DE112019004037T5

DE112019004037T5 - Verfahren zum Wickeln einer Komponente einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE112019004037T5
Application number: DE112019004037.5T
Authority: DE
Inventors: Kirk Neet
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-05-06
Also published as: CN112534691A; US20200052562A1; WO2020033869A1; CN112534691B; US11316415B2

Abstract

Ein Verfahren zum Installieren einer Wicklung in einem Stator umfasst: das Bilden einer ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung, die eine erste Mehrzahl von Anschlussleitungen und eine zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst, das Bilden einer zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung, die eine dritte Mehrzahl von Anschlussleitungen und eine vierte Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst, das Einführen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in eine Mehrzahl von Statorschlitzen eines Statorkörpers, das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen des Statorkörpers radial einwärts von der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung, und das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen, um eine Zwölf-Leiter-Statorwicklung zu bilden.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beruft sich auf ein früheres Anmeldedatum der am 10. August 2018 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/717,699 , deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme umfasst wird.
HINTERGRUND
Der Stator eines Elektromotors oder Generators umfasst zwei Teile und Isoliermaterial. Das erste Teil ist das Blechpaket. Ein Blechpaket ist typischerweise aus laminierten Blechen aus Elektrostahl gebildet, der zu einer Ringform geformt (gestanzt, gewalzt oder gebogen) wird, die einen Innendurchmesser (ID), einen Außendurchmesser (OD) und eine Stapelhöhe aufweist. Das Blechpaket umfasst des Weiteren Schlitze, die zum ID oder OD hin offen sind. Die Schlitze weisen eine Breite und eine Tiefe auf. Zwischen jedem Schlitz befindet sich ein Blechpaketzinken, der sich vom Blechpaketrückschluss (Joch) des ID oder OD erstreckt.
Das zweite Teil ist die Wicklung. Die Wicklung ist typischerweise aus isoliertem Kupferdraht gebildet. Es sollte jedoch klar sein, dass andere leitfähige Materialien, wie etwa Aluminium, verwendet werden können. Die Wicklung umfasst eine Anzahl von Phasen - typischerweise 3, 5 oder 6. Die Anzahl an Phasen kann variieren. Für jede Phase umfasst die Wicklung Leiter, die Schlitzsegmente und Endschleifen aufweisen. Die Schlitzsegmente sind in den Blechpaketschlitzen untergebracht. Die Endschleifen erstrecken sich meist in Umfangsrichtung und verbinden zwei Schlitzsegmente miteinander. Die Wicklung kann eine Deltawicklung oder eine Sternwicklung sein.
Eine verteilte Wicklung ist eine Wicklung, die Pole einer Phase aufweist, die mehr als einen Schlitz umfassen, typischerweise benachbarte Schlitze. Jede Phase kann auch mehrere Wicklungsschichten belegen. Bei einer 3-Phasen-Wicklung kann es beispielsweise 24 Pole geben, wobei zwei Schlitze durch jeden Pol belegt sind, und die Wicklung kann 8 Wicklungsschichten belegen. Jeder Pol kann sich über drei Schlitze erstrecken, aber nur zwei Schlitze gleichzeitig in jeder gegebenen Wicklungsschicht belegen. Die Wicklung sollte elektrisch ausgeglichen sein, um Verluste zu minimieren und die Effizienz zu erhöhen. Die Schaffung einer elektrisch ausgeglichenen Wicklung, die in kompaktere Statoren eingeführt werden kann, ist eine Herausforderung. Dementsprechend wäre die Industrie einem System gegenüber aufgeschlossen, das eine ausgeglichene Statorwicklung bildet, die eine verringerte Dicke aufweist und in kompaktere Statorkerne eingebaut werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Verfahren zum Installieren einer Wicklung in einem Stator offenbart, das umfasst: das Bilden einer ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung, die eine erste Mehrzahl von Anschlussleitungen und eine zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst, das Bilden einer zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung, die eine dritte Mehrzahl von Anschlussleitungen und eine vierte Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst, das Einführen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in eine Mehrzahl von Statorschlitzen eines Statorkörpers, das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen des Statorkörpers radial einwärts von der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung, und das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen, um eine Zwölf-Leiter-Statorwicklung zu bilden.
Figurenliste

1 zeigt einen Stator für einen Elektromotor, der eine Wicklung umfasst, die nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels gebildet ist;
2 zeigt einen Leiter der Wicklung des Stators aus 1 nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
3 zeigt eine weitere Wicklung des Stators aus 1 nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
4 zeigt einen Teilabschnitt der Wicklung und einen Teilabschnitt der weiteren Wicklung, die miteinander verflochten sind, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
5 zeigt die Wicklung aus 2 in Vorbereitung auf einen Verflechtungsarbeitsgang, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
6 zeigt einen ersten Teilabschnitt der Wicklung aus 5, die in einer ersten Richtung gefaltet ist, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
7 zeigt einen zweiten Teilabschnitt der Wicklung aus 6, die in der ersten Richtung gefaltet ist, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
8 zeigt die weitere Wicklung aus 3, die über die Wicklung aus 7 gelegt ist, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
9 zeigt den ersten und den zweiten Teilabschnitt der Wicklung 8, die auf die weitere Wicklung entfaltet sind, wobei sie ein erstes Leiterpaar bilden, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
10 zeigt, wie ein zweites Leiterpaar auf das erste Leiterpaar gelegt wird, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
11 zeigt, wie ein drittes Leiterpaar auf das erste und das zweite Leiterpaar gelegt wird, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
12 zeigt eine erste Sechs-Leiter-Wicklung, die das erste, zweite und dritte Leiterpaar umfasst, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
13 zeigt ein zweites Sechs-Leiterpaar, das nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels gebildet ist;
14 zeigt den ersten Teilabschnitt der ersten Sechs-Leiter-Wicklung, die sich um eine Mittelachse dreht, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
15 zeigt, wie die zweite Sechs-Leiter-Wicklung auf die erste Sechs-Leiter-Wicklung gelegt wird, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
16 zeigt, wie der Teilabschnitt des ersten Teilabschnitts der ersten Sechs-Leiter-Wicklung in die zweite Sechs-Leiter-Wicklung hineingedreht wird, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
17 zeigt eine erste geflochtene 12-Leiter-Wicklung nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
18 zeigt eine zweite geflochtene 12-Leiter-Wicklung nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
19 zeigt in einer Draufsicht, wie der Stator aus 1 die erste geflochtene 12-Leiter-Wicklung aufnimmt, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
20 zeigt in einer Draufsicht, wie der Stator aus 19 die zweite geflochtene 12-Leiter-Wicklung aufnimmt, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels;
21 zeigt, wie die erste geflochtene 12-Leiter-Wicklung mit der zweiten geflochtenen 12-Leiter-Wicklung verbunden wird, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels; und
22 zeigt eine teilweise Seitenansicht das Stators, die verdeutlicht, wie die erste geflochtene 12-Leiter-Wicklung mit der zweiten geflochtenen 12-Leiter-Wicklung verbunden wird, nach einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird hier im Wege der beispielhaften Darstellung, und nicht der Beschränkung, unter Bezugnahme auf die Figuren eine detaillierte Beschreibung einer oder mehr Ausführungsformen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens vorgestellt.
Ein Stator für eine elektrische Maschine wird allgemein bei 10 in 1 angezeigt. Der Stator 10 umfasst einen Statorkörper 12, der eine Mehrzahl von Wicklungen 14 trägt. Der Statorkörper 12 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein und umfasst eine Mehrzahl von Schlitzen (nicht gezeigt), die in der gezeigten Ausführungsform in einer inneren ringförmigen Oberfläche (ebenfalls nicht gezeigt) ausgebildet sind. Die Wicklungen 14 umfassen einen geflochtenen Abschnitt 16 und einen Verbindungsleitungsabschnitt 18. Der geflochtene Abschnitt 16 definiert einen Teilabschnitt der Wicklung 14, an welchem Punkt Leiter verflochten sein können, um einen gewünschten Formfaktor und ein elektrisches Gleichgewicht herzustellen. Der Verbindungsleiterabschnitt 18 definiert einen Teilabschnitt, an dem Anschlussenden der Leiter, die die Wicklung 14 bilden, verbunden und beispielsweise an eine Leistungsquelle gekoppelt sein können.
Die Wicklung 14 wird dadurch gebildet, dass geflochtene Leiterpaare aus A/B-Leitern und B/D-Leitern geschaffen werden. Wie hier ersichtlich werden wird, kann ein B-Leiter ein Spiegelbild eines A-Leiters darstellen, und ein D-Leiter kann ein Spiegelbild eines C-Leiters darstellen, wobei die A- und C-Leiter im Wesentlichen identisch sind und die B- und D-Leiter im Wesentlichen identisch sind. Unter Bezugnahme auf 2 wird gezeigt, dass ein erster Leiter 34 ein erstes Ende 36, ein zweites Ende 37, eine Mehrzahl von Wickelköpfen 39 umfasst, die eine Mehrzahl von sich dazwischen erstreckenden Schlitzsegmenten verbinden, von denen eines bei 40 dargestellt wird. Der erste Leiter 34 kann in Abhängigkeit von der Position entweder einen A-Leiter oder einen C-Leiter darstellen.
Das erste Ende 36 des ersten Leiters 34 definiert eine erste Verbindungsleitung 41, und das zweite Ende 37 definiert eine zweite Verbindungsleitung 42. Die Mehrzahl von Wickelköpfen 39 umfasst eine erste Mehrzahl von Biegungen 44A, die eine erste Wicklungsschrittweite X1 aufweisen, eine zweite Mehrzahl von Biegungen 44B, die die erste Wicklungsschrittweite X1 aufweisen, und eine dritte Mehrzahl von Biegungen 44C, die die erste Wicklungsschrittweite X1 aufweisen. Die Mehrzahl von Wickelköpfen 39 umfasst ebenfalls eine Biegung 46, die eine zweite Wicklungsschrittweite X2 aufweist, und eine Biegung 48, die eine dritte Wicklungsschrittweite X3 aufweist. Die zweite Wicklungsschrittweite X2 kann um eins größer als die erste Wicklungsschrittweite X1 sein, und die dritte Wicklungsschrittweite X3 kann um eins kleiner als die erste Wicklungsschrittweite X1 sein. Bei einer Ausführungsform kann die erste Wicklungsschrittweite X1 eine Schrittweite von 6 repräsentieren, die zweite Wicklungsschrittweite X2 kann eine Schrittweite von 7 repräsentieren, und die dritte Wicklungsschrittweite X3 kann eine Schrittweite von 5 repräsentieren. Der spezifische Schrittweitenwert kann variieren. Der Ausdruck Schrittweite von 6 beschreibt, dass eine bestimmte Endschleife zwei Schlitzsegmente verbindet, die sich über 5 Schlitze erstrecken.
Unter Bezugnahme auf 3 wird gezeigt, dass ein zweiter Leiter 52 einen ersten Endabschnitt 54, einen zweiten Endabschnitt 56 und eine Mehrzahl von Wickelköpfen 57 umfasst, die sich dazwischen erstrecken. Der erste Endabschnitt 54 des zweiten Leiters 52 definiert eine erste Verbindungsleitung 59, und der zweite Endabschnitt 56 definiert eine zweite Verbindungsleitung 60. Die Mehrzahl von Wickelköpfen 57 umfasst eine erste Mehrzahl von Biegungen 62A, die die erste Wicklungsschrittweite X1 aufweisen, eine zweite Mehrzahl von Biegungen 62B, die die erste Wicklungsschrittweite X1 aufweisen, und eine dritte Mehrzahl von Biegungen 62C, die die erste Wicklungsschrittweite X1 aufweisen. Die Mehrzahl von Wickelköpfen 57 umfasst ebenfalls eine Biegung 646, die eine dritte Wicklungsschrittweite X3 aufweist, und eine Biegung 66, die die dritte Wicklungsschrittweite X3 aufweist. Wie hier detailliert dargestellt wird, wird die Biegung 66 des zweiten Leiters 52 so positioniert, dass sie innerhalb der Biegung 46 des ersten Leiters 34 verschachtelt angeordnet wird, wie in 4 gezeigt. Mit dieser Anordnung kann sich eine relative Position des ersten und des zweiten Leiters 34 und 52 einmal oder mehrfach zwischen den ersten Enden 36 und 54 und den zweiten Enden 37 und 55 ändern.
Unter Bezugnahme auf die 5-7 kann der erste Leiter 34 zur Vorbereitung auf die Aufnahme des zweiten Leiters 52 positioniert und manipuliert werden, wie in 5 gezeigt wird. Beispielsweise kann der erste Leiter 34 in einer ersten Richtung gebogen werden, wodurch ein erster Abschnitt 70 gebildet wird, der zwischen dem ersten Ende 36 und einem der Mehrzahl von Wickelköpfen 39 benachbart zur Biegung 46 definiert ist, wie in 6 gezeigt wird. Der erste Leiter 34 kann auch in der ersten Richtung gebogen werden, um einen zweiten Abschnitt zu bilden, der zwischen dem zweiten Ende 37 und einem der Mehrzahl von Wickelköpfen 39 benachbart zur Biegung 48 definiert ist, wie in 7 gezeigt wird. Ein dritter Abschnitt 74 kann zwischen einem weiteren der Mehrzahl von Wickelköpfen 39 benachbart zur Biegung 46 und noch einem weiteren der Mehrzahl von Wickelköpfen 39 benachbart zur Biegung 48 definiert werden.
An diesem Punkt kann der zweite Leiter 52 auf den ersten Leiter 34 gelegt werden, wie in 8 gezeigt. Der erste Abschnitt 70 und der zweite Abschnitt 72 können entfaltet werden. An diesem Punkt liegen der erste und zweite Teilabschnitt des zweiten Leiters 52 (nicht separat gekennzeichnet) unter dem ersten Abschnitt 70, und ein dritter Teilabschnitt des zweiten Leiters 52 liegt auf dem dritten Abschnitt 74, wodurch sie ein erstes Leiterpaar 80 zum Führen einer elektrischen Phase bilden, wie in 9 gezeigt ist. Das erste Leiterpaar 80 ist als geflochtene A- und B-Leiter ausgebildet. An diesem Punkt sollte klar sein, dass die Begriffe „unter“ und „auf“ aus Gründen der Klarheit angeführt werden, und bezüglich der Positionen des ersten und zweiten Leiters 34 und 52 keine Beschränkungen auferlegen sollen.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt ist ein zweites Leiterpaar 82, das in einer dem ersten Leiterpaar 80 im Wesentlichen ähnlichen Weise ausgebildet ist, wie in 10 gezeigt ausgebildet. Das zweite Leiterpaar 82 wird auf dem ersten Leiterpaar 80 platziert. Weiter gemäß einem beispielhaften Aspekt ist ein drittes Leiterpaar 84 in einer dem ersten Leiterpaar 80 und dem zweiten Leiterpaar 82 im Wesentlichen ähnlichen Weise ausgebildet, wie in 11 gezeigt. Das dritte Leiterpaar 84 wird auf dem ersten Leiterpaar 80 und dem zweiten Leiterpaar 82 platziert, um eine erste Sechs-Leiter-Wicklung 90 zu bilden, wie in 12 gezeigt wird. An diesem Punkt sollte klar sein, dass die erste Sechs-Leiter-Wicklung 90 durch Übereinanderlegen dreier Zwei-Leiterpaare aus A/B-Leitern gebildet wird.
Zu diesem Punkt wird eine zweite Sechs-Leiter-Wicklung 94 in einer Weise gebildet, die der der ersten Sechs-Leiter-Wicklung 90 ähnlich ist. Die zweite Sechs-Leiter-Wicklung 94 wird jedoch durch Übereinanderlegen dreier Zwei-Leiterpaare aus C/D-Leitern gebildet. Die erste Sechs-Leiter-Wicklung 90 kann um eine Mittelachse 96 gedreht oder gebogen werden, wie in 14 dargestellt wird, wodurch ein erster Abschnitt 98 und ein zweiter Abschnitt 100 geschaffen werden. Die zweite Sechs-Leiter-Wicklung 94 wird auf der ersten Sechs-Leiter-Wicklung 90 platziert, wie in 15 gezeigt wird. Die zweite Sechs-Leiter-Wicklung 94 umfasst einen ersten Teilabschnitt 104 und einen zweiten Teilabschnitt 106. Der erste Abschnitt 98 kann, wie in 16 gezeigt, derart entfaltet werden, dass der erste Teilabschnitt 104 unter dem ersten Abschnitt 98 liegt und der zweite Teilabschnitt 106 auf dem zweiten Abschnitt 100 liegt, wodurch eine erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 gebildet wird, die eine erste Mehrzahl von Anschlussleitungen 122 und eine zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen 124 aufweist, wie in 17 gezeigt. Die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 kann dann nach einem Ausführungsbeispiel in den Statorkörper 12 geladen werden. Wie hierin detailliert dargestellt werden wird.
Nach der Bildung der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 wird eine zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 so gebildet, wie es in 18 gezeigt wird. Die zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 umfasst eine dritte Mehrzahl von Anschlussleitungen 132 und eine vierte Mehrzahl von Anschlussleitungen 134. Zu diesem Punkt können die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 und die zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 in den Statorkörper 12 eingeführt werden. Bei einer Ausführungsform wird die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 in den Statorkörper 12 eingeführt und nach außen hin in eine Mehrzahl von Statorschlitzen (nicht separat gekennzeichnet) ausgedehnt, wie in 19 gezeigt. Bei einer Ausführungsform kann die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 den Statorkörper 12 zweimal umwickeln. Nach dem Ausdehnen der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 kann die zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 eingeführt und die Mehrzahl von Statorschlitzen ausgedehnt werden, um radial einwärts von der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 zu liegen. Zu diesem Punkt kann die zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen 124 mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen 132 verbunden werden, wie hierin detailliert dargestellt werden wird.
Nach einem weiteren beispielhaften Aspekt können die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 und die zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 kombiniert und im Statorkörper 12 angeordnet werden. Eine kombinierte erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 und zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 kann dann radial nach außen hin in die Mehrzahl von Schlitzen ausgedehnt werden. In einem beispielhaften Aspekt kann die zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen 122 mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen 132 vor dem Ausdehnen verbunden werden. In einem weiteren beispielhaften Aspekt kann die zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen 122 mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen 132 nach dem Ausdehnen verbunden werden.
Es folgt nun eine Bezugnahme auf 21 bei der Beschreibung einer beispielhaften Verbindung der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen 122 mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen 132. In 21 ist nur die erste Phase mit den Buchstaben A bis D detailliert dargestellt.. Eine zweite Phase wird nur mit x gekennzeichnet, und die dritte Phase wird nur mit y gekennzeichnet. Die Schichten der Wicklung werden mit 1 bis 8 auf der linken Seite des Blatts markiert. Die Schlitze werden mit 1 bis 18 und dann 138 bis 144 markiert. Es sollte klar sein, dass der tatsächliche Stator kreisförmig ist und Schlitze 1-144 umfasst, 21 der Einfachheit halber jedoch nur Schlitze 1-18 und 138-144 zeigt. Die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 ist in den äußersten Schichten, den Schichten 1-4, angeordnet. Die zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 ist in den innersten Schichten, den Schichten 5 bis 8, angeordnet. Die zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 wird in die Statorschlitze um 1 Schlitz von der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 verlagert eingeführt. Die Verlagerung ist in 21 zu sehen, da die Zwölf-Leiter-Wicklung 130 in den Schlitzen 2 und 3 angeordnet ist und die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 in den Schlitzen 1 und 2 angeordnet ist. Es sollte klar sein, dass die zweite und dritte Phase in ähnlicher Weise wie die erste Phase verbunden sein können.
Nach einem beispielhaften Aspekt ist die erste Mehrzahl von Anschlussenden 122A und 122B in verschiedenen Schichten des Statorkörpers 12 angeordnet und stellt einen externen Verbindungspunkt (nicht separat markiert) bereit. Während er als zwei Paare dargestellt ist, z.B. ein A/B-Paar und ein C/D-Paar, sollte klar sein, dass der externe Verbindungspunkt der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 6 Leiterpaare umfasst. Die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 weist einen Leiter A auf, der ein Schlitzsegment in Schicht 1 von Schlitz 1 aufweist, das sich aus dem Blatt heraus als eine Leitung 122A erstreckt. Ein Wickelkopf (Wickelköpfe werden in 21 nicht gezeigt) an der unteren Seite verbindet das Schlitzsegment A in Schicht 1 des Schlitzes 1 mit dem Schlitzsegment A in Schicht 1 des Schlitzes 7. Ein Wickelkopf an der oberen Seite verbindet das Schlitzsegment A in Schicht 1 des Schlitzes 7 mit dem Schlitzsegment A in Schicht 1 des Schlitzes 13. Dieses Muster, das Wickelköpfe an der oberen Seite und der unteren Seite und Schlitzsegmente abwechselt, geht nach rechts hin weiter und bewegt sich kreisförmig um den kreisförmigen Statorkern, bis es den Schlitz 140 erreicht. Bei Schlitz 140 ist der Leiter A in Schicht 2 des Schlitzes 140 angeordnet. Ein Wickelkopf an der oberen Seite verbindet das Schlitzsegment A in Schlitzschicht 2 des Schlitzes 140 mit dem Schlitzsegment A in Schicht 3 des Schlitzes 2. Ein Wickelkopf an der unteren Seite verbindet das Schlitzsegment A in Schicht 3 des Schlitzes 2 mit dem Schlitzsegment A in Schicht 4 des Schlitzes 8. Das Spiralmuster ist offensichtlich, da über den ersten Umlauf um die Statorschlitze Leiter A im Wesentlichen in der Schicht 1 und der Schicht 2 angeordnet ist, dann jedoch über den zweiten Umlauf um die Statorschlitze in den Schichten 3 und vier angeordnet ist. Das Muster setzt sich wieder um die Statorschlitze fort, wobei Schlitzsegmente mit Wickelköpfen an der oberen Seite und Wickelköpfen an der unteren Seite abgewechselt werden. Der Leiter A erstreckt sich von der Schicht 4 im Schlitz 139 als eine Leitung 124A. Die Leiter B, C und D der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 sind die gleichen wie der Leiter A, außer, dass sie um einen Schlitz und/oder 1 Schicht verlagert sind, während sie sich um die Statorschlitze von Leitungen bei 122A oder 122B spiralförmig bewegen, bis sie sich als Leitungen von 124A oder 124B erstrecken. Die Leiter A, B, C und D der zweiten Zwölf-Leiter-Wicklung 130 sind den Leitern A, B, C und D der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 ähnlich, außer, dass sie um 1 Schlitz nach rechts verlagert und in die Schichten 5 bis 8 eingesetzt sind.
Die zweite Mehrzahl von Anschlussenden 124A und 124B kann in einer einzigen Schicht des Statorkörpers 12 angeordnet sein und definiert einen internen Verbindungspunkt (nicht separat markiert). Nach einem beispielhaften Aspekt kann die dritte Mehrzahl von Anschlussleitungen 132A und 132B in einer einzigen Schicht des Statorkörpers 12 angeordnet sein und einen internen Verbindungspunkt (nicht separat markiert) bereitstellen. Während er als zwei Paare dargestellt ist, z.B. ein A/B-Paar und ein C/D-Paar, sollte klar sein, dass der interne Verbindungspunkt der zweiten Zwölf-Leiter-Wicklung 130 6 Leiterpaare umfasst. Die zweite Zwölf-Leiter-Wicklung 130 umfasst ebenfalls einen externen Verbindungspunkt, der durch vierte Anschlussleitungen 134A und 134B definiert wird.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Zwölf-Leiter-Wicklung 120 mit der zweiten Zwölf-Leiter-Wicklung 130 in Reihe geschaltet. In 21 verbindet sich somit die zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen 124A mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen 132A, und die zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen 124B verbindet sich mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen 132B. 21 zeigt 4 separate Verbindungen, wie durch die vier Linien gezeigt wird (nicht markiert). Die Leitung A der Leitungen 124A ist mit der Leitung A der Leitungen 132A verbunden. Die Leitung B der Leitungen 124A ist in ähnlicher Weise mit der Leitung B der Leitungen 132A verbunden. Die Leitung C der Leitungen 124B ist mit der Leitung C der Leitungen 132B verbunden. Die Leitung D der Leitungen 124B ist in ähnlicher Weise mit der Leitung D der Leitungen 132B verbunden. Bei einer Ausführungsform können Verbindungen durch Lötverbindungen, Schweißverbindungen, Hartlötverbindungen oder dergleichen hergestellt werden. Obwohl dies nicht dargestellt ist, sollte ebenfalls klar sein, dass die Verbindungen für die anderen Phasen den gezeigten ähnlich sein können, nur um 2 Schlitze für die zweite Phase und 4 Schlitze für die dritte Phase verlagert. Ein Vorteil dieser Konstruktion ist, dass alle Reihenschaltungen die gleiche Schrittweite aufweisen und daher die gleiche Form aufweisen können. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Reihenschaltungen den Schichten 4 und 5 befinden, was radial der Mittelpunkt zwischen der äußersten Schicht 1 und der innersten Schicht 8 ist. Dies ist deswegen ein Vorteil, da sich die Leitungen in den beiden innersten Schichten 7 und 8 und den beiden äußersten Schichten 1 und 2 befinden, und somit die Leitungen und die Reihenschaltungen einander nicht stören.
22 zeigt eine Seitenansicht des Statorkörpers 12 zusammen mit Endschleifen und den Reihenschaltungen 240, 242, 246 und 248 zwischen der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 und der zweiten Zwölf-Leiter-Wicklung 130, die eine erste Phase (nicht separat gekennzeichnet) bilden. Die Reihenschaltungen 240, 242, 246 und 248 sind axial auf der oberen Seite der Endschleifen verbunden. Aufgrund dessen, dass die Reihenschaltungen 240, 242, 246 und 248 alle die gleiche Schrittweite und Form aufweisen, können sie wie die dreieckige Endschleife dreiecksförmig sein. Dies ermöglicht es ihnen, sich zu verschachteln, wobei die Schenkel 500 der zweiten Zwölf-Leiter-Wicklung 130 sich radial einwärts von den Schenkeln 510 der ersten Zwölf-Leiter-Wicklung 120 befinden.
An diesem Punkt sollte klar sein, dass die Ausführungsbeispiele ein System zur Bildung eines Stators beschreiben, der eine mehrstückige Wicklung aufweist. Das heißt, es wird eine Wicklung gebildet, mit zumindest einer weiteren Wicklung kombiniert, in einem Stator montiert und verbunden. Auf diese Weise kann eine Statorwicklung gebildet werden und in einen Statorkern eingepasst werden, der einen kleinen Formfaktor aufweist. Indem eine Wicklung nach einer weiteren Wicklung installiert wird, z.B. unter Einsatz mehrerer radialer Ausdehnungsarbeitsgänge, kann die Wicklung in einem Statorkörper montiert werden, der nicht die Geometrie aufweist, die für eine einstückige Wicklung aufnahmefähig wäre. Während sie als aus ersten und zweiten Wicklungen gebildet beschrieben ist, sollte ferner klar sein, dass die Wicklung drei oder mehr Wicklungen umfassen kann. Nach dem Einsetzen könnten die Wicklungen in einer Deltakonfiguration oder einer Sternkonfiguration verbunden sein. Die Ausführungsbeispiele stellen eine kaskadierende Wicklung dar, in der ein Draht in der gleichen Wicklung über zumindest drei aufeinanderfolgende Schichten untergebracht ist. Es ist ebenfalls klar, dass eine verflochtene Wicklung aus mehreren parallelen Drähten (zum Beispiel 4 oder mehr parallele Drähte) (wird üblicherweise durch eine Hairpin-Wicklung geschaffen) ebenfalls ein ähnliches Halbwicklungs-Verbindungsschema aufweisen kann.
Die Begriffe „ungefähr“ und „im Wesentlichen“ sollen den Fehlergrad umfassen, der mit der Messung der bestimmen Größe einhergeht, basierend auf dem Equipment, das zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung verfügbar ist. Beispielsweise können „ungefähr“ und/oder „im Wesentlichen“ einen Bereich von ± 8% oder 5% oder 2% eines gegebenen Werts umfassen.
Die hier verwendete Terminologie hat nur den Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. So, wie sie hier verwendet werden, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ ebenfalls die Pluralformen umfassen, es sei denn, dass der Kontext deutlich etwas anderes anzeigt. Es versteht sich ebenfalls, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Schrift verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Betriebsvorgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehr Merkmalen, Zahlen, Schritten, Betriebsvorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel oder Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente mit Elementen davon ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Ferner können viele Abwandlungen durchgeführt werden, um eine besondere Situation oder ein besonderes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichen Umfang abzuweichen. Somit ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt wird, die als die Weise offenbart wird, die für die Ausführung dieser Erfindung als die beste betrachtet wird, sondern, dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang der Ansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/717699 [0001]

Claims

Verfahren zum Installieren einer Wicklung in einem Stator, umfassend: Bilden einer ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung, die eine erste Mehrzahl von Anschlussleitungen und eine zweite Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst; Bilden einer zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung, die eine dritte Mehrzahl von Anschlussleitungen und eine vierte Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst; Einführen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in eine Mehrzahl von Statorschlitzen eines Statorkörpers; Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen des Statorkörpers radial einwärts von der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung; und Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen, um eine Zwölf-Leiter-Statorwicklung zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen das Bilden einer Schweißverbindung zwischen jeder der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen und entsprechenden von jeder der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen das Bilden einer Reihenschaltung zwischen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung und der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen das Bilden einer Lötverbindung zwischen jeder der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen und entsprechenden von jeder der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen das Bilden einer Hartlötverbindung zwischen jeder der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen und entsprechenden von jeder der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen das Bilden einer Verbindung umfasst, die eine Schrittweite und Form aufweist, die einer Schrittweite und Form von Wickelkopfabschnitten der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung und der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen das Verschachteln der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der ersten Mehrzahl von Anschlussleitungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Installieren der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung und das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen des Statorkörpers das Ausdehnen einer kombinierten ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung und zweiten Zwölf-Leiter-Wicklung radial nach außen hin in den Statorkörper umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Installieren der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung und das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen des Statorkörpers das Ausdehnen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen nach dem Ausdehnen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Statorschlitze umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung das Bilden einer ersten Zwölf-Leiter-Wicklung umfasst, und das Bilden der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung das Bilden einer zweiten Zwölf-Leiter-Wicklung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einführen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen das Bilden einer äußersten Schicht der Wicklung umfasst, und das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung das Bilden einer innersten Schicht der Wicklung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung um einen Schlitz von der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung verlagert umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einführen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen das Einführen der ersten Mehrzahl von Anschlussleitungen in eine äußere Schicht der Wicklung und der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen in eine mittlere Schicht der Wicklung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen das Einführen der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen in die mittlere Schicht der Wicklung und der vierten Mehrzahl von Anschlussleitungen in eine innere Schicht der Wicklung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen das Verbinden der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen in der mittleren Schicht der Wicklung mit der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen in der mittleren Schicht der Wicklung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Einführen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen das Einführen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in einer spiralförmigen Umwicklung um die Statorschlitze von der ersten Mehrzahl von Anschlussleitungen in der äußeren Schicht der Wicklung bis zu der zweiten Mehrzahl von Anschlussleitungen in der mittleren Schicht der Wicklung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung in einer spiralförmigen Umwicklung um die Statorschlitze von der dritten Mehrzahl von Anschlussleitungen in der mittleren Schicht der Wicklung bis zu der vierten Mehrzahl von Anschlussleitungen in der inneren Schicht der Wicklung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Einführen der ersten Mehrfach-Leiter-Wicklung in die Mehrzahl von Statorschlitzen das Einführen eines Teilabschnitts der ersten Mehrzahl von Anschlussleitungen in die äußerste Schicht der Wicklung umfasst, und das Einführen der zweiten Mehrfach-Leiter-Wicklung das Einführen eines Teilabschnitts der vierten Mehrzahl von Anschlussleitungen in die innerste Schicht der Wicklung umfasst.