DE102017218202A1 - Stator for an electric machine - Google Patents
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Abstract
Ausführungsbeispiele betreffen einen Stator für eine elektrische Maschine. Der Stator (1) umfasst wenigstens ein Blechpaket, das eine Mehrzahl von Nuten aufweist. In den Nuten des Blechpakets ist eine Wicklung (4) angeordneten. Die Wicklung (4) umfasst wenigstens einen ersten Teilstrang (5) mit einem ersten Startpunkt (6) und einen zweiten Teilstrang (7) mit einem zweiten Startpunkt (8), wobei der erste Startpunkt (6) des ersten Teilstrangs (5) in Umfangsrichtung um einem Winkel beabstandet zu dem zweite Startpunkt (8) des zweiten Teilstrangs (7) angeordnet ist. Embodiments relate to a stator for an electric machine. The stator (1) comprises at least one laminated core, which has a plurality of grooves. In the grooves of the laminated core, a winding (4) is arranged. The winding (4) comprises at least a first sub-branch (5) with a first starting point (6) and a second sub-line (7) with a second starting point (8), wherein the first starting point (6) of the first sub-branch (5) in the circumferential direction at an angle to the second starting point (8) of the second sub-string (7) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine.The invention relates to a stator for an electric machine.
Statoren werden in einer Vielzahl von elektrischen Maschinen eingesetzt. Anforderungen an elektrische Maschinen werden meist in Bezug auf Drehmoment und Leistung gestellt. Die Leistung und das Drehmoment einer Elektromaschine hängen von einer angelegten Spannung und einem zur Verfügung stehenden Strom ab. Die angelegte Spannung ist allerdings oft ein „fester“ Parameter, der sich aus der zur Verfügung stehenden Batteriespannung ergibt. Um trotzdem hohe Leistungen realisieren zu können, kann der fließende Strom erhöht werden. Das erfordert meist einen großen Leitungsquerschnitt, bezogen auf einen gesamten Leitungsquerschnitt einer Wicklung des Stators, um den Strom „tragen“ zu können.Stators are used in a variety of electrical machines. Demands on electrical machines are usually made in terms of torque and power. The power and torque of an electric machine depend on an applied voltage and available current. However, the applied voltage is often a "fixed" parameter resulting from the available battery voltage. Nevertheless, in order to be able to realize high performances, the flowing current can be increased. This usually requires a large cable cross-section, based on an entire cable cross-section of a winding of the stator, in order to be able to "carry" the current.
Es stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Erhöhung des Stromes bei gleichem Blechquerschnitt des Stators zur Verfügung. Eine Möglichkeit ist, große Drahtquerschnitte vorzusehen. Dies kann sich unter ungünstigen Umständen nachteilig in Bezug auf große Stromverdrängungseffekte und/oder -verluste auswirken. Eine weitere Möglichkeit ist, kleine Leiterquerschnitte vorzusehen und eine Anzahl der Lagen der Wicklung des Stators zu erhöhen. Dadurch kann jedoch eine effektive Windungslänge, wie eine Länge der Wicklung auch genannt werden kann, steigen. Dies kann unerwünscht sein.There are different ways to increase the current at the same sheet metal section of the stator available. One possibility is to provide large wire cross sections. This may be detrimental in adverse circumstances to large current displacement effects and / or losses. Another possibility is to provide small conductor cross sections and to increase a number of layers of the winding of the stator. As a result, however, an effective winding length, such as a length of the winding, can also be increased. This can be undesirable.
Durch die begrenzte Anzahl von Teilsträngen in konventionellen Statoren von elektrischen Maschinen, die auch als E-Maschine bezeichnet werden können, ist eine Variabilität in Bezug auf eine Lagenanzahl und Windungszahl der Wicklung des Stators begrenzt. Bei hohen Drehzahlen und/oder Frequenzen können sich bei konventionellen Statoren unter ungünstigen Umständen unvorteilhafte Effekte bezüglich der Stromverdrängung ergeben.Due to the limited number of sub-strings in conventional stators of electrical machines, which may also be referred to as E-machine, a variability in terms of a number of layers and number of turns of the winding of the stator is limited. At high speeds and / or frequencies unfavorable circumstances can lead to unfavorable effects with respect to current displacement in conventional stators.
Ein derartiger Stator ist beispielsweise aus der
Es besteht daher ein Bedarf daran, den Aufbau eines Stators für eine elektrische Maschine, zu verbessern. Diesem Bedarf tragen trägt der Gegenstand nach dem unabhängigen Patentanspruch Rechnung.Therefore, there is a need to improve the structure of a stator for an electric machine. Wear this need carries the subject matter of the independent claim bill.
Der erfindungsgemäße Stator für eine elektrische Maschine umfasst ein Blechpaket, das eine Mehrzahl von Nuten aufweist. In den Nuten des Blechpakets ist eine Wicklung angeordnet. Die Wicklung umfasst wenigstens einen ersten Teilstrang mit einem ersten Startpunkt und einen zweiten Teilstrang mit einem zweiten Startpunkt. Der erste Startpunkt des ersten Teilstrangs ist zu dem zweiten Startpunkt des zweiten Teilstrangs in Umfangsrichtung um einen Winkel versetzt angeordnet. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass ein Verschaltungskonzept bereitgestellt wird, mit dem ermöglicht wird, beliebig viele Teilstränge in einem Stator zu bilden. Dadurch kann unter Umständen ein Verhältnis zwischen einem Gesamtquerschnitt der Wicklung und Einzelquerschnitten von Leiterabschnitten, die den Gesamtquerschnitt der Wicklung bilden, verbessert sein. Dies kann beispielsweise möglich sein, weil eine Anzahl der parallelen Teilstränge und eine Anzahl der Lagen der Wicklung vergrößert werden kann. Ein großer Gesamtquerschnitt der Wicklung kann beispielsweise gewünscht sein, um eine Leistung der elektrischen Maschine zu erhöhen.The stator for an electric machine according to the invention comprises a laminated core which has a plurality of grooves. In the grooves of the laminated core, a winding is arranged. The winding comprises at least a first sub-string with a first starting point and a second sub-string with a second starting point. The first starting point of the first sub-string is offset from the second starting point of the second sub-string in the circumferential direction by an angle. In some embodiments, this can be made possible by providing an interconnection concept which makes it possible to form any number of sub-strands in a stator. As a result, under certain circumstances, a ratio between a total cross section of the winding and individual cross sections of conductor sections, which form the overall cross section of the winding, can be improved. This may be possible, for example, because a number of the parallel sub-strands and a number of layers of the winding can be increased. For example, a large overall cross section of the winding may be desired to increase power of the electric machine.
Die Idee der vorliegenden Erfindung liegt in einem Wickelschema, mit welchem eine beliebige Anzahl von Teilsträngen realisierbar ist. Dadurch, dass mehrerer Startpunkte vorgesehen sind, kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine Anzahl der Teilstränge erhöht werden.The idea of the present invention lies in a winding scheme, with which any number of partial strands can be realized. Because a plurality of starting points are provided, in some embodiments, a number of partial strands can be increased.
Als Blechpaket kann zum Beispiel jedes Bauteil dienen, das ausgebildet ist, um die Wicklung aufzunehmen. Beispielsweise kann das Blechpaket als kreiszylinderförmiger Ring ausgebildet sein. Der Ring kann an seiner nach radial innen gewandten Seite eine Mehrzahl von regelmäßig angeordnet Nuten aufweisen. Die Nuten bzw. eine größte Ausdehnung der Nuten können parallel zu einer Rotationsachse des Blechpakets angeordnet sein. Nach radial außen können die Nuten geschlossen sein. In Umfangsrichtung können zwei direkt benachbarte Nuten durch eine Trennwand voneinander abgegrenzt sein. Das Blechpaket kann mehr als 50, beispielsweise 54 oder 72 Nuten aufweisen. Eventuell kann das Blechpaket ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.As a laminated core can serve, for example, each component which is designed to receive the winding. For example, the laminated core may be formed as a circular cylindrical ring. The ring may have on its radially inwardly facing side a plurality of regularly arranged grooves. The grooves or a largest extent of the grooves can be arranged parallel to a rotation axis of the laminated core. The grooves can be closed radially outward. In the circumferential direction, two directly adjacent grooves can be delimited from each other by a partition wall. The laminated core can have more than 50, for example 54 or 72 grooves. Eventually, the laminated core can be formed one or more parts.
Der Winkel, um den der erste Startpunkt von dem zweiten Startpunkt beabstandet ist, kann bei manchen Ausführungsbeispielen größer sein als ein Winkel, den eine, zwei, drei, vier oder fünf direkt benachbarte Nuten einschließen. Zwei direkt benachbarte Bauteile, beispielsweise zwei direkt benachbarte Nuten, sind zum Beispiel derart angeordnet, dass keine weiter Nut oder ein weiteres identisches Bauteil dazwischen angeordnet ist. Zwei Startpunkte, die in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind, können beispielsweise in Umfangsrichtung mechanisch bzw. geometrisch zueinander beabstandet angeordnet sein.The angle by which the first starting point is spaced from the second starting point may, in some embodiments, be greater than an angle including one, two, three, four, or five directly adjacent grooves. Two directly adjacent components, for example, two directly adjacent grooves, for example, arranged such that no further groove or another identical component is arranged in between. Two starting points, which are arranged at a distance from one another in the circumferential direction, can be arranged, for example, in the circumferential direction mechanically or geometrically spaced from each other.
Unter der Wicklung kann zum Beispiel jedwede mehrlagige Leitungsanordnung in dem Stator verstanden werden, die ausgebildet ist, um bei einer Beaufschlagung mit Strom oder Spannung, abwechselnd in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet Süd- und Nordpole auszubilden. Dabei kann sich beispielsweise ein Nordpol über zwei direkt benachbarte Nuten und ein Südpol ebenfalls über zwei direkt benachbarte Nuten erstrecken. In jeder Nut kann eine Mehrzahl von Lagen der Wicklung angeordnet sein. Eine Anzahl der Lagen kann unter Umständen nicht limitiert und beliebig geradzahlig skalierbar sein. Alle Nuten des Blechpakets können beispielsweise mit derselben Anzahl von Lagen befüllt sein.For example, the winding may be understood to mean any multilayer wiring arrangement in the stator that is configured to form south and north poles alternately circumferentially adjacent to one another when subjected to current or voltage. In this case, for example, a north pole via two directly adjacent grooves and a south pole also extend over two directly adjacent grooves. In each groove, a plurality of layers of the winding may be arranged. A number of the layers may not be limited and may be evenly scalable. All grooves of the laminated core, for example, be filled with the same number of layers.
Unter einem Startpunkt kann zum Beispiel jedweder Teil der Wicklung verstanden werden, der ausgebildet ist, um als Zugang für eine Spannungsquelle zu dienen. For example, a starting point can be understood to mean any part of the winding which is designed to serve as an input for a voltage source.
Beispielsweise kann der Startpunkt direkt mit einem Leistungsanschluss verbindbar sein.For example, the starting point can be directly connectable to a power connection.
Ergänzend kann der Winkel, um den der erste Starpunkt von dem zweiten Startpunkt beabstandet ist, 360° geteilt durch die Anzahl der in Umfangsrichtung beabstandeten Startpunkte betragen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass die Startpunkte symmetrisch oder zumindest gleichmäßig verteilt zueinander angeordnet sind.In addition, the angle by which the first starting point is spaced from the second starting point may be 360 ° divided by the number of circumferentially spaced starting points. In some embodiments, this may enable the starting points to be arranged symmetrically or at least uniformly distributed relative to one another.
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Wicklung zwei, drei, vier, fünf oder mehr Teilstränge mit in Umfangsrichtung um den Winkel versetzt zueinander angeordneten Startpunkten. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch der Gesamtquerschnitt der Wicklung und damit die Leistung der elektrischen Maschine mit dem Stator erhöht werden. Mit anderen Worten kann der Stator zwei, drei, vier, fünf oder mehr Startpunkte für Teilstränge aufweisen. Der Stator bzw. dessen Wicklung kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine beliebige Anzahl von Teilsträngen umfassen.In some embodiments, the winding comprises two, three, four, five or more sub-strands with circumferentially offset by the angle arranged starting points. In some embodiments, this can increase the overall cross section of the winding and thus the power of the electric machine with the stator. In other words, the stator may have two, three, four, five or more starting points for sub-strands. The stator or its winding may in some embodiments include any number of sub-strands.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen sind an jedem Startpunkt zwei Teilstränge angeordnet. Unter Umständen kann dadurch die Anzahl der Teilstränge, der Gesamtquerschnitt der Wicklung und damit die Leistung der elektrischen Maschine erhöht werden. Ein erster Teilstrang an dem Startpunkt kann dann beispielsweise von radial innen nach radial außen und ein zweiter Teilstrang, der an dem Startpunkt beginnt, kann dann zum Beispiel von radial außen nach radial innen verlaufend angeordnet sein. Des Weiteren kann der erste Teilstrang in Umfangsrichtung gegenläufig zu dem zweiten Teilstrang angeordnet sein. Jeder der Teilstränge, die an einem gemeinsamen Startpunkt einer Phase beginnen, können parallel verschaltet sein. Ein Ende des ersten Teilstrangs ist dann nicht mit dem Anfang des zweiten Teilstrangs sondern direkt mit einer Stromquelle kontaktiert bzw. elektrisch verbunden. Mit anderen Worten ist dann ein zweiter Teilstrang separat von dem ersten Teilstrang, mit dem Anfang innerhalb des gleichen Startpunktes / Winkelbereichs angeordnet. Die beiden Teilstränge eines Startpunkts einer Phase können auch in Reihe verschaltet sein. Ein Ende des ersten Teilstrangs und der Anfang des zweiten Teilstrangs sind dann miteinander kontaktiert bzw. elektrisch leitend verbunden. Der zweite Teilstrang stellt dann eine Verlängerung des ersten Teilstrangs dar. Zur Verschaltung der Teilstränge kann der Stator zum Beispiel eine Leistungselektronik umfassen. Die Anschlüsse der Leistungselektronik für alle Teilanschlüsse können dann, entlang der Rotationsachse des Stators, auf derselben Seite des Stators angeordnet sein. Der Leistungsanschluss kann zum Beispiel über einen Kabelbaum, ein aufsteckbares Powerboard oder über Verbindungselemente (Jumper) als Anbauteil realisiert sein. Der Leistungselektronik kann beispielsweise mit den Enden der Verbindungsdrähte, beispielsweise den Drahtenden elektrisch verbunden sein.In some further embodiments, two partial strands are arranged at each starting point. Under certain circumstances, this can increase the number of partial strands, the overall cross section of the winding and thus the power of the electrical machine. A first sub-strand at the starting point can then be arranged, for example, from radially inward to radially outward, and a second sub-strand, which begins at the starting point, can then be arranged, for example, extending from radially outward to radially inward. Furthermore, the first sub-string can be arranged in the circumferential direction in opposite directions to the second sub-string. Each of the substrings starting at a common start point of a phase can be interconnected in parallel. An end of the first sub-string is then not contacted or electrically connected to the beginning of the second sub-string but directly to a power source. In other words, a second sub-string is then arranged separately from the first sub-string, with the beginning within the same starting point / angle range. The two sub-strings of a start point of a phase can also be connected in series. One end of the first sub-string and the beginning of the second sub-string are then contacted with each other or electrically connected. The second sub-string then represents an extension of the first sub-string. For interconnecting the sub-strings, the stator may comprise, for example, power electronics. The connections of the power electronics for all sub-connections can then, along the axis of rotation of the stator, be arranged on the same side of the stator. The power connection can be realized, for example, via a cable harness, a plug-on power board or via connecting elements (jumpers) as an attachment. The power electronics may, for example, be electrically connected to the ends of the connecting wires, for example the wire ends.
Ergänzend oder alternativ kann die Wicklung drei Phasen, beispielsweise U, V und W umfassen. Wenigstens eine oder jede der Phasen umfasst wenigstens zwei Teilstränge. Beim manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass eine Phase wenigsten zwei Teilstränge umfasst, ein Gesamtleitungsquerschnitt der Wicklung erhöht sein. Beispielsweise kann dazu jede Phase eine Mehrzahl von Teilsträngen umfassen oder durch diese gebildet sein. Die Teilstränge innerhalb einer Phase und/oder die Teilstränge, die an einem gemeinsamen Startpunkt beginnen, können parallel oder in Reihe miteinander verschaltet seien. Eine elektrische Eigenschaft des Stators, beispielsweise Stern-, Dreieck-Verschaltung, der Phasen kann bei manchen Ausführungsbeispielen durch den als Anbauteil ausgebildeten Leistungsanschluss erreicht werden. Bei den in Umfangsrichtung um den Winkel voneinander beabstandeten Startpunkten kann es sich beispielsweise nur um Startpunkte handeln, die zu einer Phase gehören. Ein Teilstrang kann beispielsweise durch alle Lagen der Wicklung laufen. Ein Starpunkt eines Teilstrangs kann zum Beispiel an der radial äußersten Position liegen, also beispielsweise in der ersten Lage oder in der radial am weitesten innen liegenden Position, bei einer Wicklung, die sechs Lagen aufweist, in der sechsten Lage.Additionally or alternatively, the winding may comprise three phases, for example U, V and W. At least one or each of the phases comprises at least two sub-strands. In some embodiments, as a result of a phase comprising at least two sub-strands, an overall line cross-section of the winding can be increased. For example, each phase may include or be formed by a plurality of sub-strands. The substrings within a phase and / or the substrings starting at a common starting point may be connected in parallel or in series with each other. An electrical property of the stator, for example star, delta connection, of the phases can be achieved in some embodiments by the power connection formed as an attachment. The starting points which are spaced apart from each other in the circumferential direction by the angle may, for example, only be starting points which belong to one phase. A sub-string can, for example, run through all the layers of the winding. A starting point of a sub-string may be, for example, at the radially outermost position, that is, for example, in the first position or in the radially innermost position, in a winding having six layers, in the sixth position.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Teilstrang eine Mehrzahl von Bögen. Ein Bogen umfasst eine Mehrzahl von u-förmigen Verbindungsdrähten. Ein Verbindungsdraht kann einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweisen, wobei der erste Schenkel und der zweite Schenkel auf einer offenen Seite des Verbindungsdraht voneinander beabstandet sind und an einer geschlossenen Seite über ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind. Der erste Schenkel des Verbindungsdrahts ist in einer ersten Lage n der Wicklung und der zweite Schenkel in einer Lage n+1 der Wicklung angeordnet. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ein relativ einfacher Aufbau des Teilstrangs ermöglicht werden. Alle Teilstränge einer Wicklung des Stators können dieselbe Anzahl von Bögen aufweisen. Alle Bögen können eventuell dieselbe Anzahl von Verbindungsdrähten aufweisen. Zwei direkt benachbarte Verbindungsdrähte werden in Reihe miteinander geschaltet. Die Verbindungsstelle zwischen zwei Verbindungsdrähten kann beispielsweise als Kontaktierbereich bezeichnet werden. Dazu wird der zweite Schenkel des ersten Verbindungsdrahts mit dem ersten Schenkel eines zweiten Verbindungsdrahts verbunden. Die Verbindung der Schenkel in den Lagen kann beispielsweise derart erfolgen, dass eine partielle Verschiebung, in Form eine Veränderung eines Verdrehwinkels der Schenkel in tangentialer Richtung erfolgt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch eine Verschiebung der Kontaktierbereiche zwischen den einzelnen Verbindungsdrähten oder Bögen ermöglicht werden. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, um zu vermeiden, dass mehrere Kontaktierbereiche mechanisch kollidieren. In some embodiments, the sub-string includes a plurality of arcs. An arc includes a plurality of U-shaped connecting wires. A connecting wire may include a first leg and a second leg, wherein the first leg and the second leg are spaced apart on an open side of the connecting wire and connected together at a closed side via a connecting piece. The first leg of the connecting wire is arranged in a first position n of the winding and the second leg in a position n + 1 of the winding. In some embodiments, a relatively simple construction of the sub-string can thereby be made possible. All partial strands of a winding of the stator can have the same number of arcs. All arcs may have the same number of bond wires. Two directly adjacent connecting wires are connected in series. The connection point between two connecting wires can for example be referred to as contacting area. For this purpose, the second leg of the first connecting wire is connected to the first leg of a second connecting wire. The connection of the legs in the layers can for example be such that a partial displacement takes place in the form of a change in a twist angle of the legs in the tangential direction. In some embodiments, a shift of the Kontaktierbereiche between the individual connecting wires or arches can be made possible. This can be useful, for example, to avoid that several Kontaktierbereiche mechanically collide.
Die Schenkel der Verbindungsdrähte können eine Länge aufweisen, die größer ist als eine größte Ausdehnung einer Nut des Blechpakets. Alle Verbindungsdrähte der Wicklung sind bei manchen Ausführungsbeispielen derart angeordnet, dass alle offenen Seiten auf einer ersten Seite des Stators und alle Verbindungsstücke auf einer entlang der Rotationsachse gegenüberliegenden Seite des Stators angeordnet sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass an dem Stator keine zusätzlichen Verbindungen beispielsweise in Form von Brücken für den Grundaufbau der Wicklung notwendig sind. Des Weiteren kann eventuell auch ermöglicht werden, dass die Kontaktierbereiche überwiegend in einer Ebene, sowohl radial, als auch axial liegen. Dadurch kann bei manchen Ausführungsbeispielen ein kompakter Aufbau und ein damit einhergehender geringer Bauraum Bedarf erreicht werden.The legs of the connecting wires may have a length which is greater than a maximum extension of a groove of the laminated core. All connection wires of the winding are in some embodiments arranged such that all open sides are arranged on a first side of the stator and all connection pieces are arranged on an opposite side of the stator along the axis of rotation. In some embodiments, this can make it possible that no additional connections, for example in the form of bridges, are necessary on the stator for the basic structure of the winding. Furthermore, it may possibly also be possible for the contacting regions to lie predominantly in one plane, both radially and axially. As a result, in some embodiments, a compact construction and a concomitant small space requirement can be achieved.
Eine Länge des Bogens kann sich bei manchen Ausführungsbeispielen aus einem Verhältnis aus einer Lochzahl des Stators und einer Anzahl der Startpunkte des Stators ergeben. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch erreicht werden, dass alle Bögen elektrisch symmetrisch aufgebaut und angeordnet sind. Die Länge des Bogens kann sich beispielsweise auf einen Umfang des Stators beziehen, beispielsweise darauf, wie oft der Bogen den Stator bzw. das Blechpaket umrundet. Die Lochzahl kann zum Beispiel angeben, wie viele Nuten pro Pol und Phase hintereinander vorgesehen sind. Die Lochzahl kann zum Beispiel 1, 2, 3, 4 oder 5 betragen. Bei einer Lochzahl von 2 können beispielsweise eine linke und eine rechte Nut, die direkt benachbart angeordnet sind, pro Pol für jede Phase vorgesehen sein. Bei einer Lochzahl von 3 können beispielsweise eine linke, eine mittlere und eine recht Nut, die direkt benachbart angeordnet sind, pro Pol für jede Phase vorgesehen sein.A length of the arc may result in some embodiments of a ratio of a number of holes of the stator and a number of starting points of the stator. In some embodiments, this can be achieved by arranging and arranging all the arcs in an electrically symmetrical manner. The length of the arc may, for example, relate to a circumference of the stator, for example how often the arc orbits the stator or the laminated core. For example, the number of holes may indicate how many slots per pole and phase are provided in succession. The number of holes may be, for example, 1, 2, 3, 4 or 5. For example, with a hole number of 2, a left and a right groove, which are arranged directly adjacent, may be provided per pole for each phase. For example, with a hole number of 3, a left, a middle and a right-hand groove, which are arranged directly adjacent, may be provided per pole for each phase.
Der Bogen kann X Mal um den Stator bzw. das Blechpaket laufen. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der erste Schenkel eines ersten Verbindungsdrahts um x Nuten von dem zweiten Schenkel des Verbindungsdraht beabstandet angeordnet und der erste Schenkel eines weiteren Verbindungsdrahts um x+1 Nuten von dem zweiten Schenkel des weiteren Verbindungsdrahts oder dem zweiten Schenkel des ersten Verbindungsdrahts beabstandet angeordnet. Dies kann insbesondere an einer Position der Fall sein, an der der Bogen in Umfangsrichtung mit einem Startpunkt überlappt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass ein verlängerter oder ein verkürzter Wickelschritt durchgeführt wird, beispielsweise wenn der Bogen einen Startpunkt kreuzt, ein Verschaltungssprung durchgeführt werden. Durch den Verschaltungssprung kann bei manchen Ausführungsbeispielen erreicht werden, dass alle Nuten eines Pols mit der Wicklung befüllt werden. Ein Verschaltungssprung kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass ein Schenkel des Verbindungsdrahts der den Verschaltungssprung durchführt, statt in einer rechten Nut in einer linken Nut oder statt in einer mittleren Nut in einer linken Nut eines Pols angeordnet ist. Trotz der mechanisch ausgeführten Sprünge kann die Wicklung bei manchen Ausführungsbeispielen elektrisch symmetrisch sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Verschaltungssprung über einen verkürzten oder einen verlängerten Wickelschritt erreicht werden.The arc can run X times around the stator or the laminated core. In some embodiments, the first leg of a first connection wire is spaced about x slots from the second leg of the connection wire, and the first leg of another connection wire is spaced x + 1 slots from the second leg of the further connection wire or the second leg of the first connection wire. This may be the case, in particular, at a position where the arc overlaps in the circumferential direction with a starting point. In some embodiments, by performing an extended or shortened winding step, for example, when the arc crosses a start point, an interconnection jump may be performed. Due to the interconnection jump, in some embodiments it can be achieved that all slots of a pole are filled with the winding. A Verschaltungssprung can for example be designed such that a leg of the connecting wire performs the Verschaltungssprung, instead of a right-hand groove in a left-hand groove or instead of a middle groove in a left-hand groove of a pole is arranged. Despite the mechanical jumps, the winding may be electrically symmetric in some embodiments. In some embodiments, the interconnect jump may be accomplished via a shortened or extended winding step.
Ergänzend oder alternativ kann der Bogen innerhalb einer Doppellage der Wicklung angeordnet sein. Dabei umfasst eine Doppellage eine erste Lage n der Wicklung und eine zweite, direkt benachbarten Lage n+1 der Wicklung. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch erreicht werden, dass die Wicklung elektrisch symmetrisch aufgebaut ist. Eine Lage der Wicklung kann zum Beispiel eine Position des Schenkels des Verbindungsdrahts in der Nut des Blechpakets in radialer Richtung beschreiben. Die erste Lage (n=1) kann beispielsweise an einem Ende der Nut, also radial am weitesten außen, angeordnet sein. Nach radial innen kann die Nummerierung der Lagen ansteigen. Ein Verbindungsdraht eines Bogens wird mit dem vorhergehenden Verbindungsdraht des Bogens und dem nachfolgenden Verbindungsdraht des Bogens in Reihe geschaltet. Die freien Enden der Bögen, die nicht mit anderen Verbindungsstücken in derselben Doppellage verbunden sind, stellen ein Ende bzw. einen Beginn des Bogens dar.Additionally or alternatively, the arc can be arranged within a double layer of the winding. In this case, a double layer comprises a first layer n of the winding and a second, directly adjacent layer n + 1 of the winding. In some embodiments, this can be achieved in that the winding is constructed electrically symmetrical. A position of the winding may, for example, describe a position of the leg of the connecting wire in the groove of the laminated core in the radial direction. The first layer (n = 1) can be arranged, for example, at one end of the groove, ie radially outermost. Radially inside can the Numbering of the layers increase. A connecting wire of a sheet is connected in series with the preceding connecting wire of the sheet and the subsequent connecting wire of the sheet. The free ends of the sheets, which are not connected to other connectors in the same double layer, constitute an end or beginning of the sheet.
Ergänzend kann die Wicklung wenigstens eine erste Doppellage und eine zweite direkt zu der ersten Doppellage benachbarte Doppellage umfassen, wobei die erste Doppellage zwei direkt benachbarte Lagen n und n+1 umfasst und die zweite Doppellage zwei Lagen n+2 und n+3 umfasst. An einem Übergang zwischen zwei Doppellagen können ein erster Bogen und ein zweiter Bogen miteinander in Serie geschaltet sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so eine symmetrische Wicklung aufgebaut sein. Ein Beginn eines Bogens kann daher bei einem komplett montierten Stator beispielsweise dadurch erkannt werden, dass die beiden Schenkel eines Verbindungsdrahts in einer anderen Doppellage angeordnet sind, als die beiden Schenkel eines vorhergehenden Verbindungsdrahts.In addition, the winding may comprise at least a first double layer and a second double layer directly adjacent to the first double layer, wherein the first double layer comprises two directly adjacent layers n and n + 1 and the second double layer comprises two layers n + 2 and n + 3. At a transition between two double layers, a first sheet and a second sheet may be connected in series with each other. In some embodiments, such a symmetrical winding can be constructed. A start of an arc can therefore be recognized in a completely assembled stator, for example, in that the two legs of a connecting wire are arranged in a different double layer, as the two legs of a preceding connecting wire.
Ausführungsbeispiele betreffen auch eine elektrische Maschine mit dem Stator nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele.Embodiments also relate to an electric machine with the stator according to one of the preceding embodiments.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.The embodiments disclosed in the foregoing description, the appended claims and the appended figures, as well as their individual features, may be relevant and implemented both individually and in any combination for the realization of an embodiment in its various forms.
So zeigen die Figuren schematisch die nachfolgenden Ansichten:
-
1a eine schematische Darstellung eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
1b eine schematische Darstellung eines Stators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
1c eine schematische Darstellung eines konventionellen Stators; -
2 bis 5 unterschiedliche schematische Darstellungen perspektivischer Ansichten eines Stators nach dem Ausführungsbeispiel der1a bei der Herstellung einer Wicklung des Stators; -
2a eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht, eines Verbindungsdrahts, für eine Wicklung eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
6 eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansichten eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Wicklung des Stators einer Phase; -
6a eine schematische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts der6 ; -
7 eine schematische Darstellung eines Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Leistungsanschluss; -
8a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas eines ersten Teilstrangs an einem ersten Startpunkt des Stators nachdem Ausführungsbeispiel der 6 ; -
8b eine schematische Darstellung einer Phase des Stators nachdem Ausführungsbeispiel der 6 ; -
8c eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen Ansicht des Stators nachdem Ausführungsbeispiel der 6 , wobei nur der erste Teilstrang an dem ersten Startpunkt eingeblendet ist; -
9a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas eines zweiten Teilstrangs an dem ersten Startpunkt des Stators nachdem Ausführungsbeispiel der 6 ; -
9b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen Ansicht des Stators nachdem Ausführungsbeispiel der 6 , wobei nur der zweite Teilstrang an dem ersten Startpunkt eingeblendet ist; -
10a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas eines ersten Teilstrangs an einem zweiten Startpunkt in einem Stator nachdem Ausführungsbeispiel der 6 ; -
10b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen Ansicht des Stators nachdem Ausführungsbeispiel der 6 , wobei nur der erste Teilstrang an dem zweiten Startpunkt eingeblendet ist; -
11a eine schematische Darstellung eines Schaltschemas eines zweiten Teilstrangs an dem zweiten Startpunkt des Stators nachdem Ausführungsbeispiel der 6 ; und -
11b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer geschnittenen Ansicht des Stators nachdem Ausführungsbeispiel der 6 , wobei nur der zweite Teilstrang an dem zweiten Startpunkt eingeblendet ist.
-
1a a schematic representation of a stator according to an embodiment; -
1b a schematic representation of a stator according to another embodiment; -
1c a schematic representation of a conventional stator; -
2 to5 different schematic representations of perspective views of a stator according to the embodiment of the1a in the manufacture of a winding of the stator; -
2a a schematic representation of a perspective view of a connecting wire, for a winding of a stator according to an embodiment; -
6 a schematic representation of a perspective views of a stator according to an embodiment with a winding of the stator of a phase; -
6a a schematic representation of an enlarged section of the6 ; -
7 a schematic representation of a stator according to an embodiment with a power connection; -
8a a schematic representation of a circuit diagram of a first sub-string at a first starting point of the stator according to the embodiment of6 ; -
8b a schematic representation of a phase of the stator according to the embodiment of6 ; -
8c a schematic representation of a section of a sectioned view of the stator according to the embodiment of the6 wherein only the first sub-string is displayed at the first starting point; -
9a a schematic representation of a circuit diagram of a second sub-string at the first starting point of the stator according to the embodiment of the6 ; -
9b a schematic representation of a section of a sectioned view of the stator according to the embodiment of the6 wherein only the second sub-string is displayed at the first starting point; -
10a a schematic representation of a circuit diagram of a first sub-string at a second starting point in a stator according to the embodiment of6 ; -
10b a schematic representation of a section of a sectioned view of the stator according to the embodiment of the6 wherein only the first sub-string is displayed at the second starting point; -
11a a schematic representation of a circuit diagram of a second sub-string at the second starting point of the stator according to the embodiment of the6 ; and -
11b a schematic representation of a section of a sectioned view of the stator according to the embodiment of the6 wherein only the second sub-string is superimposed at the second starting point.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.In the following description of the accompanying drawings, like reference characters designate like or similar components. Further, summary reference numerals are used for components and objects that are multiple in one embodiment or in one Representation occur, however, be described together with respect to one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description.
Die
Der Stator
An jedem der Startpunkte
Die Verschaltung der Teilstränge
Die
Die drei Startpunkte
Die weiteren Teilstränge
Die
Anhand der
Die
In der
Um den Bogen
Der erste Verbindungsdraht
Der parallele Abschnitt
Die beiden Schenkel
Wie in
Die Anordnung des zweiten Verbindungsdrahts
Die
Um den Bogen
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Bogen in Bezug auf das Blechpaket
Grundsätzlich läuft ein Bogen X Mal um das Blechpaket. Bei einem Kreuzen eines Startpunktes kann der Bogen einen Verschaltungssprung, beispielsweise in Form eines verkürzten oder eines verlängerten Wickelschritts, durchführen. Das X ist abhängig von einer Lochzahl des Stators und einer Anzahl der Startpunkte. Unter einer Lochzahl wird die Anzahl der Nuten verstanden, die direkt benachbart für einen Pol pro Phase vorgesehen sind.Basically, an arc runs X times around the laminated core. When crossing a starting point of the arc can make a Verschaltungssprung, for example in the form of a shortened or an extended winding step. The X depends on a number of holes of the stator and a number of starting points. A number of holes is understood to be the number of slots provided directly adjacent to one pole per phase.
Bei einem Stator mit der Lochzahl
Bei einem Stator der die Lochzahl
Zur Berechnung kann beispielsweise die folgende Formel eingesetzt werden:
Des Weiteren führt jeder Verbindungsdraht
An Stellen, an denen der Bogen
Der verkürzt Wickelschritt
Die
Den Beginn des Bogens
Jeder Bogen
Anhand der
Die
Die Anordnung der Bögen in dem Teilstrang wird stellvertretend für den ersten Teilstrang
Die
Um den ersten Teilstrang
Die
Die weiteren Teilstränge
Ein Beginn
Die
Die
Die
Die
Die
Für die Verschaltung der Teilstränge und/oder der Phasen kann beispielsweise ein in
Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Teilstränge auch in einem anderen Wickelschema angeordnet sein. Jeder Teilstrang kann beispielsweise gleich aufgebaut sein und/oder den Stator gleich oft durchlaufen. Jeder Teilstrang belegt die Nuten und Lagen bei manchen Ausführungsbeispielen identisch, sodass durch die gleichen Lage und Nuten jeder Teilstrang den gleichen elektrischen Winkel aufweist. Dadurch kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine große Symmetrie zwischen den Teilsträngen und nur geringfügige Kreisstromverluste erreicht werden. Jeder Teilstrang kann beispielsweise auf den ganzen Umfang des Stators verteilt sein, im Vergleich zu einer Schleifenwicklung, die beispielsweise geometrisch nur auf einen Teilbereich des Stators begrenzt sein kann. Dadurch kann eine Deachsierung erreicht werden, die dazu führt, dass die einzelnen Teilstränge gleichmäßiger belastet werden.In other embodiments, the sub-strands may also be arranged in a different winding scheme. Each sub-string can for example be the same structure and / or go through the stator the same number of times. Each sub-string occupies the grooves and layers identical in some embodiments, so that by the same position and grooves each sub-strand has the same electrical angle. As a result, in some embodiments, a large symmetry between the sub-strands and only minor circulating current losses can be achieved. Each sub-string may for example be distributed over the entire circumference of the stator, in comparison to a loop winding, which may for example be geometrically limited to only a portion of the stator. This allows a Deachsierung be achieved, which causes the individual sub-strands are loaded evenly.
Manche Ausführungsbeispiele betreffen einen Stator mit 3 Phasen (
Allgemein kann bei der Herstellung des zweiten Teilstrangs in dem ersten Startpunkt einer ersten Phase wie folgt vorgegangen werden. Ein Teilstrang, der radial außen beginnt (Lage
Mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen lassen sich unter Umständen fast beliebig viele parallele Phasenzweige realisieren. Bei einem Strang können beispielsweise an einem Startpunkt beide Teilstränge in Reihe geschaltet sein. Um zwei Stränge zu realisieren, können an einem Startpunkt zwei Teilstränge parallel oder an zwei Startpunkten jeweils ein Teilstrang oder zwei Teilstränge, die in Reihe geschaltet sind, vorgesehen werden. Um drei Stränge zu realisieren, können an drei Startpunkten Teilstränge in Reihe geschaltet, vorgesehen sein. Um vier Stränge zu realisieren, können an zwei Startpunkten Teilstränge parallel geschaltet oder vier Startpunkt mit in Reihe geschalteten Teilsträngen vorgesehen sein. Um fünf Stränge zu realisieren, können an fünf Startpunkten Teilstränge in Reihe geschaltet, vorgesehen sein. Um sechs Stränge zu realisieren, können an drei Startpunkten Teilstränge parallel geschaltet, vorgesehen sein.Under certain circumstances, almost any number of parallel phase branches can be realized with the exemplary embodiments described. For example, a strand may be at a starting point both sub-strings are connected in series. In order to realize two strands, two sub-strands may be provided at a starting point in parallel or at two starting points one sub-strand or two sub-strands connected in series. In order to realize three strands, partial strands can be connected in series at three starting points. In order to realize four strands, partial strands can be connected in parallel at two starting points, or four starting points with series strands can be provided. In order to realize five strands, partial strands can be connected in series at five starting points. In order to realize six strands, partial strands can be connected in parallel at three starting points.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale, die in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmal offenbart sind, auch als Verfahrensmerkmale implementiert sein. Ferner können gegebenenfalls auch Merkmale, die in manchen Ausführungsbeispielen als Verfahrensmerkmale implementiert sind, in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmale implementiert sein.The embodiments disclosed in the foregoing description, the appended claims and the appended figures, as well as their individual features, may be relevant and implemented both individually and in any combination for the realization of an embodiment in its various forms. In some other embodiments, features disclosed as a device feature in other embodiments may also be implemented as method features. Further, features that are implemented as method features in some embodiments may also be implemented as device features in other embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Statorstator
- 22
- Blechpaketlaminated core
- 33
- Nutengroove
- 44
- Wicklungwinding
- 55
- erster Teilstrangfirst substrand
- 66
- erster Startpunktfirst starting point
- 77
- zweiter Teilstrangsecond substrand
- 88th
- zweiter Startpunktsecond starting point
- 99
- weiterer Teilstrangfurther sub-string
- 1010
- weiterer Teilstrangfurther sub-string
- 1111
- Zuleitungsupply
- 1212
- Ableitungderivation
- 1313
- Serienschaltungseries circuit
- 1414
- dritter Startpunktthird starting point
- 1515
- dritter Teilstrangthird substrand
- 1616
- weiterer Teilstrangfurther sub-string
- 1717
- konventioneller Statorconventional stator
- 1818
- Wicklungwinding
- 1919
- Startpunktstarting point
- 2020
- Verbindungsdrahtconnecting wire
- 2121
- erster Schenkelfirst leg
- 2222
- zweiter Schenkelsecond leg
- 2323
- offene Seiteopen side
- 2424
- Verbindungsstückjoint
- 2525
- Kontaktierbereichcontactor
- 2626
- Kontaktierbereichcontactor
- 2727
- Biegeabschnittbending section
- 2828
- Biegeabschnittbending section
- 2929
- Bogenarc
- 3030
- verkürzter Wickelschrittshortened winding step
- 3131
-
Ende Bogen 29End of
bow 29 - 3232
- Bogenarc
- 3333
-
Ende Bogen 32
End bow 32 - 3434
-
Start
1 . Startpunkt1 . Teilstrangbegin1 ,starting point 1 , partial strand - 3535
-
Ende
1 . Startpunkt1 . TeilstrangTheEnd 1 ,starting point 1 , partial strand - 3636
-
Start
1 . Startpunkt2 . Teilstrangbegin1 ,starting point 2 , partial strand - 3737
-
Ende
1 . Startpunkt2 . TeilstrangTheEnd 1 ,starting point 2 , partial strand - 3838
-
Start
2 . Startpunkt1 . Teilstrangbegin2 ,starting point 1 , partial strand - 3939
-
Ende
2 . Startpunkt1 . TeilstrangTheEnd 2 ,starting point 1 , partial strand - 4040
-
Start
2 . Startpunkt2 . Teilstrangbegin2 ,starting point 2 , partial strand - 4141
-
Ende
2 . Startpunkt2 . TeilstrangTheEnd 2 ,starting point 2 , partial strand - 4343
-
Ende Doppellage 1+2End
double layer 1 + 2 - 4444
-
Anfang Doppellage 3+4Beginning
double position 3 + 4 - 4545
-
Ende Doppellage 3+4End
double layer 3 + 4 - 4646
-
Anfang Doppellage 5+6Beginning
double position 5 + 6 - 4848
- Leistungsanschlusspower connection
- 4949
- zweiter Bogensecond bow
- 5050
- dritter Bogen third arch
- αα
- Winkelcorner
- UU
- Umfangsrichtungcircumferentially
- RR
- Rotationsachseaxis of rotation
- MM
- Mittelachsecentral axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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