WO2019215097A1 - Mehtod for producing a winding for a stator of an electrical machine and electrical machine - Google Patents
Mehtod for producing a winding for a stator of an electrical machine and electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019215097A1 WO2019215097A1 PCT/EP2019/061579 EP2019061579W WO2019215097A1 WO 2019215097 A1 WO2019215097 A1 WO 2019215097A1 EP 2019061579 W EP2019061579 W EP 2019061579W WO 2019215097 A1 WO2019215097 A1 WO 2019215097A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- winding
- stator
- layers
- elements
- layer
- 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
Links
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
- H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/04—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines
- H02K15/0414—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines the windings consisting of separate elements, e.g. bars, segments or half coils
- H02K15/0421—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines the windings consisting of separate elements, e.g. bars, segments or half coils and consisting of single conductors, e.g. hairpins
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/06—Embedding prefabricated windings in the machines
- H02K15/062—Windings in slots; Salient pole windings
- H02K15/064—Windings consisting of separate segments
-
- 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
Definitions
- the present invention relates to a method for producing a winding for a stator of an electric machine according to a Steckwicklungsverfah ren (or so-called. Hairpin method) with wave windings and an electric machine with such Wcklung.
- the invention is based on a plug-in winding method, as explained above, and a method for producing a winding for a stator of an electric machine according to a plug-in winding method, with wave windings in which winding elements are introduced into slots of the stator.
- the winding elements can be U-shaped, in particular hairpin-shaped.
- individual winding elements can also be designed differently.
- the electrical machine is preferably a generator. gate, in particular a claw pole generator. Further fields of use are also electric synchronous motors, for example as an additional drive motor in a motor vehicle.
- the winding elements are arranged in one or more layers extending in the circumferential direction of the stator.
- be arranged in the one or one of the several layers in the grooves to be arranged straight sections each have a winding element in egg ner position with the same radial distance to a rotational axis of the stator.
- the straight sections are arranged in the slots to be arranged in a position with the same radial distance to a rotational axis of the stator, in that the straight sections are initially arranged in two layers with a different radial distance to the rotational axis. Are arranged axis of the stand and then spent in one position.
- the manufacturing process can therefore initially be started as for a winding with the winding elements in two layers with different radial distance from the axis of rotation of the stator, but are supplemented by one or possibly more intermediate steps, so the number of layers for the straight sections of the winding elements from reducing two layers to one layer.
- the winding elements are arranged in a plurality, extending in the circumferential direction of the stator Rich layers, wherein in at least egg ner, preferably all, the remaining layers, the straight sections are arranged in two layers with different radial distance from the axis of rotation of Stän DERS, wherein in each groove two straight sections of ver different winding elements are arranged.
- the remaining shale th are those of the multiple layers to understand in which the straight sections are not angeord net in a position with the same radial distance.
- a conventional arrangement of Wick are elements in layers with two layers and an array of Wick tion elements in a layer combined with only one layer.
- any odd number of straight portions of winding elements (or conductors) in the slots can be obtained.
- a manufacturing device as needed for the production of a winding with an even or odd number of straight sections of Wick tion elements (or conductors) can be used in the grooves.
- the layer in which the straight portions of each winding element are arranged in a position with the same radial distance to a rotation axis of the stator is arranged as the radially innermost or radially outer layer in the stator.
- the winding elements of the layer in which the Wick tion elements are arranged in a position with the same radial distance to the rotation axis of the stator are then for this phase with a winding direction in or a winding direction against the circumferential direction of the stator (ie either in the forward direction or in the reverse direction). This can be done a simple and fast arrangement and subsequent circuit or connection Ver the winding elements.
- winding elements are used with round wire cross-section ver, wherein the cross-sections are formed at least in the region to be arranged in the grooves straight portions of the winding elements in an angular, in particular rectangular, square or trapezoidal, cross-section to.
- Round wire cross-sections - as material comes here insbesonde re, as already mentioned, copper or copper wire in question - initially allow easy production of the winding elements.
- the filling factor in the grooves can be increased significantly.
- the winding elements are connected for several phases of the winding, in particular for three, five, six or nine phases.
- each groove of the stator in each case three, five, seven or nine straight sections of the winding elements are arranged.
- the advantages of the proposed method are particularly clear, especially in such, rather small numbers of straight sections or conductors in the grooves, by the possibility of odd numbers a particularly good Passing or vote to necessary services of the electrical machine is possible, please include.
- the winding that is to say the winding elements or at least a plurality of the winding elements, is or are arranged such that they come to lie or lie in a radial cooling air flow of the electrical machine.
- the invention furthermore relates to an electric machine having a stator and a winding in the form of a plug-in winding with wave windings, in which winding elements, preferably U-shaped winding elements, are introduced into slots of the stator.
- the electric machine is preferably a generator, in particular a claw-pole generator.
- the winding elements are arranged in one or more, extending in the circumferential direction of the stator Rich layers, and in the one or more layers to be arranged in the grooves straight sections depending Weil a Wcklungselements are in a position with the same radial distance to a rotation axis of the Stand arranged.
- the electric machine is manufactured according to a process according to the invention inventively, i. in particular it has the properties described above, as they result from the mentioned method.
- FIG. 1 shows schematically an electrical machine according to the invention in a preferred embodiment.
- Figures 2 to 7 show sections of a stator of an electric machine according to the invention in a preferred embodiment.
- Figure 8 shows a section of a stator of an inventive electrical cal machine in a further preferred embodiment.
- FIG. 1 shows a schematic and simplified electrical machine 100 in longitudinal section, which is used as an AC synchronous generator with a claw pole rotor (or claw pole generator) with regulated electrical excitation of the pole wheel for use in motor vehicles is trained.
- the electric machine 100 has a multi-part housing, in particular a metal housing, consisting of a respective bearing plate 110 and 120 at both end faces.
- the end shields 110 and 120 are cup-shaped, in particular with end and peripheral recesses for a cooling air duct.
- a stator 130 is fastened, which in the embodiment shown is formed out of a disk set and a polyphase winding or stator winding 140 arranged therein.
- the disk pack can be made in a conventional manner from a plurality of laminations.
- the stator winding 140 is divided into winding strands, which are housed in axially and mutually parallel, radially inwardly open grooves.
- a claw poltater 150 is arranged and rotatably mounted in the bearing plates 110 and 120 about a Rotati onsachse R.
- a rotor shaft 155 carries two oppositely poled Polradhiern.
- Each pole wheel half is preferably made of iron, is formed mas siv and has along the circumference of a plurality of axially extending claws, which are shaped substantially trapezoidal and arranged with uniform angular pitch in the circumferential direction.
- Both PolradhCAn are arranged on the rotor shaft 155 such that they face each other and their claw-like Polfinger mutually engage as south and north poles. They cover an annular excitation winding 160, which is located on a pole core 165, which keeps the two PolradhCAn at a distance.
- a slip ring pair 170 is arranged, which serves the power supply of the exciting coil 160 He.
- a DC current of the excitation winding 160 generates a resting with respect to the rotor axial magnetic field, which is deflected by the Klauenpo le in a radial direction.
- the rotation of the rotor ent is for the stator 130, a magnetic rotating field.
- This rotary field rotates with synchronous speed to the pole wheel and induces an AC voltage in each of the string or each phase of the stator winding 140.
- the individual strand alternating voltages are shifted by an angle (Phasenver shift angle) in time against each other. For example, for a symmetrical three-phase winding, the three sinusoidal alternating voltages are shifted by 120 ° with respect to each other. The same applies to the alternating currents.
- Carbon brushes which are pressed against surfaces of the slip rings 170 are mounted in a brush holder 175, which together with a regulator 180, which can regulate the induced voltages in the windings to a speed and load independent, constant voltage, a unit here ,
- the output from the stator winding 140 alternating current can be supplied via a rectifier circuit to a vehicle electrical system of a motor vehicle, the rectifier assembly 190, for example, outside the rear bearing plate 120 is arranged.
- the rectifier arrangement 190 and the controller 180 are covered by a protective cap 185 on the rear end side of the electric machine 100 Ma.
- FIGS. 2 to 7. A method according to the invention in a preferred embodiment or an electrical machine according to the invention in a preferred embodiment, of which in particular the winding, will be explained below with reference to FIGS. 2 to 7.
- a stator with 80 slots is used and the winding is divided into five phases, with five conductors or straight sections of the winding elements being arranged in each slot.
- FIG. 2 shows a side view of the stand 130.
- connection elements 230 for connecting the phase or the winding to, for example, a rectifier can also be seen.
- connection elements are formed here by extended conductor ends of two possibly special winding elements.
- FIG. 2b shows a sectional view of FIG. 2a.
- FIG. 2c shows a top view of the stator 130 from a plug-in side S1.
- plug-in side is understood to mean that from or on this side, the individual winding elements 200 in the grooves, one of which is here denoted by 131, are inserted. This corresponds to the upper side in FIG. 2a.
- the rotation axis R can be seen.
- FIG. 2d shows a top view of the stator 130 from a switching side S2.
- switching side is to be understood that on this page, the ends or conductor ends of the individual winding elements, which protrude from the grooves, in each case connected in pairs, in particular welded. This corresponds to the lower side in FIG. 2a.
- One of these ends is labeled 210. These conductor ends can be stripped before introducing the first fully iso lated Wcklungsiana so that they can be welded. After welding, the corresponding pairs of conductors can then be isolated again.
- Figure 3 the views of Figures 2c and 2d are shown in greater detail.
- zei gene 3a the plug side S1 and 3b, the switching side S2.
- FIG. 5 shows perspective views of the winding, as shown in FIG.
- Figure 5a shows the plug side S1
- Figure 5b shows the switching page S2.
- FIG. 6a shows a plan view of the switching side S2
- FIG. 6b shows a side view, with the plug side S1 at the top and the switching side S2 at the bottom
- FIG. 6c a plan view of the plug side S1
- FIG. 6d a sectional view in the slot region, i. through the straight from sections 240 of the winding elements.
- the five individual layers can be seen in particular.
- the individual layers are labeled from top to bottom with L1 to L5.
- the top two layers L1 and L2 form the radially outermost layer
- the two layers L3 and L4 form the middle layer
- the bottom layer L5 bil the radially innermost layer.
- the winding elements in particular with respect to the straight-line winding sections, are designed such that both straight portions of a Wick lungselements can be arranged in one or the same position.
- FIG. 7 the winding or phase shown in FIG. 6 is shown even further deviated, namely, according to individual winding elements with associated juxtaposition and winding direction.
- connection element 230 which is part of a (half or specially trained) winding element, followed by seven identical winding elements, also referred to as series elements. This represents a forward winding direction.
- the third and fourth row from above corresponding to the first and second Rei hey, with the exception that the third row, starting right, with a so-called.
- Intermediary connector as a winding element, not with a Anschlus selement.
- the third and fourth row from above form the radially middle layer of the winding elements.
- the bottom row begins, from the right, again with an intermediate connector, followed by seven series elements and a connection element 230 at the very end.
- This bottom row forms its own, namely the radially innermost layer.
- the reversing or intermediate connectors differ from the series elements as winding elements only insofar as that one of the leaders is bent in a different direction. This can be done for example by means of a suitable tool.
- FIG. 8 shows a detail of a stator of an electric machine according to the invention in a further preferred embodiment, where in particular here too only the stator 130 with the winding is shown.
- the views shown here in Figures 8a and 8b are similar to the views of Figure 3 ( Figures 3a and 3b).
- the layer in which the straight portions of the coil members are disposed in the same layer is the radially outermost layer.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Titel title
Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für einen Ständer einer elektrischen Method for producing a winding for a stator of an electric
Maschine und elektrische Maschine Machine and electric machine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für einen Ständer einer elektrischen Maschine nach einem Steckwicklungsverfah ren (bzw. sog. HairPin-Verfahren) mit Wellenwicklungen sowie eine elektrische Maschine mit einer solchen Wcklung. The present invention relates to a method for producing a winding for a stator of an electric machine according to a Steckwicklungsverfah ren (or so-called. Hairpin method) with wave windings and an electric machine with such Wcklung.
Stand der Technik State of the art
Zum Herstellen von Wicklungen für elektrische Maschinen wie Klauenpolgenera toren, dort insbesondere für den Ständer, können verschiedene Wckeltechniken verwendet werden. Dabei gibt es die sog. Einzugstechnik, ein robustes Ferti gungsverfahren, mit dem besonders günstig gefertigt werden kann. Allerdings können dabei nur begrenzte Füllfaktoren (elektrisch bis 50%) erreicht werden. Außerdem werden verhältnismäßig breite Nutschlitze und lange Wckelköpfe be nötigt. Die sog. Flachpaketwicklung ermöglicht deutlich höhere Füllfaktoren (elektrisch bis 65%) und kurze Wckelköpfe, bei entsprechend höherem Ferti gungsaufwand und ebenfalls breiten Nutschlitzen. For producing windings for electrical machines such as Klauenpolgenera gates, there in particular for the stand, various Wckeltechniken can be used. There is the so-called. Retraction technique, a robust pro duction process with which can be made particularly low. However, only limited filling factors (electrical up to 50%) can be achieved. In addition, relatively wide slot slots and long Wckelköpfe be needed. The so-called Flachpaketwicklung allows significantly higher filling factors (electrical up to 65%) and short Wckelköpfe, with correspondingly higher produc- tion effort and also wide slot slots.
Eine weitere Wckeltechnik ist das sog. Steckwicklungsverfahren (auch als Hair Pin-Verfahren bezeichnet). Damit können einfache und verteilte Wellenwicklun gen sowie Schleifenwicklungen für den Ständer bzw. für die Ständerbaugruppe ausgeführt werden. Der Begriff der Steckwicklung rührt daher, dass einzelne Wicklungselemente separat in den Ständer bzw. dessen Nuten gesteckt werden und anschließend erst zu eine vollen Wcklung verschaltet werden. Von Vorteil sind bei dieser Technik ein hoher Füllfaktor (bzw. Kupfer-Füllfaktor bei Verwen dung von Kupfer für die Wicklungen) in den Ständernuten, enge Nutschlitze des Ständers bzw. des Ständereisens sowie kurze Wickelköpfe der Ständerwicklung. Dies ermöglicht die Auslegung und den Bau von besonders kleinen und leis tungsstarken elektrischen Maschinen, insbesondere Generatoren. Another Wckeltechnik is the so-called. Steckwicklungsverfahren (also known as Hair Pin method). Thus, simple and distributed Wellenwicklun gene and loop windings for the stand or for the stator assembly can be performed. The term of the plug-in winding is due to the fact that individual winding elements are plugged separately into the stand or its grooves and then be connected only to a full Wcklung. An advantage of this technique, a high fill factor (or copper fill factor in Verwen tion of copper for the windings) in the stator slots, narrow slot slots of the stator or the stator iron and short end windings of the stator winding. This allows the design and construction of very small and high-power electrical machines, especially generators.
Beim Steckwicklungsverfahren wird ausgehend von meist U-förmigen bzw. U- förmig gebogenen, in der Regel haarnadelförmigen Wicklungselementen aus iso liertem Draht, in der Regel Kupferdraht, in mehreren Fertigungsschritten, wie sie später auch noch näher erläutert werden sollen, der Wickelkopf zunächst auf der sog. Steckseite geschränkt, die Wicklungselemente in den Ständer eingebracht, dann wird die sog. Schaltseite geschränkt und die entsprechende Leiterenden der Wicklungselemente werden verschaltet, insbesondere durch Schweißen. When Steckwicklungsverfahren is starting from mostly U-shaped or U-shaped, usually hairpin-shaped winding elements made of iso lated wire, usually copper wire, in several manufacturing steps, as they will be explained later, the end winding on the first so-called mating side restricted, the winding elements introduced into the stand, then the so-called. Switching side is limited and the corresponding conductor ends of the winding elements are interconnected, in particular by welding.
Dabei werden in der Regel alle Wicklungselemente von einer Seite der elektri schen Maschine (meist sog. B-Seite) aus gesteckt und alle Verschaltungen bzw. Schweißungen auf der anderen Seite (meist sog. A-Seite) ausgeführt. Dadurch kommen in der Regel auch alle ggf. nötigen weiteren Komponenten bzw. Son derelemente wie z.B. Anschlüsse, Umkehrverbinder und dergleichen auf der Sei te, von welcher die Wicklungselemente gesteckt werden, zu liegen. In this case, all winding elements are usually from one side of the electrical rule machine (usually so-called B-side) plugged and all interconnections or welds on the other side (usually so-called. A-side) running. As a result, as a rule, all further components or special elements which may be necessary, such as, for example, Connections, reversing connectors and the like on the Be te, from which the winding elements are plugged to lie.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für einen Ständer einer elektrischen Maschine sowie ein elektrische Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. According to the invention, a method for producing a winding for a stator of an electrical machine as well as an electric machine with the features of the independent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Die Erfindung geht aus von einem Steckwicklungsverfahren, wie es vorstehend erläutert wurde, bzw. einem Verfahren zum Herstellen einer Wicklung für einen Ständer einer elektrischen Maschine nach einem Steckwicklungsverfahren, und zwar mit Wellenwicklungen, bei dem in Nuten des Ständers Wicklungselemente eingebracht werden. Wie erwähnt, können die Wicklungselemente U-förmig, ins besondere auch haarnadelförmig ausgebildet sein. Wie später noch erläutert wird, können jedoch einzelnen Wicklungselemente auch anders ausgebildet sein. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich vorzugsweise um einen Genera- tor, insbesondere einen Klauenpolgenerator. Weitere Einsatzgebiete sind auch elektrische Synchronmotoren, beispielsweise als zusätzlicher Antriebsmotor in einem Kraftfahrzeug. The invention is based on a plug-in winding method, as explained above, and a method for producing a winding for a stator of an electric machine according to a plug-in winding method, with wave windings in which winding elements are introduced into slots of the stator. As mentioned, the winding elements can be U-shaped, in particular hairpin-shaped. As will be explained later, however, individual winding elements can also be designed differently. The electrical machine is preferably a generator. gate, in particular a claw pole generator. Further fields of use are also electric synchronous motors, for example as an additional drive motor in a motor vehicle.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden die Wicklungselemente in einer o- der mehreren, sich in Umfangsrichtung des Ständers erstreckenden Schichten angeordnet. Dabei werden in der einen oder einer der mehreren Schichten in den Nuten anzuordnende gerade Abschnitte jeweils eines Wicklungselements in ei ner Lage mit gleichem radialem Abstand zu einer Rotationsachse des Ständers angeordnet. In the proposed method, the winding elements are arranged in one or more layers extending in the circumferential direction of the stator. In this case, be arranged in the one or one of the several layers in the grooves to be arranged straight sections each have a winding element in egg ner position with the same radial distance to a rotational axis of the stator.
Bei bisher üblichen Steckwicklungsverfahren, insbesondere auch mit den er wähnten Wellenwicklungen (hier werden die einzelnen Wicklungselement in Form einer Welle angeordnet, wie auch anhand der Figuren zu sehen ist), wer den die einzelnen Wicklungselemente derart angeordnet, dass die beiden gera den Abschnitte des Wicklungselements, die in verschiedenen Nuten angeordnet werden (und oftmals auch nur als Leiter bezeichnet werden), in zwei verschiede nen Lagen angeordnet werden, d.h. in unterschiedlichen radialen Abständen zu der Rotationsachse des Ständers. Dies führt dazu, dass sich eine Wicklungs schicht über zwei Lagen erstreckt und dass sich in der jeweils anderen Lage in der Nut ein gerader Abschnitt eines anderen Wicklungselements befindet wer den. Somit gibt es also nur Wicklungen mit gerader Anzahl solcher geraden Ab schnitt bzw. Leiter in einer Nut. In previously common Steckwicklungsverfahren, in particular with whom he thought wave windings (here the individual winding element are arranged in the form of a wave, as can also be seen from the figures), who arranged the individual winding elements such that the two gera the portions of the winding element , which are arranged in different grooves (and often referred to only as a ladder) are arranged in two different NEN layers, ie at different radial distances to the axis of rotation of the stator. This results in that a winding layer extends over two layers and that in the other position in the groove is a straight section of another winding element who the. Thus, there are only windings with an even number such straight from section or conductor in a groove.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren hingegen können nun auch Wicklungen hergestellt werden, bei denen eine ungerade Anzahl solcher geraden Abschnitt bzw. Leiter in einer Nut angeordnet sind. Damit ist eine deutlich genauere Ab stimmung der Wicklung auf benötigte Leistungen der elektrischen Maschine möglich. By contrast, with the proposed method, it is now also possible to produce windings in which an odd number of such straight sections or conductors are arranged in a groove. This is a much more precise From mood of the winding to required power of the electric machine possible.
Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die in den Nuten anzuordnenden ge raden Abschnitte in einer Lage mit gleichem radialem Abstand zu einer Rotati onsachse des Ständers angeordnet werden, indem die geraden Abschnitte zu nächst in zwei Lagen mit unterschiedlichem radialem Abstand zu der Rotations- achse des Ständers angeordnet und anschließend in die eine Lage verbracht werden. Der Herstellungsvorgang kann also zunächst wie für eine Wicklung mit den Wicklungselementen in zwei Lagen mit unterschiedlichem radialem Abstand von der Rotationsachse des Ständers begonnen werden, jedoch um einen oder ggf. mehrere Zwischenschritte ergänzt werden, um so die Anzahl der Lagen für die geraden Abschnitte der Wicklungselemente von zwei Lagen auf eine Lage zu reduzieren. In this case, it is particularly expedient for the straight sections to be arranged in the slots to be arranged in a position with the same radial distance to a rotational axis of the stator, in that the straight sections are initially arranged in two layers with a different radial distance to the rotational axis. Are arranged axis of the stand and then spent in one position. The manufacturing process can therefore initially be started as for a winding with the winding elements in two layers with different radial distance from the axis of rotation of the stator, but are supplemented by one or possibly more intermediate steps, so the number of layers for the straight sections of the winding elements from reducing two layers to one layer.
Insbesondere werden dabei die geraden Abschnitte für die eine Lage mit glei chem radialem Abstand, wenn sie in zwei Lagen mit unterschiedlichem radialem Abstand zu der Rotationsachse des Ständers angeordnet sind (was bei der Her stellung üblicher Wcklungen zunächst der Fall ist), vor einem Einbringen in die Nuten des Ständers in die eine Lage verbracht. Dies kann nach dem bereits er wähnten Schränken erfolgen, d.h. nachdem die Wicklungselemente derart ver formt wurden, dass sie die gewünschte Ausrichtung für die gewünschte Wcklung erhalten haben. Hierzu können beispielsweise geeignete Schränkwerkzeuge verwendet werden. In particular, while the straight portions for the one layer with moving chem radial distance when they are arranged in two layers with different radial distance from the axis of rotation of the stator (which is the case in the Her position of conventional Wickelungen initially), before an introduction in the slots of the stand are spent in one position. This can be done after the already mentioned cabinets, i. after the winding elements have been deformed so that they have received the desired orientation for the desired Wcklung. For this purpose, for example, suitable Schränkwerkzeuge can be used.
Weiterhin ist es besonders zweckmäßig, wenn zwei Leiterenden jeweils eines Wicklungselement, bei dem die geraden Abschnitte für die eine Lage mit glei chem radialem Abstand angeordnet werden, nach einem Einbringen in die Nuten des Ständers in zwei Lagen mit unterschiedlichem radialem Abstand zu der Ro tationsachse des Ständers verbracht werden. Dies bedeutet also, dass zwar die geraden Abschnitte (bzw. die Leiter) in nur einer Lage angeordnet sind, die Lei terenden im Wckelkopf, die verschaltet werden, jedoch wieder zurück in zwei verschiedene Lagen gebracht werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Verschaltung, beispielsweise durch Verschweißen, auf übliche Art. Furthermore, it is particularly useful if two conductor ends each of a winding element, in which the straight portions are arranged for the one layer with sliding chem radial distance, after insertion into the grooves of the stator in two layers with different radial distance to the Ro tationsachse of Stands are spent. This means that although the straight sections (or the ladder) are arranged in only one layer, the Lei terenden in Wckelkopf, which are interconnected, but brought back into two different positions. This allows a particularly simple interconnection, for example by welding, in the usual way.
Vorzugsweise werden die Wicklungselemente in mehreren, sich in Umfangsrich tung des Ständers erstreckenden Schichten angeordnet, wobei in wenigstens ei ner, vorzugsweise allen, der übrigen Schichten die geraden Abschnitte in zwei Lagen mit unterschiedlichem radialem Abstand zu der Rotationsachse des Stän ders angeordnet werden, wobei in jeder Nut zwei gerade Abschnitte von ver schiedenen Wicklungselementen angeordnet werden. Unter den übrigen Schich- ten sind dabei diejenigen der mehreren Schichten zu verstehen, bei denen die geraden Abschnitte nicht in einer Lage mit gleichem radialem Abstand angeord net werden. Auf diese Weise werden also eine übliche Anordnung von Wick lungselementen in Schichten mit zwei Lagen und eine Anordnung von Wick lungselementen in einer Schicht mit nur einer Lage kombiniert. Damit kann eine beliebige ungerade Anzahl an geraden Abschnitten von Wicklungselementen (bzw. Leitern) in den Nuten erhalten werden. Preferably, the winding elements are arranged in a plurality, extending in the circumferential direction of the stator Rich layers, wherein in at least egg ner, preferably all, the remaining layers, the straight sections are arranged in two layers with different radial distance from the axis of rotation of Stän DERS, wherein in each groove two straight sections of ver different winding elements are arranged. Among the remaining shale th are those of the multiple layers to understand in which the straight sections are not angeord net in a position with the same radial distance. In this way, therefore, a conventional arrangement of Wick are elements in layers with two layers and an array of Wick tion elements in a layer combined with only one layer. Thus, any odd number of straight portions of winding elements (or conductors) in the slots can be obtained.
Es sei angemerkt, dass durch beliebige Kombinationen dieser zwei unterschied lichen Arten von Schichten eine beliebige Anzahl, also sowohl eine gerade als auch eine ungerade Anzahl von geraden Abschnitten von Wicklungselementen (bzw. Leitern) in den Nuten erhalten werden kann. Insbesondere kann also bei spielsweise eine Herstellungsvorrichtung je nach Bedarf für die Herstellung einer Wicklung mit gerader oder ungerader Anzahl an geraden Abschnitten von Wick lungselementen (bzw. Leitern) in den Nuten verwendet werden. It should be noted that any combination of these two different types of layers, any number, so both an even and an odd number of straight sections of winding elements (or conductors) can be obtained in the grooves. In particular, therefore, for example, a manufacturing device as needed for the production of a winding with an even or odd number of straight sections of Wick tion elements (or conductors) can be used in the grooves.
Weiterhin sei angemerkt, dass auch für eine gerade Anzahl an geraden Abschnit ten von Wicklungselementen (bzw. Leitern) in den Nuten Schichten mit nur einer Lage von geraden Abschnitten der Wicklungselemente verwendet werden kön nen, dann eine gerade Anzahl solcher Schichten. It should also be noted that even for an even number of straight sections of winding elements (or conductors) in the slots, layers with only one layer of straight sections of the winding elements can be used, then an even number of such layers.
Bevorzugt ist es, wenn die Schicht, in der die geraden Abschnitte jeweils eines Wicklungselements in einer Lage mit gleichem radialem Abstand zu einer Rotati onsachse des Ständers angeordnet werden, als radial innerste oder radial äu ßerste Schicht im Ständer angeordnet wird. Damit kann ein radialer Übergang der Wickelköpfe, der durch die erwähnte Anordnung der Leiterenden der betref fenden Schicht in zwei Lagen nötig ist, je nach Bedarf platziert werden. Insbe sondere werden damit Platzprobleme vermieden, die sich durch die Aufweitung der Wickelköpfe in Schichten ergäben, die nicht am Rand angeordnet sind. It is preferred if the layer in which the straight portions of each winding element are arranged in a position with the same radial distance to a rotation axis of the stator is arranged as the radially innermost or radially outer layer in the stator. Thus, a radial transition of the winding heads, which is necessary by the mentioned arrangement of the conductor ends of the corre sponding layer in two layers, placed as needed. In particular special space problems are avoided, which would result from the expansion of the winding heads in layers that are not arranged on the edge.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Wicklungselemente einer Schicht, in der die Wicklungselemente in zwei Lagen mit unterschiedlichem radialem Abstand zu der Rotationsachse des Ständers angeordnet werden, für eine Phase mit einer Wicklungsrichtung in und einer Wicklungsrichtung gegen eine Umfangsrichtung des Ständers angeordnet werden (also sozusagen in einer Vorwärtsrichtung und einer Rückwärtsrichtung). Die Wicklungselemente der Schicht, in der die Wick lungselemente in einer Lage mit gleichem radialem Abstand zu der Rotations achse des Ständers angeordnet werden, werden dann für diese Phase mit einer Wicklungsrichtung in oder einer Wicklungsrichtung gegen die Umfangsrichtung des Ständers (also entweder in Vorwärtsrichtung oder aber in Rückwärtsrichtung) angeordnet. Damit kann eine einfache und schnelle Anordnung und spätere Ver schaltung bzw. Verbindung der Wicklungselemente erfolgen. Furthermore, it is preferable that the winding elements of a layer in which the winding elements are arranged in two layers at different radial distances from the axis of rotation of the stator, for a phase having a winding direction in and a winding direction against a circumferential direction of the stator (that is, in a forward direction and a reverse direction, as it were). The winding elements of the layer in which the Wick tion elements are arranged in a position with the same radial distance to the rotation axis of the stator are then for this phase with a winding direction in or a winding direction against the circumferential direction of the stator (ie either in the forward direction or in the reverse direction). This can be done a simple and fast arrangement and subsequent circuit or connection Ver the winding elements.
Es ist von Vorteil, wenn Wicklungselemente mit rundem Drahtquerschnitt ver wendet werden, wobei die Querschnitte zumindest im Bereich der in den Nuten anzuordnenden geraden Abschnitte der Wicklungselemente in einen eckigen, insbesondere rechteckigen, quadratischen oder trapezförmigen, Querschnitt um geformt werden. Runde Drahtquerschnitte - als Material kommt hier insbesonde re, wie schon erwähnt, Kupfer bzw. Kupferdraht in Frage - ermöglichen zunächst eine einfache Herstellung der Wicklungselemente. Durch das entsprechende Umformen kann jedoch der Füllfaktor in den Nuten deutlich erhöht werden. It is advantageous if winding elements are used with round wire cross-section ver, wherein the cross-sections are formed at least in the region to be arranged in the grooves straight portions of the winding elements in an angular, in particular rectangular, square or trapezoidal, cross-section to. Round wire cross-sections - as material comes here insbesonde re, as already mentioned, copper or copper wire in question - initially allow easy production of the winding elements. By means of the corresponding forming, however, the filling factor in the grooves can be increased significantly.
Zweckmäßigerweise werden die Wicklungselemente für mehrere Phasen der Wicklung verschaltet, insbesondere für drei, fünf, sechs oder neun Phasen. Advantageously, the winding elements are connected for several phases of the winding, in particular for three, five, six or nine phases.
Zweckmäßig ist auch, wenn in jeder Nut des Ständers jeweils drei, fünf, sieben oder neun gerade Abschnitte der Wicklungselemente angeordnet werden. Bei diesen, in aller Regel sehr häufig verwendeten Arten von Wicklungen, treten die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens besonders deutlich hervor, da gerade bei solchen, eher geringen Anzahlen von geraden Abschnitten bzw. Leitern in den Nuten, durch die Möglichkeit ungerader Anzahlen eine besonders gute An passung bzw. Abstimmung an nötige Leistungen der elektrischen Maschine mög lich ist. It is also expedient if in each groove of the stator in each case three, five, seven or nine straight sections of the winding elements are arranged. In these, usually very often used types of windings, the advantages of the proposed method are particularly clear, especially in such, rather small numbers of straight sections or conductors in the grooves, by the possibility of odd numbers a particularly good Passing or vote to necessary services of the electrical machine is possible, please include.
Bevorzugt ist es auch, wenn die Wicklung, also die Wicklungselemente oder zu mindest mehrere der Wicklungselemente, derart angeordnet wird bzw. werden, dass sie in einen radialen Kühlluftstrom der elektrischen Maschine zu liegen kommen bzw. liegen. Damit ist beim späteren Betrieb der elektrischen Maschine eine besonders effektive Kühlung möglich. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine elektrische Maschine mit einem Ständer und einer Wicklung in Form einer Steckwicklung mit Wellenwicklungen, bei der in Nuten des Ständers Wicklungselemente, vorzugsweise U-förmige Wicklungselemente, eingebracht sind. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich vorzugsweise um einen Generator, insbesondere einen Klauenpolgenerator. Dabei sind die Wicklungselemente in einer oder mehreren, sich in Umfangsrich tung des Ständers erstreckenden Schichten angeordnet, und in der einen oder einer der mehreren Schichten in den Nuten anzuordnende gerade Abschnitte je weils eines Wcklungselements sind in einer Lage mit gleichem radialem Abstand zu einer Rotationsachse des Ständers angeordnet. It is also preferred if the winding, that is to say the winding elements or at least a plurality of the winding elements, is or are arranged such that they come to lie or lie in a radial cooling air flow of the electrical machine. For a particularly effective cooling is possible during later operation of the electric machine. The invention furthermore relates to an electric machine having a stator and a winding in the form of a plug-in winding with wave windings, in which winding elements, preferably U-shaped winding elements, are introduced into slots of the stator. The electric machine is preferably a generator, in particular a claw-pole generator. In this case, the winding elements are arranged in one or more, extending in the circumferential direction of the stator Rich layers, and in the one or more layers to be arranged in the grooves straight sections depending Weil a Wcklungselements are in a position with the same radial distance to a rotation axis of the Stand arranged.
Zweckmäßigerweise ist die elektrische Maschine dabei gemäß einem erfin dungsgemäßen Verfahren hergestellt, d.h. sie weist insbesondere die vorstehend beschriebenen Eigenschaften, wie sie sich beim erwähnten Verfahren ergeben, auf. Conveniently, the electric machine is manufactured according to a process according to the invention inventively, i. in particular it has the properties described above, as they result from the mentioned method.
Hinsichtlich der konkreten, bevorzugten Ausgestaltungen sowie deren Vorteile sei daher zur Vermeidung von Wiederholungen auf obige Ausführungen zum Verfahren verwiesen, die hier entsprechend gelten. With regard to the concrete, preferred embodiments and their advantages, reference is therefore made to the above statements on the method to avoid repetition, which apply here accordingly.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und der beiliegenden Zeichnung. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the loading and the accompanying drawings.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schema tisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described below with reference to the drawing.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer bevorzugten Ausführungsform. Figuren 2 bis 7 zeigen Ausschnitte eines Ständers einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einer bevorzugten Ausführungsform. FIG. 1 shows schematically an electrical machine according to the invention in a preferred embodiment. Figures 2 to 7 show sections of a stator of an electric machine according to the invention in a preferred embodiment.
Figur 8 zeigt einen Ausschnitt eines Ständers einer erfindungsgemäßen elektri sche Maschine in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. Figure 8 shows a section of a stator of an inventive electrical cal machine in a further preferred embodiment.
Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention
In Figur 1 ist schematisch und in vereinfachter Form eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 100 in einer bevorzugten Ausführungsform im Längsschnitt dargestellt, die als Wechselstrom-Synchrongenerator mit einem Klauenpolläufer (bzw. als sog. Klauenpolgenerator) mit geregelter elektrischer Erregung des Pol- rads zum Einsatz in Kraftfahrzeugen ausgebildet ist. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a preferred embodiment, FIG. 1 shows a schematic and simplified electrical machine 100 in longitudinal section, which is used as an AC synchronous generator with a claw pole rotor (or claw pole generator) with regulated electrical excitation of the pole wheel for use in motor vehicles is trained.
Die elektrische Maschine 100 weist ein mehrteiliges Gehäuse, insbesondere ein Metallgehäuse auf, bestehend aus je einem Lagerschild 110 und 120 an beiden Stirnseiten. Die Lagerschilde 110 und 120 sind topfförmig ausgebildet, insbeson dere mit stirn- und umfangseitigen Aussparungen für eine Kühlluftführung. The electric machine 100 has a multi-part housing, in particular a metal housing, consisting of a respective bearing plate 110 and 120 at both end faces. The end shields 110 and 120 are cup-shaped, in particular with end and peripheral recesses for a cooling air duct.
Axial zwischen den beiden Lagerschilden 110 und 120 ist ein Ständer 130 befes tigt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Lamellenpaket und einer darin angeordneten mehrphasigen Wicklung bzw. Ständerwicklung 140 ausge bildet ist. Das Lamellenpaket kann in an sich bekannter Weise aus einer Vielzahl von Blechlamellen hergestellt sein. Axially between the two end shields 110 and 120, a stator 130 is fastened, which in the embodiment shown is formed out of a disk set and a polyphase winding or stator winding 140 arranged therein. The disk pack can be made in a conventional manner from a plurality of laminations.
Die Ständerwicklung 140 ist in Wicklungsstränge gegliedert, die in axial und zu einander parallel verlaufenden, radial nach innen offenen Nuten untergebracht sind. Innerhalb des zylinderförmig ausgebildeten Lamellenpakets ist ein Klauen polläufer 150 angeordnet und in den Lagerschilden 110 und 120 um eine Rotati onsachse R drehbar gelagert. Eine Läuferwelle 155 trägt zwei gegensätzlich ge polten Polradhälften. Jede Polradhälfte besteht vorzugsweise aus Eisen, ist mas siv ausgebildet und weist entlang des Umfangs eine Vielzahl von sich in Achs- richtung erstreckenden Klauen auf, die im Wesentlichen trapezförmig geformt und mit gleichmäßiger Winkelteilung in Umfangsrichtung angeordnet sind. Beide Polradhälften sind auf der Läuferwelle 155 derart angeordnet, dass sie sich einander gegenüberstehen und ihre klauenartig ausgebildeten Polfinger wechselseitig als Süd- und Nordpole ineinandergreifen. Sie überdecken eine ringförmige Erregerwicklung 160, die sich auf einem Polkern 165 befindet, der die beiden Polradhälften auf Abstand hält. The stator winding 140 is divided into winding strands, which are housed in axially and mutually parallel, radially inwardly open grooves. Within the cylindrically shaped disk set a claw polläufer 150 is arranged and rotatably mounted in the bearing plates 110 and 120 about a Rotati onsachse R. A rotor shaft 155 carries two oppositely poled Polradhälften. Each pole wheel half is preferably made of iron, is formed mas siv and has along the circumference of a plurality of axially extending claws, which are shaped substantially trapezoidal and arranged with uniform angular pitch in the circumferential direction. Both Polradhälften are arranged on the rotor shaft 155 such that they face each other and their claw-like Polfinger mutually engage as south and north poles. They cover an annular excitation winding 160, which is located on a pole core 165, which keeps the two Polradhälften at a distance.
An axialen Endflächen der Polradhälften können Lüfter angeordnet und an ihnen befestigt sein. Entsprechende Luftströme treten dann axial durch die stirnseitigen Öffnungen in den Lagerschilden ein, werden dabei durch die beiden Lüfter ange saugt und treten radial durch Öffnungen am Umfang der Lagerschilde wieder aus, sodass die Wickelköpfe der Ständerwicklung 140 in einem radialen Kühlluft strom liegen. At axial end surfaces of the Polradhälften fan can be arranged and attached to them. Corresponding air currents then enter axially through the frontal openings in the end shields are sucked by the two fans and pass radially through openings on the periphery of the end shields again, so that the winding heads of the stator winding 140 are in a radial cooling air stream.
Am der Antriebsseite gegenüberliegenden Ende der Läuferwelle 130, in der Figur rechts, ist ein Schleifringpaar 170 angeordnet, das der Stromversorgung der Er regerwicklung 160 dient. Ein Gleichstrom der Erregerwicklung 160 erzeugt ein in Bezug auf den Läufer stillstehendes axiales Magnetfeld, das durch die Klauenpo le in eine radiale Richtung umgelenkt wird. Durch die Drehung des Läufers ent steht für den Ständer 130 ein magnetisches Drehfeld. On the drive side opposite end of the rotor shaft 130, in the figure on the right, a slip ring pair 170 is arranged, which serves the power supply of the exciting coil 160 He. A DC current of the excitation winding 160 generates a resting with respect to the rotor axial magnetic field, which is deflected by the Klauenpo le in a radial direction. By the rotation of the rotor ent is for the stator 130, a magnetic rotating field.
Dieses Drehfeld rotiert mit zum Polrad synchroner Drehzahl und induziert in je dem Strang bzw. jeder Phase der Ständerwicklung 140 eine Wechselspannung. Die einzelnen Strangwechselspannungen sind um einen Winkel (Phasenver schiebungswinkel) zeitlich gegeneinander verschoben. Beispielsweise sind für eine symmetrische, dreisträngige Wicklung die drei sinusförmigen Wechselspan nungen um 120° zeitlich zueinander verschoben. Gleiches gilt für die Wechsel ströme. This rotary field rotates with synchronous speed to the pole wheel and induces an AC voltage in each of the string or each phase of the stator winding 140. The individual strand alternating voltages are shifted by an angle (Phasenver shift angle) in time against each other. For example, for a symmetrical three-phase winding, the three sinusoidal alternating voltages are shifted by 120 ° with respect to each other. The same applies to the alternating currents.
Kohlebürsten, die gegen Oberflächen der Schleifringe 170 gedrückt werden, sind in einem Bürstenhalter 175 gelagert, der hier zusammen mit einem Regler 180, der die in den Wicklungen induzierten Wechselspannungen auf eine von Dreh zahl und Last unabhängige, konstante Spannung regeln kann, eine Einheit bildet. Der von der Ständerwicklung 140 abgegebene Wechselstrom kann über eine Gleichrichterschaltung einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs zugeführt werden, wobei die Gleichrichteranordnung 190 beispielhaft außen am hinteren Lager schild 120 angeordnet ist. Die Gleichrichteranordnung 190 sowie der Regler 180 sind von einer Schutzkappe 185 an der hinteren Stirnseite der elektrischen Ma schine 100 abgedeckt. Carbon brushes which are pressed against surfaces of the slip rings 170 are mounted in a brush holder 175, which together with a regulator 180, which can regulate the induced voltages in the windings to a speed and load independent, constant voltage, a unit here , The output from the stator winding 140 alternating current can be supplied via a rectifier circuit to a vehicle electrical system of a motor vehicle, the rectifier assembly 190, for example, outside the rear bearing plate 120 is arranged. The rectifier arrangement 190 and the controller 180 are covered by a protective cap 185 on the rear end side of the electric machine 100 Ma.
Anhand der Figuren 2 bis 7 soll im Folgenden ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform bzw. eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer bevorzugten Ausführungsform, davon insbesondere die Wick lung, erläutert werden. In dem gezeigten Beispiel wird ein Ständer mit 80 Nuten verwendet und die Wicklung ist in fünf Phasen aufgeteilt, wobei in jeder Nut fünf Leiter bzw. gerade Abschnitte der Wicklungselemente angeordnet werden. A method according to the invention in a preferred embodiment or an electrical machine according to the invention in a preferred embodiment, of which in particular the winding, will be explained below with reference to FIGS. 2 to 7. In the example shown, a stator with 80 slots is used and the winding is divided into five phases, with five conductors or straight sections of the winding elements being arranged in each slot.
Es sei darauf hingewiesen, dass in es in den Figuren stellenweise so erscheint, als ob sich mehr als fünf Lagen in den Nuten befänden. Dies ist jedoch durch Schnittansichten verursacht, die nicht die geraden Abschnitte der Wicklungsele mente, sondern gebogene Abschnitte der Steck- oder Schaltseite zeigen. Wie insbesondere in Figur 6(d) gezeigt, befinden sich in jeder Nut tatsächlich nur fünf Lagen. It should be noted that in the figures it appears in places as if there were more than five layers in the grooves. However, this is caused by sectional views, not the straight portions of the Wicklungsele elements, but show bent portions of the plug or switch side. In particular, as shown in Figure 6 (d), there are only five layers in each groove.
In Figur 2 sind verschiedenen Ansichten des Ständers 130 mit nur einer Phase der Wicklung, die aus mehreren einzelnen Wicklungselementen 200 besteht, ge zeigt. In Figur 2a ist eine Seitenansicht des Ständers 130 gezeigt. Dabei sind insbesondere auch zwei Anschlusselemente 230 zum Anschluss der Phase bzw. der Wicklung an beispielsweise einen Gleichrichter zu sehen. Diese Anschlus selemente werden hier durch verlängerte Leiterenden zweier ggf. spezieller Wicklungselemente gebildet. In Figure 2 are different views of the stator 130 with only one phase of the winding, which consists of several individual winding elements 200, ge shows. FIG. 2 a shows a side view of the stand 130. In particular, two connection elements 230 for connecting the phase or the winding to, for example, a rectifier can also be seen. These connection elements are formed here by extended conductor ends of two possibly special winding elements.
In Figur 2b ist eine Schnittansicht der Figur 2a gezeigt. Hierbei sind beispielswei se die erwähnten fünf Leiter bzw. geraden Abschnitte der Wicklungselemente in einer Nut zu sehen. In Figur 2c ist eine Draufsicht des Ständers 130 von einer Steckseite S1 gezeigt. Unter dem Begriff Steckseite ist dabei zu verstehen, dass von bzw. auf dieser Seite die einzelnen Wicklungselemente 200 in die Nuten, wovon hier eine mit 131 bezeichnet ist, eingesteckt werden. Dies entspricht in Figur 2a der oberen Seite. Zudem ist die Rotationsachse R zu sehen. FIG. 2b shows a sectional view of FIG. 2a. Here are beispielswei se mentioned five conductors or straight sections of the winding elements in a groove to see. FIG. 2c shows a top view of the stator 130 from a plug-in side S1. The term plug-in side is understood to mean that from or on this side, the individual winding elements 200 in the grooves, one of which is here denoted by 131, are inserted. This corresponds to the upper side in FIG. 2a. In addition, the rotation axis R can be seen.
In Figur 2d ist eine Draufsicht des Ständers 130 von einer Schaltseite S2 gezeigt. Unter dem Begriff Schaltseite ist dabei zu verstehen, dass auf dieser Seite die Enden bzw. Leiterenden der einzelnen Wicklungselemente, die aus den Nuten ragen, jeweils paarweise verschaltet, insbesondere verschweißt werden. Dies entspricht in Figur 2a der unteren Seite. Eines dieser Enden ist mit 210 bezeich net. Diese Leiterenden können vor dem Einbringen der zunächst vollständig iso lierten Wcklungselemente abisoliert werden, sodass sie verschweißt werden können. Nach dem Verschweißen können die entsprechenden Paare von Leiter enden dann wieder isoliert werden. FIG. 2d shows a top view of the stator 130 from a switching side S2. The term switching side is to be understood that on this page, the ends or conductor ends of the individual winding elements, which protrude from the grooves, in each case connected in pairs, in particular welded. This corresponds to the lower side in FIG. 2a. One of these ends is labeled 210. These conductor ends can be stripped before introducing the first fully iso lated Wcklungselemente so that they can be welded. After welding, the corresponding pairs of conductors can then be isolated again.
In Figur 3 sind die Ansichten der Figur 2c und 2d detaillierter gezeigt. Dabei zei gen Figur 3a die Steckseite S1 und Figur 3b die Schaltseite S2. In Figure 3, the views of Figures 2c and 2d are shown in greater detail. In this case, zei gene 3a, the plug side S1 and 3b, the switching side S2.
In beiden Figuren bzw. Ansichten sind zudem drei Schichten 221 , 222 und 223 gezeigt, in denen die Wcklungselemente 200 bzw. deren gerade Abschnitte (die in dieser Ansicht in die Zeichenebene hineinlaufen) angeordnet sind bzw. wer den. Während in den Schichten 221 und 222 jeweils zwei Lagen mit unterschied lichem radialem Abstand zur Rotationsachse des Ständers vorgesehen sind, in denen die geraden Abschnitte angeordnet sind, ist in der Schicht 223 nur eine solche Lage vorgesehen. In both figures or views also three layers 221, 222 and 223 are shown, in which the Wcklungselemente 200 and their straight sections (which run into the plane of the drawing in this view) are arranged or who the. While in the layers 221 and 222 two layers are provided with difference Lichem radial distance from the axis of rotation of the stator, in which the straight sections are arranged, only such a layer is provided in the layer 223.
Insbesondere am rechten Rand des in Figur 3a sichtbaren Bereichs des Stän ders 130 ist zu erkennen, dass das radial innerste Wcklungselement 200 eine gegenüber den radial weiter außen liegenden beiden Wcklungselementen zu sätzliche Biegung aufweist, wodurch erreicht wird, dass beide gerade Abschnitte dieses Wicklungselementes in der gleichen Lage angeordnet sind. In Figur 4 sind die gleichen Ansichten (Figuren 4a bis 4d) wie den Figuren 2a bis 2d gezeigt, jedoch sind hier insgesamt die Wicklungselemente für alle fünf Pha sen der Wicklung im Ständer 130 bzw. dessen Nuten 131 angeordnet. Entspre chend gibt es auch insgesamt zehn Anschlusselemente 230. It can be seen, in particular, on the right edge of the region of the stator 130 visible in FIG. 3a that the radially innermost cooling element 200 has an additional bend relative to the two further radially outward wedge elements, thereby achieving that both straight sections of this winding element in FIG same situation are arranged. In Figure 4, the same views (Figures 4a to 4d) are shown as the figures 2a to 2d, but here are the total winding elements for all five Pha sen of the winding in the stator 130 and its grooves 131 arranged. Accordingly, there are also a total of ten connection elements 230.
In Figur 5 sind perspektivische Ansichten der Wicklung, wie sie in Figur 4 gezeigt ist, dargestellt. Dabei zeigt Figur 5a die Steckseite S1 , Figur 5b zeigt die Schalts eite S2. FIG. 5 shows perspective views of the winding, as shown in FIG. Here, Figure 5a shows the plug side S1, Figure 5b shows the switching page S2.
In Figur 5a sind zudem die drei Schichten 221 , 222 und 223 gezeigt, wobei deut lich zu sehen ist, dass in der radial innersten Schicht im Wickelkopf weniger Wicklungselemente 200 vorhanden sind. Dies liegt darin begründet, dass in der Schicht 223 nur eine Lage mit geraden Abschnitten 240 angeordnet wird und damit im Vergleich zu den anderen Schichten nur die Hälfte der Wicklungsele mente. In Figure 5a, the three layers 221, 222 and 223 are also shown, where it can be clearly seen that in the radially innermost layer in the winding winding less winding elements 200 are present. This is due to the fact that in the layer 223 only one layer with straight sections 240 is arranged and thus in comparison to the other layers only half of Wicklungsele elements.
In Figur 5b sind insbesondere die einzelnen Enden bzw. Leiterenden 210 zu se hen, die paarweise verschaltet werden. Dabei ist auch zu erkennen, dass in Um fangsrichtung abwechselnd zwei und drei solcher Paare vorhanden sind. In Figure 5b in particular the individual ends or conductor ends 210 are hen to se, which are connected in pairs. It can also be seen that there are alternately two and three such pairs in the starting direction.
In Figur 6 ist die Wicklung für eine Phase in abgewickelter Darstellung, d.h. ohne Ständer und langgestreckt, gezeigt. Dabei zeigt Figur 6a eine Draufsicht der Schaltseite S2, Figur 6b eine Seitenansicht, wobei oben die Steckseite S1 und unten die Schaltseite S2 angeordnet sind, Figur 6c eine Draufsicht der Steckseite S1 und Figur 6d eine Schnittansicht im Nutbereich, d.h. durch die geraden Ab schnitte 240 der Wicklungselemente. In Figure 6, the winding is for a phase in a developed representation, i. without stand and elongated, shown. 6a shows a plan view of the switching side S2, FIG. 6b shows a side view, with the plug side S1 at the top and the switching side S2 at the bottom, FIG. 6c a plan view of the plug side S1 and FIG. 6d a sectional view in the slot region, i. through the straight from sections 240 of the winding elements.
In Figur 6d sind dabei insbesondere die fünf einzelnen Lagen zu erkennen. Dazu sind die einzelnen Lagen von oben nach unten mit L1 bis L5 bezeichnet. Die obersten beiden Lagen L1 und L2 bilden dabei die radial äußerste Schicht, die beiden Lagen L3 und L4 bilden die mittlere Schicht und die unterste Lage L5 bil den die radial innerste Schicht. Auch hier ist - wie schon in Figur 3a - zu erken nen, dass die Wicklungselemente, insbesondere in Bezug auf die geraden Ab- schnitte, derart gestaltet werden, dass beide geraden Abschnitte eines Wick lungselements in einer bzw. der gleichen Lage angeordnet werden können. In FIG. 6d, the five individual layers can be seen in particular. For this purpose, the individual layers are labeled from top to bottom with L1 to L5. The top two layers L1 and L2 form the radially outermost layer, the two layers L3 and L4 form the middle layer and the bottom layer L5 bil the radially innermost layer. Again, as in FIG. 3 a, it can be seen that the winding elements, in particular with respect to the straight-line winding sections, are designed such that both straight portions of a Wick lungselements can be arranged in one or the same position.
In Figur 7 ist die in Figur 6 gezeigte Wicklung bzw. Phase noch weiter abgewi ckelt dargestellt, nämlich nach einzelnen Wicklungselementen mit zugehöriger Aneinanderreihung sowie Wickelrichtung. In FIG. 7, the winding or phase shown in FIG. 6 is shown even further deviated, namely, according to individual winding elements with associated juxtaposition and winding direction.
Im Folgenden soll diese Wicklung beginnend oben rechts mit den einzelnen Wicklungselementen und deren Anordnung näher erläutert werden. Die Wicklung beginnt mit einem Anschlusselement 230, das Teil eines (halben bzw. speziell ausgebildeten) Wicklungselements ist, gefolgt von sieben gleichen Wicklungs elementen, auch als Serienelemente bezeichnet. Dies stellt eine Vorwärtswickel richtung dar. In the following, this winding will be explained starting from the top right with the individual winding elements and their arrangement. The winding begins with a connection element 230, which is part of a (half or specially trained) winding element, followed by seven identical winding elements, also referred to as series elements. This represents a forward winding direction.
In der zweiten Reihe von oben folgt dann, links beginnend, zunächst ein sog. Umkehrverbinder als Wicklungselement, gefolgt von sieben weiteren Serienele menten. Dies stellt dann eine Rückwärtswickelrichtung dar. Die ersten beiden Reihen von oben bilden dabei die radial äußerste Schicht der Wicklungselemen te. In the second row from the top then follows, beginning left, first a so-called. Reverse connector as a winding element, followed by seven other elements Serienele. This then represents a backward winding direction. The first two rows from above form the radially outermost layer of the winding elements.
Die dritte und vierte Reihe von oben entsprechend der ersten bzw. zweiten Rei he, mit der Ausnahme, dass die dritte Reihe, rechts beginnend, mit einem sog. Zwischenverbinder als Wicklungselement beginnt, nicht mit einem Anschlus selement. Die dritte und vierte Reihe von oben bilden dabei die radial mittlere Schicht der Wicklungselemente. The third and fourth row from above corresponding to the first and second Rei hey, with the exception that the third row, starting right, with a so-called. Intermediary connector as a winding element, not with a Anschlus selement. The third and fourth row from above form the radially middle layer of the winding elements.
Die unterste Reihe beginnt, von rechts, wieder mit einem Zwischenverbinder, ge folgt von sieben Serienelementen und einem Anschlusselemente 230 ganz zum Schluss. Diese unterste Reihe bildet dabei ein eigene, nämlich die radial innerste Schicht. The bottom row begins, from the right, again with an intermediate connector, followed by seven series elements and a connection element 230 at the very end. This bottom row forms its own, namely the radially innermost layer.
Hierzu sei noch angemerkt dass die Umkehr- bzw. Zwischenverbinder sich von den Serienelementen als Wicklungselemente nur dahingehend unterscheiden, dass eines der Leiterenden in eine andere Richtung gebogen wird. Dies kann beispielsweise mittels eines geeigneten Werkzeuges erfolgen. It should also be noted here that the reversing or intermediate connectors differ from the series elements as winding elements only insofar as that one of the leaders is bent in a different direction. This can be done for example by means of a suitable tool.
In Figur 8 ist ein Ausschnitt eines Ständers einer erfindungsgemäßen elektri- sehen Maschine in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wo bei auch hier insbesondere nur der Ständer 130 mit der Wicklung gezeigt ist. Die hier gezeigten Ansichten in den Figuren 8a und 8b sind ähnlich den Ansichten der Figur 3 (Figuren 3a und 3b). Allerdings ist in diesem Ausführungsbeispiel die Schicht, in der die geraden Abschnitte der Wicklungselemente in einer bzw. der gleichen Lage angeordnet sind, die radial äußerste Schicht. FIG. 8 shows a detail of a stator of an electric machine according to the invention in a further preferred embodiment, where in particular here too only the stator 130 with the winding is shown. The views shown here in Figures 8a and 8b are similar to the views of Figure 3 (Figures 3a and 3b). However, in this embodiment, the layer in which the straight portions of the coil members are disposed in the same layer is the radially outermost layer.
Im Vergleich mit Figur 3 ist zu erkennen, dass die Paare an zu verschaltenden Leiterenden auf der Schaltseite S2 radial weiter außen zum Liegen kommen. In comparison with FIG. 3, it can be seen that the pairs of conductor ends to be connected on the switching side S2 come to lie radially further outward.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018111119.3A DE102018111119A1 (en) | 2018-05-09 | 2018-05-09 | Method for producing a winding for a stator of an electrical machine and electric machine |
| DE102018111119.3 | 2018-05-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019215097A1 true WO2019215097A1 (en) | 2019-11-14 |
Family
ID=66440056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2019/061579 Ceased WO2019215097A1 (en) | 2018-05-09 | 2019-05-06 | Mehtod for producing a winding for a stator of an electrical machine and electrical machine |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102018111119A1 (en) |
| WO (1) | WO2019215097A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023124509A1 (en) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 华为数字能源技术有限公司 | Stator, flat wire electric motor, power assembly and vehicle |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019131036A1 (en) * | 2019-11-18 | 2021-05-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Stator for an electrical machine |
| DE102019218607A1 (en) * | 2019-11-29 | 2021-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Machine component for an electrical machine |
| DE102023133071A1 (en) * | 2023-11-27 | 2025-05-28 | Seg Automotive Germany Gmbh | Method for producing a stator winding for a stator of an electrical machine and electrical machine |
| DE102024203415A1 (en) * | 2024-04-12 | 2025-10-16 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Stator for an electric machine of a traction drive of a motor vehicle |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020079771A1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-06-27 | Ryoichi Taji | A.C. generator for vehicle |
| US20060032040A1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-02-16 | Neet Kirk E | Method of making cascaded multilayer stator winding with interleaved transitions |
| US7126245B2 (en) * | 2004-03-31 | 2006-10-24 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Polyphase armature for a rotary electrical machine, and its method of manufacture |
| DE102007005742A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Robert Bosch Gmbh | Multi-phase electric machine e.g. claw-pole generator, for use in motor vehicle, has windings with enclosed winding sections, where winding head connections are formed between sections and are assigned together to different windings |
| DE102017208706A1 (en) * | 2016-09-27 | 2018-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Stator for an electric machine |
-
2018
- 2018-05-09 DE DE102018111119.3A patent/DE102018111119A1/en not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-05-06 WO PCT/EP2019/061579 patent/WO2019215097A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020079771A1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-06-27 | Ryoichi Taji | A.C. generator for vehicle |
| US7126245B2 (en) * | 2004-03-31 | 2006-10-24 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Polyphase armature for a rotary electrical machine, and its method of manufacture |
| US20060032040A1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-02-16 | Neet Kirk E | Method of making cascaded multilayer stator winding with interleaved transitions |
| DE102007005742A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Robert Bosch Gmbh | Multi-phase electric machine e.g. claw-pole generator, for use in motor vehicle, has windings with enclosed winding sections, where winding head connections are formed between sections and are assigned together to different windings |
| DE102017208706A1 (en) * | 2016-09-27 | 2018-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Stator for an electric machine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023124509A1 (en) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 华为数字能源技术有限公司 | Stator, flat wire electric motor, power assembly and vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102018111119A1 (en) | 2019-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2115858B1 (en) | Polyphase electrical machine | |
| DE112013003663B4 (en) | Electric rotary machine | |
| DE60311045T2 (en) | Segmented armature and AC machine using same | |
| DE112014005444B4 (en) | Armature for an electrical machine | |
| DE60309539T2 (en) | Plurality of conductor sections Stator windings for electric lathes, and method for its manufacture | |
| DE112014003897B4 (en) | Electric rotary machine | |
| WO2019215097A1 (en) | Mehtod for producing a winding for a stator of an electrical machine and electrical machine | |
| EP1702401B1 (en) | Electrical machine with a commutator armature | |
| DE112015002516B4 (en) | Electric rotary machine and manufacturing method for an electric rotary machine | |
| DE10331841B4 (en) | Rotary electric machine with a stator coil connecting sequential segments | |
| EP2052455B1 (en) | Electrical machine with single-tooth rotor winding | |
| DE102019105583A1 (en) | ELECTRIC MACHINE WITH HAIR NEEDLE WRAPPING WITH TRUNKED HAIRPIN CONNECTIONS | |
| EP4191839A1 (en) | Rotor for an electric machine having an axial cooling channel in a laminated core | |
| DE112014004639T5 (en) | Rotating electrical machine and manufacturing process for this | |
| WO2018002128A1 (en) | Rotor, method for producing a rotor, reluctance machine and working machine | |
| DE112004001898T5 (en) | Short circuit part, commutator and method for producing a short-circuit part | |
| DE102013214128A1 (en) | Coil assembly, stator assembly, electrical machine, and method of manufacturing a stator | |
| EP3216113B1 (en) | Rotor or stator with short nested winding heads | |
| EP3352341B1 (en) | Stator and method for manufacturing a stator | |
| DE102010053719A1 (en) | Method for manufacturing stator winding of alternating current generator for motor car, involves providing grooves with material-deforming tool, where grooves are suitable to receive coils, and arranging coils in grooves | |
| WO2013023819A2 (en) | Electrical machine | |
| DE102020109482B4 (en) | A method for producing a stator for an electrical machine, a corresponding stator and a method for operating an electrical machine, a corresponding stator and a method for operating an electrical machine | |
| DE102015219077A1 (en) | Stator or rotor of an electric machine with shortened sheet metal length manufactured using the plug-in technique | |
| WO2019149508A1 (en) | Rotor comprising cooling channels | |
| DE102013205240A1 (en) | Rotor or stator for an electric machine and method for its manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19722601 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19722601 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |