DE102021100171A1

DE102021100171A1 - Elektrische maschine mit wicklung haarnadelförmiger kontakte

Info

Publication number: DE102021100171A1
Application number: DE102021100171.4A
Authority: DE
Inventors: Chun Tang; Adeeb Ahmed
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2021-07-15
Also published as: US20210218305A1; CN113113995A; US11575288B2

Abstract

Die vorliegende Offenbarung sieht eine elektrische Maschine mit Wicklung haarnadelförmiger Kontakte vor. Eine elektrische Maschine beinhaltet ein Ständerblechpaket und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte. Das Ständerblechpaket definiert Nuten, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind. Jede Nut weist eine Vielzahl von Kontaktpositionen auf, die in einer Richtung angeordnet ist, welche sich vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser erstreckt. Die Wicklung haarnadelförmiger Kontakte weist eine Vielzahl von Pfaden miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte auf, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen. Die haarnadelförmigen Kontakte sind derart angeordnet, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt. Das Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte jede Kontaktposition innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft elektrische Maschinen und insbesondere elektrische Maschinen, die Wicklungen haarnadelförmiger Kontakte aufweisen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge, etwa batteriebetriebene Elektrofahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge, enthalten eine Traktionsbatteriebaugruppe, die als Energiequelle für das Fahrzeug dient. Die Traktionsbatterie kann Komponenten und Systeme zum unterstützenden Verwalten der Fahrzeugleistung sowie von Fahrzeugvorgängen aufweisen. Die Traktionsbatterie kann außerdem Hochspannungskomponenten und ein Luft- oder Flüssigkeits-Wärmeverwaltungssystem beinhalten, um die Temperatur der Batterie zu steuern. Die Traktionsbatterie ist elektrisch mit einer elektrischen Maschine verbunden, die Drehmoment für angetriebene Räder bereitstellt. Die elektrische Maschine beinhaltet üblicherweise einen Ständer und einen Läufer, die zusammenwirken, um elektrische Energie in mechanische Bewegung umzuwandeln oder umgekehrt.
KURZDARSTELLUNG
Eine elektrische Maschine beinhaltet ein Ständerblechpaket und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte. Das Ständerblechpaket definiert Nuten, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind. Jede Nut weist eine Vielzahl von Kontaktpositionen auf, die in einer Richtung angeordnet ist, welche sich vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser erstreckt. Die Wicklung haarnadelförmiger Kontakte weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Pfad miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte auf, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen. Der erste, zweite, dritte und vierte Pfad sind derart angeordnet, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem ersten Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt. Das erste Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und zweiten Pfad jede Kontaktposition innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen. Die zweite und dritte der Nuten erstrecken sich über die erste der Nuten.
Eine elektrische Maschine beinhaltet ein Ständerblechpaket und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte. Das Ständerblechpaket definiert Nuten, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind. Jede Nut weist eine Vielzahl von Kontaktpositionen auf, die in einer Richtung angeordnet ist, welche sich vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser erstreckt. Die Wicklung haarnadelförmiger Kontakte weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Pfad miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte auf, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen. Der erste, zweite, dritte und vierte Pfad sind derart angeordnet, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem ersten und zweiten Muster belegen, die sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholen. Das erste Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und zweiten Pfad die Kontaktpositionen innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad die Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen. Die zweite und dritte der Nuten sind an entgegengesetzten Seiten der ersten der Nuten angeordnet. Das zweite Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und vierten Pfad jede Kontaktposition innerhalb einer vierten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem ersten Pfad Kontakttpositionen innerhalb einer fünften der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte von dem zweiten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer sechsten der Nuten belegen. Die fünfte und sechste der Nuten sind an entgegengesetzten Seiten der vierten der Nuten angeordnet.
Eine elektrische Maschine beinhaltet ein Ständerblechpaket und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte. Das Ständerblechpaket definiert Nuten, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind. Jede Nut weist eine Vielzahl von Kontaktpositionen auf, die in einer Richtung angeordnet ist, welche sich vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser erstreckt. Die Wicklung haarnadelförmiger Kontakte weist eine Vielzahl von Pfaden miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte auf, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen. Die haarnadelförmigen Kontakte sind derart angeordnet, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt. Das Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte jede Kontaktposition innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen. Die zweite und dritte der Nuten erstrecken sich über die erste der Nuten.
Figurenliste

1 ist ein schematische Darstellung einer elektrischen Maschine;
2 ist eine Querschnittsendansicht eines Ständerblechs der elektrischen Maschine;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 2;
4 ist eine Vorderansicht eines haarnadelförmigen Kontakts;
5 ist ein Wicklungsschema einer ersten von drei Phasen der Ständerblechwicklungen aus dem Betrachtungswinkel einer Schweißnahtseite des Ständerblechs; und
6 ist eine perspektivische Ansicht der ersten von drei Phasen der Ständerblechwicklungskonfiguration.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedenartige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um Fachleuten die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der Ausführungsformen näherzubringen. Für den Durchschnittsfachmann ergibt es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Doppelschichtige Wicklungen können aufgrund einer verbesserten Drehmomentwelligkeit wie auch verbesserter Noise, Vibration and Harshness (NVH) für Ständerspulen von elektrischen Maschinen wünschenswert sein. Eine doppelschichtige Wicklung kann außerdem eine erhöhte Anzahl an Spulen (im Vergleich zu einer einschichtigen Wicklung) ermöglichen, ohne die Anzahl der Nuten im Ständerblech zu erhöhen, was dazu führen kann, dass die Breite der Statorzacken verringert werden muss. Im Allgemeinen handelt es sich bei doppelschichtigen Wicklungen um Wicklungen, die derart angeordnet sind, dass zwei verschiedene elektrische Phasen dieselbe Nutposition innerhalb des Ständerblechs teilen. Gleichzeitig kann die Technologie von Wicklungen haarnadelförmiger Kontakte in Bezug auf die Kompaktheit, den hohen Füllfaktor, die überlegene Wärmeleistung, die automatisierte Herstellbarkeit sowie andere Vorteile wünschenswert sein. Trotz dieser Vorteile kann die Haarnadeltechnologie die verfügbaren Optionen zum Herstellen von Verbindungen zwischen den Leitern einschränken. Ein Erzeugen einer doppelschichtigen Wicklung mit einer Wicklungskonfiguration haarnadelförmiger Kontakte kann dazu führen, dass komplizierte Haarnadelformationen erforderlich werden, was zu einer Erhöhung der Kosten und einer Verringerung der Kompaktheit führt.
Die vorliegende Offenbarung, die nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, stellt eine einzigartige Verbindungsanordnung dar, um eine doppelschichtige Wicklung mit minimalen Änderungen der grundlegenden Haarnadelgeometrie, die von ihrem einlagigen Gegenstück eingesetzt wird, unter Verwendung der Haarnadeltechnologie auszubilden. Bei einer begrenzten Anzahl an Verbindungen werden minimale Änderungen vorgenommen, wobei die Haarnadelgeometrie im Großen und Ganzen unverändert bleibt. Die modifizierten Verbindungen machen außerdem keine zusätzlichen Überbrückungen oder zusätzliches Schweißen erforderlich. Da die Geometrie weitgehend unverändert ist, bleibt das Ausbilden jedes haarnadelförmigen Kontakts an der Krone einfach, und die Notwendigkeit eines starken Biegens des haarnadelförmigen Kontaktleiters während des Formens wird umgangen. Das vorgeschlagene Wicklungsschema verringert den Verlust von Kupfer und weist eine minimale Endbiegungslänge auf, indem haarnadelförmige Kontakte verwendet werden, die in Kontaktpositionen der Nuten im Ständerblechpaket im Wechsel von Schrittverkürzungen und Schrittverlängerungen angeordnet werden. Für eine einzelne Phase gibt es vier einzelne Pfade. Diese vier Pfade sind gepaart, um zwei Reihenverbindungen herzustellen. Die Paare werden derart ausgewählt, dass ein ausgeglichener Betrieb aufrechterhalten wird. Da die Länge der Wicklungsendbiegungen kürzer ist, wird der Verlust von Kupfer verringert und die Durchführbarkeit und Einfachheit der Herstellung der Wicklung erhöht.
Eine elektrische Maschine 20 kann in einem Fahrzeug, etwa einem vollelektrischen Fahrzeug oder einem hybridelektrischen Fahrzeug, verwendet werden; dabei wird auf 1 verwiesen. Die elektrische Maschine 20 kann als Elektromotor, Traktionsmotor, Generator oder dergleichen bezeichnet werden. Die elektrische Maschine 20 kann eine Dauermagnetmaschine, eine Induktionsmaschine oder dergleichen sein. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 20 eine Dreiphasenwechselstrommaschine (Dreiphasen-AC-Maschine). Die elektrische Maschine 20 ist in der Lage, sowohl als Motor zum Antreiben des Fahrzeugs als auch als Generator, wie etwa beim regenerativen Bremsen, zu fungieren.
Die elektrische Maschine 20 kann durch eine elektrische Leistungsquelle wie bspw. eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs mit Leistung versorgt werden. Die Traktionsbatterie kann eine Hochspannungsgleichstromausgabe (Hochspannungs-DC-Ausgabe) von einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Traktionsbatterie abgeben. Die Batteriezellenarrays können eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Die Zellen können ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) aufweisen. Ein Elektrolyt ermöglicht, dass sich Ionen während der Entladung zwischen der Anode und Kathode bewegen und dann während der Aufladung zurückkehren. Klemmen ermöglichen, dass Strom zur Verwendung durch das Fahrzeug aus den Zellen fließt.
Die Traktionsbatterie kann elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen verbunden sein. Die Leistungselektronikmodule können elektrisch mit den elektrischen Maschinen 20 verbunden sein und die Möglichkeit verschaffen, elektrische Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Maschine 20 zu übertragen. Beispielsweise kann eine geeignete Traktionsbatterie eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrische Maschine 20 unter Umständen eine Dreiphasen(AC)-Spannung benötigt. Das Leistungselektronikmodul kann einen Wechselrichter beinhalten, der die DC-Spannung je nach Bedarf der elektrischen Maschine 20 in eine Dreiphasen-AC-Spannung umwandelt. In einem regenerativen Modus kann das Leistungselektronikmodul die Dreiphasenwechselspannung aus der elektrischen Maschine 20, die als Generator fungiert, in die Gleichspannung umwandeln, die von der Traktionsbatterie benötigt wird.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 beinhaltet die elektrische Maschine 20 ein Gehäuse 21, das den Ständer 22 und den Läufer 24 umschließt. Der Ständer 22 ist an dem Gehäuse 21 fixiert und beinhaltet ein zylindrisches Ständerblechpaket 32, das einen Innendurchmesser (inner diameter - ID) 28, der ein Loch 30 definiert, und einen Außendurchmesser (outer diameter - OD) 29 aufweist. Das Ständerblechpaket 32 kann aus einer Vielzahl von gestapelten Lamellen gebildet sein. Der Läufer 24 ist zur Rotation in dem Loch 30 gelagert. Der Läufer 24 kann Wicklungen oder Dauermagnete aufweisen, die mit den Wicklungen des Ständers 22 interagieren, um die Rotation des Läufers 24 zu erzeugen, wenn die elektrische Maschine 20 erregt wird. Der Läufer 24 kann an einer Welle 26 gelagert sein, die sich durch das Gehäuse 21 erstreckt. Die Welle 26 ist dazu konfiguriert, an einen Antriebsstrang des Fahrzeugs gekoppelt zu werden, um Drehmoment für den Fahrzeugantrieb abzugeben oder mechanische regenerative Energie aus der Fahrzeugbewegung aufzunehmen.
Das Ständerblechpaket 32 definiert Nuten 34 (siehe z. B. 2), die umlaufend um das Ständerblechpaket 32 angeordnet sind und sich vom Innendurchmesser 28 nach außen erstrecken. Die Nuten 34 können gleichmäßig um den Umfang beabstandet sein, umlaufend zwischen dem Innendurchmesser 28 und dem Außendurchmesser 29 des Ständerblechpakets 32 angeordnet sein (bspw. können sich die Nuten 34 radial vom Innendurchmesser 28 zum Außendurchmesser 29 des Ständerblechpakets 32 erstrecken), und sie können sich axial von einem ersten Ende 36 des Ständerblechpakets 32 zu einem zweiten Ende 38 erstrecken. Jede Nut 34 weist eine Vielzahl von Kontaktpositionen auf, die in einer Richtung angeordnet ist, welche sich vom Innendurchmesser 28 zum Außendurchmesser 29 des Ständerblechpakets erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform definiert das Ständerblechpaket 32 achtundvierzig Nuten und weist acht Pole auf; das Ständerblechpaket 32 kann in anderen Ausführungsformen jedoch mehr oder weniger Nuten und/oder Pole aufweisen. Beispielsweise kann das Ständerblechpaket 32 zweiundsiebzig Nuten definieren und acht Pole aufweisen.
Die Nuten 34 sind durch einen umlaufenden Abstand, gemessen zwischen den Mittellinien zweier benachbarter Nutenn, beabstandet. Dieser Abstand kann als Abstandseinheit verwendet werden (nachfolgend „eine Nut“), um einen Bezug zu anderen Komponenten des Ständerblechpakets 22 herzustellen und diese zu messen. Die Abstandseinheit „Nut“ wird gelegentlich auch als „Nutteilung“ oder „Nutweite“ bezeichnet. Auf die Nuten 34 wird außerdem mit den Zahlen 1 bis 48 gegen den Uhrzeigersinn Bezug genommen, wobei der Einfachheit halber die Nuten mit ungeraden Zahlen gekennzeichnet sind. Die Nuten können als ungerade Nuten (d. h. die Nuten 1, 3, 5 usw.) und gerade Nuten (d. h. die Nuten 2, 4, 6 usw.) gekennzeichnet sein. Die ungerade und gerade Kennzeichnung dient der einfacheren Beschreibung bei der Erläuterung der Anordnung der Wicklungen 40, und die Struktur der ungeraden und geraden Nuten kann gleich sein.
Die elektrische Maschine 20 beinhaltet Wicklungen 40 haarnadelförmiger Kontakte, die durch die Nuten 34 des Ständerblechpakets 32 geleitet sind. Konfigurationen von Wicklungen haarnadelförmiger Kontakte können die Effizienz für elektrische Maschinen verbessern, die in Fahrzeugen und anderen Anwendungen verwendet werden. Die Wicklungen 40 haarnadelförmiger Kontakte verbessern die Effizienz durch Bereitstellen einer größeren Menge von Ständerblechleitern, um den Widerstand der Wicklung 40 zu verringern, ohne in den Raum einzudringen, der für den Elektrostahl und den Magnetflusspfad reserviert ist. Die Wicklungen 40 haarnadelförmiger Kontakte können als Wellenwicklungen angeordnet sein, wobei die Wicklungen 40 von Pol zu Pol in einem wellenähnlichen Muster verwoben sind.
Eine besondere Herausforderung bei der Wicklung haarnadelförmiger Kontakte ist das Angleichen der Gestaltung der elektrischen Maschine an die erwünschte Drehmoment-Drehzahl-Kurve. Ein wichtiger Schritt beim Konfigurieren einer elektrischen Maschine ist das Auswählen der Phasendrehungszahl, sodass die Drehmoment-Drehzahl-Kurve alle erforderlichen Betriebspunkte abdeckt. Für herkömmliche verseilte Wicklungen aus langen Drähten, die parallel verbunden sind, wird die erwünschte Phasendrehungszahl durch Auswählen der Anzahl an Drehungen pro Spule, der Anzahl an parallelen Pfaden, der Anzahl an Polen, der Anzahl an Nuten pro Pol und der Anzahl an Schichten ausgewählt. Derartige Anordnungen können zwar auch für Wicklungen haarnadelförmiger Kontakte verfügbar sein, doch sind die begrenzenden Faktoren für vorgeformte haarnadelförmige Kontakte sehr unterschiedlich, was zu einer kleineren Auswahl der machbaren Optionen führt. Während insbesondere die mögliche Anzahl an Polen, an Nuten pro Pol und an Schichten bei beiden Technologien gleich sein können, ist es bei Verwendung einer Wicklung haarnadelförmige Kontakte nicht praktikabel, so viele Drehungen pro Spule wie bei einer geseilten Wicklung zu haben. Jeder haarnadelförmiger Kontakt muss durch Schweißen, Löten oder eine andere geeignete elektrische Verbindung mit dem nächsten haarnadelförmigen Kontakt verbunden und gemäß einer spezifischen Form gebogen werden, um die Verbindung zu ermöglichen. Hierdurch werden die Anzahl und Größe der Leiter, die sich innerhalb einer einzigen Nut befinden können, begrenzt. Eine weitere Herausforderung besteht im Erzeugen paralleler Schaltungen, die ausgeglichen sind (d. h. keine großen Kreisströme in der Schleife, die durch die parallelen Schaltungen gebildet wird, aufgrund von Asymmetrie verursachen) und halbwegs komplexe Verbindungen aufweisen.
Die elektrische Maschine 20 der vorliegenden Offenbarung löst diese und andere Probleme. Die elektrische Maschine 20 kann eine elektrische Dreiphasenstrommaschine sein, bei der die Wicklungen 40 haarnadelförmiger Kontakter in einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase angeordnet sind. Die Phasen können in beliebiger Reihenfolge als erste, zweite und dritte Phase gekennzeichnet werden. In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet jede Phase eine Vielzahl von Haarnadelleitern, die in parallelen Wicklungspfaden angeordnet sind.
Unter Bezugnahme auf 3 können die Nuten 34 eine radiale Innenschicht 170 mit haarnadelförmigen Kontakten, eine innere radiale Mittelschicht 172 haarnadelförmiger Kontakte, eine äußere radiale Mittelschicht 174 haarnadelförmiger Kontakte und eine radiale Außenschicht 176 haarnadelförmiger Kontakte aufweisen. Jede der Schichten kann zumindest zwei radiale Kontaktpositionen aufweisen, die einander benachbart sind. In der veranschaulichten Ausführungsform weist jede Nut 34 acht aufeinanderfolgende Kontaktpositionen (d. h. L1 bis L8) in einer linearen Eins-zu-Acht-Anordnung auf; andere Anordnungen werden jedoch in Erwägung gezogen. Die erste Position L1 ist dem OD 29 des Ständerblechpakets 32 am nächsten und die achte Position L8 ist dem ID 28 des Ständerblechpakets 32 am nächsten. Die innerste radiale Schicht 170 beinhaltet sowohl die siebte Position L7 als auch die achte Position L8. Die innere radiale Mittelschicht 171 beinhaltet sowohl die fünfte Position L5 als auch die sechste Position L6. Die äußere radiale Mittelschicht 174 beinhaltet sowohl die dritte Position L3 als auch die vierte Position L4. Die äußerste radiale Schicht 176 beinhaltet sowohl die erste Position L1 als auch die zweite Position L2.
In einigen Beispielen enthält jede der Nuten 34 Wicklungen, die einer einzelnen elektrischen Phase entsprechen. In weiteren Beispielen und wie nachfolgend ausführlicher erläutert sind doppelschichtige Wicklungen derart angeordnet, dass bestimmte Nuten Wicklungen enthalten, die zumindest zwei elektrischen Phasen in einer einzigen Nut entsprechen. Die Phasen werden in Gruppen angeordnet, damit sie benachbarte Nuten in jedem der Pole belegen.
Unter Bezugnahme auf 4 sind die haarnadelförmigen Kontakte schematisch dargestellt, um die allgemeine Konfiguration zu zeigen. Die haarnadelförmigen Kontakte sind im Allgemeinen U-förmig und weisen ein Paar Schenkel auf, die durch eine Krone zusammengefügt sind. Jeder einer Vielzahl haarnadelförmiger Kontakte wird in das Ständerblechpaket 32 eingebaut, indem jeder Schenkelabschnitt durch eine entsprechende der Nuten 34 geführt wird. Jeder haarnadelförmiger Kontakt kann ab demselben Ende des Ständerblechpakets 32 eingebaut werden (z. B. ab Ende 36), sodass sich alle Kronen an einem Ende des Ständerblechs befinden und sich die Enden der Schenkel an dem gegenüberliegenden Ende (z. B. an Ende 38) befinden, sobald der haarnadelförmige Kontakt eingebaut ist. Im Allgemeinen können das Ende 36 als Kronenende bezeichnet werden und das Ende 38 als Schweißende bezeichnet werden. Sobald sie eingebaut sind, werden die Schenkel der haarnadelförmigen Kontakte voneinander weg gebogen, um Verwindungen zu bilden, die mit den Verwindungen anderer haarnadelförmiger Kontakte verbunden werden. Die Enden der entsprechenden haarnadelförmigen Kontakte werden durch eine elektrisch leitende Verbindung wie bspw. eine Schweißnaht zusammengefügt. Die Verbindungen können in Reihen angeordnet sein. Die Wicklungen 40 können ohne Überbrückung vorliegen (d. h. jeder haarnadelförmige Kontakt ist direkt mit einem anderen haarnadelförmigen Kontakt verbunden) oder eine Mindestanzahl an Überbrückungen aufweisen. Eine Überbrückung ist ein Leiter, der üblicherweise an einem der Enden des Ständerblechpakets angeordnet ist, d. h. sich nicht durch eine Nut erstreckt, und haarnadelförmige Kontakte verbindet, die so weit voneinander beabstandet sind, dass sie nicht direkt miteinander verbunden werden können. Durch Überbrückungen wird den Wicklungen Material hinzugefügt; sie machen eine zusätzliche Fertigung erforderlich. Die Kosten können verringert und die Herstellungseffizienz gesteigert werden, indem Wicklungen gestaltet werden, für die keine Überbrückungen erforderlich sind oder die nur eine minimale Anzahl an Überbrückungen (bspw. eine bis drei Überbrückungen) aufweisen.
Jede Anordnung kann bzgl. 4 beschriebene haarnadelförmige Kontakte aufweisen. Ein haarnadelförmiger Kontakt 90 kann aus einem einzelnen Stück Metall wie bspw. Kupfer, Aluminium, Silber oder einem beliebigen anderen, elektrisch leitenden Material ausgebildet werden. Der haarnadelförmige Kontakt 90 kann einen ersten Schenkel 98 aufweisen, der an einem Scheitelpunkt 102 mit einem zweiten Schenkel 100 zusammengefügt ist. Der erste Schenkel 98 ist innerhalb einer der Nuten 34 angeordnet, und der zweite Schenkel 100 ist innerhalb einer weiteren der Nuten 34 angeordnet; der Abstand dazwischen beträgt eine Nutenweite. Der haarnadelförmige Kontakt 90 kann eine Weite von sieben Nuten zwischen dem ersten Schenkel 98 und dem zweiten Schenkel 100 aufweisen. Wenn sich somit der erste Schenkel 98 in Nut 1 befindet, dann befindet sich der zweite Schenkel 100 in Nut 8. Der erste Schenkel 98 weist einen geraden Abschnitt 99, der innerhalb einer Nut 34 angeordnet ist, und einen ersten abgewinkelten Abschnitt 104 auf, welcher sich zwischen dem Scheitelpunkt 102 und dem geraden Abschnitt 99 erstreckt. Der gerade Abschnitt 99 und der abgewinkelte Abschnitt 104 sind an einer ersten Biegung 106 zusammengefügt. Der erste Schenkel 98 weist außerdem einen Verwindungsabschnitt 110 auf, der an einer zweiten Biegung 108 nach außen abgewinkelt ist. Der zweite Schenkel 100 weist einen geraden Abschnitt 101, der innerhalb einer Nut 34 angeordnet ist, und einen ersten abgewinkelten Abschnitt 112 auf, der sich zwischen dem Scheitelpunkt 102 und dem geraden Abschnitt 101 erstreckt. Der erste und der zweite abgewinkelte Abschnitt 104, 112 sowie der Scheitelpunkt werden zusammen als Krone bezeichnet. Der gerade Abschnitt 101 und der abgewinkelte Abschnitt 112 sind an einer ersten Biegung 114 zusammengefügt. Der zweite Schenkel 100 weist zudem einen Verwindungsabschnitt 120 auf, der an einer zweiten Biegung 118 nach außen abgewinkelt ist. Die Verwindungen 110, 120 sind in entgegengesetzte Richtungen abgewinkelt, damit sie sich von dem haarnadelförmigen Kontakt 90 weg erstrecken und mit benachbarten Kontakten des Verdrahtungspfads verbunden werden. Die Verwindungen 110, 120 können eine Teilungsweite aufweisen, die gleich der Kontaktweite zwischen benachbarten haarnadelförmigen Kontakten geteilt durch 2 ist, was im Beispiel von 4 in der dargestellten Ausführungsform 2,5 (5/2) beträgt. Somit weisen die Kontakte 90 eine Gesamtteilungsweite von zwölf Nuten auf.
Der haarnadelförmige Kontakt 90 kann hergestellt werden, indem zuerst der Scheitelpunkt 102, die ersten abgewinkelten Abschnitte 104, 112 und zwei verlängerte gerade Abschnitte ausgebildet werden. Dann wird der haarnadelförmige Kontakt 90 in das Ständerblech 22 eingebaut, indem die verlängerten geraden Abschnitte in die Nuten 34 des Ständerblechs 22 eingeführt werden. Die zweiten Biegungen 108, 118 und die Verwindungen 110, 120 können ausgebildet werden, nachdem der haarnadelförmige Kontakt 90 durch die Nuten eingebaut wurde, indem die verlängerten Schenkel wie gewünscht gebogen werden. Der erste und der letzte gleichmäßige Kontakt eines Verdrahtungspfads können eine längere oder kürzere Verwindung aufweisen, um eine Verbindung mit den Anschlussleitungen oder Nullleiteranschlüssen zu erleichtern.
Ein Nullleiteranschluss 52 kann einen Körper beinhalten, etwa einen Streifen aus leitendem Metall oder einem anderen Material. Der Nullleiteranschluss 52 weist Öffnungen auf, die mit haarnadelförmigen Kontakten verbunden sind. In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung definiert der Nullleiteranschluss sechs Öffnungen, die in Zweierpaaren gruppiert sind. Jede der Gruppierungen ist einer der Phasen zugeordnet, sodass jeder von der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase zwei Öffnungen zugewiesen sind. Der Nullleiteranschluss 52 kann direkt mit den Verwindungsabschnitten von haarnadelförmigen Kontakten verbunden werden, die in einer radial am weitesten innen liegenden Position der haarnadelförmigen Kontakte positioniert sind (sprich, der Nullleiteranschluss kann mit haarnadelförmigen Kontakten verbunden werden, die sich an der achten Position L8 befinden). Die Verwindungsabschnitte, die mit dem Nullleiteranschluss 52 verbunden sind, müssen nicht verlängert werden, um den Schweißabschnitt aufzunehmen, da ausreichend Spiel vorhanden ist, um den Nullleiteranschluss 52 an die Innenseite der radial am weitesten innen liegenden haarnadelförmigen Kontakte anzubringen.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 sind ein Wicklungsschema 500 einer U-Phase der Wicklung 40 aus dem Blickwinkel einer Schweißseite des Ständerblechs bzw. eine physische Ausführungsform der U-Phase der Wicklung 40 dargestellt. Jede Spalte stellt eine Nutposition der Ständerblechstapelsegmente dar, die Bezugszeichen 1 bis 48 aufweisen. Jede Spalte stellt eine radiale Schicht dar, die innerhalb jeder entsprechenden Nut positioniert ist und die Referenzen L1 in Richtung der Außendurchmesserseite bis L8 in Richtung der Innendurchmesserseite aufweist. Wie vorangehend erläutert, sind die Positionen innerhalb der Nuten im Allgemeinen als gepaarte radiale Schichten angeordnet, welche die Referenzen H1 bis H4 aufweisen. Die äußerste radiale Schicht H1 beinhaltet sowohl die erste Position L1 als auch die zweite Position L2. Die äußere radiale Mittelschicht H2 beinhaltet sowohl die dritte Position L3 als auch die vierte Position L4. Die innere radiale Mittelschicht H3 beinhaltet sowohl die fünfte Position L5 als auch die sechste Position L6. Die innerste radiale Schicht H4 beinhaltet sowohl die siebte Position L7 als auch die achte Position L8.
Die U-Phase kann einen ersten Pfad (U1) 44, einen zweiten Pfad (U2) 46, einen dritten Pfad (U3) 47 und einen vierten Pfad (U4) 49 beinhalten. Die Pfade werden durch eine Vielzahl miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte gebildet, die innerhalb der Nuten um den Umfang des Ständerblechs angeordnet sind. Im Beispiel der vorliegenden Offenbarung beinhaltet jeder der Pfade der miteinander verbundenen haarnadelförmigen Kontakte sechzehn Kontakte, die von einem Ende zum anderen verbunden sind, um einen durchgehenden Leiter auszubilden. Der erste Pfad 44 und der zweite Pfad 46 sind über eine Überbrückung 53 in Reihe geschaltet und erstrecken sich zwischen einem U-Phasen-Anschluss 51, der mit einer Leistungsquelle (z. B. einer Batterie) verbunden ist, und dem Nullleiteranschluss 52. Der dritte Pfad 47 und der vierte Pfad 49 sind über einen gegenläufig verwundenen Kontakt 55, der an einem Ende des vierten Pfads 49 angeordnet ist, in Reihe geschaltet. Der dritte Pfad 47 und der vierte Pfad 49 erstrecken sich ebenfalls zwischen dem Anschluss 51, der mit einer Leistungsquelle verbunden ist, und dem Nullleitungsanschluss 52. Die Reihenschaltung, die durch den ersten Pfad 44 und den zweiten Pfad 46 gebildet wird, kann parallel zur Reihenschaltung sein, welche durch den dritten Pfad 47 und den vierten Pfad 49 zwischen dem Anschluss 51 und dem Nullleiteranschluss 52 gebildet wird. Der erste Pfad 44 und dritte Pfad 47 weisen jeweils ein erstes Ende auf, das am U-Phasen-Anschluss 51 an der Innendurchmesserseite des Blechpakets beginnt, und jeder weist ein zweites Ende auf, das an der Außendurchmesserseite des Blechpakets endet. Der erste Pfad 44 und der dritte Pfad 47 können sich jeweils ungefähr viermal um das Ständerblechpaket wickeln. Wenn die Kontakte umlaufend um das Blechpaket herum geführt werden, indizieren ausgewählte Lagen Schicht H4 bis H1, sodass die Pfade auf der Außendurchmesserseite enden.
Der zweite Pfad 46 beginnt am zweiten Ende des ersten Pfads 44, und der vierte Pfad 49 beginnt am zweiten Ende des dritten Pfads 47. Auf Grundlage der Nutpositionen des Beispiels von 5 wird die Verbindung zwischen dem ersten Pfad 44 und dem zweiten Pfad 46 über eine Überbrückungsverbindung 53 hergestellt und die Verbindung zwischen dem dritten Pfad 47 und dem vierten Pfad 49 direkt ohne Überbrückung über einen gegenläufig verwundenen Kontakt 55 hergestellt. Der zweite Pfad 46 und vierte Pfad 49 beinhalten ebenfalls eine Vielzahl miteinander verbundener Kontakte, die umlaufend um das Ständerblech geführt sind und ausgewählte Positionen aufweisen, die über Schicht H1 bis H4 indexieren, sodass die Pfade auf der Innendurchmesserseite enden. Der zweite Pfad 46 und vierte Pfad 49 können sich jeweils etwa viermal um das Ständerblechpaket wickeln und nahe dem Innendurchmesser 28 am inneren Nullleiteranschluss 52 enden. Jeder von dem zweiten Pfad 46 und vierten Pfad 49 ist mit dem Nullleiteranschluss 52 auf der Innendurchmesserseite verbunden. Während die Position des Nullleiteranschlusses beispielhaft bereitgestellt ist, versteht es sich, dass je nach jeweiliger Anwendung auch andere Positionen geeignet sein können. Durch die Verbindung zweier der Pfade in Reihe werden effektiv zwei parallele Pfade der U-Phase erzeugt.
Das Schema 500 stellt eine Kombination aus einer einschichtigen und doppelschichtigen Konfiguration dar, wobei nur eine Phase einige der jeweiligen Ständerblechnuten passiert und mehr als eine Phase andere jeweilige Ständerblechnuten passiert. Die Regionen 502 und 504 stellen jeweils eine Konfiguration von drei aufeinanderfolgenden Nuten dar. In jeder Region 502 und 504 weist die Nut, die sich in der Mitte der Region befindet, alle acht Kontaktpositionen L1 bis L8 auf, die durch die einzelne U-Phase belegt sind, wohingegen bei den übrigen zwei Nuten in jeder Region, die sich über eine entgegengesetzte Seite der mittleren Nut ihrer jeweiligen Region erstrecken und dort angeordnet sind, jede zweite Kontaktposition (das heißt die Hälfte der Kontaktpositionen) durch die U-Phase belegt ist, während die übrigen Nuten durch eine von der V-Phase oder W-Phase belegt sind.
In jeder der mit 502 gekennzeichneten Regionen ist bei der Nut mit der niedrigsten fortlaufend nummerierten Ziffer jede zweite Kontaktposition durch haarnadelförmige Kontakte von dem ersten Pfad 44 der U-Phase belegt, während die übrigen Kontaktpositionen durch haarnadelförmige Kontakte von der W-Phase 58 belegt sind (d. h. haarnadelförmige Kontakte von dem ersten Pfad 44 der U-Phase sind mit den haarnadelförmigen Kontakten von der W-Phase 58 verschachtelt oder abwechselnd angeordnet), wobei bei der zweiten fortlaufend nummerierten Nut (oder mittleren Nut) in jeder der mit 502 gekennzeichneten Regionen alle Kontaktpositionen durch haarnadelförmige Kontakte der U-Phase abwechselnd oder verschachtelt zwischen haarnadelförmigen Kontakten von dem dritten Pfad 47 und dem vierten Pfad 49 belegt sind und bei der Nut mit der höchsten fortlaufenden Ziffer in jeder der mit 502 gekennzeichneten Regionen jede zweite Kontaktposition durch haarnadelförmige Kontakte von dem zweiten Pfad 46 der U-Phase belegt ist, während die übrigen Kontaktpositionen durch haarnadelförmige Kontakte von der V-Phase 60 belegt sind (d. h., haarnadelförmige Kontakte von dem zweiten Pfad 46 der U-Phase sind mit den haarnadelförmigen Kontakten von der V-Phase 60 verschachtelt oder abwechselnd angeordnet). Ein Beispiel für eine der Regionen 502 ist in 3 dargestellt.
In jeder der mit 504 gekennzeichneten Regionen ist bei der Nut mit der niedrigsten fortlaufend nummerierten Ziffer jede zweite Kontaktposition durch haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad 49 der U-Phase belegt, während die übrigen Kontaktpositionen durch haarnadelförmige Kontakte von der W-Phase 58 belegt sind (d. h. haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad 49 der U-Phase sind mit den haarnadelförmigen Kontakten von der W-Phase 58 verschachtelt oder abwechselnd angeordnet), wobei bei der zweiten fortlaufend nummerierten Nut (oder mittleren Nut) in jeder der mit 504 gekennzeichneten Regionen alle Kontaktpositionen durch haarnadelförmige Kontakte der U-Phase abwechselnd oder verschachtelt zwischen haarnadelförmigen Kontakten von dem ersten Pfad 44 und dem zweiten Pfad 46 belegt sind und bei der Nut mit der höchsten fortlaufenden Ziffer in jeder der mit 504 gekennzeichneten Regionen jede zweite Kontaktposition durch haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad 47 der U-Phase belegt ist, während die übrigen Kontaktpositionen durch haarnadelförmige von der V-Phase 60 belegt sind (d. h., haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad 47 der U-Phase sind mit den haarnadelförmigen Kontakten von der V-Phase 60 verschachtelt oder abwechselnd angeordnet).
Das Muster, mit dem die Pfade 44, 46, 47 und 49 der U-Phase die Kontaktpositionen innerhalb jeder der Regionen 502 belegen, kann als das erste Muster bezeichnet werden. Das erste Muster wird bei jeder Teilungsweite von zwölf Nuten oder in Winkelintervallen von 90° entlang des Ständerblechpakets 32 wiederholt. Das Muster, mit dem die Pfade 44, 46, 47 und 49 der U-Phase die Kontaktpositionen innerhalb jeder der Regionen 504 belegen, kann als das zweite Muster bezeichnet werden. Das zweite Muster wird ebenfalls bei jeder Teilungsweite von zwölf Nuten oder in Winkelintervallen von 90° entlang des Ständerblechpakets 32 wiederholt. Jede Wiederholung des ersten Musters ist relativ zu jeder Wiederholung des zweiten Musters um eine Teilungsweite von sechs Nuten oder ein Winkelintervall von 45° entlang des Ständerblechpakets 32 versetzt.
Die V-Phase und die W-Phase können in der Weise angeordnet werden, die vorstehend in Bezug auf die U-Phase, insbesondere bezogen auf die 5 und 6, beschrieben wurde. Beispielsweise kann jede von der V-Phase und der W-Phase jeweils vier Pfade beinhalten, die gemäß der elektrischen Verbindung angeordnet sind (bspw. sind der erste und der zweite Pfad in Reihe geschaltet, wobei der erste und der zweite Pfad parallel zum dritten und vierten Pfad sind, die in Reihe geschaltet sind) und Mustern (z. B. dem ersten und zweiten Muster der Regionen 502 und 504) angeordnet sind, welche in Bezug auf die U-Phase in den 5 und 6 beschrieben sind. Die V-Phase und W-Phase sind allerdings von der U-Phase versetzt. Beispielsweise kann die V-Phase im Verhältnis zur U-Phase um eine Teilungsweite von zwei Nuten oder in einem Winkelintervall von 15° entlang des Ständerblechpakets 32 versetzt sein, wohingegen die W-Phase im Verhältnis zur U-Phase um eine Teilungsweite von vier Nuten oder in einem Winkelintervall von 30° entlang des Ständerblechpakets 32 versetzt sein kann, oder umgekehrt.
Es versteht sich, dass die Bezeichnungen der/die/das erste, zweite, dritte, vierte usw. für elektrische Pfade, Phasen, Muster oder eine jede andere Komponente, einen jeden anderen Zustand oder eine jede andere Bedingung, wie vorliegend beschrieben, in den Ansprüchen anders angeordnet sein können, sodass sie in Bezug auf die Ansprüche eine chronologische Reihenfolge aufweisen.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende, nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorbeschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die eventuell nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Während unterschiedliche Ausführungsformen als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen im Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, welche von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Demnach liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben worden sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine bereitgestellt, aufweisend: ein Ständerblechpaket, das Nuten definiert, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind, wobei jede Nut eine Vielzahl von Kontaktpositionen aufweist, die in einer Richtung angeordnet ist, welche sich von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser erstreckt; und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Pfad miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen, wobei der erste, zweite, dritte und vierte Pfad derart angeordnet sind, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem ersten Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt, wobei das erste Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und zweiten Pfad jede Kontaktposition innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen, und wobei sich die zweite und dritte der Nuten über die erste der Nuten erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform sind haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und dem zweiten Pfad verschachtelt, sodass sie jede Kontaktposition innerhalb der ersten der Nuten bei jeder Wiederholung des ersten Musters belegen.
Gemäß einer Ausführungsform schließen die Nuten insgesamt achtundvierzig Nuten ein, und eine Teilung zwischen jeder Wiederholung des ersten Musters besteht aus zwölf Nuten.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste, zweite, dritte und vierte Pfad derart angeordnet, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem zweiten Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang des Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt, und wobei das zweite Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und vierten Pfad jede Kontaktposition innerhalb einer vierten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem ersten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer fünften der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte von dem zweiten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer sechsten der Nuten belegen, und wobei sich die fünfte und sechste der Nuten über die vierte der Nuten erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform schließen die Nuten insgesamt achtundvierzig Nuten ein und besteht eine Teilung zwischen jeder Wiederholung des zweiten Musters aus zwölf Nuten.
Gemäß einer Ausführungsform ist jede Wiederholung des ersten Musters von jeder Wiederholung des zweiten Musters um sechs Nuten versetzt.
Gemäß einer Ausführungsform sind haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und vierten Pfad verschachtelt, sodass sie jede Kontaktposition innerhalb der vierten der Nuten bei jeder Wiederholung des zweiten Musters belegen.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Pfad elektrisch in Reihe geschaltet.
Gemäß einer Ausführungsform sind der dritte und der vierte Pfad elektrisch in Reihe geschaltet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine bereitgestellt, aufweisend: ein Ständerblechpaket, das Nuten definiert, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind, wobei jede Nut eine Vielzahl von Kontaktpositionen aufweist, die in einer Richtung angeordnet ist, welche sich von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser erstreckt; und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Pfad miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen, wobei der erste, zweite, dritte und vierte Pfad derart angeordnet sind, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem ersten und zweiten Muster belegen, die sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholen, wobei das erste Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und zweiten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen, wobei die zweite und dritte der Nuten an entgegengesetzten Seiten der ersten der Nuten angeordnet sind, wobei das zweite Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und vierten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer vierten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem ersten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer fünften der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte von dem zweiten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer sechsten der Nuten belegen und wobei die fünfte und sechste der Nuten an entgegengesetzten Seiten der vierten der Nuten angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform sind haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und dem zweiten Pfad verschachtelt, sodass sie jede Kontaktposition innerhalb der ersten der Nuten bei jeder Wiederholung des ersten Musters belegen.
Gemäß einer Ausführungsform sind haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und vierten Pfad verschachtelt, sodass sie jede Kontaktposition innerhalb der vierten der Nuten bei jeder Wiederholung des zweiten Musters belegen.
Gemäß einer Ausführungsform schließen die Nuten insgesamt achtundvierzig Nuten ein, und eine Teilung zwischen jeder Wiederholung des ersten Musters besteht aus zwölf Nuten.
Gemäß einer Ausführungsform besteht eine Teilung zwischen jeder Wiederholung des zweiten Musters aus zwölf Nuten.
Gemäß einer Ausführungsform ist jede Wiederholung des ersten Musters von jeder Wiederholung des zweiten Musters um sechs Nuten versetzt.
Gemäß einer Ausführungsform belegen haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb der zweiten der Nuten und belegen haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb der dritten der Nuten.
Gemäß einer Ausführungsform belegen haarnadelförmige Kontakte von dem ersten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb der fünften der Nuten und belegen haarnadelförmige Kontakte von dem zweiten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer sechsten der Nuten.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Pfad elektrisch in Reihe geschaltet.
Gemäß einer Ausführungsform sind der dritte und der vierte Pfad elektrisch in Reihe geschaltet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine bereitgestellt, aufweisend: ein Ständerblechpaket, das Nuten definiert, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind, wobei jede Nut eine Vielzahl von Kontaktpositionen aufweist, die in einer Richtung angeordnet ist, welche sich von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser erstreckt; und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte mit einer Vielzahl von Pfaden miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen, wobei die haarnadelförmigen Kontakte derart angeordnet sind, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt, wobei das Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte jede Kontaktposition innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen und haarnadelförmige Kontakte genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen, und wobei sich die zweite und dritte der Nuten über die erste der Nuten erstrecken.

Claims

Elektrische Maschine, umfassend: ein Ständerblechpaket, das Nuten definiert, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind, wobei jede Nut eine Vielzahl von Kontaktpositionen aufweist, die in einer Richtung angeordnet ist, die sich von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser erstreckt; und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte, die einen ersten, zweiten, dritten und vierten Pfad miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte aufweist, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen, wobei der erste, zweite, dritte und vierte Pfad derart angeordnet sind, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem ersten Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt, wobei das erste Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und dem zweiten Pfad jede Kontaktposition innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen, und haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen, und wobei sich die zweite und dritte der Nuten über die erste der Nuten erstrecken.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und dem zweiten Pfad verschachtelt sind, sodass sie jede Kontaktposition innerhalb der ersten der Nuten bei jeder Wiederholung des ersten Musters belegen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Nuten insgesamt achtundvierzig Nuten einschließen und eine Teilung zwischen jeder Wiederholung des ersten Musters aus zwölf Nuten besteht.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei der erste, zweite, dritte und vierte Pfad derart angeordnet sind, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem zweiten Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang des Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt und wobei das zweite Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und dem vierten Pfad jede Kontaktposition innerhalb einer vierten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem ersten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer fünften der Nuten belegen, und haarnadelförmige Kontakte von dem zweiten Pfad genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer sechsten der Nuten belegen, und wobei sich die fünfte und sechste der Nuten über die vierte der Nuten erstrecken.
Elektrische Maschine nach Anspruch 4, wobei die Nuten insgesamt achtundvierzig Nuten einschließen und eine Teilung zwischen jeder Wiederholung des zweiten Musters aus zwölf Nuten besteht.
Elektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei jede Wiederholung des ersten Musters von jeder Wiederholung des zweiten Musters um sechs Nuten versetzt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und dem vierten Pfad verschachtelt sind, sodass sie jede Kontaktposition innerhalb der vierten der Nuten bei jeder Wiederholung des zweiten Musters belegen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Pfad elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei der dritte und der vierte Pfad elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Elektrische Maschine, umfassend: ein Ständerblechpaket, das Nuten definiert, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind, wobei jede Nut eine Vielzahl von Kontaktpositionen aufweist, die in einer Richtung angeordnet ist, die sich von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser erstreckt; und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte, die einen ersten, zweiten, dritten und vierten Pfad miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte aufweist, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen, wobei der erste, zweite, dritte und vierte Pfad derart angeordnet sind, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem ersten und zweiten Muster belegen, die sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholen, wobei das erste Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und dem zweiten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem dritten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen, und haarnadelförmige Kontakte von dem vierten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen, wobei die zweite und dritte der Nuten an entgegengesetzten Seiten der ersten der Nuten angeordnet sind, wobei das zweite Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und dem vierten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer vierten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte von dem ersten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer fünften der Nuten belegen, und haarnadelförmige Kontakte von dem zweiten Pfad Kontaktpositionen innerhalb einer sechsten der Nuten belegen, und wobei die fünfte und sechste der Nuten an entgegengesetzten Seiten der vierten der Nuten angeordnet sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 10, wobei haarnadelförmige Kontakte von dem ersten und dem zweiten Pfad verschachtelt sind, sodass sie jede Kontaktposition innerhalb der ersten der Nuten bei jeder Wiederholung des ersten Musters belegen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 10, wobei haarnadelförmige Kontakte von dem dritten und dem vierten Pfad verschachtelt sind, sodass sie jede Kontaktposition innerhalb der vierten der Nuten bei jeder Wiederholung des zweiten Musters belegen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 10, wobei die Nuten insgesamt achtundvierzig Nuten einschließen und eine Teilung zwischen jeder Wiederholung des ersten Musters aus zwölf Nuten besteht.
Elektrische Maschine nach Anspruch 13, wobei eine Teilung zwischen jeder Wiederholung des zweiten Musters aus zwölf Nuten besteht.
Elektrische Maschine, umfassend: ein Ständerblechpaket, das Nuten definiert, die umlaufend zwischen einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser des Ständerblechpakets angeordnet sind, wobei jede Nut eine Vielzahl von Kontaktpositionen aufweist, die in einer Richtung angeordnet ist, die sich von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser erstreckt; und eine Wicklung haarnadelförmiger Kontakte, die eine Vielzahl von Pfaden miteinander verbundener haarnadelförmiger Kontakte aufweist, die einer ersten elektrischen Phase der elektrischen Maschine entsprechen, wobei die haarnadelförmigen Kontakte derart angeordnet sind, dass sie einen Abschnitt der Kontaktpositionen gemäß einem Muster belegen, das sich in Winkelintervallen entlang eines Umfangs des Ständerblechpakets wiederholt, wobei das Muster beinhaltet, dass haarnadelförmige Kontakte jede Kontaktposition innerhalb einer ersten der Nuten belegen, haarnadelförmige Kontakte genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer zweiten der Nuten belegen, und haarnadelförmige Kontakte genau die Hälfte der Kontaktpositionen innerhalb einer dritten der Nuten belegen, und wobei sich die zweite und dritte der Nuten über die erste der Nuten erstrecken.