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WO2019072471A1 - Stator für eine elektrische maschine - Google Patents

Stator für eine elektrische maschine Download PDF

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Publication number
WO2019072471A1
WO2019072471A1 PCT/EP2018/074480 EP2018074480W WO2019072471A1 WO 2019072471 A1 WO2019072471 A1 WO 2019072471A1 EP 2018074480 W EP2018074480 W EP 2018074480W WO 2019072471 A1 WO2019072471 A1 WO 2019072471A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
sub
winding
starting point
leg
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/EP2018/074480
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Reuter
Carsten Dotzel
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of WO2019072471A1 publication Critical patent/WO2019072471A1/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
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto

Definitions

  • the invention relates to a stator for an electric machine.
  • Stators are used in a variety of electrical machines. Demands on electrical machines are usually made in terms of torque and power. The power and torque of an electric machine depend on an applied voltage and available current. However, the applied voltage is often a "fixed" parameter, which results from the available battery voltage.To be able to realize high outputs, the flowing current can be increased.This usually requires a large line cross section, based on a total line cross section Winding the stator to "carry" the current can.
  • Such a stator is known for example from US 2015/0076953 A1.
  • connecting wires are designed as so-called hairpins.
  • the Ver- Bonding of the connecting wires is complex.
  • the connecting wires are designed on a twisting side as special pins in order to enable an orderly contacting.
  • several layers of connecting wires would have to be arranged one above the other. The space required for the stator is therefore relatively large.
  • the stator for an electric machine comprises a laminated core which has a plurality of grooves.
  • a winding is arranged in the grooves of the laminated core.
  • the winding comprises at least a first sub-string with a first starting point and a second sub-string with a second starting point.
  • the first starting point of the first sub-string is offset from the second starting point of the second sub-string in the circumferential direction by an angle.
  • this may make it possible to provide a wiring concept that allows any number of sub-strings to be formed in a stator.
  • a ratio between a total cross section of the winding and individual cross sections of conductor sections, which form the overall cross section of the winding can be improved. This may be possible, for example, because a number of the parallel sub-strands and a number of layers of the winding can be increased. For example, a large overall cross section of the winding may be desired to increase power of the electric machine.
  • the laminated core can serve, for example, each component which is designed to receive the winding.
  • the laminated core may be formed as a circular cylindrical ring.
  • the ring may have on its radially inwardly facing side a plurality of regularly arranged grooves.
  • the grooves or a largest extent of the grooves can be arranged parallel to a rotation axis of the laminated core.
  • the grooves can be closed radially outward. In the circumferential direction, two directly adjacent grooves can be delimited from each other by a partition wall.
  • the laminated core can have more than 50, for example 54 or 72 grooves. Eventually, the laminated core can be formed one or more parts.
  • the angle by which the first starting point is spaced from the second starting point may, in some embodiments, be greater than an angle including one, two, three, four, or five directly adjacent grooves.
  • Two directly adjacent components for example two directly adjacent grooves, are arranged, for example, such that no further groove or another identical component is arranged therebetween.
  • Two starting points which are arranged at a distance from one another in the circumferential direction, can be arranged, for example, in the circumferential direction mechanically or geometrically spaced from each other.
  • the winding may be understood to mean any multilayer wiring arrangement in the stator that is configured to form south and north poles alternately circumferentially adjacent to one another when subjected to current or voltage.
  • a north pole via two directly adjacent grooves and a south pole also extend over two directly adjacent grooves.
  • a plurality of layers of the winding may be arranged.
  • a number of the layers may not be limited and may be evenly scalable. All grooves of the laminated core, for example, be filled with the same number of layers.
  • a starting point can be understood to mean any part of the winding which is designed to serve as an input for a voltage source.
  • the starting point can be directly connectable to a power connection.
  • the angle by which the first starting point is spaced from the second starting point may be 360 ° divided by the number of circumferentially spaced starting points. In some embodiments, this may enable the starting points to be arranged symmetrically or at least uniformly distributed relative to one another.
  • the winding comprises two, three, four, five or more sub-strands with circumferentially offset by the angle arranged starting points. In some embodiments, this can increase the overall cross section of the winding and thus the power of the electric machine with the stator.
  • the stator may have two, three, four, five or more starting points for sub-strands.
  • the stator or its winding may in some embodiments include any number of sub-strands.
  • two partial strands are arranged at each starting point. Under certain circumstances, this can increase the number of partial strands, the overall cross section of the winding and thus the power of the electrical machine.
  • a first sub-strand at the starting point can then be arranged, for example, from radially inward to radially outward, and a second sub-strand, which begins at the starting point, can then be arranged, for example, extending from radially outward to radially inward.
  • the first sub-string can be arranged in the circumferential direction in opposite directions to the second sub-string.
  • Each of the substrings starting at a common start point of a phase can be interconnected in parallel.
  • the stator may comprise, for example, power electronics.
  • the connections of the power electronics for all sub-connections can then, along the axis of rotation of the stator, be arranged on the same side of the stator.
  • the power connection can be realized, for example, via a cable harness, a plug-on power board or via connecting elements (jumpers) as an attachment.
  • the power electronics may, for example, be electrically connected to the ends of the connecting wires, for example the wire ends.
  • the winding may comprise three phases, for example U, V and W. At least one or each of the phases comprises at least two sub-strands. In some embodiments, as a result of a phase comprising at least two sub-strands, an overall line cross-section of the winding can be increased.
  • each phase may include or be formed by a plurality of sub-strands. The substrings within a phase and / or the substrings starting at a common starting point may be connected in parallel or in series with each other.
  • An electrical property of the stator, for example star, delta connection, of the phases can be achieved in some embodiments by the power connection formed as an attachment.
  • the starting points which are spaced apart from one another by the angle in the circumferential direction may, for example, only be starting points which belong to one phase.
  • a sub-string can, for example, run through all the layers of the winding.
  • a starting point of a sub-string may be, for example, at the radially outermost position, that is, for example, in the first position or in the radially innermost position, in a winding having six layers, in the sixth position.
  • the sub-string includes a plurality of arcs.
  • An arc includes a plurality of U-shaped connecting wires.
  • a connecting wire may include a first leg and a second leg, wherein the first leg and the second leg are spaced apart on an open side of the connecting wire and on a closed side a connector are connected together.
  • the first leg of the connecting wire is arranged in a first position n of the winding and the second leg in a position n + 1 of the winding.
  • a relatively simple construction of the sub-string can thereby be made possible. All partial strands of a winding of the stator can have the same number of arcs. All arcs may have the same number of bond wires.
  • connection point between two connecting wires can for example be referred to as contacting area.
  • the second leg of the first connecting wire is connected to the first leg of a second connecting wire.
  • the connection of the legs in the layers can for example be such that a partial displacement takes place in the form of a change in a twist angle of the legs in the tangential direction.
  • a shift of the Maisier Schemee between the individual connecting wires or arches can be made possible. This can be useful, for example, to avoid that several Maisier Schemee mechanically collide.
  • connection wires of the winding are in some embodiments arranged such that all open sides are arranged on a first side of the stator and all connection pieces are arranged on an opposite side of the stator along the axis of rotation. In some embodiments, this can make it possible that no additional connections, for example in the form of bridges, are necessary on the stator for the basic structure of the winding. Furthermore, it may possibly also be possible for the contacting regions to lie predominantly in one plane, both radially and axially. As a result, in some embodiments, a compact construction and a concomitant small space requirement can be achieved.
  • a length of the arc can be a ratio of a number of holes of the stator and a number of starting points of the stator. result. In some embodiments, this can be achieved by arranging and arranging all the arcs in an electrically symmetrical manner.
  • the length of the arc may, for example, relate to a circumference of the stator, for example how often the arc orbits the stator or the laminated core.
  • the number of holes may indicate how many slots per pole and phase are provided in succession.
  • the number of holes may be, for example, 1, 2, 3, 4 or 5.
  • a left and a right groove which are arranged directly adjacent, may be provided per pole for each phase.
  • a hole number of 3 a left, a middle and a right-hand groove, which are arranged directly adjacent, may be provided per pole for each phase.
  • the arc can run X times around the stator or the laminated core.
  • the first leg of a first connection wire is spaced about x slots from the second leg of the connection wire, and the first leg of another connection wire is spaced x + 1 slots from the second leg of the further connection wire or the second leg of the first connection wire. This may be the case, in particular, at a position where the arc overlaps in the circumferential direction with a starting point.
  • an interconnection jump may be performed. Due to the interconnection jump, in some embodiments it can be achieved that all slots of a pole are filled with the winding.
  • a Verschaltungssprung can for example be designed such that a leg of the connecting wire performs the Verschaltungssprung, instead of a right-hand groove in a left-hand groove or instead of a middle groove in a left-hand groove of a pole is arranged.
  • the winding may be electrically symmetric in some embodiments.
  • the interconnect jump may be accomplished via a shortened or extended winding step.
  • the arc can be arranged within a double layer of the winding.
  • a double layer comprises a first layer n of the winding and a second, directly adjacent layer n + 1 of the winding.
  • a position of the winding may, for example, describe a position of the leg of the connecting wire in the groove of the laminated core in the radial direction.
  • a connecting wire of a sheet is connected in series with the preceding connecting wire of the sheet and the subsequent connecting wire of the sheet. The free ends of the sheets, which are not connected to other connectors in the same double layer, constitute an end or beginning of the sheet.
  • the winding may comprise at least a first double layer and a second double layer directly adjacent to the first double layer, wherein the first double layer comprises two directly adjacent layers n and n + 1 and the second double layer comprises two layers n + 2 and n + 3.
  • a first sheet and a second sheet may be connected in series with each other.
  • such a symmetrical winding can be constructed. A start of an arc can therefore be recognized in a completely assembled stator, for example, in that the two legs of a connecting wire are arranged in a different double layer, as the two legs of a preceding connecting wire.
  • Embodiments also relate to an electric machine with the stator according to one of the preceding embodiments.
  • the figures show schematically the following views: a schematic representation of a stator according to an embodiment; a schematic representation of a stator according to another embodiment; a schematic representation of a conventional stator; different schematic representations of perspective views of a stator according to the embodiment of Figure 1 a in the manufacture of a winding of the stator ..; a schematic representation of a perspective view of a connecting wire, for a winding of a stator according to an embodiment; a schematic representation of a perspective views of a stator according to an embodiment with a winding of the stator of a phase; a schematic representation of an enlarged detail of Fig.
  • FIG. 6 a schematic representation of a stator according to an embodiment with a power connection; a schematic representation of a circuit diagram of a first sub-string at a first starting point of the stator according to the embodiment of Fig. 6; a schematic representation of a phase of the stator according to the embodiment of Fig. 6; Fig. 8c is a schematic representation of a section of a cut
  • 9a is a schematic representation of a circuit diagram of a second sub-string at the first starting point of the stator according to the embodiment of FIG. 6;
  • Fig. 9b is a schematic representation of a section of a cut
  • 10a is a schematic representation of a circuit diagram of a first sub-string at a second starting point in a stator according to the embodiment of FIG. 6;
  • Fig. 10b is a schematic representation of a section of a cut
  • 1 1 a is a schematic representation of a circuit diagram of a second sub-string at the second starting point of the stator according to the embodiment of Fig. 6 .;
  • Fig. 1 1 b is a schematic representation of a section of a cut
  • the stator 1 a shows a schematic representation of a stator 1 for an electrical machine according to an exemplary embodiment.
  • the stator 1 normally comprises three phases U, V and W.
  • U the schematic structure of a phase, for example U, will be described.
  • the other two phases can of course be constructed analogously.
  • the stator 1 comprises a laminated core 2 shown in FIG. 2, which has a plurality of grooves 3.
  • a winding 4 is arranged in the grooves 3 of the laminated core 2.
  • the winding 4 comprises at least a first sub-strand 5 with a first starting point 6 and a second sub-strand 7 with a second starting point 8.
  • the first starting point 6 of the first sub-strand 5 is circumferentially U at an angle ⁇ spaced from the second starting point 8 of the second sub-strand 7 arranged.
  • a further sub-string 9 and 10 is arranged.
  • the further partial strands 9 and 10 are shown radially inwardly of the partial strands 5 and 7.
  • the sub-strands 5 and 7 are arranged to extend inwardly from radially outward.
  • the current then flows in the partial strands 5 and 7 in a first direction.
  • the further sub-strands 9 and 10 are arranged such that they extend from radially inward to radially outward.
  • the current flows in the other sub-strands 9 and 10 in a second direction opposite to the first direction.
  • the interconnection of the sub-strands 5, 7, 9 and 10 can for example be such that the sub-strands 5 and 7 at the starting points 6 and 8 via a feed line 1 first be charged with voltage.
  • the sub-strands 5 and 7 are connected at their ends in each case with the second sub-string 9 or 10 of their starting point in series.
  • This series connection of the partial strands 5 and 9 or 7 and 1 0 is marked with the arrow 13.
  • a derivative 12 takes place in each case at the ends of the second sub-strands 9 and 10.
  • the further sub-strands 9 and 1 0 at the starting points 6 and 8 also omitted.
  • two or even four partial strands per phase can be provided by arranging the two mutually offset starting points 6 and 8.
  • the partial strands 5, 7, 9 and 10 can also be connected in parallel, as shown for example in FIG. 8b.
  • FIG. 1 b shows a schematic representation of a stator 1 - a for an electrical machine according to a further exemplary embodiment.
  • the stator 1-a is constructed substantially similar to the stator 1, but comprises a further, third starting point 14.
  • the winding 4 of the stator 1-a comprises not only the two start points 6 and 8 which are spaced apart in the circumferential direction U, but also a third, further starting point 14 at which a third sub-strand 15 begins.
  • a further sub-strand 16 is arranged in addition to the third sub-strand 15.
  • the interconnection of the individual sub-strands is analogous as described for the stator 1 of FIG. 1 a.
  • the three starting points 6, 8 and 15 are each spaced apart by the angle ⁇ .
  • the angle ⁇ 120 °.
  • the starting points may also be spaced apart from each other by a different angle.
  • the number of starting points per phase can specify the angular position of the starting points to each other.
  • the further sub-strands 9, 10 and 15 may also be omitted in some embodiments. As can be seen in the embodiment of FIG. 1 b, by providing a third starting point, three or six sub-strands per phase can be arranged. In further embodiments, not shown, four or eight partial strands per phase can be provided, for example, by a fourth starting point.
  • FIG. 1 c shows a schematic representation of a conventional stator 17 with a winding 18 which has only one starting point 19.
  • the winding diagram according to one of the exemplary embodiments may be used to produce electrical machines with the same characteristics, which have a smaller conductor cross-section and thus lower current displacement.
  • a halved conductor cross-section can result for the same groove.
  • the sub-strands must be doubled, otherwise a number of turns of the winding would double and thus the length of the sub-string.
  • the production of the winding 4 of the stator 1 of the embodiment of FIG. 1 a will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
  • the winding 4 comprises the sub-strands 5, 7, 9 and 1 0 as already explained with reference to FIG. 1 a.
  • Each sub-string includes a plurality of arcs.
  • Each arc comprises a plurality of connecting wires 20.
  • the production of a first arc 29 of the first sub-strand 5 at the first starting point 6 will be explained with reference to FIGS. 2 to 4.
  • FIG. 2 a shows a schematic representation of a perspective view of the connecting wire 20, which can also be referred to as a hairpin, for the winding 4 of the stator 1.
  • the connecting wire 20 is substantially U-shaped and comprises a first leg 21 and a second leg 22.
  • the two legs 21 and 22 have sections 21 -a and 22-a, which are parallel to each other. are arranged one above the other. These portions 21 - a and 22 - a serve to be received in the axial direction along the rotation axis R overlapping in the grooves 3.
  • the legs 21 and 22 each have a contacting region 25 and 26.
  • the contacting regions 25 and 26 are also arranged parallel to each other and to the parallel sections 21 -a and 22-a.
  • the contacting portions 25 and 26 are connected to the parallel portions 21 -a and 22-a via a bending portion 27 and 28, respectively, so that the contacting portions 25 and 26 are arranged higher in the axial direction than the parallel portions 21 -a and 22-a.
  • the contacting portions 25 and 26 are outwardly viewed from a center axis M of the connection wire 20 opposite to the parallel portions 21-a and 22-a so that the contacting portions 25 and 26 are spaced further from each other than the parallel portions 21 -a and 22-a.
  • the laminated core 2 of the stator 1 is shown.
  • the laminated core 2 has an annular cross-sectional area with respect to its axis of rotation R.
  • the laminated core 2 On a radially inwardly facing surface of the laminated core 2, the laminated core 2 has the grooves 3, which are arranged parallel to the axis of rotation R.
  • the laminated core 72 includes grooves. In some other, not shown embodiments, the laminated core may also have a different number of grooves, for example, more or less, for example, 54.
  • the first leg 21 is arranged in a first groove 3-a and the second leg 22 of the connecting wire 20 in a second groove 3-b.
  • the second groove 3-b is spaced from the first groove 3-a in the circumferential direction U by nine grooves.
  • the first connecting wire 20 or its legs 21 and 22 have a winding step of nine.
  • the first connection wire 20 is arranged on the laminated core 2 such that the parallel sections 21 -a and 22-a overlap with the grooves 3 in the axial direction.
  • the connecting piece 24 protrudes beyond an axial extent of the laminated core 2 in the axial direction.
  • the bending sections 27 and 28 and the contacting regions 25 and 26 protrude beyond the laminated core 2 in the axial direction.
  • the parallel portion 21 - a of the first leg 21 of the first connection wire 20 is disposed at a radially outermost position of the groove 3 - a, which may also be referred to as the first layer of the winding 4.
  • the parallel portion 22-a of the second leg 21 of the first connection wire 20 is spaced from a radial end 29 of the groove 3-b. Between the radial end 29 of the groove 3-b and the parallel section 22-a of the second leg 21 of the first connecting wire 20, there is still room in the groove 3-b for receiving exactly one further leg of another connecting wire.
  • the parallel portion 22-a of the second leg 21 of the first connection wire 20 is arranged in a second layer of the winding 4.
  • the two legs 21 and 22 of the first connecting wire 20 can be twisted over the bending sections 27 and 28.
  • a connection with other connecting wires of the winding can be facilitated or made possible.
  • the widening of the ends may take place in front of the connecting wire is arranged on the laminated core or only when the connecting wire is already arranged on the laminated core.
  • a second connecting wire 20-a is disposed on the laminated core 2.
  • the connecting wire 20-a is identical to the connecting wire 20, as are all other connecting wires, which will be referred to hereinafter.
  • the arrangement of the second connection wire 20-a is substantially similar to the arrangement of the first connection wire 20.
  • the first leg 21 of the second bonding wire 20-a is disposed in a groove 3-c in the first layer.
  • the second leg 22 of the second connecting wire 20-a is disposed in a groove 3-d in the second layer.
  • the groove 3-b is spaced nine grooves from the groove 3-c in the circumferential direction U.
  • the groove 3-c is spaced nine grooves from the groove 3-d in the circumferential direction U.
  • the two connecting wires 20 and 20-a are each arranged in the same winding step.
  • a first contacting region 25-a of the second connecting wire 20-b is arranged in the circumferential direction U overlapping the second contacting region 26 of the first connecting wire 20.
  • the two contacting regions 25 and 26 can be electrically conductively connected to each other to connect the first connecting wire 20 and the second connecting wire 20-a in series.
  • Fig. 4 shows the laminated core 2, on which a complete sheet 29 is arranged.
  • the arc 29 comprises exactly six connecting wires 20, 20-a, 20-b, 20-c, 20-d, 20-e.
  • the connecting wires 20-b, 20-c, 20-d and 20-d are arranged substantially analogously to the connecting wires 20 and 20-a.
  • a contacting region 26-a of the second leg of the second connecting wire 20-a in the circumferential direction U overlaps with a contacting region 25-b of a first leg 21 of a third connecting wire 20-b.
  • the contacting region 26-b of the second leg 21 of the third connecting wire 20-b circumferentially overlaps with a contacting region 25-c of the first leg 21 of a fourth connecting wire 20-c.
  • the contacting portion 26-c of the second leg 22 of the fourth connecting wire 20-c circumferentially overlaps with a contacting portion 25-d of a first leg 21 of a fifth connecting wire 20-d.
  • the contacting portion 26-d of the second leg 22 of the fifth connecting wire 20-d circumferentially overlaps with a contacting portion 25-e of a first leg 21 of a sixth connecting wire 20-e.
  • the contacting region 26-e of the second leg 22 of the sixth connecting wire 20-d represents an end 31 of the arc 29.
  • the contacting region 25 of the first leg 21 of the first connecting wire 20 represents the beginning or starting point 6 of the arc 29 and thus also of the sub-strand 5 represents.
  • the contacting regions of the connecting wires, which are arranged in the first layer, are connected to the contacting regions of the adjacent th connecting wires, which are arranged in the second layer, electrically connected to each other, for example 29.
  • all the connecting wires 20 of the sheet 29 are connected to each other in series.
  • the arc 29 thus runs counterclockwise along the laminated core 2 along and this one and a half times.
  • the sheet may have a different length with respect to the laminated core 2. Within the winding 4, however, all the sheets may have the same length. In general, the length of the sheet 29 relative to the circumference of the laminated core 2 can be expressed as follows.
  • an arc runs X times around the laminated core.
  • a starting point of the arc can make a Verschaltungssprung, for example in the form of a shortened or an extended winding step.
  • the X depends on a number of holes of the stator and a number of starting points. A number of holes is understood to be the number of slots provided directly adjacent to one pole per phase.
  • the slots may be provided as follows: 2-U, 2-V, 2-W, 2-U, 2-V, 2-W. etc. If a stator with a hole number of 2 has two starting points, then the arc rotates the laminated core once in total. First, the arc rotates one half of the laminated core, then a Verschaltungssprung, for example, from a right U-groove to a left U-groove performed (lost motion). The arc runs around the other half of the laminated core, then follows a Verschaltungssprung example of a left U-groove, for example, in position 2 in a left U-groove, for example, in position 3. Overall, each sheet can run once around the laminated core before a Jump in or out takes place.
  • the slots may be arranged as follows: 3- U, 3-V, 3-W, 3-U, 3-V, 3-W, etc. If the stator having the number of holes 3 is two Starting points, then the arc rotates the laminated core a total of 1 .5 times. First, the bow revolves the laminated core half a time, then a Verschaltungssprung from a right U-groove to a middle U-groove (lost motion). The arc continues to run halfway around the laminated core and again leads to an interlocking jump, for example from a central U-groove to a left U-groove (lost motion).
  • the arc rotates the stator a further half times before a renewed Verschaltungssprung, for example, from a left U-groove in layer 2 to a left U-groove in layer 3.
  • a renewed Verschaltungssprung for example, from a left U-groove in layer 2 to a left U-groove in layer 3.
  • each arc passes once around the stator before jumping in or out.
  • X (number of holes / number of starting points); where X is the length of the arc with respect to the circumference of the laminated core.
  • each bonding wire 20 to 20-e of the sheet 29 makes a jump from layer 1 to layer 2 to form the sheet 29.
  • a layer jump is made possible within the connecting wire 20 and at the contact point 25 and 26 between the connecting wires 20.
  • the two legs 21 and 22 of the connecting wires 20 are usually spaced by the same number of grooves 3, for example nine in the embodiment of the figures, as already for the legs in the grooves 3-a, 3-b, 3 c and 3-d.
  • a contact side such as the side on which the connecting pieces 24 are arranged, can be mentioned, and also a crown side or turning area side, as can be called the side on which the open ends 23 of the connecting wires 20 protrude.
  • a shortened winding step 30 is performed.
  • the second limb 22-c of the fourth connecting wire 20-c is only separated by eight times from the first limb 21 of the fifth connecting wire 20-d. th 3 spaced apart.
  • a shortened winding step 30 also takes place between the second leg 22 of the second connecting wire 20-a and the first leg 21 -b of the third connecting wire 20-b.
  • the winding steps 30 are shortened, the contacting regions 25 and 26 nevertheless overlap in the circumferential direction, so that an electrical connection is possible.
  • the bending portions 27 and 28 of the affected connecting wires 20 may be bent accordingly.
  • the shortened winding step 30 results in that all the grooves 3 of the phase can be filled.
  • the winding 4 would come again exactly to the starting point 6 and not all the grooves 3 of the phase of the laminated core 2 would be filled.
  • the winding 4 can be continued after a certain number of stator passes, so that the grooves 3 are operated next to the starting point 6.
  • a shortened and / or an extended winding step must be carried out so as not to block other connecting wires.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the laminated core 2 of FIGS. 2 to 4, wherein in addition to the first arc 29 of the first sub-strand 5, a second arc 32 of the second sub-strand 7 is arranged.
  • the second sheet 32 begins in the second starting point 8.
  • the sheet 32 is formed substantially analogous to the sheet 29, but rotates the laminated core 2 but opposite to a direction in which the first sheet 29 rotates the laminated core.
  • the beginning of the arc 32 in the starting point 8 forms the contacting region 25-f on a first leg of a first connecting wire 20-f.
  • the second leg of the first connection wire 20-f with the contacting portion 26- is arranged clockwise by eight slots spaced from the first leg of the connecting wire 20-f.
  • a shortened winding step 30 is performed at this point already.
  • the sheet 32 runs around the laminated core 2, analogously as for the sheet 29. written one and a half times and has as end 33 on the contacting portion 26-z of the second leg 22-z of the sixth connecting wire 20-z.
  • Each sheet 29 or 32 is disposed within a double layer. By this is meant that each sheet has only connecting wires which are arranged in the same two layers 1 and 2.
  • FIGS. 6 to 11b The production and construction of the partial strands will be described below with reference to FIGS. 6 to 11b.
  • a stator having a winding 4 which includes arcs that once circumnavigate the laminated core.
  • the stator of Fig. 6 to 1 1 and the winding 4 is analogous to the embodiment of FIGS. 2 to 5 constructed. Therefore, the same reference numerals are used.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the stator 1, in which two partial strands 5 and 9 and 7 and 10 are arranged for one phase, for example U at the two starting points 6 and 8 in each case.
  • the partial strands 5, 9, 7 and 10 are shown within the phase.
  • the partial strands 5, 9, 7 and 10 are arranged in a parallel connection in this embodiment.
  • Each substring includes three arcs. In other embodiments, not shown, a sub-string may also comprise a different number of arcs and / or the sub-strands of the phase may be connected in series.
  • the arrangement of the arcs in the sub-string is described as representative of the first sub-string 5 of the first starting point 6, with reference to FIGS. 6, 6a, 8a and 8c.
  • the contacting region 25 of the first leg of the first arc 29 shown in FIGS. 6 and 6a represents a beginning 34 of the first partial strand 5 in the first starting point 6.
  • the beginning 34 of the first partial strand 5 in the first starting point 6 is radially outward in the first Location arranged.
  • FIG 8a shows a schematic representation of a circuit diagram of the first sub-string 5.
  • the grooves are shown as a development of the stator 1 and in the y-direction, the layers of the winding 4 are shown.
  • a second arc 49 is assigned to the first starting point 6 radially within the first arc 29.
  • the first sheet 29 is disposed within the layers 1 and 2, which may also be referred to as the first double layer.
  • the second arc 49 is formed analogously to the first arc 29, but includes only connecting wires, which are arranged in a third and fourth position of the winding 4, which may also be referred to as the second double layer.
  • a beginning 44 of the second sheet 49 is arranged so that it can be connected in series with one end 43 of the sheet 29.
  • a first leg of the first connecting wire of the second sheet 49 may be spaced from the last leg of the first sheet 29 by, for example, a normal winding step of nine grooves 3 or a shortened winding step 30 of eight grooves.
  • the second sheet 49 terminates at a transition between the second double layer comprising the third and fourth layers and a third double layer comprising the fifth and sixth layers of the coil 4.
  • the first sub-strand 5 comprises a third arc 50 having only connecting wires arranged in fifth and sixth layers of the winding 4.
  • the third sheet 50 is connected in series with the second sheet 49.
  • the end 45 of the second arc 49 is connected to a beginning 46 of the third arc 50.
  • the end of the third arc 50 represents an end 35 of the first sub-strand 5 in the first starting point 6.
  • the end 35 lies radially inward in a sixth layer of the winding 4.
  • the first sub-strand 5 comprises six layers, three arcs and runs in the counterclockwise direction from radially outside to radially inside.
  • the joining of the sheets can be effected, for example, by means of an electrical connection to the contacting regions, for example brazing or welding can be used as the joining method.
  • the winding may also have further layers or double layers, for example, a fourth double layer.
  • FIG. 8 c shows a schematic representation of a section of a sectioned view of the stator 1, wherein only the first sub-strand 5 is superimposed at the first starting point 6.
  • the first sub-string 5 occupies only two directly adjacent grooves of the phase and only the odd layers 1, 3 and 5. The remaining layers of the two grooves and the adjacent grooves are filled by further partial strands and / or phases.
  • the further sub-strands 7, 9 and 10 are constructed substantially analogously and will be briefly described below with reference to FIGS. 6 and 9a to 11b with their differences.
  • FIG. 9 a shows a schematic illustration of a circuit diagram of the second sub-string 9 at the first starting point 6 in the stator 1.
  • a beginning 36 of the second sub-string 9 in the starting point 6 and an end 37 of the second sub-string 9 can be seen, as well as transitions of unspecified arcs between the double layers.
  • One end 37 of the second sub-string 9 is arranged radially outwardly in the first position.
  • the second sub-string 9 comprises six layers, three sheets and extends in a clockwise direction from radially inward to radially outward Shen.
  • FIG. 9b shows a schematic representation of a section of a sectioned view of the stator 1, wherein only the further sub-strand 9 is superimposed on the first starting point 6.
  • the further sub-string 9 occupies only two directly adjacent grooves of the phase and only the straight layers 2, 4 and 6.
  • the remaining layers of the two grooves and the adjacent grooves are filled by further sub-strands and / or phases ,
  • FIG. 10 a shows, analogously to FIGS. 8 a and 9 a, a schematic representation of a circuit diagram of the first sub-string 7 at the second starting point 8 in the stator 1. Also in FIG. 6, a beginning 38 of the second sub-string 7 in the second starting point 8 and the end 39 of the second sub-string 7 can be seen. In the first double layer of the sheet 32 is arranged. A beginning 38 of the first sub-string 7 in the second starting point 8 is arranged radially outward in the first position. One end of a third arc constitutes an end 39 of the first sub-string 7 of the second start-up The end 39 is radially inward in a sixth position of the winding 4. The first sub-string 7 comprises six layers, three arcs and extends counterclockwise from radially au Shen radially inward.
  • FIG. 10b shows a schematic representation of a section of a sectioned view of the stator 1, wherein only the first sub-string 7 of the second starting point 8 is superimposed.
  • the first sub-string 7 occupies only two directly adjacent grooves of the phase and only the odd-numbered layers 1, 3 and 5.
  • the remaining layers of the two grooves and the adjacent grooves are filled by further sub-strands and / or phases ,
  • FIGS. 8 a, 9 a and 10 a a schematic illustration of a circuit diagram of the second sub-string 10 at the second starting point 8 in the stator 1.
  • the beginning 40 of the second sub-string 10 in the starting point 8 and the end 41 of the second sub-string 7 and the transition of unspecified sheets in the double layers can be seen.
  • the beginning 40 of the second sub-string 10 in the second starting point 8 is arranged radially inward in the sixth position.
  • the end 41 of the second sub-string 10 is arranged radially au Shen lying in the first layer.
  • the second sub-string 10 comprises six layers, three sheets and extends in a clockwise direction from radially inward to radially outward Shen.
  • 1 1 b shows a schematic representation of a section of a sectioned view of the stator 1, wherein only the second sub-strand 10 of the second starting point 8 is superimposed.
  • the second sub-string 10 occupies only two directly adjacent grooves of the phase and only the straight layers 2, 4 and 6. The remaining layers of the two grooves and the adjacent grooves are replaced by further sub-strands and / or Phases filled up.
  • a power connection 48 shown in FIG. 7 can be used for the interconnection of the partial strands and / or the phases.
  • the power connection 48 can be electrically connected, for example, to the beginnings and ends of the double layers, that is to say to the contact regions 25 and 26 of the connecting wires.
  • all the beginnings and ends of the double plies may be on the same side.
  • te of the stator 1 may be arranged.
  • the phases V and W constructed analogously to the described phase U can also be connected to the power connection 48.
  • the sub-strands may also be arranged in a different winding scheme.
  • Each sub-string can for example be the same structure and / or go through the stator the same number of times.
  • Each sub-string occupies the grooves and layers identical in some embodiments, so that by the same position and grooves each sub-strand has the same electrical angle.
  • a large symmetry between the sub-strands and only minor circulating current losses can be achieved.
  • Each sub-string may for example be distributed over the entire circumference of the stator, in comparison to a loop winding, which may for example be geometrically limited to only a portion of the stator. This allows a Deachs réelle be achieved, which causes the individual sub-strands are loaded evenly.
  • Some embodiments relate to a stator with 3 phases (U, V, W), each phase corresponding to one strand.
  • Each strand consists of any number of substrings.
  • the winding of the stator comprises at least two starting points which are spaced apart by an angular range. All starting points have the same pole. In each starting point, at least one beginning of at least one sub-string of a phase is arranged.
  • Each substring has any number of bends.
  • An arc is formed on two successive layers, for example 1 + 2.3 + 4.5 + 6.7 + 8, etc.
  • Each arc comprises a plurality of connecting wires, which may also be referred to as hairpins, with two conductor legs, such as the legs of the Bonding wire can also be called, are arranged in two different position.
  • the three strings or phases can be interconnected as a star or a delta.
  • An interconnection of the substrings of a phase takes place in each case in a starting point.
  • the interconnection can be parallel or in series.
  • the procedure may be as follows. A partial strand, the radially au Shen begins (layer 1) ends radially inward (layer 6). Due to a meandering of layers 1 and 2 and then back again, either only even or odd layers, ie either layers 1, 3,5,7 etc. or 2,4,6,8 etc.
  • a second sub-strand can begin, which runs from radially inward (layer 6) to radially au Shen (Lagel).
  • This sub-string is constructed exactly equal to the first sub-string, except that a strand output and input are reversed and the winding is mechanically offset by an angle which corresponds exactly to a pole angle.
  • both partial strands can be connected in series at a starting point.
  • two sub-strands may be provided at a starting point in parallel or at two starting points one sub-strand or two sub-strands connected in series.
  • partial strands can be connected in series at three starting points.
  • partial strands can be connected in parallel at two starting points, or four starting points with series strands can be provided.
  • partial strands can be connected in series at five starting points.
  • partial strands can be connected in parallel at three starting points.

Landscapes

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Abstract

Ausführungsbeispiele betreffen einen Stator für eine elektrische Maschine. Der Stator (1) umfasst wenigstens ein Blechpaket, das eine Mehrzahl von Nuten aufweist. In den Nuten des Blechpakets ist eine Wicklung (4) angeordneten. Die Wicklung (4) umfasst wenigstens einen ersten Teilstrang (5) mit einem ersten Startpunkt (6) und einen zweiten Teilstrang (7) mit einem zweiten Startpunkt (8), wobei der erste Startpunkt (6) des ersten Teilstrangs (5) in Umfangsrichtung um einem Winkel beabstandet zu dem zweite Startpunkt (8) des zweiten Teilstrangs (7) angeordnet ist.

Description

Stator für eine elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine.
Statoren werden in einer Vielzahl von elektrischen Maschinen eingesetzt. Anforderungen an elektrische Maschinen werden meist in Bezug auf Drehmoment und Leistung gestellt. Die Leistung und das Drehmoment einer Elektromaschine hängen von einer angelegten Spannung und einem zur Verfügung stehenden Strom ab. Die angelegte Spannung ist allerdings oft ein„fester" Parameter, der sich aus der zur Verfügung stehenden Batteriespannung ergibt. Um trotzdem hohe Leistungen realisieren zu können, kann der fließende Strom erhöht werden. Das erfordert meist einen großen Leitungsquerschnitt, bezogen auf einen gesamten Leitungsquerschnitt einer Wicklung des Stators, um den Strom„tragen" zu können.
Es stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Erhöhung des Stromes bei gleichem Blechquerschnitt des Stators zur Verfügung. Eine Möglichkeit ist, große Drahtquerschnitte vorzusehen. Dies kann sich unter ungünstigen Umständen nachteilig in Bezug auf große Stromverdrängungseffekte und/oder -Verluste auswirken. Eine weitere Möglichkeit ist, kleine Leiterquerschnitte vorzusehen und eine Anzahl der Lagen der Wicklung des Stators zu erhöhen. Dadurch kann jedoch eine effektive Windungslänge, wie eine Länge der Wicklung auch genannt werden kann, steigen. Dies kann unerwünscht sein.
Durch die begrenzte Anzahl von Teilsträngen in konventionellen Statoren von elektrischen Maschinen, die auch als E-Maschine bezeichnet werden können, ist eine Variabilität in Bezug auf eine Lagenanzahl und Windungszahl der Wicklung des Stators begrenzt. Bei hohen Drehzahlen und/oder Frequenzen können sich bei konventionellen Statoren unter ungünstigen Umständen unvorteilhafte Effekte bezüglich der Strom Verdrängung ergeben.
Ein derartiger Stator ist beispielsweise aus der US 2015/0076953 A1 bekannt. Bei diesem Stator sind Verbindungsdrähte als sogenannte Hairpins ausgeführt. Die Ver- bindung der Verbindungsdrähte ist komplex ausgeführt. Insbesondere ist es erforderlich, dass die Verbindungsdrähte auf einer Verdrehseite als Sonderpins ausgeführt sind, um eine geordnete Kontaktierung ermöglichen zu können. Um eine ausreichende Kontaktierung der Verbindungsdrähte miteinander gewährleisten zu können, müssten mehrere Lagen von Verbindungsdrähten übereinander angeordnet sein. Der erforderliche Bauraum für den Stator ist daher relativ groß.
Es besteht daher ein Bedarf daran, den Aufbau eines Stators für eine elektrische Maschine, zu verbessern. Diesem Bedarf tragen trägt der Gegenstand nach dem unabhängigen Patentanspruch Rechnung.
Der erfindungsgemäße Stator für eine elektrische Maschine umfasst ein Blechpaket, das eine Mehrzahl von Nuten aufweist. In den Nuten des Blechpakets ist eine Wicklung angeordnet. Die Wicklung umfasst wenigstens einen ersten Teilstrang mit einem ersten Startpunkt und einen zweiten Teilstrang mit einem zweiten Startpunkt. Der erste Startpunkt des ersten Teilstrangs ist zu dem zweiten Startpunkt des zweiten Teilstrangs in Umfangsrichtung um einen Winkel versetzt angeordnet. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass ein Verschaltungs- konzept bereitgestellt wird, mit dem ermöglicht wird, beliebig viele Teilstränge in einem Stator zu bilden. Dadurch kann unter Umständen ein Verhältnis zwischen einem Gesamtquerschnitt der Wicklung und Einzelquerschnitten von Leiterabschnitten, die den Gesamtquerschnitt der Wicklung bilden, verbessert sein. Dies kann beispielsweise möglich sein, weil eine Anzahl der parallelen Teilstränge und eine Anzahl der Lagen der Wicklung vergrößert werden kann. Ein großer Gesamtquerschnitt der Wicklung kann beispielsweise gewünscht sein, um eine Leistung der elektrischen Maschine zu erhöhen.
Die Idee der vorliegenden Erfindung liegt in einem Wickelschema, mit welchem eine beliebige Anzahl von Teilsträngen realisierbar ist. Dadurch, dass mehrerer Startpunkte vorgesehen sind, kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine Anzahl der Teilstränge erhöht werden. Als Blechpaket kann zum Beispiel jedes Bauteil dienen, das ausgebildet ist, um die Wicklung aufzunehmen. Beispielsweise kann das Blechpaket als kreiszylinderförmi- ger Ring ausgebildet sein. Der Ring kann an seiner nach radial innen gewandten Seite eine Mehrzahl von regelmäßig angeordnet Nuten aufweisen. Die Nuten bzw. eine größte Ausdehnung der Nuten können parallel zu einer Rotationsachse des Blechpakets angeordnet sein. Nach radial außen können die Nuten geschlossen sein. In Umfangsrichtung können zwei direkt benachbarte Nuten durch eine Trennwand voneinander abgegrenzt sein. Das Blechpaket kann mehr als 50, beispielsweise 54 oder 72 Nuten aufweisen. Eventuell kann das Blechpaket ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
Der Winkel, um den der erste Startpunkt von dem zweiten Startpunkt beabstandet ist, kann bei manchen Ausführungsbeispielen größer sein als ein Winkel, den eine, zwei, drei, vier oder fünf direkt benachbarte Nuten einschließen. Zwei direkt benachbarte Bauteile, beispielsweise zwei direkt benachbarte Nuten, sind zum Beispiel derart angeordnet, dass keine weiter Nut oder ein weiteres identisches Bauteil dazwischen angeordnet ist. Zwei Startpunkte, die in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind, können beispielsweise in Umfangsrichtung mechanisch bzw. geometrisch zueinander beabstandet angeordnet sein.
Unter der Wicklung kann zum Beispiel jedwede mehrlagige Leitungsanordnung in dem Stator verstanden werden, die ausgebildet ist, um bei einer Beaufschlagung mit Strom oder Spannung, abwechselnd in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet Süd- und Nordpole auszubilden. Dabei kann sich beispielsweise ein Nordpol über zwei direkt benachbarte Nuten und ein Südpol ebenfalls über zwei direkt benachbarte Nuten erstrecken. In jeder Nut kann eine Mehrzahl von Lagen der Wicklung angeordnet sein. Eine Anzahl der Lagen kann unter Umständen nicht limitiert und beliebig geradzahlig skalierbar sein. Alle Nuten des Blechpakets können beispielsweise mit derselben Anzahl von Lagen befüllt sein.
Unter einem Startpunkt kann zum Beispiel jedweder Teil der Wicklung verstanden werden, der ausgebildet ist, um als Zugang für eine Spannungsquelle zu dienen. Beispielsweise kann der Startpunkt direkt mit einem Leistungsanschluss verbindbar sein.
Ergänzend kann der Winkel, um den der erste Starpunkt von dem zweiten Startpunkt beabstandet ist, 360° geteilt durch die Anzahl der in Umfangsrichtung beabstandeten Startpunkte betragen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass die Startpunkte symmetrisch oder zumindest gleichmäßig verteilt zueinander angeordnet sind.
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Wicklung zwei, drei, vier, fünf oder mehr Teilstränge mit in Umfangsrichtung um den Winkel versetzt zueinander angeordneten Startpunkten. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch der Gesamtquerschnitt der Wicklung und damit die Leistung der elektrischen Maschine mit dem Stator erhöht werden. Mit anderen Worten kann der Stator zwei, drei, vier, fünf oder mehr Startpunkte für Teilstränge aufweisen. Der Stator bzw. dessen Wicklung kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine beliebige Anzahl von Teilsträngen umfassen.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen sind an jedem Startpunkt zwei Teilstränge angeordnet. Unter Umständen kann dadurch die Anzahl der Teilstränge, der Gesamtquerschnitt der Wicklung und damit die Leistung der elektrischen Maschine erhöht werden. Ein erster Teilstrang an dem Startpunkt kann dann beispielsweise von radial innen nach radial außen und ein zweiter Teilstrang, der an dem Startpunkt beginnt, kann dann zum Beispiel von radial außen nach radial innen verlaufend angeordnet sein. Des Weiteren kann der erste Teilstrang in Umfangsrichtung gegenläufig zu dem zweiten Teilstrang angeordnet sein. Jeder der Teilstränge, die an einem gemeinsamen Startpunkt einer Phase beginnen, können parallel verschaltet sein. Ein Ende des ersten Teilstrangs ist dann nicht mit dem Anfang des zweiten Teilstrangs sondern direkt mit einer Stromquelle kontaktiert bzw. elektrisch verbunden. Mit anderen Worten ist dann ein zweiter Teilstrang separat von dem ersten Teilstrang, mit dem Anfang innerhalb des gleichen Startpunktes / Winkelbereichs angeordnet. Die beiden Teilstränge eines Startpunkts einer Phase können auch in Reihe verschaltet sein. Ein Ende des ersten Teilstrangs und der Anfang des zweiten Teilstrangs sind dann miteinander kontaktiert bzw. elektrisch leitend verbunden. Der zweite Teilstrang stellt dann eine Verlängerung des ersten Teilstrangs dar. Zur Verschaltung der Teilstränge kann der Stator zum Beispiel eine Leistungselektronik umfassen. Die Anschlüsse der Leistungselektronik für alle Teilanschlüsse können dann, entlang der Rotationsachse des Stators, auf derselben Seite des Stators angeordnet sein. Der Leistungsanschluss kann zum Beispiel über einen Kabelbaum, ein aufsteckbares Powerboard oder über Verbindungselemente (Jumper) als Anbauteil realisiert sein. Der Leistungselektronik kann beispielsweise mit den Enden der Verbindungsdrähte, beispielsweise den Drahtenden elektrisch verbunden sein.
Ergänzend oder alternativ kann die Wicklung drei Phasen, beispielsweise U, V und W umfassen. Wenigstens eine oder jede der Phasen umfasst wenigstens zwei Teilstränge. Beim manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass eine Phase wenigsten zwei Teilstränge umfasst, ein Gesamtleitungsquerschnitt der Wicklung erhöht sein. Beispielsweise kann dazu jede Phase eine Mehrzahl von Teilsträngen umfassen oder durch diese gebildet sein. Die Teilstränge innerhalb einer Phase und/oder die Teilstränge, die an einem gemeinsamen Startpunkt beginnen, können parallel oder in Reihe miteinander verschaltet seien. Eine elektrische Eigenschaft des Stators, beispielsweise Stern-, Dreieck-Verschaltung, der Phasen kann bei manchen Ausführungsbeispielen durch den als Anbauteil ausgebildeten Leistungsanschluss erreicht werden. Bei den in Umfangsrichtung um den Winkel voneinander beabstan- deten Startpunkten kann es sich beispielsweise nur um Startpunkte handeln, die zu einer Phase gehören. Ein Teilstrang kann beispielsweise durch alle Lagen der Wicklung laufen. Ein Starpunkt eines Teilstrangs kann zum Beispiel an der radial äußersten Position liegen, also beispielsweise in der ersten Lage oder in der radial am weitesten innen liegenden Position, bei einer Wicklung, die sechs Lagen aufweist, in der sechsten Lage.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Teilstrang eine Mehrzahl von Bögen. Ein Bogen umfasst eine Mehrzahl von u-förmigen Verbindungsdrähten. Ein Verbindungsdraht kann einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweisen, wobei der erste Schenkel und der zweite Schenkel auf einer offenen Seite des Verbindungsdraht voneinander beabstandet sind und an einer geschlossenen Seite über ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind. Der erste Schenkel des Verbindungsdrahts ist in einer ersten Lage n der Wicklung und der zweite Schenkel in einer Lage n+1 der Wicklung angeordnet. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ein relativ einfacher Aufbau des Teilstrangs ermöglicht werden. Alle Teilstränge einer Wicklung des Stators können dieselbe Anzahl von Bögen aufweisen. Alle Bögen können eventuell dieselbe Anzahl von Verbindungsdrähten aufweisen. Zwei direkt benachbarte Verbindungsdrähte werden in Reihe miteinander geschaltet. Die Verbindungsstelle zwischen zwei Verbindungsdrähten kann beispielsweise als Kontaktierbereich bezeichnet werden. Dazu wird der zweite Schenkel des ersten Verbindungsdrahts mit dem ersten Schenkel eines zweiten Verbindungsdrahts verbunden. Die Verbindung der Schenkel in den Lagen kann beispielsweise derart erfolgen, dass eine partielle Verschiebung, in Form eine Veränderung eines Verdrehwinkels der Schenkel in tangentialer Richtung erfolgt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch eine Verschiebung der Kontaktierbereiche zwischen den einzelnen Verbindungsdrähten oder Bögen ermöglicht werden. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, um zu vermeiden, dass mehrere Kontaktierbereiche mechanisch kollidieren.
Die Schenkel der Verbindungsdrähte können eine Länge aufweisen, die größer ist als eine größte Ausdehnung einer Nut des Blechpakets. Alle Verbindungsdrähte der Wicklung sind bei manchen Ausführungsbeispielen derart angeordnet, dass alle offenen Seiten auf einer ersten Seite des Stators und alle Verbindungsstücke auf einer entlang der Rotationsachse gegenüberliegenden Seite des Stators angeordnet sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass an dem Stator keine zusätzlichen Verbindungen beispielsweise in Form von Brücken für den Grundaufbau der Wicklung notwendig sind. Des Weiteren kann eventuell auch ermöglicht werden, dass die Kontaktierbereiche überwiegend in einer Ebene, sowohl radial, als auch axial liegen. Dadurch kann bei manchen Ausführungsbeispielen ein kompakter Aufbau und ein damit einhergehender geringer Bauraum Bedarf erreicht werden.
Eine Länge des Bogens kann sich bei manchen Ausführungsbeispielen aus einem Verhältnis aus einer Lochzahl des Stators und einer Anzahl der Startpunkte des Sta- tors ergeben. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch erreicht werden, dass alle Bögen elektrisch symmetrisch aufgebaut und angeordnet sind. Die Länge des Bogens kann sich beispielsweise auf einen Umfang des Stators beziehen, beispielsweise darauf, wie oft der Bogen den Stator bzw. das Blechpaket umrundet. Die Lochzahl kann zum Beispiel angeben, wie viele Nuten pro Pol und Phase hintereinander vorgesehen sind. Die Lochzahl kann zum Beispiel 1 , 2, 3, 4 oder 5 betragen. Bei einer Lochzahl von 2 können beispielsweise eine linke und eine rechte Nut, die direkt benachbart angeordnet sind, pro Pol für jede Phase vorgesehen sein. Bei einer Lochzahl von 3 können beispielsweise eine linke, eine mittlere und eine recht Nut, die direkt benachbart angeordnet sind, pro Pol für jede Phase vorgesehen sein.
Der Bogen kann X Mal um den Stator bzw. das Blechpaket laufen. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der erste Schenkel eines ersten Verbindungsdrahts um x Nuten von dem zweiten Schenkel des Verbindungsdraht beabstandet angeordnet und der erste Schenkel eines weiteren Verbindungsdrahts um x+1 Nuten von dem zweiten Schenkel des weiteren Verbindungsdrahts oder dem zweiten Schenkel des ersten Verbindungsdrahts beabstandet angeordnet. Dies kann insbesondere an einer Position der Fall sein, an der der Bogen in Umfangsrichtung mit einem Startpunkt überlappt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass ein verlängerter oder ein verkürzter Wickelschritt durchgeführt wird, beispielsweise wenn der Bogen einen Startpunkt kreuzt, ein Verschaltungssprung durchgeführt werden. Durch den Verschaltungssprung kann bei manchen Ausführungsbeispielen erreicht werden, dass alle Nuten eines Pols mit der Wicklung befüllt werden. Ein Verschaltungssprung kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass ein Schenkel des Verbindungsdrahts der den Verschaltungssprung durchführt, statt in einer rechten Nut in einer linken Nut oder statt in einer mittleren Nut in einer linken Nut eines Pols angeordnet ist. Trotz der mechanisch ausgeführten Sprünge kann die Wicklung bei manchen Ausführungsbeispielen elektrisch symmetrisch sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Verschaltungssprung über einen verkürzten oder einen verlängerten Wickelschritt erreicht werden.
Ergänzend oder alternativ kann der Bogen innerhalb einer Doppellage der Wicklung angeordnet sein. Dabei umfasst eine Doppellage eine erste Lage n der Wicklung und eine zweite, direkt benachbarten Lage n+1 der Wicklung. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch erreicht werden, dass die Wicklung elektrisch symmetrisch aufgebaut ist. Eine Lage der Wicklung kann zum Beispiel eine Position des Schenkels des Verbindungsdrahts in der Nut des Blechpakets in radialer Richtung beschreiben. Die erste Lage (n=1 ) kann beispielsweise an einem Ende der Nut, also radial am weitesten außen, angeordnet sein. Nach radial innen kann die Nummerie- rung der Lagen ansteigen. Ein Verbindungsdraht eines Bogens wird mit dem vorhergehenden Verbindungsdraht des Bogens und dem nachfolgenden Verbindungsdraht des Bogens in Reihe geschaltet. Die freien Enden der Bögen, die nicht mit anderen Verbindungsstücken in derselben Doppellage verbunden sind, stellen ein Ende bzw. einen Beginn des Bogens dar.
Ergänzend kann die Wicklung wenigstens eine erste Doppellage und eine zweite direkt zu der ersten Doppellage benachbarte Doppellage umfassen, wobei die erste Doppellage zwei direkt benachbarte Lagen n und n+1 umfasst und die zweite Doppellage zwei Lagen n+2 und n+3 umfasst. An einem Übergang zwischen zwei Doppellagen können ein erster Bogen und ein zweiter Bogen miteinander in Serie geschaltet sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so eine symmetrische Wicklung aufgebaut sein. Ein Beginn eines Bogens kann daher bei einem komplett montierten Stator beispielsweise dadurch erkannt werden, dass die beiden Schenkel eines Verbindungsdrahts in einer anderen Doppellage angeordnet sind, als die beiden Schenkel eines vorhergehenden Verbindungsdrahts.
Ausführungsbeispiele betreffen auch eine elektrische Maschine mit dem Stator nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
So zeigen die Figuren schematisch die nachfolgenden Ansichten: eine schematische Darstellung eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel; eine schematische Darstellung eines Stators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; eine schematische Darstellung eines konventionellen Stators; unterschiedliche schematische Darstellungen perspektivischer Ansichten eines Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 a bei der Herstellung einer Wicklung des Stators; eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht, eines Verbindungsdrahts, für eine Wicklung eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel; eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansichten eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Wicklung des Stators einer Phase; eine schematische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts der Fig. 6; eine schematische Darstellung eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Leistungsanschluss; eine schematische Darstellung eines Schaltschemas eines ersten Teilstrangs an einem ersten Startpunkt des Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6; eine schematische Darstellung einer Phase des Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6; Fig. 8c eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen
Ansicht des Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6, wobei nur der erste Teilstrang an dem ersten Startpunkt eingeblendet ist;
Fig. 9a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas eines zweiten Teilstrangs an dem ersten Startpunkt des Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6;
Fig. 9b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen
Ansicht des Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6, wobei nur der zweite Teilstrang an dem ersten Startpunkt eingeblendet ist;
Fig. 10a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas eines ersten Teilstrangs an einem zweiten Startpunkt in einem Stator nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6;
Fig. 10b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen
Ansicht des Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6, wobei nur der erste Teilstrang an dem zweiten Startpunkt eingeblendet ist;
Fig. 1 1 a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas eines zweiten Teilstrangs an dem zweiten Startpunkt des Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6; und
Fig. 1 1 b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen
Ansicht des Stators nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6, wobei nur der zweite Teilstrang an dem zweiten Startpunkt eingeblendet ist.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Kom- ponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Die Fig. 1 a zeigt eine schematische Darstellung eines Stators 1 für eine elektrische Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Stator 1 umfasst normalerweise drei Phasen U, V und W. Im Folgenden wird nur der schematische Aufbau einer Phase, beispielsweise U beschrieben. Die beiden anderen Phasen können natürlich analog aufgebaut sein.
Der Stator 1 umfasst ein in Fig. 2 dargestelltes Blechpaket 2, das eine Mehrzahl von Nuten 3 aufweist. In den Nuten 3 des Blechpakets 2 ist eine Wicklung 4 angeordnet. Die Wicklung 4 umfasst wenigstens einen ersten Teilstrang 5 mit einem ersten Startpunkt 6 und einen zweiten Teilstrang 7 mit einem zweiten Startpunkt 8. Der erste Startpunkt 6 des ersten Teilstrangs 5 ist in Umfangsrichtung U um einem Winkel α beabstandet zu dem zweite Startpunkt 8 des zweiten Teilstrangs 7 angeordnet. Die Umfangsrichtung U ist dabei auf einen Umfang des Stator 1 bzw. des Blechpakets 2 bezogen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 a beträgt der Winkel α = 180°.
An jedem der Startpunkte 6 und 8 ist ein weiterer Teilstrang 9 und 10 angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die weiteren Teilstränge 9 und 10 radial innenliegend zu den Teilsträngen 5 und 7 dargestellt. Wenn die Teilstränge in dem Blechpaket implementiert sind, sind die Teilsträngen 5 und 7 derart angeordnet, dass sie von radial au ßen nach innen verlaufen. Der Strom fließt in den Teilsträngen 5 und 7 dann in eine erste Richtung. Die weiteren Teilstränge 9 und 10 sind derart angeordnet, dass sie von radial innen nach radial au ßen verlaufen. Der Strom fließt in den weiteren Teilsträngen 9 und 10 in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
Die Verschaltung der Teilstränge 5, 7, 9 und 10 kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Teilsträngen 5 und 7 an den Startpunkten 6 und 8 über eine Zuleitung 1 1 mit Spannung beaufschlagt werden. Die Teilstränge 5 und 7 sind an ihren Enden jeweils mit dem zweiten Teilstrang 9 bzw. 10 ihres Startpunkts in Serie geschaltet. Diese Serienschaltung der Teilstränge 5 und 9 bzw. 7 und 1 0 ist mit dem Pfeil 13 gekennzeichnet. Eine Ableitung 12 erfolgt jeweils an den Enden der zweiten Teilstränge 9 und 10. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die weiteren Teilstränge 9 und 1 0 an den Startpunkten 6 und 8 auch entfallen. Je nach Ausführungsbeispiel können durch das Anordnen der zwei zueinander versetzten Startpunkte 6 und 8 zwei oder sogar vier Teilstränge pro Phase vorgesehen werden. Alternativ können die Teilstränge 5, 7, 9 und 1 0 auch parallel verschaltet sein, wie beispielsweise in der Fig. 8b gezeigt.
Die Fig. 1 b zeigt eine schematische Darstellung eines Stators 1 -a für eine elektrische Maschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der Stator 1 -a ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Stator 1 aufgebaut, umfasst aber einen weiteren, dritten Startpunkt 14. Für gleiche oder ähnliche Bauteile oder Elemente werden deshalb die Bezugszeichen wie in der Fig. 1 vergeben. Im Gegensatz zu dem Stator 1 umfasst die Wicklung 4 des Stators 1 -a nicht nur die beiden in Umfangsrichtung U zueinander beabstandeten Startpunkte 6 und 8, sondern noch einen dritten, weiteren Startpunkt 14, an dem ein dritter Teilstrang 15 beginnt. Auch an dem dritten Startpunkt 14 ist zusätzlich zu dem dritten Teilstrang 15 ein weiterer Teilstrang 16 angeordnet. Die Verschaltung der einzelnen Teilstränge erfolgt analog wie für den Stator 1 der Fig. 1 a beschrieben.
Die drei Startpunkte 6, 8 und 15 sind jeweils um den Winkel α voneinander beabstandet. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 b beträgt der Winkel α = 120°. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Startpunkte auch um einen anderen Winkel voneinander beabstandet sein. Die Anzahl der Startpunkte pro Phase kann die Winkellage der Startpunkte zueinander angeben. Beispielsweise kann für den Winkel α als Winkelversatz zwischen den Startpunkten einer Phase gelten: α = 360 Anzahl der Startpunkte einer Phase, wobei mit der Anzahl der Startpunkte die Startpunkte gemeint, die in Umfangsrich- tung U versetzt zueinander angeordnet sind.
Die weiteren Teilstränge 9, 10 und 15 können bei manchen Ausführungsbeispielen auch entfallen. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 b erkennbar, können durch das Vorsehen eines dritten Startpunkts drei oder sechs Teilstränge pro Phase angeordnet werden. Bei weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können beispielsweise durch einen vierten Startpunkt vier oder acht Teilstränge pro Phase vorgesehen werden.
Die Fig. 1 c zeigt eine schematische Darstellung eines konventionellen Stators 17, mit einer Wicklung 18, die nur einen Startpunkt 19 aufweist. Im Vergleich zu dem konventionellen Stator 17 können mit dem Wickelschema nach einem der Ausführungsbeispiele eventuell elektrische Maschinen mit gleicher Charakteristik hergestellt werden, die einen kleineren Leiterquerschnitt und dadurch eine geringere Stromverdrängung aufweisen. Durch eine Verdopplung der Lagen kann sich beispielsweise ein halbierter Leiterquerschnitt bei gleicher Nut ergeben. Dadurch müssen jedoch bei manchen Ausführungsbeispielen auch die Teilstränge verdoppelt werden, sonst würde sich eine Windungszahl der Wicklung verdoppeln und damit die Länge des Teilstrangs.
Anhand der Fig. 2 bis 5 wird die Herstellung der Wicklung 4 des Stators 1 des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 a beschrieben. Die Wicklung 4 umfasst die Teilsträngen 5, 7, 9 und 1 0 wie bereits anhand der Fig. 1 a erläutert. Jeder Teilstrang umfasst eine Mehrzahl von Bögen. Jeder Bogen umfasst eine Vielzahl von Verbindungsdrähten 20. Die Herstellung eines ersten Bogens 29 des ersten Teilstrangs 5 an dem ersten Startpunkt 6 wird anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert.
Die Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht, des Verbindungsdrahts 20, der auch als Hairpin bezeichnet werden kann, für die Wicklung 4 des Stators 1 . Der Verbindungsdraht 20 ist im Wesentlichen u-förmig ausgebildet und umfasst einen ersten Schenkel 21 und einen zweiten Schenkel 22. Die beiden Schenkel 21 und 22 weisen Abschnitte 21 -a und 22-a auf, die parallel zuei- nander angeordnet sind. Diese Abschnitte 21 -a und 22-a dienen dazu, um in axialer Richtung entlang der Rotationsachse R überlappend in den Nuten 3 aufgenommen zu werden. Auf einer offenen Seite 23 sind die beiden Schenkel 21 und 22 voneinander beabstandet. Gegenüberliegend zu der offenen Seite 23 sind die Schenkel 21 und 22 über ein Verbindungsstück 24 miteinander verbunden. An ihren freien Enden weisen die Schenkel 21 und 22 jeweils einen Kontaktierbereich 25 und 26 auf. Auch die Kontaktierbereiche 25 und 26 sind parallel zueinander und zu den parallelen Abschnitten 21 -a und 22-a angeordnet. Die Kontaktierbereiche 25 und 26 sind jeweils über einen Biegeabschnitt 27 und 28 mit den parallelen Abschnitten 21 -a und 22-a verbunden, sodass die Kontaktierbereiche 25 und 26 in axialer Richtung höher als die parallelen Abschnitte 21 -a und 22-a angeordnet sind. Die Kontaktierbereiche 25 und 26 sind von einer Mittelachse M des Verbindungsdrahts 20 aus betrachtet, gegenüber den parallelen Abschnitten 21 -a und 22-a nach außen versetzt, sodass die Kontaktierbereiche 25 und 26 weiter voneinander beabstandet sind, als die parallelen Abschnitte 21 -a und 22-a.
In der Fig. 2 ist das Blechpaket 2 des Stators 1 gezeigt. Das Blechpaket 2 weist bezüglich seiner Rotationsachse R eine ringförmige Querschnittsfläche auf. An einer radial nach innen gewandten Fläche des Blechpakets 2 weist das Blechpaket 2 die Nuten 3 auf, die parallel zu der Rotationsachse R angeordnet sind. Bei dem Stator 1 umfasst das Blechpaket 72 Nuten. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Blechpaket auch eine andere Anzahl von Nuten, beispielsweise mehr oder weniger, beispielsweise 54 aufweisen.
Um den Bogen 29 herzustellen wird ein erster Verbindungsdraht 20, wie in Fig. 2 gezeigt, in das Blechpaket 2, das auch als Statorblechpaket bezeichnet werden kann, gefügt. Dazu wird der erste Schenkel 21 in einer ersten Nut 3-a und der zweite Schenkel 22 des Verbindungsdrahts 20 in einer zweiten Nut 3-b angeordnet. Die zweite Nut 3-b ist von der ersten Nut 3-a in Umfangsrichtung U um neun Nuten beabstandet. Damit weist der erste Verbindungsdraht 20 bzw. weisen dessen Schenkel 21 und 22 einen Wickelschritt von neun auf. Der erste Verbindungsdraht 20 wird derart an dem Blechpaket 2 angeordnet, dass die parallelen Abschnitte 21 -a und 22-a in axialer Richtung mit den Nuten 3 überlappen. Auf einer Stirnseite des Stators 1 ragt das Verbindungsstück 24 in axialer Richtung über eine axiale Ausdehnung des Blechpakets 2 hinaus. Auf der in axialer Richtung gegenüberliegenden Stirnseite des Stators 1 ragen die Biegeabschnitt 27 und 28 und die Kontaktierbereiche 25 und 26 in axialer Richtung über das Blechpaket 2 hinaus.
Der parallele Abschnitt 21 -a des ersten Schenkels 21 des ersten Verbindungsdrahts 20 ist an einer radial am weitesten außen liegenden Position der Nut 3-a angeordnet, die auch als erste Lage der Wicklung 4 bezeichnet werden kann. Der parallele Abschnitt 22-a des zweiten Schenkels 21 des ersten Verbindungsdrahts 20 ist von einem radialen Ende 29 der Nut 3-b beabstandet angeordnet. Zwischen dem radialen Ende 29 der Nut 3-b und dem parallele Abschnitt 22-a des zweiten Schenkels 21 des ersten Verbindungsdrahts 20 ist in der Nut 3-b noch Platz zur Aufnahme genau eines weiteren Schenkels eines weiteren Verbindungsdrahts. Damit ist der parallele Abschnitt 22-a des zweiten Schenkels 21 des ersten Verbindungsdrahts 20 in einer zweiten Lage der Wicklung 4 angeordnet.
Die beiden Schenkel 21 und 22 des ersten Verbindungsdrahtes 20 können über die Biegeabschnitte 27 und 28 verdreht werden. Durch das Aufweiten der Enden, kann eine Verbindung mit weiteren Verbindungsdrähten der Wicklung erleichtert oder ermöglicht werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Aufweiten der Enden stattfinden, vor der Verbindungsdraht an dem Blechpaket angeordnet ist oder auch erst, wenn der Verbindungsdraht schon an dem Blechpaket angeordnet ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird ein zweiter Verbindungsdraht 20-a an dem Blechpaket 2 angeordnet. Der Verbindungsdraht 20-a ist wie auch alle weiteren Verbindungsdrähte, auf die im Folgenden noch Bezug genommen wird, identisch zu dem Verbindungsdraht 20 ausgebildet.
Die Anordnung des zweiten Verbindungsdrahts 20-a erfolgt im Wesentlichen ähnlich zu der Anordnung des ersten Verbindungsdrahts 20. Der erste Schenkel 21 des zweiten Verbindungsdrahts 20-a wird in einer Nut 3-c in der ersten Lage angeordnet. Der zweite Schenkel 22 des zweiten Verbindungsdrahts 20-a wird in einer Nut 3-d in der zweiten Lage angeordnet. Die Nut 3-b ist neun Nuten von der Nut 3-c in Um- fangsrichtung U beabstandet. Die Nut 3-c ist neun Nuten von der Nut 3-d in Um- fangsrichtung U beabstandet. Damit sind die beiden Verbindungsdrähte 20 und 20-a jeweils in demselben Wickelschritt angeordnet. Ein erster Kontaktierbereich 25-a des zweiten Verbindungsdrahts 20-b ist in Umfangsrichtung U überlappend mit dem zweiten Kontaktierbereich 26 des ersten Verbindungsdrahts 20 angeordnet. Die beiden Kontaktierbereiche 25 und 26 können elektrisch leitend miteinander verbunden werden, um den ersten Verbindungsdraht 20 und den zweiten Verbindungsdraht 20-a in Serie zu schalten.
Die Fig. 4 zeigt das Blechpaket 2, an dem ein vollständiger Bogen 29 angeordnet ist. Der Bogen 29 umfasst genau sechs Verbindungsdrähte 20, 20-a, 20-b, 20-c, 20-d, 20-e. Die Verbindungsdrähte 20-b, 20-c, 20-d und 20-d sind im Wesentlichen analog zu den Verbindungsdrähten 20 und 20-a angeordnet. Dabei überlappt ein Kontaktierbereich 26-a des zweiten Schenkels des zweiten Verbindungsdrahts 20-a in Umfangsrichtung U mit einem Kontaktierbereich 25-b eines ersten Schenkels 21 eines dritten Verbindungsdrahts 20-b. Der Kontaktierbereich 26-b des zweiten Schenkels 21 des dritten Verbindungsdrahts 20-b überlappt in Umfangsrichtung mit einem Kontaktierbereich 25-c des ersten Schenkels 21 eines vierten Verbindungsdrahts 20-c. Der Kontaktierbereich 26-c des zweiten Schenkels 22 des vierten Verbindungsdrahts 20-c überlappt in Umfangsrichtung mit einem Kontaktierbereich 25-d eines ersten Schenkels 21 eines fünften Verbindungsdrahts 20-d. Der Kontaktierbereich 26-d des zweiten Schenkels 22 des fünften Verbindungsdrahts 20-d überlappt in Umfangsrichtung mit einem Kontaktierbereich 25-e eines ersten Schenkels 21 eines sechsten Verbindungsdrahts 20-e. Der Kontaktierbereich 26-e des zweiten Schenkels 22 des sechsten Verbindungsdrahts 20-d stellt ein Ende 31 des Bogens 29 dar. Der Kontaktierbereich 25 des ersten Schenkels 21 des ersten Verbindungsdrahts 20 stellt den Beginn oder Startpunkt 6 des Bogens 29 und damit auch des Teilstrangs 5 dar.
Um den Bogen 29 zu bilden, werden die Kontaktierbereiche der Verbindungsdrähte, die in der ersten Lage angeordnet sind, mit den Kontaktierbereichen der benachbar- ten Verbindungsdrähte, die in der zweiten Lage angeordnet sind, elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise verschwei ßt. Mit anderen Worten werden alle Verbindungsdrähte 20 des Bogens 29 miteinander in Reihe geschalten. Der Bogen 29 läuft also entgegen dem Uhrzeigersinn an dem Blechpaket 2 entlang und umrundet dieses eineinhalb Mal.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Bogen in Bezug auf das Blechpaket 2 eine andere Länge aufweisen. Innerhalb der Wicklung 4 können jedoch alle Bögen dieselbe Länge aufweisen. Ganz allgemein lässt sich die Länge des Bogens 29 bezogen auf den Umfang des Blechpakets 2 folgendermaßen ausdrücken.
Grundsätzlich läuft ein Bogen X Mal um das Blechpaket. Bei einem Kreuzen eines Startpunktes kann der Bogen einen Verschaltungssprung, beispielsweise in Form eines verkürzten oder eines verlängerten Wickelschritts, durchführen. Das X ist abhängig von einer Lochzahl des Stators und einer Anzahl der Startpunkte. Unter einer Lochzahl wird die Anzahl der Nuten verstanden, die direkt benachbart für einen Pol pro Phase vorgesehen sind.
Bei einem Stator mit der Lochzahl 2 können die Nuten beispielsweise folgendermaßen vorgesehen sein: 2-U, 2-V, 2-W, 2- U, 2-V, 2-W. usw. Wenn ein Stator mit einer Lochzahl von 2 zwei Startpunkte aufweist, dann umläuft der Bogen das Blechpaket insgesamt einmal. Zuerst umläuft der Bogen eine Hälfte des Blechpakets, dann wird ein Verschaltungssprung, beispielsweise von einer rechten U-Nut zu einer linken U- Nut durchgeführt (lost Motion). Der Bogen umläuft die andere Hälfte des Blechpakets, dann folgt ein Verschaltungssprung zum Beispiel von einer linken U-Nut, beispielsweise in Lage 2 in eine linke U-Nut, beispielsweise in Lage 3. Insgesamt kann jeder Bogen einmal um das Blechpaket laufen, bevor ein Sprung nach innen oder au ßen erfolgt.
Bei einem Stator der die Lochzahl 3 aufweist, können die Nuten beispielsweise folgendermaßen angeordnet sein: 3- U, 3-V ,3-W, 3-U, 3-V, 3-W usw. Wenn der Stator mit der Lochzahl 3 zwei Startpunkte aufweist, dann umläuft der Bogen das Blechpaket insgesamt 1 .5 Mal. Zuerst umläuft der Bogen das Blechpaket ein halbes Mal, dann erfolgt ein Verschaltungssprung von einer rechten U-Nut zu einer mittleren U- Nut (lost Motion). Der Bogen läuft weiter ein halbes Mal um das Blechpaket und führt erneut einen Verschaltungssprung, beispielsweise von einer mittleren U-Nut zu einer linken U-Nut durch (lost motion). Der Bogen umläuft den Stator ein weiteres halbes Mal, bevor ein erneuter Verschaltungssprung, beispielsweise von einer linken U-Nut in Lage 2 zu einer linken U-Nut in Lage 3 erfolgt. Insgesamt läuft jeder Bogen einmal um den Stator, bevor ein Sprung nach innen oder au ßen erfolgt.
Zur Berechnung kann beispielsweise die folgende Formel eingesetzt werden:
X = (Lochzahl / Anzahl der Startpunkte); wobei X für die Länge der Bogens in Bezug auf den Umfang des Blechpakets steht.
Des Weiteren führt jeder Verbindungsdraht 20 bis 20-e des Bogens 29 einen Sprung von Lage 1 auf die Lage 2 zur Bildung des Bogens 29 durch. Auf der Seite des Blechpakets 2, auf der die offenen Seite 23 der Verbindungsdrähte 20 angeordnet sind, wird ein Lagensprung innerhalb des Verbindungsdrahts 20 und an den Kontaktstelle 25 und 26 zwischen den Verbindungsdrähten 20 ermöglicht. Durch einen Sprung des Bogens 29 bzw. der Verbindungsdrähte 20 von erster Lage zu zweiter Lage kann das Blechpaket 2 des Stators 1 mit der Wicklung 4 umrundet werden. Dabei wird meistens der gleiche Wickelschritt vollzogen. Mit andern Worten sind die beiden Schenkel 21 und 22 der Verbindungsdrähte 20 meist um die gleiche Anzahl von Nuten 3, beispielsweise neun beim Ausführungsbeispiel der Figuren, voneinander beabstandet, wie bereits für die Schenkel in den Nuten 3-a, 3-b, 3-c und 3-d beschrieben. Dies gilt analog für eine Kontaktseite, wie die Seite, auf der die Verbindungsstücke 24 angeordnet sind, genannte werden kann, und auch eine Kronenseite oder Wendebereichseite, wie die Seite genannte werden kann, auf die die offenen Enden 23 der Verbindungsdrähte 20 ragen.
An Stellen, an denen der Bogen 29 den Startpunkt 6 kreuzt, ist ein verkürzter Wickelschritt 30 ausgeführt. Der zweite Schenkel 22-c des vierten Verbindungsdrahts 20-c ist von dem ersten Schenkel 21 des fünften Verbindungsdrahts 20-d nur um acht Nu- ten 3 beabstandet angeordnet. Analog findet ein verkürzter Wickelschritt 30 auch zwischen dem zweiten Schenkel 22 des zweiten Verbindungsdrahts 20-a und dem ersten Schenkel 21 -b des dritten Verbindungsdrahts 20-b statt. Obwohl die Wickelschritte 30 verkürzt sind, überlappen die Kontaktierbereiche 25 und 26 trotzdem in Umfangsrichtung, sodass eine elektrische Verbindung möglich ist. Um dies zu erreichen, können beispielsweise die Biegeabschnitte 27 und 28 der betroffenen Verbindungsdrähte 20 entsprechend verbogen sein.
Der verkürzt Wickelschritt 30 führt dazu, dass alle Nuten 3 der Phase befüllt werden können. Würde immer der gleiche Wickelschritt durchgeführt werden, also alle Schenkel immer um dieselbe Anzahl von Nuten 3 voneinander beabstandet angeordnet sein, würde die Wicklung 4 wieder genau zu dem Anfangspunkt 6 kommen und es würden nicht alle Nuten 3 der Phase des Blechpakets 2 befüllt werden. Durch verkürzte und/oder erweiterte Sprünge kann nach einer gewissen Anzahl von Statordurchgängen die Wicklung 4 weiter geführt werden, sodass auch die Nuten 3 neben dem Startpunkt 6 bedient werden. Um die Wicklung 4 weiterführen zu können, muss jedes Mal, wenn der Startpunkt 6 oder ein anderer Startpunkt der Wicklung 4 gekreuzt wird, ein verkürzter und/oder ein verlängerter Wickelschritt durchgeführt werden, um andere Verbindungsdrähte nicht zu blockieren.
Die Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Blechpakets 2 der Fig. 2 bis 4, wobei zusätzlich zu dem ersten Bogen 29 des ersten Teilstrangs 5 ein zweiter Bogen 32 des zweiten Teilstrangs 7 angeordnet ist. Der zweite Bogen 32 beginnt in dem zweiten Startunkt 8. Der Bogen 32 ist im Wesentlichen analog zu dem Bogen 29 ausgebildet, umläuft das Blechpaket 2 aber entgegengesetzt zu einer Richtung, in der der erste Bogen 29 das Blechpaket umläuft.
Den Beginn des Bogens 32 in dem Startpunkt 8 bildet der Kontaktierbereich 25-f an einem ersten Schenkel eines ersten Verbindungsdrahts 20-f. Der zweite Schenkel des ersten Verbindungsdrahts 20-f mit dem Kontaktierbereich 26-ist im Uhrzeigersinn um acht Nuten beabstandet von dem ersten Schenkel des Verbindungsdrahts 20-f angeordnet. Damit wird an dieser Stelle bereits ein verkürzter Wickelschritt 30 ausgeführt. Der Bogen 32 umläuft das Blechpaket 2, analog wie für den Bogen 29 be- schrieben, eineinhalb Mal und weist als Ende 33 den Kontaktierbereich 26-z des zweiten Schenkels 22-z des sechsten Verbindungsdrahts 20-z auf.
Jeder Bogen 29 oder 32 ist innerhalb einer Doppellage angeordnet. Damit ist gemeint, dass jeder Bogen nur Verbindungsdrähte aufweist, die in denselben zwei Lagen 1 und 2 angeordnet sind.
Anhand der Fig.6 bis 1 1 b werden im Folgenden die Herstellung und der Aufbau der Teilstränge beschrieben. Dazu wird auf einen Stator Bezug genommen, der eine Wicklung 4 aufweist, die Bögen umfasst, die das Blechpaket einmal umrunden. Ansonsten ist der Stator der Fig. 6 bis 1 1 bzw. dessen Wicklung 4 analog zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 5 aufgebaut. Deshalb werden dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Stators 1 , bei dem für eine Phase, beispielsweise U an den insgesamt zwei Startpunkten 6 und 8 jeweils zwei Teilstränge 5 und 9 und 7 und 10 angeordnet sind. In der Fig. 8b sind die Teilstränge 5, 9, 7 und 10 innerhalb der Phase dargestellt. Die Teilstränge 5, 9, 7 und 10 sind bei diesem Ausführungsbeispiel in einer Parallelschaltung angeordnet. Jeder Teilstrang umfasst drei Bögen. Bei anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann ein Teilstrang auch eine andere Anzahl von Bögen umfassen und/oder die Teilstränge der Phase können in Serie geschaltet sein.
Die Anordnung der Bögen in dem Teilstrang wird stellvertretend für den ersten Teilstrang 5 des ersten Startpunkts 6, anhand der Fig. 6, 6a, 8a und 8c beschrieben. Der in Fig. 6 und 6a gezeigte Kontaktierbereich 25 des ersten Schenkels des ersten Bogens 29 stellt einen Beginn 34 des ersten Teilstrangs 5 in dem ersten Startpunkt 6 dar. Der Beginn 34 des ersten Teilstrangs 5 in dem ersten Startpunkt 6 ist radial außen in der ersten Lage angeordnet.
Die Fig. 8a zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltschemas des ersten Teilstrangs 5. In x-Richtung sind die Nuten den Stators 1 als Abwicklung dargestellt und in y-Richtung sind die Lagen der Wicklung 4 dargestellt. Um den ersten Teilstrang 5 des ersten Startpunkts 6 fertig zu stellen, wird dem ersten Startpunkt 6 radial innerhalb zu dem ersten Bogen 29 ein zweiter Bogen 49 zugeordnet. Der erste Bogen 29 ist innerhalb der Lagen 1 und 2 angeordnet, die auch als erste Doppellage bezeichnet werden können. Der zweite Bogen 49 ist analog zu dem ersten Bogen 29 ausgebildet, umfasst aber nur Verbindungsdrähte, die in einer dritten und vierten Lage der Wicklung 4, die auch als zweite Doppellage bezeichnet werden können, angeordnet sind. Ein Beginn 44 des zweiten Bogens 49 wird dabei so angeordnet, dass er mit einem Ende 43 des Bogens 29 in Reihe geschaltet werden kann. Ein erster Schenkel des ersten Verbindungsdrahts des zweiten Bogens 49 kann von dem letztem Schenkel des ersten Bogens 29 beispielsweise um einen normalen Wickelschritt von neun Nuten 3 oder um einen verkürzten Wickelschritt 30 von acht Nuten beabstandet sein. Analog wie für den ersten Bogen 29 beschrieben, endet der zweite Bogen 49 bei einem Übergang zwischen der zweiten Doppellage, die die dritte und vierte Lage umfasst und einer dritten Doppellage, die die fünfte und sechste Lage der Wicklung 4 umfasst. Radial innerhalb zu dem zweiten Bogen 49 umfasst der erste Teilstrang 5 einen dritten Bogen 50, der nur Verbindungsdrähte aufweist, die in einer fünften und sechsten Lage der Wicklung 4 angeordnet sind. Der dritte Bogen 50 wird mit dem zweiten Bogen 49 in Reihe geschaltet. Das Ende 45 des zweiten Bogens 49 ist mit einem Anfang 46 des dritten Bogens 50 verbunden. Das Ende des dritten Bogens 50 stellt ein Ende 35 des ersten Teilstrangs 5 in dem ersten Startpunkt 6 dar. Das Ende 35 liegt radial innen in einer sechsten Lage der Wicklung 4. Der erste Teilstrang 5 umfasst sechs Lagen, drei Bögen und verläuft entgegen dem Uhrzeigersinn von radial außen nach radial innen. Das Verbinden der Bögen kann beispielsweise über ein elektrisches Verbinden an den Kontaktierbereichen erfolgen, beispielsweise können Löten oder Schweißen als Verbindungsverfahren eingesetzt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Wicklung auch noch weitere Lagen oder Doppellagen aufweisen, beispielsweise eine vierte Doppellage.
Die Fig. 8c zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen Ansicht des Stators 1 , wobei nur der erste Teilstrang 5 an dem ersten Startpunkt 6 eingeblendet ist. Wie in der Fig. 8c erkennbar, belegt der erste Teilstrang 5 nur zwei direkt benachbarte Nuten der Phase und nur die ungeraden Lagen 1 , 3 und 5. Die restlichen Lagen der beiden Nuten und die benachbarten Nuten werden durch weitere Teilstränge und/oder Phasen aufgefüllt.
Die weiteren Teilstränge 7, 9 und 10 sind im Wesentlichen analog aufgebaut und werden im Folgenden anhand der Fig. 6 und Fig. 9a bis 1 1 b kurz mit ihren Unterschieden beschrieben.
Ein Beginn 36 des zweiten Teilstrangs 9 in dem ersten Startpunkt 6 ist radial innen liegend in der sechsten Lage angeordnet, wie in der Fig. 6 und dem Wickelschema der Fig. 9a erkennbar. Die Fig. 9a zeigt analog zu der Fig. 8a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas des zweiten Teilstrangs 9 an dem ersten Startpunkt 6 in dem Stator 1 . Auch hier sind ein Beginn 36 des zweiten Teilstrangs 9 im Startpunkt 6 und ein Ende 37 des zweiten Teilstrangs 9 erkennbar, sowie Übergänge der nicht näher bezeichneten Bögen zwischen den Doppellagen. Ein Ende 37 des zweiten Teilstrangs 9 ist radial außen liegend in erster Lage angeordnet. Der zweite Teilstrang 9 umfasst sechs Lagen, drei Bögen und verläuft im Uhrzeigersinn von radial innen nach radial au ßen.
Die Fig. 9b zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen Ansicht des Stators 1 , wobei nur der weitere Teilstrang 9 an dem ersten Startpunkt 6 eingeblendet ist. Wie in der Fig. 9b erkennbar, belegt der weitere Teilstrang 9 nur zwei direkt benachbarte Nuten der Phase und nur die geraden Lagen 2, 4 und 6. Die restlichen Lagen der beiden Nuten und die benachbarten Nuten werden durch weitere Teilstränge und/oder Phasen aufgefüllt.
Die Fig. 10a zeigt analog zu den Fig. 8a und 9a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas des ersten Teilstrangs 7 an dem zweiten Startpunkt 8 in dem Stator 1 . Auch in der Fig. 6 ist ein Beginn 38 des zweiten Teilstrangs 7 in dem zweiten Startpunkt 8 und das Ende 39 des zweiten Teilstrangs 7 erkennbar. In der ersten Doppellage ist der Bogen 32 angeordnet. Ein Beginn 38 des ersten Teilstrangs 7 in dem zweiten Startpunkt 8 ist radial außen in der ersten Lage angeordnet. Ein Ende eines dritten Bogens stellt ein Ende 39 des ersten Teilstrangs 7 des zweiten Start- punkts 8 dar. Das Ende 39 liegt radial innen in einer sechsten Lage der Wicklung 4. Der erste Teilstrang 7 umfasst sechs Lagen, drei Bögen und verläuft entgegen dem Uhrzeigersinn von radial au ßen nach radial innen.
Die Fig. 10b zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen Ansicht des Stators 1 , wobei nur der erste Teilstrangs 7 des zweiten Startpunkts 8 eingeblendet ist. Wie in der Fig. 10b erkennbar, belegt der erste Teilstrang 7 nur zwei direkt benachbarte Nuten der Phase und nur die ungeraden Lagen 1 , 3 und 5. Die restlichen Lagen der beiden Nuten und die benachbarten Nuten werden durch weitere Teilstränge und/oder Phasen aufgefüllt.
Die Fig. 1 1 a zeigt analog zu der Fig. 8a, 9a und 10a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas des zweiten Teilstrangs 10 an dem zweiten Startpunkt 8 in dem Stator 1 . Auch hier sind der Beginn 40 des zweiten Teilstrangs 10 im Startpunkt 8 und das Ende 41 des zweiten Teilstrangs 7 sowie der Übergang der nicht näher bezeichneten Bögen in den Doppellagen erkennbar. Der Beginn 40 des zweiten Teilstrangs 10 in dem zweiten Startpunkt 8 ist radial innen liegend in der sechsten Lage angeordnet. Das Ende 41 des zweiten Teilstrangs 10 ist radial au ßen liegend in der ersten Lage angeordnet. Der zweite Teilstrang 10 umfasst sechs Lagen, drei Bögen und verläuft im Uhrzeigersinn von radial innen nach radial au ßen.
Die Fig. 1 1 b zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen Ansicht des Stators 1 , wobei nur der zweite Teilstrang 10 des zweiten Startpunkts 8 eingeblendet ist. Wie in der Fig. 1 1 c erkennbar, belegt der zweite Teilstrang 10 nur zwei direkt benachbarte Nuten der Phase und nur die geraden Lagen 2, 4 und 6. Die restlichen Lagen der beiden Nuten und die benachbarten Nuten werden durch weitere Teilstränge und/oder Phasen aufgefüllt.
Für die Verschaltung der Teilstränge und/oder der Phasen kann beispielsweise ein in Fig. 7 dargestellter Leistungsanschluss 48 eingesetzt werden. Der Leistungsan- schluss 48 kann beispielsweise mit den Anfängen und Enden der Doppellagen also den Kontaktbereichen 25 und 26 der Verbindungsdrähte elektrisch verbunden sein. Beispielsweise können alle Anfängen und Enden der Doppellagen auf derselben Sei- te des Stators 1 angeordnet sein. Mit dem Leistungsanschluss 48 können beispielsweise auch die analog zu der beschrieben Phase U aufgebauten Phasen V und W verbunden sein.
Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Teilstränge auch in einem anderen Wickelschema angeordnet sein. Jeder Teilstrang kann beispielsweise gleich aufgebaut sein und/oder den Stator gleich oft durchlaufen. Jeder Teilstrang belegt die Nuten und Lagen bei manchen Ausführungsbeispielen identisch, sodass durch die gleichen Lage und Nuten jeder Teilstrang den gleichen elektrischen Winkel aufweist. Dadurch kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine große Symmetrie zwischen den Teilsträngen und nur geringfügige Kreisstromverluste erreicht werden. Jeder Teilstrang kann beispielsweise auf den ganzen Umfang des Stators verteilt sein, im Vergleich zu einer Schleifenwicklung, die beispielsweise geometrisch nur auf einen Teilbereich des Stators begrenzt sein kann. Dadurch kann eine Deachsierung erreicht werden, die dazu führt, dass die einzelnen Teilstränge gleichmäßiger belastet werden.
Manche Ausführungsbeispiele betreffen einen Stator mit 3 Phasen (U, V, W), wobei jede Phase einem Strang entspricht. Jeder Strang besteht aus beliebig vielen Teilsträngen. Die Wicklung des Stators umfasst, wenigstens zwei Startpunkte, die um einen Winkelbereich voneinander beabstandet sind. Alle Startpunkte weisen den gleichen Pol auf. In jedem Startpunkt ist mindesten ein Anfang von mindestens einem Teilstrang einer Phase angeordnet. Jeder Teilstrang weist beliebig viele Bögen auf. Ein Bogen bildet sich auf zwei aufeinanderfolgenden Lagen beispielsweise 1 +2,3+4,5+6,7+8 etc. Jeder Bogen umfasst eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten, die auch als Hairpins bezeichnet werden können, wobei zwei Leiterbeine, wie die Schenkel des Verbindungsdrahts auch genannt werden können, in zwei unterschiedlichen Lage angeordnet sind. Die drei Stränge oder Phasen können als Stern oder Dreieck verschaltet werden. Eine Verschaltung der Teilstränge einer Phase erfolgt jeweils in einem Startpunkt. Dabei kann die Verschaltung parallel oder in Serie erfolgen. Allgemein kann bei der Herstellung des zweiten Teilstrangs in dem ersten Startpunkt einer ersten Phase wie folgt vorgegangen werden. Ein Teilstrang, der radial au ßen beginnt (Lage 1 ) endet radial innen (Lage 6). Aufgrund eines Mäanderns von Lage 1 und 2 und dann wieder zurück, können sich in den Nuten, entweder nur geradzahlige oder ungeradzahlige Lagen, d.h. entweder die Lagen 1 ,3,5,7 etc. oder 2,4,6,8 etc. füllen. Um die Nuten des Blechpakets komplett zu befüllen, kann an jedem Startpunkt/ Winkelbereich ein zweiter Teilstrang beginnen, der von radial innen (Lage 6) nach radial au ßen (Lagel ) läuft. Dieser Teilstrang ist genau gleich zu dem ersten Teilstrang aufgebaut, nur dass ein Strangausgang und -Eingang vertauscht sind und die Wicklung mechanisch um einen Winkel versetzt angeordnet ist, der genau einem Polwinkel entspricht.
Mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen lassen sich unter Umständen fast beliebig viele parallele Phasenzweige realisieren. Bei einem Strang können beispielsweise an einem Startpunkt beide Teilstränge in Reihe geschaltet sein. Um zwei Stränge zu realisieren, können an einem Startpunkt zwei Teilstränge parallel oder an zwei Startpunkten jeweils ein Teilstrang oder zwei Teilstränge, die in Reihe geschaltet sind, vorgesehen werden. Um drei Stränge zu realisieren, können an drei Startpunkten Teilstränge in Reihe geschaltet, vorgesehen sein. Um vier Stränge zu realisieren, können an zwei Startpunkten Teilstränge parallel geschaltet oder vier Startpunkt mit in Reihe geschalteten Teilsträngen vorgesehen sein. Um fünf Stränge zu realisieren, können an fünf Startpunkten Teilstränge in Reihe geschaltet, vorgesehen sein. Um sechs Stränge zu realisieren, können an drei Startpunkten Teilstränge parallel geschaltet, vorgesehen sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale, die in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmal offenbart sind, auch als Verfahrensmerkmale implementiert sein. Ferner können gegebenenfalls auch Merkmale, die in manchen Ausführungsbeispielen als Verfahrensmerkmale implementiert sind, in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmale implementiert sein.
Bezuqszeichen Stator
Blechpaket
Nuten
Wicklung
erster Teilstrang
erster Startpunkt
zweiter Teilstrang
zweiter Startpunkt
weiterer Teilstrang
weiterer Teilstrang
Zuleitung
Ableitung
Serienschaltung
dritter Startpunkt
dritter Teilstrang
weiterer Teilstrang
konventioneller Stator
Wicklung
Startpunkt
Verbindungsdraht
erster Schenkel
zweiter Schenkel
offene Seite
Verbindungsstück
Kontaktierbereich
Kontaktierbereich
Biegeabschnitt
Biegeabschnitt
Bogen
verkürzter Wickelschritt
Ende Bogen 29
Bogen 3 Ende Bogen 32 4 Start 1 . Startpunkt 1 . Teilstrang
35 Ende 1 . Startpunkt 1 . Teilstrang
36 Start 1 . Startpunkt 2. Teilstrang
37 Ende 1 . Startpunkt 2. Teilstrang
38 Start 2. Startpunkt 1 . Teilstrang
39 Ende 2. Startpunkt 1 . Teilstrang
40 Start 2. Startpunkt 2. Teilstrang
41 Ende 2. Startpunkt 2. Teilstrang
43 Ende Doppellage 1 +2
44 Anfang Doppellage 3+4
45 Ende Doppellage 3+4
46 Anfang Doppellage 5+6
48 Leistungsanschluss
49 zweiter Bogen
50 dritter Bogen α Winkel
U Umfangsrichtung
R Rotationsachse
M Mittelachse

Claims

Patentansprüche
1 . Stator für eine elektrische Maschine mit folgenden Merkmalen: wenigstens einem Blechpaket (2), das eine Mehrzahl von Nuten (3) aufweist; einer in den Nuten (3) des Blechpakets (2) angeordneten Wicklung (4), wobei die Wicklung (4) wenigstens einen ersten Teilstrang (5) mit einem ersten Startpunkt (6) und einen zweiten Teilstrang (7) mit einem zweiten Startpunkt (8) umfasst; wobei der erste Startpunkt (6) des ersten Teilstrangs (5) in Umfangsrichtung um einem Winkel beabstandet zu dem zweiten Startpunkt (8) des zweiten Teilstrangs (7) angeordnet ist.
2. Stator nach Anspruch 1 , wobei sich der Winkel aus 360° geteilt durch die Anzahl der in Umfangsrichtung beabstandeten Startpunkte (6, 8) ergibt.
3. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklung (4) zwei, drei oder vier Teilstränge (5, 7) mit in Umfangsrichtung um den Winkel versetzt zueinander angeordneten Startpunkten (6, 8) umfasst.
4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an jedem Startpunkt (6, 8) zwei Teilstränge (5, 9) angeordnet sind.
5. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklung (4) drei Phasen (U, V, W) umfasst und wobei wenigstens eine Phase wenigstens zwei Teilstränge (5, 7) umfasst.
6. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Teilstrang (5) eine Mehrzahl von Bögen (29) umfasst, wobei ein Bogen (29) eine Mehrzahl von u- förmigen Verbindungsdrähten (20) umfasst, wobei ein Verbindungsdraht (20) einen ersten Schenkel (21 ) und einen zweiten Schenkel (22) umfasst, wobei der erste Schenkel (21 ) und der zweite Schenkel (22) auf einer offenen Seite (23) des Verbindungsdrahts (20) voneinander beabstandet sind und an einer geschlossenen Seite über ein Verbindungsstück (24) miteinander verbunden sind, wobei der erste Schenkel (21 ) in einer ersten Lage n der Wicklung (4) und der zweite Schenkel (22) in einer Lage n+1 der Wicklung (4) angeordnet ist.
7. Stator nach Anspruch 6, wobei jeder Bogen (29) eine Länge aufweist, bezogen auf einen Umfang des Stators (1 ), die sich aus einem Verhältnis aus einer Lochzahl des Stators (1 ) und einer Anzahl der Startpunkte (6, 8) des Stators (1 ) ergibt.
8. Stator nach Anspruch 7, wobei der erste Schenkel (21 ) eines ersten Verbindungsdrahts (20) um x Nuten von dem zweiten Schenkel (22) des Verbindungsdraht (20) beabstandet ist und der erste Schenkel (21 ) eines weiteren Verbindungsdrahts (20) um x+1 Nuten (3) von dem zweiten Schenkel (22) des weiteren Verbindungsdrahts (20) beabstandet ist.
9. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bogen (29) innerhalb einer Doppellage der Wicklung (4) angeordnet ist, wobei die Doppellage eine erste Lage n und einer zweiten, direkt benachbarten Lage n+1 der umfasst.
10. Stator nach Anspruch 9, wobei die Wicklung (4) wenigstens eine erste Doppellage und eine zweite direkt zu der ersten Doppellage benachbarte Doppellage umfasst und wobei die erste Doppellage zwei direkt benachbarte Lagen n und n+1 umfasst und die zweite Doppellage zwei Lagen n+2 und n+3 umfasst, wobei ein erster Bogen (29) und ein zweiter Bogen (49) in Serie geschaltet sind, wobei der erste und der zweite Bogen (29, 49) an einem Übergang zwischen zwei Doppellagen miteinander verbunden sind.
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