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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Statorwicklung und einen Stator mit einer solchen Wicklung.
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[Hintergrund der Technik]
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Die
JP 2001-231203 A offenbart einen Fahrzeuggenerator. Dieser bekannte Generator umfasst eine Endschleifensegmentschicht. Die Endschleifensegmentschicht wird durch eine Vielzahl von umlaufend angeordneten Endschleifensegmenten gebildet. Jedes der Endschleifensegmente verbindet zwei Schlitzsegmente miteinander, wobei eines der Schlitzsegmente in einem Statorschlitz an einer äußeren radialen Position, und das andere in einem anderen Statorschlitz an einer unmittelbar inneren radialen Position angeordnet sind. Jedes Endschleifensegment umfasst einen radial äußeren Abschnitt (oder einen ersten Abschnitt), einen radial inneren Abschnitt (oder einen zweiten Abschnitt) und einen Scheitelabschnitt (oder einen dritten Abschnitt) zwischen dem radial äußeren und dem radial inneren Abschnitt.
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Um eine Störung zwischen den zwei umlaufend angrenzenden Endschleifensegmenten zu verhindern, ist jedes Endschleifensegment mit einem radial nach außen gerichteten Vorsprung an der Kontaktstelle zwischen dem radial äußeren Abschnitt und dem Scheitelabschnitt und mit einem radial nach innen gerichteten Vorsprung an der Kontaktstelle zwischen dem radial inneren Abschnitt und dem Scheitelabschnitt ausgebildet.
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[Stand der Technik]
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Patentliteratur 1:
JP 2001-231203 A -
[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Technische Aufgabe]
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Wie zuvor erwähnt, umfasst die bekannte Endschleifensegmentschicht radial nach außen gerichtete Vorsprünge und radial nach innen gerichtete Vorsprünge.
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Es besteht ein Bedarf zwei oder mehr Endschleifensegmentschichten auf kleinen Statorkernen anzuordnen. Die Bereitstellung solcher Vorsprünge erschwert jedoch die konzentrische Anordnung von zwei oder mehr Endschleifensegmentschichten der oben beschriebenen Art in einem Bereich mit eingeschränkter radialer Dimension, so dass die Reduzierung des Durchmessers der Statorkerne erschwert wird.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Statorwicklung und einen Stator bereitzustellen, die es ermöglichen, eine radiale Länge eines zwischen einer radial äußeren Endschleifensegmentschicht und einer radial inneren Endschleifensegmentschicht gebildeten Abstands sowie eine radiale Tiefe jedes der Vielzahl von Statorschlitzen zu verkürzen, und einen Durchmesser des Statorkerns zu reduzieren.
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[Lösung der Aufgabe]
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Es wird eine Statorwicklung bereitgestellt, die eine Vielzahl von Leitern umfasst, die in einer Vielzahl von im Stator gebildeten Schlitzen um den Stator gewickelt sind. Jeder der Vielzahl von Leitern umfasst: ein Paar von Schlitzsegmenten, die in zwei der Vielzahl von Schlitzen angeordnet sind; und ein Endschleifensegment, das die Schlitzsegmente des Paars miteinander verbindet und sich von den Schlitzsegmenten des Paars axial nach außen erstreckt. Die Schlitzsegmente des Paars umfassen ein radial inneres Schlitzsegment, das an einer ersten radialen Position angeordnet ist, und ein radial äußeres Schlitzsegment, das an einer zweiten radialen Position angeordnet ist, die von der ersten radialen Position radial und nach außen entfernt ist. Das Endschleifensegment umfasst: einen Scheitelabschnitt; einen radial inneren Abschnitt, der den Scheitelabschnitt mit dem radial inneren Schlitzsegment verbindet; einen radial äußeren Abschnitt, der den Scheitelabschnitt mit dem radial äußeren Schlitzsegment verbindet. Die Statorwicklung weist ein Paar von Endschleifensegmentschichten auf, wobei jede Schicht eine Vielzahl der Endschleifensegmente umfasst, die derart umlaufend angeordnet sind, dass der radial innere Abschnitt jedes der Endschleifensegmente und der radial innere Abschnitt des angrenzenden Endschleifensegments einander axial überlagern, und der radial äußere Abschnitt jedes der Endschleifensegmente und der radial äußere Abschnitt des angrenzenden Endschleifensegments einander axial überlagern. Außerdem ist die Statorwicklung dadurch gekennzeichnet, dass die Endschleifensegmentschichten des Paars Folgendes umfassen: eine radial äußere Endschleifensegmentschicht, die eine Vielzahl von radial nach außen gerichteten Vorsprüngen umfasst, die jeweils durch die radial und nach außen hervorstehenden Scheitelabschnitte der Endschleifensegmente der radial äußeren Endschleifensegmentschicht gebildet werden, und eine radial innere Endschleifensegmentschicht, die eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten Vorsprüngen umfasst, die jeweils durch einen radial und nach innen hervorstehenden Scheitelabschnitt der Endschleifensegmente der radial inneren Endschleifensegmentschicht gebildet werden.
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[Vorteilhafte Wirkung der Erfindung]
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Die vorliegende Ausführungsform stellt eine Statorwicklung bereit, die es ermöglicht eine radiale Länge eines zwischen einer radial äußeren Endschleifensegmentschicht und einer radial inneren Endschleifensegmentschicht gebildeten Abstands sowie eine radiale Tiefe jedes einer Vielzahl von Statorschlitzen zu reduzieren, und einen Durchmesser des Statorkerns zu reduzieren.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht eines Stators, umfassend einen Statorkern, von oben, die eine beispielhafte Statorwicklung mit einem Paar von konzentrischen Leiterdrahtschichten darstellt.
- 2 ist eine Querschnittsansicht des Statorkerns mit Statorschlitzen.
- 3 ist eine schematische Darstellung von Leitern jeder der Leiterdrahtschichten, wobei die Leiter in einer Doppelsternkonfiguration miteinander verbunden sind.
- 4 ist ein Schaltplan jeder der Leiterdrahtschichten, wobei die Leiter für die U-Phase, die Leiter für die V-Phase und die Leiter für die W-Phase getrennt dargestellt sind.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht von Endschleifensegmenten, die sich vom Statorkern axial nach außen gerichtet erstrecken.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht, in der der Statorkern teilweise durchbrochen ist, von zweimal vier Paaren von Leitern (d.h. acht Paaren von Leitern), die die U-Phase der Statorwicklung bilden.
- 7 ist eine Teilansicht des Statorkerns, die einen Teil der Endschleifensegmente der Leiter darstellt.
- 8(a) stellt einen Typ von Endschleifensegmenten dar, die ein Paar von Schlitzsegmenten eines bestimmten Leiters miteinander verbinden, und 8(b) stellt den bestimmten Leiter vor der Einführung in den Statorkern dar.
- 9(a) stellt einen anderen Typ von Endschleifensegmenten dar, der ein Paar von Schlitzsegmenten eines bestimmten Leiters miteinander verbindet, und 9(b) stellt den bestimmten Leiter vor der Einführung in den Statorkern dar.
- 10 ist eine seitliche Teilansicht der Statorwicklung, die die von einer Endfläche des Statorkerns axial hervorstehenden Endschleifensegmente darstellt.
- 11 ist eine Seitenansicht des Stators.
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[Detaillierte Beschreibung]
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Es wird eine Statorwicklung offenbart, die eine Vielzahl von Leitern umfasst, die in einer Vielzahl von im Stator gebildeten Schlitzen um den Stator gewickelt sind. Jeder der Vielzahl von Leitern umfasst: ein Paar von Schlitzsegmenten, die in zwei der Vielzahl von Schlitzen angeordnet sind; und ein Endschleifensegment, das die Schlitzsegmente des Paars miteinander verbindet und sich von den Schlitzsegmenten des Paars axial nach außen erstreckt. Die Schlitzsegmente des Paars umfassen ein radial inneres Schlitzsegment, das an einer ersten radialen Position angeordnet ist und ein radial äußeres Schlitzsegment, das an einer zweiten radialen Position angeordnet ist, die von der ersten radialen Position radial und nach außen entfernt ist. Das Endschleifensegment umfasst: einen Scheitelabschnitt; einen radial inneren Abschnitt, der den Scheitelabschnitt mit dem radial inneren Schlitzsegment verbindet; einen radial äußeren Abschnitt, der den Scheitelabschnitt mit dem radial äußeren Schlitzsegment verbindet. Die Statorwicklung weist ein Paar von Endschleifensegmentschichten auf, wobei jede Schicht eine Vielzahl der Endschleifensegmente umfasst, die derart umlaufend angeordnet sind, dass der radial innere Abschnitt jedes der Endschleifensegmente und der radial innere Abschnitt des angrenzenden Endschleifensegments einander axial überlagern, und der radial äußere Abschnitt jedes der Endschleifensegmente und der radial äußere Abschnitt des angrenzenden Endschleifensegments einander axial überlagern. Außerdem ist die Statorwicklung dadurch gekennzeichnet, dass die Endschleifensegmentschichten des Paars Folgendes umfassen: eine radial äußere Endschleifensegmentschicht, die eine Vielzahl von radial nach außen gerichteten Vorsprüngen umfasst, die jeweils durch die radial und nach außen hervorstehenden Scheitelabschnitte der Endschleifensegmente der radial äußeren Endschleifensegmentschicht gebildet werden, und eine radial innere Endschleifensegmentschicht, die eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten Vorsprüngen umfasst, die jeweils durch die radial und nach innen hervorstehenden Scheitelabschnitte der Endschleifensegmente der radial inneren Endschleifensegmentschicht gebildet werden.
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Die vorliegende Ausführungsform stellt eine Statorwicklung bereit, die es ermöglicht, eine radiale Länge eines zwischen einer radial äußeren Endschleifensegmentschicht und einer radial inneren Endschleifensegmentschicht gebildeten Abstands sowie eine radiale Tiefe jedes einer Vielzahl von Statorschlitzen zu verkürzen, und einen Durchmesser des Statorkerns zu reduzieren.
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[Ausführungsform(en)]
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Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen werden in der Folge eine Statorwicklung und ein Stator beschrieben.
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Bezugnehmend auf die 1, 2, 5-7 umfasst ein beispielhafter Stator 1 für eine elektrische Maschine einen im Allgemeinen zylindrischen Statorkern 2 und eine Statorwicklung 10, die in Statorschlitzen 4 angeordnet ist, die um den inneren Umfang des Statorkerns 2 ausgebildet sind. Die Statorschlitze 4 sind um den inneren Umfang des Statorkerns 2 umlaufend äquidistant voneinander beabstandet und erstrecken sich axial durch den Kern 2, und zwar von einer axialen Endfläche 2a des Kerns 2 zur anderen axialen Endfläche 2b des Kerns (siehe 5). Ein nicht dargestellter Rotor ist innerhalb des Kerns 2 drehbar angeordnet und radial nach innen durch einen vorbestimmten Luftspalt vom Stator 1 getrennt. Im Rotor ist eine Vielzahl von nicht dargestellten Permanentmagneten eingebettet.
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Der Stator 1 erzeugt ein entlang des inneren Umfangs des Statorkerns 2 zirkulierendes magnetisches Drehfeld, indem ein dreiphasiger elektrischer Strom in die Statorwicklung 10 eingespeist wird. Das magnetische Drehfeld dringt in den Rotor ein und wirkt mit den im Rotor eingebetteten Permanentmagneten zusammen, um ein Drehmoment zu erzeugen.
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In der folgenden Beschreibung bezeichnet „eine radiale Richtung“ eine Richtung, die sich innerhalb der zur Mittelachse des Statorkerns 2 senkrechten radialen Ebene von der Achse weg oder auf diese zu erstreckt. „In der radialen Richtung nach außen“ bedeutet sich von der Achse entfernend. „In der radialen Richtung nach innen“ bedeutet sich der Achse nähernd. „Eine Umfangsrichtung“ bedeutet eine Richtung entlang des Umfangs eines Kreises um die Rotorachse. Schließlich bedeutet „eine axiale Richtung“ eine Erstreckungsrichtung der Achse.
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Der Stator 1, der aus einem magnetischen Material mit hoher Permeabilität besteht, ist an einem nicht dargestellten Motorgehäuse durch Verbindungsstücke aus einem nicht magnetischen Material fest montiert, so dass es vom Motorgehäuse magnetisch abgeschirmt ist. Diese Konfiguration reduziert das Auftreten eines Streuflusses.
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Bezugnehmend auf die 2 weist der Statorkern 2 eine Vielzahl von umlaufend voneinander beabstandeten und sich axial erstreckenden Zähnen 3 auf. Die Zähne 3 erstrecken sich radial nach innen zum inneren Umfang des Statorkerns 2.
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Die Zähne 3 begrenzen die Statorschlitze 4. Die Statorwicklung 10 umfasst eine Vielzahl von Leitern 11, die innerhalb der Statorschlitze 4 um den Statorkern 2 gewickelt sind, um dabei mindestens ein Paar von konzentrischen Leiterdrahtschichten 11A und 11B zu begrenzen (siehe 1 und 7). Die Leiterdrahtschichten 11A und 11B des Paars sind radial nach außen gerichtete und radial nach innen gerichtete Schichten.
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In bekannter Weise umfasst jeder der Leiter 11 ein Paar von Schlitzsegmenten 12, die innerhalb der Schlitze 4 angeordnet sind. Die Schlitzsegmente 12 jedes Leiters 11 sind ihrerseits durch ein Endschleifensegment 13 (siehe 8(a) und 8(b)), das sich vom Statorkern 2 unmittelbar neben der axialen Endfläche 2a des Kerns axial nach außen erstreckt, und durch ein anschlussseitiges Endschleifensegment 15, das sich vom Statorkern 2 unmittelbar neben der axialen Endfläche 2b des Kerns axial nach außen erstreckt, miteinander verbunden (siehe 5 und 6). Wie in der Folge unter Bezugnahme auf die 8 und 9 genauer beschrieben, gibt es zwei Arten von Endschleifensegmenten 13A und 13B. Die Leiterdrahtschicht 11A umfasst die Endschleifensegmente 13A, während die Leiterdrahtschicht 11B die Endschleifensegmente 13B umfasst.
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Wie in 2 am besten sichtbar, weist der Statorkern 2 48 Statorschlitze 4 auf. In jedem Schlitz 4 sind eine Vielzahl von Schlitzsegmenten verschiedener Leiter 11 angeordnet. In den weiteren Erläuterungen wird sich zeigen, dass die Leiterdrahtschichten 11A und 11B des Paars vier konzentrische Schichten von Schlitzsegmenten innerhalb des Statorkerns 2 bilden. Im Einzelnen begrenzt die radial nach außen gerichtete Drahtschicht 11A zwei radial äußere Schichten von Schlitzsegmenten, d.h. eine erste radial äußerste Schicht und die angrenzende zweite radial nach innen gerichtete Schicht. Die radial nach innen gerichtete Drahtschicht 11B begrenzt zwei nacheinander angrenzende radial nach innen gerichtete Schichten von Schlitzsegmenten, d.h. eine radial nach innen gerichtete dritte Schicht, die unmittelbar an die zweite radial nach innen gerichtete Schicht und die angrenzende vierte radial nach innen gerichtete Schicht angrenzt. Um einen hohen Schlitzfüllungsgrad zu erreichen, kann jeder der Leiter 11 im Querschnitt quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein, wobei die Breite des Leiters 11 eine (nicht gezeigte) Isolation umfasst, die an die Breite der Statorschlitze 48 eng angepasst ist.
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Bezugnehmend auf die 3 und 4 sind die Leiter 11 jedes der konzentrischen Leiterdrahtschichten 11A und 11B des Paars elektrisch miteinander verbunden, um somit drei Phasen (d.h. eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase) in einer Sternkonfiguration zu bilden. In jeder der Leiterdrahtschichten 11A und 11B der Statorwicklung 110 sind eine Gruppe aus vier Paaren von in Reihe geschalteten Leitern und eine andere Gruppe aus vier Paaren von in Reihe geschalteten Leitern zur Bildung jeder der drei Phasen parallelgeschaltet. Wie in 4 leicht sichtbar, weisen alle Leiter einen gleichmäßigen Abstand auf. Jeder Leiter weist einen Abstand von fünf auf und überbrückt fünf Schlitze. In 4 sind die Schlitze beispielsweise von links mit den Nummern #1 bis #48 beschriftet. Dabei sind in der U-Phase eine Seite des Leiters U21a im Schlitz #2 und die andere Seite im Schlitz #7 eingefügt; und eine Seite des Leiters U21b im Schlitz #7 und die andere Seite im Schlitz #12 eingefügt.
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Wie in den 3 und 4 deutlich dargestellt, umfassen die vier Paare einer Gruppe ein Paar von Leitern U11a & U11b, ein Paar von Leitern U12a & U12b, ein Paar von Leitern U13a & U13b und ein Paar von Leitern U14a & U14b. Eine Zuführung U1 ist mit dem Leiter U11a und die andere Zuführung N-U1 mit dem Leiter U11b verbunden. Die Leiter U11a, U12a, U12b, U13a, U13b, U14a, U14b und U11b sind zwischen den Zuführungen U1 und N-U1 elektrisch in Reihe miteinander verbunden, so dass, wie in 4 dargestellt, ein Eingangsstrom (d.h. ein U-Phasen-Strom) in die Zuführung U1 entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U11a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U12a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U12b, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U13a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U13b, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U14a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U14b und im Uhrzeigersinn durch den Leiter U11b fließt. Außerdem umfassen vier Paare der anderen Gruppe ein Paar von Leitern U21a & U21b, ein Paar von Leitern U22a & U22b, ein Paar von Leitern U23a & U23b und ein Paar von Leitern U24a & U24b. Eine Zuführung U2 ist mit dem Leiter U21a und die andere Zuführung N-U2 ist mit dem Leiter U24b verbunden. Die Leiter U21a, U21b, U22a, U22b, U23a, U23b, U24a und U24b sind zwischen den Zuführungen U2 und N-U2 elektrisch in Reihe miteinander verbunden, so dass, wie in 4 dargestellt, ein Eingangsstrom (d.h. ein U-Phasen-Strom) in die Zuführung U2 entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U21a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U21b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U22a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U22b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U23a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U23b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U24a und im Uhrzeigersinn durch den Leiter U24b fließt. Wie in 3 am besten sichtbar, sind die oben erwähnten Gruppen parallelgeschaltet, so dass sie eine V-Phase jeder der Leiterdrahtschichten 11A und 11B bilden (siehe 1).
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Weiter bezugnehmend auf die 3 und 4 umfassen vier Paare der einen Gruppe ein Paar von Leitern V11a & V11b, ein Paar von Leitern V12a & V12b, ein Paar von Leitern V13a & V13b und ein Paar von Leitern V14a & V14b. Eine Zuführung V1 ist mit dem Leiter V11a und die andere Zuführung N-V1 mit dem Leiter V11b verbunden. Die Leiter V11a, V12a, V12b, V13a, V13b, V14a, V14b und V11b sind zwischen den Zuführungen V1 und N-V1 elektrisch in Reihe miteinander verbunden, so dass, wie in 4 dargestellt, ein Eingangsstrom (d.h. ein V-Phasen-Strom) in die Zuführung V1 entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter V11a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter V12a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter V12b, im Uhrzeigersinn durch den Leiter V13a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter V13b, im Uhrzeigersinn durch den Leiter V14a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter V14b und im Uhrzeigersinn durch den Leiter V11b fließt. Außerdem umfassen vier Paare der anderen Gruppe ein Paar von Leitern V21a & V21b, ein Paar von Leitern V22a & V22b, ein Paar von Leitern V23a & V23b und ein Paar von Leitern V24a & V24b. Eine Zuführung V2 ist mit dem Leiter V21a und die andere Zuführung N-V2 mit dem Leiter V24b verbunden. Die Leiter V21a, V21b, V22a, V22b, V23a, V23b, V24a und V24b sind zwischen den Zuführungen V2 und N-V2 elektrisch in Reihe miteinander verbunden, so dass, wie in 4 dargestellt, ein Eingangsstrom (d.h. ein V-Phasen-Strom) in die Zuführung V2 entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter V21a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter V21b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter V22a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter V22b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter V23a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter V23b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter V24a und im Uhrzeigersinn durch den Leiter V24b fließt. Wie in 3 am besten sichtbar, sind die oben erwähnten Gruppen parallelgeschaltet, so dass sie eine V-Phase jeder der Leiterdrahtschichten 11A und 11B bilden (siehe 1).
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Weiter bezugnehmend auf die 3 und 4 umfassen vier Paare der einen Gruppe ein Paar von Leitern W11a & W11b, ein Paar von Leitern W12a & W12b, ein Paar von Leitern W13a & W13b und ein Paar von Leitern W14a & W14b. Eine Zuführung W1 ist mit dem Leiter W11a und die andere Zuführung N-W1 mit dem Leiter W11b verbunden. Die Leiter W11a, W12a, W12b, W13a, W13b, W14a, W14b und W11b sind zwischen den Zuführungen W1 und N-W1 elektrisch in Reihe miteinander verbunden, so dass, wie in 4 dargestellt, ein Eingangsstrom (d.h. ein W-Phasen-Strom) in die Zuführung W1 entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter W11a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter W12a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter W12b, im Uhrzeigersinn durch den Leiter W13a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter W13b, im Uhrzeigersinn durch den Leiter W14a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter W14b und im Uhrzeigersinn durch den Leiter W11b fließt. Außerdem umfassen vier Paare der anderen Gruppe ein Paar von Leitern W21a & W21b, ein Paar von Leitern W22a & W22b, ein Paar von Leitern W23a & W23b und ein Paar von Leitern W24a & W24b. Eine Zuführung W2 ist mit dem Leiter W21a und die andere Zuführung N-W2 mit dem Leiter W24b verbunden. Die Leiter W21a, W21b, W22a, W22b, W23a, W23b, W24a und W24b sind zwischen den Zuführungen W2 und N-W2 elektrisch in Reihe miteinander verbunden, so dass, wie in 4 dargestellt, ein Eingangsstrom (d.h. ein W-Phasen-Strom) in die Zuführung W2 entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter W21a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter W21b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter W22a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter W22b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter W23a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter W23b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter W24a und im Uhrzeigersinn durch den Leiter W24b fließt. Wie in 3 am besten sichtbar, sind die oben erwähnten Gruppen parallelgeschaltet, so dass sie eine W-Phase jeder der Leiterdrahtschichten 11A und 11B bilden (siehe 1).
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3 ist eine schematische Darstellung der Leiter jeder der Leiterdrahtschichten 11A und 11B. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die 3 ersichtlich, sind die jeweils die W-Phase und die V-Phase bildenden Leiter im Wesentlichen wie die die U-Phase bildenden Leiter angeordnet und angeschlossen, so dass die induzierten Spannungen um einen elektrischen Winkel von 120 Grad phasenverschoben sind.
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4 ist ein Schaltplan jeder der Leiterdrahtschichten, wobei die Leiter für die U-Phase, die Leiter für die V-Phase und die Leiter für die W-Phase getrennt dargestellt sind, aber alle Leiter in den Statorschlitzen 4 aufgenommen sind, so dass sie eine der konzentrischen Leiterdrahtschichten 11A und 11B bilden (siehe 1).
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Wie zuvor beschrieben, sind in jeder der Leiterdrahtschichten 11A und 11B der Statorwicklung 10 eine Gruppe aus vier Paaren von in Reihe geschalteten Leitern und die andere Gruppe aus vier Paaren von in Reihe geschalteten Leitern zur Bildung jeweils der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase parallelgeschaltet. Zum Beispiel, wie in 4 dargestellt, liegen die Leiter U11a & U11b umlaufend nebeneinander, so dass sie ein Paar bilden, und die Leiter U12a & U12b, die Leiter U13a & U13b und die Leiter U14a & und U14b bilden die anderen drei Paare. Wie in 4 sichtbar, fließt ein Eingangs-U-Phasen-Strom in die Zuführung U1, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U11a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U12a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U12b, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U13a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U13b, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U14a, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U14b und im Uhrzeigersinn durch den Leiter U11b. Es wird darauf hingewiesen, dass der U-Phasenstrom durch einen Leiter jedes Paars entgegen dem Uhrzeigersinn und durch den anderen Leiter des Paars im Uhrzeigersinn fließt.
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Außerdem liegen die Leiter U21a & U21b umlaufend nebeneinander, so dass sie ein Paar bilden, und die Leiter U22a & U22b, die Leiter U23a & U23b und die Leiter U24a & und U24b bilden die anderen drei Paare. Wie in 4 sichtbar, fließt ein Eingangs-U-Phasen-Strom in die Zuführung U2 entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U21a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U21b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U22a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U22b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U23a, im Uhrzeigersinn durch den Leiter U23b, entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U24a und im Uhrzeigersinn durch den Leiter U24b. Es wird darauf hingewiesen, dass der U-Phasenstrom durch einen Leiter jedes Paars entgegen dem Uhrzeigersinn und durch den anderen Leiter des Paars im Uhrzeigersinn fließt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Abstand zwischen jedem der vier Paare und dem umlaufend angrenzenden Paar 1 (einen) Schlitz beträgt. Zum Beispiel beträgt der Abstand vom Leiter U11a des einen Paars zum Leiter U12a des umlaufend angrenzenden Paars einen Schlitz. Ein Schlitzsegment eines Leiters U21a eines Paars und das angrenzende Schlitzsegment des anderen Leiters U21b des Paars sind an verschiedenen radialen Positionen innerhalb des oben erwähnten selben Schlitzes angeordnet, der nicht durch den Leiter U11a und den Leiter U12a besetzt ist.
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Der U-Phasenstrom fließt entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U11a und entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U21a. Der U-Phasenstrom fließt im Uhrzeigersinn durch den Leiter U12a und im Uhrzeigersinn durch den Leiter U21b.
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Gleichfalls beträgt der Abstand vom Leiter U21b des einen Paars zum Leiter U22a des umlaufend angrenzenden Paars einen Schlitz. Ein Schlitzsegment eines Leiters U12a eines Paars und das angrenzende Schlitzsegment des anderen Leiters U12b des Paars sind an verschiedenen radialen Positionen innerhalb des oben erwähnten selben Schlitzes angeordnet, der nicht durch den Leiter U21b und den Leiter U22a besetzt ist.
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Der U-Phasenstrom fließt im Uhrzeigersinn durch den Leiter U12a und im Uhrzeigersinn durch den Leiter U21b. Der U-Phasenstrom fließt entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U12b und entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U22a. Der Stromfluss durch die Leiter U12a und U12b geschieht in entgegengesetzten Richtungen, weil der Strom im Uhrzeigersinn durch den Leiter U12a und entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U12b fließt. Der Stromfluss durch die Leiter U12b und U22a geschieht in entgegengesetzten Richtungen, weil der Strom im Uhrzeigersinn durch den Leiter U21b und entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Leiter U22a fließt.
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Die Leiter U11a, U12a, U12b, U13a, U13b, U14a, U14b und U11b sind umlaufend derart vorgesehen, dass ihre Schlitzsegmente in den Schlitzen #1, #6, #8, #13, #18, #20, #25, #30, #32, #37, #42 und #44 angeordnet sind, wobei die Schlitze 4 von links gezählt werden. In ähnlicher Weise sind die Leiter U21a, U21b, U22a, U22b, U23a, U23b, U24a und U24b umlaufend derart vorgesehen, dass ihre Schlitzsegmente in den Schlitzen #2, #7, #12, #14, #19, #24, #26, #31, #36, #38, #43 und #48 angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die für eine von zwei Leiteranordnungen zur Bildung der U-Phase verwendeten Schlitze von den für die andere Anordnung verwendeten Schlitzen unterschiedlich sind. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass zwei Schlitzsegmente an zwei radialen Positionen in jedem von 8 (acht) Schlitzen #1, #7, #13, #19, #25, #31, #37 und #43 angeordnet sind, weil jede Anordnung vier Leiterpaare umfasst.
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Die Leiter V11a, V12a, V12b, V13a, V13b, V14a, V14b und V11b sind umlaufend derart vorgesehen, dass ihre Schlitzsegmente in den Schlitzen #5, #10, #12, #17, #22, #24, #29, #34, #36, #41, #46 und #48 angeordnet sind. In ähnlicher Weise sind die Leiter V21a, V21b, V22a, V22b, V23a, V23b, V24a und V24b umlaufend derart vorgesehen, dass ihre Schlitzsegmente in den Schlitzen #6, #11, #16, #18, #23, #28, #30, #35, #40, #42, #47 und #4 angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Abstand von 4 Schlitzen notwendig ist, um von zwei Leiteranordnungen, welche die U-Phase bilden, die entsprechenden Leiteranordnungen, die die V-Phase bilden, zu erreichen. Es wird darauf hingewiesen, dass zwei Schlitzsegmente an zwei radialen Positionen in jeweils 8 (acht) Schlitzen #5, #11, #17, #23, #29, #35, #41 und #47 angeordnet sind, weil jede Anordnung vier Leiterpaare umfasst. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass zwei Schlitzsegmente nun an zwei radialen Positionen in jedem der 8 (acht) Schlitze #6, #12, #18, #24, #30, #36, #42 und #48 angeordnet sind.
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Die Leiter W11a, W12a, W12b, W13a, W13b, W14a, W14b und W11b sind umlaufend derart vorgesehen, dass ihre Schlitzsegmente in den Schlitzen #9, #14, #16, #21, #26, #28, #33, #38, #40, #45, #2 und #4 angeordnet sind. In ähnlicher Weise sind die Leiter W21a, W21b, W22a, W22b, W23a, W23b, W24a und W24b umlaufend derart vorgesehen, dass ihre Schlitzsegmente in den Schlitzen #10, #15, #20, #22, #27, #32, #34, #37, #44, #46, #3 und #8 angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Abstand von 4 Schlitzen notwendig ist, um von zwei Leiteranordnungen, welche die V-Phase bilden, die entsprechenden Leiteranordnungen, die die W-Phase bilden, zu erreichen. Es wird darauf hingewiesen, dass zwei Schlitzsegmente an zwei radialen Positionen in jeweils 8 (acht) Schlitzen #9, #15, #21, #27, #33, #39, #45 und #3 angeordnet sind, weil jede Anordnung vier Leiterpaare umfasst. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass zwei Schlitzsegmente nun an zwei radialen Positionen in jedem der 16 (sechzehn) Schlitze #10, #14, #16, #20, #22, #26, #28, #32, #34, #38, #40, #44, #46, #2, #4 und #8 angeordnet sind. Dementsprechend sind alle 48 (achtundvierzig) Schlitze mit 2 (zwei) Schlitzsegmenten ausgefüllt.
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Bezugnehmend auf die 5 bis 11, wird die Statorwicklung 10 weiter beschrieben.
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Wie in 5 weiterhin unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben, bilden jede der zwei konzentrischen Leiterdrahtschichten 11A und 11B der Statorwicklung 10 drei Phasen, d.h. eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase. In jeder der Leiterdrahtschichten 11A und 11B der Statorwicklung 110 sind eine Gruppe aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Leitern 11 und die andere Gruppe einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Leitern 11 zur Bildung der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase parallelgeschaltet.
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Jeder Leiter 11 wird durch die schmalseitige Biegung, d.h. in seiner Ebene, eines flachen Drahts gebildet.
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Die 6 ist eine perspektivische Ansicht, in der der Statorkern 2 teilweise durchbrochen ist, welche die die U-Phase bildenden Leiter 11 darstellt.
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Wie in 6 dargestellt, umfasst jeder Leiter 11 ein Paar von Schlitzsegmenten 12 und ein Endschleifensegment 13.
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Die Schlitzsegmente 12 des Paars sind in verschiedenen Schlitzen 4 angeordnet. Die Schlitzsegmente 12 des Paars sind durch ein Endschleifensegment 13 miteinander verbunden. Das Endschleifensegment 13 ist schmalseitig U-förmig gebogen und zur Außenseite des Schlitzes 2, von der axialen Endfläche 2a des Statorkern 2 gesehen, freigelegt.
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Die 7 ist eine Teilansicht von zwei konzentrischen Leiterdrahtschichten 11A und 11B, in der die unnötigen Leiter entfernt wurden, um drei umlaufend angeordnete Endschleifensegmente 13 in jeder der Leiterdrahtschichten 11A und 11B darzustellen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, umfasst die radial äußere Leiterdrahtschicht 11A Schlitzsegmente in einer radial äußersten ersten Schicht und Schlitzsegmente in der angrenzenden radial inneren zweiten Schicht, während die radial innere Leiterdrahtschicht 11B Schlitzsegmente in der angrenzenden radial inneren dritten Schicht und Schlitzsegmente in der radial inneren vierten Schicht umfasst. Die erste, zweite, dritte und vierte Schicht von Schlitzsegmenten sind konzentrisch, so dass der radiale Abstand von der Mittelachse zur zweiten Schicht kleiner als der radiale Abstand zur ersten Schicht ist, der radiale Abstand zur dritten Schicht kleiner als der radiale Abstand zur zweiten Schicht ist und der radiale Abstand zur vierten Schicht kleiner als der radiale Abstand zur dritten Schicht ist.
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Die radial äußere und die radial innere Leiterdrahtschichten 11A und 11B können bei Bedarf als Leiterdrahtschicht oder Verdrahtungsschicht von Leitern 11 bezeichnet werden.
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Jede der radial äußeren und inneren Leiterdrahtschichten 11A und 11B weist drei Phasen, d.h. eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase auf.
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Wie in den 8(a) und 9(a) dargestellt, gibt es zwei Arten von Endschleifensegmenten 13A und 13B. Die radial äußere Leiterdrahtschicht 11A umfasst Endschleifensegmente der ersten Art 13A, während die radial innere Leiterdrahtschicht 11B Endschleifensegmente der zweiten Art 13B umfasst. Jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A verbindet ein bestimmtes Schlitzsegment in der zweiten Schicht mit einem bestimmten Schlitzsegment in der ersten Schicht. Jedes der zweiten Endschleifensegmente 13B verbindet ein bestimmtes Schlitzsegment in der vierten Schicht mit einem bestimmten Schlitzsegment in der dritten Schicht.
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Das Endschleifensegment der ersten Art 13A und das Endschleifensegment der zweiten Art 13B kann bei Bedarf als Endschleifensegment 13 bezeichnet werden.
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Wie in den 8 und 9 dargestellt, umfasst jeder Leiter 11 ein Paar von Schlitzsegmenten 12. Die Schlitzsegmente des Paars 12 umfassen ein radial inneres Schlitzsegment 12a, das in einem Statorschlitz 4 (siehe 7) an einer radial inneren Position angeordnet ist und ein radial äußeres Schlitzsegment 12b, das in einem anderen Statorschlitz 4 an einer radial äußeren Position angeordnet ist.
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In den 8(a) und 9(a) bezieht sich „die Abwärtsrichtung“ auf die radial nach innen gerichtete Richtung zur Mittelachse, während sich „die Aufwärtsrichtung“ auf die radial nach außen gerichtete Richtung von der Mittelachse weg bezieht. In den 8(b) und 9(b) bezieht sich die Richtung von der Papieroberfläche zum Betrachter auf die radial nach innen gerichtete Richtung zur Mittelachse, während sich die Richtung vom Betrachter zur Papieroberfläche auf die radial nach außen gerichtete Richtung von der Mittelachse weg bezieht.
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Wie in den 8(a) und 8(b) dargestellt, umfasst das Endschleifensegment der ersten Art 13A einen Scheitelabschnitt 30, einen radial inneren Abschnitt 31 und einen radial äußeren Abschnitt 32, die zusammen einen Abschnitt 30 am axialen Ende bilden. Das „axiale Ende“ des Endschleifensegments 13A bedeutet einen Bereich in der Nähe des Scheitels des Endschleifensegments 13A, der sich in der axialen Richtung erstreckt.
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Der radial innere Abschnitt 31 verbindet den Scheitelabschnitt 30 mit dem radial inneren Schlitzsegment 12a. Der radial äußere Abschnitt 32 verbindet den Scheitelabschnitt 30 mit dem radial äußeren Schlitzsegment 12b.
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Wie in den 9(a) und 9(b) dargestellt, umfasst das Endschleifensegment der zweiten Art 13B einen radial inneren Abschnitt 41 und einen radial äußeren Abschnitt 42, die zusammen einen Scheitelabschnitt 40 am axialen Ende bilden. Das „axiale Ende“ des Endschleifensegments 13B bedeutet einen Bereich in der Nähe des Scheitels des Endschleifensegments 13B, der sich in der axialen Richtung erstreckt.
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Der radial innere Abschnitt 41 verbindet den Scheitelabschnitt 40 mit dem radial inneren Schlitzsegment 12a. Der radial äußere Abschnitt 42 verbindet den Scheitelabschnitt 40 mit dem radial äußeren Schlitzsegment 12b.
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Wie in 7 dargestellt, sind die mehreren Endschleifensegmente der ersten Art 13A umlaufend derart angeordnet, dass sie eine radial äußere Endschleifensegmentschicht 50A bilden, wobei vorliegend zur Vereinfachung der Beschreibung nur drei Endschleifensegmente der ersten Art 13A dargestellt sind. Außerdem sind die mehreren Endschleifensegmente der zweiten Art 13B umlaufend derart angeordnet, dass sie eine radial innere Endschleifensegmentschicht 50B bilden, wobei vorliegend zur Vereinfachung der Beschreibung nur drei Endschleifensegmente der zweiten Art 13B dargestellt sind.
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Wie in den 7 und 10 bezüglich der Endschleifensegmentschicht 50A leicht sichtbar, überlagern der radial innere und der radial äußere Abschnitt 31 und 32 jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A der Endschleifensegmentschicht 50A teilweise, in der axialen Richtung, den entsprechenden radial inneren und radial äußeren Abschnitt 31 und 32 des umlaufend angrenzenden Endschleifensegmentes der ersten Art 13A.
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Mit Bezug auf die Endschleifensegmentschicht 50B, überlagern der radial innere und der radial äußere Abschnitt 41 und 42 jedes der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B der Endschleifensegmentschicht 50B teilweise, in der axialen Richtung, den entsprechenden radial inneren und radial äußeren Abschnitt 41 und 42 des umlaufend angrenzenden Endschleifensegmentes der zweiten Art 13B.
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Bezugnehmend auf die 1 und 7 sind die äußere und die innere Endschleifensegmentschicht 50A und 50B der Statorwicklung 10 an verschiedenen äußeren und inneren radialen Positionen angeordnet, so dass sie ein Endschleifensegmentschichtenpaar 60 von konzentrischen äußeren und inneren Endschleifensegmentschichten 50A und 50B umfasst.
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Wie dargestellt, ist der radiale Abstand von der Mittelachse des Statorkerns 2 zur äußeren Endschleifensegmentschicht 50A grösser als der radiale Abstand von der Mittelachse des Statorkerns 2 zur inneren Endschleifensegmentschicht 50B.
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In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Statorwicklung 10 nur ein Endschleifensegmentschichtenpaar 60 von konzentrischen äußeren und inneren Endschleifensegmentschichten 50A und 50B, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Statorwicklung 10 kann zwei oder mehr Endschleifensegmentschichtenpaare 60 an verschiedenen radialen Positionen aufweisen. Die Anzahl von Endschleifensegmentschichtenpaaren 60 kann erhöht werden, indem eine neue Endschleifensegmentschicht an einer radialen Position angeordnet wird, die von den Endschleifensegmentschichten 50A und 50B des Paars radial auswärts liegt, und eine andere neue Endschleifensegmentschicht an einer radialen Position angeordnet wird, die von den Endschleifensegmentschichten 50A und 50B des Paars radial einwärts liegt, so dass ein anderes Endschleifensegmentschichtenpaar gebildet wird (erste Vorgehensweise) oder indem ein anderes Endschleifensegmentschichtenpaar an einer radialen Position angeordnet wird, die von den Endschleifensegmentschichten 50A und 50B des Paars radial auswärts oder einwärts liegt (zweite Vorgehensweise).
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Bei beiden Vorgehensweisen wird eine Vielzahl von Endschleifensegmentschichten gebildet, so dass die vorliegende Erfindung auf die Endschleifensegmentschichten jedes der Vielzahl von Paaren anwendbar ist.
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Bezugnehmend auf die 7, 8(a) und 9(a), umfasst das Endschleifensegmentpaar 60 erste oder radial nach außen gerichtete Vorsprünge 61, die von der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A radial nach außen hervorstehen. Das Endschleifensegmentpaar 60 umfasst außerdem zweite oder radial nach innen gerichtete Vorsprünge 62, die von der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B radial nach innen hervorstehen. Wie in der folgenden Beschreibung erläutert, verursachen die ersten Vorsprünge 61 und die benachbarten radial inneren zweiten Vorsprünge 62 keine Störung zwischen der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A und der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B, weil sich die ersten Vorsprünge 61 von der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B und die zweiten Vorsprünge 62 von der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50B weg erstrecken (siehe 7). Jeder der ersten Vorsprünge 61 wird durch eines der Endschleifensegmente der ersten Art 13A (siehe 8) innerhalb der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A gebildet (siehe 7) und jeder der zweiten Vorsprünge 62 wird durch eines der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B (siehe 9) innerhalb der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B gebildet (siehe 7).
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Wie in 8(a) dargestellt, ist der radial nach außen gerichtete Vorsprung 61 innerhalb des Scheitelabschnitts 30 jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A gebildet. Der radial nach außen gerichtete Vorsprung 61 wird durch eine zur Ebene senkrechte Biegung des Scheitelabschnitts 30 gebildet.
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Nach der senkrechten Biegung weist der Scheitelabschnitt 30 nun zwei gebogene Abschnitte 71 und 72 auf. Der gebogene Abschnitt 71 erstreckt sich von dem radial inneren Abschnitt 31, der mit einem Schlitzsegment 12a verbunden ist, das an einer inneren von zwei angrenzenden radialen Positionen in einem bestimmten Statorschlitz 4 angeordnet ist, nach außen bis zu einem umfangsseitigen Ende 61a des radial nach außen gerichteten Vorsprungs 61, um den radial nach außen gerichteten Vorsprung 61 in einer nach außen gerichteten Richtung radial anzupassen. Der gebogene Abschnitt 72 erstreckt sich vom anderen umfangsseitigen Ende 61b des radial nach außen gerichteten Vorsprungs 61 zum radial äußeren Abschnitt 32, der mit einem Schlitzsegment 12b verbunden ist, das an einer äußeren von zwei angrenzenden radialen Position in einem anderen bestimmten Statorschlitz 4 angeordnet ist.
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Wie in 9(a) dargestellt, ist der radial nach innen gerichtete Vorsprung 62 innerhalb des Scheitelabschnitts 40 jedes der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B gebildet. Der radial nach innen gerichtete Vorsprung 62 wird durch eine zur Ebene senkrechte Biegung des Scheitelabschnitts 40 gebildet.
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Nach der senkrechten Biegung, weist der Scheitelabschnitt 40 nun zwei gebogene Abschnitte 74 und 73 auf. Der gebogene Abschnitt 74 erstreckt sich von dem radial inneren Abschnitt 42, der mit einem Schlitzsegment 12b verbunden ist, das an einer äußeren von zwei angrenzenden radialen Positionen in einem bestimmten Statorschlitz 4 angeordnet ist, nach innen bis zu einem umfangsseitigen Ende 62b des radial nach innen gerichteten Vorsprungs 62, um den radial nach innen gerichteten Vorsprung 62 in einer nach innen gerichteten Richtung radial anzupassen. Der gebogene Abschnitt 73 erstreckt sich vom anderen umfangsseitigen Ende 62b des radial nach innen gerichteten Vorsprungs 62 zum radial inneren Abschnitt 32, der mit einem Schlitzsegment 12a verbunden ist, das an einer inneren von zwei angrenzenden radialen Position in einem anderen bestimmten Statorschlitz 4 angeordnet ist.
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In der Statorwicklung 10 sind die Abmessungen jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A, die die radial äußere Endschleifensegmentschicht 50A bilden und die Abmessungen jedes der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B, die die radial innere Endschleifensegmentschicht 50B bildet, derart bestimmt, dass sie das folgende Verhältnis erfüllen.
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Wie in 8(a) dargestellt, bezeichnen im Endschleifensegment der ersten Art 13A, D1 die radiale Abmessung zwischen der radial innersten Fläche 31a des radial inneren Abschnitts 31 und der radial innersten Fläche 61c des radial nach außen gerichteten Vorsprungs 61 und W1 die radiale Abmessung des radial inneren Abschnitts 31.
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Wie in 9(a) dargestellt, bezeichnen im Endschleifensegment der zweiten Art 13B, D2 die radiale Abmessung zwischen der radial äußersten Fläche 42a des radial äußeren Abschnitts 42 und der radial äußersten Fläche 62c des radial nach innen gerichteten Vorsprungs 62 und W2 die radiale Abmessung des radial äußeren Abschnitts 42.
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Die Abmessungen D1, W1, D2, W2 der Endschleifensegmente 13A und 13B sind derart bestimmt, dass sie das Verhältnis D1 > W1 und D2 > W2 erfüllen.
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Infolgedessen weist in der Statorwicklung 10 die radial äußere Endschleifensegmentschicht 50A eine Vielzahl von ersten Spalten G1 und die radial innere Endschleifensegmentschicht 50B eine Vielzahl von zweiten Spalten G2 auf.
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In der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A kann die oben erwähnte Konfiguration einen Kontakt zwischen der radial innersten Fläche 61c des radial nach außen gerichteten Vorsprungs 61 jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A und der radial äußersten Fläche 31b des radial inneren Abschnitts 31 des umlaufend angrenzenden Endschleifensegments der ersten Art 13A verhindern (siehe 7 und 8).
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In der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B kann die oben erwähnte Konfiguration einen Kontakt zwischen der radial äußersten Fläche 62c des radial nach innen gerichteten Vorsprungs 62 jedes der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B und der radial innersten Fläche 42b des radial äußeren Abschnitts 42 des umlaufend angrenzenden Endschleifensegments der zweiten Art 13B verhindern (siehe 7 und 9).
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Wie in den 1 und 7 dargestellt, weist die radial äußere Endschleifensegmentschicht 50A eine Vielzahl von radial äußeren Spalten G1 auf, die jeweils zwischen dem radial nach außen gerichteten Vorsprung 61 jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A und dem radial inneren Abschnitt 31 des umlaufend angrenzenden Endschleifensegments der ersten Art 13A gebildet sind.
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Die radial innere Endschleifensegmentschicht 50B weist eine Vielzahl von radial inneren Spalten G2 auf, die jeweils zwischen dem radial nach innen gerichteten Vorsprung 62 jedes der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B und dem radial äußeren Abschnitt 42 des umlaufend angrenzenden Endschleifensegments der zweiten Art 13B gebildet sind.
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Jede der Vielzahl von radial äußeren Spalten G1 und die radial angrenzende der Vielzahl von radial inneren Spalten G2 sind derart ausgelegt, dass sie einen der Statorschlitze 4 axial überlagern. Diese Konfiguration hat eine vorteilhafte Auswirkung auf den Lacküberzug während des Isolationsvorgangs, nachdem alle Leiter 11 in die Schlitze 4 des Statorkerns 4 eingesetzt worden sind. Während des Isolationsvorgangs wird der Statorkern 2 mit seinen radial äußeren und inneren Endschleifensegmentschichten 50A und 50B nach oben aufrecht gestellt und Lack auf alle Leiter 11 von oberhalb der Endschleifensegmentschichten 50A und 50B gesprüht.
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Aufgrund der radial äußeren und inneren Endschleifensegmentschichten 50A und 50B erleichtert die Statorwicklung 10 den Lacktröpfchen, die nach der Trennung vom während des Isolationsvorgangs an den Scheitelabschnitten 30 und 40 der Endschleifensegmente der ersten und zweiten Art 13A und 13B anhaftenden Lack abfallen, den Eintritt in die Statorschlitze 4, anstatt, dass sie auf der axialen Endfläche 2a des Statorkerns 2 und der axialen Endfläche 3a jedes der Zähne 3 verbleiben.
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Die Statorwicklung 10 kann eine Immobilisierung von Lacktröpfchen auf der axialen Endfläche 2a des Statorkerns 2 und der axialen Endfläche 3a jedes der Zähne 3 verhindern, wodurch die Möglichkeit, dass die immobilisierten Lacktröpfchen eine gleichmäßige Strömung von Kühlungsluft zu den Endschleifensegmentschichten 50A und 50B verhindern, reduziert wird.
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Bezugnehmend auf die 1, 5, 6 bis 11 werden in der Folge Anschlussstücke 80 für die Statorwicklung 10 beschrieben.
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Wie in 5 dargestellt, umfasst die Statorwicklung 10 Anschlussstücke 80 zur Verbindung der anschlussseitigen Endschleifensegmente 15 der Leiter 11 derselben unter den drei Phasen, d.h. der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase, miteinander.
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Wie in den 5 und 6 dargestellt, erstrecken sich die zuvor erwähnten anschlussseitigen Endschleifensegmente 15 von den Statorschlitzen 4 des Statorkerns 2 nahe an der axialen Kernendfläche 2b axial nach außen. Somit befinden sich die Endschleifensegmente 13A, 13B auf einer axialen Endseite des Statorkerns 2 und die anschlussseitigen Endschleifensegmente 15 auf der gegenüberliegenden Seite des Statorkerns 2.
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Jedes der Anschlussstücke 80 umfasst ein radial äußeres Anschlussstück 80A und ein radial inneres Anschlussstück 80B. Jedes Anschlussstück umfasst ein Paar von Anschlussschlitzsegmenten 82. Die Schlitzsegmente 82 jedes Anschlusses sind durch ein erstes Anschlussendschleifensegment 83 und ein zweites Anschlussendschleifensegment 84 miteinander verbunden.
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Die Anschlussschlitzsegmente 82 jedes Paars sind in zwei bestimmten verschiedenen Schlitzen 4 angeordnet. Das erste Anschlussendschleifensegment 83, das die Anschlussschlitzsegmente 82 des Paars miteinander verbindet, erstreckt sich von den Anschlussschlitzsegmenten 82 axial nach außen.
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Wie in 1 dargestellt, sind die ersten Anschlussendschleifensegmente 83 derart umlaufend angeordnet, dass jedes Segment teilweise das nächste angrenzende Segment überlagert. Wie in 11 dargestellt, erstrecken sich die ersten Anschlussendschleifensegmente 83 vom Statorkern 2 nahe an der axialen Endfläche 2b axial nach außen, wobei deren eine Hälfte sich mit der anderen Hälfte axial überlappt.
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Wie in 6 dargestellt, erstrecken sich die zweiten Anschlussendschleifensegmente 84 vom Statorkern 2 nahe an der axialen Endfläche 2b axial nach außen. Somit befinden sich die ersten Anschlussendschleifensegmente 83 auf einer axialen Endseite des Statorkerns 2 und die zweiten Anschlussendschleifensegmente 84 auf der gegenüberliegenden Seite des Statorkerns 2.
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Wie in 10 dargestellt, wird darauf hingewiesen, dass, da die Schlitzsegmente 12a, 12b der Leiter 11 in den Statorschlitzen 4 angeordnet sind, sich die Endschleifensegmente der ersten und zweiten Art 13A und 13B vom Statorkern 2 nahe an der axialen Endfläche 2a um die gleiche axiale Höhe H1 axial nach außen erstrecken.
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Wie in 11 dargestellt, wird darauf hingewiesen, dass, da die Schlitzsegmente 12a, 12b der Leiter 11 in den Statorschlitzen 4 angeordnet sind, sich die Anschlussendschleifensegmente 83 vom Statorkern 2 nahe an der axialen Endfläche 2a um verschiedene axiale Höhen axial nach außen erstrecken. Die erste Hälfte der Anschlussendschleifensegmente 83, die nahe an der axialen Endfläche 3a liegen, erstrecken sich vom Statorkern 2 um die Höhe H2 axial nach außen. Die zweite Hälfte der Anschlussendschleifensegmente 83, die von der axialen Endfläche 2a entfernt sind, erstrecken sich vom Statorkern 2 um die Höhe H3 axial nach außen.
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Die Abmessungen jedes der ersten Anschlussendschleifensegmente 83 und die Abmessungen jedes der Endschleifensegmente 13 sind derart bestimmt, dass die Höhen H2 und H3 nicht grösser als die Höhe H1 sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Höhe H3 gleich der Höhe H1.
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Dies kann zu einer Reduzierung der axialen Abmessungen der Statorwicklung 10 und somit zu einer Reduzierung der gesamten axialen Länge des Stators 1 führen, weil die ersten Anschlussendschleifensegmente 83 sich axial nicht weiter als die Endschleifensegmente 13 erstrecken.
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Wie in den 6 und 11 sichtbar, umfasst jedes der Anschlussendschleifensegmente 83 einen gebogenen Abschnitt 83a, der durch eine Biegung senkrecht zur Ebene gebildet wird. Der gebogene Abschnitt 83a bietet eine radiale Anpassung, die es dem Anschlussendschleifensegment 83 erlaubt, sich von einer radialen Position, in der sich dessen Anschlussschlitzsegmente 82 befinden, teilweise radial nach außen zu erstrecken. Da sich die Anschlussendschleifensegmente 83 teilweise radial nach außen erstrecken, sollten die Statorkerne 4 eine radiale Tiefe bestimmen, die tief genug ist, um die radiale Position zu erreichen, an der sich die Anschlussschlitzsegmente 82 befinden. Somit ist es nicht mehr notwendig den Stator 1 mit Statorkernen 4 auszubilden, die tief genug sind, um eine radiale Position der durch die bekannten Anschlussendschleifensegmente miteinander verbundenen und sich nicht teilweise radial nach außen erstreckenden Schlitzsegmente zu erreichen. Dies trägt zu einer Reduzierung des Durchmessers des Stators 1 bei.
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Im Stator 1 ist der gebogene Abschnitt 83a von der axialen Endfläche 2a des Statorkerns 2 axial vorzugsweise weniger weit getrennt als die durch die Endschleifensegmente der ersten Art 13A gebildeten radial nach außen gerichteten Vorsprünge 61 der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A von der axialen Endfläche 2a getrennt sind. In diesem Fall ist es möglich, den gebogenen Abschnitt 83a des ersten Anschlussendschleifensegments 83 derart anzuordnen, dass der gebogene Abschnitt 83a und der angrenzende radial nach außen gerichtete Vorsprung 61 einander axial überlagern. Dies erlaubt eine Reduzierung einer radialen Tiefe der Statorschlitze 4, weil die Anschlussschlitzsegmente 82 an einer radialen Position angeordnet werden können, die nahe an einer radialen Position liegt, an der die Schlitzsegmente 12a angeordnet sind, was zu einer Reduzierung des Durchmessers des Stators 1 beiträgt.
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Wie beschrieben, umfasst die Statorwicklung 10 das Endschleifensegmentschichtenpaar 60 mit einer radial äußeren und einer radial inneren Endschleifensegmentschicht 50A und 50B. Die radial äußere Endschleifensegmentschicht 50A umfasst eine Vielzahl von Endschleifensegmenten der ersten Art 13A, die derart angeordnet sind, dass sie an ihren Scheitelabschnitten 30 eine Vielzahl von radial nach außen gerichteten Vorsprüngen 61 bilden. Die radial innere Endschleifensegmentschicht 50B umfasst eine Vielzahl von Endschleifensegmenten der zweiten Art 13B, die derart angeordnet sind, dass sie an ihren Scheitelabschnitten 40 eine Vielzahl von radial nach innen gerichteten Vorsprüngen 62 bilden.
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Dies ermöglicht eine Anordnung der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B nahe an der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A, weil sich die radial nach innen gerichteten Vorsprünge 62 in einer radial nach innen gerichteten Richtung von der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A weg erstrecken und sich die radial nach außen gerichteten Vorsprünge 61 in einer radial nach außen gerichteten Richtung von der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B weg erstrecken.
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Die oben erwähnte Konfiguration erlaubt es, einen zwischen den radial inneren Abschnitten 31 der Endschleifensegmente der ersten Art 13A der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A und den radial inneren Abschnitten 41 der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B gebildeten Spalt zu reduzieren. Außerdem kann dadurch ein zwischen den radial äußeren Abschnitten 32 der Endschleifensegmente der ersten Art 13A der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A und den radial äußeren Abschnitten 42 der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B gebildeter Spalt reduziert werden.
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Somit kann die Statorwicklung die durch jeden der im Stator 1 gebildeten Statorschlitze 4 bestimmte radiale Tiefe reduzieren, was zu einer Reduzierung des Durchmessers des Stators 1 beiträgt.
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In der Statorwicklung bildet jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A an seinem Scheitelabschnitt 30 einen radial nach außen gerichteten Vorsprung 61. Die Endschleifensegmente der ersten Art 13A sind derart angeordnet, dass sie die radial äußere Endschleifensegmentschicht 50A bilden. Die radial äußere Endschleifensegmentschicht 50A weist eine Vielzahl von radial äußeren Spalten G1 auf, die jeweils zwischen dem radial nach außen gerichteten Vorsprung 61 jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A und dem radial inneren Abschnitt 31 des umlaufend angrenzenden Endschleifensegments der ersten Art 13A gebildet sind.
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In der Statorwicklung bildet jedes der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B an seinem Scheitelabschnitt 40 einen radial nach innen gerichteten Vorsprung 62. Die Endschleifensegmente der zweiten Art 13B sind derart angeordnet, dass sie die radial innere Endschleifensegmentschicht 50B bilden. Die radial innere Endschleifensegmentschicht 50B weist eine Vielzahl von radial inneren Spalten G2 auf, die jeweils zwischen dem radial nach innen gerichteten Vorsprung 62 jedes der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B und dem radial äußeren Abschnitt 42 des umlaufend angrenzenden Endschleifensegments der zweiten Art 13B gebildet sind.
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Dadurch, dass in der Statorwicklung die radial äußere und die radial innere Endschleifensegmentschichten 50A und 50B, wie beschrieben, radial äußere und innere Spalte G1 und G2 aufweisen, wird die Störung zwischen den Leitern 11 reduziert. Die Reduzierung der Störung zwischen den Leitern 11 ist im Hinblick auf die Reduzierung des Isolierfilms auf den Leitern 11 wirksam. Infolgedessen kann die Statorwicklung einen durch die Leiter 11 verursachten Isolierungsausfall verhindern.
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Da in der Statorwicklung die radial äußere und die radial innere Endschleifensegmentschichten 50A und 50B radial äußere und innere Spalte G1 und G2 aufweisen, erleichtern die äußeren und inneren Spalte G1 und G2 die Leitung von Kühlungsluft oder Automatikgetriebeöl zur Kühlung der Leiter 11. Somit kann die Statorwicklung die Abstrahlung von Wärme erhöhen.
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Wie in 1 am besten sichtbar, weisen die innere Umfangsfläche der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A und die äußere Umfangsfläche der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B außerdem im Allgemeinen dieselbe Krümmung auf, so dass dazwischen ein im Allgemeinen bogenförmiger Luftspalt gebildet wird. Im Einzelnen sind die innere Umfangsfläche jedes der radial inneren Abschnitte 31 der Endschleifensegmente der ersten Art 13A der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A und die äußere Umfangsfläche jedes der radial äußeren Abschnitte 42 der Endschleifensegmente der zweiten Art 13B der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B bogenförmig ausgebildet und weisen dieselbe Krümmung auf.
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Der zwischen der inneren Umfangsfläche der radial äußeren Endschleifensegmentschicht 50A und der äußeren Umfangsfläche der radial inneren Endschleifensegmentschicht 50B gebildete Luftspalt, d.h. die radiale Länge eines Isolierspalts, auch elektrischer Sicherheitsabstand genannt, der zur Isolierung jedes der Endschleifensegmente der ersten Art 13A und des angrenzenden Endschleifensegments der zweiten Art 13B notwendig ist, wird gewahrt und konstant gehalten. Dies trägt zu einer Reduzierung der radialen Tiefe jedes der Statorschlitze 4 bei.
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Außerdem wird aufgrund der Reduzierung der radialen Tiefe jedes Statorschlitzes 4, der Abstand, der zur Verbindung der Endschleifensegmente 13A und 13B miteinander notwendig ist, kurz. Dies vereinfacht den Vorgang zur Erstellung der elektrischen Verbindung.
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In der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform besteht jeder der Leiter 11 aus einem rechteckigen Draht und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Es können aber auch andere Formen, wie z.B. eine runde Form, verwendet werden.
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Obwohl die Offenbarung die vorliegende Ausführungsform betrifft, wobei sie aber nicht darauf beschränkt ist, ist für den Fachmann offensichtlich, dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle derartigen Änderungen und Äquivalente sind als von der vorliegenden Erfindung bedeckt zu betrachten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stator;
- 2
- Statorkern;
- 2a, 2b
- axiale Endfläche;
- 3
- Zahn;
- 4
- Statorschlitz;
- 10
- Statorwicklung;
- 11
- Leiter;
- 11A
- radial äußere Leiterdrahtschicht;
- 11B
- radial innere Leiterdrahtschicht;
- 12
- Schlitzsegment;
- 12a
- radial inneres Schlitzsegment;
- 12b
- radial äußeres Schlitzsegment;
- 13
- Endschleifensegment;
- 13A
- Endschleifensegment der ersten Art;
- 13B
- Endschleifensegment der zweiten Art;
- 15
- anschlussseitiges Endschleifensegment;
- 30
- Scheitelabschnitt;
- 31
- radial innerer Abschnitt;
- 31a, 31b
- radial innerste und äußerste Flächen;
- 32
- radial äußerer Abschnitt;
- 40
- Scheitelabschnitt;
- 41
- radial innerer Abschnitt;
- 42
- radial äußerer Abschnitt;
- 42a, 42b
- radial innerste und äußerste Flächen;
- 50A
- radial äußere Endschleifensegmentschicht;
- 50B
- radial innere Endschleifensegmentschicht;
- 60
- Endschleifensegmentpaar;
- 61
- erster oder radial nach außen gerichteter Vorsprung;
- 61a
- ein umfangsseitiges Ende des radial nach außen gerichteten Vorsprungs;
- 61b
- das andere umfangsseitige Ende des radial nach außen gerichteten Vorsprungs;
- 61c
- radial innerste Fläche des radial nach außen gerichteten Vorsprungs;
- 62
- zweiter oder radial nach innen gerichteter Vorsprung;
- 62a
- das andere umfangsseitige Ende des radial nach innen gerichteten Vorsprungs;
- 62b
- ein umfangsseitiges Ende des radial nach innen gerichteten Vorsprungs;
- 62c
- radial äußerste Fläche des radial nach innen gerichteten Vorsprungs;
- 71
- gebogener Abschnitt;
- 72
- gebogener Abschnitt;
- 73
- gebogener Abschnitt;
- 74
- gebogener Abschnitt;
- 80
- Anschlusssstück;
- 80A
- radial äußeres Anschlussstück;
- 80B
- radial inneres Anschlussstück;
- 82
- Anschlussschlitzsegment;
- 83
- Anschlussendschleifensegment;
- 83a
- gebogener Abschnitt;
- G1
- radial äußerer Spalt;
- G2
- radial innerer Spalt:
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2001231203 A [0002, 0004]
