EP4639730A1 - Elektrische maschine mit einem stator und litzenleiterwicklung - Google Patents

Elektrische maschine mit einem stator und litzenleiterwicklung

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Publication number
EP4639730A1
EP4639730A1 EP23840882.7A EP23840882A EP4639730A1 EP 4639730 A1 EP4639730 A1 EP 4639730A1 EP 23840882 A EP23840882 A EP 23840882A EP 4639730 A1 EP4639730 A1 EP 4639730A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
conductor
electrical machine
strands
conductors
Prior art date
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Pending
Application number
EP23840882.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis KUHL
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4639730A1 publication Critical patent/EP4639730A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H02K3/18—Windings for salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/325—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for windings on salient poles, such as claw-shaped poles

Definitions

  • P221571 - 1 - Electrical machine with a stator and stranded conductor winding The invention relates to an electrical machine with a stator that has a conductor.
  • Coil wires are used in electrical machines.
  • the coil wires are penetrated by a magnetic stray field. This inevitably leads to eddy current losses in the conductors.
  • the cross section of the coil wires can be reduced.
  • the number of turns is usually increased in order to achieve a sufficient total current in the slots of the stator.
  • several coils with a high number of turns are connected in parallel in the stator. Opposite coils are connected in series.
  • the coil is also largely made of insulation material, which increases the cross-section of the coil.
  • the object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned or at least (partially) alleviate them.
  • the focus is on the P221571 - 2 - Eddy current losses, which must be minimized.
  • the circulating current losses must be eliminated.
  • the conductor is designed as a stranded conductor, having a large number of strands, and at least one coil is formed by means of (e.g. two, three, four, five, six or more) turns and is surrounded on the outside by a base insulation.
  • Stranded conductors have the advantage that they can be used to minimize eddy current losses.
  • the base insulation i.e. the insulation of the outside of the stranded conductors
  • the base insulation can be designed with thin walls. This has the advantage that there is no enormous disadvantage in terms of installation space. As a result, problematic slot insulation can be dispensed with. It is advantageous if the base insulation has a wall thickness of between 150 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
  • at least one of the strands or all of the strands can be surrounded by their own additional insulation, whereby it is preferred that the individual strands are systematically stranded together in at least one stage.
  • the conductor can be a plurality of conductors, whereby the number of conductors corresponds at least or exactly to the number of desired phases, whereby each conductor forms at least one coil. If the number of desired phases is kept low, the number of conductors is also low, whereby the wiring effort and the installation space are reduced.
  • the number of conductors can correspond to a multiple of the number of desired phases.
  • the number of conductors can correspond to twice the number of desired phases.
  • the number of conductors can correspond to the number of desired phases.
  • the additional insulation has a wall thickness of between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the wall thickness of the additional insulation depends on the manufacturing process selected.
  • the windings are wound on one strand.
  • Several coils can be wound from one conductor to form turns. This means that only one conductor is required per phase, which keeps the wiring effort to a minimum.
  • all conductors in a phase are connected in series. The series connection ensures that the wiring effort is also kept to a minimum.
  • circulating current losses are eliminated by eliminating the parallel connection.
  • a slot length can be a multiple of a strand lay length, the length of the repeating twist pattern. This allows the induced voltages within the slot under the individual strands to be standardized and circulating currents to be reduced in the case of short-circuited strands. It is advantageous if 36 coils with four turns each are divided into two stator halves and three phases formed by three conductors. The stator halves are arranged in such a way that a rotor is arranged between the two stator halves. By using only three conductors, the connection between the stator halves is reduced to a minimum. The respective conductors are transferred from one stator half to the other stator half. Therefore, only one connection per phase between the stator halves is necessary.
  • each coil can be separated into two coil halves, each with a half-number of turns, in order to P221571 - 4 - Connection between the two coil halves is carried out on the coil opposite the terminal.
  • one or more phases can be connected on the inner and/or outer diameter of the coils. Accordingly, the phases can only be connected on the inner diameter, only on the outer diameter, or some of the phases are connected on the inner diameter and another part is connected on the outer diameter.
  • a special feature of a connection on the inner diameter is that the first coil is designed with a non-integer number of turns, since the conductor fills up the missing turns when returning, i.e.
  • the electrical machine can be designed as an axial flux machine, in particular as a motor.
  • An axial flux machine has the advantages that it has a shorter axial length and improved efficiency compared to a radial flux machine. A higher torque is achieved with the same outer diameter. In addition, a lower iron volume of the active part results in higher efficiency over a larger speed range. It is particularly advantageous if the individual strands are twisted/stranded together in such a way that each of the strands is located on the outside and inside of the conductor formed by the strands. This allows each strand to be exposed to coolant from the outside. This forces a particularly thermally optimized winding.
  • Fig.1 an exploded view of an electrical machine according to the invention
  • P221571 - 5 - Fig.2 is a sectional view of part of a stator half in a first embodiment
  • Fig.3 is a sectional view of part of a stator half in a second embodiment
  • Fig.4 is a schematic view of the two stator halves with a first connection option
  • Fig.5 is a schematic view of the two stator halves with a second connection option.
  • the figures are merely schematic in nature and serve exclusively to understand the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.
  • FIG.1 shows an exploded view of an electrical machine 1 according to the invention.
  • the electrical machine 1 has a stator 2 which has a conductor 3, 4, 5.
  • the conductor 3, 4, 5 is formed using strands 6 (see Figure 2).
  • the conductor 3, 4, 5, designed here as a stranded conductor, has a large number of strands 6.
  • a coil 11 is formed by means of windings 7, 8, 9, 10 (shown in detail in Fig.2), and on the outside the conductor 3, 4, 5 is surrounded by a base insulation 12 (shown in Fig.2).
  • the stator 2 is divided into two stator halves 13, 14, a first stator half 13 and a second stator half 14.
  • the first stator half 13 and the second stator half 14 are arranged such that a rotor 15 is arranged between the two stator halves 13, 14 in the axial direction.
  • the stator halves 13, 14 each have a plurality of stator teeth 16 which are arranged in the circumferential direction along the stator halves 12, 13.
  • Each stator tooth 16 has a coil 11.
  • the stator teeth are formed on a stator yoke 17, which reflects the bottom of the respective stator halves 13, 14.
  • P221571 - 6 - Fig.2 shows a sectional view through a stator half 13, 14, in which the section is crossed by a stator tooth 16. Using this sectional view, the representation of the conductors 3, 4, 5 with the strands 6 can be described in more detail.
  • the coil 11 has a total of four turns 7, 8, 9, 10.
  • the turns 7, 8, 9, 10 are single-layered.
  • the conductor 3, 4, 5 shown here is shown here as a stranded conductor.
  • the stranded conductor has a large number of individual strands 6.
  • the embodiment has a total of twenty strands 6 per conductor 3, 4, 5.
  • the strands 6 are arranged such that they are surrounded by the base insulation 12. Five strands 6 are shown one above the other in the radial direction and a total of four strands 6 are arranged one after the other in the axial direction. Accordingly, the conductor 3, 4, 5 has a total of twenty strands 6.
  • the strands 6 each have additional insulation 22.
  • Fig.3 shows the same sectional view as in Fig.2.
  • the arrangement of the turns 7, 8, 9, 10 and the strands 6 in the conductor 3, 4, 5 is different compared to Fig.2.
  • the total of four turns 7, 8, 9, 10 are not arranged in a single layer, but two turns 7, 8, 9, 10 are wound one on top of the other, i.e. a two-layer design.
  • the strands 6 are arranged such that a total of ten strands 6 are arranged next to one another in the axial direction and two strands 6 are arranged in the radial direction.
  • the total number of strands 6 in the conductor 3, 4, 5 is also twenty strands 6, as in Fig.2.
  • Fig.4 shows the connection of the stator halves 13, 14.
  • the stator 2 is divided into two stator halves 13, 14.
  • the connection is designed such that the first stator half 13 and the second stator half 14 are connected via the conductors 3, 4, 5.
  • the stator halves 13, 14 are each designed with 18 coils 11.
  • the stator 2 therefore has 36 coils 11.
  • the coils 11 are P221571 - 7 - divided into a total of three phases 18, 19, 20.
  • the coils 6 are arranged in the phases 18, 19, 20 such that they are arranged alternately in the circumferential direction. With 18 coils 11 per stator half 13, 14, a total of six coils 11 are shown per phase 18, 19, 20.
  • the conductors 3, 4, 5 are designed such that one conductor 3, 4, 5 is used for winding the coils 11 per phase 18, 19, 20.
  • the conductors 3, 4, 5 of the respective phase 18, 19, 20 begin at a terminal (not shown), from which the conductor 3, 4, 5 reaches a first stator tooth 16 and the winding around the stator teeth 16 begins there. If the respective conductor 3, 4, 5 of the respective phase 18, 19, 20 is wound around all stator teeth 16 of the first stator half 13, the conductor 3, 4, 5 leads to the second stator half 14, where the conductor 3, 4, 5 is wound around the respective stator teeth 16 in the same way as in the first stator half 13.
  • the conductors 3, 4, 5 are also wound around their respective stator teeth 16 of the respective phases 18, 19, 20, the conductors 3, 4, 5 end in a star point 21.
  • the individual coils 11 of the stator teeth 16 of the respective phase 18, 19, 20 are connected via the outer diameter of the stator halves 13, 14 via the conductor 3, 4, 5.
  • the winding shown starts at a first stator tooth 16 and moves circumferentially anti-clockwise for the first stator half 13 and changes at the second stator half 14 to a first stator tooth 16 of the second stator half 14 and is also wound circumferentially anti-clockwise.
  • Fig.5 shows an alternative connection compared to the connection shown in Fig.4.
  • not all phases 18, 19, 20 are wound over the outer diameter of the respective stator half 13, 14, but for one phase 18 it is wound over an inner diameter of the stator halves 13, 14.
  • the other two phases 19, 20 are again wound over the outer diameter as in Fig.4. If one of the phases 18, 19, 20 is wound over the inner diameter of the stator half 13, 14, the first stator tooth 16 must be wound with a non-integer number of turns 7, 8, 9, 10. If the conductor 3, 4, 5 now runs from the first stator tooth 16 to the other stator teeth 16 of the respective phase 18, 19, 20 on the first stator half P221571 - 8 - 13, the missing winding 5 is rewound during the return path to the second stator half 14.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1 ) mit einem Stator (2), der einen Leiter (3, 4, 5) besitzt, wobei der Leiter (3, 4, 5) als Litzenleiter, aufweisend eine Vielzahl an Litzen (6), ausgebildet ist und mittels Windungen (7, 8, 9, 10) zumindest eine Spule (11 ) ausbildet und auf der Außenseite von einer Basisisolierung (12) umgeben ist.

Description

P221571 - 1 - Elektrische Maschine mit einem Stator und Litzenleiterwicklung Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator, der einen Leiter besitzt. In elektrischen Maschinen kommen Spulendrähte zum Einsatz. Dabei werden die Spulendrähte von einem magnetischen Streufeld durchdrungen. Dies führt unweigerlich zu Wirbelstromverlusten in den Leitern. Um diese Wirbelstromverluste zu minimieren, kann der Querschnitt der Spulendrähte reduziert werden. Im Gegenzug wird in der Regel die Windungszahl erhöht, um in den Nuten des Stators einen ausreichenden Gesamtstrom zu erzielen. Zur Einhaltung der Spannungsgrenze werden mehrere Spulen mit hoher Windungszahl im Stator parallelgeschaltet. Gegenüberliegende Spulen werden dabei in Reihe geschaltet. Aufgrund der hohen Anzahl an Spulen und Windungen, die an den Statoren ausgebildet sind, kommt es zu einem sehr hohen Verschaltungsaufwand. Deswegen werden in Serienproduktion lediglich klassische Kupferdrähte für die Windungen genutzt. Da die Verschaltungen sehr komplex sind, führt dies zu einem sehr hohen konstruktiven Aufwand und einem hohen Montageaufwand. Des Weiteren führen die bereits angesprochenen Parallelschaltungen zu zusätzlichen Kreisstromverlusten. Dies folgt daraus, dass es aufgrund von fertigungsbedingten oder konstruktiven Verzwängungen passieren kann, dass nicht alle Spulen und deren Anschlüsse sowie die Magnete exakt symmetrisch sind. Diese Zusatzverluste können jedoch nicht separat gemessen werden. Bei dem Einsatz von klassischen Kupferdrähten als Leiter besteht die Problematik, dass diese einen sehr hohen Isolationsanteil aufweisen. Durch die hohe Windungszahl der Spule ist dementsprechend der Isolationsanteil insgesamt sehr hoch. Dementsprechend besteht die Spule zum Großteil auch aus Isolationsmaterial, wodurch der Querschnitt der Spule erhöht ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die angesprochenen Nachteile zu beseitigen oder zumindest (teilweise) zu lindern. Im Fokus stehen dabei die P221571 - 2 - Wirbelstromverluste, die zu minimieren sind. Außerdem sind die Kreisstromverluste zu eliminieren. Dies wird bei einer gattungsgemäßen elektrischen Maschine dadurch gelöst, dass der Leiter als Litzenleiter, aufweisend eine Vielzahl an Litzen, ausgebildet ist und mittels (bspw. zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr) Windungen zumindest eine Spule ausgebildet ist und auf der Außenseite von einer Basisisolierung umgeben ist. Litzeneiter bringen den Vorteil, dass mit diesen die Wirbelstromverluste minimierbar sind. Bei einer geringen Anzahl von Windungen kann die Basisisolation, also die Isolierung der Außenseite der Litzenleiter, mit dünnen Wandstärken ausgeführt werden. Dies bringt den Vorteil, dass kein enormer Bauraumnachteil entsteht. Infolge dessen kann auf eine problematische Nutisolation verzichtet werden. Von Vorteil ist, wenn die Basisisolierung eine Wandstärke zwischen 150 µm bis 500 µm aufweist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert. Des Weiteren kann wenigstens eine der Litzen oder alle Litzen von jeweils einer eigenen Zusatzisolierung umgeben sein, wobei es bevorzugt ist, dass die einzelnenn Litzen mindestens einstufig systematisch miteinander verseilt sind. Weist der Litzenleiter bereits eine Basisisolierung auf, so kann die Zusatzisolierung der Litze oder aller Litzen auf ein Minimum reduziert werden. Weiterhin kann der Leiter eine Vielzahl von Leitern sein, wobei die Anzahl an Leitern mindestens oder genau der Anzahl an gewünschten Phasen entspricht, wobei jeder Leiter zumindest eine Spule formt. Ist die Anzahl der gewünschten Phasen geringgehalten, so ist auch die Anzahl an Leitern gering, wodurch der Verschaltaufwand und der Bauraum verringert ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Anzahl der Leiter ein Vielfaches der Anzahl gewünschter Phasen entsprechen. Außerdem kann die Anzahl der Leiter das Doppelte der Anzahl gewünschter Phasen entsprechen. Des Weiteren kann die Anzahl der Leiter der Anzahl gewünschter Phasen entsprechen P221571 - 3 - Besonders vorteilhaft ist, wenn die Zusatzisolierung eine Wandstärke zwischen 1 µm bis 20 µm besitzt. Die Wandstärke der Zusatzisolierung ist dabei abhängig von dem gewählten Herstellprozess. Außerdem können pro Phase 12 Spulen vorhanden sein. Von Vorteil ist, wenn die Wicklungen auf einen Strang gewickelt sind. Es können mehrere Spulen aus einem Leiter unter Ausbildung von Windungen gewickelt sein. Dadurch ist lediglich ein Leiter pro Phase notwendig, was den Verschaltungsaufwand geringhält. Weiter vorteilhaft ist, wenn alle Leiter einer Phase in Reihe geschaltet sind. Mit der Reihenschaltung ist gewährleistet, dass der Verschaltungsaufwand ebenfalls geringgehalten ist. Außerdem sind durch die Aufhebung der Parallelschaltung die Kreisstromverluste eliminiert. Außerdem kann eine Nutlänge ein Vielfaches einer Litzenschlaglänge, der Länge des sich widerholenden Verdrill-Musters, betragen. Dadurch können die induzierten Spannungen innerhalb der Nut unter den Einzellitzen vereinheitlicht und Kreisströme bei kurzgeschlossenen Litzen reduziert werden Von Vorteil ist, wenn 36 Spulen mit je vier Windungen aufgeteilt auf zwei Statorhälften und drei Phasen durch drei Leiter ausgebildet sind. Die Statorhälften sind so angeordnet, dass zwischen den beiden Statorhälften ein Rotor angeordnet ist. Durch den Einsatz von lediglich drei Leitern ist die Verbindung der Statorhälften auf ein Minimum reduziert. Die jeweiligen Leiter sind von der einen Statorhälfte auf die andere Statorhälfte überführt. Ergo ist nur eine Verbindung pro Phase zwischen den Statorhälften notwendig. Dadurch ist der Verschaltaufwand verringert und es ist weniger Bauraum genutzt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können mehrere Spulen in zwei Spulenhälften mit jeweils halbzahliger Windungszahl getrennt sein, um die P221571 - 4 - Verschaltung zwischen den beiden Spulenhälften an der dem Terminal gegenüberliegenden Spule durchzuführen. Außerdem können eine oder mehrere Phasen am Innen- und/oder Außendurchmesser der Spulen verschaltet sein. Dementsprechend können die Phasen nur am Innendurchmesser, nur am Außendurchmesser oder ein Teil der Phasen ist am Innendurchmesser und ein anderer Teil ist am Außendurchmesser verschaltet. Besonderes Merkmal einer Verschaltung am Innendurchmesser ist, dass die erste Spule mit einer nicht ganzzahligen Windungszahl ausgeführt ist, da der Leiter bei der Rückführung, ergo um auf die andere Statorhälfte die Verschaltung fortzuführen, die fehlenden Windungen auffüllt. Des Weiteren kann die elektrische Maschine als Axialflussmaschine, insbesondere als Motor, ausgebildet sein. Eine Axialflussmaschine weist die Vorteile auf, dass sie im Vergleich zu einer Radialflussmaschine eine verkürzte axiale Länge aufweist und eine verbesserte Effizienz hat. Bei gleichbleibenden Außendurchmesser ist ein höheres Drehmoment erreicht. Außerdem ist durch ein geringeres Eisenvolumen des aktiven Teils ein höherer Wirkungsgrad über einen größeren Drehzahlbereich gegeben. Besonders von Vorteil ist es, wenn die einzelnen Litzen so miteinander verdrillt / verseilt sind, dass sich jede der Litzen einmal außen und innen am durch die Litzen ausgebildeten Leiter befindet. Dadurch kann jede Litze von außen mit Kühlmittel beaufschlagt werden. Eine besonders thermisch optimierte Wicklung wird dadurch erzwungen. Verschiedene vorteilbehaftete Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung mit Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, P221571 - 5 - Fig.2 eine Schnittdarstellung eines Teils einer Statorhälfte in einer ersten Ausführungsform, Fig.3 eine Schnittdarstellung eines Teils einer Statorhälfte in einer zweiten Ausführungsform, Fig.4 eine schematische Darstellung der beiden Statorhälften mit einer ersten Verschaltungsmöglichkeit, Fig.5 eine schematische Darstellung der beiden Statorhälften mit einer zweiten Verschaltungsmöglichkeit. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsformen lassen sich untereinander austauschen und alternativ / kumulativ einsetzen. In Fig.1 ist eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Die elektrische Maschine 1 weist einen Stator 2 auf, der einen Leiter 3, 4, 5 besitzt. Der Leiter 3, 4, 5 ist mit Hilfe von Litzen 6 (siehe Figur 2) ausgebildet. Der Leiter 3, 4, 5, hier als Litzenleiter ausgeführt, weist eine Vielzahl an Litzen 6 auf. Mittels Windungen 7, 8, 9, 10 (detailliert in Fig.2 dargestellt) ist eine Spule 11 ausgebildet und auf der Außenseite ist der Leiter 3, 4, 5 von einer Basisisolierung 12 (dargestellt in Fig.2) umgeben. Der Stator 2 ist in zwei Statorhälften 13, 14, einer ersten Statorhälfte 13 und einer zweiten Statorhälfte 14, unterteilt. Die erste Statorhälfte 13 und die zweite Statorhälfte 14 sind so angeordnet, dass zwischen den beiden Statorhälften 13, 14 in Axialrichtung ein Rotor 15 angeordnet ist. Die Statorhälften 13, 14 weisen jeweils eine Vielzahl von Statorzähnen 16 auf, die in Umfangsrichtung entlang der Statorhälften 12, 13 angeordnet sind. Jeder Statorzahn 16 weist eine Spule 11 auf. Die Statorzähne sind auf einem Statorjoch 17 ausgeformt, der den Boden der jeweiligen Statorhälfte13, 14 widerspiegelt. P221571 - 6 - In Fig.2 ist nun eine Schnittdarstellung durch eine Statorhälfte 13, 14 dargestellt, bei dem der Schnitt durch einen Statorzahn 16 durchzogen ist. Anhand dieser Schnittdarstellung kann die Darstellung der Leiter 3, 4, 5 mit den Litzen 6 genauer beschrieben werden. In der hier dargestellten Ausführungsform weist die Spule 11 insgesamt vier Windungen 7, 8, 9, 10 auf. Die Windungen 7, 8, 9, 10 sind einlagig ausgeführt. Der dargestellte Leiter 3, 4, 5 ist hier als Litzenleiter dargestellt. Der Litzenleiter weist eine Vielzahl an einzelnen Litzen 6 auf. Pro Leiter 3, 4, 5 weist die Ausführungsform insgesamt zwanzig Litzen 6 auf. Die Litzen 6 sind so angeordnet, dass sie zusammengeordnet von der Basisisolierung 12 umgeben sind. Dabei sind jeweils fünf Litzen 6 in Radialrichtung übereinander dargestellt und insgesamt vier Litzen 6 in Axialrichtung nacheinander angeordnet. Dem entsprechend weist der Leiter 3, 4, 5 insgesamt zwanzig der Litzen 6 auf. Die Litzen 6 weisen jeweils eine Zusatzisolierung 22 auf. In Fig.3 ist nun eine gleiche Schnittdarstellung wie in Fig.2 dargestellt. Im Vergleich zu Fig.2 ist die Anordnung der Windungen 7, 8, 9, 10 und der Litzen 6 in dem Leiter 3, 4, 5 im Vergleich zu Fig.2 verschieden. In der dargestellten Ausführungsform sind die insgesamt vier Windungen 7, 8, 9, 10 nicht einlagig angeordnet, sondern zwei Windungen 7, 8 ,9 ,10 sind jeweils übereinander gewickelt, also eine zweilagige Ausführung, In dem Leiter 3, 4, 5 sind die Litzen 6 so angeordnet, dass in Axialrichtung insgesamt zehn Litzen 6 nebeneinander angeordnet sind und in Radialrichtung zwei Litzen 6 angeordnet sind. Die Gesamtzahl der Litzen 6 in dem Leiter 3, 4, 5 ist ebenfalls wie in Fig.2 zwanzig Litzen 6. In Fig.4 ist nun die Verschaltung der Statorhälften 13, 14 dargestellt. Wie bereits in Fig.1 beschrieben, ist der Stator 2 in zwei Statorhälften 13, 14 aufgeteilt. Die Verschaltung ist so ausgeführt, dass die erste Statorhälfte 13 und die zweite Statorhälfte 14 über die Leiter 3, 4, 5 verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die Statorhälften 13, 14 mit jeweils 18 Spulen 11 ausgeführt. Insgesamt weist der Stator 2 demnach 36 Spulen 11 auf. Die Spulen 11 sind P221571 - 7 - insgesamt auf drei Phasen 18, 19, 20 aufgeteilt. Die Spulen 6 sind in den Phasen 18, 19, 20 so angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Bei 18 Spulen 11 pro Statorhälfte 13, 14 werden pro Phase 18, 19, 20, insgesamt sechs Spulen 11 abgebildet. In der dargestellten Ausführungsform sind die Leiter 3, 4, 5 so ausgeführt, dass pro Phase 18, 19, 20 ein Leiter 3, 4, 5 für die Wicklung der Spulen 11 genutzt ist. Die Leiter 3, 4, 5 der jeweiligen Phase 18, 19, 20 beginnen an einem Terminal (nicht dargestellt), von dem aus jeweils der Leiter 3, 4, 5 zu einem ersten Statorzahn 16 gelangt und dort mit der Wicklung um die Statorzähne 16 angefangen wird. Ist der jeweilige Leiter 3, 4, 5 der jeweiligen Phase 18, 19, 20 um alle Statorzähne 16 der ersten Statorhälfte 13 gewickelt, so führt der Leiter 3, 4, 5 zu der zweiten Statorhälfte 14, bei dem genauso wie bei der ersten Statorhälfte 13 der Leiter 3, 4, 5 um die jeweiligen Statorzähne 16 gewickelt wird. Sind ebenfalls die drei Leiter 3, 4, 5 um ihre jeweiligen Statorzähne 16 der jeweiligen Phasen 18, 19, 20 gewickelt, so enden die Leiter 3, 4, 5 in einem Sternpunkt 21. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die einzelnen Spulen 11 der Statorzähne 16 der jeweiligen Phase 18, 19, 20 über den Außendurchmesser der Statorhälften 13, 14 über den Leiter 3, 4, 5 verbunden. Die dargestellte Wicklung beginnt bei einem ersten Statorzahn 16 und bewegt sich in Umfangsrichtung gegen den Uhrzeigersinn für die erste Statorhälfte 13 und wechselt bei der zweiten Statorhälfte 14 auf einen ersten Statorzahn 16 der zweiten Statorhälfte 14 und wird ebenfalls in Umfangsrichtung gegen den Uhrzeigersinn gewickelt. In Fig.5 ist nun eine alternative Verschaltung im Vergleich zu der dargestellten Verschaltung in Fig.4 dargestellt. In der hier dargestellten Verschaltung sind nicht mehr alle Phasen 18, 19, 20 über den Außendurchmesser der jeweiligen Statorhälfte 13, 14 gewickelt, sondern für eine Phase 18 ist über einen Innendurchmesser der Statorhälften 13, 14 gewickelt. Die anderen beiden Phasen 19, 20 sind dabei erneut wie in Fig.4 über den Außendurchmesser gewickelt. Ist eine der Phasen 18, 19, 20 über den Innendurchmesser der Statorhälfte 13, 14 gewickelt, so ist bei dem ersten Statorzahn 16 mit einer nicht ganzzahligen Zahl an Windungen 7, 8, 9, 10 zu wickeln. Verläuft der Leiter 3, 4, 5 nun von dem ersten Statorzahn 16 zu den anderen Statorzähnen 16 der jeweiligen Phase 18, 19, 20 auf der ersten Statorhälfte P221571 - 8 - 13, so ist die fehlende Windung 5 bei dem Rückleiten zur zweiten Statorhälfte 14 hin nachgewickelt.
P221571 PIF - 9 - Bezugszeichenliste 1 elektrische Maschine 2 Stator 3 erster Leiter 4 zweiter Leiter 5 dritter Leiter 6 Litze 7 erste Windung 8 zweite Windung 9 dritte Windung 10 vierte Windung 11 Spule 12 Basisisolierung 13 erste Statorhälfte 14 zweite Statorhälfte 15 Rotor 16 Statorzahn 17 Statorjoch 18 erste Phase 19 zweite Phase 20 dritte Phase 21 Sternpunkt 22 Zusatzisolierung

Claims

P221571 - 10 - Patentansprüche 1. Elektrische Maschine (1) mit einem Stator (2), der einen Leiter (3, 4, 5) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (3, 4, 5) als Litzenleiter, aufweisend eine Vielzahl an Litzen (6), ausgebildet ist und mittels Windungen (7, 8, 9, 10) zumindest eine Spule (11) ausbildet und auf der Außenseite von einer Basisisolierung (12) umgeben ist. 2. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Litzen (6) oder alle Litzen (6) von einer eigenen Zusatzisolierung (22) umgeben ist, wobei es bevorzugt ist, dass die einzelnen Litzen mindestens einstufig systematisch miteinander verseilt sind. 3. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (3, 4, 5) eine Vielzahl von Leitern (3, 4, 5) ist, wobei die Anzahl an Leitern (3, 4, 5) mindestens oder genau der Anzahl an gewünschten Phasen (18, 19, 20) entspricht, wobei jener Leiter (3, 4, 5) zumindest eine Spule (11) formt. 4. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwölf Spulen (11) pro Phase (18, 19, 20) vorhanden sind. 5. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulen (11) aus einem Leiter (3, 4, 5) unter Ausbildung von Windungen (7, 8, 9, 10) gewickelt sind. 6. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Leiter (3, 4, 5) einer Phase in Reihe geschaltet sind. 7. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nutlänge ein Vielfaches einer Litzenschlaglänge beträgt. P221571 - 11 - 8. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass 36 Spulen (11), aufgeteilt auf zwei Statorhälften (13, 14) und drei Phasen (18, 19, 20) durch drei Leiter (3, 4, 5) ausgebildet sind. 9. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulen (11) in zwei Spulenhälften mit jeweils halbzahliger Windungszahl getrennt sind, um die Verschaltung zwischen den beiden Spulenhälften an der dem Terminal gegenüberliegenden Spulenseite durchzuführen. 10. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) als Axialflussmaschine, insbesondere als Motor, ausgebildet ist.
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