DE102021106738A1

DE102021106738A1 - Elektrische maschine mit haarnadelwicklungen

Info

Publication number: DE102021106738A1
Application number: DE102021106738.3A
Authority: DE
Inventors: Adeeb Ahmed
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2021-09-30
Also published as: US11309761B2; CN113452171A; US20210305866A1

Abstract

Die Offenbarung stellt eine elektrische Maschine mit Haarnadelwicklungen bereit. Eine elektrische Dreiphasenmaschine beinhaltet einen Statorkern, der Nuten definiert, eine Klemme, die einer von den drei Phasen zugeordnet ist, und einen Nullleiter. Eine erste Phase von Haarnadelwicklungen ist in dem Kern angeordnet und weist einen ersten und zweiten parallelen Pfad auf, die jeweils zwischen der Klemme und dem Nullleiter durchgehend sind. Der erste Pfad beinhaltet eine erste Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in einer ersten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in einer zweiten der Nuten angeordnet ist, die fünf Nuten von der ersten Nut entfernt ist. Der erste Pfad beinhaltet ferner eine zweite Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in einer dritten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in der zweiten Nut angeordnet ist, wobei die zweite Nut sieben Nuten von der dritten Nut entfernt ist.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft elektrische Maschinen und insbesondere elektrische Maschinen, die Haarnadelwicklungen beinhalten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge, wie etwa vollelektrische Fahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge, enthalten eine Traktionsbatteriebaugruppe, die als Energiequelle für das Fahrzeug dient. Die Traktionsbatterie kann Komponenten und Systeme zum Unterstützen des Verwaltens der Fahrzeugleistung sowie von Fahrzeugvorgängen aufweisen. Die Traktionsbatterie kann außerdem Hochspannungskomponenten und ein Luft- oder Flüssigkeitswärmeverwaltungssystem 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 Stator und einen Rotor, die zusammenwirken, um elektrische Energie in mechanische Bewegung umzuwandeln oder umgekehrt.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet eine elektrische Maschine einen Statorkern, der Nuten definiert. Wicklungen sind in dem Kern angeordnet und in drei Phasen eingerichtet, die jeweils zumindest einen Pfad aufweisen, der Haarnadelwicklungen beinhaltet, die miteinander verbunden sind, um einen durchgehenden Schaltkreis zwischen einer Klemme und einem Nullleiter zu bilden. Die Haarnadeln jedes Pfades beinhalten eine erste Art von Haarnadeln, die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach außen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von fünf Nuten voneinander beabstandet sind. Die Haarnadeln jedes Pfades beinhalten ferner eine zweite Art von Haarnadeln, die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach außen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von sieben Nuten voneinander beabstandet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet eine elektrische Dreiphasenmaschine einen Statorkern, der Nuten definiert, eine Klemme, der einer von den drei Phasen zugeordnet ist, und einen Nullleiter. Eine erste Phase von Haarnadelwicklungen ist in dem Kern angeordnet und weist einen ersten und zweiten parallelen Pfad auf, die jeweils zwischen der Klemme und dem Nullleiter durchgehend sind. Der erste Pfad beinhaltet eine erste Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in einer ersten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in einer zweiten der Nuten angeordnet ist, die fünf Nuten von der ersten Nut entfernt ist. Der erste Pfad beinhaltet ferner eine zweite Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in einer dritten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in der zweiten Nut angeordnet ist, wobei die zweite Nut sieben Nuten von der dritten Nut entfernt ist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet eine elektrische Maschine einen Statorkern, der Nuten definiert, die eine Vielzahl von radialen Nadelpositionen aufweisen. Die Nadelpositionen beinhalten eine innere Position, die einem Innendurchmesser des Kerns am nächsten liegt, eine äußere Position, die einem Außendurchmesser des Kerns am nächsten liegt, und eine oder mehrere Zwischenpositionen. Die elektrische Maschine beinhaltet ferner Haarnadeln, die ausgebildet sind, um in den Nuten aufgenommen zu werden. Die Haarnadeln beinhalten Folgendes: eine erste Art von Haarnadeln (erste Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach außen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von fünf Nuten voneinander beabstandet sind; eine zweite Art von Haarnadeln (zweite Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach außen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von sieben Nuten voneinander beabstandet sind; eine dritte Art von Haarnadeln (dritte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, der um eine Spannweite von sechs Nuten von dem ersten Schenkel beabstandet ist, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist und eine Spannweite von drei Nuten aufweist, und eine zweite Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist und eine Spannweite von 3,5 Nuten aufweist; und eine vierte Art von Haarnadeln (vierte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, der um eine Spannweite von sechs Nuten von dem ersten Schenkel beabstandet ist, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist und eine Spannweite von 3,5 Nuten aufweist, und eine zweite Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist und eine Spannweite von drei Nuten aufweist. Eine Wicklung wird gebildet, indem ausgewählte der Haarnadeln miteinander verbunden werden, um drei Phasen zu bilden, die in einer Doppelschicht eingerichtet sind, wobei die Hälfte der Nuten nur eine der Phasen enthält und die andere Hälfte der Nuten zwei der Phasen enthält. Jede der Phasen weist einen ersten und einen zweiten parallelen Pfad auf, die sich zwischen einer Klemme und einem Nullleiter erstrecken.
Der erste Pfad einer ersten der Phasen kann ein sich wiederholendes Muster der in Reihe geschalteten Haarnadeln beinhalten, um einen durchgehenden Leiter zwischen der Klemme und dem Nullleiter zu bilden. Jedes sich wiederholende Muster kann Folgendes beinhalten: (i) eine von den ersten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in der äußeren Position angeordnet sind, (ii) eine von den dritten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in den Zwischenpositionen angeordnet sind und deren erste Biegung mit der zweiten Biegung der einen von den ersten Haarnadeln verbunden ist, (iii) eine von den vierten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in den Zwischenpositionen angeordnet sind und deren erste Biegung mit der zweiten Biegung der einen von den dritten Haarnadeln verbunden ist, (iv) eine von den zweiten Haarnadeln, deren ersten und zweiter Schenkel in der inneren Position angeordnet sind und deren ersten Biegung mit der zweiten Biegung der einen von den vierten Haarnadeln verbunden ist, (v) eine weitere von den vierten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in den Zwischenpositionen angeordnet sind und deren zweite Biegung mit der zweiten Biegung der einen von den zweiten Haarnadeln verbunden ist, und (vi) eine weitere von den dritten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in den Zwischenpositionen angeordnet sind und deren zweite Biegung mit der ersten Biegung der weiteren von den vierten Haarnadeln verbunden ist.
Der zweite Pfad der ersten der Phasen kann ein zweites sich wiederholendes Muster der in Reihe geschalteten Haarnadeln beinhalten, um einen durchgehenden Leiter zwischen der Klemme und dem Nullleiter zu bilden. Jedes zweite sich wiederholende Muster kann Folgendes beinhalten: (i) eine von den zweiten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in der äußeren Position angeordnet sind, (ii) eine von den dritten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in den Zwischenpositionen angeordnet sind und deren erste Biegung mit der zweiten Biegung der einen von den zweiten Haarnadeln verbunden ist, (iii) eine von den vierten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in den Zwischenpositionen angeordnet sind und deren erste Biegung mit der zweiten Biegung der einen von den dritten Haarnadeln verbunden ist, (iv) eine von den ersten Haarnadeln, deren ersten und zweiter Schenkel in der inneren Position angeordnet sind und deren ersten Biegung mit der zweiten Biegung der einen von den vierten Haarnadeln verbunden ist, (v) eine weitere von den vierten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in den Zwischenpositionen angeordnet sind und deren zweite Biegung mit der zweiten Biegung der einen von den ersten Haarnadeln verbunden ist, und (vi) eine weitere von den dritten Haarnadeln, deren erster und zweiter Schenkel in den Zwischenpositionen angeordnet sind und deren zweite Biegung mit der ersten Biegung der weiteren von den vierten Haarnadeln verbunden ist.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm einer elektrischen Maschine.
2 ist eine Querschnittsendansicht eines Stators der elektrischen Maschine.
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Wicklung der elektrischen Maschine, wobei Schenkel der Haarnadeln zu Veranschaulichungszwecken wesentlich verkürzt sind.
4A ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Haarnadelart.
4B ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Haarnadelart.
4C ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Haarnadelart.
4D ist eine perspektivische Ansicht einer vierten Haarnadelart.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts aus 2.
6 ist eine Wicklungsdarstellung einer U-Phase der Wicklungen aus dem Betrachtungswinkel einer Schweißnahtseite (auch als Biegungsseite bekannt) des Stators.
7 ist eine Detailansicht des U-Phasen-Wicklungsdarstellung, die einen Block eines ersten Pfades der U-Phase zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht der Wicklungen für den in 7 gezeigten Block.
9 ist eine Detailansicht der U-Phasen-Wicklungsdarstellung, die einen Block eines zweiten Pfades der U-Phase zeigt.
10 ist eine Wicklungsdarstellung einer V-Phase der Wicklungen aus dem Betrachtungswinkel der Schweißnahtseite des Stators.
11 ist eine Wicklungsdarstellung einer W-Phase der Wicklungen aus dem Betrachtungswinkel der Schweißnahtseite des Stators.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakters sind und andere Ausführungsformen unterschiedliche 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. Daher sind die in der vorliegenden Schrift offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend sondern lediglich als repräsentative Grundlage auszulegen, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für übliche 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.
Unter Bezugnahme auf 1 kann eine elektrische Haarnadel-Maschine 20 in einem Fahrzeug, wie etwa einem vollelektrischen Fahrzeug oder einem hybridelektrischen Fahrzeug, verwendet werden. 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 dazu in der Lage, sowohl als ein Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs als auch als ein Generator, wie etwa beim Nutzbremsen, zu fungieren.
Die elektrische Maschine 20 kann durch eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs mit Leistung versorgt werden. Die Traktionsbatterie kann einen Hochspannungsgleichstromausgang (Hochspannungs-DC-Ausgang) aus einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Traktionsbatterie bereitstellen. 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 sich dann während der Aufladung zurückbewegen. 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 können die Möglichkeit bereitstellen, elektrische Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Maschine 20 zu übertragen. Beispielsweise kann eine typische Traktionsbatterie eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrische Maschine 20 eine Dreiphasen-(AC-)Spannung erforderlich machen kann. Das Leistungselektronikmodul kann einen Wechselrichter beinhalten, der die DC-Spannung in eine Dreiphasen-AC-Spannung umwandelt, wie durch die elektrische Maschine 20 benötigt. In einem regenerativen Modus kann das Leistungselektronikmodul die Dreiphasen-AC-Spannung aus der elektrischen Maschine 20, die als Generator fungiert, in die DC-Spannung umwandeln, die von der Traktionsbatterie benötigt wird.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 beinhaltet die elektrische Maschine 20 ein Gehäuse 21, das den Stator 22 und den Rotor 24 umschließt. Der Stator 22 ist an dem Gehäuse 21 befestigt und beinhaltet einen zylindrischen Kern 32. der einen Innendurchmesser 28, der ein Loch 30 definiert, und einen Außendurchmesser 29 aufweist. Der Kern 32 kann aus einer Vielzahl von gestapelten Lamellen gebildet sein. Der Rotor 24 ist zur Rotation innerhalb des Lochs 30 gelagert. Der Rotor 24 kann Wicklungen oder Dauermagnete beinhalten, die mit den Wicklungen des Stators 22 zusammenwirken, um die Rotation des Rotors 24 zu erzeugen, wenn die elektrische Maschine 20 mit Energie versorgt wird. Der Rotor 24 kann auf einer Antriebswelle 26 gelagert sein, die sich durch das Gehäuse 21 erstreckt. Die Antriebswelle 26 ist ausgebildet, um an einen Antriebsstrang des Fahrzeugs gekoppelt zu werden.
Der Statorkern 32 definiert Nuten 34, die in Umfangsrichtung um den Kern 32 eingerichtet sind und sich von dem Innendurchmesser 28 nach außen erstrecken. Die Nuten 34 können gleichmäßig um den Umfang beabstandet sein und sich von einem ersten Ende 36 des Kerns 32 axial zu einem zweiten Ende 38 erstrecken. In der veranschaulichten Ausführungsform definiert der Kern 32 achtundvierzig Nuten und weist acht Pole auf; der Kern 32 kann jedoch in weiteren Ausführungsformen mehr oder weniger Nuten und/oder Pole beinhalten. Der Kern 32 kann zum Beispiel zweiundsiebzig Nuten definieren und 12 Pole aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform beträgt jede Nut 30 elektrische Grad. Die elektrische Maschine 20 kann eine Doppelschichtmaschine sein, was bedeutet, dass einige der Nuten mehr als eine Phase enthalten. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält die Hälfte der Nuten zwei Phasen und enthält die andere Hälfte der Nuten eine einzige Phase. Dies steht im Gegensatz zu einer Einschichtmaschine, bei der jede Nut nur eine einzige Phase enthält.
Die Nuten 34 sind durch einen Umfangsabstand, gemessen zwischen den Mittellinien zweier benachbarter Nuten, beabstandet. Dieser Abstand kann als eine Abstandseinheit verwendet werden (hierin nachfolgend „eine Nut“), um andere Komponenten des Stators 22 in Beziehung zu setzen und zu messen. Die Abstandseinheit „Nut“ wird mitunter auch als „Nutsteigung“ oder „Nutspannweite“ bezeichnet.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 kann die elektrische Maschine 20 Haarnadelwicklungen 40 beinhalten, die in den Nuten 34 des Kerns 32 platziert sind. Haarnadelwicklungen sind eine aufkommende Technologie, welche die Effizienz für elektrische Maschinen, die in Fahrzeugen und anderen Anwendungen verwendet werden, verbessert. Die Haarnadelwicklungen 40 verbessern die Effizienz durch Bereitstellen einer größeren Menge von Statorleitern, um den Widerstand der Wicklung 40 zu verringern, ohne in den Raum einzudringen, der für den Elektrostahl und den Magnetflusspfad reserviert ist.
Eine Herausforderung bezüglich Haarnadelwicklungen besteht in dem Angleichen der Gestaltung der elektrischen Maschine an die gewünschte Drehmoment-Drehzahl-Kurve. Ein wesentlicher Schritt bei der Gestaltung einer elektrischen Maschine ist das Auswählen der Phasendrehzahl, sodass die Drehmoment-Drehzahl-Kurve alle erforderlichen Betriebspunkte abdeckt. Für herkömmliche verseilte Wicklungen aus langen Drähten, die parallel verbunden sind, wird die gewünschte Phasendrehzahl durch Auswählen der Anzahl an Windungen pro Spule, der Anzahl an parallelen Pfaden, der Anzahl an Polen, der Anzahl an Nuten pro Pol und der Anzahl an Schichten ausgewählt. Wenngleich diese Faktoren auch für Haarnadelwicklungen verfügbar sind, unterscheiden sich die einschränkenden Faktoren stark, was zu weniger umsetzbaren Auswahlen führt.
Während zum Beispiel die mögliche Anzahl an Polen, Nuten pro Pol und Schichten bei beiden Technologien identisch sind, ist es bei einer Haarnadelwicklung nicht praktikabel, so viele Windungen pro Spule wie in einer geseilten Wicklung zu haben. Jede Haarnadel muss mittels Schweißen, Löten oder dergleichen mit der nächsten Haarnadel verbunden werden und muss gemäß einer spezifischen Form gebogen sein, um die Verbindung möglich zu machen. Hierdurch werden die Anzahl und Größe der Leiter begrenzt, die in eine einzelne Nut eingepasst werden können. Eine weitere Herausforderung besteht darin, Parallelschaltungen zu erzeugen, die symmetrisch sind und relativ komplexe Verbindungen aufweisen. Zwei Pfade sind symmetrisch, wenn ihre Flussverknüpfung gleich und die Spannung gleich ist.
Die elektrische Maschine 20 löst diese und andere Probleme, ohne Jumper erforderlich zu machen. Ein Jumper ist ein Leiter, der zum Verbinden von Haarnadeln verwendet wird, die in dem elektrischen Pfad benachbart sind, aber nicht physisch benachbart sind, wodurch eine direkte Verbindung unmöglich wird. Ein Jumper erstreckt sich nicht durch die Nuten, sondern erstreckt sich stattdessen um die Endfläche oder den Kern. Die elektrische Maschine 20 kann eine Dreiphasenmaschine sein, in der die Haarnadelwicklungen 40 in einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase eingerichtet sind. Jede Phase beinhaltet zugeordnete Haarnadelleiter (auch als Nadel-, Haarnadel- oder Sammelschienenleiter bekannt), die in einem oder mehreren parallelen Pfaden von Wicklungen eingerichtet sind. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet jede Phase zwei parallele Pfade. In weiteren Ausführungsformen kann jede Phase mehr oder weniger parallele Pfade beinhalten.
Die Haarnadeln sind im Allgemeinen U-förmig, wobei jede gebogen ist, um ein Paar Schenkel zu beinhalten, die durch eine Krone verbunden sind. Die Haarnadeln werden in den Statorkern 32 eingebaut, indem die Schenkel durch entsprechende der Nuten 34 eingeführt werden. Alle Haarnadeln können von dem gleichen Ende des Statorkerns 32, z. B. dem Ende 36, eingebaut werden, sodass sich alle Kronen an einem Ende des Stators, z. B. dem Ende 36, befinden und sich die Enden der Schenkel an dem anderen Ende, z. B. dem Ende 38, befinden. Sobald sie eingebaut sind, werden die Schenkel der Haarnadeln voneinander weg gebogen, um Biegungen zu bilden, die mit den Biegungen anderer Haarnadeln verbunden sind.
Die Enden der entsprechenden Biegungen werden durch eine Verbindung, wie etwa eine Schweißnaht 48, zusammengefügt. Das Ende 36 kann als Kronenende bezeichnet werden und das Ende 38 kann als Schweißnahtende (oder Biegungsende) bezeichnet werden. Die Haarnadeln bestehen üblicherweise aus Sammelschienenleitern, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist; die Haarnadeln können jedoch eine kreisförmige oder andere Querschnittsform aufweist.
Die U-Phase kann einen ersten Pfad 44 und einen zweiten Pfad 46 beinhalten. Die Pfade 44, 46 sind symmetrisch und parallel. Jeder Pfad kann in den geraden und ungeraden Nuten gleichmäßig angeordnet sein, z. B. weist der Pfad 44 24 Schenkel in geraden Nuten und 24 Schenkel in ungeraden Nuten auf. Die Pfade sind durch eine Vielzahl von miteinander verbundene Nadeln 42 gebildet, die, sobald sie verbunden sind, eine kontinuierliche Schaltung bilden. Jeder der Pfade beinhaltet ein erstes Ende, das an einer U-Phasen-Klemme 50 beginnt, und ein zweites Ende, das an einer Nullleiterverbindung endet. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die elektrische Maschine 20 eine einzige Nullleitersammelschiene 52; in weiteren Ausführungsformen können jedoch mehrere Nullleitersammelschienen verwendet werden. Der erste und zweite Pfad 44, 46 sind nahe 53 mit der Nullleiterverbindung 52 verbunden. Die Pfade 44, 46 sind an der Klemme 50 miteinander verbunden, die sich nahe dem Außendurchmesser (AD) 29 des Statorkerns befindet. Der erste und zweite Pfad 44, 46 beginnen nahe dem AD 29 des Statorkerns 32 und weisen Klemmenleitungen 59 auf (bei denen es sich um Wesentlichen um extra lange Biegungen handelt), um mit der Klemme 50 verbunden zu werden. Der erste und zweite Pfad 44, 46 können in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn (von dem Ende 38 gesehen) im Zickzack (nach vorne) durch die Nuten 34 gewickelt sein und enden nahe dem AD 29 an der Nulleiterverbindung 52. Der erste und zweite Pfad 44, 46 können zickzackförmig sein, was dazu führt, dass die Pfade den Statorkern nur einmal umgeben. Dies steht im Gegensatz zu den meisten Haarnadelmotoren, bei denen mehrere Statorumdrehungen erforderlich sind, um von dem ID zu dem AD zu gelangen. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet jeder der Pfade vierundzwanzig Nadeln, die von einem Ende zum anderen miteinander verbunden sind, um einen durchgehenden Leiter zwischen der Klemme 50 und der Nullleiterverbindung 52, ohne dass Jumper benötigt werden.
Die V-Phase kann einen ersten Pfad 56 und einen zweiten Pfad 58 beinhalten. Die Pfade 56, 58 sind symmetrisch und parallel. Die Pfade sind durch eine Vielzahl von miteinander verbundenen Nadeln 64 gebildet. Jeder der Pfade beinhaltet ein erstes Ende, das an der V-Phasen-Klemme 66 beginnt, und ein zweites Ende, das an der Nullleiterverbindung 52 nahe 55 endet. (In weiteren Ausführungsformen können die U- und V-Phase getrennte Nulleitersammelschienen aufweisen.) Die Pfade 56, 58 sind an der Klemme 66 miteinander verbunden, die sich nahe dem AD 29 des Statorkerns befindet. Der erste und zweite Pfad 56, 58 beginnen nahe dem AD 29 des Statorkerns und weisen Klemmenleitungen 67 auf, um mit der Klemme 66 verbunden zu werden. Der erste und zweite Pfad 56, 58 sind in Richtung gegen den Uhrzeigersinn im Zickzack durch die Nuten 34 gewickelt und enden nahe dem AD 29 an der Nulleiterverbindung 52. Der erste und zweite Pfad 56, 58 können wie in der U-Phase nur einmal um den Statorkern gewickelt sein. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet jeder der Pfade 56, 58 vierundzwanzig Nadeln, die von einem Ende zum anderen miteinander verbunden sind, um einen durchgehenden Leiter zwischen der Klemme 66 und der Nullleiterverbindung 52.
Die W-Phase kann einen ersten Pfad 70 und einen zweiten Pfad 72 beinhalten. Die Pfade 70, 72 sind symmetrisch und parallel. Die Pfade sind durch eine Vielzahl von miteinander verbundenen Nadeln 78 gebildet. Jeder der Pfade beinhaltet ein erstes Ende, das an der W-Phasen-Klemme 80 beginnt, und ein zweites Ende, das an der Nullleiterverbindung 52 oder dergleichen endet. Die Pfade 70, 72 sind an der Klemme 80 miteinander verbunden, die sich nahe dem AD 29 des Statorkerns befindet. In weiteren Ausführungsformen können sich die U-, V- oder W-Phasenklemmen nahe dem ID 28 befinden. Der erste und zweite Pfad 70, 72 beginnen nahe dem AD 29 des Statorkerns und weisen Klemmenleitungen 82 auf, um mit der Klemme 80 verbunden zu werden. Der erste und zweite Pfad 70, 72 sind in Richtung gegen den Uhrzeigersinn durch die Nuten 34 gewickelt und enden nahe dem AD 29 an der Nulleiterverbindung 52. Somit bewegen sich alle Pfade der gesamten Phase in dieselbe Richtung. Der erste und zweite Pfad 70, 72 können nur einmal im Zick-Zack um den Statorkern gewickelt sein. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet jeder der Pfade vierundzwanzig Nadeln, die von einem Ende zum anderen miteinander verbunden sind, um einen durchgehenden Leiter zwischen der Klemme 80 und der Nullleiterverbindung 52 zu bilden. Die Klemmen 50, 66 und 80 können zusätzliche Leitungen beinhalten, um mit dem Wechselrichter verbunden zu werden und Spannung von dem Wechselrichter zu empfangen, wodurch drehmomenterzeugender Strom in den Wicklungspfaden erzeugt wird, der den Rotor 24 dazu veranlasst, sich innerhalb des Stators 22 zu drehen.
Die Haarnadeln jedes der Pfade können eine oder mehrere Arten von Haarnadeln einschließen. Verschiedene Arten von Haarnadeln können sich in Form und/oder Größe unterscheiden. Die Haarnadeln der Maschine 20 können zwei Hauptarten einschließen: Haarnadeln, bei denen sich beide Biegungen nach innen erstrecken (z. B. 4A, 4B) und Nadeln, bei denen sich eine Biegung nach außen erstreckt und sich eine Biegung nach innen erstreckt (z. B. 4C und 4D).
Unter Bezugnahme auf 4A kann eine beispielhafte erste Innennadel 90 einen ersten Schenkel 98 beinhalten, der an einem Scheitelpunkt 102 mit einem zweiten Schenkel 100 verbunden ist. (Die Nadeln sind nicht maßstabsgetreu und die Schenkel sind zur Veranschaulichung gekürzt.) Der Scheitelpunkt 102 kann die Schenkel radial versetzen, um die Schenkel in unterschiedliche Nutpositionen zu platzieren. Der Scheitelpunkt 102 kann durch eine Biegung gebildet sein, welche die Schenkel radial um die Abmessung einer Nadel in der radialen Richtung versetzt. Die Nadeln 90 können aus einem einzigen Stück aus Metall, wie etwa Kupfer, Aluminium, Silber, oder aus einem beliebigen anderen elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Der erste Schenkel 98 ist in einer der Nuten 34 angeordnet und der zweite Schenkel 100 ist in einer anderen der Nuten 34 angeordnet, die um eine Nutenspannweite beabstandet ist. Die Nadeln 90 können eine Spannweite aufweisen, die gleich der Anzahl an Nuten pro Pol ist, was in der veranschaulichten Ausführungsform sechs Nuten entspricht. Wenn sich somit der erste Schenkel 98 in Nut 1 befindet, befindet sich der zweite Schenkel 100 somit in Nut 7. Der Schenkel 98 beinhaltet einen geraden Abschnitt 99, der innerhalb einer Nut 34 angeordnet ist, und einen ersten abgewinkelten Abschnitt 104, der 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 Schenkel 98 beinhaltet außerdem eine Biegung 110, die an einer zweiten Biegung 108 abgewinkelt ist. Der zweite Schenkel 100 beinhaltet einen geraden Abschnitt 101, der innerhalb einer Nut 34 angeordnet ist, und einen ersten abgewinkelten Abschnitt 112, der sich zwischen dem Scheitelpunkt 102 und dem geraden Abschnitt 101 erstreckt. Der erste und zweite abgewinkelte Abschnitt 104, 112 sowie der Scheitelpunkt 102 können zusammen als Krone bezeichnet werden. Der gerade Abschnitt 101 und der abgewinkelte Abschnitt 112 sind an einer ersten Biegung 114 zusammengefügt. Der zweite Schenkel 100 beinhaltet außerdem eine Biegung 120, die an einer zweiten Biegung 118 nach innen abgewinkelt ist. Die Biegungen 110, 120 sind zueinander abgewinkelt, sodass die Wicklung im Zick-Zack ermöglicht wird. Die Biegung 110 und die Biegung 120 weisen unterschiedliche Längen auf. Die Biegung 110 kann eine Spannweite von 3,5 Nuten aufweisen und die Biegung 120 kann eine Spannweite von 3 Nuten aufweisen. Da die beiden Biegungen 110 und 120 über die Nadel 90 zurückgefaltet werden, anstatt sich wie die meisten Haarnadeln zu erstrecken, weisen die Nadeln 90 eine relativ kurze Gesamtspannweite von 6 Nuten auf. Die Nadel 90 kann gefertigt werden, indem zuerst der Scheitelpunkt 102, die ersten abgewinkelten Abschnitte 104, 112 und zwei verlängerte gerade Abschnitte gebildet werden. Dann wird die Nadel 90 in den Stator 22 eingebaut, indem die verlängerten geraden Abschnitte in die Nuten 34 des Stators 22 eingeführt werden. Die zweiten Biegungen 108, 118 und die Biegungen 110, 120 werden gebildet, nachdem die Nadel 90 durch die Nuten eingebaut wurde, indem die verlängerten Schenkel wie gewünscht gebogen werden. Die Nadeln 90 können in den radialen Positionen 2 und 3 verwendet werden, wie nachfolgend beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 4B kann eine beispielhafte zweite Innennadel 92 einen ersten Schenkel 122 beinhalten, der an einem Scheitelpunkt 126 mit einem zweiten Schenkel 124 verbunden ist. Der Scheitelpunkt 126 kann die Schenkel radial versetzen, um die Schenkel in unterschiedliche Nutpositionen zu platzieren. Der Scheitelpunkt 102 kann durch eine Biegung gebildet sein, welche die Schenkel radial um die Abmessung einer Nadel in der radialen Richtung versetzt. Die Nadeln 92 können aus einem einzigen Stück aus Metall, wie etwa Kupfer, Aluminium, Silber, oder aus einem beliebigen anderen elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Die Nadel 92 ist der Nadel 90 ähnlich, außer dass die Biegung 128 des ersten Schenkels eine Spannweite von 3 Nuten aufweist und die Biegung 130 des zweiten Schenkels 124 eine Spannweite von 3,5 Nuten aufweist, d.h. die Biegungen umgedreht sind. Die Nadeln 92 können in den radialen Positionen 4 und 5 verwendet werden, wie nachfolgend beschrieben. In alternativen Ausführungsformen kann es sich bei den Biegungen mit einer Spannweite von 3,5 beider Nadeln 90 und 92 um Biegungen mit einer Spannweit von 2,5 handeln. In diesem Fall ist das Doppelschichtwicklungsmuster bezogen auf das in 6 gezeigte gespiegelt.
Unter Bezugnahme auf 4C kann eine beispielhafte Außenhaarnadel 94 einen ersten Schenkel 132 beinhalten, der an einem Scheitelpunkt 136 mit einem zweiten Schenkel 134 verbunden ist. (Diese Nadel kann abhängig von ihrer Platzierung in der Wicklung als Verbinder oder Verbindungsnadel bezeichnet werden.) Der Scheitelpunkt 136 kann so gebogen sein, dass sich jeder der Schenkel in derselben Nutposition befindet. Die Nadeln 94 können aus einem einzigen Stück aus Metall, wie etwa Kupfer, Aluminium, Silber, oder aus einem beliebigen anderen elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Der erste Schenkel 132 ist in einer der Nuten 34 angeordnet und der zweite Schenkel 134 ist in einer anderen der Nuten 34 angeordnet, die um eine Nutenspannweite beabstandet ist. Die Nadeln 94 weisen in der veranschaulichten Ausführungsform eine Spannweite von sieben Nuten auf. Der Schenkel 132 beinhaltet eine Biegung 136, die nach innen abgewinkelt ist, und der erste Schenkel 134 beinhaltet eine Biegung 140, die nach außen abgewinkelt ist. Dies bedeutet, dass sich die Biegungen 136, 138 in dieselbe Richtung erstrecken. Die Biegung 136, 138 kann dieselbe Spannweite aufweisen, z. B. 3 Nuten. Die Nadeln 94 können eine Gesamtspannweite von 10 Nuten aufweisen. Die Nadeln 94 können am nächsten zu dem AD 29 oder am nächsten zu dem ID 28 verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 4D kann eine beispielhafte zweite Außennadel 96 einen ersten Schenkel 140 beinhalten, der an einem Scheitelpunkt 148 mit einem zweiten Schenkel 142 verbunden ist. (Diese Nadel kann abhängig von ihrer Platzierung in der Wicklung als Verbinder oder Verbindungsnadel bezeichnet werden.) Der Scheitelpunkt 148 kann so gebogen sein, dass sich jeder der Schenkel in derselben Nutposition befindet. Die Nadeln 94 können aus einem einzigen Stück aus Metall, wie etwa Kupfer, Aluminium, Silber, oder aus einem beliebigen anderen elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Der erste Schenkel 140 ist in einer der Nuten 34 angeordnet und der zweite Schenkel 142 ist in einer anderen der Nuten 34 angeordnet, die um eine Nutenspannweite beabstandet ist. Die Nadeln 94 können in der veranschaulichten Ausführungsform eine Spannweite von fünf Nuten aufweisen. Der Schenkel 140 beinhaltet eine Biegung 144, die nach innen abgewinkelt ist, und der zweite Schenkel 142 beinhaltet eine Biegung 146, die nach außen abgewinkelt ist. Dies bedeutet, dass sich die Biegungen 144, 146 in dieselbe Richtung erstrecken. Die Biegung 144, 146 kann dieselbe Spannweite aufweisen, z. B. 3 Nuten. Die Nadeln 96 können eine Gesamtspannweite von 8 Nuten aufweisen. Die Nadeln 96 können am nächsten zu dem AD 29 oder am nächsten zu dem ID 28 verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 2 und 5 sind die Nuten 34 von 1 bis 48 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn nummeriert, wobei die Nuten mit ungeraden Zahlen der Einfachheit halber beschriftet sind. Die Nuten 34 können Positionen in der radialen Richtung beinhalten, die als radiale Nutpositionen, radiale Positionen, Nutpositionen oder Positionen bezeichnet werden können. Jede Position stellt einen Nadelaufnahmebereich dar, der einen Schenkel einer Haarnadel aufnimmt. In der veranschaulichten Ausführungsform weist jede Nut 34 sechs aufeinanderfolgende Positionen in einer linearen Eins-zu-Sechs-Anordnung auf; andere Anordnungen werden jedoch in Erwägung gezogen. Die Anzahl der Positionen kann in weiteren Ausführungsformen 10 oder 14 betragen. Somit beinhaltet in der veranschaulichten Ausführungsform jeder Nut 34 sechs Schenkel, einen in jeder Nutposition. Die Positionen sind mit 1 bis 6 gekennzeichnet, wobei die erste Position der ID am nächsten und die sechste Position der AD am nächsten ist. Position 1 und 6 können als Außenpositionen bezeichnet werden und Position 2 bis 5 können als Innenpositionen bezeichnet werden. Der Begriff „radiale Nutposition“ wird verwendet, um sowohl eine einzelne Position einer einzelnen Nut zu beschreiben als auch um sich auf die kollektiven Positionen an dieser radialen Stelle des Statorkerns 32 zu beziehen. (Die Nutpositionen werden mitunter als radiale Schichten bezeichnet, da die Nutpositionen ausgerichtet sind und gemeinsam konzentrische Ringe um den Statorkern bilden. Es ist wichtig anzumerken, dass sich diese radialen Schichten auf etwas anderes als die vorangehend beschriebenen Ein- und Doppelschichtwicklungsanordnungen beziehen, die sich auf die Anzahl der Phasen in jeder Nut beziehen.) In einer oder mehreren Ausführungsformen befinden sich die Haarnadeln 90, 92 in den Innennutpositionen und befinden sich die Haarnadeln 94, 96 in Position 1 und 6.
Unter Bezugnahme auf 5 ist die veranschaulichte Wicklung 40 eine Doppelschichtwicklung. In Nut 1 ist nur die U-Phase darin enthalten, enthält jedoch Nut 2 sowohl die U-Phase als auch die V-Phase. Andere Nuten enthalten unter Umständen nur die V-Phase, enthalten unter Umständen nur die W-Phase, enthalten unter Umständen die U- und W-Phase oder enthalten unter Umständen die V- und W-Phase. Die Verschiebung für Ein- zu Doppelphase kann in der Mitte der Nuten erfolgen, z. B. beinhaltet jede Nut in Position 4-6 nur die gleiche Phase und kann in Position 1-3 eine andere Phase beinhalten oder umgekehrt.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Wicklungsdarstellung der U-Phase gezeigt. In der Maschine 20 können die Pfade in einem sich wiederholenden Muster von Blöcken 150 gewickelt sein. Jeder der Blöcke kann der gleiche sein, wenngleich in Umfangsrichtung zu unterschiedlichen Nuten verschoben. In einem Stator mit 48 Nuten beinhalten die Wicklungen vier Blöcke, die jeweils 12 aufeinanderfolgende Nuten enthalten. In dieser Beschreibung werden die Blöcke 150 in Position 6 umrissen, dies ist jedoch willkürlich. Jeder Block 150 beginnt an dem hinteren Ende der ersten Haarnadel und endet an dem vorderen Ende der letzten Haarnadel. Die Begriffe „vordere/s/r“ und „hintere/s/r“ beziehen sich auf die Position der Komponente bezogen auf die Bewegungsrichtung durch den Pfad, wobei die Klemme als Start und der Nullleiter als Ende betrachtet wird. Jeder Block kann sechs Haarnadeln beinhalten: eine Haarnadel 96, bei der es sich um die erste Haarnadel auf Pfad 44 handelt, eine Haarnadel 94, bei der es sich um die vierte Haarnadel auf Pfad 44 handelt, zwei Haarnadeln 90 und zwei Haarnadeln 92, von denen es sich bei einer um die letzte Haarnadel handelt. Einzigartig für diese Anordnung ist, dass jeder Pfad 44, 46 von Wicklungen innerhalb jedes Blocks 150, z. B. innerhalb einer Spannweite von 12 Nuten, von dem AD zu dem ID und zurück zu dem AD verläuft. Die meisten Wicklungsanordnungen sind in Umfangsrichtung gewickelt und machen eine oder mehrere Umdrehungen des Stators erforderlich, um von dem AD zu dem ID und zurück zu gelangen. Diese Wicklungsanordnung nutzt eine Zick-Zack-Route, um ein großes Ausmaß an radialer Verschiebung bei einem geringen Ausmaß an Umfangsverschiebung zu erreichen. Der Zick-Zack wird hauptsächlich durch die inneren Nadeln 90, 92 erzeugt, bei denen sich beide Biegungen nach innen erstrecken. Jeder Block 150 kann ein Paar Unterblöcke 152, 154 beinhalten. Ein Unterblock bezieht sich auf eine Sammlung von Haarnadeln, die in einer radialen Richtung, d. h. von dem AD zu dem ID (Unterblock 152) oder von dem ID zu dem AD (Unterblock 154) verlaufen. In dem ersten Pfad 44 verbinden die Haarnadeln 94 die Unterblöcke 152 und 154 miteinander und werden die Haarnadeln 96 verwendet, um benachbarte Blöcke 150 miteinander zu verbinden.
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 beginnt der erste Block 150a des ersten Pfades 44 an der Nut 40 mit der ersten Haarnadel 156, bei der es sich um eine Außennadel 96 handelt. Ein Ende der Biegung 146 befindet sich oberhalb der Nut 40 und ist mit der letzten Haarnadel des vierten Blocks verschweißt, bei der es sich um eine Haarnadel 90 handelt. Der hintere Schenkel 142 der Haarnadel 156 ist in einer Nut 37 angeordnet und der vordere Schenkel 140 ist in einer Nut 32 angeordnet. Beide Schenkel sind in der sechsten Position angeordnet. Die Krone 148 der Haarnadel 156 bewegt den Pfad 44 um 5 Nuten nach vorne, Die Biegung 144 des vorderen Schenkels 140 bewegt dann den Pfad 44 um 3 Nuten nach hinten. Die Biegung 128 der zweiten Haarnadel 158 bewegt den Pfad um 3 weitere Nuten weiter nach hinten, um den hinteren Schenkel 122 in der fünften Position der Nut 38 und den vorderen Schenkel 124 in der vierten Position der Nut 32 zu platzieren. Die Biegung 128 ist durch eine Schweißnaht 160 mit der ersten Haarnadel 156 verbunden. Die Krone 126 der Haarnadel 158 bewegt den Pfad 44 um sechs Nuten nach vorne und die Biegung 130 bewegt dann den Pfad 44 um 3,5 Nuten nach hinten. Die hintere Biegung 110 der dritten Haarnadel 162 ist mit der zweiten Haarnadel 158 verschweißt und weist ebenfalls eine Spannweite von 3,5 Nuten auf. Hierdurch wird der hintere Schenkel 98 in die dritte Position der Nut 39 platziert. Der vordere Schenkel 100 der Haarnadel 162 ist in der zweiten Position der Nut 33 angeordnet, wodurch der Pfad 44 um sechs Nuten vorverschoben wird. Die vordere Biegung 120 der Haarnadel 162 bewegt dann den Pfad 44 erneut um 3 Nuten nach hinten. Das Ende der Biegung 120 stellt das Ende des Unterblocks 152 dar.
Die vierte Nadel 164, die eine Verbindungsnadel vom Typ 94 ist, ist zwischen der dritten Nadel 162 (letzte Nadel des Unterblocks 152) und der fünften Nadel 166 (erste Nadel des Unterblocks 154) verbunden. Die hintere Biegung 138 bewegt den Pfad 44 um 3 Nuten nach hinten, während die vordere Biegung 136 den Pfad 44 um 3 Nuten nach vorne bewegt. Die vierte Nadel 164 weist mit 7 Nuten die größte Spannweite zwischen den Schenkeln auf. Der hintere Schenkel 134 der vierten Nadel 164 ist in der ersten Position der Nut 39 angeordnet und der vordere Schenkel 132 ist in der ersten Position der Nut 32 angeordnet. Die vordere Biegung 136 bewegt sich um 3 Nuten nach vorne, um mit der fünften Nadel 166 zu verbunden zu werden. Die fünfte Nadel 166, die eine Innennadel 90 ist, beinhaltet einen hinteren Schenkel 100, der in der zweiten Position der Nut 26 angeordnet ist, und einen vorderen Schenkel 98, der in der dritten Position der Nut 32 angeordnet ist. Im Gegensatz zu dem Unterblock 152 werden die Haarnadeln des Unterblocks 154 durch die Biegungen nach vorne bewegt und durch die Kronen nach hinten bewegt. Die sechste Nadel 168, die eine Innennadel 92 ist, beinhaltet einen hinteren Schenkel 124, der in der vierten Position der Nut 25 angeordnet ist, und einen vorderen Schenkel 122, der in der fünften Position der Nut 31 angeordnet ist. Die hintere Biegung 130 der sechsten Nadel 168 ist mit der vorderen Biegung 110 der fünften Nadel 166 verbunden. Die vordere Biegung 128 ist mit der Verbindungsnadel des nächsten Blocks 150 verbunden. Dieses Muster wiederholt sich um den Statorkern 32.
Unter Bezugnahme auf 6 und 9 beginnt der erste Block 150a des zweiten Pfades 46 an der Nut 41 mit der ersten Haarnadel 174, bei der es sich um eine Außennadel 94 handelt. Ein Ende der Biegung 136 befindet sich oberhalb der Nut 41 und ist mit der letzten Haarnadel des vierten Blocks verschweißt. Der hintere Schenkel 134 der Haarnadel 174 ist in einer Nut 38 angeordnet und ein vorderer Schenkel 134 ist in einer Nut 31 angeordnet. Beide Schenkel sind in der sechsten Position angeordnet. Die Krone 136 der Haarnadel 174 bewegt den Pfad 46 um 7 Nuten nach vorne, Die Biegung 138 bewegt dann den Pfad 46 um 3 Nuten nach hinten. Die Biegung 128 der zweiten Haarnadel 176 bewegt den Pfad um 3 weitere Nuten weiter nach hinten, um den hinteren Schenkel 122 in der fünften Position der Nut 37 und den vorderen Schenkel 124 in der vierten Position der Nut 31 zu platzieren. Die Biegung 128 ist durch eine Schweißnaht oder dergleichen mit der ersten Haarnadel 174 verbunden. Die Krone 126 der Haarnadel 176 bewegt den Pfad 44 um 6 Nuten nach vorne und die Biegung 130 bewegt dann den Pfad 44 um 3,5 Nuten nach hinten. Die hintere Biegung 110 der dritten Haarnadel 178 ist mit der zweiten Haarnadel 158 verschweißt und weist ebenfalls eine Spannweite von 3,5 Nuten auf. Hierdurch wird der hintere Schenkel 98 in die dritte Position der Nut 38 platziert. Der vordere Schenkel 100 der Haarnadel 178 ist in der zweiten Position der Nut 32 angeordnet, wodurch der Pfad 44 über die Krone 102 um 6 Nuten vorverschoben wird. Die vordere Biegung 120 der Haarnadel 178 bewegt dann den Pfad 44 erneut um 3 Nuten nach hinten. Das Ende der Biegung 120 stellt das Ende des Unterblocks 152 dar.
Die vierte Nadel 180, die eine Verbindungsnadel vom Typ 96 ist, ist zwischen der dritten Nadel 178 (letzte Nadel des Unterblocks 152) und der fünften Nadel 182 (erste Nadel des Unterblocks 154) verbunden. Die hintere Biegung 144 bewegt den Pfad 46 um 3 Nuten nach hinten, während die vordere Biegung 146 den Pfad 46 um 3 Nuten nach vorne bewegt. Die vierte Nadel 180 weist mit fünf Nuten die kleinste Spannweite zwischen den Schenkeln auf. Der hintere Schenkel 140 der vierten Nadel 180 ist in der ersten Position der Nut 38 angeordnet und der vordere Schenkel 142 ist in der ersten Position der Nut 33 angeordnet. Die vordere Biegung 146 bewegt sich um 3 Nuten nach vorne, um mit der fünften Nadel 182 zu verbunden zu werden. Die fünfte Nadel 182, die eine Innennadel 90 ist, beinhaltet einen hinteren Schenkel 100, der in der zweiten Position der Nut 27 angeordnet ist, und einen vorderen Schenkel 98, der in der dritten Position der Nut 33 angeordnet ist. Die sechste Nadel 184, die eine Innennadel 92 ist, beinhaltet einen hinteren Schenkel 124, der in der vierten Position der Nut 26 angeordnet ist, und einen vorderen Schenkel 122, der in der fünften Position der Nut 32 angeordnet ist. Die hintere Biegung 130 der sechsten Nadel 184 ist mit der vorderen Biegung 110 der fünften Nadel 182 verbunden. Die vordere Biegung 128 ist mit der Verbindungsnadel des nächsten Blocks 150 verbunden. Dieses Muster wiederholt sich um den Statorkern 32.
Unter erneuter Bezugnahme auf 6 erstrecken sich in der veranschaulichten Ausführungsform die Biegungen in jeder radialen Position von ihren entsprechenden Schenkeln in derselben Richtung und weisen eine selbe Nutenspannweite auf. Beispielsweise weisen Haarnadeln, deren Schenkel sich in der ersten Position befinden, zugeordnete Biegungen auf, die sich mit einer Nutspannweite von 3 im Uhrzeigersinn erstrecken; weisen Haarnadeln, deren Schenkel sich in der zweiten Position befinden, zugeordnete Biegungen auf, die sich mit einer Nutspannweite von 3 gegen den Uhrzeigersinn erstrecken; weisen Haarnadeln, deren Schenkel sich in der dritten Position befinden, zugeordnete Biegungen auf, die sich mit einer Nutspannweite von 3,5 im Uhrzeigersinn erstrecken; weisen Haarnadeln, deren Schenkel sich in der vierten Position befinden, zugeordnete Biegungen auf, die sich mit einer Nutspannweite von 3,5 gegen den Uhrzeigersinn erstrecken; weisen Haarnadeln, deren Schenkel sich in der fünften Position befinden, zugeordnete Biegungen auf, die sich mit einer Nutspannweite von 3 im Uhrzeigersinn erstrecken; und weisen Haarnadeln, deren Schenkel sich in der sechsten Position befinden, zugeordnete Biegungen auf, die sich mit einer Nutspannweise von 3 gegen den Uhrzeigersinn erstrecken. In Kombination mit den anderen vorangehend beschriebenen Merkmalen werden die zu verbindenden Biegungen benachbart zueinander platziert, sodass sie direkt verbunden werden können, ohne dass jegliche Jumper benötigt werden. Dies kann auch für die anderen Phasen gelten.
Unter Bezugnahme auf 10 und 11 können die V- und die W-Phase der Wicklungen 40 gleich oder ähnlich der U-Phase sein, jedoch zu unterschiedlichen Nuten verschoben. Die V-Phase kann in Richtung gegen den Uhrzeigersinn um vier Nuten verschoben sein, damit die erste Nadel von Pfad 56 in Nut 5 und 48 angeordnet ist und die erste Nadel von Pfad 58 in Nut 6 und 47 angeordnet ist. Die W-Phase kann in Richtung gegen den Uhrzeigersinn um acht Nuten von der U-Phase verschoben sein, damit die erste Nadel von Pfad 70 in Nut 9 und 4 und die erste Nadel von Pfad 72 in Nut 10 und 3 angeordnet ist. Siehe Wicklungsdarstellungen zu den übrigen Lagen der Haarnadeln.
Wenngleich vorangehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorangehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Folgendes einschließen: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Somit liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Statorkern, der Nuten definiert; und Wicklungen, die in dem Kern angeordnet und in drei Phasen eingerichtet sind, die jeweils zumindest einen Pfad aufweisen, der Haarnadelwicklungen beinhaltet, die miteinander verbunden sind, um einen durchgehenden Schaltkreis zwischen einer Klemme und einem Nullleiter zu bilden, wobei die Haarnadeln jedes Pfades Folgendes beinhalten: eine erste Art von Haarnadeln (erste Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach außen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von fünf Nuten voneinander beabstandet sind, und eine zweite Art von Haarnadeln (zweite Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach außen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von sieben Nuten voneinander beabstandet sind; wobei in zumindest einer der Nuten nur eine der Phasen angeordnet ist und in zumindest einer der Nuten zwei der Phasen angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Haarnadeln von jedem Pfad ferner eine dritte Art von Haarnadeln (dritte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von sechs Nuten voneinander beabstandet sind.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die erste und die zweite Biegung der dritten Haarnadeln unterschiedliche Nutenspannweiten auf.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Haarnadeln jedes Pfades ferner eine vierte Art von Haarnadeln (vierte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel der vierten Haarnadeln um eine Spannweite von sechs Nuten voneinander beabstandet sind und wobei für die vierten Haarnadeln die ersten Biegungen eine Nutenspannweite von 3,5 aufweisen und die zweiten Biegungen eine Nutenspannweite von 3 aufweist und wobei die zweiten Biegungen der dritten Haarnadeln mit den ersten Biegungen der vierten Haarnadeln verbunden sind.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem zumindest einen Pfad um zwei parallele Pfade.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Haarnadeln eines ersten der Pfade ferner Folgendes: eine dritte Art von Haarnadeln (dritte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, der um eine Spannweite von sechs Nuten von dem ersten Schenkel beabstandet ist, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die ersten Biegungen mit den ersten Haarnadeln verbunden sind, und eine vierte Art von Haarnadeln (vierte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, der um eine Spannweite von sechs Nuten von dem ersten Schenkel beabstandet ist, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die ersten Biegungen der vierten Haarnadeln mit den zweiten Biegungen der dritten Haarnadeln verbunden sind und die zweiten Biegungen der vierten Haarnadeln mit den zweiten Haarnadeln verbunden sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist jede von den ersten Biegungen der dritten Haarnadeln eine Nutenspannweite von drei auf, wobei die zweiten Biegungen der dritten Haarnadeln eine Nutenspannweite von 3,5 aufweisen, die ersten Biegungen der vierten Haarnadeln eine Nutenspannweite von 3,5 aufweisen und die zweiten Biegungen der vierten Haarnadeln eine Nutenspannweite von drei aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet jede der Nuten eine Vielzahl von radial eingerichteten Nutenpositionen und wobei der erste und zweite Schenkel von jeder der ersten Haarnadeln in einer selben der Nutenpositionen angeordnet sind, der erste und zweite Schenkel von jeder der ersten und zweiten Haarnadeln in einer selben der Nutenpositionen angeordnet sind, der erste und zweite Schenkel von jeder der dritten Haarnadeln in einer unterschiedlichen der Nutenpositionen angeordnet sind und der erste und zweite Schenkel von jeder der vierten Haarnadeln in einer unterschiedlichen der Nutenpositionen angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform schließen die Nutenpositionen sechs Positionen ein, wobei eine erste Haarnadelposition einem Innendurchmesser des Statorkerns am nächsten ist und eine sechste Haarnadelposition einem Außendurchmesser des Statorkerns am nächsten ist und wobei der erste und zweite Schenkel von jeder der ersten Haarnadeln in der sechsten Position angeordnet sind und der erste und zweite Schenkel von jeder der zweiten Haarnadeln in der ersten Position angeordnet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine bereitgestellt, die drei Phasen aufweist und Folgendes aufweist: einen Statorkern, der Nuten definiert; eine Klemme, die einer der drei Phasen zugeordnet ist; einen Nullleiter; und eine erste Phase von Haarnadelwicklungen, die in dem Kern angeordnet ist und einen ersten und zweiten parallelen Pfad aufweist, die jeweils zwischen der Klemme und dem Nullleiter durchgehend sind; wobei der erste Pfad eine erste Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in einer ersten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in einem zweiten der Nuten angeordnet ist, die fünf Nuten von der ersten Nut entfernt ist, und eine zweite Haarnadel beinhaltet, die einen ersten Schenkel, der in einer dritten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in der zweiten Nut angeordnet ist, wobei die zweite Nut sieben Nuten von der ersten Nut entfernt ist
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Nuten eine Vielzahl von radialen Positionen auf und wobei der erste und zweite Schenkel der zweiten Haarnadel in einer ersten der radialen Positionen angeordnet sind und der erste und zweite Schenkel der ersten Haarnadel in einer zweiten der radialen Positionen angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste radiale Position einem Außendurchmesser des Statorkerns am nächsten und ist die zweite radiale Position einem Innendurchmesser des Statorkerns am nächsten.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Haarnadel ferner eine sich nach außen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, und beinhaltet die zweite Haarnadel ferner eine sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach außen erstreckende Biegung, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der erste Pfad ferner eine dritte Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in einer vierten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in der zweiten Nut angeordnet ist, wobei die zweite Nut sechs Nuten von der vierten Nut entfernt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die dritte Haarnadel ferner eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, und wobei die erste und zweite sich nach innen erstreckende Biegung unterschiedliche Nutenspannweiten aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform weisen für die dritte Haarnadel die ersten Biegungen eine Nutenspannweite von drei und die zweiten Biegungen eine Nutenspannweite von 3,5 auf.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der erste Pfad ferner eine vierte Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in der dritten Nut angeordnet ist, einen zweiten Schenkel, der in der zweiten Nut angeordnet ist, eine dritte sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist und eine Nutenspannweite und 3,5 aufweist, und eine vierte sich nach innen erstreckende Biegung aufweist, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist und eine Nutenspannweite von drei aufweist, und wobei die zweite Nut sechs Nuten von der dritten Nut entfernt ist und die dritte Biegung mit der zweiten Biegung der dritten Haarnadel verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der zweite Pfad eine dritte Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in der zweiten Position einer vierten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in der zweiten Position einer fünften der Nuten angeordnet ist, die sieben Nuten von der vierten Nut entfernt ist, wobei eine vierte Haarnadel einen ersten Schenkel, der in der ersten Position der vierten Nut angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in der ersten Position einer sechsten der Nuten angeordnet ist, und die vierte Nut fünf Nuten von der sechsten Nut entfernt ist.
Gemäß einer Ausführungsform enthält die Hälfte der Nuten zwei der drei Phasen und enthält die andere Hälfte der Nuten nur eine der drei Phasen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Statorkern, der Nuten definiert, die eine Vielzahl von radialen Nadelpositionen aufweisen, wobei die Nadelpositionen eine innere Position am nächsten an einem Innendurchmesser des Kerns, eine äußere Position am nächsten an einem Außendurchmesser des Kerns und eine oder mehrere Zwischenpositionen einschließen; Haarnadeln, die ausgebildet sind, um in den Nuten aufgenommen zu werden, und Folgendes beinhalten: eine erste Art von Haarnadeln (erste Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach außen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von fünf Nuten voneinander beabstandet sind, und eine zweite Art von Haarnadeln (zweite Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach außen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von sieben Nuten voneinander beabstandet sind, eine dritte Art von Haarnadeln (dritte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, der um eine Spannweite von sechs Nuten von dem ersten Schenkel beabstandet ist, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist und eine Spannweite von drei Nuten aufweist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist und eine Spannweite von 3,5 Nuten aufweist, und eine vierte Art von Haarnadeln (vierte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, der um eine Spannweite von sechs Nuten von dem ersten Schenkel beabstandet ist, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist und eine Spannweite von 3,5 Nuten aufweist, und eine zweite Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist und eine Spannweite von drei Nuten aufweist; und eine Wicklung, die durch Verbinden ausgewählter der Haarnadeln gebildet ist, um drei Phasen zu bilden, die in doppelter Schicht eingerichtet sind, wobei die Hälfte der Nuten nur eine der Phasen enthält und die andere Hälfte der Nuten zwei der Phasen enthält, wobei jede der Phasen einen ersten und zweiten parallelen Pfad aufweist, die sich zwischen einer Klemme und einem Nullleiter erstrecken.

Claims

Elektrische Maschine, umfassend: einen Statorkern, der Nuten definiert; und Wicklungen, die in dem Kern angeordnet und in drei Phasen eingerichtet sind, die jeweils zumindest einen Pfad aufweisen, der Haarnadelwicklungen beinhaltet, die miteinander verbunden sind, um einen durchgehenden Schaltkreis zwischen einer Klemme und einem Nullleiter zu bilden, wobei die Haarnadeln jedes Pfades Folgendes beinhalten: eine erste Art von Haarnadeln (erste Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach außen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von fünf Nuten voneinander beabstandet sind, und eine zweite Art von Haarnadeln (zweite Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach außen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von sieben Nuten voneinander beabstandet sind, wobei in zumindest einer der Nuten nur eine der Phasen angeordnet ist und in zumindest einer der Nuten zwei der Phasen angeordnet sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Haarnadeln von jedem Pfad ferner eine dritte Art von Haarnadeln (dritte Haarnadeln) beinhalten, die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel um eine Spannweite von sechs Nuten voneinander beabstandet sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei die erste und zweite Biegung der dritten Haarnadeln unterschiedliche Nutenspannweiten aufweisen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 3, wobei die Haarnadeln jedes Pfades ferner eine vierte Art von Haarnadeln (vierte Haarnadeln) beinhalten, die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die Schenkel der vierten Haarnadeln um eine Spannweite von sechs Nuten voneinander beabstandet sind und wobei für die vierten Haarnadeln die ersten Biegungen eine Nutenspannweite von 3,5 aufweisen und die zweiten Biegungen eine Nutenspannweite von 3 aufweist und wobei die zweiten Biegungen der dritten Haarnadeln mit den ersten Biegungen der vierten Haarnadeln verbunden sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem zumindest einen Pfad um zwei parallele Pfade handelt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Haarnadel eines ersten der Pfade ferner Folgendes beinhalten: eine dritte Art von Haarnadeln (dritte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, der um eine Spannweite von sechs Nuten von dem ersten Schenkel beabstandet ist, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die ersten Biegungen mit den ersten Haarnadeln verbunden sind, und eine vierte Art von Haarnadeln (vierte Haarnadeln), die jeweils einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel, der um eine Spannweite von sechs Nuten von dem ersten Schenkel beabstandet ist, eine Krone, welche die Schenkel verbindet, eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung aufweisen, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, wobei die ersten Biegungen der vierten Haarnadeln mit den zweiten Biegungen der dritten Haarnadeln verbunden sind und die zweiten Biegungen der vierten Haarnadeln mit den zweiten Haarnadeln verbunden sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei jede von den ersten Biegungen der dritten Haarnadeln eine Nutenspannweite von drei aufweist, die zweiten Biegungen der dritten Haarnadeln eine Nutenspannweite von 3,5 aufweisen, die ersten Biegungen der vierten Haarnadeln eine Nutenspannweite von 3,5 aufweisen und die zweiten Biegungen der vierten Haarnadeln eine Nutenspannweite von drei aufweisen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei jede der Nuten eine Vielzahl von radial eingerichteten Nutenpositionen beinhaltet und wobei der erste und zweite Schenkel von jeder der ersten Haarnadeln in einer selben der Nutenpositionen angeordnet sind, der erste und zweite Schenkel von jeder der ersten und zweiten Haarnadeln in einer selben der Nutenpositionen angeordnet sind, der erste und zweite Schenkel von jeder der dritten Haarnadeln in einer unterschiedlichen der Nutenpositionen angeordnet sind und der erste und zweite Schenkel von jeder der vierten Haarnadeln in einer unterschiedlichen der Nutenpositionen angeordnet sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei die Nutenpositionen sechs Positionen einschließen, wobei eine erste Haarnadelposition einem Innendurchmesser des Statorkerns am nächsten ist und eine sechste Haarnadelposition einem Außendurchmesser des Statorkerns am nächsten ist und wobei der erste und zweite Schenkel von jeder der ersten Haarnadeln in der sechsten Position angeordnet sind und der erste und zweite Schenkel von jeder der zweiten Haarnadeln in der ersten Position angeordnet sind.
Elektrische Maschine, die drei Phasen aufweist und Folgendes umfasst: einen Statorkern, der Nuten definiert; eine Klemme, die einer der drei Phasen zugeordnet ist; einen Nullleiter; und eine erste Phase von Haarnadelwicklungen, die in dem Kern angeordnet ist und einen ersten und zweiten parallelen Pfad aufweist, die jeweils zwischen der Klemme und dem Nullleiter durchgehend sind; wobei der erste Pfad eine erste Haarnadel, die einen ersten Schenkel, der in einer ersten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in einem zweiten der Nuten angeordnet ist, die fünf Nuten von der ersten Nut entfernt ist, und eine zweite Haarnadel beinhaltet, die einen ersten Schenkel, der in einer dritten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in der zweiten Nut angeordnet ist, wobei die zweite Nut sieben Nuten von der ersten Nut entfernt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 10, wobei die Nuten eine Vielzahl von radialen Positionen aufweisen und wobei der erste und zweite Schenkel der zweiten Haarnadel in einer ersten der radialen Positionen angeordnet sind und der erste und zweite Schenkel der ersten Haarnadel in einer zweiten der radialen Positionen angeordnet sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei die erste radiale Position einem Außendurchmesser des Statorkerns am nächsten ist und die zweite radiale Position einem Innendurchmesser des Statorkerns am nächsten ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 10, wobei die erste Haarnadel ferner eine sich nach außen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach innen erstreckende Biegung beinhaltet, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, und die zweite Haarnadel ferner eine sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine sich nach außen erstreckende Biegung beinhaltet, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 10, wobei der erste Pfad ferner eine dritte Haarnadel beinhaltet, die einen ersten Schenkel, der in einer vierten der Nuten angeordnet ist, und einen zweiten Schenkel aufweist, der in der zweiten Nut angeordnet ist, wobei die zweite Nut sechs Nuten von der vierten Nut entfernt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 14, wobei die dritte Haarnadel ferner eine erste sich nach innen erstreckende Biegung, die mit dem ersten Schenkel verbunden ist, und eine zweite sich nach innen erstreckende Biegung beinhaltet, die mit dem zweiten Schenkel verbunden ist, und wobei die erste und zweite sich nach innen erstreckende Biegung unterschiedliche Nutenspannweiten aufweisen und wobei für die dritte Haarnadel die ersten Biegungen eine Nutenspannweite von drei aufweisen und die zweiten Biegungen eine Nutenspannweite von 3,5 aufweisen.