WO2021048086A1 - Hairpin-wicklung eines stators einer elektromaschine - Google Patents

Hairpin-wicklung eines stators einer elektromaschine Download PDF

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WO2021048086A1
WO2021048086A1 PCT/EP2020/075012 EP2020075012W WO2021048086A1 WO 2021048086 A1 WO2021048086 A1 WO 2021048086A1 EP 2020075012 W EP2020075012 W EP 2020075012W WO 2021048086 A1 WO2021048086 A1 WO 2021048086A1
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pin
stator
connection
type
groove
Prior art date
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PCT/EP2020/075012
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English (en)
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Stephane De-Clercq
Wojciech MANDOK
Christian FINGER-ALBERT
Boris Dotz
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Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh
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    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only

Definitions

  • the invention relates to a stator with pins for an electric machine, in particular an electric motor.
  • Electric machines are generally known and are increasingly used as electric motors for driving vehicles.
  • An electric machine consists of a stator and a rotor.
  • the stator comprises a large number of slots in which the windings are guided.
  • the turns can be formed from insulated copper rods as so-called pins.
  • the rotor is located in the stator and is connected to a rotor shaft.
  • Such a pin, UPin or hairpin motor is known, for example, from US Pat. No. 9,136,738 B2.
  • the object of the present invention is to provide a stator with turns made of pins that is easy to manufacture.
  • the stator for an electrical Ma machine comprises a plurality of pins which are arranged on concentric circles at different distances from a stator center point (M) in grooves in the stator, and each concentric circle forms a layer; whereby four pins in different layers are serially connected to each other and form a turn.
  • a first pin of the turn is located in a first slot in the 4n-3 layer, where n is a natural number; a second pin of the turn is located in a second slot in the 4n-2 layer, with the second slot being a first having a radial distance in a first circumferential direction of the stator to the first groove; a third pin of the turn is in the first slot in the 4n layer; a fourth pin of the turn is in the second groove in the 4n-1 layer.
  • a stator with the winding according to the invention can be easily manufactured and generates an efficient electromagnetic field.
  • the connection types create an electrically conductive connection between the pins in the grooves.
  • the type of connection can be a welding of conductors to the pins or the pins can already be designed as double pins or so-called Upins and thereby establish a connection as soon as they lead into the stator. Furthermore, welding of end sections of pins that are bent towards one another also represents a type of connection.
  • the layers can be numbered in ascending order from the outside to the center of the stator.
  • the stator can preferably have a first and a second end face; and the first and second pins are connected to one another on the second end face by means of a first type of connection; the second and third pin are connected to one another on the first end face by means of a second type of connection; the third and fourth pin on the second end face are connected to one another by means of a third type of connection; wherein the first, second and third connection types are different from each other.
  • connection types on different end faces enable improved production.
  • An alternating position of the connection types on different end faces enables the efficient formation of a turn around the stator teeth located between the slots.
  • Even types of connection on the same end face of the stator can differ from the inside or outside of the stator due to the different bending directions of a pin foot.
  • connection is made by a kind of pre-bent pins, so-called double pins or also called Upins, and on another end face of the stator pins are welded individually or one side of the double pin to each other.
  • the welding points can be at the feet of the pins or double pins.
  • the stator can have at least two turns and at least the fourth pin in the second slot can be connected to a fifth pin in the 4n-3 layer in a third slot by means of a fourth type of connection.
  • the stator can have a plurality of turns that stretch over the entire circumference of the stator and thereby form a partial coil.
  • the windings have a symmetry which creates a uniform rotating field.
  • one pin each of two sub-coils can be connected to one another by means of a fifth type of connection.
  • the fifth type of connection can be implemented using a specially bent pin, for example.
  • at least two sub-coils can form one coil.
  • one pin each of two coils can be connected to one another by means of a sixth type of connection.
  • the sixth type of connection can be made by a conductor attached to the pins or by a conductive ring.
  • the two coils can be connected in parallel and can also be fed by the same phase.
  • the parallel connection can be made by connecting a first and fifth or fourth and eighth end pin in pairs.
  • the two coils can be connected in parallel and can also be fed by the same phase.
  • the coil sections can form six coils and six phases can be assigned to them in such a way that two coils, which are assigned to different phases, are located in adjacent slots.
  • two phases can each have an approximately identical current and voltage curve and thus a six-phase inverter can only drive a three-phase motor. With this arrangement, current sharing of the switching elements in the inverter is possible.
  • a further pin of the two coils can preferably be connected to one another and the two coils can thereby be connected in parallel and, in particular, be assigned to a phase. Two coils from adjacent slots can thus be switched in parallel and fed by one phase, so that a stator with windings for a three-phase electrical machine is created.
  • the second type of connection can comprise a first double pin, which is formed from the second pin and the third pin, the first double pin having two inwardly bent pin feet each with a weld point and bridging a first radial distance. The double pin can be inserted into the stator from one end and welded to another double pin on the other end.
  • the fourth type of connection can preferably comprise a second double pin, which is formed from the fourth pin and the fifth pin, the second double pin having two outwardly curved pin feet each with a welding point and bridging a first radial distance.
  • the first distance describes the number of slots to be bridged.
  • the actual spatial distance to be bridged depends on the position of the pin in the layer, because the double pins connect different layers.
  • the fifth type of connection can comprise a third double pin, which is formed from two first end pins, the third double pin having two pin feet (63b, 61b) bent in the same direction, each with a weld point, and bridging a second radial distance.
  • the second radial distance can be at least one groove shorter than the first radial distance.
  • a single pin can comprise a second end pin and a pin foot bent clockwise.
  • the first type of connection can preferably be formed by a welded connection of a first weld point on the pin base of the second double pin or the first single pin with a second weld point on the pin base of the first double pin or the third double pin.
  • the third type of connection can be formed by a welded connection of a third weld point on the pin base of the first double pin or the second single pin with a fourth weld point on the pin base of the second double pin or the third double pin.
  • a vehicle (103) has an electrical machine with a stator according to one of the preferred embodiments.
  • Figure 1 shows a stator
  • FIG. 2 shows a stator with eight slots and four layers.
  • FIG. 3 shows a winding diagram of a first partial coil.
  • FIG. 4 shows a winding diagram of a second partial coil.
  • Figure 5 shows a stator with two sub-coils and their connection and thus a coil.
  • FIG. 6 shows a stator with two coils, each consisting of two sub-coils.
  • Figure 7 shows a stator with two further coils.
  • Figure 8 shows a stator with two further coils.
  • Figure 9 shows a stator with six coils.
  • FIG. 10 shows a winding diagram of two coils.
  • Figure 11 shows two single pins.
  • FIG. 12 shows a double pin with inwardly bent pin feet.
  • Figure 13 shows a double pin with outwardly bent pin feet.
  • FIG. 14 shows a double pin with a pin foot bent inwards and one bent outwards.
  • FIG. 15 shows a vehicle with an electric machine, in particular an electric motor, with a stator with an interface.
  • FIG. 1 shows a stator 1 with a large number of slots 5 in which pins 3 are guided.
  • the stator has a first end face 7 and a second end face 9.
  • On the first end face 7 there is also an interface 11 by means of which the stator can be connected to an inverter.
  • the interface 11 is connected to the pins by means of a sixth connection type 66.
  • a rotor is also required to operate an electrical machine.
  • FIG. 2 shows a stator 1 with slots 51, 52, 53, 54, 55,
  • FIG. 3 shows the stator 1 from FIG. 2.
  • the pins are furthermore arranged on concentric circles, that is to say layers, the concentric circles not being drawn in for a better representation.
  • FIG. 3 shows which pins are connected to one another in series. For a better overview there are only pins in the black filled rectangles. The white rectangles are not taken into account in this figure and only make it clear in which layer the pins described are located.
  • a first pin 21 is located in a first groove 51 in layer LI.
  • This first pin 21 is connected to a second pin 22 in groove 52 by means of a first type of connection 61, shown in dotted lines.
  • the second pin 22 is located in layer L2.
  • the second pin 22 is connected to a third pin 23 in groove 51 by means of a second type of connection 62, shown in short dashed lines.
  • the third pin 23 is in turn located in the first groove 51, that is to say in the same groove as the first pin 21.
  • the third pin 23 is, however, in layer L4. Between the first pin 21 and the third pin 23 there is still space in the groove 51 for two more pins. This is shown by two white rectangles as placeholders.
  • the third pin 23 is connected to a fourth pin 24 via a third type of connection 63, shown in solid lines.
  • the fourth pin 24 is in the same groove 52 as the second pin 22.
  • the fourth pin 24 is in layer L3 directly next to the second pin 22.
  • the four pins 21, 22, 23, 24 with their connections, which are through different Connection types 61, 62, 63 are established, form a first turn 41.
  • the fourth pin 24 is connected to a fifth pin 25 in a third groove 53 via a fourth type of connection 64, shown in long dashed lines.
  • the previously described serial connection of the subsequent pins in the stator begins again with the fifth pin 25, the position of the fifth pin 25 having rotated 90 degrees counterclockwise to the position of the first pin 21.
  • the serial connection of the fifth pin 25 with further pins in the grooves 53 and 54 forms a second turn 42.
  • the first, second and third connection types 61, 62, 63 between these pins are identical to the respective first, second and third connection types 61, 62, 63 of the pins of the first turn 41.
  • the two turns 41, 42 are connected by the fourth connec tion type 64.
  • the turn 43 is formed in the grooves 55, 56 and the turn 44 in the grooves 57, 58.
  • the fourth type of connection 64 between the respective turns 41, 42, 43, 44 is thus identical.
  • the first, second and third connection types 61, 62, 63 between the pins of the turns 43, 44 are also identical to the first, second and third connection types 61, 62, 63 of the turns 41, 42.
  • the four turns 41, 42, 43, 44 form a first partial coil by rotating around the stator 1 in a counterclockwise direction.
  • the last pin in this sub-coil is the end pin 26.
  • FIG. 4 shows the stator 1 from FIG. 3, eight slots 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 being shown there, which are on the left of the grooves from FIG. 3 are in direct proximity to the grooves from FIG.
  • Pins 31, 32, 33, 34 are connected in series in a manner similar to pins 21, 22, 23, 24 of FIG.
  • the respective type of connection is identical to Figure 3 and made clear by the same reference numerals.
  • the turn 45 represents a special feature and is described in FIG. It can be seen from FIG. 4 that the pins of the turns 46, 47, 48 are formed in the same way as in FIG.
  • a first pin 31 of the second sub-coil is located in a first slot 94 in layer LI.
  • This first pin 31 is connected to a second pin 32 in groove 93 by means of the first type of connection 61, shown in dotted lines.
  • the second pin 32 is located in layer L2.
  • the second pin 32 is connected to a third pin 33 in groove 94 by means of the second type of connection 62, shown in short dashed lines.
  • the third pin 33 is again in the first groove 94, that is to say in the same groove as the first pin 31.
  • the third pin 33 is in the layer L4. Between the first pin 31 and the third pin 33 there is still space in the groove 98 for two more pins, this is represented by two white rectangles as placeholders.
  • the third pin 33 is connected to a fourth pin 34 via the third type of connection 63, shown in solid lines.
  • the fourth pin 34 lies in the same groove 93 as the second pin 32.
  • the fourth pin 34 lies in the layer L3 directly next to the second pin 32.
  • the serial connection of the first pin of the second turn 47 with other pins in the grooves 97 and 98 forms a third turn 48.
  • the first, second and third type of connection 61, 62, 63 between these pins is identical to the respective first, second and third type of connection 61, 62,
  • the turns 46, 47, 48 form a serial connection of the pins in the stator, as described above.
  • the turn 45 is formed at the beginning and at the end of the serial connection.
  • the fourth pin 34 of the first turn 46 is connected to a fifth pin 35 in a third groove 92 via the fourth type of connection 64.
  • the fifth pin 35 is in turn over a first
  • Type of connection 61 with a first end pin 36 in groove 91 a related party is connected to the end pin 26 of the first sub-coil according to FIG.
  • the pin in layer 3 of slot 91 is connected to the pin in layer 4 of slot 92.
  • This last pin is designed as a single pin and has an output 83 for connecting an energy source.
  • the four turns 45, 46, 47, 48 thus form the second sub-coil.
  • the circuit of the serial connection of the pins of the second sub-coil thus runs in the opposite direction to the pins of the first sub-coil.
  • the direction of rotation can be freely selected for both sub-coils, it just has to be different.
  • FIG. 5 shows the connection of the first and second partial coil from FIGS. 3 and 4, whereby the turn 45 of the second partial coil from FIG. 4 is a special feature.
  • This turn 45 begins with a first end pin of the second sub-coil in layer 2 in the slot 91, which is connected to the first end pin 26 of the turn 44 of the first sub-coil in slot 58 by means of a fifth type of connection 65.
  • This connection is shown in FIG. 5 by a long-dashed, bold line.
  • the first and second coil sections are connected by a fifth connection type 65 between layer L3 in slot 58 and layer L2 in slot 91 and form a first coil 201.
  • FIG. 6 shows a pin assignment through the two partial coils from FIGS. 3 and 4, which are represented by black squares.
  • the same reference symbols from these figures denote the same pins, grooves, connection types.
  • two further sub-coils based on the principle of Figures 3 and 4 are drawn as white squares in the white rectangles, each filling the free layer in the slots of the first and second sub-coil and thus a second coil according to a winding scheme of the first and second sub-coil form.
  • two coils are thus shown, each consisting of two sub-coils.
  • connection of the two sub-coils of the second coil 202 is shown by a long-dashed line 67 and it follows with the fifth type of connection.
  • the inputs and outputs of the coils which are implemented as individual pins 217, 219, see FIG. 11, are also shown.
  • the input 81 of the first coil is located at the slot 51 and the output 83 at the slot 92.
  • the input 87 of the second coil is located at the slot 93 and the output 85 at the slot 58.
  • the second radial distance 73 is, for example, one Groove shorter than the first radial distance 71.
  • FIG. 7 shows a pin assignment through a third and fourth coil in the black squares with a white point and the white squares with a black point. This is created by a winding scheme known from FIGS. 3, 4, 5 and 6, which is offset by two slots in a clockwise direction compared to the pins and connections shown there. The inputs 101 and outputs 103 of the third coil and inputs 107 and outputs 105 of the fourth coil are also shown.
  • FIG. 8 shows a pin assignment through a fifth and sixth coil. This is created by a winding scheme known from FIGS. 3, 4, 5 and 6, which is offset by four slots in a clockwise direction compared to the pins and connections shown there. The inputs 111 and outputs 113 of the fifth coil and inputs 117 and outputs 115 of the sixth coil are also shown.
  • FIG. 9 shows a pin assignment through the six coils as a combination of FIGS. 6, 7 and 8.
  • FIG. 10 shows the winding diagram of the first coil 201 and the second coil 202 in the case of a stator with 48 slots and four layers.
  • the third and fourth coils, as well as the fifth and sixth coils, are created by being offset by two slots each and are not shown in FIG.
  • the inputs 81, 87 and outputs 83, 85 of the two coils 201, 202 are also shown.
  • FIG. 11 shows two individual pins 217, 219 or Ipins. In the middle is the actual pin, which is arranged in the slot of the stator.
  • the reference numbers are identical to the previous figures. From the point of view of the center of the stator, the pins are shown with the first face upwards.
  • the input or output 81, 101, 111, 83, 103, 113, 85, 105, 115, 87, 107, 117 is located at the upper end.
  • the left single pin 217 is used on layer 4.
  • the right single pin 219 is used on layer 1.
  • both pins have a pin foot 63a, 61a with a welding point 221, 225.
  • FIG. 12 shows a first double pin 211, which is made from a longer pin bent in front and which establishes the connection type 62 between a second 22, 32 and a third pin 23, 33.
  • the pre-bent connection 62 is located on the first end face 7 and the connection is established on the second end face 9 by welding at the weld points 223, 225 of the pin feet 63a, 61b.
  • the center lies in the groove and forms the pins mentioned with the familiar reference symbols from the previous figures.
  • the double pin can bridge the distance 71 between the grooves.
  • connection 61 is formed by the right single pin 217 from FIG. 11 and the first double pin 211 from FIG. 12 via the pin feet 61a, 61b by welding the two spot welds 221 and 223.
  • the left single pin 219 in FIG. 11 is similar to pins 23, 33 of the first double pin 211 in FIG. 12.
  • the pin foot 63a and the weld point 225 are identical.
  • the single pin 219 has no connection 62 like the first double pin 211, since the coil ends or begins on the left single pin 219.
  • FIG. 13 shows a second double pin 213 or Upin. This pre-bent second double pin 213 forms the connection 64 between the fourth pins 24, 34 and the fifth or first pin 31, 25.
  • Only the first pin 21 of the first turn of the first coil section of each coil is designed as a single pin.
  • the pin feet 63b, 61a arranged at the bottom of the pins form the connection types 61 and 63 via their weld points 227, 221, with the weld points 223, 225 of the pins in FIGS. 11, 12, 14.
  • the first distance 71 is only identical with regard to the number of grooves to be bridged.
  • the actual spatial distance to be bridged differs because the double pins connect different layers.
  • the right single pin 217 in FIG. 11 is similar to pins 25, 31, 35 of the second double pin 217 in FIG. 13.
  • the pin foot 61a and the weld point 221 are identical.
  • the single pin 217 has no connection 64 like the second double pin 213, since the coil ends or begins on the right single pin 217.
  • the double pin 215 of FIG. 14 forms the type of connection 65, 67 and, as a special double pin, is only available once per coil.
  • the double pin 215 comprises the pins 26, 36 and the pin feet 63b, 61b with the weld points 227, 223, which form the connection type 61 and 63 with the weld points 225 and 221.
  • the double pin 215 can bridge the second distance 73, that is to say one groove less than the first distance 71.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a vehicle 403, for example a hybrid vehicle or an electric vehicle, comprising an electrical machine 401, in particular an electric motor, with an exemplary embodiment of the stator 1 for driving the vehicle 403 an inverter 405 which supplies the electric machine 401 with an alternating current from a direct current source.
  • a vehicle 403 for example a hybrid vehicle or an electric vehicle, comprising an electrical machine 401, in particular an electric motor, with an exemplary embodiment of the stator 1 for driving the vehicle 403 an inverter 405 which supplies the electric machine 401 with an alternating current from a direct current source.

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Abstract

Stator (1) für eine elektrische Maschine (401), umfassend - eine Vielzahl von Pins (2, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33, 34, 35, 36), die auf konzentrischen Kreisen (7) mit unterschiedlichen Abständen zu einem Statormittelpunkt (M) in Nuten (5, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) im Stator (1), angeordnet sind, und jeder konzentrische Kreis einen Layer (L1, L2, L3, L4) bildet; - wobei vier Pins (21, 22, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33, 34, 35, 36) in unterschiedlichen Layer (L1, L2, L3, L4) miteinander seriell verbunden sind und eine Windung (41) bilden, - ein erster Pin (21) der Windung (41) befindet sich in einer ersten Nut (51) im 4n-3 Layer (L1), wobei n eine natürliche Zahl ist; - ein zweiter Pin (22) der Windung (41) befindet sich in einer zweiten Nut (52) im 4n-2 Layer (L2), wobei die zweite Nut (52) einen ersten radialen Abstand (71) in einer ersten Umfangsrichtung des Stators (1) zu der ersten Nut (51) aufweist; - ein dritter Pin (23) der Windung (41) befindet sich in der ersten Nut (51) im 4n Layer (L4); - ein vierter Pin (24) der Windung (41) befindet sich in der zweiten Nut (52) im 4n-3 Layer (L3).

Description

HAIRPIN-WICKLUNG EINES STATORS EINER ELEKTROMASCHINE
Die Erfindung betrifft einen Stator mit Pins für eine elekt rische Maschine, insbesondere einen Elektromotor.
Stand der Technik Elektrische Maschinen sind allgemein bekannt und finden als Elektromotor zunehmend Anwendung für den Antrieb von Fahrzeu gen. Eine elektrische Maschine besteht aus einem Stator und einem Rotor.
Der Stator umfasst eine Vielzahl von Slots, in welchen die Windungen geführt werden. Die Windungen können aus isolierten Kupferstäben als sogenannte Pins gebildet werden. Der Rotor befindet sich im Stator und ist mit einer Rotorwelle verbun den.
Ein solcher Pin-, UPin- oder Hairpinmotor ist beispielsweise aus US 9,136,738 B2 bekannt.
Aufgabe und Lösung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stator mit Windungen aus Pins bereitzustellen, der einfach zu fertigen ist. Erfindungsgemäß umfasst der Stator für eine elektrische Ma schine eine Vielzahl von Pins, die auf konzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Abständen zu einem Statormittelpunkt (M) in Nuten im Stator angeordnet sind, und jeder konzentri sche Kreis einen Layer bildet; wobei vier Pins in unter- schiedlichen Layer miteinander seriell verbunden sind und eine Windung bilden. Ein erster Pin der Windung befindet sich in einer ersten Nut im 4n-3 Layer, wobei n eine natürliche Zahl ist; ein zweiter Pin der Windung befindet sich in einer zweiten Nut im 4n-2 Layer, wobei die zweite Nut einen ersten radialen Abstand in einer ersten Umfangsrichtung des Stators zu der ersten Nut aufweist; ein dritter Pin der Windung be findet sich in der ersten Nut im 4n Layer; ein vierter Pin der Windung befindet sich in der zweiten Nut im 4n-l Layer.
Ein Stator mit der erfindungsgemäßen Wicklung lässt sich ein fach hersteilen und erzeugt ein effizientes elektromagneti sches Feld. Die Verbindungsarten stellen eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Pins in den Nuten her. Die Verbindungsart kann ein Anschweißen von Leitern an die Pins sein oder die Pins können bereits als Doppelpin oder soge nannte Upins ausgebildet sein und dadurch bereits beim Ein führen in den Stator eine Verbindung hersteilen. Ferner stellt auch ein Verschweißen von zueinander gebogenen Endab schnitten von Pins eine Verbindungsart dar.
Die Layer können von außen nach innen zum Statormittelpunkt aufsteigend nummeriert werden.
Bevorzugt kann der Stator eine erste und zweite Stirnseite aufweisen; und der erste und zweite Pin auf der zweiten Stirnseite mittels einer ersten Verbindungsart miteinander verbunden sein; der zweite und dritte Pin auf der ersten Stirnseite mittels einer zweiten Verbindungsart miteinander verbunden sein; der dritte und vierte Pin auf der zweiten Stirnseite mittels einer dritten Verbindungsart miteinander verbunden sein; wobei sich die erste, zweite und dritte Ver bindungsart voneinander unterscheiden.
Die unterschiedlichen Verbindungsarten ermöglichen eine ver besserte Fertigung. Eine abwechselnde Lage der Verbindungsar ten auf verschiedenen Stirnseiten ermöglicht das effiziente Bilden einer Windung um die zwischen den Nuten liegenden Statorzähne . Selbst Verbindungsarten auf derselben Stirnseite des Stators können sich durch unterschiedliche Biegerichtungen eines Pin fußes zum Statorinneren oder -äußeren unterscheiden.
Eine Kombination der vorher genannten Verbindungsarten auf unterschiedlichen oder gleichen Stirnseiten des Stators ist auch möglich. Durch eine gleiche Verbindungsart auf den glei chen Stirnseiten und verschiedenen Verbindungsarten auf un terschiedlichen Stirnseiten des Stators, ist eine einfache und schnelle Fertigung möglich. Beispielsweise wird auf einer Stirnseite die Verbindung durch eine Art vorgebogene Pins, sogenannte Doppelpins oder auch Upins genannt, hergestellt, und auf einer anderen Stirnseite des Stators werden Pins ein zeln oder jeweils eine Seite des Doppelpins miteinander ver schweißt. Die Schweißpunkte können an Füßen der Pins oder Doppelpins liegen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Stator zumin dest zwei Windungen aufweisen und zumindest der vierte Pin in der zweiten Nut mit einem fünften Pin im 4n-3 Layer in einer dritten Nut mittels einer vierten Verbindungsart verbunden sein.
Weiter bevorzugt kann der Stator eine Vielzahl von Windungen aufweisen, die sich über den gesamten Umfang des Stators er strecken und dabei eine Teilspule bilden.
Die Wicklungen weisen dadurch eine Symmetrie auf, welche ein gleichmäßiges Drehfeld erzeugt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann je ein Pin von zwei Teilspulen mittels einer fünften Verbindungsart miteinander verbunden sein.
Die fünfte Verbindungsart kann beispielsweise durch einen speziell gebogenen Pin realisiert werden. Bevorzugt können mindestens zwei Teilspulen eine Spule bil den.
Weiter bevorzugt kann je ein Pin von zwei Spulen mittels ei ner sechsten Verbindungsart miteinander verbunden sein. Die sechste Verbindungsart kann durch einen an den Pins ange brachten Leiter oder durch einen leitenden Ring hergestellt werden.
Die beiden Spulen können parallel verbunden sein und können zusätzlich von einer gleichen Phase gespeist werden. Die Pa- rallelverbindung kann durch das paarweise verbinden von einem ersten und fünften oder vierten und achten Endpin erfolgen.
Die beiden Spulen können parallel verbunden sein und können zusätzlich von einer gleichen Phase gespeist werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die Teilspulen sechs Spulen bilden und diesen derart sechs Phasen zugeordnet sein, dass sich jeweils zwei Spulen, die verschie denen Phasen zugeordnet sind, in benachbarten Nuten befinden.
Ferner können jeweils zwei Phasen einen annähernd identischen Strom- und Spannungsverlauf aufweisen und dadurch ein sechs Phaseninverter lediglich einen dreiphasigen Motor ansteuern. Mit dieser Anordnung ist eine Stromteilung der Schaltelemente im Inverter möglich.
Bevorzugt kann jeweils ein weiterer Pin der zwei Spulen mit einander verbunden sein und die zwei Spulen dadurch parallel- geschaltet werden, und insbesondere einer Phase zugeordnet sein. Zwei Spulen von benachbarten Nuten können somit parallelge schaltet und von einer Phase gespeist werden, sodass ein Sta tor mit Wicklungen für eine dreiphasige elektrische Maschine entsteht. In einer Ausgestaltung kann die zweite Verbindungsart einen ersten Doppelpin umfassen, der aus dem zweiten Pin und dem dritten Pin gebildet wird, wobei der erste Doppelpin zwei nach innen gebogene Pinfüße mit je einem Schweißpunkt auf weist und einen ersten radialen Abstand überbrückt. Der Doppelpin kann von einer Stirnseite in den Stator einge führt und auf der anderen Stirnseite mit einem weiteren Dop pelpin verschweißt werden.
Bevorzugt kann die vierte Verbindungsart einen zweiten Dop pelpin umfassen, der aus dem vierten Pin und dem fünften Pin gebildet wird, wobei der zweite Doppelpin zwei nach außen ge bogene Pinfüße mit je einem Schweißpunkt aufweist und einen ersten radialen Abstand überbrückt.
Der erste Abstand beschreibt eine zu überbrückende Nutanzahl. Der tatsächlich zu überbrückende räumliche Abstand hängt von der Lage des Pins im Layer ab, weil die Doppelpins unter schiedliche Layer verbinden.
Weiter bevorzugt kann die fünfte Verbindungsart einen dritten Doppelpin umfassen, der aus zwei ersten Endpins gebildet wird, wobei der dritte Doppelpin zwei in die gleiche Richtung gebogene Pinfüße (63b, 61b) mit je einem Schweißpunkt auf weist und einen zweiten radialen Abstand überbrückt.
Der zweite radiale Abstand kann mindestens eine Nut kürzer als der erste radiale Abstand sein. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Einzelpin einen zweiten Endpin und einen im Uhrzeigersinn gebogenen Pinfuß umfassen.
Bevorzugt kann die erste Verbindungsart durch eine Schweiß- Verbindung eines ersten Schweißpunkts am Pinfuß des zweiten Doppelpins oder des ersten Einzelpins mit einem zweiten Schweißpunkt am Pinfuß des ersten Doppelpins oder des dritten Doppelpins gebildet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die dritte Verbindungs- art durch eine Schweißverbindung eines dritten Schweißpunkts am Pinfuß des ersten Doppelpins oder des zweiten Einzelpins mit einem vierten Schweißpunkt am Pinfuß des zweiten Doppel pins oder des dritten Doppelpins gebildet werden.
Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug (103) eine elektrische Ma- schine mit einem Stator gemäß einer der bevorzugten Ausge staltungen auf.
Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt einen Stator.
Figur 2 zeigt einen Stator mit acht Nuten und vier Layer. Figur 3 zeigt ein Wickelschema einer ersten Teilspule.
Figur 4 zeigt ein Wickelschema einer zweiten Teilspule.
Figur 5 zeigt einen Stator mit zwei Teilspulen und deren Ver bindung und somit eine Spule.
Figur 6 zeigt einen Stator mit zwei Spulen, bestehend aus je- weils zwei Teilspulen.
Figur 7 zeigt einen Stator mit zwei weiteren Spulen.
Figur 8 zeigt einen Stator mit zwei weiteren Spulen. Figur 9 zeigt einen Stator mit sechs Spulen.
Figur 10 zeigt ein Wickelschema von zwei Spulen.
Figur 11 zeigt zwei Einzelpins.
Figur 12 zeigt einen Doppelpin mit nach innen gebogenen Pin- füßen.
Figur 13 zeigt einen Doppelpin mit nach außen gebogenen Pin füßen.
Figur 14 zeigt einen Doppelpin mit einem nach innen und einem nach außen gebogenen Pinfuß. Figur 15 zeigt ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Elektromotor, mit einem Stator mit Schnittstelle .
Figur 1 zeigt einen Stator 1 mit einer Vielzahl von Nuten 5 in denen Pins 3 geführt werden. Der Stator weist eine ersten Stirnseite 7 und eine zweite Stirnseite 9 auf. Auf der ersten Stirnseite 7 befindet sich außerdem eine Schnittstelle 11 mittels derer ein Anschluss des Stators an einen Inverter möglich ist. Die Schnittstelle 11 ist mittels einer sechsten Verbindungsart 66 mit den Pins verbunden. Selbstverständlich ist zum Betrieb einer elektrischen Maschine ferner ein Rotor nötig.
Figur 2 zeigt einen Stator 1 mit Nuten 51, 52, 53, 54, 55,
56, 57 und Pins 21, 22, 23, 24 auf vier Layer, wobei ledig lich acht Nuten dargestellt sind. In den Nuten sind die Pins angeordnet. Die Pins liegen nebeneinander in einer Nut, im
Beispiel der Figur 2 liegen vier Pins nebeneinander in einer Nut. Die vier Pins innerhalb einer Nut liegen somit auf un terschiedlichen konzentrischen Kreisen LI, L2, L3, L4 um den Mittelpunkt M des Stators, die somit einzelne Layer bilden. Zwischen jeweils zwei Nuten liegt ein Abstand 71. Dieser Ab stand 71 ist zwischen allen in Figur 2 gezeigten Nuten iden tisch.
Figur 3 zeigt den Stator 1 aus Figur 2. Die Pins sind weiter hin auf konzentrischen Kreisen, also Layer, angeordnet, wobei die konzentrischen Kreise wegen einer besseren Darstellung nicht eingezeichnet sind. In Figur 3 ist dargestellt, welche Pins miteinander in Serie verbunden sind. Für eine bessere Übersichtlichkeit befinden sich lediglich in den schwarz aus gefüllten Rechtecken Pins. Die weißen Rechtecke bleiben in dieser Figur unberücksichtigt und verdeutlichen lediglich, in welchem Layer sich die beschriebenen Pins befinden. Ein ers ter Pin 21 befindet sich in einer ersten Nut 51 im Layer LI. Dieser erste Pin 21 ist mittels einer ersten Verbindungsart 61, gepunktet dargestellt, mit einem zweiten Pin 22 in Nut 52 verbunden. Der zweite Pin 22 befindet sich im Layer L2. Der zweite Pin 22 ist mittels einer zweiten Verbindungsart 62, kurz gestrichelt dargestellt, mit einem dritten Pin 23 in Nut 51 verbunden. Der dritte Pin 23 befindet sich wiederum in der ersten Nut 51, also in derselben Nut wie der erste Pin 21.
Der dritte Pin 23 liegt jedoch im Layer L4. Zwischen dem ers ten Pin 21 und dem dritten Pin 23 ist somit noch Platz in der Nut 51 für zwei weitere Pins. Dies ist dargestellt durch zwei weiße Rechtecke als Platzhalter. Der dritte Pin 23 ist über eine dritte Verbindungsart 63, durchgezogen dargestellt, mit einem vierten Pin 24 verbunden. Der vierte Pin 24 liegt in derselben Nut 52 wie der zweite Pin 22. Der vierte Pin 24 liegt im Layer L3 direkt neben dem zweiten Pin 22. Neben den beiden Pins 22, 24 in der Nut 52 ist somit noch Platz für zwei weitere Pins in Layer LI und L4. Dies ist dargestellt durch zwei weiße Rechtecke als Platzhalter. Die vier Pins 21, 22, 23, 24 mit ihren Verbindungen, die durch unterschiedliche Verbindungsarten 61, 62, 63 hergestellt werden, bilden eine erste Windung 41.
Der vierte Pin 24 ist über eine vierte Verbindungsart 64, lang gestrichelt dargestellt, mit einem fünften Pin 25 in ei ner dritten Nut 53 verbunden. Mit dem fünften Pin 25 beginnt die vorher beschriebene serielle Verbindung der im Stator nachfolgenden Pins erneut, wobei sich die Lage des fünften Pins 25 zur Lage des ersten Pins 21 um 90 Grad gegen den Uhr zeigersinn verdreht hat.
Die serielle Verbindung des fünften Pins 25 mit weiteren Pins in den Nuten 53 und 54 bildet eine zweite Windung 42. Die erste, zweite und dritte Verbindungsart 61, 62, 63 zwischen diesen Pins ist identisch zu der jeweiligen ersten, zweiten und dritten Verbindungsart 61, 62, 63 der Pins der ersten Windung 41.
Die beiden Windungen 41, 42 sind durch die vierte Verbin dungsart 64 verbunden. Durch die Fortsetzung der seriellen Verbindung wird die Windung 43 in den Nuten 55, 56 und die Windung 44 in den Nuten 57, 58 gebildet. Die Windungen 42,
43, 44 sind jeweils mit der vierten Verbindungsart 64 verbun den. Die vierte Verbindungsart 64 zwischen den jeweiligen Windungen 41, 42, 43, 44 ist somit identisch. Auch die erste, zweite und dritte Verbindungsart 61, 62, 63 zwischen den Pins der Windungen 43, 44 ist identisch zu der ersten, zweiten und dritten Verbindungsart 61, 62, 63 der Windungen 41, 42.
Die vier Windungen 41, 42, 43, 44 bilden durch einen Umlauf um den Stator 1 gegen den Uhrzeigersinn eine erste Teilspule. Der letzte Pin in dieser Teilspule ist der Endpin 26.
Figur 4 zeigt den Stator 1 aus Figur 3, wobei dort acht Nuten 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 gezeigt sind, die sich links von den Nuten aus Figur 3 in direkter Nachbarschaft zu den Nuten aus Figur 3 befinden.
Die Pins 31, 32, 33, 34 sind in ähnlicher Weise wie die Pins 21, 22, 23, 24 der Figur 3 seriell verbunden. Die jeweilige Verbindungsart ist identisch zu Figur 3 und durch die glei chen Bezugszeichen deutlich gemacht. Die Windung 45 stellt eine Besonderheit dar und wird in Figur 5 beschrieben. Aus Figur 4 ist ersichtlich, dass die Pins der Windungen 46, 47, 48 in gleicher Weise wie in Figur 3 gebildet werden. Ein ers ter Pin 31 der zweiten Teilspule befindet sich in einer ers ten Nut 94 im Layer LI. Dieser erste Pin 31 ist mittels der ersten Verbindungart 61, gepunktet dargestellt, mit einem zweiten Pin 32 in Nut 93 verbunden. Der zweite Pin 32 befin det sich im Layer L2. Der zweite Pin 32 ist mittels der zwei ten Verbindungsart 62, kurz gestrichelt dargestellt, mit ei nem dritten Pin 33 in Nut 94 verbunden. Der dritte Pin 33 be findet sich wiederum in der ersten Nut 94, also in derselben Nut, wie der erste Pin 31. Der dritte Pin 33 liegt jedoch im Layer L4. Zwischen dem ersten Pin 31 und dem dritten Pin 33 ist somit noch Platz in der Nut 98 für zwei weitere Pins, dies ist dargestellt durch zwei weiße Rechtecke als Platzhal ter. Der dritte Pin 33 ist über die dritte Verbindungsart 63, durchgezogen dargestellt, mit einem vierten Pin 34 verbunden. Der vierte Pin 34 liegt in derselben Nut 93 wie der zweite Pin 32. Der vierte Pin 34 liegt im Layer L3 direkt neben dem zweiten Pin 32. Neben den beiden Pins 32, 34 in der Nut 97 ist somit noch Platz für zwei weitere Pins in Layer LI und L4, dies ist dargestellt durch zwei weiße Rechtecke als Platzhalter. Die vier Pins mit ihren Verbindungen bilden eine erste Windung 46. Der erste Pin 31 ist über die vierte Verbindungsart, lang ge strichelt dargestellt, mit einem vierten Pin der zweiten Win dung 47 verbunden.
Mit dem vierten Pin beginnt die vorher beschriebene serielle Verbindung der im Stator nachfolgenden Pins erneut, wobei sich die Lage des vierten Pins der zweiten Windung 47 zur Lage des vierten Pins 34 der ersten Windung 46 um 90 Grad ge gen den Uhrzeigersinn gedreht hat.
Die serielle Verbindung des ersten Pins der zweiten Windung 47 mit weiteren Pins in den Nuten 97 und 98 bildet eine dritte Windung 48. Die erste, zweite und dritte Verbindungs art 61, 62, 63 zwischen diesen Pins ist identisch zu der je weiligen ersten, zweiten und dritten Verbindungsart 61, 62,
63 der Pins der ersten und zweiten Windung 46, 47. Eine serielle Verbindung der Pins im Stator bilden die Win dungen 46, 47, 48 wie oben beschrieben. Die Windung 45 wird zu Beginn und am Ende der seriellen Verbindung gebildet. Der vierte Pin 34 der ersten Windung 46 ist über die vierte Ver bindungsart 64 mit einem fünften Pin 35 in einer dritten Nut 92 verbunden. Der fünfte Pin 35 ist wiederum über eine erste
Verbindungsart 61 mit einem ersten Endpin 36 in Nut 91 ver bunden. Der Endpin 36 der zweiten Teilspule ist mit dem End pin 26 der ersten Teilspule gemäß Figur 5 verbunden.
Nach dem oben beschriebenen kompletten Umlauf erfolgt noch eine Verbindung des Pins in Layer 3 der Nut 91 mit dem Pin in Layer 4 der Nut 92. Dieser letzte Pin ist als Einzelpin aus gestaltet und weist einen Ausgang 83 zum Anschluss einer Energiequelle auf. Die vier Windungen 45, 46, 47, 48 bilden somit die zweite Teilspule. Der Umlauf der seriellen Verbindung der Pins der zweiten Teilspule verläuft somit entgegengesetzt zu den Pins der ers ten Teilspule. Die Umlaufrichtung kann für beide Teilspulen frei gewählt werden, sie muss sich lediglich unterscheiden.
Figur 5 zeigt die Verbindung der ersten und zweiten Teilspule aus Figur 3 und 4, wodurch die Windung 45 der zweiten Teil spule aus Figur 4 eine Besonderheit darstellt.
Diese Windung 45 beginnt mit einem ersten Endpin der zweiten Teilspule in Layer 2 in der Nut 91, der mit dem ersten Endpin 26 der Windung 44 der ersten Teilspule in Nut 58 mittels ei ner fünften Verbindungsart 65 verbunden ist. Diese Verbindung ist in Figur 5 durch eine langgestrichelte, fettgedruckte Line dargestellt.
Die erste und zweite Teilspule ist durch eine fünfte Verbin dungsart 65 zwischen Layer L3 in Nut 58 und Layer L2 in Nut 91 verbunden und bildet eine erste Spule 201.
Figur 6 zeigt eine Pinbelegung durch die beiden Teilspulen aus Figur 3 und 4, welche durch schwarze Vierecke dargestellt sind. Gleiche Bezugszeichen aus diesen Figuren bezeichnen gleiche Pins, Nuten, Verbindungsarten. Ferner sind zwei wei tere Teilspulen nach dem Prinzip der Figuren 3 und 4 als weiße Vierecke in den weißen Rechtecken eingezeichnet, die jeweils die freien Layer in den Nuten der ersten und zweiten Teilspule ausfüllen und somit eine zweite Spule nach einem Windungsschema der ersten und zweiten Teilspule bilden. In Figur 6 sind somit zwei Spulen gezeigt, die jeweils aus zwei Teilspulen bestehen.
Die Verbindung der beiden Teilspulen der zweiten Spule 202 ist durch eine langgestrichelte Line 67 dargestellt und er folgt mit der fünften Verbindungsart. Ebenfalls sind die Ein- und Ausgänge der Spulen gezeigt, die als Einzelpins 217, 219, siehe Figur 11, realisiert sind. Der Eingang 81 der ersten Spule befindet sich an der Nut 51 und der Ausgang 83 an der Nut 92. Der Eingang 87 der zweiten Spule befindet sich an der Nut 93 und der Ausgang 85 an der Nut 58. Der zweiten radiale Abstand 73 ist beispielsweise eine Nut kürzer als der erste radiale Abstand 71.
Figur 7 zeigt eine Pinbelegung durch eine dritte und vierte Spule in den schwarzen Vierecken mit weißem Punkt und den weißen Vierecken mit schwarzem Punkt. Diese entsteht durch ein aus den Figuren 3, 4, 5 und 6 bekanntes Wickelschema, welches um zwei Nuten im Uhrzeigersinn im Vergleich zu den dort dargestellten Pins und Verbindungen versetzt ist. Eben falls sind die Ein- 101 und Ausgänge 103 der dritten Spule und Ein- 107 und Ausgänge 105 der vierten Spule gezeigt.
Figur 8 zeigt eine Pinbelegung durch eine fünfte und sechste Spule. Diese entsteht durch ein aus den Figuren 3, 4, 5 und 6 bekanntes Wickelschema, welches um vier Nuten im Uhrzeiger sinn im Vergleich zu den dort dargestellten Pins und Verbin dungen versetzt ist. Ebenfalls sind die Ein- 111 und Ausgänge 113 der fünften Spule und Ein- 117 und Ausgänge 115 der sechsten Spule gezeigt.
Figur 9 zeigt eine Pinbelegung durch die sechs Spulen als eine Kombination aus den Figuren 6, 7 und 8.
Figur 10 zeigt das Wicklungsschema der ersten Spule 201 und der zweiten Spule 202 bei einem Stator mit 48 Nuten und vier Layer. Die dritte und vierte Spule, sowie die fünfte und sechste Spule entstehen durch einen Versatz um jeweils zwei Nuten und sind in Figur 10 nicht gezeigt. Ferner sind die Ein- 81, 87 und Ausgänge 83, 85 der beiden Spulen 201, 202 dargestellt. Figur 11 zeigt zwei Einzelpins 217, 219 oder Ipins. In der Mitte befindet sich der eigentliche Pin, der in der Nut des Stators angeordnet ist. Die Bezugszeichen sind identisch zu den vorhergehenden Figuren. Die Pins sind aus Sicht des Statormittelpunkts mit der ersten Stirnseite nach oben darge stellt. Am oberen Ende befindet sich der Ein- oder Ausgang 81, 101, 111, 83, 103, 113, 85, 105, 115, 87, 107, 117. Der linke Einzelpin 217 wird auf Layer 4 verwendet. Der rechte Einzelpin 219 wird auf Layer 1 verwendet. Am unteren Ende weisen beide Pins einen Pinfuß 63a, 61a mit einem Schweiß punkt 221, 225 auf.
Figur 12 zeigt einen ersten Doppelpin 211, der aus einem vor gebogenen längeren Pin gefertigt ist und der die Verbindungs art 62 zwischen einem zweiten 22, 32 und einem dritten Pin 23, 33 herstellt. Auf der ersten Stirnseite 7 befindet sich die vorgebogene Verbindung 62 und auf der zweiten Stirnseite 9 wird die Verbindung durch Schweißen an den Schweißpunkten 223, 225 der Pinfüße 63a, 61b hergestellt. Die Mitte liegt in der Nut und bildet die genannten Pins mit den bekannten Be zugszeichen aus den vorherigen Figuren. Der Doppelpin kann den Abstand 71 zwischen den Nuten überbrücken.
Die Verbindung 61 wird durch den rechten Einzelpin 217 aus Figur 11 und dem ersten Doppelpin 211 aus Figur 12 über die Pinfüße 61a, 61b durch Verschweißen der beiden Schweißpunkte 221 und 223 gebildet.
Der linke Einzelpin 219 der Figur 11 ähnelt dem Pin 23, 33 des ersten Doppelpins 211 der Figur 12. Der Pinfuß 63a und der Schweißunkt 225 sind identisch. Der Einzelpin 219 weist keine Verbindung 62 wie der erste Doppelpin 211 auf, da am linken Einzelpin 219 die Spule endet bzw. beginnt. Figur 13 zeigt einen zweiten Doppelpin 213 oder Upin. Dieser vorgebogene zweite Doppelpin 213 bildet die Verbindung 64 zwischen den vierten Pins 24, 34 und dem fünften bzw. ersten Pin 31, 25. Lediglich der erste Pin 21 der ersten Windung der ersten Teilspule einer jeden Spule ist als Einzelpin ausge führt. Die unten an die Pins angeordneten Pinfüße 63b, 61a bilden über ihre Schweißpunkte 227, 221, mit den Schweißpunk ten 223, 225 der Pins der Figuren 11, 12, 14 die Verbindungs arten 61 und 63.
Der erste Abstand 71 ist lediglich in Bezug auf die zu über brückende Nutenanzahl identisch. Der tatsächlich zu überbrü ckende räumliche Abstand unterscheidet sich, da die Doppel pins unterschiedliche Layer verbinden.
Der rechte Einzelpin 217 der Figur 11 ähnelt dem Pin 25, 31, 35 des zweiten Doppelpins 217 der Figur 13. Der Pinfuß 61a und der Schweißunkt 221 sind identisch. Der Einzelpin 217 weist keine Verbindung 64 wie der zweite Doppelpin 213 auf, da am rechten Einzelpin 217 die Spule endet bzw. beginnt.
Der Doppelpin 215 der Figur 14 bildet die Verbindungsart 65, 67 und ist als besonderer Doppelpin nur einmal pro Spule vor handen. Der Doppelpin 215 umfasst die Pins 26, 36 und die Pinfüße 63b, 61b mit den Schweißpunkten 227, 223, die mit den Schweißpunkten 225 und 221 die Verbindungsart 61 und 63 bil den. Der Doppelpin 215 kann den zweiten Abstand 73, also eine Nut weniger als der erste Abstand 71 beträgt, überbrücken.
Die erste Verbindungsart 61 wird somit über die Pinfüße 61a, 61b und die Schweißpunkte 221 und 223 gebildet. Die dritte Verbindungsart 63 wird somit über die Pinfüße 63a, 63b und die Schweißpunkte 225 und 227 gebildet. Figur 15 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 403, beispielsweise eines Hybridfahrzeugs o- der eines Elektrofahrzeugs, umfassend eine elektrische Ma schine 401, insbesondere einen Elektromotor, mit einem Aus- führungsbeispiel des Stators 1 zum Antreiben des Fahrzeugs 403. Ferner kann das Fahrzeug 403 einen Inverter 405 aufwei sen, der die elektrische Maschine 401 mit einem Wechselstrom aus einer Gleichstromquelle versorgt.
Bezugszeichenliste
1 Stator
2, 21, 22, 23, 24, 25 Pin 31, 32, 33, 34, 35 Pin
5, 51, 52, 53, 54, 55, 56, Nut 57, 58, 91, 92, 93, 94 95, Nut 96, 97, 98 Nut 7 erste Stirnseite 9 zweite Stirnseite
11 Schnittstelle
26, 36 Endpin 41 - 48 Windung
61 erste Verbindungsart 62 zweite Verbindungsart
63 dritte Verbindungsart
64 vierte Verbindungsart
65, 67 fünfte Verbindungsart 66 sechste Verbindungsart 61a, 61b, 63a, 63b Pinfuß
71 Abstand
401 elektrische Maschine 81, 87, 101, 107, 111 117 Eingang 83, 85, 103, 105, 113 115 Ausgang 201 erste Spule
202 zweite Spule 211, 213, 215 Doppelpin
217, 219 Einzelpin
221, 223, 225, 227 Schweißpunkt 403 Fahrzeug
405 Inverter LI, L2, L3, L4 Layer M Statormittelpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Stator (1) für eine elektrische Maschine (401), umfas send
- eine Vielzahl von Pins (2, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33, 34, 35, 36), die auf konzentrischen Kreisen (7) mit unterschiedlichen Abständen zu ei nem Statormittelpunkt (M) in Nuten (5, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) im Stator (1), angeordnet sind, und jeder konzentrische Kreis einen Layer (LI, L2, L3, L4) bildet;
- wobei vier Pins (21, 22, 23, 24) in unterschiedli chen Layer (LI, L2, L3, L4) miteinander seriell verbunden sind und eine Windung (41) bilden,
- ein erster Pin (21) der Windung (41) befindet sich in einer ersten Nut (51) im 4n-3 Layer (LI), wobei n eine natürliche Zahl ist;
- ein zweiter Pin (22) der Windung (41) befindet sich in einer zweiten Nut (52) im 4n-2 Layer (L2), wobei die zweite Nut (52) einen ersten radialen Abstand (71) in einer ersten Umfangsrichtung des Stators
(1) zu der ersten Nut (51) aufweist;
- ein dritter Pin (23) der Windung (41) befindet sich in der ersten Nut (51) im 4n Layer (L4);
- ein vierter Pin (24) der Windung (41) befindet sich in der zweiten Nut (52) im 4n-3 Layer (L3).
2. Stator (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Stator (1) eine erste (7) Stirnseite und eine zweite Stirnseite (9) auf weist; und - der erste (21) und zweite Pin (22) auf der zweiten Stirnseite (9) mittels einer ersten Verbindungsart
(61) miteinander verbunden sind;
- der zweite (22) und dritte Pin (23) auf der ersten Stirnseite (7) mittels einer zweiten Verbindungsart
(62) miteinander verbunden sind;
- der dritte (23) und vierte Pin (24) auf der zweiten Stirnseite (9) mittels einer dritten Verbindungart
(63) miteinander verbunden sind;
- wobei sich die erste, zweite und dritte Verbin dungsart voneinander unterscheiden.
3. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei der Stator zumindest zwei Windungen (41, 42, 43) auf weist und zumindest der vierte Pin (24) in der zweiten Nut (52, 54, 56) mit einem fünften Pin (25) im 4n-3 Layer (LI) in einer dritten Nut (53) mittels einer vier ten Verbindungsart (64) verbunden ist.
4. Stator (1) gemäß Anspruch 3, wobei der Stator (1) eine Vielzahl von Windungen (41, 42, 43, 44) aufweist, die sich über den gesamten Umfang des Stators (1) erstrecken und dabei eine Teilspule bilden.
5. Stator (1) gemäß Anspruch 4, wobei je ein Pin (26, 36) von zwei Teilspulen mittels einer fünften Verbindungsart (65) miteinander verbunden sind.
6. Stator (1) gemäß Anspruch 5, wobei mindestens zwei Teil spulen eine Spule (201, 202) bilden.
7. Stator (1) gemäß Anspruch 6, wobei die Teilspulen sechs Spulen bilden und diesen derart sechs Phasen zugeordnet sind, dass sich jeweils zwei Spulen, die verschiedenen Phasen zugeordnet sind, in benachbarten Nuten (51-58, 91-98) befinden.
8. Stator (1) gemäß Anspruch 6, wobei je ein Eingang (81,
101, 111, 85, 105, 115) eines Pins (21) von zwei Spulen
(201, 202) mittels einer sechsten Verbindungsart (66) miteinander verbunden ist.
9. Stator (1) gemäß Anspruch 8, wobei je ein Ausgang (83,
103, 113, 87, 107, 117) eines Pins (37) der zwei Spulen
(201, 202) miteinander verbunden ist und die zwei Spulen dadurch parallelgeschaltet und insbesondere einer Phase zugeordnet sind.
10. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Verbindungsart (62) einen ersten Doppelpin (211) umfasst, der aus dem zweiten Pin (22, 32) und dem dritten Pin (23, 33) gebildet wird, wobei der erste Dop pelpin (211) zwei nach innen gebogene Pinfüße (63a, 61b) mit je einem Schweißpunkt (225, 223) aufweist und einen ersten radialen Abstand (71) überbrückt.
11. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei die vierte Verbindungsart (64) einen zweiten Doppelpin (213) umfasst, der aus dem vierten Pin (24, 34) und dem fünften Pin (25, 35) gebildet wird, wobei der zweite Doppelpin (213) zwei nach außen gebogene Pinfüße (63b, 61a) mit je einem Schweißpunkt (227, 221) aufweist und einen ersten radialen Abstand (71) überbrückt.
12. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei die fünfte Verbindungsart (65) einen dritten Doppelpin (215) umfasst, der aus zwei ersten Endpins (26, 36) ge bildet wird, wobei der dritte Doppelpin (215) zwei in die gleiche Richtung gebogene Pinfüße (63b, 61b) mit je einem Schweißpunkt (227, 223) aufweist und einen zweiten radialen Abstand (73) überbrückt.
13. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei ein Einzelpin (217, 219) einen zweiten Endpin (21, 37) und einen im Uhrzeigersinn gebogenen Pinfuß (61a, 63a) umfasst.
14. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Verbindungsart (61) durch eine Schweißverbin dung eines ersten Schweißpunkts (221) am Pinfuß (61a) des zweiten Doppelpins (213) oder des ersten Einzelpins (217) mit einem zweiten Schweißpunkt (223) am Pinfuß (61b) des ersten Doppelpins (211) oder des dritten Dop pelpins (215) gebildet wird.
15. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei die dritte Verbindungsart (63) durch eine Schweißverbin dung eines dritten Schweißpunkts (225) am Pinfuß (63a) des ersten Doppelpins (211) oder des zweiten Einzelpins (219) mit einem vierten Schweißpunkt (227) am Pinfuß (63b) des zweiten Doppelpins (213) oder des dritten Dop pelpins (215) gebildet wird.
16. Fahrzeug (403) mit einer elektrischen Maschine (401) mit einem Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110025162A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Hitachi, Ltd. Rotating Electrical Machine
DE102010053719A1 (de) * 2010-12-01 2012-06-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Ständerwicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere zur Herstellung eines Wechselstromgenerators
WO2012072754A2 (de) * 2010-12-01 2012-06-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung einer ständerwicklung einer elektrischen maschine, insbesondere zur herstellung eines wechselstromgenerators
US9136738B2 (en) 2011-09-24 2015-09-15 Denso Corporation Electric rotating machine
DE112013006691T5 (de) * 2013-02-18 2015-10-29 Mitsubishi Electric Corporation Drehende elektrische Maschine
EP3096441A1 (de) * 2014-01-17 2016-11-23 Mitsubishi Electric Corporation Elektrische drehmaschine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3155532B1 (ja) * 1999-12-01 2001-04-09 三菱電機株式会社 車両用交流発電機の固定子
JP3676707B2 (ja) * 2001-07-18 2005-07-27 三菱電機株式会社 車両用交流発電機の固定子およびその製造方法
JP3709823B2 (ja) * 2001-10-05 2005-10-26 株式会社デンソー 車両用交流発電機
US6894417B2 (en) * 2002-05-15 2005-05-17 Remy Inc. Multi-set rectangular copper hairpin windings for electric machines
WO2008081020A2 (de) * 2006-12-29 2008-07-10 Robert Bosch Gmbh Wechselstromgenerator mit einem ständer und einer in ständernuten einliegenden ständerwicklung aus wicklungselementen sowie ein verfahren zur herstellung eines erfindungsgemässen ständers
JP5367436B2 (ja) * 2009-04-13 2013-12-11 株式会社東芝 回転電機の電機子巻線
US10110078B2 (en) * 2013-08-23 2018-10-23 Borgwarner Inc. Distributed cascaded winding for electric machines
JP6120987B2 (ja) * 2013-11-29 2017-04-26 三菱電機株式会社 電気機械の電機子
JP6638629B2 (ja) * 2016-11-28 2020-01-29 トヨタ自動車株式会社 回転電機のステータ
CN207265747U (zh) * 2017-09-20 2018-04-20 中国第一汽车股份有限公司 一种交流发电机的定子绕组
CA3122862A1 (en) * 2018-12-11 2020-06-18 Societe De Commercialisation Des Produits De La Recherche Appliquee Socpra Sciences Et Genie S.E.C. Processes and systems for producing and/or purifying gallium-68
DE102019133549A1 (de) * 2019-12-09 2021-06-10 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Stator mit Pins für eine elektrische Maschine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110025162A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Hitachi, Ltd. Rotating Electrical Machine
DE102010053719A1 (de) * 2010-12-01 2012-06-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Ständerwicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere zur Herstellung eines Wechselstromgenerators
WO2012072754A2 (de) * 2010-12-01 2012-06-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung einer ständerwicklung einer elektrischen maschine, insbesondere zur herstellung eines wechselstromgenerators
US9136738B2 (en) 2011-09-24 2015-09-15 Denso Corporation Electric rotating machine
DE112013006691T5 (de) * 2013-02-18 2015-10-29 Mitsubishi Electric Corporation Drehende elektrische Maschine
EP3096441A1 (de) * 2014-01-17 2016-11-23 Mitsubishi Electric Corporation Elektrische drehmaschine

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