DE102010061051A1

DE102010061051A1 - Statorkern für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102010061051A1
Application number: DE102010061051A
Authority: DE
Inventors: Bradley D. Ind. Chamberlin; Mark A. Ind. Stephenson; Larry A. Mich. Kubes
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: Remy Technologies LLC
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-06-22
Also published as: KR20110069723A; US20110148243A1; CN102104287A; CN102104287B; US8614530B2

Abstract

Ein Stator umfaßt einen Körperabschnitt mit einem äußeren Abschnitt und einem inneren Abschnitt, der eine innere Region begrenzt, eine Vielzahl von Statorzahngliedern, die sich von dem inneren Abschnitt in die innere Region erstrecken und zumindest einen durchgängigen Leiter, der um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl von Statorzahngliedern gewickelt ist um zumindest einen Pol zu formen. Jeder einzelne aus der Vielzahl der Statorzahnglieder weist eine Anzahl von Wicklungen des zumindest einen durchgängigen Leiters auf. Der zumindest eine durchgängige Leiter weist eine Anzahl von Verdrehungen auf, die kleiner ist als die Anzahl der Wicklungen.

Description

Der in diesem Dokument offenbarte Gegenstand betrifft das Gebiet elektrischer Maschinen und im Besonderen einen Statorkern für eine elektrische Maschine.
Derzeit werden viele Statorkerne mit einem runden Draht gewickelt. Dazu wird der Statorkern fixiert und der runde Draht wird durch eine Wicklungsnadel gefädelt, die um einen Statorzahn rotiert wird. Sobald ein Statorzahn fertiggewickelt ist, wird der Draht zu einem nächsten Statorzahn weitergeführt. Bei jedem einzelnen Zahn wird die Wicklungsnadel nicht nur entlang einer Kreisbahn geführt, sondern auch vor und zurück, um den Draht schichtweise zu legen. Beim Verlassen der Wicklungsnadel verdreht sich der Draht bedingt durch die beim Umwickeln des Statorzahns erzeugte Drehung.
Um Verdrehungen zu vermeiden, verwenden einige Hersteller Statorkerne, die eine Vielzahl von einzeln gewickelten Statorzähnen aufweisen, welche zusammengefügt werden, um einzelne Pole zu bilden. Im Falle eines 24-poligen Stators werden nicht weniger als 96 Anschlüsse benötigt. In anderen Fällen werden eine Vielzahl an Drähten gleichzeitig um einen Zahn gewickelt. Nach Abschluss der Wicklung werden die Drähte zu einem anderen Zahn übergeführt. Dieser Prozess wird fortgeführt, bis eine im Vorhinein festgelegte Anzahl an Zähnen gewickelt ist. Sobald die festgelegte Anzahl an Zähnen gewickelt ist, werden die Drähte abgeschnitten und mit einer Hauptverbindungsleitung verbunden. Systeme dieser Art benötigen ebenfalls eine große Zahl an Endanschlüssen, da jeder einzelne aus der Vielzahl an Drähten mit der Hauptverbindungsleitung verbunden werden muss.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Stator einen Körperabschnitt mit einem äußeren und einem inneren Abschnitt, welcher eine innere Region definiert, eine Vielzahl von Statorzahngliedern, die sich vom inneren Abschnitt in die innere Region erstrecken und zumindest einem durchgängigen Leiter, der um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl von Statorzahngliedern gewickelt ist, um zumindest einen Pol zu bilden, auf. Jedes einzelne aus der Vielzahl von Statorzahngliedern weist eine Anzahl von Wicklungen des zumindest einen durchgängigen Leiters auf. Der zumindest eine durchgängige Leiter weist eine Anzahl von Verdrehungen auf, die kleiner ist als die Anzahl der Wicklungen.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung umfasst eine elektrische Maschine ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, und einen um den Rotor angeordneten Stator. Der Stator weist einen Körperabschnitt mit einem äußeren und einem inneren Abschnitt, welcher eine innere Region definiert, eine Vielzahl von Statorzahngliedern, die sich vom inneren Abschnitt in die innere Region erstrecken und zumindest einem durchgängigen Leiter, der um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl von Statorzahngliedern gewickelt ist, um zumindest einen Pol zu bilden, auf. Jedes einzelne aus der Vielzahl von Statorzahngliedern weist eine Anzahl von Wicklungen des zumindest einen durchgängigen Leiters auf. Der zumindest eine durchgängige Leiter weist eine Anzahl von Verdrehungen auf, die kleiner ist als die Anzahl der Wicklungen.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen weiter verdeutlicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Der als die Erfindung betrachtete Gegenstand wird in den auf diese Beschreibung folgenden Ansprüchen konkret hervorgehoben und klar beansprucht. Die oben genannten und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:
1 eine perspektivische Sicht einer elektrischen Maschine umfassend einen Stator gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 eine schnittbildliche Seitenansicht der elektrischen Maschine aus 1;
und
3 eine perspektivische Sicht des Stators aus 1.
Die ausführliche Beschreibung erklärt Ausführungsformen der Erfindung, zusammen mit Vorteilen und Merkmalen, anhand eines Beispiels mit Bezug auf die Zeichnungen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Auf 1 und 2 bezugnehmend ist eine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform konstruierte elektrische Maschine allgemein mit 2 gekennzeichnet. Die elektrische Maschine 2 umfasst ein Gehäuse 4 ausgestattet mit einem Steckerglied 7. Das Steckerglied 7 nimmt ein elektrisches Kabel 9 auf. Ferner ist gezeigt, dass die elektrische Maschine 2 einen Rotor 12 mit einem Nabenabschnitt 13 umfasst, der drehbar im Gehäuse 4 durch ein Lager 14 gehalten ist. Der Rotor 12 ist derart ausgestaltet und vorgesehen um innerhalb eines Stators 15 zu rotieren.
Wie am besten sichtbar in 3 umfasst der Stator 15 einen Körperabschnitt 17 mit einem äußeren Abschnitt 18 und einen inneren Abschnitt 19, und eine Vielzahl von Statorzahngliedern 20–43. Die Statorzahnglieder 20–43 ragen aus dem inneren Abschnitt 19 hervor und sind in Gruppen von elektrischen Polen, und zwar den Polen A, B, und C, angeordnet. Hierbei kann der Stator 15, obwohl hier in einer kreisförmigen Geometrie gezeigt, andere Formen aufweisen, inklusive rechteckigen oder ovalen Geometrien. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform, umfasst der Körperabschnitt 17 eine Vielzahl von Phasenleiterkanälen 46–48 und ebenfalls einen Nullleiterkanal 50. In einer in einem späteren Abschnitt detailliert beschriebenen Art und Weise, stellen die Phasenleiterkanäle 46–48 einen Durchgang dar für einen Leiter, der von ausgewählten Elementen aus der Vielzahl der Statorzahnglieder 20–43 kommt, um die einzelnen Pole A, B, und C zu bilden. Um dies zu erreichen weist der Körperabschnitt 17 eine Vielzahl von Leiterdurchgängen auf, von denen drei mit 53–55 bezeichnet sind. Der Leiterdurchgang 53 entspricht Pol A und ermöglicht einen Durchgang zwischen dem Statorzahn 23 und dem Phasenleiterkanal 46. In ähnlicher Weise ist der Leiterdurchgang 54 dem Pol B zugeordnet und erstreckt sich zwischen dem Statorzahn 24 und dem Phasenleiterkanal 47, während der Leiterdurchgang 55 dem Pol C entspricht und sich zwischen dem Statorzahn 25 und dem Phasenleiterkanal 48 erstreckt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Stator 15 einen ersten durchgängigen Leiter 60 zugeordnet dem Pol A, einen zweiten durchgängigen Leiter 62 zugeordnet dem Pol B und einen dritten durchgängigen Leiter 64 zugeordnet dem Pol C. Jeder durchgängige Leiter 60, 62 und 64 weist ein entsprechendes Ende 68, 69 und 70 auf, das jeweils als externer Anschlusspunkt dient. Wie im Anschluss detailliert beschrieben verläuft jeder der durchgängigen Leiter 60, 62 und 64 um den Körperabschnitt 17 zu einem gemeinsamen Nullleiteranschlusspunkt 74. Der Nullleiteranschlusspunkt 74 wird innerhalb eines Nullleiterkanals 50 im Körperabschnitt 17 gebildet.
Ferner erstreckt sich gemäß der beispielhaften Ausführungsform der erste durchgehende Leiter 60 ohne Unterbrechung zwischen jedem einzelnen der Vielzahl von Statorzahngliedern 20, 23, 26, 29, 32, 35, 38 und 41, die den Pol A formen. Insbesondere ist der erste durchgängige Leiter 60 um den Statorzahn 20 gewickelt und durch den Phasenleiterkanal 46 zum Statorzahn 23 geführt. Der durchgängige Leiter 60 ist um den Statorzahn 23 gewickelt um in Anschluss durch den Phasenleiterkanal 46 zum Statorzahn 26 geleitet zu werden. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform wird der erste durchgängige Leiter 60 um diejenige Vielzahl von Statorzahngliedern gewickelt, die dem Pol A zugeordnet sind, derart, dass die Anzahl von Verdrehungen im ersten durchgängigen Leiter 60 kleiner ist als die Anzahl der Wicklungen. In einer Ausgestaltung erlangt der erste durchgängige Leiter 60 keine Verdrehungen.
In einer ähnlichen Art und Weise wie oben beschrieben erstreckt sich der zweite durchgängige Leiter 62 vom Ende 69 und um den Statorzahn 21. Der zweite Leiter 62 wird dann vom Statorzahn 21 über den Phasenleiterkanal 47 zum Statorzahn 24 geführt und verbindet anschließend die restliche Vielzahl von Statorzahngliedern 27, 30, 33, 36, 39 und 42, die den Pol B formen. In einer Art und Weise, ebenfalls ähnlich wie oben beschrieben, erstreckt sich der zweite durchgängige Leiter 62 ohne Unterbrechung derart, dass die Anzahl von Verdrehungen im zweiten durchgängigen Leiter 62 kleiner ist als die Anzahl der Wicklungen. In einer Ausgestaltung erlangt der zweite durchgängige Leiter 62 keinerlei Verdrehungen. Gleichermaßen verbindet der dritte durchgängige Leiter 64 die Vielzahl von Statorzahngliedern 22, 25, 28, 31, 34, 37 40 und 43, die den Pol C formen. Der dritte durchgängige Leiter 64 erstreckt sich ohne Unterbrechung und in einer Art und Weise, dass die Anzahl von Verdrehungen im dritten durchgängigen Leiter 64 kleiner ist als die Anzahl der Wicklungen. In einer Ausgestaltung erlangt der dritte durchgängige Leiter 64 keinerlei Verdrehungen.
Mit dieser Anordnung wickeln sich der erste, der zweite und der dritte durchgängige Leiter 60, 62 und 64 um die entsprechenden Vielzahlen von Statorzahngliedern die die Pole A, B und C bilden, ohne große Mengen an Draht, die durch verdrehten Draht gebildet werden. Um dieses Ziel zu erreichen, ist jeder der durchgängigen Leiter 60, 62 und 64 derart ausgestaltet, dass er einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist jeder der durchgängigen Leiter 60, 62 und 64 derart ausgestaltet, dass er einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Auf diese Art und Weise kann der Stator 15 mit einem kompakten Aufbau ausgestaltet werden und stellt somit ein verbessertes Wirtschaftlichkeitspotential für eine elektrische Maschine 2 bereit.
Obwohl die Erfindung nur mit einer begrenzten Anzahl an beispielhaften Ausführungsformen detailliert beschrieben worden ist, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung verändert werden, um jede Anzahl an Variationen, Abänderungen, Ersetzungen oder gleichwertige Zusammenstellungen aufzuweisen, die zwar hier nicht beschrieben sind, jedoch mit dem Kern und dem Anwendungsbereich der Erfindung im Einklang stehen. Ferner, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, können selbstverständlich auch nur einige der beschriebenen Ausführungsformen verwirklicht werden. Entsprechend ist die Erfindung nicht als durch die obige Beschreibung beschränkt zu sehen, sondern nur beschränkt durch den Umfang der nachfolgenden Ansprüche.

Claims

Ein Stator, umfassend: einen Körperabschnitt mit einem äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt, wobei der innere Abschnitt eine innere Region definiert; eine Vielzahl von Statorzahngliedern, die sich vom inneren Abschnitt in die innere Region erstrecken; und zumindest einen durchgängigen Leiter, der um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl der Statorzahnglieder gewickelt ist um mindestens einen Pol zu bilden, wobei jeder einzelne aus der Vielzahl von Statorzahngliedern eine Anzahl von Wicklungen des zumindest einen durchgängigen Leiters aufweist und wobei der zumindest eine durchgängige Leiter eine Anzahl von Verdrehungen aufweist, die kleiner ist als die Anzahl der Wicklungen.
Der Stator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine durchgängige Leiter eine Vielzahl von durchgängigen Leitern aufweist, wobei jeder einzelne der Vielzahl von durchgängigen Leitern um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl von Statorzahngliedern gewickelt ist, um einen Pol zu bilden.
Der Stator gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: ein einzelner Verbindungspunkt, der die Vielzahl von durchgängigen Leitern verbindet.
Der Stator gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: eine Vielzahl von externen Verbindungspunkten, wobei jeder einzelne aus der Vielzahl an durchgängigen Leitern sich ohne Unterbrechung von einem einzelnen Verbindungspunkt zu einem entsprechenden aus der Vielzahl von Verbindungspunkten erstreckt.
Der Stator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine durchgängige Leiter drei durchgängige Leiter aufweist, wobei jeder der drei durchgängigen Leiter um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl der Statorzahnglieder gewickelt ist, um drei Pole zu bilden.
Der Stator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine durchgängige Leiter einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Der Stator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine durchgängige Leiter keine Verdrehungen aufweist.
Eine elektrische Maschine, umfassend: ein Gehäuse; ein in dem Gehäuse drehbar gelagerter Rotor; und ein um den Rotor angeordneter Stator, wobei der Statorkern aufweist: einen Körperabschnitt mit einem äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt, wobei der innere Abschnitt eine innere Region definiert; und zumindest einen durchgängigen Leiter, der um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl der Statorzahnglieder gewickelt ist um einen Pol zu bilden, wobei jeder einzelne aus der Vielzahl von Statorzahngliedern eine Anzahl von Wicklungen des zumindest einen durchgängigen Leiters aufweist und wobei der zumindest eine durchgängige Leiter eine Anzahl von Verdrehungen aufweist, die kleiner ist als die Anzahl der Wicklungen.
Die elektrische Maschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine durchgängige Leiter eine Vielzahl von durchgängigen Leitern aufweist, wobei jeder einzelne der Vielzahl von durchgängigen Leitern um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl von Statorzahngliedern gewickelt ist, um einen Pol zu bilden.
Die elektrische Maschine gemäß Anspruch 9, ferner umfassend: ein gemeinsamer Verbindungspunkt, der die Vielzahl von durchgängigen Leitern verbindet.
Die elektrische Maschine gemäß Anspruch 9, ferner umfassend: eine Vielzahl von externen Verbindungspunkten, wobei jeder einzelne aus der Vielzahl an durchgängigen Leitern sich ohne Unterbrechung von einem gemeinsamen Verbindungspunkt zu einem entsprechenden aus der Vielzahl von Verbindungspunkten erstreckt.
Die elektrische Maschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine durchgängige Leiter drei durchgängige Leiter aufweist, wobei jeder der drei durchgängigen Leiter um ausgewählte Elemente aus der Vielzahl der Statorzahnglieder gewickelt ist, um drei Pole zu bilden.
Die elektrische Maschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine durchgängige Leiter einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Die elektrische Maschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine durchgängige Leiter keine Verdrehungen aufweist.