WO2010070144A2 - Elektrische maschine, insbesondere wechselstrommaschine - Google Patents

Elektrische maschine, insbesondere wechselstrommaschine Download PDF

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WO2010070144A2
WO2010070144A2 PCT/EP2009/067672 EP2009067672W WO2010070144A2 WO 2010070144 A2 WO2010070144 A2 WO 2010070144A2 EP 2009067672 W EP2009067672 W EP 2009067672W WO 2010070144 A2 WO2010070144 A2 WO 2010070144A2
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Gert Wolf
Norbert Pfitzke
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Robert Bosch Gmbh
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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
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/36—Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches

Definitions

  • the invention relates to an electric machine, in particular to a three-phase machine with a multi-phase stator winding according to the species of
  • FIG. 2 is a circuit diagram of an AC or alternator with inventive
  • FIG. 1 shows a cross section through an electric machine 10, here in the embodiment as a generator or alternator, in particular three-phase alternator for motor vehicles, is shown.
  • This electric machine 10 has u. a. a two-part housing 13, which consists of a first bearing plate 13.1 and a second bearing plate 13.2.
  • Bearing shield 13.1 and the bearing plate 13.2 take in a so-called stator 16, which consists on the one hand of a substantially annular stator iron 17, and in whose radially inwardly directed, axially extending grooves, a stator winding 18 is inserted.
  • This annular stator 16 surrounds with its radially inwardly directed grooved surface a rotor 20 which is designed as a claw pole rotor or claw pole rotor.
  • the rotor 20 is u.a. of two claw-pole plates 22 and 23, on the outer circumference of which are respectively arranged Klauenpolfmger 24 and 25 extending in the axial direction.
  • Both claw-pole plates 22 and 23 are arranged in the rotor 20 such that their claw-pole grippers 24 and 25, which extend in the axial direction, alternate with one another on the circumference of the rotor 20. This results in magnetically required spaces between the oppositely magnetized Klauenpolfmgern 24 and 25, which are referred to as Klauenpol fundamentalshadow.
  • the rotor 20 is rotatably supported in the respective end shields 13.1 and 13.2, respectively, by means of a shaft 27 and one respective rolling bearing 28 located on each side of the rotor.
  • the rotor 20 has a total of two axial end faces, on each of which a fan 30 is attached.
  • This fan 30 consists essentially of a plate-shaped or disc-shaped portion, emanating from the fan blades in a known manner.
  • These fans 30 serve to allow an air exchange between the outside of the electric machine 10 and the interior of the electric machine 10 via openings 40 in the end shields 13.1 and 13.2.
  • the openings 40 are provided essentially at the axial ends of the end shields 13.1 and 13.2, via which cooling air is sucked into the interior of the electric machine 10 by means of the fan 30. This cooling air is due to the rotation of the fan 30 radially outward - A -
  • FIG. 1 On the right side there is a protective cap 47, which protects various components against environmental influences.
  • this protective cap 47 covers, for example, a so-called slip ring assembly 49, which serves to supply a field winding 51 with exciter current.
  • a heat sink Around this slip ring assembly 49 is a heat sink
  • connection plate 56 is arranged, which serves to connect arranged in the bearing plate 13.2 minus diodes 58 and not shown here in this illustration plus diodes in the heat sink 53 together and thus represent a known bridge circuit.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the inventive electric machine 10 for supplying the electrical system of motor vehicles.
  • the exciter winding 13 is supplied via a regulator 14 from the DC output of a rectifier unit 15, which is fastened together with the controller 14 on the rear end shield of the generator, not shown, and connected to this fixed.
  • a more or less wavy DC voltage is delivered to the vehicle electrical system, not shown, in the operation of the generator at the output of the rectifier unit 15, in which the plus and minus terminals 60 and 63 of the rectifier assembly 15 are directly connected to an accumulator battery of the vehicle.
  • stator winding 18 of the alternator 10 is provided with a total of seven phase strands Pl to P7. All seven phase strands are equal in terms of their coil and number of turns and interconnected with the same electrical angle ⁇ . in the
  • phase strands Pl to P7 are connected in series with each other in such a way that in the series circuit each an electrically subsequent phase strand is skipped.
  • phase strands P1 to P7 are connected in series in the phase sequence P1-P3-P5-P7-P2-P4-P6.
  • the seven phase phases can consequently not be connected to one another with the same electrical angle ⁇ .
  • the connections between the phase strings P1 to P7 are led out in each case to one of seven rectifier bridges B1 to B7 of the rectifier unit 15.
  • the rectifier bridges Bl to B7 are connected in a manner known per se by means of two diodes to form a two-way rectifier unit 15.
  • the interconnection of the phase strands P1 to P7 is expediently carried out at the rear winding head of the machine, in the region of which the rectifier assembly 15 is also arranged in a known manner. It is provided that of the connections between the phase strands P1 to P7 only one terminal Ie to 7e (strand connection) is guided to one of the seven rectifier bridges Bl to B7.
  • Figure 3 shows schematically a winding diagram of a seven-phase stator winding 18, wherein the seven phase strands Pl to P7 are used in the form of a wave winding in the grooves of a stator core, not shown.
  • the machine has a four-pole rotor 20.
  • Phase strand Pl to P7 is inserted in several waves in the grooves Nl to N28, so that there is a coil consisting of several turns for each phase phase Pl to P7.
  • the beginnings of the phase strands P1 to P7 are denoted by 1a to 7a and the ends by 1e to 7e.
  • the winding step of this designed as a wave winding phase strands Pl to P7 is seven grooves.
  • the ends Ie to 7e of Winding strands P1 to P7 in each case form the connections to the coil start of the subsequently connected in series phase strand.
  • Rectifier assembly 15 are led out with seven rectifier bridges according to Figure 1 from the machine.
  • the stand iron also has 28 slots here.
  • FIG. 5 and 6 another embodiment of a seven-phase stator winding 18 is shown, wherein the seven phase strands Pl to P7 are also used in the form of a wave winding in the grooves of a stator core, not shown.
  • the end Ie of the first winding strand Pl is connected to the winding start 3 a of the phase strand P3, whose end 3e is connected to the beginning 5a of the phase strand P5, whose end 5e is connected to the beginning 7a of the phase strand P7, whose end 7e is connected to the beginning 2a of the phase string P2, whose end 2e is connected to the beginning 4a of the phase string P4, whose end 4e is connected to the beginning 6a of FIG.
  • Phase strands P5, P6 and P7 are offset by two pole pitches.
  • FIGS. 7 and 8 show a seven-stranded loop winding.
  • the number of turns per loop can be any multiple of one.
  • the end Ie of the first winding strand Pl is connected to the winding start 3 a of the phase strand P3, whose end 3e is connected to the beginning 5a of the phase strand P5, whose end 5e is connected to the beginning 7a of the phase strand P7, whose end 7e is connected to the beginning 2a of the phase string P2, whose end 2e is connected to the beginning 4a of
  • Phase strand P4 connected, whose end 4e is connected to the beginning of the phase string 6a P6 and its end 6e is finally connected to the beginning 1 a of the first phase line Pl, Fig. 6.
  • FIGS. 9 and 10 show another seven-stranded loop winding.
  • Number of turns per loop can also be any multiple of 1.
  • the end Ie of the first winding strand Pl is connected to the winding start 3a of the phase strand P3, whose end 3e is connected to the beginning 5a of the phase strand P5 whose end 5e is connected to the beginning 7a of the phase strand P7 whose end 7e is connected to the beginning 2a of the phase string P2, whose end 2e is connected to the beginning 4a of the phase string P4, whose end 4e is connected to the beginning 6a of the phase string P6 and its end 6e is finally connected to the beginning 1 a of the first phase strand Pl interconnected, Fig. 6.
  • FIGS. 1a and 1b show two phase-strand connections Ie and 3a (a beginning and an end), which are twisted together and are bundled in this twisted region by means of a bundling sleeve 97.
  • the wire is still surrounded by an insulating layer 98 in this area.
  • the physical ends of the phase strand connections are stripped (stripped region 100) and there bundled by means of solder 103 through a connecting bracket 106 (plate) to a junction 107.
  • a rectifier terminal 109 on the connection bracket 106 leads electrically to the rectifier.
  • the directly interconnected at the junction 107 wires are even, here two.
  • a preferred application of the invention is in three-phase generators for motor vehicles having four to eighteen-pole claw-pole rotors and a regulator-controlled exciter current.
  • the solution is equally applicable to electric machines with permanent magnetic excitation as well as so-called asynchronous
  • An electric machine is provided, in particular an alternating current machine 10, with a rotor 20 and with a stator winding 11, which has a total of seven phase strands Pl to P7, which are connected in series with an at least approximately equal electrical angle ⁇ , wherein in the series circuit of Phase strands Pl to P7, the phase strands Pl to P7 are connected together such that a phase strand Pl to P7 is arranged in a groove group, this
  • Phase strand Pl; P2; P3; P4; P5; P6; P7 is connected in series with another phase string P6; P7; P1; P2; P3; P4; P5; and that other phase string is arranged in a groove group whose slots are spaced from the nearest one of the phase strings P1; P2; P3; P4; P5; P6; P7 is spaced three grooves.
  • the rotor 20 has a certain number of poles (claw poles, eg 4, 6, 8, 10, 12 or 14) and the stator 16 has a sevenfold number of slots (28, 42, 56, 70, 84 or 98).
  • the strand connections (Ia, 5e, 2a, 6e, 3a, 7e, 4a, Ie, 5a, 2e, 6a, 3e, 7a, 4e) are interconnected in pairs in such a way that a pair consists of a strand connection (1a, 5e, 2a; 6e;
  • two further strand connections 2 a, 5 e are led out.
  • phase strands P1 to P7 are connected to one another in such a way that the phase strands which are connected directly to one another are electrically spaced by 3/7 * 180 °.
  • phase strands P1 with P6 and P3, P2 with P7 and
  • P4, P3 with P1 and P5, P4 with P2 and P6, P5 with P3 and P7, P6 with P4 and Pl, P7 with P5 and P2) are interconnected with an even number of wires.

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

Abstract

Elektrische Maschine, insbesondere Wechselstrommaschine (10), mit einem Rotor () und mit einer Ständerwicklung (11), die insgesamt sieben Phasenstränge (P1 bis P7) aufweist, die mit einem zumindest etwa gleichen elektrischen Winkel α miteinander in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Reihenschaltung der Phasenstränge (P1 bis P7) die Phasenstränge (P1 bis P7) derart zusammengeschaltet sind, dass ein Phasenstrang (P1 bis P7) in einer Nutgruppe () angeordnet ist, wobei dieser Phasenstrang () mit einem anderen Phasenstrang () in Reihe geschaltet ist und dieser andere Phasenstrang in einer Nutgruppe () angeordnet ist, deren Nuten () von den nächstliegenden Nuten () des einen Phasenstrangs () drei Nuten () beabstandet ist.

Description

Elektrische Maschine, insbesondere Wechselstrommaschine
Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, insbesondere auf eine Drehstrommaschine mit einer mehrphasigen Ständerwicklung nach der Gattung des
Anspruchs 1.
Bei Wechselstrom- bzw. Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge werden vorwiegend elektrische Maschinen mit einem durch Gleichstrom erregten Rotor in Gestalt eines Klauenpolläufers eingesetzt, um das Gleichstrom-Bordnetz des jeweiligen Kraftfahrzeugs auch im Leerlauf des Antriebsmotors ausreichend versorgen zu können. Neben zahlreichen anderen Anforderungen an den Generator ist auch das so genannte Magnetgeräusch des Generators zu dämpfen, welches insbesondere im unteren Drehzahlbereich der Maschine störend wahrnehmbar ist. Zur Unterdrückung der Magnetgeräusche ist es bekannt, an der Dreiphasen-Ständerwicklung des Generators die einzelnen Wicklungsstränge so aufzuteilen, dass sie zum Teil in die Nuten des benachbarten Wicklungsstranges eingesetzt werden. Durch diese Maßnahmen sinkt jedoch die Leistungsabgabe des Generators und es steigen die Verluste. Aufgrund der Welligkeit des abgegebenen Gleichstromes können außerdem in den Kabelsträngen der Fahrzeuge Schwingungsgeräusche in bestimmten Drehzahlbereichen des Antriebsmotors auftreten.
Es ist ferner bekannt, den Drehstromgenerator mit einem Sechsphasen-System auszurüsten, um die Frequenz der Gleichrichtung zu verdoppeln und damit die Welligkeit des über eine Gleichrichter-Baueinheit einem Akkumulator des Kraftfahrzeug-Bordnetzes zugeführten Gleichstromes zu verringern. Dabei ist es aus der EP 0 454 039 Bl (Figur 6) bekannt, die Ständerwicklung eines Drehstromgenerators aus zwei Wicklungssystem mit je drei zueinander in einer Sternschaltung verbundenen Wicklungssträngen auszubilden. Die Wicklungsstränge sind in der Sternschaltung jeweils 120° elektrisch zueinander versetzt. Die zwei Wicklungssysteme sind zueinander um etwa 30° elektrisch versetzt.
Die hierbei auftretenden Magnetgeräusche der Maschine sind jedoch insbesondere im unteren Drehzahlbereich unzureichend gedämpft. Nachteilig ist dabei ferner die immer noch große Spannungs- und Drehmomentenwelligkeit derartiger Maschinen, was insbesondere für leistungsstarke Maschinen sowohl im Generator - als auch im Motorbetrieb gilt.
Schließlich ist es aus der DE 102 09 054 Al bekannt, zur Bedämpfung der Magnetgeräusche und zur Verringerung der Stromwelligkeit einer Kraftfahrzeug- Lichtmaschine eine siebenphasige Ständerwicklung zu verwenden und deren sieben in den Nuten eines Ständerblechpaketes nebeneinander liegenden Phasenstränge zu einem
Stern zu verschalten oder zu einem Heptagon in Reihe zu schalten. Solche Lösungen haben zwar gegenüber sechsphasigen Systemen eine geringere Stromwelligkeit und geringere Magnetgeräusche; diese sind jedoch im unteren Drehzahlbereich noch immer unzureichend bedämpft. Außerdem ist dort der Anstieg der Leistungskennlinie der Maschine zu gering, da in Kraftfahrzeugen oftmals gerade im Leerlaufbereich der
Brennkraftmaschine ein hoher Leistungsbedarf im Bordnetz besteht.
Mit der vorliegenden Lösung wird nunmehr angestrebt, im unteren Drehzahlbereich der elektrischen Maschine sowohl die Magnetgeräusche stärker zu bedampfen als auch die elektrische Leistung zu verbessern.
Zeichnungen
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Wechselstromgenerator,
Figur 2 ein Schaltbild eines Wechsel- bzw. Drehstromgenerators mit erfindungsgemäßer
Ständerwicklung und Gleichrichter-Baueinheit, Figur 3 und 4, 5 und 6, 7 und 8, 9 und 10 verschiedene Ausführungsbeispiele von
Wicklungen,
Figur 1 Ia und I Ib eine Einzelheit in zwei Ansichten.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine elektrische Maschine 10, hier in der Ausführung als Generator bzw. Wechsel-, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, dargestellt. Diese elektrische Maschine 10 weist u. a. ein zweiteiliges Gehäuse 13 auf, das aus einem ersten Lagerschild 13.1 und einem zweiten Lagerschild 13.2 besteht. Das
Lagerschild 13.1 und das Lagerschild 13.2 nehmen in sich einen sogenannten Stator 16 auf, der einerseits aus einem im Wesentlichen kreisringförmigen Ständereisen 17 besteht, und in dessen nach radial innen gerichtete, sich axial erstreckende Nuten eine Ständerwicklung 18 eingelegt ist. Dieser ringförmige Stator 16 umgibt mit seiner radial nach innen gerichteten genuteten Oberfläche einen Rotor 20, der als Klauenpolläufer bzw. Klauenpolrotor ausgebildet ist. Der Rotor 20 besteht u.a. aus zwei Klauenpolplatinen 22 und 23, an deren Außenumfang jeweils sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfmger 24 und 25 angeordnet sind. Beide Klauenpolplatinen 22 und 23 sind im Rotor 20 derart angeordnet, dass deren sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfmger 24 bzw. 25 am Umfang des Rotors 20 einander abwechseln. Es ergeben sich dadurch magnetisch erforderliche Zwischenräume zwischen den gegensinnig magnetisierten Klauenpolfmgern 24 und 25, die als Klauenpolzwischenräume bezeichnet werden. Der Rotor 20 ist mittels einer Welle 27 und je einem auf je einer Rotorseite befindlichen Wälzlager 28 in den jeweiligen Lagerschilden 13.1 bzw. 13.2 drehbar gelagert.
Der Rotor 20 weist insgesamt zwei axiale Stirnflächen auf, an denen jeweils ein Lüfter 30 befestigt ist. Dieser Lüfter 30 besteht im Wesentlichen aus einem plattenförmigen bzw. scheibenförmigen Abschnitt, von dem Lüfterschaufeln in bekannter Weise ausgehen. Diese Lüfter 30 dienen dazu, über Öffnungen 40 in den Lagerschilden 13.1 und 13.2 einen Luftaustausch zwischen der Außenseite der elektrischen Maschine 10 und dem Innenraum der elektrischen Maschine 10 zu ermöglichen. Dazu sind die Öffnungen 40 im Wesentlichen an den axialen Enden der Lagerschilde 13.1 und 13.2 vorgesehen, über die mittels der Lüfter 30 Kühlluft in den Innenraum der elektrischen Maschine 10 eingesaugt wird. Diese Kühlluft wird durch die Rotation der Lüfter 30 nach radial außen - A -
beschleunigt, so dass diese durch den kühlluftdurchlässigen Wicklungsüberhang 45 hindurchtreten kann. Durch diesen Effekt wird der Wicklungsüberhang 45 gekühlt. Die Kühlluft nimmt nach dem Hindurchtreten durch den Wicklungsüberhang 45 bzw. nach dem Umströmen dieses Wicklungsüberhangs 45 einen Weg nach radial außen, durch hier in dieser Figur 1 nicht dargestellte Öffnungen.
In Figur 1 auf der rechten Seite befindet sich eine Schutzkappe 47, die verschiedene Bauteile vor Umgebungseinflüssen schützt. So deckt diese Schutzkappe 47 beispielsweise eine sogenannte Schleifringbaugruppe 49 ab, die dazu dient, eine Erregerwicklung 51 mit Erregerstrom zu versorgen. Um diese Schleifringbaugruppe 49 herum ist ein Kühlkörper
53 angeordnet, der hier als Pluskühlkörper wirkt. Als sogenannter Minuskühlkörper wirkt das Lagerschild 13.2. Zwischen dem Lagerschild 13.2 und dem Kühlkörper 53 ist eine Anschlussplatte 56 angeordnet, die dazu dient, im Lagerschild 13.2 angeordnete Minusdioden 58 und hier in dieser Darstellung nicht gezeigte Plusdioden im Kühlkörper 53 miteinander zu verbinden und somit eine an sich bekannte Brückenschaltung darzustellen.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße elektrische Maschine 10 zur Versorgung des Bordnetzes von Kraftfahrzeugen. Die Erregerwicklung 13 wird über einen Regler 14 vom Gleichstromausgang einer Gleichrichter-Baueinheit 15 versorgt, der gemeinsam mit dem Regler 14 am nicht dargestellten hinteren Lagerschild des Generators befestigt und mit diesem fest verschaltet ist. Je nach Anzahl und Verschaltung der Phasenstränge der Ständerwicklung 18 wird dabei im Betrieb des Generators am Ausgang der Gleichrichter-Baueinheit 15 eine mehr oder weniger wellige Gleichspannung an das nicht dargestellte Fahrzeug-Bordnetz abgegeben, in dem die Plus- und Minus-Anschlussklemmen 60 bzw. 63 der Gleichrichter-Baueinheit 15 unmittelbar mit einer Akkumulatorbatterie des Fahrzeugs verbunden werden.
Durch die üblicherweise bei derartigen Maschinen verwendeten Lüfter 30 werden mit zunehmender Drehzahl Lüftergeräusche induziert, denen je nach Art und Verschaltung der Ständerwicklung 18, die im Zusammenwirken mit dem Klauenpolläufer 12 von der Ständerwicklung 18 verursachten Magnetgeräusche überlagert sind. Diese Magnetgeräusche treten insbesondere im unteren Drehzahlbereich auf, so dass sie als besonders störend empfunden werden. Um die Magnetgeräusche der elektrischen Maschine möglichst stark zu dämpfen und deren Spannungs- und Drehmomentwelligkeit zu verringern, ist die Ständerwicklung 18 des Drehstromgenerators 10 mit insgesamt sieben Phasensträngen Pl bis P7 versehen. Alle sieben Phasenstränge sind bezüglich ihrer Spulen- und Windungszahl gleich groß und miteinander mit dem gleichen elektrischen Winkel α verschaltet. Im
Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind die Phasenstränge Pl bis P7 derart miteinander in Reihe geschaltet, dass bei der Reihenschaltung jeweils ein elektrisch nachfolgender Phasenstrang übersprungen wird. Dadurch ergibt sich gemäß Figur 2, dass die Phasenstränge Pl bis P7 in der Phasenfolge P1-P3-P5-P7-P2-P4-P6 in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise sind alle Phasenstränge Pl bis P7 in einem elektrischen Winkel α von 3/7*180° = 54077 = 77, 14° miteinander verschaltet. Bei Generatoren mit unterschiedlich großer Zahnteilung ihres Ständerblechpaketes können folglich die sieben Phasenstränge auch nicht mit gleichem elektrischen Winkel α miteinander verschaltet werden.
Aus Figur 2 ist ferner erkennbar, dass die Verbindungen zwischen den Phasensträngen Pl bis P7 jeweils zu einer von sieben Gleichrichterbrücken Bl bis B7 der Gleichrichter- Baueinheit 15 herausgeführt sind. Die Gleichrichterbrücken Bl bis B7 sind dabei in an sich bekannter Weise mittels jeweils zwei Dioden zu einer Zweiweg-Gleichrichter- Baueinheit 15 verschaltet. Die Verschaltung der Phasenstränge Pl bis P7 erfolgt dabei zweckmäßigerweise am hinteren Wickelkopf der Maschine, in dessen Bereich in bekannter Weise auch die Gleichrichter-Baueinheit 15 angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass von den Verbindungen zwischen den Phasensträngen Pl bis P7 jeweils nur ein Anschluss Ie bis 7e (Stranganschluss) zu einer der sieben Gleichrichterbrücken Bl bis B7 geführt ist.
Figur 3 zeigt in schematischer Weise ein Wickelschema einer siebenphasigen Ständerwicklung 18, wobei die sieben Phasenstränge Pl bis P7 in Form einer Wellenwicklung in die Nuten eines nicht dargestellten Ständerblechpaketes eingesetzt sind. Im vorliegenden Beispielsfall hat die Maschine einen vierpoligen Rotor 20. Jeder
Phasenstrang Pl bis P7 ist in mehreren Wellen in die Nuten Nl bis N28 eingefügt, so dass sich für jeden Phasenstrang Pl bis P7 jeweils eine aus mehreren Windungen bestehende Spule ergibt. Die Anfänge der Phasenstränge Pl bis P7 sind dort mit Ia bis 7a und die Enden mit 1 e bis 7e bezeichnet. Der Wickelschritt dieser als Wellenwicklung ausgeführten Phasenstränge Pl bis P7 beträgt sieben Nuten. Die Enden Ie bis 7e der Wicklungsstränge Pl bis P7 bilden hier jeweils die Verbindungen zu dem Spulenanfang des nachfolgend dazu in Reihe geschalteten Phasenstranges. Da auch hier bei der Reihenschaltung der Phasenstränge Pl bis P7 der jeweils elektrisch folgende Spulenstrang zur Erzielung einer optimalen Bedämpfung des Magnetgeräusches und der Welligkeit übersprungen wird, erfolgt auch hier die Reihenschaltung der Spulenstränge in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 2. Das Ende Ie des ersten Wicklungsstranges Pl wird mit dem Wicklungsanfang 3 a des Phasenstranges P3 verschaltet, dessen Ende 3e wird mit dem Anfang 5a des Phasenstranges P5 verschaltet, dessen Ende 5e wird mit dem Anfang 7a des Phasenstranges P7 verschaltet, dessen Ende 7e wird mit dem Anfang 2a des Phasenstranges P2 verschaltet, dessen Ende 2e wird mit dem Anfang 4a des Phasenstranges P4 verschaltet, dessen Ende 4e wird mit dem Anfang 6a des Phasenstranges P6 verschaltet und dessen Ende 6e wird schließlich mit dem Anfang Ia des ersten Phasenstranges Pl verschaltet, Fig. 4. Alle sieben Verbindungen liegen auf ein und derselben Seite am hinteren Wickelkopf der Ständerwicklung I Ia, wobei die Anfänge Ie bis 7e der Phasenstränge Pl bis P7 zum Anschluss einer
Gleichrichter-Baueinheit 15 mit sieben Gleichrichterbrücken gemäß Figur 1 aus der Maschine herausgeführt sind. Das Ständeeisen hat auch hier 28 Nuten.
In vierzehn nebeneinander liegenden Nuten sind Stranganschlüsse Ia, Ie, 2a, 2e, 3a, 3e, 4a, 4e, 5a, 5e, 6a, 6e, 7a, 7e angeordnet.
In Figur 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer siebenphasigen Ständerwicklung 18 dargestellt, wobei die sieben Phasenstränge Pl bis P7 ebenfalls in Form einer Wellenwicklung in die Nuten eines nicht dargestellten Ständerblechpaketes eingesetzt sind. In diesem Beispiel ist das Ende Ie des ersten Wicklungsstranges Pl mit mit dem Wicklungsanfang 3 a des Phasenstranges P3 verschaltet, dessen Ende 3e wird mit dem Anfang 5a des Phasenstranges P5 verschaltet, dessen Ende 5e wird mit dem Anfang 7a des Phasenstranges P7 verschaltet, dessen Ende 7e wird mit dem Anfang 2a des Phasenstranges P2 verschaltet, dessen Ende 2e wird mit dem Anfang 4a des Phasenstranges P4 verschaltet, dessen Ende 4e wird mit dem Anfang 6a des
Phasenstranges P6 verschaltet und dessen Ende 6e wird schließlich mit dem Anfang 1 a des ersten Phasenstranges Pl verschaltet, Fig. 6. Alle sieben Verbindungen liegen auf ein und derselben Seite am hinteren Wickelkopf der Ständerwicklung I Ia, wobei die Anfänge Ia bis 7a der Phasenstränge Pl bis P7 zum Anschluss einer Gleichrichter- Baueinheit 15 mit sieben Gleichrichterbrücken gemäß Figur 1 aus der Maschine herausgeführt sind.
Wie nach Vergleich mit Fig. 4 erkannt werden kann, sind die Anfänge und Enden der Phasenstränge P2 und P4 um zwei Polteilungen versetzt, während die Enden der
Phasenstränge P5, P6 und P7 um zwei Polteilungen versetzt sind.
In Figur 7 und 8 ist eine siebensträngige Schleifenwicklung dargestellt. Die Anzahl der Windungen je Schleife kann ein beliebiges Vielfaches von 1 sein.
In diesem Beispiel ist das Ende Ie des ersten Wicklungsstranges Pl mit mit dem Wicklungsanfang 3 a des Phasenstranges P3 verschaltet, dessen Ende 3e wird mit dem Anfang 5a des Phasenstranges P5 verschaltet, dessen Ende 5e wird mit dem Anfang 7a des Phasenstranges P7 verschaltet, dessen Ende 7e wird mit dem Anfang 2a des Phasenstranges P2 verschaltet, dessen Ende 2e wird mit dem Anfang 4a des
Phasenstranges P4 verschaltet, dessen Ende 4e wird mit dem Anfang 6a des Phasenstranges P6 verschaltet und dessen Ende 6e wird schließlich mit dem Anfang 1 a des ersten Phasenstranges Pl verschaltet, Fig. 6.
In Figur 9 und 10 ist eine weitere siebensträngige Schleifenwicklung dargestellt. Die
Anzahl der Windungen je Schleife kann ebenfalls ein beliebiges Vielfaches von 1 sein.
In diesem Beispiel ist das Ende Ie des ersten Wicklungsstranges Pl mit mit dem Wicklungsanfang 3a des Phasenstranges P3 verschaltet, dessen Ende 3e wird mit dem Anfang 5a des Phasenstranges P5 verschaltet, dessen Ende 5e wird mit dem Anfang 7a des Phasenstranges P7 verschaltet, dessen Ende 7e wird mit dem Anfang 2a des Phasenstranges P2 verschaltet, dessen Ende 2e wird mit dem Anfang 4a des Phasenstranges P4 verschaltet, dessen Ende 4e wird mit dem Anfang 6a des Phasenstranges P6 verschaltet und dessen Ende 6e wird schließlich mit dem Anfang 1 a des ersten Phasenstranges Pl verschaltet, Fig. 6.
Fig. 1 Ia und I Ib zeigt beispielhaft zwei Phasenstranganschlüsse Ie und 3a (ein Anfang und ein Ende), die miteinander verdrillt sind und in diesem verdrillten Bereich mittels einer Bündelungshülse 97 gebündelt sind. Der Draht ist in diesem Bereich noch von einer Isolationsschicht 98 umgeben. Die physischen Enden der Phasenstranganschlüsse sind abisoliert (abisolierter Bereich 100) und dort mittels Lot 103 durch eine Verbindungsklammer 106 (Blech) zu einer Verbindungsstelle 107 gebündelt. Ein Gleichrichteranschluss 109 an der Verbindungsklammer 106 führt elektrisch zum Gleichrichter. Die an der Verbindungsstelle 107 unmittelbar miteinander verschalteten Drähte sind geradzahlig, hier zwei.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ergibt sich bei Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge mit vier- bis achtzehnpoligen Klauenpolläufern und einem reglergesteuerten Erregerstrom. Die Lösung ist jedoch ebenso anwendbar bei elektrischen Maschinen mit permanent magnetischer Erregung sowie bei so genannten Asynchron-
Maschinen. Anstelle eines mit einem Wickeldraht durchgewickelten Phasenstranges der Ständerwicklung kann es bei leistungsstarken elektrischen Maschinen gegebenenfalls zweckmäßiger sein, vorgefertigte Leiterstäbe in die Nuten des Ständerblechpaketes einzusetzen und diese am Wickelkopf in bekannter Technik miteinander zu verschalten. Außerdem können die einzelnen Spulen der Phasenstränge P sowohl miteinander in
Reihe als auch zueinander parallel geschaltet werden. Anstelle eines dicken Wickeldrahtes können auch zwei oder mehrere parallele Wickeldrähte zu Phasensträngen durchgewickelt werden.
Es ist eine elektrische Maschine vorgesehen, insbesondere Wechselstrommaschine 10, mit einem Rotor 20 und mit einer Ständerwicklung 11, die insgesamt sieben Phasenstränge Pl bis P7 aufweist, die mit einem zumindest etwa gleichen elektrischen Winkel α miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei bei der Reihenschaltung der Phasenstränge Pl bis P7 die Phasenstränge Pl bis P7 derart zusammengeschaltet sind, dass ein Phasenstrang Pl bis P7 in einer Nutgruppe angeordnet ist, wobei dieser
Phasenstrang Pl; P2; P3; P4; P5; P6; P7 mit einem anderen Phasenstrang P6;P7;P1;P2;P3;P4;P5 in Reihe geschaltet ist und dieser andere Phasenstrang in einer Nutgruppe angeordnet ist, deren Nuten von den nächstliegenden Nuten des einen Phasenstrangs Pl; P2; P3; P4; P5; P6; P7 drei Nuten beabstandet ist.
Der Rotor 20 hat eine bestimmte Anzahl an Polen (Klauenpole, bspw. 4, 6, 8, 10, 12 oder 14) und der Ständer 16 eine siebenfache Anzahl von Nuten (28, 42, 56, 70, 84 oder 98).
Innerhalb von sieben Nutteilungen sind mindestens zwei Stranganschlüsse verschaltet. In vierzehn nebeneinander liegenden Nuten sind Stranganschlüsse Ia, Ie, 2a, 2e, 3 a, 3 e, 4a, 4e, 5a, 5e, 6a, 6e, 7a, 7e angeordnet.
Die Stranganschlüsse (Ia, 5e, 2a, 6e, 3a, 7e, 4a, Ie, 5a, 2e, 6a, 3e, 7a, 4e) sind paarweise derart miteinander verschaltet, dass ein Paar aus einem Stranganschluss (Ia; 5e; 2a; 6e;
3a; 7e; 4a) in der Nut an der Position n und einem Stranganschluss (6e; 3a; 7e; 4a; Ie; 5a; 2e) in der Nut an der Position n+3 gebildet ist, wobei n = 1, 2, 5, 7, 9 und 11 ist, wobei zusätzlich ein Paar aus einem Stranganschluss (5e) in der Nut () an der Position n=2 und einem Stranganschluss (7a) in der Nut () an der Position n=13 gebildet ist, Figur 8.
Zwischen zwei miteinander verschalteten Stranganschlüssen, bspw. 1 a und 6e, Figur 8 , die drei Nutteilungen beabstandet sind, sind zwei weitere Stranganschlüsse 2a, 5e herausgeführt. Allgemein gilt dies für die Stranganschlüsse Ia, 6e, 2a, 7e, 3a, Ie, 4a, 2e, 5a, 3e, 6a, 4e, 7a, 5e und zwei weitere Stranganschlüsse 2a, 5e, 6e, 3a, 7e, 4a, Ie, 5a, 2e, 6a, 3e, 7a, Fig. 8.
Die Phasenstränge Pl bis P7 sind derart miteinander verschaltet, dass die unmittelbar miteinander verschalteten Phasenstränge um elektrisch 3/7 *180° beabstandet sind.
An Verbindungsstellen, an denen die Phasenstränge (Pl mit P6 und P3, P2 mit P7 und
P4, P3 mit Pl und P5, P4 mit P2 und P6, P5 mit P3 und P7, P6 mit P4 und Pl, P7 mit P5 und P2) unmittelbar miteinander verschaltet sind, ist eine gerade Anzahl an Drähten verschaltet.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine, insbesondere Wechselstrommaschine (10), mit einem Rotor (20) und mit einer Ständerwicklung (11), die insgesamt sieben Phasenstränge (Pl bis P7) aufweist, die mit einem zumindest etwa gleichen elektrischen Winkel α miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei bei der Reihenschaltung der
Phasenstränge (Pl bis P7) die Phasenstränge (Pl bis P7) derart zusammengeschaltet sind, dass ein Phasenstrang (Pl bis P7) in einer Nutgruppe angeordnet ist, wobei dieser Phasenstrang (Pl; P2; P3; P4; P5; P6; P7) mit einem anderen Phasenstrang (P6;P7;P1;P2;P3;P4;P5) in Reihe geschaltet ist und dieser andere Phasenstrang in einer Nutgruppe angeordnet ist, deren Nuten von den nächstliegenden Nuten des einen Phasenstrangs (Pl; P2; P3; P4; P5; P6; P7) drei Nuten beabstandet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) ein Klauenpolrotor ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) eine bestimmte Anzahl an Polen hat und der Ständer (16) eine siebenfache Anzahl von Polen hat.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb von sieben Nutteilungen mindestens zwei Stranganschlüsse verschaltet sind.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in vierzehn nebeneinander liegenden Nuten Stranganschlüsse (Ia, 5e, 2a, 6e, 3a, 7e, 4a, Ie, 5a,
2e, 6a, 3e, 7a, 4e) angeordnet sind.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranganschlüsse (Ia, 5e, 2a, 6e, 3a, 7e, 4a, Ie, 5a, 2e, 6a, 3e, 7a, 4e) paarweise derart miteinander verschaltet sind, dass ein Paar aus einem Stranganschluss (Ia; 5e; 2a; 6e; 3a; 7e; 4a) in der Nut an der Position n und einem Stranganschluss (6e; 3a; 7e; 4a; Ie; 5a; 2e) in der Nut an der Position n+3 gebildet ist, wobei n = 1, 2, 5, 7, 9 und 11 ist, wobei zusätzlich ein Paar aus einem Stranganschluss (5e) in der Nut an der Position n=2 und einem Stranganschluss (7a) in der Nut an der Position n=13 gebildet ist.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einmal zwischen zwei verschalteten Stranganschlüssen (Ia, 6e, 2a, 7e, 3 a, Ie, 4a, 2e, 5a, 3e, 6a, 4e, 7a, 5e) , die drei Nutteilungen beabstandet sind, zwei weitere Stranganschlüsse (2a, 5e, 6e, 3a, 7e, 4a, Ie, 5a, 2e, 6a, 3e, 7a) herausgeführt ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenstränge (Pl, P2, P3, P4, P5, P6, P7) derart miteinander verschaltet sind, dass die unmittelbar miteinander verschalteten Phasenstränge um elektrisch 3/7 *180° beabstandet sind.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Verbindungsstellen (107), an denen die Phasenstränge (Pl mit P6 und P3, P2 mit P7 und P4, P3 mit Pl und P5, P4 mit P2 und P6, P5 mit P3 und P7, P6 mit P4 und Pl, P7 mit P5 und P2) unmittelbar miteinander verschaltet sind, eine gerade Anzahl an Drähten verschaltet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2800248A1 (de) * 2013-04-30 2014-11-05 Alstom Technology Ltd Statorwicklung eines elektrischen Generators

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011085425A1 (de) 2011-10-28 2013-05-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Prüfen eines magnetisierbaren Kreises für eine elektrische Maschine in einem Herstellungsverfahren

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0454039B1 (de) 1990-04-24 1996-10-23 Nippondenso Co., Ltd. Eine Mehrzahl unabhängiger Dreiphasenwicklungen aufweisender Wechselstromgenerator
DE10209054A1 (de) 2001-03-08 2002-09-12 Visteon Global Tech Inc Kraftfahrzeug-Lichtmaschine mit verringertem magnetischen Rauschen und verringerter Stromwelligkeit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU924798A1 (ru) * 1980-10-21 1982-04-30 Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов Индукторный генератор
US6838791B2 (en) * 2000-11-15 2005-01-04 Borealis Technical Limited Mesh connected electrical rotating machine with span changing
DE102005061892A1 (de) * 2005-12-23 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine, insbesondere Drehstrommaschine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0454039B1 (de) 1990-04-24 1996-10-23 Nippondenso Co., Ltd. Eine Mehrzahl unabhängiger Dreiphasenwicklungen aufweisender Wechselstromgenerator
DE10209054A1 (de) 2001-03-08 2002-09-12 Visteon Global Tech Inc Kraftfahrzeug-Lichtmaschine mit verringertem magnetischen Rauschen und verringerter Stromwelligkeit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2800248A1 (de) * 2013-04-30 2014-11-05 Alstom Technology Ltd Statorwicklung eines elektrischen Generators
US9231447B2 (en) 2013-04-30 2016-01-05 Alstom Technology Ltd Stator winding of an electric generator

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