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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, der einen Statorkern mit einer Vielzahl von Nuten und mehrere Phasenwicklungen aufweist, eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators.
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Stand der Technik
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Elektrische Maschinen weisen typischerweise einen Rotor (Läufer) und einen Stator (Ständer) auf, wobei der Stator wiederum einen Statorkern mit einer Vielzahl von um einen Umfang des Statorkerns verteilten Nuten und mehrere Phasenwicklungen, die in die Nuten eingebracht sind, aufweist. Eine typische Anzahl an Phasenwicklungen ist z.B. drei oder sechs für entsprechend drei oder sechs Phasen. Die Anzahl der Nuten ist dann typischerweise auf die Anzahl der Phasen abgestimmt und beträgt ein Vielfaches davon, z.B. 48 oder 72.
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Elektrische Maschinen können generatorisch oder motorisch betrieben werden. Eine Regelung der Spannung im Generatorbetrieb bzw. des Drehmoments im Motorbetrieb kann mittels eines Stromrichters (auch als Inverter bezeichnet) erfolgen, der die Phasenwicklungen (Ständerwicklungen) mit einem Spannungsnetz verbindet. Die einzelnen Phasenwicklungen sind entsprechend miteinander und/oder mit dem Stromrichter verschaltet, z.B. in einer Sternschaltung oder einer bzw. zwei Dreieckschaltungen (bei sechs Phasen sind z.B. zwei Dreieckschaltungen möglich). Die mehreren Phasenwicklungen insgesamt werden auch als Statorwicklung bezeichnet.
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Die Phasenwicklungen können dabei jeweils mehrere, elektrisch miteinander verbundene, U-förmige Wickelelemente, sog. „Hairpins“ (oder haarnadelförmige Wickelelemente), umfassen. Solche U-förmigen Wickelelemente (die U-Form stellt dabei nur die allgemeine Form dar, diese kann aber z.B. je nach Ausgestaltung auch eher V-förmig sein) weisen zwei gerade Abschnitte auf, die über einen gebogenen Abschnitt miteinander verbunden sind. Die beiden geraden Abschnitte sind dann in zwei verschiedene Nuten im Statorkern eingebracht und die beiden freien Enden werden jeweils mit einem freien Ende eines anderen Wickelelements (elektrisch) verbunden oder dienen ggf. als Abgangsdraht zur weiteren Anbindung bzw. Verschaltung. Ein solches U-förmiges Wickelement kann z.B. durch geeignete Verformung (bzw. Biegen) eines Drahtes erhalten werden.
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Jede der Phasenwicklungen weist damit gerade, in axialer Richtung des Stators verlaufende, Abschnitte bzw. Schenkel auf, die nach einem bestimmten Wickelschema in Nuten gesteckt sind. Beispielsweise können alle Schenkel in einer Nut zur selben Phasenwicklung gehören und die derselben Phasenwicklung zugeordneten Nuten in Umfangsrichtung einen definierten Nutabstand voneinander aufweisen.
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Aus der
US 7 342 340 B2 ist z.B. ein Wickelschema bekannt, bei dem die Wickelemente bzw. Phasenwicklungen, in radialer Richtung gesehen, in vier Nutlagen angeordnet sind, d.h. in jeder Nut befinden sich vier der erwähnten geraden Abschnitte. Hier wird ein einfaches Wickelschema mit zwei Nutlagen doppelt verwendet. Andere Wickelschemata sind z.B. aus der
EP 1 401 084 B1 und der
EP 1 388 925 B1 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Stators mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung geht aus von einem Stator für eine elektrische Maschine wie eingangs schon erwähnt, d.h. mehrere Phasenwicklungen sind in die Nuten des Statorkerns eingebracht und umfassen jeweils mehrere, elektrisch miteinander verbundene, U-förmige Wickelelemente. Dabei weist jede der Phasenwicklungen, gerade Abschnitte auf, die in axialer Richtung des Stators verlaufen und die in der Phasenwicklung zugeordnete Nuten (d.h. Nuten, die nur für diese betreffende Phasenwicklung vorgesehen sind) eingebracht sind, wobei diese Nuten jeweils eine vorgegebene Anzahl von Nuten in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die Nuten selbst sind zweckmäßigerweise an der radial innen liegenden Seite des Statorkerns ausgebildet.
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Die Anzahl der Phasen bzw. der Phasenwicklungen ist bevorzugt sechs, und die Anzahl der Nuten im Statorkern ist bevorzugt 72. Zudem weisen die zu einer Phasenwicklung gehörigen Nuten vorzugsweise einen der Anzahl der Phasenwicklungen entsprechenden Nutabstand auf, d.h. bei sechs Phasenwicklungen gehört jede sechste Nut zur selben Phasenwicklung. Entsprechend gehören die fünf dazwischenliegenden Nuten zu jeweils einer anderen der fünf weiteren Phasenwicklungen. Bei 72 Nuten sind damit jeder Phasenwicklung 12 Nuten zugeordnet.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass zwar die Erfindung anhand von sechs Phasen bzw. Phasenwicklungen und 72 Nuten näher erläutert wird, jedoch kann dies auch auf weniger oder mehr Phasen sowie weniger oder mehr Nuten skaliert werden.
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Weiterhin weist jede der Phasenwicklungen eine erste Teilwicklung und eine zweite Teilwicklung auf, wobei die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung jeweils eine in eine Umfangsrichtung verlaufende Hinwicklung und eine in die entgegengesetzte Umfangsrichtung verlaufende Rückwicklung aufweisen. Die geraden Abschnitte der Wickelelemente der ersten Teilwicklung und der zweiten Teilwicklung sind oder werden dabei jeweils in zwei, in radialer Richtung gesehen, zueinander benachbarten Nutlagen (oder Nutreihen) angeordnet, d.h. die geraden Abschnitte der Wickelelemente derselben Teilwicklung sind (nur) in zwei, in radialer Richtung gesehen, zueinander benachbarten Nutlagen (Nutlagenpaar) angeordnet. Von solchen Nutlagenpaaren gibt es bei zwei Teilwicklungen dann insgesamt zwei.
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Zweckmäßigerweise sind oder werden hierbei ein Ende der Hinwicklung der ersten Teilwicklung elektrisch mit einem Anfang der Rückwicklung der ersten Teilwicklung, und ein Ende der Hinwicklung der zweiten Teilwicklung elektrisch mit einem Anfang der Rückwicklung der zweiten Teilwicklung verbunden. Eine solche elektrische Verbindung erfolgt insbesondere mittels eines Verbindungselements oder Umkehrverbindungselements. Damit werden also die einzelnen Wickelelemente derart (elektrisch) miteinander verbunden, dass ein Stromfluss entlang jeder der zwei Teilwicklungen zunächst in eine Umfangsrichtung erfolgt, dann umkehrt und wieder zurückfließt (hierbei werden Stromflüsse, die in axialer Richtung des Stators verlaufen, außer Betracht gelassen). Eine anschauliche Darstellung hierzu kann den Figuren entnommen werden.
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Damit gibt es also insgesamt pro Nut vier gerade Abschnitte bzw. vier Nutlagen, wobei die erste Teilwicklung z.B. die erste und die zweite Nutlage (von radial innen nach außen gesehen) und die zweite Teilwicklung die dritte und die vierte Nutlage belegen. Hier ist es zudem zweckmäßig, wenn die beiden Hinwicklungen und die beiden Rückwicklungen derart ausgestaltet sind, dass in allen vier geraden Abschnitten, die in derselben Nut angeordnet sind, der Stromfluss in dieselbe (axiale) Richtung verläuft.
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Weiterhin sind oder werden die geraden Abschnitte eines jeden Wickelelements in unterschiedlichen Nutlagen angeordnet. Insbesondere befinden sich dabei die jeweiligen Schenkel der Wickelelemente einer Hinwicklung, einer Rückwicklung oder einer Teilwicklung, durch welche Schenkel der Strom in dieselbe Richtung fließt, auch in derselben Nutlage. Dies stellt eine Anordnung der Wickelelemente dar, um die benötigten Stromflüsse in den Phasenwicklungen zu erreichen.
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Außerdem sind oder werden in jeder der Phasenwicklung zugeordneten Nut die geraden Abschnitte der Wickelelemente der Rückwicklungen der ersten Teilwicklung und der zweiten Teilwicklung in, in radialer Richtung, benachbarten Nutlagen (und damit in den beiden mittleren der insgesamt vier Nutlagen) oder in der innersten und der äußersten Nutlage angeordnet. Diese beiden Anordnungen von benachbarten Nutlagen einerseits sowie innerster und äußerster Nutlage andererseits wechseln sich aufgrund der Ausgestaltung der Teilwicklungen in der Folge immer (sowohl für die Hinwicklung als auch für die Rückwicklung) ab. Daher sind auch die geraden Abschnitte der Wickelelemente der Hinwicklungen der ersten Teilwicklung und der zweiten Teilwicklung abwechselnd in, in radialer Richtung, benachbarten Nutlagen und in der innersten und der äußersten Nutlage angeordnet. Mit anderen Worten sind also die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung hinsichtlich ihrer Aufteilung auf Hinwicklung und Rückwicklung bzw. der Anordnung der hierfür verwendeten Wickelelemente (die Position der geraden Abschnitte in den Nutlagen) gespiegelt angeordnet.
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Der besondere Vorteil dieser Anordnung ist, dass die erwähnten Umkehrverbindungselemente, von denen pro Teilwicklung eines benötigt wird, um die Hinwicklung und die Rückwicklung bzw. deren jeweiligen Anfangs- bzw. Endabschnitte elektrisch zu verbinden, einmal radial außen und einmal radial innen in Bezug auf die vier Nutlagen angeordnet werden können. Durch das vorgeschlagene Wickelschema sind die elektrisch zu verbindenden Anfangs- bzw. Endabschnitte der betreffenden Wickelemente nämlich entweder in der ersten Nutlage oder in der vierten Nutlage. Am radial inneren und radial äußeren Ende der Phasenwicklung ist ausreichend Platz für diese Umkehrverbindungselemente vorhanden.
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Demgegenüber sind bei bekannten Wickelschemata mit vier Nutlagen die Anfangs- bzw. Endabschnitte einer der zwei Teilwicklungen in der zweiten oder dritten Nutlage, was das Vorsehen von Umkehrverbindungselementen, radial gesehen, im Inneren der Phasenwicklung erfordert. Dies führt, wie sich gezeigt hat, zu unförmigen Wickelköpfen und Problemen bei der Anordnung, was mit dem vorgeschlagenen Wickelschema umgangen wird.
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Die erste und die zweite Teilwicklung können nun in zwei verschiedenen, bevorzugten Arten elektrisch miteinander verbunden bzw. verschaltet werden. In der ersten bevorzugten Varianten sind die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung jeder Phasenwicklung elektrisch in Reihe geschaltet. Hierzu ist insbesondere ein Ende der Rückwicklung der ersten Teilwicklung mittels eines Verbindungselements elektrisch mit einem Anfang der Hinwicklung der zweiten Teilwicklung verbunden. Ein Anfang der Hinwicklung der ersten Teilwicklung und ein Ende der Rückwicklung der zweiten Teilwicklung sind entsprechend bevorzugt als Abgangsdrähte ausgebildet.
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Hierbei können jeweils zwei Enden von Wickelelementen einer Teilwicklung miteinander elektrisch verbunden, zweckmäßigerweise verschweißt, werden. Diese Variante eignet sich besonders für die sog. Delta- oder Dreieckschaltung der einzelnen Phasenwicklungen untereinander und mit einem Stromrichter, wobei im Falle von sechs Phasen z.B. zwei Dreiecke verschaltet werden.
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In der zweiten bevorzugten Variante sind die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung jeder Phasenwicklung elektrisch parallelgeschaltet. Insbesondere sind hier dann ein Anfang der Hinwicklung der ersten Teilwicklung, ein Anfang der Hinwicklung der zweiten Teilwicklung, ein Ende der Rückwicklung der ersten Teilwicklung und ein Ende der Rückwicklung der zweiten Teilwicklung als Abgangsdrähte ausgebildet. Ein Anfang der Hinwicklung der ersten Teilwicklung und ein Anfang der Hinwicklung der zweiten Teilwicklung können dann zweckmäßigerweise elektrisch miteinander verbunden sein, ebenso auch ein Ende der Rückwicklung der ersten Teilwicklung und ein Ende der Rückwicklung der zweiten Teilwicklung. Bevorzugt sind dabei jeweils vier Enden von U-förmigen Wickelelementen, sofern sie kein Anfang und kein Ende einer Hinwicklung oder Rückwicklung bilden, und die zu der Hinwicklung der ersten Teilwicklung, der Rückwicklung der ersten Teilwicklung, der Hinwicklung der zweiten Teilwicklung und der Rückwicklung der zweiten Teilwicklung gehören, elektrisch miteinander verbunden, insbesondere verschweißt.
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Diese Variante eignet sich besonders für die sog. Sternschaltung der einzelnen Phasenwicklungen untereinander und mit einem Stromrichter, wobei im Falle von sechs Phasen z.B. zwei Sterne verschaltet werden.
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Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator, einem Rotor und einem Stromrichter, der elektrisch mit den Phasenwicklungen verbunden bzw. verschaltet ist. Die elektrische Maschine kann insbesondere für Spannungen von 48 V oder höher ausgelegt sein.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung als Antriebsmaschine in Fahrzeugen, z.B. als Traktionsantrieb. Sie kann alternativ oder zusätzlich auch zur Stromerzeugung, d.h. generatorisch, eingesetzt werden. Sie kann beispielsweise einen permanent- und/oder fremderregten Rotor haben.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einem Stator in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 2 zeigt schematisch einen Stator mit einigen Wickelementen.
- 3a und 3b zeigen ein Wickelschema und eine perspektivische Ansicht eines Stators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
- 4a und 4b zeigen ein Wickelschema und eine perspektivische Ansicht eines Stators gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 100 mit Stator 200 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die elektrische Maschine 100 weist neben dem Stator 200 einen innerhalb des Stators 200 angeordneten Rotor 120 auf, der um eine Rotationsachse A - die auch eine axiale Richtung definiert - drehbar ist. Mit R ist entsprechend eine radiale Richtung bezeichnet.
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Außerdem ist eine Steuer- und Regeleinheit angebracht, welche insbesondere einen sog. Inverter oder Stromrichter 130 zur Verbindung mit einem Spannungsnetz, beispielsweise einem Fahrzeugbordnetz, aufweist. Der Stator 200 weist Phasenwicklungen auf, beispielsweise sechs Phasenwicklungen, von denen schematisch und beispielhaft zwei angedeutet und mit U1 und U2 bezeichnet sind.
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In 2 ist schematisch und perspektivisch ein Stator 200 gezeigt, wie er grundsätzlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Stator 200 weist einen Statorkern 210 sowie darin eingebrachte Nuten 220 auf.
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Beispielhaft sind vier U-förmige (oder bogenförmige) Wickelelemente 230 gezeigt, die jeweils zwei gerade Abschnitte 232 aufweisen, die an einem Ende (in der Figur unten) mittels eines bogen- bzw. U-förmigen Abschnitts 234 verbunden sind. Am jeweils anderen Ende 236 (in der Figur oben) sind die Wickelelemente entweder direkt oder mittels eines Umkehrverbindungselements 238 untereinander verbunden, sie können über ein solches Ende (je nach Position des Wickelelements innerhalb der Phasenwicklung) aber auch an einen Stromrichter angebunden sein und damit als Abgangsdraht ausgebildet sein.
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Beispielhaft sind hier in einigen Nuten jeweils zwei gerade Abschnitte bzw. Schenkel 232 von zwei verschiedenen Wickelelementen 230 angeordnet, die in verschiedenen Nutlagen angeordnet sind, wobei die geraden Abschnitte eines Wickelelements jeweils in unterschiedlichen Nutlagen angeordnet sind.
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Anhand dieser 2 soll lediglich beispielhaft veranschaulicht werden, wie diese Wickelelemente geformt sein können und wie diese in den Nuten angeordnet sein können. Konkrete Wickelschemata sollen in den nachfolgen Figuren gezeigt und in Bezug darauf näher erläutert werden.
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In 3a ist ein Wickelschema gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt und in 3b ist eine zugehörige, perspektivische Ansicht eines Stators 200a dargestellt. In 3a ist das Wickelschema nur für eine Phase U1 dargestellt, wobei die weiteren fünf Phasen gleichartig sind, nur um jeweils eine Nut in Umfangsrichtung verschoben. In 3b sind sämtliche Phasenwicklungen gezeigt.
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In 3a sind für die Phase bzw. die Phasenwicklung U1 in einer Tabelle die Nuten 220 von 1 bis 72 und die Nutlagen 220L von 1 bis 4 von radial innen (Lage 1, in der Figur bzw. Tabelle oben) nach radial außen (Lage 4, in der Figur bzw. Tabelle unten) eingetragen.
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Die Phasenwicklung U1 umfasst eine erste Teilwicklung T1 in den Nutlagen 1 und 2 sowie eine zweite Teilwicklung T2 in den Nutlagen 3 und 4. Die erste Teilwicklung T1 wiederum umfasst eine Hinwicklung H1 und eine Rückwicklung R1, ebenso umfasst die zweite Teilwicklung T2 eine Hinwicklung H2 und eine Rückwicklung R2.
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Nachfolgend soll diese Tabelle für die Phasenwicklung U1 näher erläutert werden. Diejenigen Nuten, in denen gerade Abschnitte der Wickelelemente angeordnet sind, sind die Nuten mit den Nummern n+6m, wobei n=1 für die Phasenwicklung U1 gelten soll, für m gilt 0≤m≤11. In der Tabelle sind mit gestrichelt dargestellten Verbindungslinien zwischen zwei solchen geraden Abschnitten die in 2 gezeigten bogen- bzw. U-förmigen Abschnitte bezeichnet (in 2 unten), mit den durchgezogen dargestellten Linien hingegen sind die in 2 gezeigten Enden bzw. Endabschnitte (in 2 oben) dargestellt. Die Pfeile geben hierbei eine Richtung des Stromflusses durch die Phasenwicklung bzw. die einzelnen Wickelelemente an.
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Die Enden bzw. Endabschnitte der Nuten 1 und 67 bilden Abgangs- bzw. Verbindungsdrähte, die auf die Position der Nuten 70 bzw. 64 hin als Pfeil verlaufen. Der Endabschnitt in Nut 1 und Nutlage 2 bildet einen Abgangsdraht, der an Position der Nut 70 und Nutlage 2 zum Stromrichter geführt wird, das gleiche gilt für den Endabschnitt in Nut 67 und Nutlage 3 an Position der Nut 64 und Nutlage 3.
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Diese beiden Endabschnitte bilden somit den Anfang und das Ende der Phasenwicklung U1.
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Der Endabschnitt in Nut 67 und Nutlage 2 ist zur Position der Nut 64 und Nutlage 2 geführt, und der Endabschnitt in Nut 1 und Nutlage 3 ist zur Position der Nut 70 und Nutlage 3 geführt. Diese beiden Endabschnitt sind (elektrisch) miteinander zu verbinden, z.B. mittels eines geeigneten Verbindungselements (vgl. 240 in 3b). Hierzu müssen diese beiden Endabschnitte jedoch nicht notwendigerweise an die gezeigten Positionen geführt werden. Hier werden also die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung miteinander (elektrisch) verbunden.
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Der Endabschnitt in Nut 67 und Nutlage 1 bildet an Position der Nut 70 und Nutlage 1 das Ende der Hinwicklung H1 und ist mit dem Endabschnitt in Nut 61 und Nutlage 1 an Position der Nut 64 und Nutlage 1 zu verbinden, welcher den Anfang der Rückwicklung R1 bildet. Dies kann durch das angedeutete Umkehrverbindungselement (hier zwischen den Nuten 64 und 70 oberhalb von Nutlage 1, vgl. 238 in 3b) erfolgen.
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Der Endabschnitt in Nut 67 und Nutlage 4 bildet an Position der Nut 70 und Nutlage 4 das Ende der Hinwicklung H2 und ist mit dem Endabschnitt in Nut 61 und Nutlage 4 an Position der Nut 64 und Nutlage 4 zu verbinden, welcher den Anfang der Rückwicklung R2 bildet. Dies kann durch das angedeutete Umkehrverbindungselement (hier zwischen den Nuten 64 und 70 unterhalb von Nutlage 4) erfolgen.
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Die übrigen Endabschnitte sind jeweils mit einem Endabschnitt eines in der entsprechenden Hin- oder Rückwicklung benachbarten Wickelelements (elektrisch) verbunden, insbesondere verschweißt. In dieser Tabelle sind diese jeweils paarweise verschweißten Endabschnitte in den Nuten mit den Nummern n+6m gezeigt, wobei n=4 für die Phasenwicklung U1 gelten soll, für m gilt 0≤m≤9. Zudem sind diese Paare jeweils in den Nutlagen 1 und 2 oder aber in den Nutlagen 3 und 4 angeordnet.
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Damit ergibt sich insgesamt eine elektrische Reihenschaltung der ersten Teilwicklung und der zweiten Teilwicklung, wobei diese beiden Teilwicklungen spiegelbildlich angeordnet sind, was die Anordnung der beiden Umkehrverbindungselemente einmal radial innerhalb der Wickelelemente und einmal radial außerhalb der Wickelelemente ermöglicht.
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Die übrigen fünf Phasenwicklungen können auf die gleiche Weise gebildet sein, wobei diejenigen Nuten, in denen die geraden Abschnitte der Wickelelemente anzuordnen sind, für jede weitere Phase um jeweils eine Nut weiter verschoben werden können. Wenn bei der Phasenwicklung U1 die Nuten 1, 7, 13 etc. belegt sind, könne dies für die Phasenwicklung U2 die Nuten 2, 8, 14 etc. sein, für die Phasenwicklung W1 die Nuten 3, 9, 15 etc. und so weiter.
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Diejenigen Enden bzw. Endabschnitte, die als Abgangsdrähte und zur Verbindung der beiden Teilwicklungen dienen, können derart verschoben sein, dass insgesamt die sechs Phasenwicklungen mit ihren Abgangs- bzw. Verbindungsdrähten räumlich sinnvoll angeordnet sind. Wenn bei der Phasenwicklung U1 die Abgangs- bzw. Verbindungsdrähte in den Nuten 1 und 67 angeordnet sind, kann dies für die Phasenwicklung U1 z.B. bei den Nuten 38 und 32, für die Phasenwicklung W1 bei den Nuten 9 und 3, für die Phasenwicklung W2 bei den Nuten 46 und 40, für die Phasenwicklung V1 bei den Nuten 65 und 59, und für die Phasenwicklung V2 bei den Nuten 30 und 24 sein.
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In 3b ist die zu diesem Wickelschema gehörige perspektivische Ansicht des Stators 200a mit allen sechs Phasenwicklungen dargestellt. Hierbei ist mit U1a ein Endabschnitt (Nutlage 2) der ersten Teilwicklung der Phasenwicklung U1 gezeigt, der den Anfang der Phasenwicklung bildet, mit U1e hingegen ein Endabschnitt (Nutlage 3) der zweiten Teilwicklung der Phasenwicklung U1, der das Ende der Phasenwicklung bildet. Die anderen beiden Endabschnitte der Teilwicklungen der Phasenwicklung U1 sind mittels eines Verbindungselements 240 (elektrisch) miteinander verbunden, hier dasjenige zwischen Nutlage 3 neben U1a und Nutlage 2 neben U1e. Entsprechendes gilt für die weiteren Phasenwicklungen U2, V1, V2, W1 und W2.
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Außerdem sind einige der Umkehrverbindungselemente 238 gezeigt, die entweder radial innerhalb oder radial außerhalb der elektrisch verbundenen bzw. verschweißten Endabschnitte der Wickelelemente - des sog. Wickelkopfes - angeordnet sind.
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Weiterhin ist zu sehen, dass sich dieses Wickelschema aufgrund der Anordnung der Abgangsdrähte bevorzugt für die Dreieckschaltung eignet, wobei hier zwei Dreieckschaltungen zweckmäßig sind, einmal für die Phasenwicklungen U1, V1 und W1 und einmal für die Phasenwicklungen U2, V2 und W2.
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In 4a ist ein Wickelschema gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt und in 4b ist eine zugehörige, perspektivische Ansicht eines Stators 200 b dargestellt.
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Die Anordnung der einzelnen Wickelelemente und deren geraden Abschnitten in den Nuten bei diesem Wickelschema entspricht dem Wickelschema gemäß der 3a und 3b, sodass insofern auf die dortigen Ausführungen verwiesen werden kann. Es sollen lediglich die Unterschiede erläutert werden, die insbesondere darin bestehen, dass hier keine (elektrische) Reihenschaltung der zwei Teilwicklungen T1 und T2 vorliegt, sondern eine Parallelschaltung.
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Hierbei bilden die Enden bzw. Endabschnitte der Nuten 1 und 67 nur Abgangsdrähte, die auf die Position der Nuten 70 bzw. 64 hin als Pfeil verlaufen. Die Endabschnitte in Nut 1 und Nutlagen 2 und 3 bilden an Position der Nut 70 und Nutlagen 2 und 3 Abgangsdrähte, die zum Stromrichter geführt werden, das gleiche gilt für die Endabschnitte in Nut 67 und Nutlagen 2 und 3 an Position der Nut 64 und Nutlagen 2 und 3. Diese vier Endabschnitte bilden somit den Anfang und das Ende der Phasenwicklung U1, wobei jeweils zwei Endabschnitte (einer von der ersten und einer von der zweiten Teilwicklung) auch elektrisch verbunden bzw. verschweißt werden können, da sie ja parallel verschaltet sind bzw. sein sollen.
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Von den übrigen Endabschnitten sind insbesondere jeweils vier miteinander elektrisch verbunden bzw. verschweißt. In der Tabelle sind diese jeweils vier verschweißten Endabschnitte in den Nuten mit den Nummern n+6m gezeigt, wobei n=4 für die Phasenwicklung U1 gelten soll und 0≤m≤9.
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Damit ergibt sich insgesamt eine elektrische Parallelschaltung der ersten Teilwicklung und der zweiten Teilwicklung, insbesondere sogar eine mehrfache Parallelschaltung insofern, also die beiden Teilwicklungen T1 und T2 zwischendurch immer wieder miteinander verbunden sind.
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Wenngleich damit zwar der Stromfluss nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinflusst wird (gegenüber einer Wicklung, in der die Endabschnitte bei einer Parallelschaltung der beiden Teilwicklungen nur paarweise verbunden sind, es also keine Verbindungen zwischendurch gibt), so wird dadurch eine einfachere Herstellung erreicht, da nicht in zwei Arbeitsschritten jeweils zwei Endabschnitte miteinander verbunden werden müssen, sondern nur ein Arbeitsschritt für die Verbindung der vier Endabschnitte nötig ist.
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Weiterhin sind diese beiden Teilwicklungen aber spiegelbildlich angeordnet, was die Anordnung der beiden Umkehrverbindungselemente einmal radial innerhalb der Wickelelemente und einmal radial außerhalb der Wickelelemente ermöglicht.
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In 4b ist entsprechend zu sehen, dass - im Gegensatz zu 3b - keine Verbindungselemente 240 vorgesehen und auch nicht nötig sind. Jedoch sind die zwei Endabschnitte der Teilwicklungen der Phasenwicklung U1 parallel herausgeführt und bilden mit U1a den Anfang und mit U1e das Ende. Die beiden Endabschnitte bei U1a bzw. U1b können auch verschweißt sein. Entsprechendes gilt für die weiteren Phasenwicklungen U2, V1, V2, W1 und W2.
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Weiterhin ist zu sehen, dass sich dieses Wickelschema aufgrund der Anordnung der Abgangsdrähte bevorzugt für die Sternschaltung eignet, wobei hier zwei Sternschaltungen zweckmäßig sind, einmal für die Phasenwicklungen U1, V1 und W1 und einmal für die Phasenwicklungen U2, V2 und W2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7342340 B2 [0006]
- EP 1401084 B1 [0006]
- EP 1388925 B1 [0006]
