DE102022113127A1 - Winding, electrical machine and manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wicklung für eine elektrische Maschine, die Wicklung umfassend wenigstens einen ersten Leiter, der in Form mehrerer Stege und mehrerer Wickelköpfe angeordnet ist, wobei die Stege und Wickelköpfe entlang des ersten oder jeweiligen Leiters abwechselnd aufeinanderfolgen und ein jeweiliger Wickelkopf eine Verbindung zwischen zwei Stegen bildet, wobei ein erster Wickelkopf einen ersten und einen zweiten Steg des ersten Leiters verbindet, wobei ein zweiter Wickelkopf des ersten oder eines zweiten Leiters einen dritten und einen vierten Steg des ersten oder des zweiten Leiters verbindet, wobei sich der erste und der zweite Wickelkopf kreuzen und der dritte Steg zwischen dem ersten und dem zweiten Steg angeordnet ist, wobei eine erste Achse parallel zu wenigstens dem ersten Steg ist, wobei eine zweite Achse parallel zu einer Richtung einer Relativbewegung eines Läufers der elektrischen Maschine zu einem Ständer der elektrischen Maschine ist, wobei eine dritte Achse senkrecht zur ersten und zur zweiten Achse ist, wobei der Leiter im Bereich des ersten Wickelkopfes einen Abschnitt aufweist, in dem der Leiter zumindest im Wesentlichen senkrecht zur dritten Achse verläuft, wobei der erste Steg in einer ersten Richtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweist, wobei der Abschnitt in der ersten Richtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweist, wobei das Ende des Abschnitts gegenüber dem Ende des ersten Steges entgegen der ersten Richtung versetzt angeordnet ist, und wobei der Abschnitt in Bezug auf die zweite Achse den dritten Steg überspannt.The invention relates to a winding for an electrical machine, the winding comprising at least one first conductor, which is arranged in the form of a plurality of webs and a plurality of winding heads, wherein the webs and winding heads alternately follow one another along the first or respective conductor and a respective winding head forms a connection between two Forms webs, wherein a first winding head connects a first and a second web of the first conductor, wherein a second winding head of the first or a second conductor connects a third and a fourth web of the first or the second conductor, the first and the second winding head cross and the third web is arranged between the first and the second web, a first axis being parallel to at least the first web, a second axis being parallel to a direction of a relative movement of a rotor of the electrical machine to a stator of the electrical machine, wherein a third axis is perpendicular to the first and second axes, wherein the conductor in the area of the first winding head has a section in which the conductor runs at least substantially perpendicular to the third axis, wherein the first web runs in a first direction along the third axis has an end, the section having an end in the first direction along the third axis, the end of the section being offset from the end of the first web opposite the first direction, and the section being the third with respect to the second axis Bridge spans.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wicklung für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine mit einer Wicklung und die Herstellung einer Wicklung bzw. einer elektrischen Maschine.The invention relates to a winding for an electrical machine, an electrical machine with a winding and the production of a winding or an electrical machine.
Insbesondere ist ein Gegenstand der Erfindung eine mehrphasige Wellenwicklung hoher Packungsdichte für elektrische Maschinen, insbesondere für elektrische Maschinen mit hohem spezifischem Drehmoment und hohem Wirkungsgrad. Eine Mehrphasen-Wellenwicklung hoher Packungsdichte ermöglicht elektrische Maschinen, die neben einer geringen Masse und einem geringen Volumen auch eine hohe Leistungsdichte und eine hohe Energieeffizienz aufweisen, insbesondere für Anwendungen in einem weiten Drehzahlbereich.In particular, an object of the invention is a multi-phase wave winding with high packing density for electrical machines, in particular for electrical machines with high specific torque and high efficiency. A multi-phase wave winding with a high packing density enables electrical machines that, in addition to a low mass and a small volume, also have a high power density and a high energy efficiency, especially for applications in a wide speed range.
Bevorzugte Anwendungsgebiete der Erfindung liegen im Bereich der Antriebe für die E-Mobilität, z.B. Elektroautos, Elektroflugzeuge, Elektrodrohnen, Elektromotorräder, Elektrofahrräder, Elektroboote und andere Fahrzeugen. Weitere bevorzugte Anwendungsgebiete umfassen den Antrieb von elektrischen Maschinen, z.B. in Elektrowerkzeugen, Werkzeugmaschinen, Spielzeugen, Industrieantrieben. Es existiert noch eine Vielzahl anderer Anwendungsgebiete.Preferred areas of application of the invention are in the field of drives for e-mobility, e.g. electric cars, electric aircraft, electric drones, electric motorcycles, electric bicycles, electric boats and other vehicles. Further preferred areas of application include the drive of electrical machines, e.g. in power tools, machine tools, toys, industrial drives. There are a variety of other areas of application.
Bei einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Elektromotor, insbesondere für eines der oben genannten Anwendungsgebiete, ist es vorteilhaft, wenn ein möglichst hohes Drehmoment und ein möglichst hoher Wirkungsgrad bezogen auf die eingesetzten, möglichst geringen aktiven Massen und Herstellungskosten gegeben ist. Für eine Wicklung der Maschine, insbesondere eine Wellenwicklung, ist es wünschenswert, wenn diese eine kompakte Bauform, einen guten Füllfaktor und eine weitgehend automatisierbare Herstellung ermöglicht.In an electric machine, in particular an electric motor, in particular for one of the above-mentioned areas of application, it is advantageous if the highest possible torque and the highest possible efficiency are provided in relation to the lowest possible active masses and manufacturing costs used. For a winding of the machine, in particular a wave winding, it is desirable if it has a compact design, a good filling factor and enables largely automated production.
Das Dokument
Die Abschnitte der Wicklung, die sich außerhalb der Nuten des Statorkerns erstrecken, verbinden die Abschnitte in den Nuten.The portions of the winding that extend outside the slots of the stator core connect the portions in the slots.
Das Dokument
Das Dokument
Das Dokument EP 1 381 140 A2 bezieht sich auf eine mehrphasige Wicklung für eine rotierende elektrische Maschine. Eine Mehrzahl von Segmenten der Wicklung sind über Wickelköpfe verbunden. Es gibt zwei Typen von Wickelköpfen mit kleinen und mit großen Abmessungen.The document EP 1 381 140 A2 relates to a multi-phase winding for a rotating electrical machine. A plurality of segments of the winding are connected via winding heads. There are two types of winding heads with small and large dimensions.
Die
Wichtig für ein hohes Drehmoment und geringe Energieverluste der elektrischen Maschine sind neben anderen Parametern ein hoher Wert des Verhältnisses Q=LACT/LPAS zwischen der Länge LACT des aktiven Teils und der Länge LPAS des passiven Teils der Wicklung sowie eine ausreichend große Anzahl von magnetischen Perioden oder Polpaaren, bzw. magnetischen Polen NM.Important for high torque and low energy losses of the electrical machine are, among other parameters, a high value of the ratio Q=LACT/LPAS between the length LACT of the active part and the length LPAS of the passive part of the winding as well as a sufficiently large number of magnetic periods or Pole pairs, or magnetic poles NM.
Mehrere Möglichkeiten zur Erfüllung dieser Forderung für eine Implementierung der Wicklung in elektrischen Maschinen sind bekannt. Die erste Möglichkeit, die in den Dokumenten
Eine weitere Möglichkeit ist eine verteilte Wicklung bei der alle Spulen oder zumindest alle Spulen der gleichen Phase als ein durchgehendes Stück gefertigt sind, das in die Nuten des ferromagnetischen Kerns eingesetzt wird.Another possibility is a distributed winding in which all coils, or at least all coils of the same phase, are manufactured as a continuous piece that is inserted into the grooves of the ferromagnetic core.
Die erste Art der verteilten Wicklung ist eine Schleifenwicklung, wie zum Beispiel im Dokument
Bei der zweiten, der gebräuchlichsten Art der verteilten Wicklung, der so genannten Wellenwicklung, ist der Leiter insbesondere als Mäander geformt und windet sich insbesondere zwischen den Magnetpolen, so dass derselbe Leiter frühestens in der nächsten Lage der Wicklung in dieselbe Nut zurückkehrt.In the second, the most common type of distributed winding, the so-called wave winding, the conductor is shaped in particular as a meander and winds in particular between the magnetic poles, so that the same conductor returns to the same groove in the next position of the winding at the earliest.
Lösungen für eine Wellenwicklung mit einer geringen Anzahl von elektrischen Leitern in jeder Nut existieren. Im Fall des Dokuments
Das Dokument
Das Dokument
Das Dokument
Das Dokument
Das Dokument
Bei den in den Dokumenten
Die beschriebenen Lösungen haben Defizite in Bezug auf ein hohes spezifisches Drehmoment und eine hohe Energieeffizienz und daraus abgeleitet auch bezüglich der spezifischen Leistung und anderer wichtiger Eigenschaften einer elektrischen Maschine. Außerdem weisen die bestehenden Maschinen teilweise eine hohe aktive Masse und ein hohes Volumen auf und sind teilweise kostenaufwändig in der Herstellung.The solutions described have deficits in terms of high specific torque and high energy efficiency and, derived from this, also in terms of the specific power and other important properties of an electric machine. In addition, some of the existing machines have a high active mass and a high volume and are sometimes expensive to manufacture.
Die Herstellung und Montage einer großen Anzahl einzelner Spulen einer konzentrierten Wicklung ist ein zeitaufwändiger Prozess. Wicklungen mit diskreten Spulen haben ungünstige mechanische und geometrische Eigenschaften und erfordern die Verbindung einer hohen Anzahl elektrischer Kontakte beim Aufbau einer Phase. Auch aus geometrischer Sicht hat diese Konstruktion Nachteile, da die erreichbaren Füllfaktoren begrenzt sind, was wiederum den Wirkungsgrad begrenzt.Manufacturing and assembling a large number of individual coils of a concentrated winding is a time-consuming process. Windings with discrete coils have unfavorable mechanical and geometric properties and require the connection of a large number of electrical contacts when building a phase. This design also has disadvantages from a geometric point of view, as the fill factors that can be achieved are limited, which in turn limits the efficiency.
Ein Problem der verteilten Wicklung ist der Platzmangel für die vielfach auftretenden Kreuzungen der Wickelköpfe benachbarter Spulen für eine größere Anzahl von Windungen um einzelne Statorzähne oder eine Gruppe von Zähnen. Ein zusätzliches Problem stellt das schnelle und zerstörungsfreie Einführen der komplex angeordneten Leiter in die Nuten dar.A problem with distributed winding is the lack of space for the frequent crossings of the winding heads of adjacent coils for a larger number of turns around individual stator teeth or a group of teeth. An additional problem is the rapid and non-destructive insertion of the complexly arranged conductors into the slots.
Bei einer Reihe elektrischer Maschinen gibt es auch Probleme mit Überkreuzungen der sequenziellen Wickelköpfe, die zu benachbarten Phasen der Wicklung gehören und sich sehr eng überkreuzen.In a number of electrical machines there are also problems with crossovers of the sequential winding heads, which belong to adjacent phases of the winding and cross over one another very closely.
Die Verwendung einer größeren Anzahl von dünnen Leitern in jeder Nut, die in die entsprechende Form verformt werden müssen, ist nicht optimal, da der verfügbare Raum in der Nut nicht vollständig mit leitfähigem Material ausgefüllt ist.Using a larger number of thin conductors in each groove, which must be deformed into the appropriate shape, is not optimal because the available space in the groove is not completely filled with conductive material.
Auch bei den bestehenden Lösungen der Wellenwicklung mit einer geringeren Anzahl von Leitern gibt es ein Problem bei sich kreuzenden benachbarten Wickelköpfen an beiden axialen Seiten der Wicklung, also außerhalb des ferromagnetischen Kerns. In diesen beiden Grenzzonen sind die elektrischen Leiter nicht gerade und parallel, sondern gekrümmt. Hier entsteht das Problem, dass in den mehrphasigen Maschinen, wo sich die Leiter mehrerer Phasen kreuzen, wenig Platz für alle Wickelköpfe vorhanden ist, insbesondere in Fällen, bei denen die Anzahl der Wicklungslagen zwei oder mehr beträgt.Even with the existing wave winding solutions with a smaller number of conductors, there is a problem with adjacent winding heads crossing each other on both axial sides of the winding, i.e. outside the ferromagnetic core. In these two border zones the electrical conductors are not straight and parallel, but curved. The problem here is that in multi-phase machines where the conductors of several phases cross each other, there is little space for all winding heads, especially in cases where the number of winding layers is two or more.
Bei Wellenwicklung mit einer kleinen Anzahl elektrischer Leiter sind die einzelnen Drähte dicker und deshalb im Bereich der Wickelköpfe nicht so gut verformbar. Beim Einsetzen der Spule in den ferromagnetischen Kern verformen sich die Wickelköpfe nur mit erheblichem Druck in die richtige Form, wodurch Schäden an der Isolation der Wicklung entstehen können.With wave windings with a small number of electrical conductors, the individual wires are thicker and therefore not as easily deformable in the area of the winding heads. When the coil is inserted into the ferromagnetic core, the winding heads only deform into the correct shape with considerable pressure, which can cause damage to the insulation of the winding.
Bei den bekannten kompakten Wellenwicklungen hat der Wickelkopf einen nachteiligen axialen Überstand, wodurch die Wickelkopflänge und damit der elektrische Widerstand erhöht werden. Vorschläge zur Verringerung des Bauraums über ein radiales Ausweichen der Leiter im Wickelkopfbereich lassen sich nur mit sehr kleinen Biegeradien realisieren und sind deshalb fertigungstechnisch und aus Gründen der Betriebssicherheit problematisch. Eine Krümmung in radialer Richtung mit relativ kleinem Krümmungsradius stellt eine hohe Materialbeanspruchung während der Fertigung dar. Am Nutaus- bzw. Nuteingang führt ein großer Biegeradius zu großem Kopfüberstand und damit zu einem unerwünscht langen Wickelkopf. In der Kopfmitte ist ein kleiner Biegeradius erforderlich, um die radiale Ausdehnung des Wickelkopfes zu begrenzen. In axialer Richtung werden die Wickelköpfe gestapelt, wodurch sich längere Wickelkopfpakete, ein ungünstiger Wirkungsgrad und ein vergrößerter axialer Bauraum ergeben.In the known compact wave windings, the winding head has a disadvantageous axial projection, which increases the winding head length and thus the electrical resistance. Proposals for reducing the installation space by radially deflecting the conductors in the winding head area can only be implemented with very small bending radii and are therefore problematic in terms of production technology and for reasons of operational safety. A curvature in the radial direction with a relatively small radius of curvature places high stress on the material during production. At the slot exit or slot entrance, a large bending radius leads to a large head projection and thus to an undesirably long winding head. A small bending radius is required in the middle of the head to limit the radial expansion of the winding head. The winding heads are stacked in the axial direction, which results in longer winding head packages, unfavorable efficiency and an increased axial installation space.
Jegliche Form der Querschnittsreduktion bei der Schaffung von Kavitäten zur Vereinfachung der Realisierung von Kreuzungspunkten der Wickelköpfe führt zu einem höheren Phasenwiderstand und ist deshalb nicht optimal.Any form of cross-sectional reduction when creating cavities to simplify the realization of crossing points of the winding heads leads to a higher phase resistance and is therefore not optimal.
Alle Deformationen oder Bearbeitungen, die mit einer Querschnittsverengung der Leiter verbunden sind, erhöhen den elektrischen Phasenwiderstand und sollten aus diesem Grund vermieden werden.Any deformation or processing that involves a narrowing of the cross-section of the conductors increases the electrical phase resistance and should therefore be avoided.
Hochkantformate (Aspektverhältnis größer 1:1) der Drahtprofile, welche zur Erhöhung des Füllfaktors oder zur Vereinfachung der Fertigung verwendet werden können, erschweren oder verhindern ein radiales Biegen der Wickelköpfe.Upright formats (aspect ratio greater than 1:1) of the wire profiles, which can be used to increase the fill factor or to simplify production, make radial bending of the winding heads difficult or impossible.
Gleichzeitiges Führen eines Drahtes in mehreren Lagen, wie es bei einigen Maschinen erforderlich ist, erschwert die Wickeltechnik und das Einlegen.Running a wire in several layers at the same time, as is required with some machines, makes the winding technique and insertion more difficult.
Großvolumige Endstücke an den Statorseiten, um den Aufwand der Wickelkopfbildung zu vermeiden, benötigen viel Bauraum und erfordern eine sehr hohe Zahl von Kontaktstellen zwischen den Wicklungsstegen und den Endstücken.Large-volume end pieces on the stator sides, in order to avoid the effort involved in forming the winding heads, require a lot of installation space and require a very high number of contact points between the winding webs and the end pieces.
Die Stifte von bekannten Hair-Pin Wicklungen bilden aus umform- und schweißtechnischen Gründen sehr lange Wickelköpfe. Dies vergrößert den axialen Bauraum und erhöht den Phasenwiderstand der Maschine. Es sind sehr viele Schweißstellen erforderlich, deren Herstellung einen aufwändigen und komplexen qualitätsgesicherten Fertigungsprozess erfordert. Jede einzelne Schweißstelle erhöht den Phasenwiderstand und reduziert somit die Energieeffizienz der Maschine.The pins of well-known hair-pin windings form very long winding heads for forming and welding reasons. This increases the axial installation space and increases the phase resistance of the machine. A large number of welds are required, the production of which requires a complex and complex quality-assured manufacturing process. Each individual weld increases the phase resistance and thus reduces the energy efficiency of the machine.
Die bekannten Fertigungsverfahren für Wellenwicklungen unterstützen nur relative einfache runde oder polygonale Geometrien, wodurch ungünstig große Wickelköpfe entstehen. Dadurch wird der erforderliche Bauraum vergrößert, der Phasenwiderstand erhöht und die Energieeffizienz der Maschine verringert.The known manufacturing processes for wave windings only support relatively simple round or polygonal geometries, which results in unfavorably large winding heads. This increases the required installation space, increases the phase resistance and reduces the energy efficiency of the machine.
Mit den bekannten Fertigungsverfahren für Wellenwicklungen lassen sich zwar Wickelmatten in beliebiger Länge mit kleinen Formkernen formen, es entstehen allerdings relativ große Wickelköpfe, es sind keine spezifischen Wickelkopfformen möglich und die Übertragung der Wickelmatte vom Formkern auf den Stator stellt einen aufwändigen und komplexen Prozess dar.With the known manufacturing processes for wave windings, winding mats of any length with small mold cores can be formed, but relatively large winding heads are created, no specific winding head shapes are possible and the transfer of the winding mat from the mold core to the stator is a complex and complex process.
Somit bietet der derzeitige Stand der Technik noch keine befriedigenden Lösungen im Bereich der elektrischen Maschinen. Ziele der Erfindung sind es, die Eigenschaften und den Fertigungsprozess einer Wicklung für eine elektrische Maschine so zu gestalten, dass elektrische Maschinen mit hoher Leistung und/oder Güte im Sinne von Wirkungsgrad, Drehmoment, Leistung und anderen Eigenschaften bei geringer Masse und Volumen einfach konstruiert und kostengünstig hergestellt werden können.The current state of the art therefore does not yet offer any satisfactory solutions in the area of electrical machines. The aims of the invention are to design the properties and the manufacturing process of a winding for an electrical machine in such a way that electrical machines have high performance and/or quality in terms of efficiency, torque, power and other properties at low small mass and volume can be easily constructed and manufactured inexpensively.
Konkret besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine kompakte Wicklung bereitzustellen, wobei sich die Lösung vorzugsweise möglichst wenig negativ auf die Leistungsdaten der Maschine auswirkt und wobei die Wicklung vorzugsweise einfach herzustellen ist.Specifically, an object of the invention is to provide a compact winding, the solution preferably having as little negative effect as possible on the performance data of the machine and the winding preferably being easy to manufacture.
Die Aufgabe wird durch eine Wicklung nach Anspruch 1 gelöst.The task is solved by a winding according to claim 1.
Die Erfindung umfasst eine Wicklung für eine elektrische Maschine, insbesondere Mehrphasen-Wellenwicklung, die Wicklung umfassend wenigstens einen ersten Leiter, der in Form mehrerer Stege und mehrerer Wickelköpfe angeordnet ist, wobei die Stege und Wickelköpfe entlang des ersten oder jeweiligen Leiters abwechselnd aufeinanderfolgen und ein jeweiliger Wickelkopf eine Verbindung zwischen zwei Stegen bildet, wobei ein erster Wickelkopf einen ersten und einen zweiten Steg des ersten Leiters verbindet, wobei ein zweiter Wickelkopf des ersten oder eines zweiten Leiters einen dritten und einen vierten Steg des ersten oder des zweiten Leiters verbindet, wobei sich der erste und der zweite Wickelkopf kreuzen und der dritte Steg zwischen dem ersten und dem zweiten Steg angeordnet ist, wobei eine erste Achse parallel zu wenigstens dem ersten Steg ist, wobei eine zweite Achse parallel zu einer Richtung einer Relativbewegung eines Läufers der elektrischen Maschine zu einem Ständer der elektrischen Maschine ist, wobei eine dritte Achse senkrecht zur ersten und zur zweiten Achse ist, wobei der Leiter im Bereich des ersten Wickelkopfes einen Abschnitt aufweist, in dem der Leiter zumindest im Wesentlichen senkrecht zur dritten Achse verläuft, wobei der erste Steg in einer ersten Richtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweist, wobei der Abschnitt in der ersten Richtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweist, wobei das Ende des Abschnitts gegenüber dem Ende des ersten Steges entgegen der ersten Richtung versetzt angeordnet ist, und wobei der Abschnitt in Bezug auf die zweite Achse den dritten Steg überspannt.The invention comprises a winding for an electrical machine, in particular a multi-phase wave winding, the winding comprising at least one first conductor, which is arranged in the form of a plurality of webs and a plurality of winding heads, the webs and winding heads alternating one after the other along the first or respective conductor and a respective one Winding head forms a connection between two webs, with a first winding head connecting a first and a second web of the first conductor, with a second winding head of the first or a second conductor connecting a third and a fourth web of the first or second conductor, wherein the first and the second winding head cross and the third web is arranged between the first and the second web, with a first axis being parallel to at least the first web, with a second axis being parallel to a direction of a relative movement of a rotor of the electrical machine to a stator of the electrical machine, wherein a third axis is perpendicular to the first and second axes, wherein the conductor in the area of the first winding head has a section in which the conductor runs at least substantially perpendicular to the third axis, the first web in a first Direction along the third axis has an end, the section having an end in the first direction along the third axis, the end of the section being offset from the end of the first web against the first direction, and wherein the section with respect to the second axis spans the third web.
Durch den Versatz des Abschnitts gegenüber dem Steg entgegen der ersten Richtung kann der zweite Wickelkopf durch den Bereich des Versatzes geführt werden und es ergibt sich eine besonders kompakte Bauhöhe in Bezug auf die dritte Achse. Dies wird durch den Versatz ferner erreicht, ohne die Stegbreite und/oder die Höhe, in welcher der Steg angeordnet ist in Bezug auf die dritte Achse einzuschränken. Somit kann eine hohe Leistungsdichte bei kompakter Bauweise erreicht werden. Der Versatz stellt eine konstruktiv einfache Lösung dar, sodass die Herstellung einfach und zuverlässig erfolgen kann.Due to the offset of the section relative to the web against the first direction, the second winding head can be guided through the area of the offset and this results in a particularly compact overall height in relation to the third axis. This is further achieved by the offset without restricting the web width and/or the height at which the web is arranged in relation to the third axis. This means that a high power density can be achieved with a compact design. The offset represents a structurally simple solution so that production can be carried out easily and reliably.
Die erste, zweite und dritte Achse bilden letztlich ein Koordinatensystem der Wicklung bzw. der elektrischen Maschine. Bei der elektrischen Maschine kann es sich grundsätzlich um eine Rotationsmaschine oder um eine Linearmaschine handeln, wobei das Koordinatensystem entsprechend gilt. Bei der Linearmaschine erfolgt die Relativbewegung eines Läufers der elektrischen Maschine zu einem Ständer der elektrischen Maschine auf einer geraden oder auch komplexeren, aber von einer Kreisform abweichenden Bahn. Bei der Rotationsmaschine erfolgt die Relativbewegung des Läufers zum Ständer hingegen auf einer Kreisbahn. Entsprechend verläuft die zweite Achse bei einer Linearmaschine entlang der Bewegungsbahn, typischerweise gerade. Bei der Rotationsmaschine verläuft die Relativbewegung des Läufers zum Ständer auf einer Kreisbahn, die zweite Achse wird daher im Rahmen dieser Anmeldung im Kontext einer Rotationsmaschine als kreisförmig angesehen. Insoweit angegeben ist, dass Elemente zu der zweiten Achse parallel sind, versteht es sich, dass diese im Kontext einer Rotationsmaschine konzentrisch zur kreisförmigen zweiten Achse sind. Die Achsen lassen sich einzeln oder jeweils auch als Bahn bezeichnen. The first, second and third axes ultimately form a coordinate system of the winding or the electrical machine. The electrical machine can basically be a rotary machine or a linear machine, with the coordinate system applying accordingly. In the linear machine, the relative movement of a rotor of the electrical machine to a stator of the electrical machine takes place on a straight or more complex path that deviates from a circular shape. In the case of a rotary machine, however, the relative movement of the rotor to the stand takes place on a circular path. Correspondingly, the second axis in a linear machine runs along the movement path, typically straight. In the rotary machine, the relative movement of the rotor to the stand runs on a circular path, and the second axis is therefore viewed as circular in the context of a rotary machine in the context of this application. To the extent that elements are stated to be parallel to the second axis, it is understood that in the context of a rotary machine they are concentric to the circular second axis. The axes can be referred to individually or each as a path.
Entsprechendes gilt bezüglich der dritten Achse. Diese bildet bei einer Rotationsmaschine eine radiale Achse und ist entsprechend abhängig vom Winkel, an dem die Wicklung bzw. die elektrische Maschine betrachtet wird.The same applies to the third axis. In a rotary machine, this forms a radial axis and is correspondingly dependent on the angle at which the winding or the electrical machine is viewed.
Das zugrunde liegende Koordinatensystem wird unten anhand der Figuren noch näher erläutert.The underlying coordinate system is explained in more detail below using the figures.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Ende des Abschnitts gegenüber dem Ende des ersten Steges entgegen der ersten Richtung um einen Versatz versetzt angeordnet ist, wobei der Versatz wenigstens 0,3, bevorzugt wenigstens 0,5, bevorzugt wenigstens 0,8, bevorzugt wenigstens 1,0, mal einer Höhe wenigstens des ersten Steges in Bezug auf die dritte Achse entspricht. Es lässt sich Bauraum entsprechend dem Versatz einsparen.In preferred embodiments it is provided that the end of the section is arranged offset from the end of the first web against the first direction by an offset, the offset being at least 0.3, preferably at least 0.5, preferably at least 0.8, preferably at least 1.0, times a height of at least the first web in relation to the third axis. Installation space can be saved according to the offset.
Ein Steg ist im Allgemeinen bevorzugt zylindrisch ausgeführt. D. h. ein Steg umfasst im allgemeinen einen Querschnitt, der über seine Länge konstant ist. Der Querschnitt kann grundsätzlich rund oder eckig sein oder eine sonstige Form aufweisen.A web is generally preferably cylindrical. i.e. a web generally comprises a cross section that is constant over its length. The cross section can basically be round or square or have another shape.
Es ist weiter vorteilhaft im Hinblick auf die Leistungsdichte, wenn wenigstens der erste und der zweite Steg mit einem gleichen Querschnitt ausgeführt sind und/oder in Bezug auf die dritte Achse auf gleicher Höhe und/oder an gleicher Position in einem Leiterstapel angeordnet sind.It is further advantageous with regard to the power density if at least the first and second webs are designed with the same cross section and/or are arranged at the same height and/or at the same position in a conductor stack with respect to the third axis.
Der Leiter kann im Bereich zumindest des ersten Steges und/oder in dem Abschnitt einen zumindest im Wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweisen. Dies erlaubt einen hohen Füllfaktor der Nut, welche typischerweise ebenfalls eckig im Querschnitt ist. Allgemein kann ein viereckiger Querschnitt, insbesondere eines Leiters, bevorzugt zumindest im Wesentlichen rechteckig, insbesondere mit unterschiedlich langen Seitenkanten des Querschnitts, ausgeführt sein.The conductor can have an at least substantially square cross section in the area of at least the first web and/or in the section. This allows a high filling factor of the groove, which is also typically angular in cross section. In general, a square cross section, in particular of a conductor, can preferably be at least substantially rectangular, in particular with side edges of the cross section of different lengths.
Weiter Allgemein kann ein Leiter mit viereckigem Querschnitt im Eckbereich z.B. auch eine Abrundung oder eine Fase ausweisen.In general, a conductor with a square cross-section can also have a rounding or a chamfer in the corner area.
Eine Querschnittsform des Leiters im Abschnitt kann gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen gleich sein wie eine Querschnittsform des Leiters im Bereich zumindest des ersten Steges.According to an advantageous exemplary embodiment, a cross-sectional shape of the conductor in the section can be at least essentially the same as a cross-sectional shape of the conductor in the area of at least the first web.
Eine besonders kompakte Bauform bei hohem Füllfaktor der Nut lässt sich durch eine weitere Ausführungsform erreichen, bei der der Leiter im Bereich wenigstens des ersten Steges eine Stegbreite in Bezug auf die dritte Achse und eine Stegbreite in Bezug auf die zweite Achse aufweist, wobei die Stegbreite in Bezug auf die dritte Achse insbesondere größer ist als die Stegbreite in Bezug auf die zweite Achse. Grundsätzlich kann die Stegbreite in Bezug auf die dritte Achse aber auch kleiner sein als die Stegbreite in Bezug auf die zweite Achse, beispielweise bei radial gestapelten Stegen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Leiter im Abschnitt eine Abschnittsbreite in Bezug auf die dritte Achse und eine Abschnittbreite in Bezug auf die erste Achse aufweist, wobei die Abschnittsbreite in Bezug auf die dritte Achse bevorzugt kleiner ist als die Abschnittsbreite in Bezug auf die erste Achse. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die Abschnittsbreite in Bezug auf die dritte Achse zumindest im Wesentlichen gleich der Stegbreite in Bezug auf die zweite Achse ist und/oder wobei die Abschnittsbreite in Bezug auf die erste Achse zumindest im Wesentlichen gleich der Stegbreite in Bezug auf die dritte Achse ist.A particularly compact design with a high filling factor of the groove can be achieved by a further embodiment in which the conductor in the area of at least the first web has a web width in relation to the third axis and a web width in relation to the second axis, the web width being in In relation to the third axis, it is in particular larger than the web width in relation to the second axis. In principle, the web width in relation to the third axis can also be smaller than the web width in relation to the second axis, for example in the case of radially stacked webs. It is preferably provided that the conductor in the section has a section width in relation to the third axis and a section width in relation to the first axis, wherein the section width in relation to the third axis is preferably smaller than the section width in relation to the first axis. It is further preferably provided that the section width in relation to the third axis is at least substantially equal to the web width in relation to the second axis and/or wherein the section width in relation to the first axis is at least substantially equal to the web width in relation to the third Axis is.
Ein weiteres vorteilhaftes Beispiel umfasst, dass der Leiter im Bereich wenigstens des ersten Steges einen rechteckigen Querschnitt mit einer breiteren Kante parallel zur dritten Achse und einer schmaleren Kante parallel zur zweiten Achse aufweist, wobei der Leiter im Abschnitt einen rechteckigen Querschnitt mit einer breiteren Kante parallel zur ersten Achse und einer schmaleren Kante parallel zur dritten Achse aufweist.A further advantageous example includes that the conductor in the area of at least the first web has a rectangular cross section with a wider edge parallel to the third axis and a narrower edge parallel to the second axis, the conductor in the section having a rectangular cross section with a wider edge parallel to the first axis and a narrower edge parallel to the third axis.
Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass eine Querschnittsfläche des Leiters in dem Abschnitt zumindest im Wesentlichen gleich einer oder größer als eine Querschnittsfläche des Leiters im Bereich des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Steges ist. Hierdurch wird erreicht, dass der elektrische Widerstand nicht größer ist, als im Bereich des Steges und somit wird eine hohe Effizienz erreicht. Mit Querschnittsfläche ist ein Flächenmaß, z.B. in mm2, gemeint.Preferably, it can be provided that a cross-sectional area of the conductor in the section is at least substantially equal to or larger than a cross-sectional area of the conductor in the region of the first, second, third and/or fourth web. This ensures that the electrical resistance is no greater than in the area of the web and thus high efficiency is achieved. Cross-sectional area means an area dimension, for example in mm 2 .
Gemäß einem weiteren Beispiel ist vorgesehen, dass der zweite Steg in der ersten Richtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweist, wobei das Ende des Abschnitts gegenüber dem Ende des zweiten Steges entgegen der ersten Richtung versetzt angeordnet ist, insbesondere um einen gleichen Versatz wie zwischen dem Ende des Abschnitts und dem Ende des ersten Steges.According to a further example, it is provided that the second web has an end in the first direction along the third axis, the end of the section being arranged offset from the end of the second web against the first direction, in particular by the same offset as between the end of the section and the end of the first bridge.
Grundsätzlich können die hierin beschriebenen Ausführungsformen, welche sich auf lediglich den ersten Steg und gegebenenfalls dessen räumliche Beziehung zum ersten Wickelkopf beziehen, auf den zweiten Steg und/oder auf weitere Stege und die mit diesen Stegen verbunden Wickelköpfe entsprechend übertragen werden.In principle, the embodiments described here, which relate to only the first web and, if applicable, its spatial relationship to the first winding head, can be transferred accordingly to the second web and/or to further webs and the winding heads connected to these webs.
Eine besonders kompakte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steg in der ersten Richtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweist, wobei die Enden des ersten und des zweiten Steges in der ersten Richtung auf gleicher Höhe in Bezug auf die dritte Achse angeordnet sind. Die Bauhöhe des Wickelkopfes in Bezug auf die dritte Achse ist somit insbesondere auf die Bauhöhe wenigstens des ersten Steges begrenzt.A particularly compact embodiment is characterized in that the second web has an end in the first direction along the third axis, the ends of the first and second webs being arranged at the same height in the first direction with respect to the third axis. The overall height of the winding head in relation to the third axis is therefore limited in particular to the overall height of at least the first web.
Der Abschnitt weist bevorzugt eine Länge in Bezug auf die zweite Achse von wenigstens 0,2, weiter bevorzugt wenigstens 0,4, besonders bevorzugt wenigstens 0,6, bevorzugt wenigstens 0,8, bevorzugt etwa 1,0, mal einen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Steg in Bezug auf die zweite Achse auf.The section preferably has a length with respect to the second axis of at least 0.2, more preferably at least 0.4, particularly preferably at least 0.6, preferably at least 0.8, preferably about 1.0, times a distance between the first and the second web in relation to the second axis.
Ein weiteres Beispiel umfasst, dass der Abschnitt des ersten Wickelkopfes in Bezug auf die zweite Achse im Bereich des zweiten Wickelkopfes vorgesehen ist und/oder wobei der Abschnitt des ersten Wickelkopfes in Bezug auf die zweite Achse in einem Kreuzungsbereich von erstem und zweitem Wickelkopf vorgesehen ist.A further example includes that the section of the first winding head with respect to the second axis is provided in the region of the second winding head and/or wherein the section of the first winding head is provided with respect to the second axis in an intersection region of the first and second winding heads.
Der zweite Wickelkopf kann sich insbesondere in einem Bereich ausgehend vom Abschnitt in der ersten Richtung erstrecken.The second winding head can extend in particular in an area starting from the section in the first direction.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Leiter im Abschnitt eine Abschnittsbreite in Bezug auf die dritte Achse auf, die kleiner ist als eine Stegbreite des Leiters im Steg in Bezug auf die dritte Achse. Hierdurch lässt sich noch mehr Bauraum in Bezug auf die dritte Achse sparen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abschnittsbreite höchstens 1,0, bevorzugt höchstens 0,8 mal, bevorzugt höchstens 0,6 mal, besonders bevorzugt höchstens oder etwa 0,5 mal, bevorzugt höchstens 0,3 mal, so groß ist wie die Stegbreite.In an advantageous embodiment, the conductor in the section has a section width with respect to the third axis that is smaller than a web width of the conductor in the web with respect to the third axis. This allows for even more construction save space in relation to the third axis. It is particularly advantageous if the section width is at most 1.0, preferably at most 0.8 times, preferably at most 0.6 times, particularly preferably at most or about 0.5 times, preferably at most 0.3 times, as large as the web width .
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn wenigstens der erste Steg in einer der ersten Richtung entgegengesetzten, ersten Gegenrichtung in Bezug auf die dritte Achse ein zweites Ende aufweist, wobei der Abschnitt in der ersten Gegenrichtung ein zweites Ende aufweist, wobei das zweite Ende des Steges und das zweite Ende des Abschnitts zumindest im Wesentliche auf gleicher Höhe in Bezug auf die dritte Achse liegen. Mit anderen Worten schließen dabei der erste Steg und der Abschnitt in der Gegenrichtung auf gleicher Höhe ab, sind insbesondere fluchtend ausgerichtet. Dies ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf den Bauraum in Bezug auf die dritte Achse.Furthermore, it is advantageous if at least the first web has a second end in a first opposite direction with respect to the third axis, the section having a second end in the first opposite direction, the second end of the web and the second end of the section is at least substantially at the same height with respect to the third axis. In other words, the first web and the section in the opposite direction end at the same height and are in particular aligned. This is particularly advantageous with regard to the installation space in relation to the third axis.
Mit Vorteil kann es vorgesehen sein, dass der Leiter im Abschnitt zumindest im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse und/oder parallel zur zweiten Achse verläuft. Dies spart weiteren Bauraum, insbesondere in Bezug auf die erste Achse.It can advantageously be provided that the conductor runs in the section at least substantially perpendicular to the first axis and/or parallel to the second axis. This saves additional installation space, especially with regard to the first axis.
Ein Leiter kann grundsätzlich beispielsweise entweder als massiver Leiter oder als Litzenbündel ausgeführt werden. Ein Steg ist insbesondere durch einen Leiter gebildet. Es können grundsätzlich beispielsweise auch mehrere Stege, insbesondere derselben Phase, gruppiert und/oder gestapelt angeordnet sein. Mehrere gruppierte Leiter können gemeinsam als eine Leitung bezeichnet werden. Eine Leitung bildet typischerweise eine Phase der elektrischen Maschine. Es können ein oder mehrere Leitungen bzw. Phasen vorgesehen sein. In principle, a conductor can, for example, be designed either as a solid conductor or as a bundle of strands. A web is formed in particular by a conductor. In principle, for example, several webs, in particular of the same phase, can be arranged grouped and/or stacked. Several grouped conductors can be collectively referred to as a line. A line typically forms one phase of the electrical machine. One or more lines or phases can be provided.
Grundsätzlich ist es auch nicht unbedingt nötig aber bei einigen Ausführungen durchaus vorteilhaft, dass alle Leiter einer Steggruppe bzw. eines Stegstapels den erfindungsgemäßen Versatz zwischen Steg und Wickelkopf aufweisen.In principle, it is not absolutely necessary, but in some embodiments it is quite advantageous, that all conductors of a web group or a web stack have the offset according to the invention between the web and winding head.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stege als Hair-Pins ausgeführt sind. Hierdurch kann ein hoher Füllfaktor erreicht werden und gleichzeitig lässt sich der erfindungsgemäße Versatz besonders einfach bei einer Hair-Pin-Wicklung herstellen.It is particularly advantageous if the webs are designed as hair pins. In this way, a high filling factor can be achieved and at the same time the offset according to the invention can be produced particularly easily with a hair pin winding.
Gemäß einer weitere Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leiter im Bereich des zweiten Wickelkopfes einen Abschnitt aufweist, in dem der Leiter zumindest im Wesentlichen senkrecht zur dritten Achse verläuft, insbesondere wobei der dritte und/oder der vierte Steg in einer zweiten Richtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweist, insbesondere wobei der Abschnitt des zweiten Wickelkopfes in der zweiten Richtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweist, insbesondere wobei das Ende des Abschnitts des zweiten Wickelkopfes gegenüber dem Ende des dritten und/oder vierten Steges entgegen der zweiten Richtung versetzt angeordnet ist. Somit lässt sich weiterer Bauraum einsparen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Abschnitt des zweiten Wickelkopfes in Bezug auf die zweite Achse den ersten und/oder zweiten Steg überspannt.According to a further embodiment, it is provided that the conductor in the area of the second winding head has a section in which the conductor runs at least substantially perpendicular to the third axis, in particular with the third and / or the fourth web in a second direction along the third axis has one end, in particular wherein the section of the second winding head has an end in the second direction along the third axis, in particular wherein the end of the section of the second winding head is arranged offset from the end of the third and / or fourth web against the second direction. This means that additional installation space can be saved. In particular, it can be provided that the section of the second winding head spans the first and/or second web with respect to the second axis.
Die zweite Richtung kann insbesondere der ersten Richtung entgegengesetzt sein bzw. der ersten Gegenrichtung entsprechen.The second direction can in particular be opposite to the first direction or correspond to the first opposite direction.
Es kann vorteilhaft sein, dass sich der Abschnitt des ersten Wickelkopfes und der Abschnitt des zweiten Wickelkopfes überlappen. Alternativ oder zusätzlich können sich der Abschnitt des ersten Wickelkopfes und der Abschnitt des zweiten Wickelkopfes in Bezug auf die zweite Achse überschneiden.It can be advantageous for the section of the first winding head and the section of the second winding head to overlap. Alternatively or additionally, the section of the first winding head and the section of the second winding head can overlap with respect to the second axis.
Außerdem können der Abschnitt des ersten Wickelkopfes und der Abschnitt des zweiten Wickelkopfes parallel zueinander und/oder zu der zweiten Achse verlaufen.In addition, the section of the first winding head and the section of the second winding head can run parallel to one another and/or to the second axis.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Abschnitt des ersten Wickelkopfes ein erster Abschnitt, wobei der Leiter im Bereich des ersten Wickelkopfes einen zweiten Abschnitt aufweist, in dem der Leiter zumindest im Wesentlichen senkrecht zur dritten Achse verläuft. Der zweite Steg kann in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten, ersten Gegenrichtung entlang der dritten Achse ein Ende aufweisen. Der zweite Abschnitt kann in der ersten Gegenrichtung ein Ende in Bezug auf die dritte Achse aufweisen. Das Ende des zweiten Abschnitts kann gegenüber dem Ende des zweiten Steges entlang der ersten Gegenrichtung versetzt angeordnet sein. Diese Ausführungsform erweist sich insoweit als besonders vorteilhaft, als ein zweiter Wickelkopf - entsprechend einer Betrachtungsrichtung in Bezug auf die dritte Achse - im Bereich des ersten Abschnitts über den ersten Wickelkopf hinweg und ein dritter Wickelkopf im Bereich des zweiten Abschnitts unter dem ersten Wickelkopf hindurch geführt werden können. Dies hat besondere Vorteile im Hinblick auf die Herstellung der Wicklung, weil eine erhöhte Flexibilität bei der Reihenfolge des Übereinanderlegens der Leiter bzw. Wickelköpfe gegeben ist. Insbesondere ist es möglich, dass mehrere Leitungen oder Phasen einer dreiphasigen Wicklung einfach nacheinander übereinandergelegt werden und dass keine komplizierte Verschachtelung nötig ist.According to a further embodiment, the section of the first winding head is a first section, wherein the conductor in the area of the first winding head has a second section in which the conductor runs at least substantially perpendicular to the third axis. The second web can have an end along the third axis in a first opposite direction to the first direction. The second section may have an end in the first opposite direction with respect to the third axis. The end of the second section can be arranged offset from the end of the second web along the first opposite direction. This embodiment proves to be particularly advantageous in that a second winding head - corresponding to a viewing direction with respect to the third axis - is guided over the first winding head in the area of the first section and a third winding head is guided under the first winding head in the area of the second section can. This has particular advantages with regard to the production of the winding because there is increased flexibility in the order in which the conductors or winding heads are placed one on top of the other. In particular, it is possible for several lines or phases of a three-phase winding to simply be placed one on top of the other and for no complicated nesting to be necessary.
Der Leiter kann bevorzugt im ersten und zweiten Abschnitt den gleichen Querschnitt aufweisen, insbesondere wobei die Querschnitte des Leiters im ersten und zweiten Abschnitt parallel zur dritten Achse und/oder in Bezug auf die dritte Achse versetzt angeordnet sind.The conductor can preferably have the same cross section in the first and second sections sen, in particular wherein the cross sections of the conductor in the first and second sections are arranged parallel to the third axis and / or offset with respect to the third axis.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Leiter zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt eine Stufe, insbesondere in Bezug auf die dritte Achse.According to a further embodiment, the conductor comprises a step between the first and second sections, in particular with respect to the third axis.
Zwischen dem ersten Steg und dem Abschnitt des ersten Wickelkopfes kann z.B. eine Stufe und/oder eine Kröpfung vorgesehen sein. Entsprechendes gilt insbesondere auch zwischen dem oder einem Abschnitt des Wickelkopfes und dem zweiten Steg.For example, a step and/or an offset can be provided between the first web and the section of the first winding head. The same applies in particular between the or a section of the winding head and the second web.
Die Wicklung kann bevorzugt als eine Mehrphasenwicklung und/oder als eine Wellenwicklung ausgeführt sein. Der erfindungsgemäße Versatz zwischen dem Abschnitt des Wickelkopfes und dem Steg erweist sich bei diesen Ausführungen als besonders vorteilhaft.The winding can preferably be designed as a multi-phase winding and/or as a wave winding. The offset according to the invention between the section of the winding head and the web proves to be particularly advantageous in these embodiments.
Die Stege können insbesondere parallel zueinander ausgerichtet und/oder gleichmäßig über den Umfang eines Stators oder Rotors verteilt angeordnet sein.The webs can in particular be aligned parallel to one another and/or arranged evenly distributed over the circumference of a stator or rotor.
Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen grundsätzlich auch auf weitere Stege und/oder Wickelköpfe übertragbar sind, zumal eine Wicklung häufig eine Vielzahl von Stegen und Wickelköpfen aufweist. Typischerweise sind alle Stege oder zumindest Sätze von Stegen und/oder alle Wickelköpfe oder zumindest Sätze von Wickelköpfen zumindest im Wesentlichen gleich ausgeführt.It goes without saying that the embodiments described here can in principle also be transferred to other webs and/or winding heads, especially since a winding often has a large number of webs and winding heads. Typically, all webs or at least sets of webs and/or all winding heads or at least sets of winding heads are designed at least essentially the same.
Die Erfindung umfasst auch eine elektrische Maschine mit einer Wicklung nach vorstehend beschriebener Art.The invention also includes an electrical machine with a winding of the type described above.
Bei der elektrischen Maschine kann es sich um einen Elektromotor und/oder einen elektrischen Generator handeln oder die Maschine kann als Motor und/oder Generator verwendet werden.The electric machine can be an electric motor and/or an electric generator, or the machine can be used as a motor and/or generator.
Die elektrische Maschine kann eine Rotationsmaschine oder eine Linearmaschine sein.The electric machine can be a rotary machine or a linear machine.
Grundsätzlich kann die Wicklung am Ständer oder am Läufer der elektrischen Maschine angeordnet sein. Gleiches gilt gegebenenfalls für ein oder mehrere Permanentmagneten.In principle, the winding can be arranged on the stator or on the rotor of the electrical machine. The same may apply to one or more permanent magnets.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die elektrische Maschine einen Kern. Die Wicklung kann eine Kernwicklung sein. Der Kern kann eine Mehrzahl an Nuten umfassen, in denen z.B. jeweils mindestens ein Steg angeordnet sein kann. In jeweils einer Nut können beispielsweise auch mehrere Stege, insbesondere einer Phase, angeordnet sein. Die mehreren Stege in einer Nut können bevorzugterweise entlang der dritten Achse gestapelt angeordnet sein.According to one embodiment, the electrical machine comprises a core. The winding can be a core winding. The core can comprise a plurality of grooves, in each of which, for example, at least one web can be arranged. For example, several webs, in particular one phase, can also be arranged in each groove. The plurality of webs in a groove can preferably be arranged stacked along the third axis.
Die elektrische Maschine kann auch kernlos und/oder nutlos ausgeführt sein. Die Wicklung dieser elektrischen Maschine kann auch als Luftspaltwicklung bezeichnet werden. Mehrere Stege, insbesondere einer Phase, können beispielsweise nebeneinander entlang der zweiten Achse angeordnet sein.The electrical machine can also be designed to be coreless and/or grooveless. The winding of this electrical machine can also be called air gap winding. Several webs, in particular of one phase, can, for example, be arranged next to one another along the second axis.
Die elektrische Maschine kann bevorzugterweise als Synchronmaschine und/oder als Permanentmagnetmaschine ausgebildet sein, besonders bevorzugt als Permanentmagnet-Synchronmaschine, kurz PMSM.The electrical machine can preferably be designed as a synchronous machine and/or as a permanent magnet machine, particularly preferably as a permanent magnet synchronous machine, PMSM for short.
Die Wicklung und die elektrische Maschine, wie sie hierin beschrieben sind, lassen sich besonders kompakt ausführen, wobei allerdings die Herstellung besonders einfach ist.The winding and the electrical machine, as described herein, can be made particularly compact, although production is particularly simple.
Dementsprechend betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung nach vorstehend beschriebener Art für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrischen Maschine vorstehend beschriebener Art.Accordingly, the invention also relates to a method for producing a winding of the type described above for an electrical machine, in particular an electrical machine of the type described above.
Eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens umfasst, dass wenigstens der erste Steg und der Abschnitt des ersten Wickelkopfes aus einem Bauteil, hergestellt werden, insbesondere wobei das Bauteil umgeformt wird.One embodiment of the manufacturing method includes that at least the first web and the section of the first winding head are manufactured from a component, in particular wherein the component is formed.
Beispielsweise kann ein längliches Leitermaterial bereitgestellt werden, von dem ein Längsabschnitt für den ersten Steg und ein Längsabschnitt für den Abschnitt vorgesehen ist.For example, an elongated conductor material can be provided, of which a longitudinal section is provided for the first web and a longitudinal section is provided for the section.
Als längliches Leitermaterial kann beispielsweise ein Massivdraht oder auch ein Litzenbündel zum Einsatz kommen.For example, a solid wire or a bundle of strands can be used as an elongated conductor material.
Das Leitermaterial zwischen dem Längsabschnitt für den ersten Steg und dem Längsabschnitt für den Abschnitt kann beispielsweise um eine erste Biegeachse gebogen werden, insbesondere ausgehend von einem im Wesentlich geraden Zustand des Leitermaterials. Die Biegung kann bevorzugt um zumindest im Wesentlichen 90° erfolgen. Die erste Biegeachse kann bevorzugt zu einer Längsachse des Leitermaterials senkrecht und/oder in Bezug auf einen in der elektrischen Maschine eingebauten Zustand zur dritten Achse parallel sein.The conductor material between the longitudinal section for the first web and the longitudinal section for the section can, for example, be bent about a first bending axis, in particular starting from a substantially straight state of the conductor material. The bend can preferably be at least substantially 90°. The first bending axis can preferably be perpendicular to a longitudinal axis of the conductor material and/or parallel to the third axis in relation to a state installed in the electrical machine.
Grundsätzlich gilt auch in Bezug auf die beschriebenen Verfahren, dass die jeweils anderen Stege und Wickelköpfe sowie ein jeweiliger Übergang zwischen Steg und Wickelkopf entsprechend ausgeführt sein können.In principle, the same also applies to the procedures described Webs and winding heads as well as a respective transition between the web and winding head can be designed accordingly.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Leitermaterial zwischen dem Längsabschnitt für den ersten Steg und dem Längsabschnitt für den Abschnitt verdreht, bevorzugt um zumindest im Wesentlichen 90°.According to one embodiment, the conductor material is twisted between the longitudinal section for the first web and the longitudinal section for the section, preferably by at least substantially 90°.
Insbesondere eine Kombination aus Biegen und Drehen stellt eine einfache Möglichkeit zur flexiblen Formgebung dar und erweist sich bei den erfindungsgemäßen Wickelköpfe als vorteilhaft. Das Biegen und das Verdrehen können zeitlich überlappend oder nacheinander erfolgen.In particular, a combination of bending and turning represents a simple possibility for flexible shaping and proves to be advantageous for the winding heads according to the invention. The bending and twisting can occur overlapping in time or one after the other.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Bauteil, insbesondere das Leitermaterial im Längsabschnitt für den Abschnitt, zur Herstellung des Abschnitts massivumgeformt, insbesondere fließgepresst.In a further embodiment, a component, in particular the conductor material in the longitudinal section for the section, is massively formed, in particular extruded, to produce the section.
Allgemein und unabhängig wird hiermit ein vorteilhaftes Verfahren offenbart, nämlich ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für eine elektrische Maschine oder zur Herstellung einer elektrischen Maschine mit einer Wicklung, wobei für die Wicklung wenigstens ein erster Leiter in Form mehrerer Stege und mehrerer Wickelköpfe bereitgestellt wird, wobei die Stege und Wickelköpfe entlang des Leiters abwechselnd aufeinanderfolgen und ein jeweiliger Wickelkopf eine Verbindung zwischen zwei Stegen bildet, wobei eine Formgebung für wenigstens einen ersten Wickelkopf eine Massivumformung umfasst. Dieses Verfahren ist besonders einfach und erlaubt insbesondere eine Formgebung im Wesentlichen ohne Veränderung der Querschnittsfläche. Dies ist besonders vorteilhaft, weil somit im Wesentlichen keine oder zumindest nur eine geringe Reduzierung der Leitfähigkeit des Wickelkopfes zu erwarten ist. Gleichzeitig lässt sich bestehender Bauraum besonders effizient nutzen. Dieses Verfahren lässt sich natürlich entsprechend der übrigen hierin beschriebenen Ausführungsformen von Verfahren und Vorrichtungen weiterbilden.Generally and independently, an advantageous method is hereby disclosed, namely a method for producing a winding for an electrical machine or for producing an electrical machine with a winding, wherein at least one first conductor in the form of a plurality of webs and a plurality of winding heads is provided for the winding, wherein the webs and winding heads alternately follow one another along the conductor and a respective winding head forms a connection between two webs, with a shaping for at least a first winding head comprising solid forming. This method is particularly simple and, in particular, allows shaping essentially without changing the cross-sectional area. This is particularly advantageous because essentially no or at least only a small reduction in the conductivity of the winding head can be expected. At the same time, existing installation space can be used particularly efficiently. This method can of course be further developed in accordance with the other embodiments of methods and devices described herein.
Beim Massivumformen kann bevorzugt eine Umformkraft in einer Kraftrichtung auf den Leiterabschnitt für den Abschnitt aufgebracht werden, wobei die Kraftrichtung in Bezug auf einen in der elektrischen Maschine eingebauten Zustand parallel zur dritten Achse und/oder entgegengerichtet zur ersten Richtung ist. Somit lässt sich auf besonders einfache Weise der erfindungsgemäße Versatz zwischen den Enden von Steg und Wickelkopf herstellen.During solid forming, a forming force can preferably be applied to the conductor section in a direction of force for the section, the direction of force being parallel to the third axis and/or opposite to the first direction in relation to a state installed in the electrical machine. The offset according to the invention can thus be produced in a particularly simple manner between the ends of the web and winding head.
Sofern die Herstellung auch ein Biegen umfasst, kann das Massivumformen zur Herstellung des Abschnitts zum Beispiel vor und/oder nach dem Biegen erfolgen. Grundsätzlich ist auch ein Massivumformen während des Biegens möglich.If the production also includes bending, the massive forming to produce the section can take place, for example, before and/or after bending. In principle, solid forming during bending is also possible.
Gemäß einer Ausführungsform werden wenigstens der erste Steg und der erste Wickelkopf aus getrennten Bauteilen zusammengefügt, insbesondere mittels Schweißen, Löten oder einer Pressverbindung.According to one embodiment, at least the first web and the first winding head are assembled from separate components, in particular by means of welding, soldering or a press connection.
Der zweite Steg und der erste Wickelkopf können aus getrennten Bauteilen zusammengefügt werden, insbesondere mittels Schweißen, Löten oder einer Pressverbindung.The second web and the first winding head can be assembled from separate components, in particular by means of welding, soldering or a press connection.
Der zweite Steg kann mit dem ersten Wickelkopf einteilig verbunden sein. Der zweite Steg und der erste Wickelkopf können aus einem Bauteil, insbesondere durch Umformen und/oder wie oben in Bezug auf den ersten Steg beschrieben, hergestellt werden.The second web can be connected in one piece to the first winding head. The second web and the first winding head can be produced from one component, in particular by forming and/or as described above with respect to the first web.
Die elektrische Maschine kann einen ferromagnetischen Kern mit alternierenden Zähnen und Nuten umfassen, die beispielsweise entlang des Umfangs um den ferromagnetischen Kern verteilt sind. Die Wicklung kann eine oder mehrere, um den Umfang des ferromagnetischen Kerns in Bezug auf die dritte Achse und/oder in radialer Richtung gestapelte Lagen umfassen, die in die Nuten eingesetzt sind. The electric machine may include a ferromagnetic core with alternating teeth and grooves distributed, for example, circumferentially around the ferromagnetic core. The winding may include one or more layers stacked around the circumference of the ferromagnetic core with respect to the third axis and/or in the radial direction and inserted into the slots.
Wenn NP die Zahl der Phasen der elektrischen Maschine darstellt, kann die Wicklung beispielsweise aus NP oder einem Vielfachen von NP Leitern bestehen.If NP represents the number of phases of the electrical machine, the winding can consist, for example, of NP or a multiple of NP conductors.
Jeder Leiter kann parallele, gerade, in die Nuten eingesetzte Segmente als Stege und/oder gebogene Segmente als Wickelköpfe aufweisen, die die benachbarten Stege einer Phase, insbesondere einer Richtung parallel zur zweiten Achse und/oder in tangentialer Richtung, verbinden. Zwischen zwei benachbarten Stegen der gleichen Phase können bevorzugt NP Zähne und/oder NP-1 Nuten angeordnet sein.Each conductor can have parallel, straight segments inserted into the slots as webs and/or curved segments as winding heads, which connect the adjacent webs of a phase, in particular a direction parallel to the second axis and/or in a tangential direction. NP teeth and/or NP-1 grooves can preferably be arranged between two adjacent webs of the same phase.
Die Wickelköpfe können in Bezug auf die dritte Achse und/oder radial gestapelt in einem hohlzylinderförmigen Wickelkopffenster angeordnet sein. Insbesondere sind Wickelköpfe und/oder ein entsprechendes Wickelkopffenster an beiden Enden der Stege in Bezug auf die erste Achse vorgesehen. Die Wickelköpfe können koaxial auf beiden Seiten des Kerns in Bezug auf die erste Achse angeordnet sein. Die Wickelköpfe können bevorzugt in Bezug auf die dritte Achse und/oder radial zentriert zu den Nuten oder um maximal das Doppelte der Wicklungshöhe oberhalb oder unterhalb bzw. inner- oder außerhalb des durch die Nutenmitten gebildeten Kreises angeordnet sein.The winding heads can be arranged in relation to the third axis and/or radially stacked in a hollow cylindrical winding head window. In particular, winding heads and/or a corresponding winding head window are provided at both ends of the webs with respect to the first axis. The winding heads can be arranged coaxially on both sides of the core with respect to the first axis. The winding heads can preferably be arranged with respect to the third axis and/or radially centered to the slots or by a maximum of twice the winding height above or below or inside or outside the circle formed by the slot centers.
Die Wickelköpfe von je drei Phasen, insbesondere wenigstens einer Lage, können radial gestapelt in zwei Schichten auf beiden Statorseiten in Bezug auf die erste Achse liegen.The winding heads of three phases each, in particular at least one layer, can be radially stacked in two layers on both sides of the stator with respect to the first axis.
Im Folgenden wird sich beispielhaft lediglich auf eine Rotationsmaschine und insbesondere eine radiale Richtung bezogen, wobei die Ausführungen für die Linearmaschine entsprechend gelten.In the following, reference will only be made, by way of example, to a rotary machine and in particular to a radial direction, whereby the statements apply accordingly to the linear machine.
Zum Beispiel können die Wickelköpfe in tangentialer Richtung mit alternierender radialer Wickelkopfposition angeordnet sein, so dass ein innenliegender Wickelkopf einer Phase jeweils einen Teil der beiden rechts und links außenliegenden Wickelköpfe der beiden anderen Phasen überdeckt und ein außenliegender Wickelkopf einer Phase jeweils einen Teil der beiden rechts und links innenliegenden Wickelköpfe der beiden anderen Phasen überdeckt, wodurch in einer Phase in Durchlaufrichtung von Phasenanfang zu Phasenende gesehen immer zwei nacheinander liegende Wickelköpfe einer Lage alternierend innen und außen ausgerichtet auf verschiedenen Statorseiten liegen.For example, the winding heads can be arranged in a tangential direction with alternating radial winding head positions, so that an internal winding head of one phase covers a part of the two right and left outer winding heads of the other two phases and an external winding head of a phase covers a part of the two right and left Left inner winding heads of the other two phases are covered, whereby in a phase in the direction of travel from the beginning of the phase to the end there are always two winding heads one after the other in one layer, aligned alternately inside and outside on different stator sides.
Die Wickelköpfe können auch in tangentialer Richtung mit gleichbleibender radialer Wickelkopfposition angeordnet sein, so dass alle innenliegenden Wickelköpfe zu einer Phase gehören, alle außenliegenden Wickelköpfe zu einer weiteren Phase gehören und die verbleibende Phase ausschließlich Wickelköpfe mit zwei radial versetzten Abschnitten und insbesondere einer Kröpfung zwischen den Abschnitten aufweist. Die Abschnitte liegen insbesondere anteilig auf den inneren und äußeren Wickelköpfen. Die Wickelköpfe können von Vielfachen von drei Phasen in radialer Richtung in einer der beiden definierten Anordnungen gestapelt werden und bei Phasenzahlen, die keine Vielfache von drei sind, entsprechend dem Teilungsrest eine oder zwei Phasen in die verbleibenden freien Positionen gelegt werden. Die Höhe des Wickelkopfpakets HH einer Lage bestehend aus allen inneren und äußeren und gekröpften Wickelköpfen kann bevorzugt der Wicklungssteghöhe HW entsprechen oder im Bereich zwischen 50% und 200% der Wicklungssteghöhe HW liegen. Der tangentiale Verlauf des Wickelkopfes kann bevorzugt unter einem rechten Winkel oder unter einem Winkel zwischen 60° und 90° zur Stegrichtung verlaufen.The winding heads can also be arranged in a tangential direction with a constant radial winding head position, so that all internal winding heads belong to one phase, all external winding heads belong to a further phase and the remaining phase exclusively winding heads with two radially offset sections and in particular an offset between the sections having. The sections lie in particular on the inner and outer winding heads. The winding heads can be stacked in multiples of three phases in the radial direction in one of the two defined arrangements and, for phase numbers that are not multiples of three, one or two phases can be placed in the remaining free positions in accordance with the division remainder. The height of the winding head package HH of a layer consisting of all inner and outer and cranked winding heads can preferably correspond to the winding web height HW or be in the range between 50% and 200% of the winding web height HW. The tangential course of the winding head can preferably run at a right angle or at an angle between 60° and 90° to the web direction.
Die Querschnittsform des Leiters kann kreisförmig, rechteckig beliebig geformt sein. Der Leiter kann beispielsweise einen dicken oder mehrere dünne Drähte, insbesondere Litzen, oder Profile umfassen. Größe und Form des Querschnitts können sich entlang des Leiters ändern. Das Material kann Kupfer und/oder ein anderes Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit sein oder umfassen. Der Leiter oder die Lagen können teilweise oder vollständig im oder außerhalb des ferromagnetischen Kerns hergestellt werden.The cross-sectional shape of the conductor can be circular, rectangular, or any shape. The conductor can, for example, comprise one thick or several thin wires, in particular strands, or profiles. The size and shape of the cross section can change along the conductor. The material may be or include copper and/or another material with good electrical conductivity. The conductor or layers can be manufactured partially or completely in or outside the ferromagnetic core.
Jede Phase kann eine Anzahl NL von tangential in Reihe angeordneten Leitern umfassen, wobei NL bevorzugt größer oder gleich eins sein kann.Each phase may comprise a number NL of conductors arranged tangentially in series, where NL may preferably be greater than or equal to one.
Eine Spule jeder Phase in einer Lage kann einen oder mehrere Leiter umfassen und derselbe Leiter kann in mehr als einer Lage vorhanden sein.A coil of each phase in one layer may include one or more conductors and the same conductor may be present in more than one layer.
Eine tangentiale Leiterfortsetzungsrichtung am radialen Übergang des Leiters zur nächsten Lage kann gleichbleibend ausgeführt sein oder in die entgegengesetzte Richtung abbiegen.A tangential conductor continuation direction at the radial transition of the conductor to the next layer can be made constant or can bend in the opposite direction.
Der Stator kann beispielsweise keine Nuten und/oder Zähne aufweisen. Die Wicklung kann auf dem Stator fixiert im Luftspalt liegen. Bevorzugt können in einem Magnetpolwinkel 2 * NP Wicklungsstege auf dem Stator angeordnet sein.The stator can, for example, have no grooves and/or teeth. The winding can be fixed on the stator in the air gap. Preferably, winding webs can be arranged on the stator at a magnetic pole angle of 2*NP.
Phasenklemmen können durch Kürzen und gegebenenfalls radiales Umbiegen und/oder Verformen der Wickelkopfstücke am Phasenanfang gebildet werden und dadurch axial hinter den Wickelköpfen angeordnet werden.Phase terminals can be formed by shortening and, if necessary, radially bending and/or deforming the winding head pieces at the beginning of the phase and can thereby be arranged axially behind the winding heads.
Eine Sternpunktschiene kann etwa durch Kürzen und Fügen der Wickelkopfstücke an den Phasenenden und gegebenenfalls radiales Umbiegen und Verformen des Wickelkopfstücks, insbesondere der dritten Phase, gebildet werden.A star point rail can be formed, for example, by shortening and joining the winding head pieces at the phase ends and, if necessary, radially bending and deforming the winding head piece, in particular the third phase.
Im Bereich der Phasenklemmen und der Sternpunktschiene kann ein axialer Bauraum mit der Tiefe des Wickelkopfüberstands AH, mit der Höhe bis zu den Magneten und/oder mit einer Breite größer als ein magnetisches Pool-Paar entstehen, der zur Aufnahme eines Sensors genutzt werden kann.In the area of the phase terminals and the star point rail, an axial installation space with the depth of the winding head projection AH, with the height up to the magnets and/or with a width greater than a magnetic pool pair can be created, which can be used to accommodate a sensor.
Die Form eines Wickelkopfes kann halbkreisförmig, dreieckförmig, gerade oder U-förmig sein oder eine andere geometrische Form aufweisen. Im Wickelkopf kann die Höhe des Leiters HW reduziert werden, um die Wickelköpfe in radialer Richtung paarweise stapeln zu können, ohne zusätzlichen radialen Bauraum zu benötigen. Der stromführende Querschnitt des Leiters kann bevorzugt nicht verkleinert, sondern bei Bedarf vergrößert werden und/oder Formänderungen können mit stetigen Übergängen ausgeführt werden, um den Phasenwiderstand möglichst klein zu halten.The shape of a winding head can be semicircular, triangular, straight or U-shaped or have another geometric shape. The height of the conductor HW in the winding head can be reduced in order to be able to stack the winding heads in pairs in the radial direction without requiring additional radial installation space. The current-carrying cross section of the conductor can preferably not be reduced, but can be increased if necessary and/or shape changes can be carried out with continuous transitions in order to keep the phase resistance as small as possible.
Die gesamte Wicklung, umfassend alle Phasen, kann beispielsweise in einem Schritt gefertigt werden oder die Phasen werden einzeln vorgefertigt, dann zu einer Wicklung verwoben oder gestapelt und dann in die Nuten eingelegt oder die Wicklungsstege werden in die Nuten eingeführt und dann mit den Wickelköpfen fügetechnisch verbunden.The entire winding, including all phases, can be manufactured in one step, for example, or the phases are prefabricated individually, then woven or stacked to form a winding and then inserted into the grooves or the winding webs are inserted into the slots and then connected to the winding heads using joining technology.
Die Wickelköpfe können beispielsweise durch Biegen eines Massivdrahts oder eines Litzenbündels mit einem Aspektverhältnis größer gleich 2:1 in einem Torsionsschritt mit 90° Torsionswinkel um eine Torsionsachse parallel zur Stegachse und/oder einem Biegeschritt um zwei radiale Achsen um jeweils 90° erfolgen. Der Begriff „Aspektverhältnis“ bezieht sich auf das Verhältnis der Längen der Seitenkanten eines rechteckigen Querschnitts des Leiters.The winding heads can be done, for example, by bending a solid wire or a stranded bundle with an aspect ratio greater than or equal to 2:1 in a torsion step with a 90° torsion angle about a torsion axis parallel to the web axis and/or a bending step about two radial axes by 90° each. The term “aspect ratio” refers to the ratio of the lengths of the side edges of a rectangular cross-section of the conductor.
Die Wickelköpfe können z.B. durch Biegen eines radial gestapelten Massivdrahtstapels mit einem Aspektverhältnis des Einzeldrahts kleiner 2:1 in einem Torsionsschritt mit 90° Torsionswinkel um eine Torsionsachse parallel zur Stegachse und/oder einem Biegeschritt um zwei radiale Achsen um jeweils 90° erfolgen.The winding heads can be done, for example, by bending a radially stacked solid wire stack with an aspect ratio of the individual wire less than 2:1 in a torsion step with a 90° torsion angle about a torsion axis parallel to the web axis and/or a bending step about two radial axes by 90° each.
Die Wickelköpfe und gegebenenfalls die Wicklungsstege können durch Massivumformung, z.B. Fließpressen oder Schmieden, insbesondere von Leiterprofilen, hergestellt werden.The winding heads and optionally the winding webs can be produced by massive forming, for example extrusion or forging, in particular of conductor profiles.
Die Wickelköpfe und Wicklungsstege können z.B. durch Fügen, wie z.B. Schweißen oder Klemmen, entweder außerhalb des Stators oder bevorzugt nach Einbringen der Wicklungsstege in den Stator, verbunden werden.The winding heads and winding webs can be connected, for example, by joining, such as welding or clamping, either outside the stator or preferably after inserting the winding webs into the stator.
Die Abschnitte der Wickelköpfe können zumindest teilweise auch selbst gestuft oder gekröpft ausgeführt werden und/oder es können zwei Abschnitte am Wickelkopf vorgesehen sein, zwischen denen eine Stufe oder Kröpfung vorgesehen ist. Die Stufe bzw. Kröpfung kann in etwa tangential mittig im Wickelkopf angeordnet sein. Somit kann der Teil des Wickelkopfes vor der Stufe bzw. Kröpfstelle wie bei einem obenliegenden Wickelkopf liegen und der Teil des Wickelkopfes nach der Stufe bzw. Kröpfstelle wie bei einem untenliegenden Wickelkopf liegen. Diese Reihenfolge kann auch getauscht werden.The sections of the winding heads can also be designed to be at least partially stepped or offset and/or two sections can be provided on the winding head, between which a step or offset is provided. The step or offset can be arranged approximately tangentially in the middle of the winding head. Thus, the part of the winding head can lie in front of the step or crimping point, as in a winding head lying on top, and the part of the winding head can lie after the step or crimping point, like in a winding head lying at the bottom. This order can also be swapped.
Die Wickelköpfe können beispielsweise additiv gefertigt und/oder mit nicht additiv gefertigten Wicklungsstegen innerhalb oder außerhalb des Stators verbunden werden. Die Wickelköpfe und Wicklungsstege können additiv innerhalb oder außerhalb des Stators gefertigt werden.The winding heads can, for example, be manufactured additively and/or connected to non-additively manufactured winding webs inside or outside the stator. The winding heads and winding webs can be additively manufactured inside or outside the stator.
Zum Beispiel können die Wickelköpfe durch Biegen aus einem Drahtbündel aus einer Anzahl NL horizontal nebeneinander angeordneten Profildrähten gefertigt werden, z.B. durch Biegen in zwei radialen Achsen und einer Kröpfung oder zwei eng beieinanderliegende Biegungen um +90° und -90° um eine tangentiale Achse, welche den gebogenen Teil des Wickelkopfes mindestens um die Hälfte der Wicklungssteghöhe HW nach oben oder unten relativ zum Wicklungssteg verformt.For example, the winding heads can be manufactured by bending a wire bundle from a number of profile wires arranged horizontally next to one another, e.g. by bending in two radial axes and a bend or two closely spaced bends of +90° and -90° around a tangential axis, which the curved part of the winding head is deformed upwards or downwards relative to the winding web by at least half of the winding web height HW.
Die Wickelköpfe können z.B. auch radial in Richtung Statorkern gebogen und gegebenenfalls mechanisch und/oder thermisch mit dem Stator kontaktiert werden.The winding heads can, for example, also be bent radially in the direction of the stator core and, if necessary, be contacted mechanically and/or thermally with the stator.
Die Wickelkopfpakete können beispielsweise auch verbacken, vergossen und/oder in eine Trägersubstanz eingebunden werden.The winding head packages can, for example, also be baked, cast and/or integrated into a carrier substance.
Die Wickelköpfe können z.B. in mindestens einer Lage einer Nutwicklung und/oder mindestens einer Lage einer Luftspaltwicklung radial gestapelt werden.The winding heads can, for example, be stacked radially in at least one layer of a slot winding and/or at least one layer of an air gap winding.
Die Wicklung kann als selbsttragende Luftspaltwicklung entweder mit radial gestapelten oder mit teilweise gekröpften Wickelköpfen ausgeführt sein. Die Wickelköpfe können verbacken, vergossen oder in eine Trägersubstanz eingebettet werden und bei Bedarf mit radial oder axial angeordneten Stützringen versehen werden. Die Wicklungsstege können verbacken, vergossen oder in eine Trägersubstanz eingebettet werden.The winding can be designed as a self-supporting air gap winding with either radially stacked or partially cranked winding heads. The winding heads can be baked, cast or embedded in a carrier substance and, if necessary, provided with radially or axially arranged support rings. The winding webs can be baked, cast or embedded in a carrier substance.
Durch die Erfindung und gegebenenfalls ihre Ausführungsformen können zahlreiche Vorteile erreicht werden. Die Wicklung ist kostengünstig herstellbar. Es werden eine hohe Packungsdichte, ein großer Leiterquerschnitt und kurzen Wickelköpfen zur Reduktion des Phasenwiderstands und der Baugröße erreicht. Dies wird unter anderem durch eine alternierende Anordnung der Wickelköpfe in radialen Schichten einer Wicklungslage erreicht. Die Formgebung und/oder die Verbindung der Wickelköpfe mit den Wicklungsstegen sind werkstoffschonend. Die Verbindung kann wahlweise mit einer Reduktion der Wickelkopfhöhe ohne Reduktion des stromführenden Querschnitts ausgeführt sein. Möglich ist auch die Nutzung von Profildrähten oder Profilen, bevorzugt im Hochkantformat (Aspektverhältnis größer 1:1) in Kombination mit einem geometrisch, werkstoff- und fertigungstechnisch angepassten Wickelkopf und Wicklungssteg. Der oder die Leiter können z.B. als kontinuierliche Matte mit einem Umformprozess hergestellt werden, beispielsweise mit einer hohen Formbeständigkeit zur Vereinfachung der Handhabung, des Transports und der Positionierung für das Einführen der Wicklungsstege in die Statornut. Der Leiter kann auch als diskrete Wicklungsstege in die Nut einlegbar/einsteckbar sein und mit einem Fügeprozess mit den Wickelköpfen verbunden werden.Numerous advantages can be achieved through the invention and, if applicable, its embodiments. The winding can be produced inexpensively. A high packing density, a large conductor cross section and short winding heads are achieved to reduce the phase resistance and the size. This is achieved, among other things, by an alternating arrangement of the winding heads in radial layers of a winding layer. The shaping and/or the connection of the winding heads to the winding webs are gentle on the material. The connection can optionally be designed with a reduction in the winding head height without reducing the current-carrying cross section. It is also possible to use profile wires or profiles, preferably in portrait format (aspect ratio greater than 1:1) in combination with a winding head and winding web that are geometrically, material- and production-technically adapted. The conductor or conductors can be produced, for example, as a continuous mat using a forming process, for example with a high dimensional stability to simplify handling, transport and positioning for inserting the winding webs into the stator slot. The conductor can also be inserted/inserted into the slot as discrete winding webs and connected to the winding heads using a joining process.
Die Erfindung liefert einen hocheffizienten, insbesondere mehrphasigen, Wicklungsaufbau hoher Packungsdichte und eine kostengünstige und präzise Fertigungsmethode für Wellenwicklungen, die bestehende Lösungen ersetzen und neue Anwendungsfelder erschließen kann. In bestehenden Fertigungsprozessen von elektrischen Maschinen muss lediglich die Fertigung und Zuführung der sehr leicht handhabbaren/transportierbaren Wicklungsmatte bzw. ein vorhandener Hair-Pin Fertigungsprozess ersetzt werden. Wirkungsgrad und spezifisches Drehmoment von elektrischen Maschinen werden signifikant erhöht, Herstellungskosten werden reduziert.The invention provides a highly efficient, in particular multi-phase, winding structure high packing density and a cost-effective and precise manufacturing method for wave windings that can replace existing solutions and open up new fields of application. In existing manufacturing processes for electrical machines, only the manufacturing and feeding of the very easy-to-handle/transportable winding mat or an existing hair-pin manufacturing process needs to be replaced. The efficiency and specific torque of electrical machines are significantly increased and manufacturing costs are reduced.
Erreicht werden können insbesondere a) eine Erhöhung des Wirkungsgrads elektrischer Maschinen durch die Verringerung des Phasenwiderstands bei gleichzeitiger Reduktion des axialen und radialen Bauraums von elektrischen Maschinen, insbesondere durch Minimierung der axialen und tangentialen Wickelkopflänge sowie der radialen Wickelkopfhöhe ohne Verringerung des stromführenden Leiterquerschnitts in Kombination mit einem sehr hohen Füllfaktor in der Nut bzw. im Luftspalt, b) die Reduktion des Gewichts von elektrischen Maschinen durch maximale Nutzung der Kupferanteile und die Verringerung der Eisenanteile sowie c) die Reduktion der Kosten für elektrische Maschinen durch eine günstige Wicklungs- und Statorfertigung.In particular, a) an increase in the efficiency of electrical machines can be achieved by reducing the phase resistance while simultaneously reducing the axial and radial installation space of electrical machines, in particular by minimizing the axial and tangential winding head length and the radial winding head height without reducing the current-carrying conductor cross section in combination with a very high filling factor in the groove or in the air gap, b) the reduction of the weight of electrical machines through maximum use of the copper content and the reduction of the iron content and c) the reduction of the costs for electrical machines through inexpensive winding and stator production.
Durch den höheren Wirkungsgrad, das höhere spezifische Drehmoment und den reduzierten Bauraum können neue Anwendungsfelder erschlossen werden, insbesondere im Bereich E-Mobilität, Mikro-Mobilität und der Leichtbauantriebe sowie in allen Anwendungsbereichen, in denen ein sehr hoher Wirkungsgrad in Kombination mit einem niedrigen Gewicht gefordert ist. Die elektrischen Maschinen mit der erfindungsgemäßen Wicklung können einen sehr weiten Drehzahlbereich abdecken. Durch die geringen Kupferverluste und das hohe Drehmoment eignen sich die Maschinen als Torque-Motor oder Windkraftgenerator auch im sehr niedrigen Drehzahlbereich. Durch die geringen Eisenverluste und den hohen Wirkungsgrad eignen sich die Maschinen auch für Anwendungen mit sehr hohen Drehzahlen z.B. im Bereich der Mikroantriebe oder als Generatoren z.B. für Gasturbinen.The higher efficiency, the higher specific torque and the reduced installation space can open up new fields of application, especially in the areas of e-mobility, micro-mobility and lightweight drives as well as in all areas of application in which very high efficiency in combination with low weight is required is. The electrical machines with the winding according to the invention can cover a very wide speed range. Due to the low copper losses and the high torque, the machines are suitable as torque motors or wind power generators even in the very low speed range. Due to the low iron losses and high efficiency, the machines are also suitable for applications with very high speeds, for example in the field of micro drives or as generators, for example for gas turbines.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.The invention is explained below by way of example using the schematic drawings.
Die Figuren zeigen beispielhaft mehrphasige Wellenwicklungen hoher Packungsdichte einer elektrischen Maschine oder „E-Maschine“ mit einem hohen spezifischen Drehmoment und einem hohen Wirkungsgrad. Die Maschine ist beispielhaft als Außenläufer ausgeführt.The figures show examples of multi-phase wave windings with high packing density of an electrical machine or “e-machine” with a high specific torque and high efficiency. The machine is designed, for example, as an external rotor.
Die dargestellte Ausführung ist z.B. für den direkten Antrieb von Elektrofahrzeugen, elektrischen Drohnen sowie für den direkten Betrieb von Generatoren in Windturbinen geeignet, was vorteilhafte Anwendungsfelder der Erfindung sind. Daneben bezieht sich die Erfindung natürlich auch auf die anderen bekannten Ausführungsformen, Ausführungen oder Typen elektrischer Maschinen.The embodiment shown is suitable, for example, for the direct drive of electric vehicles, electric drones and for the direct operation of generators in wind turbines, which are advantageous fields of application of the invention. In addition, the invention of course also relates to the other known embodiments, designs or types of electrical machines.
Die dargestellten Ausführungsformen der Maschine weisen eine radiale Ausrichtung des Magnetfelds auf. Es sind auch Konstruktionen mit einer anderen Ausrichtung des Magnetfeldes möglich.The illustrated embodiments of the machine have a radial orientation of the magnetic field. Constructions with a different orientation of the magnetic field are also possible.
Die dargestellten Ausführungen der elektrischen Maschine umfassen Permanentmagnete. Die Erfindung kann grundsätzlich aber auch in einer Induktionsmaschine oder einer anderen Art von Maschine realisiert werden.The versions of the electrical machine shown include permanent magnets. In principle, the invention can also be implemented in an induction machine or another type of machine.
Die dargestellten Ausführungen der elektrischen Maschine umfassen alternierend radial magnetisierte Permanentmagneten. Es können aber auch andere Magnet-Topologien, wie z.B. ein Halbach Array, verwendet werden.The illustrated versions of the electrical machine include alternating radially magnetized permanent magnets. However, other magnet topologies, such as a Halbach array, can also be used.
Die dargestellten Ausführungen der elektrischen Maschine umfassen einen tangential und axial gleichförmigen und axial ausgerichteten Aufbau von Rotor und Stator. Es können auch tangential und axial inhomogene oder axial schräggestellte Aufbauten möglich, z.B. der Magnete oder der Statornuten, z.B. zur Reduktion des Rastmoments oder aus fertigungstechnischen Gründen, mit einer angepassten Wicklung verwendet werden. Alle Nuten im Anwendungsbeispiel sind aus Gründen der Vereinfachung offen gezeichnet. Es ist offensichtlich, dass sie z.B. durch ein Abdeckelement oder einen speziell geformten Polschuh ganz oder teilweise geschlossen werden können.The illustrated versions of the electrical machine include a tangentially and axially uniform and axially aligned structure of the rotor and stator. Tangentially and axially inhomogeneous or axially inclined structures can also be used, e.g. the magnets or the stator slots, e.g. to reduce the cogging torque or for manufacturing reasons, can be used with an adapted winding. All grooves in the application example are drawn open for reasons of simplicity. It is obvious that they can be completely or partially closed, for example by a cover element or a specially shaped pole piece.
Die dargestellten Ausführungen der elektrischen Maschine umfassen einen Rotor- und einen Statoreisenrückschluss. Es können aber z.B. auch Sandwich-Aufbauten mit mehreren Rotor- oder Statoreisenrückschlüssen verwendet werden.The designs of the electrical machine shown include a rotor and a stator iron yoke. However, sandwich structures with several rotor or stator iron connections can also be used, for example.
Konstruktive Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung können natürlich auch für Linearantriebe verwendet werden, insbesondere wobei sich der aktive Teil der Maschine in einem geraden Abschnitt über die Maschinenlänge erstreckt.Constructive solutions according to the present invention can of course also be used for linear drives, in particular where the active part of the machine extends in a straight section over the length of the machine.
Außerdem können die beschriebenen topologischen und konstruktiven Lösungen der Wicklung sowohl im Stator als auch im Rotor des Motors realisiert werden. Der Einfachheit halber wird die Erfindung für die Statorwicklung dargestellt.
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1 zeigt eine aufgeschnittene räumliche Ansicht der aktiven Teile einer permanenterregten E-Maschine mit genutetem Stator mit einer Wellenwicklung mit hoher Packungsdichte und mit radial alternierenden Wickelköpfen. -
2 zeigt verschiedene Ansichten der aktiven Teile der E-Maschine: a) Frontansicht; b) Seitenansicht; c1) Schnitt durch die Seitenansicht; c2) vergrößerter Ausschnitt aus c1; d) Ausschnitt der Frontansicht mit Wickelköpfen; e) Schnitt durch die Frontansicht mit einem Wickelkopffenster; f) Ausschnitt der Frontansicht mit Phasenklemmen und Sternpunktschiene. -
3 zeigt einen perspektivischen Ausschnitt der E-Maschine im Bereich von Phasenklemmen und Sternpunktschiene. -
4 zeigt eine Phase einer Wellenwicklung in verschiedenen Ansichten: a) perspektivische Ansicht, Frontansicht, Seitenansicht und Draufsicht, b) Schnitt durch die Frontansicht mit axialer und radialer Ausdehnung eines Wickelkopffensters. -
5 zeigt eine planare Matte einer Wellenwicklung mit einer Lage in verschiedenen Ausführungen: a) mit Phasenklemmen einseitig, b) mit Phasenklemmen zweiseitig. -
6 zeigt einen Ausschnitt der Matte von5 a) . -
7 zeigt einen Ausschnitt des Stators mit eingelegter Wicklung. -
8 zeigt eine planare Matte einer Wellenwicklung mit drei Lagen in verschiedenen Ansichten: a) perspektivische Ansicht; b) Ausschnitt der perspektivischen Ansicht mit den Wickelköpfen. -
9 zeigt eine planare Matte einer Wellenwicklung mit Wickelköpfen mit mittiger Kröpfung in verschiedenen Ansichten: a) perspektivische Ansicht mit Phasenklemmen einseitig, b) Ausschnitt aus9 a) mit den Wickelköpfen. -
10 zeigt Schemata verschiedener Stapelungen der Wellenwicklungen mit hoher Packungsdichte über den Umfang der Maschine: a) Keine Stapelung, einmal umlaufend; b) Stapelung fortlaufend; b1) zweilagig; b2) dreilagig; c) 2-Teilung, keine Stapelung; d) 2-Teilung, Stapelung rücklaufend; d1) zweilagig; d2) dreilagig; e) 3-Teilung, keine Stapelung; f) 3-Teilung, Stapelung dreilagig; f1) fortlaufend; f2) rücklaufend. -
11 zeigt Schemata der Wickelkopfanordnung einer Wellenwicklung in verschiedenen Ausführungen: a) dreiphasig; b) vierphasig; c) fünfphasig. -
12 zeigt Beispiele verschiedener Wickelkopfausführungen: a) räumlich gebogener Massivdraht oder Litzenbündel; b) vertikal gestapelter Doppeldraht gebogen; c) Profil aus Massivumformung; d) Profil für Schweißverbindung; e) Profil für Klemmverbindung mit Stegen; f) Wickelkopf gekröpft aus Massivumformung; g) Wickelkopf einer Luftspaltwicklung mit mehreren parallelen Drähten. -
13 zeigt eine aufgeschnittene räumliche Ansicht der aktiven Teile einer permanenterregten E-Maschine mit nutenlosem Stator mit einer Ausführungsform der Wicklung als Luftspaltwicklung. -
14 zeigt Schnitte durch die aktiven Teile der E-Maschine von13 : a) Fronansicht mit Wickelkopffenster; b) Schnitt quer zum Statorring; c) vergrößerter Ausschnitt des Schnitts b).
-
1 shows a cut-away spatial view of the active parts of a permanently excited electric machine with a grooved stator with a Wave winding with high packing density and with radially alternating winding heads. -
2 shows different views of the active parts of the electric machine: a) front view; b) side view; c1) Section through the side view; c2) enlarged section of c1; d) Detail of the front view with winding heads; e) Section through the front view with a winding head window; f) Detail of the front view with phase terminals and star point rail. -
3 shows a perspective section of the electric machine in the area of the phase terminals and star point rail. -
4 shows a phase of a wave winding in different views: a) perspective view, front view, side view and top view, b) section through the front view with axial and radial extent of a winding head window. -
5 shows a planar mat of a wave winding with a layer in different designs: a) with phase clamps on one side, b) with phase clamps on two sides. -
6 shows a section of the mat from5 a) . -
7 shows a section of the stator with the winding inserted. -
8th shows a planar mat of a wave winding with three layers in different views: a) perspective view; b) Detail of the perspective view with the winding heads. -
9 shows a planar mat of a wave winding with winding heads with a central offset in different views: a) perspective view with phase terminals on one side, b) detail9 a) with the winding heads. -
10 shows diagrams of various stackings of the wave windings with high packing density over the circumference of the machine: a) No stacking, one rotation; b) stacking continuously; b1) two-layer; b2) three-layer; c) 2-partition, no stacking; d) 2-partition, stacking backwards; d1) two-layer; d2) three-layer; e) 3-partition, no stacking; f) 3-partition, stacking in three layers; f1) continuous; f2) backwards. -
11 shows diagrams of the winding head arrangement of a wave winding in different versions: a) three-phase; b) four-phase; c) five-phase. -
12 shows examples of different winding head designs: a) spatially bent solid wire or stranded wire bundles; b) vertically stacked double wire bent; c) Profile from solid forming; d) Profile for welded joint; e) Profile for clamp connection with webs; f) Winding head cranked from solid forming; g) Winding head of an air gap winding with several parallel wires. -
13 shows a cut-away spatial view of the active parts of a permanently excited electric machine with a slotless stator with an embodiment of the winding as an air gap winding. -
14 shows sections through the active parts of the electric machine13 : a) Front view with winding head window; b) Section across the stator ring; c) enlarged section of section b).
Das erste Ausführungsbeispiel in
Der Stator 33 ist als genuteter Stator ausgeführt, in den eine dreiphasige Wellenwicklung 2 mit hoher Packungsdichte mit radial alternierenden Wickelköpfen eingelegt ist, zusammen mit den anderen aktiven Teilen eines permanenterregten elektrischen Synchronmotors. Auf einem Rotoreisen 3 dieser Maschine befindet sich eine gerade Anzahl NM von Permanentmagneten 4. Die Magnete sind in radialer Richtung magnetisiert und die Magnetisierung erfolgt alternierend in tangentialer Richtung. Zwei nebeneinanderliegende alternativ polarisierte Magnete bilden ein Pol-Paar und definieren eine magnetische Periode mit dem magnetischen Winkel AM=4*π/NM.The
Der in den Permanentmagneten 4 generierte magnetische Fluss passiert den Luftspalt 5 und wird dann durch den ferromagnetischen Statorkern 6 geführt, der aus Magnetstahl oder einem anderen Material mit hoher Permeabilität besteht. Die Anzahl der Zähne 7 und Nuten 8 ist üblicherweise das Produkt aus der Anzahl der Phasen NP und der Anzahl der Magnete NM, kann aber auch davon abweichen. Die Nutbreite ist mindestens so groß wie die Breite der eingelegten Leiterstücke 9.The magnetic flux generated in the
In den Nuten 8 befindet sich eine Wicklung 2, die aus einer oder mehreren Lagen 28 besteht.
Die axial angeordneten geraden Wicklungsstege 10 sind tangential durch abgewinkelte Wickelköpfe 11 verbunden. Die Wickelköpfe 11 sind geometrisch in einem Hohlzylinder 12 angeordnet, der in
In
Position und Ausrichtung der Achsen sind grundsätzlich abhängig von dem Punkt der Maschine, welcher betrachtet wird. Da es sich bei der hier beispielhaft dargestellt Maschine 1 um eine Rotationsmaschine handelt, ist insbesondere die dritte Achse A3 radial ausgerichtet. Dies bedeutet, dass etwa bei einem anderen als dem hier zeichnerisch mit dem Koordinatensystem versehenen Wickelkopf 11 die Achse A3 einen anderen Winkel zum Betrachter von
In den
In
In
Eine erste Richtung 35 verläuft entlang der dritten Achse A3. Der Steg 10 weist ein Ende 36 in der ersten Richtung 35 auf. Der Wickelkopf 14 weist ebenfalls einen Abschnitt 31 auf, der in Bezug auf die erste Richtung 35 ein Ende 37 aufweist, welches in
Das Ende 37 des Abschnitts 31 des Wickelkopfes 14 ist gegenüber dem Ende 36 des (ersten) Steges 10 entgegen der ersten Richtung 35 versetzt angeordnet, nämlich um einen Versatz 38. Der Versatz 38 beträgt in dieser Ausführungsform 0,5 mal die Höhe HW des (ersten) Steges in Bezug auf die dritte Achse A3.The
Ein entsprechender, spiegelverkehrt ausgeführter Versatz besteht bei dem Abschnitt 31 des (zweiten) Wickelkopfes 13 bezüglich der Stege, welche dieser Wickelkopf 13 verbindet. In Bezug auf die Bildebene von
Der (erste) Steg 10 weist in einer der ersten Richtung 35 entgegengesetzten, ersten Gegenrichtung 39 in Bezug auf die dritte Achse A3 ein zweites Ende 41 auf. Der Abschnitt 31 des (ersten) Wickelkopfes 14 weist in der ersten Gegenrichtung 39 ein zweites Ende 42 auf. Das zweite Ende 41 des Steges 10 und das zweite Ende 42 des Abschnitts 31 liegen zumindest im Wesentlichen auf gleicher Höhe in Bezug auf die dritte Achse A3.The (first)
Beim Abschnitt 31 des Wickelkopfes 13 ist sind die Dimensionen in der Bildebene referenziert, nämlich eine Abschnittsbreite AB1 in Bezug auf die erste Achse A1 und eine Abschnittsbreite AB3 in Bezug auf die dritte Achse A3. Die Abschnittsbreite AB3 in Bezug auf die dritte Achse A3 ist in diesem Beispiel kleiner als die Abschnittsbreite AB1 in Bezug auf die erste Achse A1. Konkret ist bei dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform die Abschnittsbreite AB3 in Bezug auf die dritte Achse A3 zumindest im Wesentlichen gleich der Stegbreite WW, siehe
Wie sich insbesondere aus
Eine Breite bzw. tangentiale Länge des Wickelkopfes WH, siehe
In
In
In
In
Der Abschnitt 31.A des ersten Wickelkopfes 11.1 und der Abschnitt 31.B des zweiten Wickelkopfes 11.2 sind überlappend angeordnet und überschneiden sich in Bezug auf die zweite Achse A2. Zudem verlaufen der Abschnitt 31.A des ersten Wickelkopfes 11.1 und der Abschnitt 31. B des zweiten Wickelkopfes 11.2 parallel zueinander im Zylinderkoordinatensystem: Die Abschnitte 31.A und 31.B sind aber in Bezug auf die dritte Achse A3 versetzt, und zwar insbesondere derart, dass sie sich in Bezug auf die dritte Achse A3 nicht überschneiden.The section 31.A of the first winding head 11.1 and the section 31.B of the second winding head 11.2 are arranged to overlap and overlap with respect to the second axis A2. In addition, the section 31.A of the first winding head 11.1 and the section 31.B of the second winding head 11.2 run parallel to one another in the cylindrical coordinate system: The sections 31.A and 31.B are offset with respect to the third axis A3, in particular in this way that they do not overlap with respect to the third axis A3.
In
Die Phasenklemmen 21, 22 und 23 sind bevorzugt axial hinter den Wickelköpfen angeordnet, so dass sie keinen zusätzlichen axialen Bauraum benötigen und einfach zu kontaktieren sind. Die Sternpunktschiene, die aus den verkürzten jeweils letzten Wickelköpfen 24, 25 und 26 gebildet ist und mit einem üblichen Fügeprozess, z.B. Schweißen, kontaktiert wird, liegt im Bereich der Wickelköpfe und nimmt somit ebenfalls keinen oder kaum zusätzlichen Bauraum ein.
Beim radialen Umbiegen der Phasenanschlüsse 21, 22 und 23 und der Sternpunktklemme 26 entsteht ein axialer Bauraum 27, hier mit tangentialer Länge L27 und radialer Höhe H27 hervorgehoben, der z.B. zur Aufnahme eines Lagesensors genutzt werden kann. Der verfügbare Bauraum 27 erstreckt sich mit L27 in tangentialer Richtung über mehr als eine magnetische Periode AM und ist somit für Magnetfeldmessungen zur Bestimmung der Rotorlage ausreichend groß. Die axiale Tiefe entspricht dem Wickelkopfüberstand AH. Die radiale Höhe H27 erstreckt sich bis zu den Magneten 4. Somit lässt sich ein Sensor, z.B. ein Lagesensor integrieren, ohne zusätzlichen Bauraum zu beanspruchen. Werden einige der genannten Klemmen nicht umgebogen, so entsteht ein in tangentialer und/oder radialer Richtung entsprechend verkleinerter Bauraum. Ein perspektivischer Schnitt durch die aktiven Motorteile in
Die Form eines Wickelkopfes 11 kann grundsätzlich halbkreisförmig, dreieckförmig, gerade oder U-förmig sein oder auch eine andere geometrische Form aufweisen, insbesondere eine solche, die eine möglichst kurze Verbindung von zwei benachbarten Wicklungsstegen derselben Phase ermöglicht. Bevorzugt wird im Wickelkopf 11 die Höhe des Leiters HW, siehe
Die Wicklungsstege 10 haben bevorzugt mindestens eine Länge, welche der Tiefe des Statorkerns entlang der ersten Achse A1 entspricht, üblicherweise eine möglichst geringe Überlänge DH - siehe
Die sequentielle Anordnung der Wicklungsstege 10 und Wickelköpfe 11 zusammen bilden eine Phase einer Wellenwicklung.
Eine Phase kann aus einem oder mehreren Massivdrähten oder Profilen beliebigen Querschnitts oder aus einem Litzenbündel beliebigen Querschnitts hergestellt werden.A phase can be made from one or more solid wires or profiles of any cross-section or from a bundle of strands of any cross-section.
Alle Phasen zusammen bilden die Wellenwicklung 2. Die gesamte Wicklung kann entweder in einem Schritt innerhalb oder außerhalb des Stators gefertigt werden, oder die Phasen 15, 16 und 17 können einzeln vorgefertigt, dann zu einer Wicklung verwoben und dann in die Nuten eingeführt werden, oder die Wicklungsstege 10 werden in die Nuten 8 eingeführt und dann mit den Wickelköpfen 11 fügetechnisch verbunden. Die Wicklungsstege 10 befinden sich in den Statornuten 8 und füllen diese möglichst vollständig aus. Jeder Wickelkopf 11 verläuft tangential über einen Teil der magnetischen Periode.All phases together form the wave winding 2. The entire winding can be manufactured either in one step inside or outside the stator, or the
Die kompakte Mehrphasen-Wellenwicklung 2 kann aus mehr als einer Lage 28 bestehen.
Die Lagen 28 können auf dem Stator übereinander gestapelt werden, und zwar grundsätzlich über den gesamten Umfang der Maschine in radialer Richtung oder nur auf einzelnen Segmenten des Stators oder in einer Kombination, wie in
Die Abbildungen zeigen eine Lösung für den Fall des Dreiphasenmotors. Analoge Lösungen eignen sich grundsätzlich auch für alle anderen mehrphasigen Motoren. Bevorzugt ist die Phasenzahl NP gleich drei oder ein Vielfaches von drei, da in diesem Fall eine besonders hohe Packungsdichte der Wickelköpfe erreicht werden kann.
Die Wicklung 2 besteht aus Leitern 9, deren Querschnitt kreisförmig, rechteckig, trapezförmig oder ein anderer Querschnitt sein kann, wobei ein Leiter 9 aus vielen dünnen Drähten oder einem massiven Draht oder Profil bestehen kann. Größe und Form des Querschnitts können sich entlang des Leiters ändern. Kupfer oder ein anderes Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit kann verwendet werden. Eine Anpassung des Leiterquerschnitts an die Nutgeometrie ermöglicht einen hohen Füllfaktor. Der hohe Füllfaktor ermöglicht gute thermische Kontakte und einen geringeren elektrischen Widerstand. Die Höhe HW und Breite WW des Leiters 9 (siehe z.B.
Eine hierin beschriebene Wicklung kann durch unterschiedliche Verfahren und aus unterschiedlichen Halbzeugen hergestellt werden, die wiederum Auswirkungen auf die möglichen Wickelkopf- und Wicklungsstegausführungen haben. Beispiele für diese Fertigungsverfahren sind:
- a) Biegen und/oder Verdrehen, jeweils insbesondere in mehreren Achsen
- b) Fügen
- c) Massivumformen
- d) Additive Fertigung
- a) Bending and/or twisting, in particular in several axes
- b) Joining
- c) massive forming
- d) Additive manufacturing
Im Folgenden sollen die Möglichkeiten durch einige Ausführungsbeispiele verdeutlicht werden:
- Beispielsweise kann die Herstellung der Wicklung ein Biegen eines Massivdrahts oder eines Litzenbündels in mehreren Achsen, z.B. gemäß
12 a) , umfassen. Das Biegen eines Massivdrahts bzw. eines Litzenbündels erfolgt vorzugsweise in zwei Umformungsschritten, um die Materialbeanspruchung zu begrenzen. In einem Torsionsschritt mit 90° Torsionswinkel um eine Torsionsachse, Pos. 34 in12 a) , parallel zur Stegachse, wird der tangentiale Abschnitt 31 des Wickelkopfes 11 gebildet. In einem Biegeschritt um zwei radiale Achsen, Pos. 44 in12 a) , werden zwei Biegungen um 90° ausgeführt, um eine gebogene Form des Wickelkopfes 11 darzustellen.Der Wickelkopf 11 hat dann die Höhe der Stegbreite. Ein Aspektverhältnis des Stegs von 2:1 liefert nach Stapelung von zwei Wickelkopfstücken ein Wickelkopfpaket in Höhe des Wicklungstegs HW und damit eine sehr kompakte Anordnung. Der minimale Biegeradius ist vorzugsweise auf das 3- bis 4-fache der Drahtbreite WW begrenzt, wodurch sich eine axiale Wickelkopflänge von z.B. 4*WW+HW+DH ergibt. Bei einem Aspektverhältnis von 2:1ergibt das 6*WW+DH. Der Querschnitt des Wicklungsstegs ist durch den Querschnitt des verwendeten Massivdrahts bzw. Litzenbündels festgelegt.12 a) zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wickelkopfes aus räumlich gebogenem Massivdraht. Ein Litzenbündel zeichnet sich z.B. dadurch aus, dass es nicht aus ausschließlich vertikal gestapelten Drähten besteht.
- For example, the production of the winding can involve bending a solid wire or a stranded bundle in several axes, for example according to
12a) , include. The bending of a solid wire or a stranded bundle is preferably carried out in two forming steps in order to limit the stress on the material. In a torsion step with a 90° torsion angle around a torsion axis,position 34 in12a) , parallel to the web axis, thetangential section 31 of the windinghead 11 is formed. In one bending step around two radial axes, pos. 44 in12a) , two bends of 90 ° are carried out in order to represent a curved shape of the windinghead 11. The windinghead 11 then has the height of the web width. After stacking two winding head pieces, an aspect ratio of the web of 2:1 provides a winding head package at the height of the winding web HW and thus a very compact arrangement. The minimum bending radius is preferably limited to 3 to 4 times the wire width WW, which results in an axial winding head length of, for example, 4*WW+HW+DH. With an aspect ratio of 2:1 this results in 6*WW+DH. The cross section of the winding web is determined by the cross section of the solid wire or stranded bundle used.12a) shows an exemplary embodiment of a winding head made of spatially bent solid wire. A bundle of strands is characterized, for example, by the fact that it does not consist exclusively of vertically stacked wires.
Beim sequentiellen Biegen mehrerer alternierender Wickelköpfe und Wicklungsstege aus Massivdraht oder einem Litzenbündel entsteht eine Phase. Drei Phasen können anschließend zu einer Wicklungsmatte verwoben werden. Bevorzugt werden die Wickelköpfe aller drei Phasen aus drei Massivdrähten bzw. Litzenbündeln in einem Schritt hergestellt und die Wicklungsmatte wird direkt beim Biegen aufgebaut. Die Form und Reihenfolge der Wickelköpfe ergeben sich aus der Anordnung in
Die Herstellung kann auch ein Biegen eines Massivdrahts in mehreren Achsen umfassen, wobei insbesondere ein Leiter mit radial versetztem Abschnitt 31 und ein Leiter ohne radialen Versatz kombiniert werden können, wie es in
Eine weitreichende Freiheit der Formgebung von Wickelkopf und/oder Wicklungssteg erhält man durch Massivumformung, z.B. Fließpressen oder Schmieden, der Wickelköpfe. Man nutzt z.B. die günstigen Fließeigenschaften von Kupfer, um eine ideale Wickelkopfgeometrie zu gestalten, und zwar ohne Begrenzung durch Biegeradien. Durch die hohe Flexibilität bei der Umformung lassen sich axial sehr kurze Wickelköpfe herstellen und die Querschnittsänderungen stetig formen. Die axiale Wickelkopflänge kann bei einem gewählten Abstand von WW zwischen Stator und Wickelkopf z.B. bis auf 3*WW+DH verkürzt werden, z.B. bei einem Aspektverhältnis von 2:1. Bei Bedarf kann auch der Wicklungssteg z.B. trapezförmig oder in einer anderen gewünschten Geometrie, z.B. durch Massivumformung des Wicklungsstegs oder durch Wahl eines Halbzeugs mit geeigneter Geometrie, angepasst werden, wodurch der Füllfaktor, besonders bei kleinerem Statordurchmesser, erheblich gesteigert werden kann. Die verwendeten Querschnitte in Wicklungssteg und Wickelkopf sind unabhängig wählbar. Ausgangsmaterial ist z.B. blankes Kupfer oder ein anderes Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit als Draht, Profil oder anderes Halbzeug. Die Aufbringung der Isolation erfolgt nach Fertigstellung der Phase/Wicklung, z.B. durch Lackierung.A wide range of freedom in shaping the winding head and/or winding web is achieved by massive forming, for example extrusion or forging, of the winding heads. For example, the favorable flow properties of copper are used to create an ideal winding head geometry, without being limited by bending radii. Through the high flexibility during forming, axially very short winding heads can be produced and the cross-sectional changes can be continuously shaped. With a selected distance of WW between the stator and winding head, the axial winding head length can be shortened, for example, to 3*WW+DH, for example with an aspect ratio of 2:1. If necessary, the winding web can also be adapted, for example, to a trapezoidal shape or another desired geometry, for example by massively forming the winding web or by selecting a semi-finished product with a suitable geometry, whereby the fill factor can be significantly increased, especially with a smaller stator diameter. The cross sections used in the winding web and winding head can be selected independently. The starting material is, for example, bare copper or another material with high electrical conductivity such as wire, profile or other semi-finished product. The insulation is applied after the phase/winding has been completed, for example by painting.
Insbesondere kann der in
In
Es ist auch möglich, Wickelköpfe und Stege zu fügen, wie es beispielhaft in
In
Der zweite Steg 10.2 weist in einer zur ersten Richtung 35 entgegengesetzten, ersten Gegenrichtung 39 entlang der dritten Achse A3 ein Ende 36.2 auf. Der zweite Abschnitt 31.2 weist in der ersten Gegenrichtung 39 ein Ende 37.2 in Bezug auf die dritte Achse A3 auf. Das Ende 37.2 des zweiten Abschnitts 31.2 ist gegenüber dem Ende 36.2 des zweiten Steges 10.2 entlang der ersten Gegenrichtung 39 versetzt angeordnet, nämlich um einen Versatz 38.2. Der erste Abschnitt 31.1 und der zweite Abschnitt 31.2 sind somit letztlich spiegelverkehrt versetzt ausgeführt. Zwischen dem ersten Abschnitt 31.1 und dem zweiten Abschnitt 31.2 ist eine Stufe oder Kröpfung 40 vorgesehen.The second web 10.2 has an end 36.2 in a first
Beispielsweise um den Aufwand für das Verweben von Phasen mit radial alternierenden Wickelköpfen zu vermeiden, können derartig gekröpfte Wickelköpfe verwendet werden. Die Kröpfung 40 liegt in etwa mittig im tangential verlaufenden Abschnitt des Wickelkopfes, so dass der Teil des Wickelkopfes vor der Kröpfstelle, wie bei einem obenliegenden Wickelkopf 14 liegt und der Teil des Wickelkopfes nach der Kröpfstelle, wie bei einem untenliegenden Wickelkopf 13 liegt. Diese Reihenfolge kann auch getauscht werden.For example, in order to avoid the effort involved in interweaving phases with radially alternating winding heads, such cranked winding heads can be used. The offset 40 lies approximately in the middle of the tangentially extending section of the winding head, so that the part of the winding head lies in front of the offset point, as in the case of an
Der Wickelkopf 30 von
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Sowohl für
Ferner ist auch eine additive Fertigung der Wickel köpfe und/oder Wicklungsstege möglich. Additive Fertigungsverfahren bieten eine sehr hohe Flexibilität sowohl in der Formgebung als auch in der Ausführung der Wicklung. Ähnlich wie beim Fügen können isolierte Wicklungsstege 10 in die offenen oder geschlossenen Nuten eingelegt oder eingesteckt werden, wonach die Wickelköpfe 11 als Verbindung zweier benachbarter Wicklungsstege 10 einer Phase additiv gefertigt und insbesondere gleichzeitig kontaktiert werden. In diesem Fall sind lediglich die Wickelköpfe 10 nachzuisolieren. Ähnlich wie beim Massivumformen können die einzelnen Phasen 15, 16 und 17 oder die gesamte Wicklung 2, bestehend aus Wicklungsstegen 10 und Wickelköpfen 11, additiv gefertigt werden, entweder außerhalb des Stators 6 als vorgefertigte Wicklungsmatte oder direkt in den Nuten 8 des Stators als integrierte Wicklung. Bei vorgefertigten Wicklungsmatten kann in einem separaten Schritt isoliert werden. Bei integrierten Wicklungen ist die Isolation Teil der additiven Fertigung. Die axiale Wickelkopflänge kann bei einem gewählten Abstand von WW zwischen Stator und Wickelkopf z.B. bis auf 3*WW+DH verkürzt werden, insbesondere bei einem Aspektverhältnis von 2:1. Alle in
Das nächste Ausführungsbeispiel in
Nach dem Passieren des Luftspaltes 5 und der im Luftspalt liegenden Wellenwicklung 2 wird der magnetische Fluss durch den ferromagnetischen Statorkern 6 geführt, der aus Magnetstahl oder einem anderen Material mit hoher Permeabilität besteht. Der Stator besitzt keine Nuten und Zähne, wodurch er sehr niedrig und leicht ausführbar ist und konstruktionsbedingt ein Rastmoment vermeidet.After passing through the
Auf dem Eisenrückschluss im Luftspalt 5 befindet sich eine Wicklung 2, die aus einer oder mehreren Lagen 28 bestehen kann, z.B. mit Stapelung ähnlich zu
Die axial angeordneten, geraden Wicklungsstege 10 sind tangential durch abgewinkelte Wickelköpfe 11 verbunden, die insbesondere geometrisch in je einem Hohlzylinder bzw. Wickelkopffenster angeordnet sind, die koaxial auf beiden Seiten des Statorkerns liegen. In jedem der beiden Hohlzylinder bzw. Wickelkopffenster liegen die Wickelköpfe der drei Phasen radial gestapelt in tangentialer Richtung alternierend auf einer äußeren und einer inneren Schicht in der Form, dass ein innenliegender Wickelkopf 13 jeweils einen Teil der beiden rechts und links außenliegenden Wickelköpfe 14 überdeckt und ein außenliegender Wickelkopf 14 jeweils einen Teil der beiden rechts und links innenliegenden Wickelköpfe 13 überdeckt.
Ein jeweiliger Leiter im Bereich des (ersten) Wickelkopfes 13 weist einen Abschnitt 31 auf, in dem der Leiter zumindest im Wesentlichen senkrecht zur dritten Achse A3 und hier auch senkrecht zur ersten Achse A1 verläuft. Der (erste) Steg 10 weist in einer ersten Richtung 35 entlang der dritten Achse A3 ein Ende 36 auf. Der Abschnitt 31 des Wickelkopfes 13 weist in der ersten Richtung 35 entlang der dritten Achse A3 ein Ende 37 auf. Das Ende 37 des Abschnitts 31 des Wickelkopfes 13 ist gegenüber dem Ende 36 des ersten Steges 10 entgegen der ersten Richtung 35 versetzt angeordnet.A respective conductor in the area of the (first) winding
Ein Ende 42 des Abschnitts 31 des ersten Wickelkopfes 13 in einer der ersten Richtung 35 entgegengesetzten, ersten Gegenrichtung 39 ist versetzt gegenüber einem Ende 41 des Steges 10 in der Gegenrichtung 39 angeordnet. Zwischen Ende 42 und Ende 41 besteht ein Versatz 43. Es ergibt sich eine addierte Höhe HH der Wickelköpfe 13 und 14, die - anders als bei
Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität und Verringerung des axialen Bauraums können die Wickelköpfe beispielsweise radial in Richtung Statorkern 6 gebogen und z.B. an ihm fixiert werden. Durch eine thermische Kontaktierung mit dem Statorkern 6 wird beispielsweise außerdem eine Verbesserung der Wärmeabfuhr und dadurch eine deutliche Absenkung der Wickelkopftemperatur erreicht. Eine weitere Möglichkeit der Erhöhung der mechanischen Steifigkeit besteht im Verbacken, Vergießen, Verkleben oder anderweitigem Einbetten der Wickelköpfe 11 in eine Trägersubstanz.To increase the mechanical stability and reduce the axial installation space, the winding heads can, for example, be bent radially in the direction of the
Eine weitere Ausführung der elektrischen Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass der Statorkern 6 durch einen zweiten mit Permanentmagneten bestückten Rotor ersetzt wird und die Wicklung 2 frei im Luftspalt positioniert wird. Die Wickelköpfe 11 werden verbacken, verklebt, vergossen oder in eine Trägersubstanz eingebettet, um Drehmomente und Kräfte auf die feststehenden Teile der Maschine übertragen zu können. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit können zusätzlich Befestigungsringe innerhalb, außerhalb oder beidseitig der Wickelköpfe 11 angebracht werden. Die Wicklungsstege werden vorzugsweise ebenfalls verbacken, verklebt, vergossen oder in eine Trägersubstanz eingebettet, um die mechanische Stabilität zu erhöhen. Die Wicklung 2 bildet in diesem Anwendungsbeispiel einen völlig eisenfreien Stator der Maschine. Zur Erhöhung der Stabilität werden bevorzugt vollständig oder mehrfach umlaufende Wicklungslagen verwendet.A further embodiment of the electrical machine is characterized in that the
Bezüglich des Aufbaus der Wicklungslagen 28, der Phasenanschlüsse 21, 22 und 23, der Sternpunkschiene 24, 25 und 26 sowie dem verfügbaren Sensorbauraum gelten die Ausführungen zur Wicklung des genuteten Motors entsprechend.With regard to the structure of the winding
Die Form des Wickelkopfes kann halbkreisförmig, dreieckförmig, gerade, U-förmig sein oder eine andere geometrische Form aufweisen, insbesondere eine solche, die eine möglichst kurze Verbindung von zwei benachbarten Wicklungsstegen derselben Phase ermöglicht. Bevorzugt bleibt im Wickelkopf der Luftspaltwicklung die Höhe der Wicklung HW erhalten, sie kann aber auch reduziert werden, um die radiale Bauhöhe des Wickelkopfpakets zu reduzieren.The shape of the winding head can be semicircular, triangular, straight, U-shaped or have another geometric shape, in particular one that enables the shortest possible connection of two adjacent winding webs of the same phase. The height of the winding HW is preferably retained in the winding head of the air gap winding, but it can also be reduced in order to reduce the radial height of the winding head package.
Die Wicklungsstege haben mindestens bevorzugt eine Länge, welche der Tiefe des Statorkerns entlang der Achse A1 entspricht, und üblicherweise eine möglichst geringe Überlänge, um die Isolationsfestigkeit der Wicklung sicherzustellen und/oder die Fertigung der Wickelköpfe und die Montage zu erleichtern. Die Wicklungsstege 10 liegen auf dem Statorkern 6 in tangentialer Richtung dicht gepackt, um einen hohen Füllfaktor zu erreichen. Zwei Mal NP Wicklungsstege 10 überdecken bevorzugt eine magnetische Periode.The winding webs at least preferably have a length which corresponds to the depth of the stator core along the axis A1, and usually the smallest possible excess length in order to ensure the insulation strength of the winding and/or to facilitate the production of the winding heads and assembly. The winding
Analog zum genuteten Motor bildet die sequentielle Anordnung der Wicklungsstege und Wickelköpfe zusammen eine Phase einer Wellenwicklung mit einer radial alternierenden Positionierung der Wickelköpfe 11, indem in Laufrichtung vom Phasenanfang zum Phasenende gesehen, immer zwei nacheinander liegende Wickelköpfe 11 alternierend unten 13 und oben 14 ausgerichtet auf beiden Seiten des Stators liegen.Analogous to the grooved motor, the sequential arrangement of the winding webs and winding heads together forms a phase of a wave winding with a radially alternating positioning of the winding
Die Herstellung erfolgt beispielsweise aus einem Drahtbündel aus NL horizontal nebeneinander angeordneten Profildrähten durch Biegen in zwei radialen Achsen 44, um die gekrümmte Form zu erreichen, und eine anschließende Kröpfung um eine tangentiale Achse 45, welche den gebogenen Teil mindestens um die Hälfte der Wicklungssteghöhe HW nach außen (äußerer Wickelkopf 14) oder innen (innerer Wickelkopf 13) relativ zum jeweilige Wicklungssteg verformt.The production takes place, for example, from a wire bundle of NL profile wires arranged horizontally next to one another by bending in two
In
Alternativ können die Kröpfungen am inneren 13 und am äußeren Wickelkopf auch asymmetrisch aufgeteilt werden, jedoch bevorzugt so, dass immer ein Abstand von einer Wicklungssteghöhe zwischen äußerem 14 und innerem 13 Wickelkopf entsteht.Alternatively, the cranks on the inner 13 and on the outer winding head can also be divided asymmetrically, but preferably in such a way that there is always a distance of one winding web height between the outer 14 and inner 13 winding head.
Alle Phasen zusammen bilden die Wellenwicklung im Luftspalt. Die gesamte Wicklung kann entweder in einem Schritt gefertigt werden oder die Phasen können einzeln vorgefertigt und dann zu einer Wicklungsmatte verwoben (Wickelköpfe mit einer radial alternierenden Positionierung) oder verlegt (gekröpfte Wickelköpfe) werden. Die Wicklungsmatte kann vollständig außerhalb des Stators vorgefertigt und dann durch Kleben oder ein anderes Fügeverfahren auf den Stator aufgebracht werden oder sie kann direkt auf dem Stator gefertigt werden.All phases together form the wave winding in the air gap. The entire winding can either be manufactured in one step or the phases can be prefabricated individually and then woven into a winding mat (winding heads with radially alternating positioning) or laid (offset winding heads). The winding mat can be completely prefabricated outside the stator and then applied to the stator by gluing or another joining method, or it can be manufactured directly on the stator.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- elektrische Maschineelectric machine
- 22
- Wellenwicklungwave winding
- 33
- RotoreisenrückschlussRotor iron inference
- 44
- PermanentmagnetPermanent magnet
- 55
- Luftspaltair gap
- 66
- StatoreisenrückschlussStator iron inference
- 77
- Statorzahnstator tooth
- 88th
- Statornutstator slot
- 99
- LeiterDirector
- 1010
- Wicklungsstegwinding web
- 1111
- Wickelkopfwinding head
- 1212
- Hohlzylinder/Bauraum WickelköpfeHollow cylinder/winding head installation space
- 1313
- Wickelkopf untenWinding head below
- 1414
- Wickelkopf obenWinding head above
- 1515
- Phase 1Phase 1
- 1616
-
Phase 2
Phase 2 - 1717
-
Phase 3
Phase 3 - 1818
-
Phase 4
Phase 4 - 1919
-
Phase 5
Phase 5 - 2020
-
Phase 6
Phase 6 - 2121
- Phasenklemme 1Phase terminal 1
- 2222
-
Phasenklemme 2
Phase terminal 2 - 2323
-
Phasenklemme 3
Phase clamp 3 - 2424
- Sternpunktklemme 1Star point terminal 1
- 2525
-
Sternpunktklemme 2
Star point terminal 2 - 2626
-
Sternpunktklemme 3
Star point terminal 3 - 2727
- Bauraum LagesensorInstallation space position sensor
- 2828
- Wicklungslagewinding position
- 2929
- E-Maschine mit nutenlosem StatorElectric machine with slotless stator
- 3030
- Wickelkopf gekröpftWinding head cranked
- 3131
- AbschnittSection
- 3232
- Ständer/StatorStand/Stator
- 3333
- Läufer/RotorRunner/rotor
- 3434
- TorsionsachseTorsion axis
- 3535
- erste Richtungfirst direction
- 3636
- EndeEnd
- 3737
- EndeEnd
- 3838
- Versatzoffset
- 3939
- erste Gegenrichtungfirst opposite direction
- 4040
- Stufe/KröpfungStep/offset
- 4141
- EndeEnd
- 4242
- EndeEnd
- 4343
- Versatzoffset
- 4444
- Biegeachsebending axis
- 4545
- tangentiale Achsetangential axis
- 4646
- Stufe Level
- AB1AB1
- AbschnittsbreiteSection width
- AB3FROM 3
- AbschnittsbreiteSection width
- AHUH
- Überstand/Axiale Länge WickelkopfProjection/axial length of winding head
- AMAT THE
- Winkel magnetische PeriodeAngle magnetic period
- DHDH
- Abstand Wickelkopf zu StatorDistance winding head to stator
- DSD.S
- Abstand zwischen zwei Stegen derselben PhaseDistance between two bars of the same phase
- H27H27
- radiale Höhe Bauraum LagesensorRadial height installation space position sensor
- HHHH
- Höhe WickelkopfHeight of winding head
- HWHW
- Höhe WicklungsstegHeight of winding web
- L27L27
- tangentiale Länge Bauraum LagesensorTangential length installation space position sensor
- LALA
- Länge des Abschnitts in Bezug auf die zweite Achse/tangentialLength of the section relative to the second axis/tangential
- NMNM
- Anzahl MagneteNumber of magnets
- NPNP
- Anzahl der PhasenNumber of phases
- WHWH
- Breite/tangentiale Länge WickelkopfWidth/tangential length of winding head
- WWWW
- Dicke WicklungsstegThick winding web
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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