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WO2019057597A1 - Elektrische maschine - Google Patents

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Publication number
WO2019057597A1
WO2019057597A1 PCT/EP2018/074716 EP2018074716W WO2019057597A1 WO 2019057597 A1 WO2019057597 A1 WO 2019057597A1 EP 2018074716 W EP2018074716 W EP 2018074716W WO 2019057597 A1 WO2019057597 A1 WO 2019057597A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
winding
electrical machine
adjacent
segments
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/074716
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Stauder
Bernhardt Lüddecke
Lars Vornweg
Uwe Schein
Dominik Just
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to CN201880061356.2A priority Critical patent/CN111201694B/zh
Priority to US16/648,300 priority patent/US11437872B2/en
Publication of WO2019057597A1 publication Critical patent/WO2019057597A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric

Definitions

  • Electric machine The invention relates to an electric machine which has an annular stator and a rotor arranged inside the stator.
  • Such an electric machine is used for example in an electric compressor of a turbocharger of an internal combustion engine.
  • a compressor which is provided for charging the internal combustion engine, must be operated at very high speeds due to the Wir ⁇ Kungsgrades the aerodynamics. These range from about 70,000 revolutions per minute up to 150,000 revolutions per minute.
  • stator winding of an electric machine As a concentrated winding in which the coils are each wound around a stator tooth. This allows a compact construction, but generates a strongly magnetized stator magnet field in terms of space. This in turn causes high ohmic losses in the rotor of the electric machine by eddy currents. It is also already known, the stator winding of a
  • stator This in turn has a stator yoke and stator teeth. Further, the stator has a stator winding which extends in a toroidal manner around the stator yoke, the stator yoke having an inner groove provided on the inner periphery of the stator yoke and an outer groove provided on the outer circumference of the stator yoke for receiving the stator winding. Furthermore, at the
  • Stator winding is thermally connected by the potting to the stator iron.
  • This stator has a plurality of windings of an electrically conductive winding wire around a toroidal core and at least two phases.
  • the ring core is composed of at least two toroidal segments, each phase being wound up on at least one ring core segment.
  • each partial winding can be wound around a bobbin, which is designed so that when assembling a toroidal core segment can be inserted into the bobbin ge ⁇ .
  • each partial winding may be formed as a self-supporting coil of baked enamel, which is designed so that one of the at least two toroidal core segments can be inserted into the coil during assembly.
  • the ring core segments can be connected to each other via a snap connection.
  • the object of the invention is to provide an electric machine having an annular stator and a rotor arranged inside the stator, in which the rotor magnetic losses are reduced. This object is achieved by an electric machine having the features specified in claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
  • An electric machine comprises an annular stator and a rotor arranged inside the stator, the stator having in the circumferential direction a multiplicity of stator segments and a stator winding applied to a winding carrier, each stator segment having lateral recesses in the circumferential direction circumferential direction adjacent lateral recesses of adjacent stator segments, a winding support having a toroidal shape listed mounted stator winding is inserted and the radial Au ⁇ . tex the stator winding of Statorsegmentau presentarmen of adjacent stator segments is such partially surround that formed a radially directed outer gap between the Statorsegmentau presentarmen of the two adjacent stator segments is.
  • the advantages of the invention are in particular that the winding inductance, which is coupled to the rotor of the electric machine, can be kept small, so that the rotor is exposed to only minor harmonic amplitudes of the stator magnetic field in comparison to the prior art.
  • the outgoing of the stator return conductors of the stator winding can be used to provide an additional inductance whose B field is independent of the rotor, i. take a path that does not lead along the rotor and not through it.
  • the desired inductance can be adjusted in an advantageous manner.
  • FIG. 2 shows a simplified sketch to illustrate the basic construction of a stator segment of the electrical machine shown in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a sketch to illustrate a second one
  • Figure 4 is a sketch illustrating a pre-wound
  • Figure 5 is a sketch to illustrate the basic
  • FIG. 1 shows a sketch to illustrate a first embodiment of an electrical machine according to the invention.
  • the electrical machine 1 shown in Figure 1 has a ring-shaped stator 2 and a stator within the rotor is arranged ⁇ . 3
  • the stator 2 has in the circumferential direction a plurality of stator segments 4 and a stator winding 9 applied to a winding support 8.
  • Each of these stator segments 4 is assigned to one of the phases U, V or W of the AC system.
  • Each of these stator segments 4 has in the circumferential ⁇ direction lateral recesses 7.
  • the winding carriers 8 are positioned in adjacent circumferential recesses 7 of adjacent stator segments 4 in the circumferential direction and are each provided with a toroidally wound stator winding 9.
  • the radial outer side of the stator winding 9 is partially surrounded by stator segment outer arms 10 of adjacent stator segments 4 in such a way that a radially directed outer gap 11 is formed between the outer stator segment outer arms of the two
  • This outer gap 11 are selected so that an additional Mag ⁇ net Vietnamese is formed in the area outside the stator, which has a predetermined, determined by the length and the width of the outer gap 11 inductance. Consequently, can be constructed by a suitable choice of the length and width of the outer gap 11 outside the stator, a magnetic ge ⁇ desired size.
  • This magnetic field formed outside the stator has no influence on the rotor 3 of the electric machine arranged inside the stator 2, so that the B-field or the associated harmonic amplitudes of the additional magnetic field have no undesired effects on the rotor.
  • the stator outer segments 10 each have the same length in the circumferential direction of the stator segments.
  • the winding support 8 and the respective stator 4 are different components. This makes it possible to externally wind the stator winding onto the respective winding carrier before assembling the stator and then to push the winding carrier wound with the stator winding onto the respective stator segment.
  • the electric machine is a two-pole machine, wherein the stator ⁇ winding is applied to a Wi ⁇ ckelvic by means of a coil winding process and in which the wound coil carrier then door segments on one of the six sta- 4 postponed becomes. In the subsequent last manufacturing step, the individual stator segments are pushed axially into one another.
  • the radial outer side of the stator winding is not completely enclosed by stator material, but in each case a radially extending outer gap 11 is provided between adjacent stator segments.
  • a radially extending outer gap 11 is provided between adjacent stator segments.
  • Adjacent stator segments 4 are advantageously secured together using fasteners.
  • the embodiment shown is a latching projection 12 which is inserted into a latching recess 13 of the adjacent stator segment.
  • the latching projection 12 is advantageously passed through the winding support 8 wound with the stator winding 9.
  • An advantage of an electric machine configured as described above is that due to the additional magnetic circuit formed outside the stator, the stator magnetic field formed within the stator coupled to the rotor of the electrical machine can be kept small so that the influence of the harmonic amplitudes of the magnetic field formed within the stator is kept low on the rotor.
  • FIG. 2 shows a simplified sketch to illustrate the basic structure of a stator segment 4 of the electric machine shown in FIG.
  • a stator segment comprises 4 side in the circumferential direction of the recesses 7, in which -As above ⁇ be written trend- the wound with the stator winding 9 winding support 8 can be used.
  • each stator segment has outer stator arms 10 in its radially outer region, so that a radially directed gap is formed between adjacent stator outer segments of adjacent stator segments can be. As can be seen from FIG. 1, this gap is positioned centrally above the radial outer side of the stator winding 9.
  • FIG. 3 shows a sketch to illustrate a second exemplary embodiment of an electrical machine according to the invention.
  • This second embodiment is a two-pole, twelve-slot stator.
  • the electrical machine 1 shown in FIG. 3 also has an annular stator 2 and a rotor 3 arranged inside the stator.
  • the stator 2 has in the circumferential direction a plurality of stator segments 4 and a stator winding 9 applied to a winding support 8.
  • Each of these stator segments 4 is assigned to one of the phases U, V or W of the AC system.
  • Each of these stator segments 4 has circumferential recesses 7 in the circumferential direction.
  • the winding supports 8 are positioned in adjacent circumferential recesses 7 of adjacent stator segments 4 in the circumferential direction and are each provided with a toroidally wound stator winding 9.
  • stator winding 9 The radial outer side of the stator winding 9 is partially surrounded by stator segment outer arms 10 of adjacent stator segments 4 in such a way that a radially directed outer gap 11 is formed between the outer stator segment outer arms of the two adjacent stator segments.
  • this outer gap 11 are selected so that an additional Mag ⁇ net Vietnamese is formed in the area outside the stator, which has a predetermined, determined by the length and the width of the outer gap 11 inductance. Consequently, by suitable choice of the length and the width of the outer gap 11 outside the stator, a magnetic field of desired size can be built up. This magnetic field formed outside the stator has no influence on the rotor 3 of the electric machine arranged inside the stator 2, so that the B-field or the associated harmonic amplitudes of the rotor 2 magnetic field have no undesirable effects on the rotor.
  • the stator outer segments 10 each have the same length in the circumferential direction of the stator segments.
  • the winding carriers 8 are injection-molded onto the respective stator segment 4 and consequently together with the respective stator segment form a one-piece component. This makes it possible vorzuwickeln the stator winding prior to assembly of the stator externally by means of a suitable Wi ⁇ ckelvons and then on the respective
  • Winding support which forms together with the respective stator 4 a one-piece component, postpone.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an externally pre-wound stator winding.
  • this stator winding is not symmetrical on its inside and on its outside in order to release sufficient space for the magnetic flux in the stator material.
  • the stator winding is narrow and wound high, wide and flat on the outside.
  • Stator winding is also apparent from Figure 3, since there is provided in the radially inner region of the respective stator a winding groove which is narrow and high, while in the radially outer region of the respective stator a winding window is provided, which is formed wide and flat.
  • the radial outer side of the stator winding is not completely enclosed by stator material, but in each case a radially extending outer gap 11 is provided between the adjacent stator segments.
  • Adjacent stator segments 4 are advantageously secured together using fasteners. These fastening means are preferably a latching projection 12, which is inserted into a latching recess 13 of the adjacent stator segment.
  • the locking projection 12 is advantageously passed through the molded onto the stator 4 winding carrier 8.
  • FIG. 5 shows a sketch to illustrate the basic structure of a stator segment of the electrical machine shown in FIG.
  • This stator includes a stator 14 which has a first surface Statorbergerau toucharm 14a, a second Statortechnikau toucharm 14b, a Statortechnikau touch- 14c, a Statorbergerinnen Chemistry 14d and a stator ⁇ tooth body 14e.
  • a latching projection 12 is made monolithically in one piece, which is guided through a molded onto the stator tooth body 8 winding carrier.
  • a latching recess 13 is provided, which is formed during assembly of the stator for receiving the latching projection of a stator segment adjacent thereto.
  • An advantageous embodiment of the invention is to equip the electrical machine in the region of the inner circumference of the stator ⁇ segments with serving as a sensor winding auxiliary winding.
  • This auxiliary winding is preferably a distributed winding consisting of a very thin wire.
  • the stator winding can be realized in the form of a delta connection or a star connection.
  • the electric machine is generally a multi-pole machine.
  • adjacent stator segments can also be connected to one another in other ways, for example, the segments of the stator can be welded together, connected to one another by means of plastic injection molding or connected to one another by means of any other "puzzle geometry".
  • the complete stator can be enclosed in an advantageous manner for better heat dissipation of a casting of a thermally conductive material.
  • an insulating layer can be introduced in each case between adjacent stator segments, in order to prevent the occurrence of short circuits between adjacent stator segments as well as the occurrence of eddy currents.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft elektrische Maschine, welche einen ringförmigen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor aufweist, wobei der Stator in Umfangsrichtung eine Vielzahl von Statorsegmenten und eine auf einen Wicklungsträger aufgebrachte Statorwicklung aufweist, wobei jedes Statorsegment in Umfangsrichtung seitliche Aussparungen aufweist, in in Umfangsrichtung benachbarten seitlichen Aussparungen benachbarter Statorsegmente jeweils ein Wicklungsträger mit toroidförmig aufgebrachter Statorwicklung eingebracht ist und die radiale Außenseite der Statorwicklung von Statorsegmentaußenarmen einander benachbarter Statorsegmente derart teilweise umgeben ist, dass zwischen den Statorsegmentaußenarmen der beiden einander benachbarten Statorsegmente ein radial gerichteter Außenspalt gebildet ist.

Description

Beschreibung
Elektrische Maschine Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, welche einen ringförmigen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor aufweist.
Eine derartige elektrische Maschine wird beispielsweise bei einem elektrischen Verdichter eines Turboladers einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Ein Verdichter, der zur Aufladung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, muss aufgrund des Wir¬ kungsgrades der Aerodynamik bei sehr hohen Drehzahlen betrieben werden. Diese liegen in einem Bereich von etwa 70000 Umdrehungen pro Minute bis zu 150000 Umdrehungen pro Minute.
Es ist bereits bekannt, die Statorwicklung einer elektrischen Maschine als konzentrierte Wicklung auszuführen, bei welcher die Spulen jeweils um einen Statorzahn gewickelt sind. Dies er- möglicht eine kompakte Bauweise, erzeugt aber ein räumlich betrachtet stark oberwellenhaltiges Statormagnetfeld. Dieses wiederum bewirkt hohe ohmsche Verluste im Rotor der elektrischen Maschine durch Wirbelströme. Es ist auch bereits bekannt, die Statorwicklung einer
elektrischen Maschine als verteilte Wicklung zu realisieren. Eine derartige verteilte Wicklung bildet einen Sinus besser nach als eine konzentrierte Wicklung. Bei einer Realisierung der Statorwicklung als verteilte Wicklung sind die Wirbelströme deutlich reduziert. Allerdings werden verteilte Wicklungen üblicherweise mittels der Einziehtechnik hergestellt oder mittels der sogenannten Hairpin-Technik aus Einzelleitern gesteckt und anschließend verschweißt. In beiden vorgenannten Fällen wird vergleichsweise viel Platz für die Wickelköpfe benötigt, da die Leiter beim Wicklungsaufbau aneinander vor¬ beigeführt werden müssen. Aus der DE 10 2013 207 469 AI ist eine elektrische Maschine bekannt, die einen ringförmigen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor aufweist. Der Stator weist ein Statoreisen auf. Dieses wiederum weist ein Statorjoch und Statorzähne auf. Ferner hat der Stator eine Statorwicklung, die toroidförmig um das Statorjoch verläuft, wobei das Statorjoch zur Aufnahme der Statorwicklung eine am Innenumfang des Statorj ochs vorgesehene Innennut und eine am Außenumfang des Statorj ochs vorgesehene Außennut aufweist. Des Weiteren ist an der
Statorwicklung ein Verguss derart vorgesehen, dass die
Statorwicklung durch den Verguss thermisch an das Statoreisen angebunden ist.
Aus der DE 10 2015 203 010 AI sind eine Hochgeschwindig- keitssynchronmaschine und ein zugehöriger Stator bekannt . Dieser Stator weist mehrere Wicklungen eines elektrisch leitfähigen Wickeldrahts um einen Ringkern und mindestens zwei Phasen auf. Der Ringkern ist aus mindestens zwei Ringkernsegmenten zusammengesetzt, wobei jede Phase auf mindestens einem Ring- kernsegment aufgewickelt ist. Dabei kann jede Teilwicklung um einen Spulenkörper gewickelt sein, der so ausgebildet ist, dass beim Zusammenbau ein Ringkernsegment in den Spulenkörper ge¬ steckt werden kann. Alternativ dazu kann jede Teilwicklung als eine selbsttragende Wicklung aus Backlack ausgeformt sein, die so ausgebildet ist, dass beim Zusammenbau eines der mindestens zwei Ringkernsegmente in die Wicklung eingeführt werden kann. Die Ringkernsegmente können über eine Schnappverbindung miteinander verbunden sein. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einen ringförmigen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor aufweisende elektrische Maschine anzugeben, bei welcher die Rotormagnetverluste reduziert sind. Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Eine elektrische Maschine gemäß der Erfindung weist einen ringförmigen Stator und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor auf, wobei der Stator in Umfangsrichtung eine Vielzahl von Statorsegmenten und eine auf einen Wicklungsträger aufgebrachte Statorwicklung aufweist, wobei jedes Statorsegment in Um- fangsrichtung seitliche Aussparungen aufweist, in in Um- fangsrichtung benachbarten seitlichen Aussparungen benachbarter Statorsegmente ein Wicklungsträger mit toroidförmig aufge- brachter Statorwicklung eingebracht ist und die radiale Au¬ ßenseite der Statorwicklung von Statorsegmentaußenarmen einander benachbarter Statorsegmente derart teilweise umgeben ist, dass zwischen den Statorsegmentaußenarmen der beiden einander benachbarten Statorsegmente ein radial gerichteter Außenspalt gebildet ist.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass die Wicklungsinduktivität, die mit dem Rotor der elektrischen Maschine verkoppelt ist, klein gehalten werden kann, so dass der Rotor im Vergleich zum Stand der Technik nur kleineren Oberwellenamplituden des Statormagnetfeldes ausgesetzt ist. Diese Vorteile der Erfindung werden dadurch ermöglicht, dass durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale die außerhalb des Stators verlaufenden Rückleiter der Statorwicklung dazu genutzt werden, eine zusätzliche Induktivität bereitzustellen, deren B-Feld unabhängig vom Rotor ist , d.h. einen Weg nimmt, der nicht am Rotor entlang und auch nicht durch diesen hindurch führt. Durch eine geeignete Wahl der Länge und der Breite des im Anspruch 1 angegebenen Außenspalts, der zwischen den beiden Statorseg- mentaußenarmen benachbarter Statorsegmente vorgesehen ist und sich in Radialrichtung erstreckt, kann in vorteilhafter Weise die gewünschte Induktivität eingestellt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt Figur 1 eine Skizze zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels für eine elektrische Maschine gemäß der Erfindung,
Figur 2 eine vereinfachte Skizze zur Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus eines Statorsegments der in der Figur 1 gezeigten elektrischen Maschine, Figur 3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines zweiten
Ausführungsbeispiels für eine elektrische Maschine gemäß der Erfindung,
Figur 4 eine Skizze zur Veranschaulichung einer vorgewickelten
Spule und
Figur 5 eine Skizze zur Veranschaulichung des grundsätzlichen
Aufbaus eines Statorsegments der in der Figur 3 gezeigten elektrischen Maschine,
Die Figur 1 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels für eine elektrische Maschine gemäß der Erfindung . Die in der Figur 1 gezeigte elektrische Maschine 1 weist einen ringförmigen Stator 2 und einen innerhalb des Stators ange¬ ordneten Rotor 3 auf. Der Stator 2 weist in Umfangsrichtung eine Vielzahl von Statorsegmenten 4 und eine auf einen Wicklungsträger 8 aufgebrachte Statorwicklung 9 auf. Jedes dieser Statorsegmente 4 ist einer der Phasen U, V oder W des Wechselstromsystems zugeordnet. Jedes dieser Statorsegmente 4 weist in Umfangs¬ richtung seitliche Aussparungen 7 auf. Des Weiteren sind die Wicklungsträger 8 in in Umfangsrichtung benachbarten seitlichen Aussparungen 7 benachbarter Statorsegmente 4 positioniert und jeweils mit einer toroidförmig aufgebrachten Statorwicklung 9 versehen . Die radiale Außenseite der Statorwicklung 9 ist von Stator- segmentaußenarmen 10 einander benachbarter Statorsegmente 4 derart teilweise umgeben, dass zwischen den Statorsegmentau- ßenarmen der beiden einander benachbarten Statorsegmente ein radial gerichteter Außenspalt 11 gebildet ist.
Die Länge und die Breite dieses Außenspalts 11 sind so gewählt, dass im Bereich außerhalb des Stators ein zusätzlicher Mag¬ netkreis gebildet ist, der eine vorgegebene, durch die Länge und die Breite des Außenspalts 11 bestimmte Induktivität aufweist. Folglich kann durch eine geeignete Wahl der Länge und der Breite des Außenspalts 11 außerhalb des Stators ein Magnetfeld ge¬ wünschter Größe aufgebaut werden. Dieses außerhalb des Stators gebildete Magnetfeld hat keinen Einfluss auf den innerhalb des Stators 2 angeordneten Rotor 3 der elektrischen Maschine, so dass das B-Feld bzw. die zugehörigen Oberwellenamplituden des zusätzlichen Magnetfeldes keine unerwünschten Auswirkungen auf den Rotor haben. Die Statorsegmentaußenarme 10 weisen in Umfangsrichtung der Statorsegmente jeweils dieselbe Länge auf.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Wicklungsträger 8 und das jeweilige Statorsegment 4 unterschiedliche Bauteile. Dies ermöglicht es, die Statorwicklung vor dem Zusammenbau des Stators extern auf den jeweiligen Wicklungsträger aufzuwickeln und dann den mit der Statorwicklung bewickelten Wicklungsträger auf das jeweilige Statorsegment aufzuschieben. Bei der in der Figur 1 gezeigten elektrischen Maschine handelt es sich um eine zweipolige Maschine, bei welcher die Stator¬ wicklung mittels eines Spulenwickelverfahrens auf einen Wi¬ ckelträger aufgebracht wird und bei welchem der bewickelte Spulenträger anschließend auf eines der insgesamt sechs Sta- torsegmente 4 aufgeschoben wird. Im danach erfolgenden letzten Fertigungsschritt werden die einzelnen Statorsegmente axial ineinandergeschoben . Wie bereits oben ausgeführt wurde, ist die radiale Außenseite der Statorwicklung nicht völlig von Statormaterial eingeschlossen, sondern es ist zwischen einander benachbarten Statorsegmenten jeweils ein sich in Radialrichtung erstreckender Außenspalt 11 vorgesehen. Durch eine geeignete Wahl der Länge und der Breite dieses Außenspalts 11 kann die gewünschte Außeninduktivität eingestellt werden.
Einander benachbarte Statorsegmente 4 sind in vorteilhafter Weise unter Verwendung von Befestigungsmitteln aneinander befestigt. Bei diesen Befestigungsmitteln handelt es sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Rastvorsprung 12, der in eine Rastaussparung 13 des benachbarten Statorsegments eingesetzt ist.
Der Rastvorsprung 12 ist in vorteilhafter Weise durch den mit der Statorwicklung 9 bewickelten Wicklungsträger 8 hindurchgeführt.
Ein Vorteil einer wie vorstehend beschrieben ausgeführten elektrischen Maschine besteht darin, dass aufgrund des außerhalb des Stators gebildeten zusätzlichen Magnetkreises das innerhalb des Stators gebildete Statormagnetfeld, das mit dem Rotor der elektrischen Maschine verkoppelt ist, klein gehalten werden kann , so dass der Einfluss der Oberwellenamplituden von dem innerhalb des Stators gebildeten Magnetfeld auf den Rotor niedrig gehalten ist .
Die Figur 2 zeigt eine vereinfachte Skizze zur Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus eines Statorsegments 4 der in der Figur 1 gezeigten elektrischen Maschine. Insbesondere ist aus der Figur 2 ersichtlich, dass ein Statorsegment 4 in Umfangsrichtung seitliche Aussparungen 7 aufweist, in welche -wie oben be¬ schrieben wurde- der mit der Statorwicklung 9 bewickelte Wicklungsträger 8 eingesetzt werden kann. Des Weiteren ist ersichtlich, dass jedes Statorsegment in seinem radial äußeren Bereich Statorsegmentaußenarme 10 aufweist, so dass zwischen einander benachbarten Statorsegmentaußenarmen einander benachbarter Statorsegmente ein radial gerichteter Spalt gebildet werden kann. Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, ist dieser Spalt mittig über der radialen Außenseite der Statorwicklung 9 positioniert . Die Figur 3 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine elektrische Maschine gemäß der Erfindung. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen zweipoligen, zwölfnutigen Stator. Auch die in der Figur 3 gezeigte elektrische Maschine 1 weist einen ringförmigen Stator 2 und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor 3 auf. Der Stator 2 weist in Umfangsrichtung eine Vielzahl von Statorsegmenten 4 und eine auf einen Wicklungsträger 8 aufgebrachte Statorwicklung 9 auf. Jedes dieser Statorsegmente 4 ist einer der Phasen U, V oder W des Wechselstromsystems zugeordnet. Jedes dieser Statorsegmente 4 weist in Umfangsrichtung seitliche Aussparungen 7 auf. Die Wicklungsträger 8 sind in in Umfangsrichtung benachbarten seitlichen Aussparungen 7 benachbarter Statorsegmente 4 positioniert und jeweils mit einer toroidförmig aufgebrachten Statorwicklung 9 versehen .
Die radiale Außenseite der Statorwicklung 9 ist von Stator- segmentaußenarmen 10 einander benachbarter Statorsegmente 4 derart teilweise umgeben, dass zwischen den Statorsegmentau- ßenarmen der beiden einander benachbarten Statorsegmente ein radial gerichteter Außenspalt 11 gebildet ist.
Die Länge und die Breite dieses Außenspalts 11 sind so gewählt, dass im Bereich außerhalb des Stators ein zusätzlicher Mag¬ netkreis gebildet ist, der eine vorgegebene, durch die Länge und die Breite des Außenspalts 11 bestimmte Induktivität aufweist. Folglich kann durch eine geeignete Wahl der Länge und der Breite des Außenspalts 11 außerhalb des Stators ein Magnetfeld ge- wünschter Größe aufgebaut werden. Dieses außerhalb des Stators gebildete Magnetfeld hat keinen Einfluss auf den innerhalb des Stators 2 angeordneten Rotor 3 der elektrischen Maschine, so dass das B-Feld bzw. die zugehörigen Oberwellenamplituden des zu- sätzlichen Magnetfeldes keine unerwünschten Auswirkungen auf den Rotor haben.
Die Statorsegmentaußenarme 10 weisen in Umfangsrichtung der Statorsegmente jeweils dieselbe Länge auf.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Wicklungsträger 8 an das jeweilige Statorsegment 4 angespritzt und bilden folglich zusammen mit dem jeweiligen Statorsegment ein ein- teiliges Bauteil. Dies ermöglicht es, die Statorwicklung vor dem Zusammenbau des Stators extern mittels eines geeigneten Wi¬ ckelverfahrens vorzuwickeln und dann auf den jeweiligen
Wicklungsträger, der zusammen mit dem jeweiligen Statorsegment 4 ein einteiliges Bauteil bildet, aufzuschieben.
Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine extern vorgewickelte Statorwicklung. Wie aus der Figur 4 ersichtlich ist, ist diese Statorwicklung auf ihrer Innenseite und ihrer Außenseite nicht symmetrisch ausgeführt, um im Statormaterial genügend Platz für den magnetischen Fluss freizugeben. Auf ihrer Innenseite ist die Statorwicklung schmal und hoch gewickelt, auf ihrer Außenseite breit und flach. Dieser Aufbau einer
Statorwicklung ist auch aus der Figur 3 ersichtlich, da dort im radial inneren Bereich des jeweiligen Statorsegments eine Wickelnut vorgesehen ist, die schmal und hoch ausgebildet ist, während im radial äußeren Bereich des jeweiligen Statorsegments ein Wickelfenster vorgesehen ist, das breit und flach ausgebildet ist . Wie bereits oben ausgeführt wurde, ist die radiale Außenseite der Statorwicklung nicht völlig von Statormaterial eingeschlossen, sondern es ist zwischen den einander benachbarten Statorsegmenten jeweils ein sich in Radialrichtung erstreckender Außenspalt 11 vorgesehen. Durch eine geeignete Wahl der Länge und der Breite dieses Außenspalts 11 kann die gewünschte Außen¬ induktivität eingestellt werden. Einander benachbarte Statorsegmente 4 sind in vorteilhafter Weise unter Verwendung von Befestigungsmitteln aneinander befestigt. Bei diesen Befestigungsmitteln handelt es sich vorzugsweise um einen Rastvorsprung 12, der in eine Rastaus- sparung 13 des benachbarten Statorsegments eingesetzt ist.
Der Rastvorsprung 12 ist in vorteilhafter Weise durch den an das Statorsegment 4 angespritzten Wicklungsträger 8 hindurchgeführt .
Ein Vorteil einer wie vorstehend beschrieben ausgeführten elektrischen Maschine besteht darin, dass aufgrund des außerhalb des Stators gebildeten zusätzlichen Magnetkreises das innerhalb des Stators gebildete Statormagnetfeld, das mit dem Rotor der elektrischen Maschine verkoppelt ist, klein gehalten werden kann , so dass der Einfluss der Oberwellenamplituden von dem innerhalb des Stators gebildeten Magnetfeld auf den Rotor niedrig gehalten ist . Die Figur 5 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus eines Statorsegments der in der Figur 3 gezeigten elektrischen Maschine. Dieses Statorsegment weist einen Statorzahn 14 auf, der einen ersten Statorzahnaußenarm 14a, einen zweiten Statorzahnaußenarm 14b, eine Statorzahnaußen- fläche 14c, eine Statorzahninnenfläche 14d und einen Stator¬ zahnkörper 14e aufweist. Am Statorzahnkörper 14e ist ein Isolationskörper 15 befestigt, der die unterschiedlichen elektrisch leitenden Bauteile des Statorsegments elektrisch voneinander isoliert. Mit dem Statorzahnkörper 14e ist ein Rastvorsprung 12 monolithisch einstückig ausgeführt, der durch einen an den Statorzahnkörper angespritzten Wicklungsträger 8 hindurchgeführt ist. Auf der dem Rastvorsprung 12 gegenüberliegenden Seite des Statorzahnes ist eine Rastaussparung 13 vorgesehen, die beim Zusammenbau der Statorsegmente zur Aufnahme des Rastvorsprungs eines benachbart angeordneten Statorsegments ausgebildet ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die elektrische Maschine im Bereich des Innenumfangs der Stator¬ segmente mit einer als Sensorwicklung dienenden Zusatzwicklung auszustatten. Bei dieser Zusatzwicklung handelt es sich vor- zugsweise um eine aus einem sehr dünnen Draht bestehende verteilte Wicklung.
Die Statorwicklung kann in Form einer Dreieckschaltung oder einer Sternschaltung realisiert sein.
Bei der elektrischen Maschine handelt es sich allgemein um eine mehrpolige Maschine.
Alternativ zu der Verwendung von Rastvorsprüngen und Rast- aussparungen können benachbarte Statorsegmente auch in anderer Weise miteinander verbunden werden, beispielsweise können die Segmente des Stators miteinander verschweißt, mittels eines KunststoffSpritzgusses miteinander verbunden oder mittels einer beliebigen anderen „Puzzle-Geometrie" miteinander verbunden werden.
Der komplette Stator kann in vorteilhafter Weise zur besseren Entwärmung von einem Verguss aus einem wärmeleitfähigen Material umschlossen werden.
Des Weiteren kann zwischen benachbarten Statorsegmenten jeweils eine Isolationsschicht eingebracht sein, um ein Auftreten von Kurzschlüssen zwischen benachbarten Statorsegmenten sowie ein Auftreten von Wirbelströmen zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine (1), welche einen ringförmigen Stator (2) und einen innerhalb des Stators angeordneten Rotor (3) aufweist, wobei der Stator in Umfangsrichtung eine Vielzahl von Statorsegmenten (4) und eine auf einen Wicklungsträger (8) aufgebrachte Statorwicklung (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
- jedes Statorsegment (4) in Umfangsrichtung seitliche Aus¬ sparungen (7) aufweist,
- in in Umfangsrichtung benachbarten seitlichen Aussparungen (7) benachbarter Statorsegmente ( 4 ) jeweils ein Wicklungsträger (8) mit toroidförmig aufgebrachter Statorwicklung (9) eingebracht ist und
- die radiale Außenseite der Statorwicklung (9) von Stator- segmentaußenarmen (10) einander benachbarter Statorsegmente (4) derart teilweise umgeben ist, dass zwischen den Statorseg- mentaußenarmen (10) der beiden einander benachbarten Stator- segmente (4) ein radial gerichteter Außenspalt (11) gebildet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und die Breite des Außenspalts (11) derart gewählt sind, dass im Bereich außerhalb des Stators ein zusätzlicher Magnetkreis vorgegebener Induktivität gebildet ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorsegmentaußenarme (10) in Umfangsrichtung des Stators dieselbe Länge aufweisen.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsträger (8) und das Statorsegment (4) unterschiedliche Bauteile sind und der Wicklungsträger (8) mit aufgebrachter Statorwicklung (9) auf das jeweilige Statorsegment (4) aufgeschoben ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsträger (8) an das jeweilige Statorsegment (4) angespritzt ist.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Statorsegment (4) in Richtung zu einem benachbarten Statorsegment Befestigungsmittel (12,13) aufweist.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Statorsegment (4) in Richtung zu einem benachbarten Statorsegment (4) einen Rastvorsprung (12) aufweist.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Statorsegment (4) an seiner vom Wick- lungsträger (8) abgewandten Außenseite eine Rastaussparung (13) aufweist .
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Rastvorsprung (12) durch den Wick- lungsträger (8) hindurchgeführt ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017216631A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Continental Automotive Gmbh Elektrische Maschine
EP3940238A1 (de) * 2020-07-16 2022-01-19 BMTS Technology GmbH & Co. KG Turboverdichter umfassend ein motorgehäuse mit einem kühlmittelkanal

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10271782A (ja) * 1997-03-28 1998-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動機
JP2001298882A (ja) * 2000-04-18 2001-10-26 Nissan Motor Co Ltd 電動機のステータ
JP2006296035A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Mitsubishi Electric Corp トロイダル巻線モータ及びそれを用いたエレベータ用巻上機
JP2010226937A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Tdk Corp 回転機用コア部材及び回転機
DE102013207469A1 (de) 2013-04-24 2014-11-13 Robert Bosch Gmbh Statorwicklung für axial kurze elektrische Maschinen kleiner Polzahl
DE102015203010A1 (de) 2014-06-18 2015-12-24 Ate Antriebstechnik Und Entwicklungs Gmbh Hochgeschwindigkeitssynchronmaschine und Stator dafür

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA853166B (en) * 1984-06-28 1985-12-24 Krupp Koppers Gmbh Stud,consisting of two components,for holding and/or cooling the ceramic lining in hot reaction chambers
JP2888142B2 (ja) * 1993-11-08 1999-05-10 三菱電機株式会社 回転電動機並びにその製造方法
JP4923374B2 (ja) * 2001-09-26 2012-04-25 日産自動車株式会社 回転電機のステータ構造
JP3791492B2 (ja) * 2002-12-25 2006-06-28 株式会社日立製作所 回転電機及び電動車両並びに樹脂のインサート成形方法
JP2010068686A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Honda Motor Co Ltd 回転電機用の固定子
DE102009047454A1 (de) 2009-12-03 2011-06-09 Hanning Elektro-Werke Gmbh & Co. Kg Elektromotor sowie Verfahren zur Herstellung eines Stators
JP5641902B2 (ja) * 2010-10-08 2014-12-17 日本発條株式会社 モーターのステーター・コア及び製造方法
US8994244B2 (en) * 2012-08-01 2015-03-31 Nidec Motor Corporation Motor stator with reduced coil configuration
KR20140078217A (ko) * 2012-12-17 2014-06-25 엘지이노텍 주식회사 모터

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10271782A (ja) * 1997-03-28 1998-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動機
JP2001298882A (ja) * 2000-04-18 2001-10-26 Nissan Motor Co Ltd 電動機のステータ
JP2006296035A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Mitsubishi Electric Corp トロイダル巻線モータ及びそれを用いたエレベータ用巻上機
JP2010226937A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Tdk Corp 回転機用コア部材及び回転機
DE102013207469A1 (de) 2013-04-24 2014-11-13 Robert Bosch Gmbh Statorwicklung für axial kurze elektrische Maschinen kleiner Polzahl
DE102015203010A1 (de) 2014-06-18 2015-12-24 Ate Antriebstechnik Und Entwicklungs Gmbh Hochgeschwindigkeitssynchronmaschine und Stator dafür

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