DE102020203944A1

DE102020203944A1 - Verschaltungseinheit und Verfahren zum Herstellen eines Wicklungssystems

Info

Publication number: DE102020203944A1
Application number: DE102020203944.5A
Authority: DE
Inventors: Torsten Müller; Harald Müller
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-09-30
Also published as: US11777358B2; US20210305872A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Antriebssystem eines elektrisch angetriebenen Luftfahrzeugs und insbesondere deren Wicklungssystem. Insbesondere zielt die Erfindung auf ein Hilfsmittel in Form einer Verschaltungseinheit zum Verschalten der Wicklungen des Wicklungssystems ab. Die Verschaltungseinheit weist zum elektrischen Verbinden von Wicklungsanordnungen des Wicklungssystems eine Verbindungsanordnung mit einer Vielzahl von Kontaktstellen auf, welche derart ausgebildet und an der Verschaltungseinheit angeordnet sind, dass diese Kontaktstellen der Verschaltungseinheit mit Kontaktstellen der zu kontaktierenden Wicklungsanordnungen verbindbar sind. Die Verbindungsanordnung weist desweiteren eine Vielzahl von elektrischen Verbindungsabschnitten auf, wobei ein jeweiliger Verbindungsabschnitt zwei der Kontaktstellen miteinander verbindet. Diese Verschaltungseinheit kann mit ihren Kontaktstellen mit entsprechenden Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen kontaktiert werden, so dass in einfacher Art und Weise ein gewünschtes Wicklungssystem aufgebaut wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Antriebssystem eines elektrisch angetriebenen Luftfahrzeugs und insbesondere deren Wicklungssystem. Insbesondere zielt die Erfindung auf ein Hilfsmittel zum Verschalten der Wicklungen des Wicklungssystems ab.
Für mobile Anwendungen, bspw. zum Antrieb von Luftfahrzeugen wie etwa Flugzeugen oder Helikoptern oder aber auch für elektrisch angetriebene Land- oder Wasserfahrzeuge etc., werden als Alternative zu den gebräuchlichen Verbrennungskraftmaschinen Konzepte beruhend auf elektrischen Antriebssystemen untersucht und eingesetzt. Ein derartiges elektrisches Antriebssystem, welches als rein elektrisches oder auch als hybrid-elektrisches Antriebssystem ausgebildet sein kann, weist in der Regel zumindest eine elektrische Maschine auf, die zum Antreiben des Vortriebsmittels des Luftfahrzeugs als Elektromotor betrieben wird. Weiterhin sind eine entsprechende Quelle elektrischer Energie zur Versorgung des Elektromotors sowie in der Regel eine Leistungselektronik vorgesehen, mit deren Hilfe der Elektromotor betrieben wird. Im Falle eines hybrid-elektrischen Antriebssystems ist desweiteren ein Verbrennungsmotor vorgesehen, der seriell oder parallel in das Antriebssystem integriert ist und bspw. einen Generator antreibt, welcher seinerseits elektrische Energie zur Verfügung stellt, die in einer Batterie gespeichert und/oder dem Elektromotor zugeführt werden kann.
Die Anforderungen an derartige elektrische Maschinen steigen weitestgehend unabhängig vom jeweiligen Anwendungsfall kontinuierlich an. Bedingt durch die stetige Optimierung der elektrischen Maschinen insbesondere hinsichtlich der Leistungsdichte sind die Baugröße beziehungsweise der Platzbedarf für ihre Komponenten so weit wie möglich zu reduzieren. Bei einer herkömmlichen Einzelzahnkonfiguration des Stators der Maschine, bei der die Statorwicklungen häufig als Einzelzahnwicklungen ausgeführt sind, müssen die einzelnen Wicklungen elektrisch miteinander verbunden werden, bspw. mit Hilfe entsprechend komplexer und aufwändiger Kabelverbindungen. Für Maschinen mit hohen Polpaarzahlen und somit einer hohen Anzahl von Einzelwicklungen bedeutet das zum Einen einen hohen zeitlichen Aufwand zur Herstellen der Verbindungen und zum Anderen auch, dass die resultierende Vorrichtung entsprechend komplex und vergleichsweise schwer ist. Der zeitliche Aufwand zum Herstellen der Verbindungen wird außerdem dadurch weiter erhöht, dass hierzu typischerweise Löt- oder Laserschweißverfahren eingesetzt werden, die aufgrund der Menge der herzustellenden Kontakte entsprechend zahlreich und somit zeitaufwändig sind.
Die elektrische Verschaltung der Einzelzahnwicklungen kann also nur durch hohen Aufwand realisiert werden und ist desweiteren anfällig für Beschädigungen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, den Aufbau und die Herstellung eines Wicklungssystems für einen Stator oder einen Rotor einer elektrischen Maschine zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der in Anspruch 1 beschriebenen Verschaltungseinheit und mit dem in Anspruch 10 beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Wicklungssystems sowie durch das Wicklungssystem gemäß Anspruch 13 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen.
Die insbesondere steckbare Verschaltungseinheit dient zum elektrischen Verbinden zumindest einer Teilmenge von Wicklungsanordnungen eines Wicklungssystems eines Stators oder eines Rotors einer elektrischen Maschine und weist hierzu zumindest eine Verbindungsanordnung auf. Diese Verbindungsanordnung umfasst eine Vielzahl von Kontaktstellen, welche derart ausgebildet und an der Verschaltungseinheit angeordnet sind, dass diese Kontaktstellen der Verschaltungseinheit mit entsprechenden Kontaktstellen der zu kontaktierenden Wicklungsanordnungen verbindbar sind. Weiterhin umfasst die Verbindungsanordnung eine Vielzahl von elektrischen Verbindungsabschnitten, wobei ein jeweiliger Verbindungsabschnitt zwei der Kontaktstellen miteinander verbindet. Diese Verschaltungseinheit kann auf den Stator bzw. auf die Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen des Stators aufgesteckt werden, so dass die Verbindungsanordnung ohne weitere Aufwände, d.h. bspw. ohne Löt- oder Schweißverfahren etc., eine vorgegebene Verschaltung dieser Wicklungsanordnungen bewirkt.
Die Verschaltungseinheit kann dabei, entsprechend der Ausbildung des Wicklungssystems, zur Beaufschlagung mit einem ein- oder mehrphasigen elektrischen Strom ausgelegt sein und hierzu eine der Anzahl der Phasen des Stroms entsprechende Anzahl von Verbindungsanordnungen aufweisen. Dabei kann jeweils eine solche Verbindungsanordnung der oben eingeführten „Teilmenge“ entsprechen. Eine jede der Verbindungsanordnungen umfasst als Komponenten jeweils eine Vielzahl der genannten Kontaktstellen sowie eine Vielzahl der genannten elektrischen Verbindungsabschnitte der Verschaltungseinheit. Die Verschaltungseinheit kann also ebenfalls genutzt werden, um ein aufwendigeres Wicklungssystem mit mehreren Phasen zu erzeugen.
Die Komponenten einer ersten der Verbindungsanordnungen und die Komponenten einer zweiten der Verbindungsanordnungen sind vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert, so dass die Verbindungsanordnungen unabhängig voneinander die verschiedenen Phasen führen können.
Jeweils zwei Kontaktstellen einer jeweiligen Verbindungsanordnung bilden ein Kontaktstellenpaar dieser Verbindungsanordnung. Dabei sind die Kontaktstellen eines jeweiligen Kontaktstellenpaares elektrisch voneinander isoliert. Diese Isolation wird erst dann aufgehoben, wenn eine Wicklungsanordnung mit diesem Kontaktstellenpaar verbunden wird, d.h. ein Kontaktstellenpaar einer jeweiligen Verbindungsanordnung ist dazu ausgelegt, dass dort eine Wicklungsanordnung mit ihren entsprechenden Kontaktstellen angeordnet werden kann. Wenn dem so ist, verbindet quasi die dort angeordnete Wicklungsanordnung die Kontaktstellen eines jeweiligen Kontaktstellenpaares.
Desweiteren sind jeweils zwei Kontaktstellenpaare einer Verbindungsanordnung durch jeweilige Verbindungsabschnitte dieser Verbindungsanordnung elektrisch miteinander kontaktiert sind. D.h. eine der Kontaktstellen eines ersten Kontaktstellenpaares einer der Verbindungsanordnungen ist durch einen jeweiligen Verbindungsabschnitt dieser Verbindungsanordnung mit einer der Kontaktstellen eines zweiten Kontaktstellenpaares dieser Verbindungsanordnung elektrisch kontaktiert, so dass die Kontaktstellenpaare einer jeweiligen Verbindungsanordnung seriell geschaltet sind, also eine Serienschaltung bilden. Konsequenterweise sind somit dann auch die Wicklungsanordnungen, die an diesen Kontaktstellenpaaren angeordnet und durch die Verschaltungseinheit verbunden sind, seriell geschaltet. Grundsätzlich und je nach Bedarf kann durch entsprechende Anordnung und Kontaktierung der Verbindungsabschnitte und Kontaktstellen bewirkt werden, dass Kontaktstellenpaare einer jeweiligen Verbindungsanordnung parallel geschaltet sind. Je nach Bedarf sind also die Kontaktstellenpaare einer jeweiligen Verbindungsanordnung seriell und/oder parallel geschaltet.
Desweiteren weist eine jede Verbindungsanordnung vorzugsweise ein Paar von elektrischen Hauptanschlüssen auf. Für eine jeweilige Verbindungsanordnung ist jeweils eine der Kontaktstellen des ersten sowie eine der Kontaktstellen des letzten Kontaktstellenpaares der Serienschaltung dieser Verbindungsanordnung jeweils über einen der Verbindungsabschnitte dieser Verbindungsanordnung mit einem Hauptanschluss des Paares von elektrischen Hauptanschlüssen dieser Verbindungsanordnung verbunden. Dies resultiert im Zusammenspiel mit der Serienschaltung der Wicklungsanordnungen an den Kontaktstellenpaaren darin, dass ein elektrischer Strom, der an einem der Hauptanschlüsse dieser Verbindungsanordnung zugeführt wird, nacheinander durch die Wicklungsanordnungen strömt, die an den Kontaktstellenpaaren dieser Verbindungsanordnung angeordnet sind, um schließlich zum zweiten Hauptanschluss dieser Verbindungsanordnung zu gelangen.
Die Verschaltungseinheit kann ein Gehäuse aufweisen, wobei die Verbindungsabschnitte innerhalb des Gehäuses verlaufen und die Kontaktstellen aus dem Gehäuse heraus geführt sind, so dass sie mit den entsprechenden Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen kontaktierbar sind. Das Vorsehen des Gehäuses bewirkt eine verbesserte elektrische Isolierung sowie insbesondere einen Schutz der Verbindungsabschnitte vor Beschädigungen. Desweiteren besteht die Möglichkeit, das Gehäuse der Verschaltungseinheit als zusätzliche Kühloberfläche zu verwenden beziehungsweise in das Gehäuse der Verschaltungseinheit eine Direktkühlung zu integrieren.
Vorzugsweise sind die Kontaktstellen als Steckverbinder ausgeführt, wobei konsequenterweise die Wicklungsanordnungen Gegenstücke hierzu aufweisen, die auf die Steckverbinder steckbar sind. Hierdurch ergibt sich eine äußerst einfache Möglichkeit zur Montage des Wicklungssystems.
Das Gehäuse ist, wie das Wicklungssystem, vorzugsweise ringförmig und kann bspw. in der tangentialen Blickrichtung gesehen einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, so dass sich eine einfache Handhabung ergibt.
Beim Verfahren zum Herstellen eines Wicklungssystems mit einer Vielzahl von miteinander zu kontaktierenden Wicklungsanordnungen wird in einem ersten Schritt an einer Baugruppe der elektrischen Maschine, bspw. am Stator bzw. am Statorring oder am Rotor, jede der Vielzahl von Wicklungsanordnungen an ihrer endgültigen Position angeordnet, wobei Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen noch nicht miteinander verbunden sind. In einem zweiten Schritt wird die beschriebene Verschaltungseinheit derart an der Baugruppe angeordnet, dass ihre Kontaktstellen mit den Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen in elektrischen Kontakt treten.
Vor dem zweiten Schritt wird für zumindest eine Teilmenge der Wicklungsanordnungen eine elektrische Verschaltung der Wicklungsanordnungen dieser Teilmenge vorgegeben, insbesondere als Serien- und/oder Parallelschaltung. Die Verschaltungseinheit wird insbesondere bezüglich der Positionierung der Kontaktstellen und bezüglich der Auswahl der Kontaktstellen, die über die elektrischen Verbindungsabschnitte miteinander verbunden werden, ausgelegt und dementsprechend hergestellt, so dass die Wicklungsanordnungen der jeweiligen Teilmenge wie vorgegeben verschaltet werden, wenn die Verschaltungseinheit am Statorring angeordnet wird.
Eine solche Teilmenge kann bspw. eines der oben bereits eingeführten Sub-Wicklungssysteme sein. D.h. bspw. für den Fall, dass das Wicklungssystem für einen dreiphasigen Strom ausgelegt ist, wären drei derartige Teilmengen vorgesehen und die Verschaltungseinheit würde so ausgelegt, dass für jede dieser Teilmengen deren Wicklungsanordnungen wie vorgegeben verschaltet werden, wenn die Verschaltungseinheit aufgesteckt wird.
Im zweiten Schritt werden also die Kontaktstellen der Verschaltungseinheit auf die Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen aufgesteckt.
Das entsprechend ausgebildete Wicklungssystem weist demnach eine Vielzahl von Wicklungsanordnungen und die beschriebene Verschaltungseinheit auf, wobei die Verschaltungseinheit derart ausgelegt und mit ihren Kontaktstellen mit Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen elektrisch kontaktiert ist, dass sich eine vorgegebene Serien- und/oder Parallelschaltung zumindest einer gewünschten Teilmenge der Wicklungsanordnungen ergibt.
Die Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen und die Kontaktstellen der Verschaltungseinheit sind derart aufeinander abgestimmt, dass sie aufeinander aufsteckbar sind, insbesondere nach Bauart einer Stecker-Steckdose-Verbindung, also bspw. als sog. „male“ und „female“ Kontakte.
Eine jede Wicklungsanordnung des Wicklungssystems kann eine Vielzahl von Einzelwicklungen aufweisen, welche in einer Stromflussrichtung des durch die Wicklungsanordnung fließenden elektrischen Stromes hintereinander liegen, wobei die jeweilige Wicklungsanordnung aus einem ununterbrochenen elektrischen Leiter besteht, welcher derart geformt ist, dass er die mehreren Einzelwicklungen der jeweiligen Wicklungsanordnung bildet. Diese spezielle Ausfertigung der Wicklungsanordnungen erlaubt einen weniger komplexen Aufbau der Verschaltungseinheit, da konsequenterweise eine geringere Anzahl von Kontaktstellen der Wicklungsanordnungen miteinander verbunden werden muss.
Die beschriebene Verschaltungseinheit stellt demnach eine integrierte Komponente dar, welche mit ihren vorzugsweise als Steckverbinder ausgebildeten Kontaktstellen in einfacher Art und Weise auf die Wicklungsanordnungen gesteckt werden kann, so dass die elektrischen Verbindungen der Wicklungsanordnungen miteinander ohne nennenswerte mechanische Arbeiten hergestellt werden können.
Zusammenfassend ergibt sich durch die Verwendung einer solchen Verschaltungseinheit eine Vielzahl von Vorteilen. Zum Einen sind zum Herstellen der Verschaltung keine Löt- oder Schweißarbeiten notwendig, wodurch der Arbeitsaufwand erheblich reduziert wird. Auch das Risiko bzgl. des Auftretens von Fehlern oder Beschädigungen bei der Herstellung, das bspw. bei Schweißarbeiten erheblich ist, wird wesentlich reduziert, da u.a. keine Temperatureinbringung erfolgt. Zum Anderen ist bspw. aufgrund der Einfachheit und der Steckbarkeit der Vorrichtung eine hohe Reproduzierbarkeit, eine einfache Handhabung sowie eine Reduzierung der Komplexität der Verschaltung erreichbar.
Durch die Verwendung von derartigen steckbaren Verbindungselementen können unterschiedlichste Stecksysteme für unterschiedliche Anwendungen realisiert werden. Beispielsweise sind mit einem solchen System Mess-, und Prüfkomponenten realisierbar: Bei der herkömmlichen Verbindungstechnik, d.h. bspw. Schweißen oder Löten, ist nach Abschluss des Verfahrens nicht mehr jede Einzelkomponente separat messbar, da die Einzelkomponenten, bspw. Spulen, miteinander elektrisch verbunden sind. Bei der Verwendung eines steckbaren Verschaltungsrings sind zur jeder Zeit Messungen und Prüfungen an den Einzelspulen vornehmbar.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den Zeichnungen und der entsprechenden Beschreibung.
Im Folgenden werden die Erfindung und beispielhafte Ausführungsformen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dort werden gleiche Komponenten in verschiedenen Figuren durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Es ist daher möglich, dass sich bei der Beschreibung einer zweiten Figur zu einem bestimmten Bezugszeichen, welches bereits im Zusammenhang mit einer anderen, ersten Figur erläutert wurde, keine näheren Erläuterungen finden. In einem solchen Fall kann bei der Ausführungsform der zweiten Figur davon ausgegangen werden, dass die dort mit diesem Bezugszeichen gekennzeichnete Komponente auch ohne nähere Erläuterung im Zusammenhang mit der zweiten Figur die gleichen Eigenschaften und Funktionalitäten aufweist, wie im Zusammenhang mit der ersten Figur erläutert. Desweiteren werden der Übersichtlichkeit wegen teilweise nicht sämtliche Bezugszeichen in sämtlichen Figuren dargestellt, sondern nur diejenigen, auf die in der Beschreibung der jeweiligen Figur Bezug genommen wird.
Es zeigen:

1 eine bekannte elektrische Maschine,
2 eine vereinfacht dargestellte Verschaltungseinheit zum elektrischen Kontaktieren von Wicklungen eines Statorwicklungssystems,
3 eine Detaildarstellung der Verschaltungseinheit zum elektrischen Kontaktieren von Wicklungen eines Statorwicklungssystems,
4 eine radiale Sicht auf ein Statorwicklungssystem und eine Verschaltungseinheit,
5 eine Wicklungsanordnung mit mehreren Einzelwicklungen.

Es sei angemerkt, dass sich Begriffe wie „axial“, „radial“, „tangential“ etc. auf die in der jeweiligen Figur bzw. im jeweils beschriebenen Beispiel zum Einsatz kommende Achse beziehen. Mit anderen Worten beziehen sich die Richtungen axial, radial, tangential stets auf eine Drehachse des Rotors bzw. auf die entsprechende Symmetrieachse des Stators. Dabei beschreibt „axial“ eine Richtung parallel zur Achse, „radial“ beschreibt eine Richtung orthogonal zur Achse, auf diese zu oder auch von ihr weg, und „tangential“ ist eine Richtung, die in konstantem radialen Abstand zur Achse und bei konstanter Axialposition kreisförmig um die Achse herum gerichtet ist. Der Ausdruck „in Umfangsrichtung“ ist mit „tangential“ gleichzusetzen.
Schließlich sei angemerkt, dass der Begriff „benachbart“ im Zusammenhang mit Bauteilen, bspw. mit Spulen oder Statorzähnen, ausdrücken soll, dass sich im Falle von „benachbarten Bauteilen“ zwischen diesen beiden Bauteilen insbesondere kein weiteres derartiges Bauteil befindet, sondern bspw. ein leerer Zwischenraum oder ggf. ein andersartiger Gegenstand.
Der Übersichtlichkeit wegen werden in den Figuren teilweise in den Fällen, in denen Bauteile mehrfach vorhanden sind, häufig nicht sämtliche dargestellten Bauteile mit Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt stark vereinfacht eine exemplarisch als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine 100, wie sie im Stand der Technik bekannt ist und wie sie bspw. für ein elektrisches Antriebssystem verwendet werden kann. Es sei erwähnt, dass die elektrische Maschine 100 in ähnlichem Aufbau grundsätzlich auch als Generator betrieben werden kann. Weiterhin sei betont, dass der Aufbau der im Folgenden beschriebenen Maschine 100 stark vereinfacht ist und lediglich zur Veranschaulichung der grundsätzlichen Funktionsweise des Elektromotors bzw. der elektrischen Maschine dient. Es kann als bekannt vorausgesetzt werden, dass je nach konkreter gewünschter Ausbildung der elektrischen Maschine 100 als Generator oder als Elektromotor und/oder als bspw. Radial- oder Axialflussmaschine mit einem als Innen- oder auch als Außenläufer ausgebildeten Rotor etc. die verschiedenen Komponenten der Maschine 100 unterschiedlich angeordnet sein können. Im hier diskutierten Fall ist jedoch die Maschine mit einem als Innenläufer ausgebildetem Rotor von Interesse.
Der Elektromotor 100 weist einen Stator 120 mit einem Statorwicklungssystem 121 sowie einen hier als Innenläufer ausgebildeten, im Wesentlichen zylindrischen Rotor 110 auf, wobei der Rotor 110 innerhalb des Stators 120 und konzentrisch zu diesem angeordnet ist und im Betriebszustand des Elektromotors 100 um eine Rotationsachse rotiert. Der Rotor 110 bzw. sein im Wesentlichen zylindrischer Rotorgrundkörper 111 ist drehfest mit einer Welle 130 verbunden, so dass eine Rotation des Rotors 110 über die Welle 130 auf eine nicht dargestellte anzutreibende Komponente, bspw. auf einen Propeller eines Flugzeugs, übertragbar ist.
Der Stator 120 weist desweiteren eine Vielzahl von Statorzähnen 123 sowie erste magnetische Mittel 122 auf, die als Wicklungsanordnungen 122 des Statorwicklungssystems 121 realisiert sind. Die Wicklungsanordnungen 122 sind im hier gezeigten Beispiel als Einzelwicklungen ausgebildet, können aber ggf. auch eine Vielzahl von seriell miteinander verbundenen Einzelwicklungen umfassen. Eine jeweilige Einzelwicklung ist jeweils auf einem der Statorzähne 123 des Stators 120 positioniert und im Betriebszustand des Elektromotors 100 von einem elektrischen Strom durchflossen, so dass magnetische Felder erzeugt werden. Der Rotor 110 weist zweite magnetische Mittel 112 auf, die bspw. als Permanentmagnete 112 ausgebildet und an einer dem Stator 120 zugewandten Oberfläche des Rotorgrundkörpers 111 angeordnet sein können. Alternativ ist es auch denkbar, jedoch hier nicht dargestellt, dass die zweiten magnetischen Mittel 112 ebenfalls als auf entsprechenden Zähnen des Rotors positionierte Wicklungen sind, welche dann ein Rotorwicklungssystem bilden, welches im Grundsatz so funktioniert, wie das Statorwicklungssystem, d.h. durch die Wicklungen des Rotorwicklungssystems fließende Ströme bilden Magnetfelder. Diese wechselwirken wie unten angedeutet wird mit den Magnetfeldern des Statorwicklungssystems.
Die ersten und die zweiten magnetischen Mittel 122, 112 sind derart ausgebildet und durch einen Luftspalt 150 voneinander beabstandet zueinander angeordnet, dass sie im Betriebszustand des Elektromotors 100 elektromagnetisch miteinander wechselwirken. Dieses Konzept einschließlich der Bedingungen für die Ausbildung und genaue Anordnung der magnetischen Mittel 112, 122 bzw. von Rotor 110 und Stator 120 sind an sich bekannt und werden daher im Folgenden nicht näher erläutert. Es sei lediglich erwähnt, dass zum Betreiben der elektrischen Maschine 100 als Elektromotor das Statorwicklungssystem 121 bzw. dessen Wicklungsanordnungen 122 mit Hilfe einer Stromquelle 10, welche bspw. eine Batterie und eine Leistungselektronik umfassen kann (nicht dargestellt), mit elektrischen Strömen beaufschlagt wird, die bewirken, dass die Wicklungsanordnungen 122 dementsprechende Magnetfelder erzeugen, welche mit den Magnetfeldern der Permanentmagnete 112 des Rotors 110 in elektromagnetische Wechselwirkung treten. Dies resultiert darin, dass auf die Permanentmagnete 112 ein Drehmoment in einer tangentialen Richtung bzw. Umfangsrichtung wirkt, welches unter der Voraussetzung, dass die Permanentmagnete 112 ausreichend fest mit dem Rotorgrundkörper 111 verbunden sind, darin resultiert, dass bei geeigneter Ausbildung und Anordnung der genannten Komponenten zueinander der Rotor 110 und mit ihm die Welle 130 in Rotation versetzt werden.
Dieses Konzept der Ausbildung der elektrischen Maschine 100 als Elektromotor kann als bekannt vorausgesetzt werden. Auch die alternative Konfiguration und Verwendung der elektrischen Maschine 100 als Generator kann als bekannt vorausgesetzt werden. Ein vom Generator 100 in bekannter Weise geliefertes Strom-/Spannungssignal wird einem Verbraucher zugeführt, bspw. einer Batterie, und dort entsprechend verarbeitet. Beide Ausbildungen der elektrischen Maschine 100 werden aufgrund der Bekanntheit der Konzepte im Folgenden nicht weiter detailliert.
Das Statorwicklungssystem 121 ist typischerweise mehrphasig ausgelegt, bspw. mit n=3 Phasen A, B, C, wobei einer Phase A, B bzw. C jeweils mehrere Wicklungsanordnungen 122 zugeordnet sind. Die Menge der einer jeweiligen Phase A, B bzw. C zugeordneten Wicklungsanordnungen 122A, 122B bzw. 122C bilden ein jeweiliges Sub-Wicklungssystem 121A, 121B bzw. 121C des Statorwicklungssystems 121. Dabei sind die Wicklungsanordnungen 122X mit X=A,B,C eines jeweiligen Sub-Wicklungssystems 121X seriell geschaltet, so dass der elektrische Strom der jeweiligen Phase die entsprechenden Wicklungsanordnungen 122X nacheinander durchläuft. Hierzu müssen die der jeweiligen Phase X zugeordneten Wicklungsanordnungen 122X entsprechend miteinander verbunden sein. Generell umfasst jedes Sub-Wicklungssystem 121X eine Vielzahl nX von Wicklungsanordnungen 122Xi mit i=1,2,3,...,nX.
Herkömmlicherweise werden zur Verbindung der einzelnen Wicklungsanordnungen 122 einer jeweiligen Phase A, B bzw. C miteinander elektrisch leitfähige Zwischenstücke oder Brücken etc. verwendet. Der entsprechend notwendige Aufwand zur Herstellung sämtlicher Verbindungen ist jedoch enorm, zumal das Statorwicklungssystem 121 in der Regel ausgelegt ist, um mit mehrphasigen Strömen beaufschlagt zu werden. Diese Auslegung hat zur Folge, dass mit den Zwischenstücken Wicklungsanordnungen 122 miteinander verbunden werden müssen, die nicht räumlich benachbart sondern voneinander beabstandet liegen, so dass es an vielen Stellen zu Überschneidungen der benötigten Zwischenstücke kommt, was zu einer Steigerung der Komplexität führt.
Um diese Situation und insbesondere die Herstellung eines solchen Statorwicklungssystems 121 zu verbessern, wird die in der 2 stark vereinfacht gezeigte Verschaltungseinheit 200 vorgeschlagen, die an geeigneten Stellen elektrische Kontaktstellen 202 bzw. im Folgenden auch 202Ae1, 202Ae2 aufweist, bspw. geeignete Steckverbinder, die in einfacher Weise elektrisch mit den entsprechenden Anschlüssen 122e1, 122e2 der Wicklungsanordnungen 122 verbunden werden können, ggf. mit Hilfe entsprechender, optionaler Adapterstücke 122ad und/oder 202ad, welche in der detaillierteren 3 dargestellt sind. In der 2 sind der Übersichtlichkeit wegen lediglich die erwähnten Kontaktstellen 202Ae1, 202Ae2 der Verschaltungseinheit 200 sowie die Anschlüsse 122e1, 122e2 der Wicklungsanordnungen dargestellt nicht aber die Wicklungsanordnungen selbst. Dabei sind nicht sämtliche dieser Komponenten mit Bezugszeichen versehen.
In der 3 ist die Verschaltungseinheit 200 insbesondere hinsichtlich der innerhalb des Gehäuses 205 der Verschaltungseinheit 200 verlaufenden Verbindungsabschnitte 201Xa mit X=A,B,C in detaillierter Art und Weise dargestellt. Die Verschaltungseinheit 200 dient dazu, die Wicklungsanordnungen 122A, 122B bzw. 122C in einfacher Art und Weise zu einem jeweiligen Sub-Wicklungssystem 121A, 121B bzw. 121C zu verschalten bzw. insbesondere seriell miteinander zu verbinden. Hierzu weist die Verschaltungseinheit 200 in bzw. an einem Gehäusering 205 der Verschaltungseinheit 200 für jede Phase X bzw. für jedes Sub-Wicklungssystem 121X jeweils Verbindungsanordnungen 201X mit Hauptanschlüssen 203X auf (hier und im Folgenden soll zur Abkürzung und zur Verbesserung der Lesbarkeit „X“ für eine der Phasen A, B bzw. C stehen, wenn nicht gerade, bspw. bei der Figurenbeschreibung, auf eine bestimmte Phase A, B oder C bzw. ein bestimmtes Sub-Wicklungssystem oder eine bestimmte Verbindungsanordnung Bezug genommen wird). Die Verbindungsanordnungen 201X weisen desweiteren jeweils Verbindungsabschnitte 201Xa sowie elektrische Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 auf. Dabei bilden jeweils zwei Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 ein Kontaktstellenpaar 202XPi mit i=1,2,3,...,nXP, wobei nXP die Anzahl der Kontaktstellenpaare 202XPi der jeweiligen Verbindungsanordnung 201X angibt. Die Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 eines jeweiligen Kontaktstellenpaares 202XPi sind ohne weitere Vorkehrungen nicht miteinander verbunden.
In der 3 sind der Übersichtlichkeit wegen nur für die Verbindungsanordnung 201A die Verbindungsabschnitte 201Aa und Kontaktstellen 202Ae1, 202Ae2 dargestellt. Die entsprechenden Komponenten der Verbindungsanordnungen 201B, 201C sind in analoger Weise im Ring 200 angeordnet, aber nicht dargestellt.
Ein Verbindungsabschnitt 201Xa einer jeweiligen Verbindungsanordnung 201X verbindet ein erstes und ein zweites Kontaktstellenpaar 202XP1, 202XP2 dieser Verbindungsanordnung 201X derart miteinander, dass jeweils eine Kontaktstelle 202Xe2 eines ersten 202XP1 der beiden Kontaktstellenpaare 202XP1, 202XP2 mit einer Kontaktstelle 202Xe1 des zweiten Kontaktstellenpaares 202XP2 derselben Verbindungsanordnung 201X elektrisch verbunden ist. Desweiteren ist auch jeweils einer der Hauptanschlüsse 203X über einen Verbindungsabschnitt 201Xa mit einer Kontaktstelle 202Xe1 eines jeweiligen Kontaktstellenpaares 202XP verbunden.
Die Kontaktstellenpaare 202XP sind dafür vorgesehen und dementsprechend eingerichtet, bspw. als Steckverbinder, dass die entsprechenden Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 des jeweiligen Paares 202XP elektrisch mit den Anschlüssen 122e1, 122e2 einer jeweiligen Wicklungsanordnung 122X verbunden werden können, so dass die dort angeschlossene Wicklungsanordnung 122X die Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 dieses Paares 202XP letztlich elektrisch miteinander verbindet. Wenn nun an jedem Kontaktstellenpaar 202XP einer Phase X bzw. zu einem jeweiligen Sub-Wicklungssystem 121X eine Wicklungsanordnung 122X angeordnet ist, bewirkt die sich hiermit ergebende Gesamteinrichtung bestehend aus der Verschaltungseinheit 200 und den daran angeordneten Wicklungsanordnungen 122X eine Reihenschaltung der Wicklungsanordnungen 122X zwischen den Hauptanschlüssen 203X. Ein Strom kann demnach zwischen den Hauptanschlüssen 203X über die Verbindungsabschnitte 201Xa und die mit Hilfe der Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 der Kontaktstellenpaare 202XPi zwischen diese geschalteten Wicklungsanordnungen 122X fließen.
Details der Verschaltungseinheit 200 sind in 3 der Übersichtlichkeit wegen nur für zwei Wicklungsanordnungen 122A1, 122A2 des ersten Sub-Wicklungssystems 121A dargestellt. Generell umfasst jedes Sub-Wicklungssystem 121X eine Vielzahl nX von Wicklungsanordnungen 122Xi mit i=1,2,3,...,nX, wobei vorzugsweise nX=nXP gilt. Schon an dieser Stelle sei angemerkt, dass bei der weiteren Beschreibung der Verschaltungseinheit 200 ebenfalls der Übersichtlichkeit wegen weiter nur auf das erste Sub-Wicklungssystem 121A Bezug genommen wird und dementsprechend nur die für dieses Sub-Wicklungssystem 121A vorgesehene elektrische Verbindungsanordnung 201A der Verschaltungseinheit 200 mit ihren Verbindungsabschnitten 201Aa und elektrischen Kontaktstellen 202Ae1, 202Ae2 beschrieben und in 3 gekennzeichnet wird. Auf elektrische Verbindungsanordnungen 201B, 201C mit ihren jeweiligen Verbindungsabschnitten 201Ba, 201Ca und Kontaktstellen 202Be1, 202Be2, 202Ce1, 202Ce2 für die restlichen Sub-Wicklungssysteme 121B, 121C wird nicht explizit eingegangen, es kann jedoch wie bereits erwähnt davon ausgegangen werden, dass diese in gleicher Weise aufgebaut sind und arbeiten wie die genannten, dem ersten Sub-Wicklungssystem 121A zugeordneten entsprechenden Komponenten der Verbindungsanordnung 201A für die Phase A.
Bspw. ein über den Hauptanschluss 203A eingespeister elektrischer Strom wird also zunächst über einen ersten Verbindungsabschnitt 201Aa1 der Verbindungsanordnung 201A zu einem ersten Kontaktstellenpaar 202AP1 gelangen. Über die Kontaktstelle 202Ae1 des ersten Kontaktstellenpaares 202AP1 fließt der Strom in die und anschließend durch die dort angeordnete erste Wicklungsanordnung 122A1 des Sub-Wicklungssystems 121A, um danach über die zweite Kontaktstelle 202Ae2 des ersten Kontaktstellenpaares 202AP1 in den nächsten Verbindungsabschnitt 201Aa2 zu gelangen. Dieser führt den Strom zum nächsten Kontaktstellenpaar 202AP2 und zur dort angeordneten Wicklungsanordnung 122A2 usw. über die Abschnitte 201Aa3, 201Aa4, 201Aa5 und Kontaktstellenpaare 202AP3, 202AP4.
Die genaue Anzahl sowie die Ausbildung und Anordnung von Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 sowie Verbindungsabschnitten 201Xa der Verschaltungseinheit 200 und wie diese miteinander verschaltet sind richtet sich nach der Ausführung des Statorwicklungssystems 121, d.h. bspw. nach der Anzahl und den Positionen der Wicklungsanordnungen 122X. Die Anordnung der 3 ist also rein exemplarisch und nicht einschränkend zu verstehen. Die einzelnen Wicklungsanordnungen 122X werden an den jeweiligen beiden Leitungsenden 122e1,122e2 bspw. mit Steckverbindern 122ad ausgestattet, welche ohne besonderen Aufwand auf die entsprechenden Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 bzw. auf dort ggf. vorgesehene Adapterstücke 202ad o.ä. aufgesteckt werden können. Dies bewirkt, dass der Stator 120 bzw. insbesondere das Statorwicklungssystem 121 sehr einfach montiert werden kann. Die Verschaltungseinheit 200 ist dabei eine integrierte Komponente, d.h. sie umfasst neben den Hauptanschlüssen 203X insbesondere die Kontaktstellen bzw. Steckverbinder 202Xe1, 202Xe2 sowie auch die diese verbindenden Verbindungsabschnitte 201Xa, wobei sämtliche Komponenten 203X, 202Xe1, 202Xe2, 201Xa in bzw. an dem Gehäusering 205 der Verschaltungseinheit 200 angeordnet sind.
Zudem ist die Verschaltungseinheit 200 für das aufzubauende Statorwicklungssystem 121 vorkonfiguriert, d.h. die Verbindungsanordnungen 201X sind hinsichtlich der Wicklungsanordnungen 122X des Statorwicklungssystems 121 ausgelegt, so dass das Aufstecken der Verschaltungseinheit 200 auf die Wicklungsanordnungen 122X ohne weiteres und insbesondere ohne weitere Anpassungen hinsichtlich der Positionierung etc. der Kontaktstellen 202Xe1, 202Xe2 möglich ist. Dies umfasst bspw., dass die radialen sowie tangentialen Positionen der Steckverbinder 202Xe1, 202Xe2 den radialen sowie tangentialen Positionen der Anschlüsse 122e1,122e2 der Wicklungsanordnungen 122X entsprechen, wenn diese im Stator 120 eingebaut sind.
Der Gehäusering 205 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, welches elektrisch isolierend und zu Kühlzwecken gut wärmeleitfähig ist, bspw. PEEK oder ein Harzverguss.
Zur Herstellung des Stators 120 werden also bspw. zunächst die Wicklungsanordnungen 122X an den für sie vorgesehenen, endgültigen Positionen angeordnet, so dass sie typischerweise einen Ring bilden. Die Wicklungsanordnungen 122X sind dabei idealerweise derart ausgebildet, dass ihre Anschlüsse 122e1, 122e2 dann, wenn die Wicklungsanordnungen 122X an diesen endgültigen Positionen angeordnet sind, in einer ersten axialen Richtung ausgerichtet sind. Dies ist in der 4 stark vereinfacht und nicht maßstabsgetreu dargestellt. Die Anschlüsse 202Xe1, 202Xe2 der Verschaltungseinheit 200, welche typischerweise und entsprechend der Form des Stators 120 ebenfalls ringförmig ist, sind in einer zweiten axialen Richtung orientiert, welche dann, wenn die Verschaltungseinheit 120 am Stator 120 montiert ist, der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist. Aufgrund der Identität der radialen und tangentialen Positionen von Steckverbindern 202Xe1, 202Xe2 und Anschlüssen 122e1, 122e2, von denen der Übersichtlichkeit wegen jeweils nur ein Paar mit Bezugszeichen versehen sind, und wegen der jeweiligen axialen Ausrichtung dieser miteinander zu verbindenden Komponenten kann die Verschaltungseinheit 200 zur Vervollständigung des Statorwicklungssystems 121 mit ihren Anschlüssen 202Xe1, 202Xe2 in dieser axialen Richtung auf die entsprechenden Anschlüsse 122e1,122e2 aufgesteckt werden.
Die 4 zeigt die Verschaltungseinheit 200 sowie den Stator 120 der elektrischen Maschine 100 in einer radialen Blickrichtung und in einem Zustand, in dem diese Komponenten 120, 200 noch nicht zusammengebaut sind. Die Verschaltungseinheit 200, die letztlich auch noch mit elektrischen Anschlüssen 11 der Stromquelle 10 zu verbinden ist, ist bzgl. des Stators 120 im dargestellten Zustand bereits derart positioniert, dass sich die miteinander zu kontaktierenden Kontaktstellen 122e1, 122e2 des Stators 120 und 202Xe1, 202Xe2 der Verschaltungseinheit 200 in axialer Richtung gegenüberliegen. Die Hauptanschlüsse 203X können wie dargestellt derart an der Verschaltungseinheit 200 angeordnet sein, dass sie, wenn die Verschaltungseinheit 200 auf das Statorwicklungssystem 121 aufgesteckt ist, parallel zur ersten axialen Richtung orientiert sind. Alternativ können sie auch in radialer Richtung orientiert sein, je nach verfügbarem Bauraum vom Gehäusering 205 aus radial nach innen oder nach außen gerichtet. Im nächsten Schritt zur Montage des Stators 120 würde die Verschaltungseinheit 200 in der durch die Pfeile „P“ dargestellten axialen Richtung auf den Stator 120 geschoben bzw. gesteckt, so dass die gewünschte Verschaltung der Wicklungsanordnungen 122 des Stators 120 erreicht wird. Die abschließende Verbindung der Hauptanschlüsse 203X der Verschaltungseinheit 200 mit elektrischen Anschlüssen 11 der Stromquelle 10 erfolgt typischerweise nach der Montage der Verschaltungseinheit 200 am Stator 120.
Mechanische Arbeiten zur Verbindung der genannten Komponenten miteinander, bspw. Schweißen etc. können aufgrund der Verwendung der Steckverbinder vermieden werden.
Als Aspekt der oben genannten Vorkonfiguration weisen die Steckverbinder 202Xe1, 202Xe2, auf welche die Anschlüsse 122e1,122e2 der Wicklungsanordnungen 122X gesteckt werden sollen, Abstände L1 zueinander auf, die jeweils den Abständen L1 der Anschlüsse 122e1,122e2 der jeweiligen Wicklungsanordnung 122X zueinander entsprechen. Diese Abstände L1 der Anschlüsse 122e1, 122e2 hängen von der Ausbildung der Wicklungsanordnung 122X ab. Für die Wicklungsanordnungen 122 wurde bisher davon ausgegangen, dass sie, wie in der 3 dargestellt, jeweils lediglich als Einzelwicklungen realisiert sind. Das bedeutet letztlich, dass für jeden einzelnen Statorzahn 123 eine separate Wicklungsanordnung 122 mit jeweiligen Anschlüssen 122e1, 122e2 sowie an der Verschaltungseinheit 200 jeweils ein Kontaktstellenpaar 202XP vorgesehen sein muss. Hiervon abweichend ist es jedoch denkbar und in der 5 dargestellt, dass eine jeweilige Wicklungsanordnung 122X bzw. 122 mehrere Einzelwicklungen 122` umfasst, bspw. vier Einzelwicklungen 122'. Statorzähne 123, auf denen die Einzelwicklungen 122' zu positionieren sind, sowie der Stator 120 selbst sind der Übersichtlichkeit wegen in 5 nicht dargestellt.
Die Einzelwicklungen 122` einer jeweiligen Wicklungsanordnung 122X sind in einer Stromflussrichtung I gesehen hintereinander bzw. seriell geschaltet und bilden somit eine Art Wicklungskette. Dies wird bspw. dadurch erreicht, dass die Einzelwicklungen 122' die Wicklungsanordnung 122 bildend aus einem ununterbrochenen elektrischen Leiter 129 geformt sind. Das Merkmal, dass der Leiter 129 „ununterbrochen“ ist, bedeutet insbesondere, dass die so gebildete Wicklungsanordnung 122 nicht durch zwischen die Einzelwicklungen 122' geschaltete separate Zwischenstücke o.ä. verbunden, sondern quasi aus einem einzigen Drahtstück gewickelt ist. Aufgrund dieser Anordnung und Verschaltung ergibt sich insbesondere, dass der Abstand Ln der Anschlüsse 122e1,122e2 der Wicklungsanordnung 122 zueinander wesentlich größer ist als der Abstand L1 der Anschlüsse bzw. der entsprechenden Stellen einer Einzelwicklung 122'.
Die Verwendung derartiger Wicklungsketten 122, welche jeweils eine Anzahl k>l von Einzelwicklungen 122' umfassen, bewirkt, dass für ein jeweiliges Sub-Wicklungssystem 121X die Gesamtzahl der Anschlüsse 122e1,122e2 der Wicklungsanordnungen 122X dieses Sub-Wicklungssystems 121X um einen Faktor reduziert ist, der der Anzahl von Einzelwicklungen 122' pro Wicklungsanordnung 122X dieses Sub-Wicklungssystems 121X entspricht. Konsequenterweise kann also auch die Verschaltungseinheit 200 mit entsprechend weniger Anschlüssen 202Xe1, 202Xe2 bzw. Kontaktstellenpaaren 202XP sowie Verbindungsabschnitten 201Xa ausgestattet werden, so dass die Komplexität der Verschaltungseinheit 200 reduziert werden kann. Zwar reduziert die Verschaltungseinheit 200 schon an sich aufgrund der Möglichkeit des einfachen Aufsteckens auf die Wicklungsanordnungen 122X die Aufwände bei der Herstellung des Statorwicklungssystems 121. Aufgrund der großen Zahl von zu verbindenden Wicklungsanordnungen 122A, 122B bzw. 122C ist sie jedoch selbst vergleichsweise komplex aufzubauen, da sie eine zur Vielzahl von Wicklungsanordnungen 122X passende Struktur von Verbindungsanordnungen 201X im bzw. am Gehäusering 205 aufweisen muss. Zudem müssen die in der Verschaltungseinheit 200 verlaufenden elektrischen Verbindungsabschnitte 201Xa ausreichend gut voneinander isoliert sein, was bzgl. des Aufbaus der Verschaltungseinheit 200 ebenfalls erschwerend hinzu kommt. Die Gewichte dieser Problematiken werden bei Ausbildung der Wicklungsanordnungen 122X als Wicklungsketten mit mehreren Einzelwicklungen 122` pro Kette verbessert.
Bezugszeichenliste

A, B, C, X: Phase
10: Stromquelle
11: elektrische Anschlüsse
100: elektrische Maschine
110: Rotor
111: Rotorgrundkörper ^
112: magnetische Mittel, Permanentmagnete
120: Stator
121: Statorwicklungssystem
121X: Sub-Wicklungssystem (X=A,B,C)
122: magnetische Mittel, Wicklungsanordnungen
122': Einzelwicklung
122ad: Adapterstücke
122e1, 122e2: elektrische Anschlüsse
122X: Wicklungsanordnung (X=A,B,C)
123: Statorzähne
129: ununterbrochener elektrischer Leiter
130: Welle
150: Luftspalt
200: Verschaltungseinheit
201X: Verbindungsanordnung (X=A,B,C)
201Xa: Verbindungsabschnitt (X=A,B,C)
202: elektrische Kontaktstellen
202ad: Adapterstücke
202Ae1, 202Ae2: elektrische Kontaktstellen
202Xe1, 202Xe2: elektrische Kontaktstellen (X=A,B,C)
202XPi: Kontaktstellenpaar
203X: Hauptanschlüsse (X=A,B,C)
205: Gehäusering

Claims

Verschaltungseinheit (200) zum elektrischen Verbinden zumindest einer Teilmenge von Wicklungsanordnungen (122X mit X=A,B,C) eines Wicklungssystems (121) einer elektrischen Maschine (100) eines Luftfahrzeugs miteinander, aufweisend zumindest eine Verbindungsanordnung (201X) mit - einer Vielzahl von Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2), welche derart ausgebildet und an der Verschaltungseinheit (200) angeordnet sind, dass diese Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) der Verschaltungseinheit (200) mit Kontaktstellen (122e1, 122e2) der zu kontaktierenden Wicklungsanordnungen (122X) verbindbar sind, - einer Vielzahl von elektrischen Verbindungsabschnitten (201Xa), wobei ein jeweiliger Verbindungsabschnitt (201Xa) zwei der Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) der Verschaltungseinheit (200) elektrisch miteinander verbindet.
Verschaltungseinheit (200) nach Anspruch 1, wobei die Verschaltungseinheit (200) zur Beaufschlagung mit einem ein- oder mehrphasigen elektrischen Strom ausgelegt ist und hierzu eine der Anzahl der Phasen (X mit X=A,B,C) des Stroms entsprechende Anzahl von Verbindungsanordnungen (201X) aufweist, wobei eine jede der Verbindungsanordnungen (201X) als Komponenten jeweils eine Vielzahl der Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) sowie eine Vielzahl der elektrischen Verbindungsabschnitte (201Xa) der Verschaltungseinheit (200) umfasst.
Verschaltungseinheit (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (202Ae1, 202Ae2, 201Aa) einer ersten (201A) der Verbindungsanordnungen (201X) und die Komponenten (202Be1, 202Be2, 201Ba) einer zweiten (201B) der Verbindungsanordnungen (201X) elektrisch voneinander isoliert sind.
Verschaltungseinheit (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) einer jeweiligen Verbindungsanordnung (201X) ein Kontaktstellenpaar (202XPi mit i=1,2,...) bilden, wobei die Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) eines jeweiligen Kontaktstellenpaares (202XP) elektrisch voneinander isoliert sind.
Verschaltungseinheit (200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der Kontaktstellen (202Xe2) eines ersten Kontaktstellenpaares (202XP1) einer der Verbindungsanordnungen (201X) durch einen jeweiligen Verbindungsabschnitt (201Xa) dieser Verbindungsanordnung (201X) mit einer der Kontaktstellen (202Xe1) eines zweiten Kontaktstellenpaares (202XP2) dieser Verbindungsanordnung (201X) elektrisch kontaktiert ist, so dass die Kontaktstellenpaare (202XPi) einer jeweiligen Verbindungsanordnung (201X) seriell und/oder parallel geschaltet sind.
Verschaltungseinheit (200) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede Verbindungsanordnung (201X) desweiteren ein Paar von elektrischen Hauptanschlüssen (203X) aufweist, wobei für eine jeweilige Verbindungsanordnung (201X) jeweils eine der Kontaktstellen (202Xe1) des ersten (202XP1) sowie eine der Kontaktstellen (202Xe2) des letzten Kontaktstellenpaares (202XPn) dieser Verbindungsanordnung (201X) jeweils über einen der Verbindungsabschnitte (201Xa) dieser Verbindungsanordnung (201X) mit einem Hauptanschluss (203X) des Paares von elektrischen Hauptanschlüssen (203X) dieser Verbindungsanordnung (201X) verbunden ist.
Verschaltungseinheit (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungseinheit (200) ein Gehäuse (205) aufweist, wobei die Verbindungsabschnitte (201Xa) innerhalb des Gehäuses (205) verlaufen und die Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) der Verschaltungseinheit (200) aus dem Gehäuse (205) heraus geführt sind.
Verschaltungseinheit (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) der Verschaltungseinheit (200) als Steckverbinder ausgeführt sind.
Verschaltungseinheit (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (205) ringförmig ist und einen in der tangentialen Blickrichtung gesehen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Wicklungssystems (121) einer Baugruppe (110, 120) einer elektrischen Maschine (100) mit einer Vielzahl von miteinander zu kontaktierenden Wicklungsanordnungen (122X), wobei - in einem ersten Schritt jede der Vielzahl von Wicklungsanordnungen (122X) an ihrer endgültigen Position an der Baugruppe (110, 120) angeordnet wird, wobei Kontaktstellen (122e1,122e2) der Wicklungsanordnungen (122X) nicht miteinander verbunden sind, - in einem zweiten Schritt eine Verschaltungseinheit (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 derart an der Baugruppe (110, 120) angeordnet wird, dass ihre Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) mit den Kontaktstellen (122e1,122e2) der Wicklungsanordnungen (122X) in elektrischen Kontakt treten.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zweiten Schritt - für zumindest eine Teilmenge (122A, 122B, 122C) der Wicklungsanordnungen (122X) eine elektrische Verschaltung der Wicklungsanordnungen (122) dieser Teilmenge (122A, 122B, 122C) vorgegeben wird, - die Verschaltungseinheit (200) insbesondere bezüglich der Positionierung der Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) der Verschaltungseinheit (200) und bezüglich der Auswahl der Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) der Verschaltungseinheit (200), die über die elektrischen Verbindungsabschnitte (201Xa) miteinander verbunden werden, ausgelegt und dementsprechend hergestellt wird, so dass die Wicklungsanordnungen (122) der jeweiligen Teilmenge (122A, 122B, 122C) wie vorgegeben verschaltet werden, wenn die Verschaltungseinheit (200) an der Baugruppe (110, 120) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt die Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) der Verschaltungseinheit (200) auf die Kontaktstellen (122e1,122e2) der Wicklungsanordnungen (122X) aufgesteckt werden.
Wicklungssystem (121) aufweisend eine Vielzahl von Wicklungsanordnungen (122) und eine Verschaltungseinheit (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Verschaltungseinheit (200) derart ausgelegt und mit ihren Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) mit Kontaktstellen (122e1, 122e2) der Wicklungsanordnungen (122) elektrisch kontaktiert ist, dass sich eine vorgegebene Serien- und/oder Parallelschaltung zumindest einer vorgegebenen Teilmenge (122A, 122B, 122C) der Wicklungsanordnungen (122) ergibt.
Wicklungssystem (121) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (122e1,122e2) der Wicklungsanordnungen (122) und die Kontaktstellen (202Xe1, 202Xe2) der Verschaltungseinheit (200) derart aufeinander abgestimmt sind, dass sie aufeinander aufsteckbar sind, insbesondere nach Bauart einer Stecker-Steckdose-Verbindung.
Wicklungssystem (121) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede Wicklungsanordnung (122) eine Vielzahl von Einzelwicklungen (122') aufweist, welche in einer Stromflussrichtung des durch die Wicklungsanordnung (122) fließenden elektrischen Stromes hintereinander liegen, wobei die jeweilige Wicklungsanordnung (122) aus einem ununterbrochenen elektrischen Leiter 8129) besteht, welcher derart geformt ist, dass er die mehreren Einzelwicklungen (122') der jeweiligen Wicklungsanordnung (122) bildet.