WO2022184205A1 - Stator - Google Patents

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WO2022184205A1
WO2022184205A1 PCT/DE2022/100107 DE2022100107W WO2022184205A1 WO 2022184205 A1 WO2022184205 A1 WO 2022184205A1 DE 2022100107 W DE2022100107 W DE 2022100107W WO 2022184205 A1 WO2022184205 A1 WO 2022184205A1
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WO
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winding
stator
group
wires
slot
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PCT/DE2022/100107
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Ernst
Fabian Oehler
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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Priority to CN202280017650.XA priority patent/CN116888864A/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots

Definitions

  • the present invention relates to a stator for an electrical machine, in particular for use in a hybrid or all-electric drive train of a motor vehicle, the stator having a cylindrical opening which extends axially through the stator and on which a plurality of an inner cylindrical surface of the cylindrical opening, there are stator slots extending radially outwards and formed over the entire axial length of the stator, the stator slots each having a slot base at their radially outer end and an air gap at their radially inner end to a rotor that can be accommodated in the cylindrical opening have, wherein stator windings are arranged with winding wires in the stator slots and the stator windings are designed as a wave winding with a first winding mat and a second winding mat.
  • Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to internal combustion engines that require fossil fuels.
  • Significant efforts have already been made to improve the suitability for everyday use of electric drives and also to be able to offer users the driving comfort they are accustomed to.
  • Stators for electrical machines with a wave winding are known from the prior art in principle for use in drive trains of motor vehicles. With such a wave winding, the individual winding wires are not routed in a circular manner between two stator slots, but instead loop successively through all of the stator slots of a stator in accordance with a waveform. This allows automated Production facilities are used, whereby accordingly wound stators can be produced more efficiently and economically.
  • the respective winding ends of the winding mats on the stator are generally offset circumferentially by 180°.
  • This large circumferential distance between the winding ends leads to an increased outlay on interconnection and to more complex and expensive production, since the interconnection usually has to be implemented by means of one or more additional interconnection rings. Although this reduces the complexity in the manufacturing process by means of a predefined positioning in it for each winding end, the additional manufacturing effort and the associated costs for this additive component are disadvantageous.
  • the winding ends can also be interconnected directly, but this is bought at the cost of a significant increase in complexity and costs in the production of such stators.
  • DE102008007409A1 describes a three-part switching ring for a stator, with three busbars and a star point ring being arranged in one plane, lying flat next to one another in a carrier ring made of a temperature-resistant plastic.
  • the contact points of the busbars and the star point ring protrude from the carrier ring and are connected to the wire ends of the partial windings of the stator.
  • the object of the present invention is now to provide a stator that at least mitigates or completely eliminates the described disadvantages of the prior art and in which a connection of a stator winding with at least two winding mats can be implemented in a simple and cost-optimized manner without the use of connection rings.
  • stator for an electric machine in particular for use in a hybrid or all-electric drive train of a motor vehicle, the stator having a cylindrical, has an opening that extends axially through the stator and on which there are a large number of stator slots that are distributed circumferentially and extend radially outwards from an inner cylindrical surface of the cylindrical opening and are formed over the entire axial length of the stator outer end have a slot base and at their radially inner end an air gap to a rotor that can be accommodated in the cylindrical opening, wherein stator windings with winding wires are arranged in the stator slots and the stator windings are designed as a wave winding with a first winding mat and a second winding mat, the first Winding mat comprises a group of first winding wires, the winding ends of which are each arranged over the same stator slot and the winding ends of the first group of winding wires each have a first winding end and a second winding end, where in which the
  • stator according to the invention is therefore that an additional connection ring can be dispensed with, since no connection of winding ends in the circumferential direction from one side of the stator to the opposite side is required in order to connect the winding wire ends to one another.
  • the stator according to the invention allows connections to be made only within two poles, which reduces the manufacturing effort and the production costs of the stator winding connection.
  • the stator according to the invention is configured in particular for use within an electrical machine designed as a radial flux machine.
  • Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • the electric machine is intended in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle.
  • the electrical machine is dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW.
  • the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • the stator has a cylindrical structure and preferably consists of electrical laminations that are electrically insulated from one another and are constructed in layers and packaged to form laminations. This structure keeps the eddy currents in the stator caused by the stator field low. Distributed over the circumference, stator slots are let into the electrical sheet running parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding.
  • stator slots can be closed with locking elements such as locking wedges or covers or the like in order to prevent the stator winding from being detached.
  • Stator teeth are components of the stator which are designed as circumferentially spaced, tooth-like radially inward or radially outward parts of the stator and between their free ends and a rotor body an air gap for the magnetic field is formed.
  • a stator winding is an electrically conductive conductor whose length is significantly greater than its diameter.
  • the stator winding can have any desired cross-sectional shape. Rectangular cross-sectional shapes are preferred, since they can be used to achieve high packing densities and consequently high power densities.
  • a stator winding made of copper is very particularly preferably formed.
  • a stator winding preferably has insulation.
  • the stator can be provided in particular for use in an electric machine within a drive train of a motor vehicle.
  • the drive train of a motor vehicle is understood to mean all components that generate the power for driving the motor vehicle in the motor vehicle and transmit it to the road via the vehicle wheels.
  • the stator can preferably also be provided for use in an electric machine within a hybrid module for a motor vehicle.
  • a hybrid module structural and functional elements of a hybridized drive train can be spatially and/or structurally combined and preconfigured, so that a hybrid module can be integrated in a particularly simple manner into a drive train of a motor vehicle.
  • an electric machine and a clutch system in particular with a separating clutch for coupling the electric machine into and/or decoupling the electric machine from the drive train, can be present in a hybrid module.
  • the stator can particularly preferably also be used in an electric axle drive train within a drive train of a Motor vehicle be provided.
  • An electric final drive train of a motor vehicle includes an electric machine and a transmission, the electric machine and the transmission forming a structural unit. This structural unit is sometimes also referred to as the E-axis.
  • the winding ends of the first group of winding wires and the winding ends of the second group of winding wires are arranged opposite one another in the circumferential direction in the stator slots of the stator.
  • the winding ends of the first group of winding wires are arranged in circumferentially adjacent stator slots and/or the winding ends of the second group of winding wires are arranged in circumferentially adjacent stator slots, which reduces the wiring complexity due to the corresponding spatial Proximity of the winding ends to be interconnected further reduced.
  • stator windings can be designed for use in an in particular 3-phase induction machine.
  • the invention can also be further developed such that the interconnection of the first group of winding wires of the first winding mat and the second group of winding wires of the second winding mat is identical, which means that complexity and costs can be reduced by using identical components. Furthermore, through the Use of identical winding mats enables simplified installation of the winding mats.
  • stator windings have a number n of more than two winding mats and the winding mats are arranged circumferentially offset from one another by n/360° in the stator slots of the stator.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of an electrical machine with a
  • FIG. 2 shows a motor vehicle with a hybrid and fully electric drive train in a schematic block circuit view
  • FIG. 3 shows a wound stator in a schematic top view of an end of the stator on the winding head side
  • FIG. 3a shows a wound stator in a schematic cross-sectional view
  • FIG. 4 shows a wiring diagram of a stator with 36 stator slots and two
  • FIG. 1 shows a stator 1 for an electrical machine 2.
  • the electrical machine 2 is configured as a radial flux machine in which a cylindrical rotor 24 rotates within the stator 1 of the electrical machine 2.
  • the stator 1 has a cylindrical opening 5 corresponding to the rotor 24 and extending axially through the stator 1 axial length of the stator 1 formed stator slots 7 are present.
  • the stator slots 7 each have a slot base 14 at their radially outer end and an air gap 15 at their radially inner end to a rotor 16 which can be accommodated in the cylindrical opening 5 .
  • the stator windings 8 are arranged in the stator slots 7 with winding wires 9 .
  • the stator windings 8 are designed as a wave winding with a first winding mat 10 and a second winding mat 11, the first winding mat 10 and the second winding mat 19 being of essentially identical design.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the stator 1 with 24 essentially identically designed stator slots 7 distributed equidistantly over the circumference of the cylindrical stator 1 .
  • the winding ends 13, 21 are in the axial direction above the stator slots 7. From the illustration in FIG .
  • a pole is formed by the windings in three consecutive stator slots 7.
  • the winding ends 22, 23 are shifted relative to one another, so that the winding ends 22, 23 end over the same stator slot 7, as can be seen in the top view of the end winding in FIG. Figure 3 shows that the first winding mat 10 has a group of first winding wires 12, the winding ends 13 of which are each arranged over the same stator slot 7, and the winding ends 13 of the first group of winding wires 12 each have a first winding end 17 and a second winding end 18 exhibit.
  • the first winding end 17 of the first group of winding wires 12 is in contact with the slot base 14 and the second winding end 18 of the first group of winding wires 12 is in contact with the air gap 15 of this stator slot 7 .
  • the second winding mat 19 has a group of second winding wires 20, the winding ends 21 of which are each arranged over the same stator slot 7 and the winding ends 21 of the second group of winding wires 20 each have a first winding end 22 and a second winding end 23.
  • the first winding end 22 of the second group of winding wires 20 is positioned facing the slot base 14 and the second winding end 23 of the second group of winding wires 20 is positioned facing the air gap 15 of this stator slot 7 .
  • winding ends 13 of the first group of winding wires 12 and the winding ends 21 of the second group of winding wires 20 are arranged opposite one another in the circumferential direction in the stator slots 7 of the stator 1.
  • the winding ends 13 of the first group of winding wires 12 and the winding ends 21 of the second group of winding wires 20 are arranged in circumferentially adjacent stator slots 7 .
  • winding ends 22, 23 it is possible for the winding ends 22, 23 to emerge from the stator slots 7 of the stator 1 at a common winding head end or at different winding head ends.
  • FIG. 4 shows a possible embodiment of an interconnection topology of the stator winding 8 with two winding mats 10,19.
  • the stator windings 8 shown are designed for use in a 3-phase induction machine.
  • the area of the interconnection of the stator 1 a total of 36 grooves 7 on. It should be pointed out at this point that FIG. 4 therefore does not show an interconnection topology of the stator 1 with 24 slots known from FIGS. 3, 3a.
  • the magnetic polarity 27 generated in a slot 7 is indicated above or below the number designating the sequence of a slot 7 with a + or -.
  • the individual winding wires 12,20 are designated alphanumerically, with the letter indicating the phase of a winding wire 12,20 and the number that follows the group associated with a winding wire 12,20.
  • the framed, alphanumerically designated winding wires 12, 20 each identify their winding ends.
  • the upper wiring diagram shows the wiring on the first end face of the stator 1
  • the lower wiring diagram shows the wiring on the second end face of the stator 1.
  • two winding mats 10, 19, each with 18 winding wires 12, 20, are arranged offset from one another by 180° over the stator circumference.
  • the first winding mat 10 is thus inserted into the slots 1-18, while the second winding mat 19 is arranged in the slots 19-36.
  • winding wires 12, 20 of a winding mat 10, 19 run in the radial direction, beginning at one of the end faces of the stator 1 near the yoke of a slot 7, running through it in the axial direction and exiting the corresponding slot 7 on the opposite end side of the stator.
  • the number of turns depends on the number of slots 7 and the number of winding wires 12.20 per slot 7. This means that a motor with 36, 54, 72 or 90 slots 7 and with 4, 6, 8, etc. conductors per slot can be connected in the same way.
  • connection of the first winding mat 10 in the exemplary embodiment shown in FIG. 4 is carried out on the first end face a as follows:
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 2 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 10 .
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 3 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 11.
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 5 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 13 .
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 6 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 14.
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 8 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 16 .
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 9 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 17.
  • connection of the first winding mat 10 in the exemplary embodiment shown in FIG. 4 is carried out on the first end face b as follows:
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 1 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 11.
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 2 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 12 .
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 4 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 14.
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 5 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 15.
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 7 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 17 .
  • the winding wire 12 in the slot 7 numbered 8 is electrically connected to the winding wire 12 in the slot 7 numbered 18 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 20 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 28 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 21 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 29 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 23 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 31 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 24 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 32 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 26 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 34 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 27 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 35 .
  • the interconnection of the second winding mat 19 in the exemplary embodiment shown in FIG. 4 is carried out on the first end face a as follows:
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 19 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 29.
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 20 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 30 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 22 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 32 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 23 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 33 .
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 25 is electrically connected to the winding wire 2 in the slot 7 numbered 35.
  • the winding wire 20 in the slot 7 numbered 26 is electrically connected to the winding wire 20 in the slot 7 numbered 36 .
  • stator 1 After the winding wires 12 of the first winding mat 10 have run repeatedly through the stator 1, they each end on the other side (a,b) of the end winding near the air gap.
  • the winding wire 12 protruding from the stator 1 ends in the slot 7 numbered 1 (A1) on the first face a in the slot 7 numbered 3 (A1) on the second face b of the stator 1.
  • the stator 1 is intended in particular for use in a hybrid or all-electric drive train 3 of a motor vehicle 4, as is shown in FIG. 2 by way of example.
  • stator slots 8 stator windings

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere zur Verwendung in einem hybriden oder vollelektrischen Antriebsstrang (3) eines Kraftfahrzeugs (4), wobei der Stator (1) eine zylindrisch ausgebildete, sich axial durch den Stator (1) erstreckenden Öffnung (5) aufweist, an der eine Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter und sich von einer inneren Zylindermantelfläche (6) der zylindrischen Öffnung (5) radial nach außen erstreckenden sowie über die gesamte axiale Länge des Stators ausbildete Statornuten (7) vorhanden sind, wobei die Statornuten (7) jeweils an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund (14) und an ihrem radial inneren Ende einen Luftspalt (15) zu einem in der zylindrischen Öffnung (5) aufnehmbaren Rotor (16) aufweisen, wobei Statorwicklungen (8) mit Wicklungsdrähten (9) in den Statornuten (7) angeordnet sind und die Statorwicklungen (8) als Wellenwicklung mit einer ersten Wicklungsmatte (10) und einer zweiten Wicklungsmatte (19) ausgebildet sind.

Description

Stator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere zur Verwendung in einem hybriden oder vollelektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei der Stator eine zylindrisch ausgebildete, sich axial durch den Stator erstreckenden Öffnung aufweist, an der eine Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter und sich von einer inneren Zylindermantelfläche der zylindrischen Öffnung radial nach außen erstreckenden sowie über die gesamte axiale Länge des Stators ausbildete Statornuten vorhanden sind, wobei die Statornuten jeweils an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund und an ihrem radial inneren Ende einen Luftspalt zu einem in der zylindrischen Öffnung aufnehmbaren Rotor aufweisen, wobei Statorwicklungen mit Wicklungsdrähten in den Statornuten angeordnet sind und die Statorwicklungen als Wellenwicklung mit einer ersten Wicklungsmatte und einer zweiten Wicklungsmatte ausgebildet sind.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Es besteht jedoch weiterhin ein anhaltendes Bedürfnis daran, derartige Elektromotoren für einen Massenmarkt weiter zu optimieren, insbesondere hinsichtlich der Herstellkosten. Ein wesentlicher Kostenfaktor in der Fertigung dieser Elektromotoren ist die Bewicklung und Verschaltung der Statorwicklungen.
Statoren für elektrische Maschinen mit einer Wellenwicklung sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich auch für die Verwendung in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen bekannt. Bei einer derartigen Wellenwicklung werden die einzelnen Wicklungsdrähte nicht kreisförmig zwischen zwei Statornuten geführt, sondern schlingen sich entsprechend einer Wellenform sukzessive durch sämtliche Statornuten eines Stators. Hierdurch können automatisierte Fertigungseinrichtungen zum Einsatz kommen, wodurch entsprechend bewickelte Statoren effizienter und ökonomisch hergestellt werden können.
Wird bei diesen gattungsbildenden Statoren eine Wicklungskonfiguration mit zwei oder mehr Wicklungsmatten benötigt, so liegen die jeweiligen Wicklungsenden der Wicklungsmatten am Stator in der Regel um 180° umfänglich versetzt an. Diese große umfängliche Distanz der Wicklungsenden führt zu einem erhöhten Verschaltungsaufwand sowie einer aufwändigeren und teureren Herstellung, da die Verschaltung üblicherweise mittels von einem oder auch mehreren zusätzlichen Verschaltungsringen realisiert werden muss. Dieser vermindert zwar die Komplexität im Herstellungsprozess mittels einer vordefinierten Positionierung in diesem für jedes Wicklungsende, nachteilig ist jedoch der zusätzliche Herstellungsaufwand und die damit verbundenen Kosten für dieses additive Bauteil. Alternativ zu der Verwendung eines Verschaltungsrings, können die Wicklungsenden auch direkt verschaltet werden, was jedoch mit einem deutlichen Komplexitäts- und Kostenanstieg in der Fertigung derartiger Statoren erkauft wird.
DE102008007409A1 beschreibt beispielsweise einen dreiteiligen Schaltring für einen Stator, wobei drei Stromschienen sowie ein Sternpunktring in einer Ebene flächig nebeneinander liegend in einem Trägerring aus einem temperaturbeständigen Kunststoff angeordnet sind. Die Kontaktstellen der Stromschienen sowie des Sternpunktrings ragen aus dem Trägerring heraus und sind mit den Drahtenden der Teilwicklungen des Stators verbunden.
Die Aufgabe der Vorliegenden Erfindung ist es nunmehr einen Stator bereitzustellen, der die beschriebenen Nachteile aus dem Stand der Technik zumindest abmildert oder vollständig beseitigt und bei dem eine Verschaltung einer Statorwicklung mit wenigstens zwei Wickelmatten auf einfache und kostenoptimierte Weise ohne die Verwendung von Verschaltungsringen realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere zur Verwendung in einem hybriden oder vollelektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei der Stator eine zylindrisch ausgebildete, sich axial durch den Stator erstreckenden Öffnung aufweist, an der eine Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter und sich von einer inneren Zylindermantelfläche der zylindrischen Öffnung radial nach außen erstreckenden sowie über die gesamte axiale Länge des Stators ausbildete Statornuten vorhanden sind, wobei die Statornuten jeweils an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund und an ihrem radial inneren Ende einen Luftspalt zu einem in der zylindrischen Öffnung aufnehmbaren Rotor aufweisen, wobei Statorwicklungen mit Wicklungsdrähten in den Statornuten angeordnet sind und die Statorwicklungen als Wellenwicklung mit einer ersten Wicklungsmatte und einer zweiten Wicklungsmatte ausgebildet sind, wobei die erste Wicklungsmatte eine Gruppe von ersten Wicklungsdrähten aufweist, deren Wicklungsenden jeweils über in derselben Statornut angeordnet sind und die Wicklungsenden der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten jeweils ein erstes Wicklungsende und ein zweites Wicklungsende aufweisen, wobei das erste Wicklungsende der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten dem Nutgrund und das zweite Wicklungsende der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten dem Luftspalt dieser Statornut zugewandt anliegen und die zweite Wicklungsmatte eine Gruppe von zweiten Wicklungsdrähten aufweist, deren Wicklungsenden jeweils über derselben Statornut angeordnet sind und die Wicklungsenden der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten jeweils ein erstes Wicklungsende und ein zweites Wicklungsende aufweisen, wobei das erste Wicklungsende der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten dem Nutgrund und das zweite Wicklungsende der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten dem Luftspalt dieser Statornut zugewandt anliegen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Stators ist es somit, dass auf einen zusätzlichen Verschaltungsring verzichtet werden kann, da keine Verschaltung von Wicklungsenden in Umfangsrichtung von der einen Seite des Stators, hin zu der gegenüberliegenden benötigt wird, um Wicklungsdrahtenden miteinanderzu verschalten. Der erfindungsgemäße Stator ermöglicht Verschaltungen lediglich innerhalb zweier Pole, was den Fertigungsaufwand und die Herstellkosten der Statorwicklungsverschaltung reduziert.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Der erfindungsgemäße Stator ist insbesondere für eine Verwendung innerhalb einer als Radialflussmaschine ausgeführten elektrischen Maschine konfiguriert.
Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil.
Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
Der Stator ist zylindrisch aufgebaut und besteht bevorzugt aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Durch diesen Aufbau werden die durch das Statorfeld verursachten Wirbelströme im Stator geringgehalten. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Statornuten eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen.
In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin können die Statornuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern. Als Statorzähne werden Bestanteile des Stators bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen oder radial nach außen gerichtete Teile des Stators ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld gebildet ist.
Eine Statorwicklung ist ein elektrisch leitfähiger Leiter, dessen Längenerstreckung wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet. Bevorzugt weist eine Statorwicklung eine Isolierung auf.
Der Stator kann insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.
Der Stator kann bevorzugt auch zur Verwendung in einer elektrischen Maschine innerhalb eines Hybridmoduls für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können eine elektrische Maschine und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln der elektrischen Maschine in und/oder Auskuppeln der elektrischen Maschine aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
Der Stator kann insbesondere bevorzugt auch zur Verwendung in einem elektrischen Achsantriebsstrang innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Maschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wicklungsenden der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten und die Wicklungsenden der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten sich in Umfangsrichtung gegenüberliegend in den Statornuten des Stators angeordnet sind.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die erste Wicklungsmatte und die zweite Wicklungsmatte im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, wodurch sich Herstellkosten des Stators durch eine Komplexitätsreduktion der verwendeten Bauteile weiter optimieren lassen.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Wicklungsenden der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten in umfänglich benachbarten Statornuten und/oder die Wicklungsenden der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten in umfänglich benachbarten Statornuten angeordnet sind, was den Verschaltungsaufwand durch die entsprechend räumliche Nähe der miteinanderzu verschaltenden Wicklungsenden weiter reduziert.
Gemäß einerweiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Statorwicklungen für den Einsatz in einer insbesondere 3-phasigen Drehfeldmaschine ausgebildet sind.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Verschaltung der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten der ersten Wicklungsmatte und der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten der zweiten Wicklungsmatte identisch ist, wodurch sich eine Komplexitäts- und Kostenreduktion durch Verwendung identischer Bauelemente realisieren lässt. Ferner ist durch die Verwendung identischer Wicklungsmatten ein vereinfachter Einbau der Wicklungsmatten ermöglicht.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Statorwicklungen eine Anzahl n von mehr als zwei Wicklungsmatten, aufweisen und die Wicklungsmatten um n/360° umfänglich versetzt zueinander in den Statornuten des Stators angeordnet sind. Hierdurch kann auf eine einfache Weise eine Design-Anpassung der elektrischen Maschine vorgenommen werden, beispielsweise durch die Anpassung der Anzahl an Parallelzweigen und/oder der Anzahl an Wicklungsmatten. Ferner kann eine Komplexitätsreduktion durch gleiche Verschaltung bei unterschiedlichen Designs in der Fertigung und Montage einer derartig bewickelten elektrischen Maschine bewirkt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht auf eine elektrische Maschine mit einem
Stator,
Figur 2 ein Kraftfahrzeug mit einem hybriden und vollelektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Blockschaltansicht,
Figur 3 einen bewickelten Stator in einer schematischen Aufsicht auf ein wickelkopfseitiges Ende des Stators,
Figur 3a einen bewickelten Stator in einer schematischen Querschnittsansicht,
Figur 4 ein Verschaltungsdiagram eines Stators mit 36 Statornuten und zwei
Wicklungsmatten. Die Figur 1 zeigt einen Stator 1 für eine elektrische Maschine 2. Die elektrische Maschine 2 ist als Radialflussmaschine konfiguriert, bei der sich ein zylindrischer Rotor 24 innerhalb des Stators 1 der elektrischen Maschine 2 dreht. Der Stator 1 weist eine korrespondierend zum Rotor 24 zylindrisch ausgebildete, sich axial durch den Stator 1 erstreckenden Öffnung 5 auf, an der eine Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter und sich von einer inneren Zylindermantelfläche 6 der zylindrischen Öffnung 5 radial nach außen erstreckenden sowie über die gesamte axiale Länge des Stators 1 ausbildete Statornuten 7 vorhanden sind.
Die Statornuten 7 besitzen jeweils an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund 14 und an ihrem radial inneren Ende einen Luftspalt 15 zu einem in der zylindrischen Öffnung 5 aufnehmbaren Rotor 16 aufweisen. Die Statorwicklungen 8 sind mit Wicklungsdrähten 9 in den Statornuten 7 angeordnet.
Die Statorwicklungen 8 sind als Wellenwicklung mit einer ersten Wicklungsmatte 10 und einer zweiten Wicklungsmatte 11 ausgebildet, wobei die erste Wicklungsmatte 10 und die zweite Wicklungsmatte 19 im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform des Stators 1 mit 24 äquidistant über den Umfang des zylindrischen Stators 1 verteilten, im Wesentlichen identisch ausgebildeten, Statornuten 7 auf. In dieser Ansicht auf den Wickelkopf stehen die Wicklungsenden 13, 21 in axialer Richtung über den Statornuten 7. Aus der Darstellung der Figur 3a, die eine Querschnittsansicht zeigt, ist ersichtlich, dass die Wicklungsenden 13,21 in Umfangsrichtung versetzt zueinander durch die Statornuten 7 verlaufen. Die Wicklungsenden 22,23 beispielsweise enden nicht in gleichen Statornuten 7, sondern verlaufen um einen Pol versetzt durch den Stator 1 , was gut aus der Figur 3a hervorgeht. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 3,3a ist ein Pol durch die Wicklungen in drei aufeinanderfolgenden Statornuten 7 gebildet. Durch das Twisten der Wellenwicklung 8 werden die Wicklungsenden 22,23 zueinander verschoben, sodass die Wicklungsenden 22,23 über der gleichen Statornut 7 enden, wie es in der Aufsicht auf den Wickelkopf der Figur 3 hervorgeht. Aus der Figur 3 wird ersichtlich, dass die erste Wicklungsmatte 10 eine Gruppe von ersten Wicklungsdrähten 12 aufweist, deren Wicklungsenden 13 jeweils über derselben Statornut 7 angeordnet sind und die Wicklungsenden 13 der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten 12 jeweils ein erstes Wicklungsende 17 und ein zweites Wicklungsende 18 aufweisen. Das erste Wicklungsende 17 der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten 12 liegt an dem Nutgrund 14 und das zweite Wicklungsende 18 der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten 12 an dem Luftspalt 15 dieser Statornut 7 zugewandt an.
Analog hierzu besitzt die zweite Wicklungsmatte 19 eine Gruppe von zweiten Wicklungsdrähten 20, deren Wicklungsenden 21 jeweils über derselben Statornut 7 angeordnet sind und die Wicklungsenden 21 der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten 20 jeweils ein erstes Wicklungsende 22 und ein zweites Wicklungsende 23 aufweisen. Das erste Wicklungsende 22 der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten 20 ist dem Nutgrund 14 und das zweite Wicklungsende 23 der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten 20 dem Luftspalt 15 dieser Statornut 7 zugewandt positioniert.
Aus der Figur 3 ist ferner ersichtlich, dass die Wicklungsenden 13 der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten 12 und die Wicklungsenden 21 der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten 20 sich in Umfangsrichtung gegenüberliegend in den Statornuten 7 des Stators 1 angeordnet sind. Die Wicklungsenden 13 der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten 12 und die Wicklungsenden 21 der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten 20 sind in umfänglich benachbarten Statornuten 7 angeordnet.
Grundsätzlich ist es möglich, dass die Wicklungsenden 22,23 an einem gemeinsamen Wickelkopfende oder an unterschiedlichen Wickelkopfenden aus den Statornuten 7 des Stators 1 austreten.
Figur 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Verschaltungstopologie der Statorwicklung 8 mit zwei Wicklungsmatten 10,19. Die gezeigte Statorwicklungen 8 sind für den Einsatz in einer 3-phasigen Drehfeldmaschine ausgebildet. In der Ausführungsform der Figur 4 weist der Bereich der Verschaltung des Stators 1 insgesamt 36 Nuten 7 auf. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Figur 4 somit keine Verschaltungstopologie des aus den Figuren 3,3a bekannten Stators 1 mit 24 Nuten zeigt. Die in einer Nut 7 erzeugte magnetische Polarität 27 ist oberhalb bzw. unterhalb der die Reihenfolge einer Nut 7 bezeichnenden Ziffer mit einem + oder - angegeben. Ferner sind die einzelnen Wicklungsdrähte 12,20 alphanumerisch bezeichnet, wobei der Buchstabe die Phase einen Wicklungsdrahts 12,20 angibt und die darauffolgende Zahl die zu einem Wicklungsdraht 12,20 zugehörige Gruppe. Die Umrahmten alphanumerisch bezeichneten Wicklungsdrähte 12,20 kennzeichnen jeweils deren Wicklungsenden.
In dem in der Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind somit vier Parallelzweige (Gruppen/ 1,2, 3, 4) und drei Phasen (A,B,C) vorhanden.
Das obere, mit a bezeichnete Verschaltungsbild zeigt die Verschaltung an der ersten Stirnseite des Stators 1 und das untere, mit b bezeichnete Verschaltungsbild zeigt die Verschaltung an der zweiten Stirnseite des Stators 1.
In dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 sind zwei Wicklungsmatten 10,19 mit jeweils 18 Wicklungsdrähten 12,20 um 180° über den Statorumfang versetzt zueinander angeordnet. Die erste Wicklungsmatte 10 ist folglich in die Nuten 1-18 eingesetzt, während die zweite Wicklungsmatte 19 in den Nuten 19-36 angeordnet ist.
Die Wicklungsdrähte 12,20 einer Wicklungsmatte 10,19 verlaufen in radialer Richtung beginnend an einer der Stirnseiten des Stators 1 nahe dem Joch einer Nut 7 in axialer Richtung durch diese zu verlaufen und auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Stators aus der entsprechenden Nut 7 auszutreten.
Unabhängig von dem Verschaltungsdesign ist die Anzahl der Windungen dabei abhängig von der Anzahl an Nuten 7 und der Anzahl an Wicklungsdrähten 12,20 pro Nut 7. Dies bedeutet, dass sowohl ein Motor mit 36, 54, 72 oder 90 Nuten 7 und mit 4, 6, 8, usw. Leitern pro Nut auf die gleiche Art und Weise verschaltet werden können. Man erkennt dies auch gut an den gleichlautenden Bezeichnungen der Wicklungen in der Abfolge A1 ,A2,A1 ,B2,B1 ,B2,C1 ,C2,C1 ,A2,A1 ,A2,B1 ,B2,B1 ,C2,C1 ,C2 in den Statornuten 7 mit den Nummern 1 -18 an der ersten Stirnseite a und der zweiten Stirnseite b des Stators 1 für die erste Wicklungsmatte 10 und den gleichlautenden Bezeichnungen der Wicklungen in der Abfolge A3,A4,A3,B4,B3,B4,C3,C4,C3,A4,A3,A4,B3,B4,B3,C4,C3,C4 in den Statornuten 7 mit den Nummern 19-36 an der ersten Stirnseite a und der zweiten Stirnseite b des Stators 1 für die zweite Wicklungsmatte 19
Die Verschaltung der ersten Wicklungsmatte 10 in dem in der Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der ersten Stirnseite a wie folgt vorgenommen:
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 2 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 10 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 3 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 11 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 5 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 13 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 6 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 14 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 8 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 16 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 9 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 17 verbunden.
Die Verschaltung der ersten Wicklungsmatte 10 in dem in der Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der ersten Stirnseite b wie folgt vorgenommen: Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 1 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 11 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 2 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 12 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 4 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 14 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 5 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 15 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 7 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 17 verbunden.
Der Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 8 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 18 verbunden.
Die Verschaltung der zweiten Wicklungsmatte 19 in dem in der Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der zweiten Stirnseite b wie folgt vorgenommen:
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 20 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 28 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 21 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 29 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 23 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 31 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 24 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 32 verbunden. Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 26 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 34 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 27 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 35 verbunden.
Die Verschaltung der zweiten Wicklungsmatte 19 in dem in der Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der ersten Stirnseite a wie folgt vorgenommen:
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 19 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 29 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 20 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 30 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 22 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 32 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 23 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 33 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 25 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 2 in der Nut 7 mit der Nummer 35 verbunden.
Der Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 26 ist elektrisch mit dem Wicklungsdraht 20 in der Nut 7 mit der Nummer 36 verbunden.
Man erkennt anhand der Figur 4 gut, dass die Verschaltung 24 der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten 12 der ersten Wicklungsmatte 10 und der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten 20 der zweiten Wicklungsmatte 19 identisch ist.
Ferner ist aus der Figur 4 ersichtlich, dass nachdem die Wicklungsdrähte 12 der ersten Wicklungsmatte 10 wiederholt durch den Stator 1 gelaufen sind, diese jeweils auf der anderen Seite (a,b) des Wickelkopfes nahe dem Luftspalt enden. Zum Beispiel endet der aus dem Stator 1 hervorstehende Wicklungsdraht 12 in der Nut 7 mit der Nummer 1 (A1 ) an der der ersten Stirnseite a in der Nut 7 mit der Nummer 3 (A1 ) an der zweiten Stirnseite b des Stators 1. Der Stator 1 ist insbesondere zur Verwendung in einem hybriden oder vollelektrischen Antriebsstrang 3 eines Kraftfahrzeugs 4 vorgesehen, wie es exemplarisch in der Figur 2 gezeigt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Stator
2 elektrische Maschine 3 Antriebsstrang
4 Kraftfahrzeug
5 Öffnung
6 Zylindermantelfläche
7 Statornuten 8 Statorwicklungen
9 Wicklungsdrähte
10 Wicklungsmatte
12 Wicklungsdrähte 13 Wicklungsenden
14 Nutgrund
15 Luftspalt
16 Rotor
17 Wicklungsende 18 Wicklungsende
19 Wicklungsmatte
20 Wicklungsdrähte
21 Wicklungsenden
22 Wicklungsende 23 Wicklungsende
24 Verschaltung
25 Statorzähne
26 Gehäuse
27 Polarität

Claims

Ansprüche
1. Stator (1 ) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere zur Verwendung in einem hybriden oder vollelektrischen Antriebsstrang (3) eines Kraftfahrzeugs (4), wobei der Stator (1) eine zylindrisch ausgebildete, sich axial durch den Stator (1) erstreckenden Öffnung (5) aufweist, an der eine Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter und sich von einer inneren Zylindermantelfläche (6) der zylindrischen Öffnung (5) radial nach außen erstreckenden sowie über die gesamte axiale Länge des Stators ausbildete Statornuten (7) vorhanden sind, wobei die Statornuten (7) jeweils an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund (14) und an ihrem radial inneren Ende einen Luftspalt (15) zu einem in der zylindrischen Öffnung (5) aufnehmbaren Rotor (16) aufweisen, wobei Statorwicklungen (8) mit Wicklungsdrähten (9) in den Statornuten (7) angeordnet sind und die Statorwicklungen (8) als Wellenwicklung mit einer ersten Wicklungsmatte (10) und einer zweiten Wicklungsmatte (19) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wicklungsmatte (10) eine Gruppe von ersten Wicklungsdrähten (12) aufweist, deren Wicklungsenden (13) jeweils über derselben Statornut (7) angeordnet sind und die Wicklungsenden (13) der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten (12) jeweils ein erstes Wicklungsende (17) und ein zweites Wicklungsende (18) aufweisen, wobei das erste Wicklungsende (17) der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten (12) dem Nutgrund (14) und das zweite Wicklungsende (18) der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten (12) dem Luftspalt (15) dieser Statornut (7) zugewandt anliegen und die zweite Wicklungsmatte (19) eine Gruppe von zweiten Wicklungsdrähten (20) aufweist, deren Wicklungsenden (21) jeweils über derselben Statornut (7) angeordnet sind und die Wicklungsenden (21) der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten (20) jeweils ein erstes Wicklungsende (22) und ein zweites Wicklungsende (23) aufweisen, wobei das erste Wicklungsende (22) der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten (20) dem Nutgrund (14) und das zweite Wicklungsende (23) der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten (20) dem Luftspalt (15) dieser Statornut (7) zugewandt anliegen.
2. Stator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsenden (13) der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten (12) und die Wicklungsenden (21) der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten (20) sich in Umfangsrichtung gegenüberliegend in den Statornuten (7) des Stators (1) angeordnet sind.
3. Stator (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wicklungsmatte (10) und die zweite Wicklungsmatte (19) im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.
4. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsenden (13) der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten (12) in umfänglich benachbarten Statornuten (7) und/oder die Wicklungsenden (21) der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten (20) in umfänglich benachbarten Statornuten (7) angeordnet sind.
5. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklungen (8) für den Einsatz in einer insbesondere 3-phasigen Drehfeldmaschine ausgebildet sind.
6. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltung (24) der ersten Gruppe von Wicklungsdrähten (12) der ersten Wicklungsmatte (10) und der zweiten Gruppe von Wicklungsdrähten (20) der zweiten Wicklungsmatte (19) identisch ist.
7. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklungen (8) eine Anzahl n von mehr als zwei Wicklungsmatten (10,19) aufweisen und die Wicklungsmatten um n/360° umfänglich versetzt zueinander in den Statornuten (7) des Stators (1) angeordnet sind.
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