DE102022208142A1 - Winding, component for an electrical machine and method for producing a winding - Google Patents
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Abstract
Eine Komponente (100) einer elektrischen Maschine (105) umfasst ein ringförmiges Blechpaket (115) mit einer Mehrzahl von sich axial durch das Blechpaket (115) erstreckenden Nuten (122, 132, 142, 152) zum Aufnehmen von Teilsträngen (a1) der Wicklung (110) in einer Mehrzahl von radial benachbart angeordneten Wickellagen. Ein erster Teilstrang (a1) der Wicklung (110) weist. Ein erster Teilstrang (a1) der Wicklung (110) weist einen ersten Eingangsabschnitt (120) auf, der in einer ersten Eingangsnut (122) angeordnet ist. Die erste Eingangsnut (122) ist an einer ersten Eingangsposition einer ersten Eingangslage positioniert und der ersten Eingangslage ist eine erste Twistrichtung zugeordnet. Zudem weist der erste Teilstrang (a1) einen ersten Ausgangsabschnitt (130) auf, der in einer ersten Ausgangsnut (132) angeordnet ist. Die erste Ausgangsnut (132) ist an einer ersten Ausgangsposition einer ersten Ausgangslage positioniert. Die erste Eingangslage und die erste Ausgangslage entsprechen unterschiedlichen Wickellagen des Blechpakets (115) und die erste Eingangsposition ist von der ersten Ausgangsposition beabstandet. Der ersten Ausgangslage ist eine zweite Twistrichtung (T2) zugeordnet und der erste Ausgangsabschnitt (130) ist mit einem zweiten Eingangsabschnitt (140) eines zweiten Teilstrangs (A2) der Wicklung (110) verschaltet. Zudem weist der erste Teilstrang (a1) einen ersten Verbindungsabschnitt (124) zum Verbinden des ersten Eingangsabschnitts (120) mit dem ersten Ausgangsabschnitt (130) auf.A component (100) of an electrical machine (105) comprises an annular laminated core (115) with a plurality of grooves (122, 132, 142, 152) extending axially through the laminated core (115) for receiving partial strands (a1) of the winding (110) in a plurality of radially adjacent winding layers. A first partial strand (a1) of the winding (110) has. A first partial strand (a1) of the winding (110) has a first input section (120) which is arranged in a first input groove (122). The first input groove (122) is positioned at a first input position of a first input layer and a first twist direction is assigned to the first input position. In addition, the first partial strand (a1) has a first output section (130) which is arranged in a first output groove (132). The first starting groove (132) is positioned at a first starting position of a first starting position. The first input position and the first output position correspond to different winding positions of the laminated core (115) and the first input position is spaced from the first starting position. A second twist direction (T2) is assigned to the first starting position and the first output section (130) is connected to a second input section (140) of a second partial strand (A2) of the winding (110). In addition, the first partial strand (a1) has a first connecting section (124) for connecting the first input section (120) to the first output section (130).
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 Wicklungen 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 windings 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 Verfahren 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.
Die hier vorgestellte Wicklung weist eine reduzierte Wickelkopfhöhe auf. Dadurch kann der Bauraumbedarf und das Kupfergewicht verkleinert werden. Außerdem weist die Wicklung eine gute Herstellbarkeit sowie eine kompakte Verschaltung auf.The winding presented here has a reduced winding head height. This allows the installation space requirement and the copper weight to be reduced. In addition, the winding has good manufacturability and a compact circuit.
Eine Wicklung ist für eine Komponente einer elektrischen Maschine vorgesehen, 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 weist zumindest ein erster Teilstrang der Wicklung einen ersten Eingangsabschnitt auf, der in einer ersten Eingangsnut der Nuten angeordnet ist. Dabei ist die erste Eingangsnut an einer ersten Eingangsposition einer ersten Eingangslage der Wickellagen positioniert und der ersten Eingangslage ist eine erste Twistrichtung der Wicklung zugeordnet. Zudem weist der erste Teilstrang einen ersten Ausgangsabschnitt auf, der in einer ersten Ausgangsnut der Nuten angeordnet ist. Dabei ist die erste Ausgangsnut an einer ersten Ausgangsposition einer ersten Ausgangslage der Wickellagen positioniert. Die erste Eingangslage und die erste Ausgangslage entsprechen dabei unterschiedlichen Wickellagen und die erste Eingangsposition ist entlang des Umfangs von der ersten Ausgangsposition beabstandet. Dabei ist der ersten Ausgangslage eine sich von der ersten Twistrichtung unterscheidende zweite Twistrichtung der Wicklung zugeordnet und der erste Ausgangsabschnitt ist mit einem zweiten Eingangsabschnitt eines zweiten Teilstrangs der Wicklung verschaltet. Zudem weist der erste Teilstrang einen ersten Verbindungsabschnitt zum Verbinden des ersten Eingangsabschnitts mit dem ersten Ausgangsabschnitt des ersten Teilstrangs auf.A winding is provided for a component of an electrical machine, the component comprising 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. At least a first partial strand of the winding has a first input section which is arranged in a first input groove of the slots. The first input groove is positioned at a first input position of a first input layer of the winding layers and the first input position is assigned a first twist direction of the winding. In addition, the first partial strand has a first output section which is arranged in a first output groove of the grooves. The first starting groove is positioned at a first starting position of a first starting position of the winding layers. The first input position and the first starting position correspond to different winding positions and the first input position is spaced along the circumference from the first starting position. The first initial position is assigned a second twist direction of the winding that differs from the first twist direction and the first output section is connected to a second input section of a second partial strand of the winding. In addition, the first partial strand has a first connecting section for connecting the first input section to the first output section of the first partial strand.
Bei der elektrischen Maschine kann es sich zum Beispiel um einen elektrischen Antrieb 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 Hairpin-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 miteinander verschaltet werden. Bei der hier vorgestellten Wicklung sind dabei ein erster Eingangsabschnitt und ein erster Ausgangsabschnitt des ersten Teilstrangs, die als im wesentlichen parallele Schenkel des Hairpin-Drahtes verstanden werden können, in unterschiedlichen Nuten an unterschiedlichen radialen Positionen sowie in unterschiedlichen Wickellagen des Blechpakets angeordnet. Weist das Blechpaket beispielsweise vier Wickellagen auf, so kann der erste Eingangsabschnitt zum Beispiel in einer radial innen liegenden zweiten Wickellage angeordnet sein. Auf einer der Twistseite gegenüberliegenden Kronenseite des Blechpakets kann der erste Eingangsabschnitt durch den ersten Verbindungsabschnitt zum Beispiel über mehrere Positionen sowie über eine dritte Wickellage hinweg mit dem ersten Ausgangsabschnitt verbunden sein, der beispielsweise in einer vierten Wickellage des Blechpakets angeordnet sein kann. Dabei können der zweiten Wickellage beziehungsweise der ersten Eingangslage und der vierten Wickellage beziehungsweise der ersten Ausgangslage unterschiedliche, beispielsweise zueinander gegenläufige, Twistrichtungen zugeordnet sein. Unter einer Twistrichtung kann eine Richtung beziehungsweise ein Winkel verstanden werden, in der beziehungsweise in dem ein Endabschnitt eines Hairpin-Drahtes aus dem Blechpaket herausragt. So können beispielsweise zwei Drahtenden mit gegenläufigen Twistrichtungen mit einander verschaltet, das heißt um einander verdreht beziehungsweise getwistet, werden. Auf eine solche Weise ist bei der hier vorgestellten Wicklung der erste Ausgangsabschnitt auf der Twistseite mit dem zweiten Eingangsabschnitt des zweiten Teilstrangs verschaltet. Dabei kann der zweite Eingangsabschnitt beispielsweise in der dritten Wickellage des beispielsweise vierlagigen Blechpakets angeordnet sein, wenn der dritten Wickellage wiederum eine zu der vierten Wickellage gegenläufige Twistrichtung zugeordnet ist. Durch die Anordnung und Verschaltung einzelner 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 verkleinert werden.The electric machine can be, for example, an electric drive 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 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 grooves in the laminated core and connected to one another on a twist side. In the winding presented here, a first input section and a first output section of the first partial strand, which can be understood as essentially parallel legs of the hairpin wire, are arranged in different grooves at different radial positions and in different winding positions of the laminated core. If the laminated core has, for example, four winding layers, the first input section can, for example, be arranged in a second winding layer located radially on the inside. On a crown side of the laminated core opposite the twist side, the first input section can be connected to the first output section by the first connecting section, for example over several positions and via a third winding layer, which can be arranged, for example, in a fourth winding layer of the laminated core. The second winding layer or the first input layer and the fourth winding layer or the first starting layer can have different twists, for example opposite twists assigned 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, twisted or twisted around each other. In this way, in the winding presented here, the first output section on the twist side is connected to the second input section of the second partial strand. The second input section can be arranged, for example, in the third winding layer of the four-layer laminated core, for example, if the third winding layer is in turn assigned a twist direction opposite to the fourth winding layer. By arranging and interconnecting individual sub-strands of the winding across different winding layers of the laminated core, compact interconnection and a reduced winding head height can advantageously be achieved. As a result, the overall space requirement of the entire component as well as the copper weight can be reduced.
Gemäß einer Ausführungsform kann der zweite Eingangsabschnitt des zweiten Teilstrangs in einer zweiten Eingangsnut der Nuten angeordnet sein. Dabei kann die zweite Eingangsnut an einer zweiten Eingangsposition einer zweiten Eingangslage der Wickellagen positioniert sein und der zweiten Eingangslage kann die erste Twistrichtung der Wicklung zugeordnet sein. Dabei kann der zweite Eingangsabschnitt über einen zweiten Verbindungsabschnitt mit einem zweiten Ausgangsabschnitt verbunden sein, wobei der zweite Ausgangsabschnitt in einer zweiten Ausgangsnut der Nuten angeordnet sein kann. Zudem kann die zweite Ausgangsnut an einer zweiten Ausgangsposition einer zweiten Ausgangslage der Wickellagen positioniert sein, wobei der zweiten Ausgangslage die zweite Twistrichtung der Wicklung zugeordnet sein kann. Dabei kann der zweite Ausgangsabschnitt mit einem weiteren ersten Eingangsabschnitt eines weiteren ersten Teilstrangs verschaltet sein. Bei einer Komponente mit einem beispielsweise vierlagigen Blechpaket kann zum Beispiel der erste Teilstrang mit dem ersten Eingangsabschnitt in beispielsweise einer zweiten Wickellage angeordnet sein, der zum Beispiel die erste Twistrichtung zugeordnet sein kann. Der erste Ausgangsabschnitt kann beispielsweise in einer vierten Wickellage angeordnet sein, der die zweite Twistrichtung zugeordnet sein kann. Dieser erste Ausgangsabschnitt kann mit dem zweiten Eingangsabschnitt verschaltet sein, der beispielsweise in einer dritten Wickellage angeordnet sein kann, wobei dieser dritten Wickellage wieder die erste Twistrichtung zugeordnet sein kann. Vorteilhafterweise können durch die gegenläufigen Twistrichtungen der erste der zweite Ausgangsabschnitt und des zweiten Eingangsabschnitt optimal miteinander verschaltet werden. Der zweite Teilstrang kann nun ähnlich dem ersten Teilstrang lagenübergreifend geführt sein. So kann beispielsweise der zweite Eingangsabschnitt in einer dritten Wickellage des Blechpakets angeordnet sein und der zweite Verbindungsabschnitt kann über die zweite Wickellage hinweg den zweiten Eingangsabschnitt mit dem zweiten Ausgangsabschnitt verbinden, wobei der zweite Ausgangsabschnitt beispielsweise in einer ersten Wickellage des Blechpakets angeordnet sein kann. Der ersten Wickellage kann dabei zum Beispiel wiederum die zweite Twistrichtung zugeordnet sein, sodass die Eingangsabschnitte und die Ausgangsabschnitte der Teilstränge jeweils in Wickellagen mit unterschiedlichen Twistrichtungen angeordnet sein können.According to one embodiment, the second input section of the second partial strand can be arranged in a second input groove of the grooves. The second input groove can be positioned at a second input position of a second input layer of the winding layers and the first twist direction of the winding can be assigned to the second input layer. The second input section can be connected to a second output section via a second connecting section, wherein the second output section can be arranged in a second output groove of the grooves. In addition, the second output groove can be positioned at a second starting position of a second starting position of the winding layers, wherein the second starting position can be assigned the second twist direction of the winding. The second output section can be connected to a further first input section of a further first partial strand. In the case of a component with, for example, a four-layer laminated core, the first partial strand with the first input section can, for example, be arranged in, for example, a second winding layer, which can, for example, be assigned the first twist direction. The first output section can, for example, be arranged in a fourth winding layer, to which the second twist direction can be assigned. This first output section can be connected to the second input section, which can be arranged, for example, in a third winding layer, whereby the first twist direction can again be assigned to this third winding layer. Advantageously, the first, second output section and the second input section can be optimally interconnected due to the opposing twist directions. The second sub-strand can now be routed across layers similar to the first sub-strand. For example, the second input section can be arranged in a third winding layer of the laminated core and the second connecting section can connect the second input section to the second output section via the second winding layer, wherein the second output section can be arranged, for example, in a first winding layer of the laminated core. The first winding layer can, for example, be assigned the second twist direction, so that the input sections and the output sections of the partial strands can each be arranged in winding layers with different twist directions.
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 ausgeführt sein und dem zuvor beschriebenen Muster des ersten Teilstrangs und des zweiten 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 and follow the previously described pattern of the first sub-strand and the second sub-strand. Advantageously, the winding can be produced with a reduced winding head height, little installation space requirement and minimal material expenditure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erste Eingangslage aus einer radial innenliegenden Hälfte der Wickellagen gewählt sein. Beispielsweise können die einzelnen Wickellagen des Blechpakets nummeriert sein, wobei die Nummer der ersten Eingangslage kleiner als oder maximal gleich groß wie eine Nummer der Gesamtanzahl aller Wickellagen sein kann. Beispielsweise kann dabei die Formel X <= L/2 zur Anwendung kommen, wobei X die Eingangslage bezeichnen kann und L die Gesamtzahl aller Wickellagen.According to a further embodiment, the first input layer can be selected from a radially inner half of the winding layers. For example, the individual winding layers of the laminated core can be numbered, whereby the number of the first input layer can be smaller than or at most the same as a number of the total number of all winding layers. For example, the formula X <= L/2 can be used, where X can denote the input layer and L the total number of all winding layers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erste Eingangslage um eine Hälfte einer Gesamtanzahl der Wickellagen beabstandet zu der ersten Ausgangslage angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Verbindungsabschnitt die um eine Wickellage reduzierter Hälfte der Gesamtanzahl aller Wickellagen überbrücken. Dabei kann zum Beispiel die Formel X+L/2 zur Anwendung kommen, wobei X die Ausgangslage bezeichnen kann und L die Gesamtzahl aller Wickellagen.According to a further embodiment, the first input layer can be arranged at a distance from the first output layer by half of a total number of winding layers. For example, the first connecting section can bridge the half of the total number of all winding layers reduced by one winding layer. For example, the formula X+L/2 can be used, where X can denote the starting position and L the total number of all winding layers.
Zudem kann ein Abstand zwischen der ersten Eingangslage und einer Innenseite der Wicklung gleich einem Abstand zwischen der ersten Ausgangslage und einer Außenseite der Wicklung sein. Beispielsweise kann bei einem beispielsweise vierlagigen Blechpaket die erste Eingangslage der ersten, das heißt innersten, Wickellage entsprechen und die erste Ausgangslage kann der vierten, das heißt der äußersten, Wickellage entsprechen, vorausgesetzt der ersten und vierten Wickellage sind gegenläufige Twistrichtungen zugeordnet. Alternativ kann zum Beispiel die erste Eingangslage der zweiten Wickellage und die erste Ausgangslage der dritten Wickellage entsprechen, sodass jeweils eine Wickellage Abstand zu der Innenseite sowie zu der Außenseite der Wicklung bestehen kann. Dabei kann zum Beispiel die Formel L-X+1 zur Anwendung kommen, wobei X die Eingangslage bezeichnen kann und L die Gesamtzahl aller Wickellagen.In addition, a distance between the first input layer and an inside of the winding can be equal to a distance between the first initial position and an outside of the winding. For example, in a four-layer laminated core, for example, the first input layer can correspond to the first, i.e. innermost, winding layer and the The first starting layer can correspond to the fourth, i.e. the outermost, winding layer, provided that the first and fourth winding layers are assigned opposite twist directions. Alternatively, for example, the first input layer can correspond to the second winding layer and the first output layer can correspond to the third winding layer, so that one winding layer can be at a distance from the inside and from the outside of the winding. For example, the formula L-X+1 can be used, where X can denote the input layer and L the total number of all winding layers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Eingangslage aus einer radial außen liegenden Hälfte der Wickellagen gewählt sein. Beispielsweise können die einzelnen Wickellagen des Blechpakets nummeriert sein, wobei die Nummer der ersten Eingangslage größer als oder mindestens gleich groß wie eine Nummer der Gesamtanzahl aller Wickellagen sein kann. Beispielsweise kann dabei die Formel X >= L/2 zur Anwendung kommen, wobei X die Eingangslage bezeichnen kann und L die Gesamtzahl aller Wickellagen.According to a further embodiment, the second input layer can be selected from a radially outer half of the winding layers. For example, the individual winding layers of the laminated core can be numbered, whereby the number of the first input layer can be greater than or at least equal to a number of the total number of all winding layers. For example, the formula X >= L/2 can be used, where X can denote the input layer and L the total number of all winding layers.
Zudem kann die zweite Eingangslage um eine Hälfte einer Gesamtanzahl der Wickellagen beabstandet zu der zweiten Ausgangslage angeordnet sein. Bei einem beispielsweise vierlagigen Blechpaket kann die zweite Eingangslage zum Beispiel der dritten Wickellage entsprechen (X >= L/2) und die zweite Ausgangslage kann beispielsweise der ersten Wickellage entsprechen. Dabei kann zum Beispiel die Formel X - L/2 zur Anwendung kommen, wobei X die zweite Eingangslage bezeichnen kann und L die Gesamtzahl aller Wickellagen.In addition, the second input layer can be arranged at a distance from the second output layer by half of a total number of winding layers. In the case of a four-layer laminated core, for example, the second input layer can correspond, for example, to the third winding layer (X >= L/2) and the second output layer can, for example, correspond to the first winding layer. For example, the formula X - L/2 can be used, where X can denote the second input layer and L the total number of all winding layers.
Zudem kann ein Abstand zwischen der zweiten Eingangslage und einer Innenseite der Wicklung gleich einem Abstand zwischen der zweiten Ausgangslage und einer Außenseite der Wicklung sein. Beispielsweise kann bei einem beispielsweise vierlagigen Blechpaket die zweite Eingangslage der dritten Wickellage entsprechen (X>=L/2) und die zweite Ausgangslage kann der zweiten Wickellage entsprechen, vorausgesetzt der zweiten und dritten Wickellage sind gegenläufige Twistrichtungen zugeordnet. Dabei kann zum Beispiel die Formel L+X-1 zur Anwendung kommen, wobei X die Eingangslage bezeichnen kann und L die Gesamtzahl aller Wickellagen. Bei einem vierlagigen Blechpaket kann dabei die nach dieser Formel errechnete sechste Wickellage der zweiten Wickellage entsprechen.In addition, a distance between the second input layer and an inside of the winding can be equal to a distance between the second initial layer and an outside of the winding. For example, in the case of a four-layer laminated core, for example, the second input layer can correspond to the third winding layer (X>=L/2) and the second output layer can correspond to the second winding layer, provided that the second and third winding layers are assigned opposite twist directions. For example, the formula L+X-1 can be used, where X can denote the input layer and L the total number of all winding layers. In the case of a four-layer laminated core, the sixth winding layer calculated using this formula can correspond to the second winding layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die erste Ausgangslage und die zweite Eingangslage benachbart zueinander angeordnet sein. Dabei können den benachbarten Wickellagen unterschiedliche Twistrichtungen zugeordnet sein. Beispielsweise kann bei einem vierlagigen Blechpaket die erste Ausgangslage der vierten Wickellage entsprechen und die zweite Eingangslage kann der dritten Wickellage entsprechen. Dabei kann ausgehend von einer ungeraden Anzahl von Wickellagen zwischen der ersten Ausgangslage und einer Innenseite der Wicklung zum Beispiel die Formel X+L/2-1 zur Anwendung kommen, wobei X die Eingangslage mit X<= L/2 bezeichnen kann und L die Gesamtzahl aller Wickellagen. Bei einer geraden Anzahl von Wickellagen zwischen der ersten Ausgangslage und der Innenseite der Wicklung kann beispielsweise die Formel X+L/2+1 zur Anwendung kommen. In einer solchen Ausführungsform kann die erste Eingangslage mit X<=L/2 der ersten Wickellage entsprechen, die erste Ausgangslage kann der dritten Wickellage entsprechen und die zweite Eingangslage kann der vierten Wickellage entsprechen. Wenn hingegen zum Bestimmen der ersten Ausgangslage die Formel L-X+1 zur Anwendung kommt, kann zum Bestimmen der zweiten Eingangslage die Formel L-X+2 angewandt werden und beim Bestimmen der ersten Ausgangslage unter Verwendung der Formel L+X-1 kann umgekehrt die Formel L+X-2 zum Bestimmen der zweiten Eingangslage angewandt werden.According to a further embodiment, the first initial position and the second input position can be arranged adjacent to one another. Different twist directions can be assigned to the adjacent winding layers. For example, in a four-layer laminated core, the first starting layer can correspond to the fourth winding layer and the second input layer can correspond to the third winding layer. Starting from an odd number of winding layers between the first starting layer and an inside of the winding, the formula X+L/2-1 can be used, for example, where X can denote the input layer with all wrapping layers. If there is an even number of winding layers between the first starting layer and the inside of the winding, the formula X+L/2+1 can be used, for example. In such an embodiment, the first input layer with X<=L/2 can correspond to the first winding layer, the first output layer can correspond to the third winding layer and the second input layer can correspond to the fourth winding layer. However, if the formula L-X+1 is used to determine the first initial position, the formula L-X+2 can be used to determine the second initial position and vice versa when determining the first initial position using the formula L+X-1 the formula L+X-2 can be used to determine the second input position.
Zudem wird eine Komponente für eine elektrische Maschine mit einer Variante der zuvor vorgestellten Wicklung vorgestellt. Die Komponente umfasst zudem das ringförmige Blechpaket mit der Mehrzahl von sich axial durch das Blechpaket erstreckenden Nuten zum Aufnehmen der Teilstränge der Wicklung in einer Mehrzahl von radial benachbart angeordneten Wickellagen. 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 includes the annular laminated core with the plurality of grooves extending axially through the laminated core for receiving the partial strands of the winding in a plurality of radially adjacent winding layers. 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 können die Wicklungen beispielsweise drei verschiedenen Phasen entsprechen, 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. The windings can, for example, correspond to three different phases, all of which 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. 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.
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.Using the power converter, an electrical current required to operate the electrical machine can be 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 an der ersten Eingangsposition der ersten Eingangslage positionierte erste Eingangsnut, wobei der ersten Eingangslage eine erste Twistrichtung der Wicklung zugeordnet wird. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des weiteren Durchführens des ersten Teilstrangs durch die an der ersten Ausgangsposition der ersten Ausgangslage positionierte erste Ausgangsnut, wobei der ersten Ausgangslage eine sich von der ersten Twistrichtung unterscheidende zweite Twistrichtung der Wicklung zugeordnet wird. Der Schritt des Durchführens und des weiteren Durchführens können beispielsweise gleichzeitig durchgeführt werden, insbesondere, wenn als Teilstrang ein sogenannter Hairpin-Draht gewählt wird. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Verschaltens des ersten Ausgangsabschnitts des ersten Teilstrangs mit einem zweiten Eingangsabschnitt eines 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 first input groove positioned at the first input position of the first input layer, wherein the first input position is assigned a first twist direction of the winding. In addition, the method includes a step of further passing the first partial strand through the first output groove positioned at the first starting position of the first starting position, wherein the first starting position is assigned a second twisting direction of the winding that differs from the first twisting direction. The step of carrying out and further carrying out can, for example, be carried out simultaneously, in particular if a so-called hairpin wire is selected as the partial strand. Furthermore, the method includes a step of connecting the first output section of the first partial strand to a second input section of a second partial strand of the winding.
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 schematische Draufsichtsdarstellung einer Komponente mit einer Wicklung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
5 eine tabellarische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wickelschemas für eine Wicklung; -
6 eine tabellarische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wickelschemas für eine Wicklung; -
7 eine schematische Darstellung eines ersten Teilstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Wicklung gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
9 ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiels.
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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 a schematic top view representation of a component with a winding according to an exemplary embodiment; -
5 a tabular representation of an exemplary embodiment of a winding scheme for a winding; -
6 a tabular representation of an exemplary embodiment of a winding scheme for a winding; -
7 a schematic representation of a first partial strand according to an exemplary embodiment; -
8th a flowchart of a method for producing a winding according to an exemplary embodiment. -
9 a motor vehicle according to an exemplary embodiment.
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.
Die Wicklung 110 umfasst einen ersten Teilstrang a1, dessen erster Eingangsabschnitt 120, der in einer ersten Eingangsnut 122 der Nuten angeordnet ist, wobei die erste Eingangsnut 122 an einer ersten Eingangsposition einer ersten Eingangslage der Wickellagen positioniert ist und wobei der ersten Eingangslage eine erste Twistrichtung der Wicklung zugeordnet ist. Der erste Eingangsabschnitt 120 ist über einen ersten Verbindungsabschnitt 124 an einer Kronenseite 125 der Wicklung 110 mit einem ersten Ausgangsabschnitt 130 verbunden. Der erste Ausgangsabschnitt 130 ist in einer ersten Ausgangsnut 132 der Nuten angeordnet, wobei die erste Ausgangsnut 132 an einer ersten Ausgangsposition einer ersten Ausgangslage der Wickellagen positioniert ist. Dabei entsprechen die erste Eingangslage und die erste Ausgangslage unterschiedlichen Wickellagen, wobei der ersten Ausgangslage eine sich von der ersten Twistrichtung unterscheidende zweite Twistrichtung der Wicklung zugeordnet ist. Zudem ist die erste Eingangsposition entlang eines Umfangs des Blechpakets 115 von der ersten Ausgangsposition beabstandet.The winding 110 comprises a first partial strand a1, the
An einer der Kronenseite 125 gegenüberliegenden Twistseite 135 der Wicklung 110 ist der erste Ausgangsabschnitt 130 mit einem zweiten Eingangsabschnitt 140 eines zweiten Teilstrangs A2 verschaltet. Der zweite Eingangsabschnitt 140 ist in diesem Ausführungsbeispiel in einer zweiten Eingangsnut 142 angeordnet, wobei die zweite Eingangsnut 142 beispielhaft an einer zweiten Eingangsposition einer zweiten Eingangslage positioniert ist. Dabei ist der zweiten Eingangslage die erste Twistrichtung der Wicklung zugeordnet. 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 einer zweiten Ausgangslage positioniert, wobei der zweiten Ausgangslage die zweite Twistrichtung der Wicklung zugeordnet ist.On a twist side 135 of the winding 110 opposite the crown side 125, the
Die
Vier Zeilen unterhalb der Positionsmarkierungen entsprechen beispielhaft vier Wickellagen der Wicklung. Hierbei entspricht die erste Wickellage L1 beispielhaft einer Wickellage an der Innenseite der Wicklung. Die zweite Wickellage L2 ist in der hier gezeigten Tabelle unterhalb der ersten Wickellage L1 angeordnet und ist als im Blechpaket radial benachbart angeordnete Wickellage zu L1 zu verstehen. Die darunter angeordnete Zeile bezeichnet gleichermaßen die radial benachbart zu der zweiten Wickellage L2 angeordnete dritte Wickellage L3 und die darunter angeordnete Zeile bezeichnet die radial benachbart zu der dritten Wickellage L3 angeordnete vierte Wickellage L4, wobei die vierte Wickellage L4 in diesem Ausführungsbeispiel an der Außenseite der Wicklung angeordnet ist. Dabei sind den einzelnen Wickellagen L1, L2, L3, L4 zwei verschiedene Twistrichtungen T1, T2 zugeordnet. Lediglich beispielhaft ist der zweiten und dritten Wickellage L2, L3 jeweils eine erste Twistrichtung T1 zugeordnet, die lediglich beispielhaft in der hier gezeigten Darstellung linksgerichtet ist. Der ersten und vierten Wickellage L1, L4 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine gegenläufige, das heißt rechtsgerichtete, zweite Twistrichtung T2 zugeordnet. In der untersten Zeile des Wickelschemas 500 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 winding. Here, the first winding layer L1 corresponds, for example, to a winding layer on the inside of the winding. The second winding layer L2 is arranged below the first winding layer L1 in the table shown here and is to be understood as a winding layer arranged radially adjacent to L1 in the laminated core. The line arranged below also denotes the third winding layer L3 arranged radially adjacent to the second winding layer L2 and the line arranged below denotes the fourth winding layer L4 arranged radially adjacent to the third winding layer L3, the fourth winding layer L4 in this exemplary embodiment being on the outside of the winding is arranged. Two different twist directions T1, T2 are assigned to the individual winding layers L1, L2, L3, L4. The second and third winding layer L2 is merely an example, L3 is each assigned a first twist direction T1, which is left-directed only as an example in the illustration shown here. In this exemplary embodiment, the first and fourth winding layers L1, L4 are assigned an opposite, i.e. right-directed, second twist direction T2. In the bottom line of the winding diagram 500, 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 500 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 500 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 er in der vorangegangenen
In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die erste Eingangslage der zweiten Wickellage L2 des Blechpakets, der die erste Twistrichtung T1 der Wicklung zugeordnet ist. Lediglich beispielhaft ist die erste Eingangslage dabei aus einer radial innenliegenden Hälfte der Wickellagen L1, L2, L3, L4 gewählt, gemäß der Formel X <= L/2, wobei X die Eingangslage bezeichnet und L die Gesamtzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.In this exemplary embodiment, the first input position corresponds to the second winding layer L2 of the laminated core, to which the first twist direction T1 of the winding is assigned. Merely as an example, the first input layer is selected from a radially inner half of the winding layers L1, L2, L3, L4, according to the formula L4.
Der erste Ausgangsabschnitt des Teilstrangs a1 ist in einer ersten Ausgangsnut angeordnet, die an einer ersten Ausgangsposition 33 einer ersten Ausgangslage positioniert ist. Dabei ist ein die Ausgangsposition 40 in der ersten Ausgangslage kennzeichnender Pfeil in der hier gezeigten Abbildung rechts neben der entsprechenden Position und in einer anderen Wickellage eingezeichnet, um die Beschriftung des Teilstrangs a1 nicht zu verdecken.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 of a first starting position. An arrow identifying the starting position 40 in the first starting position is drawn in the illustration shown here to the right of the corresponding position and in a different winding position in order not to obscure the labeling of the partial strand a1.
Die erste Ausgangslage entspricht beispielhaft der vierten Wickellage L4 des Blechpakets. Entsprechend ist die erste Ausgangslage in diesem Ausführungsbeispiel um eine Hälfte einer Gesamtanzahl der Wickellagen beabstandet zu der ersten Eingangslage angeordnet, gemäß der Formel X+L/2, wobei X die Ausgangslage bezeichnet und L die Gesamtzahl aller Wickellagen. Dabei ist der ersten Ausgangslage die sich von der ersten Twistrichtung T1 unterscheidende zweite Twistrichtung T2 der Wicklung zugeordnet ist.The first starting position corresponds, for example, to the fourth winding layer L4 of the laminated core. Correspondingly, in this exemplary embodiment, the first starting position is arranged at a distance from the first input layer by half of a total number of winding layers, according to the formula X+L/2, where X denotes the starting position and L the total number of all winding layers. The first starting position is assigned the second twist direction T2 of the winding, which differs from the first twist direction T1.
Die erste Ausgangsposition 33 ist in diesem Ausführungsbeispiel entlang des Umfangs mit einem Abstand von lediglich beispielhaft sieben Positionen von der ersten Eingangsposition 40 beabstandet angeordnet.In this exemplary embodiment, the first starting position 33 is arranged at a distance from the first starting position 40 along the circumference at a distance of only, for example, seven positions.
Der erste Ausgangsabschnitt des ersten Teilstrangs a1 ist verschaltet mit einem zweiten Eingangsabschnitt eines zweiten Teilstrangs A2, wie er in der vorangegangenen
Dabei sind in diesem Ausführungsbeispiel die erste Ausgangslage und die zweite Eingangslage benachbart zueinander angeordnet. Ausgehend von der in diesem Ausführungsbeispiel ungeraden Anzahl von Wickellagen zwischen der ersten Ausgangslage und der Innenseite der Wicklung ist hierfür beispielhaft die Formel X+L/2-1 angewandt, wobei X die erste Eingangslage bezeichnet und L die Gesamtzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.In this exemplary embodiment, the first starting position and the second input position are arranged adjacent to one another. Based on the odd number of winding layers between the first starting layer and the inside of the winding in this exemplary embodiment, the formula X+L/2-1 is used as an example, where X denotes the first input layer and L the total number of all winding layers L1, L2, L3 , L4.
Zudem ist die zweite Eingangslage lediglich beispielhaft aus einer radial außen liegenden Hälfte der Wickellagen L1, L2, L3, L4 gewählt, gemäß der Formel X >= L/2, wobei X die zweite Eingangslage bezeichnet und L die Gesamtzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.In addition, the second input layer is selected merely as an example from a radially outer half of the winding layers L1, L2, L3, L4, according to the formula L3, L4.
Lediglich beispielhaft ist der zweite Ausgangsabschnitt des zweiten Teilstrangs A2 in einer zweiten Ausgangsnut angeordnet, die an einer zweiten Ausgangsposition 31 einer zweiten Ausgangslage positioniert ist. Die zweite Ausgangslage entspricht in diesem Ausführungsbeispiel der ersten Wickellage L1, der die zweite Twistrichtung T2 zugeordnet ist. Entsprechend ist die zweite Ausgangslage beispielhaft um eine Hälfte einer Gesamtanzahl der Wickellagen L1, L2, L3, L4 beabstandet zu der zweiten Eingangslage angeordnet, gemäß der Formel X - L/2, wobei X die zweite Eingangslage bezeichnet und L die Gesamtzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.By way of example only, the second output section of the second partial strand A2 is arranged in a second output groove which is positioned at a second output position 31 of a second output position. In this exemplary embodiment, the second starting position corresponds to the first winding layer L1, to which the second twist direction T2 is assigned. Accordingly, the second starting layer is, for example, arranged at a distance from the second input layer by half of a total number of the winding layers L1, L2, L3, L4, according to the formula L2, L3, L4.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Ausgangsabschnitt des zweiten Teilstrangs A2 mit einem weiteren ersten Eingangsabschnitt eines weiteren ersten Teilstrangs a3 verschaltet. Hierfür ist ein weiterer erster Eingangsabschnitt des weiteren ersten Teilstrangs a3 in einer weiteren ersten Eingangsnut angeordnet, die an einer weiteren ersten Eingangsposition 22 einer weiteren ersten Eingangslage positioniert ist. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die weiteren ersten Eingangslage der zweiten Wickellage L2, der die erste Twistrichtung T1 der Wicklung zugeordnet ist. Da die weitere erste Eingangsposition 22 um neun Positionen beabstandet zu der zweiten Ausgangsposition 31 angeordnet ist und der zweiten Wickellage L2 eine zu der zweiten Twistrichtung T2 gegenläufige erste Twistrichtung T1 zugeordnet ist, ist eine Verschaltung der Teilstränge A2, a3 in diesem Ausführungsbeispiel mit 4,5 Twistschritten möglich.In this exemplary embodiment, the second output section of the second partial strand A2 is connected to a further first input section of a further first partial strand a3. There is one for this Another first input section of the further first partial strand a3 is arranged in a further first input groove, which is positioned at a further first input position 22 of a further first input position. In this exemplary embodiment, the further first input layer corresponds to the second winding layer L2, to which the first twist direction T1 of the winding is assigned. Since the further first input position 22 is arranged nine positions apart from the second starting position 31 and the second winding layer L2 is assigned a first twist direction T1 that is opposite to the second twist direction T2, the partial strands A2, a3 are interconnected with 4.5 in this exemplary embodiment Twist steps possible.
Da zwischen der zweiten Ausgangslage und der Innenseite der Wicklung eine geraden Anzahl von Wickellagen besteht, nämlich beispielhaft 0 Wickellagen, ist zum Bestimmen der Verschaltung beispielhaft die Formel X-L/2+1 angewandt. Dabei bezeichnet X zweite Eingangslage und L die Gesamtzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.Since there is an even number of winding layers between the second starting position and the inside of the winding, namely 0 winding layers for example, the formula X-L/2+1 is used to determine the interconnection. X denotes the second input layer and L the total number of all winding layers L1, L2, L3, L4.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Wicklung eine Mehrzahl erster und zweiter Teilstränge, die alternierend miteinander verschaltet sind. Dabei sind die Teilstränge wie anhand des ersten Teilstrangs a1, des zweiten Teilstrangs A2 und des weiteren ersten Teilstrangs a3 angeordnet und miteinander verschaltet.In one exemplary embodiment, the winding comprises a plurality of first and second partial strands that are alternately connected to one another. The sub-strands are arranged and interconnected as based on the first sub-strand a1, the second sub-strand A2 and the further first sub-strand a3.
Mit anderen Worten hat jeder Teilstrang im Durchschnitt eine kleine Spulenweite, welche von Sehnung abhängig ist, in dem Nutbereich und auf der geschlossenen Seite des Wickelkopfs. Die durchschnittliche Spulenweite ergibt sich aus Lochzahl Q * Phasenanzahl m - Anzahl von versetzten Nuten für die Sehnung. Im hier dargestellten Beispielwickelschema ist Q=3, m=3, Anzahl von versetzten Nuten=2, woraus sich eine durchschnittliche Spulenweite von 7 ergibt. Jeder Teilstrang geht in Wickellage X (X<= L/2, L = Anzahl von Wickellagen in der Nut (L>=4)) ein und in Wickellage X+L/2 aus und wird mit Wickellage X+L/2-1 verschaltet, wenn (X+L/2) einer geraden Zahl entspricht. Ein Teilstrang wird mit Wickellage X+L/2+1 verschaltet, wenn (X+L/2) einer ungeraden Zahl entspricht. Bei einer Wahl von Wickellage X als X>=L/2 ist die Berechnung umgekehrt. Bei dem hier dargestellten Wickelschema 500 mit L=4 verläuft die Wicklung also wie folgt: --> a1 (L2) - a1 (L4) -> A2 (L3) - A2 (L1) -> a3 - a3-> ... -> A36 - A36In other words, each partial strand has, on average, a small coil width, which depends on tension, in the groove area and on the closed side of the winding head. The average coil width results from the number of holes Q * number of phases m - number of offset grooves for the tension. In the example winding scheme shown here, Q=3, m=3, number of offset grooves=2, which results in an average coil width of 7. Each partial strand goes into winding layer X (X<= L/2, L = number of winding layers in the groove (L>=4)) and leaves in winding layer connected if (X+L/2) corresponds to an even number. A partial strand is connected with winding layer X+L/2+1 if (X+L/2) corresponds to an odd number. If winding layer X is chosen as X>=L/2, the calculation is reversed. In the winding scheme 500 shown here with L=4, the winding runs as follows: --> a1 (L2) - a1 (L4) -> A2 (L3) - A2 (L1) -> a3 - a3-> ... -> A36 - A36
Das hier dargestellte weitere Wickelschema 600 ähnelt dem in der vorangegangenen
Vier Zeilen unterhalb der Positionsmarkierungen entsprechen beispielhaft vier Wickellagen der Wicklung. Hierbei entspricht die erste Wickellage L1 beispielhaft einer Wickellage an der Innenseite der Wicklung. Die zweite Wickellage L2 ist in der hier gezeigten Tabelle unterhalb der ersten Wickellage L1 angeordnet und ist als im Blechpaket radial benachbart angeordnete Wickellage zu L1 zu verstehen. Die darunter angeordnete Zeile bezeichnet gleichermaßen die radial benachbart zu der zweiten Wickellage L2 angeordnete dritte Wickellage L3 und die darunter angeordnete Zeile bezeichnet die radial benachbart zu der dritten Wickellage L3 angeordnete vierte Wickellage L4, wobei die vierte Wickellage L4 in diesem Ausführungsbeispiel an der Außenseite der Wicklung angeordnet ist. Dabei sind den einzelnen Wickellagen L1, L2, L3, L4 zwei verschiedene Twistrichtungen T1, T2 zugeordnet. Lediglich beispielhaft ist der ersten und dritten Wickellage L1, L3 jeweils die erste Twistrichtung T1 zugeordnet, die lediglich beispielhaft in der hier gezeigten Darstellung linksgerichtet ist. Der zweiten und vierten Wickellage L2, L4 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine gegenläufige, das heißt rechtsgerichtete, zweite Twistrichtung T2 zugeordnet. In der untersten Zeile des Wickelschemas 500 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 winding. Here, the first winding layer L1 corresponds, for example, to a winding layer on the inside of the winding. The second winding layer L2 is arranged below the first winding layer L1 in the table shown here and is to be understood as a winding layer arranged radially adjacent to L1 in the laminated core. The line arranged below also denotes the third winding layer L3 arranged radially adjacent to the second winding layer L2 and the line arranged below denotes the fourth winding layer L4 arranged radially adjacent to the third winding layer L3, the fourth winding layer L4 in this exemplary embodiment being on the outside of the winding is arranged. Two different twist directions T1, T2 are assigned to the individual winding layers L1, L2, L3, L4. Merely as an example, the first and third winding layers L1, L3 are each assigned the first twist direction T1, which is left-directed merely as an example in the illustration shown here. In this exemplary embodiment, the second and fourth winding layers L2, L4 are assigned an opposite, i.e. right-directed, second twist direction T2. In the bottom line of the winding diagram 500, inputs and outputs of the partial strands of the winding are marked starting from a twist side of the winding.
Gleich dem in der vorangegangenen
Zudem weist der erste Teilstrang a1 des hier dargestellten Wickelschemas 600 ebenfalls einen ersten Ausgangsabschnitt auf, der in einer ersten Ausgangsnut angeordnet ist. Dabei ist die erste Ausgangsnut an einer ersten Ausgangsposition 33 einer ersten Ausgangslage positioniert, wobei die erste Eingangslage und die erste Ausgangslage unterschiedlichen Wickellagen des Blechpakets entsprechen und wobei die erste Eingangsposition 40 entlang des Umfangs von der ersten Ausgangsposition 33 beabstandet ist. Dabei ist der ersten Ausgangslage eine sich von der ersten Twistrichtung T1 unterscheidende zweite Twistrichtung T2 der Wicklung zugeordnet. Auch eine Verschaltung des ersten Ausgangsabschnitts des ersten Teilstrangs a1 mit einem zweiten Eingangsabschnitt eines zweiten Teilstrangs A2 der Wicklung gleicht der in der vorangegangenen
Im Unterschied zu dem in der vorangegangenen
Der erste Ausgangsabschnitt des ersten Teilstrangs a1 ist 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 24 einer zweiten Eingangslage positioniert ist. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die zweite Eingangslage der dritten Wickellage L3, der die erste Twistrichtung T1 der Wicklung zugeordnet ist. Da die zweite Eingangsposition 24 um neun Positionen beabstandet zu der ersten Ausgangsposition 33 angeordnet ist und der dritte Wickellage L3 eine zu der zweiten Twistrichtung T2 gegenläufige erste Twistrichtung T1 zugeordnet ist, ist eine Verschaltung der Teilstränge a1, A2 in diesem Ausführungsbeispiel mit 4,5 Twistschritten möglich.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 24 of a second input position. In this exemplary embodiment, the second input layer corresponds to the third winding layer L3, to which the first twist direction T1 of the winding is assigned. Since the second input position 24 is arranged nine positions apart from the first starting position 33 and the third winding layer L3 is assigned a first twist direction T1 that is opposite to the second twist direction T2, the sub-strands a1, A2 are interconnected in this exemplary embodiment with 4.5 twist steps possible.
Dabei sind in diesem Ausführungsbeispiel die erste Ausgangslage und die zweite Eingangslage benachbart zueinander angeordnet, gemäß der beispielhaften Formel L-X+2, wobei X die erste Eingangslage bezeichnet und L die Gesamtzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.In this exemplary embodiment, the first starting layer and the second input layer are arranged adjacent to one another, according to the exemplary formula L-X+2, where X denotes the first input layer and L the total number of all winding layers L1, L2, L3, L4.
Zudem ist die zweite Eingangslage lediglich beispielhaft aus einer radial außen liegenden Hälfte der Wickellagen L1, L2, L3, L4 gewählt, gemäß der Formel X >= L/2, wobei X die zweite Eingangslage bezeichnet und L die Gesamtzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.In addition, the second input layer is selected merely as an example from a radially outer half of the winding layers L1, L2, L3, L4, according to the formula L3, L4.
Lediglich beispielhaft ist der zweite Ausgangsabschnitt des zweiten Teilstrangs A2 in einer zweiten Ausgangsnut angeordnet, die an einer zweiten Ausgangsposition 31 einer zweiten Ausgangslage positioniert ist. Die zweite Ausgangslage entspricht in diesem Ausführungsbeispiel der zweiten Wickellage L2, der die zweite Twistrichtung T2 zugeordnet ist. Dabei ist lediglich beispielhaft zum Bestimmen der zweiten Ausgangslage die Formel L+X-1 angewandt, wobei X der zweiten Eingangslage entspricht und L der Gesamtanzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.By way of example only, the second output section of the second partial strand A2 is arranged in a second output groove which is positioned at a second output position 31 of a second output position. In this exemplary embodiment, the second starting position corresponds to the second winding layer L2, to which the second twist direction T2 is assigned. The formula L+X-1 is used merely as an example to determine the second initial position, where
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Ausgangsabschnitt des zweiten Teilstrangs A2 mit einem weiteren ersten Eingangsabschnitt eines weiteren ersten Teilstrangs a3 verschaltet. Hierfür ist ein weiterer erster Eingangsabschnitt des weiteren ersten Teilstrangs a3 in einer weiteren ersten Eingangsnut angeordnet, die an einer weiteren ersten Eingangsposition 22 einer weiteren ersten Eingangslage positioniert ist. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die weiteren ersten Eingangslage der ersten Wickellage L1, der die erste Twistrichtung T1 der Wicklung zugeordnet ist. Da die weitere erste Eingangsposition 22 um neun Positionen beabstandet zu der zweiten Ausgangsposition 31 angeordnet ist und der ersten Wickellage L1 eine zu der zweiten Twistrichtung T2 gegenläufige erste Twistrichtung T1 zugeordnet ist, ist eine Verschaltung der Teilstränge A2, a3 in diesem Ausführungsbeispiel mit 4,5 Twistschritten möglich.In this exemplary embodiment, the second output section of the second partial strand A2 is connected to a further first input section of a further first partial strand a3. For this purpose, a further first input section of the further first partial strand a3 is arranged in a further first input groove, which is positioned at a further first input position 22 of a further first input position. In this exemplary embodiment, the further first input layer corresponds to the first winding layer L1, to which the first twist direction T1 of the winding is assigned. Since the further first input position 22 is arranged nine positions apart from the second starting position 31 and the first winding layer L1 is assigned a first twist direction T1 that is opposite to the second twist direction T2, the partial strands A2, a3 are interconnected with 4.5 in this exemplary embodiment Twist steps possible.
Dabei sind in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Ausgangslage und die weitere erste Eingangslage benachbart zueinander angeordnet, gemäß der beispielhaften Formel L+X-2, wobei X die zweite Eingangslage bezeichnet und L die Gesamtzahl aller Wickellagen L1, L2, L3, L4.In this exemplary embodiment, the second starting layer and the further first input layer are arranged adjacent to one another, according to the exemplary formula L+X-2, where X denotes the second input layer and L the total number of all winding layers L1, L2, L3, L4.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Wicklung eine Mehrzahl erster und zweiter Teilstränge, die alternierend miteinander verschaltet sind. Dabei sind die Teilstränge wie anhand des ersten Teilstrangs a1, des zweiten Teilstrangs A2 und des weiteren ersten Teilstrangs a3 angeordnet und miteinander verschaltet.In one exemplary embodiment, the winding comprises a plurality of first and second partial strands that are alternately connected to one another. The sub-strands are arranged and interconnected as based on the first sub-strand a1, the second sub-strand A2 and the further first sub-strand a3.
Mit anderen Worten hat jeder Teilstrang im Durchschnitt eine kleine Spulenweite, welche von Sehnung abhängig ist, in dem Nutbereich und auf der geschlossenen Seite des Wickelkopfs. Die durchschnittliche Spulenweite ergibt sich aus Lochzahl Q * Phasenanzahl m - Anzahl von versetzten Nuten für die Sehnung. Im hier dargestellten Beispielwickelschema ist Q=3, m=3, Anzahl von versetzten Nuten=2, woraus sich eine durchschnittliche Spulenweite von 7 ergibt. Der erste Teilstrang a1 geht in Wickellage 1 ein (X=1) und in Wickellage L (Anzahl von Wickellagen in der Nut (L>=4)) aus und wird dann mit dem zweiten Teilstrang A2 (X=2) von Wickellage L-1 verschaltet. Der zweite Teilstrang A2 geht in Wickellage L-1 ein und in Wickellage L-2 aus und wird mit dritten Teilstrang a3 von Wickellage L-3 verschaltet. Der dritte Teilstrang a3 (X=3) geht in Wickellage L-3 ein und in Wickellage L-4 aus, und wird mit einem vierten Teilstrang A4 von Wickellage L-5 verschaltet. Dieses Muster ist fortsetzbar solange L/2-X>0. Bei einer Wahl von Wickellage X als X>=L/2 ist die Berechnung umgekehrt. Bei dem hier dargestellten Wickelschema 500 mit L=4 verläuft die Wicklung also wie folgt: --> a1 (L1) - a1 (L4) -> A2 (L3) - A2 (L2) -> a3 -a3 -> ... - > A36 - A36In other words, each partial strand has, on average, a small coil width, which depends on tension, in the groove area and on the closed side of the winding head. The average coil width results from the number of holes Q * number of phases m - number of offset grooves for the tension. In the example winding scheme shown here, Q=3, m=3, number of offset grooves=2, which results in an average coil width of 7. The first sub-strand a1 goes into winding layer 1 (X=1) and goes out into winding layer L (number of winding layers in the groove (L>=4)) and is then connected to the second sub-strand A2 (X=2) from winding layer L- 1 connected. The second sub-strand A2 goes into winding layer L-1 and out into winding layer L-2 and is connected to the third sub-strand a3 from winding layer L-3. The third partial strand a3 (X=3) goes into winding layer L-3 and exits into winding layer L-4, and is connected to a fourth partial strand A4 from winding layer L-5. This pattern continues as long as L/2-X>0. If winding layer X is chosen as X>=L/2, the calculation is reversed. In the winding scheme 500 shown here with L=4, the winding runs as follows: --> a1 (L1) - a1 (L4) -> A2 (L3) - A2 (L2) -> a3 -a3 -> ... -> A36 - A36
BezugszeichenReference symbols
- 2222
- weitere erste Eingangspositionanother first entry position
- 2424
- zweite Eingangspositionsecond entry position
- 3131
- zweite Ausgangspositionsecond starting position
- 3333
- erste Ausgangspositionfirst starting position
- 4040
- erste Eingangspositionfirst entry position
- 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
- 125125
- KronenseiteCrown side
- 130130
- erster Ausgangsabschnittfirst exit section
- 132132
- erste Ausgangsnutfirst exit groove
- 135135
- TwistseiteTwist side
- 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
- 200200
- weitere Wicklungfurther winding
- 205205
- zusätzliche Wicklungadditional winding
- 210210
- Innenseiteinside
- 215215
- AußenseiteOutside
- 500500
- WickelschemaWinding scheme
- 600600
- weiteres Wickelschemaanother winding scheme
- 800800
- Verfahren zum Herstellen einer WicklungMethod of making a winding
- 805805
- Schritt des DurchführensStep of performing
- 810810
- Schritt des weiteren DurchführensStep of further implementation
- 815815
- Schritt des VerschaltensInterconnection step
- 900900
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 902902
- EnergieversorgungseinrichtungEnergy supply facility
- 904904
- StromrichterPower converter
- 906906
- GetriebeeinrichtungTransmission device
- 908908
- Radwheel
- a1a1
- erster Teilstrangfirst sub-strand
- A1A1
- zweiter Teilstrangsecond sub-strand
- a3a3
- weiterer erster Teilstranganother first sub-strand
- L1L1
- erste Wickellagefirst wrapping layer
- L2L2
- zweite Wickellagesecond wrapping layer
- L3L3
- dritte Wickellagethird wrapping layer
- L4L4
- vierte Wickellagefourth wrapping layer
- T1T1
- erste Twistrichtungfirst twist direction
- T2T2
- zweite Twistrichtungsecond twist direction
Claims (15)
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
DE102022208142.0A DE102022208142A1 (en) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | Winding, component for an electrical machine and method for producing a winding |
PCT/EP2023/071496 WO2024028422A1 (en) | 2022-08-04 | 2023-08-03 | Winding, component for an electric machine, and method for producing a winding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022208142.0A DE102022208142A1 (en) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | Winding, component for an electrical machine and method for producing a winding |
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---|---|
DE102022208142A1 true DE102022208142A1 (en) | 2024-02-15 |
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ID=87570074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022208142.0A Pending DE102022208142A1 (en) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | Winding, component for an electrical machine and method for producing a winding |
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Citations (3)
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DE102018203471A1 (en) | 2018-03-08 | 2019-09-12 | Zf Friedrichshafen Ag | Winding diagram for an electric machine |
WO2020094405A1 (en) | 2018-11-07 | 2020-05-14 | Audi Ag | Electrical machine |
WO2021063802A1 (en) | 2019-10-01 | 2021-04-08 | Zf Friedrichshafen Ag | Winding scheme for an electric machine |
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-
2022
- 2022-08-04 DE DE102022208142.0A patent/DE102022208142A1/en active Pending
-
2023
- 2023-08-03 WO PCT/EP2023/071496 patent/WO2024028422A1/en unknown
Patent Citations (3)
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WO2021063802A1 (en) | 2019-10-01 | 2021-04-08 | Zf Friedrichshafen Ag | Winding scheme for an electric machine |
Also Published As
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed |