EP3580835A1 - Wicklung einer elektrischen maschine mit gesteigertem füllgrad - Google Patents

Wicklung einer elektrischen maschine mit gesteigertem füllgrad

Info

Publication number
EP3580835A1
EP3580835A1 EP18705545.4A EP18705545A EP3580835A1 EP 3580835 A1 EP3580835 A1 EP 3580835A1 EP 18705545 A EP18705545 A EP 18705545A EP 3580835 A1 EP3580835 A1 EP 3580835A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grooves
winding
stator
flat wire
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18705545.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus SCHIEFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Scimo - Elektrische Hochleistungsantriebe GmbH
Original Assignee
Scimo Elektrische Hochleistungsantriebe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scimo Elektrische Hochleistungsantriebe GmbH filed Critical Scimo Elektrische Hochleistungsantriebe GmbH
Publication of EP3580835A1 publication Critical patent/EP3580835A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/223—Heat bridges

Definitions

  • the invention relates to a device for an electrical
  • Rotary field machines are powered by alternating currents, or alternating voltage, which have the same frequency and are shifted by a fixed phase angle to each other.
  • a rotating magnetic field is generated by arranging a number of coils corresponding to the number of alternating currents or alternating voltages spatially at fixed angles to one another, these angles corresponding as far as possible to the fixed phase angles of the supplying alternating currents or alternating voltages.
  • the ladder resp.
  • Coil windings which can be assigned to one of these coils are then generally referred to as belonging to this phase.
  • a machine with three phases one then speaks of a three-phase alternator.
  • a distributed winding unlike the concentrated winding, not every tooth pole is individually wound, but coils which comprise a plurality of tooth poles are introduced into the stator slots.
  • Statornut a groove to be understood, which is provided for filling with a winding with an electrically conductive wire or flat wire and milled in the stator, punched, laser cut, water jet cut, eroded and / or cut or each in a stator is milled, stamped, lasered, water jet cut, eroded and / or cut, in which case a flat wire is to be understood as meaning a wire whose cross section is essentially in a rectangle or square Edges may be at least partially rounded or bevelled. In other words, that a flat wire has a substantially rectangular or square cross section, wherein the edges of the cross section may have at least partially oblique or a rounding.
  • the flat wire may be at least one of
  • the wire or the flat wire is formed such that a short circuit is prevented at the contact points or surfaces during the winding of the wire or flat wire. That the wire may be at least partially coated with an electrically insulating material and / or electrically insulating material may be arranged between adjoining wire windings.
  • the Köntaktrac or surfaces between wire or flat wire and stator are with at least one of the above
  • the electrically insulating material comprises or is formed from at least one material from the group of electrically insulating materials, this group comprising: surface insulating materials, for example of plastic films such as polyimide, polyester,
  • Thermoplastics or other surface materials such as aramid paper,
  • Glass cloth or the like which is also e.g. can be soaked in resin. It is also possible to combine different films with different property profiles in so-called multi-layer insulation systems. This is useful if mechanically resistant layers protect another, electrically highly insulating layer on one or both sides. In addition to the flexible
  • Insulating materials can also be used preformed insulating materials from the group of ceramics, mica or thermosets.
  • coatings of the stator for example by powder coating, but also impregnation with resin or the omission of an additional surface insulation material.
  • the remaining between the stator slots areas are referred to as tooth or Zahnpol.
  • the invention relates to a stator with at least one winding or a flat wire winding.
  • flat wire windings increased fill levels can be achieved.
  • an increased degree of filling is understood that by means of the winding or flat wire winding, it is possible that the maximum available volume in the space provided. Grooves in the Statornuten completely or as completely as possible is used.
  • boosted refers herein to previous conventional solutions, such as windings with a round wire, in other words, by means of a winding or flat wire winding according to the invention, the volume provided for winding or flat wire winding in the stator slots should be completely or almost completely filled or used, in which case no or only a small number
  • the expense of segmentation and the electromagnetic disadvantage are very high.
  • WO 2007/146252 A2 discloses a method for achieving a high degree of copper fill with distributed winding, which can be used on a non-segmented stator core.
  • preformed copper rods are inserted with a rectangular cross-section through the grooves of a stator, formed on the opposite side and connected by a joining method, such as welding or crimping, conductive each other.
  • a joining method such as welding or crimping
  • the windings formed by this method have a high number of joints. Joints are characterized by inferior mechanical and electrical properties, as a continuous wire. Enough space is required for the production of the joints. For these reasons, this type of winding makes sense only if a small number of turns and large wire cross sections are used. However, large wire cross-sections in the radial groove direction lead to additional
  • EP 1 255 344 A1 discloses a method according to which a prefabricated winding of flat wires is introduced into a segmented stator. The insertion of the winding is only by subsequent or simultaneous joining the
  • Stator segments possible.
  • the joint of the stator segments can be performed by way of example by a dovetail joint.
  • the joining of segmented stator lamination leads to an additional air gap in the joint and often also to unwanted electrical connections between different metal layers of the laminated cores, caused for example by a slight axial misalignment or degree of joining. Additional air gaps lead to an increased magnetization current demand of the electrical steel sheet and electrical connections between the sheet metal layers to additional eddy currents.
  • CA 2539592 AI a method for inserting prefabricated coils of flat wire into the open slots of a stator core is disclosed.
  • Current displacement effects and eddy current losses in the flat conductors are minimized by the flat wires of the sinks are designed with their broader side to each other.
  • the slot slot In order to use the coils through the slot slot, the slot slot must be larger than the width of the coil, that is wider than the wider edge length of the flat wire cross section. The large utility slot severely restricts the machine design, leading to a
  • WO 2004/055 957 A1 discloses to embed a winding head in a thermally conductive material in order to achieve a good cooling connection to the cooled housing of the machine. However, no special shaping of the winding head is considered here.
  • EP 2 562 917 A1 discloses that the coils are wound in advance and inserted into the stator slots in the axial direction can.
  • the winding head shape is classic, with the difference that the winding head is bent on one side inwards (towards the rotor) to allow insertion into the grooves.
  • EP 2 782 220 A2 discloses a continuation of EP 2562917 AI.
  • the coils are also made here in advance and pushed axially into the stator.
  • the innovation in this disclosure is that the coils have less winding head length than in EP 2562917 AI and that the winding end sides of the coils form a flat surface.
  • the invention has for its object to provide a device which t winding a winding or Flachdra and a stator lamination of an electric machine or rotary electric machine or an electric motor, which makes it possible to achieve an increased degree of filling in the stator, with no or only a
  • the phrase "A has B”, “A includes B” or “A includes B.” may refer to the situation in which, apart from B, there is no other element in A (ie, a situation in which A consists exclusively of B), as well as the situation in which, in addition to B, one or more further elements are present in A,
  • At least one and “one or more” and grammatical variations of these terms when used in conjunction with one or more elements or features and intended to express that the element or feature may be single or multiple, typically only once used, for example, at the first introduction of the feature or element.
  • At a nachfol ⁇ constricting re-mention of the feature or element of the corresponding term "at least one" or “one or more” is not generally used, without limitation, the possibility that the feature or element may be one or more times provided.
  • Flat wire of two adjacent coil turns at least in a range of 50% up to . including 100% contiguous;
  • Coil winding at least in a range of at least 50% up to and including 100% adjacent to the face of the
  • winding and “flat wire winding” are used interchangeably in the present description and the claims.
  • device according to the invention is to be understood here as a device or an embodiment which at least has all the features according to the subject of the first independent claim or under the
  • a device comprises:
  • stator has at least one outer and an inner axially symmetric lateral surface, and at both ends of the hollow cylinder, in each case at least one final radially symmetric top surface, wherein the top surfaces face each other, and wherein the top surfaces in each case at least a first and a second radially symmetrical Have area; and wherein the stator has at least two grooves, wherein the grooves in each case in axial or oblique-axial
  • Flat wire winding formed from at least two coil turns by means of at least one flat wire, the coil turns are each free of joints, wherein the coil turns are stacked such that the flat wire of a coil winding in each case predominantly runs parallel to the surface wire of the adjacent coil winding or the adjacent coil turns, and the flat wire is formed by two adjacent coil turns respectively predominantly adjacent to each other; wherein the flat wire winding is at least partially inserted within the grooves such that the first coil turn is predominantly adjacent to the end face of the respective groove; and at least partially a region of the flat wire winding, which extends outside the grooves, along the second radially symmetric region is arranged, and predominantly parallel to j e election cover surface ' runs.
  • stator with beveled stator slots is formed in such a way that its stator plates are each slightly rotated about the axis of rotation of the stator relative to one another in the axial direction
  • the individual stator laminations are each rotated by a predetermined angle in a radial direction about the axis of rotation of the stator, which angle is in a range of more than 0 ° to about 5 °, or preferably in a range of
  • a stator By rotating the stator laminations to each other as described above, a stator is formed whose grooves extend obliquely axially either along its inner circumferential surface or along its outer circumferential surface. This allows torque ripples and noise excitations, but "but also many other effects caused by harmonic opposite stators are reduced with straight grooves and the harmonic content of the induced voltage, for example.
  • Slanting or axial skewing of the stator is half a slot pitch over the entire stator length Lstator.
  • the slot pitch is the distance between two slots.
  • a helix angle Q op t results over the complete length of the stator according to the formula (1):
  • sieche represents the number of sheets of a stator.
  • D B iech represents the thickness of the individual sheets of the stator.
  • Angle Q op t and ⁇ indicated For example, a lower range limit for Q op t and ⁇ disclosed in the 3rd row of the above table are for example are for example in the 2nd row of the table above.. Values for an upper range limit for Q op t and ⁇ specified.
  • the shape of the grooves is adapted to the flat wire such that in each case two mutually opposite sides of the flat wire are introduced adjacent to the respective two side surfaces of the grooves.
  • the range is between
  • the thermally conductive material comprises at least one material from the group of materials or is formed therefrom, said group comprising: potting compound, for example based on epoxy resin, silicone or polyester, wherein the potting compound for better thermal conductivity additives, such as ceramic powder, typically aluminum oxide or aluminum nitride, but also any other fillers in different forms with higher thermal conductivity than the potting material, eg. B.
  • potting compound for example based on epoxy resin, silicone or polyester
  • the potting compound for better thermal conductivity additives such as ceramic powder, typically aluminum oxide or aluminum nitride, but also any other fillers in different forms with higher thermal conductivity than the potting material, eg. B.
  • thermally conductive material may also be selected from the group of
  • the invention is based on a winding or flat wire winding with increased filling level, which avoids the aforementioned disadvantages of the prior art. That eg with regard to the o. g. EP 2 562 917 AI, that groove openings towards the rotor must be wider than wide
  • the coils are inserted, bent and welded at least once in each turn,. while in a device according to the invention at least two windings are provided without a joint, wherein the in the o.
  • a winding according to the invention is, for example, characterized in that it consists of flat wire so a conductor material with preferably approximately rectangular cross-section, wherein one edge length has a greater width than the second, the turns lie in the groove majority with the wider flat wire sides and the conductors into the grooves of a stator laminated core not segmented to facilitate wicking
  • stator laminated core having grooves whose, facing the rotating machine part, slot opening has a smaller width than the wider cross-sectional edge length of the flat wire and the flat wire for at least two coil windings has no joint.
  • the winding is additionally characterized in that in at least one phase individual windings are formed on a winding head such that the flat wire exits axially from a first groove and in the following spatial course along the flat wire initially to its wider
  • Cross-sectional edge is bent, then bent around its narrower cross-sectional edge, covers part of the way to a second groove, then bent around the narrower cross-sectional edge and after another bend around the wider
  • Cross-sectional edge enters the second groove.
  • a bend is defined as a change of direction of the wire greater than 45 ° in a section of wire shorter than five times the cross-sectional edge of the wire measured in the center of the profile.
  • An introduction of the winding in the grooves can be done for example by threading.
  • Winding head be formed so that it is thermally connected to a
  • Jacket cooling can be connected and the defined layer structure allows automated production.
  • the good thermal connection of the winding head takes place in that large parts of the winding head are spatially very close to a cooled housing wall enclosing the stator.
  • a good thermally conductive contact for example, by casting or
  • Impregnating the winding can be made.
  • the winding indicates at least two contiguous
  • Winding insert segmented stator lamination stack.
  • stator lamination stack is made of many
  • the stator or the laminated stator core has at least two grooves.
  • the slot opening is respectively or at least partially tapered by a tooth tip, so that the flat wire does not fit with its wider profile width. This is to be avoided, for example, that the groove opening is equal to the groove width, then a prefabricated winding can be inserted axially. In the event that the groove on the tooth head does not face the
  • Zahnkopf refers to a machine which just a taper of the groove in the region of the tooth head, as at the slot opening, opposite the having actual groove width. Air has a magnetic permeability that is small compared to iron. In the design of the machine, it is therefore desirable to distribute the tooth passed through a tooth tip over a wide area of the air gap. A machine with a pronounced tooth head thus usually has a higher torque than a machine without pronounced
  • Tooth head The absence of a pronounced tooth head usually leads to higher Zahnpulsations justifyen. Furthermore, in many cases by a pronounced tooth head the
  • Torque ripple of the machine can be reduced.
  • according to the invention comprises:.
  • At least one coil turn emerges from a groove in the axial direction. After emerging from the groove, the wire is bendable so that it runs in the radial direction away from the rotating machine part "rotor". In the case of an internal rotor
  • Radial flux machines are the most widely used machine construction methods In principle, however, the devices or embodiments according to the invention are also applicable to axial flow machines or can be formed as such, wherein The terms “axial” and “radial” must then be interchanged An alternative formulation for this would be, for example, that the rotor extends in a direction perpendicular to the wire path in the groove and perpendicular to the air gap away from the air gap.
  • the wire in the winding head has a further bend, through which it runs in a path which, concentrically (or parallel in the case of a linear machine) to the air gap.
  • the wire for the course up to the bend at the next groove outlet or groove entry lies predominantly in one plane and is predominantly free of rotation about its profile axis.
  • the groove has a rectangular except for the slot opening
  • the space between the winding head and the housing is filled with a good heat-conducting material.
  • Layers is guided to make the winding head axially shorter.
  • Devices can optionally additionally be provided at the axial ends in order to dissipate the lost heat of the last wound phase in the axial direction.
  • the winding of a rotary electric polyphase machine is characterized in that it consists of flat wire, ie a conductor material with approximately rectangular cross-section, wherein one edge length has a greater width than the second, the turns in the groove predominantly with the wider Flat wire sides lie on one another and the conductors are inserted into the grooves of a segmented laminated stator core which is not segmented to simplify the winding insertion, this stator laminated core having grooves whose rotating part
  • Machine part facing, groove opening has a smaller width than the wider cross-sectional edge length of the flat wire and the flat wire for at least two coil windings has no joint.
  • the winding is additionally, characterized in that in at least one phase individual windings are formed on a winding head such that the flat wire exits axially from a first groove and in the following spatial course along the
  • Flatwire is first bent around its wider cross-sectional edge, then bent around its narrower cross-sectional edge, travels a part of the way to a second groove, is then bent around the narrower cross-sectional edge and after another bend around the wider cross-sectional edge enters the second groove.
  • a bend is defined as a change of direction of the wire of more than 45 ° in a shorter section of wire measured in the profile center than five times the wider cross-sectional edge of the wire.
  • the space between the winding head and the housing with a heat-conducting for better heat dissipation
  • the windings in the winding head of a phase in several radial. Layers led to the
  • Winding head compared to the execution of the turns in the winding head of a phase with only one radial layer, shorter in the axial direction, that is, with a smaller axial projection of the entire winding head, which protrudes axially beyond the stator to make. This is possible if there is sufficient space for radial layers in the region of the yoke.
  • a first part of the äus the groove exiting coil turns, for example, in ' a radially only slightly smaller diameter than that
  • the respectively last-wound phase deviates from the winding diagram according to claim 1 in such a way that the winding in the area of the winding head takes a more direct route from the exiting to the re-entering groove
  • Winding head compared to the previously wound phases, both shorter in the axial direction, that is, with a, lower axial projection of the entire winding head, which protrudes axially beyond the stator, as well as shorter with respect to the path length of the
  • Winding head results, for example, when the windings are formed in an arcuate course from the exiting to the incoming groove and thereby have only small bends in the radial direction.
  • At least one device is optionally additionally provided at the axial ends in order to prevent the
  • the winding is characterized
  • the machine part facing away from, wide cross-sectional edge is bent, is bent around its narrower cross-sectional edge, covers part of the way to a second groove, then bent to the narrower cross-sectional edge and after another bend around the wider cross-sectional edge in the second groove
  • a bend is defined as a change of direction of the wire greater than 45 ° in a section of wire shorter than five times the cross-sectional edge of the wire measured in the center of the profile.
  • Fig. 1 is a schematic oblique view of an embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic radial cross-sectional view according to FIG. 1 ;
  • Fig. 3 is an enlarged section of the schematic
  • Fig. 4 is a schematic axial cross-sectional view of a
  • Fig. 5 is a schematic axial cross-sectional view of a
  • FIG. 6 shows a schematic oblique view of an embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic radial cross-sectional view of FIG. 6;
  • Fig. 8 is an enlarged detail of the schematic
  • Fig. 9 form two schematic side views of execution
  • Fig. 1 shows a schematic oblique view of a
  • the Device 100 has at least one segment-free stator or stator laminated core 110.
  • the stator 110 is according to a
  • the stator 110 has at least one outer axially symmetrical lateral surface 150 and an inner axially symmetrical lateral surface 160, and at both ends of the hollow cylinder, in each case at least one final one
  • top surface 120 radially symmetrical top surface 120, wherein these top surfaces are opposite and they each at least a first
  • the stator 110 has at least two grooves 130.
  • the grooves 130 each extend in an axial or oblique-axial direction from one cover surface 120 to the opposite cover surface (not visible) through the entire stator 110.
  • the grooves 130 extend from the inner circumferential surface 160 in the radial direction at least partially hineinerhoteln in the stator 110.
  • the grooves 130 each have at least two radially extending inner side surfaces and an inner end surfaces.
  • grooves 130 are formed in each case in the first radially symmetrical region 170, and the second radially symmetrical region 180 is free of grooves 130
  • Embodiment 100 are each tapered by means of at least one tooth tip.
  • the device 100 further comprises at least one
  • the device has, for example, two winding heads 190, wherein in each case the winding head 190 on each side of the stator 110 with a phase 195 or windings or
  • Flat wire windings 140 is formed, wherein a device according to the invention on more than two end windings 190 and more than one phase 195. To simplify the illustration and to illustrate the principle, in this case only a phase 195 was shown.
  • the flat wire winding 140 is formed in each case from at least two coil turns by means of at least one flat wire.
  • the coil turns are each free of joints.
  • the Coil windings are stacked one above the other in such a way that the flat wire of one coil turn runs in each case predominantly parallel to the flat wire of the adjacent coil turn or the adjacent coil windings and of two adjacent ones
  • Coil windings are each formed predominantly adjacent to each other.
  • the flat wire winding 140 is at least partially inserted within the grooves 130 in such a way that the first coil turn runs predominantly adjacent to the end face of the respective groove 130.
  • Flat wire winding 140 which extends outside of the grooves 130, along the second radially symmetric region 180 is disposed, and predominantly parallel to the respective top surface 120 and the second radially symmetrical region 180 of the respective
  • the first phase winding 140 in this case comprises six coils.
  • the second phase can be wound analogously to the first phase, only around the
  • FIG. 2 shows a schematic radial cross-sectional view 200 through the device 100 according to FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a schematic radial cross-sectional view 200 through the device 100 according to FIG. 1.
  • Flat wire windings 140 fill, according to their adapted to the grooves 130 cross-section, the designated volume in grooves 130 completely or almost completely.
  • two tooth heads 230 are here each example arranged on both sides of the grooves 130, wherein optionally only one tooth tip 230 may be disposed on one side of the opening of the grooves 130.
  • the respective one tooth head 230 and the two tooth heads 230 respectively delimit the volume within the grooves 130 for the,
  • FIG. FIG. 2 shows a section through the stator lamination stack 110 "in the axial direction.
  • the laminated stator core 110 has grooves 110 into which the conductors or the electrically conductive flat wire 210 of the
  • Winding 140 are inserted.
  • Machine part is also referred to as slot slot.
  • FIG. 3 shows an enlarged section 300 of the schematic cross-sectional view of the device 100 according to FIG. 2.
  • the inner end face 330 of the grooves 130 are shown, along which each of the first flat wire 210, which extends within a groove 130, the first coil turn 220 of a winding 140 is predominantly adjacent. It is also shown in FIG. 3 that adjacent coil turns 220 of the winding 140 run predominantly parallel to each other.
  • the two radially extending inner side surfaces 310 and 320 are shown.
  • this enlarged section 300 shows that the shape of the grooves 130 are adapted to the cross section of the flatwire 210 such that it has the available
  • FIG. 4 shows a schematic axial cross-sectional view of an embodiment of a device 400 according to the invention.
  • FIG. 4 shows the axial section from the side through the stator 110, consisting of stator lamination packet 110, a housing 410 and
  • Cooling channels 420 are introduced. Cooling channels lead a cooling medium. About the surfaces in contact with the cooling medium there is a heat exchange.
  • a disk 430 which may be the same Groove geometry as the stator has, made of insulating material between stator lamination 110 and the winding heads 190 of the stator
  • Winding 140 or between different phases 195 may be arranged, wherein the insulating material comprises at least one material from the group of insulating materials and wherein the group comprises: kraft paper, Pertinax, multi-layer insulation, ceramic or plastic. The last or most recently wound or
  • Wound phase 440 can be wound in a simplified manner to shorten the length of the winding head 190.
  • the last wound phase 440 also forms a region where heat can be dissipated axially.
  • the winding heads of the last phase it is permissible that they cover all grooves from an axial point of view. From the axial point of view, grooves no longer have to be kept free for winding with another phase. Ideally, this circumstance is used to obtain the shortest possible winding heads and to obtain an axially flush termination of this winding, which can be connected by means of a thermally conductive material axially to another component.
  • FIG. 5 shows the detailed detail 500 of the device 400
  • the distance between winding 140 and housing 410 is small, ideally in the range of 0.01 mm to 1 mm. , whereby heat loss can be dissipated by a heat conductive material 510, wherein the heat conductive material 510
  • the group of thermally conductive materials comprising: potting resins for example
  • Fillers are filled.
  • An example of this is the filling with alumina ceramic powder.
  • Fig. 6 shows a schematic oblique view of a
  • the Device 600 has at least one segment-free stator or stator laminated core 110.
  • the stator 110 is according to a
  • the stator 110 has at least one outer axially symmetrical lateral surface 150 and an inner axially symmetrical lateral surface 160, as well as at both ends of the hollow cylinder, each at least one final
  • the stator 110 has at least two grooves 130.
  • the grooves 130 each extend in an axial or oblique-axial direction from one cover surface 120 to the opposite cover surface (not visible) through the entire stator 110.
  • the grooves 130 extend at least partially into the stator 110 from the outer lateral surface 150 in the radial direction.
  • the grooves 130 each have at least two radially extending inner side surfaces and a
  • grooves 130 are formed in each case in the first radially symmetrical region 170, and the second radially symmetrical region 180 is free of grooves 130
  • Embodiment 600 are each tapered by means of at least one tooth tip.
  • the device 600 further comprises at least one
  • the device thus has, for example, two winding heads 190 in this disclosed embodiment, with the winding head 190 on each side of the stator 110 of a phase 195 consisting of six coils being shown here by way of example.
  • Windings or flat wire windings 140 is formed, wherein a device according to the invention can also have more than two winding heads or more than six or less than six coils or windings or flat wire windings.
  • the flat wire winding 140 is formed in each case from at least two coil turns by means of at least one flat wire.
  • the coil turns are each free of joints.
  • the coil turns are stacked one above the other such that the flat wire of a coil turn respectively
  • the flat wire winding 140 is at least partially inserted within the grooves 130 such that the first Coil winding predominantly adjacent to the end face of the respective groove 130 extends. Wherein at least partially a portion of the flat wire winding 140, which outside of the grooves 130th
  • the stator lamination stack 110 in whose slots 130 the winding 140 of the first phase, with in this case by way of example ten turns, is inserted, likewise fewer or more than ten turns being possible.
  • the first phase winding 140 in this case comprises six coils.
  • the second phase can be wound analogously to the first phase, only around the
  • the device 600 is formed such that a rotor can be disposed outside the device 600.
  • FIG. 7 shows a schematic radial cross-sectional view 600 through the device 600 according to FIG. 6.
  • Flat wire windings 140 fill, according to their adapted to the grooves 130 cross-section, the designated volume in grooves 130 completely or almost completely. In the region of the openings in the interior of the stator 110, i. in the area of the inner
  • the lateral surface 160, two tooth heads 230 are here each example arranged on both sides of the grooves 130, wherein optionally only one tooth tip 230 may be disposed on one side of the opening of the grooves 130.
  • the one tooth head 230 and the two tooth heads 230 each delimit the volume within the grooves 130 for the
  • FIG. 7 shows a section through the stator lamination stack 110 in the axial direction.
  • the laminated stator core 110 has grooves 110 into which the conductors or the electrically conductive flat wire 210 of the
  • Winding 140 are inserted.
  • Machine part is also referred to as slot slot.
  • Fig. 8 shows an enlarged detail 800 of the schematic cross-sectional view of the device 600 according to FIG. 7.
  • the inner end face 330 of the grooves 130 are shown, along which each of the first flat wire 210, which extends within a groove 130, the first coil turn 220 of a winding 140 is predominantly adjacent. It is also shown in FIG. 8 that adjacent coil turns 220 of the winding 140 run predominantly parallel to one another.
  • the two radially extending inner side surfaces 310 and 320 are shown.
  • this enlarged section 800 shows that the shape of the grooves 130 are adapted to the cross section of the flat wire 210 such that it has the available
  • Fig. 9 shows two schematic side views of two
  • Devices 900 and 1000 are formed by means of at least two or more than two stator plates whose. Grooves 130 are formed on the outer surface 150 of the stators 110 and extend into the stators and extend completely axially along the axis of rotation of the stators 110.
  • the grooves 130 of the device 900 and 1000 may also each on the inner circumferential surface 160 according to any of the above-described devices 100 to 500.
  • device 900 has grooves 130 which extend parallel and straight as well as completely axially along the axis of rotation of the stators 110.
  • Device 1000 grooves 130 which are completely inclined axially along the axis of rotation of the stators 110 extend.
  • Stator laminated core 110 is formed, an inventive
  • Embodiment of the device 1000 grooves 130 defined or is to be understood by which does not extend over the entire length of the stator 110th and stator lamination uniformly parallel to the axis of rotation of the stator 110, but parallel to each other and rotated along the axis of rotation.
  • Stator slots 130 is formed such that its
  • Rotation axis of the stator 110 are rotated relative to each other. Ie. in other words, the individual stator laminations are mutually spaced by a predetermined angle in a radial direction
  • Rotated rotation axis of the stator said angle is in a range of more than 0 ° up to about 5 ° or preferably in a range of about 0.008 ° to about 5 ° or
  • angles can also be expressed by means of the formula (1). and / or the formula (2) which are described above.

Abstract

Vorrichtung (100) aufweisend: mindestens einen Stator (110) mit zwei radialsymmetrischen Deckflächen (120); wobei der Stator (110) mindestens zwei Nuten (130) aufweist und sich diese jeweils in axialer oder schräg-axialer Richtung von einer Deckfläche (120) zur gegenüberliegenden Deckfläche (120) durch den gesamten Stator (110) hindurch- sowie in radialer Richtung in den Stator (110) hineinerstrecken und eine innenliegende Stirnflächen (330) aufweisen; und zumindest eine Flachdrahtwicklung (140), gebildet aus mindestens zwei Spulenwindungen (220) mittels einem Flachdraht (210). Wobei diese (220) frei von Fügestellen und derart übereinander gestapelt angeordnet sind, dass der Flachdraht (210) jeweils überwiegend parallel zum jeweils benachbarten. Flachdraht (210) verläuft und überwiegend aneinander angrenzend gebildet ist. Wobei die Flachdrahtwicklung (140) zumindest teilweise derart innerhalb der Nuten (130) eingebracht ist, dass die erste Spulenwindung (220) überwiegend angrenzend an die Stirnfläche (330) der jeweiligen Nut (130) verläuft und zumindest ein Bereich der Flachdrahtwicklung (140), der außerhalb der Nuten (130) angeordnet ist, entlang eines nutfreien Bereichs (180) angeordnet ist, und überwiegend parallel zur jeweiligen Deckfläche (120) verläuft.

Description

Wicklung einer elektrischen Maschine mit gesteigertem Füllgrad
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine elektrische
Maschine, insbesondere eine Wicklung einer elektrischen Maschine mit gesteigertem Füllgrad. Die Erfindung betrifft allgemein rotierende elektrische Maschinen mit mehreren Phasen und einer verteilten Wicklung. Drehfeldmaschinen werden durch Wechselströme, oder Wechselspannung, gespeist, welche die gleiche Frequenz aufweisen und um einen festen Phasenwinkel zu einander verschoben sind. In Drehfeldmaschinen wird ein drehendes Magnetfeld dadurch erzeugt, dass eine zur Anzahl der Wechselströme, oder Wechselspannungen, korrespondierende Anzahl an Spulen räumlich um feste Winkel zueinander angeordnet sind, wobei diese Winkel möglichst den festen Phasenwinkeln der speisenden Wechselströme, bzw. WechselSpannungen entsprechen. Die Leiter, bzw.
Spulenwindungen, welche sich zu einer dieser Spulen zuordnen lassen werden dann allgemein als zu dieser Phase zugehörig bezeichnet. Im Falle einer Maschine mit drei Phasen, spricht man dann auch von einer Dreiphasenwechselstrommaschinen. Bei einer verteilten Wicklung wird im Unterschied zur konzentrierten Wicklung nicht jeder Zahnpol einzeln bewickelt, sondern Spulen welche mehrere Zahnpole umfassen in die Statornuten eingebracht. Hierin ist unter „Statornut" eine Nut zu verstehen, die zur Füllung mit einer Wicklung mit einem elektrisch leitfähigen Draht bzw. Flachdraht vorgesehen ist und in den Stator gefräst, gestanzt, gelasert, wasserstrahlgeschnitten, erodiert und/oder geschnitten bzw. jeweils in ein Statorblech eines Statorblechpakets gefräst, gestanzt, gelasert, wasserstrahlgeschnitten, erodiert und/oder geschnitten wurde. Hierin ist unter einem Flachdraht ein Draht zu verstehen, dessen Querschnitt im Wesentlichen gemäß einem Rechteck bzw. quadratisch ist, wobei die Kanten zumindest teilweise abgerundet bzw. abgeschrägt sein können. D.h. mit anderen Worten, dass ein Flachdraht einen im Wesentlichen rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt aufweist, wobei die Kanten des Querschnitts zumindest teilweise schräg bzw. eine Rundung aufweisen können. Der Flachdraht kann zumindest eines der
Materialien aus der Gruppe von elektrisch leitfähigen Materialien aufweisen bzw. daraus gebildet sein, wobei diese Gruppe umfasst: Kupfer, Kupferlegierungen, Silber, Silberlegierungen, Gold,
Goldlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierung oder jedes weiter elektrisch leitfähige oder supraleitende Material. Erfindungsgemäß ist der Draht bzw. der Flachdraht derart gebildet, dass bei der Wicklung des Drahts bzw. Flachdrahts an den Kontaktpunkten bzw. - flächen ein Kurzschluss verhindert wird. D.h. der Draht kann zumindest teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet sein und/oder es kann zwischen aneinander angrenzenden DrahtWicklungen elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Auch die Köntaktpunkte bzw. -flächen zwischen Draht bzw. Flachdraht und Statorblech sind mit zumindest einem der oben genannten
elektrisch isolierenden Materialien voneinander elektrisch isoliert. Das elektrisch isolierende Material weist zumindest ein Material aus der Gruppe von elektrisch isolierenden Materialien auf bzw. ist daraus gebildet, wobei diese Gruppe umfasst: Flächenisolierstoffe zum Beispiel aus Kunststofffolien wie Polyimid, Polyester,
Polyetheretherketon, Polyamid, Polyethylen oder anderen
Thermoplasten oder anderen Flächenwerkstoffen wie Aramid-Papier,
Glasgewebe oder ähnlich, welche auch z.B. mit Harz getränkt werden können. Es können auch verschiedene Folien mit unterschiedlichen Eigenschaftsprofilen in sogenannten Mehrschichtisolationsystemen aufeinander verbunden werden. Sinnvoll ist dies, wenn mechanisch widerstandsfähige Schichten eine andere, elektrisch hoch-isolierende Schicht ein- oder beidseitig schützen. Neben den flexiblen
Isolierstoffen können auch vorgeformte Isolierstoffe aus der Gruppe der Keramiken, Glimmer oder der Duroplaste verwendet werden. Ebenso möglich sind bei niedrigeren Spannungsanforderungen Beschichtungen des Stators zum Beispiel durch Pulverbeschichten, aber auch Tränken mit Harz oder der Verzicht auf einen zusätzlichen Flächenisolierstoff. Die zwischen den Statornuten verbleibenden Bereiche werden als Zahn oder Zahnpol bezeichnet. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Stator mit mindestens einer Wicklung bzw. einer Flachdrahtwicklung. Mittels Flachdrahtwicklungen können gesteigerte Füllgrade erreicht werden. Hierin wird unter einem gesteigerten Füllgrad verstanden, dass mittels der Wicklung bzw. Flachdrahtwicklung es ermöglicht wird, dass das maximal zu Verfügung stehende Volumen in den dafür vorgesehenen . Nuten in den Statornuten vollständig bzw. möglichst vollständig genutzt wird. Der Begriff „gesteigert" bezieht sich hierin auf bisherige konventionelle Lösungen, wie bspw. Wicklungen mit einem Runddraht. Mit anderen Worten, mittels einer erfindungsgemäßen Wicklung bzw. Flächdrahtwicklung soll das in den Statornuten bereitgestellte Volumen für die Wicklung bzw. Flachdrahtwicklung vollständig bzw. nahezu vollständig befüllt bzw. genutzt werden, wobei hierbei keine bzw. lediglich eine geringe Anzahl an
Fügestellen erforderlich ist.
Bei konventionellen Lösungen wird oftmals eine vergleichbare
Wicklung dadurch gebildet, dass man den Stator segmentiert und nach Einlegen einer vorgeformten Wicklung zusammen "schiebt". Der Aufwand für die Segmentierung und die elektromagnetischen Nachteil sind jedoch sehr hoch.
WO 2007 / 146 252 A2 offenbart ein Verfahren zum Erzielen eines hohen Kupferfüllgrad mit verteilter Wicklung, welches an einem nicht segmentierten Statorpaket eingesetzt werden kann. Hierzu werden vorgeformte Kupferstäbe mit rechteckigem Querschnitt durch die Nuten eines Stators gesteckt, auf der gegenüberliegenden Seite umgeformt und durch ein Fügeverfahren, wie Schweißen oder Crimpen, miteinander leitend verbunden. Hierdurch entsteht eine mehrphasige Wicklung mit .hohem Füllfaktor. Die nach diesem Verfahren gebildeten Wicklungen weisen eine hohe Anzahl an Fügestellen auf. Fügestellen zeichnen ' sich durch schlechtere mechanische und elektrische Eigenschaften aus, als durchgängiger Draht. Für die Fertigung der Fügestellen wird ausreichend Platz benötigt. Aus diesen Gründen ist diese Art der Wicklung nur sinnvoll, wenn eine geringe Anzahl an Windungen und große Drahtquerschnitte verwendet werden. Große Drahtquerschnitte in radialer Nutrichtung führen jedoch zu zusätzlichen
Stromverdrängungseffekten und Wirbelströmen in den Leitern und dadurch zu höheren Verlusten bei hohen elektrischen Frequenzen. Zudem ist die Maschinenauslegung durch die niedrige Windungszahl eingeschränkt.
In EP 1 255 344 AI ist ein Verfahren offenbart, nach dem eine vorgefertigte Wicklung aus Flachdrähten in einen segmentierten Stator eingebracht wird. Das Einlegen der Wicklung ist dabei nur durch anschließendes oder gleichzeitiges zusammenfügen der
Statorsegmente möglich. Die Fügestelle der Statorsegmente kann beispielhaft durch einen Schwalbenschwanzverbindung ausgeführt werden. Das Fügen von segmentierten Statorblechpaketen führt zu einem, zusätzlichen Luftspalt in der Verbindungsstelle und häufig auch zu ungewollten elektrischen Verbindungen zwischen verschiedenen Blechebenen der Blechpakete, hervorgerufen zum Beispiel durch einen leichten axialen Versatz oder Gradbildung beim Fügen. Zusätzliche Luftspalte führen zu einem erhöhten Magnetisierungsstrombedarf des Elektroblechs und elektrische Verbindungen zwischen den Blechebenen zu zusätzlichen Wirbelströmen.
Gemäß CA 2539592 AI ist ein Verfahren zum Einsetzen vorgefertigter Spulen aus Flachdraht in die offenen Nuten eines Statorpakets offenbart. Stromverdrängungseffekte und Wirbelstromverluste in den Flachleitern werden minimiert, indem die Flachdrähte der Spülen mit ihrer breiteren Seite aufeinander liegend ausgeführt sind. Um die Spulen durch den Nutschlitz einsetzen zu können, muss der Nutschlitz größer als die Breite der Spule sein, also breiter als die breitere Kantenlange des Flachdrahtquerschnitts. Der große Nutzschlitz schränkt die Maschinenauslegung stark ein, führt zu einem
reduzierten Drehmoment und bei permanenterregten Synchronmaschinen zu höheren Rotorverlüsten. Um die Spulen bei der Montage nicht verformen zu müssen, sind in der Nut entsprechende Aussparungen vorzusehen, welche zu einem reduzierten Kupferfüllgrad führen. WO 2004 / 055 957 AI offenbart einen Wickelkopf in ein thermisch leitendes Material einzubetten, um eine gute Kühlungsanbindung an das gekühlte Gehäuse der Maschine zu erzielen. Es wird hierbei jedoch keine spezielle Formung des Wickelkopfes betrachtet.
EP 2 562 917 AI offenbart, dass die Spulen vorab gewickelt werden und in axialer Richtung in die Statornuten eingeschoben werden können. Die Wickelkopfform ist dabei klassisch, mit dem Unterschied, dass der Wickelkopf auf einer Seite nach innen (zum Rotor hin) gebogen ist, um das Einbringen in die Nuten zu ermöglichen ..
US 2015 0364977 AI offenbart eine Ergänzung zur Hairpin-Wicklung, welche auch in der Erfindungsmeldung angegeben ist. In dieser
Veröffentlichung wird eine Methode vorgeschlagen, wie man die
Isolierung zwischen den Phasen dieser Maschinen gestalten kann. Um . die Spulen zu verbinden, müssen diese durch Schweißen oder Crimpen gefügt werden. EP 2 782 220 A2 offenbart eine Weiterführung von EP 2562917 AI. Die Spulen werden auch hier vorab gefertigt und axial in den Stator geschoben. Die Neuerung bei dieser Offenlegung ist, dass die Spulen weniger Wickelkopflänge haben als in EP 2562917 AI und, dass die Wickelkopfseiten der Spulen eine ebene Fläche bilden. Dies sind gleichzeitig auch die Ansprüche der Veröffentlichung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine Wicklung bzw. Flachdra twicklung und einen Statorblechpaket einer elektrischen Maschine bzw. rotierenden elektrischen Maschine oder einem Elektromotor aufweist, die es ermöglicht einen gesteigerten Füllgrad in den Statornuten zu erzielen, wobei keine bzw. lediglich eine
geringe Anzahl an Fügestellen hierfür erforderlich sein soll.
Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Hierauf bezogene
Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen bzw.
Ausführungsformen wieder. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in beliebiger Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Im Folgenden werden die Begriffe "aufweisen", "umfassen" oder "einschließen" oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dem
entsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe
eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck "A weist B auf", "A umfasst B" oder "A schließt B. ein" sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d. h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht) , als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind,
beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar
weitere Elemente. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe
„mindestens ein" und „ein oder mehrere" sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, das das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfol¬ genden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein" oder „ein oder mehrere" in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise", „insbesondere", „beispielsweise (bspw.)" oder ähnliche
Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe
eingeleitet werden, optionale Merkmale, "und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der
Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche
einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform" oder durch „in einer weiteren Ausführungsform" eingeleitet werden,' als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative
Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen
Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleitete Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben. Unter dem Begriff „überwiegend" ist hierin zu verstehen, dass ein Bereich von mindestens 50 % bis zu einschließlich 100 % des Merkmals vorliegen muss. D. h. .
- „überwiegend parallel" beschreibt hierin, dass jeweils
benachbarte Spulenwindungen in einem Bereich von
mindestens 50 % bis zu einschließlich 100 % parallel zu einander verlaufen;
- „überwiegend angrenzend" beschreibt hierin, dass der
Flachdraht von zwei benachbarten Spulenwindungen mindestens in einem Bereich von 50 % bis zu . einschließlich 100 % aneinander angrenzend gebildet ist;
- „überwiegend angrenzend an die Stirnfläche der jeweiligen Nut" beschreibt hierin, dass die Flachdrahtwicklung zumindest teilweise derart innerhalb der Nuten eingebracht ist, dass die erste
Spulenwindung mindestens in einem Bereich von mindestens 50 % bis zu einschließlich 100 % angrenzend an die Stirnfläche der
jeweiligen Nut verläuft, und
- „überwiegend parallel" beschreibt in einem weiteren Merkmal, dass zumindest ein Bereich von mindestens 50 % bis zu einschließlich 100 % der Flachdrahtwicklung parallel zur jeweiligen Deckfläche verläuft.
Die Begriffe „Wicklung" bzw. „Flachdrahtwicklung" werden in der vorliegenden Beschreibung bzw. den Ansprüchen synonym verwendet .
Unter einem „Wickelkopf" ist der Teil der Wicklung bzw.
Flachdrahtwicklung zu verstehen, der außerhalb der Nuten des Stators bzw. Statorblechpakets verläuft.
Die Begriffe „Stator" bzw. „Statorblechpaket" werden hierin synonym verwendet .
Unter dem Begriff „erfindungsgemäße Vorrichtung" ist hierin eine Vorrichtung bzw., eine Ausführungsform zu verstehen, die zumindest alle Merkmale gemäß dem Gegenstand des ersten unabhängigen Anspruchs aufweist bzw. unter dessen
Schutzbereich fällt. Darüber hinaus sind auch alle
Vorrichtungen bzw. Ausführungsformen zu verstehen, die
zusätzlich ein Merkmal bzw. mehrere Merkmale zumindest eines abhängigen Anspruchs aufweisen bzw. unter den Schutzbereich eines abhängigen Anspruchs bzw. mehrerer abhängiger Ansprüche fallen.
In einer ersten Ausführungsform weist eine Vorrichtung auf:
mindestens einen segmentfreien Stator, der gemäß eines
axialsymmetrischen Hohlzylinders gebildet ist, wobei der Stator zumindest eine äußere und eine innere axialsymmetrische Mantelfläche aufweist, sowie an beiden Enden des Hohlzylinders, jeweils zumindest eine abschließende radialsymmetrische Deckfläche, wobei sich die Deckflächen gegenüberliegen, und wobei die Deckflächen jeweils zumindest einem ersten und einem zweiten radialsymmetrischen Bereich aufweisen; und wobei der Stator mindestens zwei Nuten aufweist, wobei sich die Nuten jeweils in axialer oder schräg-axialer
Richtung, von einer Deckfläche zur gegenüberliegenden Deckfläche durch den gesamten Stator hindurch erstrecken, und wobei sich die Nuten von der inneren Mantelfläche in radialer Richtung zumindest teilweise in den Stator hineinerstrecken, und wobei die Nuten jeweils zumindest zwei radial verlaufende innenliegende
Seitenflächen und eine innenliegende Stirnflächen aufweisen; wobei jeweils im ersten radialsymmetrischen Bereich Nuten gebildet sind und der zweite radialsymmetrischen Bereich frei von Nuten ist, und wobei die Nuten im Bereich der inneren Mantelfläche jeweils mittels zumindest eines Zahnkopfes verjüngt sind; und zumindest eine
Flachdrahtwicklung, gebildet aus mindestens zwei Spulenwindungen mittels mindestens einem Flachdraht, wobei die Spulenwindungen jeweils frei von Fügestellen sind, wobei die Spulenwindungen derart übereinander gestapelt angeordnet sind, dass der Flachdraht einer Spulenwindung jeweils überwiegend parallel zum Flächdraht der benachbarten Spulenwindung bzw. den benachbarten Spulenwindungen verläuft, und der Flachdraht von zwei benachbarten Spulenwindungen jeweils überwiegend aneinander angrenzend gebildet ist; wobei die Flachdrahtwicklung zumindest teilweise derart innerhalb der Nuten eingebracht ist, dass die erste Spulenwindung überwiegend angrenzend an die Stirnfläche der jeweiligen Nut verläuft; und wobei zumindest teilweise ein Bereich der Flachdrahtwicklung, welcher außerhalb der Nuten verläuft, entlang des zweiten radialsymmetrischen Bereichs angeordnet ist, und überwiegend parallel zur j eweiligen Deckflache ' verläuft. Hierin werden mit dem Begriff „schräg-axial" in Verbindung mit Nuten eines jeweiligen Stators, der aus mehreren einzelnen Statorblechen gebildet ist, einer erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung Nuten definiert bzw. sind darunter zu verstehen, die nicht über die gesamte Länge des Stators gleichmäßig parallel zur Rotationsachse des Stators verlaufen, sondern zueinander parallel und verdreht entlang dessen Rotationsachse verlaufen. Ein Stator mit geschrägten Statornuten ist derart gebildet, dass hierfür dessen Sta.torbleche jeweils in axialer Richtung leicht um die Rotationsachse des Stators zueinander verdreht sind. D. h. mit anderen Worten die einzelnen Statorbleche sind jeweils zueinander um einen vorbestimmten Winkel in einer radialen Richtung um die Rotationsachse des Stators verdreht, wobei dieser Winkel in einem Bereich von mehr als 0° bis zu ungefähr 5° liegt bzw. vorzugsweise in einem Bereich von
ungefähr 0.0175° bis zu ungefähr 5° bzw. insbesondere in einem
Bereich von ungefähr 0.00006° bis zu ungefähr 5° bzw. auch in einem Bereich von ungefähr 0.6° bis zu ungefähr 5°. Durch das oben beschriebene Verdrehen der Statorbleche zueinander wird ein Stator gebildet, dessen Nuten schräg-axial entweder entlang seiner inneren Mantelfläche oder entlang seiner äußeren Mantelfläche verlaufen. Hierdurch können Drehmomentwelligkeiten, Geräuschanregungen, aber "auch der Oberwellengehalt z.B. der induzierten Spannung aber auch viele weitere durch Oberwelle verursachte Effekte gegenüber Statoren mit gerade verlaufenden Nuten reduziert werden. Die übliche
Schrägung bzw. axiale Schrägung des Stators beträgt eine halbe Nutteilung über die komplette Statorlänge Lstator . Die Nutteilung ist die Distanz zwischen zwei Nuten. Bei einer verteilten Wicklung ergibt sich zum Beispiel ein Schrägungswinkel Qopt über die komplette Länge des Stators nach der Formel (1) :
_ 360°
^Oüt — n ( 1 ) mit der Phasenzahl bzw. der Anzahl der Phasen m, der Polpaarzahl, welche die Anzahl der Paare an magnetischen Polen in rotierenden elektrischen Maschinen angibt, bzw. Anzahl der Polpaare p und der Lochzahl einer Hilfgröße zur Beschreibung von Magnetfeldern in elektrischen Maschinen, welche sich aus der Anzahl der Nuten N pro Polzahl 2p und Phasen m ergibt, des jeweiligen Stators und der Verdrehwinkel γ zwischen den einzelnen Blechen des Stators ergibt sich dann bspw. aus der Formel (2) :
wobei sieche die Anzahl der Bleche eines Stators repräsentiert.
Typische Winkel über die gesamte Statorlänge bzw. zwischen den
Blechen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
wobei DBiech die Dicke der einzelnen Bleche des Stators repräsentiert. In der 1. Zeile der oben stehenden Tabelle sind bspw. typische
Winkel Qopt und γ angegeben. Zum Beispiel sind in der 2. Zeile der oben stehenden Tabelle bspw. eine untere Bereichsgrenze für Qopt und γ offenbart und in der 3. Zeile der oben stehenden Tabelle sind bspw. Werte für eine obere Bereichsgrenze für Qopt und γ angegeben.
In einer weiteren Ausführungsform ist jeweils die Form der Nuten derart an den Flachdraht angepasst ist, dass jeweils zwei sich gegenüberliegende Seiten des Flachdrahts an die jeweiligen zwei Seitenflächeri der Nuten angrenzend eingebracht sind. In einer, weiteren Ausführungsform ist der Bereich zwischen
Deckfläche und dem Bereich der Drahtwicklung, welcher äußerhalb der Nuten verläuft, zumindest teilweise mit einem wärmeleitfähigen
Material gefüllt, und wobei das wärmeleitfähige Material zumindest ein Material aus der Gruppe von Materialien aufweist bzw. daraus gebildet ist, wobei diese Gruppe umfasst : Vergussmasse zum Beispiel auf Epoxidharz-, Silikon oder Polyesterbasis, wobei der Vergussmasse zur besseren Wärmeleitfähigkeit Zusatzstoffe, wie beispielsweise Keramikpulver, typischerweise Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, aber auch beliebige andere Füllstoffe in verschiedenen Formen mit höherer Wärmeleitfähigkeit als das Vergussmaterial, z. B.
Kohlenstoff in Form von Graphit oder Nanomaterialien . Des Weiteren kann das wärmeleitfähige Material auch aus der Gruppe der
Imprägniermittel oder der Flächenisolierwerkstoffe bestehen.
Gegenüber dem Stand der Technik liegt der Erfindung eine Wicklung bzw. Flachdrahtwicklung mit gesteigertem Füllgrad zu Grunde, welche die vorerwähnten Nachteile nach dem Stand der Technik vermeidet. D.h. bspw. in Hinsicht auf die o. g. Druckschrift EP 2 562 917 AI, dass Nutöffnungen zum Rotor hin müssen weiter sein als breite
Flachdrahtseite, während dies bei der Erfindungsmeldung eben nicht der Fall ist und der Wickelkopf auf einer Seite in den Rotorraum gebogen sein muss, während dies bei einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung nicht notwendig ist. Wiederum hinsichtlich der o. g. Druckschrift US 2015 0 364 977 AI werden die Spulen eingesteckt, gebogen und in jeder Windung mindestens einmal geschweißt , . während in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens zwei Windungen ohne Fügestelle bereitgestellt sind, wobei die in der o. g.
US 2015 0364977 AI offenbarte Art der Phasentrenner bzw. Isolation ist für eine erfindungsgemäße Vorrichtung nicht relevant. Bezüglich der o. g. EP 2 782 220 A2 ist anzumerken, dass die darin offenbarten Nutöffnungen zum Rotor . hin weiter sein müssen als zumindest eine breite Flachdrahtseite, während dies bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eben gerade nicht der Fall ist. Des Weitern muss ein Wickelkopf gemäß der o. g. EP 2 782 220 A2 auf einer Seite in den Rotorraum gebogen sein, während dies . bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht notwendig, ist. Somit fällt keine erfindungsgemäße Vorrichtung unter den Schutzbereich der Ansprüche dieser
Offenlegung, da die Fläche aller Drähte im Wickelkopf keine ebene Fläche bildet. Insbesondere ist zur zuletzt genannten Druckschrift anzumerken, dass diese sich auch aufgrund der Art der Herstellung fundamental von einer erfin-dungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet, d.h. hierbei werden die dafür weit geöffneten ' Nut mittels axialem Einschieben befüllt. Eine erfindungsgemäße Wicklung ist bspw. dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Flachdraht also einem Leitermaterial mit bevorzugt annähernd rechteckigem Querschnitt, wobei eine Kantenlange eine größere Weite aufweist als die zweite, besteht, die Windungen in der Nut mehrheitlich mit den breiteren Flachdrahtseiten aufeinander liegen und die Leiter in die Nuten eines nicht, zur Vereinfachung der Wick^ngseinbringung, segmentierten Statorblechpakets
eingebracht sind, wobei dieses Statorblechpaket Nuten aufweist, deren, dem rotierenden Maschinenteil zugewandte, Nutöffnung eine kleinere Weite aufweist als die breitere Querschnittskantenlange des Flachdrahtes und der Flachdraht für mindestens zwei Spulenwindungen keine Fügestelle aufweist. Die Wicklung ist zusätzlich dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Phase einzelne Windungen an einem Wickelkopf derart geformt sind, dass der Flachdraht axial aus einer ersten Nut austritt und im folgenden räumlichen Verlauf entlang des Flachdrahtes zunächst um seine breitere
Querschnittskante gebogen ist, anschließend um seine schmalere Querschnittskante gebogen ist, einen Teil des Weges zu einer zweiten Nut zurücklegt, anschließend um die schmalere Querschnittskante gebogen ist und nach einer weiteren Biegung um die breitere
Querschnittskante in die zweite Nut eintritt. Eine Biegung sei definiert als Richtungsänderung des Drahtes von mehr als 45° in einem, in der Profilmitte gemessenen, kürzerem Drahtabschnitt als fünfmal der breiteren Querschnittskante des Drahtes. Eine Einbringung der Wicklung in die Nuten kann beispielsweise durch einfädeln erfolgen.
Erfindungsgemäß kann in einer Ausführungsform zusätzlich der
Wickelkopf derart gebildet sein, dass er thermisch an eine
Mantelkühlung angeschlossen werden kann und durch den definierten Lagenaufbau wird eine automatisierte Fertigung ermöglicht.
Als weiterer Vorteil der Erfindung wird angeführt, dass durch den definierten Lagenaufbau der Wicklung und des Wickelkopfes die' automatisierte Fertigung einer Wicklung mit den angeführten
Merkmalen ermöglicht wird. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Wickelköpfe ergibt sich eine kurze axiale Länge der Wickelköpfe.
Die gute thermische Anbindung des Wickelkopfes erfolgt dadurch, dass große Teile des Wickelkopfes räumlich sehr nahe an einer den Stator umschließenden, gekühlten Gehäusewandung verlaufen. Ein guter wärmeleitender Kontakt kann zum Beispiel durch Vergießen oder
Imprägnieren der Wicklung hergestellt werden.
Erfindungsgemäß sind folgende Merkmale wesentlich
1. Wicklung einer rotierenden elektrischen Maschine.
2. Wicklung aus Flachdraht, also Draht mit annähernd rechteckigem Querschnittprofil.
3. Die Wicklung weist für mindestens zwei zusammenhängende
Spulenwindungen keine Fügestelle auf.
4. Wicklung eingebracht in einem nicht, zur Vereinfachung der
Wicklungseinbringung, segmentierten Statorblechpaket.
In einer Ausführungsform ist das Statorblechpaket aus vielen
Einzelblechen gebildet, welche durch eine dünne Isolationsschicht von einender getrennt sind. Von einer Segmentierung spricht man in der Regel, wenn das Blechpaket durch Schnitte in axialer Richtung in mehrere Einzelteile getrennt ist.
In einer Ausführungsform weist der Stator bzw. das Statorblechpaket zumindest zwei Nuten auf. Die Nutöffnung ist jeweils bzw. zumindest teilweise durch einen Zahnkopf verjüngt, so dass der Flachdraht nicht mit seiner breiteren Profilbreite hindurch passt . Dadurch soll bspw. vermieden werden dass die Nutöffnung gleich der Nutbreite ist, dann kann eine vorgefertigte Wicklung axial eingeschoben werden. In dem Fall, dass sich die Nut am Zahnkopf nicht gegenüber der
eigentlichen Nutbreite verjüngt, wird ein Freiheitsgrad bei der elektromagnetischen Auslegung des Magnetkreises eingeschränkt. Diese Ausführungsform sei im Folgenden als "Maschine ohne ausgeprägten Zahnkopf" bezeichnet, während als "Maschine mit ausgeprägtem
Zahnkopf" eine Maschine bezeichnet, welche eben eine Verjüngung der Nut im Bereichs des Zahnkopfes, als an der Nutöffnung, gegenüber der eigentlichen Nutbreite aufweist. Luft weist eine gegenüber Eisen kleine magnetische Permeabilität auf. In der Maschinenauslegung ist es daher wünschenswert den durch den Zahn geführten Flus.s über einen Zahnkopf auf einen breiten Bereich des Luftspalts zu verteilen. Eine Maschine mit ausgeprägtem Zahnkopf weist damit in der Regel ein höheres Drehmoment auf, als eine Maschine ohne ausgeprägten
Zahnkopf. Der Verzicht auf einen ausgeprägten Zahnkopf führt in der Regel auch zu höheren Zahnpulsationsverlusten . Des Weiteren kann in vielen Fällen durch einen ausgeprägten Zahnkopfes die
Drehmomentwelligkeit der Maschine reduziert werden.
Folgende Ausführungsformen von Wickelkopfgestaltung sind
erfindungsgemäß umfasst: .
In einer Ausführungsform tritt zumindest eine Spulenwindung aus einer Nut in axialer Richtung aus. Nach dem Austritt aus der Nut ist der Draht biegbar, so dass er in radialer Richtung, vom drehenden Maschinenteil „Rotor" weg, verläuft.. Bei einem Innenläufer
entspricht dies „nach außen" hin. Hierzu ist anzumerken, dass diese Formulierung für Radialflussmaschinen gilt. Radialflussmaschinen sind die am weitest verbreiteten Maschinenbauweisen. Prinzipiell ist die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. Ausführungsformen aber auch auf Axialflussmaschinen anwendbar bzw. können als solche gebildet werden, wobei dabei die Bezeichnungen „axial" und „radial" dann vertauscht werden müssen. Eine alternative Formulierung hierfür wäre bspw. , dass der Rotor in senkrechter Richtung zum Drahtverlauf in der Nut und senkrecht zum Luftspalt vom Luftspalt weg verläuft.
In einer weiteren Ausführungsform weist, der Draht im Wickelkopf eine weitere Biegung auf, durch welche er in einer Bahn, welche , konzentrisch (bzw. bei Linearmaschine parallel) zum Luftspalt verläuft. Mit Ausnahme der Biegung am Nutaustritt liegt der Draht für den Verlauf bis zur Biegung am nächsten Nutaustritt bzw. Nuteintritt überwiegend in einer Ebene und ist überwiegend frei von Verdrehung um seine Profilachse.
Durch die Wicklung der zuerst gewickelten Phase werden die Nuten der anderen Phasen in axialer Richtung nicht verdeckt. Folgende Merkmale erfindungsgemäßer Ausführungsformen können folgende Vorteile aufweisen:
1. Die Nut weist bis auf die Nutöffnung einen rechteckigen
Querschnitt auf. Dann wird sie durch einen Draht mit konstantem Querschnitt maximal ausgefüllt.
2. Zur besseren Wärmeabfuhr ist der Raum zwischen Wickelkopf und Gehäuse mit einem gut wärmeleitenden Material gefüllt ist.
3. Die Windungen im Wickelkopf einer Phase in mehreren radial
Schichten geführt wird, um den Wickelkopf axial kürzer zu gestalten.
4. Die zuletzt bewickelte Phase vom Wickelschema wird
unterschiedlich zu den vorhergehenden Wicklungen gebildet, um dadurch eine kürzere Wickelkopflänge zu erzielen.
5. An den axialen Enden können optional zusätzlich Vorrichtungen vorgesehen sind, um die Verlustwärme der zuletzt gewickelten Phase in axialer Richtung abzuführen.
In einer weiteren' Ausführungsform ist die Wicklung einer rotierenden elektrischen Mehrphasenmaschine dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Flachdraht, also einem Leitermaterial mit annähernd rechteckigem Querschnitt, wobei eine Kantenlange eine größere Weite aufweist als die zweite, besteht, die Windungen in der Nut überwiegend mit den breiteren Flachdrahtseiten aufeinander liegen und die Leiter in die Nuten eines nicht, zur Vereinfachung der Wicklungseinbringung, segmentierten Statorblechpakets eingebracht sind, wobei dieses Statorblechpaket Nuten aufweist, deren, dem rotierenden
Maschinenteil zugewandte, Nutöffnung eine kleinere Weite aufweist als die breitere Querschnittskantenlange des Flachdrahtes und der Flachdraht für mindestens zwei Spulenwindungen keine Fügestelle aufweist. Die Wicklung ist zusätzlich, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Phase einzelne Windungen an einem Wickelkopf derart geformt sind, dass der Flachdraht axial aus einer ersten Nut austritt und im folgenden räumlichen Verlauf entlang des
Flachdrahtes zunächst um seine breitere Querschnittskante gebogen ist, anschließend um seine schmalere Querschnittskante gebogen ist, einen Teil des Weges zu einer zweiten Nut zurücklegt, anschließend um die schmalere Querschnittskante gebogen ist und nach einer weiteren Biegung um die breitere Querschnittskante in die zweite Nut eintritt. Eine Biegung sei definiert als Richtungsänderung des Drahtes von mehr als 45° in einem, in der Profilmitte gemessenen, · kürzerem Drahtabschnitt als fünfmal der breiteren Querschnittskante des Drahtes .
In einer weiteren Ausführungsform ist zur besseren Wärmeabfuhr der Raum zwischen Wickelkopf und Gehäuse mit einem wärmeleitenden
Material gefüllt ist.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Windungen im Wickelkopf einer Phase in mehreren radialen. Schichten geführt, um den
Wickelkopf, im Vergleich zur Ausführung der Windungen im Wickelkopf einer Phase mit nur einer radialen Schicht, in axialer Richtung kürzer, das heißt mit einem geringeren axialen Überstand des gesamten Wickelkopfs, welcher über den Stator axial herausragt, zu gestalten. Dies ist möglich, wenn im Bereich des Jochs ausreichend Platz für radiale Schichten vorhanden ist. Ein erster Teil der äus der Nut austretenden Spulenwindungen verläuft beispielsweise in' einem radial nur geringfügig kleineren Durchmesser als der
Außendurchmesser des Stators. Hierdurch ermöglicht sich für den zweiten Teil der aus der Nut austretenden Spulenwindungen eine Wickelkopf, bei welchem die Spulenwindungen dieser zweiten Gruppe ebenfalls in axialer Richtung parallel zueinander liegen, aber radial in einem Bereich liegen, welcher zwischen der ersten Gruppe an Spulenwindungen und dem Innendurchmesser des Stators liegt.
In einer weiteren Aus führungs form weicht die jeweils zuletzt - bewickelte Phase vom Wickelschema gemäß Anspruch 1 derart ab, dass die Wicklung im Bereich des Wickelkopfes einen direkteren Weg von der austretenden zur wieder eintretenden Nut nimmt, um den
Wickelkopf, im Vergleich zu den vorhergehend bewickelten Phasen, sowohl in axialer Richtung kürzer, das heißt mit einem, geringeren axialen Überstand des gesamten Wickelkopfs, welcher über den Stator axial herausragt, als auch kürzer bezüglich der Weglänge des
Drahtes, welchen dieser nach dem Austritt aus einer ersten Nut bis zum Eintritt in eine zweite Nut außerhalb der Statornuten zurücklegt, wodurch ohmsche Verluste im Draht reduziert werden, zu. gestalten. Dies ist möglich, da bei der zuletzt bewickelten Phase keine Nuten einer noch zu bewickelten Phase in axialer Richtung für das spätere Bewickeln freigehalten werden müssen. Ein kurzer
Wickelkopf ergibt sich zum Beispiel, wenn die Windungen in einem bogenförmigen Verlauf von der austretenden zur eintretenden Nut gebildet sind und dabei nur geringe Biegungen in radialer Richtung aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform ist an den axialen Enden optional zusätzlich mindestens eine Vorrichtung vorgesehen, um die
Verlustwärme der letzten gewickelten Phase in axialer Richtung abzuführen .
In einer weiteren Ausführungsform ist die Wicklung dadurch
gekennzeichnet, dass in mindestens einer Phase einzelne Windungen an beiden Wickelköpfen derart geformt sind, dass der Flachdraht axial aus einer ersten Nut austritt und im folgenden räumlichen Verlauf entlang des Flachdrahtes zunächst um seine, dem rotierenden
Maschinenteil abgewandte, breite Querschnittskante gebogen ist, anschließen um seine schmalere Querschnittskante gebogen ist, einen Teil des Weges zu einer zweiten Nut zurücklegt, anschließend um die schmalere Querschnittskante gebogen ist und nach einer weiteren Biegung um die breitere Querschnittskante in die zweite Nut
eintritt. Eine Biegung sei definiert als Richtungsänderung des Drahtes von mehr als 45° in einem, in der Profilmitte gemessenen, kürzerem Drahtabschnitt als fünfmal der breiteren Querschnittskante des Drahtes .
Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels, insbesondere in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf. die Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die Ausführungsbeispiele sind schematisch in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugsziffern in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Elemente bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Zur Veranschaulich und ohne einschränkende Wirkung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung aus der Beschreibung der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schrägansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische radiale Querschnittsansicht gemäß FIG. 1 ; Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der schematischen
Querschnittsansicht gemäß FIG. 2;
Fig. 4 eine schematische axiale Querschnittsansicht einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5 eine schematische axiale Querschnittsahsicht einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 6 eine schematische Schrägansicht einer Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 7 eine schematische radiale Querschnittsansicht gemäß FIG. 6; Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt der schematischen
Querschnittsansicht gemäß FIG. 7,
und
Fig. 9 zwei schematische Seitenansichten von Ausführungs formen
erfindungsgemäßer Vorrichtungen .
Fig. 1 zeigt eine schematische Schrägansicht auf eine
Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Die
Vorrichtung 100 weist mindestens einen segmentfreien Stator bzw. ein Statorblechpaket 110 auf. Der Stator 110 ist gemäß einem
axialsymmetrischen Hohlzylinder gebildet. Der Stator 110 weist zumindest eine äußere axialsymmetrische Mantelfläche 150 und eine innere axialsymmetrische Mantelfläche 160 auf, sowie an beiden Enden des Hohlzylinders, jeweils zumindest eine abschließende
radialsymmetrische Deckfläche 120, wobei sich diese Deckflächen gegenüberliegen und sie jeweils zumindest einem ersten
radialsymmetrischen Bereich 170 und einem zweiten
radialsymmetrischen Bereich 180 aufweisen. Der Stator 110 weist mindestens zwei Nuten auf 130. Die Nuten 130 erstrecken sich jeweils in axialer oder schräg-axialer Richtung von einer Deckfläche 120 zur gegenüberliegenden Deckfläche (nicht sichtbar) durch den gesamten Stator 110 hindurch. Die Nuten 130 erstrecken sich von der inneren Mantelfläche 160 in radialer Richtung zumindest teilweise in den Stator 110 hineinerstrecken. Die Nuten 130 weisen jeweils zumindest zwei radial verlaufende innenliegende Seitenflächen und eine innenliegende Stirnflächen auf. Im Stator 110 sind jeweils im ersten radialsymmetrischen Bereich 170 Nuten 130 gebildet und der zweite radialsymmetrischen Bereich 180 ist frei von Nuten 130. Die
Nuten 130 im Bereich der inneren Mantelfläche 160 gemäß der
Ausführungsform 100 sind jeweils mittels zumindest eines Zahnkopfes verjüngt. Die Vorrichtung 100 weist ferner zumindest eine
Flachdrahtwicklung 140 auf, wobei ein Teil der
Flachdrahtwicklung 140, der außerhalb der Nuten 130 angeordnet ist, hierin als Wickelkopf 190 bezeichnet wird. Die Vorrichtung weist somit in dieser Ausführungsform beispielhaft zwei Wickelköpfe 190 auf, wobei hier beispielhaft jeweils der Wickelkopf 190 auf jeder Seite des Stators 110 mit einer Phase 195 bzw. Wicklungen bzw.
Flachdrahtwicklungen 140 gebildet ist, wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf mehr als zwei Wickelköpfe 190 und mehr als eine Phase 195. Zur Vereinfachung der Darstellung und um das Prinzip zu verdeutlichen, wurde hierbei lediglich beispielhaft eine Phase 195 dargestellt. Die Flachdrahtwicklung 140 ist jeweils aus mindestens zwei Spulenwindungen mittels mindestens einem Flachdraht gebildet. Die Spulenwindungen sind jeweils frei von Fügestellen. Die Spulenwindungen sind derart übereinander gestapelt angeordnet, dass der Flachdraht einer Spulenwindung jeweils überwiegend parallel zum Flachdraht der benachbarten Spulenwindung bzw. den benachbarten Spulenwindungen verläuft und er von zwei benachbarten
Spulenwindungen jeweils überwiegend aneinander angrenzend gebildet ist. Die Flachdrahtwicklung 140 ist zumindest teilweise derart innerhalb der Nuten 130 eingebracht, dass die erste Spulenwindung überwiegend angrenzend an die Stirnfläche der jeweiligen Nut 130 verläuft. Wobei zumindest teilweise ein Bereich der
Flachdrahtwicklung 140, welcher außerhalb der Nuten 130 verläuft, entlang des zweiten radialsymmetrischen Bereichs 180 angeordnet ist, und überwiegend parallel zur jeweiligen Deckfläche 120 bzw. zum zweiten radialsymmetrischen Bereich 180 der jeweiligen
Deckfläche 120 verläuft. Das Statorblechpaket 110 in dessen
Nuten 130 die Wicklung 140 der ersten Phase, mit in diesem Fall beispielhaft zehn Windung, eingelegt ist. Die Wicklung 140 der ersten Phase umfasst in diesem Fall sechs Spulen. Die zweite Phase kann analog zur ersten Phase gewickelt werden, nur um den
entsprechenden Winkel verdreht und axial über die erste Phase herausragend. Für die Wickelköpfe der letzten Phase ist es zulässig, dass diese aus axialer Sicht alle Nuten bedecken. Es müssen aus axialer Sicht keine Nuten mehr zum Bewickeln mit einer weiteren Phase freigehalten werden. Idealerweise wird dieser Umstand genutzt, um möglichst kurze Wickelköpfe zu erhalten und um einen axial bündigen Abschluss dieser Wicklung zu erhalten, welcher mittels eines thermisch leitfähiges Material . axial an ein weiteres Bauteil angebunden werden kann. Somit ist die Vorrichtung 100 derart gebildet, dass ein Rotor innerhalb der Vorrichtung 100 angeordnet werden kann. Fig. 2 zeigt eine schematische radiale Querschnittsansicht 200 durch die Vorrichtung 100 gemäß FIG. 1. Hierin ist sind die in den
Nuten 130 verlaufenden, übereinandergestapelten Spulenwihdungen 220 des Flachdrahts 210 schematisch dargestellt. Die
Flachdrahtwicklungen 140 füllen, gemäß ihrem an die Nuten 130 angepassten Querschnitt, das dafür vorgesehene Volumen in Nuten 130 vollständig bzw. fast vollständig aus. Im Bereich der Öffnungen im Inneren des Stators 110, d.h. im Bereich der inneren Mantelfläche 160, sind hier jeweils beispielhaft zwei Zahnköpfe 230 an beiden Seiten der Nuten 130 angeordnet, wobei optional auch nur ein Zahnkopf 230 an einer Seite der Öffnung der Nuten 130 angeordnet sein kann. Der jeweils eine Zahnkopf 230 bzw. die zwei Zahnköpfe 230 begrenzen jeweils das Volumen innerhalb der Nuten 130 für die,
Flachdrahtwicklungen 140 und verhindern ein Herausrutschen der Flachdrahtwicklungen aus den Nuten 130 in den inneren Bereich des Stators 110. Mit anderen Worten, FIG. 2 zeigt einen den Schnitt , durch das Statorblechpaket 110 «in axialer Richtung. Hierin sind schematisch die Statorblechpaket 110 hat Nuten 110, in welche die Leiter bzw. den elektrisch leitfähigen Flachdraht 210 der
Wicklung 140 eingelegt sind. Die Nutöffnung zum rotierenden
Maschinenteil hin wird auch als Nutschlitz bezeichnet.
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt 300 der schematischen Querschnittsansicht der Vorrichtung 100 gemäß FIG. 2. Insbesondere sind in Fig. 3 die innere Stirnfläche 330 der Nuten 130 dargestellt, entlang derer jeweils der erste Flachdraht 210, der innerhalb einer Nut 130 verläuft, der ersten Spulenwindung 220 einer Wicklung 140 überwiegend angrenzend verläuft. Auch in Fig. 3 ist dargestellt, dass jeweils sich benachbarte Spulenwindungen 220 der Wicklung 140 überwiegend parallel zueinander verlaufen. Darüber hinaus sind die die zwei radial verlaufenden innenliegenden Seitenflächen 310 und 320 dargestellt. Ebenso zeigt dieser vergrößerte Ausschnitt 300, dass die Form der Nuten 130 an den Querschnitt des Flachdrahts 210 derart angepasst sind, dass dieser das zur Verfügung stehende
Volumen fasst vollständig ausfüllt. Darüber hinaus ist die
beispielhafte Ausführung von jeweils zwei .Zahnköpfen 230 im Bereich der inneren Mantelfläche des Stators 110 dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine schematische axiale Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 400. Dabei zeigt Figur 4 den axialen Schnitt von der Seite durch den Stator 110, bestehend aus Statorblechpaket 110, einem Gehäuse 410 und
Wicklung 140. In das Gehäuse 410 sind Kühlkanäle 420 eingebracht. Kühlkanäle führen ein Kühlmedium. Über die mit dem Kühlmedium in Kontakt stehenden Oberflächen kommt es zu einem Wärmeaustausch.
In Fig. 4 sind beispielhaft drei Phasen dargestellt. Zur Herstellung der Wicklung 140 kann eine Scheibe 430, welche die gleichen Nutgeometrie wie das Statorblech aufweist, aus isolierendem Material zwischen Statorblechpaket 110 und den Wickelköpfen 190 der
Wicklung 140 oder auch zwischen verschiedenen Phasen 195 angeordnet sein, wobei das isolierende Material mindestens ein Material aus der Gruppe von isolierenden Materialien aufweist und wobei die Gruppe umfasst: Hartpapier, Pertinax, Mehrschichtisolation, Keramik oder Kunststoff. Die zuletzt bzw. zu allerletzt bewickelte bzw.
gewickelte Phase 440 kann vereinfacht gewickelt werden, um die Länge des Wickelkopfs 190 zu verkürzen. Dabei bildet prinzipiell die zuletzt gewickelte Phase 440 auch einen Bereich, an dem axial Wärme abgeführt werden kann. Für die Wickelköpfe der letzten Phase ist es zulässig, dass diese aus axialer Sicht alle Nuten bedecken. Es müssen aus axialer Sicht keine Nuten mehr zum Bewickeln mit einer weiteren Phase freigehalten werden. Idealerweise wird dieser Umstand genutzt, um möglichst kurze Wickelköpfe zu erhalten und um einen axial bündigen Abschluss dieser Wicklung zu erhalten, welcher mittels eines thermisch leitfähiges Material axial an ein weiteres Bauteil angebunden werden kann.
Fig. 5 zeigt den Detailausschnitt 500 der Vorrichtung 400
gemäß Fig. 3 des Wickelkopfes 190. Der Abstand zwischen Wicklung 140 und Gehäuse 410 ist gering, idealerweise im Bereich von 0,01mm bis 1mm. , wodurch Verlustwärme durch ein wärmeleitendes Material 510 abgeführt werden kann, wobei das wärmeleitende Material 510
mindesten ein Material aus der Gruppe von wärmeleitenden Materialien aufweist, wobei die Gruppe umfasst: Vergussharze zu Beispiel
Epoxidharz-basiert oder auf Silikonbasis, Tränkharze und alle
Duroplaste. Für eine höhere Wärmeleitfähigkeit können die die
Materialien mit zusätzlichen Partikeln, Fasern oder allgemein
Füllstoffen gefüllt werden. Ein Beispiel hierfür ist die Füllung mit Aluminiumoxid-Keramikpulver .
Fig. 6 zeigt eine schematische Schrägansicht auf eine
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 600. Die
Vorrichtung 600 weist mindestens einen segmentfreien Stator bzw. ein Statorblechpaket 110 auf. Der Stator 110 ist gemäß einem
axialsymmetrischen Hohlzylinder gebildet. Der Stator 110 weist zumindest eine äußere axialsymmetrische Mantelfläche 150 und eine innere axialsymmetrische Mantelfläche 160 auf, sowie an beiden Enden des Hohl Zylinders , jeweils zumindest eine abschließende
radialsymmetrische Deckfläche 120 (wobei nur eine der beiden
Deckflächen in Fig. 6 dargestellt ist), wobei sich diese .Deckflächen gegenüberliegen und sie jeweils zumindest einem ersten
radialsymmetrischen Bereich 170 und einem zweiten
radialsymmetrischen Bereich 180 aufweisen. Der Stator 110 weist mindestens zwei Nuten auf 130. Die Nuten 130 erstrecken sich jeweils in axialer oder schräg-axialer Richtung von einer Deckfläche 120 zur gegenüberliegenden Deckfläche (nicht sichtbar) durch den gesamten Stator 110 hindurch. Die Nuten 130 erstrecken sich von der äußeren Mantelfläche 150 in radialer Richtung zumindest teilweise in den Stator 110 hinein. Die Nuten 130 weisen jeweils zumindest zwei radial verlaufende innenliegende Seitenflächen und eine
innenliegende Stirnflächen auf. Im Stator 110 sind jeweils im ersten radialsymmetrischen Bereich 170 Nuten 130 gebildet und der zweite radialsymmetrischen Bereich 180 ist frei von Nuten 130. Die
Nuten 130 im Bereich der äußeren Mantelfläche 150 gemäß der
Ausführungsform 600 sind jeweils mittels zumindest eines Zahnkopfes verjüngt. Die Vorrichtung 600 weist ferner zumindest eine
Flachdrahtwicklung 140 auf, wobei ein Teil der
Flachdrahtwicklung 140, der außerhalb der Nuten 130 angeordnet ist, hierin als Wickelkopf 190 bezeichnet wird. Die Vorrichtung weist somit in dieser Aus führungs form beispielhaft zwei Wickelköpfe 190 auf, wobei hier beispielhaft jeweils der Wickelkopf 190 auf jeder Seite des Stators 110 einer Phase 195 aus sechs Spulen bzw.
Wicklungen bzw. Flachdrahtwicklungen 140 gebildet ist, wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch mehr als zwei Wickelköpfe bzw. mehr als sechs oder weniger als sechs Spulen bzw. Wicklungen bzw. Flachdrahtwicklungen aufweisen kann. Die Flachdrahtwicklung 140 ist jeweils aus mindestens zwei Spulenwindungen mittels mindestens einem Flachdraht gebildet. Die Spulenwindungen sind jeweils frei von Fügestellen. Die Spulenwindungen sind derart übereinander gestapelt angeordnet, dass der Flachdraht einer Spulenwindung jeweils
überwiegend parallel zum Flachdraht der benachbarten Spulenwindung bzw. den benachbarten , Spulenwindungen verläuft und er von zwei benachbarten Spulenwindungen jeweils überwiegend aneinander
angrenzend gebildet ist. Die Flachdrahtwicklung 140 ist zumindest teilweise derart innerhalb der Nuten 130 eingebracht, dass die erste Spulenwindung überwiegend angrenzend an die Stirnfläche der jeweiligen Nut 130 verläuft. Wobei zumindest teilweise ein Bereich der Flachdrahtwicklung 140, welcher außerhalb der Nuten 130
verläuft, entlang des zweiten radialsymmetrischen Bereichs 180 angeordnet ist, und überwiegend parallel zur jeweiligen
Deckfläche 120 bzw. zum zweiten radialsymmetrischen Bereich 180 der jeweiligen Deckfläche 120 verläuft. Das Statorblechpaket 110 in dessen Nuten 130 die Wicklung 140 der ersten Phase, mit in diesem Fall beispielhaft zehn Windung, eingelegt ist, wobei ebenso weniger bzw. mehr als zehn Windungen möglich sind. Die Wicklung 140 der ersten Phase umfasst in diesem Fall sechs Spulen. Die zweite Phase kann analog zur ersten Phase gewickelt werden, nur um den
entsprechenden Winkel verdreht und axial über die erste Phase herausragend. Für die Wickelköpfe der letzten Phase ist es zulässig, dass diese aus axialer Sicht alle Nuten bedecken. Es müssen aus axialer Sicht keine Nuten mehr zum Bewickeln mit einer weiteren Phase freigehalten werden. Insbesondere wird dieser Umstand genutzt, um möglichst kurze Wickelköpfe zu erhalten und um einen axial bündigen Abschluss dieser Wicklung zu erhalten, welcher mittels eines thermisch leitfähigen Materials axial an ein weiteres Bauteil angebunden werden kann. Somit ist die Vorrichtung 600 derart gebildet, dass ein Rotor außerhalb der Vorrichtung 600 angeordnet werden kann .
Fig. 7 zeigt eine schematische radiale Querschnittsansicht 600 durch die Vorrichtung 600 gemäß FIG. 6. Hierin ist sind die in den
Nuten 130 verlaufenden, übereinandergestapelten Spulenwindungen 220 des Flachdrahts 210 schematisch dargestellt. Die
Flachdrahtwicklungen 140 füllen, gemäß ihrem an die Nuten 130 angepassten Querschnitt, das dafür vorgesehene Volumen in Nuten 130 vollständig bzw. fast vollständig aus. Im Bereich der Öffnungen im Inneren des Stators 110, d.h. im Bereich der inneren
Mantelfläche 160, sind hier jeweils beispielhaft zwei Zahnköpfe 230 an beiden Seiten der Nuten 130 angeordnet, wobei optional auch nur ein Zahnkopf 230 an einer Seite der Öffnung der Nuten 130 angeordnet sein kann. Der jeweils eine Zahnkopf 230 bzw. die zwei Zahnköpfe 230 begrenzen jeweils das Volumen innerhalb der Nuten 130 für die
Flachdrahtwicklungen 140 und verhindern ein Herausrutschen der Flachdrahtwicklungen aus den Nuten 130 in den inneren Bereich des Stators 110. Mit anderen Worten, Fig. 7 zeigt einen den Schnitt durch das Statorblechpaket 110 in axialer Richtung. Hierin sind schematisch die Statorblechpaket 110 hat Nuten 110, in welche die Leiter bzw. den elektrisch leitfähigen Flachdraht 210 der
Wicklung 140 eingelegt sind. Die Nutöffnung zum rotierenden
Maschinenteil hin wird auch als Nutschlitz bezeichnet.
Fig . 8 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt 800 der schematischen Querschnittsansicht der Vorrichtung 600 gemäß FIG. 7. Insbesondere sind in Fig. 8 die innere Stirnfläche 330 der Nuten 130 dargestellt, entlang derer jeweils der erste Flachdraht 210, der innerhalb einer Nut 130 verläuft, der ersten Spulenwindung 220 einer Wicklung 140 überwiegend angrenzend verläuft. Auch in Fig. 8 ist dargestellt, dass jeweils sich benachbarte Spulenwindungen 220 der Wicklung 140 überwiegend parallel zueinander verlaufen. Darüber hinaus sind die die zwei radial verlaufenden innenliegenden Seitenflächen 310 und 320 dargestellt. Ebenso zeigt dieser vergrößerte Ausschnitt 800, dass die Form der Nuten 130 an den Querschnitt des Flachdrahts 210 derart angepasst sind, dass dieser das zur Verfügung stehende
Volumen fasst vollständig ausfüllt. Darüber hinaus ist die
beispielhafte Ausführung von jeweils zwei Zahnköpfen 230 im Bereich der inneren Mantelfläche des Stators 110 dargestellt.
Fig . 9 zeigt zwei schematische Seitenansichten von zwei
beispielhaften Ausführungsformen zweier erfindungsgemäßer
Vorrichtungen 900 und 1000. Hierbei sind auf Grund der Sichtbarkeit für den Betrachter und ohne Beschränkung der Allgemeinheit bei der Vorrichtung 900 und der Vorrichtung 1000 Statoren 110, gebildet mittels mindestens zwei oder mehr als zwei Statorblechen, deren . Nuten 130 an der äußeren Mantelfläche 150 der Statoren 110 gebildet sind und sich in die Statoren hineinerstrecken und sich vollständig axial entlang der Rotationsachse der Statoren 110 erstrecken. Jedoch können die Nuten 130 der Vorrichtung 900 und 1000 auch jeweils an der inneren Mantelfläche 160 gemäß einer der oben beschriebenen Vorrichtungen 100 bis 500 Dabei weist Vorrichtung 900 Nuten 130 auf, die sich parallel und gerade sowie vollständig axial entlang der Rotationsachse der Statoren 110 erstrecken. Wohingegen die
Vorrichtung 1000 Nuten 130 aufweist, die sich vollständig schräg- axial entlang der Rotationsachse der Statoren 110 erstrecken. Wie oben beschrieben werden hierin mit dem Begriff „schräg-axial" in Verbindung mit Nuten 130 eines jeweiligen Stators 110, der aus mehreren einzelnen Statorblechen gebildet ist, so dass ein
Statorblechpaket 110 gebildet wird , eine erfindungsgemäße
Ausführungsform der Vorrichtung 1000 Nuten 130 definiert bzw. ist darunter zu verstehen, die nicht über die gesamte Länge des Stators 110. bzw. Statorblechpaket gleichmäßig parallel zur Rotationsachse des Stators 110 verläuft, sondern zueinander parallel und verdreht entlang dessen Rotationsachse. Ein Stator 110 mit geschrägten
Statornuten 130 ist derart gebildet, dass hierfür dessen
Statorbleche jeweils in axialer Richtung leicht um die
Rotationsachse des Stators 110 zueinander verdreht sind. D. h. mit anderen Worten die einzelnen Statorbleche sind jeweils zueinander um einen vorbestimmten Winkel in einer radialen Richtung um die
Rotationsachse des Stators verdreht, wobei dieser Winkel in einem Bereich mehr als 0° bis zu ungefähr 5° liegt bzw. vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 0.008° bis zu ungefähr 5° bzw.
insbesondere in einem Bereich von ungefähr 0.00003° bis zu
ungefähr 5° bzw. auch in einem Bereich von ungefähr 0.3° bis zu ungefähr 5°. Die Winkel können auch mittels der Formel (1). und/oder der Formel ( 2 ) ermittelt werden, welche oben beschrieben sind.
Bezugszeichenliste
100 Vorrichtung
110 Stator bzw. Statorblechpaket
120 Eine Deckfläche des Stators 110
130 Nut (en)
140 Wicklung bzw. Flachdrahtwicklung
150 Äußere Mantelfläche des Stators 110
160 Innere Mantelfläche des Stators 110
170 Erster radialsymmetrischer Bereich
180 Zweiter radialsymmetrischer Bereich
190 Wickelkopf
195 Spulen einer Phase
200 Schematischer Querschnitt der Vorrichtung 100
210 Draht bzw. Flachdraht
220 Spulenwindung
230 Zahnkopf
300 Vergrößerte Querschnittsansicht der Vorrichtung 100
310 Erste innere Seitenflächen einer Nut 130
320 Zweite innere Seitenflächen einer Nut 130
330 Innere Stirnflächen einer Nut .130
400 Vorrichtung
410 Gehäuse
420 Kühlkanal
430 Scheibe
440 Wickelkopf der zuletzt bewickelten Phase
500 Vergrößerter Ausschnitt der Vorrichtung 400
510 Wärmeleitendes Material
600 Vorrichtung
670 Erster radialsymmetrischer Bereich
680 Zweiter radialsymmetrischer Bereich
700 Schematischer Querschnitt der Vorrichtung 600
800 Vergrößerte Querschnittsansicht der Vorrichtung 600
900 Seitenansicht eines Stators 110 mit axialen Nuten
1000 Seitenansicht eines Stators 110 mit schräg-axialen Nuten

Claims

Ansprüche : Vorrichtung (100, 600), aufweisend: a. mindestens einen segmentfreien Stator (110), der gemäß eines axialsymmetrischen Hohlzylinders gebildet ist, i. wobei der Stator (110) zumindest eine äußere und eine innere axialsymmetrische Mantelfläche (150, 160) aufweist, sowie an beiden Enden des Hohlzylinders , jeweils zumindest eine abschließende radialsymmetrische Deckfläche (120),
1. wobei sich die Deckflächen (120) gegenüberliegen, und
2. wobei die Deckflächen (120) jeweils zumindest
einem ersten und einem zweiten
radialsymmetrischen Bereich (170, 670, 180, 680) aufweisen ; und ii. wobei der Stator (110) mindestens zwei Nuten (130) aufweist ,
1. wobei sich die Nuten (130) jeweils in axialer
oder schräg-axialer Richtung von einer
Deckfläche (120) zur gegenüberliegenden
Deckfläche durch den gesamten Stator (110) hindurch erstrecken,
2. wobei sich die Nuten (130) von der inneren
Mantelfläche (160) in radialer Richtung zumindest teilweise in den Stator (110) hineinerstrecken, oder
3. wobei sich die Nuten (130) von der äußeren
Mantelfläche (150) in radialer Richtung zumindest teilweise in den Stator (110) hineinerstrecken, und
4. wobei die Nuten (130) jeweils zumindest zwei radial verlaufende innenliegende
Seitenflächen (310, 320) und eine innenliegende Stirnflächen (330) aufweisen; iii. wobei jeweils im ersten radialsymmetrischen
Bereich (170, 670) Nuten (130) gebildet sind und der zweite radialsymmetrischen Bereich (180, 680) frei von Nuten (130) ist, und iv. wobei die Nuten (130) im Bereich der inneren
Mantelfläche (160) jeweils mittels zumindest eines
Zahnkopfes (230) verjüngt sind; und b. zumindest eine Flachdrahtwicklung (140) , gebildet aus
mindestens zwei Spulenwindungen (220) mittels mindestens einem Flachdraht (210) , i. wobei die Spulenwindungen (220) jeweils frei von
Fügestellen sind, ii . wobei die Spulenwindungen (220) derart übereinander gestapelt angeordnet sind, dass
1. der Flachdraht (210) einer Spulenwindung (220) jeweils überwiegend parallel zum Flachdraht (210) der benachbarten Spulenwindung (220) bzw. den benachbarten Spulenwindungen (220) verläuft, und der Flachdraht (210) von zwei benachbarten
Spulenwindungen (220) jeweils überwiegend aneinander angrenzend gebildet ist; iii . wobei die Flachdrahtwicklung (140) zumindest
teilweise derart innerhalb der Nuten (130) eingebracht ist, dass die erste Spulenwindung (220) überwiegend angrenzend an die Stirnfläche (330) der jeweiligen Nut (130) verläuft; und iv. wobei zumindest teilweise ein Bereich der
Flachdrahtwicklung (140), welcher außerhalb der
Nuten (130) verläuft,
1. entlang des zweiten radialsymmetrischen
Bereichs (180) angeordnet ist, und
2. überwiegend parallel zur jeweiligen
Deckfläche (120) verläuft.
2. Vorrichtung (100, 600) gemäß Anspruch 1, wobei jeweils die Form der Nuten (130) derart an den
Flachdraht (210) angepasst ist, dass jeweils zwei sich
gegenüberliegende Seiten des Flachdrahts (210) an die
jeweiligen zwei Seitenflächen (310, 320) der Nuten (130) angrenzend eingebracht sind.
3. Vorrichtung (100, 600) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 oder 2, a. wobei der Bereich zwischen Deckfläche (120) und dem
Bereich der Flachdrahtwicklung (140), welcher außerhalb der Nuten (130) verläuft, zumindest teilweise mit einem wärmeleitfähigen Material (510) gefüllt ist, und wobei das wärmeleitfähige Material (510) zumindest ein Material aus der Gruppe von Materialien aufweist bzw. daraus gebildet ist, wobei die Gruppe umfasst : Vergussharze; Epoxidharz -basiert oder auf Silikon-basierte Vergusshärze, Tränkharze und/oder Duroplaste, wobei die Materialien optional mit zusätzlichen Partikeln, Fasern, oder allgemein Füllstoffen gefüllt sind.
EP18705545.4A 2017-02-07 2018-02-01 Wicklung einer elektrischen maschine mit gesteigertem füllgrad Withdrawn EP3580835A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017102314.3A DE102017102314A1 (de) 2017-02-07 2017-02-07 Wicklung einer elektrischen Maschine mit gesteigertem Füllgrad
PCT/EP2018/000042 WO2018145807A1 (de) 2017-02-07 2018-02-01 Wicklung einer elektrischen maschine mit gesteigertem füllgrad

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3580835A1 true EP3580835A1 (de) 2019-12-18

Family

ID=61231206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18705545.4A Withdrawn EP3580835A1 (de) 2017-02-07 2018-02-01 Wicklung einer elektrischen maschine mit gesteigertem füllgrad

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3580835A1 (de)
DE (1) DE102017102314A1 (de)
WO (1) WO2018145807A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200085122A (ko) * 2019-01-04 2020-07-14 현대모비스 주식회사 헤어핀 권선모터의 고정자 어셈블리
DE102019132681A1 (de) * 2019-08-08 2021-02-11 stoba e-Systems GmbH Elektromotor und Stator mit mehrfachbelegten Nuten
DE102021003942B4 (de) 2021-07-29 2023-05-11 DeepDrive GmbH Stator für eine Radialfluss-Doppelrotormaschine, Radialfluss-Doppelrotormaschine und Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine Radialfluss-Doppelrotormaschine

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6229241B1 (en) * 1997-03-26 2001-05-08 Hitachi, Ltd. Structure and manufacturing method for motor and stator
US6548933B2 (en) * 2000-01-31 2003-04-15 Hitachi, Ltd. Stator of rotating electric machine
EP1255344A1 (de) 2001-05-02 2002-11-06 Chun-Pu Hsu Vorrichtung mit einem Stator mit Hochleistungs-Flachspule
DE10258456A1 (de) 2002-12-13 2004-07-15 Siemens Ag Elektrische Maschine mit einem Läufer und einem mit Nuten versehenen Stator und eine Wicklung für eine elektrische Maschine
JP2004282858A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Hitachi Ltd 固定子及びそれを用いた回転機
JP2005124362A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Toyota Industries Corp 巻き線用ケーブル及び電機子
US7049725B2 (en) 2003-11-24 2006-05-23 Tm4 Inc. Dynamoelectric machine stator and method for mounting prewound coils thereunto
JP4443286B2 (ja) 2004-04-07 2010-03-31 三菱電機株式会社 回転電動機の固定子、回転電動機のコイル装着方法、コイル巻線機
WO2006080465A1 (ja) * 2005-01-28 2006-08-03 Mostec Inc. コイル、コイルユニット、ステーター、及びローター
JP4626382B2 (ja) * 2005-04-28 2011-02-09 株式会社デンソー 電動機
DE102005059846A1 (de) 2005-12-15 2007-06-21 Zf Friedrichshafen Ag Stator einer elektrischen Maschine
JP2007295697A (ja) 2006-04-24 2007-11-08 Toyota Motor Corp 回転電機の固定子および固定子に用いられる部品
US7622843B2 (en) 2006-06-12 2009-11-24 Rerry International, Inc. Terminals and connections between multi-set segmented hairpin windings
EP2226923B1 (de) * 2009-03-03 2015-06-10 GE Energy Power Conversion Technology Limited Spulen
JP5446406B2 (ja) * 2009-04-09 2014-03-19 株式会社豊田自動織機 電機における固定子
JP5363403B2 (ja) 2010-04-19 2013-12-11 トヨタ自動車株式会社 モータ
EP2472705B1 (de) 2011-01-03 2014-05-07 Siemens Aktiengesellschaft Statorelement für eine elektrische Maschine
JP2013058658A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Seiko Epson Corp 電磁コイル、コアレス電気機械装置、移動体、ロボット、及び、電磁コイルの製造方法
JP5833885B2 (ja) 2011-10-25 2015-12-16 トヨタ自動車株式会社 回転電機固定子
DE102012214523B4 (de) 2012-08-15 2022-11-10 Flender Gmbh Ständer oder Ständersegment einer dynamoelektrischen Maschine mit optimiertem Wickelkopf, dynamoelektrische Maschine und Rohrmühle oder Windkraftgenerator
JP5804095B2 (ja) 2013-01-22 2015-11-04 トヨタ自動車株式会社 ステータ及びステータの製造方法
JP5920258B2 (ja) 2013-03-19 2016-05-18 株式会社安川電機 コイル製造用巻線部材、コイル、回転電機およびコイルの製造方法
JP5920259B2 (ja) * 2013-03-19 2016-05-18 株式会社安川電機 コイル、回転電機および回転電機の製造方法
EP3043456A1 (de) 2015-01-06 2016-07-13 Micamation AG Verfahren zur Herstellung eines Stator- oder Rotorelements für eine elektrische Maschine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018145807A1 (de) 2018-08-16
DE102017102314A1 (de) 2018-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3476024B1 (de) Stator für eine elektrische rotierende maschine
DE112014004639B4 (de) Drehende elektrische Maschine und Herstellungsverfahren für diese
EP2071707A1 (de) Dynamoelektrische Maschine mit Zahnspulen
DE19728172A1 (de) Elektrische Maschine mit weichmagnetischen Zähnen und Verfahren zu ihrer Herstellung
WO2006029992A1 (de) Permanenterregte synchronmaschine mit flachdrahtwicklungen
DE112007000629T5 (de) Stator für elektrische rotierende Maschine, für den Stator zu verwendendes Teil und Verfahren zur Herstellung des Stators für die elektrische rotierende Maschine
DE102019215015A1 (de) Transversalflussmaschine
WO2021094018A1 (de) Komponente einer elektrischen maschine
EP3580835A1 (de) Wicklung einer elektrischen maschine mit gesteigertem füllgrad
EP3216113B1 (de) Rotor oder stator mit gestecktem flachem wickelkopf
WO2012016746A2 (de) Wicklungszahn und komponente für eine elektrische maschine zur reduzierung von wirbelströmen
DE102006048967A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine
EP3618236A2 (de) Permanenterregte elektrische maschine
DE112016001697T5 (de) Stator für rotierende elektrische Maschine
DE102018208321A1 (de) Stator einer elektrischen Maschine und Verfahren zur Herstellung eines Stators
DE102011083577A1 (de) Elektrische Maschine mit Stator mit variablem Nutabstand
EP3460957A1 (de) Stabwicklung für einen stator einer elektrischen rotierenden maschine
WO2020224694A1 (de) Modular aufgebauter stator einer elektrischen maschine
DE4417787A1 (de) Läufer für eine elektrische Drehmaschine und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017218451A1 (de) Stator und elektrische Maschine mit Stator
AT513114A1 (de) Spulenwicklung
EP3408923A1 (de) Rotor, elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors
DE102013226149A1 (de) Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer Maschinenkomponente
DE102004047734A1 (de) Ständer einer elektrischer Maschine und dessen Wicklung
EP3605797A1 (de) Zahnspule für einen stator einer elektrischen rotierenden maschine

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20190826

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20210401

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SCIMO - ELEKTRISCHE HOCHLEISTUNGSANTRIEBE GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20211008