WO2021122007A1 - Wicklung eines stators für einen elektromotor - Google Patents

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WO2021122007A1
WO2021122007A1 PCT/EP2020/084303 EP2020084303W WO2021122007A1 WO 2021122007 A1 WO2021122007 A1 WO 2021122007A1 EP 2020084303 W EP2020084303 W EP 2020084303W WO 2021122007 A1 WO2021122007 A1 WO 2021122007A1
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WO
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winding
groove
stator
layer
conductor elements
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Application number
PCT/EP2020/084303
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Inventor
Benedikt Oelkers
Florian Wehling
Carl Christopher STEINNAGEL
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H02K15/0414—Windings consisting of separate elements, e.g. bars, hairpins, segments, half coils
    • H02K15/0421—Windings consisting of separate elements, e.g. bars, hairpins, segments, half coils consisting of single conductors, e.g. hairpins

Definitions

  • the present invention relates to a stator for an electric motor.
  • Stators for electric motors are often manufactured using a plug-in technology, i.e. based on a so-called "plug-in technology process".
  • plug-in technology process conductor elements are pushed into slots in a stator core and the conductor elements are connected in a corresponding manner in order to create windings of the stator. If more than two conductors pass through a slot in a stator, it is often necessary to connect an inner winding part A with an outer winding part B. This is mostly done using special wires, which mostly protrude axially beyond the other wires. This increases the height of a winding head of the stator, which can be a hindrance in the case of compact designs of an electric motor.
  • Exemplary electric motors manufactured using the plug-in technique are known from DE102017210445A1 and DE102015221632A1.
  • the stator according to the invention for an electric motor comprises a stator core, which has a plurality of slots that extend parallel to a central axis of the stator core around the central axis, at least two, preferably at least three, winding phases, each of the winding phases each having an electrical phase of a winding of the Stator of the electric motor represents a plurality of conductor elements which are arranged in the slots in order to form the winding phases.
  • each of the conductor elements associated with the winding phase has two successive slots on a first side of the stator core with one another connects, wherein in each case a specific groove is connected to a following groove in a circumferential direction, which is an nth groove after the specific groove in the circumferential direction, through one of the conductor elements, each of the conductor elements of the winding strand is arranged in such a way that it is in a winding layer between the successive slots runs along the direction of rotation in a stator plane from the inside to the outside, the stator plane being perpendicular to the central axis, in each of the successive slots at least one side of two inner conductor elements of an inner winding layer and two outer conductor elements of an outer winding layer are arranged, and the inner winding layer and the outer winding layer are connected on the first side of the stator core by at least one layer connector, which connects a final first slot with a final second slot, which in the direction of rotation an n-th slot
  • the conductor elements of the winding strands on the first side of the stator core form a winding head that rises above the stator core over the height of the angled head, and the layer connectors rise above the stator core at a maximum of the same height as the angled head.
  • a multiplicity of conductor elements is arranged in the grooves.
  • Each of the conductor elements is in particular shaped such that it can be inserted into two different of the grooves at the same time in order to provide a conductor in each of the two grooves with a section of the conductor element and the conductors lying in the two grooves together via a central section of the conductor element connect to.
  • This middle section of the conductor element forms the winding head together with the respective middle section of the other conductor elements.
  • the multiplicity of conductor elements forms at least two winding phases in order to excite an electric motor associated with the stator with at least two phases.
  • the direction of rotation is a direction of rotation around the central axis, the direction of rotation being either clockwise or counterclockwise.
  • the direction of rotation is not a characteristic of the electric motor, but only serves to show an orientation of the conductor elements. The direction of rotation is therefore not to be equated with a direction of rotation of the electric motor.
  • the certain groove and the following groove connected by one of the conductor members are selected so that the following groove is an n-th groove after the certain groove.
  • the parameter n thus describes a so-called slot step of the stator.
  • Each of the conductor elements between the successive grooves along the direction of rotation runs in a stator plane from the inside to the outside if the direction of rotation is followed.
  • the stator plane is a plane which is perpendicular to the central axis. This means that a distance from the central axis increases over the course of a conductor element between the successive grooves.
  • a first section of a conductor element runs through the particular groove parallel to the central axis.
  • a second section of the same conductor element runs through the following groove lying in the direction of rotation, parallel to the central axis.
  • the first section of the conductor element runs through the specific groove at a first distance from the central axis and the second section of the conductor element runs through the following groove at a second distance from the central axis, the first distance being smaller than the second distance.
  • the first section and the second section are connected by the middle section of this conductor element.
  • One side of two inner conductor elements of an inner winding layer and two outer conductor elements of an outer winding layer of the respective winding phase are arranged in at least one of the slots, in particular in the successive slots.
  • the outer winding layer is an outermost winding layer and thus further away from the central axis than all other winding layers.
  • the inner winding layer is an innermost winding layer and is therefore arranged closer to the central axis than all other winding layers.
  • further conductor elements are located between the conductor elements of the inner winding layer and the outer winding layer in the slot under consideration, which optional further winding layers are associated.
  • one side of two inner conductor elements and two outer conductor elements are arranged in each of the slots of the stator, apart from the slots in which a layer connector or a connection element is arranged.
  • the groove pitch has the value n. This groove pitch is also maintained by the layer connector.
  • Each of the winding strands preferably has two layer connectors.
  • the stator core preferably comprises a number of 2m-2 layer connectors per winding phase, where m is the number of winding layers.
  • the angular head rises above the stator core in the axial direction above the height of the angular head.
  • the angular head height is a distance between a height at which the conductor elements enter the respective associated slots of the stator core when they are finally placed and a highest point of the conductor elements to which they extend along the direction of the central axis above the stator core.
  • the sum of the conductor elements does not rise further above the stator core than the height of the angled head.
  • the layer connector rises to a maximum of the same angular head height above the stator core. In other words, this means that the layer connector does not protrude beyond the conductor elements in a direction of the central axis.
  • the layer connector preferably runs along the direction of rotation in the stator plane from the outside to the inside. This means that the layer connector along the circumferential direction in the reverse manner to the conductor elements connect a point further spaced from the central axis with a point of two grooves which is closer to the central axis. This preferably applies to all layer connectors of the stator. If one looks at the stator core in a plan view, it thus emerges that the conductor elements all run from the inside to the outside and the layer connectors run from the outside to the inside. Whether the layer connector and the conductor elements run from the outside to the inside or from the inside to the outside depends on what is considered the direction of rotation.
  • the conductor elements can therefore run both from the inside to the outside and from the outside to the inside, depending on how the direction of rotation is defined.
  • the corresponding implementation of the layer connector makes it possible for the layer connector to lie particularly close to the conductor elements and as complete a design as possible is made possible.
  • the inner winding layer and the outer winding layer on the first side of the stator core are connected by layer connectors which each connect an associated first closing groove with a second closing groove in the circumferential direction, which in the circumferential direction is an nth groove after the final groove, with different pairs of grooves being connected by each of the ply connectors.
  • the Layer connector created independent electrical paths between the outer winding layer and the inner winding layer, whereby, for example, an electrical path in two directions, so in the direction and a reverse direction is made possible. In this way it is made possible that contacting of a winding phase is required either only on the outer or only on the inner winding layer. Furthermore, all of the layer connectors of a winding strand are effectively integrated into the winding head, since the layer connectors are parallel to one another.
  • a bridge element is arranged for each of the winding phases in a first slot and in a second slot at an innermost or an outermost position of the first or the second slot, which connects the first and the second slot with one another, the second Groove in the circumferential direction is an n-th groove after the first groove.
  • the bridge element is therefore suitable for the same groove step as the conductor elements and the layer connector.
  • the bridge element is preferably formed by a further section of a conductor element. The bridge element makes it possible, in particular, for a current flow direction to be reversed along the stator core.
  • a bridge element is preferably associated with each winding phase.
  • the bridge element connects the first slot and the second slot on a second side of the stator core, which is a side opposite the first side of the stator core.
  • first loop-like current path and the opposing second loop-like current path are coupled to one another through the bridge element. This enables the loop-like current paths to be connected in such a way that a current in the two current paths flows in different directions through a common groove in each case, as a result of which a desired magnetic field is generated.
  • the inner conductor elements are structurally identical elements and / or several of the outer conductor elements are structurally identical elements and / or several of the layer connectors are structurally identical elements.
  • the conductor elements are structurally identical elements which do not comprise a bridge element and which are not a first or last element in a winding strand.
  • An electric motor which has the stator according to the invention has all the advantages of the stator according to the invention.
  • FIG. 2 shows an exemplary winding scheme for two winding phases of a stator according to the invention
  • FIG. 3 shows an exemplary winding scheme for further winding strands of the stator according to the invention
  • Figure 4 is a perspective view of the invention
  • the stator 1 further comprises a multiplicity of conductor elements 4 which are arranged in the slots 3 in order to form at least two winding phases 60, 61, 62.
  • the stator 1 shown in FIG. 1 is a stator 1 which was manufactured using a plug-in technique.
  • the conductor elements 4 are elements which are inserted into the grooves 3, each of the conductor elements 4 being inserted into two of the grooves 3.
  • a winding strand of winding strands 60 - 65 of stator 1 is defined by a current path which connects an input contact 30a and an output contact 30b of stator core 2 to one another.
  • Each winding phase 60 - 65 is formed from a combination of several conductor elements 4, two layer connectors 17 and at least one bridge element 22.
  • Each of the winding strands 60-65 can optionally also comprise further components.
  • the fifth winding phase 64 and the sixth redundant winding phase 65 are assigned to a third phase W.
  • the fact that a current with a phase shifted between the winding phases 60, 62, 64 is applied to the different winding phases 60, 62, 64 makes it possible to drive a rotor arranged in the stator.
  • V and W are here, for example, the phases of a three-phase alternating current.
  • the stator 1 thus has six pairs of input / output contacts 30a, 30b, which are associated with the separate winding branches 60-65. It is pointed out, however, that by connecting individual input and output contacts 30a, 30b of different winding strands 60-65 these Winding strands 60-65 can be combined with one another, for example in order to assign two winding strands to a common phase.
  • the stator 1 according to the invention can also be designed in a corresponding manner for two or more than three phases, in that the stator 1 is designed with a corresponding number of winding phases.
  • Each of the winding strands 60 - 65 has at least one layer connector 17, in the exemplary embodiment described here, two layer connectors 17.
  • the first winding phase 60 has a first layer connector 17a and a second layer connector 17b.
  • the layer connectors 17 connect an inner winding layer 15 and an outer winding layer 16 of the stator 1.
  • a corresponding design of the individual winding phases 60-65 in particular based on one of the following winding schemes, enables the layer connectors 17 to be integrated into an end winding 23 and not rise above it.
  • FIG. 2 shows a winding diagram for the stator 1, which only shows the first and second winding phases 60, 61.
  • the third and fourth winding phases 62, 63 and the fifth and sixth winding phases 64, 65 are designed accordingly. It should be noted that further winding phases 62-65 are arranged between the first and second winding phases 60, 61, as shown in FIG.
  • FIG. 2 therefore shows a simplified winding diagram for the stator 1 shown in FIG. 1, although not all winding phases are shown.
  • the third to six windings 62-65 are not shown in FIG.
  • the first winding phase 60 shown in FIG. 2 has a winding input 30a and a winding output 30b.
  • the first winding phase 60 comprises a large number of associated conductor elements 4.
  • the conductor elements 4 are subdivided into inner conductor elements 4a, 4b, 4c, which are associated with an inner winding layer 15, and outer conductor elements 4d, 4e, 4f, which are associated with an outer winding layer 16.
  • the inner winding layer 15 is shown above the outer winding layer 16 in FIG.
  • the outer winding layer 16 is a winding layer which is further away from the central axis 14 than the inner winding layer 15.
  • FIG Stator core 2 located below and an outer side 12 of the stator core 2 located above.
  • Each of the columns shown in FIG. 2 represents a groove 3, an index being assigned to each of the grooves 3 in an index line 40.
  • the first winding phase 60 from FIG. 2 has an inner winding layer 15 in which a first conductor element 4a, a second conductor element 4b and a third conductor element 4c are arranged alongside further conductor elements 4.
  • the first winding strand 60 has an outer winding layer 16 in which a fourth conductor element 4d, a fifth conductor element 4e and a sixth conductor element 4f are arranged in addition to further conductor elements 4.
  • the conductor elements 4 of the first winding strand 60 have the common property that they have the same groove pitch n.
  • each of the conductor elements 4 of the first winding strand 60 that is to say, for example, the first to sixth conductor elements 4a to 4f, connect two successive slots 9, 10 of the stator core 2 to one another.
  • each of the conductor elements 4 connects a particular groove 9 with a following groove 10 lying in a direction of rotation 13, which is an nth groove after the particular groove 9 in the direction of rotation 13.
  • Each of the grooves 3 can be regarded as the specific groove 9 and has an associated following groove 10, so that a conductor element 4 is arranged in this groove.
  • the first conductor element 4a connects a slot with the index 20 of the stator core 2, which is the specific slot 9 when viewed accordingly, with a slot with the one with the index 26 of the stator core 2, which is the in the circumferential direction 13 is the following groove 10, which in the circumferential direction 13 is an n-th groove after the particular groove 9.
  • the following groove 10 is a sixth groove after the particular groove 9.
  • a groove pitch n is therefore equal to the value 6 elected.
  • each of the conductor elements 4 connects two grooves 3 to one another or is introduced into these two grooves 3 with one end each, which are six steps away from one another along the circumferential direction 13.
  • the groove step with the value 6 is only selected as an example.
  • the slot pitch and thus the slot pitch n are preferably selected based on the number of winding phases 5, 6 of the stator 1.
  • the slot pitch n is preferably equal to the number of winding strands 60-65.
  • the fourth conductor element 4d also connects the slot with the index 20, which is the specific slot 9 when viewed accordingly, with the slot with the index 26 of the stator core 2, which in the circumferential direction 13 is the following groove 10, which is an n-th groove after the particular groove 9 in the circumferential direction 13.
  • the first conductor element 4a and the fourth conductor element 4d each connect two successive grooves 9, 10 to one another, which meet the criterion that these successive grooves are selected so that the groove 10 following in the circumferential direction 13 has an n- te groove after the certain groove 9 is.
  • the groove with the index 26 is connected to the groove with the index 32 via the second conductor element 4b and the fifth conductor element 4e, the groove with the index 32 being regarded as the following groove can be.
  • Each of the conductor elements 4 has the property that it runs between the successive grooves 9, 10, which are connected by the respective conductor element 4, along the circumferential direction 13, in a stator plane from the inside to the outside, the stator plane being perpendicular to the central axis 14 stands.
  • FIG. 2 all of the conductor elements 4 shown run from top to bottom if one assumes a run direction from left to right, which corresponds to the circumferential direction 13 by way of example.
  • FIG. 1 in which the conductor elements 4, if one sees the course of the stator core 2 in an anti-clockwise direction, that is, in the direction of rotation 13 follows, all of the conductor elements 4 extend from the inside to the outside. The course is viewed in the stator plane, which is perpendicular to the central axis 14.
  • the conductor elements 4 of the outer winding layer 16 and the conductor elements 4 of the inner winding layer 15 are connected to one another in an electrically conductive manner. This takes place via the layer connectors 17, for example via a first layer connector 17a and a second layer connector 17b.
  • the conductor elements 4 shown in FIG. 2 are arranged on a first side 7 of the stator core 2.
  • the first side 7 of the stator core 2 is located at the top in FIG.
  • the portions of the conductor elements 4 located on this side of the stator core 2 form a winding head 23.
  • This winding head height h is a height that is required to cover part of the conductor element 4, which has two successive grooves 9, 10 connects to one another, to be arranged outside of the grooves 3.
  • the conductor elements 4 of the first first winding phase 60 are connected to one another on the second side 8 of the stator core 2 in such a way that the conductor elements 4 form loop-like current paths.
  • a first loop-like current path is formed by the conductor elements 4 for the inner winding layer 15 and a second loop-like current path running in the opposite direction is formed.
  • the first loop-like current path begins with the input contact 30a. Looking at the first winding phase 60 starting from the input contact 30a, the input contact 30a, which is located in the slot with the index 14, is connected to the slot with the index 20 via a conductor element on the first side 7 of the stator core 1.
  • the conductor element 4 located in the slot with the index 20 is connected on a second side 8 of the stator core 1, which is a side opposite the first side 7, to the conductor element 4 located in the slot with the index 26.
  • the input contact 30a is thus connected to the fourth conductor element 4d on the second side 8 of the stator core 2.
  • the fourth conductor element 4d in turn connects the slot with the index 20 on the first side of the stator core 2 with the slot with the index 26.
  • the slot with the index 26 of the stator core 2 is in turn connected to the slot with the index 32 of the stator core 2 on the second side 8 of the stator core 2 by connecting the fourth conductor element 4d to the sixth conductor element 4f on the second side 8 of the stator core 2 is.
  • the opposing second loop-like current path is formed in a corresponding manner by the remaining conductor elements 4 of the first winding strand 60 in the outer winding layer 16, the opposing second loop-like current path being designed so that it runs on the second side of the stator core 2 when the first is loop-like The current path runs on the first side 7 of the stator core 2.
  • the inner winding layer 15 also comprises a first loop-like current path and a second loop-like current path running in opposite directions, which are formed in a corresponding manner from the conductor elements 4 of the inner winding layer 15.
  • the conductor elements 4 are connected to one another on the second side 8 of the stator core 2 in order to allow a current to flow through slots 3, which are spaced apart from one another in the groove step n, the conductor elements 4 are connected to one another on the second side 8 of the stator core 2 in such a way that the conductor elements form the loop-like current paths.
  • the conductor elements 4 of the inner winding layer 15 and the outer winding layer 16 are connected to one another. This takes place via two layer connectors 17, which in FIG. 2 are formed by the first layer connector 17a and the second layer connector 17b.
  • the layer connectors 17 are arranged on the first side 7 of the stator core 2 and, similarly to one of the conductor elements 4, connect two successive slots which are spaced apart from one another in the slot step n.
  • the first layer connector 17a connects the slot 3 with the index 8 of the stator core 2 with the slot 3 with the index 14 of the stator core 2, one end of the first layer connector 17 with the inner winding layer 15 and another end of the first layer connector 17a with the outer winding layer 16 is connected.
  • the groove 3 with the index 8 is a final first groove 18, which closes the first loop-like current path of the outer winding layer 16. This is connected by the first layer connector 17a to a final second groove 19 which forms the beginning of the first loop-like current path of the inner winding layer 15.
  • the first layer connector 17a thus connects the final first groove 18 to the final second groove 19, the final first groove 18 being spaced apart from the final second groove 19 in the groove step n and the final second groove 19 thus in the circumferential direction 13 a
  • the nth groove after the final first groove 18 is.
  • the first layer connector 17a runs along the circumferential direction 13 in FIG Stator level from outside to inside.
  • the layer connector thus runs in the opposite direction to the conductor elements 4 with regard to its distance from the central axis 14.
  • the bridge element 22 connects the first bridge groove 21 and the second bridge groove 20 on the second side 8 of the stator core 2, which is preferably done in that the adjoining conductor elements 4 are shaped in such a way that they also form the bridge element 22.
  • the first loop-like current path of the inner winding layer 15 is thus connected to the second loop-like current path of the inner winding layer 15 via the bridge element 22.
  • the current when the current is introduced into the first winding strand 5 via the first input contact 30a, it is first passed through the first loop-like current path of the outer winding layer 16, then passed via the first layer connector 17a into the first loop-like current path of the inner winding layer 16, from there via the bridge element 22 into the opposing second loop-like current path of the inner winding layer 15 and from there via the second layer connector 17b into the opposing second loop-like current path of the outer winding layer.
  • the opposing second loop-like current path of the outer winding layer 16 ends with the output contact 30b of the first winding strand 5.
  • the second winding strand 61 is also shown in FIG.
  • the second phase winding 61 corresponds to the first phase winding 60, but is offset by one slot against the direction of rotation 13 with respect to the first phase winding 61.
  • the first and second winding branches 60, 61 are preferably but optionally coupled to one another in order to create a winding branch with an associated redundant winding branch for a specific phase U, V,
  • FIG. 3 shows the winding scheme known from FIG. 2, all of the grooves 3 being occupied.
  • the stator core 2 thus comprises six different winding phases 60-65, the individual winding phases each being offset from one another by one slot.
  • the entrances of the different Winding strands 60-65 which belong to a common phase are distributed over the slots 3 of the stator core 2 in such a way that the winding strands 60, 61 of one phase and the winding strands 62-65 of the other phases are at the same distance from one another.
  • the individual winding strands 60-65 can also be shifted relative to one another in such a way that, in an alternative embodiment, they are shifted by two slots 3 to one another, the inputs of the individual winding strands 60-65 each with one slot spacing from one another in a group 24 on the Stator core 2 are arranged.
  • FIG. 5 shows a winding diagram for an alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows the stator 1 known from FIG. 1 in a second view, the second side 8 of the stator 1 being visible. It can be seen that the bridge element 22 can be formed by a corresponding shaping of the corresponding conductor element 4.
  • more than two winding layers are provided. This can be done, for example, by inserting one or more further winding layers between the outer and inner winding layers, which are inserted via corresponding further layer connectors 17.
  • layer connectors 17 can be put in place of the bridge elements 22 in order to add a further winding layer, which then comprises the bridge elements 22.
  • a redundant phase cycle is described with the embodiments described above. This means that a current of the same phase U, V, W is conducted both through the first phase winding 60 and through the second phase winding 61.

Landscapes

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

Abstract

Ein Stator (1) für einen Elektromotor umfassend einen mit radial sich erstreckenden Nuten (3) aufweisenden Statorkern (2), mehrere in den Nuten angeordnete und mindestens zwei Wicklungsstränge (60-65) bildende Leiterelemente (4), wobei jedes der zu einem der Wickelungsstränge gehörende Leiterelemente zwei bestimmte Nuten (9,10) an einer Statorstirnseite verbindet, indem dieses Leiterelement (4) in Umlaufrichtung (13) von innen nach außen oder von außen nach innen verläuft aber in einer inneren Wicklungslage (15) oder einer äußeren Wicklungslage (16) bleibt, wobei die Leiter der inneren Wicklungslage (15) mit der äußeren Wicklungslage (16) über Lagenverbinder (17) nach einem Umlauf verbunden werden und wobei die Höhe (h) über den Statorkern (2) der Lagenverbinder (17) maximal die Wickelkopfhöhe (h) über den Statorkern (2) jedes der Leiter (4) jedes Wicklungsstranges innerhalb einer Wicklungslage (15, 16) ist.

Description

Beschreibung
Titel
WICKLUNG EINES STATORS FÜR EINEN ELEKTROMOTOR
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor. Statoren für Elektromotoren werden oftmals in einer Stecktechnik hergestellt, also basierend auf einem sog. „Stecktechnik-Verfahren“. Bei dem Stecktechnik- Verfahren werden Leiterelemente in Nuten eines Statorkerns geschoben und die Leiterelemente in entsprechender Weise verbunden, um Wicklungen des Stators zu schaffen. Wird bei einem Stator eine Nut von mehr als zwei Leitern durchlaufen, so ist es oftmals notwendig, einen innenliegenden Wicklungsteil A mit einem außenliegenden Wicklungsteil B zu verbinden. Dies erfolgt zumeist über Sonderdrähte, welche zumeist axial über die anderen Drähte hinausragen. Dadurch wird eine Höhe eines Wickelkopfs des Stators vergrößert, was bei kompakten Bauweisen eines Elektromotors hinderlich sein kann.
Beispielhafte im Stecktechnik-Verfahren gefertigte Elektromotoren sind aus der DE102017210445A1 und der DE102015221632A1 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Stator für einen Elektromotor umfasst einen Statorkern, welcher eine Vielzahl von Nuten aufweist, die sich parallel zu einer Mittelachse des Statorkerns um die Mittelachse erstrecken, zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, Wicklungsstränge, wobei jeder der Wicklungsstränge jeweils eine elektrische Phase einer Wicklung des Stators des Elektromotors repräsentiert, eine Vielzahl von Leiterelementen, die in den Nuten angeordnet sind, um die Wicklungsstränge zu bilden. Dabei gilt für jeden der Wicklungsstränge, dass jedes der dem Wicklungsstrang zugehörigen Leiterelemente zwei aufeinanderfolgende Nuten auf einer ersten Seite des Statorkerns miteinander verbindet, wobei jeweils eine bestimmte Nut mit einer in einer Umlaufrichtung liegenden folgenden Nut, welche in der Umlaufrichtung eine n-te Nut nach der bestimmten Nut ist, durch eines der Leiterelemente verbunden ist, jedes der Leiterelemente des Wicklungsstrangs derart angeordnet ist, dass dieses in einer Wicklungslage zwischen den aufeinanderfolgenden Nuten entlang der Umlaufrichtung in einer Statorebene von innen nach außen verläuft, wobei die Statorebene senkrecht zu der Mittelachse steht, in jeder der aufeinanderfolgenden Nuten zumindest jeweils eine Seite von zwei inneren Leiterelementen einer inneren Wcklungslage und zwei äußeren Leiterelementen einer äußeren Wicklungslage angeordnet sind, und die innere Wicklungslage und die äußere Wcklungslage auf der ersten Seite des Statorkerns durch zumindest einen Lagenverbinder verbunden sind, weicher eine abschließende erste Nut mit einer abschließenden zweiten Nut verbindet, welche in der Umlaufrichtung eine n-te Nut nach der abschließenden ersten Nut ist. Dabei bilden die die Leiterelemente der Wcklungsstränge auf der ersten Seite des Statorkerns einen Wickelkopf, der sich über eine Wckelkopfhöhe über den Statorkern erhebt und der Lagenverbinder erheben sich maximal über dieselbe Wckelkopfhöhe über den Statorkern.
Der Stator ist dabei insbesondere ein im Stecktechnik-Verfahren hergestellter Stator. Die Vielzahl von Nuten besteht aus einzelnen parallel zueinander verlaufenden Nuten, die sich parallel zu der Mittelachse des Statorkerns erstrecken. Die Mittelachse des Statorkerns ist dabei eine Achse, die typischerweise einer Drehachse eines zugehörigen Elektromotors entspricht.
In den Nuten ist eine Vielzahl von Leiterelementen angeordnet. Jedes der Leiterelemente ist dabei insbesondere derart geformt, dass dieses zugleich in zwei unterschiedliche der Nuten eingesteckt werden kann, um mit jeweils einen Abschnitt des Leiterelementes einen Leiter in den beiden Nuten bereitzustellen und die in den beiden Nuten liegenden Leitern über einen mittleren Abschnitt des Leiterelementes miteinander zu verbinden. Dieser mittlere Abschnitt des Leiterelementes bildet zusammen mit dem jeweiligen mittleren Abschnitt der anderen Leiterelemente den Wickelkopf. In jeder der Nuten kommen dabei insbesondere nur solche Leiterelemente zum Liegen, welche einem gemeinsamen Wcklungsstrang angehören. Durch die Vielzahl von Leiterelementen werden zumindest zwei Wicklungsstränge gebildet, um einen dem Stator zugehörigen Elektromotor mit zumindest zwei Phasen anzuregen. Ein Wicklungsstrang definiert dabei einen Strompfad durch den Stator, welcher eine Eingangsseite des Wicklungsstrangs mit einer Ausgangsseite des Wicklungsstrangs verbindet. Die Anzahl der Wicklungsstränge des Stators ist davon abhängig, mit wie vielen unterschiedlichen Phasen der Statorkern betrieben werden soll. Dabei ist die Anzahl der Wicklungsstränge jedoch nicht zwingend gleich der Anzahl der Phase, da auch mehrere Wicklungsstränge einer gemeinsamen Phase zugehörig sein können. Jeder der Wicklungsstränge kann dabei zusätzlich zu den Leiterelementen eine Anzahl von weiteren Elementen umfassen, beispielsweise zumindest einen Lagenverbinder und zumindest ein Brückenelement.
Es gilt für jeden der Wicklungsstränge, dass jedes der dem Wicklungsstrang zugehörigen Leiterelemente zwei aufeinanderfolgende Nuten auf einer ersten Seite des Statorkerns miteinander verbindet. Die aufeinanderfolgenden Nuten sind dabei insbesondere keine unmittelbar aufeinanderfolgenden Nuten. Es liegen somit bevorzugt weitere Nuten zwischen den aufeinanderfolgenden Nuten. So wird durch jedes der Leiterelemente ein Leiter in jeder der aufeinanderfolgenden Nuten bereitgestellt und die aufeinanderfolgenden Nuten durch einen verbindenden Teil, also den mittleren Abschnitt des Leiterelementes, miteinander verbunden. Es wird jeweils eine bestimmte Nut mit einer in einer Umlaufrichtung liegenden folgenden Nut verbunden, wobei die aufeinanderfolgenden Nuten dann miteinander verbunden sind, wenn ein einzelnes Leiterelement in die beiden aufeinanderfolgenden Nuten eingesteckt ist. Die Umlaufrichtung ist dabei eine Drehrichtung um die Mittelachse, wobei die Umlaufrichtung entweder als eine Umlaufrichtung im Uhrzeigersinn oder eine Umlaufrichtung gegen den Uhrzeigersinn betrachtet werden kann. Die Umlaufrichtung ist keine Charakteristik des Elektromotors, sondern dient lediglich zur Darstellung einer Orientierung der Leiterelemente. Die Umlaufrichtung ist somit nicht gleichzusetzen mit einer Drehrichtung des Elektromotors.
Die bestimmte Nut und die folgende Nut, welche durch eines der Leiterelemente verbunden sind, sind so gewählt, dass die folgende Nut eine n-te Nut nach der bestimmten Nut ist. Das bedeutet, dass zwischen der bestimmten Nut und der folgenden Nut eine Anzahl von n-1 weitere Nuten liegen. Der Parameter n beschreibt somit einen sogenannten Nutschritt des Stators. Jedes der Leiterelemente zwischen den aufeinanderfolgenden Nuten entlang der Umlaufrichtung verläuft in einer Statorebene von innen nach außen, wenn man der Umlaufrichtung folgt. Die Statorebene ist eine Ebene, welche senkrecht zu der Mittelachse steht. Das bedeutet also, dass sich ein Abstand zu der Mittelachse über den Verlauf eines Leiterelementes zwischen den aufeinanderfolgenden Nuten vergrößert. So durchläuft ein erster Abschnitt eines Leiterelementes die bestimmte Nut parallel zu der Mittelachse. Zudem durchläuft ein zweiter Abschnitt desselben Leiterelementes die in der Umlaufrichtung liegende folgende Nut parallel zu der Mittelachse. Dabei durchläuft der erste Abschnitt des Leiterelementes die bestimmte Nut in einem ersten Abstand zu der Mittelachse und der zweite Abschnitt des Leiterelementes durchläuft die folgende Nut in einem zweiten Abstand zu der Mittelachse, wobei der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind dabei durch den mittleren Abschnitt dieses Leiterelementes verbunden.
In zumindest einer der Nuten, insbesondere in den aufeinanderfolgenden Nuten, sind jeweils eine Seite von zwei inneren Leiterelementen einer inneren Wicklungslage und zwei äußeren Leiterelementen einer äußeren Wicklungslage des jeweiligen Wicklungsstranges angeordnet. Das bedeutet, dass in einer betrachteten Nut, welche eine der aufeinanderfolgenden Nuten ist, zumindest vier einzelne Leiter verlaufen, welche durch vier unterschiedliche Leiterelemente bereitgestellt werden, wobei zwei der Leiterelemente der inneren Wicklungslage und zwei der Leiterelemente der äußeren Wicklungslage desselben Wicklungsstrangs zugeordnet sind. Dabei sind die beiden Leiterelemente, die in der betrachteten Nut weiter weg von der Mittelachse entfernt angeordnet sind, der äußeren Wicklungslage zugehörig und die beiden Leiterelemente, die in der betrachteten Nut vergleichsweise näher an der Mittelachse angeordnet sind, der inneren Wicklungslage zugehörig.
Insbesondere ist die äußere Wicklungslage eine äußerste Wicklungslage und somit weiter von der Mittelachse entfernt, als alle anderen Wicklungslagen. Insbesondere ist die innere Wicklungslage eine innerste Wicklungslage und somit näher an der Mittelachse angeordnet, als alle anderen Wicklungslagen.
Optional liegen zwischen den Leiterelementen der inneren Wicklungslage und der äußeren Wicklungslage in der betrachteten Nut weitere Leiterelemente, welche optionalen weiteren Wicklungslagen zugehörig sind. Insbesondere sind in jeder der Nuten des Stators, außer den Nuten, in denen ein Lagenverbinder oder ein Anschlusselement angeordnet sind, jeweils eine Seite von zwei inneren Leiterelementen und zwei äußeren Leiterelementen angeordnet.
Da jeder Wcklungsstrang sich über die innere und auch die äußere Wicklungslage erstreckt, ist es notwendig, dass diese Wcklungslagen und somit die Leiterelemente eines Wcklungsstrangs zwischen diesen Wcklungslagen miteinander verbunden sind. Dies erfolgt für jeden Wcklungsstrang durch einen oder mehrere Lagenverbinder. Der Lagenverbinder ist dabei ein leitendes Element, welches eine abschließende erste Nut mit einer abschließenden zweiten Nut verbindet, welche in der Umlaufrichtung eine n-te Nut nach der abschließenden ersten Nut ist. Der Lagenverbinder ist bevorzugt in zwei der Nuten eingesteckt und formt bevorzugt jeweils einen Leiter durch diese Nuten. Der Abstand zwischen zwei Nuten, welche einem gemeinsamen Wcklungsstrang angehören, wird als Nutschritt bezeichnet. Da durch die Leiterelemente jeweils eine bestimmte Nut mit einer folgenden Nut, welche eine n-te Nut nach der bestimmten Nut ist, verbunden wird, hat der Nutschritt den Wert n. Dieser Nutschritt wird auch durch den Lagenverbinder eingehalten. Bevorzugt weist jeder der Wcklungsstränge jeweils zwei Lagenverbinder auf. Alternativ umfasst der Statorkern pro Wicklungsstrang bevorzugt eine Anzahl von 2m-2 Lagenverbindern, wobei m die Anzahl der Wicklungslagen ist, auf.
Der Wckelkopf erhebt sich über eine Wckelkopfhöhe in axialer Richtung über den Statorkern. Die Wckelkopfhöhe ist dabei ein Abstand zwischen einer Höhe, bei der die Leiterelemente bei ihrer finalen Platzierung in die jeweils zugehörigen Nuten des Statorkerns eintreten und einem höchsten Punkt der Leiterelemente, zu dem diese sich entlang der Richtung der Mittelachse über dem Statorkern erstrecken. Die Summe der Leiterelemente erhebt sich also nicht weiter über den Statorkern als die Wckelkopfhöhe. Der Lagenverbinder erhebt sich maximal über dieselbe Wckelkopfhöhe über den Statorkern. Das bedeutet mit anderen Worten, dass der Lagenverbinder in einer Richtung der Mittelachse nicht über die Leiterelemente heraussteht. Insbesondere erhebt sich der Lagenverbinder über dieselbe Wickelkopfhöhe über den Statorkern, wie auch die Leiterelemente. Dies gilt bevorzugt für alle Lagenverbinder des Stators. Durch den erfindungsgemäßen Stator wird es ermöglicht, dass die Lagenverbinder nicht axial über den Wickelkopf hinausragen. Der erfindungsgemäße Stator ermöglicht somit einen kompakten Aufbau des Stators. Dies wird insbesondere durch ein Wckelschema erreicht, welches es ermöglicht, dass der oder die Lagenverbinder in den Wickelkopf integriert sind. Dabei sind insbesondere die unterschiedlichen Wicklungslagen in einem gleichen Nutschritt geschränkt, wobei auch die Länge des Lagenverbinders diesem Nutschritt entspricht. Dadurch wird eine Integration des Lagenverbinders in den Wickelkopf ermöglicht.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Lagenverbinder verläuft bevorzugt entlang der Umlaufrichtung in der Statorebene von außen nach innen. Das bedeutet, dass der Lagenverbinder entlang der Umlaufrichtung in umgekehrter Weise zu den Leiterelementen einen von der Mittelachse weiter beabstandeten Punkt mit einem näher zu der Mittelachse gelegenen Punkt zweier Nuten miteinander verbinden. Dies gilt bevorzugt für alle Lagenverbinder des Stators. Betrachtet man den Statorkern in einer Draufsicht ergibt sich somit, dass die Leiterelemente alle von innen nach außen laufen und die Lagenverbinder von außen nach innen verlaufen. Ob der Lagenverbinder und die Leiterelemente von außen nach innen oder von innen nach außen verlaufen, ist dabei abhängig davon, was als Umlaufrichtung betrachtet wird. Es können somit bei ein und demselben Stator die Leiterelemente sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen verlaufen, abhängig davon, wie die Umlaufrichtung definiert wird. Dasselbe gilt für den oder die Lagenverbinder. Durch die entsprechende Implementierung des Lagenverbinders wird ermöglicht, dass der Lagenverbinder besonders eng an den Leiterelementen anliegt und eine möglichst komplette Bauform ermöglicht wird.
Auch ist es vorteilhaft, wenn für jeden der Wcklungsstränge die innere Wicklungslage und die äußere Wicklungslage auf der ersten Seite des Statorkerns durch Lagenverbinder verbunden sind, welche jeweils eine zugehörige erste abschließende Nut mit einer in der Umlaufrichtung liegenden zweiten abschließenden Nut verbinden, welche in der Umlaufrichtung eine n-te Nut nach der abschließenden Nut ist, wobei durch jeden der Lagenverbinder unterschiedliche Paare von Nuten verbunden sind. Es werden somit durch die Lagenverbinder unabhängige elektrische Pfade zwischen der äußeren Wicklungslage und der inneren Wicklungslage geschaffen, wodurch beispielsweise ein elektrischer Pfad in zwei Richtungen, also in Hinrichtung und eine Rückrichtung ermöglicht wird. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass eine Kontaktierung eines Wicklungsstranges entweder nur an der äußeren oder nur an der inneren Wicklungslage benötigt wird. Ferner werden dabei alle der Lagenverbinder eines Wicklungsstranges effektiv in den Wickelkopf integriert, da die Lagenverbinder parallel zueinander liegen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn für jeden der Wicklungsstränge in einer ersten Nut und in einer zweiten Nut an einer innersten oder einer äußersten Position der ersten oder der zweiten Nut ein Brückenelement angeordnet ist, welches die erste und die zweite Nut miteinander verbindet, wobei die zweite Nut in der Umlaufrichtung eine n-te Nut nach der ersten Nut ist. Das Brückenelement ist somit für den gleichen Nutschritt geeignet, wie auch die Leiterelemente und der Lagenverbinder. Das Brückenelement wird bevorzugt durch einen weiteren Abschnitt eines Leiterelementes gebildet. Durch das Brückenelement wird es insbesondere ermöglicht, dass eine Stromflussrichtung entlang des Statorkerns umgedreht wird. So kann ein Strom durch unterschiedliche Leiterelemente in einer Wicklungslage innerhalb einer Nut in unterschiedliche Richtungen geleitet werden, wodurch Leiterschleifen erzeugt werden, welche eine effiziente Erzeugung eines Magnetfelds bewirken. Bevorzugt ist jedem Wicklungsstrang jeweils ein Brückenelement zugehörig.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Brückenelement die erste Nut und die zweite Nut auf einer zweiten Seite des Statorkerns verbindet, welcher eine der ersten Seite des Statorkerns gegenüberliegende Seite ist. Dadurch, dass das Brückenelement auf der zweiten Seite des Statorkerns angeordnet ist, wird es ermöglicht, dass der Wickelkopf nicht in seiner Dimension durch das Brückenelement vergrößert wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Brückenelement und ein Lagenverbinder des zugehörigen Wicklungsstranges in einer gleichen Nut angeordnet sind. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass eine maximale Anzahl von Nuten des Statorkerns für einen Wicklungsstrang genutzt wird. Auch ist es vorteilhaft, wenn jedem der Wicklungsstränge der eine der Phasen repräsentiert jeweils ein redundanter Wcklungsstrang zugehörig ist, welcher dieselbe Phase repräsentiert.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Leiterelemente für jeden der Wcklungsstränge in der inneren Wcklungslage und der äußeren Wcklungslage jeweils einen ersten schlaufenartigen Strompfad bilden und einen gegenläufigen zweiten schlaufenartigen Strompfad bilden. Dabei sind die Schlaufen der beiden schlaufenartigen Strompfade innerhalb jeder Wcklungslage gegeneinander versetzt, wodurch durch zwei einzelne Schlaufen eine Wcklung gebildet wird, womit durch die separaten Leiterelemente die Wicklungen einer Spule geformt werden können.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der erste schlaufenartige Strompfad und der gegenläufige zweite schlaufenartige Strompfad durch das Brückenelement miteinander gekoppelt sind. Dadurch wird eine Verbindung der schlaufenartigen Strompfade in einer Weise ermöglicht, dass ein Strom in den beiden Strompfaden in unterschiedlicher Richtung durch eine jeweils gemeinsame Nut fließt, wodurch ein gewünschtes Magnetfeld erzeugt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Leiterelemente auf einer zweiten Seite des Statorkerns derart miteinander verbunden sind, dass die Leiterelemente die schlaufenartigen Strompfade bilden. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass eine Anzahl von Leiterelementen derart miteinander verbunden werden, dass diese den in den entsprechenden Wcklungsstrang eingebrachten Strom in dem ersten schlaufenartigen Strompfad ausschließlich in die Umlaufrichtung und in dem zweiten schlaufenartigen Strompfad ausschließlich entgegen der Umlaufrichtung leitet. Durch die Leiterelemente eines schlaufenartigen Strompfades wird der Strom somit ausschließlich entweder in der Umlaufrichtung oder entgegen der Umlaufrichtung durch den Statorkern geführt.
Auch ist es vorteilhaft, wenn mehrere der inneren Leiterelemente baugleiche Elemente sind und/oder mehrere der äußeren Leiterelemente baugleiche Elemente sind und/oder mehrere der Lagenverbinder baugleiche Elemente sind. Dabei sind bevorzugt zumindest die Leiterelemente baugleiche Elemente, welche kein Brückenelement umfassen und welche kein erstes oder letztes Element in einem Wcklungsstrang sind. Somit kann ein besonders einfacher Aufbau des Stators ermöglicht werden, wobei eine minimale Anzahl unterschiedlicher Komponenten benötigt wird.
Ein Elektromotor, welcher den erfindungsgemäßen Stator aufweist, weist alle Vorteile des erfindungsgemäßen Stators auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Stators für einen
Elektromotor in einer perspektivischen Darstellung;
Figur 2 ein beispielhaftes Wickelschema für zwei Wicklungsstränge eines erfindungsgemäßen Stators;
Figur 3 ein beispielhaftes Wckelschema für weitere Wcklungsstränge des erfindungsgemäßen Stators;
Figur 4 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen
Stators aus Figur 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht; und
Figur 5 ein Wckelschema eines erfindungsgemäßen Stators in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt einen Stator 1 für einen Elektromotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Stator 1 umfasst einen Statorkern 2, welcher eine Vielzahl von Nuten 3 aufweist, die sich parallel zu einer Mittelachse 14 des Statorkerns 2 um die Mittelachse 14 erstrecken. So bildet der Statorkern 2 einen Ring, der die Mittelachse 14 umläuft. Die Mittelachse 14 ist eine Achse, die einer Drehachse eines Elektromotors entspricht, in welcher der Stator 1 angeordnet ist. Die Nuten 3 sind an einem inneren Umfang des Statorkerns 2 geformt. Die Nuten 3 verlaufen parallel zueinander und sind entlang eines inneren Umfangs des Statorkerns 2 angeordnet.
Der Stator 1 umfasst ferner eine Vielzahl von Leiterelementen 4, die in den Nuten 3 angeordnet sind, um zumindest zwei Wicklungsstränge 60, 61 , 62 zu bilden. Der in Figur 1 gezeigte Stator 1 ist dabei ein Stator 1, welcher in einem Stecktechnikverfahren hergestellt wurde. Die Leiterelemente 4 sind Elemente, welche in die Nuten 3 eingesteckt sind, wobei jedes der Leiterelemente 4 in jeweils zwei der Nuten 3 eingesteckt ist.
Ein Wcklungsstrang der Wcklungsstränge 60 - 65 des Stators 1 ist durch einen Strompfad definiert, welche einen Eingangskontakt 30a und einen Ausgangskontakt 30b des Statorkerns 2 miteinander verbindet. Jeder Wicklungsstrang 60 - 65 ist dabei aus einer Kombination aus mehreren Leiterelementen 4, zwei Lagenverbindern 17 und zumindest einem Brückenelement 22 geformt. Jeder der Wcklungsstränge 60 - 65 kann optional auch weitere Komponenten umfassen.
Der in Figur 1 gezeigte Stator 1 weist insgesamt sechs separate Wicklungsstränge 60 -65 auf, wobei jeweils zwei der Wcklungsstränge 60 - 65 einer gemeinsamen Phase zugeordnet sind und diese somit repräsentieren. Dabei weist der Stator 1 einen ersten Wcklungsstrang 60, einen zweiten Wicklungsstrang 61, einen dritten Wcklungsstrang 62, einen vierten Wicklungsstrang 63, einen fünften Wicklungsstrang 64 und einen sechsten Wicklungsstrang 65 auf. Der erste Wcklungsstrang 60 und der zweite Wicklungsstrang 61 sind einer ersten Phase U zugeordnet. Der dritte Wicklungsstrang 62 und der vierte Wcklungsstrang 63 sind einer zweiten Phase
V zugeordnet. Der fünfte Wcklungsstrang 64 und der sechste redundanter Wicklungsstrang 65 sind einer dritten Phase W zugeordnet. Dadurch, dass an den unterschiedlichen Wicklungssträngen 60, 62, 64 ein Strom mit zwischen den Wicklungssträngen 60, 62, 64 verschobener Phase angelegt wird, wird es ermöglicht, einen in dem Stator angeordneten Rotor anzutreiben. Die Phasen U,
V und W sind hier beispielhaft die Phasen eines Dreiphasenwechselstroms. Der Stator 1 weist somit sechs Paare von Eingangs-/Ausgangskontakten 30a, 30b auf, welche den separaten Wcklungssträngen 60 - 65 zugehörig sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass durch eine Verbindung einzelner Eingangs- und Ausgangskontakte 30a, 30b unterschiedlicher Wcklungsstränge 60 - 65 diese Wicklungsstränge 60 - 65 miteinander kombiniert werden können, beispielsweise um zwei Wicklungsstränge einer gemeinsamen Phase zuzuordnen. Der erfindungsgemäße Stator 1 kann in entsprechender Weise auch für zwei oder mehr als drei Phasen ausgeführt werden, indem der Stator 1 mit einer entsprechenden Zahl von Wicklungssträngen ausgeführt wird.
Jeder der Wicklungsstränge 60 - 65 weist zumindest einen Lagenverbinder 17, in der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsform zwei Lagenverbinder 17, auf. So weist beispielsweise der erste Wicklungsstrang 60 einen ersten Lagenverbinder 17a und einen zweiten Lagenverbinder 17b auf. Die Lagenverbinder 17 verbinden eine innere Wicklungslage 15 und eine äußere Wicklungslage 16 des Stators 1. Durch eine entsprechende Ausführung der einzelnen Wicklungsstränge 60 - 65, insbesondere basierend auf einem der folgenden Wicklungsschema, wird es ermöglicht, dass die Lagenverbinder 17 in einen Wickelkopf 23 integriert werden und sich nicht über diesen erheben.
Ein beispielhaftes Wickelschema, welches dies ermöglicht, ist in Figur 2 gezeigt. Dabei ist in Figur 2 für ein einfacheres Verständnis ein Wickelschema für den Stator 1 gezeigt, welches lediglich den ersten und den zweiten Wicklungsstrang 60, 61 zeigt. Der dritte und vierte Wicklungsstrang 62, 63 sowie der fünfte und sechste Wicklungsstrang 64, 65 sind entsprechend ausgeführt. Es wird darauf hingewiesen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Wicklungsstrang 60, 61 noch weitere Wicklungsstränge 62 - 65angeordnet sind, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Figur 2 zeigt also ein vereinfachtes Wickelschema für den in Figur 1 gezeigten Stator 1, wobei jedoch nicht alle Wicklungsstränge dargestellt sind. So sind in Figur 2 der dritte bis sechse Wicklungsstrang 62 - 65 nicht abgebildet.
Der in Figur 2 gezeigte erste Wicklungsstrang 60 weist einen Wicklungseingang 30a und einen Wicklungsausgang 30b auf. Der erste Wicklungsstrang 60 umfasst eine Vielzahl zugehöriger Leiterelemente 4. Die Leiterelemente 4 unterteilen sich dabei in innere Leiterelemente 4a, 4b, 4c, welche einer inneren Wicklungslage 15 zugehörig sind und äußere Leiterelemente 4d, 4e, 4f welche einer äußeren Wicklungslage 16 zugeordnet sind. Dabei ist in Figur 2 die innere Wicklungslage 15 oberhalb der äußeren Wicklungslage 16 dargestellt. Die äußere Wicklungslage 16 ist dabei eine Wicklungslage, welche weiter von der Mittelachse 14 entfernt ist, als die innere Wicklungslage 15. In der in Figur 2 dargestellten aufgefalteten Ansicht des Statorkerns 2 ist eine Innenseite 11 des Statorkerns 2 unten gelegen und eine Außenseite 12 des Statorkerns 2 oben gelegen. Jede der in Figur 2 gezeigten Spalten repräsentiert eine Nut 3, wobei jeder der Nuten 3 in einer Indexzeile 40 ein Index zugeordnet ist.
So weist der erste Wicklungsstrang 60 aus Figur 2 eine innere Wicklungslage 15 auf, in welcher ein erstes Leiterelement 4a, ein zweites Leiterelement 4b und ein drittes Leiterelement 4c neben weiteren Leiterelementen 4 angeordnet ist. Ferner weist der erste Wcklungsstrang 60 eine äußere Wicklungslage 16 auf, in welcher ein viertes Leiterelement 4d, ein fünftes Leiterelement 4e und ein sechstes Leiterelement 4f neben weiteren Leiterelementen 4 angeordnet sind.
Die Leiterelemente 4 des ersten Wcklungsstrangs 60 weisen die gemeinsame Eigenschaft auf, dass diese einen gleichen Nutschritt n haben. Das bedeutet, dass jedes der Leiterelemente 4 des ersten Wcklungsstranges 60, also beispielsweise das erste bis sechste Leiterelement 4a bis 4f, zwei aufeinanderfolgende Nuten 9, 10 des Statorkerns 2 miteinander verbinden. Dabei wird durch jedes der Leiterelemente 4 jeweils eine bestimmte Nut 9 mit einer in einer Umlaufrichtung 13 liegenden folgenden Nut 10 verbunden, welche in der Umlaufrichtung 13 eine n-te Nut nach der bestimmten Nut 9 ist, verbunden ist. Jede der Nuten 3 kann dabei als die bestimmte Nut 9 betrachtet werden und weist eine zugehörige folgenden Nut 10 auf, so in dieser Nut ein Leiterelement 4 angeordnet ist.
Die Umlaufrichtung 13 ist dabei eine Richtung, welche bei einer Gestaltung des Stators 1 frei gewählt werden kann. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Umlaufrichtung 13 so gewählt, dass diese in Figur 1 entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft und in Figur 2 von links nach rechts verläuft.
So ist aus Figur 2 beispielsweise ersichtlich, dass das erste Leiterelement 4a eine Nut mit dem Index 20 des Statorkerns 2, welches bei entsprechender Betrachtung die bestimmte Nut 9 ist, mit einer Nut mit dem mit dem Index 26 des Statorkerns 2 verbindet, welche dabei die in der Umlaufrichtung 13 liegende folgende Nut 10 ist, welche in der Umlaufrichtung 13 eine n-te Nut nach der bestimmten Nut 9 ist.
In dem in Figur 2 gezeigten Beispiel ist dabei die folgende Nut 10 eine sechste Nut nach der bestimmten Nut 9. Ein Nutschritt n ist somit gleich dem Wert 6 gewählt. Das bedeutet, dass jedes der Leiterelemente 4 zwei Nuten 3 miteinander verbindet bzw. in diese beiden Nuten 3 mit jeweils einem Ende eingebracht ist, welche entlang der Umlaufrichtung 13 sechs Schritte voneinander entfernt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass der Nutschritt mit dem Wert 6 lediglich beispielhaft gewählt ist. Bevorzugt ist der Nutschritt und somit der Nutschritt n jedoch basierend auf der Anzahl der Wicklungsstränge 5, 6 des Stators 1 gewählt. So ist der Nutschritt n bevorzugt gleich derAnzahl der Wicklungsstränge 60 - 65.
Ferner ist aus Figur 2 ersichtlich, dass das vierte Leiterelement 4d ebenfalls die Nut mit dem Index 20, welches bei entsprechender Betrachtung die bestimmte Nut 9 ist, mit der Nut mit dem mit dem Index 26 des Statorkerns 2 verbindet, welche dabei die in der Umlaufrichtung 13 liegende folgende Nut 10 ist, welche in der Umlaufrichtung 13 eine n-te Nut nach der bestimmten Nut 9 ist. Es ist somit ersichtlich, dass das erste Leiterelement 4a und das vierte Leiterelement 4d jeweils zwei aufeinanderfolgende Nuten 9, 10 miteinander verbinden, welche das Kriterium erfüllen, dass diese aufeinanderfolgenden Nuten so gewählt sind, dass die in der Umlaufrichtung 13 folgende Nut 10 eine n-te Nut nach der bestimmten Nut 9 ist.
Betrachtet man die Nut mit dem Index 26 als bestimmten Nut, so ist ersichtlich, dass diese mit der Nut mit dem Index 32 über das zweite Leiterelement 4b und das fünfte Leiterelement 4e verbunden ist, wobei die Nut mit dem Index 32 als die folgende Nut betrachtet werden kann. Dies gilt in entsprechender Weise für die Nuten mit den Indices 32 und 38, welche über das dritte Leiterelement 4c und das sechste Leiterelement 4e verbunden sind. Entsprechendes gilt auch für alle weiteren in Figur 2 gezeigten Leiterelemente 4.
Jedes der Leiterelemente 4 weist die Eigenschaft auf, dass dieses zwischen den aufeinanderfolgenden Nuten 9, 10, welche durch das jeweilige Leiterelement 4 verbunden sind, entlang der Umlaufrichtung 13, in einer Statorebene von innen nach außen verläuft, wobei die Statorebene senkrecht zu der Mittelachse 14 steht. So verlaufen in Figur 2 alle der dargestellten Leiterelemente 4 von oben nach unten, wenn man eine Verlaufsrichtung von links nach rechts annimmt, was der beispielhaften Umlaufrichtung 13 entspricht. Dies ist ferner auch aus Figur 1 ersichtlich, in welcher die Leiterelemente 4, wenn man entgegen der Uhrzeigerrichtung, also in der Umlaufrichtung 13, den Verlauf des Statorkerns 2 folgt, alle der Leiterelemente 4 von innen nach außen verlaufen. Der Verlauf wird dabei in der Statorebene betrachtet, welche senkrecht zu Mittelachse 14 steht.
Für die Nuten 3 aus Figur 2, in denen kein Brückenelement 22 und kein Lagenverbinder 14 angeordnet ist, gilt, dass jeweils eine Seite von zwei inneren Leiterelementen 4a, 4b, 4c der inneren Wicklungslage 15 und eine Seite von zwei äußeren Leiterelementen 4d, 4e, 4f der äußeren Wicklungslage 16 in dieser Nut 3 angeordnet sind. Betrachtet man beispielsweise die Nut mit dem Index 26, so ergibt sich, dass in dieser Nut die Enden des ersten Leiterelementes 4a, des zweiten Leiterelementes 4b, des vierten Leiterelementes 4d und des fünften Leiterelementes 5b angeordnet sind, wobei die Enden dieser Leiterelemente 4a, 4b, 4d, 4e als eine Seite des jeweiligen Leiterelementes 4 angesehen werden.
Um einen Stromfluss durch den ersten Wicklungsstrang 60 zu ermöglichen, ist es notwendig, dass die Leiterelemente 4 der äußeren Wicklungslage 16 und die Leiterelemente 4 der inneren Wicklungslage 15 elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden. Dies erfolgt über die Lagenverbinder 17, beispielsweise über einen ersten Lagenverbinder 17a und einen zweiten Lageverbinder 17b.
Die in Figur 2 dargestellten Leiterelemente 4 sind auf einer ersten Seite 7 des Statorkerns 2 angeordnet. Die erste Seite 7 des Statorkerns 2 ist in Figur 1 oben gelegen. Die auf dieser Seite des Statorkerns 2 gelegenen Anteile der Leiterelemente 4 bilden einen Wickelkopf 23. Dieser erhebt um eine Wickelkopfhöhe h über den Statorkern 2. Diese Wickelkopfhöhe h ist eine Höhe, die benötigt wird, um einen Teil des Leiterelementes 4, welcher zwei aufeinanderfolgende Nuten 9, 10 miteinander verbindet, außerhalb der Nuten 3 anzuordnen.
Die Leiterelemente 4 des erstenersten Wicklungsstranges 60 sind auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2 derart miteinander verbunden, dass die Leiterelemente 4 schlaufenartige Strompfade bilden. So wird durch die Leiterelemente 4 für die innere Wicklungslage 15 ein erster schlaufenartiger Strompfad gebildet und ein gegenläufiger zweiter schlaufenartiger Strompfad gebildet. Dies ist ebenfalls aus Figur 2 ersichtlich. Der erste schlaufenartige Strompfad beginnt mit dem Eingangskontakt 30a. Betrachtet man den ersten Wicklungsstrang 60 ausgehend von dem Eingangskontakt 30a, so ist der Eingangskontakt 30a, welcher in der Nut mit dem Index 14 liegt, über ein Leiterelement auf der ersten Seite 7 des Statorkerns 1 mit der Nut mit dem Index 20 verbunden. Das in der Nut mit dem Index 20 liegende Leiterelement 4 ist auf einer zweiten Seite 8 des Statorkerns 1 , welche eine der ersten Seite 7 gegenüberliegende Seite ist, mit dem in der Nut mit dem Index 26 liegenden Leiterelement 4 verbunden. Es ist somit der Eingangskontakt 30a mit dem vierten Leiterelement 4d auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2 verbunden. Das vierte Leiterelement 4d verbindet wiederum die Nut mit dem Index 20 auf der ersten Seite des Statorkerns 2 mit der Nut mit dem Index 26.
Die Nut mit dem Index 26 des Statorkerns 2 ist wiederum mit der Nut mit dem Index 32 des Statorkerns 2 auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2 verbunden, indem das vierte Leiterelement 4d mit dem sechsten Leiterelement 4f auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2 verbunden ist.
Ausgehend von dem ersten Eingangskontakt 30a verläuft ein Strom, welcher dort in den e ersten Wcklungsstrang 60 eingeleitet wird, also zunächst auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2, dann auf der ersten Seite 7 des Statorkerns 2, dann auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2 und dann wiederum auf der ersten Seite 7 des Statorkerns 2 usw. Der Strom wird somit abwechselnd von unten nach oben und von oben nach unten durch die Nuten 3 des Statorkerns 2 geleitet, wodurch der erste schlaufenartige Strompfad gebildet wird. Dabei durchläuft der erste schlaufenartige Strompfad jedes zweite Leiterelement 4 des ersten Wicklungsstrangs 60 der äußeren Wcklungslage 16.
Durch die übrigen Leiterelemente 4 des ersten Wicklungsstrangs 60 in der äußeren Wcklungslage 16 wird der gegenläufige zweite schlaufenartige Strompfad in entsprechender Weise gebildet, wobei der gegenläufige zweite schlaufenartige Strompfad so gestaltet ist, dass dieser auf der zweiten Seite des Statorkerns 2 verläuft, wenn der erste schlaufenartige Strompfad auf der ersten Seite 7 des Statorkerns 2 verläuft.
Die innere Wcklungslage 15 umfasst ebenfalls einen ersten schlaufenartigen Strompfad und einen gegenläufigen zweiten schlaufenartigen Strompfad, welche in entsprechender Weise aus den Leiterelementen 4 der inneren Wicklungslage 15 gebildet werden. Dadurch, dass die Leiterelemente 4 auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2 miteinander verbunden sind, um einen Stromfluss durch Nuten 3, welche in dem Nutschritt n voneinander entfernt sind, miteinander zu verbinden, sind die Leiterelemente 4 auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2 derart miteinander verbunden, dass die Leiterelemente die schlaufenartigen Strompfade bilden.
Um einen Stromfluss in dem ersten Wicklungsstrang 60 zu ermöglichen, welcher an dem ersten Eingangskontakt 30a beginnt und an dem ersten Ausgangskontakt 30b endet, ist es notwendig, dass die Leiterelemente 4 der inneren Wcklungslage 15 und der äußeren Wicklungslage 16 miteinander verbunden sind. Dies erfolgt über zwei Lagenverbinder 17, welche in Figur 2 durch den ersten Lagenverbinder 17a und den zweiten Lagenverbinder 17b gebildet sind. Die Lagenverbinder 17 sind auf der ersten Seite 7 des Statorkerns 2 angeordnet und verbinden, ähnlich einem der Leiterelemente 4, zwei aufeinanderfolgende Nuten, welche in dem Nutschritt n voneinander beabstandet sind. So verbindet beispielsweise der erste Lagenverbinder 17a die Nut 3 mit dem Index 8 des Statorkerns 2 mit der Nut 3 mit dem Index 14 des Statorkerns 2, wobei ein Ende des ersten Lagenverbinders 17 mit der inneren Wcklungslage 15 und ein anderes Ende des ersten Lagenverbinders 17a mit der äußeren Wicklungslage 16 verbunden ist. Dabei ist die Nut 3 mit dem Index 8 eine abschließende erste Nut 18, welche den ersten schlaufenartigen Strompfad der äußeren Wcklungslage 16 abschließt. Diese ist durch den ersten Lagenverbinder 17a mit einer abschließenden zweiten Nut 19 verbunden, welche den Anfang des ersten schlaufenartigen Strompfades der inneren Wicklungslage 15 bildet. Dabei sind die ersten schlaufenartigen Strompfade der inneren Wicklungslage 15 und der äußeren Wcklungslage 16 so angeordnet, dass der Strom in dem ersten schlaufenartigen Strompfad der äußeren Wcklungslage 16 immer dann auf der ersten Seite 7 des Statorkerns 2 verläuft, wenn dieser auch in dem ersten schlaufenartigen Strompfad der inneren Wcklungslage 15 auf der ersten Seite 7 des Statorkerns 2 verläuft.
Durch den ersten Lagenverbinder 17a werden somit die abschließende erste Nut 18 mit der abschließenden zweiten Nut 19 verbunden, wobei die abschließende erste Nut 18 in dem Nutschritt n von der abschließenden zweiten Nut 19 beabstandet ist und die abschließende zweite Nut 19 somit in der Umlaufrichtung 13 eine n-te Nut nach abschließende ersten Nut 18 ist. Um die äußere Wicklungslage 16 mit der inneren Wicklungslage 15 zu verbinden, verläuft der erste Lagenverbinder 17a dabei entlang der Umlaufrichtung 13 in der Statorebene von außen nach innen. Der Lagenverbinder verläuft somit in umgekehrter Richtung zu den Leiterelementen 4 hinsichtlich seines Abstandes zu der Mittelachse 14.
Um einen Fluss eines in den ersten Eingangskontakt 30a eingebrachten Stromes zu dem Ausgangskontakt 30b zu ermöglichen, ist der erste schlaufenartige Strompfad der inneren Wicklungslage 15 über das Brückenelement 22 mit dem gegenläufigen zweiten schlaufenartigen Strompfad der inneren Wcklungslage 15 verbunden. So endet der erste schlaufenartige Strompfad bei der beschriebenen beispielhaften Ausführungsform in der Nut mit dem Index 8 des Statorkerns 2. Diese Nut mit dem Index 8 des Statorkerns 2 ist über das Brückenelement 22 mit der einer Nut 3 mit dem Index 2 des Statorkerns 2 gekoppelt. Auch das Brückenelement 22 hält den Nutschritt n ein.
Da das Brückenelement 22 in diesen Nuten angeordnet ist, wird die Nut 3 mit dem Index 8 als eine erste Brückennut 21 und die Nut 3 mit dem Index 2 als eine zweite Brückennut 20 angesehen. Daher sind die erste und die zweite Brückennut 21, 20 durch das Brückenelement 22 verbunden, welches an einer innersten Position der beiden Brückennuten 20, 21 angeordnet ist. Das Brückenelement 22 verbindet die erste Brückennut 21 und die zweite Brückennut 22 miteinander, wobei die erste Brückennut 21 in der Umlaufrichtung eine n-te Nut nach der zweiten Brückennut 20 ist.
Das Brückenelement 22 verbindet die erste Brückennut 21 und die zweite Brückennut 20 auf der zweiten Seite 8 des Statorkerns 2, was bevorzugt dadurch erfolgt, dass die anschließenden Leiterelemente 4 derart geformt sind, dass diese auch das Brückenelement 22 bilden. Es wird somit der erste schlaufenartige Strompfad der inneren Wicklungslage 15 mit dem zweiten schlaufenartigen Strompfad der inneren Wicklungslage 15 über das Brückenelement 22 verbunden.
Um den Strompfad durch den ersten Wcklungsstrang 60 zu komplettieren, ist es nunmehr notwendig, dass der zweite schlaufenartige Strompfad der inneren Wicklungslage 15 mit dem zweiten schlaufenartigen Strompfad der äußeren Wicklungslage 16 verbunden ist. Dies erfolgt über den zweiten Lagenverbinder 17b, welcher entsprechend dem ersten Lagenverbinder 17a angeordnet ist, jedoch eine andere Kombination von Nuten 3 miteinander verbindet, hier die Nut mit dem Index 2 und die Nut mit dem Index 8.
Dabei sind das Brückenelement 22 und die zugehörigen Lagenverbinder 17a,
17b des ersten Wicklungsstranges 5 und auch der Ausgangskontakt 30b mit einem Ende in der Nut mit dem Index 8 des Statorkerns und somit in einer gemeinsamen Nut angeordnet. Der Strom wird somit dann, wenn dieser über den ersten Eingangskontakt 30a in den ersten Wcklungsstrang 5 eingeleitet wird, zunächst durch den ersten schlaufenartigen Strompfad der äußeren Wicklungslage 16 geleitet, dann über den ersten Lagenverbinder 17a in den ersten schlaufenartigen Strompfad der inneren Wicklungslage 16 geleitet, von dort über das Brückenelement 22 in den gegenläufigen zweiten schlaufenartigen Strompfad der inneren Wcklungslage 15 geleitet und von dort über den zweiten Lagenverbinder 17b in den gegenläufigen zweiten schlaufenartigen Strompfad der äußeren Wicklungslage geleitet. Der gegenläufige zweite schlaufenartige Strompfad der äußeren Wcklungslage 16 endet mit dem Ausgangskontakt 30b des ersten Wcklungsstranges 5. Es sind somit die innere Wicklungslage 15 und die äußere Wcklungslage 16 auf der ersten Seite 7 des Statorkerns 2 durch zwei Lagenverbinder 17, hier den ersten Lagenverbinder 17a und den zweiten Lagenverbinder 17b verbunden. Dabei weisen die beiden Lagenverbinder 17a, 17b die Eigenschaft auf, dass diese jeweils eine zugehörige erste abschließende Nut 18 mit einer in der Umlaufrichtung liegenden zweiten abschließenden Nut 19 verbinden, wobei die Lagenverbinder 17a, 17b unterschiedliche Nutpaare miteinander verbinden.
In Figur 2 ist ferner der zweite Wcklungsstrang 61 abgebildet. Der zweite Wicklungsstrang 61 entspricht dem ersten Wcklungsstrang 60, ist jedoch um eine Nut entgegen der Umlaufrichtung 13 gegenüber dem ersten Wicklungsstrang 61 versetzt. Der erste und der zweite Wcklungsstrang 60, 61 sind bevorzugt aber optional miteinander gekoppelt, um einen Wcklungsstrang mit zugehörigem redundanten Wcklungsstrang für eine bestimmte Phase U, V,
W eines Statorstroms zu bilden.
Figur 3 zeigt das aus Figur 2 bekannte Wcklungsschema, wobei alle der Nuten 3 belegt sind. Der Statorkern 2 umfasst somit sechs unterschiedliche Wicklungsstränge 60 - 65, wobei die einzelnen Wcklungsstränge um jeweils eine Nut zueinander versetzt sind. Die Eingänge der unterschiedlichen Wicklungsstränge 60 - 65 welche einer gemeinsamen Phase zugehörig sind, sind dabei derart über die Nuten 3 des Statorkerns 2 verteilt, dass die Wicklungsstränge 60, 61 einer Phase und die Wicklungsstränge 62 - 65 der jeweils anderen Phasen in einem gleichen Abstand zueinander liegen.
Alternativ können die einzelnen Wicklungsstränge 60 - 65 auch so zueinander verschoben werden, dass diese in einer alternativen Ausführungsform um jeweils zwei Nuten 3 zueinander verschoben sind, wobei die Eingänge der einzelnen Wicklungsstränge 60 - 65 mit jeweils einer Nut Abstand zueinander in einer Gruppe 24 an dem Statorkern 2 angeordnet sind. Dies ist beispielhaft in Figur 5 gezeigt, welche ein Wicklungsschema für eine alternative Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Figur 4 zeigt den aus Figur 1 bekannten Stator 1 in einer zweiten Ansicht, wobei die zweite Seite 8 des Stators 1 sichtbar ist. Es ist dabei ersichtlich, dass das Brückenelement 22 durch eine entsprechende Formung des entsprechenden Leiterelementes 4 gebildet werden kann.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung sind mehr als zwei Wicklungslagen vorgesehen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zwischen der äußeren und der inneren Wicklungslage eine oder mehrere weitere Wicklungslagen eingefügt werden, welche über entsprechende weitere Lagenverbinder 17 eingefügt werden. Alternativ können Lagenverbinder 17 an die Stelle der Brückenelemente 22 gesetzte werden, um eine weitere Wicklungslage, welche dann die Brückenelemente 22 umfasst, hinzuzufügen.
Mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist ein redundanter Phasendurchlauf beschrieben. Das bedeutet, dass ein Strom der gleichen Phase U, V, W sowohl durch den ersten Wicklungsstrang 60 als auch durch den zweiten Wicklungsstrang 61 geleitet wird. Der erste und der zweite Wicklungsstrang 60,
61 können somit als redundante Auslegung des Strompfades angesehen werden. Diese redundante Auslegung ist jedoch optional. So kann jeder der Wicklungsstränge 60 - 65 optional mit einer eigenen Phase betrieben werden.
In weiteren alternativen Ausführungsformen sind bei einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Stators 1 die Wicklungsstränge 60, 62,
64 doppelt redundant ausgelegt. So weist jeder einer bestimmten Phase zugehörige Wicklungsstrang 60, 62, 64 zwei zugehörige weitere redundante Wicklungsstränge auf, wobei die einer gemeinsamen Phase zugehörigen Wicklungsstränge in gleicherweise ausgeführt sind, und einander entsprechende Leiterelemente 5, Lagenverbinder 17 und Brückenelemente 22 aufweist.
Es ergibt sich, dass in dem Statorkern bei entsprechender Anzahl von Nuten 9,
10 eine beliebige Anzahl von Wcklungssträngen angeordnet werden kann, wobei optional durch eine entsprechende Verbindung der Eingangskontakt 30a und der Ausgangskontakte 30b dieser Wcklungsstränge eine gewünschte Zuordnung einzelner Wcklungssträngen zu einer gemeinsamen Phase erfolgen kann.
Nebst obenstehender Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der Figuren 1 bis 5 verwiesen.

Claims

Ansprüche
1. Stator (1) für einen Elektromotor, umfassend: einen Statorkern (2), welcher eine Vielzahl von Nuten (3) aufweist, die sich parallel zu einer Mittelachse (14) des Statorkerns (2) um die Mittelachse (14) erstrecken, zumindest zwei Wicklungsstränge (60, 62, 64), wobei jeder der
Wicklungsstränge (60, 62, 64) jeweils eine elektrische Phase (U, V, W) einer
Wicklung des Stators des Elektromotors repräsentiert, eine Vielzahl von Leiterelementen (4), die in den Nuten (3) angeordnet sind, um die Wcklungsstränge (60, 62, 64) zu bilden, wobei für jeden der Wicklungsstränge (60, 62, 64): o jedes der einem der Wicklungsstränge (60, 62, 64) zugehörigen
Leiterelemente (4) zwei aufeinanderfolgende Nuten (9, 10) auf einer ersten Seite (7) des Statorkerns (2) miteinander verbindet, wobei jeweils eine bestimmte Nut (9) mit einer in einer Umlaufrichtung (13) liegenden folgenden Nut (10), welche in der Umlaufrichtung (13) eine n-te Nut nach der bestimmten Nut (9) ist, durch eines der Leiterelemente (4) verbunden ist; o jedes der Leiterelemente (4) eines Wicklungsstrangs (60, 62, 64) derart angeordnet ist, dass diese in einer Wcklungslage (15, 16) zwischen den aufeinanderfolgenden Nuten (9, 10) entlang der Umlaufrichtung in einer Statorebene alle von innen nach außen oder alle von außen nach innen verlaufen, wobei die Statorebene senkrecht zu der Mittelachse (14) steht, o in jeder der aufeinanderfolgenden Nuten (9, 10) zumindest jeweils eine Seite von zwei inneren Leiterelementen (4d, 4e) einer inneren Wicklungslage (15) und zwei äußeren Leiterelementen (4a, 4b) einer äußeren Wcklungslage (16) angeordnet sind, und o die innere Wcklungslage (15) und die äußere Wcklungslage (16) auf der ersten Seite (7) des Statorkerns (2) durch zumindest einen Lagenverbinder (17) verbunden sind, weicher eine abschließende erste Nut (18) mit einer abschließenden zweiten Nut (19) verbindet, welche in der Umlaufrichtung (13) eine n-te Nut nach der abschließenden ersten Nut (18) ist, wobei die Leiterelemente (4) der Wicklungsstränge (60, 62, 642) auf der ersten Seite (7) des Statorkerns (2) einen Wckelkopf (23) bilden, der sich über eine Wckelkopfhöhe (h) über den Statorkern (2) erhebt und der Lagenverbinder (17) sich maximal Über dieselbe Wckelkopfhöhe (h) über den Statorkern (2) erhebt.
2. Stator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Lagenverbinder (17) entlang der Umlaufrichtung (13) in der Statorebene umgekehrt zu den Leiterelementen (4) von außen nach innen oder von innen nach außen verlaufen.
3. Stator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der Wcklungsstränge (60, 62, 64) die innere Wicklungslage (15) und die äußeren Wicklungslage (16) auf der ersten Seite (7) des Statorkerns (2) durch Lagenverbinder (17) verbunden sind, welche jeweils eine zugehörige erste abschließende Nut (18) mit einer in der Umlaufrichtung (13) liegenden zweiten abschließenden (19) Nut verbinden, welche in der Umlaufrichtung (13) eine n-te Nut nach der abschließende Nut ist, wobei durch die Lagenverbinder (17) unterschiedliche Paare von Nuten verbunden sind.
4. Stator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der Wcklungsstränge (60, 62, 64) in einer ersten Nut (21) und in einer zweiten Nut (20) an einer innersten oder einer äußersten Position der ersten und der zweiten Nut (21, 20) ein Brückenelement (22) angeordnet ist, welches die erste Nut (21) und die zweite Nut (20) miteinander verbindet, wobei die erste Nut (20) in der Umlaufrichtung eine n-te Nut nach der zweiten Nut (21) ist.
5. Stator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenelement (22) die erste Nut (21) und die zweite Nut (20) auf einer zweiten Seite (8) des Statorkerns (2) verbindet, welche einer der ersten Seite (7) des Statorkerns (2) gegenüberliegende Seite ist.
6. Stator (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenelement (22) und ein Lagenverbinder (17) des zugehörigen Wicklungsstranges (60, 62, 64) in einer gleichen Nut angeordnet sind.
7. Stator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Wicklungsstränge (60, 62, 64) der eine der Phasen (U, V, W) repräsentiert jeweils ein redundanter Wicklungsstrang (61, 63, 65) zugehörig ist, welcher dieselben Phasen (U, V, W) repräsentiert.
8. Stator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (17) für jeden der Wicklungsstränge (60, 62, 64) in der inneren Wicklungslage (15) und der äußeren Wicklungslage (16) jeweils einen ersten schlaufenartigen Strompfad bilden und einen gegenläufigen zweiten schlaufenartigen Strompfad bilden.
9. Stator (1) nach Anspruch 8 und zumindest einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste schlaufenartige Strompfad und der gegenläufige zweite schlaufenartige Strompfad durch das Brückenelement (22) miteinander gekoppelt sind.
10. Stator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (17) auf einer zweiten Seite (8) des Statorkerns (2) derart miteinander verbunden sind, dass die Leiterelemente (17) die schlaufenartigen Strompfade bilden.
11. Stator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der inneren Leiterelemente (4a, 4b, 4c) baugleiche Elemente sind und/oder mehrere der äußeren Leiterelemente (4d,4e,4f) baugleiche Elemente sind und/oder mehrere der Lagenverbinder (17) baugleiche Elemente sind.
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