WO2016074827A1 - Statoranordnung für eine elektrische maschine sowie ein verfahren zur herstellung einer statoranordnung - Google Patents

Statoranordnung für eine elektrische maschine sowie ein verfahren zur herstellung einer statoranordnung Download PDF

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WO2016074827A1
WO2016074827A1 PCT/EP2015/070787 EP2015070787W WO2016074827A1 WO 2016074827 A1 WO2016074827 A1 WO 2016074827A1 EP 2015070787 W EP2015070787 W EP 2015070787W WO 2016074827 A1 WO2016074827 A1 WO 2016074827A1
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plug
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stator
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stator assembly
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PCT/EP2015/070787
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Martin Ermer
Kurt Reutlinger
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
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    • H02K15/064—Windings consisting of separate segments, e.g. hairpin windings
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/085—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted stators

Definitions

  • the invention relates to electrical machines, in particular electronically commutated electrical machines whose stator winding is designed in plug-in technology. Furthermore, the present invention relates to measures for increasing the
  • a stator winding for an electrical machine can be formed by means of a plug-in technique.
  • U-shaped conductor elements are inserted into a Verschränkungstechnikmaschine and entangled with each other, so that conductor bridges, connect the legs of the conductor elements are arranged as possible to save space on each other.
  • the bundle of the entangled conductor elements is inserted into a stator body of an electrical machine to form a stator assembly with a plug-in winding.
  • Conventional electronically commutated electrical machines each have one of several phases associated with stator coils. These are energized according to a commutation scheme to operate the electric machine, for example by motor.
  • stator assembly for an electric machine according to claim 1 and by the electric machine and the manufacture of a stator assembly for an electrical machine according to the independent
  • a stator assembly for an electrical machine is provided with a cylindrical stator body and a plug-in winding introduced therein, wherein the plug-in winding comprises a plurality of U-shaped plug-in elements entangled in a winding head and connecting elements penetrating the stator body.
  • the plug-in winding comprises a plurality of U-shaped plug-in elements entangled in a winding head and connecting elements penetrating the stator body.
  • free ends of the plug-in elements are connected to a first end side so that several, in the circumferential direction of the
  • Stator arrangement offset, stator coils are formed. Connections are formed by free ends of the connection elements on a second, the first opposite end face, wherein at least a part of the connections is connected to one or more star points.
  • stator arrangement is to form it as a multiple system so as to ensure a redundancy or emergency running property.
  • the multiple system offers the possibility of coupling individual phases to one another via different star points and thus to separate subsystems. To train and / or operate the various subsystems using various independent control devices.
  • each separately formed phase is provided with two plug-in elements, which allow an individual interconnection of the individual phases.
  • the phases can be interconnected with several neutral points in order to form independent subsystems or to be connected to one another via a common neutral point.
  • zonings distance of stator segments which are assigned to a phase
  • reversing connectors can furthermore be avoided, which connect the front side to one another via terminals formed with terminal plug-in elements over a plurality of stator slots.
  • an electrically conductive star point ring for forming the star point for the star point connection of the stator coils can be provided, which is arranged on the second end face in the axial region of the winding over the winding head radially inside or radially outside.
  • two electrically conductive star points for forming two star points for the star point connection of the stator coils may be provided, which are arranged in the axial region of the winding over the winding head radially inwardly and radially outwardly.
  • connection elements a part of the terminals formed by the connection elements is electrically connected to the star point ring (s) by soldering, welding or gluing, wherein a further part of the connections is provided for external contacting.
  • the free ends of the plug-in elements and the free ends of the connection elements can be connected on the first end side such that only adjacent ends of the plug-in elements and the connection elements are electrically connected to one another.
  • a zoning of the stator coils may be selected such that only adjacent ends of the plug-in elements and the connection elements are electrically connected to one another.
  • a zoning of the stator coils can amount to 60 °.
  • an electric machine is provided with the above stator assembly.
  • a method for producing a stator arrangement of an electrical machine is provided, with the following steps:
  • connection elements can be electrically connected via one or more electrically conductive neutral points.
  • FIGS. 1 a - 1 d show a schematic representation of process states for a method for forming a plug-in winding for a three-phase electrical machine;
  • Figure 2a and 2b the schematic representation of an interconnection of a stator of such an electric machine with a common star point and a corresponding equivalent circuit diagram;
  • Figure 3 is a perspective view of the winding head with a single star point
  • Figure 4a and 4b is a schematic representation of an interconnection of a
  • FIGS. 1 a to 1 d show schematically process states for a method for producing a plug-in winding for a stator arrangement of an electrical machine.
  • the stator assembly is provided according to the state of the process of Figure 1 a with a plug-in winding, which is initially formed in a Verschränkungstechnikmaschine 10.
  • the Verschränkungstechnikmaschine 10 has two mutually rotatable cylinder 1 1, 12 each with axially parallel aligned receiving openings 13 for receiving a respective straight ladder leg of a U-shaped plug-in element 14.
  • the cylinders 1 1, 12 are shown linearly (rolled up), wherein each of the cylinders 1 1, 12 two concentric arrangements of
  • each two receiving openings 13 are radially aligned.
  • the receiving openings 13 are arranged evenly spaced in the circumferential direction U.
  • the cylinders 1 1, 12 each have the same number of by Radial arrangements (indicated by the radial direction R, arrow indicates the direction radially outward) formed by receiving openings 13 receiving positions in the circumferential direction U.
  • the number of receiving openings 13 is 36. These are numbered consecutively accordingly.
  • FIG. 1 a shows a process state in which the entangling tool 10 for producing a plug-in winding with four conductors per slot for a stator arrangement is equipped with 36 circumferentially adjacent slots in a first loading step.
  • each of the populated receiving openings 13 adjacent (outer) receiving openings 13 of the grooves with the numbers 1 - 6, 13 - 18 and 25 - 30 both cylinders 1 1, 12 equipped with other U-shaped plug-in elements 14 so that their the conductor leg connecting bridge part is radially aligned.
  • the bridge parts of the plug-in elements 14 span over or surround the bridge parts of the plug-in elements 14 of the previous placement.
  • a plug-in winding can be created which has six phase zones.
  • the stator winding to be produced relates to an electrical machine with two pole pairs, so that the circumference of the stator arrangement corresponds to 2 ⁇ 360 ° electrical rotor position.
  • the zoning of the phase coils corresponds to 60 °.
  • FIG. 1 b shows a method state after the cylinders 11, 12 have been rotated about a pickup position in a first interleaving step.
  • step of Figure 1 c the opposing free receiving openings 13 in a further placement step with further plug-in elements 14 at the receiving positions 7, 8, 10, 1, 19, 20, 22, 23, 31, 32 34th , 35 fitted and the free receiving openings 13 of the first cylinder 1 1 at the receiving positions 6, 9, 18, 21, 30, 33 and the (outer) receiving openings 13 at the receiving positions 9, 12, 21, 24, 33, 36 with in Substantially straight (simple and substantially unbent) connecting elements 15 equipped, which have approximately the length of the conductor legs of the plug windings 14.
  • the connecting elements 15 are arranged so that they have free ends at both end faces of the cylinders 1 1, 12.
  • the cylinders 11, 12 are previously twisted in a second entangling step by a further 8 receiving positions in the same direction as in the first entangling step in order to complete the entanglement of the plug elements 14.
  • This assembly scheme results in twelve free connections on the conductor bridges associated second end face of the so-formed plug-in winding.
  • the connecting elements 15 serve on the one hand as external connections and on the other hand as connections for one or more star points to be formed.
  • connection elements 15 and the resulting equivalent circuit shown The radially outer ends of the connecting elements 15 are connected to a common star point. It can be seen that the six phase coils 16 formed by the above plug-in winding are connected to form a common star point S.
  • the radially inner free ends of the connecting elements 15 represent the external terminals of the individual phases U1, V1, W1, X2, Y2, Z2.
  • FIG. 3 shows a stator arrangement 1 for an electric machine with a cylindrical stator body 2, which has passage openings 3 for receiving the conductor Donate! the entangled plug elements 14 and the connection elements 15 has.
  • the perspective view shows an end face 21, on which the winding head 22 formed by the crossed conductor bridges is arranged.
  • this common star point can be formed by means of an electrically conductive star point ring 17, are welded to the radially outer free ends 18 of the connecting elements 15 as star point terminals, glued or soldered, while the radially inner free ends 19 of the connection elements 15 represent as connections the external terminals of the stator winding.
  • the star point ring 17 is located in the region of the axial position of the entangled conductor bridges of the plug winding in the interior of the winding head thus formed.
  • the star point ring 17 is located in the region of the axial position of the entangled conductor bridges of the plug winding in the interior of the winding head thus formed.
  • six external connections are created in the present embodiment, with each of which a phase of the electric machine can be controlled.
  • the number of phases is six, so that two three-phase subsystems can be formed.
  • these can be operated independently of each other with the aid of separate control units so that emergency operation can be ensured in the event of damage or failure of one of the phases.
  • two electrically conductive star points 23, 24 can be provided, which are located on the second end face 21 of the stator assembly 1, in particular in the axial region of the winding head 22.
  • a first, inner star of the star rings 23 with respect to the winding head radially inward and a second, the outer
  • Star point rings 24 with respect to the winding head 22 arranged radially outward.
  • radially outer free ends 18 of the connecting elements 15 are connected, which are assigned to three different phases of the stator coils, which are about the same in the plug-in winding Angular range are spaced from each other.
  • 24 radially inner free ends 25 of the connection elements are connected to the outer star point ring, which are assigned to three different phases of the stator coils, which are spaced apart from each other in the plug winding by the same angular range.
  • Reversing connections each represent a one or more Statornuten cross elbow, with the usually on the part of the winding head with the crossed conductor bridges opposite end side not directly adjacent free ends of the plug elements 14 can be electrically connected to each other.
  • the elimination of reverse connections represents a significant facilitation in the assembly of the stator assembly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung (1) für eine elektrische Maschine mit einem zylindrischen Statorkörper (2) und einer darin eingebrachten Steckwicklung, wobei die Steckwicklung mehrere in einem Wickelkopf (22) verschränkte u-förmige Steckelemente (14) und den Statorkörper durchdringende Anschlusselemente (15) umfasst, wobei freie Enden der Steckelemente (14) an einer ersten Stirnseite so verschaltet sind, dass mehrere in Umfangsrichtung (U) der Statoranordnung (1) versetzte Statorspulen gebildet sind, wobei Anschlüsse durch freie Enden (18, 19) der Anschlusselemente (15) auf einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Stirnseite gebildet sind, wobei zumindest ein Teil der Anschlüsse zu einem oder mehreren Sternpunkten verschaltet ist.

Description

Beschreibung
Statoranordnuna für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere elektronisch kommu- tierte elektrische Maschinen, deren Statorwicklung in Stecktechnik ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zum Erhöhen der
Betriebssicherheit von elektrischen Maschinen.
Stand der Technik
Allgemein ist es bekannt, dass eine Statorwicklung für eine elektrische Maschine mit Hilfe einer Stecktechnik ausgebildet werden kann. Bei der Stecktechnik werden U-förmige Leiterelemente in ein Verschränkungswerkzeug eingelegt und miteinander verschränkt, so dass Leiterbrücken, die Schenkel der Leiterelemente verbinden, möglichst platzsparend übereinander angeordnet werden. Anschließend wird das Bündel der so verschränkten Leiterelemente in einen Statorkörper einer elektrischen Maschine eingesetzt, um eine Statoranordnung mit einer Steckwicklung zu bilden. Herkömmliche elektronisch kommutierte elektrische Maschinen weisen jeweils einer von mehreren Phasen zugeordnete Statorspulen auf. Diese werden gemäß einem Kommutierungsschema bestromt, um die elektrische Maschine z.B. motorisch zu betreiben. Nach einem Ausfall einer einzelnen der Phasen ist die elektrische Maschine in der Regel nicht mehr betreibbar. Insbesondere bieten her- kömmliche elektrische Maschinen, deren Statoranordnung eine Steckwicklung umfasst, keine Möglichkeit einer Notlaufeigenschaft bei Ausfall einer einzelnen Phase. Je nach Anwendungsfall stellt dies ein Sicherheitsrisiko dar.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Statoranordnung mit Steckwicklung für eine elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, mit der eine verbesserte Notlaufeigenschaft der elektrischen Maschine erreicht werden kann und wodurch die Herstellung der Statoranordnung der elektrischen Maschine vereinfacht werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Statoranordnung für eine elektrische Maschine nach Anspruch 1 sowie durch die elektrische Maschine und die Herstellung einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine gemäß den nebengeordneten
Ansprüchen gelöst.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine mit einem zylindrischen Statorkörper und einer darin eingebrachten Steckwicklung vorgesehen, wobei die Steckwicklung mehrere in einem Wickelkopf verschränkte u-förmige Steckelemente und den Statorkörper durchdringende Anschlusselemente umfasst. Hierbei sind freie Enden der Steckelemente an einer ersten Stirnseite so verschaltet, dass mehrere, in Umfangsrichtung der
Statoranordnung versetzte, Statorspulen gebildet sind. Anschlüsse werden durch freie Enden der Anschlusselemente auf einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Stirnseite, gebildet wobei zumindest ein Teil der Anschlüsse zu einem oder mehreren Sternpunkten verschaltet ist.
Eine Idee der obigen Statoranordnung besteht darin, diese als Mehrfachsystem auszubilden, um so eine Redundanz bzw. eine Notlaufeigenschaft zu gewährleisten. Das Mehrfachsystem bietet die Möglichkeit, einzelne Phasen über verschiedene Sternpunkte miteinander zu koppeln und somit getrennte Teilsysteme aus- zubilden und/oder die verschiedenen Teilsysteme mit Hilfe von verschiedenen unabhängigen Steuergeräten zu betreiben.
Bei der Realisierung der Statoranordnung mit einer Steckwicklung wird daher jede separat ausgebildete Phase mit zwei Steckelementen versehen, die ein individuelles Verschalten der einzelnen Phasen ermöglichen. So können die Phasen mit mehreren Sternpunkten verschaltet werden, um unabhängige Teilsysteme auszubilden oder über einen gemeinsamen Sternpunkt miteinander verbunden werden. Durch geeignete Wahl der Zonungen (Abstand von Statorsegmenten, die einer Phase zugeordnet sind) von zum Beispiel 60° können des Weiteren Umkehrverbinder vermieden werden, welche die Stirnseite durch mit Anschluss- steckelementen gebildete Anschlüsse über mehrere Statornuten hinweg miteinander verbinden.
Weiterhin kann ein elektrisch leitender Sternpunktring zum Ausbilden des Sternpunkts für die Sternpunktverschaltung der Statorspulen vorgesehen sein, der an der zweiten Stirnseite im axialen Bereich des Wickelkopfs den Wickelkopf radial innen oder radial außen umgebend angeordnet ist.
Alternativ können zwei elektrisch leitende Sternpunktringe zum Ausbilden von zwei Sternpunkten für die Sternpunktverschaltung der Statorspulen vorgesehen sein, die im axialen Bereich des Wickelkopfs den Wickelkopf radial innen und radial außen umgebend angeordnet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Teil der durch die Anschlusselemente ausgebildeten Anschlüsse mit dem oder den Sternpunktringen durch Löten , Schweißen oder Kleben elektrisch verbunden ist, wobei ein weiterer Teil der Anschlüsse zur externen Kontaktierung bereitgestellt ist.
Gemäß einer Ausführungsform können die freien Enden der Steckelemente und die freien Enden der Anschlusselemente auf der ersten Stirnseite so verschaltet sein, dass nur benachbarte Enden der Steckelemente und der Anschlusselemente miteinander elektrisch verbunden sind. Weiterhin kann eine Zonung der Statorspulen so gewählt sein, dass nur benachbarte Enden der Steckelemente und der Anschlusselemente miteinander elektrisch verbunden sind.
Insbesondere kann eine Zonung der Statorspulen 60° betragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine mit der obigen Statoranordnung vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen einer Statoranordnung einer elektrischen Maschine vorgesehen, mit folgenden Schritten:
- Bestücken eines Verschränkungswerkzeugs mit u-förmigen Steckwicklungen und linearen Anschlusselementen;
- Verschränken der Steckwicklungen;
- Anordnen der verschränkten Steckwicklungen in einem Statorkörper, so dass freie Enden der Steckwicklungen und der Anschlusselemente auf einer ersten Stirnseite und ein Wickelkopf und freie Enden der Anschlusselemente auf einer zweiten Stirnseite angeordnet sind;
- Verbinden eines Teils der freien Enden der Anschlusselemente auf der zweiten Stirnseite zu einem oder mehreren Sternpunkten.
Weiterhin können die freien Enden der Anschlusselemente über einen oder mehrere elektrisch leitende Sternpunkte elektrisch verbunden werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1 a-1 d eine schematische Darstellung von Verfahrensständen für ein Verfahren zum Ausbilden einer Steckwicklung für eine dreiphasige elektrische Maschine; Figur 2a und 2b die schematische Darstellung einer Verschaltung einer Statoranordnung einer solchen elektrischen Maschine mit einem gemeinsamen Sternpunkt und ein entsprechendes Ersatzschaltbild;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung auf den Wickelkopf mit einem einzelnen Sternpunkt; und
Figur 4a und4b die schematische Darstellung einer Verschaltung einer
Statoranordnung einer solchen elektrischen Maschine mit mehreren Sternpunkten und ein entsprechendes Ersatzschaltbild
Beschreibung von Ausführungsformen
Die Figuren 1 a bis 1 d zeigen schematisch Verfahrensstände für ein Verfahren zum Herstellen einer Steckwicklung für eine Statoranordnung einer elektrischen Maschine.
Die Statoranordnung wird gemäß Verfahrensstand der Figur 1 a mit einer Steckwicklung versehen, die zunächst in einem Verschränkungswerkzeug 10 ausgebildet wird. Das Verschränkungswerkzeug 10 weist zwei gegeneinander verdrehbare Zylinder 1 1 , 12 jeweils mit achsparallel ausgerichteten Aufnahmeöffnungen 13 zur Aufnahme eines jeweiligen geraden Leiterschenkels eines U-förmigen Steckelements 14 auf. Die Steckelemente 14 stellen Leiterbügel bzw. Drahtbügel dar. In der Darstellung der Figuren 1 a bis 1 d sind die Zylinder 1 1 , 12 linear (aufgerollt) dargestellt, wobei jeder der Zylinder 1 1 , 12 zwei konzentrische Anordnungen der
Aufnahmeöffnungen 13 aufweisen, so dass in jedem der Zylinder 1 1 , 12 jeweils zwei Aufnahmeöffnungen 13 radial ausgerichtet sind.
Die Aufnahmeöffnungen 13 sind gleichmäßig in Umfangsrichtung U beabstandet angeordnet. Die Zylinder 1 1 , 12 weisen jeweils die gleiche Anzahl von durch die radialen Anordnungen (angegeben durch die radiale Richtung R, Pfeil gibt die Richtung nach radial außen an) von Aufnahmeöffnungen 13 gebildete Aufnahmepositionen in Umfangsrichtung U auf. Anstelle von einzelnen Aufnahmeöffnungen 13 können auch Nuten zur Aufnahme von mehreren Leiterschenkeln der Steckelemente 14 vorgesehen sein. Die Anzahl der Aufnahmeöffnungen 13 beträgt 36. Diese sind entsprechend fortlaufend nummeriert.
Figur 1 a zeigt einen Verfahrensstand, bei dem das Verschränkungswerkzeug 10 zum Herstellen einer Steckwicklung mit vier Leitern pro Nut für eine Statoranordnung mit 36, in Umfangsrichtung zueinander benachbarten Nuten in einem ersten Bestückungsschritt bestückt ist.
Die jeweils einander zugeordneten in radialer Richtung benachbarten (inneren) Aufnahmeöffnungen 13 aller Aufnahmepositionen werden dabei mit den entsprechenden U-förmigen Steckelementen 14 bestückt, so dass deren Leiterschenkel in die Aufnahmeöffnungen 13 ragen und deren die Leiterschenkel verbindendes Brückenteil radial ausgerichtet ist.
Weiterhin werden die sich jeweils an die bestückten Aufnahmeöffnungen 13 angrenzenden (äußeren) Aufnahmeöffnungen 13 der Nuten mit den Nummern 1 - 6, 13 - 18 und 25 - 30 beider Zylinder 1 1 , 12 mit weiteren U-förmigen Steckelementen 14 bestückt, so dass deren die Leiterschenkel verbindendes Brückenteil radial ausgerichtet ist. Die Brückenteile der Steckelemente 14 überspannen bzw. umschließen die Brückenteile der Steckelemente 14 der zuvor erfolgten Bestückung.
Dadurch kann eine Steckwicklung geschaffen werden, die sechs Phasenzonen aufweist. Die herzustellende Statorwicklung betrifft eine elektrische Maschine mit zwei Polpaaren, sodass der Umfang der Statoranordnung 2 x 360° elektrischer Rotorlage entspricht. Somit entspricht die Zonung der Phasenspulen 60°.
In Figur 1 b wird ein Verfahrenszustand gezeigt, nachdem die Zylinder 1 1 , 12 um eine Aufnahmeposition in einem ersten Verschränkungsschritt verdreht worden sind. Anschließend werden, wie in Schritt der Figur 1 c gezeigt, die einander gegenüberliegenden freien Aufnahmeöffnungen 13 in einem weiteren Bestückungsschritt mit weiteren Steckelementen 14 an den Aufnahmepositionen 7, 8, 10, 1 1 , 19, 20, 22, 23, 31 , 32 34, 35 bestückt und die freien Aufnahmeöffnungen 13 des ersten Zylinders 1 1 an den Aufnahmepositionen 6, 9, 18, 21 , 30, 33 und die (äußeren) Aufnahmeöffnungen 13 an den Aufnahmepositionen 9, 12, 21 , 24, 33, 36 mit im Wesentlichen geraden (einfachen und im Wesentlichen ungebogenen) Anschlusselementen 15 bestückt, die etwa die Länge der Leiterschenkel der Steckwicklungen 14 aufweisen. Die Anschlusselemente 15 sind so angeordnet, dass sie an beiden Stirnseiten der Zylinder 1 1 , 12 freie Enden aufweisen.
Anschließend werden, wie in dem Verfahrenszustand der Figur 1 d gezeigt, die Zylinder 1 1 , 12 in einem zweiten Verschränkungsschritt um weitere 8 Aufnahmepositionen in dieselbe Richtung wie bei dem ersten Verschränkungsschritt zuvor verdreht, um die Verschränkung der Steckelemente 14 zu vollenden. Durch dieses Bestückungsschema ergeben sich zwölf freie Anschlüsse auf der den Leiterbrücken zugeordneten zweiten Stirnseite der so gebildeten Steckwicklung. Die Anschlusselemente 15 dienen dabei einerseits als externe Anschlüsse und andererseits als Anschlüsse für einen oder mehrere zu bildende Sternpunkte.
Anschließen wird das Paket aus verschränkten Steckelementen 14 und geraden Anschlusselementen 15 aus dem Verschränkungswerkzeug entnommen und in einen Statorkörper eingesetzt In den Figuren 2a und 2b ist eine mögliche Verschaltung der freien Enden der
Anschlusselemente 15 und das daraus resultierende Ersatzschaltbild gezeigt. Die radial äußeren Enden der Anschlusselemente 15 werden dabei zu einem gemeinesamen Sternpunkt verschaltet. Man erkennt, dass die durch die obige Steckwicklung gebildeten sechs Phasenspulen 16 zu einem gemeinsamen Sternpunkt S verschaltet sind. Die radial innenliegenden freien Enden der Anschlusselemente 15 stellen die externen Anschlüsse der einzelnen Phasen U1 , V1 , W1 , X2, Y2, Z2 dar.
Figur 3 zeigt eine Statoranordnung 1 für eine elektrische Maschine mit einem zylindrischen Statorkörper 2, der Durchgangsöffnungen 3 zur Aufnahme der Leiter- schenke! der verschränkten Steckelemente 14 sowie der Anschlusselemente 15 aufweist. Die perspektivische Ansicht zeigt eine Stirnseite 21 , an der der durch die verschränkten Leiterbrücken gebildete Wickelkopf 22 angeordnet ist. Wie in Figur 3 dargestellt, kann dieser gemeinsame Sternpunkt mit Hilfe eines elektrisch leitenden Sternpunktrings 17 ausgebildet werden, an dem radial äußere freie Enden 18 der Anschlusselemente 15 als Sternpunktanschlüsse angeschweißt, angeklebt bzw. angelötet sind, während die radial innen liegenden freien Enden 19 der Anschlusselemente 15 als Anschlüsse die externen Anschlüsse der Statorwicklung darstellen.
Der Sternpunktring 17 liegt im Bereich der axialen Position der verschränkten Leiterbrücken der Steckwicklung im Inneren des so gebildeten Wickelkopfes. Durch die übrigen freien Enden 19 der Anschlusselemente 15 werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs externe Anschlüsse geschaffen, mit denen jeweils eine Phase der elektrischen Maschine angesteuert werden kann.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Phasenzahl sechs, so dass zwei dreiphasige Teilsysteme ausgebildet werden können. Diese können zum Beispiel mit Hilfe von separaten Steuergeräten unabhängig voneinander betrieben wer- den, sodass bei einer Beschädigung oder bei Ausfall einer der Phasen ein Notlaufbetrieb gewährleistet werden kann.
Eine alternative Verschaltung der Sternpunktanschlüsse 18 ist beispielsweise in den Figuren 4a, 4b und 4c als schematische Darstellung der Verschaltung der freien Enden der Steckwicklung, als Ersatzschaltbild und in einer
Querschnittsdarstellung durch die Statoranordnung gezeigt. Dazu können zwei elektrisch leitende Sternpunktringe 23, 24 vorgesehen werden, die sich auf der zweiten Stirnseite 21 der Statoranordnung 1 , insbesondere in dem axialen Bereich des Wickelkopfs 22 befinden. Dabei wird ein erster, innerer der Sternpunkt- ringe 23 bezüglich des Wickelkopfes radial innen und ein zweiter, äußerer der
Sternpunktringe 24 bezüglich des Wickelkopfes 22 radial außen angeordnet.
An den inneren Sternpunktring 23 werden radial außen liegende freie Enden 18 der Anschlusselemente 15 angeschlossen, die drei unterschiedlichen Phasen der Statorspulen zugeordnet sind, die etwa in der Steckwicklung um den gleichen Winkelbereich voneinander beabstandet sind. Analog werden an den äußeren Sternpunktring 24 radial innen liegende freie Enden 25 der Anschlusselemente angeschlossen, die drei unterschiedlichen Phasen der Statorspulen zugeordnet sind, die etwa in der Steckwicklung um den gleichen Winkelbereich voneinander beabstandet sind.
Durch das obige Schema der Anordnung und Verschränkung der Steckelemente 14 ergibt sich eine Zonung von 60° (bezüglich der elektrischen Rotorlage). Dadurch können dreiphasige oder n*3-phasige Steckwicklungen gebildet werden. Bei Vorsehen einer 60°-Zonung besteht ein weiterer Vorteil darin, dass Umkehrverbindungen vermieden werden können.
Umkehrverbindungen stellen jeweils ein eine oder mehrere Statornuten übergreifendes elektrisches Verbindungselement dar, mit dem üblicherweise seitens des Wickelkopfes mit den verschränkten Leiterbrücken gegenüberliegende Stirnseite nicht unmittelbar miteinander benachbarte freie Enden der Steckelemente 14 miteinander elektrisch verbunden werden können. Der Wegfall von Umkehrverbindungen stellt dabei eine erhebliche Erleichterung bei der Montage der Statoranordnung dar.

Claims

Ansprüche
Statoranordnung (1 ) für eine elektrische Maschine mit einem zylindrischen Statorkörper (2) und einer darin eingebrachten Steckwicklung, wobei die Steckwicklung mehrere in einem Wickelkopf (22) verschränkte u-förmige Steckelemente (14) und den Statorkörper (2) durchdringende Anschlusselemente (15) umfasst, wobei freie Enden der Steckelemente (14) an einer ersten Stirnseite so verschaltet sind, dass mehrere in Umfangsrichtung (U) der Statoranordnung (1 ) versetzte Statorspulen gebildet sind.T
wobei Anschlüsse durch freie Enden (18, 19) der Anschlusselemente (15) auf einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Stirnseite (21 ) gebildet sind, wobei zumindest ein Teil der Anschlüsse zu einem oder mehreren Sternpunkten verschaltet ist.
Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei ein elektrisch leitender Sternpunktring (17, 23, 24) zum Ausbilden des Sternpunkts für die Sternpunktverschaltung der Statorspulen vorgesehen ist, der im axialen Bereich des Wickelkopfs (22) den Wickelkopf radial innen oder radial außen umgebend angeordnet ist.
Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei zwei elektrisch leitende Sternpunktringe (23, 24) zum Ausbilden von zwei Sternpunkten für die Sternpunktverschaltung der Statorspulen vorgesehen sind, die im axialen Bereich des Wickelkopfs (22) den Wickelkopf (22) radial innen und radial außen umgebend angeordnet sind.
Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Teil der durch die Anschlusselemente (15) ausgebildeten Anschlüsse mit dem oder den Sternpunktringen (17, 23, 24) durch Löten, Schweißen oder Kleben verbunden ist, und wobei ein weiterer Teil der Anschlüsse zur externen Kontaktie- rung bereitgestellt ist.
5. Statoranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die freien Enden der Steckelemente (14) und die freien Enden (25) der Anschlusselemente (15) auf der ersten Stirnseite so verschaltet sind, dass nur benachbarte Enden der Steckelemente (14) und der Anschlusselemente (15) miteinander elektrisch verbunden sind.
6. Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 5, wobei eine Zonung der Statorspulen so gewählt ist, dass nur die benachbarten Enden der Steckelemente (14) und der Anschlusselemente (15) miteinander elektrisch verbunden sind.
7. Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 6, wobei eine Zonung der Statorspulen 60° beträgt.
8. Elektrische Maschine mit einer Statoranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Verfahren zum Herstellen einer Statoranordnung (1 ) einer elektrischen Maschine, mit folgenden Schritten:
- Bestücken eines Verschränkungswerkzeugs (10) mit u-förmigen Steckwicklungen (14) und linearen Anschlusselementen (15);
- Verschränken der Steckwicklungen (14);
- Anordnen der verschränkten Steckwicklungen (14) in einem Statorkörper (2), sodass freie Enden der Steckwicklungen (14) und der Anschlusselemente (15) auf einer ersten Stirnseite und ein Wickelkopf (22) und freie Enden (19) der Anschlusselemente (15) auf einer zweiten Stirnseite angeordnet sind;
- Verbinden mindestens eines Teils der freien Enden der Anschlusselemente (15) auf der zweiten Stirnseite zu einem oder mehreren Sternpunkten.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die freien Enden aller Anschlusselemente (15) auf der zweiten Stirnseite mit einem oder mehreren elektrisch leitenden Sternpunkten verbunden werden.
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DE3637480A1 (de) * 1986-11-04 1988-05-05 Bosch Gmbh Robert Elektrischer servoantrieb
EP2061133A2 (de) * 2007-11-16 2009-05-20 Hitachi Ltd. Drehende elektrische Maschine und damit ausgestattetes Elektromaschinensystem in einem Fahrzeug
DE102013003024A1 (de) * 2013-02-22 2014-08-28 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Elektromotor, insbesondere einer Fahrzeugkomponente

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3637480A1 (de) * 1986-11-04 1988-05-05 Bosch Gmbh Robert Elektrischer servoantrieb
EP2061133A2 (de) * 2007-11-16 2009-05-20 Hitachi Ltd. Drehende elektrische Maschine und damit ausgestattetes Elektromaschinensystem in einem Fahrzeug
DE102013003024A1 (de) * 2013-02-22 2014-08-28 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Elektromotor, insbesondere einer Fahrzeugkomponente

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