elektrischen Leiter aufweisen, etwa von einer Verschalteplatte. Unter einer Einpressrichtung soll insbesondere die Richtung verstanden werden, in welcher vorgesehen ist, das Scheid-Klemm-Element auf den Draht bzw. in die Aufnahmetasche mit dem Draht einzupressen. Vorteilhaft erstreckt sich die Einpressrichtung entlang einer Symmetrieachse des Scheid-Klemm-Element, welche zwischen den beiden Schenkeln angeordnet ist.Advantageously, the cutting and clamping element has a base section from which the two legs extend in the press-in direction. For example, the base section can have contact to an electrical conductor, for example from a wiring board. A press-in direction is to be understood in particular as the direction in which the cutting-and-clamping element is intended to be pressed onto the wire or into the receiving pocket with the wire. Advantageously extended the pressing-in direction is along an axis of symmetry of the cutting-and-clamping element, which is arranged between the two legs.
Darunter, dass sich die Schenkel in Einpressrichtung zumindest abschnittsweise verjüngen, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Breite der Schenkel entlang der Einpressrichtung zumindest abschnittweise kleiner wird, bevorzugt insgesamt zumindest um 20% kleiner, besonders bevorzugt um wenigstens 30% kleiner. Bevorzugt verjüngen sich die Schenkel entlang eines Abschnitts, der wenigstens 50% der gesamten Längserstreckung der Schenkel in Einpressrichtung beträgt, bevorzugt wenigstens 70%, besonders bevorzugt wenigstens 80%.The fact that the legs taper at least in sections in the press-in direction is to be understood in particular as meaning that the width of the legs along the press-in direction becomes smaller at least in sections, preferably at least 20% smaller overall, particularly preferably at least 30% smaller. The limbs preferably taper along a section which is at least 50% of the entire longitudinal extension of the limbs in the pressing-in direction, preferably at least 70%, particularly preferably at least 80%.
Bevorzugt ist an den Innenseiten der Schenkel am Klemmgrund ein Klemmbereich angeordnet, an welchen die Innenseiten der Schenkel weitgehend parallel zueinander angeordnet sind, insbesondere weitgehende parallel zur Einpressrichtung. Im Klemmbereich ist insbesondere die Drahtendposition angeordnet.A clamping area is preferably arranged on the inner sides of the legs on the clamping base, on which the inner sides of the legs are arranged largely parallel to one another, in particular largely parallel to the press-in direction. In particular, the wire end position is arranged in the clamping area.
Unter weitgehend parallel soll insbesondere eine Ausrichtung einer Ebene oder einer Achse relativ zu einer Bezugsebene oder einer Bezugsachse verstanden werden, wobei insbesondere die Ebene und die Bezugsebene bzw. die Achse und die Bezugsachse, einen Winkel von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° einschließen und wobei vorteilhaft die Ebene oder die Achse parallel zu der Bezugsebene oder der Bezugsachse angeordnet ist.Largely parallel is to be understood in particular as an alignment of a plane or an axis relative to a reference plane or a reference axis, with the plane and the reference plane or the axis and the reference axis forming an angle of in particular less than 8°, advantageously less than 5° ° and particularly advantageously less than 2° and wherein the plane or the axis is advantageously arranged parallel to the reference plane or the reference axis.
Die Schneidkanten sind vorteilhaft gegenüberliegenden auf den Innenseiten der beiden Schenkel angeordnet, also insbesondere auf gleicher Höhe bezüglich der Einpressrichtung. Unter einer Schneidkante kann insbesondere eine Schabekante oder eine Klinge verstanden werden.The cutting edges are advantageously arranged opposite one another on the insides of the two legs, ie in particular at the same height with respect to the press-in direction. A cutting edge can be understood in particular as a scraping edge or a blade.
Eine Schabekante ist insbesondere eine unter einem Winkel zur Einpressrichtung angeordnete Kante, welche zum Abschaben des Drahts eingerichtet ist. Beim Durchführen des Drahts an der Schabekante wird durch flächiges Abschaben eine Lackbeschichtung des Drahts abgetragen und der Draht abisoliert. Auch ein Teil eines Kupferdrahtes unter der Lackbeschichtung kann flächig abgetragen werden. Dabei entsteht ein Span. Insbesondere erzeugt eine Schabekante eine Kontaktfläche auf dem Draht, welche durch das Scheid-Klemm-Element kontaktierbar ist.A scraping edge is in particular an edge which is arranged at an angle to the press-in direction and is designed to scrape off the wire. When the wire is passed through the scraping edge, a lacquer coating is removed from the wire and the wire stripped. A part of a copper wire under the lacquer coating can also be removed over a large area. This creates a chip. In particular, a scraping edge creates a contact surface on the wire which can be contacted by the cutting and clamping element.
Eine Klinge ist insbesondere zum Einschneiden des Drahts vorgesehen. Dabei wird die Lackbeschichtung eingeschnitten und der Kupferdraht eingekerbt. Damit entsteht in der Regel kein Span.A blade is provided specifically for cutting the wire. The lacquer coating is cut and the copper wire notched. As a rule, no chips are produced.
Der Umformbereich ist insbesondere dafür vorgesehen, den Querschnitt des eingeführten Drahts, falls notwendig, in geeigneter Weise der Breite der Schneidkanten anzupassen. Vorteilhaft ist ein Drahtquerschnitt nach dem Umformen um ein vorgegebenes Übermaß größer als der Abstand der Schneidkanten. Das Übermaß ist derart gewählt, dass der Draht sicher abisoliert wird und eine ausreichend große Kontaktfläche geschaffen wird.The forming area is intended in particular to suitably adapt the cross-section of the inserted wire, if necessary, to the width of the cutting edges. Advantageously, after forming, a wire cross section is larger by a predetermined oversize than the distance between the cutting edges. The excess is selected in such a way that the wire is reliably stripped and a sufficiently large contact surface is created.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Scheid-Klemm-Elements möglich.Advantageous further developments of the cutting and clamping element are possible as a result of the features listed in the subclaims.
Es hat sich als eine besonders günstige Geometrie erwiesen, wenn die zwei Schenkel am Klemmgrund eine erste Schenkelbreite aufweisen, welche größer ist als eine zweite Schenkelbreite an der Schneidkante, insbesondere, dass die zweite Schenkelbreite zwischen 40% und 65%, bevorzugt zwischen 45% und 60%, besonders bevorzugt zwischen 50% und 55% der ersten Schenkelbreite beträgt. Auf diese Weise kann besonders gut sichergestellt werden, dass sich die Schenkel nicht am Klemmgrund bzw. im Klemmbereich aufweiten, so dass eine besonders gute Klemmwirkung erreicht wird.It has proven to be a particularly favorable geometry if the two legs have a first leg width at the clamping base that is greater than a second leg width at the cutting edge, in particular that the second leg width is between 40% and 65%, preferably between 45% and 60%, particularly preferably between 50% and 55% of the first leg width. In this way it can be ensured particularly well that the legs do not widen at the clamping base or in the clamping area, so that a particularly good clamping effect is achieved.
Vorteilhaft ist unter einer Schenkelbreite eine Schenkelbreite senkrecht zur Einpressrichtung bzw. senkrecht zu einer Symmetrieachse des Scheid-Klemm-Elements zu verstehen.A leg width is advantageously to be understood as a leg width perpendicular to the press-in direction or perpendicular to an axis of symmetry of the cutting-and-clamping element.
Unter einer ersten Schenkelbreite soll insbesondere die Schenkelbreite verstanden werden, welche unmittelbar am Klemmgrund angeordnet ist. Alternativ kann aufgrund von besonderen geometrischen Gestaltungen am Klemmgrund unter der ersten Schenkelbreite am Klemmgrund auch eine Schenkelbreite in einem Klemmbereich zwischen den beiden Schenkeln zu verstanden werden, in welchem die beiden Innenseiten der Schenkel weitgehend parallel zu einander ausgerichtet sind. Besonders vorteilhaft ist unter einer ersten Schenkelbreite die größte Schenkelbreite im Klemmbereich, in welchem die beiden Innenseiten der Schenkel weitgehend parallel zu einander ausgerichtet sind, zu verstehen. Besonders vorteilhaft ist die erste Schenkelbreite die Schenkelbreite im Klemmbereich, in welchem die beiden Innenseiten der Schenkel weitgehend parallel zu einander ausgerichtet sind, am nächsten zum Klemmengrund angeordnet.A first leg width is to be understood in particular as the leg width which is arranged directly on the clamping base. Alternatively, due to special geometric configurations on the clamping base, the first leg width on the clamping base can also be understood to mean a leg width in a clamping area between the two legs, in which the two inner sides of the legs are aligned largely parallel to one another. A first leg width is particularly advantageously understood to mean the largest leg width in the clamping area, in which the two inner sides of the legs are aligned largely parallel to one another. Particularly advantageously, the first leg width is the leg width in the clamping area, in which the two inner sides of the legs are aligned largely parallel to one another, arranged closest to the base of the clamp.
Vorteilhaft ist unter der zweiten Schenkelbreite im Umformbereich die größte Schenkelbreite im Umformbereich zu verstehen, besonders vorteilhaft ist die zweite Schenkelbreite unmittelbar an der Schneidkante bzw. an einer Einschnürung der Schenkel zur Ausbildung der Schneidkante angeordnet.Advantageously, the second leg width in the forming area is the largest leg width in the forming area; the second leg width is particularly advantageously arranged directly on the cutting edge or on a constriction of the leg to form the cutting edge.
Das Schneid-Klemm-Element wird weiter verbessert, wenn die jeweilige Schenkelbreite der zwei Schenkel vom Klemmgrund ausgehend entlang der Einpressrichtung bis zur Schneidkante weitgehend abnimmt. Das hat den Vorteil, dass beim Biegen der Schenkel eine besonders gute Spannungsverteilung entlang der Einpressrichtung erreicht werden kann.The insulation displacement element is further improved if the respective leg width of the two legs, starting from the base of the clamp and along the press-in direction, largely decreases to the cutting edge. This has the advantage that a particularly good stress distribution along the press-in direction can be achieved when the legs are bent.
Darunter, dass die Schenkelbreite entlang einer vorgegebenen Länge weitgehend abnimmt, soll insbesondere verstanden werden, dass die Schenkelbreite entlang einer Länge in Einpressrichtung von wenigstens 80%, bevorzugt wenigstens 90%, besonders bevorzugt wenigstens 95% der vorgegebenen Länge abnimmt, vorteilhaft streng monoton abnimmt.The fact that the leg width largely decreases along a specified length should be understood in particular to mean that the leg width decreases, advantageously strictly monotonically, along a length in the press-in direction of at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95% of the specified length.
Wenn die Schneidkante mit der Einpressrichtung einen Winkel zwischen 65° und 90°, bevorzugt zwischen 70° und 85°, besonders bevorzugt zwischen 75° und 80° einschließt, kann der Draht besonders effizient und zuverlässig abisoliert werden.If the cutting edge encloses an angle of between 65° and 90°, preferably between 70° and 85°, particularly preferably between 75° and 80°, with the press-in direction, the wire can be stripped particularly efficiently and reliably.
Es ist von Vorteil, wenn an der Schneidkante eine Einschnürung der Schenkel ausgebildet ist, wobei vorteilhaft an der Einschnürung eine dritte Schenkelbreite zwischen 25% und 50%, bevorzugt zwischen 30% und 45%, besonders bevorzugt zwischen 35% und 40% der ersten Schenkelbreite beträgt. Auf diese Weise kann insbesondere die Schneidkante elastisch vom Umformbereich weitgehend entkoppelt werden. Damit können auch größte Drahtdurchmesser verwendet werden, welche höhere Umformkräfte erfordern, ohne dass der Abstand der Schneidkanten signifikant erhöht wird. Da der Umformbereich nach dem Fügevorgang keine weitere Funktion mehr hat, kann in diesem Bereich eine stärkere Aufweitung bzw. plastische Verformung der Schenkel in Kauf genommen werden.It is advantageous if the shanks are constricted at the cutting edge, with a third shank width advantageously at the constriction of between 25% and 50%, preferably between 30% and 45%, particularly preferably between 35% and 40% of the first shank width amounts to. In this way, the cutting edge in particular can be largely decoupled elastically from the forming area. This means that even the largest wire diameters, which require higher forming forces, can be used without significantly increasing the distance between the cutting edges. Since the forming area no longer has any further function after the joining process, a greater expansion or plastic deformation of the legs can be accepted in this area.
Die Schneid-Klemm-Element wird weiter verbessert, wenn das Scheid-Klemm-Element vom Klemmengrund aus eine Längserstreckung entgegen der Einpressrichtung aufweist, welche zwischen 65% und 135%, bevorzugt zwischen 85% und 115%, besonders bevorzugt zwischen 95% und 105% der ersten Schenkelbreite beträgt. In anderen Worten beschreibt diese Längserstreckung die Länge des Basisabschnitts in Einpressrichtung entlang der Symmetrieachse, wobei der Basisabschnitt der Abschnitt ist, von welchem aus sich die beiden Schenkel erstrecken. Auf diese Weise werden die Schenkel am Klemmgrund weiter verstärkt, so dass sich diese nicht so einfach verformen lassen. Das trägt weiter bei zu einer sicheren Klemmwirkung insbesondere im Klemmbereich.The insulation displacement element is further improved if the insulation displacement element, from the base of the clamp, has a longitudinal extension counter to the press-in direction which is between 65% and 135%, preferably between 85% and 115%, particularly preferably between 95% and 105% % of the first leg width. In other words, this longitudinal extent describes the length of the base section in the pressing-in direction along the axis of symmetry, with the base section being the section from which the two legs extend. In this way, the legs are further reinforced at the base of the clamp so that they cannot be easily deformed. This further contributes to a secure clamping effect, particularly in the clamping area.
Eine besonders günstige Klemmengeometrie liegt vor, wenn die zwei Schenkel jeweils an ihren Außenseiten eine Außenkontur aufweisen, welche entlang der Einpressrichtung weitgehend S-förmig ausgebildet ist. Damit wird eine besonders homogene bzw. ausgeglichene Spannungsverteilung im Schenkel ermöglicht. Dadurch kann eine maximale elastische Aufweitung der Schenkel erreicht werden, so dass eine zuverlässige Klemmwirkung und elektrische Kontaktierung gewährleistet werden kann.A particularly favorable clamp geometry is present when the two legs each have an outer contour on their outer sides, which is largely S-shaped along the press-in direction. This enables a particularly homogeneous or balanced distribution of stress in the leg. As a result, a maximum elastic widening of the legs can be achieved, so that a reliable clamping effect and electrical contacting can be ensured.
Es hat sich als ein vorteilhaft herausgestellt, wenn die zwei Schenkel mit ihren Innenseiten im Umformbereich bzw. die Umformflächen einen Umform-Öffnungswinkel einschließen, der zwischen 6° und 16°, bevorzugt zwischen 8° und 14°, besonders bevorzugt zwischen 10° und 12° beträgt. So wird beim Umformen die maximal aufbringbare Kraft durch die Elastizität der Schenkel begrenzt, jedoch kann die benötigte Kraft durch einen geringeren Umform-Öffnungswinkel gesenkt werden. Das erfordert jedoch eine größere Längserstreckung der Schenkel. Die obigen Werte für den Umform-Öffnungswinkel bieten in der Praxis den besten Kompromiss aus Gesamtlänge des Scheid-Klemm-Element und aufbringbaren Umformkräften, wobei die genauen Werte von weiteren Einflussfaktoren abhängen, insbesondere den gewählten Materialien oder den Oberflächenrauigkeiten.It has proven to be advantageous if the two legs with their inner sides in the forming area or the forming surfaces enclose a forming opening angle of between 6° and 16°, preferably between 8° and 14°, particularly preferably between 10° and 12 ° is. During forming, the maximum force that can be applied is limited by the elasticity of the legs, but the force required can be reduced by a smaller forming opening angle. However, this requires a greater longitudinal extension of the legs. In practice, the above values for the forming opening angle offer the best compromise between the total length of the cutting and clamping element and the forming forces that can be applied, with the exact values depending on other influencing factors, in particular the materials selected or the surface roughness.
Das Schneid-Klemm-Element ist besonders zuverlässig, wenn die zwei Schenkel jeweils an ihren freien Enden einen Fangbereich aufweisen, wobei jeweils eine Innenseite im Fangbereich mit der Einpressrichtung einen Fang-Öffnungswinkel einschließt, der zwischen 30° und 55°, bevorzugt zwischen 35° und 50°, besonders bevorzugt zwischen 40° und 45° beträgt. Auf diese Weise können auch nicht mittig angeordnete Drähte zentriert werden und zuverlässig montiert werden.The insulation displacement element is particularly reliable if the two legs each have a catching area at their free ends, with an inner side in the catching area enclosing a catching opening angle with the press-in direction of between 30° and 55°, preferably between 35° and 50°, particularly preferably between 40° and 45°. In this way, even wires that are not in the middle can be centered and reliably installed.
Die Zuverlässigkeit wird weiter verbessert, wenn die zwei Schenkel jeweils an ihren freien Enden einen Fangbereich aufweisen in welchem die Schenkel auf ihren Außenseiten jeweils einen sich weitgehend senkrecht zur Einpressrichtung nach Außen erstreckenden Zentrier-Absatz aufweisen, an welchem die Schenkel jeweils eine vierte Schenkelbreite zwischen 50% und 80%, bevorzugt zwischen 55% und 75%, besonders bevorzugt zwischen 60% und 70% der ersten Schenkelbreite aufweisen. Durch die Zentrier-Absätze kann das Scheid-Klemm-Element einfacher und zuverlässiger richtig zentriert in die Aufnahmetasche eingeführt werden.The reliability is further improved if the two legs each have a catch area at their free ends, in which the legs each have a centering shoulder on their outer sides, which extends outwards largely perpendicularly to the press-in direction, on which the legs each have a fourth leg width between 50 % and 80%, preferably between 55% and 75%, particularly preferably between 60% and 70% of the first leg width. The centering shoulders make it easier and more reliable for the cutting-and-clamping element to be correctly centered and inserted into the receiving pocket.
Wenn entlang der Innenseiten der zwei Schenkel eine Klemmstufe ausgebildet ist, welche zwischen den Schneidkanten und dem Klemmgrund angeordnet ist, wobei jeweils eine Innenseite im Bereich der Klemmstufe mit der Einpressrichtung einen Stufen-Öffnungswinkel einschließt, der zwischen 5° und 30°, bevorzugt zwischen 10° und 25°, besonders bevorzugt zwischen 15° und 20° beträgt, wird das Einklemmen und elektrische Kontaktieren des Drahts noch zuverlässiger. Vorteilhaft ist die Klemmstufe zwischen den Schneidkanten und dem Klemmbereich angeordnet. Damit laufen die Innenseiten der Schenkel nach den Schneidkanten entgegen der Einpressrichtung in Richtung der Klemmstufe bzw. des Klemmgrunds im Bereich der Klemmstufe abschnittsweise aufeinander zu bzw. verlaufen dort sich trichterförmig. Auf diese Weise wird beim Einpressen der durch die Schneidkante abisolierte Draht durch die Klemmstufe noch einmal etwas elastisch zusammengepresst bzw. vorgespannt, bevor er in seine Endposition in der Klemmstufe bzw. am Klemmgrund kommt. Auf diese Weise wird der Draht in der Klemmstufe bzw. am Klemmgrund mit einer Federbelastung bzw. elastischen Spannung angeordnet, so dass die Klemmwirkung verbessert wird.If a clamping step is formed along the inner sides of the two legs, which is between the cutting edges and the clamping base is arranged, with one inner side in the region of the clamping step enclosing a step opening angle with the pressing-in direction of between 5° and 30°, preferably between 10° and 25°, particularly preferably between 15° and 20°, the clamping and electrical contact of the wire even more reliable. The clamping step is advantageously arranged between the cutting edges and the clamping area. The inner sides of the legs thus run towards one another in sections after the cutting edges against the press-in direction in the direction of the clamping step or the clamping base in the area of the clamping step or run in a funnel shape there. In this way, the wire stripped by the cutting edge is once again somewhat elastically compressed or prestressed by the clamping step before it reaches its end position in the clamping step or on the clamping base. In this way, the wire is arranged in the clamping step or at the clamping base with a spring load or elastic tension, so that the clamping effect is improved.
Es ist von Vorteil, wenn zwischen der Klemmstufe und den Schneidkanten ein Übergangsbereich ausgebildet ist, in welchem sich die Innenseiten der zwei Schenkel im Wesentlichen entlang der Einpressrichtung erstrecken, wobei der Übergangsbereich eine Übergangslänge in Einpressrichtung aufweist, welche zwischen 10% und 35%, bevorzugt zwischen 15% und 30%, besonders bevorzugt zwischen 20% und 25% der ersten Schenkelbreite beträgt. Auf diese Weise werden die Funktionen des Einschneidens bzw. Abisolierens des Drahts und des Einklemmens des Drahts entkoppelt.It is advantageous if a transition area is formed between the clamping step and the cutting edges, in which the inner sides of the two legs extend essentially along the press-in direction, the transition area having a transition length in the press-in direction of between 10% and 35%, preferably is between 15% and 30%, particularly preferably between 20% and 25% of the first leg width. In this way, the functions of cutting or stripping the wire and clamping the wire are decoupled.
Die Zuverlässigkeit des Schneid-Klemm-Elements wird weiter erhöht, wenn an gegenüberliegenden Außenseiten des Schneid-Klemm-Elements jeweils ein Hauptrasthaken und ein Nebenrasthaken ausgeformt sind, welche zum Eingraben in eine Aufnahmetasche ausgebildet sind, wobei der Hauptrasthaken in Einpressrichtung vor dem Nebenrasthaken angeordnet ist und der Hauptrasthaken eine erste Hakenlänge aufweist, welche zwischen 120% und 240%, bevorzugt zwischen 160% und 220%, besonders bevorzugt zwischen 180% und 200% einer zweiten Hakenlänge des Nebenrasthakens aufweist. Das hat den Vorteil, dass ein Durch den Hauptrasthaken abgeschabter Span der Aufnahmetasche in den Zwischenbereich zwischen dem Hauptrasthaken und den Nebenrasthaken eingepresst wird, so dass der Nebenrasthaken durch diesen Span eingegraben wird. Das ermöglicht einen besonders starken Halt des Scheid-Klemm-Elements in der Aufnahmetasche.The reliability of the insulation displacement element is further increased if a main latching hook and a secondary latching hook are formed on opposite outer sides of the insulation displacement element, which are designed to dig into a receiving pocket, with the main latching hook being arranged in front of the secondary latching hook in the press-in direction and the main locking hook has a first hook length which is between 120% and 240%, preferably between 160% and 220%, particularly preferably between 180% and 200% of a second hook length of the secondary locking hook. This has the advantage that a chip of the receiving pocket scraped off by the main latching hook is pressed into the intermediate area between the main latching hook and the secondary latching hook, so that the secondary latching hook is buried by this chip. This enables a particularly strong hold of the Scheid-clamping element in the receiving pocket.
Unter einer Hakenlänge soll insbesondere eine Erstreckungsrichtung eines Rasthakens senkrecht zur Einpressrichtung bzw. Mittellinie des Scheid-Klemm-Elements verstanden werden. Dabei kann die Hakenlänge insbesondere zwischen einem äußersten Endpunkt des Rasthakens und einer gedachten Basislinie, aus welcher sich der Rasthaken aus dem Basisabschnitt des Scheid-Klemm-Element heraus erstreckt. Beispielsweise kann als Basislinie eine zur Einpressrichtung bzw. Mittellinie parallele ausgerichtete Gerade herangezogen werden, welche durch einen Boden eines Tals zwischen dem Hauptrasthaken und dem Nebenrasthaken verläuft. Anders formuliert kann die Basislinie durch einen gedachten Punkt der Außenseite des Scheid-Klemm-Elements verlaufen, welcher in Einpressrichtung zwischen dem Hauptrasthaken und Nebenrasthaken angeordnet ist und den geringsten Abstand zur Mittelinie aufweist.A hook length is to be understood in particular as a direction of extension of a latching hook perpendicular to the press-in direction or center line of the cutting-and-clamping element. The length of the hook can in particular be between an outermost end point of the latching hook and an imaginary base line from which the latching hook extends out of the base section of the cutting-and-clamping element. For example, a straight line aligned parallel to the press-in direction or center line can be used as a baseline, which runs through a bottom of a valley between the main latching hook and the secondary latching hook. In other words, the base line can run through an imaginary point on the outside of the insulation displacement element, which is arranged in the press-in direction between the main latching hook and the secondary latching hook and is at the shortest distance from the center line.
Von Vorteil ist auch ein Stator für eine elektrische Maschine, mit einem Statorgrundkörper, der Spulen einer elektrischen Wicklung aufweist, wobei auf einer Stirnseite des Statorgrundkörpers eine Isoliermaske angeordnet ist, wobei jeder Spule mindestens eine Aufnahmetasche auf der Isoliermaske zugeordnet ist, in die ein Draht zur Verschaltung der einzelnen Spulen eingelegt ist, und jeweils ein Schneid-Klemm-Element gemäß der vorliegenden Erfindung auf den Draht in der Aufnahmetasche gefügt ist. Ein solcher Stator kann besonders einfach und zuverlässig hergestellt werden, insbesondere da durch die verwendeten Scheid-Klemm-Elemente beim Herstellungsprozess kaum Fehlkontaktierungen zu erwarten sind.A stator for an electrical machine is also advantageous, with a stator base body that has coils of an electrical winding, with an insulating mask being arranged on one end face of the stator base body, with each coil being assigned at least one receiving pocket on the insulating mask, into which a wire for Interconnection of the individual coils is inserted, and in each case an insulation displacement element according to the present invention is added to the wire in the receiving pocket. Such a stator can be manufactured in a particularly simple and reliable manner, in particular since hardly any faulty contacts are to be expected during the manufacturing process due to the insulation displacement elements used.
Von Vorteil ist auch eine elektrische Maschine - insbesondere ein elektronisch kommutierter Elektromotor - mit mindestens einem Schneid-Klemm-Element gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei zur Bestromung der Spulen eine Elektronikeinheit angeordnet ist und äußere Anschluss-Kontakte der elektrischen Maschine mittels des mindestens einen Schneid-Klemm-Elements mit den Spulen verbunden sind. Eine solche elektrische Maschine zeichnet sich aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen Scheid-Klemm-Element mit ihrer optimierten Klemmwirkung über einen breiten Bereich von Drahtdurchmessern durch eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit aus.An electrical machine is also advantageous--in particular an electronically commutated electric motor--with at least one insulation displacement element according to the present invention, an electronic unit being arranged for energizing the coils and external connection contacts of the electrical machine being connected by means of the at least one insulation displacement Clamping elements are connected to the coils. Such an electrical machine is characterized by high reliability and operational safety due to the use of the cutting and clamping element according to the invention with its optimized clamping effect over a wide range of wire diameters.
Vorteilhaft ist weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Stators gemäß der vorliegenden Erfindung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- • eine Isoliermaske wird axial auf eine Stirnfläche des Statorgrundkörpers gefügt
- • danach werden auf den Statorgrundkörper mit dem Draht gewickelte Spulen angeordnet
- • von jeder Spule wird der Draht radial durch eine Aufnahmetasche für ein Schneid-Klemm-Element geführt
- • die Schneid-Klemm-Elemente werden mit den Schenkeln in Axialrichtung in die Aufnahmetaschen eingepresst, wobei die Schenkel beim Einpressen den Draht am Umformbereich zunächst umformen, anschließend den Draht mit den Schneidkanten abisolieren und anschließend den Draht zwischen den Schenkeln einklemmen, insbesondere in einem Klemmbereich.
- • An insulating mask is joined axially onto an end face of the stator base body
- • then coils wound with the wire are arranged on the stator base body
- • The wire from each coil is guided radially through a receiving pocket for an insulation displacement element
- • The insulation displacement elements are pressed with the legs in the axial direction into the receiving pockets, with the legs first forming the wire in the forming area when being pressed in, then stripping the wire with the cutting edges and then clamping the wire between the legs, particularly in a clamping area .
Das Verfahren ist besonders flexibel, da die gleichen Scheid-Klemm-Element für unterschiedliche Statoren mit unterschiedlichen Drahtdurchmessern verwendet werden können. Vorteilhaft ist die Einpressrichtung entlang der Axialrichtung ausgerichtet.The method is particularly flexible since the same cutting and clamping element can be used for different stators with different wire diameters. The press-in direction is advantageously aligned along the axial direction.
Figurenlistecharacter list
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Scheid-Klemm-Elements abgebildet und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
-
1 das Funktionsprinzip von Scheid-Klemm-Element aus dem Stand der Technik, -
2 und3 zwei verschiedene Ausführungsformen des Scheid-Klemm-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung, -
4 eine Detailzeichnung einer Ausführungsform eines halben Scheid-Klemm-Elements, halbiert entlang der Symmetrieachse des Scheid-Klemm-Elements, -
5 eine schematische Detailzeichnung einer Ausführungsform eines halben Scheid-Klemm-Elements, -
6 und7 weitere Varianten des Scheid-Klemm-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung, -
8 eine Darstellung des Scheid-Klemm-Element aus5 beim Anformen und -
9 eine Schnittansicht entlang Linie IX-IX aus6 zur genaueren Darstellung der Schneidkanten.
-
1 the functional principle of the cutting-and-clamping element from the prior art, -
2 and3 two different embodiments of the cutting-clamping element according to the present invention, -
4 a detailed drawing of an embodiment of a half Scheid-clamping element, bisected along the symmetry axis of the Scheid-clamping element, -
5 a schematic detailed drawing of an embodiment of a half cutting-clamping element, -
6 and7 further variants of the cutting-clamping element according to the present invention, -
8th a representation of the Scheid-Klem element5 when molding and -
9 a sectional view along line IX-IX6 for a more precise representation of the cutting edges.
Beschreibungdescription
In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.The same parts are given the same reference numbers in the different design variants.
In den
Das Scheid-Klemm-Element 10 und der Draht 14 werden durch den Fangbereich 16 zueinander ausgerichtet. Dabei wird der Draht 14 in den Umformbereich 12 des Scheid-Klemm-Element 10 geleitet. Im Umformbereich 12 wird der Querschnitt des Drahts 14 plastisch umgeformt, siehe
Beim weiteren Runterdrücken des Drahts 14 wird dieser an den beiden Schneidkanten 20 vorbeigeschoben und von diesen abisoliert. Dabei wird der nun abisolierte und verformte Draht 14 in einen Klemmbereich 22 geschoben, in welchem der Draht 14 zwischen zwei Schenkel 24 des Scheid-Klemm-Element 10 eingeklemmt ist, siehe
Das Scheid-Klemm-Element 10 weist ein Basisabschnitt 70 auf, vom welchem aus sich die beiden Schenkel 24 in die Einpressrichtung 18 aus erstrecken. Die Schenkel 24 erstrecken sich in beiden Ausführungsformen vom Klemmengrund 28 ausgehend in Einpressrichtung 18. Der Basisabschnitt 70 ist vorteilhaft weitgehend rechteckig ausgebildet. Der Basisabschnitt 70 verbindet die beiden Schenkel 24 miteinander. Der Klemmengrund 28 ist der Bereich zwischen den beiden Schenkeln 24, am welchen die Schenkel 24 mit dem Basisabschnitt 70 zusammentreffen. Vorteilhaft sind der Basisabschnitt 70 und die beiden Schenkel 24 einstückig miteinander ausgebildet.The cutting and clamping
Am Klemmengrund 28 ist zwischen den jeweiligen Innenseiten 30 der beiden Schenkel 24 ein Klemmbereich 22 ausgebildet. Vorteilhaft sind die beiden Innenseiten 30 der Schenkel 24 im Klemmbereich 22 weitgehend parallel zueinander ausgebildet, vorteilhaft weitgehend parallel zur Einpressrichtung 18. Insbesondere ist eine Klemmspaltbreite, also der Abstand zwischen den beiden Schenkeln 24 bzw. den Innenseiten 30 der Schenkel 24 im Klemmbereich 22 entlang der Einpressrichtung 18 weitgehend konstant. Beispielsweise ist der Klemmbereich 22 schlitzförmig ausgebildet.A clamping
Vom Klemmengrund 28 in Einpressrichtung 18 ist nach dem Klemmbereich 22 auf den Innenseiten 30 ein Schneidbereich angeordnet, welcher zwei Schneidkanten 20 aufweist. Die beiden Schneidkanten 20 sind jeweils auf der jeweiligen Innenseite 30 der beiden Schenkel 24 angeordnet. Vorteilhaft sind die Schneidkanten 20 gegenüberliegend angeordnet, also insbesondere auf gleicher Höhe bezüglich der Einpressrichtung 18.A cutting area, which has two
Von den Schneidkanten 20 in Einpressrichtung 18 ausgehend ist an den Schenkeln 24 ein Umformbereich 12 angeordnet, der sich entlang der Innenseiten 30 erstreckt. Vorteilhaft ist der Umformbereich 12 trichterförmig ausgebildet. Insbesondere verjüngt sich der Umformbereich 12 bzw. die Innenseiten 30 des Umformbereichs 12 in Richtung der Schneidkanten 20 bzw. entgegen der Einpressrichtung 18. Insbesondere bilden die Innenseiten 30 der Schenkel 24 im Umformbereich 12 Umformflächen 32 aus, welche in Richtung der Schneidkanten 20 bzw. entgegen der Einpressrichtung 18 aufeinander zulaufen. Die Umformfläche 32 sind dazu ausgebildet, den eingeführten Draht 14 zu kontaktieren und zu verformen.Starting from the cutting edges 20 in the pressing-in
Von dem Umformbereich 12 in Einpressrichtung 18 ausgehend ist an den Schenkeln 24 bzw. ihren Innenseiten 30 ein Fangbereich 16 angeordnet, welcher sich bis zu den freien Enden 26 der Schenkel 24 erstreckt. Die Innenseiten 30 sind im Fangbereich 16 insbesondere trichterförmig ausgebildet. Vorteilhaft weisen die Innenseiten 30 im Fangbereich 16 einen größeren Öffnungswinkel auf als die Innenseiten 30 im Umformbereich 12. Anders formuliert laufen die Innenseiten 30 im Fangbereich 30 stärker bzw. steiler bzw. mit einem flacheren Winkel aufeinander zu als im Umformbereich 12.Arranged on the
Das Scheid-Klemm-Element 10 ist vorteilhaft weitgehend symmetrisch entlang der Einpressrichtung 18 ausgebildet. Insbesondere ist das Scheid-Klemm-Element 10 spiegelsymmetrisch zu einer gedachten Mittellinie 34 ausgebildet, welche sich entlang der Einpressrichtung 18 erstreckt und mittig zwischen den beiden Schenkeln 24 angeordnet ist. Damit lässt sich das Scheid-Klemm-Element 10 auch vollständig durch die Darstellung von einer Hälfte auf einer Seite der Mittellinie 34 mit nur einem Schenkel darstellen. Die
Im in
Zur Quantifizierung der abschnittsweisen Verjüngung der zwei Schenkel 24 kann eine erste Schenkelbreite 38 am Klemmgrund 28 und eine zweite Schenkelbreite 40 an der Schneidkante 20 betrachtet werden. In der in
Insbesondere nimmt in den gezeigten Beispielen die Schenkelbreite in Einpressrichtung 18 ausgehend vom Klemmgrund 28 bis zur Schneidkante 20 weitgehend ab. Dabei verläuft die Innenseite 30 im Klemmbereich 22 weitgehend parallel zur Einpressrichtung 18. Eine Außenseite 42 des Schenkels nährt sich entlang der Einpressrichtung 18 der Innenseite 30 weitgehend an, so dass die Schenkelbreite entlang der Einpressrichtung 18 weitgehend abnimmt. Im in
Vorteilhaft ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Schneidkante 20 durch eine Einschnürung 44 des Schenkels 24 ausgebildet. Insbesondere ist die Einschnürung 44 eine Ausnehmung des Schenkels 24, welche sich weitgehend senkrecht zur Einpressrichtung 18 bzw. mit dem Schneidwinkel 36 von der Innenseite 30 in den Schenkel 24 hinein erstreckt. Im in
Im in
Im Umformbereich 12 schließen die beiden Schenkel 24 bzw. die beiden Innenseiten 30 der Schenkel 24 bzw. die beiden Umformflächen 32 der beiden Schenkel 24 einen Umform-Öffnungswinkel 50 ein. Anders formuliert schließt jeweils ein Schenkel 24 bzw. seine Innenseite 30 im Umformbereich 12 bzw. eine Umformfläche 32 zusammen mit der Einpressrichtung 18 einen halben Umform-Öffnungswinkel 50 ein. Im in
Im Fangbereich 16 schließen ein Schenkel 24 bzw. eine Innenseiten 30 des Schenkels 24 zusammen mit der Einpressrichtung 18 einen Fang-Öffnungswinkel 52 ein. Im in
Wie in
In vorteilhaften Varianten mit einer Klemmstufe 58 ist zwischen der Klemmstufe 58 und den Schneidkanten 20 ein Übergangsbereich 62 angeordnet. Im Übergangsbereich 62 erstrecken sich die Schenkel 24 bzw. die Innenseiten 30 der Schenkel im Wesentlichen entlang der Einpressrichtung 18 bzw. weitgehend parallel zur Einpressrichtung 18. In den beiden in den
Der Hauptrasthaken 66 ist auf der Außenseite 42 vorteilhaft jeweils neben einem zugeordneten Nebenrasthaken 68 angeordnet. Darunter soll insbesondere verstanden werden, dass ein Abstand des Nebenrasthakens 68 zum Hauptrasthaken 66 in Einpressrichtung 18 weniger beträgt als 150% der addierten Gesamterstreckung des Hauptrasthakens 66 und des Nebenrasthakens 68 in Einpressrichtung 18, bevorzugt weniger als 100%, besonders bevorzugt weniger als 50%. In den Ausführungsbeispielen ist jeder der Hauptrasthaken 66 jeweils in Einpressrichtung 18 vor dem zugeordneten Nebenrasthaken 68 angeordnet. In anderen Worten ist der Hauptrasthaken 66 entlang der Einpressrichtung 18 weiter vom Klemmgrund 28 entfernt als der Nebenrasthaken 68.The
Vorteilhaft weist der Hauptrasthaken 66 eine größere Erstreckung senkrecht zur Einpressrichtung 18 auf als der Nebenrasthaken 68. Im in
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