DE102020114128B4 - Verschaltungsanordnung einer Wellenwicklung eines Stators einer elektrischen Maschine - Google Patents

Verschaltungsanordnung einer Wellenwicklung eines Stators einer elektrischen Maschine Download PDF

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Abstract

Verschaltungsanordnung einer Wellenwicklung (2) eines Stators (1) einer elektrischen Maschine, wobei die Wellenwicklung (2) mehrere Phasen aufweist und für jede Phase wenigstens zwei separate Wicklungen vorgesehen sind, wobei jede Wicklung von einer ersten und einer zweiten Wicklungsmatte gebildet ist, wobei die erste Wicklungsmatte von einem sich axial erstreckenden Phaseneingangspin (22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b) zu einem sich axial erstreckenden Verschaltungspin (25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b) läuft, an dem sie mittels eines Verschaltungselements mit einem sich axial erstreckenden Verschaltungspin (28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) der zweiten Wicklungsmatte verschaltet ist, die vom Verschaltungspin (28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) zu einem sich axial erstreckenden Phasenausgangspin (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) läuft, wobei die Phasenausgänge aller Phasen mittels eines gemeinsamen Sternschaltelements verschaltet sind, wobei die Phaseneingangspins (22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b), die Phasenausgangspins (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) und die Verschaltungspins (25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) nur in einem Ringsegment des ringförmigen Stators (1) von weniger als 90° und die Phaseneingangs- und -ausgangspins (22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) in einer äußeren Radialebene und die Verschaltungspins (25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) in einer inneren Radialebenen vorgesehen sind, und dass als Verschaltungselemente Brückenschienen (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) und als Sternschaltelement eine Sternschiene (14), die sich nur innerhalb des Ringsegments erstrecken, vorgesehen sind, wobei die beiden den zwei separaten Wicklungen einer gemeinsamen Phase zugeordneten Brückenschienen (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) axial benachbart zueinander angeordnet und die Brückenschienenpaare (5, 6, 7) aller Phasen radial hintereinander angeordnet und jeweils mit Verbindungsabschnitten zur inneren Radialebene geführt sind, und die Sternschiene (14) radial außen angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verschaltungsanordnung einer Wellenwicklung eine Stators einer elektrischen Maschine, wobei die Wellenwicklung mehrere Phasen aufweist und für jede Phase wenigstens zwei separate Wicklungen vorgesehen sind, wobei jede Wicklung von eine ersten und von einer zweiten Wicklungsmatte gebildet ist, wobei die erste Wicklungsmatte von einem sich axial erstreckenden Phaseneingangspin zu einem sich axial erstreckenden Verschaltungspin läuft, an dem sie mittels eines Verschaltungselements mit einem sich axial ersteckenden Verschaltungspin der zweiten Wicklungsmatte verschaltet ist, die vom Verschaltungspin zu einem sich axial ersteckenden Phasenausgangspin läuft, wo die Phasenausgänge aller Phasen mittels eines gemeinsamen Sternschaltelements verschaltet sind.
  • Der Aufbau eines Stators mit einer Wellenwicklung ist eine Statorbauform, bei der zur Bildung der phasenspezifischen Wicklungen Wicklungsmatten zum Einsatz kommen. Zur Bildung der verteilten Wicklungen werden die einzelnen Wicklungsmatten in einander geflochten und in die Statornuten eingefügt. Dabei weist die Wellenwicklung mehrere, zumeist drei Phasen auf, wobei für jede Phase üblicherweise wenigstens zwei separate Wicklungen vorgesehen sind. Jeweils eine Wicklung wird von einer ersten und einer zweiten Wicklungsmatte gebildet, wobei die eine Wicklungsmatte den Strom im Uhrzeigersinn und die andere Wicklungsmatte den Strom entgegen dem Uhrzeigersinn führt. Die erste Wicklungsmatte verläuft von einem sich axial erstreckenden Phaseneingangspin, beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn, zu einem sich axial erstreckenden Verschaltungspin respektive weist diese Pins auf. Über den Verschaltungspin ist sie mittels eines Verschaltungselements mit einem sich ebenfalls axial erstreckenden Verschaltungspin der zweiten Wicklungsmatte verschaltet, die dann im Uhrzeigersinn zu einem sich axial erstreckenden Phasenausgangspin läuft. Das heißt, dass jede phasenspezifische Wicklung über zwei in Serie geschaltete Wicklungsmatten und damit eigene Wicklungen gebildet ist, die über ein Verschaltungselement verschaltet sind. Bei drei Phasen und zwei separaten Wicklungen pro Phase sind demzufolge sechs Wicklungen vorgesehen. Die Phasenausgangspins wiederum sind über ein gemeinsames Sternschaltelement miteinander verbunden.
  • Im Zuge der zunehmenden Kompaktierung elektrischer Maschinen und damit auch des Stators ist für die entsprechende Verschaltung und Anschlüsse der Wicklungen bzw. der Wellenwicklung nur relativ wenig Bauraum gegeben, wobei die Verschaltung bzw. der Anschluss axial auf der Wicklung erfolgt. Die entsprechenden, zu verschaltenden und sich axial erstreckenden Pins sind bei bekannten Wicklungsgeometrien um den Wicklungsumfang verteilt angeordnet, was es erfordert, die entsprechenden Verschaltungselemente entsprechend um den Umfang am Wicklungskopf zu verteilen, wie auch ein ringförmiges Sternschaltelement zu verwenden.
  • Die US 2018 / 0 309 337 A1 offenbart einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine umfassend einen Statorkern, der mehrere Schlitze definiert, und eine Statorspule mit mehreren Phasenwicklungen, von denen jede mit einer entsprechenden Phase einer Stromquelle verbunden ist. Jede Phasenwicklung enthält mehrere Leiter, die in die Schlitze eingeführt, mit benachbarten Leitern in Reihe geschaltet und von den benachbarten Leitern durch mehrere Schlitzabstände beabstandet sind. Weiter umfasst der Stator Einheitsmuster, von denen jedes einige Leiter enthält, und einen Brückenleiter, der die Einheitsmuster miteinander in Reihe schaltet, indem er ein Paar von Leitern verbindet, die in einer innersten Schicht der entsprechenden Schlitze angeordnet sind. Jeder erste Leiter jeder Phasenwicklung ist mit einer Stromleitung verbunden und in einer äußersten Schicht eines der vielen Schlitze angeordnet.
  • Die DE 10 2018 207 224 A1 offenbart ein Verschaltungselement zur Ausbildung einer Sternverschaltung von zwei parallel geführten Phasenwicklungen, welche mit Haarnadelleiter ausgeführt sind.
  • Die DE 10 2018 219 536 A1 offenbart eine Verschaltung für eine elektrische Maschine mit Hairpin-Wicklung, wobei die Verschaltung eine Mehrzahl von Schaltringen umfasst, welche sich jeweils zumindest über einen Teil des Umfangs erstrecken, wobei an den Schaltringen mehrere Verbindungsleiter vorgesehen sind, welche jeweils zumindest mit zwei Anschlusspins verbindbar sind.
  • Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte, kleinbauende Verschaltungsanordnung anzugeben.
  • Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Verschaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäße vorgesehen, dass die Phaseneingangspins, die Phasenausgangspins und die Verschaltungspins nur in einem Ringsegment des ringförmigen Stators von weniger als 180°, vorzugsweise von weniger als 90° und die Phaseneingangspins und Phasenausgangspins in einer äußeren Radialebene und die Verschaltungspins in einer inneren Radialebene vorgesehen sind, und dass als Verschaltungselemente Brückenschienen und als Sternschaltelement eine Sternschiene, die sich nur innerhalb des Ringsegments erstrecken, vorgesehen sind, wobei die beiden den zwei separaten Wicklungen einer gemeinsamen Phase zugeordneten Brückenschienen axial benachbart zueinander angeordnet und die Brückenschienenpaare aller Phasen radial hintereinander angeordnet und jeweils mit Verbindungsabschnitten zur inneren Radialebene geführt sind, und die Sternschiene radial außen angeordnet ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Verschaltungsanordnung sind sämtliche zu verschaltenden Pins, also die Phaseneingangs- und -ausgangspins sowie die Verschaltungspins, nur in einem relativ kleinen Ringsegment des Stators von weniger als 180°, vorzugsweise von weniger als 90° angeordnet. Das heißt, dass die Pinverteilung auf dieses möglichst kleine Ringsegment konzentriert ist und nicht, wie bisher sich quasi eine Pinverteilung um den gesamten Statorumfang ergibt. Bevorzugt erfolgt eine Pinkonzentration in einem Ringsegment von maximal 90°, insbesondere von weniger als 90°.
  • Darüber hinaus ist eine entsprechende, kompakte Verschachtelung der Verschaltungselemente und des Sternschaltelements vorgesehen. Die Verschaltungselemente sind als Brückenschienen ausgeführt, das Sternschaltelement als Sternschiene, mithin also jeweils als schmale, längliche Bauteile, die aus einem geeigneten Metallblech gearbeitet, insbesondere gestanzt und umgeformt sind. Die beiden den separaten Wicklungen einer gemeinsamen Phase zugeordneten Brückenschienen sind dabei axial benachbart zueinander angeordnet, liegen also, axial gesehen, übereinander und stehen hochkant. Zwei übereinanderliegende, phasenspezifische Brückenschienen bilden demzufolge ein Brückenschienenpaar. Die Brückenschienenpaare aller Phasen sind innerhalb der Verschaltungsanordnung radial hintereinander angeordnet, liegen also radial gesehen gestapelt. Es ergibt sich demzufolge sowohl eine spezifische axiale als auch radiale Stapelung. Das heißt, das sämtliche Brückenschienen äußerst kompakt angeordnet sind. In diesen Schienenverbund ist schließlich auch die Sternschiene eingebunden, die sich radial an die Brückenschienenpackung außen anschließt. Bei drei Phasen und jeweils zwei Wicklungen pro Phase kommen demzufolge sechs Brückenschienen und eine Sternschiene, mithin also sieben Schienen zum Einsatz, die erfindungsgemäß in äußerst kompakter, weil gestapelter und geschachtelter Anordnung positioniert sind. Die Verschaltung ist demzufolge nur in einem kleinen Teilbereich des Umfangs gegeben, der restliche axiale Bauraum bleibt unbelegt.
  • Die Erfindung sieht ferner vor, dass jede Brückenschiene aus einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schienenkörper und zwei sich axial erstreckenden und radial nach innen gewinkelt oder gebogen geführten Anschlusspins besteht, und dass die Sternschiene ebenfalls aus einem sich in Umfangsrichtung ersteckenden Schienenkörper und mehreren, der Anzahl an Wicklungen entsprechenden und sich axial erstreckenden und radial nach außen gewinkelt oder gebogen geführten Anschlusspins besteht. Die Brückenschienen sowie die Sternschiene sind aus einem geeigneten, dünnen Metallblech und entsprechend umgeformt, so dass sich ein in Umfangsrichtung erstreckendes, schmales und daher hochkant anordbares Schienenbauteil ergibt. Jede Brückenschiene besteht aus dem länglichen, schmalen Schienenkörper und den beiden daran angeordneten Anschlusspins, die je nach Axialposition und Radialposition der Brückenschiene entsprechend gewinkelt oder gebogen radial nach innen zu dem jeweiligen Verschaltungspin geführt sind. Da alle Verschaltungspins auf gleichem Radius liegen, liegen demzufolge auch sämtliche Anschlusspins aller Brückenschienen auf gleichem Radius, so dass eine sehr einfache Verbindung der Pins, üblicherweise durch Laserschweißen, aufgrund der definierten Position möglich ist.
  • In vergleichbarer Weise ist die Sternschiene ausgeführt. Auch sie besteht aus einem schmalen Schienenkörper, an dem eine entsprechende Anzahl an, in diesem Fall nach außen geführten Anschlusspins vorgesehen ist. Auch die Phaseneingangspins und Phasenausgangspins liegen in einer gemeinsamen Radialebene, so dass auch die Anschlusspins der Sternschiene in einer gemeinsamen Radialebene benachbart zu den anzuschließenden Pins liegen, so das auch auf dieser Seite eine einfache Pinverbindung durch Laserschweißen möglich ist.
  • Bevorzugt sind die Brückenschienen und die Sternschiene in einem gemeinsamen Kunststoffkörper vergossen. Im Rahmen der Herstellung werden die Brückenschienen und die Sternschiene entsprechend positioniert, also in der beschriebenen axialen und radialen Verschachtelung respektive Reihung angeordnet und anschließend in einem Kunststoffkörper vergossen, so dass sich ein einzelnes, einfach handhabbares und montierbares Verschaltungsbauteil ergibt, das als solches im Rahmen der Montage axial auf die Wicklung aufgesetzt wird und aufgrund der bekannten, definierten Positionierung sämtlicher Pins bei Erreichen der Montageendstellung alle miteinander zu verschaltenden Pins unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, so dass unmittelbar danach die Pinverbindung erfolgen kann.
  • Zweckmäßig ist es dabei, wenn am Kunststoffkörper eine Durchbrechung benachbart zu den Anschlusspins der Brückenschienen vorgesehen ist, in die in der Montagestellung die Verschaltungspins der Wicklungsmatten eingreifen. Durch diese gemeinsame Durchbrechung, durch die alle Anschlusspins der Wicklungsmatten hindurchgreifen, ist eine einfache und korrekte Positionierung des vergossenen Verschaltungsbauteils möglich. Denn diese Durchbrechung dient letztlich der Pinführung und damit aber auch der korrekten Positionierung des Verschaltungsbauteils. Im Rahmen der Montage wird das vergossene Verschaltungsbauteil demzufolge auf einfache Weise axial aufgesetzt, wobei lediglich darauf zu achten ist, dass die Anschlusspins durch die gemeinsame Durchbrechung geführt werden.
  • Alternativ dazu und, erfindungsgemäß bevorzugt, ist es denkbar, dass am Kunststoffkörper benachbart zu jedem Anschlusspin eine separate Durchbrechung vorgesehen ist, in die in der Montagestellung jeweils ein Verschaltungspin eingreift. Hier ist also eine der Anzahl an Anschlusspins entsprechende Anzahl an separaten Durchbrechungen vorgesehen, wobei jeweils eine Durchbrechung einem solchen Anschlusspin zugeordnet ist. Individuell in jede Durchbrechung wird der dem jeweiligen Anschlusspin zugehörige Verschaltungspin beim axialen Aufsetzen auf die Wicklung geführt, das heißt, dass die Pins durch diese Durchbrechung gefädelt oder geschoben werden. Hierüber ergibt sich eine noch genauere Führung, da jeder Verschaltungspin separat in der zugeordneten Durchbrechung geführt wird.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn an der radialen Außenseite des Kunststoffkörpers mehrere, der Anzahl an Phaseneingangs- und Phasenausgangspins entsprechende Vertiefungen vorgesehen sind, in denen jeweils ein Phaseneingangs- oder Phasenausgangspin aufgenommen ist, wobei in einem Teil der Vertiefungen zusätzlich jeweils ein Anschlusspin der jeweiligen, die jeweilige Phase bestromenden Stromschiene aufgenommen ist. Auch an der Außenseite des Kunststoffformkörpers sind entsprechende Vertiefungen vorgesehen, die der Pinaufnahme dienen.
  • Wie beschrieben, sind zweckmäßigerweise, wie zumeist üblich, drei Phasen vorgesehen, die zumeist mit U, V und W beschrieben werden. Jeder Phase sind wenigstens zwei Wicklungen jeweils bestehend aus zwei Wicklungsmatten zugeordnet. Denkbar ist es aber auch, dass jede Phase aus mehr als zwei separaten Wicklungen besteht bzw. umfasst. Dies setzt dann eine entsprechend höhere Anzahl an Brückenschienen voraus. Bei drei Wicklungen pro Phase wären dann drei Brückenschienen mit jeweils zwei Anschlusspins axial zu stapeln, wie sich auch die Anzahl der Anschlusspins der Sternschiene von sechs Anschlusspins auf neun Anschlusspins erhöhen würde.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung einen Stator für eine elektrischer Maschine, umfassend eine Wellenwicklung sowie eine Verschaltungsanordnung der vorstehend beschrieben Art.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ferner eine elektrische Maschine, umfassend einen solchen Stator.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
    • 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
    • 2 eine vergrößerte Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Verschaltungsanordnung mit Kunststoffkörper,
    • 3 die Brückenschienen und die Sternschiene der Verschaltungsanordnung aus 2 in einer Einzeldarstellung,
    • 4 eine Aufsicht auf die drei Brückenschienen gemäß 3,
    • 5 eine Seitenansicht der drei Brückenschienen gemäß 3,
    • 6 die Montageanordnung der Brückenschienen und der Sternschiene, ohne Darstellung des Kunststoffkörpers, an der Wellenwicklung, und
    • 7 eine Schnittansicht durch die montierte Verschaltungsanordnung entlang der Linie VII-VII.
  • 1 zeigt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Stators 1 einer elektrischen Maschine, umfassend eine Wellenwicklung 2 mit drei Phasen U, V, W, wobei jede Phase wenigstens zwei separate Wicklungen aufweist. Jede Wicklung ist dabei von einer ersten und einer zweiten Wicklungsmatte gebildet, wobei die eine Wicklungsmatte den Strom gegen den Uhrzeigersinn führt, während die andere Wicklungsmatte den Strom im Uhrzeigersinn führt. Um den Strom von der einen auf die andere Wicklungsmatte umzuleiten, sind entsprechende Brückenschienen vorgesehen, die die Wicklungsmatten verbinden. Der Strom wird an einem Phaseneingangspin einer Wicklungsmatte zugeführt und an einem Phasenausgangspin der zweiten Wicklungsmatte über eine Sternschiene abgeführt. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Wellenwicklung ist bekannt.
  • Zur Verschaltung aller Pins ist eine erfindungsgemäße, axial auf die Wellenwicklung 2 aufgesetzte Verschaltungsanordnung 3 vorgesehen, die sich, wie 2 zeigt, nur um relativ kurzes Ringsegment, das vorzugsweise kleiner als 90° ist, um den Statorrespektive den Wicklungsumfang erstreckt. In diesem Ringsegment sind sämtliche zu verschaltenden Pins der Wellenwicklung 2 angeordnet, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
  • Die 2 und 3 zeigen die Verschaltungsanordnung 3 einerseits komplett ( 2) andererseits nur die Brückenschienen und die Sternschiene (3).
  • Die Verschaltungsanordnung 3 umfasst einen Kunststoffkörper 4, in dem sämtliche Schienen eingebettet sind. Wie 2 zeigt, ragen lediglich die entsprechenden Anschlusspins der jeweiligen Schienen axial aus dem Kunststoffkörper 4 hervor.
  • In den Kunststoffkörper 4 integriert sind drei Brückenschienenpaare 5, 6, 7, wobei das Brückenschienenpaar 5 aus zwei axial hintereinander angeordneten Brückenschienen 5a, 5b, das Brückenschienenpaar 6 aus zwei axial hintereinander angeordneten Brückenschienen 6a, 6b und das Brückenschienenpaar 7 aus zwei axial hintereinander angeordneten Brückenschienen 7a, 7b besteht. Jede Brückenschiene 5a - 7b besteht jeweils aus einem länglichen, in Umfangsrichtung gebogenen, schmalen Schienenkörper 8a, 8b (Brückenschienen 5a, 5b), 9a, 9b (Brückenschienen 6a, 6b) und 10a, 10b (Brückenschienen 7a, 7b), wie in 5 gezeigt. Von den jeweiligen Schienenkörpern 8a - 10b erstrecken sich jeweils axial und radial nach innen gebogen oder gewinkelt geführt entsprechende Anschlusspins, wobei jede Brückenschiene 5a bis7b zwei Anschlusspins aufweist, da sie zwei Wicklungsmatten in Serie schaltet. Die Brückenschiene 5a weist die beiden Anschlusspins 11a auf, die Brückenschiene 5b die Anschlusspins 11b. Die Brückenschiene 6a weist die Anschlusspins 12a auf, während die Brückenschiene 6b die Anschlusspins 12b aufweist. Schließlich weist die Brückenschiene 7a die beiden Anschlusspins 13a auf, während die Brückenschiene 7b die beiden Anschlusspins 13b aufweist. Wie 3, aber auch 4 zeigt, liegen alle Anschlusspins 11a bis 13b auf einem gemeinsamen Radius. Das heißt, dass sie, wie 4 augenscheinlich zeigt, entsprechend unterschiedlich weit radial nach innen geführt sind. Dies resultiert daraus, als die Brückenschienenpaare 5, 6, 7 radial geschachtelt respektive hintereinander angeordnet sind, wie die 3 bis 5 zeigen. Das heißt, dass die Anschlusspins 13a, 13b des radial außen liegenden Brückenschienenpaares 7 zwangsläufig radial weiter nach innen zu führen sind, als die Anschlusspins 11 a, 11b des radial innen liegenden Brückenschienenpaares 5.
  • Wie 3 zeigt, ist in das Schienenpaket auch eine Sternschiene 14 eingebunden, bei der es sich, wie auch bei den Brückenschienen 5a - 7b, um ein entsprechendes Metall- oder Blechbauteil handelt. Auch die Sternschiene 14 weist einen länglichen Schienenkörper 15 auf, an dem im gezeigten Beispiel sechs Anschlusspins 16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b angeordnet sind, entsprechend der Anzahl an insgesamt sechs Phasenausgangspins, die seitens der Wellenwicklung 2 gegeben sind.
  • 6 zeigt schematisch die Anordnung der Verschaltungsanordnung 3 mit den Brückenschienen 5a - 7b und der Sternschiene 14 an der eigentlichen Wicklung. Wie beschrieben sind drei Phasen vorgesehen, wobei jeder Phase eine den Strom zuführende Stromschiene 19, 20, 21 zugeordnet ist. Die Stromschiene 19 ist beispielsweise der Phase U, die Stromschiene der Phase V und die Stromschiene 21 der Phase W zugeordnet. Jede Stromschiene 19, 20, 21 weist zwei Anschlusspins 19a, 19b, 20a, 20b, 21a, 21b auf, die an entsprechenden, phasenspezifischen Anschlusspins der jeweiligen Phase der Wellenwicklung 2 angeschlossen sind. Die Anschlusspins 19a und 19b sind an entsprechenden Phaseneingangspins 22a, 22b angeschlossen. Die Anschlusspins 20a und 20b an entsprechenden Phaseneingangspins 23a, 23b und die Anschlusspins 21 a, 21b an entsprechenden Phaseneingangspins 24a, 24b. Jeder Phaseneingangspin 22a - 24b wird von einem Pinende einer Wicklungsmatte gebildet. Die Wicklungsmatte selbst läuft im Uhrzeigersinn nach innen und endet mit einem entsprechenden Anschlusspin am Innenumfang der Wicklung, wie 6 zeigt. Gezeigt sind entsprechende Verschaltungspins 25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, die über die Enden der sechs ersten Wicklungsmatten definiert sind.
  • An diesen Anschlusspins 25a - 27b sind die Brückenschienen 5a bis 7b mit jeweils einem Anschlusspin angeschlossen. Beispielsweise ist der Anschlusspin 11 a an den Verschaltungspin 25a und der Anschlusspin 11b an den Verschaltungspin 25b, der Anschlusspin 12a an den Verschaltungspin 26a und der Anschlusspin 12b an den Verschaltungspin 26b und schließlich der Anschlusspin 13a an den Verschaltungspin 27a und der Anschlusspin 13b an den Verschaltungspin 27b angeschlossen.
  • Die Brückenschienen 5a - 7b verbinden wie beschrieben die beiden Wicklungsmatten einer Phasenwicklung miteinander. Hieraus resultiert zwangsläufig, dass die verbleibenden anderen Anschlusspins 11a - 13b jedes Anschlusspinpaares jeder Brückenschiene mit jeweils einem Verschaltungspin der seriellen zweiten Wicklungsmatte verschaltet sind, wie 6 zeigt. Diese Anschlusspins sind in 6 mit 28a, 28b für die erste Phase, 29a, 29b für die zweite Phase und 30a, 30b für die dritte Phase bezeichnet. An den entsprechenden Verschaltungspins 28a - 30b sind die entsprechenden zweiten Anschlusspins 11a - 13a der Brückenschienen 5a - 7b angeschlossen, wie 6 zeigt.
  • Wie beschrieben finden sich sämtliche Verschaltungspins 25a - 30b in einer gemeinsamen Radialebene, gleiches gilt für die Anschlusspins 11a - 13b, so dass in der Montagestellung alle miteinander zu verschaltenden Pins radial gesehen unmittelbar benachbart zueinander liegen und entsprechend verschweißt werden können.
  • 6 zeigt des Weiteren die Sternschiene 14 mit ihren Anschlusspins 16a - 18b. Diesen benachbart zugeordnet sind entsprechende Phasenausgangspins 31a, 31b der ersten Phase, 32a, 32b der zweiten Phase und 33a, 33b der dritten Phase. Das heißt, dass die Sternschiene 14 die entsprechenden Phasen miteinander verschaltet. Wiederum liegen die Phasenausgangspins 31a - 33b auf einer gemeinsamen Radialebene, Entsprechendes gilt für die Anschlusspins 16a - 18b der Sternschiene 14, so dass auch hier die zu verschaltenden Pins unmittelbar radial benachbart zueinander liegen und verschweißt werden können.
  • Auf diese Weise ist demzufolge eine äußerst kompakte Verschaltung in nur einem sehr schmalen, kleinen Ringsegment sichergestellt.
  • 2 zeigt wie beschrieben den Kunststoffkörper 4 sowie die an ihm axial vorspringenden Anschlusspins 11a - 13b, von denen exemplarisch nur die Anschlusspins 11a und 13a gekennzeichnet sind. Am Innenumfang sind, den jeweiligen Anschlusspins benachbart, entsprechende Durchbrechungen 34 vorgesehen, durch die in der Montagestellung die entsprechenden Verschaltungspins 25a - 30b geführt sind. Hierüber wird eine entsprechende Montagekodierung realisiert, gleichzeitig aber auch eine entsprechende Pinführung.
  • In vergleichbarer Weise sind an der gegenüberliegenden radialen Außenseite des Kunststoffkörpers 4 entsprechende Vertiefungen 35 ausgebildet, in die zum einen die Anschlusspins 16a - 18b eingreifen, zum anderen aber auch die entsprechenden Phaseneingangs- und Phasenausgangspins 22a - 24b respektive 31a - 33b, so dass auch an dieser Seite eine eindeutige Zuordnung gegeben ist.
  • 7 zeigt schließlich eine Längsschnittansicht durch einen Teil des Stators 1 im Bereich der Verschaltungsanordnung 3, geschnitten entlang der Linie VII - VII. Gezeigt ist einerseits die Sternschiene 14, andererseits die drei Brückenschienenpaare 5, 6, 7 mit den jeweiligen Brückenschienen 5a, 5b respektive 6a, 6b respektive 7a, 7b. Deutlich wird hieraus einerseits, dass jeder Schienenkörper länglich respektive im Querschnitt rechteckig ist und hochkant steht, so dass sich, radial gesehen, ein sehr schmaler Aufbau ergibt. Ersichtlich ist aber neben der axialen Schachtelung auch die radiale Schachtelung der Brückenschienenpaare 5, 6, 7 sowie, radial außen liegend, der Sternschiene 14.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Stator
    2
    Wellenwicklung
    3
    Verschaltungsanordnung
    4
    Kunststoffkörper
    5
    Brückenschienenpaar
    5a
    Brückenschiene
    5b
    Brückenschiene
    6
    Brückenschienenpaar
    6a
    Brückenschiene
    6b
    Brückenschiene
    7
    Brückenschienenpaar
    7a
    Brückenschiene
    7b
    Brückenschiene
    8a
    Schienenkörper
    8b
    Schienenkörper
    9a
    Schienenkörper
    9b
    Schienenkörper
    10a
    Schienenkörper
    10b
    Schienenkörper
    11a
    Anschlusspin
    11b
    Anschlusspin
    12a
    Anschlusspin
    12b
    Anschlusspin
    13a
    Anschlusspin
    13b
    Anschlusspin
    14
    Sternschiene
    15
    Schienenkörper
    16a
    Anschlusspin
    16b
    Anschlusspin
    17a
    Anschlusspin
    17b
    Anschlusspin
    18a
    Anschlusspin
    18b
    Anschlusspin
    19
    Stromschiene
    20
    Stromschiene
    21
    Stromschiene
    22a
    Phaseneingangspin
    22b
    Phaseneingangspin
    23a
    Phaseneingangspin
    23b
    Phaseneingangspin
    24a
    Phaseneingangspin
    24b
    Phaseneingangspin
    25a
    Verschaltungspin
    25b
    Verschaltungspin
    26a
    Verschaltungspin
    26b
    Verschaltungspin
    27a
    Verschaltungspin
    27b
    Verschaltungspin
    28a
    Verschaltungspin
    28b
    Verschaltungspin
    29a
    Verschaltungspin
    29b
    Verschaltungspin
    30a
    Verschaltungspin
    30b
    Verschaltungspin
    31a
    Phasenausgangspin
    31b
    Phasenausgangspin
    32a
    Phasenausgangspin
    32b
    Phasenausgangspin
    33a
    Phasenausgangspin
    33b
    Phasenausgangspin
    34
    Durchbrechungen
    35
    Vertiefungen

Claims (9)

  1. Verschaltungsanordnung einer Wellenwicklung (2) eines Stators (1) einer elektrischen Maschine, wobei die Wellenwicklung (2) mehrere Phasen aufweist und für jede Phase wenigstens zwei separate Wicklungen vorgesehen sind, wobei jede Wicklung von einer ersten und einer zweiten Wicklungsmatte gebildet ist, wobei die erste Wicklungsmatte von einem sich axial erstreckenden Phaseneingangspin (22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b) zu einem sich axial erstreckenden Verschaltungspin (25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b) läuft, an dem sie mittels eines Verschaltungselements mit einem sich axial erstreckenden Verschaltungspin (28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) der zweiten Wicklungsmatte verschaltet ist, die vom Verschaltungspin (28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) zu einem sich axial erstreckenden Phasenausgangspin (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) läuft, wobei die Phasenausgänge aller Phasen mittels eines gemeinsamen Sternschaltelements verschaltet sind, wobei die Phaseneingangspins (22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b), die Phasenausgangspins (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) und die Verschaltungspins (25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) nur in einem Ringsegment des ringförmigen Stators (1) von weniger als 90° und die Phaseneingangs- und -ausgangspins (22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) in einer äußeren Radialebene und die Verschaltungspins (25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) in einer inneren Radialebenen vorgesehen sind, und dass als Verschaltungselemente Brückenschienen (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) und als Sternschaltelement eine Sternschiene (14), die sich nur innerhalb des Ringsegments erstrecken, vorgesehen sind, wobei die beiden den zwei separaten Wicklungen einer gemeinsamen Phase zugeordneten Brückenschienen (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) axial benachbart zueinander angeordnet und die Brückenschienenpaare (5, 6, 7) aller Phasen radial hintereinander angeordnet und jeweils mit Verbindungsabschnitten zur inneren Radialebene geführt sind, und die Sternschiene (14) radial außen angeordnet ist.
  2. Verschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Brückenschiene (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) aus einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schienenkörper (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) und zwei sich axial erstreckenden und radial nach innen gewinkelt oder gebogen geführten Anschlusspins (11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b) besteht, und dass die Sternschiene (14) aus einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schienenkörper (15) und mehreren, der Anzahl an Wicklungen entsprechenden und sich axial erstreckenden und radial nach außen gewinkelt oder gebogen geführten Anschlusspins (16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b) besteht.
  3. Verschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschienen (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) und die Sternschiene (14) in einem Kunststoffkörper (4) vergossen sind.
  4. Verschaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Kunststoffkörper (4) eine Durchbrechung benachbart zu den Anschlusspins (16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b) der Brückenschienen (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) vorgesehen ist, in die in der Montagestellung die Verschaltungspins (25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) der Wicklungsmatten eingreifen.
  5. Verschaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Kunststoffkörper (4) benachbart zu jedem Anschlusspin (16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b) eine separate Durchbrechung (34) vorgesehen ist, in die in der Montagestellung jeweils ein Verschaltungspin (25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b) eingreift.
  6. Verschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der radialen Außenseite des Kunststoffkörpers(4) mehrere, der Anzahl an Phaseneingangs- und Phasenausgangspins (22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) entsprechende Vertiefungen (35) vorgesehen sind, in denen jeweils ein Phaseneingangs- oder Phasenausgangspin (22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) aufgenommen ist, und wobei in einem Teil der Vertiefungen (35) zusätzlich jeweils ein Anschlusspin (16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b) der Sternschiene (14) aufgenommen ist.
  7. Verschaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Phasen vorgesehen sind.
  8. Stator für eine elektrische Maschine, umfassend eine Wellenwicklung sowie eine Verschaltungsanordnung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  9. Elektrische Maschine umfassend einen Stator (1) nach Anspruch 8.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180309337A1 (en) 2017-04-19 2018-10-25 Lg Electronics Inc. Stator for rotary electric machine
DE102018207224A1 (de) 2018-05-09 2019-11-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Stator für eine elektrische Maschine und Herstellungsverfahren
DE102018219536A1 (de) 2018-11-15 2020-05-20 Zf Friedrichshafen Ag Verschaltungsanordnung für eine elektrische Maschine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011045202A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Aisin Aw Co Ltd 回転電機用電機子及び絶縁部材
CN210608719U (zh) * 2019-10-10 2020-05-22 吉利汽车研究院(宁波)有限公司 一种车用永磁同步电机扁线定子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180309337A1 (en) 2017-04-19 2018-10-25 Lg Electronics Inc. Stator for rotary electric machine
DE102018207224A1 (de) 2018-05-09 2019-11-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Stator für eine elektrische Maschine und Herstellungsverfahren
DE102018219536A1 (de) 2018-11-15 2020-05-20 Zf Friedrichshafen Ag Verschaltungsanordnung für eine elektrische Maschine

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