DE102022208027A1 - Winding, component for an electrical machine and method for producing a winding - Google Patents
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Abstract
Eine Wicklung (110) für eine Komponente (100) einer elektrischen Maschine (105), wobei die Komponente (100) ein ringförmiges Blechpaket (115) mit einer Mehrzahl von sich axial durch das Blechpaket (115) erstreckenden Nuten (122, 132, 142, 152) zum Aufnehmen von Teilsträngen der Wicklung (110) in einer Mehrzahl von radial benachbart angeordneten Wickellagen umfasst. Dabei ist einer radial innersten Innenlage der Wickellagen sowohl eine erste Twistrichtung als auch eine sich von der ersten Twistrichtung unterscheidende zweite Twistrichtung zugeordnet und einer radial äußersten Außenlage der Wickellagen ist sowohl die erste Twistrichtung als auch die zweite Twistrichtung zugeordnet. Dabei ist mindestens einer radial zwischen der Innenlage und der Außenlage angeordneten Zwischenlage der Wickellagen die erste Twistrichtung zugeordnet und mindestens einer radial zwischen der Innenlage und der Außenlage zu der Zwischenlage angeordneten weiteren Zwischenlage der Wickellagen ist die zweite Twistrichtung zugeordnet. Ein von der Zwischenlage ausgehender erster Teilstrang (a1) der Wicklung (110) ist dabei mit einem in der weiteren Zwischenlage eingehenden zweiten Teilstrang (a2) der Wicklung (110) verschaltet. A winding (110) for a component (100) of an electrical machine (105), the component (100) being an annular laminated core (115) with a plurality of grooves (122, 132, 142) extending axially through the laminated core (115). , 152) for receiving partial strands of the winding (110) in a plurality of radially adjacent winding layers. A radially innermost inner layer of the winding layers is assigned both a first twist direction and a second twist direction that differs from the first twist direction, and a radially outermost outer layer of the winding layers is assigned both the first twist direction and the second twist direction. The first twist direction is assigned to at least one intermediate layer of the winding layers arranged radially between the inner layer and the outer layer and the second twist direction is assigned to at least one further intermediate layer of the winding layers arranged radially between the inner layer and the outer layer to the intermediate layer. A first partial strand (a1) of the winding (110) originating from the intermediate layer is connected to a second partial strand (a2) of the winding (110) entering the further intermediate layer.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wicklung, eine Komponente für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine, eine Getriebeeinrichtung, einen elektrischen Achsantrieb, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen einer Wicklung.The present invention relates to a winding, a component for an electrical machine, an electrical machine, a transmission device, an electric axle drive, a motor vehicle and a method for producing a winding.
Elektrische Maschinen können Komponenten mit Wicklungen aus beispielsweise Kupferdrähten zum Leiten von elektrischer Energie zum Erzeugen von Magnetfeldern umfassen. Die Sehnung von solchen beispielsweise Flachdrahtwicklungen kann aufgrund zusätzlicher Verschaltungselemente oder Lost und Additional Motion auf einer kompletten Wickellage der Komponente realisiert sein.Electric machines may include components with windings of, for example, copper wires for conducting electrical energy to generate magnetic fields. The tension of such flat wire windings, for example, can be realized on a complete winding layer of the component due to additional wiring elements or lost and additional motion.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Wicklung, eine verbesserte Komponente für eine elektrische Maschine, eine verbesserte elektrische Maschine, eine verbesserte Getriebeeinrichtung, einen verbesserten elektrischen Achsantrieb, ein verbessertes Kraftfahrzeug und ein verbessertes Ver-fahren zum Herstellen einer Wicklung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved winding, an improved component for an electrical machine, an improved electrical machine, an improved transmission device, an improved electric axle drive, an improved motor vehicle and an improved method for producing a winding according to the main claims. Advantageous refinements result from the subclaims and the following description.
Mit der hier vorgestellten Wicklung kann vorteilhafterweise eine reduzierte axiale Höhe ermöglicht und eine maximale Einsparung von Kupfergewicht im Wickelkopf realisiert werden.With the winding presented here, a reduced axial height can advantageously be made possible and a maximum saving of copper weight in the winding head can be achieved.
Eine Wicklung für eine Komponente einer elektrischen Maschine, wobei die Komponente ein ringförmiges Blechpaket mit einer Mehrzahl von sich axial durch das Blechpaket erstreckenden Nuten zum Aufnehmen von Teilsträngen der Wicklung in einer Mehrzahl von radial benachbart angeordneten Wickellagen umfasst. Dabei ist einer radial innersten Innenlage der Wickellagen sowohl eine erste Twistrichtung als auch eine sich von der ersten Twistrichtung unterscheidende zweite Twistrichtung zugeordnet und einer radial äußersten Außenlage der Wickellagen ist sowohl die erste Twistrichtung als auch die zweite Twistrichtung zugeordnet. Dabei ist mindestens einer radial zwischen der Innenlage und der Außenlage angeordneten Zwischenlage der Wickellagen die erste Twistrichtung zugeordnet und mindestens einer radial zwischen der Innenlage und der Außenlage zu der Zwischenlage angeordneten weiteren Zwischenlage der Wickellagen ist die zweite Twistrichtung zugeordnet. Ein von der Zwischenlage ausgehender erster Teilstrang der Wicklung ist dabei mit einem in der weiteren Zwischenlage eingehenden zweiten Teilstrang der Wicklung verschaltet.A winding for a component of an electrical machine, wherein the component comprises an annular laminated core with a plurality of grooves extending axially through the laminated core for receiving partial strands of the winding in a plurality of radially adjacent winding layers. A radially innermost inner layer of the winding layers is assigned both a first twist direction and a second twist direction that differs from the first twist direction, and a radially outermost outer layer of the winding layers is assigned both the first twist direction and the second twist direction. The first twist direction is assigned to at least one intermediate layer of the winding layers arranged radially between the inner layer and the outer layer and the second twist direction is assigned to at least one further intermediate layer of the winding layers arranged radially between the inner layer and the outer layer to the intermediate layer. A first partial strand of the winding starting from the intermediate layer is connected to a second partial strand of the winding entering the further intermediate layer.
Bei der elektrischen Maschine kann es sich zum Beispiel um einen elektrischen Antriebsmotor oder eine andere elektrische Maschine zum Beispiel für ein Fahrzeug handeln. Die elektrische Maschine kann verschiedene Komponenten umfassen, wie beispielsweise einen Rotor und einen Stator. Dabei kann die Komponente, beispielsweise ein ringförmiger Stator, als Blechpaket aus mehreren Einzelblechen ausgebildet sein, durch die sich die Nuten zum Aufnehmen der Teilstränge der Wicklung erstrecken. Die Nuten können entlang des Umfangs des Blechpakets durchnummeriert sein, sodass jeder Nut eine eindeutige Position zugewiesen sein kann. Jede der Nuten kann eine Mehrzahl von Teilsträngen aufnehmen, die dabei radial benachbart in der Nut angeordnet sein können. Die Anzahl von Teilsträngen, die von einer Nut aufgenommen werden können, kann einer Anzahl der Wickellagen entsprechen. Somit können die Wickellagen unterschiedliche Abschnitte der Nuten darstellen. Bei der Wicklung kann es sich beispielsweise um eine Flachdrahtwicklung handeln, deren einzelne Teilstränge zum Beispiel als sogenannte „Hairpins“ beziehungsweise Haarnadel-Drähte ausgebildet sein können, das heißt als elektrisch leitfähige Drähte mit einer haarnadelähnlichen Geometrie. Die einzelnen Teilstränge können zum Beispiel in die entsprechenden Nuten in das Blechpaket gesteckt werden und an einer Twistseite der Wicklung miteinander verschaltet werden. Unter einer Verschaltung kann zum Beispiel eine elektrisch leitfähige Verbindung oder eine mechanische Kopplung oder Klebung verstanden werden. Die einzelnen Teilstränge können dabei teilweise in einer Nut und teilweise in einer anderen Nut angeordnet sein, wobei sich die Nuten in ihrer radialen Position entlang eines Umfangs einer Wickellage des Blechpaket und zusätzlich oder alternativ in der gewählten Wickellage unterscheiden können, sodass jeder Teilstrang einen bestimmten Abschnitt der Komponente überspannen kann. Weist das Blechpaket beispielsweise vier Wickellagen auf, so kann der erste Teilstrang der Wicklung beispielsweise mit einem ersten Eingangsabschnitt in einer Wickellage, beispielsweise der Innenlage, angeordnet sein, an einer Kronenseite der Wicklung einen Teilbereich des Blechpakets überspannen und mit einem im Wesentlichen parallel zu dem ersten Eingangsabschnitt angeordneten ersten Ausgangsabschnitt in der Zwischenlage angeordnet sein, um an einer der Kronenseite gegenüberliegenden Twistseite der Wicklung mit dem zweiten Teilstrang verschaltet zu werden. Bei der Zwischenlage kann es sich zum Beispiel um eine zu der Innenlage benachbart angeordnete Wickellage handeln, so dass der erste Teilstrang beispielweise zwei Wickellagen zumindest teilweise überspannen kann. Der erste Teilstrang ist mit dem zweiten Teilstrang verschaltet, beispielsweise um einen elektrischen Stromfluss von dem ersten zu dem zweiten Teilstrang zu ermöglichen. Dabei ist der zweite Teilstrang beispielsweise mit einem zweiten Eingangsabschnitt in der weiteren Zwischenlage angeordnet, bei der es sich beispielsweise um eine zu der Zwischenlage benachbarte Wickellage handeln kann. Ähnlich dem ersten Teilstrang kann dabei auch der zweite Teilstrang einen weiteren Teilbereich des Blechpakets überspannen, beispielsweise indem ein zu dem zweiten Eingangsabschnitt im Wesentlichen paralleler zweiter Ausgangsabschnitt des zweiten Teilstrangs in einer anderen Wickellage, beispielsweise in der Außenlage, angeordnet sein kann. Um eine Verschaltung der Teilstränge zu ermöglichen oder zu erleichtern sind den einzelnen Wickellagen des Blechpakets unterschiedliche, beispielsweise zueinander gegenläufige, Twistrichtungen zugeordnet. Unter einer Twistrichtung kann eine Richtung beziehungsweise ein Winkel verstanden werden, in der beziehungsweise in dem ein Endabschnitt eines Haarnadel-Drahtes aus dem Blechpaket herausragt. So können beispielsweise zwei Drahtenden mit gegenläufigen Twistrichtungen mit einander verschaltet, das heißt beispielsweise um einander verdreht beziehungsweise getwistet, werden. Auf eine solche Weise ist bei der hier vorgestellten Wicklung der erste Teilstrang auf der Twistseite mit dem zweiten Teilstrang verschaltet. Da der Zwischenlage die erste Twistrichtung und der weiteren Zwischenlage die zweite Twistrichtung zugeordnet ist, können die Teilstränge in einander zugeneigten Winkeln auf der Twistseite aus dem Blechpaket ragen und vorteilhafterweise ohne großen Kraftaufwand miteinander verschaltet werden. Da der Innenlage und der Außenlage beide Twistrichtungen zugeordnet sind, können in diesen Wickellagen angeordnete Teilstränge vorteilhafterweise sowohl innerhalb der jeweiligen Wickellage als auch mit anderen Wickellagen mit unterschiedlichen Twistrichtungen verschaltet werden. Der Zwischenlage und der weiteren Zwischenlage sind hingegen einander gegenläufige Twistrichtungen zugeordnet, um vorteilhafterweise ein Verschalten zwischen den Zwischenlagen zu optimieren. Durch ein lagenübergreifendes Verschalten der Teilstränge der Wicklung über verschiedene Wickellagen das Blechpakets hinweg kann vorteilhafterweise eine kompakte Verschaltung erzielt werden sowie eine reduzierte Wickelkopfhöhe. Dadurch kann insgesamt der Bauraumbedarf der gesamten Komponente sowie das Kupfergewicht minimiert werden.The electric machine can be, for example, an electric drive motor or another electric machine, for example for a vehicle. The electric machine may include various components, such as a rotor and a stator. The component, for example an annular stator, can be designed as a laminated core made up of several individual sheets through which the grooves for receiving the partial strands of the winding extend. The grooves can be numbered along the circumference of the laminated core so that each groove can be assigned a unique position. Each of the grooves can accommodate a plurality of partial strands, which can be arranged radially adjacent in the groove. The number of partial strands that can be accommodated by a groove can correspond to a number of winding layers. The winding layers can therefore represent different sections of the grooves. The winding can be, for example, a flat wire winding, the individual strands of which can be designed, for example, as so-called “hairpins” or hairpin wires, that is, as electrically conductive wires with a hairpin-like geometry. The individual partial strands can, for example, be inserted into the corresponding slots in the laminated core and connected to one another on a twist side of the winding. An interconnection can be understood, for example, as an electrically conductive connection or a mechanical coupling or bonding. The individual sub-strands can be arranged partly in a groove and partly in another groove, whereby the grooves can differ in their radial position along a circumference of a winding layer of the laminated core and additionally or alternatively in the selected winding position, so that each sub-strand has a specific section of the component can span. If the laminated core has, for example, four winding layers, the first partial strand of the winding can, for example, be arranged with a first input section in a winding layer, for example the inner layer, span a portion of the laminated core on a crown side of the winding and with a substantially parallel to the first The first output section arranged in the input section can be arranged in the intermediate layer in order to be connected to the second partial strand on a twist side of the winding opposite the crown side. The intermediate layer can, for example, be a winding layer arranged adjacent to the inner layer, so that the first partial strand can at least partially span two winding layers, for example. The first sub-strand is connected to the second sub-strand, for example to enable an electrical current flow from the first to the second sub-strand. There is the second partial strand is arranged, for example, with a second input section in the further intermediate layer, which can, for example, be a winding layer adjacent to the intermediate layer. Similar to the first partial strand, the second partial strand can also span a further partial area of the laminated core, for example in that a second output section of the second partial strand, which is essentially parallel to the second input section, can be arranged in a different winding layer, for example in the outer layer. In order to enable or facilitate interconnection of the partial strands, the individual winding layers of the laminated core are assigned different, for example opposite, twist directions. A twist direction can be understood as meaning a direction or an angle in which an end section of a hairpin wire protrudes from the laminated core. For example, two wire ends with opposite twist directions can be connected to one another, that is, for example, twisted or twisted around each other. In this way, in the winding presented here, the first partial strand is connected to the second partial strand on the twist side. Since the intermediate layer is assigned the first twist direction and the further intermediate layer is assigned the second twist direction, the partial strands can protrude from the laminated core at mutually inclined angles on the twist side and can advantageously be interconnected without great effort. Since both twist directions are assigned to the inner layer and the outer layer, partial strands arranged in these winding layers can advantageously be interconnected both within the respective winding layer and with other winding layers with different twist directions. The intermediate layer and the further intermediate layer, on the other hand, are assigned opposing twist directions in order to advantageously optimize interconnection between the intermediate layers. By interconnecting the partial strands of the winding across different winding layers of the laminated core, compact interconnection and a reduced winding head height can advantageously be achieved. This means that the overall space requirement of the entire component as well as the copper weight can be minimized.
Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Teilstrang einen ersten Eingangsabschnitt, einen ersten Ausgangsabschnitt und einen den ersten Eingangsabschnitt und den ersten Ausgangsabschnitt verbindenden ersten Verbindungsabschnitt aufweisen. Dabei kann der erste Eingangsabschnitt des ersten Teilstrangs in einer ersten Eingangsnut der Nuten an einer ersten Eingangsposition einer ersten Eingangslage der Wickellagen angeordnet sein und der erste Ausgangsabschnitt kann in einer ersten Ausgangsnut der Nuten an einer ersten Ausgangsposition der Zwischenlage angeordnet sein, wobei die erste Eingangslage einer sich von der Zwischenlage unterscheidenden Wickellage der Wickellagen entsprechen kann. Die erste Eingangsposition kann dabei entlang eines Umfangs einer Wickellage von der ersten Ausgangsposition beabstandet sein, wobei der erste Ausgangsabschnitt mit dem zweiten Teilstrang verschaltet sein kann. Beispielsweise kann es sich bei den Teilsträngen jeweils um sogenannte „Hairpins“, das heißt um Drähte mit einer haarnadelähnlichen Geometrie handeln. Dabei können unter einem ersten Eingangsabschnitt und einem ersten Ausgangsabschnitt des ersten Teilstrangs zwei im Wesentlichen parallele Schenkel des Haarnadel-Drahtes verstanden werden, die über den Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sein können. Diese Schenkel können in unterschiedlichen Nuten an unterschiedlichen radialen Positionen des Blechpakets angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Eingangsabschnitt in der Eingangsnut der Eingangslage an einer ersten Eingangsposition angeordnet sein, wobei es sich bei der Eingangslage zum Beispiel um die Innenlage oder um die Außenlage handeln kann, um den Teilstrang dort beispielsweise an eine Stromquelle anzuschließen. Der Eingangsabschnitt kann von der Twistseite der Wicklung durch die Eingangsnut zur Kronenseite geführt sein. Entlang der Kronenseite kann der erste Verbindungsabschnitt eine Verbindung zu dem in der Ausgangsnut in der Zwischenlage angeordneten ersten Ausgangsabschnitt herstellen. Dabei kann die Ausgangsnut entlang eines Umfangs der Zwischenlage beabstandet von der Eingangsnut angeordnet sein. Beispielsweise können zwischen der Eingangsnut und der Ausgangsnut sechs andere Nuten angeordnet sein, sodass der Verbindungsabschnitt sowohl eine radiale Entfernung zwischen den Wickellagen als auch eine Mehrzahl anderer Nuten entlang des Umfangs überbrücken kann. Dabei können der zweite Teilstrang und weitere Teilstränge ähnlich ausgeformt und ähnlich dem ersten Teilstrang an unterschiedlichen Positionen angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann dadurch eine das gesamte Blechpaket gleichmäßig umspannende Wicklung erzielt werden.According to one embodiment, the first partial strand can have a first input section, a first output section and a first connection section connecting the first input section and the first output section. The first input section of the first partial strand can be arranged in a first input groove of the grooves at a first input position of a first input layer of the winding layers and the first output section can be arranged in a first output groove of the grooves at a first starting position of the intermediate layer, the first input layer being a can correspond to the winding layer of the winding layers that differs from the intermediate layer. The first input position can be spaced from the first starting position along a circumference of a winding layer, wherein the first output section can be connected to the second partial strand. For example, the partial strands can each be so-called “hairpins”, that is, wires with a hairpin-like geometry. A first input section and a first output section of the first partial strand can be understood to mean two essentially parallel legs of the hairpin wire, which can be connected to one another via the connecting section. These legs can be arranged in different grooves at different radial positions of the laminated core. For example, the first input section can be arranged in the input groove of the input layer at a first input position, whereby the input layer can be, for example, the inner layer or the outer layer, in order to connect the partial strand there, for example, to a power source. The input section can be guided from the twist side of the winding through the input groove to the crown side. Along the crown side, the first connecting section can establish a connection to the first output section arranged in the output groove in the intermediate layer. The output groove can be arranged along a circumference of the intermediate layer at a distance from the input groove. For example, six other grooves can be arranged between the input groove and the output groove, so that the connecting section can bridge both a radial distance between the winding layers and a plurality of other grooves along the circumference. The second sub-strand and further sub-strands can be shaped similarly and arranged at different positions similar to the first sub-strand. Advantageously, a winding that evenly encompasses the entire laminated core can be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die erste Eingangslage und die Zwischenlage benachbart zueinander angeordnet sein. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Eingangslage um die Innenlage des Blechpakets handeln. Der erste Teilstrang kann entsprechend eine die Innenlage und die benachbart angeordnete Zwischenlage teilweise umschließende Teilwicklung der Wicklung ausformen. In ähnlicher Weise kann zum Beispiel der zweite Teilstrang in die beispielsweise benachbart zu der Zwischenlage angeordnete weitere Zwischenlage eingehen und in der beispielsweise wiederum benachbart zu der weiteren Zwischenlage angeordneten Außenlage ausgehen, um jede Zwischenlage mit einer ihr benachbarten Wickellage zu verbinden.According to a further embodiment, the first input layer and the intermediate layer can be arranged adjacent to one another. For example, the first input layer can be the inner layer of the laminated core. The first partial strand can accordingly form a partial winding of the winding that partially encloses the inner layer and the adjacent intermediate layer. In a similar way, for example, the second partial strand can enter into the further intermediate layer arranged, for example, adjacent to the intermediate layer and in the further intermediate layer, for example, again adjacent to the further intermediate layer arranged outer layer in order to connect each intermediate layer with an adjacent winding layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann zwischen der ersten Eingangslage und der Zwischenlage die weitere Zwischenlage angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Teilstrang in die Außenlage des Blechpakets eingehen, auf der Kronenseite der Wicklung die beispielsweise benachbart zu der Außenlage angeordnete weitere Zwischenlage überspannen und in die beispielsweise zwischen der weiteren Zwischenlage und der Innenlage angeordneten Zwischenlage ausgehen. Von dort aus kann der erste Teilstrang mit dem zum Beispiel in der weiteren Zwischenlage eingehenden zweiten Teilstrang verschaltet sein. Der weitere Teilstrang kann ähnlich dem ersten Teilstrang auf der Kronenseite die Zwischenlage überspannen und in der Innenlage des Blechpakets wieder ausgehen.According to a further embodiment, the further intermediate layer can be arranged between the first input layer and the intermediate layer. For example, the first partial strand can enter the outer layer of the laminated core, span the further intermediate layer arranged, for example, adjacent to the outer layer on the crown side of the winding, and extend into the intermediate layer arranged, for example, between the further intermediate layer and the inner layer. From there, the first partial strand can be connected to the second partial strand arriving, for example, in the further intermediate layer. The further sub-strand, similar to the first sub-strand, can span the intermediate layer on the crown side and exit again in the inner layer of the laminated core.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der zweite Teilstrang einen zweiten Eingangsabschnitt, einen zweiten Ausgangsabschnitt und einen den zweiten Eingangsabschnitt und den zweiten Ausgangsabschnitt verbindenden zweiten Verbindungsabschnitt aufweisen. Dabei kann der zweite Eingangsabschnitt in einer zweiten Eingangsnut an einer zweiten Eingangsposition der weiteren Zwischenlage angeordnet und mit dem ersten Ausgangsabschnitt des ersten Teilstrangs verschaltet sein und der zweite Ausgangsabschnitt kann in einer zweiten Ausgangsnut an einer zweiten Ausgangsposition der Außenlage oder der Innenlage angeordnet sein. Die zweite Eingangsposition kann dabei entlang eines Umfangs einer Wickellage von der zweiten Ausgangsposition beabstandet sein und der zweite Ausgangsabschnitt kann mit einem weiteren ersten Eingangsabschnitt eines weiteren Teilstrangs verschaltet sein. Dabei kann der zweite Teilstrang beispielweise ähnlich dem ersten Teilstrang geführt sein, um die Zwischenlagen sowohl radial als auch hinsichtlich des Umfangs beabstandet zu überspannen. Das Verschalten der zweiten mit dem weiteren ersten Teilstrang kann hingegen innerhalb einer Wickellage, beispielsweise innerhalb der Innenlage oder der Außenlage, ausgeführt sein.According to a further embodiment, the second partial strand can have a second input section, a second output section and a second connection section connecting the second input section and the second output section. The second input section can be arranged in a second input groove at a second input position of the further intermediate layer and connected to the first output section of the first partial strand, and the second output section can be arranged in a second output groove at a second starting position of the outer layer or the inner layer. The second input position can be spaced from the second starting position along a circumference of a winding layer and the second output section can be connected to a further first input section of a further partial strand. The second sub-strand can, for example, be guided similarly to the first sub-strand in order to span the intermediate layers at a distance both radially and with respect to the circumference. The interconnection of the second with the further first partial strand can, however, be carried out within a winding layer, for example within the inner layer or the outer layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der weitere erste Eingangsabschnitt des weiteren ersten Teilstrangs in einer weiteren ersten Eingangsnut an einer weiteren ersten Eingangsposition angeordnet sein. Dabei kann die weitere erste Eingangsposition entlang des Umfangs einer der Wickellagen von der zweiten Ausgangsposition beabstandet sein. Beispielsweise kann eine Verschaltung zwischen dem zweiten Teilstrang und dem weiteren ersten Teilstrang im Unterschied zu der lagenübergreifenden Verschaltung des ersten und zweiten Teilstrangs innerhalb der Innenlage oder der Außenlage ausgeführt sein, da diesen Wickellagen sowohl die erste als auch die zweite Twistrichtung zugeordnet ist. Dabei können der zweite Ausgangsabschnitt und der weitere erste Eingangsabschnitt beispielsweise entlang der gleichen Wickellage mehrere Nuten beziehungsweise mehrere Positionen überspannen.According to a further embodiment, the further first input section of the further first partial strand can be arranged in a further first input groove at a further first input position. The further first input position can be spaced from the second starting position along the circumference of one of the winding layers. For example, an interconnection between the second partial strand and the further first partial strand can be carried out within the inner layer or the outer layer, in contrast to the cross-layer interconnection of the first and second partial strand, since both the first and the second twist direction are assigned to these winding layers. The second output section and the further first input section can, for example, span several grooves or several positions along the same winding layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Wicklung eine Mehrzahl erster und zweiter Teilstränge umfassen, die alternierend miteinander verschaltet sein können. Dabei können die Anordnung von Eingangsabschnitten und Ausgangsabschnitten sowie die Verschaltung der einzelnen Teilstränge lagenübergreifend oder innerhalb der Innenlage oder der Außenlage ausgeführt sein und dem zuvor beschriebenen Muster des ersten Teilstrangs und des zweiten Teilstrangs sowie des zweiten Teilstrangs und des weiteren ersten Teilstrangs folgen. Vorteilhafterweise kann die Wicklung dadurch mit reduzierter Wickelkopfhöhe, geringem Bauraumbedarf und minimalem Materialaufwand hergestellt sein.According to a further embodiment, the winding can comprise a plurality of first and second partial strands, which can be connected to one another alternately. The arrangement of input sections and output sections as well as the interconnection of the individual sub-strands can be carried out across layers or within the inner layer or the outer layer and follow the previously described pattern of the first sub-strand and the second sub-strand as well as the second sub-strand and the further first sub-strand. Advantageously, the winding can be produced with a reduced winding head height, little installation space requirement and minimal material expenditure.
Zudem wird eine Komponente für eine elektrische Maschine mit einer Variante der zuvor vorgestellten Wicklung vorgestellt. Die Komponente umfasst zudem ein ringförmiges Blechpaket mit einer Mehrzahl von radial benachbart angeordneten Wickellagen, wobei jede Wickellage eine Mehrzahl von sich axial durch das Blechpaket erstreckenden Nuten zum Aufnehmen von Teilsträngen der Wicklung umfasst. Durch diese Kombination können vorteilhafterweise die zuvor beschriebenen Vorteile optimal umgesetzt werden.In addition, a component for an electrical machine with a variant of the winding presented previously is presented. The component also comprises an annular laminated core with a plurality of radially adjacent winding layers, each winding layer comprising a plurality of grooves extending axially through the laminated core for receiving partial strands of the winding. This combination advantageously allows the previously described advantages to be optimally implemented.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Komponente drei der zuvor beschriebenen Wicklungen umfassen. Dabei kann in jeder der Wicklungen beispielsweise eine eigene Phase geführt sein, wobei alle nach dem gleichen Wickelschema gewickelt sein können. Vorteilhafterweise kann dadurch eine kompakte Komponente mit optimierter Verschaltung der einzelnen Phasen realisiert sein.According to one embodiment, the component may include three of the previously described windings. For example, each of the windings can have its own phase, and all of them can be wound according to the same winding pattern. Advantageously, a compact component with optimized interconnection of the individual phases can thereby be realized.
Eine elektrische Maschine kann eine genannte Komponente umfassen, die entweder als Stator oder als Rotor ausgeführt sein kann. Beispielsweise kann die Komponente drei der genannten Wicklungen umfassen.An electrical machine can include a component that can be designed as either a stator or a rotor. For example, the component can include three of the windings mentioned.
Die elektrische Maschine eignet sich beispielsweise für einen elektrischen Achsantrieb. Ein solcher elektrischer Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine genannte elektrischen Maschine, eine Getriebeeinrichtung und einen Stromrichter. Der Stromrichter kann beispielsweise als ein Wechselrichter ausgeführt sein. Unter Verwendung des Stromrichters kann ein zum Betreiben der elektrischen Maschine erforderlicher elektrischer Strom bereitgestellt werden. Unter Verwendung der Getriebeeinrichtung kann ein von der elektrischen Maschine bereitgestelltes Drehmoment in ein Antriebsmoment zum Antreiben zumindest eines Rads des Kraftfahrzeugs umgewandelt werden. Die Getriebeeinrichtung kann ein Getriebe zum Reduzieren der Drehzahl der elektrischen Maschine sowie optional ein Differenzial aufweisen.The electric machine is suitable, for example, for an electric axle drive. Such an electric axle drive for a motor vehicle includes at least one electric machine, a transmission device and a power converter. The power converter can be designed, for example, as an inverter. Using the power converter, an electrical power required to operate the electrical machine can be generated Electricity is provided. Using the transmission device, a torque provided by the electric machine can be converted into a drive torque for driving at least one wheel of the motor vehicle. The transmission device can have a transmission for reducing the speed of the electric machine and optionally a differential.
Entsprechend kann ein Kraftfahrzeug eine genannte elektrische Maschine und zusätzlich oder alternativ einen genannten elektrischen Achsantrieb umfassen.Accordingly, a motor vehicle can include a said electric machine and additionally or alternatively a said electric axle drive.
Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Variante der zuvor vorgestellten Wicklung für eine Variante der zuvor vorgestellten Komponente vorgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Durchführens des ersten Teilstrangs der Wicklung durch die Zwischenlage, wobei der Zwischenlage die erste Twistrichtung der Wicklung zugeordnet wird. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des weiteren Durchführens des zweiten Teilstrangs durch die weitere Zwischenlage, wobei der weiteren Zwischenlage eine sich von der ersten Twistrichtung unterscheidende zweite Twistrichtung der Wicklung zugeordnet wird. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Verschaltens des ersten Teilstrangs mit einem zweiten Teilstrangs der Wicklung.In addition, a method for producing a variant of the previously presented winding for a variant of the previously presented component is presented. The method includes a step of passing the first partial strand of the winding through the intermediate layer, the first twist direction of the winding being assigned to the intermediate layer. In addition, the method includes a step of further passing the second partial strand through the further intermediate layer, wherein the further intermediate layer is assigned a second twist direction of the winding that differs from the first twist direction. Furthermore, the method includes a step of connecting the first partial strand to a second partial strand of the winding.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control device.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. This embodiment variant of the invention in the form of a device can also solve the problem on which the invention is based quickly and efficiently.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the Have an actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, whereby the storage unit can be a flash memory, an EEPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and/or by wire, wherein a communication interface that can read or output wired data can, for example, read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it into a corresponding data transmission line.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and, depending on them, outputs control and/or data signals. The device can have an interface that can be designed in hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of software training, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also advantageous is a computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard drive memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, particularly if the program product or program is executed on a computer or device.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Komponente einer elektrischen Maschine mit einer Wicklung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Komponente mit einer Wicklung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3 eine schräge Draufsichtsdarstellung einer Komponente mit einer Wicklung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
4 eine tabellarische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wickelschemas für eine Wicklung; -
5 eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Komponente mit einer Wicklung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
6 eine tabellarische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines weiteren Wickelschemas für eine Wicklung; -
7 eine schematische Draufsichtsdarstellung einer Komponente mit einer Wicklung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
8 eine schematische Darstellung eines ersten Teilstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Wicklung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
10 ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
11 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Herstellen einer Wicklung.
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1 a schematic side view of a component of an electrical machine with a winding according to an exemplary embodiment; -
2 a schematic top view representation of a component with a winding according to an exemplary embodiment; -
3 an oblique top view of a component with a winding according to an exemplary embodiment; -
4 a tabular representation of an exemplary embodiment of a winding scheme for a winding; -
5 a schematic top view representation of a component with a winding according to an exemplary embodiment; -
6 a tabular representation of an exemplary embodiment of a further winding scheme for a winding; -
7 a schematic top view representation of a component with a winding according to an exemplary embodiment; -
8th a schematic representation of a first partial strand according to an exemplary embodiment; -
9 a flowchart of a method for producing a winding according to an exemplary embodiment; -
10 a motor vehicle according to an exemplary embodiment; and -
11 a block diagram of an exemplary embodiment of a device for producing a winding.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference numbers are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, with a repeated description of these elements being omitted.
Dabei ist einer radial innersten Innenlage der Wickellagen sowohl eine erste Twistrichtung als auch eine sich von der ersten Twistrichtung unterscheidende zweite Twistrichtung zugeordnet und einer radial äußersten Außenlage der Wickellagen ist sowohl die erste Twistrichtung als auch die zweite Twistrichtung zugeordnet. Mindestens einer radial zwischen der Innenlage und der Außenlage angeordneten Zwischenlage der Wickellagen die erste Twistrichtung zugeordnet ist und mindestens einer radial zwischen der Innenlage und der Außenlage zu der Zwischenlage angeordneten weiteren Zwischenlage der Wickellagen die zweite Twistrichtung zugeordnet ist, wobei ein von der Zwischenlage ausgehender erster Teilstrang a1 der Wicklung mit einem in der weiteren Zwischenlage eingehenden zweiten Teilstrang a2 der Wicklung 110 verschaltet ist.A radially innermost inner layer of the winding layers is assigned both a first twist direction and a second twist direction that differs from the first twist direction, and a radially outermost outer layer of the winding layers is assigned both the first twist direction and the second twist direction. The first twist direction is assigned to at least one intermediate layer of the winding layers arranged radially between the inner layer and the outer layer and the second twist direction is assigned to at least one further intermediate layer of the winding layers arranged radially between the inner layer and the outer layer to the intermediate layer, with a first partial strand emanating from the intermediate layer a1 of the winding is connected to a second partial strand a2 of the winding 110 entering the further intermediate layer.
Die Teilstränge der Wicklung 110 sind lediglich beispielhaft als Flachdrähte zum Leiten eines elektrischen Energieflusses mit einer haarnadelähnlichen Geometrie ausgebildet, weshalb sie auch als Hairpins oder Haarnadel-Drähte bezeichnet werden können. Beispielhaft weist jeder Hairpin zwei durch jeweils eine Nut des Blechpakets geführte Abschnitte oder Schenkel auf, die an einer Kronenseite 117 der Komponente 100 miteinander verbunden sind. An einer der Kronenseite 117 gegenüberliegenden Twistseite 118 sind die freien Enden jedes Haarnadel-Drahtes mit einem anderen Draht verschaltbar. So umfasst die Wicklung 110 lediglich beispielhaft den ersten Teilstrang a1, der mit einem ersten Eingangsabschnitt 120 in einer ersten Eingangsnut 122 angeordnet ist. Die erste Eingangsnut 122 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einer ersten Eingangsposition einer ersten Eingangslage positioniert. Lediglich beispielhaft handelt es sich bei der ersten Eingangslage um die Außenlage des Blechpakets 115, wobei der Außenlage die erste Twistrichtung und die zweite Twistrichtung der Wicklung 110 zugeordnet ist. Das bedeutet, dass ein in die Außenlage eingehender oder ausgehender Draht entlang eines Umfangs des Blechpakets 115 in zwei verschiedene Richtungen zu einem anderen Draht hinführbar und mit diesem verschaltbar ist.The partial strands of the winding 110 are designed as flat wires for conducting an electrical energy flow with a hairpin-like geometry, which is why they can also be referred to as hairpins or hairpin wires. By way of example, each hairpin has two sections or legs, each guided through a groove in the laminated core, which are connected to one another on a crown side 117 of the component 100. On a twist side 118 opposite the crown side 117, the free ends of each hairpin wire can be connected to another wire. Thus, the winding 110 comprises, merely by way of example, the first partial strand a1, which is arranged with a first input section 120 in a first input groove 122. In this exemplary embodiment, the first input groove 122 is positioned at a first input position of a first input position. Merely as an example, the first input layer is the outer layer of the laminated core 115, the outer layer being assigned the first twist direction and the second twist direction of the winding 110. This means that a wire entering or leaving the outer layer can be guided along a circumference of the laminated core 115 in two different directions to another wire and can be connected to it.
Der erste Eingangsabschnitt 120 ist in diesem Ausführungsbeispiel über einen ersten Verbindungsabschnitt 124 an der Kronenseite 117 der Wicklung 110 mit einem ersten Ausgangsabschnitt 130 verbunden. Der erste Ausgangsabschnitt 130 ist in einer ersten Ausgangsnut 132 angeordnet, wobei die erste Ausgangsnut 132 lediglich beispielhaft an einer ersten Ausgangsposition der Zwischenlage positioniert ist. Dabei ist die erste Eingangsposition entlang des Umfangs einer Wickellage von der ersten Ausgangsposition beabstandet.In this exemplary embodiment, the first input section 120 is connected to a first output section 130 via a first connecting section 124 on the crown side 117 of the winding 110. The first output section 130 is arranged in a first output groove 132, the first output groove 132 being positioned at a first starting position of the intermediate layer merely by way of example. The first entry position is spaced from the first initial position along the circumference of a winding layer.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Ausgangsabschnitt 130 mit einem zweiten Eingangsabschnitt 140 des zweiten Teilstrangs a2 verschaltet. Der zweite Eingangsabschnitt 140 ist lediglich beispielhaft in einer zweiten Eingangsnut 142 an einer zweiten Eingangsposition der weiteren Zwischenlage angeordnet. Dabei ist der weiteren Zwischenlage die zweite Twistrichtung der Wicklung 110 zugeordnet, um den zweiten Eingangsabschnitt 140 mit dem ersten Ausgangsabschnitt 130 zu verschalten. Der zweite Eingangsabschnitt 142 ist lediglich beispielhaft über einen zweiten Verbindungsabschnitt 144 mit einem zweiten Ausgangsabschnitt 150 verbunden. Dabei ist der zweite Ausgangsabschnitt 150 in einer zweiten Ausgangsnut 152 angeordnet. Die zweite Ausgangsnut 152 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einer zweiten Ausgangsposition der Innenlage angeordnet, wobei die zweite Eingangsposition entlang eines Umfangs einer Wickellage von der zweiten Ausgangsposition beabstandet ist und wobei der zweite Ausgangsabschnitt 150 mit einem weiteren ersten Eingangsabschnitt eines weiteren ersten Teilstrangs verschaltet ist.In this exemplary embodiment, the first output section 130 is connected to a second input section 140 of the second sub-strand a2. The second input section 140 is arranged, merely by way of example, in a second input groove 142 at a second input position of the further intermediate layer. The second twist direction of the winding 110 is assigned to the further intermediate layer in order to interconnect the second input section 140 with the first output section 130. The second input section 142 is connected to a second output section 150 via a second connection section 144, merely by way of example. The second output section 150 is arranged in a second output groove 152. In this exemplary embodiment, the second output groove 152 is arranged at a second starting position of the inner layer, wherein the second input position is spaced from the second starting position along a circumference of a winding layer and wherein the second starting section 150 with is connected to a further first input section of a further first partial strand.
Vier Zeilen unterhalb der Positionsmarkierungen entsprechen beispielhaft vier Wickellagen des Blechpakets mit der Wicklung. Hierbei entspricht die tabellarisch oberste Wickellage beispielhaft der Innenlage L1. Die zweite Wickellage ist in der hier gezeigten Tabelle unterhalb der Innenlage L1 angeordnet und ist als im Blechpaket radial benachbart zur Innenlage L1 angeordnete Zwischenlage L2 zu verstehen. Die darunter angeordnete Zeile bezeichnet gleichermaßen die radial benachbart zu der zweiten Zwischenlage L2 angeordnete weitere Zwischenlage L3 und die darunter angeordnete Zeile bezeichnet die radial benachbart zu der weiteren Zwischenlage L3 angeordnete Außenlage L4. Dabei sind den einzelnen Wickellagen L1, L2, L3, L4 zwei verschiedene Twistrichtungen T1, T2 zugeordnet. So sind der Innenlage L1 sowie der Außenlage L4 jeweils eine erste Twistrichtung T1 und eine zweite Twistrichtung T2 zugeordnet. Der Zwischenlage L2 ist nur die erste Twistrichtung T1 zugeordnet, die lediglich beispielhaft in der hier gezeigten Darstellung linksgerichtet ist, und der weiteren Zwischenlage L3 ist die zur ersten Twistrichtung T1 gegenläufige zweite Twistrichtung T2 zugeordnet. In der untersten Zeile des Wickelschemas 400 sind Ein- und Ausgänge der Teilstränge der Wicklung ausgehend von einer Twistseite der Wicklung markiert.Four lines below the position markings correspond, for example, to four winding layers of the laminated core with the winding. For example, the top winding layer in the table corresponds to the inner layer L1. The second winding layer is arranged below the inner layer L1 in the table shown here and is to be understood as an intermediate layer L2 arranged in the laminated core radially adjacent to the inner layer L1. The line arranged below also denotes the further intermediate layer L3 arranged radially adjacent to the second intermediate layer L2 and the line arranged below denotes the outer layer L4 arranged radially adjacent to the further intermediate layer L3. Two different twist directions T1, T2 are assigned to the individual winding layers L1, L2, L3, L4. The inner layer L1 and the outer layer L4 are each assigned a first twist direction T1 and a second twist direction T2. The intermediate layer L2 is assigned only the first twist direction T1, which is left-directed only as an example in the illustration shown here, and the further intermediate layer L3 is assigned the second twist direction T2, which runs in the opposite direction to the first twist direction T1. In the bottom line of the winding diagram 400, inputs and outputs of the partial strands of the winding are marked starting from a twist side of the winding.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Wickelschema 400 lediglich beispielhaft anhand einer Wicklung der U-Phase dargestellt. Dabei sind die übrigen Wicklungen nach dem gleichen Schema wickelbar.In the exemplary embodiment shown here, the winding scheme 400 is shown merely as an example using a winding of the U-phase. The remaining windings can be wound according to the same scheme.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein erster Teilstrang a1 der Wicklung wie in der vorangegangenen
Der erste Ausgangsabschnitt des Teilstrangs a1 ist in einer ersten Ausgangsnut angeordnet, die an einer ersten Ausgangsposition 33 in der Zwischenlage L2 positioniert ist. Dabei sind der erste Eingangsabschnitt und der erste Ausgangsabschnitt sowohl radial beabstandet als auch entlang des Umfangs der Wickellagen L1, L2, da zwischen der ersten Eingangsposition 40 und der ersten Ausgangsposition 33 sechs andere Positionen für andere Teilstränge angeordnet sind.The first output section of the partial strand a1 is arranged in a first output groove which is positioned at a first starting position 33 in the intermediate layer L2. The first input section and the first output section are both radially spaced and along the circumference of the winding layers L1, L2, since six other positions for other partial strands are arranged between the first input position 40 and the first output position 33.
Der erste Ausgangsabschnitt des ersten Teilstrangs a1 ist in diesem Ausführungsbeispiel verschaltet mit einem zweiten Eingangsabschnitt eines zweiten Teilstrangs a2. Hierfür ist der zweite Eingangsabschnitt des zweiten Teilstrangs a2 in einer zweiten Eingangsnut angeordnet, die an einer zweiten Eingangsposition 40 in der weiteren Zwischenlage L3 positioniert ist. Die zweite Eingangsposition 40 entspricht hinsichtlich der Positionierung entlang des Umfangs beispielhaft der ersten Eingangsposition 40, wobei der erste Eingangsabschnitt des Teilstrangs a1 und der zweite Eingangsabschnitt des Teilstrangs a2 innerhalb der gleichen Nut radial beabstandet zueinander sind. Der zweite Eingangsabschnitt ist mit beispielhaft 3,5 Twistschritten mit dem ersten Ausgangsabschnitt verschaltet. Das heißt, der erste Ausgangsabschnitt ist über 3,5 Positionen hinweg in der ersten Twistrichtung T1 zu dem zweiten Eingangsabschnitt geführt und der zweite Eingangsabschnitt ist über 3,5 Positionen hinweg in der zweiten Twistrichtung T1 zu dem ersten Ausgangsabschnitt geführt, um beide beispielhaft elektrisch leitfähig miteinander zu koppeln.In this exemplary embodiment, the first output section of the first sub-strand a1 is connected to a second input section of a second sub-strand a2. For this purpose, the second input section of the second partial strand a2 is arranged in a second input groove, which is positioned at a second input position 40 in the further intermediate layer L3. The second input position 40 corresponds to the first input position 40 in terms of positioning along the circumference, for example, the first input section of the sub-strand a1 and the second input section of the sub-strand a2 being radially spaced from one another within the same groove. The second input section is connected to the first output section with, for example, 3.5 twist steps. This means that the first output section is guided over 3.5 positions in the first twist direction T1 to the second input section and the second input section is guided over 3.5 positions in the second twist direction T1 to the first output section, both of which are, for example, electrically conductive to couple with each other.
Der zweite Teilstrang a2 ist in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu dem ersten Teilstrang a1 geführt. Hierzu ist der zweite Ausgangsabschnitt des zweiten Teilstrangs a2 in einer zweiten Ausgangsnut an einer beispielhaft der ersten Ausgangsposition 33 entsprechenden zweiten Ausgangsposition 33 angeordnet, wobei der zweite Ausgangsabschnitt allerdings radial beabstandet zu dem ersten Ausgangsabschnitt in der Außenlage L4 angeordnet ist.In this exemplary embodiment, the second sub-strand a2 is guided parallel to the first sub-strand a1. For this purpose, the second output section of the second partial strand a2 is arranged in a second output groove at a second starting position 33 corresponding, for example, to the first starting position 33, although the second output section is arranged at a radial distance from the first output section in the outer layer L4.
Der zweite Teilstrang a2 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem weiteren ersten Teilstrang A3 verschaltet. Hierfür ist der zweite Ausgangsabschnitt des zweiten Teilstrangs a2 mit einem weiteren ersten Eingangsabschnitt des weiteren ersten Teilstrangs A3 verschaltet, wobei der weitere erste Eingangsabschnitt in einer weiteren ersten Eingangsnut an einer weiteren ersten Eingangsposition 24 in der Außenlage L4 angeordnet ist. Dabei ist der zweite Ausgangsabschnitt mit beispielhaft 4,5 Twistschritten mit dem weiteren ersten Eingangsabschnitt verschaltet. Das heißt, der zweite Ausgangsabschnitt ist über 4,5 Positionen hinweg in der zweiten Twistrichtung T2 zu dem weiteren ersten Eingangsabschnitt geführt und der weitere erste Eingangsabschnitt ist über 4,5 Positionen hinweg in der ersten Twistrichtung T1 zu dem zweiten Ausgangsabschnitt geführt, um beide beispielhaft elektrisch leitfähig miteinander zu koppeln. Ein Verschalten der Teilstränge a2, A3 innerhalb der Außenlage L4 ist möglich, da der Außenlage L4 gegenläufige Twistrichtungen T1, T2 zugeordnet sind.In this exemplary embodiment, the second sub-strand a2 is connected to a further first sub-strand A3. For this purpose, the second output section of the second partial strand a2 is connected to a further first input section of the further first partial strand A3, the further first input section being arranged in a further first input groove at a further first input position 24 in the outer layer L4. The second output section is connected to the further first input section with, for example, 4.5 twist steps. This means that the second output section is guided over 4.5 positions in the second twist direction T2 to the further first input section and the further first input section is guided over 4.5 positions in the first twist direction T1 to the second output section, both by way of example to couple together in an electrically conductive manner. Interconnecting the partial strands a2, A3 within the outer layer L4 is possible because the outer layer L4 is assigned opposite twist directions T1, T2.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der weitere erste Teilstrang A3 von der weiteren ersten Eingangsposition 24 in der Außenlage L4 zu einer weiteren ersten Ausgangsposition 31 in einer weiteren ersten Ausgangsnut in der weiteren Zwischenlage L3 geführt. Dadurch ist der weitere erste Teilstrang A3 entlang des Umfangs beabstandet, dabei aber parallel zu dem zweiten Teilstrang a2 geführt. Der weitere erste Teilstrang A3 ist wiederum lediglich beispielhaft mit einem weiteren zweiten Teilstrang A4 verschaltet, wobei der weitere zweite Teilstrang A4 beabstandet und parallel zu dem ersten Teilstrang a1 geführt ist. Der weitere zweite Teilstrang A4 ist in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb der Innenlage L1 mit einem zusätzlichen ersten Teilstrang a5 verschaltet. In diesem Ausführungsbeispiel sind nach dem beschriebenen Muster in entlang des Umfangs der Wickellagen L1, L2, L3, L4 beabstandet zueinander angeordneten Positionen lediglich beispielhaft 36 Teilstränge geführt und alternierend miteinander verschaltet. Dabei überspannen die Teilstränge lediglich beispielhaft jeweils zueinander benachbarte Wickellagen.In this exemplary embodiment, the further first partial strand A3 is guided from the further first input position 24 in the outer layer L4 to a further first starting position 31 in a further first output groove in the further intermediate layer L3. As a result, the further first sub-strand A3 is spaced apart along the circumference, but is guided parallel to the second sub-strand a2. The further first sub-strand A3 is in turn connected to a further second sub-strand A4 merely by way of example, with the further second sub-strand A4 being spaced apart and guided parallel to the first sub-strand a1. In this exemplary embodiment, the further second sub-strand A4 is connected to an additional first sub-strand a5 within the inner layer L1. In this exemplary embodiment, according to the pattern described, in positions spaced apart from one another along the circumference of the winding layers L1, L2, L3, L4, only an example of 36 partial strands are guided and alternately interconnected. The partial strands only span adjacent winding layers as an example.
Vier Zeilen unterhalb der Positionsmarkierungen entsprechen beispielhaft vier Wickellagen des Blechpakets mit der Wicklung. Hierbei entspricht die tabellarisch oberste Wickellage beispielhaft der Innenlage L1. Die zweite Wickellage ist in der hier gezeigten Tabelle unterhalb der Innenlage L1 angeordnet und ist als im Blechpaket radial benachbart zur Innenlage L1 angeordnete Zwischenlage L2 zu verstehen. Die darunter angeordnete Zeile bezeichnet gleichermaßen die radial benachbart zu der zweiten Zwischenlage L2 angeordnete weitere Zwischenlage L3 und die darunter angeordnete Zeile bezeichnet die radial benachbart zu der weiteren Zwischenlage L3 angeordnete Außenlage L4. Dabei sind den einzelnen Wickellagen L1, L2, L3, L4 zwei verschiedene Twistrichtungen T1, T2 zugeordnet. So sind der Innenlage L1 sowie der Außenlage L4 jeweils eine erste Twistrichtung T1 und eine zweite Twistrichtung T2 zugeordnet. Der Zwischenlage L2 ist nur die erste Twistrichtung T1 zugeordnet, die lediglich beispielhaft in der hier gezeigten Darstellung rechtsgerichtet ist, und der weiteren Zwischenlage L3 ist die zur ersten Twistrichtung T1 gegenläufige zweite Twistrichtung T2 zugeordnet. In der untersten Zeile des weiteren Wickelschemas 600 sind Ein- und Ausgänge der Teilstränge der Wicklung ausgehend von einer Twistseite der Wicklung markiert.Four lines below the position markings correspond, for example, to four winding layers of the laminated core with the winding. For example, the top winding layer in the table corresponds to the inner layer L1. The second winding layer is arranged below the inner layer L1 in the table shown here and is to be understood as an intermediate layer L2 arranged in the laminated core radially adjacent to the inner layer L1. The line arranged below also denotes the further intermediate layer L3 arranged radially adjacent to the second intermediate layer L2 and the line arranged below denotes the outer layer L4 arranged radially adjacent to the further intermediate layer L3. Two different twist directions T1, T2 are assigned to the individual winding layers L1, L2, L3, L4. The inner layer L1 and the outer layer L4 are each assigned a first twist direction T1 and a second twist direction T2. Only the first twist direction T1 is assigned to the intermediate layer L2, which is right-handed only as an example in the illustration shown here, and the further intermediate layer L3 is assigned the second twist direction T2, which runs in the opposite direction to the first twist direction T1. In the bottom line of the further winding diagram 600, inputs and outputs of the partial strands of the winding are marked starting from a twist side of the winding.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das weitere Wickelschema 600 lediglich beispielhaft anhand einer Wicklung der U-Phase dargestellt. Dabei sind die übrigen Wicklungen nach dem gleichen Schema wickelbar.In the exemplary embodiment shown here, the further winding scheme 600 is shown merely as an example using a winding of the U-phase. The remaining windings can be wound according to the same scheme.
Gleich dem in der vorangegangenen
Der erste Teilstrang A1 des hier dargestellten weiteren Wickelschemas 600 weist einen ersten Ausgangsabschnitt auf, der in einer ersten Ausgangsnut angeordnet ist. Dabei ist die erste Ausgangsnut lediglich beispielhaft an einer ersten Ausgangsposition 47 der Zwischenlage L2 positioniert, wobei die erste Eingangsposition 40 entlang des Umfangs der Zwischenlage L2 von der ersten Ausgangsposition 47 beabstandet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Teilstrang A1 also sowohl über eine Mehrzahl von Nuten beziehungsweise Positionen entlang des Umfangs hinweg als auch die weitere Zwischenlage L3 überspannend durch das Blechpaket geführt.The first partial strand A1 of the further winding scheme 600 shown here has a first output section which is arranged in a first output groove. The first output groove is positioned at a first starting position 47 of the intermediate layer L2 merely by way of example, the first input position 40 being spaced from the first starting position 47 along the circumference of the intermediate layer L2. In this exemplary embodiment, the first partial strand A1 is guided through the laminated core both over a plurality of grooves or positions along the circumference and spanning the further intermediate layer L3.
Der erste Teilstrang A1 ist mit dem zweiten Teilstrang A2 verschaltet. Hierfür ist der zweite Eingangsabschnitt des zweiten Teilstrangs A2 in einer zweiten Eingangsnut angeordnet, die an einer zweiten Eingangsposition 40 in der weiteren Zwischenlage L3 positioniert ist. Die zweite Eingangsposition 40 entspricht hinsichtlich der Positionierung entlang des Umfangs beispielhaft der ersten Eingangsposition 40, wobei der erste Eingangsabschnitt des Teilstrangs a1 und der zweite Eingangsabschnitt des Teilstrangs a2 lediglich radial beabstandet zueinander in beispielhaft benachbarten Wickellagen L3, L4 angeordnet sind. Der zweite Eingangsabschnitt ist mit beispielhaft 3,5 Twistschritten mit dem ersten Ausgangsabschnitt verschaltet. Das heißt, der erste Ausgangsabschnitt ist über 3,5 Positionen hinweg in der ersten Twistrichtung T1 zu dem zweiten Eingangsabschnitt geführt und der zweite Eingangsabschnitt ist über 3,5 Positionen hinweg in der zweiten Twistrichtung T1 zu dem ersten Ausgangsabschnitt geführt, um beide beispielhaft elektrisch leitfähig miteinander zu koppeln.The first sub-string A1 is connected to the second sub-string A2. For this purpose, the second input section of the second partial strand A2 is arranged in a second input groove, which is positioned at a second input position 40 in the further intermediate layer L3. In terms of positioning along the circumference, the second input position 40 corresponds, for example, to the first input position 40, with the first input section of the sub-strand a1 and the second input section of the sub-strand a2 being arranged only radially spaced from one another in, for example, adjacent winding layers L3, L4. The second input section is connected to the first output section with, for example, 3.5 twist steps. This means that the first output section is guided over 3.5 positions in the first twist direction T1 to the second input section and the second input section is guided over 3.5 positions in the second twist direction T1 to the first output section, both of which are, for example, electrically conductive to couple with each other.
In diesem Ausführungsbeispiel überspannt der zweite Teilstrang A2 die Zwischenlage L2 und ist mit einem zweiten Ausgangsabschnitt in einer zweiten Ausgangsnut an einer beispielhaft der ersten Ausgangsposition 47 entsprechenden zweiten Ausgangsposition 47 angeordnet, wobei der zweite Ausgangsabschnitt radial beabstandet zu dem ersten Ausgangsabschnitt in der Innenlage L1 angeordnet ist.In this exemplary embodiment, the second partial strand A2 spans the intermediate layer L2 and has a second output section in a second output groove on one, for example, of the first Starting position 47 corresponding second starting position 47 is arranged, wherein the second starting section is arranged radially spaced from the first starting section in the inner layer L1.
Der zweite Teilstrang A2 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem weiteren ersten Teilstrang a3 verschaltet. Hierfür ist der zweite Ausgangsabschnitt des zweiten Teilstrangs A2 mit einem weiteren ersten Eingangsabschnitt des weiteren ersten Teilstrangs a3 verschaltet, wobei der weitere erste Eingangsabschnitt in einer weiteren ersten Eingangsnut an einer weiteren ersten Eingangsposition 2 in der Innenlage L1 angeordnet ist. Dabei ist der zweite Ausgangsabschnitt mit beispielhaft 4,5 Twistschritten mit dem weiteren ersten Eingangsabschnitt verschaltet. Das heißt, der zweite Ausgangsabschnitt ist über 4,5 Positionen hinweg in der zweiten Twistrichtung T2 zu dem weiteren ersten Eingangsabschnitt geführt und der weitere erste Eingangsabschnitt ist über 4,5 Positionen hinweg in der ersten Twistrichtung T1 zu dem zweiten Ausgangsabschnitt geführt, um beide beispielhaft elektrisch leitfähig miteinander zu koppeln. Ein Verschalten der Teilstränge A2, a3 innerhalb der Innenlage L1 ist möglich, da der Innenlage L1 gegenläufige Twistrichtungen T1, T2 zugeordnet sind.In this exemplary embodiment, the second sub-strand A2 is connected to a further first sub-strand a3. For this purpose, the second output section of the second partial strand A2 is connected to a further first input section of the further first partial strand a3, the further first input section being arranged in a further first input groove at a further first input position 2 in the inner layer L1. The second output section is connected to the further first input section with, for example, 4.5 twist steps. This means that the second output section is guided over 4.5 positions in the second twist direction T2 to the further first input section and the further first input section is guided over 4.5 positions in the first twist direction T1 to the second output section, both by way of example to couple together in an electrically conductive manner. Interconnecting the partial strands A2, a3 within the inner layer L1 is possible because the inner layer L1 is assigned opposite twist directions T1, T2.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der weitere erste Teilstrang a3 von der weiteren ersten Eingangsposition 2 in der Innenlage L1 zu einer weiteren ersten Ausgangsposition 49 in einer weiteren ersten Ausgangsnut in der weiteren Zwischenlage L3 geführt. Dadurch ist der weitere erste Teilstrang a3 entlang des Umfangs beabstandet, dabei aber parallel zu dem zweiten Teilstrang A2 geführt. Der weitere erste Teilstrang a3 ist wiederum lediglich beispielhaft mit einem weiteren zweiten Teilstrang a4 verschaltet, wobei der weitere zweite Teilstrang a4 parallel zu dem weiteren ersten Teilstrang a3 von der Zwischenlage L2 zu der Außenlage L4 geführt ist. Der weitere zweite Teilstrang a4 ist innerhalb der Außenlage L4 mit einem zusätzlichen ersten Teilstrang A5 verschaltet. In diesem Ausführungsbeispiel sind nach dem beschriebenen Muster in entlang des Umfangs der Wickellagen L1, L2, L3, L4 beabstandet zueinander angeordneten Positionen lediglich beispielhaft 36 Teilstränge geführt und alternierend miteinander verschaltet. Dabei überspannen die Teilstränge lediglich beispielhaft jeweils abwechselnd die Zwischenlage L2 sowie die weitere Zwischenlage L3.In this exemplary embodiment, the further first partial strand a3 is guided from the further first input position 2 in the inner layer L1 to a further first starting position 49 in a further first output groove in the further intermediate layer L3. As a result, the further first sub-strand a3 is spaced apart along the circumference, but is guided parallel to the second sub-strand A2. The further first sub-strand a3 is in turn connected to a further second sub-strand a4 merely by way of example, the further second sub-strand a4 being guided parallel to the further first sub-strand a3 from the intermediate layer L2 to the outer layer L4. The further second sub-strand a4 is connected to an additional first sub-strand A5 within the outer layer L4. In this exemplary embodiment, according to the pattern described, in positions spaced apart from one another along the circumference of the winding layers L1, L2, L3, L4, only an example of 36 partial strands are guided and alternately interconnected. The partial strands alternately span the intermediate layer L2 and the further intermediate layer L3, merely as an example.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The exemplary embodiments described and shown in the figures are only chosen as examples. Different exemplary embodiments can be combined with one another completely or with regard to individual features. An exemplary embodiment can also be supplemented by features of a further exemplary embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Furthermore, method steps according to the invention can be repeated and carried out in an order other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment includes an “and/or” link between a first feature and a second feature, this can be read as meaning that, according to one embodiment, the exemplary embodiment has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only the first Feature or only the second feature.
BezugszeichenReference symbols
- 100100
- Komponentecomponent
- 105105
- elektrische Maschineelectric machine
- 110110
- Wicklungwinding
- 115115
- BlechpaketSheet metal package
- 120120
- erster Eingangsabschnittfirst entrance section
- 122122
- erste Eingangsnutfirst input groove
- 124124
- erster Verbindungsabschnittfirst connection section
- 117117
- KronenseiteCrown side
- 118118
- TwistseiteTwist side
- 130130
- erster Ausgangsabschnittfirst exit section
- 132132
- erste Ausgangsnutfirst exit groove
- 140140
- zweiter Eingangsabschnittsecond entrance section
- 142142
- zweite Eingangsnutsecond input groove
- 144144
- zweiter Verbindungabschnittsecond connection section
- 150150
- zweiter Ausgangsabschnittsecond exit section
- 152152
- zweite Ausgangsnutsecond exit groove
- a1a1
- erster Teilstrangfirst sub-strand
- a2a2
- zweiter Teilstrang second sub-strand
- 200200
- weitere Wicklungfurther winding
- 205205
- zusätzliche Wicklungadditional winding
- 210210
- Innenseiteinside
- 215215
- AußenseiteOutside
- L1L1
- Innenlage der WickellagenInner layer of wrapping layers
- L2L2
- Zwischenlage der WickellagenInterposition of the wrapping layers
- L3L3
- weitere Zwischenlage der Wickellagenfurther intermediate layer of wrapping layers
- L4L4
- Außenlage der Wickellagen Outer layer of wrapping layers
- 400400
- WickelschemaWinding scheme
- 22
- weitere erste Eingangsposition nach einem weiteren Wickelschemaanother first entry position according to another winding scheme
- 2424
- weitere erste Eingangsposition nach einem Wickelschemaanother first entry position according to a winding scheme
- 3333
- erste und zweite Ausgangsposition nach einem Wickelschemafirst and second starting positions according to a winding scheme
- 4040
- erste und zweite Eingangspositionfirst and second entry positions
- 4747
- erste und zweite Ausgangsposition nach einem weiteren Wickelschemafirst and second starting positions according to another winding scheme
- A1A1
- erster Teilstrangfirst sub-strand
- A2A2
- zweiter Teilstrangsecond sub-strand
- a3a3
- weiterer erster Teilstranganother first sub-strand
- A3A3
- weiterer erster Teilstranganother first sub-strand
- a4a4
- weiterer zweiter Teilstranganother second sub-strand
- A4A4
- weiterer zweiter Teilstranganother second sub-strand
- a5a5
- zusätzlicher erster Teilstrangadditional first partial strand
- A5A5
- zusätzlicher erster Teilstrangadditional first partial strand
- T1T1
- erste Twistrichtungfirst twist direction
- T2T2
- zweite Twistrichtung second twist direction
- 600600
- weiteres Wickelschemaanother winding scheme
- 900900
- Verfahren zum Herstellen einer WicklungMethod of making a winding
- 905905
- Schritt des DurchführensStep of performing
- 910910
- Schritt des weiteren DurchführensStep of further implementation
- 915915
- Schritt des VerschaltensInterconnection step
- 10001000
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 10021002
- EnergieversorgungseinrichtungEnergy supply facility
- 10041004
- StromrichterPower converter
- 10061006
- GetriebeeinrichtungTransmission device
- 10081008
- Radwheel
- 11001100
- Vorrichtungcontraption
- 11051105
- DurchführeinheitImplementation unit
- 11101110
- weitere Durchführeinheitanother implementation unit
- 11151115
- VerschalteinheitInterconnection unit
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