CN114257011A - 电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机(2)的定子(1)，所述定子具有旋转轴(3)并且用于至少双重三相的电压供应装置(4)；其中，电机(2)具有三分路式的第一子系统(5)以及三分路式的第二子系统(10)，所述第一子系统具有第一组(6)分路：第一分路(7)、第二分路(8)、第三分路(9)，所述第二子系统具有第二组(11)分路：第四分路(12)、第五分路(13)、第六分路(14)；其中，定子(1)包括至少一个具有多个槽(16、17)的柱形的基体(15)，所述槽分别沿着轴向方向(18)和径向方向(19)延伸并且沿着周向方向(20)并排地布置，并且在此在所述槽之间分别形成齿部(21)；其中，在每个槽(16、17)中布置有多个电气的导体(22)，所述电气的导体作为分布式绕组布置在槽(16、17)中。

Description

电机的定子

技术领域

本发明涉及一种电机的定子，其具有至少两个多分路式的子系统。

背景技术

电气的机动车驱动器包括作为用于机动车的牵引机使用的电机以及功率电子器件并且通常设计为三分路式

或者三相的。对于在将来功率进一步提高的驱动器，所需的功率可以不只通过一个三相变流器以优化结构空间的方式输入。在此适宜的是，由两个具有一半功率的三相变流器为具有两个三分路式的子系统的电机馈送。

电机基本上由固定的部分(定子或者

)以及可移动的部分(转子或者

)组成。定子例如包括具有多个槽的柱形的基体，所述槽分别沿着轴向方向和径向方向延伸并且沿着周向方向并排地布置，并且在此在所述槽之间分别形成齿部。在槽中布置有电气的导体，其中，每个导体分别配属于至少一个绕组分路。

对于三相的电压供应装置(或者说电源)，例如可以三分路式地以星形电路设计的定子绕组在取消绕组节距缩短(Sehnung，即相邻的槽中的相同相位/相同分路的导体移动)时可以这样设计，使得在每个槽中只布置有分别配属于一个绕组分路和一个相的导体。沿着周向方向交替地布置有具有不同的绕组分路并且因此不同相位的导体的槽。

这种定子绕组也能够以多个多分路式的子系统、即例如以两个三分路式的绕组系统构成。子系统例如可以通过独立的变流器控制并且彼此平行地连接在直流电压中间电路上。在定子绕组的卷绕方式方面，必须注意绕组放置(例如针对发卡式绕组、棒形绕组、波形绕组等)的已知规则，以便确保导体中的相同的表面效应以及在子系统的各个单独的分路中的感应电压的相同振幅。因此，(在传统的绕组设计中)形成既布置有第一子系统的分路也布置有第二子系统的分路的槽的较大的重叠区域。由于子系统之间的较大的空间重叠区域和由此造成的不同子系统的分路在空间上的靠近，这些分路相互强烈地感应耦合。

在具有两个相互独立地控制的、基于卷绕方式相互重叠地布置在定子中的子系统的这种电机运行时，观察到了非常高的电流波动、即确定的电流谐波振荡的较高振幅，所述电流波动可以归因于子系统的感应耦合。由此形成了高的谐波振荡损耗、即附加损耗。尤其在规定脉冲宽度调制交错(PWM-Interleaving)时、即在子系统之间的时钟控制周期在时间上错移时，出现特别高的电流波动(PWM:pulse width modulation)。

为了避免不同的绕组分路之间的这种强烈的感应耦合，已知使用备选的绕组类型，例如集中的绕组(齿形线圈绕组)，其中每个齿只由一个分路的导体卷绕。

备选地可使用分布式绕组，其中线圈的线圈侧面不是定位在彼此相邻的槽中，而是定位在沿着周向方向彼此间隔较远的槽中。由此在卷包头(或者说绕组端部)的区域中，多个线圈的在槽外部延伸并且连接线圈侧面的线圈终端重叠。在已知的分布式绕组中，子系统在槽的区域中彼此不重叠、即在空间上完全彼此分隔开地布置，因此降低了感应耦合。

在规定发卡式技术时规定了绕组类型。然而在分布式绕组中，子系统的完全的空间分隔导致较高的卷包头结构。由此提高了电驱动器的轴向长度和结构空间，而不能提高功率和扭矩。然而扭矩密度或者功率密度由此降低。

DE 10 2016 224 178 A1涉及多个子绕组系统或者子绕组，它们可以在不同的相数量中使用，在此是双重三相。

由DE 10 2011 016 123 A1已知一种机电的机器，其定子具有用于布置绕组的缝隙。绕组以波形绕组的方式布置在缝隙中。

DE 10 2018 124 784 A1涉及一种定子，其中，每个导体分路按照波形绕组的方式设计。

DE 10 2004 036 727 A1涉及一种电机，其中，绕组系统叠置地层式地布置在定子的槽中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，至少部分地解决关于现有技术说明的问题。尤其应该提供一种定子，所述定子装备有多个多分路式的子系统并且能够由至少两个多相的变流器单元运行，其中，运行中的附加损耗尽可能小。

该技术问题按本发明通过一种电机的定子解决。在本发明中单独说明的特征能够以技术上合理的方式相互组合并且可以通过说明书中阐述的事实和/或附图中的细节补充，其中，示出了本发明的其它的实施变型方案。

建议了一种电机的定子，所述定子尤其用于双重三相的电压供应装置并且具有旋转轴和多个多分路式的子系统。电机包括至少一个三分路式的第一子系统以及三分路式的第二子系统，第一子系统具有第一组分路：第一分路、第二分路、第三分路，第二子系统具有第二组分路：第四分路、第五分路、第六分路。定子包括至少一个具有多个槽的柱形的基体，所述槽分别沿着轴向方向和径向方向延伸并且沿着周向方向并排地布置，并且在此在所述槽之间分别形成齿部。在每个槽中布置有多个电气的导体，所述电气的导体作为分布式绕组布置在槽中。每个导体分别配属于分路以及子系统。在定子的至少一个第一槽中只布置有只配属于一个分路的导体，并且在至少一个第二槽中布置有至少两个配属于彼此不同的分路、尤其是不同组的分路的导体。

电机尤其是同步电机(SM)、尤其是永磁激励电机(PSM)、磁阻电机(SRM)、他励电机(FSM)或者异步电机(ASM)。电机包括固定的定子和旋转的转子。所述转子尤其沿径向方向布置在定子外部，但优选布置在定子内部。轴、例如驱动轴可以通过转子驱动。

定子尤其设计用于由多个多相的变流器或者控制单元驱动。在此提供至少两个三相的交流电系统。每组分路的各个单独的相位尤其分别彼此错移120(角)度。也可以提供多于两个的三相的交流电系统。不是必须提供多个三相的交流电系统。例如也可以是两个五相的或者m相的交流电系统(通过m表示相数)。

定子尤其包括柱形的基体，所述基体在外部的周向面上或者在内部的周向面上或者在端侧上具有多个槽，也称为缝隙。所述槽沿着轴向方向或者沿着径向方向、尤其是平行地或者横向于旋转轴地延伸。所述槽具有在布置在周向面上的情况下沿着径向方向延伸或者在布置在端侧上的情况下沿着轴向方向延伸的深度、沿着周向方向延伸的宽度和在布置在周向面上的情况下沿着轴向方向延伸或者在布置在端侧上的情况下沿着径向方向延伸的长度。在每两个槽之间形成一个齿部。

在所述槽中，从槽底部出发，电气的导体相互堆叠地、或者叠置地定位，并且彼此电绝缘地布置。导体分别与子系统的分路导电连接。电气的导体尤其通过导线或者销或者棒形成，它们以匝圈的方式布置在定子上。每个匝圈由出线(Hinleiter)和回线(Rückleiter)组成，它们分别表示两个不同的槽中的匝圈侧面，并且可以由一条导线或者多个并联连接的导线组成。线圈通过至少一个匝圈形成。类似于匝圈，线圈也由两个侧面组成，所述侧面如匝圈侧面那样布置在两个不同的槽中。电气的导体形成线圈。用电流对所述电气的导体的加载按照已知的方式产生旋转场，所述旋转场与用于驱动转子的转子场相互作用。

导体尤其按照分布式绕组的方式布置在槽中。在分布式绕组中，线圈的线圈侧面不是布置在彼此相邻的槽中，而是定位在沿着周向方向彼此间隔较远地布置的槽中。在布置在槽的外部、例如端侧的区域中的卷包头中，导体至少沿着周向方向延伸并且将线圈侧面相互连接。

尤其地，在槽中相互堆叠并且彼此相邻布置的导体在定子中具有不同的走向，也就是这些导体在这个槽的外部分别延伸到不同的之前的和/或之后的槽中。

定子尤其包括软磁性的定子叠片组，所述定子叠片组例如由各个单独的叠片或者磁性的复合材料组成。此外，定子包括布置在槽中的导体，所述导体共同形成绕组。导体尤其设计为已知的发卡或者棒，它们沿着轴向方向或者沿着径向方向插入槽中并且在至少一个例如布置在端侧上的卷包头中导电地相互连接。定子的槽相对于导体尤其电绝缘地设计。定子与线路布置(或者说连接)有关地尤其还具有用于分路的接头的连接元件。

多个彼此相邻布置的第一槽尤其形成定子的第一环形部段，并且多个彼此相邻布置的第二槽形成第二环形部段。环形部段尤其包括彼此相邻布置的多个第一槽或者多个第二槽。环形部段围绕电机的旋转轴在(一定的)角范围内延伸。

在第一环形部段的第一槽中优选只布置有要么配属于第一组要么配属于第二组的导体。

子系统或者交流电系统的至少一个分路尤其只在定义的环形部段内部在第一槽中延伸。所述子系统的分路与相同的子系统的其余分路共同地在相同的环形部段中形成部分定子，所述部分定子可以与转子共同被视作部分电机。因此一方面尤其实现了其中不具有不同子系统的空间重叠的环形部段，并且另一方面实现了其中具有子系统的空间重叠的环形部段。

在此，具有和不具有重叠的环形部段或者区域的数量、尺寸等取决于具体的绕组和机器设计(交流电系统的数量、分路和相的数量、孔数量、极对数量、槽数量等)并且可以根据这些边界条件适配地设计。

定子的这个具有发卡式绕组设计的设计方案相对于传统的发卡式绕组设计的优点尤其在于各个单独的子系统的部分和良好的感应脱耦。这种特性例如对于冗余的系统是重要的。

这个设计方案在具有完全感应脱耦的绕组系统(其中在每个槽中只布置有相应的一个分路和子系统的导体并且其中子系统由此完全在空间上分隔开，即没有设置重叠区域)的绕组设计方面的优点在于，不需要在卷包头中设置在电磁上不起作用并且需要附加的结构空间的回引结构或者回线。因此，卷包头节省空间地设计。

因此可以在建议的定子中实现不同子系统的良好的感应脱耦的积极特性，同时可以实现节省空间的卷包头设计或者导体在卷包头中的节省空间的导引。

与传统的发卡式绕组设计相比尤其不会在卷包头的几何尺寸设计方面形成弊端，而关于所产生的电流谐波振荡和谐波振荡损耗，通过具有多个多分路式的子系统的新的发卡式绕组设计形成了明显的优点，所述优点可以归因于部分感应脱耦。

通过呈现各个单独的、其中不同的子系统在空间上分隔开并且因此不彼此重叠的区域，可以减少各个单独的子系统之间的感应耦合。在在此建议的卷绕方式或者绕组设计中出现的不同子系统的分路之间的耦合感应或者互感可以相应被减少。由此，在独立地控制各个单独的子系统时，可以明显地减少不同子系统之间的相互的感应式的影响。在子系统之间的耦合感应由此更小时，由于相应的另外的子系统(并且由于耦合感应)产生的电流波动更小并且在两个交流电系统中减小。因为不期望的电流谐波振荡、尤其是时钟控制(或称为脉冲控制)造成的电流谐波振荡的振幅由此更小，所以通过新的绕组设计降低了谐波振荡损耗。在此，谐波振荡损耗既包含定子绕组中的附加的电流热损耗，也包含电工钢片、磁体或者转子绕组等中的损耗(取决于机器类型)。

因此，新的绕组设计尤其在以下情况下特别有利，例如PWM周期或者子系统的载体信号(例如在使用脉冲时长调制时)期望地相对彼此移动(PWM-Interleaving)并且子系统的相同相的分路之间的开关时间点是不同的。在传统的具有多个交流电系统的绕组设计中，在PWM交错并且不具有用于感应脱耦的措施时，产生明显的电流波动并且因此产生导致附加损耗的高频电流谐波振荡，而通过建议的绕组设计可以在PWM交错时明显降低电流波动和附加损耗。电流波动在这种情况下与具有完全脱耦的、即不重叠的子系统的绕组设计相比只略微不同并且因此与不同的子系统在定子中不具有重叠区域的绕组相比只略微不同或者变差。

在PWM交错时，不同子系统的载体信号或者PWM周期尤其相对彼此移动一个错移角。PWM交错尤其在以下情况下使用，即应该降低中央的中间电路电容器的电容器负荷。由此更小的有效电容器交流电流或者更小的电容器电压波动实现了电容以及电容器结构空间的减小。由此可以节省用于电容的成本和结构空间。

在此，PWM交错只是针对所建议的绕组设计的一个示例性的使用可能性，其在子系统的感应脱耦和不同子系统的尽可能小的相互感应式影响方面是特别有利的。

所建议的定子的实施方式原则上能够以各种各样不同的绕组设计应用于所有具有棒形/发卡式绕组的电机。

具有一个组的导体的所有第一槽尤其布置在连续的第一环形部段中。尤其是具有第一组的导体的所有第一槽布置在连续的第一环形部段中并且具有第二组的导体的所有第一槽布置在连续的另外的环形部段中。

尤其在第一环形部段之间分别布置有具有第二槽的第二环形部段。

尤其在第二环形部段的每个第二槽中布置有至少一个配属于第一组的导体和至少一个配属于第二组的导体。

尤其在第二环形部段的每个第二槽中并且从槽底部出发至少部分交替地、尤其相互堆叠地布置有配属于不同的分路和子系统的导体。

尤其在每个第二槽中，配属于确定的分路和子系统的导体的数量分别是相同的。在槽中例如具有第一组的第一分路的三个导体和第二组的第四分路的三个导体。

尤其沿着周向方向并排布置有数量相应于不同的组的数量的第二槽，其中，这些第二槽具有配属于彼此不同的分路的导体的相同的布置结构。

尤其沿着周向方向并排布置有数量相应于所有组的不同的分路的数量的第二槽。尤其在第二环形部段中，在每组具有三个分路并且有两组的情况下，并排地布置有六个第二槽。

所述定子尤其具有至少一个第一环形部段和第二环形部段，优选为至少两个第一环形部段和两个第二环形部段，特别优选为多于两个第一环形部段和多于两个第二环形部段，其中，至少一个第一环形部段的第一槽的数量大于至少一个第二环形部段的第二槽的数量。

导体尤其在线圈起端与线圈终端之间延伸穿过多个槽并且在此至少布置在一个第一槽和一个第二槽中。

定子尤其包括最多四个环形部段(例如在两个子系统的情况下)。每个第一环形部段尤其包括沿着周向方向分别相同的角范围。每个第二环形部段尤其包括沿着周向方向分别相同的、但不同于第一环形部段的角范围。

在三个子系统的情况下，也可以存在多于四个环形部段。环形部段的数量取决于需要感应脱耦的子系统(交流电系统)。在此可以根据子系统的数量选择环形部段的数量。

此外，建议一种用于具有所述定子的电机的驱动系统。所述驱动系统包括功率电子器件，所述功率电子器件具有至少一个直流电压中间电路以及第一变流器和第二变流器，所述直流电压中间电路具有用于提供电压和可变的电流的中间电路电容器以驱动所述电机，所述第一变流器用于以第一组的相为电机提供电压，所述第二变流器用于以第二组的相为电机提供电压。两个变流器由直流电压中间电路尤其产生脉冲宽度调制信号或者PWM信号，其中，第一变流器的第一脉冲宽度调制信号和第二变流器的第二脉冲宽度调制信号可以彼此在时间上错移地产生(所谓的PWM交错)。

每个变流器尤其产生用于电机的电压，方式为每个变流器在时间上错移地从直流电压中间电路中剪裁出块状的电压。这种剪裁称为脉冲宽度调制(PWM)。在各个单独的分路中得到的电流尤其接近正弦形。

在使用多个子系统时，通过PWM交错尤其可以将中间电路电容器的尺寸设计得明显小于在相同功率的只有三相的交流电系统(即只具有一个变流器)中的尺寸。

在PWM交错时通过新的绕组设计减小的谐波振荡电流尤其实现了电机中和功率电子器件中或者变流器中的电损耗的降低。

此外，建议一种机动车，所述机动车至少包括传动系，所述传动系具有电机作为牵引驱动器，其中，电机具有所述的驱动系统。

定子例如在多个变流器系统上的连接尤其能够提供更高的功率，例如用于驱动机动车。变流器在产生在时间上彼此错移的PWM信号、即具有PWM交错时的运行可能导致在电机的匝圈中产生附加的电流谐波振荡。这尤其出现在以下情况下，即第一组的导体紧邻第二组的导体布置，例如在槽中。为了减少这种效应，在此尤其建议，将不同组的分路的导体在空间上尽可能远地彼此分隔开。这尤其通过以下方式实现，即配属于第一组的三个分路的电气的导体布置在一个环形部段中，并且配属于第二组的三个分路的电气的导体布置在另外的环形部段中。然而附加地设置第二环形部段，在所述第二环形部段中，不同组的分路铺设在共同的槽中。由此可以决定性地减小卷包头的结构空间，而在附加地产生的电流谐波振荡方面的效应只以较小程度出现。

关于定子的说明尤其可以转用到驱动系统和机动车上并且相应地反之亦然。

不定冠词(“一个”)的使用、尤其是在专利权利要求中和呈现所述权利要求的说明书中的使用，理解为(部件)本身并且不理解为数词。因此，相应地通过其引入的术语或者部件理解为，它们至少存在一次但尤其也可以多次地存在。

需要仔细地注意的是，在此使用的数词(“第一”、“第二”、…)主要(只)用于区分多个相同类型的物体、尺寸或者过程，即尤其不强制性地规定这些物体、尺寸或者过程彼此的相关性和/或顺序。如果相关性和/或顺序是必需的，则这会在此明确地说明或者本领域技术人员能够在研究具体描述的设计方案时明显地得出。只要构件可以多次地出现(“至少一个”)，则针对这些构件之一的描述相同地适用于这些构件中的所有的或者大部分构件，但这不是强制性的。

附图说明

以下根据附图详细阐述本发明以及技术环境。需要指出的是，本发明不应该受到所说明的实施例的限制。尤其只要没有明确地另作显示，则也可以提炼出在附图中阐述的事实的部分方面并且与本说明书中的其它组成部分和认知相结合。尤其需要说明的是，附图和尤其是所示的尺寸关系只是示意性的。在附图中：

图1示出驱动系统；

图2示出按照图1的驱动系统的定子绕组；

图3示出按照图2的定子绕组的已知的卷绕方式；

图4示出用于两个多分路式的子系统的定子绕组(绕组系统)的已知的卷绕方式；

图5示出用于定子的卷绕方式；

图6示出用于按照图5的卷绕方式的第一导体导引结构；

图7示出用于按照图5的卷绕方式的第二导体导引结构；

图8示出用于按照图5的卷绕方式的第三导体导引结构；

图9以沿着旋转轴的剖视图示出具有按照图4的卷绕方式的已知的定子；

图10以沿着旋转轴的剖视图示出具有按照图5的卷绕方式的定子；

图11以立体图示出按照图10的定子；

图12以侧视图示出按照图10和11的定子；

图13以沿着旋转轴的视图示出按照图10至12的定子；

图14示出关于具有按照图4的定子绕组的电机的第一运行模式的多个图；

图15示出关于具有按照图4的定子绕组的电机的第二运行模式的多个图；

图16示出关于具有按照图5的定子绕组的电机的第一运行模式的多个图；并且

图17示出关于具有按照图5的定子绕组的电机的第二运行模式的多个图。

具体实施方式

图1示出包括功率电子器件35以及电机2的驱动系统32。功率电子器件35形成三相的交流电系统5，因此可以用三个分路7、8、9和变化的电流41加载定子1。定子1被馈送来自PWM的电压块，由此得到时钟控制的、尽可能呈正弦形的电流41。

图2示出按照图1的驱动系统32的定子绕组。定子1的定子绕组以星形电路的形式设计为三分路的，其中，通过功率电子器件35的第一变流器33实现用于三分路式的第一子系统5的电机2的电压供应4，所述第一子系统包括第一组6的分路7、8、9。定子绕组针对每个分路7、8、9简化地由电阻37和电感36组成。

在图2中示出(虚线显示)具有按照图4或者图5的卷绕方式的定子绕组。为此，功率电子器件35包括两个变流器33、34，即第一变流器33和第二变流器34。通过第一变流器33实现针对三分路式的第一子系统5的电压供应4，所述第一子系统包括第一组6的分路7、8、9。通过第二变流器34对应地实现针对三分路式的第二子系统10的电压供应4，所述第二子系统包括第二组11的分路12、13、14。

图3示出按照图2的定子绕组的已知卷绕方式。定子绕组被置入第一槽16中。在此设置有48个第一槽16，其中，在每个第一槽16中分别布置有六个导体22。

图4示出用于两个多分路式的子系统5、10的定子1的定子绕组的已知卷绕方式。为此，功率电子器件35包括两个变流器33、34，即第一变流器33和第二变流器34(参见图2)。通过第一变流器33实现针对三分路式的第一子系统5的电压供应4，所述第一子系统包括第一组6的分路7、8、9。通过第二变流器34对应地实现针对三分路式的第二子系统10的电压供应4，所述第二子系统包括第二组11的分路12、13、14。也就是总体上实现双重三相的电压供应4。通过变流器33、34可以由直流电压中间电路产生脉冲宽度调制信号38、39，即PWM信号38、39，其中，第一变流器33的第一信号38和第二变流器34的第二信号39(参见图14至图17)可以彼此在时间上并行地或者在时间上错移地产生(所谓的PWM交错)。

定子绕组被置入第二槽17中。在此设置有48个第二槽17，其中，在每个第二槽17中分别布置有六个导体22。对于卷绕方式(如对于按照图3的卷绕方式那样)必须尤其注意发卡式绕组置入的规则，以便确保在不同的子系统5、10的分路7、8、9、12、13、14中的相同的表面效应

以及感应电压的相同振幅。因此形成了第二槽17的较大的重叠区域，在所述第二槽中分别安设有第一组6的分路6、7、8和第二组11的分路12、13、14。由于子系统5、10之间的较大的、即在所有48个第二槽17上的空间重叠区域和由此造成的不同组6、11的导体22在空间上的靠近，交流电系统强烈地感应耦合。

图5示出用于定子1的卷绕方式；即具有用于两个多分路式的子系统5、10的定子绕组。参考关于图4的说明，尤其参考对功率电子器件35的说明。

双重的三相电压供应装置4以第一组6分路：第一分路7、第二分路8、第三分路9供应三分路式的第一子系统5，以及以第二组11分路：第四分路12、第五分路13、第六分路14供应三分路式的第二子系统10。定子1包括具有多个槽16、17的柱形的基体15，所述槽分别沿着轴向方向18和径向方向19延伸并且沿着周向方向20并排地布置，并且在此在所述槽之间分别形成齿部21。在每个槽16、17中布置有多个电气的导体22，所述电气的导体作为分布式绕组布置在槽16、17中。每个导体22分别配属于分路7、8、9、12、13、14和子系统5、10。在定子1的至少一个第一槽16中只布置有只配属于一个分路7、8、9、12、13、14和系统5、10的导体22，并且在至少一个第二槽17中布置有至少两个配属于不同的组6、11的彼此不同的分路7、8、9、12、13、14的导体22(也参见图10)。

定子1包括柱形的基体15，所述基体在内部的周向面48上具有也称为缝隙的槽16、17。所述槽16、17沿着轴向方向18并且沿着径向方向19与对应于定子1的转子的旋转轴3平行地延伸，所述转子在图10中未示出，但布置在定子1的内部。所述槽16、17具有沿着径向方向19延伸的深度、沿着周向方向20延伸的宽度和沿着轴向方向18延伸的长度。在每两个槽16、17之间形成齿部21。

在所述槽16、17中，从槽底部25出发并且沿着径向方向19，电气的导体22在六个槽层中相互堆叠地并且彼此电绝缘地布置。导体22分别与子系统5、10的分路7、8、9、12、13、14导电连接。电气的导体22通过发卡式结构或者棒形成，它们以匝圈的方式布置在定子1上。每个匝圈由出线和回线组成，它们分别表示两个不同的槽16、17中的匝圈侧面，并且可以由一条导线或者多个并联连接的导线组成。用电流对所述电气的导体22的加载按照已知的方式产生旋转场，所述旋转场与用于驱动转子的转子场相互作用。

导体22按照分布式绕组的形式布置在槽16、17中。

多个彼此相邻布置的第一槽16形成定子1的第一环形部段23(在此为槽7至24和31至48)，并且多个彼此相邻布置的第二槽17形成第二环形部段24(在此为槽1至6和25至30)。在第一环形部段23的第一槽16中只布置有要么配属于第一组6要么配属于第二组11的导体22。第一组6的分路7、8、9只布置在一个第一环形部段23内部(在此布置在槽7至24中)。第二组11的分路12、13、14只布置在另一个第一环形部段23内部(在此布置在槽31至48中)。

在两个第一环形部段23之间分别布置有具有第二槽17的第二环形部段24。在第二环形部段24的每个第二槽17中布置有三个配属于第一组6的导体22和三个配属于第二组11的导体22。在第二环形部段24的每个第二槽17中并且从槽底部25出发，交替地相互叠置地布置有配属于不同的分路7、8、9、12、13、14的导体22。

沿着周向方向20并排布置有数量相应于不同的组6、11的数量的第二槽17，即两个，其中，这两个第二槽17分别具有配属于彼此不同的分路7、8、9、12、13、14的导体22的相同的布置结构。

沿着周向方向20并排布置有数量相应于所有组6、11的不同的分路7、8、9、12、13、14的数量的第二槽17，即六个。也就是在所述两个第二环形部段24的每个中，分别并排地布置有六个第二槽17。

所述定子1具有两个第一环形部段23和两个第二环形部段24，其中，两个第一环形部段23的第一槽16的数量大于两个第二环形部段24的第二槽17的数量。

因此一方面实现了其中不同子系统5、10没有空间重叠的两个第一环形部段23，并且另一方面实现了其中子系统5、10存在空间重叠的两个第二环形部段24。重叠区域在此在两倍的六个第二槽17上延伸。因此，在定子1具有48个槽16、17的情况下，得到了36个在所述两个三分路式的子系统5、10之间不产生重叠的槽16、17。在此通过独自的变流器33、34控制的每个子系统5、10因此各自分别具有18个槽16、17。

图6示出用于按照图5的卷绕方式的第一导体导引结构，用于具有例如800伏特的中间电路电压的应用。所示为第一子系统的第一分路7的导体导引结构。从线圈起端26和定子1的第一端侧28出发，导体22首先穿过第二槽17(在此是槽4)朝第二端侧29延伸。通过设置在第二端侧29上的第二连接部31，导体22在卷包头的区域中沿着周向方向20朝第一槽16(在此是槽9)延伸并且往回朝第一端侧28延伸。通过设置在第一端侧28上的第一连接部30，导体22在另一卷包头的区域中沿着周向方向20朝第二槽17(在此是槽3)延伸并且往回朝第二端侧29延伸。导体22由此通过槽3、4、9、10、15、16、21、22、27和28延伸至线圈终端27，所述线圈终端连接在第一端侧28处的槽22上。导体22穿过槽16、17和在定子1上的导引表明在卷包头中不需要耗费的回引。

图7示出用于按照图5的卷绕方式的第二导体导引结构，用于具有相对于第一导体导引结构减半的中间电路电压、即例如400伏特的应用。参考关于图6的说明。

与第一导体导引结构的区别是，在此调整了导体导引结构中的匝圈数以及由此得到的导体22的数量。然而，导体22的原则上的交错方式不变。不同的子系统5、10的重叠区域也是不变的。

从线圈起端26和定子1的第一端侧28出发，第一子系统5的第一分路7的导体22首先穿过第二槽17(在此是槽4)朝第二端侧29延伸。通过设置在第二端侧29上的第二连接部31，导体22在卷包头的区域中沿着周向方向20朝第一槽16(在此是槽9)延伸并且往回朝第一端侧28延伸。通过设置在第一端侧28上的第一连接部30，导体22在另一卷包头的区域中沿着周向方向20朝第二槽17(在此是槽3)延伸并且往回朝第二端侧29延伸。导体22由此通过槽3、4、9、10、15、16、21、22、27和28延伸至线圈终端27，所述线圈终端连接在第一端侧28处的槽22上。导体22穿过槽16、17和在定子1上的导引表明在卷包头中不需要耗费的回引。

图8示出用于按照图5的卷绕方式的第三导体导引结构，用于具有例如800伏特的中间电路电压的应用。参考关于图6和图7的说明。

在此，导体22的导体导引结构和交错方式不同地设计。由于交错方式改变，槽层在重叠区域中(即第二槽17中)的占用(或者说分配)同样改变。因此，槽16、17中的各个单独的导体22或者发卡式结构可以配属于不同的槽层。视哪些发卡式结构叠置(哪个连续的编号在此被选择)而定，也可以影响叠置的发卡式结构之间的电压差。也就是在此可以降低叠置的发卡式结构之间的电压差并且因此例如降低击穿概率或者绝缘负荷。

从线圈起端26和定子1的第二端侧29出发，第一子系统5的第二分路8的导体22首先穿过第一槽16(在此是槽20)朝第一端侧28延伸。通过设置在第一端侧28上的第一连接部31，导体22在卷包头的区域中沿着周向方向20朝第一槽16(在此是槽26)延伸并且往回朝第二端侧29延伸。通过设置在第二端侧29上的第二连接部31，导体22在另一卷包头的区域中沿着周向方向20朝第一槽16(在此是槽20)延伸并且往回朝第一端侧28延伸。导体22由此通过槽26、25、20、19、14、13、8、7、21延伸至线圈终端27，所述线圈终端连接在第二端侧29处的槽1上。

图9以沿着旋转轴3的剖视图示出具有按照图4的卷绕方式的已知的定子1。参考关于图4的说明。

定子1包括具有多个只是第二槽17的柱形的基体15，所述槽分别沿着轴向方向18和径向方向19延伸并且沿着周向方向20并排地布置，并且在此在所述槽之间分别形成齿部21。在每个第二槽17中布置有多个电气的导体22，所述电气的导体作为分布式绕组布置在第二槽17中。每个导体22分别配属于分路7、8、9、12、13、14和子系统5、10。在每个第二槽17中布置有至少两个配属于不同的组6、11的彼此不同的分路7、8、9、12、13、14的导体22。所述第二槽17沿着轴向方向18并且沿着径向方向19与对应于定子1的转子的旋转轴3平行地延伸，所述转子在图9中未示出，但布置在定子1的内部。所述第二槽17具有沿着径向方向19延伸的深度、沿着周向方向20延伸的宽度和沿着轴向方向18延伸的长度。在每两个第二槽17之间形成齿部21。在所述第二槽17中，从槽底部25出发并且沿着径向方向18，电气的导体22在六个槽层中相互堆叠地并且彼此电绝缘地布置。

定子绕组只置入第二槽17中。在此设置有48个第二槽17，其中，在每个第二槽17中分别以槽层的形式堆叠地布置有六个导体22。形成了第二槽17的较大的重叠区域(参见显示第二环形部段24的箭头)，在所述第二槽中分别安设有第一组6的分路6、7、8和第二组11的分路12、13、14。由于子系统5、10之间的较大的、即在所有48个第二槽17上的空间重叠区域和由此造成的不同组6、11的导体22在空间上的靠近，子系统5、10强烈地感应耦合。

图10以沿着旋转轴3的剖视图示出具有按照图5的卷绕方式的定子1。参考关于图5的说明。

定子1包括柱形的基体15，所述基体在内部的周向面48上具有槽16、17。所述槽16、17沿着轴向方向18并且沿着径向方向19与对应于定子1的转子的旋转轴3平行地延伸，所述转子在此未示出，但布置在定子1的内部。所述槽16、17具有沿着径向方向19延伸的深度、沿着周向方向20延伸的宽度和沿着轴向方向18延伸的长度。在每两个槽16、17之间形成齿部21。

图11以立体图示出按照图10的定子1。图12以侧视图示出按照图10和图11的定子1。图13以沿着旋转轴3的视图示出按照图10至图12的定子1。在此所示的卷绕方式相应于按照图6的第一导体导引结构，用于具有800伏特的中间电路电压的应用。参考关于图5至图10的说明。

因为线圈按照所建议的卷绕方式只在配属于分路7、8、9、12、13、14的相应的组6、10的第一环形部段23内部延伸，所以来自相同的槽位置的导体22或者发卡式结构的针脚端部必须沿着周向方向20的不同方向交叠(扭转)并且相互接触。这导致卷包头中的接触部位44的沿着径向方向19不同的数量(在本实施例中为2至4个接触部位44)。

图14示出关于具有按照图4的定子绕组的电机2的第一运行模式的多个图。在上部图中，在水平轴上显示了时间40并且在竖直轴上显示了PWM信号38、39。在此，第一信号38、即第一组6的第一分路7的PWM周期和第二信号39、即第二组10的第四分路12的PWM周期在时间上彼此平行。

在中部图中，沿着水平轴绘出时间40并且沿着竖直轴绘出第一组6的相应的分路7、8、9的电流41。变化曲线43示出随着时间40在相应的分路7、8、9中得到的电流41。与正弦基本振荡43叠加的振荡是电流谐波振荡。

在下部图中，为了实现电流43的傅里叶分解，沿着水平轴绘出电流谐波振荡的阶数(Ordnungen)45并且沿着竖直轴绘出电流谐波振荡的振幅42。在此在确定的阶数45处用圆标出的振幅42是开关频繁的电流谐波振荡(较低的阶数45)和双倍开关频繁的电流谐波振荡(较高的阶数45)。

图15示出关于具有按照图4的定子绕组的电机2的第二运行模式的多个图。参考关于图14的说明。

在此与图14不同地可以在上部图中看出，PWM周期、即第一信号38和第二信号39分别彼此错移四分之一周期(PWM交错)。能够在中部图中看出的在PWM交错时的明显更突出的叠加的振荡说明相应的子系统5、10的各个单独的分路6、7、8、12、13、14的强烈的感应耦合。在下部图中可以看出开关频繁的和双倍开关频繁的电流谐波振荡的明显更高的振幅。在此在确定的阶数处用圆标出的振幅42是开关频繁的电流谐波振荡(较低的阶数45)和双倍开关频繁的电流谐波振荡(较高的阶数45)。

图14和图15示出已知的卷绕方式在独立地控制两个子系统时的缺点，所述子系统具有处于分路电流中的两个变流器33、34。尤其在使用PWM交错(图15)时，产生较高的电流波动或者(尤其由于时钟控制引起的)电流谐波振荡的较高的振幅，它们是不期望的并且导致附加损耗。所述附加损耗在此在所属的磁路(定子绕组(电流热损耗)、在电工钢片中、在磁体(永磁激励的同步电机)中、转子绕组(异步电机)等)中的各处产生。

图16示出关于具有按照图5的定子绕组的电机2的第一运行模式的多个图。参考关于图14的说明。

如在图14中那样，在此可以在上部图中看出，PWM周期、即第一信号38和第二信号39在时间上彼此平行。选择了与图14相同的运行点。由中部图中的变化曲线43可以看出，在此只以较小的程度存在叠加的振荡。在下部图中几乎不能识别出由于时钟控制引起的电流谐波振荡的振幅。在此在确定的阶数处用圆标出的振幅42是开关频繁(schaltfrequent)的电流谐波振荡(较低的阶数45)和双倍开关频繁的电流谐波振荡(较高的阶数45)。

图17示出关于具有按照图5的定子绕组的电机2的第二运行模式的多个图。参考关于图15的说明。

如在图15中那样，在此可以在上部图中看出，PWM周期、即第一信号38和第二信号39彼此错移四分之一周期(PWM交错)。选择了与图15相同的运行点。由中部图中的变化曲线43可以看出，在此也只以较小的程度存在叠加的振荡。在下部图中几乎不能识别出由于时钟控制引起(taktungsbedingten)的电流谐波振荡的振幅。在此在确定的阶数处用圆标出的振幅42是开关频繁的电流谐波振荡(较低的阶数45)和双倍开关频繁的电流谐波振荡(较高的阶数45)。

图16和图17示出所建议的卷绕方式在独立地控制两个子系统5、10时的优点，所述子系统具有处于分路电流中的两个变流器33、34。尤其在使用PWM交错(图17)时，产生较小的电流波动和(尤其由于时钟控制引起的)电流谐波振荡的非常小的振幅。电流形状(参见变化曲线43)只略微不同于期望的正弦形状，因此由于电流谐波振荡的附加损耗明显降低。

附图标记清单

1 定子

2 机器

3 旋转轴

4 电压供应装置

5 第一子系统(交流电系统)

6 第一组

7 第一分路

8 第二分路

9 第三分路

10 第二子系统(交流电系统)

11 第二组

12 第四分路

13 第五分路

14 第六分路

15 基体

16 第一槽

17 第二槽

18 轴向方向

19 径向方向

20 周向方向

21 齿部

22 导体

23 第一环形部段

24 第二环形部段

25 槽底部

26 线圈起端

27 线圈终端

28 第一端侧

29 第二端侧

30 第一连接部

31 第二连接部

32 驱动系统

33 第一变流器

34 第二变流器

35 功率电子器件

36 电感

37 电阻

38 第一信号

39 第二信号

40 时间

41 电流

42 振幅

43 变化曲线

44 接触部位

45 阶数

Claims (10)

1.一种电机(2)的定子(1)，所述定子具有旋转轴(3)并且用于至少双重三相的电压供应装置(4)；其中，电机(2)具有至少一个三分路式的第一子系统(5)以及三分路式的第二子系统(10)，所述第一子系统具有第一组(6)分路：第一分路(7)、第二分路(8)、第三分路(9)，所述第二子系统具有第二组(11)分路：第四分路(12)、第五分路(13)、第六分路(14)；其中，定子(1)包括至少一个具有多个槽(16、17)的柱形的基体(15)，所述槽分别沿着轴向方向(18)和径向方向(19)延伸并且沿着周向方向(20)并排地布置，并且在此在所述槽之间分别形成齿部(21)；其中，在每个槽(16、17)中布置有多个电气的导体(22)，所述电气的导体作为分布式绕组布置在槽(16、17)中；其中，每个导体(22)分别配属于分路(7、8、9、12、13、14)和子系统(5、10)；其中，在定子(1)的至少一个第一槽(16)中只布置有只配属于子系统(5、10)的一个分路(7、8、9、12、13、14)的导体(22)，并且其中，在至少一个第二槽(17)中布置有至少两个配属于彼此不同的分路(7、8、9、12、13、14)的导体(22)。

2.按权利要求1所述的定子(1)，其中，多个彼此相邻布置的第一槽(16)形成定子(1)的第一环形部段(23)，并且多个彼此相邻布置的第二槽(17)形成第二环形部段(24)。

3.按权利要求2所述的定子(1)，其中，在第一环形部段(23)的第一槽(16)中只布置有要么配属于第一组(6)要么配属于第二组(11)的导体(22)。

4.按权利要求3所述的定子(1)，其中，具有一个组(6、11)的导体(22)的所有第一槽(16)布置在连续的第一环形部段(23)中。

5.按前述权利要求之一所述的定子(1)，其中，在第二环形部段(24)的每个第二槽(17)中布置有至少一个配属于第一组(6)的导体(22)和至少一个配属于第二组(11)的导体(22)。

6.按前述权利要求之一所述的定子(1)，其中，在第二环形部段(24)的每个第二槽(17)中并且从槽底部(25)出发至少部分交替地布置有配属于不同的分路(7、8、9、12、13、14)的导体(22)。

7.按前述权利要求之一所述的定子(1)，其中，在每个第二槽(17)中，配属于确定的分路(7、8、9、12、13、14)的导体(22)的数量分别是相同的。

8.按前述权利要求之一所述的定子(1)，其中，沿着周向方向(20)并排布置有数量相应于不同的组(6、11)的数量的第二槽(17)；其中，这些第二槽(17)具有配属于彼此不同的分路(7、8、9、12、13、14)的导体的相同的布置结构。

9.按前述权利要求之一所述的定子(1)，其中，所述定子(1)具有至少一个第一环形部段(23)和至少一个第二环形部段(24)；其中，至少一个第一环形部段(23)的第一槽(16)的数量大于至少一个第二环形部段(24)的第二槽(17)的数量。

10.按前述权利要求之一所述的定子(1)，其中，导体(22)在线圈起端(26)与线圈终端(27)之间延伸穿过多个槽(16、17)并且在此至少布置在一个第一槽(16)和一个第二槽(17)中。

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