EP4264797A1 - Stator für eine elektrische maschine und elektrische maschine - Google Patents

Stator für eine elektrische maschine und elektrische maschine

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Publication number
EP4264797A1
EP4264797A1 EP21840901.9A EP21840901A EP4264797A1 EP 4264797 A1 EP4264797 A1 EP 4264797A1 EP 21840901 A EP21840901 A EP 21840901A EP 4264797 A1 EP4264797 A1 EP 4264797A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
type
conductor
winding
path
groups
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
EP21840901.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Boris Dotz
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.)
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Original Assignee
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo eAutomotive Germany GmbH filed Critical Valeo eAutomotive Germany GmbH
Publication of EP4264797A1 publication Critical patent/EP4264797A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0056—Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • H02K15/0081—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings
    • H02K15/0087—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings characterised by the method or apparatus for simultaneously twisting a plurality of hairpins open ends after insertion into the machine
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a stator for an electrical machine.
  • the invention relates to an electric machine for driving a vehicle.
  • Stators with a stator winding formed from shaped conductors are particularly popular in automotive applications, since they are particularly suitable for automated production with a high level of process reliability and allow simple connection options for the phases. Stators with two paths connected or connectable in parallel per phase are known.
  • DE 10 2012 108 943 A1 discloses a stator of an electrical machine that contains a stator core and a stator winding.
  • the stator core has a number of slots arranged in a circumferential direction of the stator core.
  • the stator winding consists of a number of phase windings, each of which is wound on the stator core so that it is inserted into the corresponding slots of the stator core.
  • the stator core has n circumferentially consecutive single-phase slots, in which only the phase winding is accommodated, where n is a natural number greater than or equal to 2.
  • Each of the phase windings of the stator winding has k sections, including a first section and a kth section, where k is a natural number greater than or equal to two.
  • the first to k-th sections are arranged in order from one end to the other end of the phase winding.
  • Each of the phase windings of the stator winding consists of j sub-windings connected in parallel to each other between opposite ends of the phase winding, where j is a natural number greater than or equal to 2, and each of the sub-windings includes k sections.
  • Each of the phase windings of the stator winding consists of a plurality of electric conductor segments, which are inserted into the single-phase slots for the phase winding and electrically connected in series with each other, wherein on one axial side of the stator core each respective pair of in-slot portions of the electrical conductor segments are connected and on the other axial side of the stator core each respective pair of end portions of the electrical conductor segments are connected together.
  • the invention is based on the object of specifying a stator for an electrical machine that is improved in comparison thereto.
  • the stator includes a stator core.
  • the stator core has a first face, a second face, and a plurality of slots.
  • the second face is opposite the first face.
  • the grooves extend from the first face to the second face.
  • the slots are divided into first to L-th layers with L>4.
  • the stator also includes a plurality of form conductors.
  • the form conductors are radially stacked in the slots in the first to L-th layers.
  • the layers are named in their order in the radial direction.
  • the shape ladder form a first path and a second path for each phase.
  • the paths can be connected or connected to one another in series or in parallel.
  • the paths are arranged in 2-P winding zones. Each winding zone is subdivided into a first and a second partial winding zone. Each partial winding zone extends over the L layers.
  • the partial winding zones of a respective winding zone are named in their order along one of a first circumferential direction and a second circumferential direction. The second circumferential direction is in the opposite direction to the first circumferential direction.
  • the shaped conductors of a respective path are connected to form a series connection with a first end shaped conductor and with a second end shaped conductor.
  • the first final shaped conductor is one of the outer shaped conductors of the path with respect to the series connection.
  • the second end form conductor is the other of the outer form conductors of the path with respect to the series connection.
  • the connectors connect form conductors in adjacent winding zones of the same phase alternately on the first end and the second end of the stator core.
  • the shape ladder of a respective path form a first section, a second Section and a third section of each with respect to the series circuit successive form conductors.
  • the first section includes the first endform conductor.
  • the third section includes the second endform conductor.
  • the form conductors of the first section and of the third section are arranged in one of the partial winding zones.
  • outer form conductors of the second section are arranged in the other of the partial winding zones. All form conductors of the second section can be arranged in the other of the partial winding zones.
  • the stator according to the invention is characterized in particular by the fact that the first and the third section, i.e. the outer sections, of the paths of a respective phase are arranged in the same partial winding zone, i.e. either in the first partial winding zone or in the second partial winding zone, of a respective winding zone and at least the outer form conductors of the second section are arranged in the other of the partial winding zones of a respective winding zone.
  • the shaped conductors of the first section and the third section of a respective path are arranged either in the first partial winding zone of a respective winding zone, if at least the outer shaped conductors of the second section of the respective path are arranged in the second winding zone, or in the second partial winding zone respective winding zone arranged when at least the outer form conductors of the second section of the respective path are arranged in the first winding zone.
  • a respective connector connecting the first section to the second section of a respective path and a respective connector connecting the second section to the third section of a respective path realize a change in the partial winding zone.
  • the stator according to the invention thus advantageously implements a symmetrical stator winding whose paths are particularly easy to connect because of the arrangement of the end-form conductors.
  • the number of holes q is the number of slots per pole and phase of the stator.
  • N ⁇ 12, preferably N ⁇ 9, particularly preferably N ⁇ 6, can be.
  • the number of grooves is preferably less than 200, particularly preferably less than 120.
  • the number of grooves can be exactly 2 PN q. Exactly 2 PN q L form conductors can be provided.
  • each winding zone forms a pole of the stator.
  • each pair of adjacent winding zones of one phase is spaced from each other by q (N-1) slots.
  • the stator is preferably set up in such a way that the winding zones of a respective phase are traversed in a current direction which is opposite to the current direction of an immediately adjacent winding zone of the same phase.
  • the first layer is the radially outermost layer and/or the sixth layer is the radially innermost layer.
  • the first layer is the radially innermost layer and/or the sixth layer is the radially outermost layer.
  • the shaped conductors can be rod-shaped conductors, in particular made of copper.
  • the form ladders are typically not limp.
  • four shaped conductors in the four layers and/or in the entire groove occupy at least 60%, preferably at least 80%, of the cross-sectional area of a groove.
  • the shaped conductors preferably have a rectangular cross section, which may also be rounded off.
  • Each form conductor can extend completely in the axial direction through one of the grooves.
  • a series connection of form conductors realized by the connectors, which can also be referred to as a "current path" is to be provided under a "path".
  • each path includes exactly P q L shape ladders.
  • the stator core can be formed by a multiplicity of individual laminations which are firmly connected to one another in layers.
  • the stator core forms a laminated core.
  • the slots are designed in particular as recesses in the stator core that extend in the axial direction. Each slot preferably extends parallel to a central axis, along which extends a receiving space for a rotor surrounded by the stator core. A slot opening which connects the slot to the receiving space can also be formed in the stator core for each slot.
  • the first circumferential direction and the second circumferential direction can also be interpreted as opposite orientations or directions of rotation of a direction that is perpendicular to the axial direction and radial direction in cylindrical coordinates.
  • the first circumferential direction preferably corresponds to the clockwise direction as viewed from the first end face.
  • the first circumferential direction can also correspond to the counterclockwise direction.
  • the sections are preferably defined in each case as coherent and without overlapping one another.
  • the first and second endform conductors of a respective path form the ends of the series connection of the path.
  • outer form conductors of a respective section form the ends of the series connection of the section.
  • counting can take place from the first final form ladder to the second final form ladder.
  • the first section and the third section of a respective path extend over a smaller number of consecutive winding zones of the same phase than the second section of the path.
  • the number of consecutive winding zones of the same phase is to be determined by counting the winding zones occupied by the shaped conductors of the section from one of the outer form conductors of the section with respect to the series connection to the other outer form conductor of the section with respect to the series connection. If there are several form conductors of the section in a winding zone, this winding zone is only counted once.
  • the second section can, for example, form a complete circuit or several complete circuits in the first or second circumferential direction around the stator core, while the first and third sections are each shorter and in particular do not completely encircle the stator core.
  • the first portion of the first path extends over a number P of consecutive winding zones of the same phase and/or that the second portion of the first path extends over a number 2-P or 2-P+2 of consecutive ones winding zones of the same phase and/or that the third section of the first path extends over a number P of consecutive winding zones of the same phase.
  • the first section of the second path extends over a number P+2 of consecutive winding zones of the same phase and/or that the second section of the second path extends over a number 2-P of consecutive winding zones of the same phase and/or that the third portion of the second path extends over a number P of consecutive winding zones of the same phase.
  • the first section and the third section can then essentially each realize half a revolution around the stator core.
  • the second section can then essentially realize a full revolution around the stator core.
  • the sections can also overlap in one or more of the winding zones.
  • a respective path forms a combined loop and wave winding. It is preferred in the stator according to the invention if part of the shaped conductors forms groups of the first type of four consecutive shaped conductors with regard to the series connection, which are named in their order with regard to the series connection, with a first shaped conductor of each of the groups of the first type in the first layer one of the winding zones, a second form conductor of a respective one of the groups of the first type is arranged in the second layer of a winding zone adjacent to the winding zone in which the first form conductor is arranged along the first circumferential direction, a third form conductor of a respective one of the groups of the first type is arranged in the fourth layer of the winding zone in which the first form conductor is arranged and a fourth form conductor of a respective one of the groups of the first type are arranged in the third layer of the winding zone in which the second form conductor is arranged.
  • a respective group of the first type can
  • the first section of the first path and/or the third section of the first path is or are formed from a plurality of groups of the first type connected in series, in particular from P/2.
  • the first form conductor of those groups of the first type which, with regard to the series connection, immediately follow a fourth form conductor of another of the groups of the first type are arranged in a winding zone which is the winding zone in which the fourth shape conductor is arranged follows along the first circumferential direction.
  • a wave component of the combined loop and wave winding that progresses along the first circumferential direction can be formed.
  • part of the form conductor groups of the second type of four with respect to the series connection successive form conductors, which are named in their order with respect to the series connection, wherein a first form conductor of a respective one of the groups of the second type in the second layer of one of the winding zones, a second form conductor of a respective one of the groups of the second type in the first layer one of the winding zone, in which the first form conductor is arranged, winding zone adjacent along the second circumferential direction, a third form conductor of a respective one of the groups of the second type in the third layer of a winding zone adjacent to the winding zone in which the second form conductor is arranged along the second circumferential direction, and a fourth form conductor of a respective one of the groups of the second type are arranged in the fourth layer of a winding zone adjacent to the winding zone in which the third form conductor is arranged, along the second circumferential direction.
  • the groups of the second type are named in their order with respect to the series connection, wherein
  • first form conductor of those groups of the second type which, with regard to the series circuit, directly follow a fourth form conductor of another of the groups of the second type, is arranged in that winding zone in which the third form conductor of the other of the groups of the second type is arranged .
  • a loop portion of the combined loop and wave winding can be formed.
  • some of the shaped conductors form groups of the third type of four consecutive shaped conductors with regard to the series connection, which are named in their order with regard to the series connection, with a first shaped conductor of each of the groups of the third type in the third layer of one of the winding zones, a second form conductor of a respective one of the groups of the third type in the fourth layer of a winding zone adjacent to the winding zone in which the first form conductor is arranged along the second circumferential direction, a third form conductor of a respective one of the groups of the third type in the second layer of the winding zone in which the first shaped conductor is arranged and a fourth shaped conductor of a respective one of the groups of the third type are arranged in the first layer of the winding zone in which the second form conductor is arranged.
  • a respective group of the third type can thus in particular form a loop portion of the combined loop and wave winding which is wound in the opposite direction to the loop portion formed
  • the first form conductor of those groups of the third type which, with regard to the series connection, directly follow a fourth form conductor of another of the groups of the third type are arranged in that winding zone which is along the winding zone in which the fourth form conductor is arranged follows the second circumferential direction.
  • a wave component of the combined loop and wave winding that progresses along the second circumferential direction can be formed.
  • the first section and the third section of a respective path extend around the stator core along the first circumferential direction and the second section of a respective path extends at least in sections, in particular completely, along the second Circumferentially extends around the stator core.
  • a reversal of the circumferential direction of the stator winding can therefore be provided at the transition from the first section to the second section and at the transition from the second section to the third section.
  • a change in the partial winding zone can also take place at the transitions.
  • the second section of the first path is preferably formed from a plurality of groups of the second type connected in series, in particular from P groups.
  • the first form conductor of that group of the second type that follows one of the groups of the first type of the first section in terms of the series connection is in arranged in that winding zone which, along the first circumferential direction, is adjacent to that winding zone in which the fourth form conductor of the group of the first type is arranged.
  • the first form conductor of that group of the first type, which follows one of the groups of the second type of the second section with respect to the series connection is arranged in that winding zone in which the third form conductor of the group of the second type is arranged.
  • some of the shaped conductors form a semi-group of the first type, with a first shaped conductor of the semi-group of the first type in the first layer of one of the winding zones and a second shaped conductor of the semi-group of the first type in the second layer of one Winding zone, in which the first form conductor is arranged, is arranged along the first circumferential direction adjacent winding zone.
  • the first section of the second path is formed from several, in particular P/2, groups of the first type and a semi-group of the first type, which directly follows a fourth form conductor of the groups of the first type, which is on the outside in relation to the series connection, and the first form conductor of the is arranged in the first half-group in a winding zone which, along the first circumferential direction, follows the winding zone in which the fourth form conductor, which is outer in relation to the series connection, of the group of the first type is arranged.
  • some of the shaped conductors form a semi-group of the second type, with a first shaped conductor of the semi-group of the second type in the fourth layer of one of the winding zones and a second shaped conductor of the semi-group of the second type in the third layer of a winding zone in which the first form conductor is arranged, is arranged along the first circumferential direction adjacent winding zone.
  • the third section of the second path consists of a semigroup of the second type and at least one group of the first type, in particular (P/2)-1 groups of the first type, which immediately follows the second form conductor of the semigroup of the second type with regard to the series connection, is formed and the first form conductor of that group of the first type, which with respect to the series connection directly to the second form conductor of the semi-group of the second type, is arranged in that winding zone which, along the first circumferential direction, follows the winding zone in which the second form conductor of the semigroup of the second type is arranged.
  • the semigroups of the first and second type make it possible for the transitions between the first section and the second section or between the second section and the third section of both paths to lie between different pairs of adjacent winding zones.
  • first end form conductors of the first and second path are arranged in different partial winding zones, in particular the same winding zone, and the second end form conductors of the first and second path are arranged in different partial winding zones, in particular the same winding zone. Both paths can then be contacted in a space-saving manner. It is particularly preferred if the first end-form conductors of the first and second path are arranged in the same layer and the second end-form conductors of the first and second path are arranged in the same layer.
  • the first path extends along the first circumferential direction around the stator core and the second path extends along the second circumferential direction around the stator core. Consequently, no reversal of the circumferential direction of the sections of a respective path is provided in the second development. Consequently, the first to third sections of a respective path can extend along the same circumferential direction.
  • the second section of the first path is formed from a plurality of, in particular P, groups of the first type connected in series.
  • the first form conductor of that group of the first type which follows one of the groups of the first type of the first section in terms of the series connection, is arranged in that winding zone which, along the first circumferential direction, is adjacent to the winding zone in which the fourth form conductor of the Group first type of the first section is arranged.
  • the first form conductor of the group of the first type which follows one of the groups of the first type of the second section in terms of the series connection, is expediently arranged in that winding zone which, along the first circumferential direction, is adjacent to the winding zone in which the fourth form conductor of the group of the first type of the second section is arranged.
  • some of the shaped conductors form a first-type semigroup, with a first shaped conductor of the first-type semigroup in the second layer of one of the winding zones and a second shaped conductor of the first-type semigroup in the first layer of one Winding zone, in which the first form conductor is arranged, is arranged along the second circumferential direction adjacent winding zone.
  • the first section of the second path is formed from several, in particular P/2, groups of the second type and a semi-group of the first type, which directly follows a fourth form conductor of the groups of the second type that is on the outside in relation to the series connection, and the first form conductor of the first half-group is arranged in that winding zone in which the third form conductor of the groups of the second type, which are outer with respect to the series connection, is arranged.
  • part of the shaped conductor forms a semi-group of the second type, with a first shaped conductor of the semi-group of the second type in the third layer of one of the winding zones and a second shaped conductor of the semi-group of the second type in the fourth layer of a winding zone in which the first form conductor is arranged, is arranged along the second circumferential direction adjacent winding zone.
  • the third section of the second path consists of a semigroup of the second type and at least one group of the second type, in particular (P/2)-1 groups of the second type, which immediately follows the second form conductor of the semigroup of the second type with regard to the series connection, is formed and the first form conductor of that group of the second type, which with respect to the series connection directly to the second form conductor the semi-group of the second type follows, is arranged in that winding zone in which the first form conductor of the semi-group of the second type is arranged.
  • the semigroups of the first and second type make it possible for the transitions between the first section and the second section or between the second section and the third section of both paths to lie between different pairs of adjacent winding zones.
  • first final form conductors of the first and second path are arranged in the same partial winding zone and the second final form conductors of the first and second path are arranged in the same partial winding zone.
  • first end-shape conductors of the first and second path are arranged in immediately adjacent layers and the second end-shape conductors of the first and second path are arranged in immediately adjacent layers. This allows a compact connection window to be implemented.
  • the connectors are designed alternately as connectors of the first type, which are arranged on the first end face of the stator core, and as connectors of the second type, which are arranged on the second end face of the stator core.
  • the first and second final shaped conductors of a respective path are preferably connected by connectors of the second type to the shaped conductor which is adjacent to it with regard to the series connection.
  • the end form conductors can be contacted or connected on the first end face, on which the connectors of the first type are also located.
  • the connectors of the first type are formed in one piece with the shaped conductors connected by them and extend away from the stator core on the first end face.
  • the connector of the first type and the form conductors connected by it are preferably made of one electrically conductive rod, the connector of the first type being formed in particular by bending the rod.
  • a respective first connector, the shaped conductor connected by it and the connecting elements of two second connectors adjoining the shaped conductor can consequently form a one-piece conductor segment, which can also be referred to as a hair pin conductor or U-pin.
  • the connectors of the first type are arranged in a staggered manner.
  • Such an arrangement also known as U-and-U-interlacing (English U-and-U-imbrica- tion), allows the installation space at the end faces to be used efficiently and a low winding overhang, i.e. a reduced axial extension of the connector over the Front side out, can be realized.
  • one of the connectors of the first type which connects the shaped conductors of different sections, is arranged axially inside another connector of the first type, which connects the shaped conductors of different sections.
  • that connector of the first type is arranged axially on the inside, which realizes a slight offset over a number of grooves.
  • Such a topology also known as U-within-U (U-inside-U) - allows a small overhang in the winding to be implemented.
  • the connectors of the second type comprise two connecting elements which, on the second end face, connect to the shaped conductors connected by the connector of the second type, extending away from the stator core and are electrically conductively connected to one another, in particular in a materially bonded manner.
  • the shaped conductors and the connecting elements adjoining them can also be formed from the or an electrically conductive rod.
  • the connecting elements can be formed by bending the rod. In particular, bending of the bar occurs after insertion into the stator core.
  • all the connectors connecting the shaped conductors of the same section are offset by Nq.
  • the connector that connects the outer form conductors of the first section and the second section with respect to the series connection and/or the connector that connects the form conductors of the second section and the third section that are outer with respect to the series connection implement an offset that differs by one from Nq .
  • the connector connecting the outer form conductors of the first section and the second section of the first path realizes an offset by Nq-1 slots and the connector connecting the outer form conductors of the second section and the third section of the first path realizes an offset by N-q+1 grooves.
  • the connector connecting the outer shaped conductors of the first section and the second section of the second path realizes an offset by Nq-1 slots and the connector connecting the outer shaped conductors of the second section and the third section of the second path , an offset of N-q+1 grooves.
  • the connector connecting the outer form conductors of the first section and the second section of the second path realizes an offset by N-q+1 slots and the connector connecting the outer form conductors of the second section and the third section of the second path connects, an offset of Nq-1 grooves.
  • the stator according to the invention can also include a connection device with phase connections and at least one star point.
  • a connection device with phase connections and at least one star point.
  • the connecting device can connect the paths of a respective phase in parallel in such a way that the first end-form conductors are connected to the phase terminals and the second end-form conductors are connected to a star point or to two star points, or that the second end-form conductors are connected to the phase terminals and the first end-form conductors to one star point or two star points are connected.
  • the connecting device connects the paths of a respective phase in series in such a way that one of the end-form conductors of one of the paths is connected to the phase terminals and one of the end-form conductors of the other path is connected to the neutral point.
  • a connecting element preferably adjoins the first end form conductor and/or the second end form conductor on the first end face and a connecting element of a connector of the second type on the second end face. Such an arrangement can also be referred to as an I-pin.
  • the connection element preferably extends further in the axial direction than the connectors of the first type.
  • the connection elements are preferably contacted by the connection device.
  • an electric machine for driving a vehicle comprising a stator according to the invention and a rotor which is rotatably mounted within the stator.
  • the electrical machine is preferably an electric motor.
  • the electrical machine can, for example, be a permanently excited synchronous machine or a permanently excited synchronous motor or an asynchronous machine/induction machine or an asynchronous motor.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a stator
  • FIG. 2 shows a block diagram of the stator winding of a first exemplary embodiment of the stator according to the invention
  • FIG. 3 shows a winding scheme according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a detailed representation of the winding scheme for one phase
  • 5 shows a detailed illustration of the groups and semi-groups of shaped ladders according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a basic sketch of several conductor segments according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 7 shows a block diagram of the stator winding of a second exemplary embodiment of the stator according to the invention.
  • Fig. 1 1 is a schematic diagram of a vehicle with an embodiment of an electric machine with the stator according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a stator 1 .
  • the stator 1 has a stator core 2 which has a multiplicity of essentially axial slots 3 which are arranged in the stator core 3 along a first circumferential direction 27a or a second circumferential direction 27b in the opposite direction thereto.
  • the stator 1 has a multiplicity of shaped conductors 4 which are arranged in layers in the slots 3 .
  • the shaped conductors 4 extend completely in the axial direction, i.e. parallel to a central axis 6 passing through a receiving space 5 for a rotor, through the slots 3.
  • the slots 3 also extend parallel to the central axis 6.
  • the slots 3 are designed as recesses in the stator core 2 and connected to the receiving space 5 through slot openings in the stator core 2 .
  • the form conductors 4 are connected in pairs by connectors of the first type 8.
  • the connectors of the first type 8 are formed in one piece with the pair of shaped conductors 4 and bend by 180°.
  • the pair of shaped conductors 4 is connected to another pair of shaped conductors 4 by connectors of the second type 10 .
  • a respective connector of the second type 10 comprises two curved connecting elements 11a, 11b which adjoin the connected form conductor 4 in one piece and are connected to connecting elements 11a, 11b of other connectors of the second type 10.
  • the connection is materially bonded here, in particular by welding.
  • the shaped conductors 4 and the connectors 8, 10 form a stator winding of the stator 1.
  • connection device 12 which forms phase connections 13 and a star point 14 or a plurality of star points of the stator winding.
  • FIG. 2 is a block diagram of a stator winding according to a first exemplary embodiment of a stator 1 to which the statements relating to the stator 1 shown in FIG. 1 can be transferred.
  • the shaped conductors 4 form a first path 15a and a second path 15b.
  • the paths 15a, 15b of a respective phase U, V, W are connected in parallel by means of the connecting device 12.
  • the form conductors 4 of a respective path 15a, 15b are connected in series.
  • the paths 15a, 15b are structured as follows:
  • the shaped conductors 4 of the first path 15a form a first section 16a, a second section 16b and a third section 16c in the sequence from the phase connection 13 to the star point 14.
  • the shaped conductors 4 of the first section 16a of the first path 15a form first to [(P/2)-th] groups of the first type 18a, 18b of series-connected shaped conductors 4, here a first group of the first type 18a and a second group of the first type 18b , out.
  • the shaped conductors 4 of the second section 16b of the first path 15a form first to P-th groups of the second type 19a-d of series-connected shaped conductors 4, here a first group of the second type 19a, a second group of the second type 19b, a third group of the second type 19c and a fourth group of two kinds 19d.
  • the shaped conductors 4 of the third section 16c of the first path 15a form first to [(P/2)-th] groups of the first type 20a, 20b of shaped conductors 4 connected in series, here a first group of the first type 20a and a second group of the first type 20b , out.
  • the shaped conductors 4 of the first section 17a of the second path 15b form first to [(P/2)th] groups of the first type 21a, 21b of series-connected shaped conductors 4, here a first group of the first type 21a and a second group first type 21b, and a semi-group of the first type 22, which is connected in series on its side facing away from the second section 17b with the groups of the first type 21a, 21b.
  • the shaped conductors 4 of the second section 17b of the second path 15b form first to Pth groups of a third type 23a-d of series-connected shaped conductors 4, here a first group of a third type 23a, a second group of a third type 23b, a third group of a third type 23c and a fourth group of a third kind 23d.
  • the shaped conductors 4 of the third section 17c of the second path 15a form a semi-group of the second type 24 and first to [(P/2-1)-th] groups of the first type 25 of series-connected shaped conductors 4, here a (first) group of the first type 25, which is connected in series with the semi-group of the second type 24 on its side facing the second section 17b.
  • the sections 16a-c, 17a-c and the groups of the first, second and third type 18a, 18b, 19a-d, 20a, 20b, 21a, 23a-d, 25 are in their respective order with respect to the series connection, here from the phase connection 13 counted to star point 14, named.
  • FIG. 3 is a winding diagram of the stator winding according to the first embodiment.
  • the number of holes q thus describes the ratio of the number of slots 3 to the product of the number of poles 2 P and the number of phases N.
  • the shaped conductors 4 are arranged in a first layer 26a, a second layer 26b, a third layer 26c and a fourth layer 26d, the layers 26a-d being named according to their order from radially outside to radially inside.
  • the first layer 26a is thus the radially outermost and the fourth layer 26d is the radially innermost layer of the four layers 26a-d.
  • Exactly one shaped conductor 4 is arranged in each layer 26a-d of a respective groove 3.
  • Fig. 3 shows by two arrows arranged above the upper table the first circumferential direction 27a, which corresponds to the clockwise direction as seen from the first end face 7 of the stator 1, and the second circumferential direction 27b, which as seen from the first end face 7 of the stator 1 corresponds to the counterclockwise (see also FIG. 1 ). Furthermore, below the upper table, Fig. 3 shows a slot numbering from 1 to 48.
  • the upper table in Fig. 3 shows for which phase U, V, W a shaped conductor 4 arranged in a respective receiving location belongs, with the suffix "+" or a current direction of an electric current through the corresponding shaped conductor 4 being indicated.
  • receiving locations for a first end-form conductor 28a of a respective first path 15a and for a first end-form conductor 28b of a respective second path 15b are marked with an “X”.
  • the first final form conductors 28a, 28b are connected to the phase connection 13.
  • receiving locations for a second final form conductor 29a of a respective first path 15a and for a second final form conductor 29b of a respective second path 15b with respect to the series connection are marked with a “Y”.
  • the second final form conductors 29a, 29b are connected to the star point 14.
  • the first end form conductor 28a, 28b and the second end form conductor 29a, 29b of a respective path 15a, 15b are the outer form conductors 4 of the path 15a, 15b with respect to the series connection.
  • the first partial winding zone 31a follows the second partial winding zone 31b along the first circumferential direction 27a.
  • Each partial winding zone 31a, 31b extends over all four layers 26a-d.
  • each partial winding zone 31a, 31b is located, for example, in exactly one slot 3.
  • the connectors of the first type 8 are identified by dashed arrows and the connectors of the second type 10 by solid arrows between the receiving locations of the form conductors 4 .
  • the shaped conductors of a respective path 15a, 15b form a combined loop and wave winding.
  • the structure of the stator winding is explained below using phase U.
  • Fig. 4 is a detailed view of the winding scheme for phase U.
  • the shaped conductors 4 of the first section 16a i.e. those of the first type groups 18a, 18b
  • the shaped conductors 4 of the third section 16c i.e. those of the first type groups 20a, 20b
  • each in the first Partial winding zone 31a is arranged and the form conductors 4 of the second section, ie those of the groups of the second type 19a-d, are arranged in the second partial winding zone 31b.
  • the shaped conductors 4 of the first section 17a i.e.
  • first-type groups 21a, 21b and the first-type semi-group 22, and of the third section 17c i.e. the second-type semi-group 24 and the first-type group 25, in the second partial winding zone 31b and the form conductor 4 of the second section 16b, ie those of the groups of the third type 23a-d, however, are each arranged in the first partial winding zone 31a.
  • the first end form conductors 28a, 28b of the first and second path 15a, 15b are arranged in different partial winding zones and the second end form conductors 29a, 29b of the first and second path 15a, 15b in different partial winding zones 31a, 31b.
  • first end-form conductor 28a and the second end-form conductor 29a are arranged in the first partial winding zone 31a, while the first end-form conductor 28b and the second end-form conductor 29b are arranged in the second partial-winding zone 31a.
  • first and third sections 16a, 16c, 17a, 17c of both paths 15a, 15b extend around the stator core 2 along the first circumferential direction 27a, while the second sections 16b, 17b of both paths 15a, 15b extend around the stator core 2 along the second circumferential direction 27b.
  • the circumferential direction of the stator winding is reversed from the first section 16a, 17a to the second section 16b, 17b of a respective path 15a, 15b and from the second section 16b, 17b to the third section 16c, 17c of a respective path 15a, 15b.
  • the first and third sections 16a, 16c, 17a, 17c each make substantially half a revolution around the stator core 2, while the second sections 16b, 17b each make substantially a full revolution around the stator core 2.
  • the sections 16a-c, 17a-c partially overlap, so that the sum of the winding zones 30 over which the sections 16a-c, 17a-c of a respective path 15a, 15b extend is greater than twice the number of poles .
  • 5 is a detailed representation of the groups 18a, 18b, 19a-d, 20a, 20b, 21a, 21b, 23a-d, 25 and half-groups 22, 24 of form conductors 4 according to the first exemplary embodiment.
  • the groups of the first type 18a, 18b, 20a, 20b, 21a, 21b, 25 comprise four successive form conductors 4 with respect to the series connection, which are separately designated 33a-d. Also, in Fig. 5, three adjacent ones of the winding zones 30 are separately designated 30a-c.
  • first form conductor 33a in the first layer 26a of one of the winding zones 30a
  • second form conductor 33b in the second layer 26b of a winding zone 30a, in which the first form conductor 33a is arranged, along the first circumferential direction 27a adjacent winding zone 30b is arranged
  • third form conductor 33c in the fourth layer 26d of the winding zone 30a in which the first form conductor 33a is arranged
  • the groups of the second type 19a-d comprise four form conductors 4 which follow one another in relation to the series connection and which are designated separately as 34a-d. Also in Figure 5, four adjacent ones of the winding zones 30 are separately designated 30c-f.
  • a first form conductor 34a in the second layer is one of the winding zones 30c
  • a second form conductor 34b in the first layer 26a one to the winding zone 30c in which the first form conductor 34a is arranged, along the second circumferential direction 27b adjacent winding zone 30d
  • a third form conductor 34c in the third layer 26c of a winding zone 30d adjacent to the winding zone 30d in which the second form conductor 34b is arranged, along the second circumferential direction 27b
  • a fourth form conductor 34d in the fourth layer 26d of a winding zone 30e in which the third form conductor 34c is arranged, along the second circumferential direction 27b adjacent winding zone 30f.
  • the groups of the third type 23a-d comprise four form conductors 4 which follow one another in relation to the series connection and which are designated separately as 35a-d. Also, in Fig. 5, three adjacent ones of the winding zones 30 are separately designated 30h-j.
  • a first form conductor 35a in the third layer 26c is one of the winding zones 30h
  • a second form conductor 35b in the fourth layer 26d one to the winding zone 30h in which the first form conductor 35a is arranged, along the second circumferential direction 27b adjacent winding zone 30i
  • the semi-group of the first type 22 comprises two form conductors 4 which follow one another in relation to the series connection and which are designated separately as 36a, 36b. Furthermore, two adjacent ones of the winding zones 30 are designated separately in FIG. 5 with 30k, 30I.
  • a first shaped conductor 36a in the first layer 26a of one of the winding zones 30k and a second shaped conductor 36b in the second layer 26b are adjacent to the winding zone 30k in which the first shaped conductor 36a is arranged, along the first circumferential direction 27a Arranged winding zone 30I.
  • the semi-group of the second type 24 comprises two form conductors 4 which follow one another in relation to the series connection and are designated separately as 37a, 37b. Furthermore, three adjacent ones of the winding zones 30 are separately designated 30m-o in FIG.
  • a first shaped conductor 37a in the fourth layer 26d of one of the winding zones 30m and a second shaped conductor 37b in the third layer 26c are adjacent to the winding zone 30m in which the first shaped conductor 37a is arranged, along the first circumferential direction 27a Arranged winding zone 30n.
  • the first form conductor 33a of such groups of the first type 18b, 20b, 21b, which in terms of the series circuit directly follow a fourth form conductor 33d of another of the groups of the first type 18a, 20a, 21a, is arranged in that winding zone 30c which corresponds to the winding zone 30b, in which the (P/2)-th (fourth) shape conductor 33d is arranged follows along the first circumferential direction 27a.
  • the first form conductor 36a of the first type semigroup 22 is arranged in that winding zone 30c which follows the winding zone 30b, in which the fourth form conductor 33d of the second group of the first type 21b is arranged, along the first circumferential direction 27a.
  • the first forming conductor 34a of the first group of the second type 19a succeeding one of the groups of the first type 18b is in that Arranged winding zone 30c, which follows the winding zone 30b, in which the fourth form conductor 33d of the group of the first type 18b is arranged, along the first circumferential direction 27a.
  • the first form conductor 34a of such groups of the second type 19b-d which in terms of the series connection immediately follows a fourth form conductor 34d of another of the groups of the second type 19a-c, is arranged in that winding zone 30f in which the third form conductor 34c of the other group of the second type 19a-c is arranged.
  • the first form conductor 33a of that group of the first type 20a which follows the fourth form conductor 34d of the P-th (fourth) group of the second type 19d with regard to the series connection, is arranged in that winding zone 30f in which the third form conductor 34c of the group of the second type 19d is arranged is.
  • the first form conductor 35a, of those groups of the third type 23b-d which, with regard to the series connection, directly follow a fourth form conductor 35d of another of the groups of the third type 23a-c, is arranged in that winding zone 30j which corresponds to that winding zone 30i in which the fourth form conductor 35d of the other of the groups of the third type 23a-c is arranged, along the second circumferential direction 27b.
  • the first form conductor 37a of the second type semigroup 24 is in that winding zone 30j which follows the winding zone 30i in which the fourth form conductor 35d of the third type group 23d is arranged, along the second circumferential direction 27b.
  • the first form conductor 35a of that group of the third type 23a which follows the semi-group of the first type 22 with respect to the series connection is arranged in that winding zone 30k in which the first form conductor 36a of the semi-group of the first type 22 is arranged.
  • the first form conductor 33a of that group of the first type 25, which follows the semi-group of the second type 24, is arranged in that winding zone 30o which, along the first circumferential direction 27a, follows that winding zone 30n in which the second form conductor 37b of the semi-group of the second type 24 is arranged.
  • 6 is a schematic diagram of multiple conductor segments 38a-e according to the first embodiment.
  • the conductor segments 38a-d each consist of two shaped conductors 4, a connector of the first type 8, 32, 32b, which connects to the two shaped conductors 4 on the first end face 7 and connects them, and two connecting elements 11a, 11b, which connect to a respective one of the two shaped conductors 4 on the second end face 9 .
  • the conductor segments 38a-d are embodied in one piece here, for example, but can alternatively also be embodied by assembling separate components.
  • Two connecting elements 11a, 11b each of different conductor segments 38a-e form a connector of the second type 10.
  • the connecting elements 11a, 11b point towards one another in opposite circumferential directions 27a, 27b.
  • the connected fourth and first shaped conductors 34d, 34a of different groups of the second type 19a-d are formed by conductor segments 38a.
  • the connecting elements 11a, 11b point away from one another in opposite circumferential directions 27a, 27b.
  • the - connected fourth and first form conductors 33d, 33a of different groups of the first type 18a, 18b, 20a, 20b, 21a, 21b,
  • the second shaped conductor 37b of the semi-group of the second type 24 and the associated first shaped conductor 33a of the (first) group of the first type 25 are formed by conductor segments 38b.
  • the connecting elements 11a, 11b are oriented in the same way.
  • the connecting elements 11a, 11b of the conductor segments 38c are oriented opposite to those of the conductor segments 38d.
  • the connector of the first type 32a of the conductor segment 38c is arranged axially inside the connector of the first type 32b of the conductor segment 38d. Consequently, the first type connector 32a is formed axially shorter than the first type connector 32b.
  • the outer shaped conductor 4 of the first section 16a facing the second section 16b here the fourth shaped conductor 33d of the second [(P/2)-th)] group of the first type 18b
  • the outer shaped conductor facing the first section 16a 4 of the second section 16b here the first shaped conductor 34a of the first group of the second type 19a
  • a conductor segment 38c is formed by a conductor segment 38c.
  • the outer shaped conductor 4 of the first section 17a facing the second section 17b here the second shaped conductor 36b of the semigroup of the first type 22, and the outer shaped conductor 4 of the second section 17b facing the first section 17a, here the first shaped conductor 35a of the first group of the third type 23a, formed by a conductor segment 38c
  • the third section 16c-facing outer form conductor 4 of the second section 16b here the fourth form conductor 34d of the fourth (Pth) group of the second type 19d
  • the second section 16b facing outer form conductor 4 of the third section 16b here the first shaped conductor 33a of the first group of the first type 20a, formed by a conductor segment 38d.
  • the third section 17c-facing outer shaped conductor 4 of the second section 17b here the fourth shaped conductor 35b of the fourth (Pth) group of the third type 23d
  • the second section 17b facing outer shaped conductor 4 of the third section 17c here the first shaped conductor 37a of the semi-group of the second type 24, formed by a conductor segment 38d.
  • the conductor segment 38e comprises a shaped conductor 4, a connecting element 11a adjoining the shaped conductor 4 on the second end face 9 and a connecting element 39 for making contact with the connecting device 12 (see FIG. 1).
  • the conductor segments 38a-e are shown schematically, in particular without a precise depiction of the number of slots 3 by which the connectors of the first type 10, 32a, 32b or the connecting elements 11a, 11b realize an offset.
  • the conductor segments 38a-d can also be interpreted as U-pins or hairpin conductors and the conductor segments 38e as I-pins.
  • the entire stator winding is then also referred to as a hair pin winding.
  • FIG. 7 is a block diagram of a stator winding according to a second embodiment of a stator 1 . Unless otherwise described in the following, all statements relating to the first exemplary embodiment can be transferred to the second exemplary embodiment. Components that are the same or have the same effect are provided with identical reference symbols.
  • the shaped conductors 4 of the second section 16b of the first path 15a form first to P-th groups of the first type 1 19a-d, here a first group of the first type 1 19a, a second group of the first type 1 19b, and a third group of the first type 1 19c and a fourth group of the first kind 1 19d.
  • the shaped conductors 4 of the first section 17a of the second path 15b form first to (P/2)th groups of the second type 121a, 121b, here a first group of the second type 121a and a second group of the second type 121b, and a semi-group first type 122 on their dem second section 17b side facing away from the groups of the second type 121 a, 121 b is connected in series.
  • the shaped conductors 4 of the third section 17c of the second path 15a form a semi-group of the second type 124 and first to [(P/2-1)th] groups of the second type 125 of series-connected shaped conductors 4, here a (first) group of the second type 125, which is connected in series with the half-group of the second type 124 on its side facing the second section 17b.
  • the groups of the first type 1 19a-d, the groups of the second type 121a, 121b, 125 are also named in their respective order with respect to the series connection, counted here from the phase connection 13 to the neutral point 14.
  • Fig. 8 is a winding diagram of the stator winding according to the second embodiment
  • Fig. 9 is a detailed view of the winding scheme for phase U, which is also representative of the other phases V, W in the second embodiment.
  • the shaped ladder 4 of the first section 16a i.e. those of the first type groups 18a, 18b, and the shaped ladder 4 of the third section 16c, i.e. those of the first type groups 20a, 20b, are each in the first Partial winding zone 31a is arranged and the form conductors 4 of the second section, ie those of the groups of the second type 19a-d, are arranged in the second partial winding zone 31b.
  • the second path 15b are the shaped conductors 4 of the first section 17a, i.e. those of the second-type groups 121a, 121b and the first-type semi-group 122, and of the third section 17c, i.e.
  • the first end-form conductors 28a, 28b of the first and second path 15a, 15b are arranged in the same partial winding zone 31a and the second end-form conductors 29a, 29b of the first and second path 15a, 15b are arranged in the same partial winding zone 31b.
  • the first end-form conductor 28a and the first end-form conductor 28b are arranged in the first partial winding zone 31a, while the second end-form conductor 29a and the second end-form conductor 29b are arranged in the second partial winding zone 31a.
  • the paths 15a, 15b extend along the different circumferential directions 27a, 27b.
  • the first path 15a extends along the first circumferential direction 27a and the second path 15b along the second circumferential direction 27b.
  • the first to third sections 16a-c, 17a-c extend along the same circumferential direction 27a, 27b, in this case the first to third sections 16a-c of the first path 15a each along the first circumferential direction 27a and the first to third section 17a-c of the second path 15b each along the second circumferential direction 27b. Consequently, there is no reversal of the circumferential direction of the stator winding within a respective path 15a, 15b.
  • the groups of the first type 18a, 18b, 119a-d, 20a, 20b, the groups of the second type 121a, 121b, 125 and the groups of the third type 23a-d of the second embodiment correspond to those of the first embodiment, as shown in Fig. 5 are shown in detail.
  • FIG. 10 is a detailed illustration of the half-groups 122, 124 of form conductors 4 according to the second exemplary embodiment.
  • the semi-group of the first type 122 comprises two form conductors 4 which follow one another in relation to the series connection and which are designated separately as 136a, 136b. Also in Fig. 10, three adjacent ones of the winding zones 30 are separately designated 30p-r.
  • a first shaped conductor 136a in the second layer 26b of one of the winding zones 30p and a second shaped conductor 136b in the first layer 26a are adjacent to the winding zone 30p in which the first shaped conductor 136a is arranged, along the second circumferential direction 27b Arranged winding zone 30q.
  • the semi-group of the second type 124 comprises two form conductors 4 which follow one another in relation to the series connection and are designated separately as 137a, 137b. Furthermore, in FIG. 10, two adjacent ones of the winding zones 30 are separately designated 30s-t.
  • a first shaped conductor 137a in the third layer 26c of one of the winding zones 30s and a second shaped conductor 137b in the fourth layer 126c are adjacent to the winding zone 30s in which the first shaped conductor 137a is arranged, along the second circumferential direction 27b Arranged winding zone 30t.
  • the first form conductor 33a (see Fig. 5) of such groups of the first type 18b, 119a-d, 20a, 20b which, with regard to the series connection, immediately follows a fourth form conductor 33d of another of the groups of the first type 18a, 18b, 119a-d, 20a , is arranged in that winding zone 30c which follows the winding zone 30b, in which the fourth form conductor 33d is arranged, along the first circumferential direction 27a.
  • the first form conductor 34a (see Fig. 5) of such groups of the second type 121b, which in terms of the series circuit directly follow a fourth form conductor 34d of another of the groups of the second type 121a, is in that winding zone 30f in which the third form conductor 34c of the other Group of the second type 121 a is arranged, arranged.
  • the first form conductor 35a (see Fig. 5) of such groups of the second type 121b, which in terms of the series circuit directly follow a fourth form conductor 34d of another of the groups of the second type 121a, is in that winding zone 30f in which the third form conductor 34c of the other Group of the second type 121 a is arranged, arranged.
  • the first form conductor 35a (see Fig.
  • the first form conductor 137a (see Fig. 5) of the second type semi-group 124 is arranged in that winding zone 30j which follows the winding zone 30i in which the fourth form conductor of the third type group 23d is arranged along the second circumferential direction 27b.
  • the first form conductor 34a (see Fig. 10) of that group of the second type 125, which in terms of the series connection immediately follows the second form conductor 137b of the semi-group of the second type 124, is in that winding zone 30s in which the first form conductor 137a of the semi-group of the second type 124 is arranged is arranged.
  • the second shaped conductor 137b of the semi-group of the second type 124 and the associated first shaped conductor 34a of the group of the second type 125 are formed by conductor segments 38a.
  • the connected second and third shaped conductors 34b, 34c of a respective group of the second type 121a, 121b, 125 are formed by conductor segments 38b.
  • the outer shaped conductor 4 of the first section 16a facing the second section 16b here the fourth shaped conductor 33d of the second [(P/2)-th)] group of the first type 18b
  • the outer shaped conductor facing the first section 16a 4 of the second section 16b here the first shaped conductor 34a of the first group of the first type 1 19a
  • a conductor segment 38c is formed by a conductor segment 38c.
  • the outer shaped conductor 4 of the first section 17a facing the second section 17b here the second shaped conductor 136b of the semi-group of the first type 122
  • the outer shaped conductor 4 of the second section 17b facing the first section 17a here the first shaped conductor 35a of the first group of the third type 23a, formed by a conductor segment 38d.
  • the third section 16c-facing outer form conductor 4 of the second section 16b here the fourth form conductor 33d of the fourth (Pth) group of first type 1 19d
  • the second section 16b facing outer form conductor 4 of the third section 16b here the first shaped conductor 33a of the first group of the first type 20a, formed by a conductor segment 38d.
  • the third section 17c-facing outer shaped conductor 4 of the second section 17b here the fourth shaped conductor 35b of the fourth (Pth) group of the third type 23d
  • the second section 17b facing outer shaped conductor 4 of the third section 17c here the first shaped conductor 137a of the semi-group of the second type 124, formed by a conductor segment 38c.
  • the first end shape conductor 28b of the second path 15b is the first shape conductor 24a of the first group of the second type 121 a and the second end shape conductor 29b is the fourth shape conductor 24d of the [(P/2-1 )-th] group of the second type 125.
  • 11 is a schematic diagram of a vehicle 100 with an exemplary embodiment of an electric machine 101, for example a synchronous machine or an asynchronous machine/induction machine, which is designed as an electric motor.
  • the electrical machine 101 includes a stator 1 according to one of the exemplary embodiments described above and a rotor 102 which is rotatably mounted within the stator 1 .
  • the rotor 102 is, for example, permanently excited.

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Abstract

Stator (1), welcher N ≥ 3 Phasen (U, V, W), P≥ 2 Polpaare und eine Lochzahl q = 2 aufweist sowie einen Statorkern (2) mit einer Vielzahl von Nuten (3) und eine Vielzahl von Formleitern (4) umfasst, wobei – die Formleiter (4) je Phase (U, V, W) einen ersten und zweiten Pfad (15a, 15b) ausbilden und in 2·P Wicklungszonen (30), die jeweils in eine erste und zweite Teilwicklungszone (31a, 31b) untergliedert sind, angeordnet sind, – die Formleiter (4) eines jeweiligen Pfads (15a, 15b) durch Verbinder (8, 10), welche Formleiter (4) in benachbarten Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) abwechselnd an zwei axialen Stirnseiten (8, 10) verbinden, zu einer Reihenschaltung mit einem ersten Endformleiter (28a, 28b) und einem zweiten Endformleiter (29a, 29b) verschaltet sind, – die Formleiter (4) eines jeweiligen Pfads (15a, 15b) einen ersten bis dritten Abschnitt (16a-c, 17a-c) von jeweils bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern (4) ausbilden, – der erste Abschnitt (16a, 17a) den ersten Endformleiter (28a, 28b) umfasst und der dritte Abschnitt (16c, 17c) den zweiten Endformleiter (29a, 29b) umfasst, und – die Formleiter (4) des ersten Abschnitts (16a, 17a) und des dritten Abschnitts (16c, 17c) in einer der Teilwicklungszonen (31a, 31b) angeordnet sind und zumindest bezüglich der Reihenschaltung äußere Formleiter (4) des zweiten Abschnitts (16b, 17b) in der anderen der Teilwicklungszonen (31a, 31b) angeordnet sind.

Description

Stator für eine elektrische Maschine und elektrische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine. Daneben betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs.
Statoren mit einer aus Formleitern gebildeten Statorwicklung erfreuen sich insbesondere bei automotiven Anwendungen großer Beliebtheit, da sie sich besonders zur automatisierten Fertigung mit einer hohen Prozesszuverlässigkeit eignen und einfache Anschlussmöglichkeiten für die Phasen ermöglichen. Es sind Statoren mit zwei parallel verschalteten bzw. verschaltbaren Pfaden je Phase bekannt.
So offenbart beispielsweise DE 10 2012 108 943 A1 einen Stator einer elektrischen Maschine, der einen Statorkern und eine Statorwicklung enthält. Der Statorkern weist eine Anzahl von Nuten auf, die in einer Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind. Die Statorwicklung besteht aus einer Anzahl von Phasenwicklungen, von denen jede so auf den Statorkern gewickelt ist, dass sie in den entsprechenden Nuten des Statorkerns eingesetzt ist. Der Statorkern weist für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung n umfangsmäßig aufeinander folgende Einphasen-Nuten auf, in welchen nur die Phasenwicklung Aufnahme findet, worin n eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung weist k Abschnitte auf, welche einen ersten Abschnitt und einen k-ten Abschnitt enthalten, worin k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Die ersten bis k-ten Abschnitte sind der Reihe nach von einem Ende zu dem anderen Ende der Phasenwicklung angeordnet. Jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung besteht aus j Unter-Wicklungen, die parallel zueinander zwischen gegenüberliegenden Enden der Phasenwicklung geschaltet sind, worin j eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist und jede der Unter-Wicklungen k Abschnitte enthält. Jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung besteht aus einer Mehrzahl von elektrischen Leitersegmenten, welche in die Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung eingesetzt und elektrisch zueinander in Reihe geschaltet sind, wobei auf einer axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten der elektrischen Leitersegmente verbunden sind und auf der anderen axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von Endteilen der elektrischen Leitersegmente miteinander verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Stator für eine elektrische Maschine anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, wobei der Stator eine Anzahl N > 3 Phasen, eine Anzahl P > 2 Polpaare und eine Lochzahl q = 2 aufweist, wobei der Stator einen Statorkern, welcher eine erste Stirnseite, eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite und eine Vielzahl von Nuten, welche sich von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite erstrecken und in erste bis L-te Schichten mit L > 4 untergliedert sind, aufweist, und eine Vielzahl von Formleitern, die in der ersten bis L-ten Schicht radial geschichtet in den Nuten angeordnet sind, umfasst, wobei die Schichten in ihrer Reihenfolge in Radialrichtung benannt sind, wobei die Formleiter je Phase einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad, welche in Reihe oder parallel miteinander verschaltbar oder verschaltet sind, ausbilden und in 2- P Wicklungszonen angeordnet sind, wobei jede Wicklungszone in eine erste und zweite Teilwicklungszone untergliedert ist, sich jede Teilwicklungszone über die L Schichten erstreckt und die Teilwicklungszonen einer jeweiligen Wicklungszone in ihrer Reihenfolge entlang einer aus einer ersten Umfangsrichtung und einer zur ersten Umfangsrichtung gegensinnigen zweiten Umfangsrichtung benannt sind, wobei die Formleiter eines jeweiligen Pfads durch Verbinder, welche Formleiter in benachbarten Wicklungszonen derselben Phase abwechselnd an der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite des Statorkerns verbinden, zu einer Reihenschaltung mit einem ersten Endformleiter, der einer der bezüglich der Reihenschaltung ersten äußeren Formleiter des Pfads ist, und mit einem zweiten Endformleiter, der der andere der bezüglich der Reihenschaltung äußere Formleiter des Pfads ist, verschaltet sind, wobei die Formleiter eines jeweiligen Pfads einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt von jeweils bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern ausbilden, wobei der erste Abschnitt den ersten Endformleiter umfasst und der dritte Abschnitt den zweiten Endformleiter umfasst, wobei die Formleiter des ersten Abschnitts und des dritten Abschnitts in einer der Teilwicklungszonen angeordnet sind und zumindest bezüglich der Reihenschaltung äußere Formleiter des zweiten Abschnitts, insbesondere alle Formleiter des zweiten Abschnitts, in der anderen der Teilwicklungszonen angeordnet sind.
Es wird mithin ein Stator für eine elektrische Maschine vorgeschlagen. Der Stator weist eine Anzahl N > 3 Phasen, eine Anzahl P > 2 Polpaare und eine Lochzahl q = 2 auf. Der Stator umfasst einen Statorkern. Der Statorkern weist eine erste Stirnseite, zweite Stirnseite und eine Vielzahl von Nuten auf. Die zweite Stirnseite liegt der ersten Stirnseite gegenüber. Die Nuten erstrecken sich von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite erstrecken. Die Nuten sind in erste bis L-te Schichten mit L > 4 untergliedert. Der Stator umfasst ferner eine Vielzahl von Formleitern. Die Formleiter sind in der ersten bis L-ten Schicht radial geschichtet in den Nuten angeordnet. Die Schichten sind in ihrer Reihenfolge in Radialrichtung benannt. Die Formleiter bilden je Phase einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad aus. Die Pfade sind in Reihe oder parallel miteinander verschaltbar oder verschaltet. Die Pfade sind in 2- P Wicklungszonen angeordnet. Jede Wicklungszone ist in eine erste und zweite Teilwicklungszone untergliedert. Jede Teilwicklungszone erstreckt sich über die L Schichten. Die Teilwicklungszonen einer jeweiligen Wicklungszone sind in ihrer Reihenfolge entlang einer aus einer ersten Umfangsrichtung und zweiten Umfangsrichtung benannt sind. Die zweite Umfangsrichtung ist gegensinnig zur ersten Umfangsrichtung. Die Formleiter eines jeweiligen Pfads sind zu einer Reihenschaltung mit ersten Endformleiter und mit einem zweiten Endformleiter verschaltet. Der erste Endformleiter ist einer der bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des Pfads. Der zweite Endformleiter ist der andere der bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des Pfads. Die Verbinder verbinden Formleiter in benachbarten Wicklungszonen derselben Phase abwechselnd an der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite des Statorkerns. Die Formleiter eines jeweiligen Pfads bilden einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt von jeweils bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern aus. Der erste Abschnitt umfasst den ersten Endformleiter. Der dritte Abschnitt umfasst den zweiten Endformleiter. Die Formleiter des ersten Abschnitts und des dritten Abschnitts sind in einer der Teilwicklungszonen angeordnet sind. Zumindest bezüglich der Reihenschaltung äußere Formleiter des zweiten Abschnitts sind in der anderen der Teilwicklungszonen angeordnet. Es können alle Formleiter des zweiten Abschnitts in der anderen der Teilwicklungszonen angeordnet sein.
Der erfindungsgemäße Stator zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der erste und der dritte Abschnitt, also die äußeren Abschnitte, der Pfade einer jeweiligen Phase in der gleichen Teilwicklungszone, also entweder in der ersten Teilwicklungszone oder in der zweiten Teilwicklungszone, einer jeweiligen Wicklungszone angeordnet sind und zumindest die äußeren Formleiter des zweiten Abschnitts in der anderen der Teilwicklungszonen einer jeweiligen Wicklungszone angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Formleiter des ersten Abschnitts und des dritten Abschnitts eines jeweiligen Pfads entweder in der ersten Teilwicklungszone einer jeweiligen Wicklungszone angeordnet, wenn zumindest die äußeren Formleiter des zweiten Abschnitts des jeweiligen Pfads in der zweiten Wicklungszone angeordnet sind, oder in der zweiten Teilwicklungszone einer jeweiligen Wicklungszone angeordnet, wenn zumindest die äußeren Formleiter des zweiten Abschnitts des jeweiligen Pfads in der ersten Wicklungszone angeordnet sind. Insbesondere realisieren ein jeweiliger Verbinder, welcher den ersten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt eines jeweiligen Pfads verbindet, und ein jeweiliger Verbinder, welcher den zweiten Abschnitt mit dem dritten Abschnitt eines jeweiligen Pfads verbindet, eine Änderung der Teilwicklungszone.
Der erfindungsgemäße Stator realisiert so vorteilhafterweise eine symmetrische Statorwicklung, deren Pfade wegen der Anordnung der Endformleiter besonders einfach anzuschließen sind. Die Lochzahl q ist die Anzahl der Nuten je Pol und Phase des Stators. Bei dem erfindungsgemäßen Stator kann N < 12, bevorzugt N < 9, besonders bevorzugt N < 6, sein. Es kann vorgesehen sein, dass P < 20, bevorzugt P < 16, besonders bevorzugt P < 12, ist. Die Anzahl der Nuten ist bevorzugt kleiner als 200, besonders bevorzugt kleiner als 120. Die Anzahl der Nuten kann genau 2 P N q betragen. Es können genau 2 P N q L Formleiter vorgesehen sein. Vorzugsweise realisiert jede Wicklungszone einen Pol des Stators.
Zweckmäßigerweise befindet sich zwischen jedem Paar der benachbarter Wicklungszonen einer Phase jeweils genau eine Wicklungszone der übrigen Phasen. Mit anderen Worten ist jedes Paar benachbarter Wicklungszonen einer Phase um q (N-1 ) Nuten voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist der Stator derart eingerichtet, dass die Wicklungszonen einer jeweiligen Phase in einer Stromrichtung durchströmt werden, welche der Stromrichtung einer unmittelbar benachbarten Wicklungszone derselben Phase entgegengesetzt ist.
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in jeder Nut genau vier Formleiter aufgenommen sind und/oder N genau 3 beträgt und/oder P genau 4, 6, oder 8 beträgt und/oder q genau 2 beträgt. Vorzugsweise ist die erste Schicht die radial äußerste Schicht und/oder die sechste Schicht die radial innerste Schicht. Es ist aber auch denkbar, dass die erste Schicht die radial innerste Schicht und/oder die sechste Schicht die radial äußerste Schicht ist.
Die Formleiter können stabförmige Leiter, insbesondere aus Kupfer, sein. Die Formleiter sind typischerweise nicht biegeschlaff. Vorzugsweise nehmen vier Formleiter in den vier Schichten und/oder in der gesamten Nut wenigstens 60 %, bevorzugt wenigstens 80 %, der Querschnittsfläche einer Nut ein. Bevorzugt weisen die Formleiter einen, gegebenenfalls auch abgerundeten, rechteckigen Querschnitt auf. Jeder Formleiter kann sich vollständig in axialer Richtung durch eine der Nuten erstrecken. Unter einem „Pfad“ ist eine durch die Verbinder realisierte Reihenschaltung von Formleitern zu versehen, die auch als „Strompfad“ bezeichnet werden kann. Vorzugsweise umfasst jeder Pfad genau P q L Formleiter.
Der Statorkern kann durch eine Vielzahl von geschichtet miteinander fest verbundenen Einzelblechen ausgebildet sein. Insbesondere bildet der Statorkern ein Blechpaket aus. Die Nuten sind insbesondere als sich in Axialrichtung erstreckende Ausnehmungen des Statorkern ausgebildet. Bevorzugt erstreckt sich jede Nut parallel zu einer Mittelachse, entlang welcher sich ein vom Statorkern umgebener Aufnahmeraum für einen Rotor erstreckt. Im Statorkern kann ferner für jede Nut eine Nutöffnung ausgebildet sein, welche die Nut mit dem Aufnahmeraum verbindet.
Die erste Umfangsrichtung und die zweite Umfangsrichtung können auch als gegensinnige Orientierungen oder Umlaufsinne einer in Zylinderkoordinaten senkrecht zur Axialrichtung und Radialrichtung stehenden Richtung aufgefasst werden. Die erste Umfangsrichtung entspricht vorzugsweise von der ersten Stirnseite aus gesehen dem Uhrzeigersinn. Die erste Umfangsrichtung kann alternativ auch dem Gegenuhrzeigersinn entsprechen.
Die Abschnitte sind bevorzugt jeweils zusammenhängend und zueinander überscheidungsfrei definiert. Die ersten und zweiten Endformleiter eines jeweiligen Pfads bilden die Enden der Reihenschaltung des Pfads aus. Insbesondere bilden äußere Formleiter eines jeweiligen Abschnitts die Enden der Reihenschaltung des Abschnitts aus. Soweit Abschnitte und/oder Gruppen und/oder Formleiter in der Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind kann die Zählung vom ersten Endformleiter zum zweiten Endformleiter erfolgen.
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt eines jeweiligen Pfads jeweils über eine geringere Anzahl von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen derselben Phase als der zweite Abschnitt des Pfads erstrecken. Die Anzahl aufeinanderfolgender Wicklungszonen derselben Phase ist dabei durch Abzählen der Wicklungszonen, die von einem der bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des Abschnitts bis zum bezüglich der Reihenschaltung anderen äußeren Formleiter des Abschnitts durch die Formleiter des Abschnitts belegt werden, zu ermitteln. Befinden sich mithin in einer Wicklungszone mehrere Formleiter des Abschnitts, wird diese Wicklungszone nur einmal gezählt. Der zweite Abschnitt kann beispielsweise einen vollständigen Umlauf oder mehrere vollständige Umläufe in der ersten oder zweiten Umfangsrichtung um den Statorkern ausbilden, während der erste und der dritte Abschnitt jeweils kürzer ausgebildet sind, und insbesondere den Statorkern nicht vollständig umlaufen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich der erste Abschnitt des ersten Pfads über eine Anzahl P von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen derselben Phase erstreckt und/oder dass sich der zweite Abschnitt des ersten Pfads über eine Anzahl 2-P oder 2-P+2 von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen derselben Phase erstreckt und/oder dass sich der dritte Abschnitt des ersten Pfads über eine Anzahl P von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen derselben Phase erstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass sich der erste Abschnitt des zweiten Pfads über eine Anzahl P+2 von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen derselben Phase erstreckt und/oder dass sich der zweite Abschnitt des zweiten Pfads über eine Anzahl 2-P von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen derselben Phase erstreckt und/oder dass sich der dritte Abschnitt des zweiten Pfads über eine Anzahl P von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen derselben Phase erstreckt. Der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt können dann im Wesentlichen jeweils einen halben Umlauf um den Statorkern realisieren. Der zweite Abschnitt kann dann im Wesentlichen einen vollen Umlauf um den Statorkern realisieren. Dabei können sich die Abschnitte auch in einer oder mehreren der Wicklungszonen überlappen.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stators bildet ein jeweiliger Pfad eine kombinierte Schleifen- und Wellenwicklung aus. Es wird bei dem erfindungsgemäßen Stator bevorzugt, wenn ein Teil der Formleiter Gruppen erster Art von vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern, die in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind, ausbildet, wobei ein erster Formleiter einer jeweiligen der Gruppen erster Art in der ersten Schicht einer der Wicklungszonen, ein zweiter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen erster Art in der zweiten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone angeordnet ist, ein dritter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen erster Art in der vierten Schicht der Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, und ein vierter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen erster Art in der dritten Schicht der Wicklungszone, in welcher der zweite Formleiter angeordnet ist, angeordnet sind. Eine jeweilige Gruppe erster Art kann so insbesondere einen Schleifenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung ausbilden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt des ersten Pfads und/oder der dritte Abschnitt des ersten Pfads jeweils aus mehreren, insbesondere aus P/2, in Reihe geschalteten Gruppen erster Art gebildet ist oder sind.
Um die Gruppen erster Art in Reihe zu schalten wird es ferner bevorzugt, dass der erste Formleiter solcher Gruppen erster Art, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter einer anderen der Gruppen erster Art nachfolgen, in einer Wicklungszone angeordnet sind, die derjenigen Wicklungszone, in welcher der vierte Formleiter angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung nachfolgt. So kann insbesondere ein entlang der ersten Umfangsrichtung fortschreitender Wellenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung ausgebildet werden.
Außerdem kann bei dem erfindungsgemäßen Stator vorgesehen sein, dass ein Teil der Formleiter Gruppen zweiter Art von vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern, die in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind, ausbildet, wobei ein erster Formleiter einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art in der zweiten Schicht einer der Wicklungszonen, ein zweiter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art in der ersten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone, ein dritter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art in der dritten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der zweite Formleiter angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone und ein vierter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art in der vierten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der dritte Formleiter angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone angeordnet sind. Die Gruppen zweiter Art bilden so insbesondere teilweise einen entlang der zweiten Umfangsrichtung fortschreitenden Wellenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung aus.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der erste Formleiter solcher Gruppen zweiter Art, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter einer anderen der Gruppen zweiter Art nachfolgen, in derjenigen Wicklungszone angeordnet ist, in welcher der dritte Formleiter der anderen der Gruppen zweiter Art angeordnet ist. So kann insbesondere ein Schleifenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung ausgebildet werden.
Es kann bei dem erfindungsgemäßen Stator auch vorgesehen sein, dass ein Teil der Formleiter Gruppen dritter Art von vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern, die in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind, ausbildet, wobei ein erster Formleiter einer jeweiligen der Gruppen dritter Art in der dritten Schicht einer der Wicklungszonen, ein zweiter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen dritter Art in der vierten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone, ein dritter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen dritter Art in der zweiten Schicht der Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, und ein vierter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen dritter Art in der ersten Schicht der Wicklungszone, in welcher der zweite Formleiter angeordnet ist, angeordnet sind. Eine jeweilige Gruppe dritter Art kann so insbesondere einen Schleifenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung ausbilden, der gegensinnig zu dem durch die Gruppen erster Art gebildeten Schleifenanteil gewickelt ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt des zweiten Pfads aus mehreren in Reihe geschalteten Gruppen dritter Art gebildet ist.
Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass der erste Formleiter solcher Gruppen dritter Art, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter einer anderen der Gruppen dritter Art nachfolgen, in derjenigen Wicklungszone angeordnet sind, die der Wicklungszone, in welcher der vierte Formleiter angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung nachfolgt. So kann insbesondere ein entlang der zweiten Umfangsrichtung fortschreitender Wellenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung ausgebildet werden.
Gemäß einem ersten vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann bei dem erfindungsgemäßen Stator vorgesehen sein, dass sich der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt eines jeweiligen Pfads entlang der ersten Umfangsrichtung um den Statorkern erstrecken und sich der zweite Abschnitt eines jeweiligen Pfads zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, entlang der zweiten Umfangsrichtung um den Statorkern erstreckt. Es kann mithin jeweils eine Umkehrung der Umfangsrichtung der Statorwicklung beim Übergang vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt und beim Übergang vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt vorgesehen sein. Bei den Übergängen kann auch jeweils eine Änderung der Teilwicklungszone erfolgen.
Bevorzugt ist dabei zweite Abschnitt des ersten Pfads aus mehreren, insbesondere aus P, in Reihe geschalteten Gruppen zweiter Art gebildet ist. Zweckmäßigerweise ist der erste Formleiter derjenigen Gruppe zweiter Art, die bezüglich der Reihenschaltung einer der Gruppen erster Art des ersten Abschnitts nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone angeordnet, die entlang der ersten Umfangsrichtung zu derjenigen Wicklungszone benachbart ist, in welcher der vierte Formleiter der Gruppe erster Art angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist der erste Formleiter derjenigen Gruppe erste Art, die bezüglich der Reihenschaltung einer der Gruppen zweiter Art des zweiten Abschnitts nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone angeordnet, in welcher der dritte Formleiter der Gruppe zweiter Art angeordnet ist.
Es kann bei dem ersten Ausführungsbeispiel auch vorgesehen sein, dass ein Teil der Formleiter eine Halbgruppe erster Art ausbildet, wobei ein erster Formleiter der Halbgruppe erster Art in der ersten Schicht einer der Wicklungszonen und ein zweiter Formleiter der Halbgruppe erster Art in der zweiten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone angeordnet ist. Dabei wird bevorzugt, dass der erste Abschnitt des zweiten Pfads aus mehreren, insbesondere P/2, Gruppen erster Art und einer Halbgruppe erster Art, die einem bezüglich der Reihenschaltung äußeren vierten Formleiter der Gruppen erster Art unmittelbar nachfolgt, ausgebildet ist und der erste Formleiter der ersten Halbgruppe in einer Wicklungszone angeordnet ist, die entlang der ersten Umfangsrichtung der Wicklungszone, in welcher der bezüglich der Reihenschaltung äußere vierte Formleiter der Gruppe erster Art angeordnet ist, nachfolgt.
Es kann außerdem vorgesehen sein, dass ein Teil der Formleiter eine Halbgruppe zweiter Art ausbildet, wobei ein erster Formleiter der Halbgruppe zweiter Art in der vierten Schicht einer der Wicklungszonen und ein zweiter Formleiter der Halbgruppe zweiter Art in der dritten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone angeordnet ist. Dabei wird es bevorzugt, wenn der dritte Abschnitt des zweiten Pfads aus einer Halbgruppe zweiter Art und wenigstens einer Gruppe erster Art, insbesondere (P/2)-1 Gruppen erster Art, die dem zweiten Formleiter der Halbgruppe zweiter Art bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar nachfolgt, ausgebildet ist und der erste Formleiter derjenigen Gruppe erster Art, der bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar dem zweiten Formleiter der Halbgruppe zweiter Art nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone angeordnet ist, die entlang der ersten Umfangsrichtung der Wicklungszone, in welcher der zweite Formleiter der Halbgruppe zweiter Art angeordnet ist, nachfolgt.
Durch die Halbgruppen erster und zweiter Art kann erreicht werden, dass die Übergänge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt bzw. zwischen dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt beider Pfade zwischen unterschiedlichen Paaren von benachbarten Wicklungszonen liegen.
Insbesondere bei der ersten Weiterbildungsform ist es vorteilhaft, wenn die ersten Endformleiter des ersten und zweiten Pfads in unterschiedlichen Teilwicklungszonen, insbesondere derselben Wicklungszone, und die zweiten Endformleiter des ersten und zweiten Pfads in unterschiedlichen Teilwicklungszonen, insbesondere derselben Wicklungszone, angeordnet sind. Beide Pfade können dann platzsparend kontaktiert werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die ersten Endformleiter des ersten und zweiten Pfads in derselben Schicht und die zweiten Endformleiter des ersten und zweiten Pfads in derselben Schicht angeordnet sind.
Gemäß einer vorteilhaften zweiten Weiterbildungsform des erfindungsgemäßen Stators ist vorgesehen, dass sich der erste Pfad entlang der ersten Umfangsrichtung um den Statorkern erstreckt und sich der zweite Pfad entlang der zweiten Umfangsrichtung um den Statorkern erstreckt. Bei der zweiten Weiterbildungsform ist folglich keine Umkehrung der Umfangsrichtung der Abschnitte eines jeweiligen Pfads vorgesehen. Es können sich mithin der erste bis dritte Abschnitt eines jeweiligen Pfads entlang derselben Umfangsrichtung erstrecken.
Es wird dabei bevorzugt, dass der zweite Abschnitt des ersten Pfads aus mehreren, insbesondere P, in Reihe geschalteten Gruppen erster Art gebildet ist. Zweckmäßigerweise ist der erste Formleiter derjenigen Gruppe erster Art, die bezüglich der Reihenschaltung einer der Gruppen erster Art des ersten Abschnitts nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone angeordnet, die entlang der ersten Umfangsrichtung zu derjenigen Wicklungszone benachbart ist, in welcher der vierte Formleiter der Gruppe erster Art des ersten Abschnitts angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist der erste Formleiter derjenigen Gruppe erste Art, die bezüglich der Reihenschaltung einer der Gruppen erster Art des zweiten Abschnitts nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone angeordnet, die entlang der ersten Umfangsrichtung zu derjenigen Wicklungszone benachbart ist, in welcher der vierte Formleiter der Gruppe erster Art des zweiten Abschnitts angeordnet ist.
Es kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auch vorgesehen sein, dass ein Teil der Formleiter eine Halbgruppe erster Art ausbildet, wobei ein erster Formleiter der Halbgruppe erster Art in der zweiten Schicht einer der Wicklungszonen und ein zweiter Formleiter der Halbgruppe erster Art in der ersten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone angeordnet ist. Dabei wird bevorzugt, dass der erste Abschnitt des zweiten Pfads aus mehreren, insbesondere P/2, Gruppen zweiter Art und einer Halbgruppe erster Art, die einem bezüglich der Reihenschaltung äußeren vierten Formleiter der Gruppen zweiter Art unmittelbar nachfolgt, ausgebildet ist und der erste Formleiter der ersten Halbgruppe in derjenigen Wicklungszone angeordnet ist, in welcher der dritte Formleiter der bezüglich der Reihenschaltung äußeren der Gruppen zweiter Art angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Teil der Formleiter eine Halbgruppe zweiter Art ausbildet, wobei ein erster Formleiter der Halbgruppe zweiter Art in der dritten Schicht einer der Wicklungszonen und ein zweiter Formleiter der Halbgruppe zweiter Art in der vierten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone angeordnet ist. Es wird dabei bevorzugt, wenn der dritte Abschnitt des zweiten Pfads aus einer Halbgruppe zweiter Art und wenigstens einer Gruppe zweiter Art, insbesondere (P/2)-1 Gruppen zweiter Art, die dem zweiten Formleiter der Halbgruppe zweiter Art bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar nachfolgt, ausgebildet ist und der erste Formleiter derjenigen Gruppe zweiter Art, der bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar dem zweiten Formleiter der Halbgruppe zweiter Art nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone angeordnet ist, in welcher der erste Formleiter der Halbgruppe zweiter Art angeordnet ist.
Durch die Halbgruppen erster und zweiter Art kann erreicht werden, dass die Übergänge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt bzw. zwischen dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt beider Pfade zwischen unterschiedlichen Paaren von benachbarten Wicklungszonen liegen.
Insbesondere bei der zweiten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die ersten Endformleiter des ersten und zweiten Pfads in derselben Teilwicklungszone und die zweiten Endformleiter des ersten und zweiten Pfads in derselben Teilwicklungszone angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die ersten Endformleiter des ersten und zweiten Pfads in unmittelbar benachbarten Schichten und die zweiten Endformleiter des ersten und zweiten Pfads in unmittelbar benachbarten Schichten angeordnet. Dadurch kann ein kompaktes Anschlussfenster realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Stator kann außerdem vorgesehen sein, dass die Verbinder abwechselnd als Verbinder erster Art, die an der ersten Stirnseite des Statorkerns angeordnet sind, und als Verbinder zweiter Art, die an der zweiten Stirnseite des Statorkerns angeordnet sind, ausgebildet sind. Bevorzugt sind dabei die ersten und zweiten Endformleiter eines jeweiligen Pfads durch Verbinder zweiter Art mit dem ihm bezüglich der Reihenschaltung benachbarten Formleiter verbunden. Insbesondere können so die Endformleiter an der ersten Stirnseite, an der sich auch die Verbinder erster Art befinden, kontaktiert bzw. angeschlossen werden.
In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die Verbinder erster Art einstückig mit den durch sie verbundenen Formleitern ausgebildet sind und sich an der ersten Stirnseite von dem Statorkern weg erstrecken. Der Verbinder erster Art und die durch ihn verbundenen Formleiter sind vorzugsweise aus einem elektrischen leitfähigen Stab geformt, wobei der Verbinder erster Art insbesondere durch Biegen des Stabs ausgebildet ist.
Ein jeweiliger erster Verbinder, die durch ihn verbundenen Formleiter und die sich an die Formleiter anschließenden Verbindungselemente zweier zweiter Verbinder können folglich ein einstückiges Leitersegment ausbilden, welches auch als Haarnadelleiter (engl. hair pin conductor) oder U-Pin bezeichnet werden kann.
Es wird ferner bevorzugt, dass die Verbinder erster Art verschränkt angeordnet sind. Durch eine solche, auch als U-und-U-Verschränkung (engl. U-and-U-imbrica- tion) bezeichnete Anordnung kann der Bauraum an den Stirnseiten effizient ausgenutzt und ein geringer Wicklungsüberhang, also eine reduzierte axiale Erstreckung der Verbinder über die Stirnseite hinaus, realisiert werden.
Es ist ferner von Vorteil, wenn bei einem jeweiligen Pfad einer der Verbinder erster Art, der die Formleiter unterschiedlicher Abschnitte verbindet, axial innerhalb eines anderen Verbinders erster Art, der die Formleiter unterschiedlicher Abschnitte verbindet, angeordnet ist. Insbesondere ist derjenige Verbinder erster Art axial innen angeordnet, der einen geringen Versatz über mehrere Nuten realisiert. Durch eine solche - auch U-innerhalb-U (engl. U-inside-U) genannte - Topologie kann ein geringer Wicklungsüberhang realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Verbinder zweiter Art zwei Verbindungselemente umfassen, die sich an der zweiten Stirnseite an die durch den Verbinder zweiter Art verbundenen Formleiter von dem Statorkern weg erstreckend anschließen und, insbesondere stoffschlüssig, miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Auch die Formleiter und die an sie anschließenden Verbindungselemente können aus dem bzw. einem elektrisch leitfähigen Stab geformt sein. Die Verbindungselemente können durch Biegen des Stabs ausgebildet sein. Insbesondere erfolgt das Biegen des Stabs nach dem Einsetzen in den Statorkern. Bei dem erfindungsgemäßen Stator kann vorgesehen sein, dass alle Verbinder, die Formleiter desselben Abschnitts verbinden, einen Versatz um N-q realisieren. Vorzugsweise realisiert derjenige Verbinder, welcher die bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts verbindet, und/oder derjenige Verbinder, welcher die bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des zweiten Abschnitts und des dritten Abschnitts verbinden, einen um eins von N-q abweichenden Versatz. Insbesondere realisiert derjenige Verbinder, der die äußeren Formleiter des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts des ersten Pfads verbindet, einen Versatz um N-q-1 Nuten und derjenige Verbinder, der die äußeren Formleiter des zweiten Abschnitts und des dritten Abschnitts des ersten Pfads verbindet, einen Versatz um N-q+1 Nuten. Bevorzugt realisiert beim ersten Ausführungsbeispiel derjenige Verbinder, der die äußeren Formleiter des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts des zweiten Pfads verbindet, einen Versatz um N-q-1 Nuten und derjenige Verbinder, der die äußeren Formleiter des zweiten Abschnitts und des dritten Abschnitts des zweiten Pfads verbindet, einen Versatz um N-q+1 Nuten. Bevorzugt realisiert beim zweiten Ausführungsbeispiel derjenige Verbinder, der die äußeren Formleiter des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts des zweiten Pfads verbindet, einen Versatz um N-q+1 Nuten und derjenige Verbinder, der die äußeren Formleiter des zweiten Abschnitts und des dritten Abschnitts des zweiten Pfads verbindet, einen Versatz um N-q-1 Nuten.
Der erfindungsgemäße Stator kann ferner eine Anschlusseinrichtung mit Phasenanschlüssen und wenigstens einem Sternpunkt umfassen. Mittels einer solchen Anschlusseinrichtungen kann der Stator mit elektrischer Leistung zum Ausbilden eines magnetischen Drehfelds versorgt werden.
Dabei kann die Anschlusseinrichtung die Pfade einer jeweiligen Phase derart parallel schalten, dass die ersten Endformleiter mit den Phasenanschlüssen und die zweiten Endformleiter zu einem Sternpunkt oder zu zwei Sternpunkten verbunden sind oder dass die zweiten Endformleiter mit den Phasenanschlüssen und die ersten Endformleiter zu einem Sternpunkt oder zwei Sternpunkten verbunden sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Anschlusseinrichtung die Pfade einer jeweiligen Phase derart in Reihe schaltet, dass einer der Endformleiter eines der Pfade mit den Phasenanschlüssen verbunden ist und einer der Endformleiter des anderen der Pfade mit dem Sternpunkt verbunden ist.
An den ersten Endformleiter und/oder den zweiten Endformleiter schließt sich bevorzugt an der ersten Stirnseite ein Anschlusselement an und an der zweiten Stirnseite ein Verbindungselement eines Verbinders zweiter Art an. Eine solche Anordnung kann auch als I-Pin bezeichnet werden. Das Anschlusselement erstreckt sich vorzugsweise weiter in Axialrichtung als die Verbinder erster Art. Die Anschlusselemente werden bevorzugt durch die Anschlusseinrichtung kontaktiert.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs, umfassend einen erfindungsgemäßen Stator und einen innerhalb des Stators drehbar gelagerten Rotor. Die elektrische Maschine ist bevorzugt ein Elektromotor. Die elektrische Maschine kann z.B. eine permanenterregte Synchronmaschine bzw. ein permanenterregter Synchronmotor oder eine Asynchronmaschine/Induktionsmaschine bzw. ein Asynchronmotor sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Stators;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Statorwicklung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators;
Fig. 3 ein Wicklungsschema gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Detaildarstellung des Wicklungsschemas für eine Phase; Fig. 5 eine Detaildarstellung der Gruppen und Halbgruppen von Formleitern gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 eine Prinzipskizze mehrerer Leitersegmente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 ein Blockschaltbild der Statorwicklung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators;
Fig. 8 ein Wicklungsschema gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 eine Detaildarstellung des Wicklungsschemas für eine Phase;
Fig. 10 eine Detaildarstellung der Halbgruppen von Formleitern gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 1 1 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine mit dem erfindungsgemäßen Stator.
Fig. 1 ist eine Prinzipskizze eines Stators 1 .
Der Stator 1 weist einen Statorkern 2 auf, der eine Vielzahl von im Wesentlichen axialen Nuten 3 aufweist, die entlang einer ersten Umfangsrichtung 27a bzw. einer dazu gegensinnigen zweiten Umfangsrichtung 27b im Statorkern 3 angeordnet sind. Daneben weist der Stator 1 eine Vielzahl von Formleitern 4 auf, die geschichtet in den Nuten 3 angeordnet sind. Die Formleiter 4 erstrecken sich vollständig in axialer Richtung, also parallel zu einer einen Aufnahmeraum 5 für einen Rotor durchsetzenden Mittelachse 6, durch die Nuten 3. Ebenso erstrecken sich die Nuten 3 parallel zur Mittelachse 6. Die Nuten 3 sind als Ausnehmungen im Statorkern 2 ausgebildet und durch Nutöffnungen im Statorkern 2 mit dem Aufnahmeraum 5 verbunden. An einer ersten Stirnseite 7 des Stators 1 sind die Formleiter 4 paarweise durch Verbinder erster Art 8 verbunden. Die Verbinder erster Art 8 sind dabei einstückig mit dem Paar Formleiter 4 ausgebildet und realisieren eine Biegung um 180°. An einer zweiten Stirnseite 9 des Stators 1 ist das Paar Formleiter 4 durch Verbinder zweiter Art 10 mit einem anderen Paar Formleiter 4 verbunden. Ein jeweiliger Verbinder zweiter Art 10 umfasst zwei sich einstückig an die verbundenen Formleiter 4 anschließende, gebogene Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b, die mit Verbindungselementen 1 1 a, 1 1 b anderer Verbinder zweiter Art 10 verbunden sind. Die Verbindung ist hier stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen, ausgebildet. Die Formleiter 4 und die Verbinder 8, 10 bilden eine Statorwicklung des Stators 1 aus.
In Fig. 1 ist ferner eine Anschlusseinrichtung 12 gezeigt, welche Phasenanschlüsse 13 und einen Sternpunkt 14 oder mehrere Sternpunkte der Statorwicklung ausbildet.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Statorwicklung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines Stators 1 , auf den sich die Ausführungen zum in Fig. 1 gezeigten Stator 1 übertragen lassen.
Der Stator 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist in der gezeigten exemplarischen Konfiguration N = 3 Phasen U, V, W und P = 4 Polpaare sowie eine Lochzahl q = 2 auf. Für jede Phase U, V, W bilden die Formleiter 4 einen ersten Pfad 15a und einen zweiten Pfad 15b aus. Die Pfade 15a, 15b einer jeweiligen Phase U, V, W sind mittels der Anschlusseinrichtung 12 parallelgeschaltet. Die Formleiter 4 eines jeweiligen Pfads 15a, 15b sind in Reihe geschaltet. Für jede der Phasen U, V, W sind die Pfade 15a, 15b wie folgt aufgebaut:
Die Formleiter 4 des erste Pfad 15a bilden in der Reihenfolge vom Phasenanschluss 13 zum Sternpunkt 14 einen ersten Abschnitt 16a, einen zweiten Abschnitt 16b und einen dritten Abschnitt 16c aus. Ebenso bilden die Formleiter 4 des zwei- ten Pfads 15b in der Reihenfolge vom Phasenanschluss 13 zum Sternpunkt 14 einen ersten Abschnitt 17a, einen zweiten Abschnitt 17b und einen dritten Abschnitt 17c aus.
Die Formleiter 4 des ersten Abschnitt 16a des ersten Pfads 15a bilden erste bis [(P/2)-te] Gruppen erster Art 18a, 18b von in Reihe geschalteten Formleitern 4, hier eine erste Gruppe erster Art 18a und eine zweite Gruppe erster Art 18b, aus. Die Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b des ersten Pfads 15a bilden erste bis P-te Gruppen zweiter Art 19a-d von in Reihe geschalteten Formleitern 4, hier eine erste Gruppe zweiter Art 19a, eine zweite Gruppe zweiter Art 19b, eine dritte Gruppe zweiter Art 19c und eine vierte Gruppe zweier Art 19d, aus. Die Formleiter 4 des dritten Abschnitts 16c des ersten Pfads 15a bilden erste bis [(P/2)-te] Gruppen erster Art 20a, 20b von in Reihe geschalteten Formleitern 4, hier eine erste Gruppe erster Art 20a und eine zweite Gruppe erster Art 20b, aus.
Die Formleiter 4 des ersten Abschnitt 17a des zweiten Pfads 15b bilden erste bis [(P/2)-te] Gruppen erster Art 21 a, 21 b von in Reihe geschalteten Formleitern 4, hier eine erste Gruppe erster Art 21 a und eine zweite Gruppe erster Art 21 b, sowie eine Halbgruppe erster Art 22, die auf ihrer dem zweiten Abschnitt 17b abgewandten Seite mit den Gruppen erster Art 21 a, 21 b in Reihe geschaltet ist, aus. Die Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 17b des zweiten Pfads 15b bilden erste bis P- te Gruppen dritter Art 23a-d von in Reihe geschalteten Formleitern 4, hier eine erste Gruppe dritter Art 23a, eine zweite Gruppe dritter Art 23b, eine dritte Gruppe dritter Art 23c und eine vierte Gruppe dritter Art 23d, aus. Die Formleiter 4 des dritten Abschnitts 17c des zweiten Pfads 15a bilden eine Halbgruppe zweiter Art 24 sowie erste bis [(P/2-1 )-te] Gruppen erster Art 25 von in Reihe geschalteten Formleitern 4, hier eine (erste) Gruppe erster Art 25, die auf ihrer dem zweiten Abschnitt 17b zugewandten Seite mit der Halbgruppe zweiter Art 24 in Reihe geschaltet ist, aus. Dabei sind die Abschnitte 16a-c, 17a-c und die Gruppen erster, zweiter und dritter Art 18a, 18b, 19a-d, 20a, 20b, 21a, 23a-d, 25 in ihrer jeweiligen Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung, hier vom Phasenanschluss 13 zum Sternpunkt 14 gezählt, benannt.
Fig. 3 ist ein Wicklungsschema der Statorwicklung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der Stator 1 weist eine Lochzahl q = 2 auf. Daraus ergibt sich vorliegend eine Gesamtzahl von 2 P N q = 48 Nuten 3. Die Lochzahl q beschreibt also das Verhältnis der Anzahl der Nuten 3 zum Produkt aus der Anzahl der Pole 2 P und der Anzahl der Phasen N.
Die Formleiter 4 sind dabei in einer ersten Schicht 26a, einer zweiten Schicht 26b, einer dritten Schicht 26c und einer vierten Schicht 26d angeordnet, wobei die Schichten 26a-d entsprechend ihrer Reihenfolge von radial außen nach radial innen benannt sind. Die erste Schicht 26a ist mithin die radial äußerste und die vierte Schicht 26d die radial innerste Schicht der vier Schichten 26a-d. In jeder Schicht 26a-d einer jeweiligen Nut 3 ist genau ein Formleiter 4 angeordnet. Anders gesagt bildet jede Schicht 26a-d einer jeweiligen Nut 3 einen Aufnahmeplatz für genau einen Formleiter 4 aus. Daraus ergibt sich eine Anzahl von insgesamt 2 P N q L = 192 Aufnahmeplätzen bzw. Formleitern 4 des Stators 1 , wobei L die Anzahl der Schichten 26a-d beschreibt.
Fig. 3 zeigt durch zwei oberhalb der oberen Tabelle angeordnete Pfeile die erste Umfangsrichtung 27a, die von der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 aus gesehen dem Uhrzeigersinn entspricht, und die zweite Umfangsrichtung 27b, die von der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 aus betrachtet dem Gegenuhrzeigersinn entspricht (siehe auch Fig. 1 ). Ferner zeigt Fig. 3 unterhalb der oberen Tabelle eine Nutnummerierung von 1 bis 48. Die obere Tabelle in Fig. 3 zeigt, zu welcher Phase U, V, W ein in einem jeweiligen Aufnahmeplatz angeordneter Formleiter 4 gehört, wobei durch den Zusatz „+“ bzw. eine Stromrichtung eines elektrischen Stroms durch den entsprechenden Formleiter 4 bezeichnet ist.
In der oberen Tabelle sind ferner Aufnahmeplätze für einen ersten Endformleiter 28a eines jeweiligen ersten Pfads 15a sowie für einen ersten Endformleiter 28b eines jeweiligen zweiten Pfads 15b mit einem „X“ gekennzeichnet. Die ersten Endformleiter 28a, 28b sind an den Phasenanschluss 13 angeschlossen. Außerdem sind Aufnahmeplätze für einen zweiten Endformleiter 29a eines jeweiligen ersten Pfads 15a sowie für einen bezüglich der Reihenschaltung zweiten Endformleiter 29b eines jeweiligen zweiten Pfads 15b mit einem „Y“ gekennzeichnet. Die zweiten Endformleiter 29a, 29b sind an den Sternpunkt 14 angeschlossen. Der erste Endformleiter 28a, 28b und der zweite Endformleiter 29a, 29b eines jeweiligen Pfads 15a, 15b sind die bezüglicher Reihenschaltung äußeren Formleiter 4 des Pfads 15a, 15b.
Ersichtlich sind die Formleiter je Phase U, V, W in 2 P = 8 Wicklungszonen 30 angeordnet, die jeweils genau q L = 8 Aufnahmeplätze umfassen. Jede Wicklungszone 30 ist in q = 2 Teilwicklungszonen 31 a, 31 b untergliedert. In jeder Wicklungszone 30 folgt die erste Teilwicklungszone 31 a entlang der ersten Umfangsrichtung 27a der zweiten Teilwicklungszone 31 b. Jede Teilwicklungszone 31 a, 31 b erstreckt sich über alle vier Schichten 26a-d. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt jede Teilwicklungszonen 31 a, 31 b exemplarisch in genau einer Nut 3.
Zwischen den Aufnahmeplätzen der Formleiter 4 sind die Verbinder erster Art 8 mit gestrichelten Pfeilen und die Verbinder zweiter Art 10 mit durchgezogenen Pfeilen gekennzeichnet. Die Formleiter eines jeweiligen Pfads 15a, 15b bilden eine kombinierte Schleifen- und Wellenwicklung aus. Die Darstellung der Formleiter 4 und der Verbinder 8, 10 für die Phase U ist dabei repräsentativ für die übrigen Phasen V, W, bei denen die Anordnung der Formleiter 4 und Verbinder 8, 10 bis auf eine Verschiebung um q = 2 Nuten 3 jener der Phase U entspricht. Im Folgenden wird der Aufbau der Statorwicklung anhand der Phase U erläutert. Fig. 4 ist eine Detailansicht des Wicklungsschemas für die Phase U.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind im ersten Pfad 15a die Formleiter 4 des ersten Abschnitts 16a, also jene der Gruppen erster Art 18a, 18b, sowie die Formleiter 4 des dritten Abschnitts 16c, also jene der Gruppen erster Art 20a, 20b, jeweils in der ersten Teilwicklungszone 31 a angeordnet und die Formleiter 4 des zweiten Abschnitts, also jene der Gruppen zweiter Art 19a-d in der zweiten Teilwicklungszone 31 b angeordnet. Beim zweiten Pfad 15b sind die Formleiter 4 des ersten Abschnitts 17a, also jene der Gruppen erster Art 21 a, 21 b und der Halbgruppe erster Art 22, sowie des dritten Abschnitts 17c, also der Halbgruppe zweiter Art 24 und der Gruppe erster Art 25, in der zweiten Teilwicklungszone 31 b und die Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b, also jene der Gruppen dritter Art 23a- d, hingegen jeweils in der ersten Teilwicklungszone 31 a angeordnet. Die ersten Endformleiter 28a, 28b des ersten und zweiten Pfads 15a, 15b sind in unterschiedlichen Teilwicklungszonen und die zweiten Endformleiter 29a, 29b des ersten und zweiten Pfads 15a, 15b in unterschiedlichen Teilwicklungszonen 31 a, 31 b angeordnet. Hier sind der erste Endformleiter 28a und der zweite Endformleiter 29a in der ersten Teilwicklungszone 31 a angeordnet, während der erste Endformleiter 28b und der zweite Endformleiter 29b in der zweiten Teilwicklungszone 31 a angeordnet sind.
Aus Fig. 4 ist ferner ersichtlich, dass sich die ersten und dritten Abschnitte 16a, 16c, 17a, 17c beider Pfade 15a, 15b entlang der ersten Umfangsrichtung 27a um den Statorkern 2 erstrecken, während sich die zweiten Abschnitte 16b, 17b beider Pfade 15a, 15b entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b um den Statorkern 2 erstrecken. Vom ersten Abschnitt 16a, 17a zum zweiten Abschnitt 16b, 17b eines jeweiligen Pfads 15a, 15b sowie vom zweiten Abschnitt 16b, 17b zum dritten Abschnitt 16c, 17c eines jeweiligen Pfads 15a, 15b erfolgt mithin eine Umkehrung der Umfangsrichtung der Statorwicklung.
Vom ersten Abschnitt 16a, 17a zum zweiten Abschnitt 16b, 17b eines jeweiligen Pfads 15a, 15b sowie vom zweiten Abschnitt 16b, 17b zum dritten Abschnitt 16c, 17c eines jeweiligen Pfads 15a, 15b erfolgt auch ein Wechsel der T eilwicklungszo- nen 31 a, 31 b. Dazu sind gesondert mit 32a, 32b bezeichnete Verbinder, die hier als Verbinder erster Art 8 ausgebildet sind, vorgesehen. Der Verbinder 32a, der die Formleiter 4 der ersten Abschnitts 16a, 17a und des zweiten Abschnitts 16b, 17b eines jeweiligen Pfads 15a, 15b verbindet, realisiert dabei einen Versatz um q-N-1 = 5 Nuten 3, während der Verbinder 32b, der die Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b, 17b und des dritten Abschnitts 16c, 17c eines jeweiligen Pfads 15a, 15b verbindet einen Versatz um q-N+1 = 7 Nuten 3 realisiert. Die übrigen Verbinder 8, 10 realisieren jeweils einen Versatz um q-N = 6 Nuten 3.
Die ersten und dritten Abschnitte 16a, 16c, 17a, 17c vollziehen jeweils im Wesentlichen einen halben Umlauf um den Statorkern 2, während die zweiten Abschnitte 16b, 17b jeweils im Wesentlichen einen vollen Umlauf um den Statorkern 2 vollziehen. Beim ersten Pfad 15a erstrecken sich der erste Abschnitt 16a über P = 4 Wicklungszonen 30, der zweite Abschnitt 16b über 2- P+2 = 10 Wicklungszonen 30 und der dritte Abschnitt 16c über P = 4 Wicklungszonen. Beim zweiten Pfad 15b erstrecken sich der erste Abschnitt 17a über P+2 = 6 Wicklungszonen, der zweite Abschnitt 17b über 2- P = 8 Wicklungszonen 30 und der dritte Abschnitt 17c über P = 4 Wicklungszonen. Dabei überlappen sich die Abschnitte 16a-c, 17a-c teilweise, sodass die Summe der Wicklungszonen 30, über die sich die Abschnitte 16a-c, 17a-c eines jeweiligen Pfads 15a, 15b erstrecken, größer als das Doppelte der Anzahl der Pole ist.
Fig. 5 ist eine Detaildarstellung die Gruppen 18a, 18b, 19a-d, 20a, 20b, 21 a, 21 b, 23a-d, 25 und Halbgruppen 22, 24 von Formleitern 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Gruppen erster Art 18a, 18b, 20a, 20b, 21 a, 21 b, 25 umfassen vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgende Formleiter 4, die gesondert mit 33a-d bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 5 drei benachbarte der Wicklungszonen 30 gesondert mit 30a-c bezeichnet. Bei den Gruppen erster Art 18a, 18b, 20a, 20b, 21 a, 21 b, 25 sind ein erster Formleiter 33a in der ersten Schicht 26a einer der Wicklungszonen 30a, ein zweiter Formleiter 33b in der zweiten Schicht 26b einer zur Wicklungszone 30a, in welcher der erste Formleiter 33a angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a benachbarten Wicklungszone 30b angeordnet ist, ein dritter Formleiter 33c in der vierten Schicht 26d der Wicklungszone 30a, in welcher der erste Formleiter 33a angeordnet ist, und ein vierter Formleiter 33d in der dritten Schicht 36c der Wicklungszone 30b, in welcher der zweite Formleiter 33b angeordnet ist, angeordnet.
Die Gruppen zweiter Art 19a-d umfassen vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgende Formleiter 4, die gesondert mit 34a-d bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 5 vier benachbarte der Wicklungszonen 30 gesondert mit 30c-f bezeichnet. Bei den Gruppen zweiter Art 19a-d sind ein erster Formleiter 34a in der zweiten Schicht einer der Wicklungszonen 30c, ein zweiter Formleiter 34b in der ersten Schicht 26a einer zur Wicklungszone 30c, in welcher der erste Formleiter 34a angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30d, ein dritter Formleiter 34c in der dritten Schicht 26c einer zur Wicklungszone 30d, in welcher der zweite Formleiter 34b angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30e und ein vierter Formleiter 34d in der vierten Schicht 26d einer zur Wicklungszone 30e, in welcher der dritte Formleiter 34c angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30f angeordnet.
Die Gruppen dritter Art 23a-d umfassen vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgende Formleiter 4, die gesondert mit 35a-d bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 5 drei benachbarte der Wicklungszonen 30 gesondert mit 30h-j bezeichnet. Bei den Gruppen dritter Art 23a-d sind ein erster Formleiter 35a in der dritten Schicht 26c einer der Wicklungszonen 30h, ein zweiter Formleiter 35b in der vierten Schicht 26d einer zur Wicklungszone 30h, in welcher der erste Formleiter 35a angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30i, ein dritter Formleiter 35c in der zweiten Schicht 26b der Wicklungs- zone 30h, in welcher der erste Formleiter 35a angeordnet ist, und ein vierter Formleiter 35d in der ersten Schicht 26a der Wicklungszone 30i, in welcher der zweite Formleiter 35b angeordnet ist, angeordnet.
Die Halbgruppe erster Art 22 umfasst zwei bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolge Formleiter 4, die gesondert mit 36a, 36b bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 5 zwei benachbarte der Wicklungszonen 30 gesondert mit 30k, 30I bezeichnet. Bei der Halbgruppe erster Art 22 sind ein erster Formleiter 36a in der ersten Schicht 26a einer der Wicklungszonen 30k und ein zweiter Formleiter 36b in der zweiten Schicht 26b einer zur Wicklungszone 30k, in welcher der erste Formleiter 36a angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a benachbarten Wicklungszone 30I angeordnet.
Die Halbgruppe zweiter Art 24 umfasst zwei bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolge Formleiter 4, die gesondert mit 37a, 37b bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 5 drei benachbarte der Wicklungszonen 30 gesondert mit 30m-o bezeichnet. Bei der Halbgruppe zweiter Art 24 sind ein erster Formleiter 37a in der vierten Schicht 26d einer der Wicklungszonen 30m und ein zweiter Formleiter 37b in der dritten Schicht 26c einer zur Wicklungszone 30m, in welcher der erste Formleiter 37a angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a benachbarten Wicklungszone 30n angeordnet.
Der erste Formleiter 33a solcher Gruppen erster Art 18b, 20b, 21 b, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter 33d einer anderen der Gruppen erster Art 18a, 20a, 21 a nachfolgen, ist in derjenigen Wicklungszone 30c angeordnet, die der Wicklungszone 30b, in welcher der (P/2)-te (vierte) Formleiter 33d angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a nachfolgt. Ferner ist der erste Formleiter 36a der Halbgruppe erster Art 22 in derjenigen Wicklungszone 30c angeordnet, die der Wicklungszone 30b, in welcher der vierte Formleiter 33d der zweiten Gruppe erster Art 21 b angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a nachfolgt. Ferner ist der erste Formleiter 34a der ersten Gruppe zweiter Art 19a, die einer der Gruppen erster Art 18b nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone 30c angeordnet, die der Wicklungszone 30b, in welcher der vierte Formleiter 33d der Gruppe erster Art 18b angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a nachfolgt.
Der erste Formleiter 34a solcher Gruppen zweiter Art 19b-d, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter 34d einer anderen der Gruppen zweiter Art 19a-c nachfolgen, ist in derjenigen Wicklungszone 30f angeordnet, in welcher der dritte Formleiter 34c der anderen Gruppe zweiter Art 19a-c angeordnet ist. Der erste Formleiter 33a derjenigen Gruppe erster Art 20a, der bezüglich der Reihenschaltung dem vierten Formleiter 34d der P-ten (vierten) Gruppe zweiter Art 19d nachfolgt, ist in derjenigen Wicklungszone 30f angeordnet, in welcher der dritte Formleiter 34c der Gruppe zweiter Art 19d angeordnet ist.
Der erste Formleiter 35a, solcher Gruppen dritter Art 23b-d, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter 35d einer anderen der Gruppen dritter Art 23a-c nachfolgen, ist in derjenigen Wicklungszone 30j angeordnet, welche derjenigen Wicklungszone 30i, in welcher der vierte Formleiter 35d der anderen der Gruppen dritten Art 23a-c angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b nachfolgt. Ferner ist der erste Formleiter 37a der Halbgruppe zweiter Art 24 in derjenigen Wicklungszone 30j, die der Wicklungszone 30i angeordnet, in welcher der vierte Formleiter 35d der Gruppe dritter Art 23d angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b nachfolgt.
Der erste Formleiter 35a derjenigen Gruppe dritter Art 23a, die bezüglich der Reihenschaltung der Halbgruppe erster Art 22 nachfolgt, ist in derjenigen Wicklungszone 30k angeordnet, in welcher der erste Formleiter 36a der Halbgruppe erster Art 22 angeordnet ist. Der erste Formleiter 33a derjenigen Gruppe erster Art 25, die der Halbgruppe zweiter Art 24 nachfolgt, ist in derjenigen Wicklungszone 30o angeordnet, die entlang der ersten Umfangsrichtung 27a derjenigen Wicklungszone 30n folgt, in welcher der zweite Formleiter 37b der Halbgruppe zweiter Art 24 angeordnet ist. Fig. 6 ist eine Prinzipskizze mehrerer Leitersegmente 38a-e gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Leitersegmente 38a-d sind jeweils aus zwei Formleitern 4, einem Verbinder erster Art 8, 32, 32b, der sich an die zwei Formleiter 4 an der ersten Stirnseite 7 anschließt und diese verbindet, und zwei Verbindungselementen 1 1 a, 1 1 b, die sich an der zweiten Stirnseite 9 an einen jeweiligen der zwei Formleiter 4 anschließen, ausgebildet. Die Leitersegmente 38a-d sind hier exemplarisch einstückig ausgebildet, können aber alternativ auch durch Zusammenfügen getrennter Komponenten ausgebildet sein. Jeweils zwei Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b unterschiedlicher Leitersegmente 38a-e bilden einen Verbinder zweiter Art 10 aus.
Bei dem Leitersegment 38a weisen die Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b zueinander in entgegensetzte Umfangsrichtungen 27a, 27b. Die
- verbundenen zweiten und dritten Formleiter 33b, 33c einer jeweiligen Gruppe erster Art 18a, 18b, 20a, 20b, 21 a, 21 b, 25,
- die verbundenen zweiten und dritten Formleiter 35b, 35c einer jeweiligen Gruppe dritter Art 23a-d und
- die verbundenen vierten und ersten Formleiter 34d, 34a unterschiedlicher Gruppen zweiter Art 19a-d sind durch Leitersegmente 38a ausgebildet.
Bei dem Leitersegment 38b weisen die Verbindungelemente 1 1 a, 11 b voneinander weg in entgegengesetzte Umfangsrichtungen 27a, 27b. Die - verbundenen vierten und ersten Formleiter 33d, 33a unterschiedlicher Gruppen erster Art 18a, 18b, 20a, 20b, 21 a, 21 b,
- die verbundenen zweiten und dritten Formleiter 34b, 34c einer jeweiligen Gruppe zweiter Art 19a-d,
- der vierte Formleiter 33d der zweiten [(P/2)-ten] Gruppe erster Art 21 b des ersten Abschnitts 17a des zweiten Pfads 15b und der damit verbundene erste Formleiter 36a der Halbgruppe erster Art 22 sowie - der zweite Formleiter 37b der Halbgruppe zweiter Art 24 und der damit verbundene erste Formleiter 33a der (ersten) Gruppe erster Art 25 sind durch Leitersegmente 38b ausgebildet.
Bei einem jeweiligen Leitersegment 38c, 38d sind die Verbindungselemente 11 a, 11 b gleich orientiert. Die Verbindungselemente 11 a, 11 b der Leitersegmente 38c sind entgegengesetzt zu jenen der Leitersegmente 38d orientiert. Der Verbinder erster Art 32a des Leitersegments 38c ist dabei axial innerhalb des Verbinders erster Art 32b des Leitersegments 38d angeordnet. Folglich ist der Verbinder erster Art 32a axial kürzer als der Verbinder erster Art 32b ausgebildet.
Beim ersten Pfad 15a sind der dem zweiten Abschnitt 16b zugewandte äußere Formleiter 4 des ersten Abschnitts 16a, hier der vierte Formleiter 33d der zweiten [(P/2)-ten)] Gruppe erster Art 18b, und der dem ersten Abschnitt 16a zugewandte äußere Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b, hier der erste Formleiter 34a der ersten Gruppe zweiter Art 19a, durch ein Leitersegment 38c ausgebildet. Beim zweiten Pfad 15b sind der dem zweiten Abschnitt 17b zugewandte äußere Formleiter 4 des ersten Abschnitts 17a, hier der zweite Formleiter 36b der Halbgruppe erster Art 22, und der dem ersten Abschnitt 17a zugewandte äußere Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 17b, hier der erste Formleiter 35a der ersten Gruppe dritter Art 23a, durch ein Leitersegment 38c ausgebildet
Beim ersten Pfad 15a sind der dem dritten Abschnitt 16c zugewandte äußere Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b, hier der vierte Formleiter 34d der vierten (P-ten) Gruppe zweiter Art 19d, und der dem zweiten Abschnitt 16b zugewandte äußere Formleiter 4 des dritten Abschnitts 16b, hier der erste Formleiter 33a der ersten Gruppe erster Art 20a, durch ein Leitersegment 38d ausgebildet. Beim zweiten Pfad 15b sind der dem dritten Abschnitt 17c zugewandte äußere Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 17b, hier der vierte Formleiter 35b der vierten (P-ten) Gruppe dritter Art 23d, und der dem zweiten Abschnitt 17b zugewandte äußere Formleiter 4 des dritten Abschnitts 17c, hier der erste Formleiter 37a der Halbgruppe zweiter Art 24, durch ein Leitersegment 38d ausgebildet. Das Leitersegment 38e umfasst einen Formleiter 4, ein sich an den Formleiter 4 an der zweiten Stirnseite 9 anschließendes Verbindungselement 1 1 a und ein Anschlusselement 39 zum Kontaktieren mit der Anschlusseinrichtung 12 (siehe Fig. 1 ). Die bezüglich der Reihenschaltung Endformleiter 28a, 28b, 29a, 29b eines jeweiliges Pfads 15a, 15b, also hier beim ersten Pfad 15a der erste Formleiter 33a der ersten Gruppe erster Art 18a des ersten Abschnitts 16a und der vierte Formleiter 33d der zweiten [(P/2)-ten] Gruppe erster Art 20b des dritten Abschnitts 16c sowie beim zweiten Pfad der erste Formleiter 33a der ersten Gruppe erster Art 21 a des ersten Abschnitts 17a und der vierter Formleiter 33d der [(P/2-1 )-ten] Gruppe erster Art 25, sind durch Leitersegmente 38e ausgebildet.
In Fig. 6 sind die Leitersegmente 38a-e schematisch, insbesondere ohne genaue Darstellung der Anzahl der Nuten 3, um welche die Verbinder erster Art 10, 32a, 32b bzw. die Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b einen Versatz realisieren, gezeigt. Die Leitersegmente 38a-d können auch als U-Pins bzw. Haarnadelleiter und die Leitersegmente 38e als I-Pins aufgefasst werden. Die gesamte Statorwicklung wird dann auch als Haarnadelwicklung (engl. hair pin winding) bezeichnet.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Statorwicklung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Stators 1 . Soweit im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben wird, lassen sich alle Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel auf das zweite Ausführungsbeispiel übertragen. Dabei sind gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel bilden die Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b des ersten Pfads 15a erste bis P-te Gruppen erster Art 1 19a-d, hier eine erste Gruppe erster Art 1 19a, eine zweite Gruppe erster Art 1 19b, eine dritte Gruppe erster Art 1 19c und eine vierte Gruppe erster Art 1 19d aus. Die Formleiter 4 des ersten Abschnitts 17a des zweiten Pfads 15b bilden erste bis (P/2)-te Gruppen zweiter Art 121 a, 121 b, hier eine erste Gruppe zweiter Art 121 a und eine zweite Gruppe zweiter Art 121 b, sowie eine Halbgruppe erster Art 122, die auf ihrer dem zweiten Abschnitt 17b abgewandten Seite mit den Gruppen zweiter Art 121 a, 121 b in Reihe geschaltet ist, aus. Die Formleiter 4 des dritten Abschnitts 17c des zweiten Pfads 15a bilden eine Halbgruppe zweiter Art 124 sowie erste bis [(P/2-1 )-te] Gruppen zweiter Art 125 von in Reihe geschalteten Formleitern 4, hier eine (erste) Gruppe zweiter Art 125, die auf ihrer dem zweiten Abschnitt 17b zugewandten Seite mit der Halbgruppe zweiter Art 124 in Reihe geschaltet ist, aus. Dabei sind auch die Gruppen erster Art 1 19a-d, die Gruppen zweiter Art 121 a, 121 b, 125 in ihrer jeweiligen Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung, hier vom Phasenanschluss 13 zum Sternpunkt 14 gezählt, benannt.
Fig. 8 ist ein Wicklungsschema der Statorwicklung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 9 ist eine Detailansicht des Wicklungsschemas für die Phase U, das auch beim zweiten Ausführungsbeispiel repräsentativ für die übrigen Phasen V, W ist.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind im ersten Pfad 15a die Formleiter 4 des ersten Abschnitts 16a, also jene der Gruppen erster Art 18a, 18b, sowie die Formleiter 4 des dritten Abschnitts 16c, also jene der Gruppen erster Art 20a, 20b, jeweils in der ersten Teilwicklungszone 31 a angeordnet und die Formleiter 4 des zweiten Abschnitts, also jene der Gruppen zweiter Art 19a-d in der zweiten Teilwicklungszone 31 b angeordnet. Im zweiten Pfad 15b sind die Formleiter 4 ersten Abschnitts 17a, also jene der Gruppen zweiter Art 121 a, 121 b und der Halbgruppe erster Art 122, sowie des dritten Abschnitts 17c, also der Halbgruppe zweiter Art 124 und der Gruppe zweiter Art 125, in der ersten Teilwicklungszone 31 a und die Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b, also jene der Gruppen dritter Art 23a-d, hingegen jeweils in der zweiten Teilwicklungszone 31 b angeordnet. Die ersten Endformleiter 28a, 28b des ersten und zweiten Pfads 15a, 15b sind in derselben Teilwicklungszone 31 a und die zweiten Endformleiter 29a, 29b des ersten und zweiten Pfads 15a, 15b in derselben Teilwicklungszone 31 b angeordnet. Hier sind der erste Endformleiter 28a und der erste Endformleiter 28b in der ersten Teilwicklungszone 31 a angeordnet, während der zweite Endformleiter 29a und der zweite Endformleiter 29b in der zweiten Teilwicklungszone 31 a angeordnet sind. Beim zweiten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Pfade 15a, 15b entlang der unterschiedlicher Umfangsrichtungen 27a, 27b. Hier erstreckt sich der erste Pfad 15a entlang der ersten Umfangsrichtung 27a und der zweite Pfad 15b entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b. Innerhalb eines jeweiligen Pfads erstrecken sich der erste bis dritte Abschnitt 16a-c, 17a-c entlang derselben Umfangsrichtung 27a, 27b, hier also der der erste bis dritte Abschnitt 16a-c des ersten Pfads 15a jeweils entlang der ersten Umfangsrichtung 27a und der erste bis dritte Abschnitt 17a-c des zweiten Pfads 15b jeweils entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b. Es erfolgt innerhalb eines jeweiligen Pfads 15a, 15b mithin keine Umkehrung der Umfangsrichtung der Statorwicklung.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel verbinden die Verbinder 32a, welche einen Versatz um q-N-1 = 5 Nuten 3 realisieren, im ersten Pfad 15a die Formleiter 4 des ersten und zweiten Abschnitts 16a, 16b und im zweiten Pfad 15b die Formleiter 4 des zweiten und dritten Abschnitts 17b, 17c. Die Verbinder 32b, welche einen Versatz um q-N+1 = 7 Nuten 3 realisieren, verbinden im ersten Pfad 15a die Formleiter 4 des zweiten und dritten Abschnitts 16b, 16c und im zweiten Pfad 15b die Formleiter 4 des ersten und zweiten Abschnitts 17a, 17b.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der zweite Abschnitt 16b des ersten Pfads 15a lediglich über 2- P = 8 Wicklungszonen 30.
Die Gruppen erster Art 18a, 18b, 1 19a-d, 20a, 20b, die Gruppen zweiter Art 121 a, 121 b, 125 und die Gruppen dritter Art 23a-d des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen jenen des ersten Ausführungsbeispiels, wie sie in Fig. 5 im Detail gezeigt sind.
Fig. 10 ist eine Detaildarstellung der Halbgruppen 122, 124 von Formleitern 4 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Halbgruppe erster Art 122 umfasst zwei bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolge Formleiter 4, die gesondert mit 136a, 136b bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 10 drei benachbarte der Wicklungszonen 30 gesondert mit 30p-r bezeichnet. Bei der Halbgruppe erster Art 122 sind ein erster Formleiter 136a in der zweiten Schicht 26b einer der Wicklungszonen 30p und ein zweiter Formleiter 136b in der ersten Schicht 26a einer zur Wicklungszone 30p, in welcher der erste Formleiter 136a angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30q angeordnet.
Die Halbgruppe zweiter Art 124 umfasst zwei bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolge Formleiter 4, die gesondert mit 137a, 137b bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 10 zwei benachbarte der Wicklungszonen 30 gesondert mit 30s-t bezeichnet. Bei der Halbgruppe zweiter Art 124 sind ein erster Formleiter 137a in der dritten Schicht 26c einer der Wicklungszonen 30s und ein zweiter Formleiter 137b in der vierten Schicht 126c einer zur Wicklungszone 30s, in welcher der erste Formleiter 137a angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30t angeordnet.
Der erste Formleiter 33a (siehe Fig. 5) solcher Gruppen erster Art 18b, 1 19a-d, 20a, 20b, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter 33d einer anderen der Gruppen erster Art 18a, 18b, 119a-d, 20a nachfolgen, ist in derjenigen Wicklungszone 30c, die der Wicklungszone 30b, in welcher der vierte Formleiter 33d angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a nachfolgt, angeordnet.
Der erste Formleiter 34a (siehe Fig. 5) solcher Gruppen zweiter Art 121 b, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter 34d einer anderen der Gruppen zweiter Art 121 a nachfolgen, ist in derjenigen Wicklungszone 30f, in welcher der dritte Formleiter 34c der anderen Gruppe zweiter Art 121 a angeordnet ist, angeordnet. Der erste Formleiter 35a (siehe Fig. 10) derjenigen Gruppe dritter Art 23a, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar dem zweiten Formleiter 136b der Halbgruppe erster Art 122 nachfolgt, ist in derjenigen Wicklungszone 30r angeordnet, die der Wicklungszone 30q, in welcher der zweite Formleiter 136b der Halbgruppe erster Art 122 angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b nachfolgt.
Der erste Formleiter 137a (siehe Fig. 5) der Halbgruppe zweiter Art 124 ist in derjenigen Wicklungszone 30j, die der Wicklungszone 30i, in welcher der vierte Formleiter der Gruppe dritter Art 23d angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b nachfolgt, angeordnet.
Der erste Formleiter 34a (siehe Fig. 10) derjenigen Gruppe zweiter Art 125, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar dem zweiten Formleiter 137b der Halbgruppe zweiter Art 124 nachfolgt, ist in derjenigen Wicklungszone 30s, in welcher der erste Formleiter 137a der Halbgruppe zweiter Art 124 angeordnet ist, angeordnet.
Mit Bezug zu Fig. 6 sind beim zweiten Ausführungsbeispiel die - verbundenen zweiten und dritten Formleiter 33b, 33c einer jeweiligen Gruppe erster Art 18a, 18b, 1 19a-d, 20a, 20b,
- die verbundenen zweiten und dritten Formleiter 35b, 35c einer jeweiligen Gruppe dritter Art 23a-d,
- die verbundenen vierten und ersten Formleiter 34d, 34a unterschiedlicher Gruppen zweiter Art 121 a, 121 b,
- der vierte Formleiter 34d der zweiten [(P/2)-ten] Gruppe zweiter Art 121 b des ersten Abschnitts 17a des zweiten Pfads 15b und der damit verbundene erste Formleiter 136a der Halbgruppe erster Art 122 und
- der zweite Formleiter 137b der Halbgruppe zweiter Art 124 und der damit verbundene erste Formleiter 34a der Gruppe zweiter Art 125 sind durch Leitersegmente 38a ausgebildet.
Die - verbundenen vierten und ersten Formleiter 33d, 33a unterschiedlicher Gruppen erster Art 18a, 18b, 1 19a-d, 20a, 20b desselben Abschnitts 16a-c und
- die verbundenen zweiten und dritten Formleiter 34b, 34c einer jeweiligen Gruppe zweiter Art 121 a, 121 b, 125 sind durch Leitersegmente 38b ausgebildet.
Beim ersten Pfad 15a sind der dem zweiten Abschnitt 16b zugewandte äußere Formleiter 4 des ersten Abschnitts 16a, hier der vierte Formleiter 33d der zweiten [(P/2)-ten)] Gruppe erster Art 18b, und der dem ersten Abschnitt 16a zugewandte äußere Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b, hier der erste Formleiter 34a der ersten Gruppe erster Art 1 19a, durch ein Leitersegment 38c ausgebildet. Beim zweiten Pfad 15b sind der dem zweiten Abschnitt 17b zugewandte äußere Formleiter 4 des ersten Abschnitts 17a, hier der zweite Formleiter 136b der Halbgruppe erster Art 122, und der dem ersten Abschnitt 17a zugewandte äußere Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 17b, hier der erste Formleiter 35a der ersten Gruppe dritter Art 23a, durch ein Leitersegment 38d ausgebildet.
Beim ersten Pfad 15a sind der dem dritten Abschnitt 16c zugewandte äußere Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 16b, hier der vierte Formleiter 33d der vierten (P-ten) Gruppe erster Art 1 19d, und der dem zweiten Abschnitt 16b zugewandte äußere Formleiter 4 des dritten Abschnitts 16b, hier der erste Formleiter 33a der ersten Gruppe erster Art 20a, durch ein Leitersegment 38d ausgebildet. Beim zweiten Pfad 15b sind der dem dritten Abschnitt 17c zugewandte äußere Formleiter 4 des zweiten Abschnitts 17b, hier der vierte Formleiter 35b der vierten (P-ten) Gruppe dritter Art 23d, und der dem zweiten Abschnitt 17b zugewandte äußere Formleiter 4 des dritten Abschnitts 17c, hier der erste Formleiter 137a der Halbgruppe zweiter Art 124, durch ein Leitersegment 38c ausgebildet.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind der erste Endformleiter 28b des zweiten Pfads 15b der erste Formleiter 24a der ersten Gruppe zweiter Art 121 a und der zweite Endformleiter 29b der vierte Formleiter 24d der [(P/2-1 )-ten] Gruppe zweiter Art 125. Fig. 1 1 ist eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 101 , beispielsweise einer Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine/ Induktionsmaschine, die als Elektromotor ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 101 umfasst einen Stator 1 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und einen Rotor 102, der drehbar innerhalb des Stators 1 gelagert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Rotor 102 exemplarisch permanenterregt.

Claims

37
Patentansprüche
1 . Stator (1 ) für eine elektrische Maschine (101 ), wobei
- der Stator (1 ) eine Anzahl N > 3 Phasen (U, V, W), eine Anzahl P > 2 Polpaare und eine Lochzahl q = 2 aufweist, wobei der Stator (1 ) einen Statorkern (2), welcher eine erste Stirnseite (7), eine der ersten Stirnseite (7) gegenüberliegende zweite Stirnseite (9) und eine Vielzahl von Nuten (3), welche sich von der ersten Stirnseite (7) zur zweiten Stirnseite (9) erstrecken und in erste bis L-te Schichten (26a-d) mit L > 4 untergliedert sind, aufweist, und eine Vielzahl von Formleitern (4), die in der ersten bis L-ten Schicht (26a-d) radial geschichtet in den Nuten (3) angeordnet sind, umfasst, wobei die Schichten (26a-d) in ihrer Reihenfolge in Radialrichtung benannt sind, wobei
- die Formleiter (4) je Phase (U, V, W) einen ersten Pfad (15a) und einen zweiten Pfad (15b), welche in Reihe oder parallel miteinander verschaltbar oder verschaltet sind, ausbilden und in 2- P Wicklungszonen (30) angeordnet sind, wobei
- jede Wicklungszone (30) in eine erste und zweite Teilwicklungszone (31 a, 31 b) untergliedert ist, sich jede Teilwicklungszone (31 a, 31 b) über die L Schichten (26a-d) erstreckt und die Teilwicklungszonen (31 a, 31 b) einer jeweiligen Wicklungszone (30) in ihrer Reihenfolge entlang einer aus einer ersten Umfangsrichtung und einer zur ersten Umfangsrichtung gegensinnigen zweiten Umfangsrichtung benannt sind, wobei
- die Formleiter (4) eines jeweiligen Pfads (15a, 15b) durch Verbinder (8, 10), welche Formleiter (4) in benachbarten Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) abwechselnd an der ersten Stirnseite (8) und der zweiten Stirnseite (10) des Statorkerns (2) verbinden, zu einer Reihenschaltung mit einem ersten Endformleiter (28a, 28b), der einer der bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter (4) des Pfads (15a, 15b) ist, und mit einem zweiten Endformleiter (29a, 29b), der der andere der bezüglich der Reihenschaltung äußere Formleiter (4) des Pfads ist, verschaltet sind, wobei 38
- die Formleiter (4) eines jeweiligen Pfads (15a, 15b) einen ersten Abschnitt (16a, 17a), einen zweiten Abschnitt (16b, 17b) und einen dritten Abschnitt (16c, 17c) von jeweils bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern (4) ausbilden, wobei der erste Abschnitt (16a, 17a) den ersten Endformleiter (28a, 28b) umfasst und der dritte Abschnitt (16c, 17c) den zweiten Endformleiter (29a, 29b) umfasst, wobei- die Formleiter (4) des ersten Abschnitts (16a, 17a) und des dritten Abschnitts (16c, 17c) in einer der Teilwicklungszonen (31 a, 31 b) angeordnet sind und zumindest bezüglich der Reihenschaltung äußere Formleiter (4) des zweiten Abschnitts (16b, 17b), insbesondere alle Formleiter (4) des zweiten Abschnitts (16b, 17b), in der anderen der Teilwicklungszonen (31 a, 31 b) angeordnet sind.
2. Stator nach Anspruch 1 , wobei sich der erste Abschnitt (16a, 17a) und der dritte Abschnitt (16c, 17c) eines jeweiligen Pfads (15a, 15b) jeweils über eine geringere Anzahl von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) als der zweite Abschnitt (16b, 17b) des Pfads (15a, 15b) erstrecken.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der erste Abschnitt (16a) des ersten Pfads (15a) über eine Anzahl P von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) erstreckt und/oder
- sich der zweite Abschnitt (16b) des ersten Pfads (15a) über eine Anzahl 2- P oder 2- P+2 von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) erstreckt und/oder sich der dritte Abschnitt (16c) des ersten Pfads (15a) über eine Anzahl P von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) erstreckt und/oder
- sich der erste Abschnitt (17a) des zweiten Pfads (15b) über eine Anzahl P+2 von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) erstreckt und/oder - sich der zweite Abschnitt (17b) des zweiten Pfads (15b) über eine Anzahl 2‘P von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) erstreckt und/oder
- sich der dritte Abschnitt (17c) des zweiten Pfads (15b) über eine Anzahl P von aufeinanderfolgenden Wicklungszonen (30) derselben Phase (U, V, W) erstreckt.
4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teil der Formleiter (4) Gruppen erster Art (18a, 18b, 20a, 20b, 21 a, 21 b, 25; 18a, 18b, 20a, 20b, 119a-d) von vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern (4), die in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind, ausbildet, wobei ein erster Formleiter (33a) einer jeweiligen der Gruppen erster Art (18a, 18b, 20a, 20b, 21a, 21 b, 25; 18a, 18b, 20a, 20b, 119a-d) in der ersten Schicht (26a) einer der Wicklungszonen (30a),
- ein zweiter Formleiter (33b) einer jeweiligen der Gruppen erster Art (18a, 18b, 20a, 20b, 21a, 21 b, 25; 18a, 18b, 20a, 20b, 119a-d) in der zweiten Schicht (26b) einer zur Wicklungszone (30a), in welcher der erste Formleiter (33a) angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung (27a) benachbarten Wicklungszone (30b) angeordnet ist, ein dritter Formleiter (33c) einer jeweiligen der Gruppen erster Art (18a, 18b, 20a, 20b, 21a, 21 b, 25; 18a, 18b, 20a, 20b, 119a-d) in der vierten Schicht (26d) der Wicklungszone (30a), in welcher der erste Formleiter (33a) angeordnet ist, und
- ein vierter Formleiter (33d) einer jeweiligen der Gruppen erster Art (18a, 18b, 20a, 20b, 21a, 21 b, 25; 18a, 18b, 20a, 20b, 119a-d) in der dritten Schicht (26c) der Wicklungszone (30b), in welcher der zweite Formleiter (33b) angeordnet ist, angeordnet sind, wobei der erste Formleiter (33a) solcher Gruppen erster Art (18b, 20b, 21 b; 18b, 20a, 20b, 119a-d), die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter (33d) einer anderen der Gruppen erster Art (18a, 20a, 21 a; 18a, 18b, 20a, 119a-d) nachfolgen, in derjenigen Wicklungszone (30c) angeordnet ist, die der Wicklungszone (30b), in welcher der vierte Formleiter (33d) angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung (27a) nachfolgt, wobei bevorzugt der erste Abschnitt (16a) des ersten Pfads (15a) und/oder der dritte Abschnitt (16c) des ersten Pfads (15b) jeweils aus mehreren in Reihe geschalteten Gruppen erster Art (18a, 18b, 20a, 20b) gebildet ist oder sind.
5. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teil der Formleiter (4) Gruppen zweiter Art (19a-d; 121 a, 121 b, 125) von vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern (4), die in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind, ausbildet, wobei
- ein erster Formleiter (34a) einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art (19a-d, 121 a, 121 b, 125) in der zweiten Schicht (26b) einer der Wicklungszonen (30d),
- ein zweiter Formleiter (34b) einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art (19a- d, 121 a, 121 b, 125) in der ersten Schicht (26a) einer zur Wicklungszone (30d), in welcher der erste Formleiter (34a) angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) benachbarten Wicklungszone (30e),
- ein dritter Formleiter (34c) einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art (19a-d, 121 a, 121 b, 125) in der dritten Schicht (26c) einer zur Wicklungszone (30e), in welcher der zweite Formleiter (34b) angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) benachbarten Wicklungszone (30f) und
- ein vierter Formleiter (34d) einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art (19a-d, 121 a, 121 b, 125) in der vierten Schicht (26d) einer zur Wicklungszone (30f), in welcher der dritte Formleiter (34c) angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) benachbarten Wicklungszone (30g) angeordnet sind, wobei der erste Formleiter (34a) solcher Gruppen zweiter Art (19b-d; 121 b), die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter (34d) einer anderen der Gruppen zweiter Art (19a-c; 121 a) nachfolgen, in derjenigen Wicklungszone (30f) angeordnet ist, in welcher der dritte Formleiter (34c) der anderen der Gruppen zweiter Art (19a-c; 121 a) angeordnet ist. 6. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teil der Formleiter (4) Gruppen dritter Art (23a-d) von vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern (4), die in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind, ausbildet, wobei ein erster Formleiter (35a) einer jeweiligen der Gruppen dritter Art (23a-d) in der dritten Schicht (26c) einer der Wicklungszonen (30h), ein zweiter Formleiter (35b) einer jeweiligen der Gruppen dritter Art (23a-d) in der vierten Schicht (26d) einer zur Wicklungszone (30h), in welcher der erste Formleiter (35a) angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) benachbarten Wicklungszone (30i), ein dritter Formleiter (35c) einer jeweiligen der Gruppen dritter Art (23a-d) in der zweiten Schicht (26b) der Wicklungszone (30h), in welcher der erste Formleiter (35a) angeordnet ist, und ein vierter Formleiter (35d) einer jeweiligen der Gruppen dritter Art (23a-d) in der ersten Schicht (26a) der Wicklungszone (30i), in welcher der zweite Formleiter (35b) angeordnet ist, angeordnet sind, wobei der erste Formleiter (35a) solcher Gruppen dritter Art (23b-d), die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter (35d) einer anderen der Gruppen dritter Art (23a-c) nachfolgen, in derjenigen Wicklungszone (30j) angeordnet sind, die der Wicklungszone (30i), in welcher der vierte Formleiter (35d) angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) nachfolgt, wobei bevorzugt der zweite Abschnitt (17b) des zweiten Pfads (15b) aus mehreren in Reihe geschalteten Gruppen dritter Art (23a-d) gebildet ist.
7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der erste Abschnitt (16a, 17a) und der dritte Abschnitt (16c, 17c) eines jeweiligen Pfads (15a, 15b) entlang der ersten Umfangsrichtung (27a) um den Statorkern (2) erstrecken und sich der zweite Abschnitt (16b, 17b) eines jeweiligen Pfads (15a, 15b) zumindest abschnittsweise entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) um den Statorkern (2) erstreckt.
8. Stator nach Anspruch 7, wenn abhängig von Anspruch 5, wobei der zweite Abschnitt (16b) des ersten Pfads (15a) aus mehreren in Reihe geschalteten Gruppen zweiter Art (19a-d) gebildet ist.
9. Stator nach Anspruch 7 oder 8, wenn abhängig von Anspruch 4, wobei ein Teil der Formleiter (4) eine Halbgruppe erster Art (22) ausbildet, wobei ein erster Formleiter (36a) der Halbgruppe erster Art (22) in der ersten Schicht (26a) einer der Wicklungszonen (30k) und ein zweiter Formleiter (36b) der Halbgruppe erster Art (22) in der zweiten Schicht (26b) einer zur Wicklungszone (30k), in welcher der erste Formleiter (36a) angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung (27a) benachbarten Wicklungszone (30I) angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt (17a) des zweiten Pfads (15b) aus mehreren Gruppen erster Art (21 a, 21 b) und einer Halbgruppe erster Art (22), die einem bezüglich der Reihenschaltung äußeren vierten Formleiter (33d) der Gruppen erster Art (21 a, 21 b) unmittelbar nachfolgt, ausgebildet ist und der erste Formleiter (36a) der ersten Halbgruppe (22) in einer Wicklungszone (30c) angeordnet ist, die entlang der ersten Umfangsrichtung (27a) der Wicklungszone (30b), in welcher der bezüglich der Reihenschaltung äußere vierte Formleiter (33d) der Gruppe erster Art (21 b) angeordnet ist, nachfolgt; und/oder
- ein Teil der Formleiter (4) eine Halbgruppe zweiter Art (24) ausbildet, wobei ein erster Formleiter (37a) der Halbgruppe zweiter Art (24) in der vierten Schicht (26d) einer der Wicklungszonen (30m) und
- ein zweiter Formleiter (37b) der Halbgruppe zweiter Art (24) in der dritten Schicht (26c) einer zur Wicklungszone (30m), in welcher der erste Formleiter (37a) angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung (27a) benachbarten Wicklungszone (30n) angeordnet ist, wobei der dritte Abschnitt (17c) des zweiten Pfads (15b) aus einer Halbgruppe zweiter Art (24) und wenigstens einer Gruppe erster Art 43
(25), die dem zweiten Formleiter (27b) der Halbgruppe zweiter Art (24) bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar nachfolgt, ausgebildet ist und der erste Formleiter (33a) derjenigen Gruppe erster Art (25), der bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar dem zweiten Formleiter (37b) der Halbgruppe zweiter Art (24) nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone (30o) angeordnet ist, die entlang der ersten Umfangsrichtung (27a) der Wicklungszone (30n), in welcher der zweite Formleiter (37b) der Halbgruppe zweiter Art (24) angeordnet ist, nachfolgt.
10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der erste Pfad (15a) entlang der ersten Umfangsrichtung (27a) um den Statorkern (2) erstreckt und sich der zweite Pfad (15b) entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) um den Statorkern erstreckt.
1 1 . Stator nach Anspruch 10, wenn abhängig von Anspruch 4, wobei der zweite Abschnitt (16b) des ersten Pfads (15a) aus mehreren in Reihe geschalteten Gruppen erster Art (1 19a-c) gebildet ist.
12. Stator nach Anspruch 10 oder 11 , wenn abhängig von Anspruch 5, wobei ein Teil der Formleiter (4) eine Halbgruppe erster Art (122) ausbildet, wobei ein erster Formleiter (136a) der Halbgruppe erster Art (122) in der zweiten Schicht (26b) einer der Wicklungszonen (30p) und ein zweiter Formleiter (136b) der Halbgruppe erster Art (122) in der ersten Schicht (26a) einer zur Wicklungszone (30p), in welcher der erste Formleiter (136a) angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) benachbarten Wicklungszone (30q) angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt (17a) des zweiten Pfads (15b) aus mehreren Gruppen zweiter Art (121 a, 121 b) und einer Halbgruppe erster Art (122), die einem bezüglich der Reihenschaltung äußeren vierten Formleiter (24d) der Gruppen zweiter Art (121 a, 121 b) unmittelbar nachfolgt, ausgebildet ist und der erste Formleiter (136a) der ersten Halbgruppe (122) in derjenigen Wicklungszone (30f) angeordnet ist, in welcher der dritte 44
Formleiter (34c) der bezüglich der Reihenschaltung äußeren der Gruppen zweiter Art (121 b) angeordnet ist; und/oder
- ein Teil der Formleiter eine Halbgruppe zweiter Art (124) ausbildet, wobei ein erster Formleiter (137a) der Halbgruppe zweiter Art (124) in der dritten Schicht (26c) einer der Wicklungszonen (30s) und
- ein zweiter Formleiter (137b) der Halbgruppe zweiter Art (124) in der vierten Schicht (26d) einer zur Wicklungszone (30s), in welcher der erste Formleiter (137a) angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung (27b) benachbarten Wicklungszone (30t) angeordnet ist, wobei der dritte Abschnitt (17c) des zweiten Pfads (15b) aus einer Halbgruppe zweiter Art (124) und wenigstens einer Gruppe zweiter Art (125), die dem zweiten Formleiter (137b) der Halbgruppe zweiter Art (124) bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar nachfolgt, ausgebildet ist und der erste Formleiter (34a) derjenigen Gruppe zweiter Art (125), der bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar dem zweiten Formleiter (137b) der Halbgruppe zweiter Art (124) nachfolgt, in derjenigen Wicklungszone (30s) angeordnet ist, in welcher der erste Formleiter (137a) der Halbgruppe zweiter Art (124) angeordnet ist.
13. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Endformleiter (28a, 28b) des ersten und zweiten Pfads (15a, 15b)
- in unterschiedlichen Teilwicklungszonen (31 a, 31 b) und die zweiten Endformleiter (29a, 29b) des ersten und zweiten Pfads (15a, 15b) in unterschiedlichen Teilwicklungszonen (31 a, 31 b) oder
- in derselben Teilwicklungszone (31 a) und die zweiten Endformleiter (29a, 29b) des ersten und zweiten Pfads (15a, 15b) in derselben Teilwicklungszone (31 b) angeordnet sind.
14. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend 45 eine Anschlusseinrichtung (12) mit Phasenanschlüssen (13) und wenigstens einem Sternpunkt (14), welche die Pfade (15a, 15b) einer jeweiligen Phase (U, V, W) derart parallel schaltet, dass die ersten Endformleiter (28a, 28b) mit den Phasenanschlüssen (13) und die zweiten Endformleiter (29a, 29b) zu einem Sternpunkt (14) o- der zu zwei Sternpunkten verbunden sind oder dass die zweiten Endformleiter (29a, 29b) mit den Phasenanschlüssen (13) und die ersten Endformleiter (28a, 28b) zu einem Sternpunkt (14) oder zwei Sternpunkten verbunden sind, oder - die Pfade (15a, 15b) einer jeweiligen Phase (U, V, W) derart in Reihe schaltet, dass einer der Endformleiter (28a, 28b, 29a, 29b) eines der Pfade (15a, 15b) mit den Phasenanschlüssen (13) verbunden ist und einer der Endformleiter (28a, 28b, 29a, 29b) des anderen der Pfade (15a, 15b) mit dem Sternpunkt (14) verbunden ist.
15. Elektrische Maschine (101 ) zum Antreiben eines Fahrzeugs (100), umfassend einen Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen innerhalb des Stators (1 ) drehbar gelagerten Rotor (102).
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