WO2021048088A1 - Hairpin-wicklung eines stators einer elektromaschine - Google Patents

Hairpin-wicklung eines stators einer elektromaschine Download PDF

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WO2021048088A1
WO2021048088A1 PCT/EP2020/075014 EP2020075014W WO2021048088A1 WO 2021048088 A1 WO2021048088 A1 WO 2021048088A1 EP 2020075014 W EP2020075014 W EP 2020075014W WO 2021048088 A1 WO2021048088 A1 WO 2021048088A1
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stator
connection
double
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PCT/EP2020/075014
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Boris Dotz
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Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a stator with pins for an electric machine, in particular an electric motor.
  • Electric machines are well known and are increasingly used as electric motors for driving vehicles.
  • An electric machine consists of a stator and a rotor.
  • the stator includes a variety of slots in which the
  • Windings are guided.
  • the turns can be made from insulated copper rods, known as 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.
  • a stator for an electrical machine comprises a plurality of pins which are arranged in slots on concentric circles at different distances from a stator center point and each concentric circle forms a layer, with four pins in different layers being connected in series with each other and one turn form, a first pin of the turn is located in a first groove in the 4n-3 layer, where n is a natural number; a second pin of the turn is in a second Slot in the 4n-2 layer, the second slot having a first radial distance in a first circumferential direction of the stator to the first slot, a third pin of the turn is located in the first slot in the 4n layer, a fourth pin of the turn is located in the second groove in the 4n-l 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, so-called Upins, and thereby establish a connection as soon as they are inserted 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 pin and the second pin on the second end face are connected to one another by means of a first type of connection, the second pin and third pin on the first end face are connected to one another by means of a second type of connection his, the third pin and the fourth pin on the second end face can be connected to one another by means of a third type of connection, the first, second and third type of connection being different from one another.
  • 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 on different or the same end faces of the stator is also possible.
  • connection is made by a kind of pre-bent pins, so-called double pins or also called Upins, and on another face of the stator pins are welded individually or one side of the double pin is welded together.
  • 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.
  • pins can be so-called end pins, as they mark the end of a sub-coil.
  • Preferred can a second and third end pin can be connected to one another by a fifth connection type.
  • the fifth type of connection can be implemented using a specially bent pin, for example.
  • at least two sub-coils can form one coil.
  • An interconnection can be made using two end pins, for example a fourth and an eighth end pin.
  • the coils can be interconnected within a quarter of all slots in the stator, that is to say within a quarter of the circumference of the stator.
  • one input of each pin 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 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. Furthermore, two phases can each have an almost identical current and voltage curve, and as a result 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.
  • one input of each pin of two coils can be connected to one another by means of a sixth type of connection (66).
  • one output of each pin of the two coils can be connected to one another and the two coils can thereby be connected in parallel and, in particular, 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 bases each with a spot weld 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 consists of a second end pin and a Third end pin is formed, the third double pin having two counterclockwise bent pin feet each with a welding point and bridging a third radial distance.
  • the third radial distance can be at least one groove longer than the first radial distance.
  • a seventh type of connection can comprise a fourth double pin, which is formed from a sixth end pin and a seventh end pin, the fourth double pin having two pin feet bent counterclockwise 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 preferably have a first end pin or a fourth end pin or a fifth end pin or an eighth
  • the first type of connection can be formed by a welded connection of a first weld point on the pin base of the first double pin or the third double pin or the fourth double pin with a second weld point on the pin base of the second double pin or the single pin.
  • the third type of connection can preferably be formed by a weld connection of a third weld point on the pin base of the first double pin or the single pin with a second weld point on the pin base of the second double pin or the third double pin or the fourth double pin.
  • a vehicle has an electrical machine with a stator according to one of the preferred configurations.
  • FIG. 1 shows a stator
  • Figure 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.
  • FIG. 5 shows a stator with two partial coils and their connection to one another and thus a coil.
  • Figure 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 a single pin.
  • Figure 12 shows a further single pin.
  • Figure 13 shows a first double pin.
  • Figure 14 shows a second double pin.
  • FIG. 15 shows a third double pin.
  • Figure 16 shows a fourth double pin.
  • FIG. 17 shows a vehicle with an electric machine, in particular an electric motor, with a stator.
  • FIG. 1 shows a stator 1 with a large number of slots 5 in which pins 2, 3 are guided.
  • the stator has a first end face 7 and a second end face 9.
  • inputs 81, 87, 101, 107, 111, 117 and outputs 83, 85, 103, 105, 113, 115 of partial coils for connecting the pins to an energy source for operating the electrical machine are shown.
  • the inputs and outputs are each in the outermost or innermost layer of the stator.
  • a rotor is also required to operate an electrical machine.
  • the pins for the connection are close together and enable short connecting cables.
  • FIG. 2 shows a stator 1 with slots 51, 52, 53, 54, 55,
  • the pins are arranged in the grooves.
  • the pins lie next to one another in a groove; in the example in FIG. 2, four pins lie next to one another in a groove.
  • the four pins within a slot are thus on different concentric circles around the center M of the stator, which thus form individual layers LI, L2, L3, L4.
  • 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.
  • a first pin 21 is located in a first groove 51 in layer LI.
  • This first pin 51 is connected to a second pin 22 in groove 52 by means of a first type of connection 61, shown as a dotted line.
  • the second pin 22 is located in layer L2.
  • the second pin 22 is by means of a second type of connection 62, shown as a short dashed line, connected to a third pin 23 in groove 51.
  • the third pin 23 is again located in the first groove 51, that is to say in the same groove as the first pin 21. However, the third pin 23 is in the layer L4. Between the third pin 23 and the first pin 21 there is still space in the groove 51 for two more pins.
  • the third pin 23 is connected to a fourth pin 24 via a third type of connection 63, shown as a solid line.
  • 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 first pin 21. In addition to the two pins 22, 24 in the groove 52, there is still space for two more pins Layer LI and L4.
  • the serial connection of the first, second, third and fourth pins forms a first turn 41.
  • the fourth pin 24 is connected via a fourth type of connection 64, shown in dashed lines, to a fifth pin 25 in layer LI in a third groove 53.
  • the previously described serial connection of the subsequent pins in the stator begins again with the fifth pin 25, the fifth pin 25 being similar to the first pin 21 with an offset of the groove by 90 degrees.
  • the first pin 21 is connected via a fourth type of connection 64 to a pin 27, which is similar to a fourth pin.
  • the pin 27 is in turn connected via a third type of connection 63 to a first end pin 26, which has an input 81, see FIG. 12.
  • 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 third turn 43 is formed in the grooves 55, 56 ge.
  • the turns 41, 42, 43, 44 are each connected to the fourth type of connection 64.
  • the fourth type of connection 64 between the respective turns is thus identical.
  • the first, second and third connection types 61, 62, 63 between the pins of the turn 43 are also identical to the first, second and third connection types 61, 62, 63 of the first and second turns 41, 42.
  • the fourth turn 44 is a specialty and is formed at the beginning and at the end of the serial connection of the three other coils.
  • the first pin 21 of the first turn 41 is connected to a pin 28 in groove 58 via the fourth type of connection 64.
  • This pin 27 is connected to the end pin 26 via a third type of connection 63.
  • two further pins are connected according to the scheme shown in FIG. 3 and the last pin 28 is designed as a second end pin, which thus completes the coil section.
  • the grooves are at an identical distance 71 from one another.
  • FIG. 4 shows the stator 1 from FIG. 3, eight slots 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 being shown there, which are located in the direct vicinity of the slots from FIG.
  • Pins 31, 32, 33, 34, 35 are connected in the same way as pins 21, 22, 23, 24, 25 of FIG. Even the type of connection is identical to FIG. 3 and is made clear by the same reference numerals. In the same way as described for Figure 3, the turns 45, 46, 47 and 48 are formed and are clockwise with one another through the fourth type of connection 64 connected.
  • the first pin 31 is in turn a third end pin 31.
  • the fourth pin in groove 98 on layer LI of turn 48 is a fourth end pin 38 and has an output 83 for connecting an energy source.
  • FIG. 5 shows a pin assignment through the first and second partial coil from FIGS. 3 and 4, which is represented by black squares.
  • the same reference symbols denote the same pins, grooves and connections in the figures.
  • the second end pin 28 of the turn 44 of the first coil section in slot 58, layer L2, and the third end pin 31 of the first turn 45 in slot 91, layer L3, are connected to a fifth type of connection 65.
  • the two coil sections thus form a first coil with a first end pin 26 as input 81 and a fourth end pin 38 as output 83 after two radial rotation in different directions around the stator.
  • the end pins 26, 28, 31, 38 can thus be seen, each marking the beginning and the end of a partial coil.
  • FIG. 6 shows a pin assignment through the first and second sub-coil from FIGS. 3 and 4, which are represented by black squares.
  • the same reference symbols denote the same pins, grooves and connections in the figures.
  • two further sub-coils based on the principle of FIGS. 3 and 4 are drawn as black squares on a white background, which, however, are each offset by 5 slots compared to the first coil and each form a second and third sub-coil.
  • These two partial coils are connected by means of a seventh type of connection 67 between a sixth end pin 28a in slot 98, layer L2 and a seventh end pin 31a in slot 57, layer L3 and form a second coil.
  • two parallel coils are shown, each of which consists of two sub-coils.
  • the inputs and outputs of the coils are also shown.
  • the input 81 of the first coil is located at the slot 57 and the output 83 at the slot 98.
  • the input 87 of the second coil is located at the slot 91 and the output 85 at the slot 58.
  • the inputs and outputs of both coils are therefore in adjacent grooves on the outermost or innermost layer.
  • the second radial distance 73 is, for example, a groove shorter than the first radial distance 71.
  • the third radial distance 75 is a groove longer than the first radial distance.
  • 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, which is offset by two slots in a clockwise direction compared to the pins and connections provided there.
  • the inputs 101 and outputs 103 of the third coil and inputs 107 and outputs 105 of the fourth coil are also shown. The inputs and outputs of both coils are therefore in adjacent slots on the outermost or innermost layer.
  • 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, which is offset by four slots in a clockwise direction compared to the pins and connections shown there.
  • FIG. 9 shows a pin assignment through the six coils as a combination of FIGS. 6, 7 and 8.
  • the inputs 81, 87, 101, 107, 111, 117 and outputs 83, 85, 103, 105, 113 , 115 it can be seen that all inputs can be interconnected within one eighth of the stator.
  • all outputs can be interconnected within one eighth of the stator.
  • FIG. 10 shows two coils 201, 202, which each consist of two sub-coils.
  • the same reference symbols establish the connection with the other figures.
  • the connection of the coil sections to the coil and the connection of the respective coil to an inverter, for example, can be seen in FIG.
  • Pin 26 of first coil 201 represents a first end pin 26 and has an input 81.
  • the stator is almost completely rotated radially and the first circulation, which includes the first partial coil, is formed.
  • the first end pin 26 is located at the beginning of the first sub-coil and the second end pin 28 is located at the end.
  • the second sub-coil is formed by connecting the horizontally dashed pins with the dashed arrows.
  • the coil section begins with the third end pin 31 and ends with the fourth end pin 38.
  • the fourth end pin 38 is connected via the output 83 to an inverter, for example.
  • the fifth connection type 65 is located between the second end pin 28 of the first sub-coil and the third end pin 31 of the second sub-coil. Both end pins 31, 28 and the fifth connection type 65 are shown in FIG. Both revolutions of the first coil 201 take place in different directions, for example first clockwise and then counterclockwise.
  • the pin 26a of the second coil 202 represents a fifth end pin 26a and has an input 87.
  • the stator is almost completely rotated radially once and the first circulation, which includes the first coil section of the second coil 202, is formed.
  • the fifth end pin 26a is located at the beginning of the second sub-coil and the sixth end pin 28a is located at the end.
  • the second sub-coil is formed by connecting the horizontally dashed pins with the dashed arrows.
  • the coil section begins with the seventh end pin 31a and ends with the eighth end pin 38a.
  • the eighth end pin 38a is connected to an inverter via the output 85, for example.
  • the seventh type of connection 67 is located between the sixth end pin 28a of the first coil section and the seventh end pin 38a of the second coil section. Both end pins 28a, 38a and the seventh type of connection 67 are shown in FIG.
  • the directions of rotation of the two coils can be chosen freely, but they are in the same direction of rotation.
  • FIG. 11 shows a single pin 219 or Ipin.
  • the pins In the middle is the actual pin 38, 38a, 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 stator center point, the pins are placed with the first end face 7 upwards.
  • the output 83, 85, 103, 105, 113, 115 is located at the upper end.
  • the single pin 219 is used on layer 1 for the fourth or eighth end pin 38, 38a. At the lower end, the end pin has a pin foot 61a with a second weld point 223.
  • FIG. 12 shows a single pin 220 or Ipin.
  • the pins are placed with the first end face 7 upwards.
  • the single pin 220 is used on layer 4 for the first and fifth end pins 26, 26a.
  • the end pin has a pin foot 63a with a third weld point 225.
  • FIG. 13 shows a first double pin 211 or Upin, which establishes the connection type 62 between a second 22, 32 and a third pin 23, 33.
  • the double pin can bridge the first distance 71 between the grooves.
  • the double pin has two inwardly bent pin feet 63a, 61b with weld points 225, 221.
  • FIG. 14 shows a second double pin 213 or Upin, which establishes the connection type 64 between a pin 24, 34, 27 and a pin 21, 25, 35.
  • the double pin can bridge the first distance 71 between the grooves.
  • the double pin has two outwardly bent pin feet 63b, 61a with a spot weld 227, 223.
  • 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.
  • FIG. 15 shows a third double pin 214 or Upin, which establishes the type of connection 65 between a second 28 and a third end pin 31.
  • the double pin can bridge the third distance 75 that is one groove more than the distance 71.
  • the double pin has two curved pin feet 63b, 61b, each with a spot weld 227, 221.
  • FIG. 16 shows a fourth double pin 215 or Upin, which produces the type of connection 67 between a sixth end pin 28a and a seventh end pin 31a.
  • the double pin can bridge the second distance 73 that is one groove less than the distance 71.
  • the double pin has two curved pin feet 61b, 63b, each with a spot weld 221, 227.
  • connection 61 is formed by welding the weld points 221, 223 to the pin feet 61a, 61b in accordance with the winding diagram of FIG.
  • connection 63 is formed by welding the weld points 225, 227 to the pin feet 63a, 63b according to the winding diagram of FIG.
  • the first type of connection 61 is thus formed via the pin feet 61a, 61b and the weld points 221 and 223.
  • the third type of connection 63 is thus formed via the pin feet 63a, 63b and the weld points 225 and 227.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a vehicle 403, for example a hybrid vehicle or an electric vehicle, comprising an electric machine 401, in particular an electric motor, with an exemplary embodiment of the stator 1 for driving the vehicle 403 Inverter 405 alswei sen, 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 electric machine 401, in particular an electric motor, with an exemplary embodiment of the stator 1 for driving the vehicle 403 Inverter 405 aufwei sen, 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), die auf konzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Abständen zu einem Statormittelpunkt (M) in Nuten (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) angeordnet sind und jeder konzentrische Kreis einen Layer (L1, L2, L3, L4) bildet; - wobei jeweils vier Pins (21, 22, 23, 24, 25) in unterschiedlichen Layer (L1, L2, L3, L4) 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-1 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 ein Stator für eine elektrische Ma schine eine Vielzahl von Pins, die auf konzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Abständen zu einem Statormittelpunkt in Nuten angeordnet sind und jeder konzentrische Kreis einen Layer bildet, wobei jeweils vier Pins in unterschiedlichen 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 befindet sich in der ersten Nut im 4n Layer, ein vierter Pin der Win dung 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, sogenannte Upins, ausgebildet sein und dadurch bereits beim Einführen in den Stator eine Verbindung hersteilen. Ferner stellt auch ein Verschweißen von zueinander gebogenen Endabschnitten von Pins eine Verbindungsart dar.
Die Layer können von außen nach innen zum Statormittelpunkt aufsteigend nummeriert werden.
Bevorzugt kann der Stator eine erste und eine zweite Stirn seite aufweisen und der erste Pin und der zweite Pin auf der zweiten Stirnseite mittels einer ersten Verbindungsart mitei nander verbunden sein, der zweite Pin und dritte Pin auf der ersten Stirnseite mittels einer zweiten Verbindungsart mitei nander verbunden seine, der dritte Pin und der vierte Pin auf der zweiten Stirnseite mittels einer dritten Verbindungsart miteinander verbunden sein, wobei sich die erste, zweite und dritte Verbindungsart voneinander unterscheidet.
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 gleichen Stirnseiten und verschiedenen Verbindungsarten auf unter schiedlichen 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.
Bei diesen Pins kann es sich um sogenannte Endpins handeln, da sie das Ende einer Teilspule markieren. Bevorzugt können ein zweiter und dritter Endpin durch eine fünfte Verbindungs art miteinander verbunden werden.
Die fünfte Verbindungsart kann beispielsweise durch einen speziell gebogenen Pin realisiert werden. Bevorzugt können mindestens zwei Teilspulen eine Spule bil den. Eine Verschaltung kann durch zwei Endpins erfolgen, also beispielsweise einen vierten und einen achten Endpin. Eine Verschaltung der Spulen innerhalb von einem Viertel aller Nu ten des Stators, also innerhalb eines Viertels des Statorum- fangs, ist möglich.
Weiter bevorzugt kann je ein Eingang eines Pins von zwei Spu len mittels einer sechsten Verbindungsart miteinander verbun den 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.
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 annährend 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. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann je ein Eingang ei nes Pins von zwei Spulen mittels einer sechsten Verbindungs art (66) miteinander verbunden sein.
Bevorzugt kann je ein Ausgang eines Pins der zwei Spulen mit- einander verbunden und die zwei Spulen dadurch parallelge schaltet 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 der Erfindung kann die zweite Verbin dungsart einen ersten Doppelpin umfassen, der aus dem zweiten Pin und dem dritten Pin gebildet wird, wobei der erste Dop pelpin zwei nach innen gebogene Pinfüße mit je einem Schweiß- punkt aufweist 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 einem zweiten Endpin und einem dritten Endpin gebildet wird, wobei der dritte Doppelpin zwei entgegen den Uhrzeigersinn gebogene Pinfüße mit je einem Schweißpunkt aufweist und einen dritten radialen Abstand überbrückt . Der dritte radiale Abstand kann mindestens eine Nut länger als der erste radiale Abstand sein.
In einer Ausgestaltung kann eine siebte Verbindungsart einen vierten Doppelpin umfassen, der aus einem sechsten Endpin und einem siebten Endpin gebildet wird, wobei der vierte Doppel- pin zwei entgegen den Uhrzeigersinn gebogene Pinfüße aufweist und einen zweiten radialen Abstand überbrückt.
Der zweite radiale Abstand kann mindestens eine Nut kürzer als der erste radiale Abstand sein.
Bevorzugt kann ein Einzelpin einen ersten Endpin oder einen vierten Endpin oder einen fünften Endpin oder eine achten
Endpin umfassen und einen im Uhrzeigersinn gebogenen Pinfuß mit einem Schweißpunkt aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die erste Verbindungsart durch eine Schweißverbindung eines ersten Schweißpunkts am Pinfuß des ersten Doppelpins oder des dritten Doppelpins oder des vierten Doppelpins mit einem zweiten Schweißpunkt am Pinfuß des zweiten Doppelpins oder des Einzelpins gebildet werden.
Bevorzugt kann die dritte Verbindungsart durch eine Schweiß verbindung eines dritten Schweißpunkts am Pinfuß des ersten Doppelpins oder des Einzelpins mit einem zweiten Schweißpunkt am Pinfuß des zweiten Doppelpins oder des dritten Doppelpins oder des vierten Doppelpins gebildet werden. Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug eine elektrische Maschine mit einem Stator gemäß einer der bevorzugten Ausgestaltungen 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 miteinander 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 einen Einzelpin.
Figur 12 zeigt einen weiteren Einzelpin.
Figur 13 zeigt einen ersten Doppelpin. Figur 14 zeigt einen zweiten Doppelpin.
Figur 15 zeigt einen dritten Doppelpin.
Figur 16 zeigt einen vierten Doppelpin.
Figur 17 zeigt ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Elektromotor, mit einem Stator. Figur 1 zeigt einen Stator 1 mit einer Vielzahl von Nuten 5 in denen Pins 2, 3 geführt werden. Der Stator weist eine erste Stirnseite 7 und eine zweite Stirnseite 9 auf. Auf der ersten Stirnseite 7 sind Ein- 81, 87, 101, 107, 111, 117 und Ausgänge 83, 85, 103, 105, 113, 115 von Teilspulen zum An schluss der Pins an eine Energiequelle zum Betrieb der elektrischen Maschine gezeigt. Die Ein und Ausgänge liegen jeweils im äußersten oder innersten Layer des Stators. Selbstverständlich ist zum Betrieb einer elektrischen Ma schine ferner ein Rotor nötig. Die Pins zum Anschluss liegen dicht beieinander und ermöglichen kurze Anschlussleitungen.
Figur 2 zeigt einen Stator 1 mit Nuten 51, 52, 53, 54, 55,
56, 57, 58 und Pins 21, 22, 23, 24, 26, 27 auf vier Layer, wobei lediglich 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 nebenei nander in einer Nut. Die vier Pins innerhalb einer Nut liegen somit auf unterschiedlichen konzentrischen Kreisen um den Mittelpunkt M des Stators, die somit einzelne Layer LI, L2, L3, L4 bilden. Zwischen jeweils zwei Nuten liegt ein Abstand 71. Dieser Abstand 71 ist zwischen allen in Figur 2 gezeigten Nuten identisch.
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. Ein erster Pin 21 befindet sich in einer ersten Nut 51 im Layer LI. Dieser erste Pin 51 ist mittels einer ersten Verbindungsart 61, als gepunktete Linie 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, als kurz gestrichelte Linie dargestellt, mit einem drit ten 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 dritten Pin 23 und dem ersten Pin 21 ist somit noch Platz in der Nut 51 für zwei weitere Pins. Der dritte Pin 23 ist über eine dritte Verbindungsart 63, als durchgezo gene Linie 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 ersten Pin 21. Neben den beiden Pins 22, 24 in der Nut 52 ist somit noch Platz für zwei weitere Pins in Layer LI und L4.
Die serielle Verbindung des ersten, zweiten, dritten, und vierten Pins bildet eine erste Windung 41.
Der vierte Pin 24 ist über eine vierte Verbindungsart 64, ge strichelt dargestellt, mit einem fünften Pin 25 in Layer LI in einer dritten Nut 53 verbunden. Mit dem fünften Pin 25 be ginnt die vorher beschriebene serielle Verbindung der im Sta tor nachfolgenden Pins erneut, wobei der fünfte Pin 25 ähn lich zum ersten Pin 21 mit einem Versatz der Nut um 90 Grad ist. Der erste Pin 21 ist über eine vierte Verbindungsart 64 mit einem Pin 27 verbunden, der einem vierten Pin ähnelt. Der Pin 27 ist wiederum über eine dritte Verbindungsart 63 mit einem ersten Endpin 26 verbunden, der einen Eingang 81 auf weist, siehe Figur 12.
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 dritte Windung 43 in den Nuten 55, 56 ge bildet. Die Windungen 41, 42, 43, 44 sind jeweils mit der vierten Verbindungsart 64 verbunden. Die vierte Verbindungs art 64 zwischen den jeweiligen Windungen ist somit identisch. Auch die erste, zweite und dritte Verbindungsart 61, 62, 63 zwischen den Pins der Windung 43 ist identisch zu der ersten, zweiten und dritten Verbindungsart 61, 62, 63 der ersten und zweiten Windung 41, 42.
Die vierte Windung 44 stellt eine Besonderheit dar und wird zu Beginn und am Ende der seriellen Verbindung der drei ande ren Spulen gebildet. Der erste Pin 21 der ersten Windung 41 ist über die vierte Verbindungsart 64 mit einem Pin 28 in Nut 58 verbunden. Dieser Pin 27 ist über eine dritte Verbindungs art 63 mit dem Endpin 26 verbunden. Nach dem Umlauf und der Verbindung der Windungen 41, 42, 43 erfolgt eine Verbindung von zwei weiteren Pins nach dem in Figur 3 gezeigten Schema und der letzte Pin 28 wird als zweiter Endpin ausgestaltet, der die Teilspule somit komplettiert. Die Nuten weisen unter einander einen identischen Abstand 71 auf.
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 in di rekter Nachbarschaft zu den Nuten aus Figur 3 befinden.
Die Pins 31, 32, 33, 34, 35 sind in gleicher Weise wie die Pins 21, 22, 23, 24, 25 der Figur 3 verbunden. Selbst die Verbindungsart ist identisch zur Figur 3 und durch die glei chen Bezugszeichen deutlich gemacht. In gleichen Weise wie bei Figur 3 beschrieben, werden die Windungen 45, 46, 47 und 48 gebildet und sind im Uhrzeigersinn miteinander durch die vierte Verbindungsart 64 verbunden. Der erste Pin 31 ist wie derum ein dritter Endpin 31.
Der vierte Pin in Nut 98 auf dem Layer LI der Windung 48 ist ein vierter Endpin 38 und weist einen Ausgang 83 zum An schluss einer Energiequelle auf. Die vier Windungen 45, 46,
47, 48 bilden eine zweite Teilspule.
Figur 5 zeigt eine Pinbelegung durch die erste und zweite Teilspule aus Figur 3 und 4, welche durch schwarze Vierecke dargestellt ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Pins, Nuten, Verbindungen in den Figuren. Der zweite Endpin 28 der Windung 44 der ersten Teilspule in Nut 58, Layer L2, und der dritte Endpin 31 der ersten Windung 45 in Nut 91, Layer L3, sind mit einer fünften Verbindungsart 65 verbunden. Die beiden Teilspulen bilden somit eine erste Spule mit einem ersten Endpin 26 als Eingang 81 und einem vierten Endpin 38 als Ausgang 83 nach zweimaligem radialen Umlauf in unter schiedliche Richtungen um den Stator. Es sind somit die End pins 26, 28, 31, 38 ersichtlich, die jeweils den Anfang und das Ende einer Teilspule markieren.
Figur 6 zeigt eine Pinbelegung durch die erste und zweite Teilspule aus Figur 3 und 4, welche durch schwarze Vierecke dargestellt sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Pins, Nuten, Verbindungen in den Figuren. Ferner sind zwei weitere Teilspulen nach dem Prinzip der Figuren 3 und 4 als schwarze Vierecke auf weißem Grund gezeichnet, die jedoch je weils um 5 Nuten im Vergleich zur ersten Spule versetzt sind und jeweils eine zweite und dritte Teilspule bilden. Diese beiden Teilspulen sind mittels einer siebten Verbindungsart 67 zwischen einem sechsten Endpin 28a in Nut 98, Layer L2 und einem siebten Endpin 31a in Nut 57, Layer L3 verbunden und bilden eine zweite Spule. In Figur 6 sind somit zwei parallele Spulen gezeigt, die je weils aus zwei Teilspulen bestehen. Ebenfalls sind die Ein- und Ausgänge der Spulen gezeigt. Der Eingang 81 der ersten Spule befindet sich an der Nut 57 und der Ausgang 83 an der Nut 98. Der Eingang 87 der zweiten Spule befindet sich an der Nut 91 und der Ausgang 85 an der Nut 58. Die Ein- und Aus gänge beider Spulen liegen somit in benachbarten Nuten auf dem äußersten oder innersten Layer. Der zweiten radiale Ab stand 73 ist beispielsweise eine Nut kürzer als der erste ra diale Abstand 71. Ferner ist der dritte radiale Abstand 75 eine Nut länger als der erste radiale Abstand.
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 bekanntes Wickelschema, welches um zwei Nuten im Uhrzeigersinn im Vergleich zu den dort dar gestellten Pins und Verbindungen versetzt ist. Ebenfalls sind die Ein- 101 und Ausgänge 103 der dritten Spule und Ein- 107 und Ausgänge 105 der vierten Spule gezeigt. Die Ein- und Aus gänge beider Spulen liegen somit in benachbarten Nuten auf dem äußersten oder innersten Layer.
Figur 8 zeigt eine Pinbelegung durch eine fünfte und sechste Spule. Diese entsteht durch ein aus den Figuren 3, 4, 5 be kanntes Wickelschema, welches um vier Nuten im Uhrzeigersinn im Vergleich zu den dort dargestellten Pins und Verbindungen versetz ist.
Ebenfalls sind die Ein- 111 und Ausgänge 113 der fünften Spule und Ein- 117 und Ausgänge 115 der sechsten Spule ge zeigt. Die Ein- und Ausgänge beider Spulen liegen somit in benachbarten Nuten auf dem äußersten oder innersten Layer. Figur 9 zeigt eine Pinbelegung durch die sechs Spulen als eine Kombination aus den Figuren 6, 7 und 8. Insbesondere aus der Lage der Ein- 81, 87, 101, 107, 111, 117 und Ausgänge 83, 85, 103, 105, 113, 115 wird ersichtlich, dass eine Verschal tung aller Eingänge innerhalb eines Achtel des Stators erfol gen kann. Ferner kann auch die Verschaltung aller Ausgänge innerhalb eines Achtel des Stators erfolgen.
Figur 10 zeigt zwei Spulen 201, 202, die aus jeweils zwei Teilspulen bestehen. Die gleichen Bezugszeichen stellen den Zusammenhang mit den anderen Figuren her. Die Verbindung der Teilspulen zur Spule und der Anschluss der jeweiligen Spule an beispielsweise einen Inverter ist aus Figur 10 ersicht lich. Pin 26 der ersten Spule 201 stellt einen ersten Endpin 26 dar und weist einen Eingang 81 auf. Durch eine serielle Verbindung der schwarz ausgefüllten Pins mittels der durchge zogenen Pfeile wird der Stator radial einmal fast vollständig umlaufen und der erste Umlauf, der die erste Teilspule um fasst, gebildet. Am Anfang der ersten Teilspule liegt der erste Endpin 26 und am Ende liegt der zweiten Endpin 28.
Die zweite Teilspule wird durch ein Verbinden der waagerecht gestrichelten Pins mit den gestrichelten Pfeilen gebildet.
Die Teilspule beginnt mit dem dritten Endpin 31 und endet mit dem vierten Endpin 38. Der vierte Endpin 38 ist über den Aus gang 83 beispielsweise mit einem Inverter verbunden. Zwischen dem zweiten Endpin 28 der ersten Teilspule und dem dritten Endpin 31 der zweiten Teilspule befindet sich die fünfte Ver bindungsart 65. Beide Endpins 31, 28 und die fünfte Verbin dungsart 65 sind in Figur 15 gezeigt. Beide Umläufe der ers ten Spule 201 erfolgen in unterschiedlichen Richtung, bei spielsweise zuerst mit und danach gegen den Urzeigersinn. Der Pin 26a der zweiten Spule 202 stellt einen fünften Endpin 26a dar und weist einen Eingang 87 auf. Durch eine serielle Verbindung der schwarz ausgefüllten Pins mittels der durchge zogenen Pfeile wird der Stator radial einmal fast vollständig umlaufen und der erste Umlauf, der die erste Teilspule der zweiten Spule 202 umfasst, gebildet. Am Anfang der zweiten Teilspule liegt der fünfte Endpin 26a und am Ende liegt der sechste Endpin 28a.
Die zweite Teilspule wird durch ein Verbinden der waagerecht gestrichelten Pins mit den gestrichelten Pfeilen gebildet.
Die Teilspule beginnt mit dem siebten Endpin 31a und endet mit dem achten Endpin 38a. Der achte Endpin 38a ist über den Ausgang 85 beispielsweise mit einem Inverter verbunden. Zwi schen dem sechsten Endpin 28a der ersten Teilspule und dem siebten Endpin 38a der zweiten Teilspule befindet sich die siebte Verbindungsart 67. Beide Endpins 28a, 38a und die siebte Verbindungsart 67 sind in Figur 16 gezeigt.
Die Umlaufrichtungen der beiden Spulen können frei gewählt werden, jedoch liegen sie in gleicher Umlaufrichtung.
Figur 11 zeigt einen Einzelpins 219 oder Ipin. In der Mittte befindet sich der eigentliche Pin 38, 38a, 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 7 nach oben dar gestellt. Am oberen Ende befindet sich der Ausgang, 83, 85, 103, 105, 113, 115. Der Einzelpin 219 wird auf Layer 1 für den vierten oder achten Endpin 38, 38a verwendet. Am unteren Ende weist der Endpin einen Pinfuß 61a mit einem zweiten Schweißpunkt 223 auf.
Figur 12 zeigt einen Einzelpins 220 oder Ipin. In der Mittte befindet sich der eigentliche Pin 26, 26a, 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 7 nach oben dar gestellt. Der Einzelpin 220 wird auf Layer 4 für den ersten und fünften Endpin 26, 26a verwendet. Am unteren Ende weist der Endpin einen Pinfuß 63a mit einem dritten Schweißpunkt 225 auf. Am oberen Ende befindet sich der Eingang 81, 87,
101, 107, 111, 117.
Figur 13 zeigt einen ersten Doppelpin 211 oder Upin, der die Verbindungsart 62 zwischen einem zweiten 22, 32 und einem dritten Pin 23, 33 herstellt. Der Doppelpin kann den ersten Abstand 71 zwischen den Nuten überbrücken. Am unteren Ende weist der Doppelpin zwei nach innen gebogene Pinfüße 63a, 61b mit einem Schweißpunkten 225, 221 auf.
Figur 14 zeigt einen zweiten Doppelpin 213 oder Upin, der die Verbindungsart 64 zwischen einem Pin 24, 34, 27 und einem Pin 21, 25, 35 herstellt. Der Doppelpin kann den ersten Abstand 71 zwischen den Nuten überbrücken. Am unteren Ende weist der Doppelpin zwei nach außen gebogene Pinfüße 63b, 61a mit einem Schweißpunkt 227, 223 auf.
Der erste Abstand 71 ist lediglich in Bezug auf die zu über brückende Nutenanzahl identisch. Der tatsächlich zu überbrü ckende räumlich Abstand unterscheidet sich, weil die Doppel pins unterschiedliche Layer verbinden.
Figur 15 zeigt einen dritten Doppelpin 214 oder Upin, der die Verbindungsart 65 zwischen einem zweiten 28 und einem dritten Endpin 31 herstellt. Der Doppelpin kann den dritten Abstand 75 also eine Nut mehr als der Abstand 71 beträgt, überbrü cken. Am unteren Ende weist der Doppelpin zwei gebogene Pin füße 63b, 61b mit jeweils einem Schweißpunkt 227, 221 auf. Figur 16 zeigt einen vierten Doppelpin 215 oder Upin, der die Verbindungsart 67 zwischen einem sechsten Endpin 28a und ei nem siebten Endpin 31a herstellt. Der Doppelpin kann den zweiten Abstand 73 also eine Nut weniger als der Abstand 71 beträgt, überbrücken. Am unteren Ende weist der Doppelpin zwei gebogene Pinfüße 61b, 63b mit jeweils einem Schweißpunkt 221, 227 auf.
Die Verschiedenen Einzel- und Doppelpins in den Figuren 11 bis 16 weißen ähnliche Pinfüße auf. Die Verbindung 61 wird durch Verschweißen der Schweißpunkte 221, 223 an den Pinfüße 61a, 61b gemäß Wickelschema der Figur 10 gebildet. Die Ver bindung 63 wird durch Verschweißen der Schweißpunkte 225, 227 an den Pinfüße 63a, 63b gemäß Wickelschema der Figur 10 ge bildet.
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 17 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
26, 26a, 28, 28a, 31, 31a, 38, 38a Endpin 41 - 48 Windung
61 erste Verbindungsart
62 zweite Verbindungsart 63 dritte Verbindungsart
64 vierte Verbindungsart
65 fünfte Verbindungsart
66 sechste Verbindungsart
67 siebte Verbindungsart 61a, 61b, 63a, 63b Pinfuß
71 erster Abstand
73 zweiter Abstand 75 dritter 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, 214, 215 Doppelpin 219, 220 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), die auf konzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Abständen zu einem Statormittelpunkt (M) in Nuten
(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) angeordnet sind und jeder konzentrische Kreis einen Layer (LI, L2, L3, L4) bildet;
- wobei jeweils vier Pins (21, 22, 23, 24, 25) in un terschiedlichen Layer (LI, L2, L3, L4) miteinander seriell verbunden sind und eine Windung (41) bil den,
- 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-l Layer (L3).
2. Stator (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Stator (1) eine erste Stirnseite (7) und eine zweite Stirnseite (9) auf weist; und - der erste Pin (21) und der zweite Pin (22) auf der zweiten Stirnseite (9) mittels einer ersten Verbin dungsart (61) miteinander verbunden sind;
- der zweite Pin (22) und der dritte Pin (23) auf der ersten Stirnseite (7) mittels einer zweiten Verbin dungsart (62) miteinander verbunden sind;
- der dritte Pin (23) und der vierte Pin (24) auf der zweiten Stirnseite (9) mittels einer dritten Ver bindungsart (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, 44) aufweist und zumindest der vierte Pin (24) in der zwei ten 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 (28, 31) von zwei Teilspulen mittels einer fünften Verbindungsart (65) miteinander verbunden sind und eine Spule (201,
202) bilden.
6. Stator (1) gemäß Anspruch 5, 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.
7. Stator (1) gemäß Anspruch 5, wobei je ein Eingang (81, 101, 111, 87, 107, 117) eines Pins (26, 26a) von zwei Spulen (201, 202) mittels einer sechster Verbindungsart miteinander verbunden sind.
8. Stator (1) gemäß Anspruch 7, wobei je eine Ausgang (83, 103, 113, 85, 105, 115) eines Pins (38, 38a) der zwei Spulen (201, 202) miteinander verbunden sind und die zwei Spulen (201, 202) dadurch parallelgeschaltet sind, und insbesondere einer Phase zugeordnet sind.
9. 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 (61b, 63a) mit je einem Schweißpunkt (221, 225) aufweist und einen ersten radialen Abstand (71) überbrückt.
10. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei die vierte Verbindungsart (64) einen zweiten Doppelpin
(213) umfasst, der aus dem vierten Pin (24, 27, 34) und dem fünften Pin (21, 25, 35) gebildet wird, wobei der zweite Doppelpin (213) zwei nach außen gebogene Pinfüße (61a, 63b) mit je einem Schweißpunkt (221, 227) aufweist und einen ersten radialen Abstand (71) überbrückt.
11. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei die fünfte Verbindungsart (65) einen dritten Doppelpin
(214) umfasst, der aus einem zweiten Endpin (28) und ei nem dritten Endpin (31) gebildet wird, wobei der dritte Doppelpin (214) zwei entgegen den Uhrzeigersinn gebogene Pinfüße (63b, 61b) mit je einem Schweißpunkt (227, 221) aufweist und einen dritten radialen Abstand (75) über brückt.
12. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei eine siebte Verbindungsart (67) einen vierten Doppelpin (215) umfasst, der aus einem sechsten Endpin (28a) und einem siebten Endpin (31a) gebildet wird, wobei der vierte Doppelpin (215) zwei entgegen den Uhrzeigersinn gebogene Pinfüße (63b, 61b) aufweist und einen zweiten radialen Abstand (73) überbrückt.
13. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei ein Einzelpin (219, 220) einen ersten Endpin (26) oder einen vierten Endpin (38) oder einen fünften Endpin (26a) oder eine achten Endpin (38) umfasst und einen im Uhrzeigersinn gebogenen Pinfuß (61a, 63a) mit einem Schweißpunkt (223, 225) aufweist.
14. Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Verbindungsart (61) durch eine Schweißverbin dung eines ersten Schweißpunkts (221) am Pinfuß (61b) des ersten Doppelpins (211) oder des dritten Doppelpins (214) oder des vierten Doppelpins (215) mit einem zwei ten Schweißpunkt (223) am Pinfuß (61a) des zweiten Dop pelpins (213) oder des Einzelpins (219) 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 Einzelpins (220) mit einem zweiten Schweißpunkt (227) am Pinfuß (63b) des zweiten Doppelpins (213) oder des dritten Doppelpins (214) oder des vierten Doppelpins (215) gebildet wird.
16. Fahrzeug (403) mit einer elektrischen Maschine (401) mit einem Stator (1) gemäß einer der vorherigen Ansprüche.
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