WO2006003045A1 - Mehrphasiger startergenerator eines kraftfahrzeugs - Google Patents
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- 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
Definitions
- the wire conductor is looped through at the contact points.
- the wire conductor is thus contacted on the conductor and from there continues without interruption to the next coil winding.
- the looping involves the contact points which are arranged between two coil windings.
- the contact points are arranged on a connection or interconnection plate. This allows a simplified Kon ⁇ clocking of the wire conductor.
- Figure 2 shows the principle of a stator winding of a nine-phase
- FIG. 4 shows the principle of a stator winding of a starter generator in which in each case three adjacent coil windings are connected in series, and
- a stator winding 12 shown here takes place, as viewed from left to right, as follows: Beginning with the wire end 26 contacted at the busbar 16a, first a first coil winding 18 (U) is formed from a continuous wire conductor 24 , At the end of the first coil winding 18, the wire conductor 24 is routed to the busbar 16b and contacted there by looping. The wire conductor 24 is continued and used to form a second coil winding 18 (V). From the end of the second coil winding 18 of the wire conductor 24 is - continuously without interruption - led to the busbar 16c and there again contacted looped.
- FIG. 3 also shows a nine-phase starter generator, which however is operated as a three-phase machine.
- each group 28 in each case three coil windings 18, namely 1, 2, 3 or 4, 5, 6 or 7, 8, 9, form a coil winding group 30 whose coil windings 18 are connected in parallel.
- the sequence of the arrangement of the pads 22 is the same for each of the groups 28 formed of the coil winding groups 30.
- no additional contact points 22 are required in comparison to FIG.
- FIG. 4 shows a stator winding 12 in which the coil windings 18 of the coil winding groups 30 are connected in series.
- a first coil winding 18 (1) is formed by means of the wire conductor 24.
- the wire conductor 24 continues to contact without a bus bar 16a, 16b, 16c and forms a second coil winding 18 (FIG. 2).
- the wire conductor 24 -in turn without contacting a busbar 16a, 16b, 16c- forms a third coil winding 18 (FIG. 3) and only contacts a conductor rail 16a, 16b with the coil end 20 of this coil winding 18 , 16c.
- FIG. 5 shows a starter generator 10 having a St S ⁇ winding 12 with a plurality of coil windings 18.
- the busbars 16a, 16b, 16c are here annular. Between the busbars 16a, 16b, 16c and the coil windings 18 arranged along a circumference of the circumference, a stator iron 36 with position grooves 38 is shown. The shading of the stator winding 12 and its contacting on the busbars 16a, 16b, 16c is as shown in Figure 4, so that further explanations are unnecessary.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen mehrphasigen Startergenerator (10) eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Ständerwicklung (12) mit mehreren Spulenwicklungen (18), die jeweils an jedem ihrer beiden Wicklungsenden (20) eine Kontaktstelle (22) zu einem von mehreren je weils eine Spannungsphase führenden Leitern (14a, 14b, 14c) oder eine Verbindungsstelle zu einer anderen Spulenwicklung (18) aufweisen, wobei zumindest mehrere Spulenwicklungen (18) und ihre jeweiligen Wicklungsenden (20) als ein durchgehender Drahtleiter (24) ausgeführt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Ständerwicklung (12) eines mehrphasigen Startergenerators (10) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Ständerwicklung (12) mehrere Spulenwicklungen (18) aufweist.
Description
Mehrphasiger Startergenerator eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft einen mehrphasigen Startergenerator eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Ständerwicklung mit mehreren Spu¬ lenwicklungen, die jeweils an jedem ihrer beiden Wicklungsenden eine Kontaktstelle zu einem von mehreren jeweils eine Spannungs¬ phase führenden Leitern oder eine Verbindungsstelle zu einer ande¬ ren Spulenwicklung aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Ver- fahren zur Herstellung der Ständerwicklung eines mehrphasigen Startergenerators eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Mehrphasige Startergeneratoren eines Kraftfahrzeugs sind bekannt. Sie werden im Kraftfahrzeug üblicherweise zwischen Motor und Ge¬ triebe angeordnet, sodass sie sowohl eine Funktion als Anlasser als auch als Lichtmaschine erfüllen können. Die einzelnen Spulenwick¬ lungen der Ständerwicklung sind dabei zum Beispiel als mit Draht vorbewickelte Spulen, die auf Ständerzähnen befestigt sind, oder als auf Steckzähnen gewickelte Spulen ausgeführt, die dann als Stän¬ derzähne in das Ständerjoch einzustecken sind. Die jeweils zwei lo¬ sen Spulendrahtenden jeder Spulenwicklung sind einzeln an einer Anschluss- oder Verschaltungsplatte angeordnet, um die gewünsch- te Ständerverschaltung zu erzielen. Dabei ist es nachteilig, dass die hohe Anzahl an Spulendrahtenden einen hohen Fertigungsaufwand, insbesondere bei der Kontaktierung auf die Anschluss- oder Ver¬ schaltungsplatte erforderlich macht.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung bildet den Stand der Technik dahingehend weiter, dass zumindest mehrere Spulenwicklungen und ihre jeweiligen Wick¬ lungsenden als ein durchgehender Drahtleiter ausgeführt sind. Dies bedeutet, dass die Spulenwicklungen von einem durchgehenden Drahtleiter ausgebildet werden und dass die Kontaktstelle entlang dieses durchgehenden Drahtleiters angeordnet sind. Somit verfügen die mehreren Spulenwicklungen nun insgesamt nur noch über zwei Drahtenden. Jede Kontaktstelle -bis auf die an den genannten Drah¬ tenden- kontaktiert nun jeweils eine Seite von zwei Spulen auf einen einer Spannungsphase führenden Leiter, sodass mit jeder derart ausgeführten Kontaktstelle eine der beiden herkömmlichen Kontakt- stellen eingespart werden kann. Dadurch reduziert sich die Anzahl der notwendigen Kontaktierungen und vereinfacht dadurch insge¬ samt die Anordnung aller erforderlichen Kontaktstellen, da nun für jede Kontaktstelle mehr Raum zur Verfügung steht. Aufgrund der schnelleren und einfacheren Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Startergenerators sind dessen Fertigungskosten verringert.
Es ist vorteilhaft, wenn der Drahtleiter an den Kontaktstellen durch¬ geschleift ist. Der Drahtleiter wird also auf den Leiter kontaktiert und von dort ohne Unterbrechung zur nächsten Spulenwicklung weiterge- führt. Das Durchschleifen betrifft dabei die Kontaktstellen, die zwi¬ schen zwei Spulenwicklungen angeordnet sind.
Vorteilhafterweise sind alle Spulenwicklungen und ihre jeweiligen Wicklungsenden als ein durchgehender Drahtleiter ausgeführt. Dies bedeutet, dass der Drahtleiter von Spulenwicklung zu Spulenwick¬ lung geführt beziehungsweise durchgeschleift wird. Dadurch wird die Anzahl der Kontaktstellen in etwa halbiert. Zieht man die Kontaktstel¬ len an den Drahtenden des Drahtleiters mit in Betracht, so lässt sich die Anzahl der Kontaktstellen bei N Spulenwicklungen auf die Anzahl
N/2+1 reduzieren. Beispielsweise bedeutet dies, dass bei einer drei¬ phasigen Auslegung einer elektrischen Maschine mit 27 Spulenwick¬ lungen von 54 Kontaktstellen, nämlich jeweils zwei Drahtenden für jede der 27 Spulen, eine Reduzierung auf 28 Kontaktstellen vorge- nommen werden kann, die Kontaktstellen an den zwei genannten Drahtenden mit eingerechnet.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Spulenwicklungen aus mehreren elektrisch parallel angeordneten Drahtleitern gebildet. Auch bei dieser Art der Ständerwicklung ergibt sich eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten, wobei dann für jeden einzelnen der parallel geführten Drahtleiter zwei Drahtenden zu berücksichtigen sind.
Mit Vorteil sind die Kontaktstellen auf einer Anschluss- oder Ver- schaltungsplatte angeordnet. Dies ermöglicht ein vereinfachtes Kon¬ taktieren des Drahtleiters.
Vorteilhafterweise sind die' Leiter jeweils als Stromschiene ausge- führt. Eine Stromschiene zeichnet sich dadurch aus, dass sie an je¬ der Stelle im Wesentlichen das gleiche Potential aufweist, sodass elektrische Kontaktierungen an verschiedenen Stellen der Strom¬ schiene elektrisch die gleiche Wirkung haben, wie eine Zusammen¬ schaltung an einem Punkt. Der Drahtleiter muss für eine Kontaktie- rung also nicht mehr an eine bestimmte Stelle geführt werden. Viel¬ mehr muss er lediglich zu irgendeiner Stelle der entsprechenden Stromschiene geführt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Strom- schienen ringförmig ausgebildet. Insbesondere sind die Stromschie¬ nen dann auch konzentrisch zum Stator angeordnet. Auf diese Wei¬ se lässt sich die Länge des Drahtleiters für die Verbindungsstrecke zwischen einer Spulenwicklung und einer Kontaktstelle minimieren.
- A -
Es ist vorteilhaft, wenn die Abfolge der Anordnung der Kontaktstellen auf den Leitern für Gruppen von untereinander jeweils phasenver¬ schiedenen und aufeinanderfolgenden Spulenwicklungen bezie¬ hungsweise Spulenwicklungsgruppen gleich ist.
Mit Vorteil sind die Spulenwicklungen auf als Steckzähne ausgeführ¬ ten Ständerzähnen ausgebildet. Dadurch lassen sich die Herstel¬ lungskosten des Startergenerators weiter reduzieren, da die Stän¬ derwicklung nun im nicht eingebauten Zustand einfacher hergestellt werden kann.
Vorteilhafterweise sind mehrere Spulenwicklungen zu mindestens einer Reihenschaltung zusammengeschaltet. Dabei trägt dann jede einzelne Spule der Reihenschaltung nur einen Teil der gesamten Windungszahl, bei entsprechend geänderter Drahtstärke. Dies er¬ möglicht eine applikationsspezifische Drahtstärkeanpassung, die sonst nur mit höherem Verschaltungsaufwand erreicht werden kann.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Stän- derwicklung eines mehrphasigen Startergenerators eines Kraftfahr¬ zeugs, insbesondere eines Startergenerators mit einem oder mehre¬ ren der zuvor genannten Merkmale, wobei die Ständerwicklung meh¬ rere Spulenwicklungen aufweist. Dabei wird ein eine Spulenwicklung bildender Drahtleiter für zumindest mehrere Spulenwicklungen von einer Spulenwicklung ohne Unterbrechung zur Ausbildung einer wei¬ teren Spulenwicklung geführt oder zunächst ohne Unterbrechung zu einer von mehreren jeweils eine Spannungsphase führenden Leitern geführt, dort durchgeschleift kontaktiert und dann ohne Unterbre¬ chung zur Ausbildung einer weiteren Spulenwicklung geführt. Das aufwendige Richten von vielen losen Drahtenden, das Abisolieren, auf Länge schneiden und Kontaktieren mit einer Anschluss- oder Verschaltungsplatte entfallen damit. Zudem müssen erheblich weni¬ ger Kontaktstellen ausgebildet werden, sodass die Taktzeit für die Kontaktierungen eines Startergenerators entsprechend reduziert
wird. Auch die Geschwindigkeit der Spulenfertigung wird zudem er¬ heblich erhöht, da die Verarbeitung des Drahtleiters nicht bei jeder Spulenwicklung abgebremst und wieder beschleunigt werden muss.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen
Figur 1 das Prinzip einer Ständerwicklung eines dreiphasigen
Startergenerators,
Figur 2 das Prinzip einer Ständerwicklung eines neunphasigen
Startergenerators,
Figur 3 das Prinzip einer Ständerwicklung eines neunphasigen Startergenerators, der durch Parallelschaltung benach¬ barter Spulen als Dreiphasenmaschine betrieben wird,
Figur 4 das Prinzip einer Ständerwicklung eines Startergenera¬ tors, bei dem jeweils drei benachbarte Spulenwicklun¬ gen in Reihe geschaltet sind, und
Figur 5 einen Startergenerator mit Ständerwicklung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Ständerwicklung 12 eines dreiphasigen Startergenerators, die an Leiter 14a, 14b, 14c ange¬ schlossen ist, die hier als Stromschienen 16a, 16b, 16c ausgeführt sind. Die Ständerwicklung 12 umfasst mehrere Spulenwicklungen 18, die mit ihren Wicklungsenden 20 mittels Kontaktstellen 22 an den jeweils eine Spannungsphase führenden Stromschienen 16a, 16b,
16c kontaktiert sind. Die Stromschienen 16a, 16b, 16c sind auf einer mit gestrichelten Linien dargestellten Anschluss- oder Verschal- tungsplatte 17 angeordnet. Die Spulenwicklungen 18 sind gemäß der ihnen jeweils zugeordneten Phase mit den Buchstaben U, V, W be- zeichnet. Die Spulenwicklungen 18 und ihre jeweiligen Wicklungsen¬ den 20 sind als ein durchgehender Drahtleiter 24 ausgeführt, der an den Kontaktstellen 22 durchgeschleift ist. Lediglich die beiden äu¬ ßersten Kontaktstellen 22 an den Drahtenden 26 des Drahtleiters 24 sind nicht durchgeschleift, da von hier keine Weiterführung des Drahtleiters 24 erforderlich ist. Die Spulenwicklungen 18 lassen sich Gruppen 28 zuordnen, wobei innerhalb einer Gruppe 28 die Spulen¬ wicklungen 18 beziehungsweise Spulenwicklungsgruppen unterein¬ ander jeweils phasenverschieden sind und aufeinanderfolgen. Dabei ist zu erkennen, dass die Abfolge der Anordnung der Kontaktstellen 22 auf den Leitern 14a, 14b, 14c stets gleich ist. Das Durchschleifen des Drahtleiters 24 ist dabei jeweils durch die schlaufenförmige Aus¬ bildung des Drahtleiters 24 an der Kontaktstelle 22 symbolisch ver¬ deutlicht.
Die Herstellung einer hier dargestellten Ständerwicklung 12 findet - bei einer Betrachtung von links nach rechts- wie folgt statt: Begin¬ nend mit dem an der Stromschiene 16a kontaktierten Drahtende 26 wird zunächst eine erste Spulenwicklung 18 (U) aus einem durchge¬ henden Drahtleiter 24 ausgebildet. Am Ende der ersten Spulenwick- lung 18 wird der Drahtleiter 24 zur Stromschiene 16b geführt und dort durchgeschleift kontaktiert. Der Drahtleiter 24 wird weitergeführt und zur Ausbildung einer zweiten Spulenwicklung 18 (V) verwendet. Vom Ende der zweiten Spulenwicklung 18 wird der Drahtleiter 24 - ohne Unterbrechung durchgehend- zur Stromschiene 16c geführt und dort wiederum durchgeschleift kontaktiert. Auf diese Art und Weise werden alle Spulenwicklungen 18 der Ständerwicklung 12 ausgebildet, bis der Drahtleiter am Ende der letzten Spulenwicklung 18 (W) auf die Stromschiene 16a kontaktiert wird und dort endet.
Figur 2 zeigt eine Ständerwicklung 12 eines neunphasigen Starter¬ generators. Hier wurden die jeweils einer Phase angehörenden Spu¬ lenwicklungen 18 mit den Ziffern 1 bis 9 versehen, wobei die Spu¬ lenwicklungen 18 mit Leitern 14a bis 14i beziehungsweise Strom- schienen 16a bis 16i verbunden sind. Da die zur Figur 1 gemachten Ausführungen sich hier sinngemäß übertragen lassen, erübrigt sich eine weitere Erläuterung der Figur 2.
Figur 3 zeigt auch einen neunphasigen Startergenerator, der aber als Dreiphasenmaschine betrieben wird. In jeder Gruppe 28 bilden je¬ weils drei Spulenwicklungen 18, nämlich 1, 2, 3 beziehungsweise 4, 5, 6 beziehungsweise 7, 8, 9, eine Spulenwicklungsgruppe 30 aus, deren Spulenwicklungen 18 parallel geschaltet sind. Hier ist die Ab¬ folge der Anordnung der Kontaktstellen 22 für jede der Gruppen 28, die aus den Spulenwicklungsgruppen 30 gebildet sind, gleich. Trotz der Parallelschaltung der Spulenwicklungen 18 sind -im Vergleich zu Figur 2- keine zusätzlichen Kontaktstellen 22 erforderlich. Im Übri¬ gen wird auf die Ausführungen zur Figur 1 verwiesen.
Figur 4 zeigt eine Ständerwicklung 12, bei der die Spulenwicklungen 18 der Spulenwicklungsgruppen 30 in Reihe geschaltet sind. Dabei wird mittels des Drahtleiters 24 eine erste Spulenwicklung 18 (1) ausgebildet. Vom Ende dieser Spulenwicklung 18 wird der Drahtleiter 24 ohne eine Stromschiene 16a, 16b, 16c zu kontaktieren weiterge- führt und bildet eine zweite Spulenwicklung 18 (2) aus. Am Ende die¬ ser Spulenwicklung 18 wird der Drahtleiter 24 -wiederum ohne eine Stromschiene 16a, 16b, 16c zu kontaktieren- weitergeführt, bildet eine dritte Spulenwicklung 18 (3) aus und kontaktiert erst mit dem Wicklungsende 20 dieser Spulenwicklung 18 eine Stromschiene 16a, 16b, 16c. Die aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungs¬ stellen 32, die zwei in Reihe geschaltete Spulenwicklungen 18 ver¬ binden und gemäß dem Stand der Technik auf den Stromschienen 16a, 16b, 16c kontaktiert sind, sind hier nur virtuell vorhanden, da der Drahtleiter 24 durchgehend ausgeführt ist. Die Abschnitte des Draht-
leiters 24, mit denen die Spulenwicklungen 18 einer Reihenschaltung verbunden sind, sollen hier als Drahtbrücken 34 bezeichnet werden, wenngleich auch diese Drahtbrücken 34 aus dem durchgehenden Drahtleiter 24 ausgebildet sind. Für weitere Ausführungen zur Figur 4 wird auf die Erläuterungen zu Figur 1 verwiesen.
Figur 5 zeigt einen Startergenerator 10 aufweisend eine Ständer¬ wicklung 12 mit mehreren Spulenwicklungen 18. Die Stromschienen 16a, 16b, 16c sind hier ringförmig ausgebildet. Zwischen den Strom- schienen 16a, 16b, 16c und den entlang eines Kreisumfangs ange¬ ordneten Spulenwicklungen 18 ist ein Ständereisen 36 mit Positions¬ nuten 38 dargestellt. Die Verschattung der Ständerwicklung 12 und deren Kontaktierung auf die Stromschienen 16a, 16b, 16c ist wie in Figur 4 gezeigt, sodass sich weitere Ausführungen erübrigen.
Claims
1. Mehrphasiger Startergenerator (10) eines Kraftfahrzeugs aufwei¬ send eine Ständerwicklung (12) mit mehreren Spulenwicklungen (18), die jeweils an jedem ihrer beiden Wicklungsenden (20) eine Kontaktstelle (22) zu einem von mehreren jeweils eine Spannungs- phase führenden Leitern (14a bis 14i) oder eine Verbindungsstelle zu einer anderen Spulenwicklung (18) aufweisen, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass zumindest mehrere Spulenwicklungen (18) und ihre jeweiligen Wicklungsenden (20) als ein durchgehender Drahtleiter (24) ausgeführt sind.
2. Startergenerator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, dass der Drahtleiter (24) an den Kontaktstellen (22) durchge¬ schleift ist.
3. Startergenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Spulenwicklungen (18) und ihre jeweiligen Wicklungsenden (20) als ein durchgehender Drahtleiter (24) ausgeführt sind.
4. Startergenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklungen (18) aus mehreren elektrisch parallel angeordneten Drahtleitern (24) gebildet sind.
5. Startergenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (22) auf einer Anschluss- oder Verschaltungsplatte (17) angeordnet sind.
6. Startergenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter jeweils als Stromschiene (16a bis 16i) ausgeführt sind.
7. Startergenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (16a bis 16i) ringförmig ausgebildet sind.
8. Startergenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfolge der Anordnung der Kon¬ taktstellen (22) auf den Leitern (14a bis 14i) für Gruppen (28) von untereinander jeweils phasenverschiedenen und aufeinanderfolgen¬ den Spulenwicklungen (18) beziehungsweise Spulenwicklungsgrup¬ pen (30) gleich ist.
9. Startergenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklungen (18) auf als Steckzähne ausgeführten Ständerzähnen ausgebildet sind.
10. Startergenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulenwicklungen (18) zu mindestens einer Reihenschaltung zusammengeschaltet sind.
11. Verfahren zur Herstellung der Ständerwicklung (12) eines mehrphasigen Startergenerators (10) eines Kraftfahrzeugs, insbe¬ sondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ständerwicklung (12) mehrere Spulenwicklungen (18) aufweist, da¬ durch gekennzeichnet, dass für zumindest mehrere Spulenwick- lungen (18) ein eine Spulenwicklung (18) bildender Drahtleiter (24) von einer Spulenwicklung (18) ohne Unterbrechung zur Ausbildung einer weiteren Spulenwicklung (18) geführt wird oder zunächst ohne Unterbrechung zu einem von mehreren jeweils eine Spannungspha¬ se führenden Leitern (14a bis 14i) geführt wird, dort durchgeschleift kontaktiert wird und dann ohne Unterbrechung zur Ausbildung einer weiteren Spulenwicklung (18) geführt wird.
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