EP3763019A1 - Winding scheme for an electric machine - Google Patents

Winding scheme for an electric machine

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Publication number
EP3763019A1
EP3763019A1 EP19703323.6A EP19703323A EP3763019A1 EP 3763019 A1 EP3763019 A1 EP 3763019A1 EP 19703323 A EP19703323 A EP 19703323A EP 3763019 A1 EP3763019 A1 EP 3763019A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hairpins
winding
variant
wave winding
strand
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.)
Pending
Application number
EP19703323.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Reuter
Matthias Ebert
Ralf Wittstadt
Andre Grübel
Christian Brückner
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3763019A1 publication Critical patent/EP3763019A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062Windings in slots; salient pole windings
    • H02K15/064Windings consisting of separate segments, e.g. hairpin windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062Windings in slots; salient pole windings
    • H02K15/065Windings consisting of complete sections, e.g. coils, waves
    • H02K15/067Windings consisting of complete sections, e.g. coils, waves inserted in parallel to the axis of the slots or inter-polar channels
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a winding scheme for an electrical machine and an electrical machine with a corresponding winding.
  • the object of the present invention is to provide a winding scheme which is simple and quick to produce and enables operation of the electric machine with high performance and low losses. Another object is to keep the required space, especially in the axial direction, as small as possible.
  • the invention thus comprises a wave winding, which represents a distributed winding in which the coils of the winding are respectively distributed over the circumference of the electric machine.
  • the electric machine has at least one phase, wherein also several phases, in particular three phases, can be provided.
  • the electric machine has grooves for receiving the wave winding.
  • the electric machine has a number of holes of at least two, which means that one pole of the number of holes corresponding number is provided in the circumferential direction of adjacent grooves.
  • the coil strands each have a connection pin at their two ends and are in each case divided into several subsections connected in series.
  • Each sub-string has one of the number of poles of the electrical machine corresponding plurality of conductor elements and thus extends once around the circumference.
  • Two neighboring conductor elements are connected to each other by a turning region to a hairpin.
  • the conductor elements are received in layers in the grooves and two adjacent layers in the radial direction form a double layer, wherein preferably the conductor elements of a sub-strand are arranged in a double layer.
  • Each hairpin has contact areas at its free ends.
  • the turning region is preferably formed in one piece with the conductor elements.
  • the contact area is designed as a contact pin.
  • leads which is connected to the electrically conductive connection, for example welding with a corresponding contact pin of an adjacent hairpin of the coil strand.
  • the contact region can also be designed as a connection pin, which is designed to connect the coil strand, more precisely the two ends of a coil strand, to a power electronics system for controlling the electrical machine.
  • contact pins and connection pins have the same geometric shape, which reduces the number of different parts, which reduces the costs and the assembly effort, whereby different geometries are possible, for example, to facilitate the connection to the power electronics.
  • Wave winding according to the invention have at least three different variants of hairpins in order to reduce or avoid losses due to mutual induction of the coil strands.
  • the turning region between the conductor elements has the standard winding step WS, whereby the winding step and thus the distance between the grooves of the conductor elements can be achieved to the theoretical value for the number of holes and number of phases per pole always the same groove position, for example, right or left with a number of holes of two, is occupied.
  • Hairpins in the second and third variants are therefore likewise provided in order to achieve a change between the grooves, with hairpins of the second variant having a second winding step which is greater by an integer value x than the standard winding step, and accordingly hairpins of the third variant a third winding step, which is smaller by an integer value x than the standard winding step.
  • the groove position of successive conductor elements can be changed, for example, with a number of holes of two from the right to the left groove or vice versa.
  • the contact regions are each deformed by half the standard winding step WS in the reversing region of the opposite direction in order to achieve the standard winding step WS between interconnected conductor elements of adjacent hairpins.
  • wave windings according to the invention on the axial side of the contact areas for all layers have a uniform winding step, whereby the production and the Connection, for example by welding Shen, the corresponding contact areas is simplified with each other.
  • the deformation takes place per layer alternately in the opposite circumferential direction, since the conductor elements of each hairpin are arranged in different positions of a double layer.
  • embodiments are also possible in which further, such as fourth and fifth, variants of hairpins are provided whose deviation from the standard winding step amounts to a further value satisfying the above condition.
  • Wave winding according to embodiments of the invention are characterized in that at least one hairpin of the second variant and at least one hairpin third variant are provided per partial strand. By such a configuration corresponding change between the grooves is achieved.
  • Embodiments of the inventive wave winding are characterized in that an equal number of hairpins of the second variant and third variant are provided per partial strand. This ensures that the contact regions for the connection to adjacent partial strands or connections are each formed radially aligned at a position on the circumference, whereby the production, in particular a welding of the corresponding contact regions with each other, is simplified.
  • Inventive embodiments of a wave winding are characterized in that at least one hairpin of the first variant is provided per partial strand. Hairpins of the first variant are preferably arranged alternately with hairpins of the second variant or third variant in order to achieve a symmetrical structure.
  • the hairpins of the second variant and third variant alternate in the circumferential direction.
  • Embodiments of further inventive wave windings are characterized in that four parallel coil strands are provided. Per pole and double layer, due to the number of holes of two, there are four conductor elements of different sub-strands. In addition to an embodiment with two coil strands connected in parallel, embodiments with four coil strands connected in parallel are therefore also possible.
  • the various coil strands may each extend over all double layers or only over a part of the double layers.
  • Preferred embodiments of a wave winding are characterized in that in each case two coil strands are wound in the circumferential direction of opposite direction. In the case of four coil strands connected in parallel, which in each case have one partial strands per double layer, the winding for each two coil strands preferably extends in an opposite direction. This achieves a high degree of symmetry.
  • Embodiments of a wave winding according to the invention are characterized in that a part of each coil strand, which comprises at least one sub-strand, is wound in the circumferential direction of opposite direction. By reversing the direction of the winding, the losses are further reduced, since a higher symmetry of the wave winding is achieved.
  • Preferred embodiments of a wave winding according to the invention are characterized in that the connection between the parts of the coil strand with different directions of the winding is formed by bridge elements, which are electrically conductively connected to the contact areas of the hairpins. Through the use of bridge elements, the uniform deformation of the contact areas of the hairpins can be maintained, which simplifies the manufacture and at the same time achieves an electrically conductive connection between the corresponding partial strands.
  • the bridge element can easily be used to create a connection over a required circumferential area. Another advantage is that depending on the space available for the electrical machine, the bridge element is arranged either with axial or particularly preferably with a radial orientation.
  • Embodiments of a wave winding are characterized in that the change of the direction of the winding between the partial strands takes place in a radially outer layer.
  • the changes in the radially outer layers are provided ,
  • the radially outer layer can represent both edges of the annular Hairpinwicklung in the sense of the application, so both the innermost position and the outermost layer.
  • Wave windings according to embodiments of the invention are characterized in that only once the direction of the winding is changed per coil strand.
  • the change between the directions of the winding only takes place once per coil strand instead.
  • a coil strand from the connection pin first passes through the grooves of possibly several double layers to a radially outer layer and changes there the direction of the winding to then run back in the reverse direction of the winding through the grooves back to the second terminal pin of the coil strand.
  • Embodiments of a wave winding are characterized in that per pole in the circumferential direction adjacent conductor elements of different sub-strands of a coil strand are arranged in radially adjacent layers. Thus, viewed in the radial direction as well as in the circumferential direction, conductor elements of the different coil strands are alternately directly adjacent to one another at each pole.
  • the degree of symmetry of the wave winding is further improved and thus space and losses can be reduced.
  • Embodiments of a wave winding are characterized in that the connection pins of the two coil strands are arranged in the same pole. With such a design of the required angular range for the connections to the power electronics is reduced, which can be saved according to space in the circumferential direction accordingly.
  • connection pins of the two coil strands are arranged in the same radially outer layer. This space can be saved in the axial direction, since the connections can be made in the radial direction.
  • the connection pins can be radially outwardly formed in the radially outermost position or radially inwardly in the radially innermost position, which is why a connection to the power electronics can take place in the radial direction.
  • connection pins are arranged both in an outer layer and in the same pole.
  • the space required for connection to the power electronics can be minimized both in the axial direction and in the circumferential direction of the electrical machine.
  • Further objects of the invention are a stator for an electrical machine, which is characterized in that the stator is provided with a wave winding according to the preceding description and an electric machine, in which a wave winding is provided as described above.
  • Fig. 1 illustrates an embodiment of a stator with a wave winding in a side view.
  • Fig. 2 shows a portion of the wave winding in the region of the connection pins.
  • FIG. 3 shows a winding diagram for a coil strand according to FIG. 1.
  • FIG. Fig. 4 shows a winding scheme for another coil strand according to
  • FIG. 3 was divided into four parts, corresponding to FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D, FIG. 3A the upper left area, FIG. 3B the upper right area, FIG. 3C shows the lower left area and FIG. 3D shows the lower right area of FIG. 3.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a stator (1) with a wave winding.
  • the stator (1) has a stator body (2), in which grooves (3) are formed for receiving the shaft winding.
  • grooves (3) conductor elements are introduced in the example shown in the form of hairpins (6, 6 ', 6 "), wherein per groove (3) a plurality of conductor elements are introduced in layers.
  • the hairpins (6, 6 ', 6 ") of the illustrated example each comprise two conductor elements, a turning region W, in which the conductor elements are integrally connected to one another, and contact regions K at the ends of the hairpin (6, 6', 6"). ).
  • the hairpins (6, 6 ', 6 ") are, apart from the respective first and last hairpin (6, 6', 6") of the individual coil strands in their contact areas K with two contact pins (4) executed, each with the in Spulentrang adjacent hairpin (6, 6 ', 6 "), more precisely its corresponding contact pin (4) are electrically connected.
  • the respective first and last hairpin (6, 6 ', 6 ") of a coil strand has a contact pin (4) for connection to the adjacent hairpin (6, 6', 6") of the coil strand and a connection pin (5, 5 ') Connection to a power electronics, not shown.
  • all contact pins (4) of the wave winding are arranged on the same axial side of the stator (1), whereby correspondingly the turning regions W of the hairpins (6, 6 ', 6 ") on the opposite axial side of the stator (1) are arranged.
  • connection pins (5, 5 ') of the individual coil strands are provided in the example shown in each case in the radially outer layer of the wave winding and the connection pins (5, 5') of the two parallel coil strands per phase are each arranged in the same pole, whereby they Form connection areas A. Due to the arrangement in the radially outer position, a connection to the power electronics can take place in the radial direction, as a result of which no or only minimal installation space in the axial direction is required. As a result of the arrangement in the same pole, the connection pins (5) for the cathode and the connection pins (5 ') for the anode are each arranged directly adjacent in pairs.
  • connection pins (5) of the parallel coil strands for the cathode and the connection pins (5 ') for the anode are offset one pole in the circumferential direction.
  • connection pins (5, 5 ') of the respective phases in adjacent slots are provided in several phases, as in the illustrated example three phases, the areas of the circumference required for connection to the power electronics overlap and the correspondingly required installation space can be minimized become.
  • FIG. 2 shows a partial region of the contact regions K with the connection pins (5, 5 ') of the stator (1) according to FIG. 1.
  • the partial strands of the individual coil strands are electrically conductively connected by means of bridge elements (7, 7 ', 7 "), which are not shown in FIG. 1.
  • the contact pins (4) of adjacent hairpins (6, 6 ', 6 ") which are connected to one another in an electrically conductive manner, are positioned adjacent to each other by the forming by half a winding step.
  • bridge elements (7, 7 ', 7 ) are due to the reversal of the winding direction and the retention of the deformation by half a winding step against the direction of the turning of the Hairpin (6, 6', 6"), in the circumferential direction spaced contact pins (4) of the two sub-strands of a coil strand connected together.
  • the same length bridge elements (7) are used with a standard winding step corresponding length, through which each of the right and left grooves of the respective poles are connected.
  • the bridge elements (7, 7 ', 7 ") are provided on the radially inner layer.
  • these bridge elements (7, 7 ', 7 ") can naturally also be provided on the radially outer layer and the connection pins (5, 5') on the radially inner layer.
  • a further change between the respectively right and left groove of the respective poles can be additionally effected by the use of different bridge elements (7 ', 7 "), whereby in each case one bridge element (7') with one the second Winding step corresponding length and a bridge element (7 ") are used with a length corresponding to the third winding step, be provided.
  • a corresponding additional change is only meaningful for reasons of symmetry if the partial strands of the different double layers are provided differently, in particular with an unequal number of hairpins of the second and third variants.
  • Fig. 3 shows a winding scheme for a first coil strand for a phase analogous to an example shown in Fig. 1, wherein an embodiment with only 48 Nuten (3) is shown. Furthermore, contrary to FIG. 2, bridge elements (7) having a same length corresponding to the standard winding step are provided on the radially inner layer.
  • the conductor elements for a phase in the two grooves (3) per pole are numbered such that the number in each case a letter for the substring and a number for a continuous numbering of the hairpins (6, 6 ', 6 ") in Current flow direction, wherein the parallel coil strands are differentiated by capital letters or lower case letters.
  • the conductor elements adjacent to the connection pins (5, 5 ') or, in other words, the corresponding first and last conductor elements of the coil strands are marked with arrows, the solid line arrow representing the first coil strand shown in FIG. 3 and the parallel second coil strand the phase marked with dashed lines arrow is marked.
  • the individual partial strands for the first coil strand with the corresponding interconnection are shown.
  • the sub-strands are each divided into blocks in the double layers corresponding blocks and the individual sub-strands per double layer are shown in separate lines.
  • the sub-strands in the rows are shown as wavy lines which correspond to the hairpins (6, 6 ', 6 "), the upper wave portions being the contact areas K and the lower ones Shaft sections correspond to the turning portions W, and these two shaft sections each perform the winding step.
  • the conductor elements are represented by the vertical sections of the wave-shaped line, wherein the positioning of the conductor element in the first or second layer of the double layer is indicated by differently inclined markings.
  • connection pins (5, 5 ') and contact pins (4) of the hairpins (6, 6', 6 ") are shown in the upper section of the wave-shaped lines, with directly adjacent contact pins (4) within a sub-strand electrically conductive, for example by welding, are connected.
  • Interconnected contact pins (4) of different partial strands are connected by corresponding arrows.
  • the arrows between the individual double layers in this case represent a direct connection, for example by welding, the contact pins (4) of the corresponding hairpins (6, 6 ', 6 ").
  • the bridge element (7) is shown by the arrow within the last double layer. by which the partial strands are electrically connected to each other.
  • a change from a left-hand groove (3) to a right-hand groove (3) takes place through the turning regions W, distributed over the circumference, by providing a hairpin (6 ') of the second variant.
  • a hairpin (6 ") of the third variant is provided to change again from a right into a left-hand groove (3).
  • hairpins (6) of the first variant are provided between the hairpins (6 ', 6 ") of the second and third variants. This achieves a high degree of symmetry, which reduces the losses.
  • the hairpins (6, 6 ', 6 ") of different variants over the circumference is possible, such as directly adjacent hairpins (6', 6") of the second and third variants. te with attached hairpins (6) of the first variant.
  • a largely symmetrical structure is preferred.
  • the hairpins (6, 6 ', 6 ") are arranged with the same variant per winding direction in each case at the same position on the circumference, whereby a uniform structure of the winding head is achieved.
  • the first coil strand as shown in FIG. 3, first passes through the radially outer double layer with the first partial strand.
  • the first substring goes through a ing connection of the contact pins (4) in the second sub-strand, which runs in the same direction of the winding analogous to the first sub-strand through the next Dop- pellage.
  • first the grooves (3) of the double layers are traversed with a same direction of the winding from radially outside to radially inside.
  • the last contact pin (4) of, here third, sub-string in the radially inner layer is made by a bridge elements (7), the electrically conductive connection with the first contact pin (4) of the fourth sub-strand here.
  • a reversal of the direction of the winding takes place via the bridge element.
  • a winding step corresponding to the standard winding step from here 6 is performed by the bridge element (7).
  • bridge elements (7, 7 ') with different winding steps corresponding to the second or third winding step are also possible in order to change from a left-hand groove into a right-hand groove.
  • the fourth sub-strand which passes through the grooves in the radially inner double layer in the opposite direction, then passes into the fifth sub-strand, which also passes through the grooves in the adjacent double layer.
  • the partial strands returning to the radially outer layer have an analogous structure to the abovementioned partial strands.
  • the last hairpin of the sixth sub-string here has at its end, which also shows the end of the first coil strand, corresponding to the connection pin (5) for connection to the power electronics.
  • FIG. 4 shows a winding scheme for a second coil strand for one phase according to the example shown in FIG. 1, which is connected in parallel with the first coil strand, analogous to that shown in FIG. 3.
  • Fig. 4 shows an embodiment with 72 distributed over the circumference grooves (3), wherein not all grooves are shown.
  • the illustration is constructed analogously to FIG. 2, wherein the second coil strand initially, starting from the connection pin (5 '), passes through the grooves (3) of the double layers to the radially inner double layer.
  • the direction of the winding corresponds to the direction of the winding of the first coil strand.
  • In the radially inner double layer of the change of the direction of the winding also takes place by a bridge element (7) on the side of the contact areas K.
  • a change from a right-hand groove (3) to a left-hand groove (4) first takes place by means of a hairpin (6 ") of the third variant.
  • a regular structure that is, a regular arrangement of hairpins (6, 6 ', 6 ") of different variants, preferably, in particular a largely symmetrical structure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

The invention relates to a wave winding for an electric machine, wherein the wave winding has a number of holes of at least two, wherein at least three different variants of hairpins (6, 6', 6") are provided, wherein in a first variant of the hairpins (6) the turning region between the conductor elements has the standard winding pitch, in a second variant of the hairpins (6') the turning region has a second winding pitch which is greater than the standard winding pitch by a whole-numbered value x, and in a third variant of the hairpins (6") the turning region has a third winding pitch which is smaller than the standard winding pitch by a whole-numbered value, and in all three variants the contact regions are each shaped in the opposite direction to the turning region by half the standard winding pitch, in order to achieve the standard winding pitch between connected conductor elements of neighbouring hairpins (6, 6', 6"). The invention also relates to an electric machine and a stator (1) having a wave winding of this type.

Description

Wickelschema für eine elektrische Maschine  Winding diagram for an electric machine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wickelschema für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine mit einer entsprechenden Wicklung. The present invention relates to a winding scheme for an electrical machine and an electrical machine with a corresponding winding.
Im Stand der Technik ist beispielsweise aus DE 10 2014 223 202 A1 bekannt, dass bei einer elektrischen Maschine verteilte Wicklungen mit mehreren sich über den Umfang verteilten Strängen aus Leiter vorgesehen werden. In the prior art, for example, DE 10 2014 223 202 A1 discloses that windings distributed in an electrical machine are provided with a plurality of conductors distributed over the circumference.
Ein weiteres Beispiel für den Stand der Technik ist in WO 2007/146252 gezeigt.  Another example of the prior art is shown in WO 2007/146252.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Wickelschemas, wel- ches einfach und schnell herzustellen ist sowie einen Betrieb der elektrischen Maschine mit hoher Leistung und geringen Verlusten ermöglicht. Eine weitere Aufgabe ist es den benötigten Bauraum, insbesondere in axialer Richtung, möglichst gering zu halten. The object of the present invention is to provide a winding scheme which is simple and quick to produce and enables operation of the electric machine with high performance and low losses. Another object is to keep the required space, especially in the axial direction, as small as possible.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Wellenwicklung und einer elektrischen Maschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. The object is achieved by a wave winding and an electric machine according to the independent claims.
Erfindungsgemäß ist eine Wellenwicklung für eine elektrische Maschine mit zumin- dest einer Phase und einer Lochzahl von zumindest zwei, wobei die Wellenwicklung einen Standard-Wickelschritt WS von WS = q*m aufweist, wobei q der Lochzahl und m der Anzahl der Phasen entspricht, wobei pro Phase zumindest zwei Spulenstränge parallel geschalten vorgesehen sind, wobei die Spulenstränge an Ihren beiden Enden jeweils einen Anschlusspin aufweisen und jeweils mehrere in Reihe geschaltete Teilstränge umfassen, wobei sich jeder Teilstrang einmal um einen Umfang der Wellenwicklung erstreckt, wobei jeder Teilstrang durch eine Mehrzahl von Hairpins gebildet ist, wobei jeder Hairpin zwei in Umfangsrichtung benachbarten Leiterelemente, welche jeweils durch einen Wendebereich verbunden sind, umfasst, wobei jeder Hairpin an seinen Enden Kontaktbereiche aufweist, welche jeweils als Kontaktpin zur Verbindung mit einem benachbarten Hairpin oder als Anschlusspin ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei unterschiedliche Varianten von Hairpins vorgesehen sind, dass bei einer ersten Variante der Hairpins der Wendebereich zwischen den Leiterelementen den Standard-Wickelschritt WS aufweist, dass bei einer zweite Variante der Hairpins der Wendebereich einen zweiten Wickelschritt, der um einen ganzzahligen Wert x größer als der Standard-Wickelschritt WS ist, aufweist, dass bei einer dritten Variante der Hairpins der Wendebereich einen dritten Wickelschritt, der um einen ganzzahligen Wert x kleiner als der Standard- Wickelschritt WS ist, aufweist und dass bei allen drei Varianten die Kontaktbereiche jeweils um den halben Standard-Wickelschritt WS in dem Wendebereich entgegengesetzter Richtung umgeformt sind, um zwischen miteinander verbundenen Leiterelementen benachbarter Hairpins den Standard-Wickelschritt WS zu erreichen.According to the invention, a wave winding for an electric machine with at least one phase and a number of holes of at least two, wherein the wave winding has a standard winding step WS of WS = q * m, where q corresponds to the number of holes and m the number of phases, where at least two coil strands are provided connected in parallel at each phase, the coil strands each having a connection pin at both ends and each comprising a plurality of series strands, each strands extending once around a circumference of the wave winding, each substream being defined by a plurality of hairpins is formed, wherein each hairpin two circumferentially adjacent conductor elements, which are each connected by a turning area comprises, each hairpin having at its ends contact areas, which are each designed as a contact pin for connection to an adjacent hairpin or pin, thereby marked t, that at least three different variants of hairpins are provided, that in a first variant of the hairpins the turning area between the conductor elements has the standard winding step WS, that in a second variant of the hairpins of the turning area a second winding step, which is greater by an integer value x than the standard winding step WS, that in a third variant of the hairpin the turning area a third wrapping step, which is smaller by an integral value x than the standard wrapping step WS, and that in all three variants, the contact regions are respectively deformed by half the standard wrapping step WS in the reverse direction reversal direction, between interconnected conductor elements of adjacent hairpins to achieve the standard winding step WS.
Die Erfindung umfasst somit eine Wellenwicklung, welche eine verteilte Wicklung darstellt, bei der die Spulen der Wicklung jeweils über den Umfang der elektrischen Maschine verteilt sind. Die elektrische Maschine weist zumindest eine Phase auf, wobei auch mehrere Phasen, insbesondere drei Phasen, vorgesehen sein können.The invention thus comprises a wave winding, which represents a distributed winding in which the coils of the winding are respectively distributed over the circumference of the electric machine. The electric machine has at least one phase, wherein also several phases, in particular three phases, can be provided.
Es ist eine festgelegte Anzahl von magnetischen Pole vorgesehen, die über einen Umfang der elektrischen Maschine verteilt sind, diese Anzahl entspricht der Polzahl und ist geradzahlig, da jeweils eine gleiche Anzahl von magnetischen Nord- und Südpolen vorliegt. Entweder der Rotor, der Stator oder Rotor und Stator der elektri- schen Maschine weisen Nuten für die Aufnahme der Wellenwicklung auf. Pro Phase sind zumindest zwei Spulenstränge parallel geschalten vorgesehen. Bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Lochzahl von mindestens zwei auf, was bedeutet, dass pro Pol eine der Lochzahl entsprechende Anzahl in Umfangsrichtung benachbarter Nuten vorgesehen ist. Die Spulenstränge weisen an Ihren beiden Enden jeweils ei- nen Anschlusspin auf und sind jeweils in mehrere in Reihe geschaltene Teilstränge aufgeteilt. Jeder Teilstrang weist dabei eine der Polzahl der elektrischen Maschine entsprechende Mehrzahl von Leiterelementen auf und erstreckt sich somit einmal um den Umfang. Zwei benachbarte Leiterelemente sind jeweils durch einen Wendebe- reich miteinander zu einem Hairpin verbunden. Die Leiterelemente sind in Lagen in den Nuten aufgenommen und jeweils zwei in radialer Richtung benachbarte Lagen bilden eine Doppellage, wobei vorzugsweise die Leiterelemente eines Teilstrangs in einer Doppellage angeordnet sind. There are provided a fixed number of magnetic poles, which are distributed over a circumference of the electric machine, this number corresponds to the number of poles and is even, since there is an equal number of magnetic north and south poles. Either the rotor, stator or rotor and stator of the electric machine have grooves for receiving the wave winding. Per phase at least two coil strands are provided connected in parallel. Preferably, the electric machine has a number of holes of at least two, which means that one pole of the number of holes corresponding number is provided in the circumferential direction of adjacent grooves. The coil strands each have a connection pin at their two ends and are in each case divided into several subsections connected in series. Each sub-string has one of the number of poles of the electrical machine corresponding plurality of conductor elements and thus extends once around the circumference. Two neighboring conductor elements are connected to each other by a turning region to a hairpin. The conductor elements are received in layers in the grooves and two adjacent layers in the radial direction form a double layer, wherein preferably the conductor elements of a sub-strand are arranged in a double layer.
Jeder Hairpin weist an seinen freien Enden Kontaktbereiche auf. Der Wendebereich ist jeweils vorzugsweise einteilig mit den Leiterelementen ausgebildet. Um benach- barte Hairpins miteinander zu verbinden ist der Kontaktbereich als Kontaktpin ausge- führt, welcher zur elektrisch leitfähigen Verbindung, zum Beispiel Verschweißen mit einem entsprechenden Kontaktpin eines benachbarten Hairpins des Spulenstrangs verbunden wird. Der Kontaktbereich kann auch als Anschlusspin ausgeführt sein, welcher zum Anschluss des Spulenstrangs, genauer der beiden Enden eines Spu- lenstrangs, an eine Leistungselektronik zur Steuerung der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Vorteilhaft weisen Kontaktpins und Anschlusspins eine gleiche geo- metrische Ausbildung auf, wodurch die Anzahl unterschiedlicher Teile reduziert wird, was die Kosten und den Montageaufwand verringert, wobei auch unterschiedliche Geometrien möglich sind, um beispielsweise die Anbindung an die Leistungselektro- nik zu erleichtern. Each hairpin has contact areas at its free ends. The turning region is preferably formed in one piece with the conductor elements. In order to connect neighboring hairpins, the contact area is designed as a contact pin. leads, which is connected to the electrically conductive connection, for example welding with a corresponding contact pin of an adjacent hairpin of the coil strand. The contact region can also be designed as a connection pin, which is designed to connect the coil strand, more precisely the two ends of a coil strand, to a power electronics system for controlling the electrical machine. Advantageously, contact pins and connection pins have the same geometric shape, which reduces the number of different parts, which reduces the costs and the assembly effort, whereby different geometries are possible, for example, to facilitate the connection to the power electronics.
Wellenwicklung gemäß der Erfindung weisen mindestens drei unterschiedliche Vari- anten von Hairpins auf, um zur Verringerung beziehungsweise Vermeidung von Ver- lusten durch gegenseitige Induktion der Spulenstränge. Hierfür weist bei einer ersten Variante der Hairpins der Wendebereich zwischen den Leiterelementen den Standard-Wickelschritt WS auf, wodurch der Wickelschritt und somit der Abstand zwi- schen den Nuten der Leiterelemente auf den theoretischen Wert für die Lochzahl und Anzahl Phasen erreicht werden kann, bei dem pro Pol stets die gleiche Nutposition, beispielsweise rechts oder links bei einer Lochzahl von zwei, belegt wird. Um einen Wechsel zwischen den Nuten zu erreichen sind daher ebenfalls Hairpins in einer zweiten und dritten Variante vorgesehen, wobei Hairpins der zweiten Variante einen zweiten Wickelschritt aufweisen, der um einen ganzzahligen Wert x größer als der Standard-Wickelschritt ist, und entsprechend Hairpins der dritten Variante einen dritten Wickelschritt aufweisen, der um einen ganzzahligen Wert x kleiner als der Standard-Wickelschritt ist. Durch diese Hairpins mit vom Standard-Wickelschritt abweichenden Wickelschritten kann die Nutposition aufeinanderfolgender Leiterelemente gewechselt werden, von beispielsweise bei einer Lochzahl von zwei von der rechten auf die linke Nut oder umgekehrt.  Wave winding according to the invention have at least three different variants of hairpins in order to reduce or avoid losses due to mutual induction of the coil strands. For this purpose, in a first variant of the hairpins, the turning region between the conductor elements has the standard winding step WS, whereby the winding step and thus the distance between the grooves of the conductor elements can be achieved to the theoretical value for the number of holes and number of phases per pole always the same groove position, for example, right or left with a number of holes of two, is occupied. Hairpins in the second and third variants are therefore likewise provided in order to achieve a change between the grooves, with hairpins of the second variant having a second winding step which is greater by an integer value x than the standard winding step, and accordingly hairpins of the third variant a third winding step, which is smaller by an integer value x than the standard winding step. By these hairpins deviating from the standard winding step winding steps, the groove position of successive conductor elements can be changed, for example, with a number of holes of two from the right to the left groove or vice versa.
Allen drei Varianten ist gemein, dass die Kontaktbereiche jeweils um den halben Standard-Wickelschritt WS in dem Wendebereich entgegengesetzter Richtung umgeformt sind, um zwischen miteinander verbundenen Leiterelementen benachbarter Hairpins den Standard-Wickelschritt WS zu erreichen. Anders ausgedrückt, weisen erfindungsgemäße Wellenwicklungen auf der axialen Seite der Kontaktbereiche für alle Lagen einen einheitlichen Wickelschritt auf, wodurch die Herstellung sowie die Verbindung, zum Beispiel durch Schwei ßen, der entsprechenden Kontaktbereiche miteinander vereinfacht wird. Die Umformung erfolgt dabei pro Lage abwechselnd in entgegengesetzte Umfangsrichtung, da die Leiterelemente jedes Hairpins in unterschiedlichen Lagen einer Doppellage angeordnet sind. Common to all three variants is that the contact regions are each deformed by half the standard winding step WS in the reversing region of the opposite direction in order to achieve the standard winding step WS between interconnected conductor elements of adjacent hairpins. In other words, wave windings according to the invention on the axial side of the contact areas for all layers have a uniform winding step, whereby the production and the Connection, for example by welding Shen, the corresponding contact areas is simplified with each other. The deformation takes place per layer alternately in the opposite circumferential direction, since the conductor elements of each hairpin are arranged in different positions of a double layer.
Ausführungsformen einer Wellenwicklung sind, dadurch gekennzeichnet, dass der ganzzahlige Wert x die Bedingung 0 < x < q erfüllt. Für eine Lochzahl von zwei ergibt sich somit für den Wert x = 1 , wodurch sich entsprechend um eine Nut vom Standard-Wickelschritt abweichende zweite und dritte Wickelschritte ergeben, um zwischen der rechten und linken Nut eines Pols zu wechseln. Bei höheren Lochzahlen kann verschiedene Werte annehmen, abhängig davon, ob beispielsweise bei einer Lochzahl von drei jeweils zwischen den äu ßeren Nuten oder einer äu ßeren und der mittleren Nut gewechselt werden soll. Embodiments of a wave winding are characterized in that the integer value x satisfies the condition 0 <x <q. For a number of holes of two, this results in the value x = 1, whereby corresponding to a groove from the standard winding step deviating second and third winding steps arise to switch between the right and left groove of a pole. For higher numbers of holes can assume different values, depending on whether, for example, with a hole number of three each between the outer ßeren grooves or externa ßeren and the middle groove to be changed.
Insbesondere bei hohen Lochzahlen sind auch Ausführungsformen möglich, bei de- nen weitere, wie vierte und fünfte, Varianten von Hairpins vorgesehen sind, deren Abweichung vom Standard-Wickelschritt einen weiteren, die obige Bedingung erfül- lenden, Wert beträgt.  Particularly with high numbers of holes, embodiments are also possible in which further, such as fourth and fifth, variants of hairpins are provided whose deviation from the standard winding step amounts to a further value satisfying the above condition.
Wellenwicklung gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass pro Teilstrang mindestens ein Hairpin der zweiten Variante und mindestens ein Hairpin dritten Variante vorgesehen sind. Durch eine derartige Ausgestaltung wird entsprechender Wechsel zwischen den Nuten erreicht. Wave winding according to embodiments of the invention are characterized in that at least one hairpin of the second variant and at least one hairpin third variant are provided per partial strand. By such a configuration corresponding change between the grooves is achieved.
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Wellenwicklung sind dadurch gekennzeich- net, dass pro Teilstrang eine gleiche Anzahl von Hairpins der zweiten Variante und dritten Variante vorgesehen sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Kontaktbe- reiche für die Verbindung mit benachbarten Teilsträngen oder Anschlüssen jeweils radial fluchtend an einer Position am Umfang ausgebildet sind, wodurch die Herstellung, insbesondere ein Verschweißen der entsprechenden Kontaktbereiche miteinander, vereinfacht wird. Erfindungsgemäße Ausführungsformen einer Wellenwicklung sind dadurch gekenn- zeichnet, dass pro Teilstrang mindestens ein Hairpin der ersten Variante vorgesehen ist. Bevorzugt sind Hairpins der ersten Variante abwechselnd mit Hairpins der zweiten Variante beziehungsweise dritten Variante angeordnet, um einen symmetrischen Aufbau zu erreichen. Hierbei wechseln sich weiter die Hairpins der zweiten Variante und dritten Variante in Umfangsrichtung ab. Embodiments of the inventive wave winding are characterized in that an equal number of hairpins of the second variant and third variant are provided per partial strand. This ensures that the contact regions for the connection to adjacent partial strands or connections are each formed radially aligned at a position on the circumference, whereby the production, in particular a welding of the corresponding contact regions with each other, is simplified. Inventive embodiments of a wave winding are characterized in that at least one hairpin of the first variant is provided per partial strand. Hairpins of the first variant are preferably arranged alternately with hairpins of the second variant or third variant in order to achieve a symmetrical structure. Here, the hairpins of the second variant and third variant alternate in the circumferential direction.
Ausführungsformen weiterer erfindungsgemäßer Wellenwicklungen sind dadurch gekennzeichnet, dass vier parallel geschaltete Spulenstränge vorgesehen sind. Pro Pol und Doppellage sind aufgrund der Lochzahl von zwei vier Leiterelemente unter- schiedlicher Teilstränge vorhanden. Neben einer Ausbildung mit zwei parallel ge- schalteten Spulensträngen sind daher auch Ausführungsformen mit vier parallel geschalteten Spulensträngen möglich. Die verschiedenen Spulenstränge können sich hierbei jeweils über alle Doppellagen oder auch nur über einen Teil der Doppellagen erstrecken. Embodiments of further inventive wave windings are characterized in that four parallel coil strands are provided. Per pole and double layer, due to the number of holes of two, there are four conductor elements of different sub-strands. In addition to an embodiment with two coil strands connected in parallel, embodiments with four coil strands connected in parallel are therefore also possible. The various coil strands may each extend over all double layers or only over a part of the double layers.
Bevorzugte Ausführungsformen einer Wellenwicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Spulenstränge in Umfangsrichtung entgegengesetzter Richtung gewickelt sind. Bei vier parallel geschalteten Spulensträngen, welche jeweils einen Teilsträng pro Doppellage aufweisen, verläuft bevorzugt die Wicklung für je zwei Spulenstränge in einer entgegengesetzten Richtung. Hierdurch wird ein hoher Sym- metriegrad erreicht. Preferred embodiments of a wave winding are characterized in that in each case two coil strands are wound in the circumferential direction of opposite direction. In the case of four coil strands connected in parallel, which in each case have one partial strands per double layer, the winding for each two coil strands preferably extends in an opposite direction. This achieves a high degree of symmetry.
Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Wellenwicklung sind dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Teil jedes Spulenstrangs, welcher mindestens einen Teilstrang umfasst, in Umfangsrichtung entgegengesetzter Richtung gewickelt ist. Durch die Umkehr der Richtung der Wicklung werden die Verluste weiter reduziert, da eine hö- here Symmetrie der Wellenwicklung erreicht wird. Bevorzugten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Wellenwicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Teilen des Spulenstrangs mit unterschiedlicher Richtung der Wicklung durch Brückenelemente ge- bildet ist, welche mit den Kontaktbereichen der Hairpins elektrisch leitend verbunden sind. Durch die Verwendung von Brückenelementen kann die einheitliche Verformung der Kontaktbereiche der Hairpins aufrechterhalten werden, was die Herstellung vereinfacht und gleichzeitig eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den entsprechenden Teilsträngen erreicht werden. Durch das Brückenelement kann einfach eine Verbindung über einen benötigen Umfangsbereich erzeugt werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass abhängig vom zur Verfügung stehenden Bauraum für die elektrische Maschine das Brückenelement entweder mit axialer oder besonders be- vorzugt mit radialer Ausrichtung angeordnet ist. Embodiments of a wave winding according to the invention are characterized in that a part of each coil strand, which comprises at least one sub-strand, is wound in the circumferential direction of opposite direction. By reversing the direction of the winding, the losses are further reduced, since a higher symmetry of the wave winding is achieved. Preferred embodiments of a wave winding according to the invention are characterized in that the connection between the parts of the coil strand with different directions of the winding is formed by bridge elements, which are electrically conductively connected to the contact areas of the hairpins. Through the use of bridge elements, the uniform deformation of the contact areas of the hairpins can be maintained, which simplifies the manufacture and at the same time achieves an electrically conductive connection between the corresponding partial strands. The bridge element can easily be used to create a connection over a required circumferential area. Another advantage is that depending on the space available for the electrical machine, the bridge element is arranged either with axial or particularly preferably with a radial orientation.
Ausführungsformen einer Wellenwicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel der Richtung der Wicklung zwischen den Teilsträngen in einer in radialer Richtung äußeren Lage erfolgt. Um, vor allem bei Ausführungsformen mit mehreren Doppellagen, die Anzahl der Wechsel zwischen den unterschiedlichen Richtungen der Wicklung gering zu halten, wodurch sich eine gleichmäßigere Struktur der Hair- pins am axialen Ende der elektrischen Maschine ausbildet, werden die Wechsel in den radial äußeren Lagen vorgesehen. Die radial äußere Lage kann im Sinne der Anmeldung beide Ränder der ringförmigen Hairpinwicklung darstellen, also sowohl die innerste Lage als auch die äußerste Lage. Durch eine gleichmäßigere Struktur kann auch der benötigte axiale Bauraum verringert sowie gegebenenfalls zusätzliche Bauteile für die Wechsel eingespart werden. Weiter wird ebenfalls die Verbindung der Kontaktenden vereinfacht, da diese leichter gleichzeitig herstellbar wird. Embodiments of a wave winding are characterized in that the change of the direction of the winding between the partial strands takes place in a radially outer layer. In order to minimize the number of changes between the different directions of the winding, in particular in embodiments with several double layers, whereby a more uniform structure of the hair pins is formed at the axial end of the electric machine, the changes in the radially outer layers are provided , The radially outer layer can represent both edges of the annular Hairpinwicklung in the sense of the application, so both the innermost position and the outermost layer. By a more uniform structure and the required axial space can be reduced and possibly additional components for the change can be saved. Next, the connection of the contact ends is also simplified, since it is easier to produce at the same time.
Wellenwicklungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekenn- zeichnet, dass pro Spulenstrang nur einmal die Richtung der Wicklung geändert ist. Um die Struktur der Wellenwicklung an den axialen Enden weiter zu vergleichmäßigen, um damit axialen Bauraum einzusparen, und die Herstellung der Wellenwick- lung zu vereinfachen, findet der Wechsel zwischen den Richtungen der Wicklung nur einmal pro Spulenstrang statt. Somit durchläuft ein Spulenstrang vom Anschlusspin aus zunächst die Nuten der gegebenenfalls mehreren Doppellagen bis zu einer radi- al äußeren Lage und wechselt dort die Richtung der Wicklung, um anschließend in umgekehrter Richtung der Wicklung durch die Nuten zurück zum zweiten Anschluss- pin des Spulenstrangs zurückzulaufen. Wave windings according to embodiments of the invention are characterized in that only once the direction of the winding is changed per coil strand. In order to further uniform the structure of the wave winding at the axial ends in order to save axial space and to simplify the manufacture of the wave winding, the change between the directions of the winding only takes place once per coil strand instead. Thus, a coil strand from the connection pin first passes through the grooves of possibly several double layers to a radially outer layer and changes there the direction of the winding to then run back in the reverse direction of the winding through the grooves back to the second terminal pin of the coil strand.
Ausführungsformen einer Wellenwicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass pro Pol in Umfangsrichtung benachbarte Leiterelemente unterschiedlicher Teilstränge eines Spulenstrangs in radial benachbarten Lagen angeordnet sind. Somit liegen, in radia- ler Richtung als auch in Umfangsrichtung gesehen, bei jedem Pol abwechselnd Lei- terelemente der unterschiedlichen Spulenstränge direkt zueinander benachbart. Embodiments of a wave winding are characterized in that per pole in the circumferential direction adjacent conductor elements of different sub-strands of a coil strand are arranged in radially adjacent layers. Thus, viewed in the radial direction as well as in the circumferential direction, conductor elements of the different coil strands are alternately directly adjacent to one another at each pole.
Durch derartige Ausführungsformen wird der Symmetriegrad der Wellenwicklung wei- ter verbessert und somit können Bauraum und Verluste verringert werden. By such embodiments, the degree of symmetry of the wave winding is further improved and thus space and losses can be reduced.
Ausführungsformen einer Wellenwicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusspins der beiden Spulenstränge im gleichen Pol angeordnet sind. Mit einer derartigen Ausbildung wird der benötigte Winkelbereich für die Anschlüsse an die Leistungselektronik verringert, wodurch entsprechend Bauraum in Umfangsrichtung eingespart werden kann. Embodiments of a wave winding are characterized in that the connection pins of the two coil strands are arranged in the same pole. With such a design of the required angular range for the connections to the power electronics is reduced, which can be saved according to space in the circumferential direction accordingly.
Weitere Ausführungsformen der Wellenwicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusspins der beiden Spulenstränge in der gleichen radial äußeren Lage angeordnet sind. Hiermit kann Bauraum in axialer Richtung eingespart werden, da die Anschlüsse in radialer Richtung erfolgen kann. Beispielsweise können die An- schlusspins in der radial äußersten Lage radial nach außen beziehungsweise in der radial innersten Lage radial nach innen umgeformt werden, weshalb ein Anschluss an die Leistungselektronik in radialer Richtung erfolgen kann. Further embodiments of the wave winding are characterized in that the connection pins of the two coil strands are arranged in the same radially outer layer. This space can be saved in the axial direction, since the connections can be made in the radial direction. For example, the connection pins can be radially outwardly formed in the radially outermost position or radially inwardly in the radially innermost position, which is why a connection to the power electronics can take place in the radial direction.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen sind die Anschlusspins sowohl in einer äußeren Lage als auch im gleichen Pol angeordnet. Mit derartigen Ausführungsformen kann der benötigte Bauraum für den Anschluss an die Leistungselektronik sowohl in axia- ler Richtung als auch in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine minimiert wer- den. Weitere Gegenstände der Erfindung sind ein Stator für eine elektrische Maschine, welcher dadurch gekennzeichnet, dass der Stator mit einer Wellenwicklung gemäß der vorangegangenen Beschreibung versehen ist sowie eine elektrische Maschine, bei der eine Wellenwicklung nach der obigen Beschreibung vorgesehen ist. In advantageous embodiments, the connection pins are arranged both in an outer layer and in the same pole. With such embodiments, the space required for connection to the power electronics can be minimized both in the axial direction and in the circumferential direction of the electrical machine. Further objects of the invention are a stator for an electrical machine, which is characterized in that the stator is provided with a wave winding according to the preceding description and an electric machine, in which a wave winding is provided as described above.
Die Merkmale der Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. The features of the embodiments can be combined as desired.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Elemente werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen: In the following the invention will be explained in more detail with reference to figures. The same or similar elements are designated by the same reference numerals. The figures show in detail:
Fig. 1 stellt eine Ausführungsform eines Stators mit einer Wellenwicklung in einer Seitenansicht dar. Fig. 1 illustrates an embodiment of a stator with a wave winding in a side view.
Fig. 2 zeigt einen Teilbereich der Wellenwicklung im Bereich der Anschlusspins. Fig. 2 shows a portion of the wave winding in the region of the connection pins.
Fig. 3(A, B, C, D) zeigt ein Wickelschema für einen Spulenstrang gemäß Fig. 1 . Fig. 4(A, B, C, D) zeigt ein Wickelschema für einen weiteren Spulenstrang gemäß FIG. 3 (A, B, C, D) shows a winding diagram for a coil strand according to FIG. 1. FIG. Fig. 4 (A, B, C, D) shows a winding scheme for another coil strand according to
Fig. 1 .  Fig. 1.
Um eine bessere Darstellbarkeit zu gewährleisten wurde die Fig. 3 in vier Teile, entsprechend Fig. 3A, Fig. 3B, Fig. 3C und Fig. 3D aufgeteilt, wobei Fig. 3A den oberen linken Bereich, Fig. 3B den oberen rechten Bereich, Fig. 3C den unteren linken Be- reich und Fig. 3D den unteren rechten Bereich der Fig. 3 zeigt. In der weiteren Be- schreibung werden diese vier Teile gemeinsam beschrieben und einheitlich mit Fig. 3 bezeichnet. Für Fig. 4, welche ebenfalls nach dem vorgenannten Muster aufgeteilt wurde, gilt dies entsprechend analog. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Stators (1 ) mit einer Wellenwicklung. Der Stator (1 ) weist einen Statorkörper (2) auf, in dem Nuten (3) zur Aufnahme der Wel- lenwicklung ausgebildet sind. In die Nuten (3) sind Leiterelemente im dargestellten Beispiel in Form von Hairpins (6, 6’, 6”) eingebracht, wobei pro Nut (3) mehrere Leiterelemente in Lagen eingebracht sind. In order to ensure better representability, FIG. 3 was divided into four parts, corresponding to FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D, FIG. 3A the upper left area, FIG. 3B the upper right area, FIG. 3C shows the lower left area and FIG. 3D shows the lower right area of FIG. 3. In the further description, these four parts will be described together and uniformly designated with FIG. For Fig. 4, which was also divided according to the aforementioned pattern, this applies analogously. Fig. 1 shows an embodiment of a stator (1) with a wave winding. The stator (1) has a stator body (2), in which grooves (3) are formed for receiving the shaft winding. In the grooves (3) conductor elements are introduced in the example shown in the form of hairpins (6, 6 ', 6 "), wherein per groove (3) a plurality of conductor elements are introduced in layers.
Die Hairpins (6, 6’, 6”) des dargestellten Beispiels umfassen jeweils zwei Leiterele- mente, einen Wendebereich W, in dem die Leiterelemente einstückig miteinander verbunden sind, sowie Kontaktbereiche K an den Enden des Hairpins (6, 6’, 6”). Die Hairpins (6, 6’, 6”) sind abgesehen von den jeweils ersten und letzten Hairpin (6, 6’, 6”) der einzelnen Spulenstränge in ihren Kontaktbereichen K mit zwei Kontaktpins (4) ausgeführt, die jeweils mit dem im Spulentrang benachbarten Hairpin (6, 6’, 6”), ge- nauer seinem entsprechenden Kontaktpin (4) elektrisch leitend verbunden sind. Der jeweils erste und letzte Hairpin (6, 6’, 6”) eines Spulenstrangs weist einen Kontaktpin (4) zur Verbindung mit dem benachbarten Hairpin (6, 6’, 6”) des Spulenstrangs sowie einen Anschlusspin (5, 5‘) zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Leistungselektronik auf.  The hairpins (6, 6 ', 6 ") of the illustrated example each comprise two conductor elements, a turning region W, in which the conductor elements are integrally connected to one another, and contact regions K at the ends of the hairpin (6, 6', 6"). ). The hairpins (6, 6 ', 6 ") are, apart from the respective first and last hairpin (6, 6', 6") of the individual coil strands in their contact areas K with two contact pins (4) executed, each with the in Spulentrang adjacent hairpin (6, 6 ', 6 "), more precisely its corresponding contact pin (4) are electrically connected. The respective first and last hairpin (6, 6 ', 6 ") of a coil strand has a contact pin (4) for connection to the adjacent hairpin (6, 6', 6") of the coil strand and a connection pin (5, 5 ') Connection to a power electronics, not shown.
Um eine gegenseitige Kontaktierung zu ermöglichen, sind alle Kontaktpins (4) der Wellenwicklung auf der gleichen axialen Seite des Stators (1 ) angeordnet, wodurch entsprechend die Wendebereiche W der Hairpins (6, 6’, 6”) auf der entgegengesetz- ten axialen Seite des Stators (1 ) angeordnet sind.  In order to enable mutual contact, all contact pins (4) of the wave winding are arranged on the same axial side of the stator (1), whereby correspondingly the turning regions W of the hairpins (6, 6 ', 6 ") on the opposite axial side of the stator (1) are arranged.
Die Anschlusspins (5, 5‘) der einzelnen Spulenstränge sind im dargestellten Beispiel jeweils in der radial äußeren Lage der Wellenwicklung vorgesehen und die An- schlusspins (5, 5‘) der beiden parallelen Spulenstränge pro Phase sind jeweils im gleichen Pol angeordnet, wodurch sie Anschlussbereiche A bilden. Aufgrund der Anordnung in der radial äu ßeren Lage kann ein Anschluss an die Leistungselektronik in radialer Richtung erfolgen, wodurch kein oder nur minimaler Bauraum in axialer Rich- tung benötigt wird. Durch die Anordnung im gleichen Pol sind die Anschlusspins (5) für die Kathode und die Anschlusspins (5‘) für die Anode jeweils direkt paarweise benachbart angeordnet. Die paarweisen Anschlusspins (5) der parallelen Spulenstränge für die Kathode sowie die Anschlusspins (5‘) für die Anode sind in Umfangs- richtung einen Pol versetzt angeordnet. Durch diese Ausbildung wir für den An- Schluss einer Phase an die Leistungselektronik nur ein geringer Bereich des Um- fangs benötigt, welcher einem Wickelschritt entspricht. The connecting pins (5, 5 ') of the individual coil strands are provided in the example shown in each case in the radially outer layer of the wave winding and the connection pins (5, 5') of the two parallel coil strands per phase are each arranged in the same pole, whereby they Form connection areas A. Due to the arrangement in the radially outer position, a connection to the power electronics can take place in the radial direction, as a result of which no or only minimal installation space in the axial direction is required. As a result of the arrangement in the same pole, the connection pins (5) for the cathode and the connection pins (5 ') for the anode are each arranged directly adjacent in pairs. The paired connection pins (5) of the parallel coil strands for the cathode and the connection pins (5 ') for the anode are offset one pole in the circumferential direction. Through this training, we Closing a phase to the power electronics requires only a small area of the circumference, which corresponds to a winding step.
Werden bei mehreren Phasen, wie im dargestellten Beispiel drei Phasen, die Anschlusspins (5, 5‘) der jeweiligen Phasen in benachbarten Nuten vorgesehen, über- lappen sich die für den Anschluss an die Leistungselektronik benötigten Bereiche des Umfangs und der entsprechend benötigte Bauraum kann minimiert werden. If the connection pins (5, 5 ') of the respective phases in adjacent slots are provided in several phases, as in the illustrated example three phases, the areas of the circumference required for connection to the power electronics overlap and the correspondingly required installation space can be minimized become.
Auf der Seite der Wendebereiche W bilden sich in Bereichen mit in radialer Richtung benachbarter Hairpins (6) der ersten Variante aufgrund des einheitlichen Standard- Wickelschritts ein gleichmäßiges Muster mit parallel verlaufenden Wendebereichen W aus. Im Bereich des Umfangs, an dem Hairpins (6’) der zweiten Variante und Hairpins (6“) der dritten Variante in radialer Richtung benachbart angeordnet sind, um zwischen einer rechten und einer linken Nut der entsprechenden Pole zu wech- seln, bildet sich ein Überlappungsbereich O aus. Im Überlappungsbereich O liegen die Wendebereiche W von zwei Hairpins (6‘, 6“) weitestgehend übereinander. On the side of the turning areas W, in regions with radially adjacent hairpins (6) of the first variant, a uniform pattern with parallel turning areas W develops due to the uniform standard winding step. In the region of the circumference, on which hairpins (6 ') of the second variant and hairpins (6 ") of the third variant are arranged adjacent in the radial direction, in order to change between a right and a left groove of the corresponding poles, forms Overlap area O off. In the overlapping area O, the turning areas W of two hairpins (6 ', 6 ") lie largely one above the other.
In Fig. 2 ist ein Teilbereich der Kontaktbereiche K mit den Anschlusspins (5, 5‘) des Stators (1 ) gemäß Fig. 1 gezeigt. An der radial inneren Lage sind hier zusätzlich die Teilstränge der einzelnen Spulenstränge mittels Brückenelementen (7, 7‘, 7“), welche in Fig. 1 nicht dargestellt sind, elektrisch leitend verbunden. In den weiteren Lagen werden die Kontaktpins (4) benachbarter Hairpins (6, 6‘, 6“), welche elektrisch leitend miteinander verbunden werden, durch die Umformung um einen halben Wickelschritt jeweils zueinander benachbart positioniert. Durch die Brückenelemente (7, 7‘, 7“) werden die, aufgrund der Umkehr der Wicklungsrichtung sowie der Beibehaltung der Umformung um einen halben Wicklungsschritt entgegen der Richtung des Wendebe- reichs des Hairpins (6, 6‘, 6“), in Umfangsrichtung beabstandeten Kontaktpins (4) der beiden Teilstränge eines Spulenstrangs miteinander verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind gleich lange Brückenelemente (7) mit einer dem Standard- Wickelschritt entsprechenden Länge verwendet, durch welche jeweils die rechten beziehungsweise linken Nuten der jeweiligen Pole verbunden werden. FIG. 2 shows a partial region of the contact regions K with the connection pins (5, 5 ') of the stator (1) according to FIG. 1. In addition, at the radially inner layer, the partial strands of the individual coil strands are electrically conductively connected by means of bridge elements (7, 7 ', 7 "), which are not shown in FIG. 1. In the further layers, the contact pins (4) of adjacent hairpins (6, 6 ', 6 "), which are connected to one another in an electrically conductive manner, are positioned adjacent to each other by the forming by half a winding step. By the bridge elements (7, 7 ', 7 ") are due to the reversal of the winding direction and the retention of the deformation by half a winding step against the direction of the turning of the Hairpin (6, 6', 6"), in the circumferential direction spaced contact pins (4) of the two sub-strands of a coil strand connected together. In the illustrated embodiment, the same length bridge elements (7) are used with a standard winding step corresponding length, through which each of the right and left grooves of the respective poles are connected.
Im dargestellten Beispiel sind die Brückenelemente (7, 7‘, 7“) an der radial inneren Lage vorgesehen. Alternative können diese Brückenelemente (7, 7‘, 7“) natürlich auch an der radial äu ßeren Lage vorgesehen werden und die Anschlusspins (5, 5‘) an der radial inneren Lage. Alternativ kann in den jeweiligen Varianten auch zusätzlich ein weiterer Wechsel zwi- schen der jeweils rechten beziehungsweise linken Nut der jeweiligen Pole durch die Verwendung unterschiedlicher Brückenelemente (7‘, 7“), wobei pro Phase jeweils ein Brückenelement (7‘) mit einer dem zweiten Wickelschritt entsprechenden Länge und ein Brückenelement (7“) mit einer dem dritten Wickelschritt entsprechenden Länge verwendet werden, vorgesehen sein. Ein entsprechender zusätzlicher Wechsel ist aus Gründen der Symmetrie allerdings nur sinnvoll, wenn die Teilstränge der ver- schiedenen Doppellagen unterschiedlich, insbesondere mit ungleicher Anzahl von Hairpins der zweiten und dritten Variante, vorgesehen sind. In the example shown, the bridge elements (7, 7 ', 7 ") are provided on the radially inner layer. As an alternative, these bridge elements (7, 7 ', 7 ") can naturally also be provided on the radially outer layer and the connection pins (5, 5') on the radially inner layer. Alternatively, in the respective variants, a further change between the respectively right and left groove of the respective poles can be additionally effected by the use of different bridge elements (7 ', 7 "), whereby in each case one bridge element (7') with one the second Winding step corresponding length and a bridge element (7 ") are used with a length corresponding to the third winding step, be provided. However, a corresponding additional change is only meaningful for reasons of symmetry if the partial strands of the different double layers are provided differently, in particular with an unequal number of hairpins of the second and third variants.
Fig. 3 zeigt ein Wickelschema für einen ersten Spulenstrang für eine Phase analog zu einem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, wobei eine Ausführungsform mit nur 48 Nu- ten (3) gezeigt ist. Des Weiteren sind entgegen Fig. 2 Brückenelemente (7) mit einer gleichen, dem Standard-Wickelschritt entsprechenden, Länge an der radial inneren Lage vorgesehen. Fig. 3 shows a winding scheme for a first coil strand for a phase analogous to an example shown in Fig. 1, wherein an embodiment with only 48 Nuten (3) is shown. Furthermore, contrary to FIG. 2, bridge elements (7) having a same length corresponding to the standard winding step are provided on the radially inner layer.
Im oberen Bereich (Fig. 3A und Fig. 3B) ist eine Abwicklung der Nuten (3) mit einer Darstellung der hier sechs Lagen, und somit drei Doppellagen, je Nut (3) gezeigt. In den Lagen sind die Leiterelemente für eine Phase in den jeweils zwei Nuten (3) pro Pol derart nummeriert, dass die Nummer jeweils einen Buchstaben für den Teilstrang und eine Zahl für ein fortlaufende Durchnummerierung der Hairpins (6, 6‘, 6“) in Stromflussrichtung, wobei die parallelen Spulenstränge durch Großbuchstaben be- ziehungsweise Kleinbuchstaben unterscheiden sind. Die den Anschlusspins (5, 5‘) benachbarten Leiterelemente oder anders ausgedrückt, die entsprechenden ersten und letzten Leiterelemente der Spulenstränge sind mit Pfeilen markiert, wobei der Pfeil mit durchgezogenen Linien den in Fig. 3 dargestellten ersten Spulenstrang dar- stellt und der parallele zweite Spulenstrang der Phase mit gestrichelten Linien dargestellten Pfeil markiert ist.  In the upper area (FIGS. 3A and 3B), a development of the grooves (3) is shown with a representation of the six layers here, and thus three double layers, per groove (3). In the layers, the conductor elements for a phase in the two grooves (3) per pole are numbered such that the number in each case a letter for the substring and a number for a continuous numbering of the hairpins (6, 6 ', 6 ") in Current flow direction, wherein the parallel coil strands are differentiated by capital letters or lower case letters. The conductor elements adjacent to the connection pins (5, 5 ') or, in other words, the corresponding first and last conductor elements of the coil strands are marked with arrows, the solid line arrow representing the first coil strand shown in FIG. 3 and the parallel second coil strand the phase marked with dashed lines arrow is marked.
Im unteren Teil (Fig. 3C und Fig. 3D) sind die einzelnen Teilstränge für den ersten Spulenstrang mit der entsprechenden Verschaltung dargestellt. Die Teilstränge sind jeweils in den Doppellagen entsprechende Blöcke unterteilt und die einzelnen Teilstränge pro Doppellage sind in separaten Zeilen dargestellt. Die Teilstränge in den Zeilen sind als wellenförmige Linien gezeigt, welche den Hairpins (6, 6‘, 6“) entspre- chen, wobei die oberen Wellenabschnitte den Kontaktbereichen K und die unteren Wellenabschnitte den Wendebereichen W entsprechen, und diese beiden Wellenabschnitte führen jeweils den Wickelschritt aus. Die Leiterelemente sind durch die senk- rechten Abschnitte der wellenförmigen Line dargestellt, wobei durch unterschiedlich geneigte Markierungen die Positionierung des Leiterelements in der ersten oder zweiten Lage der Doppellage angezeigt ist. Die Anschlusspins (5, 5‘) und Kontakt- pins (4) der Hairpins (6, 6‘, 6“) sind im oberen Abschnitt der wellenförmigen Linien gezeigt, wobei direkt benachbarten Kontaktpins (4) innerhalb eines Teilstrangs miteinander elektrisch leitend, beispielsweise mittels schweißen, verbunden sind. In the lower part (FIGS. 3C and 3D), the individual partial strands for the first coil strand with the corresponding interconnection are shown. The sub-strands are each divided into blocks in the double layers corresponding blocks and the individual sub-strands per double layer are shown in separate lines. The sub-strands in the rows are shown as wavy lines which correspond to the hairpins (6, 6 ', 6 "), the upper wave portions being the contact areas K and the lower ones Shaft sections correspond to the turning portions W, and these two shaft sections each perform the winding step. The conductor elements are represented by the vertical sections of the wave-shaped line, wherein the positioning of the conductor element in the first or second layer of the double layer is indicated by differently inclined markings. The connection pins (5, 5 ') and contact pins (4) of the hairpins (6, 6', 6 ") are shown in the upper section of the wave-shaped lines, with directly adjacent contact pins (4) within a sub-strand electrically conductive, for example by welding, are connected.
Miteinander verbundene Kontaktpins (4) unterschiedler Teilstränge sind durch ent- sprechende Pfeile verbunden. Die Pfeile zwischen den einzelnen Doppellagen stellen hierbei eine direkte Verbindung, beispielsweise durch Verschweißen, der Kontaktpins (4) der entsprechenden Hairpins (6, 6‘, 6“) dar. Durch den Pfeil innerhalb der letzten Doppellage ist das Brückenelement (7) gezeigt, durch das die Teilstränge miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Interconnected contact pins (4) of different partial strands are connected by corresponding arrows. The arrows between the individual double layers in this case represent a direct connection, for example by welding, the contact pins (4) of the corresponding hairpins (6, 6 ', 6 "). The bridge element (7) is shown by the arrow within the last double layer. by which the partial strands are electrically connected to each other.
Durch die Wendebereiche W erfolgt, über den Umfang verteilt, im dargestellten Bei- spiel zunächst ein Wechsel von einer linken Nut (3) zu einer rechten Nut (3), indem ein Hairpin (6‘) der zweiten Variante vorgesehen ist. Im weiteren Verlauf des Teilstrangs ist ein Hairpin (6“) der dritten Variante vorgesehen, um wieder von einer rechten in eine linke Nut (3) zu wechseln. Im dargestellten Beispiel sind zwischen den Hairpins (6‘, 6“) der zweiten und dritten Variante jeweils Hairpins (6) der ersten Variante vorgesehen. Hierdurch wird ein hoher Grad an Symmetrie erreicht, was die Verluste verringert. Abhängig von der Anzahl der Pole und dergleichen ist auch eine andere Verteilung der Hairpins (6, 6‘, 6“) unterschiedlicher Varianten über den Um- fang möglich, wie direkt benachbarte Hairpins (6‘, 6“) der zweiten und dritten Varian- te mit daran angeschlossenen Hairpins (6) der ersten Variante. Allgemein wird weitgehend symmetrischer Aufbau bevorzugt. Im weiteren Verlauf eines Spulenstrangs sind die Hairpins (6, 6‘, 6“) mit gleicher Variante pro Wickelrichtung jeweils an der gleichen Position am Umfang angeordnet, wodurch ein gleichmäßiger Aufbau des Wicklungskopfs erreicht wird. In the illustrated example, a change from a left-hand groove (3) to a right-hand groove (3) takes place through the turning regions W, distributed over the circumference, by providing a hairpin (6 ') of the second variant. In the further course of the sub-strand, a hairpin (6 ") of the third variant is provided to change again from a right into a left-hand groove (3). In the illustrated example, hairpins (6) of the first variant are provided between the hairpins (6 ', 6 ") of the second and third variants. This achieves a high degree of symmetry, which reduces the losses. Depending on the number of poles and the like, a different distribution of the hairpins (6, 6 ', 6 ") of different variants over the circumference is possible, such as directly adjacent hairpins (6', 6") of the second and third variants. te with attached hairpins (6) of the first variant. In general, a largely symmetrical structure is preferred. In the course of a coil strand, the hairpins (6, 6 ', 6 ") are arranged with the same variant per winding direction in each case at the same position on the circumference, whereby a uniform structure of the winding head is achieved.
Der erste Spulenstrang durchläuft, wie in Fig. 3 dargestellt, mit dem ersten Teilstrang zunächst die radial äußere Doppellage. Der erste Teilstrang geht durch eine entspre- chende Verbindung der Kontaktpins (4) in den zweiten Teilstrang über, welcher in gleicher Richtung der Wicklung analog zum ersten Teilstrang durch die nächste Dop- pellage verläuft. In dieser Weise werden zunächst die Nuten (3) der Doppellagen mit einer gleichen Richtung der Wicklung von radial außen nach radial innen durchlaufen. Am letzten Kontaktpin (4) des, hier dritten, Teilstrangs in der radial inneren Lage wird durch eine Brückenelemente (7) die elektrisch leitende Verbindung mit dem ersten Kontaktpin (4) des hier vierten Teilstrangs hergestellt. The first coil strand, as shown in FIG. 3, first passes through the radially outer double layer with the first partial strand. The first substring goes through a ing connection of the contact pins (4) in the second sub-strand, which runs in the same direction of the winding analogous to the first sub-strand through the next Dop- pellage. In this way, first the grooves (3) of the double layers are traversed with a same direction of the winding from radially outside to radially inside. At the last contact pin (4) of, here third, sub-string in the radially inner layer is made by a bridge elements (7), the electrically conductive connection with the first contact pin (4) of the fourth sub-strand here.
Bei dieser Verbindung über das Brückenelement findet eine Umkehrung der Rich- tung der Wicklung statt. Im dargestellten Beispiel wird durch das Brückenelement (7) ein dem Standard-Wickelschritt von hier 6 entsprechender Wickelschritt vorgenommen. Alternativ sind, wie bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, auch Brückenelemente (7, 7‘) mit unterschiedlichen dem zweiten beziehungsweise dritten Wickel- schritt entsprechenden Wickelschritten möglich, um von einer linken Nut in eine rech- te Nut zu wechseln.  In this connection via the bridge element, a reversal of the direction of the winding takes place. In the example shown, a winding step corresponding to the standard winding step from here 6 is performed by the bridge element (7). Alternatively, as in the embodiment shown in FIG. 2, bridge elements (7, 7 ') with different winding steps corresponding to the second or third winding step are also possible in order to change from a left-hand groove into a right-hand groove.
Der vierte Teilstrang, welcher in entgegengesetzter Richtung die Nuten in der radial inneren Doppellage durchläuft, geht anschließend in den fünften Teilstrang über, welcher in der benachbarten Doppellage ebenfalls die Nuten durchläuft. Die bis zur radial äußeren Lage zurücklaufenden Teilstränge weisen einen analogen Aufbau zu den vorgenannten Teilsträngen auf. Der letzte Hairpin des hier sechsten Teilstrangs weist an seinem Ende, welches auch das Ende des ersten Spulenstrangs dargestellt, entsprechend den Anschlusspin (5) zum Anschluss an die Leistungselektronik auf.  The fourth sub-strand, which passes through the grooves in the radially inner double layer in the opposite direction, then passes into the fifth sub-strand, which also passes through the grooves in the adjacent double layer. The partial strands returning to the radially outer layer have an analogous structure to the abovementioned partial strands. The last hairpin of the sixth sub-string here has at its end, which also shows the end of the first coil strand, corresponding to the connection pin (5) for connection to the power electronics.
Fig. 4 zeigt ein Wickelschema für einen zweiten Spulenstrang für eine Phase gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, welcher parallel zum ersten Spulenstrang, analog zu dem in Fig. 3 gezeigtem, geschalten ist. Fig. 4 stellt eine Ausführung mit 72 über den Umfang verteilten Nuten (3) dar, wobei nicht alle Nuten dargestellt sind. Die Darstellung ist analog zu Fig. 2 aufgebaut, wobei der zweite Spulenstrang zunächst ausgehend vom Anschlusspin (5‘) die Nuten (3) der Doppellagen bis zur radial inneren Doppellage durchläuft. Die Richtung der Wicklung entspricht der Richtung der Wicklung des ersten Spulenstrangs. In der radial inneren Doppellage findet der Wechsel der Richtung der Wicklung ebenfalls durch ein Brückenelement (7) auf der Seite der Kontaktbereiche K statt. Anschließend durchlaufen die Teilstränge des zweiten Spulenstrangs die Nuten der Doppellagen bis zur radial äu ßeren Doppellage und endet im Anschlusspin (5). Im Unterschied zum ersten Spulenstrang findet im hier dargestellten zweiten Spulenstrang zunächst durch einen Hairpin (6“) der dritten Variante ein Wechsel von einer rechten Nut (3) in eine linke Nut (4) statt. Auch hier ist ein regelmäßiger Aufbau, das hei ßt eine regelmäßige Anordnung der Hairpins (6, 6‘, 6“) unterschiedlicher Varianten, bevorzugt, insbesondere ein weitgehend symmetrischer Aufbau. 4 shows a winding scheme for a second coil strand for one phase according to the example shown in FIG. 1, which is connected in parallel with the first coil strand, analogous to that shown in FIG. 3. Fig. 4 shows an embodiment with 72 distributed over the circumference grooves (3), wherein not all grooves are shown. The illustration is constructed analogously to FIG. 2, wherein the second coil strand initially, starting from the connection pin (5 '), passes through the grooves (3) of the double layers to the radially inner double layer. The direction of the winding corresponds to the direction of the winding of the first coil strand. In the radially inner double layer of the change of the direction of the winding also takes place by a bridge element (7) on the side of the contact areas K. Subsequently, the sub-strands of the second coil strand through the grooves of the double layers to the radially outer ßeren double layer and ends in the connection pin (5). In contrast to the first coil strand, in the second coil strand shown here, a change from a right-hand groove (3) to a left-hand groove (4) first takes place by means of a hairpin (6 ") of the third variant. Again, a regular structure, that is, a regular arrangement of hairpins (6, 6 ', 6 ") of different variants, preferably, in particular a largely symmetrical structure.
Durch einen in den Figuren dargestellten Aufbau wird ein sehr hohes Maß an Sym- metrie in der Spule des Stators (1 ) erreicht, wodurch Verluste aufgrund von gegenseitiger Induktion der Spulenstränge minimiert werden kann. By a construction shown in the figures, a very high degree of symmetry in the coil of the stator (1) is achieved, whereby losses due to mutual induction of the coil strands can be minimized.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführung eingeschränkt. Es können wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen werden. Auch sind Ausführungsformen mit einer anderen Anzahl von Doppellagen und dergleichen möglich. However, the invention is not limited to this embodiment. As stated above, only individual advantageous features can be provided. Also, embodiments with a different number of double layers and the like are possible.
Bezuaszeichen Bezuaszeichen
1 Stator mit Wicklung 1 stator with winding
2 Statorkörper  2 stator body
3 Nut  3 groove
4 Kontaktpin  4 contact pin
5, 5‘ Anschlusspin  5, 5 'connection pin
6, 6‘, 6“ Hairpin  6, 6 ', 6 "hairpin
7, 7‘, 7“ Brückenelemente  7, 7 ', 7 "bridge elements
K Kontaktbereich K contact area
W Wendebereich  W turning range
O Überlappungsbereich  O overlap area
A Anschlussbereich pro Phase und Pol  A connection area per phase and pole

Claims

Patentansprüche claims
1 . Wellenwicklung für eine elektrische Maschine mit zumindest einer Phase und einer Lochzahl von zumindest zwei, 1 . Wave winding for an electrical machine with at least one phase and a number of holes of at least two,
wobei die Wellenwicklung einen Standard-Wickelschritt WS von WS = q*m auf- weist, wobei q der Lochzahl und m der Anzahl der Phasen entspricht,  wherein the wave winding has a standard winding step WS of WS = q * m, where q corresponds to the number of holes and m to the number of phases,
wobei pro Phase zumindest zwei Spulenstränge parallel geschalten vorgesehen sind,  wherein at least two coil strands are provided connected in parallel per phase,
wobei die Spulenstränge an Ihren beiden Enden jeweils einen Anschlusspin (5, 5‘) aufweisen und jeweils mehrere in Reihe geschaltete Teilstränge umfassen, wobei sich jeder Teilstrang einmal um einen Umfang der Wellenwicklung erstreckt,  wherein the coil strands each have a connection pin (5, 5 ') at their two ends and in each case comprise a plurality of partial strands connected in series, each substrand extending once around a circumference of the wave winding,
wobei jeder Teilstrang durch eine Mehrzahl von Hairpins (6, 6‘, 6“) gebildet ist, wobei jeder Hairpin (6, 6‘, 6“) zwei in Umfangsrichtung benachbarten Leiterele- mente, welche jeweils durch einen Wendebereich W verbunden sind, umfasst wobei jeder Hairpin (6, 6‘, 6“) an seinen Enden Kontaktbereiche K aufweist, wel- che jeweils als Kontaktpin (4) zur Verbindung mit einem benachbarten Hairpin (6, 6‘, 6“) oder als Anschlusspin (5, 5‘) ausgeführt sind,  each sub-strand being formed by a plurality of hairpins (6, 6 ', 6 "), each hairpin (6, 6', 6") comprising two circumferentially adjacent conductor elements, each connected by a turnaround W wherein each hairpin (6, 6 ', 6 ") has contact areas K at its ends, which in each case are in the form of a contact pin (4) for connection to an adjacent hairpin (6, 6', 6") or as connection pin (5, 5 ') are executed,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei unterschiedliche Varianten von Hairpins (6, 6‘, 6“) vorgesehen sind,  characterized in that at least three different variants of hairpins (6, 6 ', 6 ") are provided,
dass bei einer ersten Variante der Hairpins (6) der Wendebereich W zwischen den Leiterelementen den Standard-Wickelschritt WS aufweist,  that in a first variant of the hairpins (6) the turning region W between the conductor elements has the standard winding step WS,
dass bei einer zweite Variante der Hairpins (6‘) der Wendebereich W einen zwei- ten Wickelschritt, der um einen ganzzahligen Wert x größer als der Standard- Wickelschritt WS ist, aufweist,  in a second variant of the hairpins (6 '), the turning region W has a second winding step, which is greater by an integer value x than the standard winding step WS,
dass bei einer dritten Variante der Hairpins (6“) der Wendebereich W einen drit- ten Wickelschritt, der um einen ganzzahligen Wert x kleiner als der Standard- Wickelschritt WS ist, aufweist  in a third variant of the hairpins (6 "), the turning region W has a third winding step, which is smaller by an integer value x than the standard winding step WS
und dass bei allen drei Varianten der Hairpins (6, 6‘, 6“) die Kontaktbereiche K jeweils um den halben Standard-Wickelschritt WS in dem Wendebereich W entgegengesetzter Richtung umgeformt sind, um zwischen miteinander verbunde- nen Leiterelementen benachbarter Hairpins (6, 6‘, 6“) den Standard-Wickelschritt WS zu erreichen. and that in all three variants of the hairpins (6, 6 ', 6 "), the contact regions K are respectively deformed by half the standard winding step WS in the opposite direction to the reversal region W, in order to separate between interconnected conductor elements of neighboring hairpins (6, 6) ', 6 ") to reach the standard winding step WS.
2. Wellenwicklung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der ganzzahlige Wert x die Bedingung 0 < x < q erfüllt. 2. wave winding according to claim 1, characterized in that the integer value x satisfies the condition 0 <x <q.
3. Wellenwicklung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass pro Teilstrang mindestens ein Hairpin (6‘) der zweiten Variante und mindestens ein Hairpin (6“) dritten Variante vorgesehen sind. 3. wave winding according to one of the preceding claims, characterized in that per sub-strand at least one hairpin (6 ') of the second variant and at least one Hairpin (6 ") third variant are provided.
4. Wellenwicklung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass pro Teilstrang eine gleiche Anzahl von Hairpins (6‘, 6“) der zwei- ten Variante und dritten Variante vorgesehen sind. 4. wave winding according to one of the preceding claims, characterized in that per sub-strand an equal number of hairpins (6 ', 6 ") of the second variant and third variant are provided.
5. Wellenwicklung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass pro Teilstrang mindestens ein Hairpin (6) der ersten Variante vorgesehen ist. 5. Wave winding according to one of the preceding claims, characterized in that per sub-strand at least one hairpin (6) of the first variant is provided.
6. Wellenwicklung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass vier parallel geschaltete Spulenstränge vorgesehen sind. 6. Wave winding according to one of the preceding claims, characterized in that four parallel coil strands are provided.
7. Wellenwicklung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Spulenstränge in Umfangsrichtung entgegengesetzter Richtung gewickelt sind. 7. wave winding according to claim 6, characterized in that in each case two coil strands are wound in the circumferential direction of opposite direction.
8. Wellenwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil jedes Spulenstrangs, welcher mindestens einen Teilstrang umfasst, in Umfangsrichtung entgegengesetzter Richtung gewickelt ist. 8. Wave winding according to one of claims 1 to 6, characterized in that a part of each coil strand, which comprises at least one sub-strand, is wound in the circumferential direction of opposite direction.
9. Wellenwicklung nach ein Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wech- sel der Richtung der Wicklung zwischen den Teilsträngen in einer in radialer Richtung äußeren Lage erfolgt. 9. wave winding according to claim 8, characterized in that the change of the direction of the winding between the sub-strands takes place in a radially outer layer.
10. Wellenwicklung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- bindung zwischen den Teilen des Spulenstrangs mit unterschiedlicher Richtung der Wicklung durch Brückenelemente (7, 7‘, 7“) gebildet ist, welche mit den Kon- taktbereichen K der Hairpins (6, 6‘, 6“) elektrisch leitend verbunden sind. 10. wave winding according to claim 8 or 9, characterized in that the connection between the parts of the coil strand with different direction of the winding by bridge elements (7, 7 ', 7 ") is formed, which with the contact areas K of the hairpins (6, 6 ', 6 ") are electrically connected.
11. Wellenwicklung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Anschlusspins (5, 5‘) der Spulenstränge im gleichen Pol an- geordnet sind. 11. Wave winding according to one of the preceding claims, characterized in that the connection pins (5, 5 ') of the coil strands are arranged in the same pole.
12. Wellenwicklung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Anschlusspins (5, 5‘) der beiden Spulenstränge in der gleichen radial äußeren Lage angeordnet sind. 12. Wave winding according to one of the preceding claims, characterized in that the connection pins (5, 5 ') of the two coil strands are arranged in the same radially outer layer.
13. Stator (1 ) für eine elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 ) mit einer Wellenwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 versehen ist. 13. stator (1) for an electrical machine, characterized in that the stator (1) is provided with a wave winding according to one of claims 1 to 12.
14. Rotor für eine elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit einer Wellenwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 versehen ist. 14. A rotor for an electric machine, characterized in that the rotor is provided with a wave winding according to one of claims 1 to 12.
15. Elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wellen- wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 vorgesehen ist. 15. Electrical machine, characterized in that at least one shaft winding according to one of claims 1 to 12 is provided.
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