AT524972A1 - Stator für eine elektrische Maschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) für eine elektrische Maschine mit einem hohlzylindrischen Statorkern (2) mit einem ersten und einem zweiten axialen Stirn- ende (13a, 13b) und mit mehreren entlang einer Kreisumfangsrichtung (10) des Statorkerns (2) verteilt angeordneten Aufnahmenuten (4). Die Statorwicklung (14) umfasst zumindest zwei parallele Strompfade, welche in Ansicht auf eines der axialen Stirnenden (13a, 13b) des Stators jeweils einen schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Kreisumfangs- und Radialrichtung (10, 12) des Stators einnehmen. Die Strompfade enden mit ihren Strompfad-Enden an einer Aufnahmenut (4) innerhalb eines magnetischen Polabschnittes, welcher magnetische Polabschnitt in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Stators zu einem magnetischen Polabschnitt, in welchem die Strompfade mit ihren Strompfad-An- fängen beginnen, unmittelbar benachbart angeordnet ist. Dadurch ist ein Stator (1) für elektrische Maschinen geschaffen, dessen Anschlüsse für die elektrische Wicklung in einem möglichst engen Sektor seines Kreisumfanges angeordnet sind, wo- bei die elektrische Wicklung trotzdem mit einer möglichst geringen Anzahl an unterschiedlich ausgebildeten Formstab-Leiterelementen aufgebaut werden kann.

Description

angegeben ist.

Die AT521589A1 beschreibt einen Stator für eine elektrische Maschine, welcher ein im wesentlichen hohlzylindrisches Blechpaket mit mehreren verteilt angeordneten Aufnahmenuten umfasst. Mehrere durch Formstäbe gebildete elektrische Leiterabschnitte je Aufnahmenut bilden eine Statorwicklung mit zumindest zwei Teilwicklungen aus. Die zumindest zwei elektrischen Teilwicklungen sind jeweils zumindest durch ein erstes und ein zweites elektrisch in Serie geschaltetes Wicklungssegment gebildet, wobei Leiterabschnitte des ersten Wicklungssegments mittels ersten und zweiten elektrischen Verbindungsabschnitten derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass ein schraubenlinienförmiger Strompfad entlang einer ersten Radialrichtung zur Längsachse des Blechpakets definiert ist und Leiterabschnitte des zweiten Wicklungssegments mittels ersten und zweiten elektrischen Verbindungsabschnitten derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass ein zweiter schraubenlinienförmiger Strompfad entlang einer entgegengesetzten, zweiten Radialrichtung zur Längsachse des Blechpakets definiert ist. Dieser schleifenartige Aufbau einer Wicklung in Formstabtechnik ermöglicht eine hochvolumige Produktion von Statoren mit hoher bzw. gleichbleibender Fertigungsqualität. Es ist mit dem angegebenen Wickelschema jedoch schwierig, die elektrischen Anschlüsse der einzelnen Teilwicklungen bzw. der kompletten Statorwicklung in

einem engen, sektoralen Abschnitt des Stators zu halten.

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soll.

Diese Aufgabe wird durch einen Stator und eine elektrische Maschine gemäß den

Ansprüchen gelöst.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter Stator für eine elektrische Maschine umfasst

- einen im wesentlichen hohlzylindrischen Statorkern mit einem ersten und einem zweiten axialen Stimnende und mit mehreren entlang einer Kreisumfangsrichtung des Statorkerns verteilt angeordneten und sich entlang einer Mittelachse des Statorkerns erstreckenden Aufnahmenuten, wobei die Aufnahmenuten vorzugsweise achsparallel zur Mittelachse verlaufen, aber auch schräggenutet verlaufen können,

- mehrere durch Formstäbe gebildete elektrische Leiterabschnitte je Aufnahmenut, welche Leiterabschnitte durch vorbestimmte elektrische Verbindungen eine Statorwicklung ausbilden, und welche Statorwicklung mehrere in Radialrichtung zur Mittelachse des Statorkerns unmittelbar benachbarte Lagen aus den Leiterabschnitten umfasst, und diese Leiterabschnitte durch die vorbestimmten elektrischen Verbindungen vorbestimmte elektrische Strompfade in dieser Formstab-Statorwicklung ausbilden, und der Stator in Kreisumfangsrichtung verteilt mehrere magnetische Polabschnitte definiert, wobei

- die Statorwicklung wenigstens eine Phasenwicklung umfasst, welche wenigstens eine Phasenwicklung zumindest zwei Strompfade umfasst,

- und jeder Strompfad einen dezidierten Eingangsanschluss, einen Strompfad-Anfang, ein Strompfad-Ende und einen dezidierten Ausgangsanschluss aufweist, wOobei

- wenigstens einer der Strompfade mit seinem Strompfad-Anfang ausgehend von

einer der radial äußeren Lagen beginnt und sodann lagenweise wechselnd bzw.

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- die Verlaufsrichtung des elektrischen Strompfades bei der radial innersten Lage in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Statorkerns durch einen UmkehrungsLeiterabschnitt umgekehrt wird und sodann der elektrische Strompfad ausgehend von der radial innersten Lage die Lagen lagenweise wechselnd und zudem in Kreisumfangsrichtung wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend und dabei in radialer Richtung um nur eine Lage versetzt verlaufend, und wiederum mit einer Lagensprungweite von „Eins“, mit einem schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Umfangs- und Radialrichtung des Stators zurück in Richtung zu einer radial weiter außen liegenden Lage verläuft, also zu einer der mehreren radial weiter außen liegenden Lagen, wobei

- der Strompfad wenigstens einen schnecken- und stufenförmigen Verlauf in radialer Richtung zu der Mittelachse des Statorkerns und zudem wenigstens einen schnecken- und stufenförmigen Verlauf in radialer Richtung weg von der Mittelachse des Statorkerns aufweist, das heißt ein Strompfad verläuft wenigstens einmal schnecken- und treppenförmig in Radialrichtung nach innen und wenigstens einmal schnecken- und treppenförmig in Radialrichtung nach außen, und wobei

- der Strompfad mit seinem Strompfad-Ende an einer Aufnahmenut innerhalb eines magnetischen Polabschnittes endet, welcher magnetische Polabschnitt in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Stators zu einem magnetischen Polabschnitt, in welchem der Strompfad mit seinem Strompfad-Anfang beginnt, unmittelbar benachbart angeordnet ist, wobei diese in Kreisumfangsrichtung unmittelbar

benachbarten Polabschnitte magnetisch unterschiedlich gepolt sind, sodass der

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Sektoren bzw. Umfangsabschnitten des Stators positioniert sind.

Es ist aber auch eine umgekehrte Verlaufsrichtung bezüglich des schnecken- und stufenförmigen Verlaufes von wenigstens einem der Strompfade in Bezug auf die Radialrichtung zur Mittelachse des Statorkerns möglich und es ist auch eine um-

gekehrte Positionierung in Bezug auf den Strompfad-Anfang und das Strompfad-

Ende von wenigstens einem der elektrischen Strompfade möglich.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Gruppierung aller Anschlussstellen bzw. Anschlusspins der parallelen Strompfade einer oder mehrerer Phasenwicklungen in einem relativ kleinen Sektor des Wicklungskopfes ermöglicht. Nachdem vor allem die Ausgänge, aber auch die Eingänge der einzelnen parallelen Strompfade nahe beieinander liegen, wird die Zusammenschaltung derselben, beispielsweise zu einem Sternpunkt einer dreiphasigen Sternwicklung, einfacher gemacht. Ein solcher Sternpunkt-Verbinder kann somit möglichst kurz gehalten werden bzw. können auch sonstige Anschluss-Leiterelemente — insbesondere sogenannte Busbars — reduziert werden. In weiterer Folge ist dadurch eine vorteilhafte Einsparung an Leitermaterial für die Statorwicklung und an Gewicht des Sta-

tors erzielbar.

Zudem bleibt die Anzahl an unterschiedlich zu formenden und in den Statorkern einzufügenden Formstab-Leiterabschnitten bzw. Hairpins gering. Dies begünstigt eine hochvolumige, möglichst vollautomatische Fertigung eines solchen Stators. Außerdem kann durch das angegebene Wickelschema der verfügbare Bauraum besser ausgenutzt bzw. ein möglichst kompakter Aufbau der Wicklungsköpfe des Stators erzielt werden. Zudem eröffnet sich eine große Flexibilität hinsichtlich der Verschaltungsmöglichkeiten bei einer solchen Formstab-Wicklung, beispielsweise hinsichtlich der möglichen Anzahl an parallelen Strompfaden, hinsichtlich der mög-

lichen Anzahl an Wicklungs-Sehnungen und der Anzahl an Leiter je Nut.

Praktikabel ist es beim angegebenen Wickelschema weiters, wenn eine Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte an der radial innersten Lage und an der

radial äußersten Lage in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Stators in der

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den.

Insbesondere kann eine Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte an der radial innersten Lage und an der radial äußersten Lage in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Stators in der Art gewählt sein, dass der Strompfad-Beginn und das Strompfad-Ende von allen Strompfaden einer Phasenwicklung innerhalb der gleichen Lage zu liegen kommen oder in zwei in radialer Richtung unmittelbar benachbarten Lagen zu liegen kommen. Dies ist durch entsprechende Wahl der Umkehrungs-Leitrabschnitte in positiver Richtung oder der negativer Richtung syste-

matisch erzielbar.

Das angegebene Wickelschema ermöglicht es in strukturierter Art und Weise, dass wenigstens einer der Strompfade oder alle Strompfade einerseits zwischen dem Eingangsanschluss und dem Strompfad-Anfang, und andererseits zwischen dem Strompfad-Ende und dem Ausgangsanschluss, jeweils Übergangs-Leiterabschnitte aufweisen, welche Übergangs-Leiterabschnitte in Kreisumfangsrichtung derart aufeinander zu gerichtet verlaufen, dass die Eingangsanschlüsse und die Ausgangsanschlüsse dieser Strompfade innerhalb eines einzigen magnetischen Polabschnittes des Stators zu liegen kommen und damit räumlich nahe zueinander positioniert sind. Dies ohne dem Erfordernis von weitläufigen Übergangs-Leiterabschnitten bzw. sogenannten „Busbars“, wodurch die Wicklungsköpfe der Statorwicklung möglichst kompakt, mit wenig Leitermaterial und mit geringem Ge-

wicht umgesetzt werden können.

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verläuft.

Bei einem Umkehrungs-Leiterabschnitt wird eine Lagenposition des Strompfades unverändert beibehalten, also der Umkehrungs-Leiterabschnitt erstreckt sich entlang der radial innersten oder entlang der radial äußersten Lage. Dementspre-

chend bildet er einen Teil der radial innersten oder äußersten Lage aus bzw. ver-

bleibt er innerhalb der radial innersten oder äußersten Lage.

Zweckmäßig ist es auch, wenn jeder Strompfad eine geradzahlige Anzahl von in radialer Richtung und zudem in Kreisumfangsrichtung des Stators verlaufender Strompfad-Teilabschnitte umfasst, insbesondere zwei, vier, sechs oder mehr solcher Strompfad-Teilabschnitte umfasst, und wenn zwischen aufeinanderfolgenden Strompfad-Teilabschnitten die genannten Umkehrungs-Leiterabschnitte ausgeführt sind. Dadurch kommen die Strompfad-Anfänge und die Strompfad-Enden der jeweiligen Strompfade in einem engen Nahbereich zueinander zu liegen und eine kompakte Positionierung der jeweiligen Anschlussstellen kann gewährleistet wer-

den.

Das Wickelschema zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Statorwicklung zumindest zwei parallel verlaufende elektrische Strompfade umfasst und jeder Strompfad-Anfang dieser elektrischen Strompfade in einem ersten magnetischen Polabschnitt des Stators ausgebildet ist und jedes Strompfad-Ende dieser elektrischen Strompfade in einem zweiten magnetischen Polabschnitt des Stators ausgebildet ist, der zum ersten magnetischen Polabschnitt im Kreisumfangsrichtung des Stators unmittelbar benachbart ist. Diese örtliche Konzentration der Strompfad-Anfänge und der Strompfad-Enden ist mit den angegeben Strompfad-Verläufen gesichert erzielbar. Insbesondere wird ein möglichst regelmäßiger Aufbau der

Statorwicklung bzw. der beiden axialen Wicklungsköpfe erreicht. Die einfachen

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Automatisierung und auch rasche Fertigungsabläufe.

Aufwändige Steckreihenfolgen können auch dadurch vermieden werden, dass die Umkehrungs-Leiterabschnitte ausschließlich in der radial innersten und ausschließlich in der radial äußersten Lage der Statorwicklung ausgebildet sind. Zudem wird die Erstellung möglichst gleichmäßig ausgebildeter Wicklungsköpfe un-

terstützt.

Zweckmäßig kann es auch sein, wenn sämtliche Umkehrungs-Leiterabschnitte an jenem axialen Stirnende des Statorkerns ausgeführt sind, an welchem die Leiterabschnitte der Statorwicklung einteilig bzw. dach- oder bügelförmig miteinander verbunden sind. Insbesondere können alle Umkehrungs-Leiterabschnitte der sogenannten „Hairpindach“-Seite des Stators nächstliegend zugeordnet sein. Die gegenüberliegende, sogenannte Schweißseite des Stators bleibt dadurch möglichst regelmäßig bzw. absolut regelmäßig, wodurch automatisierte Schweißvorgänge

einfach und prozesssicher ausgeführt werden können.

Entsprechend dem angegebenen Wickelschema bilden die elektrisch miteinander verbundenen Leiterabschnitte einen wellenförmigen und zudem ringartigen Verlauf der elektrischen Strompfade aus, welcher wellenförmige Verlauf durch alternierende Wechsel der Strompfade zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Stirnende des Statorkerns definiert ist und welcher ringartige Verlauf durch eine gleichzeitige Erstreckung der Strompfade entlang der Kreisumfangsrichtung des Statorkerns definiert ist. Mit diesem Wickelschema lassen sich nahezu alle Kombinationen an Verschaltungen realisieren. Auch eine Sehnung verhindert nicht eine

vollsymmetrische Wicklung.

Das angegebene Wickelschema ermöglicht es auch, dass sämtliche Eingangsund Ausgangsanschlüsse der Statorwicklung entweder am ersten oder am zweiten axialen Stirnende des Statorkerns ausgebildet sind und zudem innerhalb eines Teilabschnittes des Kreisumfanges des Statorkerns von maximal 90° angeordnet sind. Dies mit einer geringen Anzahl unterschiedlicher Formstab-Leiterelemente

und mit Übergangs-Leiterabschnitten mit minimal erforderlichen Längen.

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Stückzahlen mit hohem Automatisierungsrad gefertigt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine elektrische Maschine umfassend einen Stator und einen Rotor gelöst, wobei der Stator gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ausführungen ausgebildet ist. Die damit erzielbaren Vorteile und technischen Wirkungen sind den vorhergehenden und den nachstehen-

den Beschreibungsteilen zu entnehmen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden

Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Stator mit Statorkern und dreiphasiger Statorwicklung in perspektivischer Darstellung, wobei jede der drei Phasenwicklungen vier Strom-

pfade umfasst;

Fig. 2 den Stator nach Fig. 1 im Bereich seines oberen bzw. ersten Wicklungskopfes mit den sektoral eng gruppierten und auch strukturiert posi-

tionierten Anschlüssen für die Statorwicklung;

Fig. 3 den Stator nach Fig. 1 im Bereich seines unteren bzw. zweiten Wicklungskopfes mit zahlreichen Schweißstellen zur elektrischen Verbindung der im wesentlichen U-förmigen Leiterabschnitte der Statorwick-

lung; Fig. 4 den Stator nach Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 5 den Stator nach Fig. 1 in Ansicht von unten;

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rixdarstellung;

Fig. 7 den gemäß dem Wickelschema in Fig. 6 erstellten Strompfad A aus

Formstab-Leiterelementen in perspektivischer Darstellung;

Fig. 8 den Strompfad A gemäß den Fig. 1, 6 und 7 in seinem im Statorkern

aufgenommenen Zustand;

Fig. 9 eine Draufsicht von Fig. 8 mit dem Verlauf des Strompfades A inklusive

seiner Eingangs- und Ausgangsanschlüsse;

Fig. 10 den Strompfad B gemäß den Fig. 1 und 6 inklusive seiner Eingangs-

und Ausgangsanschlüsse;

Fig. 11 den Strompfad C gemäß den Fig. 1 und 6 inklusive seiner Eingangs-

und Ausgangsanschlüsse;

Fig. 12 den Strompfad D gemäß den Fig. 1 und 6 inklusive seiner Eingangs-

und Ausgangsanschlüsse;

Fig. 13 ein zweites Ausführungsbeispiel des Wickelschemas umfassend drei Strompfade in jeder von drei Phasenwicklungen, wobei nur der Verlauf

der ersten Phasenwicklung veranschaulicht ist;

Fig. 14 ein drittes Ausführungsbeispiel des Wickelschemas umfassend zwei Strompfade in jeder von insgesamt drei Phasenwicklungen, wobei nur

der Verlauf der ersten Phasenwicklung veranschaulicht ist.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der

Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die

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unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lage-

angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

In den Fig. 1-3 ist ein Stator 1 in unterschiedlichen Schrägansichten und in den Fig. 4, 5 ist dieser Stator in Draufsicht bzw. in Ansicht von unten dargestellt. Der Stator 1 umfasst einen im wesentlichen hohlzylindrischen Statorkern 2, welcher insbesondere als Blechpaket ausgeführt sein kann. Im Statorkern 2 sind eine Vielzahl von Aufnahmenuten 4 in Kreisumfangsrichtung 10 verteilt angeordnet. Der beispielhaft dargestellte Statorkern umfasst insgesamt 48 Aufnahmenuten. Die Aufnahmenuten 4 sind dabei in Axialrichtung 11 des Statorkerns 2 durchgehend ausgebildet. Mehrere elektrische Leiter 8 im und am Statorkern 2 bilden eine elektrische Wicklung des Stators 1 aus. Hierfür sind mehrere elektrische Leiter 8 zur Ausbildung einer elektrischen Spule bzw. Wicklung in Kreisumfangsrichtung 10 des Statorkerns 2 definiert gebogen und korrespondierende elektrische Leiter 8

sind elektrisch miteinander verbunden.

Die Aufnahmenuten 4 des Statorkerns 2 sind in Bezug auf eine Radialrichtung 12 zur Mittelachse 3 in Richtung zur Mittelachse 3 des Stators 1 entweder offen ausgeführt, oder beispielsgemäß verengt ausgebildet. Diese verengten Öffnungen stellen Spalte 5 an der inneren Mantelfläche des im Wesentlichen hohlzylindrischen Statorkerns 2 dar. Jene Abschnitte des Statorkerns 2, welche die Aufnahmenuten 4 in Richtung zur Mittelachse 3 hinsichtlich des freien Querschnitts begrenzen, werden auch als Zahnköpfe 6 des Statorkerns 2 bezeichnet. An der gegenüberliegenden Seite der Zahnköpfe 6, auch Jochseite genannt, grenzen die Nutgründe 7 der Aufnahmenuten 4 an. Die genaue Anzahl an Aufnahmenuten 4 sowie der darin aufgenommenen elektrischen Leiter 8 richtet sich nach der gewünschten elektromechanischen Auslegung der elektrischen Maschine. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind pro Aufnahmenut 4 acht Leiter 8 bzw. acht Lei-

terabschnitte La oder Lb angeordnet.

Grundsätzlich können die Aufnahmenuten 4 verschiedenste Querschnittsformen aufweisen, wobei sich zur Aufnahme von elektrischen Leitern 8 mit im Wesentlichem rechteckigem Querschnitt dazu korrespondierende, im Wesentlichen recht-

eckige oder trapezförmige Querschnitte der Aufnahmenuten 4 bewährt haben. Zur

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Isolation der einzelnen elektrischen Leiter 8 zueinander sowie zum Statorkern 2 hin ist es erforderlich, wenigstens eine Isolationsschicht 9 an der Mantelfläche der Leiter 8 vorzusehen, wobei die elektrischen Leiter 8 zumindest innerhalb des

Statorkerns 2 jeweils mit einer Isolationsschicht 9 ummantelt sind.

Der im Wesentlichen hohlzylindrische Statorkern 2 weist ein erstes und ein zweites axiales Stirnende 13a, 13b auf. Die elektrischen Leiter 8 in den Aufnahmenuten 4 sind vorzugsweise durch metallische Formstäbe, vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen elektrisch gut leitfähigen Material gebildet. Diese Formstäbe bilden dabei eine Mehrzahl von elektrischen Leiterabschnitten La, Lb aus, welche sich zumindest innerhalb der jeweils zugeordneten Aufnahmenuten 4 erstrecken, wie dies am besten einer Zusammenschau der Figuren 1 und 6 zu entnehmen ist. Diese Leiterabschnitte La, Lb können dabei durch sogenannte I-Pins definiert sein oder durch sogenannte Hair-Pins gebildet sein. Im Falle von Hair-Pins stellen die Leiterabschnitte La, Lb die beiden Schenkel dieses im Wesentlichen U-förmigen

bzw. bügelförmigen Leitersegmentes dar.

Die elektrischen Leiterabschnitte La, Lb sind mehrfach in jeder der Aufnahmenuten 4 angeordnet und wird durch vorbestimmte elektrische Verbindungen zwischen den kreisringförmig positionierten Leiterabschnitten La, Lb die plangemäße Statorwicklung 14 aufgebaut, welche Statorwicklung 14 zur Erzeugung eines umlaufenden Magnetfelds dient, wenn der Stator 1 mit ein- oder mehrphasiger elektrischer Energie beaufschlagt wird. Wie beispielhaft aus den Fig. 1-5 ersichtlich ist, weist eine solche Statorwicklung 14 im einsatzbereiten Zustand mehrere in Radialrichtung 12 zur Mittelachse 3 des Statorkerns 2 unmittelbar benachbarte Lagen L aus Leiterabschnitten La, Lb auf. Die Zuführung von einphasigem Wechselstrom oder von mehrphasigem Wechselstrom (Drehstrom) erfolgt über dezidierte An-

schlussstellen an der Statorwicklung 14.

Bei der beispielsgemäßen Statorwicklung 14 sind insgesamt acht Lagen L1 bis L8 vorgesehen. Die Lagen L1 bis L8 setzen sich dabei aus einer Mehrzahl von in den Aufnahmenuten 4 positionierten Leiterabschnitten La, Lb zusammen. Typischer-

weise weist ein praxisgerechter Stator 1 eine gerade Anzahl von Lagen L, vor-

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zugsweise ab 4 Lagen, insbesondere zwischen 4 und 12 Lagen auf. Der Durchmesser des Statorkerns 2, die Anzahl der ausgebildeten Aufnahmenuten 4, die Anzahl der Lagen L, sowie die axiale Länge des Stators 1 bzw. Statorkerns 2 sind im Wesentlichen davon abhängig, welche Leistungsdaten gefordert sind bzw. welche physikalischen Anforderungen an die aufzubauende elektrische Maschine be-

stehen.

Die in den Fig. 1-5 gezeigte dreiphasige Statorwicklung 14, deren Wickelschema in Fig. 6 abstrahiert und auszugsweise veranschaulicht wurde, umfasst beispielsweise vier Strompfade A, B, C, D je Phasenwicklung PW1, PW2, PW3. Ein erfindungsgemäß aufgebauter Stator 1 bzw. dessen Statorwicklung 14 umfasst zumindest zwei Strompfade A, B je Phasenwicklung PW. Insbesondere können zehn oder mehr Strompfade je Phasenwicklung PW vorgesehen sein. Die jeweiligen Strompfade können je elektrischer Phasenwicklung in Serie und/oder parallel verschaltet sein. Mit dem angegebenen Wickelschema ist eine Ausbildung von einoder mehrphasigen Statorwicklungen 14 mit jeweils mehr als zwei Strompfaden je

Phasenwicklung PW möglich.

Die in elektrischer Hinsicht einzelne Teilwicklungen der Statorwicklung 14 darstellenden Strompfade können also je nach Anforderung bzw. Leistungsbedarf in Serie und/oder parallel geschaltet sein bzw. von einer Steuereinheit entsprechend geschaltet werden. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wickelschemas ist der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine einzige Phasenwicklung PW1 bzw. ein einziger Wicklungsstrang einer insgesamt dreiphasig vor-

gesehenen Statorwicklung 14 dargestellt.

In Fig. 6 ist ein vorteilhaftes Wickelschema für einen Wicklungsstrang bzw. für die Phasenwicklung PW1 einer beispielsgemäß achtpoligen Statorwicklung 14 gezeigt. Diese Phasenwicklung PW1 umfasst vier Teilwicklungen bzw. vier elektrische Strompfade A, B, C, D. Diese Strompfade A-D können auch als Wicklungszweige bzw. als parallele Pfade bezeichnet werden. Bei diesem Stator 1 erstreckt sich jeder der Strompfade A-D über mehr als 360° aber weniger als 540° des

kreisringförmigen Statorkerns 2.

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Der Statorkern 2 gemäß den Fig. 1-6 weist beispielsgemäß 48 Aufnahmenuten 4 auf, wobei jede der Aufnahmenuten 4 jeweils acht Leiterabschnitte La oder Lb aufweist bzw. aufnimmt, sodass die Statorwicklung 14 insgesamt acht Lagen L besitzt, welche mit L1 bis L8 bezeichnet sind. Demnach ist eine Statorwicklung 14 bzw. eine Phasenwicklung PW1 mit insgesamt acht Lagen L dargestellt. Die Lage L1 kann dabei als die dem Luftspalt 5 — Fig. 1 — nächstliegende bzw. radial innerste Lage verstanden werden und die Lage L8 kann als die dem Nutgrund 7 — Fig. 1 — nächstliegende bzw. radial äußerste Lage L8 verstanden werden. Die dargestellte Statorwicklung 14 bzw. Phasenwicklung PW1 weist eine sogenannte Bruchlochzahl q=2 auf. Das heißt, dass die Anzahl der mit Leiterabschnitten La oder Lb belegten Aufnahmenuten 4 pro magnetischem Polabschnitt N oder S, pro elektrischer Phase bzw. Phasenwicklung PW und pro Strompfad A-D exakt „Zwei“ beträgt. Dies ist in Fig. 6 auch anhand von Zweier-Gruppen von Aufnahmenuten 4,

welche mit einer Kreuzschraffur versehen sind, erkennbar.

Zum Aufbau einer insgesamt dreiphasigen Statorwicklung 14 sind die in Fig. 6 als unbelegt dargestellten Abschnitte bzw. Aufnahmenuten 4 mit korrespondierenden, weiteren Phasenwicklungen PW2, PW3 bzw. mit mehreren diese Phasenwicklungen ausbildenden Strompfaden zu versehen. Insbesondere wiederholt sich der Aufbau der dargestellten Phasenwicklung PW1 für die Phase U einer DrehstromSpannungsquelle, im Wesentlichen auch für die Phase V und für die Phase W in den restlichen Aufnahmenuten 4 des Statorkerns 2. Im Speziellen ist lediglich ein Seitenversatz bzw. Nutversatz vorzusehen bzw. zu berücksichtigen, und wiederholt sich der grundlegende Aufbau bzw. das Schema der Phasenwicklung PW1 für die Phase U in gleicher Weise für die Phasenwicklung PW2 der Phase V und für die Phasenwicklung PW3 der Phase W. Die Phasenwicklungen PW2 und PW3 für die Phasen V und W sind in der Darstellung gemäß Fig. 6 nur der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht enthalten. Insbesondere ist festzuhalten, dass in Fig. 6 lediglich eine Phasenwicklung PW1, beispielsweise für die Phase U veranschaulicht ist. Die komplette, dreiphasige Statorwicklung 14 wie sie in Fig. 1 ersichtlich ist, ist an eine dreiphasige Spannungsquelle anzuschließen, wobei sich ein magnetisch achtpoliger Stator 1 ausbildet bzw. ein achtpoliges magnetisches Drehfeld

einstellt.

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Jeder der Strompfade A-D der Statorwicklung 14 bzw. der Phasenwicklungen PW1-PW3 ist durch eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Leiterabschnitten La und Lb gebildet. Diese Leiterabschnitte La und Lb können Bestandteil eines integral aufgebauten bzw. einteilig ausgeführten Leitungssegments, insbesondere eines sogenannten Hair-Pins sein, wie sie in den Fig. 1, 6 und 7 veranschaulicht sind. Alternativ können die Leiterabschnitte La und Lb jeweils durch sogenannte |1Pins gebildet sein. Demnach können die Leiterabschnitte La und Lb durch die Schenkel eines im wesentlichen U-förmigen Leitungssegments, insbesondere durch einen sogenannten Hair-Pin — Fig. 6, 7 — definiert sein. Die Leiterabschnitte La und Lb können aber auch durch den Mittelabschnitt von sogenannten |-Pins,

welche elektrisch in Serie geschaltet sind, definiert werden.

Die Strompfade A-D sind jeweils durch mehrere in Reihe geschaltete Leiterabschnitte La und Lb gebildet, wobei elektrische Verbindungsabschnitte VBa, VBb zwischen elektrisch in Reihe geschalteten Leiterabschnitten La, Lb dem ersten bzw. dem zweiten axialen Stirnende 13a, 13b des Statorkerns 2 — Fig. 1 und 7 — nächstliegend zugeordnet sind. Die ersten Verbindungsabschnitte VBa bilden dabei eine einteilige elektrische Verbindung zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Leiterabschnitten La und Lb aus. Demgegenüber bilden die zweiten Verbindungsabschnitte VBb eine elektrische Verbindung zwischen einem Leiterabschnitt Lb eines ersten Formstabpaares 16 und einem seriell daran anschließenden Lei-

terabschnitt La eines weiteren Formstabpaares 16 aus.

Gemäß Fig. 7 sind die zwei Leiterabschnitte La und Lb mittels dem Verbindungsabschnitt VBa elektrisch seriell und einteilig miteinander verbunden und definieren dadurch ein einteiliges Formstabpaar 16. Ein solches Formstabpaar 16 kann mittels dem Verbindungsabschnitt VBb mit einem seriell anschließenden bzw. unmittelbar benachbarten Formstabpaar 16 elektrisch in Serie geschaltet werden, sodass insgesamt eine sogenannte Wellenwicklung 15 aufgebaut werden kann. Eine solche Wellenwicklung 15, welche jeweils ein Bestandteil der Strompfade A-D ist, verläuft abwechselnd zwischen den axialen Stimenden 13a, 13b und zugleich in Kreisumfangsrichtung 10 des Statorkerns 2, wie dies beispielhaft in den Fig. 1 und

7 veranschaulicht ist.

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Im matrixartig dargestellten Wickelschema gemäß Fig. 6 sind die ersten Verbindungsabschnitte VBa durch Volllinien bzw. Pfeile dargestellt, während die zweiten Verbindungsabschnitte VBb durch Volllinien bzw. Pfeile mit einem mittig angeordneten Rechteck mit Punktschraffur veranschaulicht sind. Die Linien bzw. Pfeile ohne einem Rechteck können dabei gedanklich dem ersten axialen Stimnende 13a nächstliegend zugeordnet werden, währen die Linien bzw. Pfeile mit einem mittig angeordnetem Rechteck gedanklich dem zweiten axialen Stirnende 13b des Sta-

tors 1 (Fig. 1) zugewiesen sind.

Die in Fig. 6 dargestellten Rechtecke mit Punktschraffur symbolisieren dabei Kontaktierungsstellen, insbesondere Schweißstellen, innerhalb der zweiten elektrischen Verbindungsabschnitte VBb, wie sie vor allem in den Fig. 1, 3, 5 und 7 ersichtlich sind. Die gemäß Fig. 6 vorgesehenen Leiterabschnitte La und Lb sind somit Teilabschnitte von sogenannten Hair-Pins, wie sie in Fig. 7 beispielhaft veranschaulicht sind. Die in Fig. 6 dargestellten Zonen bzw. Felder mit Diagonalschraffur zeigen jeweils die Strompfad-Anfänge Ai-Di der jeweiligen Strompfade A-D, während die Zonen bzw. Felder mit Vertikalschraffur die jeweiligen Strompfad-Enden Ao-Do der jeweiligen Strompfade A-D repräsentieren. Diese Schraffur-Zuwei-

sungen gelten auch für die Wicklungsschemen gemäß den Fig. 13 und 14.

Die in Fig. 6 symbolisierten Leiterstabpaare mit gleichen Endzahlen, beispielsweise bei A1-A1, A2-A2, A3-A3, B1-B1, C1-C1, usw. bilden jeweils ein einteiliges Formstabpaar 16 aus, dessen erster Leiterabschnitt La in einer der Aufnahmenuten 4 und dessen zweiter Leiterabschnitt Lb in einer dazu distanzierten Aufnahme-

nut 4 des Statorkerns 2 angeordnet ist.

Das in Fig. 6 veranschaulichte Wickelschema für die Phasenwicklung PW1, welches in den Fig. 7-12 anhand der Strompfade A-D baulich umgesetzt ist, weist folgenden Aufbau bzw. folgende Verläufe auf: Jeder der Strompfade A, B, C, D der Phasenwicklung PW1 weist einen Eingangsanschluss A1-D1, einen StrompfadAnfang Ai-Di, ein Strompfad-Ende Ao-Do und einen Ausgangsanschluss A2-D2

auf.

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Die Strompfade A, B, C, D beginnen mit ihren Strompfad-Anfängen Ai-Di an einer der radial äußeren Lagen L8-L2 und verlaufen dann lagenweise wechselnd bzw. springend und zudem in Kreisumfangsrichtung 10 wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators bis zur radial innersten Lage L1. Die Strompfade A-D gehen dabei bei jedem dieser Lagenwechsel auch von einem der magnetischen Polabschnitte S bzw. N des Stators zu einem in Kreisumfangsrichtung unmittelbar benachbarten Polabschnitt N bzw. S über. Die Strompfade A-D wechseln dabei die Lagen L in fortwährend bzw. fortlaufend gleichbleibender radialer Richtung um eine Lagensprungweite von „Eins“ bis die radial innerste Lage L1 erreicht ist. Die Lagensprünge sind somit solange unidirektional, bis die radial innerste Lage L1 erreicht ist. Dementsprechend nimmt jeder der Strompfade A-D einen im Wesentlichen schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 und Radialrichtung 12 des Stators 1 ein, wie dies vor allem anhand der Fig. 8-12 in Zusammenschau mit der Fig. 6 ersichtlich ist. In der abgewickelten Matrixdarstellung gemäß Fig. 6 stellt sich dies als treppenförmiger

Verlauf der Strompfade A-D der Statorwicklung 14 dar.

Die Verlaufsrichtung jedes der elektrischen Strompfade A-D wird nach dem Erreichen der radial innersten Lage L1 in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 des Statorkerns 2 durch jeweils wenigstens einen Umkehrungs-Leiterabschnitt 17 umgekehrt (Fig. 6). Sodann werden die elektrischen Strompfade A-D ausgehend von der radial innersten Lage L1 lagenweise wechselnd mit einer Lagensprungweite von „Eins“ und zudem in Kreisumfangsrichtung 10 wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend und dabei in radialer Richtung um nur eine Lage L versetzt verlaufend (Fig. 6), wiederum mit einem schneckenund stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Umfangs- und Radialrichtung 10, 12 des Stators zurück in Richtung zu einer radial weiter außen liegenden Lage L2-L8 geführt. Diese Rückführung erfolgt zu einer der radial weiter außen liegenden Lagen L der Statorwicklung 14. Insbesondere ergibt sich in der quasi abgerollten Stator-Darstellung gemäß Fig.6 des Wickelschemas ein stufen- bzw. treppenförmiger Verlauf der Strompfade A-D ausgehend von einer radial äußeren Lage L8-L2 in Richtung zur radial innersten Lage L1, oder umgekehrt. Dementsprechend wan-

dern sämtliche Strompfade A-D der Phasenwicklung PW1 ausgehend von einer

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der radial äußeren Lagen L der Phasenwicklung PW schneckenförmig, also mit einem sich allmählich verkleinernden Radius, von radial äußeren Abschnitten des holzylindrischen Statorkerns 2 in Richtung zu radial inneren Abschnitten des Statorkerns 2, wie dies am besten den Fig. 9-12 zu entnehmen ist. Es ist aber auch ein umgekehrter, schneckenförmiger Verlauf möglich, also ausgehend von radial inneren Abschnitten der Aufnahmenuten 4 bzw. des Statorkerns 2 in radialer

Richtung nach außen.

Insbesondere weisen die Strompfade A-D jeweils wenigstens einen schneckenbzw. stufenförmigen Teilabschnitt in radialer Richtung zur Mittelachse 3 des Statorkerns 2 und zudem jeweils wenigstens einen schnecken- bzw. stufenförmigen Verlauf in radialer Richtung weg von der Mittelachse 3 des Statorkerns 2 auf, wie dies am besten anhand der entgegengesetzt verlaufenden Richtungspfeile in Fig. 6 entnehmbar ist. Das heißt, dass jeder der Strompfade A-D wenigstens einmal schnecken- und treppenförmig in Radialrichtung 12 nach innen und wenigstens einmal schnecken- und treppenförmig in Radialrichtung 12 nach außen verläuft. Beim konkreten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 verlaufen bei allen vier Strompfaden A-D die vier Strompfad-Teilabschnitte in jedem dieser vier Strompfade A-D zweimal radial in Richtung zur Mittelachse 3 und zweimal radial weg von der Mittelachse 3, sodass insgesamt zwei Umkehrungs-Leiterabschnitte 17 — strichliert dargestellt — an der radial innersten Lage L1 implementiert sind und beispielsgemäß ein Umkehrungs-Leiterabschnitt 18 an der radial äußersten Lage L8 ausgeführt ist. Dieser radial äußere Umkehrungsabschnitt 18 erstreckt sich bei-

spielsgemäß zwischen A8-A8 im Strompfad A der Statorwicklung 14 nach Fig. 6.

Wie weiters am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist, enden alle Strompfade A-D mit ihren in elektromagnetischer Hinsicht relevanten Strompfad-Enden Ao-Do an einer Aufnahmenut bzw. an zwei unmittelbar benachbarten Aufnahmenuten innerhalb eines gemeinsamen magnetischen Polabschnittes N bzw. S, welcher magnetische Polabschnitt in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 des Stators zu einem mag-

netischen Polabschnitt S bzw. N, in welchem die Strompfade A-D mit ihren Strom-

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pfad-Anfängen Ai-Di beginnen, unmittelbar benachbart. Diese in Kreisumfangsrichtung 10 unmittelbar benachbarten Polabschnitte N, S sind unterschiedlich ge-

polt.

Alternativ können alle oder einzelne der Strompfade A-D der Phasenwicklung PW bezüglich der Richtung des schnecken- und stufenförmigen Drehung umgekehrt verlaufen, insbesondere in Bezug auf die Radialrichtung 12 zur Mittelachse 3 des Statorkerns 2. Alternativ können alle oder einzelne der Strompfade A-D umgekehrt aufgebaut sein in Bezug auf deren Strompfad-Anfänge Ai-Di und deren Strompfad-Enden Ao-Do.

Der besseren Übersichtlichkeit wegen wurden in den Fig. 6 und 7 lediglich in Bezug auf den Strompfad A die Verläufe der elektrischen Leiter 8 zwischen den jeweiligen Aufnahmenuten 4 und den axialen Stirnnenden 13a, 13b des Statorkerns 2 veranschaulicht. In Bezug auf die Strompfade B-D wurden in Fig. 6 nur die vom jeweiligen Strompfad B, C und D belegten Aufnahmenuten 4 angeführt und wurde auf die Darstellung der jeweiligen Verläufe der Leiter 8 bzw. der Verbindungsab-

schnitte VBa und VBb mittels Richtungspfeilen verzichtet.

Durch geeignete Wahl der jeweiligen Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte 17,18 an der radial innersten Lage L1 und an der radial äußersten Lage L8 in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 des Stators ist es mit dem angegebenen Wickelschema erreichbar, dass der Strompfad-Anfang Ai-Di und das Strompfad-Ende Ao-Do von allen Strompfaden A, B, C, D einer Phasenwicklung PW1, PW2 und/oder PW3 innerhalb eines gemeinsamen, sektoral eng gehaltenen Anschlussabschnittes 19 der Phasenwicklung PW1, PW2, PWS3 respektive der Statorwicklung 14 zu liegen kommen (Fig. 1, 2). Insbesondere ist es durch dieses Wickelschema möglich, dass sich der Anschlussabschnitt 19 für die gesamte, beispielsgemäß dreiphasig ausgeführte Statorwicklung 14 über maximal zwei in Kreisumfangsrichtung 10 des Stators unmittelbar benachbarte magnetische Polabschnitte N und S erstreckt, wie dies aus einer Zusammenschau der Fig. 1 und 6 ersichtlich ist. Eine weitläufige Streuung der einzelnen Strompfad-Anfänge Ai-Di und der einzelnen Strompfad-Enden Ao-Do in Bezug auf den Kreisumfang des

Statorkerns 2 kann vorteilhafterweise vermieden werden. Insbesondere kann mit

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dem angegebenen Wickelschema gewährleistet werden, dass sämtliche Eingangs- und Ausgangsanschlüsse A1-D1, A2-D2 der Statorwicklung 14 entweder am ersten oder am zweiten axialen Stirnende 13a oder 13b des Statorkerns 2 ausgebildet sind und zudem innerhalb eines Teilabschnittes des Kreisumfanges des Statorkerns 2 von maximal 90° angeordnet sind, wie dies in den Fig. 1, 2 gezeigt

ist.

Durch das erläuterte Wickelschema und durch geeignete Wahl der Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 an der radial innersten Lage L1 und an der radial äußersten Lage L8 in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 des Stators, ist es außerdem erreichbar, dass der jeweilige Strompfad-Beginn Ai-Di und das jeweilige Strompfad-Ende Ao-Do von allen Strompfaden A, B, C, D einer Phasenwicklung PW1, PW2, PW3 respektive der Statorwicklung 14 innerhalb der gleichen Lage L zu liegen kommen oder zumindest in zwei in radialer Richtung unmit-

telbar benachbarten Lagen L zu liegen kommen (Fig. 6).

Unter Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 ist dabei eine Fortführung von seriell anschließenden Strompfad-Teilabschnitten entweder radial weiter innen oder radial weiter außen im Vergleich zu dem an der radial innersten Lage L1 angelangtem Strompfad-Teilabschnitt zu verstehen, wie dies der Fig. 6

anhand der Strompfade A und B beispielhaft entnehmbar ist.

Mit dem angegebenen Wickelschema bzw. Wicklungsverlauf ist erzielbar, dass der radiale Lagenversatz zwischen dem Strompfad-Anfang und den StrompfadEnde von jedem einzelnen Strompfad, also zwischen Ai-Ao, Bi-Bo, Ci-Co oder DiDo, bei jedem der Strompfade A-D entweder „Null“ oder maximal „Eins“ beträgt, wie dies in allen Ausführungsbeispielen veranschaulicht ist. Es sind also die Anschluss-Paare mancher Strompfade A-D innerhalb einer gemeinsamen Lage L angeordnet, während die Anschluss-Paare anderer Strompfade A-D in Lagen L angeordnet sein können, die in radialer Richtung unmittelbar benachbart sind, wie

dies vor allem aus Fig. 6 ersichtlich ist.

Weiters kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Strompfade A-D oder

alle Strompfade A-D einerseits zwischen dem Eingangsanschluss A1-D1 und dem

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jeweiligen Strompfad-Anfang Ai-Di, und andererseits zwischen dem StrompfadEnde Ao-Do und dem jeweiligen Ausgangsanschluss A2-D2, jeweils ÜbergangsLeiterabschnitte 20, 21 aufweisen (Fig. 6). Diese Übergangs-Leiterabschnitte 20, 21 sind in Kreisumfangsrichtung 10 derart aufeinander zu gerichtet bzw. aufeinander zu verlaufend ausgerichtet, dass die Eingangsanschlüsse A1-D1 und die Ausgangsanschlüsse A2-D2 dieser Strompfade A-D innerhalb eines einzigen magnetischen Polabschnittes N oder S des Stators 1 zu liegen kommen, wie dies der Fig. 6 im rechten Randabschnitt anhand des gemeinsamen Polabschnittes N zu ent-

nehmen ist.

Jeder der zumindest zwei Strompfade, beispielsgemäß jeder der zumindest vier Strompfade A-D, verläuft in Draufsicht auf die beiden axialen Stirnenden 13a, 13b des Statorkerns 2 im wesentlichen schnecken- oder spiralförmig, wie dies am besten den Fig. 8-12 zu entnehmen ist. Die Erstreckung dieses Verlaufes in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 des Stators 1 beträgt dabei jeweils mehr als

360°, jedoch jeweils weniger als 540°.

Wie weiters jedem der Wickelschemata gemäß den Fig. 6, 13 und 14 zu entnehmen ist, wird bei jedem der Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 eine Lagenposition jedes der vorhandenen Strompfade A-D, A-C bzw. A-B unverändert beibehalten. Die jeweiligen Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 erstrecken sich also entlang der radial innersten Lage L1 oder entlang der radial äußersten Lage L8 bzw. L4. Das heißt sie bilden einen Teil der radial innersten oder äußersten Lage L aus bzw. verbleiben sie in elektrischer Hinsicht innerhalb der radial innersten oder äu-

Rersten Lage L.

Wie weiters jedem der Wickelschemata gemäß den Fig. 6, 13 und 14 zu entnehmen ist, umfasst jeder Strompfad A-D, A-C bzw. A-B eine geradzahlige Anzahl von in radialer Richtung 12 und zudem in Kreisumfangsrichtung 10 des Stators 1 verlaufender Strompfad-Teilabschnitte, insbesondere zwei, vier, sechs oder mehr solcher Strompfad-Teilabschnitte. Zwischen den elektrisch in Reihe bzw. Serie geschalteten Strompfad-Teilabschnitten sind die genannten Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 ausgeführt, bei welchen Umkehrungs-Leiterabschnitten 17, 18 kein

Wechsel der Lagenposition erfolgt.

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Wie ferner jedem der Wickelschemata gemäß den Fig. 6, 13 und 14 zu entnehmen ist, umfasst die Statorwicklung 14 zumindest zwei parallel verlaufende elektrische Strompfade A-D, A-C bzw. A-B und jeder Strompfad-Anfang Ai-Di dieser elektrischen Strompfade A-D, A-C bzw. A-B ist in einem ersten magnetischen Polabschnitt S oder N des Stators 1 ausgebildet. Jedes Strompfad-Ende Ao-Do dieser elektrischen Strompfade A-D, A-C bzw. A-B ist in einem zweiten magnetischen Polabschnitt N oder S des Stators 1 ausgebildet, der zum ersten magnetischen Polabschnitt im Kreisumfangsrichtung 10 des Stators 1 unmittelbar benachbart ist. Beim Vorhandensein von zumindest zwei Umkehrungs-Leiterabschnitten 17, 18 zwischen den einzelnen Strompfad-Teilabschnitten sind diese in elektrischer Hinsicht ausschließlich in der radial innersten Lage L1 und ausschließlich in der radial

äußersten Lage L4 bzw. L8 der Statorwicklung 14 ausgebildet.

Wie vor allem anhand der Wickelschemata gemäß den Fig. 6, 13 und 14 sowie in Zusammenhang mit der perspektivischen Darstellung gemäß Fig. 7 zu entnehmen ist, bilden die elektrisch miteinander verbundenen Leiterabschnitte bzw. Leiter 8 wellenförmige und zudem ring- bzw. korbartige Verläufe in den elektrischen Strompfaden A-D, A-C bzw. A-B aus. Der wellenförmige Verlauf wird durch alternierende Wechsel der Strompfade A-D, A-C bzw. A-B zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Stirnende 13a, 13b des Statorkerns 2 definiert und der ringartige Verlauf wird durch eine gleichzeitige Erstreckung der Strompfade A-D, A-C

bzw. A-B entlang der Kreisumfangsrichtung 10 des Statorkerns 2 definiert.

Wie weiters anhand der Fig. 6, 13 und 14 ersichtlich ist, können beim angegebenen Wickelschema sämtliche Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 in den Strompfaden A-D, A-C bzw. A-B an jenem axialen Stirnende 13a oder 13b des Statorkerns 2 ausgeführt sein, an welchem die Leiterabschnitte La, Lb der Statorwicklung 14 einteilig bzw. dach- oder bügelförmig miteinander verbunden sind, also auf der sogenannten Hairpin-Seite des Stators 1 angeordnet sein. Insbesondere können alle Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 der sogenannten „Hairpin-Dach“Seite des Stators 1 nächstliegend zugeordnet sein. Damit sind alle erforderlichen

Schweißstellen zwischen den Leiterabschnitten La, Lb der Statorwicklung 14 an

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nur einer der beiden axialen Stirnenden des Stators 1 konzentriert, nämlich aus-

schließlich der sogenannten Twist- bzw. Schweißseite des Stators 1 zugewiesen.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen

Fachmannes liegt.

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zu-

grundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert

und/oder verkleinert dargestellt wurden.

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Bezugszeichenliste

1 Stator PW Phasenwicklungen

2 Statorkern A-D Strompfade

3 Mittelachse N, S magnetische Polabschnitte 4 Aufnahmenuten L Lagen

5 Spalt La, Lb Leiterabschnitte

6 Zahnkopf VBa, VBb elektrische Verbindungsab7 Nutgrund schnitte

8 Leiter A-D Strompfade

9 Isolationsschicht Ai-Di Strompfad-Anfänge

10 Kreisumfangsrichtung Ao-Do Strompfad-Enden

11 Axialrichtung A1-D1 Eingangsanschlüsse

12 Radialrichtung A2-D2 Ausgangsanschlüsse

13a, 13b axiale Stirnenden 14 Statorwicklung 15 Wellenwicklung 16 Formstabpaar 17 Umkehrungs-Leiterabschnitt 18 Umkehrungs-Leiterabschnitt 19 Anschlussabschnitt 20 Übergangs-Leiterabschnitt 21 Übergangs-Leiterabschnitt

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Claims (15)

Patentansprüche

1. Stator (1) für eine elektrische Maschine, umfassend

- einen im wesentlichen hohlzylindrischen Statorkern (2) mit einem ersten und einem zweiten axialen Stirnende (13a, 13b) und mit mehreren entlang einer Kreisumfangsrichtung (10) des Statorkerns (2) verteilt angeordneten und sich entlang einer Mittelachse (3) des Statorkerns (2) erstreckenden Aufnahmenuten (4),

- mehrere durch Formstäbe gebildete elektrische Leiterabschnitte (La, Lb) Je Aufnahmenut (4), welche Leiterabschnitte durch vorbestimmte elektrische Verbindungen eine Statorwicklung (14) ausbilden, und welche Statorwicklung mehrere in Radialrichtung (12) zur Mittelachse (3) des Statorkerns unmittelbar benachbarte Lagen (L) aus den Leiterabschnitten (La, Lb) umfasst, und diese Leiterabschnitte durch die vorbestimmten elektrischen Verbindungen vorbestimmte elektrische Strompfade (A, B, C, D) in der Statorwicklung (14) ausbilden, und der Stator in Kreisumfangsrichtung (10) verteilt mehrere magnetische Polabschnitte (N, S) definiert, wobei

- die Statorwicklung (14) wenigstens eine Phasenwicklung (PW1, PW2, PW3) umfasst, welche wenigstens eine Phasenwicklung zumindest zwei Strompfade (A, B, C, D) umfasst,

- und jeder Strompfad (A, B, C, D) einen Eingangsanschluss (A1-D1), einen Strompfad-Anfang (Ai-Di), ein Strompfad-Ende (Ao-Do) und einen Ausgangsanschluss (A2-D2) aufweist, wobei

- wenigstens einer der Strompfade (A, B, C, D) mit seinem Strompfad-Anfang (Ai-Di) ausgehend von einer der radial äußeren Lagen (L8-L2) beginnt und sodann lagenweise wechselnd sowie in Kreisumfangsrichtung (10) wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend bis zur radial innersten Lage (L1) verläuft, wobei der Strompfad bei jedem dieser Lagenwechsel von einem der magnetischen Polabschnitte (S oder N) des Stators zu einem in Kreisumfangsrichtung (10) unmittelbar benachbarten Polabschnitt (N oder S) übergeht, und der Strompfad dabei die Lagen (L) in fortwährend gleichbleibender radialer

Richtung um eine Lagensprungweite „Eins“ wechselt bis die radial innerste Lage

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(L1) erreicht ist, sodass der Strompfad einen schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Kreisumfangs- und Radialrichtung (10, 12) des Stators einnimmt, und wobei

- die Verlaufsrichtung des elektrischen Strompfades bei der radial innersten

Lage (L1) in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Statorkerns durch einen Umkehrungs-Leiterabschnitt (17, 18) umgekehrt wird und sodann der elektrische Strompfad ausgehend von der radial innersten Lage (L1) die Lagen (L) lagenweise wechselnd sowie in Kreisumfangsrichtung (10) wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend und dabei in radialer Richtung um nur eine Lage versetzt, wiederum mit einem schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Kreisumfangs- und Radialrichtung (10, 12) des Stators zurück in Richtung zu einer radial weiter außen liegenden Lage (L2-L8) verläuft, wobei

- der Strompfad wenigstens einen schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Radialrichtung (12) zu der Mittelachse (3) des Statorkerns und zudem wenigstens einen schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Radialrichtung (12) weg von der Mittelachse (3) des Statorkerns aufweist, und wobei

- der Strompfad mit seinem Strompfad-Ende (Ao-Do) an einer Aufnahmenut (4) innerhalb eines magnetischen Polabschnittes (N oder S) endet, welcher magnetische Polabschnitt (N oder S) in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Stators zu einem magnetischen Polabschnitt (S oder N), in welchem der Strompfad mit seinem Strompfad-Anfang (Ai-Di) beginnt, unmittelbar benachbart angeordnet ist, wobei diese in Kreisumfangsrichtung (10) unmittelbar benachbarten Polabschnitte (N, S) unterschiedlich gepolt sind,

- oder vice versa bezüglich des schnecken- und stufenförmigen Verlaufes von wenigstens einem der Strompfade (A, B, C, D) in Bezug auf die Radialrichtung (12) zur Mittelachse (3) des Statorkerns (2), oder vice versa aufgebaut in Bezug auf den Strompfad-Anfang (Ai-Di) und das Strompfad-Ende (Ao-Do) von wenigstens einem der elektrischen Strompfade (A, B, C, D).

2. Stator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlauf-

richtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18) an der radial innersten Lage

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(L1) und an der radial äußersten Lage (L8) in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Stators in der Art gewählt ist, dass der Strompfad-Beginn (Ai-Di) und das Strompfad-Ende (Ao-Do) von allen Strompfaden (A, B, C, D) aller Phasenwicklungen (PW1, PW2, PW3) innerhalb eines gemeinsamen Anschlussabschnittes (19) der Statorwicklung (14) zu liegen kommen, der sich über maximal zwei in Kreisumfangsrichtung (10) des Stators unmittelbar benachbarte magnetische Polabschnitte (N, S) erstreckt.

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18) an der radial innersten Lage (L1) und an der radial äußersten Lage (L8) in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Stators in der Art gewählt ist, dass der Strompfad-Beginn (Ai-Di) und das Strompfad-Ende (Ao-Do) von allen Strompfaden (A, B, C, D) einer dezidierten Phasenwicklung (PW1, PW2, PW3) innerhalb der gleichen Lage (L) zu liegen kommen oder in zwei in Radialrichtung (12) unmittelbar benachbarten Lagen

(L) zu liegen kommen.

4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Strompfade (A, B, C, D) oder alle Strompfade (A, B, C, D) einerseits zwischen dem Eingangsanschluss (A1-D1) und dem Strompfad-Anfang (Ai-Di) und andererseits zwischen dem Strompfad-Ende (Ao-Do) und dem Ausgangsanschluss (A2-D2) jeweils Übergangs-Leiterabschnitte (20, 21) aufweisen, welche Übergangs-Leiterabschnitte (20, 21) je Strompfad (A, B, C, D) in Kreisumfangsrichtung (10) derart aufeinander zu gerichtet verlaufen, dass die Eingangsanschlüsse (A1-D1) und die Ausgangsanschlüsse (A2-D2) dieser Strompfade (A, B, C, D) innerhalb eines einzigen magnetischen Polabschnittes (N oder

S) des Stators zu liegen kommen.

5. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder der zumindest zwei Strompfade (A-D) in Ansicht auf eines der beiden axialen Stirnenden (13a, 13b) des Statorkerns (2) über mehr als 360° der Kreisumfangsrichtung (10) des Statorkerns (2) erstreckt.

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6. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zumindest zwei Strompfade (A-D) in Ansicht auf die beiden axialen Stirmenden (13a, 13b) des Statorkerns (2) schnecken- oder spiralför-

mig verläuft.

7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei den Umkehrungs-Leiterabschnitten (17, 18) eine Lagenposition des Strompfades (A-D) unverändert beibehalten wird, also die Umkehrungs-Leiterabschnitte (17,18) sich jeweils entlang der radial innersten oder entlang der radial

äußersten Lage (L1, L8) erstrecken.

8. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strompfad (A-D) eine geradzahlige Anzahl von in Radialrichtung (12) und zudem in Kreisumfangsrichtung (10) des Stators verlaufender Strompfad-Teilabschnitte umfasst, insbesondere zwei, vier, sechs oder mehr solcher Strompfad-Teilabschnitte umfasst, und dass zwischen aufeinanderfolgenden Strompfad-Teilabschnitten die genannten Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18)

ausgeführt sind.

9. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (14) zumindest zwei parallel verlaufende elektrische Strompfade (A-D) umfasst und jeder Strompfad-Anfang (Ai-Di) dieser elektrischen Strompfade (A-D) in einem ersten magnetischen Polabschnitt (S oder N) des Stators ausgebildet ist und jedes Strompfad-Ende (Ao-Do) dieser elektrischen Strompfade (A, B, C, D) in einem zweiten magnetischen Polabschnitt (N oder S) des Stators ausgebildet ist, der zum ersten magnetischen Polabschnitt (S oder N)

im Kreisumfangsrichtung (10) des Stators unmittelbar benachbart ist.

10. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18) ausschließlich in der radial innersten und ausschließlich in der radial äußersten Lage (L1, L8) der Stator-

wicklung (14) ausgebildet sind.

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11. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18) an jenem axialen Stirnende (13a oder 13b) des Statorkerns (2) ausgeführt sind, an welchem die Leiterabschnitte (La, Lb) der Statorwicklung einteilig und dach- oder bügelförmig mit-

einander verbunden sind.

12. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch miteinander verbundene Leiterabschnitte (La, Lb) einen wellenförmigen und zudem ringartigen Verlauf der elektrischen Strompfade (A, B, C, D) ausbilden, welcher wellenförmige Verlauf durch alternierende Wechsel der Strompfade (A, B, C, D) zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Stirnende (13a, 13b) des Statorkerns (2) definiert ist und welcher ringartige Verlauf durch eine gleichzeitige Erstreckung der Strompfade (A, B, C, D) entlang der Kreisum-

fangsrichtung (10) des Statorkerns (2) definiert ist.

13. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Eingangs- und Ausgangsanschlüsse (A1-D1, A2-D2) der Statorwicklung (14) entweder am ersten oder am zweiten axialen Stirnende (13a, 13b) des Statorkerns (2) ausgebildet sind und zudem innerhalb eines Teilabschnit-

tes des Kreisumfanges des Statorkerns (2) von maximal 90° angeordnet sind.

14. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (14) drei- oder mehrphasig ausgeführt ist und drei oder mehr sich jeweils in Kreisumfangsrichtung (10) erstreckende Phasenwicklungen (PW1, PW2, PW3) umfasst, und dass jede Phasenwicklung zwei oder

mehr parallel verlaufende elektrische Strompfade (A, B, C, D) umfasst.

15. Elektrische Maschine umfassend einen Stator und einen Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) nach einem oder mehreren der vor-

hergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

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