DE102020100796A1

DE102020100796A1 - Statoranordnung mit sowohl kupfer- als auch aluminiumleitern, die in derselben nut für die phasenwicklung angeordnet sind

Info

Publication number: DE102020100796A1
Application number: DE102020100796.5A
Authority: DE
Inventors: Tausif Husain
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-07-23
Also published as: US20200235621A1

Abstract

Eine Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Rotationsmaschine umfasst einen Statorkern und eine Statorwicklung, die durch eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Nuten im Statorkern geführt wird. Die Nuten haben jeweils einen Nutzugang, der sich radial zu einer zentralen Achse des Statorkerns öffnet. Die Statorwicklung enthält erste Leiter, die aus Kupfer und zweite Leiter, die aus Aluminium gebildet sind. Die Nuten enthalten jeweils mindestens einen der ersten Leiter und mindestens einen der zweiten Leiter, wobei der mindestens eine zweite Leiter radial näher am Nutzugang angeordnet ist als der mindestens eine erste Leiter. Die zweiten Leiter in der Nähe des Nutzugangs und die ersten Leiter im gesamten Rest der Nut verbessern die Gesamteffizienz der Maschine im Vergleich zur Verwendung der ersten Leiter allein. Die Verbesserung des Wirkungsgrades unter Verwendung sowohl des ersten als auch des zweiten Leiters in jeder Nut ist besonders bei hohen Geschwindigkeiten signifikant.

Description

GEBIET
Diese Anmeldung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Maschinen, insbesondere auf mehrphasige rotierende elektrische Maschinen mit Leiteranordnungen, die Leiter aus unterschiedlichen Materialien enthalten.
HINTERGRUND
Rotierende elektrische Maschinen arbeiten unter Ausnutzung der Wechselwirkung der Magnetfelder eines Rotors und eines Stators, die relativ zueinander rotieren. Bei einer üblichen Verwendung ist der Rotor innerhalb des Stators angeordnet und relativ zum Stator drehbar. Der Rotor ist typischerweise auf einer Welle befestigt, die zur Rotation mittig durch Lager in einem den Stator umgebenden Gehäuse gelagert ist. Diese Maschinen beinhalten eine Anordnung von isolierten Drahtspulen oder Wicklungen im Stator, die um die Stator-Mittelachse verteilt sind. Die Wicklungen sind typischerweise in einer progressiven Reihenfolge angeordnet, um verschiedene elektrische Phasen zu definieren. Die Statorwicklungen sind typischerweise um ferromagnetische Pole des Statorkerns gewickelt, um die Stärke des Stator-Magnetfeldes zu erhöhen. Die Statorpole sind im Allgemeinen zahnähnliche Querschnitte, die normalerweise rechteckig oder trapezförmig sind und typischerweise durch Nuten im Statorkern definiert sind.
In einem mehrphasigen Elektromotor erzeugt der Stromfluss verschiedener Phasen durch eine progressive Folge von Drahtwicklungen im Stator rotierende Magnetfelder im Stator, die ein elektromechanisches Drehmoment auf den Rotor und seine Welle übertragen. In einem mehrphasigen elektrischen Generator oder Wechselstromgenerator hingegen bewirkt die von außen erzwungene Drehung der Welle und des Rotors eine Drehung der Magnetfelder, die den Stromfluss in den Statorwicklungen induzieren.
Das Statorkern kann aus einem Stapel ineinandergreifender, eisenhaltiger Lamellen bestehen, die typischerweise aus Elektroblech geformt sind. Jede Lamelle hat ein zentrales Loch, wobei die Löcher aller Lamellen im Lamellenpaket ausgerichtet sind, um eine zentrale Bohrung des Statorkerns mit einer zentralen Achse zu bilden. So kann der Statorkern ein einheitliches ringförmiges Element sein, dessen zentrale Bohrung eine radiale innere Bohrungsfläche definiert, die im Allgemeinen zylindrisch und um die Mittelachse zentriert ist. Die radiale Innenbohrungsfläche ist mit den sich im Allgemeinen axial erstreckenden, länglichen Nuten versehen, die durch ausgerichtete, gekerbte Abschnitte der Lamellenbohrungen gebildet werden, die die Statorpole definieren. Die Statornuten durchziehen das Lamellenpaket neben der Zentralbohrung axial, da sie sich über die gesamte axiale Länge des Lamellenpaketes erstrecken und an einer Innenseite und den beiden gegenüberliegenden axialen Enden radial offen sind.
Die vom Lamellenpaket gebildeten Nuten liegen typischerweise in Ebenen, die sich entlang der Stator-Mittelachse schneiden und diese enthalten, die Nuten können aber auch zur Mittelachse geneigt sein. Die Statornuten sind typischerweise in einem gleichmäßigen Abstand um die Statormittelachse verteilt. Bezogen auf den Stator beziehen sich die hier genannten radialen und axialen Richtungen auf die Stator-Mittelachse, und die Stator-Nuten erstrecken sich im Allgemeinen radial von der zentralen Bohrungsfläche in den Statorkern und axial entlang der Bohrungslänge. So hat jede Statorkernnut eine allgemein axiale Längenabmessung, die sich entlang der Länge der Statorkernbohrung erstreckt, eine Breitenabmessung, die sich in Umfangsrichtung um die Mittelachse zwischen einem Paar benachbarter Statorkernzähne erstreckt, und eine radiale Tiefenabmessung, die sich zwischen der Nutöffnung nahe der Statorkernmittelbohrung und dem Nutboden erstreckt.
Längliche elektrische Leiter, die die Statorspulenwicklungen definieren, sind in den Statornuten angeordnet und erstrecken sich entlang dieser Nuten. Da die Leiter durch die Statornuten geführt werden, werden sie um die Statorpole gewickelt. Üblicherweise befindet sich zwischen den Leitern und den Wänden der Statornuten ein Statornut-Isolatoreinsatz, um die elektrische Isolation der Statorwicklungen vom Statorkern zu gewährleisten. Typischerweise besteht der Isolatoreinsatz aus einem flexiblen, elektrisch isolierenden Blattmaterial wie Papier oder Kunststoff, das in die Nut eingelegt wird, bevor ein Leiter darin installiert wird. Das Blattmaterial bildet eine elektrisch isolierende Schicht zwischen den Leitern und der jeweiligen Statornut.
In einer mehrphasigen elektrischen Rotationsmaschine enthalten die Statorspulenwicklungen eine Vielzahl (typischerweise drei, fünf, sechs oder sieben) von unterschiedlichen Phasenwicklungen, die jeweils aus einem länglichen elektrischen Leitermaterial wie einem Kupfer-Magnetdraht oder -stab gebildet sind. Der Leiterquerschnitt ist typischerweise kreisförmig oder rechteckig (einschließlich quadratisch) oder oval. Für die Leiter können Runddrähte in herkömmlichen Größen verwendet werden. Optional können dicke Stangenleiter für die Herstellung einer Drahtspule verwendet werden, deren Strombelastbarkeit weniger Windungen erfordert, als dies bei kleinerem Runddraht möglich ist.
Jede Statornut kann mehrere Drahtsegmente mit kleinem Durchmesser aufnehmen, die lose gewickelt und eher zufällig ausgerichtet sind und sich innerhalb der Nut kreuzen. Beispiele für solche Wicklungen sind denjenigen bekannt, die über übliche Fachkenntnisse verfügen. Alternativ können die Statornuten eine Tiefe und/oder Breite haben, die ein Vielfaches der Querschnittsabmessung des Leiters in radialer und/oder Umfangsrichtung der Nut beträgt. Im Beispiel eines dreiphasigen Stators können mehrere elektrische Leitersegmente in jeder der Statornuten untergebracht werden, wobei die elektrischen Leiter in einem vorbestimmten Wicklungsmuster angeordnet sind, um die Statorwicklung zu bilden.
Die jeweiligen Wicklungsmuster der Statorwicklungen können zwischen verschiedenen Maschinenausführungen erheblich variieren und umfassen beispielsweise Standardwicklungskonfigurationen, S-Wicklungskonfigurationen oder segmentierte Leiterkonfigurationen. S-Wicklungskonfigurationen umfassen typischerweise eine kontinuierliche Länge von Draht, der in die verschiedenen Nuten des Stators hinein und aus diesen heraus gewickelt wird, wobei Endschleifen einen in der Nut befindlichen Teil in einer Lage mit einem in der Nut befindlichen Teil in derselben Lage verbinden, um eine vollständige Wicklung zu bilden. Der Draht umfasst relativ gerade Längen, die in den Nuten des Kernteils positioniert sind, und gekrümmte Längen, die sich zwischen den innerhalb der Nuten befindlichen Abschnitten an den Enden des Kernteils erstrecken. In ähnlicher Weise bestehen die Wicklungen in einer segmentierten Wicklungskonfiguration typischerweise aus einer Vielzahl von segmentierten Leitern, die innerhalb der Nuten befindliche Abschnitte und Enden aufweisen, die miteinander verbunden sind. Die innerhalb der Nuten befindlichen Teile der Leiter werden in den Statornuten positioniert, und die Enden der Leiter werden verbunden, um Wicklungen für die elektrische Maschine zu bilden.
Es ist bekannt, dass der Betrieb einer mehrphasigen rotierenden elektrischen Maschine zu Ineffizienzen oder Verlusten führt. Diese Verluste lassen sich allgemein gruppieren als (i) ohmsche Verluste im Statorstromkreis, (ii) ohmsche Verluste im Rotorkreis, (iii) Eisenverluste aufgrund des wechselnden magnetischen Flusses durch den Statorkern, (iv) mechanische Verluste, wie z.B. durch Reibung und Lüftung, und (v) andere „Streuverluste“, die zum Gesamtverlust der elektrischen Maschine beitragen. Die ohmschen Verluste im Statorkreis werden manchmal als „Kupferverluste“, „Wicklungsverluste“, „I-Quadrat-R-Verluste“ und/oder „I2R-Verluste“ bezeichnet und im Folgenden als „Statorwicklungsverluste“ bezeichnet. Die Statorwicklungsverluste machen typischerweise den Großteil der Verluste einer elektrischen Maschine aus und können in einigen Anwendungen bis zu 45% der Gesamtverluste der elektrischen Maschine ausmachen.
Die Statorwicklungsverluste werden in Statorschaltungen mit hochfrequentem Wechselstrom (AC) unter anderem durch den Proximity-Effekt verstärkt. Unter dem Begriff Proximity-Effekt versteht man eine Wechselwirkung, bei der das dem Wechselstrom zugeordnete magnetische Wechselfeld in benachbarten Leitern des Statorstromkreises Wirbelströme induziert und dadurch die Gesamtverteilung des durch diese Leiter fließenden Stromes verändert. Diese Wechselwirkung führt dazu, dass sich der Strom in den Bereichen des Leiters konzentriert, die am weitesten von den benachbarten stromdurchflossenen Leitern in der gleichen Richtung entfernt sind. Der Proximity-Effekt kann den Wechselstromwiderstand benachbarter Leiter im Vergleich zu seinem Widerstand gegenüber einem Gleichstrom deutlich erhöhen.
Dementsprechend wäre es vorteilhaft, eine Statoranordnung für eine mehrphasige rotierende elektrische Maschine mit einer Leiteranordnung zu versehen, die das Wickeln und Auswuchten der elektrischen Maschine erleichtert, die Kosten der elektrischen Maschine reduziert, die elektrische Maschine leichter macht und der elektrischen Maschine einen besseren Wirkungsgrad bei hohen Geschwindigkeiten verleiht.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine in einer Ausführung enthält einen Statorkern mit einer Vielzahl von Zähnen, die in Umfangsrichtung um eine Mittelachse des Statorkerns beabstandet sind, wobei benachbarte Zähne der Vielzahl von Zähnen entsprechende Nuten im Statorkern definieren, wobei jede Nut einen Nutzugang hat, der sich radial zur Mittelachse hin öffnet, und eine Statorwicklung, die durch die Nuten des Statorkerns geführt wird, wobei die Statorwicklung eine Vielzahl von ersten Leitern, die aus Kupfer gebildet sind, und eine Vielzahl von zweiten Leitern, die aus Aluminium gebildet sind, aufweist, wobei jede Nut mindestens einen ersten Leiter der Vielzahl von ersten Leitern und mindestens einen zweiten Leiter der Vielzahl von zweiten Leitern aufweist, wobei der mindestens eine zweite Leiter radial näher an dem Nutzugang angeordnet ist als der mindestens eine erste Leiter.
Eine Statoranordnung für eine mehrphasige rotierende elektrische Maschine in einer Ausführung enthält einen Statorkern, der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Nuten definiert, die um eine Achse des Statorkerns angeordnet sind, wobei die Nuten jeweils einen radialen Zugang in die Nut von einer zentralen Bohrung des Stators aus aufweisen, und eine Statorwicklung, die durch die Nuten des Statorkerns geführt wird, wobei die Statorwicklung eine Vielzahl von aus Kupfer gebildeten ersten Leitern und eine Vielzahl von aus Aluminium gebildeten zweiten Leitern aufweist, wobei jede Nut mindestens einen ersten Leiter der Vielzahl von ersten Leitern und mindestens einen zweiten Leiter der Vielzahl von zweiten Leitern aufweist, wobei die ersten und zweiten Leiter in jeder Nut in einer Reihe angeordnet sind, wobei der mindestens eine zweite Leiter den radialen Eintritt blockiert.
Eine mehrphasige rotierende elektrische Maschine in einer Ausführung umfasst einen Rotor, der so konfiguriert ist, dass er um eine Achse rotierend angetrieben wird, einen Statorkern, der den Rotor umgibt und eine Vielzahl von Zähnen aufweist, die in Umfangsrichtung um die Achse herum beabstandet sind und sich radial in Richtung der Achse erstrecken, wobei benachbarte Zähne der Vielzahl von Zähnen entsprechende Nuten in dem Statorkern definieren, wobei jede Nut einen Nutzugang aufweist, der die Nuten radial zu einer zentralen Bohrung des Statorkerns öffnet, in der der Rotor angeordnet ist, und eine Statorwicklung, die durch die Nuten des Statorkerns geführt wird, wobei die Statorwicklung eine Vielzahl von ersten Leitern, die aus Kupfer gebildet sind, und eine Vielzahl von zweiten Leitern, die aus Aluminium gebildet sind, enthält, wobei jede Nut genau zwei erste Leiter der Vielzahl von ersten Leitern und genau zwei zweite Leiter der Vielzahl von zweiten Leitern enthält, wobei die zwei ersten Leiter und die zwei zweiten Leiter in einer einzigen Reihe innerhalb jeder Nut angeordnet sind, wobei die zwei zweiten Leiter radial näher an dem Nutzugang angeordnet sind als die zwei ersten Leiter.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Statorkerns einer typischen elektrischen Maschine;
2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Kerns von 1 mit mindestens einer Nut des Kerns, der eine Vielzahl von rechteckigen Leitern aus Kupfer enthält;
3 und 4 zeigen entsprechende Tabellen mit Parametern für eine Simulation zur Bewertung der Statorwicklungsverluste in elektrischen Maschinen mit unterschiedlicher Anzahl von Leitern pro Nut;
5a zeigt eine Visualisierung des Wirkungsgrades, die auf einem Wellen-Drehmoment-Drehzahl-Diagramm dargestellt ist, und zeigt die Daten des Wechselstromverlustmodells aus der Simulation für eine Statoranordnung mit einem Statorkern, der vier Kupferleiter pro Nut aufweist;
5b zeigt eine Visualisierung des Wirkungsgrads in einem Drehmoment-Drehzahl-Diagramm der Welle und zeigt die Daten des Wechselstromverlustmodells aus der Simulation für eine Statoranordnung mit einem Statorkern mit acht Kupferleitern pro Nut;
5c zeigt eine Visualisierung des Wirkungsgrades in einem Drehmoment-Drehzahl-Diagramm der Welle und zeigt Wechselstromverlust-Modelldaten aus der Simulation für eine Statoranordnung mit einem Statorkern, der vier Leiter pro Nut hat, wobei die zwei radial äußersten Leiter aus Kupfer und die zwei radial innersten Leiter aus Aluminium gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet sind;
6 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Kerns gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei jede Nut des Kerns Kupferleiter und Aluminiumleiter enthält, wobei die Aluminiumleiter in jeder Nut näher an einem radialen Zugang in die Nut angeordnet sind als die Kupferleiter in jeder Nut;
7 ist ein Diagramm, das die Veränderung des Widerstandes für jeden der in 5a - 5c simulierten Statorkerne veranschaulicht, wenn die Frequenz von Null auf etwa 1000 Hertz ansteigt; und
8 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Nut eines Statorkerns mit einer alternativen Darstellung der Kupfer- und Aluminiumleiter in der Nut.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Um das Verständnis für die Grundsätze der Offenlegung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen abgebildeten und in der folgenden schriftlichen Spezifikation beschriebenen Ausführungsformen Bezug genommen. Es ist verständlich, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Offenlegung beabsichtigt ist. Es ist ferner verständlich, dass die Offenbarung jegliche Änderungen und Modifikationen der illustrierten Ausführungsformen einschließt und weitere Anwendungen der Grundsätze der Offenbarung einschließt, wie sie normalerweise bei einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Offenbarung bezieht, vorkommen würden.
Die 1 und 2 zeigen einen typischen Statorkern 10 für den Einsatz in einer dreiphasigen rotierenden elektrischen Maschine. Der Kern 10 hat einen Kernkörper 11, der eine Anzahl von Kernnuten 12 enthält, die um eine zentrale Achse 14 angeordnet sind, wobei jede der Kernnuten 12 einer der drei Stromphasen zugeordnet ist. Diese Zuordnung wiederholt sich nach und nach um eine innere Umfangsfläche 16 des Kerns 10, die eine im wesentlichen zylindrische Bohrung 18 durch den Kern 10 definiert. Die Kernnuten 12 erstrecken sich in einer Richtung, die durch einen Pfeil 13 angezeigt wird, parallel zur Mittelachse 14 des Kerns 10 zwischen einem ersten Ende 15 und einem zweiten Ende 17 desselben. Wie hier verwendet, ist eine „axial aufwärts gerichtete Richtung“ als Bewegung zum ersten Ende 15 des Kerns 10 und eine „axial abwärts gerichtete Richtung“ als Bewegung zum zweiten Ende 17 des Kerns 10 definiert.
Die Kernnuten 12 sind in gleichem Abstand um die innere Umfangsfläche 16 des Statorkerns 10 angeordnet, und die jeweiligen Innenflächen 19 der Kernnuten 12 sind im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 14. Die Kernnuten 12 haben eine Tiefe DC entlang einer radialen Achse, die durch einen Pfeil 23 angezeigt wird, und sind so konfiguriert, dass sie eine Statorwicklung aufnehmen können, was weiter unten näher besprochen wird. Wie hier verwendet wird, ist eine „radial nach innen gerichtete Richtung“ definiert als eine Bewegung in Richtung der Zentralachse 14 des Kerns 10 und eine „radial nach außen gerichtete Richtung“ als eine Bewegung weg von der Zentralachse 14.
Der Kern 10 wird aus einem Stapel von ausgerichteten, miteinander verbundenen Elektrostahllamellen gebildet, die die umlaufende Innenfläche 16 und die Kernnuten 12 definieren. Die im Folgenden mit Bezug auf den „Kern“ oder „Kernkörper“ beschriebenen Merkmale beschreiben auch Merkmale einzelner Lamellen, da das Lamellenpaket den Kern bildet. Ebenso können Abbildungen der vorliegenden Anmeldung, die Querschnitte des „Kerns“ bzw. „Kernkörpers“ darstellen, als Darstellung von Einzelblatt-Querschnitten interpretiert werden. Die Kernnuten 12 sind durch Statorpole bzw. Zähne 20, die das Lamellenpaket bildet, voneinander getrennt. In axialer Richtung entlang des Pfeils 13 gesehen, sind die Längsinnenflächen 19 der Kernnuten 12 in der Regel U-förmig mit annähernd parallelen Flanken 22, 24. Die Kernnutflanken 22, 24 erstrecken sich von einem Nutzugang bzw. radialen Einlauf 26 in der umlaufenden Innenfläche 16 radial nach außen. Die Tiefe DC jeder Kernnut 12 erstreckt sich von der Nutöffnung 26 an der umlaufenden Innenfläche 16 bis zu einem Kernnutboden 28 ( ), der von der Nutöffnung 26 radial nach außen beabstandet ist.
2 zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt des Kerns 10. Die Kernnuten 12 sind typischerweise jeweils mit entsprechenden Isolierhülsen 21 versehen, die den Kern 10 von einem oder mehreren länglichen Segmenten aus Kupfer-Magnetdrahtleitern 38a-h, die in den Kernnuten 12 positioniert sind, elektrisch isolieren. Zur Verdeutlichung ist nur eine der Nuten 12 mit der Isolierhülse 21 und den Drahtleitern 38a-h dargestellt. Die Drahtleiter 38a-h haben jeweils eine rechteckige Querschnittsform mit einer Länge, die sich im Wesentlichen parallel zur Radialachse 23 erstreckt, und einer Breite, die sich zwischen den parallelen Flanken 22, 24 im Wesentlichen senkrecht zur Radialachse 23 erstreckt. Die Querschnittsfläche jedes der rechteckigen Leiter 38a-h ist im Wesentlichen gleich. Die rechteckigen Leiter 38a-h werden in einer einzigen Reihe durch die jeweiligen parallelen Flanken 22, 24 der Kernnuten 12 ausgerichtet.
Die rechteckigen Leiter 38a-h können in jeder Konfiguration, auch in S-Wicklung oder segmentierten Leiterkonfigurationen, positioniert werden. Jeder Leiter 38a-h ist typischerweise in der Kernnut 12 durch mindestens eine Isolationsschicht (nicht abgebildet) von den benachbarten Leitern und vom Kern 10 durch die Isolierhülse 21 getrennt. Die Isolierschicht und die Isolierhülse 21 haben jeweils eine im Allgemeinen gleichmäßige Dicke. Die Länge und die Breite der hier genannten rechteckigen Leiter 38a-h beinhalten jeweils die Dicke der Isolationsschicht. Die Isolierhülse 21 wird entlang der parallelen Flanken 22, 24 und des Kernnutbodens 28 so positioniert, dass sie die Leiter 38a-h in jeder der Nuten 12 im Wesentlichen umschließt und so eine Hülsennut 32 mit einer Hülsennutbreite und einer Hülsennuttiefe definiert.
Die Hülsennutbreite an den Nutzugängen 26 ist etwas größer als die Breite der rechteckigen Leiter 38a-h, so dass die rechteckigen Leiter 38a-h uneingeschränkt radial in jede Kernnut 12 eingeführt werden können. Die Statorwicklung kann in jeder beliebigen Variante einer konventionellen, für Rechteckdraht geeigneten Technik vorbereitet werden, wobei die Rechteckleiter 38a-h entweder einzeln oder als Gruppe durch die Öffnung 26 in die jeweilige Kernnut 12 eingeführt werden. Die Isolierhülse 21 ist eine bekannte, flexible, dielektrische Materialschicht mit thermischen Eigenschaften, die geeignet ist, die Wärme zwischen den rechteckigen Leitern 38a-h und dem Kern 10 leitend zu übertragen. Wie dargestellt, erstreckt sich jede Hülse 21 kontinuierlich entlang des Umfangs ihres jeweiligen Kernnutens 12 und endet an der umlaufenden Innenfläche 16.
Ein Problem mit dem in 1 und 2 dargestellten Kern 10 ist, dass das Wickeln eines Kerns mit acht Leitern manchmal schwieriger ist als das Wickeln von Kernen mit weniger Leitern. Ein weiteres Problem mit dem in 1 und 2 dargestellten Kern 10 ist, dass die Aufrechterhaltung der Balance eines Kerns mit acht Leitern manchmal schwieriger ist als die Aufrechterhaltung der Balance von Kernen mit weniger Leitern. Eine einfache Reduzierung der Anzahl der Leiter pro Nut kann jedoch möglicherweise andere, weniger wünschenswerte Probleme verursachen. Ein Problem, das sich aus der Reduzierung der Anzahl der Leiter pro Nut ergeben kann, ist eine Erhöhung der Statorwicklungsverluste.
Die 3 und 4 zeigen die Parameter für eine Simulation zur Bewertung der Statorwicklungsverluste in elektrischen Maschinen mit unterschiedlichen Leiterzahlen pro Nut. 3 kennzeichnet die Parameter für einen Statorkern mit vier Kupferleitern pro Nut (nachfolgend „4C-Kern“), 4 kennzeichnet die Parameter für einen Statorkern mit acht Kupferleitern pro Nut (nachfolgend „8C-Kern“). Die Simulation beinhaltete ein Wechselstromverlustmodell, das das Verhältnis von Wechselstromwiderstand (R_AC) zu Gleichstromwiderstand (R_DC) für den 4C-Kern, wie in 5a gezeigt, und für den 8C-Kern, wie in 5b gezeigt, unter Verwendung der folgenden Konstanten schätzte: Bezugsdrehzahl = 1,42E4, Frequenzskalierung = 2, und Temperaturskalierung = 0,5. Die Simulation schätzte auch den Gleichstromwiderstand pro Phase für jeden der 4C- und 8C-Kerne. Wie in 5a und 5b dargestellt, ist das R_AC/R_DC-Verhältnis von 10,57 für den 4C-Kern wesentlich höher als das R_AC/R_DC-Verhältnis von 4,919 für den 8C-Kern. Der Anstieg des R_AC/R_DC-Verhältnisses für den 4C-Kern ist im Wesentlichen auf eine Erhöhung seiner Statorwicklungsverluste zurückzuführen. Es wäre vorteilhaft, eine Statorkernanordnung zu liefern, die die Probleme von Kernen mit acht Leitern pro Nut, wie z.B. den 8C-Kern, löst, die aber auch geringere Statorwicklungsverluste im Vergleich zum 4C-Kern aufweist.
6 zeigt eine vergrößerte, partielle Querschnittsansicht einer Statoranordnung 100 nach der vorliegenden Erfindung, die so konfiguriert ist, dass sie die Kosten reduziert, die rotierende elektrische Maschine leichter macht und einen besseren Wirkungsgrad bei hohen Drehzahlen bei weniger Leitern bietet. Die Statoranordnung 100 entspricht in etwa der in 5c simulierten Statoranordnung. Die Statoranordnung 100 enthält einen Statorkern 110, der im Allgemeinen auf die gleiche Weise konfiguriert ist wie der Kern 10 in 1 und 2, außer wie hier angegeben. In 6 werden Elemente des Kerns 110, die den Elementen des Kerns 10 von 1 und 2 ähnlich sind, mit ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet, während neue oder geänderte Elemente mit einem einzigen Symbol oder durch Erhöhen der vorherigen Referenznummer um 100 gekennzeichnet werden.
Der Kern 110 hat einen Kernkörper 111, der eine Vielzahl von Kernnuten 112 enthält, die um die zentrale Achse 14 angeordnet sind, wobei jede der Kernnuten 112 einer der drei aktuellen Phasen zugeordnet ist. Diese Zuordnung wiederholt sich nacheinander um eine innere Umfangsfläche 16 des Kerns 110, die eine im wesentlichen zylindrische Bohrung 18 durch den Kern 10 definiert. Die Kernnuten 112 erstrecken sich parallel zur Mittelachse 14 des Kerns 110 zwischen dem ersten Ende 15 und dem zweiten Ende 17 desselben. Die Kernnuten 112 sind in gleichen Abständen um die innere Umfangsfläche 16 des Statorkerns 110 herum angeordnet und im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 14. Die Kernnuten 112 haben eine Tiefe D_C' entlang der Radialachse 23.
Der Kern 110 in der abgebildeten Ausführung besteht aus einem Stapel von ausgerichteten, miteinander verbundenen Elektrostahllamellen, die die umlaufende Innenfläche 16 und die Kernnuten 112 definieren. Der Kern in den anderen Ausführungen kann auf jede andere bekannte Art und Weise geformt werden. Die im Folgenden mit Bezug auf den „Kern“ oder „Kernkörper“ beschriebenen Merkmale beschreiben auch Merkmale einzelner Lamellen, da das Lamellenpaket den Kern 110 bildet. Die Kernnuten 112 sind durch Statorpole bzw. Zähne 120, die das Lamellenpaket bildet, voneinander getrennt. In axialer Richtung entlang des Pfeils 13 (1) gesehen, sind die Längsinnenflächen 119 der Kernnuten 112 in der Regel U-förmig mit annähernd parallelen Flanken 122, 124. Die Kernnutflanken 122, 124 erstrecken sich von der Nutöffnung 126 in der umlaufenden Innenfläche 16 radial nach außen. Die Tiefe D_C' jeder Kernnut 112 erstreckt sich vom Nutzugang 126 an der Innenumfangsfläche 16 bis zu einem Kernnutboden 128, der vom Nutzugang 126 radial nach außen beabstandet ist.
Die Statoranordnung 100 enthält ferner eine Statorwicklung 134, die durch die Nuten 112 des Statorkerns 110 geführt wird. Die Statorwicklung 134 in der in 6 gezeigten Ausführung enthält eine Vielzahl von ersten Leitern 138 aus Kupfer und eine Vielzahl von zweiten Leitern 142 aus Aluminium. Jede Nut 112 enthält mindestens einen ersten Leiter 138a der Vielzahl von ersten Leitern 138a, 138b und mindestens einen zweiten Leiter 142a der Vielzahl von zweiten Leitern 142a, 142b. Der mindestens eine zweite Leiter 142a ist in jeder Nut 112 des Statorkerns 110 radial näher am Nutzugang 126 angeordnet als der mindestens eine erste Leiter 138a.d
In einer Ausführung, wie in 6 dargestellt, umfassen die ersten Leiter in jeder Nut 112 genau zwei erste Leiter 138a, 138b und die zweiten Leiter in jeder Nut 112 genau zwei zweite Leiter 142a, 142b. Die beiden ersten Leiter in dieser Ausführung umfassen einen äußeren ersten Leiter 138b und einen inneren ersten Leiter 138a, der radial näher am Nutzugang 126 angeordnet ist als der äußere erste Leiter 138b. Die beiden zweiten Leiter in dieser Ausführung umfassen einen äußeren zweiten Leiter 142b und einen inneren zweiten Leiter 142a, die radial näher am Nutzugang 126 angeordnet sind als der äußere zweite Leiter 142b. Der äußere zweite Leiter 142b in dieser Ausführung ist radial näher am Nutzugang 126 angeordnet als der innere erste Leiter 138a. In einigen Ausführungen ist der innere zweite Leiter 142a so angeordnet, dass er den Nutzugang oder den radialen Eintritt 126 wirksam blockiert. Wie hier verwendet, bedeutet „der innere zweite Leiter 142a ist so positioniert, dass er den Nutzugang oder den radialen Zugang wirksam blockiert“, dass der innere zweite Leiter 142a in der Nähe des Nutzugangs oder des radialen Eintritts 126 so positioniert ist, dass kein anderer Leiter vollständig zwischen dem inneren zweiten Leiter 142a und der Innenfläche 16 des Statorkernkörpers 111 positioniert werden kann.
In einer Ausführung sind die ersten Leiter 138 und die zweiten Leiter 142 in Reihe geschaltet. Bei Ausführungen, bei denen die Leiter eine segmentierte Leiteranordnung haben, sind Teile des ersten und zweiten Leiters 138, 142 zur Bildung der Reihenschaltung verbunden. In einigen dieser Ausführungen werden gleichartige Leiter innerhalb einer Nut 112 in Reihe geschaltet. Zum Beispiel sind in einem Statorkern, der so konfiguriert ist, dass er vier Leiter pro Nut hat, wie der in gezeigte Kern 110, die inneren und äußeren ersten Leiter 138a, 138b jeder Nut 112 in Reihe geschaltet, die inneren und äußeren zweiten Leiter 142a, 142b jeder Nut 112 sind in Reihe geschaltet, und mindestens einer der ersten Leiter 138 und mindestens einer der zweiten Leiter 142 jeder Nut 112 sind in Reihe geschaltet. In einigen dieser Ausführungsformen sind Leiter desselben Typs innerhalb einer Nut 112 parallelgeschaltet. Zum Beispiel sind in einem Statorkern, der so konfiguriert ist, dass er vier Leiter pro Nut hat, wie der in gezeigte Kern 110, die inneren und äußeren ersten Leiter 138a, 138b jeder Nut 112 parallelgeschaltet und die inneren und äußeren zweiten Leiter 142a, 142b jeder Nut 112 parallelgeschaltet.
In einigen Ausführungsformen enthalten die ersten Leiter 138 in jeder Nut 112 einen oder mehrere weitere erste Leiter (nicht dargestellt), die zwischen dem inneren ersten Leiter 138a und dem äußeren ersten Leiter 138b angeordnet sind, und die zweiten Leiter 142 in jeder Nut 112 enthalten einen oder mehrere weitere zweite Leiter (nicht dargestellt), die zwischen dem inneren ersten Leiter 142a und dem äußeren zweiten Leiter 142b angeordnet sind. In diesen Ausführungen sind alle zweiten Leiter 142 radial näher am Nutzugang 126 angeordnet als die ersten Leiter 138. In einigen Ausführungen enthält jede Nut 112 des Statorkerns 110 jeweils die gleiche Anzahl der ersten und zweiten Leiter. In einigen Ausführungen ist die Gesamtzahl der Leiter in jeder Nut 112 einschließlich der ersten Leiter 138 und der zweiten Leiter 142 nicht größer als sechs.
Die Kernnuten 112 sind jeweils typischerweise mit entsprechenden Isolierhülsen versehen (zur Verdeutlichung, nicht dargestellt), die den Kern 110 von den ersten Leitern 138 und den zweiten Leitern 142 elektrisch isolieren. Jeder Leiter 138, 142 ist in der Kernnut 112 durch mindestens eine Isolierschicht (zur Verdeutlichung, nicht dargestellt) von den benachbarten Leitern und vom Kern 110 durch die Isolierhülse getrennt. Die ersten Leiter 138 und die zweiten Leiter 142 werden in einer Reihe durch die jeweils parallelen Flanken 122, 124 der Kernnuten 112 ausgerichtet. Bei einigen Ausführungsformen, wie z.B. der in 6 gezeigten, wird ein Spitzenteil 150 jedes Zahnes 120 radial nach außen gedrückt, so dass die jeweiligen Teile der parallelen Flanken 122, 124, die dem zusammengedrückten Zahn zugeordnet sind, sich in Umfangsrichtung nach außen wölben, um ein Breitenmaß des Nutzugangs 126 zu reduzieren.
Die ersten Leiter 138 in der in 6 gezeigten Ausführung haben jeweils eine erste Querschnittsform und eine erste Querschnittsfläche, wenn sie in einer Schnittebene betrachtet werden, die senkrecht zur Mittelachse 14 ausgerichtet ist und durch die Nuten 112 verläuft. Die erste Querschnittsform ist im Wesentlichen die gleiche für die inneren ersten Leiter 138a und die äußeren ersten Leiter 138b in jeder Nut 112 des Statorkerns 110, und die erste Querschnittsfläche ist im Wesentlichen die gleiche für die inneren ersten Leiter 138a und die äußeren ersten Leiter 138b in jeder Nut 112 des Statorkerns 110. Die erste Querschnittsform ist in der Darstellung von 6 rechteckig, obwohl in anderen Darstellungen die erste Querschnittsform andere Geometrien haben kann. Die hier verwendete Formulierung „im Wesentlichen gleich“ in Verbindung mit einem identifizierten physikalischen Merkmal der jeweiligen Leiter bedeutet, dass Abweichungen dieses identifizierten physikalischen Merkmals von Leiter zu Leiter durch bekannte Herstellungsverfahren minimiert werden.
Die zweiten Leiter 142 in der in 6 dargestellten Ausführung haben in der Schnittebene betrachtet jeweils eine zweite Querschnittsform und eine zweite Querschnittsfläche. Die zweite Querschnittsform ist im Wesentlichen die gleiche für die inneren zweiten Leiter 142a und die äußeren zweiten Leiter 142b in jeder Nut 112 des Statorkerns 110, und die zweite Querschnittsfläche ist im Wesentlichen die gleiche für die inneren zweiten Leiter 142a und die äußeren zweiten Leiter 142b in jeder Nut 112 des Statorkerns 110. Die zweite Querschnittsform ist in der Ausführung von 6 rechteckig, obwohl in anderen Ausführungen die zweite Querschnittsform andere Geometrien haben kann. In der in 6 dargestellten Ausführung sind die erste und zweite Querschnittsform des ersten bzw. zweiten Leiters im Wesentlichen gleich. Ebenso sind die erste und zweite Querschnittsfläche des ersten bzw. zweiten Leiters in der Ausführung von 6 im Wesentlichen gleich.
7 zeigt grafisch die Änderung des Phasenwiderstands für jede der in 5a-5c simulierten Statoranordnungen bei einem Frequenzanstieg von 0 auf etwa 1000 Hertz gemäß der folgenden Gleichung: $R_{p h} = R_{d c} [(\frac{R_{a c}}{R_{d c}} - 1) {(\frac{ω_{c a l}}{ω_{r e f}})}^{ζ} + 1]$
wobei R_ph = Phasenwiderstand, R_dc = Gleichstromwiderstand, R_ac = Wechselstromwiderstand, ω_ref = Solldrehzahl, ω_cal = Istdrehzahl und ζ = Frequenzskalierung. Wie in 7 dargestellt, hat der 8C-Kern (simuliert in 5b) im Allgemeinen einen geringeren Phasenwiderstand über den gesamten Frequenzbereich, was auf einen besseren Gesamtwirkungsgrad im Vergleich zum 4C-Kern (simuliert in 5a) und der Statoranordnung 100 von 6 (simuliert in 5c) hindeutet. Wie bereits erwähnt, ist der 8C-Kern jedoch schwieriger zu wickeln und schwieriger, das Gleichgewicht zu halten. Zusätzlich wird der Wirkungsgrad des 8C-Kerns aufgrund der Gleichgewichtsproblematik im 8C-Kern durch den zirkulierenden Strom reduziert, was derzeit nicht modelliert wird. Die Statoranordnung 100 von 6 hat einen höheren Widerstand bei niedrigen Frequenzen, aber einen geringeren Widerstand bei hohen Frequenzen im Vergleich zum 4C-Kern. Zusätzlich hat die Statoranordnung 100 in 5a-5c ein R_AC/R_DC-Verhältnis von 6,767, das zwischen dem R_AC/R_DC-Verhältnis von 10,57 und dem R_AC/R_Dc-Verhältnis von 4,919 für den 4C-Kern bzw. den 8C-Kern liegt. Somit kann die Statoranordnung 100, die Kupferleiter 138 und Aluminiumleiter 142 enthält, die wie in 6 beschrieben in jeder Nut 112 angeordnet sind, die Kosten reduzieren, die elektrische Rotationsmaschine leichter machen und eine bessere Effizienz bei hohen Geschwindigkeiten mit weniger Leitern bieten.
8 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Nut 112 eines Statorkerns 210 mit einer alternativen Ausführung der Kupferleiter 138 und der Aluminiumleiter 142 in jeder Nut 112. Bei dieser Ausführung hat der äußere erste Leiter 138b in der Schnittebene eine erste Querschnittsfläche und der innere erste Leiter 138a in der Schnittebene eine zweite Querschnittsfläche. Die erste Querschnittsfläche ist innerhalb jeder Nut 112 des Statorkerns 210 größer als die zweite Querschnittsfläche. Der innere und äußere zweite Leiter 142a, 142b haben in der Schnittebene gesehen jeweils eine dritte Querschnittsfläche. Die dritte Querschnittsfläche ist im Wesentlichen von zweitem Leiter zu zweitem Leiter innerhalb jeder Nut 112 des Statorkerns 210 gleich. Die dritte Querschnittsfläche der zweiten Leiter 142 ist kleiner als die zweite Querschnittsfläche der inneren ersten Leiter 138a innerhalb jeder Nut 112 des Statorkerns 210.
Die hier beschriebenen Statorkerne haben bei unterschiedlichen Drehzahlen unterschiedliche Wirkungsgrade. Der 8C-Kern (simuliert in 5b) hat im Allgemeinen einen guten Wirkungsgrad über einen weiten Drehzahlbereich, leidet aber unter anderen, oben diskutierten Leistungsproblemen. Der 4C-Kern (simuliert in 5a) hat einen weniger erwünschten Wirkungsgrad bei Drehzahlen über 6000 RPM. Die Statoranordnung 100 aus 6 hat einen angemessenen Wirkungsgrad bei Drehzahlen unter 6200 U/min, aber einen guten Wirkungsgrad bei Drehzahlen über 6200 U/min. Eine Statoranordnung mit dem Statorkern 210 aus 8 hat in wichtigen Bereichen einen noch besseren Wirkungsgrad als die Statoranordnung 100 aus 6. Die Statoranordnung 100 aus 6 und die Statoranordnung mit dem Statorkern 210 wäre für den Einsatz in Elektrofahrzeugen (EV) von Vorteil, da die in EVs verwendeten Elektromaschinen während des Betriebs des EV auf der Autobahn typischerweise mit Drehzahlen über 6200 U/min arbeiten.
Die vorgeschlagene Erfindung zielt darauf ab, die Wechselstrom-Kupferverluste zu reduzieren, indem eine Mischung aus Aluminium- und Kupferleitern in derselben Nut verwendet wird. Aluminiumleiter werden in der Nähe der Nutöffnungen verwendet, wo die Wechselstromverluste höher sind. Die geringere Leitfähigkeit von Aluminium hilft, die Wechselstromverluste in dieser Schlüsselposition zu reduzieren. Eine Kombination aus Aluminiumleitern in der Nähe der Nutöffnung und Kupferleitern im restlichen Nutbereich hilft, die Gesamteffizienz der Maschine im Vergleich zur Verwendung von Kupferleitern in der gesamten Nut zu verbessern. Die Verbesserung des Wirkungsgrades ist besonders bei hohen Geschwindigkeiten von Bedeutung. Der Vorteil dieser Konfiguration kann sich verringern, wenn mehr Leiter in der Nut verwendet werden, z.B. mehr als 6 Leiter in der Nut.
Die vorstehende detaillierte Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Statoranordnung wurde hier nur als Beispiel und nicht als Einschränkung dargestellt. Es ist erkennbar, dass bestimmte hier beschriebene individuelle Merkmale und Funktionen Vorteile haben, die ohne die Einbeziehung anderer hier beschriebener Merkmale und Funktionen erreicht werden können. Darüber hinaus ist erkennbar, dass verschiedene Alternativen, Modifikationen, Variationen oder Verbesserungen der oben genannten Ausführungsformen und andere Merkmale und Funktionen oder Alternativen davon in vielen anderen Ausführungsformen, Systemen oder Anwendungen wünschenswert kombiniert werden können. Gegenwärtig unvorhergesehene oder nicht vorweg genommene Alternativen, Modifikationen, Variationen oder Verbesserungen können später von Fachleuten vorgenommen werden, die auch von den beigefügten Ansprüchen erfasst werden sollen. Daher sollten Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche nicht auf die Beschreibung der hier enthaltenen Ausführungsformen beschränkt werden.

Claims

Statoranordnung für eine elektrische Maschine, umfassend: einen Statorkern mit einer Vielzahl von Zähnen, die in Umfangsrichtung um eine Mittelachse des Statorkerns beabstandet sind, wobei benachbarte Zähne der Vielzahl von Zähnen entsprechende Nuten in dem Statorkern definieren, wobei jede Nut einen Nutzugang hat, der sich radial zur Mittelachse hin öffnet; und eine Statorwicklung, die durch die Nuten des Statorkerns geführt wird, wobei die Statorwicklung eine Vielzahl von ersten Leitern aus Kupfer und eine Vielzahl von zweiten Leitern aus Aluminium aufweist, wobei jede Nut mindestens einen ersten Leiter aus der Vielzahl von ersten Leitern und mindestens einen zweiten Leiter aus der Vielzahl von zweiten Leitern enthält, wobei der mindestens eine zweite Leiter radial näher an dem Nutzugang angeordnet ist als der mindestens eine erste Leiter.
Statoranordnung nach Anspruch 1, wobei a) der mindestens eine erste Leiter und der mindestens eine zweite Leiter in jeder Nut in einer einzelnen Reihe angeordnet sind, oder b) eine erste Querschnittsform der ersten Leiter ist im Wesentlichen gleich der zweiten Querschnittsform der zweiten Leiter, wenn sie in einer Schnittebene betrachtet werden, die senkrecht zur Mittelachse ausgerichtet ist und durch die Nuten verläuft.
Statoranordnung nach Anspruch 2, wobei a) die erste Querschnittsform und die zweite Querschnittsform rechteckig sind, oder b) eine erste Querschnittsfläche der ersten Leiter in der Schnittebene gesehen im Wesentlichen gleich einer zweiten Querschnittsfläche der zweiten Leiter ist, oder c) eine erste Querschnittsfläche der ersten Leiter ist größer als eine zweite Querschnittsfläche der zweiten Leiter, wenn man sie in der Schnittebene betrachtet.
Statoranordnung nach Anspruch 1, wobei jede Nut die gleiche Anzahl von jedem der ersten Leiter und der zweiten Leiter enthält, und wobei eine Gesamtzahl der ersten und zweiten Leiter in jeder Nut sechs nicht überschreitet.
Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Rotationsmaschine, umfassend: einen Statorkern, der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Nuten definiert, die um eine Achse des Statorkerns herum angeordnet sind, wobei die Nuten jeweils einen radialen Zugang in die Nut von einer zentralen Bohrung des Stators aus aufweisen; und eine Statorwicklung, die durch die Nuten des Statorkerns geführt wird, wobei die Statorwicklung eine Vielzahl von ersten Leitern aus Kupfer und eine Vielzahl von zweiten Leitern aus Aluminium aufweist, wobei jede Nut mindestens einen ersten Leiter aus der Vielzahl von ersten Leitern und mindestens einen zweiten Leiter aus der Vielzahl von zweiten Leitern enthält, wobei die ersten und zweiten Leiter in jeder Nut in einer Reihe angeordnet sind, wobei der mindestens eine zweite Leiter den radialen Zugang wirksam blockiert.
Statoranordnung nach Anspruch 5, wobei a) die Mehrzahl der ersten Leiter erste segmentierte Leiter sind, die jeweils ein erstes Anschlussende und ein erstes gebogenes Ende aufweisen, wobei die Mehrzahl der zweiten Leiter zweite segmentierte Leiter sind, die jeweils ein zweites Anschlussende und ein zweites gebogenes Ende aufweisen, und wobei mindestens ein erster segmentierter Leiter mit mindestens einem zweiten segmentierten Leiter an den jeweiligen ersten und zweiten Anschlussenden innerhalb jeder Nut in Reihe geschaltet ist, oder b) der mindestens eine erste Leiter genau zwei in der Anzahl ist, und wobei der mindestens eine zweite Leiter genau zwei in der Anzahl ist, oder c) keine der durch den Statorkern definierten Nuten ohne den mindestens einen ersten Leiter und den mindestens einen zweiten Leiter ist.
Statoranordnung nach Anspruch 6, wobei die beiden ersten Leiter einen äußeren ersten Leiter und einen inneren ersten Leiter umfassen, der radial näher an dem radialen Zugang angeordnet ist als der äußere erste Leiter, und wobei eine erste Querschnittsfläche des äußeren ersten Leiters größer ist als eine zweite Querschnittsfläche des inneren ersten Leiters, wenn sie in einer Schnittebene betrachtet wird, die senkrecht zur Achse ausgerichtet ist und durch die Nuten verläuft.
Statoranordnung nach Anspruch 7, wobei die beiden zweiten Leiter jeweils dritte Querschnittsflächen aufweisen, die in der Schnittebene gesehen im Wesentlichen gleich sind.
Statoranordnung nach Anspruch 8, wobei die zweite Querschnittsfläche des inneren ersten Leiters, in der Schnittebene betrachtet, größer ist als die jeweiligen dritten Querschnittsflächen der beiden zweiten Leiter.
Mehrphasige elektrische Rotationsmaschine, umfassend: einen Rotor, der so konfiguriert ist, dass er um eine Achse rotierend angetrieben werden kann; einen Statorkern, der den Rotor umgibt und eine Vielzahl von Zähnen aufweist, die in Umfangsrichtung um die Achse herum beabstandet sind und sich radial in Richtung der Achse erstrecken, wobei benachbarte Zähne der Vielzahl von Zähnen jeweilige Nuten in dem Statorkern definieren, wobei jede Nut einen Nutzugang aufweist, der die Nuten radial zu einer zentralen Bohrung des Statorkerns öffnet, in der der Rotor angeordnet ist; und eine Statorwicklung, die durch die Nuten des Statorkerns geführt wird, wobei die Statorwicklung eine Vielzahl von ersten Leitern aus Kupfer und eine Vielzahl von zweiten Leitern aus Aluminium aufweist, wobei jede Nut genau zwei erste Leiter der Vielzahl von ersten Leitern und genau zwei zweite Leiter der Vielzahl von zweiten Leitern enthält, wobei die zwei ersten Leiter und die zwei zweiten Leiter in einer einzigen Reihe innerhalb jeder Nut angeordnet sind, wobei die zwei zweiten Leiter radial näher an dem Nutzugang angeordnet sind als die zwei ersten Leiter.