WO2022226569A1 - Stator for an electrical machine - Google Patents

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WO2022226569A1
WO2022226569A1 PCT/AT2022/060143 AT2022060143W WO2022226569A1 WO 2022226569 A1 WO2022226569 A1 WO 2022226569A1 AT 2022060143 W AT2022060143 W AT 2022060143W WO 2022226569 A1 WO2022226569 A1 WO 2022226569A1
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WO
WIPO (PCT)
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stator
current path
winding
current paths
circumferential direction
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Application number
PCT/AT2022/060143
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German (de)
French (fr)
Inventor
Robert MIESBAUER
Original Assignee
Miba Emobility Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miba Emobility Gmbh filed Critical Miba Emobility Gmbh
Priority to DE112022002412.7T priority Critical patent/DE112022002412A5/en
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the invention relates to a stator for an electrical machine and an electrical machine which has such a stator as specified in the claims.
  • AT521589A1 describes a stator for an electrical machine, which comprises an essentially hollow-cylindrical laminated core with a plurality of receiving slots arranged in a distributed manner.
  • Several electrical conductor sections formed by shaped rods per receiving groove form a stator winding with at least two partial windings.
  • the at least two electrical partial windings are each formed by at least a first and a second winding segment electrically connected in series, with conductor sections of the first winding segment being electrically connected to one another by means of first and second electrical connection sections such that a helical current path is formed along a first radial direction to the longitudinal axis of the laminated core and conductor sections of the second winding segment are electrically connected to one another by means of first and second electrical connection sections such that a second helical current path is defined along an opposite, second radial direction to the longitudinal axis of the laminated core.
  • This loop-like structure of a winding using shaped bar technology enables high-volume production of stators with high and consistent manufacturing quality.
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a stator for electrical machines or an electrical machine the electrical winding should nevertheless be constructed with the smallest possible number of differently designed shaped bar conductor elements.
  • a stator constructed according to the invention for an electrical machine comprises
  • An essentially hollow-cylindrical stator core with a first and a second axial end and with a plurality of receiving grooves arranged along a circumferential direction of the stator core and extending along a central axis of the stator core ,
  • stator winding comprises at least one phase winding, which comprises at least one phase winding at least two current paths,
  • each current path has a dedicated input terminal, a current path start, a current path end and a dedicated output terminal,
  • At least one of the current paths begins with its current path starting from one of the radially outer layers and then alternates or jumps in layers and also runs in the circumferential direction at least over a section of the circumference of the stator to the radially innermost layer, with the current path at With each of these changes in position, there is a transition from one of the magnetic pole sections of the stator to an immediately adjacent pole section in the direction of the circumference of the circle, and the current path changes the positions in a continuously constant radial direction by a layer jump distance of "one" until the radially innermost position is reached, so that the current path takes an approximately helical and stepped course with respect to the circumferential and radial directions of the stator, and where
  • the running direction of the electric current path at the radially innermost layer with respect to the circumferential direction of the stator core is reversed by a reversing conductor section, and then the electric current path starting from the radially innermost layer alternates the layers in layers and also in the circumferential direction at least over a partial section of the Circumference of the stator running while in the radial direction to only one layer running offset, and again with a layer jump distance of "one", with a snail and step-like progression in relation to the circumferential and radial direction of the stator, back towards a radially further outward layer, i.e. to one of the several radially outer layers, where
  • the current path has at least one helical and stepped course in the radial direction towards the central axis of the stator core and also at least one helical and stepped course in the radial direction away from the central axis of the stator core, i.e. a current path runs at least once helically and once stepwise in the radial direction inwards and at least once spirally and stepwise in the radial direction outwards, and wherein
  • the current path ends with its current path end at a receiving groove within a magnetic pole section, which magnetic pole section is arranged immediately adjacent to a magnetic pole section in relation to the circular circumferential direction of the stator, in which the current path begins with its current path start,
  • These pole sections which are directly adjacent in the direction of the circumference of a circle, have different magnetic poles, so that the start and end of the individual current paths are positioned in sectors or sections of the stator that are close to one another.
  • connection points or connection pins of the parallel current paths of one or more phase windings enable all connection points or connection pins of the parallel current paths of one or more phase windings to be grouped in a relatively small sector of the winding overhang. Since the outputs in particular, but also the inputs of the individual parallel current paths, are close together, the interconnection of the same, for example to a star point of a three-phase star winding, is made easier. Such a neutral point connector can thus be kept as short as possible or other connection conductor elements—in particular what are known as busbars—can also be reduced. As a result, an advantageous saving of conductor material for the stator winding and of the weight of the stator can be achieved. In addition, the number of different shaped rods and conductor sections or hairpins to be inserted into the stator core remains small.
  • a course direction of the reversing conductor sections at the radially innermost layer and at the radially outermost layer with respect to the circumferential direction of the stator can be selected in such a way that the current path start and the current path end of all current paths of a phase winding within the come to lie in the same position or come to lie in two immediately adjacent positions in the radial direction.
  • This can be systematically achieved by appropriate selection of the reversal s -Leitrab sections in the positive direction or the negative direction.
  • the specified winding scheme makes it possible in a structured manner that at least one of the current paths or all current paths is on the one hand between the input connection and the current path start and on the other hand between the current path end and the output output connection, each have transition conductor sections, which transition conductor sections run towards one another in the circumferential direction in such a way that the input connections and the output connections of these current paths come to lie within a single magnetic pole section of the stator and are therefore positioned spatially close to one another. This is done without the need for extensive transition conductor sections or so-called "busbars", which means that the end windings of the stator winding can be implemented as compactly as possible, with little conductor material and with low weight.
  • each of the at least two current paths extends over more than 360° of the circumferential direction of the stator core in a view of one of the two axial ends of the stator core in order to achieve a structured and scalable construction of the stator winding.
  • the measure that each of the at least two current paths runs more or less in a snail or spiral shape in view of the two axial ends of the stator core can also contribute to this.
  • inverted conductor section In the case of an inverted conductor section, a layer position of the current path is retained unchanged, ie the inverted conductor section extends along the radially innermost or along the radially outermost layer. Accordingly, it forms part of the radially innermost or outermost layer or it remains within the radially innermost or outermost layer.
  • each current path comprises an even number of current path sections running in the radial direction and also in the circumferential direction of the stator, in particular two, four, six or more such current path sections, and if between successive current path sections the mentioned reversal conductor sections are executed.
  • the current path beginnings and the current path ends of the respective current paths come to lie in a close proximity to one another and compact positioning of the respective connection points can be ensured.
  • the winding scheme is also characterized in that the stator winding comprises at least two electrical current paths running in parallel and each current path beginning of these electrical current paths is formed in a first magnetic pole section of the stator and each current path end of these electrical current paths in a second magnetic Pole portion of the stator is formed, which is immediately adjacent to the first magnetic pole portion in the circle circumferential direction of the stator.
  • This local concentration of the current path beginnings and the current path ends can be safely achieved with the given current path courses.
  • the structure of the stator winding or the two axial winding overhangs is as regular as possible.
  • the simple insertion sequences of the form rod ladder elements enable process-reliable automation and also rapid production processes.
  • Complicated plug-in sequences can also be avoided in that the reversing conductor sections are formed exclusively in the radially innermost and exclusively in the radially outermost layer of the stator winding.
  • the creation of winding heads that are as uniform as possible is supported.
  • all reversal conductor sections are designed at that axial end of the stator core at which the conductor sections of the stator winding are connected to one another in one piece or in the shape of a roof or bow.
  • all of the reversal conductor sections may be associated closest to the so-called "hairpin roof” side of the stator.
  • the opposite, so-called welding side of the stator thus remains as regular as possible or absolutely regular, as a result of which automated welding processes can be carried out easily and reliably.
  • the conductor sections that are electrically connected to one another form a wavy and ring-like course of the electrical current paths, which wavy course is defined by alternating changes in the current paths between the first and the second axial end of the stator core and which ring-like course is defined by a simultaneous Extension of the current paths is defined along the circumferential direction of the stator core. Almost all combinations of connections can be realized with this winding scheme. Even a chord does not prevent a fully symmetrical winding.
  • the specified winding pattern also makes it possible for all of the input and output connections of the stator winding to be formed either on the first or on the second axial end face of the stator core and also within a partial section of the circumference of the stator core of a maximum of 90°. This with a small number of different shaped rod conductor elements and with transition conductor sections with minimal lengths required.
  • the stator winding has a three-phase or multi-phase design and comprises three or more phase windings each extending in the circumferential direction, and if each phase winding comprises two or more electrical current paths running in parallel.
  • a high electromechanical performance of the stator or an electrical machine equipped with it can be achieved, with its construction being clearly structured and being able to be manufactured in large numbers with a high degree of automation.
  • the object of the invention is also achieved by an electrical machine comprising a stator and a rotor, the stator being designed in accordance with one or more of the preceding statements.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a stator with a stator core and a three-phase stator winding, each of the three phase windings comprising four current paths;
  • FIG. 2 shows the stator according to FIG. 1 in the region of its upper or first winding overhang with the connections for the stator winding which are closely grouped sectorally and also positioned in a structured manner;
  • FIG. 3 shows the stator according to FIG. 1 in the area of its lower or second winding overhang with numerous welding points for the electrical connection of the essentially U-shaped conductor sections of the stator winding;
  • FIG. 4 shows the stator according to FIG. 1 in plan view
  • FIG. 5 shows the stator according to FIG. 1 in a view from below;
  • FIG. 6 shows the winding diagram for the stator according to FIGS. 1-5 in unrolled matrix depiction.
  • FIG. 7 is a perspective view of the current path A made of form rod conductor elements, created according to the winding diagram in FIG. 6;
  • FIGS. 1, 6 and 7 shows the current path A according to FIGS. 1, 6 and 7 in its state taken up in the stator core
  • FIG. 9 shows a top view of FIG. 8 with the course of the current path A including its input and output connections;
  • FIGS. 1 and 6 shows the current path B according to FIGS. 1 and 6, including its input and output connections;
  • FIG. 11 shows the current path C according to FIGS. 1 and 6, including its input and output connections;
  • FIGS. 1 and 6 shows the current path D according to FIGS. 1 and 6, including its input and output connections;
  • FIG. 13 shows a second exemplary embodiment of the winding scheme comprising three current paths in each of three phase windings, only the course of the first phase winding being illustrated;
  • FIG. 14 shows a third exemplary embodiment of the winding scheme, comprising two current paths in each of a total of three phase windings, only the course of the first phase winding being illustrated.
  • a stator 1 is shown in different oblique views and in Figs. 4, 5 this stator is shown in plan view and in a view from below.
  • the stator 1 comprises a substantially hollow-cylindrical stator core 2, which can be out in particular as a laminated core.
  • a plurality of receiving grooves 4 are distributed in the direction of the circumference 10.
  • the stator core shown as an example comprises a total of 48 receiving slots.
  • the receiving grooves 4 are designed to be continuous in the axial direction 11 of the stator core 2 .
  • Several electrical conductors 8 in and on the stator core 2 form an electrical winding of the stator 1 .
  • several electrical conductors 8 are bent in a defined manner to form an electrical coil or winding in the circumferential direction 10 of the stator core 2 and corresponding electrical conductors 8 are electrically connected to one another.
  • the receiving grooves 4 of the stator core 2 are either open in relation to a radial direction 12 to the central axis 3 in the direction of the central axis 3 of the stator 1, or are narrowed according to the example. These narrowed openings represent gaps 5 on the inner jacket surface of the essentially hollow-cylindrical stator core 2.
  • Those sections of the stator core 2 which delimit the receiving grooves 4 in the direction of the central axis 3 with regard to the free cross section are also referred to as tooth tips 6 of the stator core 2.
  • the groove bases 7 of the receiving grooves 4 adjoin the opposite side of the tooth tips 6, also called the yoke side.
  • the exact number of receiving grooves 4 and the electrical conductors 8 received therein depends on the desired electromechanical design of the electrical machine. In the illustrated embodiment, eight conductors 8 or eight conductor sections La or Lb are arranged per recording menut 4 .
  • the receiving grooves 4 can have a wide variety of cross-sectional shapes, with corresponding, essentially rectangular or trapezoidal cross sections of the receiving grooves 4 having proven suitable for receiving electrical conductors 8 with a substantially rectangular cross section. To insulate the individual electrical conductors
  • the essentially hollow-cylindrical stator core 2 has a first and a second axial end 13a, 13b.
  • the electrical conductors 8 in the receiving grooves 4 are preferred formed by metallic shaped rods, preferably made of copper or another electrically highly conductive material. These shaped rods form a plurality of electrical conductor sections La, Lb, which extend at least within the respectively assigned receiving grooves 4, as can best be seen by looking at FIGS. 1 and 6 together.
  • Thisêtab sections La, Lb can be defined by so-called I-pins or be formed by so-called hair pins. In the case of hairpins, the conductor sections La, Lb represent the two legs of this essentially U-shaped or U-shaped conductor segment.
  • the electrical conductor sections La, Lb are arranged several times in each of the receiving grooves 4 and the planned stator winding 14 is constructed by predetermined electrical connections between the circularly positioned conductor sections La, Lb, which stator winding 14 is used to generate a circulating magnetic field when the stator 1 is applied with single- or multi-phase electrical energy.
  • a stator winding 14 when ready for use has several immediately adjacent layers L of conductor sections La, Lb in the radial direction 12 to the central axis 3 of the stator core 2 .
  • Single-phase alternating current or multi-phase alternating current (three-phase current) is supplied via dedicated connection points on the stator winding 14.
  • a total of eight layers LI to L8 are provided.
  • the layers LI to L8 are made up of a plurality of conductor sections La, Lb positioned in the receiving grooves 4 .
  • a practical stator 1 has an even number of layers L, preferably from 4 layers, in particular between 4 and 12 layers.
  • the diameter of the stator core 2, the number of trained recording grooves 4, the number of layers L, and the axial length of the stator 1 or stator core 2 are essentially dependent on which performance data are required or which physical requirements are to be built electrical machine exist.
  • the three-phase stator winding 14 shown in FIGS. 1-5 whose winding scheme was abstracted and illustrated in part in FIG. 6, includes, for example, four current paths A, B, C, D per phase winding PW1, PW2, PW3.
  • a stator 1 constructed according to the invention or its stator winding 14 comprises at least two current paths A, B for each phase winding PW.
  • ten or more current paths can be provided for each phase winding PW be.
  • the respective current paths can be connected in series and/or in parallel for each electrical phase winding.
  • the current paths representing individual partial windings of the stator winding 14 from an electrical point of view can therefore be connected in series and/or in parallel, depending on the requirement or power requirement, or can be switched accordingly by a control unit.
  • a control unit In the case of the
  • phase winding PW1 shows an advantageous winding diagram for a phase winding or for the phase winding PW1 of an example of an eight-pole stator winding 14 .
  • This phase winding PW1 includes four partial windings or four electrical current paths A, B, C, D. These current paths A-D can also be referred to as winding branches or as parallel paths.
  • each of the current paths A-D extends over more than 360° but less than 540° of the annular stator core 2.
  • the stator core 2 according to FIGS. 1-6 has, for example, 48 receiving grooves 4, each of the receiving grooves 4 having eight conductor sections La or Lb or receiving them, so that the stator winding 14 has a total of eight layers L, which are labeled LI to L8 are net. Accordingly, a stator winding 14 or a phase winding PW1 with a total of eight layers L is shown.
  • the position L1 can be understood as the air gap 5—FIG. 1—closest or radially innermost position and the position L8 can be understood as the groove base 7—FIG. 1—closest or radially outermost position L8 .
  • the number of receiving slots 4 occupied by conductor sections La or Lb per magnetic pole section N or S, per electrical phase or phase winding PW and per current path AD is exactly “two”. This can also be seen in FIG. 6 based on groups of two of receiving grooves 4, which are provided with cross-hatching. To construct a total of three-phase stator winding 14, the sections or receiving grooves 4 shown as unoccupied in FIG. In particular, the structure of the phase winding PW 1 shown is repeated for phase U of a three-phase voltage source, essentially also for phase V and for phase W in the remaining receiving slots 4 of the stator core 2.
  • phase winding PW1 for the phase U in the same way for the phase winding PW2 of the phase V and for the phase winding development PW3 of the phase W.
  • the phase windings PW2 and PW3 for the Phases V and W are not included in the representation according to FIG. 6 only for the sake of better clarity.
  • FIG. 6 shows only one phase winding PW1, for example for phase U.
  • the complete, three-phase stator winding 14, as can be seen in FIG. 1, is to be connected to a three-phase voltage source, with a magnetically eight-pole stator 1 being formed or an eight-pole rotating magnetic field being established.
  • Each of the current paths A-D of the stator winding 14 and the phase windings PW1-PW3 is formed by a plurality of series-connected conductor sections La and Lb.
  • These conductor sections La and Lb can be part of an integrally constructed or one-piece line segment, in particular a so-called hair pin, as illustrated in FIGS. 1, 6 and 7.
  • the Leiterab sections La and Lb can be formed by so-called I-pins.
  • the Leiterab sections La and Lb by the legs of a substantially U-shaped line s segments, in particular by a so-called hair pin - be defined - Fig. 6, 7.
  • the conductor sections La and Lb can also be defined by the middle section of so-called I-pins, which are electrically connected in series.
  • the current paths A-D are each formed by a plurality of conductor sections La and Lb connected in series, with electrical connection sections VBa, VBb between conductor sections La, Lb electrically connected in series being the first and the second axial end 13a,
  • the first connection sections VBa form a one-piece electrical connection between directly consecutive conductor sections La and Lb.
  • the second Connecting sections VBb an electrical connection between a conductor section Lb of a first pair of shaped bars 16 and a serially adjoining conductor section La ei nes further pair of shaped bars 16 from.
  • the two conductor sections La and Lb are electrically connected to one another in series and in one piece by means of the connecting section VBa and thereby define a one-piece pair of shaped bars 16.
  • Such a pair of shaped bars 16 can be connected to a serially connected or directly adjacent Form rod pair 16 are electrically connected in series, so that a total of a so-called wave winding 15 can be constructed.
  • Such a wave winding 15, which is part of the current paths A-D, runs alternately between the axial end faces 13a, 13b and at the same time in the circumferential direction 10 of the stator core 2, as illustrated in FIGS. 1 and 7 by way of example.
  • the first connecting portions VBa are represented by solid lines or arrows
  • the second connecting portions VBb are represented by solid lines or arrows with a centrally arranged rectangle with dot shading.
  • the lines or arrows without a rectangle can be associated with the first axial front end 13a, while the lines or arrows with a centrally located rectangle are mentally assigned to the second axial front end 13b of the stator 1 (FIG. 1).
  • the rectangles with dot hatching shown in FIG. 6 symbolize contacting points, in particular welding points, within the second electrical connection sections VBb, as can be seen above all in FIGS.
  • the conductor sections La and Lb provided according to FIG. 6 are thus partial sections of so-called flair pins, as illustrated by way of example in FIG.
  • the zones or fields with diagonal hatching shown in FIG. 6 each show the current path beginnings Ai-Di of the respective current paths A-D, while the zones or fields with vertical hatching represent the respective current path ends Ao-Do of the respective current paths A-D.
  • the winding diagram for the phase winding PW1 illustrated in FIG. 6, which is structurally implemented in FIGS. 7-12 using the current paths A-D, has the following structure or the following courses:
  • Each of the current paths A, B, C, D of the phase winding PW1 has an input terminal Al-Dl, a current path start Ai-Di, a current path end Ao-Do and an output terminal A2-D2.
  • the current paths A, B, C, D begin with their current path beginnings Ai-Di at one of the radially outer layers L8-L2 and then run in layers alternating or jumping and also in the circumferential direction 10 at least over a section of the circumference of the stator to to the radially innermost layer LI. With each of these changes in position, the current paths A-D also transition from one of the magnetic pole sections S or N of the stator to an immediately adjacent pole section N or S in the direction of the circumference of the circle.
  • the current paths A-D change the layers L in a continuous or continuously constant radial direction by a layer jump width of "one" until the radially innermost layer LI is reached.
  • each of the current paths A-D assumes an essentially helical and stepped course in relation to the circumferential direction 10 and radial direction 12 of the stator 1, as can be seen above all from FIGS. 8-12 in conjunction with FIG. In the unwound matrix representation according to FIG. 6, this is represented as a staircase-shaped course of the current paths A-D of the stator winding 14.
  • each of the electrical current paths AD is after reaching the ra dial innermost layer LI with respect to the circumferential direction 10 of the stator core 2 by each Weil at least one reversal s -Leiterab section 17 reversed (Fig. 6). Then the electrical current paths AD, starting from the radially innermost layer LI, alternate in layers with a layer jump distance of "one" and also run in the circumferential direction 10 over at least a partial section of the circular circumference of the stator and are offset in the radial direction by only one layer L (Fig 6), again with a helical and step-like progression with respect to the circumferential and radial direction 10, 12 of the stator, back towards a radially further outward layer L2-L8.
  • the current paths A-D each have at least one helical or stepped section in the radial direction to the central axis 3 of the stator core 2 and also each have at least one helical or stepped course in the radial direction away from the central axis 3 of the stator core 2, as shown here can best be inferred from the opposite directional arrows in FIG.
  • each of the current paths A-D runs at least once inward in the radial direction 12 in a helical and stair-like manner and at least once outward in a helical and stair-like manner in the radial direction 12 .
  • the four current path sections in each of these four current paths A-D run twice radially in the direction of the central axis 3 and twice radially away from the central axis 3 for all four current paths A-D, so that a total of two reversal conductor sections 17 - shown in dashed lines are implemented on the radially innermost layer LI and, by way of example, a reversing conductor section 18 is made on the radially outermost layer L8.
  • This radially outer reversal section 18 extends, for example, between A8-A8 in the current path A of the stator winding 14 according to FIG.
  • all current paths AD end with their current path ends Ao-Do, which are relevant in terms of electromagnetics, at a receiving groove or at two immediately adjacent receiving grooves within a common magnetic pole section N or S, which is magnetic Pole section with respect to the circular circumferential direction 10 of the stator to a magnetic pole section S or N, in which the current paths AD begin with their current path beginnings Ai-Di, immediately adjacent.
  • These pole sections N, S, which are immediately adjacent in the circumferential direction 10, are poled differently.
  • all or some of the current paths A-D of the phase winding PW can be reversed with respect to the direction of the helical and stepped rotation, in particular with respect to the radial direction 12 to the central axis 3 of the stator core 2.
  • all or some of the current paths A-D can be constructed in reverse with respect on their current path beginnings Ai-Di and their current path ends Ao-Do.
  • connection section 19 of the phase winding PW1, PW2, PW3 or the stator winding 14 (FIGS. 1, 2).
  • this winding scheme makes it possible for the connection section 19 for the entire stator winding 14, which is designed for example in three phases, to extend over a maximum of two magnetic pole sections N and S that are immediately adjacent in the circumferential direction 10 of the stator, as can be seen from a synopsis of Fig. 1 and 6 can be seen. Extensive scattering of the individual current path beginnings Ai-Di and the individual current path ends Ao-Do in relation to the circumference of the stator core 2 can advantageously be avoided.
  • the specified winding scheme can be used to ensure that all input and output connections Al-Dl, A2-D2 of the stator winding 14 are formed either on the first or on the second axial end face 13a or 13b of the stator core 2 and also within a partial section of the circumference of the Stator core 2 are arranged by a maximum of 90 °, as shown in Figs. 1, 2 is shown.
  • the direction in which the reversing conductor sections 17, 18 run is to be understood as a routing of serially connected current path sections either radially further inwards or radially further outwards in comparison to the current path section that has arrived at the radially innermost layer LI, as shown in Fig. 6 can be taken from the current paths A and B as an example.
  • connection pairs of some current paths A-D are therefore arranged within a common layer L, while the connection pairs of other current paths A-D can be arranged in layers L that are immediately adjacent in the radial direction, as can be seen above all from Lig. 6 .
  • At least one of the current paths A-D or all current paths A-D is on the one hand between the input connection Al-Dl and the respective current path start Ai-Di, and on the other hand between the current path end Ao-Do and the respective output connection A2-D2, each have transition conductor sections 20, 21 (Lig. 6). These transition conductor sections 20, 21 are aligned towards one another or running towards one another in the circumferential direction 10 in such a way that the input terminals A1-D1 and the output terminals A2-D2 of these current paths A-D within a single magnetic pole section N or S of the stator 1 lie, as can be seen in the right-hand edge section of lig. 6 using the common pole section N.
  • Each of the at least two current paths for example each of the at least four current paths AD, runs in a top view of the two axial ends 13a, 13b of the stator core 2im essentially helical or helical, as best seen in Figs. 8-12.
  • the extent of this course in relation to the circumferential direction 10 of the stator 1 is more than 360° in each case, but less than 540° in each case.
  • each of the reversing conductor sections 17, 18, a layer position of each of the existing current paths A-D, A-C and A-B is maintained unchanged.
  • the respective reversal s-conductor sections 17, 18 thus extend along the radially innermost layer LI or along the radially outermost layer L8 or L4. This means that they form part of the radially innermost or outermost layer L or remain within the radially innermost or outermost layer L from an electrical point of view.
  • each current path A-D, A-C or A-B comprises an even number of current path sections running in the radial direction 12 and also in the circumferential direction 10 of the stator 1. in particular two, four, six or more such current path sections.
  • the reversal conductor sections 17, 18, in which reversal conductor sections 17, 18 do not change the layer position, are implemented between the current path sections electrically connected in series or series.
  • the stator winding 14 comprises at least two electrical current paths A-D, A-C and A-B running in parallel and each current path start Ai-Di of these electrical current paths A-D, A-C and A-B is formed in a first magnetic pole portion S or N of the stator 1.
  • Each current path end Ao-Do of these electric current paths A-D, A-C and A-B is formed in a second magnetic pole portion N or S of the stator 1 which is immediately adjacent to the first magnetic pole portion in the circumferential direction 10 of the stator 1 .
  • at least two reversing conductor sections 17, 18 are present between the individual current path sections, these are formed from an electrical point of view exclusively in the radially innermost layer LI and exclusively in the radially outermost layer L4 or L8 of the stator winding 14.
  • the electrically interconnected conductor sections or conductors 8 form wavy and also ring or basket-like profiles in the electrical current paths AD, AC and AB.
  • the wavy course is defined by alternating changes in the current paths AD, AC and AB between the first and the second axial end 13a, 13b of the stator core 2 and the ring-like course is defined by a simultaneous extension of the current paths AD, AC and AB along the circumferential direction 10 of the stator core 2 is defined.
  • all reversal conductor sections 17, 18 in the current paths A-D, A-C and A-B can be implemented at that axial end 13a or 13b of the stator core 2 in the specified winding scheme, at which the conductor sections La, Lb of the stator winding 14 are connected to one another in one piece or in the shape of a roof or bow, ie they are arranged on the so-called hairpin side of the stator 1 .
  • all of the reversal conductor sections 17, 18 can be associated with the so-called "hairpin roof" side of the stator 1 lying closest.
  • all required welding points between the conductor sections La, Lb of the stator winding 14 are concentrated on only one of the two axial front ends of the stator 1, namely assigned exclusively to the so-called twist or welding side of the stator 1.

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  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

The invention relates to a stator (1) for an electrical machine, comprising a hollow-cylindrical stator core (2) having a first and a second axial end face (13a, 13b) and having a plurality of receiving grooves (4) distributed along a circumferential direction (10) of the stator core (2). The stator winding (14) comprises at least two parallel current paths which each have, viewed towards one of the axial end faces (13a, 13b) of the stator, a helical and stepped profile in relation to the circumferential and radial direction (10, 12) of the stator. The current-path ends of the current paths end at a receiving groove (4) inside a magnetic pole portion, which magnetic pole portion is directly adjacent, in relation to the circumferential direction (10) of the stator, to a magnetic pole portion in which the current-path starting points of the current paths start. The invention therefore provides for a stator (1) for electrical machines, the connectors of which stator, for the electric winding, are located in a segment of its circumference that is as narrow as possible, it being possible for the electric winding to be nevertheless formed with as low a number of differently formed pin conductor elements as possible.

Description

STATOR FÜR EINE ELEKTRISCHE MASCHINE STATOR FOR AN ELECTRICAL MACHINE
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Ma schine, welche einen solchen Stator aufweist, wie dies in den Ansprüchen angegeben ist. The invention relates to a stator for an electrical machine and an electrical machine which has such a stator as specified in the claims.
Die AT521589A1 beschreibt einen Stator für eine elektrische Maschine, welcher ein im we sentlichen hohlzylindrisches Blechpaket mit mehreren verteilt angeordneten Aufnahmenuten umfasst. Mehrere durch Formstäbe gebildete elektrische Leiterab schnitte je Aufnahmenut bil den eine Statorwicklung mit zumindest zwei Teilwicklungen aus. Die zumindest zwei elektri schen Teilwicklungen sind jeweils zumindest durch ein erstes und ein zweites elektrisch in Serie geschaltetes Wicklungssegment gebildet, wobei Leiterabschnitte des ersten Wicklungs segments mittels ersten und zweiten elektrischen Verbindung sab schnitten derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass ein schraubenlinienförmiger Strompfad entlang einer ersten Radialrichtung zur Längsachse des Blechpakets definiert ist und Leiterabschnitte des zweiten Wicklung s segments mittels ersten und zweiten elektrischen Verbindungsabschnitten derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass ein zweiter schraubenlinienförmiger Strompfad entlang einer entgegengesetzten, zweiten Radialrichtung zur Längsachse des Blechpakets de finiert ist. Dieser schleifenartige Aufbau einer Wicklung in Formstabtechnik ermöglicht eine hochvolumige Produktion von Statoren mit hoher bzw. gleichbleibender Fertigungsqualität.AT521589A1 describes a stator for an electrical machine, which comprises an essentially hollow-cylindrical laminated core with a plurality of receiving slots arranged in a distributed manner. Several electrical conductor sections formed by shaped rods per receiving groove form a stator winding with at least two partial windings. The at least two electrical partial windings are each formed by at least a first and a second winding segment electrically connected in series, with conductor sections of the first winding segment being electrically connected to one another by means of first and second electrical connection sections such that a helical current path is formed along a first radial direction to the longitudinal axis of the laminated core and conductor sections of the second winding segment are electrically connected to one another by means of first and second electrical connection sections such that a second helical current path is defined along an opposite, second radial direction to the longitudinal axis of the laminated core. This loop-like structure of a winding using shaped bar technology enables high-volume production of stators with high and consistent manufacturing quality.
Es ist mit dem angegebenen Wickelschema jedoch schwierig, die elektrischen Anschlüsse der einzelnen Teilwicklungen bzw. der kompletten Statorwicklung in einem engen, sektoralen Abschnitt des Stators zu halten. With the specified winding scheme, however, it is difficult to keep the electrical connections of the individual partial windings or the complete stator winding in a narrow, sectoral section of the stator.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu über winden und einen Stator für elektrische Maschinen bzw. eine elektrische Maschine zur Verfü gung zu stellen, dessen Anschlüsse für die elektrische Wicklung in einem möglichst engen Sektor seines Kreisumfanges angeordnet sind, wobei die elektrische Wicklung trotzdem mit einer möglichst geringen Anzahl an unterschiedlich ausgebildeten Formstab-Leiterelementen aufgebaut werden soll. The object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a stator for electrical machines or an electrical machine the electrical winding should nevertheless be constructed with the smallest possible number of differently designed shaped bar conductor elements.
Diese Aufgabe wird durch einen Stator und eine elektrische Maschine gemäß den Ansprüchen gelöst. Ein erfindungsgemäß aufgebauter Stator für eine elektrische Maschine umfasstThis object is achieved by a stator and an electrical machine according to the claims. A stator constructed according to the invention for an electrical machine comprises
- einen im wesentlichen hohlzylindrischen Statorkern mit einem ersten und einem zweiten axialen Stimende und mit mehreren entlang einer Kreisumfangsrichtung des Statorkerns ver teilt angeordneten und sich entlang einer Mittelachse des Statorkerns erstreckenden Aufnah menuten, wobei die Aufnahmenuten vorzugsweise achsparallel zur Mittelachse verlaufen, aber auch schräggenutet verlaufen können, An essentially hollow-cylindrical stator core with a first and a second axial end and with a plurality of receiving grooves arranged along a circumferential direction of the stator core and extending along a central axis of the stator core ,
- mehrere durch Formstäbe gebildete elektrische Leiterabschnitte je Aufnahmenut, welche Leiterabschnitte durch vorbestimmte elektrische Verbindungen eine Statorwicklung ausbil den, und welche Statorwicklung mehrere in Radialrichtung zur Mittelachse des Statorkerns unmittelbar benachbarte Lagen aus den Leiterab schnitten umfasst, und diese Leiterab schnitte durch die vorbestimmten elektrischen Verbindungen vorbestimmte elektrische Strompfade in dieser Formstab-Statorwicklung ausbilden, und der Stator in Kreisumfangsrichtung verteilt mehrere magnetische Polabschnitte definiert, wobei - Several electrical conductor sections formed by shaped rods per receiving groove, which conductor sections form a stator winding through predetermined electrical connections, and which stator winding comprises several layers of the conductor sections that are immediately adjacent in the radial direction to the central axis of the stator core, and these conductor sections are predetermined by the predetermined electrical connections form electrical current paths in this form bar stator winding, and the stator in the circumferential direction distributed defines a plurality of magnetic pole sections, wherein
- die Statorwicklung wenigstens eine Phasenwicklung umfasst, welche wenigstens eine Pha senwicklung zumindest zwei Strompfade umfasst, - the stator winding comprises at least one phase winding, which comprises at least one phase winding at least two current paths,
- und jeder Strompfad einen dezidierten Eingangsanschluss, einen Strompfad- Anfang, ein Strompfad-Ende und einen dezidierten Ausgangsanschluss aufweist, wobei - and each current path has a dedicated input terminal, a current path start, a current path end and a dedicated output terminal, where
- wenigstens einer der Strompfade mit seinem Strompfad- Anfang ausgehend von einer der ra dial äußeren Lagen beginnt und sodann lagenweise wechselnd bzw. springend und zudem in Kreisumfangsrichtung wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend bis zur radial innersten Lage verläuft, wobei der Strompfad bei jedem dieser La genwechsel von einem der magnetischen Polabschnitte des Stators zu einem in Kreisumfangs richtung unmittelbar benachbarten Polabschnitt übergeht, und der Strompfad dabei die Lagen in fortwährend gleichbleibender radialer Richtung um eine Lagensprungweite „Eins“ wechselt bis die radial innerste Lage erreicht ist, sodass der Strompfad einen in etwa Schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Umfangs- und Radialrichtung des Stators einnimmt, und wobei - At least one of the current paths begins with its current path starting from one of the radially outer layers and then alternates or jumps in layers and also runs in the circumferential direction at least over a section of the circumference of the stator to the radially innermost layer, with the current path at With each of these changes in position, there is a transition from one of the magnetic pole sections of the stator to an immediately adjacent pole section in the direction of the circumference of the circle, and the current path changes the positions in a continuously constant radial direction by a layer jump distance of "one" until the radially innermost position is reached, so that the current path takes an approximately helical and stepped course with respect to the circumferential and radial directions of the stator, and where
- die Verlaufsrichtung des elektrischen Strompfades bei der radial innersten Lage in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Statorkerns durch einen Umkehrungs-Leiterabschnitt um gekehrt wird und sodann der elektrische Strompfad ausgehend von der radial innersten Lage die Lagen lagenweise wechselnd und zudem in Kreisumfangsrichtung wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend und dabei in radialer Richtung um nur eine Lage versetzt verlaufend, und wiederum mit einer Lagensprungweite von „Eins“, mit ei nem Schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Umfangs- und Radialrichtung des Stators zurück in Richtung zu einer radial weiter außen liegenden Lage verläuft, also zu einer der mehreren radial weiter außen liegenden Lagen, wobei - the running direction of the electric current path at the radially innermost layer with respect to the circumferential direction of the stator core is reversed by a reversing conductor section, and then the electric current path starting from the radially innermost layer alternates the layers in layers and also in the circumferential direction at least over a partial section of the Circumference of the stator running while in the radial direction to only one layer running offset, and again with a layer jump distance of "one", with a snail and step-like progression in relation to the circumferential and radial direction of the stator, back towards a radially further outward layer, i.e. to one of the several radially outer layers, where
- der Strompfad wenigstens einen Schnecken- und stufenförmigen Verlauf in radialer Rich tung zu der Mittelachse des Statorkems und zudem wenigstens einen Schnecken- und stufen förmigen Verlauf in radialer Richtung weg von der Mittelachse des Statorkerns aufweist, das heißt ein Strompfad verläuft wenigstens einmal Schnecken- und treppenförmig in Radialrich tung nach innen und wenigstens einmal Schnecken- und treppenförmig in Radialrichtung nach außen, und wobei - the current path has at least one helical and stepped course in the radial direction towards the central axis of the stator core and also at least one helical and stepped course in the radial direction away from the central axis of the stator core, i.e. a current path runs at least once helically and once stepwise in the radial direction inwards and at least once spirally and stepwise in the radial direction outwards, and wherein
- der Strompfad mit seinem Strompfad-Ende an einer Aufnahmenut innerhalb eines magneti schen Polabschnittes endet, welcher magnetische Polabschnitt in Bezug auf die Kreisum fangsrichtung des Stators zu einem magnetischen Polabschnitt, in welchem der Strompfad mit seinem Strompfad- Anfang beginnt, unmittelbar benachbart angeordnet ist, wobei diese in Kreisumfangsrichtung unmittelbar benachbarten Polabschnitte magnetisch unterschiedlich ge polt sind, sodass der Beginn und das Ende der einzelnen Strompfade in nahe zueinander lie genden Sektoren bzw. Umfang sab schnitten des Stators positioniert sind. - the current path ends with its current path end at a receiving groove within a magnetic pole section, which magnetic pole section is arranged immediately adjacent to a magnetic pole section in relation to the circular circumferential direction of the stator, in which the current path begins with its current path start, These pole sections, which are directly adjacent in the direction of the circumference of a circle, have different magnetic poles, so that the start and end of the individual current paths are positioned in sectors or sections of the stator that are close to one another.
Es ist aber auch eine umgekehrte Verlaufsrichtung bezüglich des Schnecken- und stufenförmi gen Verlaufes von wenigstens einem der Strompfade in Bezug auf die Radialrichtung zur Mit telachse des Statorkerns möglich und es ist auch eine umgekehrte Positionierung in Bezug auf den Strompfad- Anfang und das Strompfad-Ende von wenigstens einem der elektrischen Strompfade möglich. However, it is also possible to reverse the course of the helical and stepped course of at least one of the current paths with respect to the radial direction to the central axis of the stator core, and reverse positioning with respect to the start and end of the current path is also possible of at least one of the electrical current paths possible.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Gruppierung aller Anschlussstellen bzw. Anschlusspins der parallelen Strompfade einer oder mehrerer Phasenwicklungen in ei nem relativ kleinen Sektor des Wicklungskopfes ermöglicht. Nachdem vor allem die Aus gänge, aber auch die Eingänge der einzelnen parallelen Strompfade nahe beieinander liegen, wird die Zusammenschaltung derselben, beispielsweise zu einem Sternpunkt einer dreiphasi gen Stemwicklung, einfacher gemacht. Ein solcher Sternpunkt- Verbinder kann somit mög lichst kurz gehalten werden bzw. können auch sonstige Anschluss-Leiterelemente - insbeson dere sogenannte Busbars - reduziert werden. In weiterer Folge ist dadurch eine vorteilhafte Einsparung an Leitermaterial für die Statorwicklung und an Gewicht des Stators erzielbar. Zudem bleibt die Anzahl an unterschiedlich zu formenden und in den Statorkern einzufügen den Formstab -Leiterab schnitten bzw. Hairpins gering. Dies begünstigt eine hochvolumige, möglichst vollautomatische Fertigung eines solchen Stators. Außerdem kann durch das ange gebene Wickelschema der verfügbare Bauraum besser ausgenutzt bzw. ein möglichst kom pakter Aufbau der Wicklungsköpfe des Stators erzielt werden. Zudem eröffnet sich eine große Flexibilität hinsichtlich der Verschaltungsmöglichkeiten bei einer solchen Formstab-Wick lung, beispielsweise hinsichtlich der möglichen Anzahl an parallelen Strompfaden, hinsicht lich der möglichen Anzahl an Wicklungs-Sehnungen und der Anzahl an Leiter je Nut. The measures according to the invention enable all connection points or connection pins of the parallel current paths of one or more phase windings to be grouped in a relatively small sector of the winding overhang. Since the outputs in particular, but also the inputs of the individual parallel current paths, are close together, the interconnection of the same, for example to a star point of a three-phase star winding, is made easier. Such a neutral point connector can thus be kept as short as possible or other connection conductor elements—in particular what are known as busbars—can also be reduced. As a result, an advantageous saving of conductor material for the stator winding and of the weight of the stator can be achieved. In addition, the number of different shaped rods and conductor sections or hairpins to be inserted into the stator core remains small. This favors a high-volume, fully automated production of such a stator. In addition, the available space can be better utilized and the winding overhangs of the stator can be designed as compactly as possible thanks to the specified winding scheme. In addition, there is great flexibility with regard to the interconnection options with such a form rod winding, for example with regard to the possible number of parallel current paths, with regard to the possible number of winding pitches and the number of conductors per slot.
Praktikabel ist es beim angegebenen Wickelschema weiters, wenn eine Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte an der radial innersten Lage und an der radial äußersten Lage in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Stators in der Art gewählt ist, dass der Strompfad- Beginn und das Strompfad-Ende von allen Strompfaden einer dezidierten Phasenwicklung in nerhalb eines gemeinsamen Anschlussabschnittes der Statorwicklung zu liegen kommen, der sich über maximal zwei in Kreisumfangsrichtung des Stators unmittelbar benachbarte magne tische Polabschnitte erstreckt. Das heißt die Umkehrungs-Leiterabschnitte weisen in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung in positive Richtung (im Uhrzeigersinn) oder in negative Rich tung (gegen den Uhrzeigersinn), ohne dabei einen Lagensprung auszuführen. Dadurch kann mit einigen wenigen unterschiedlich geformten Umkehrungs-Formstäben und mit Standard- Formstäben, beispielsweise klassisch geformten Hairpins, eine elektrotechnisch voll-symmet rische Wicklung realisiert werden. It is also practical for the specified winding scheme if a course direction of the reversing conductor sections on the radially innermost layer and on the radially outermost layer in relation to the circumferential direction of the stator is selected in such a way that the current path start and the current path end of all current paths of a dedicated phase winding come to rest within a common connection section of the stator winding, which extends over a maximum of two immediately adjacent magnetic pole sections in the circumferential direction of the stator. That is, the inversion conductor portions point in the positive direction (clockwise) or in the negative direction (counterclockwise) with respect to the circumferential direction without performing a layer jump. As a result, an electrotechnically fully symmetrical winding can be realized with a few differently shaped reversal shaped rods and with standard shaped rods, for example classically shaped hairpins.
Insbesondere kann eine Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte an der radial in nersten Lage und an der radial äußersten Lage in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung des Stators in der Art gewählt sein, dass der Strompfad-Beginn und das Strompfad-Ende von allen Strompfaden einer Phasenwicklung innerhalb der gleichen Lage zu liegen kommen oder in zwei in radialer Richtung unmittelbar benachbarten Lagen zu liegen kommen. Dies ist durch entsprechende Wahl der Umkehrung s -Leitrab schnitte in positiver Richtung oder der negativer Richtung systematisch erzielbar. In particular, a course direction of the reversing conductor sections at the radially innermost layer and at the radially outermost layer with respect to the circumferential direction of the stator can be selected in such a way that the current path start and the current path end of all current paths of a phase winding within the come to lie in the same position or come to lie in two immediately adjacent positions in the radial direction. This can be systematically achieved by appropriate selection of the reversal s -Leitrab sections in the positive direction or the negative direction.
Das angegebene Wickelschema ermöglicht es in strukturierter Art und Weise, dass wenigs tens einer der Strompfade oder alle Strompfade einerseits zwischen dem Eingangsanschluss und dem Strompfad- Anfang, und andererseits zwischen dem Strompfad-Ende und dem Aus- gangsanschluss, jeweils Übergangs-Leiterabschnitte aufweisen, welche Übergangs-Leiterab schnitte in Kreisumfangsrichtung derart aufeinander zu gerichtet verlaufen, dass die Ein gangsanschlüsse und die Ausgangsanschlüsse dieser Strompfade innerhalb eines einzigen magnetischen Polabschnittes des Stators zu liegen kommen und damit räumlich nahe zueinan der positioniert sind. Dies ohne dem Erfordernis von weitläufigen Übergangs-Leiterabschnit ten bzw. sogenannten „Busbars“, wodurch die Wicklungsköpfe der Statorwicklung möglichst kompakt, mit wenig Leitermaterial und mit geringem Gewicht umgesetzt werden können. The specified winding scheme makes it possible in a structured manner that at least one of the current paths or all current paths is on the one hand between the input connection and the current path start and on the other hand between the current path end and the output output connection, each have transition conductor sections, which transition conductor sections run towards one another in the circumferential direction in such a way that the input connections and the output connections of these current paths come to lie within a single magnetic pole section of the stator and are therefore positioned spatially close to one another. This is done without the need for extensive transition conductor sections or so-called "busbars", which means that the end windings of the stator winding can be implemented as compactly as possible, with little conductor material and with low weight.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn sich jeder der zumindest zwei Strompfade in Ansicht auf eines der beiden axialen Stimenden des Statorkems über mehr als 360° der Kreisumfangs richtung des Statorkems erstreckt, um einen strukturierten und skalierbaren Aufbau der Statorwicklung zu erzielen. Dazu kann auch die Maßnahme beitragen, dass jeder der zumin dest zwei Strompfade in Ansicht auf die beiden axialen Stimenden des Statorkems quasi Schnecken- oder spiralförmig verläuft. In particular, it is expedient if each of the at least two current paths extends over more than 360° of the circumferential direction of the stator core in a view of one of the two axial ends of the stator core in order to achieve a structured and scalable construction of the stator winding. The measure that each of the at least two current paths runs more or less in a snail or spiral shape in view of the two axial ends of the stator core can also contribute to this.
Bei einem Umkehmngs-Leiterabschnitt wird eine Lagenposition des Strompfades unverändert beibehalten, also der Umkehrungs-Leiterabschnitt erstreckt sich entlang der radial innersten oder entlang der radial äußersten Lage. Dementsprechend bildet er einen Teil der radial in nersten oder äußersten Lage aus bzw. verbleibt er innerhalb der radial innersten oder äußers ten Lage. In the case of an inverted conductor section, a layer position of the current path is retained unchanged, ie the inverted conductor section extends along the radially innermost or along the radially outermost layer. Accordingly, it forms part of the radially innermost or outermost layer or it remains within the radially innermost or outermost layer.
Zweckmäßig ist es auch, wenn jeder Strompfad eine geradzahlige Anzahl von in radialer Richtung und zudem in Kreisumfangsrichtung des Stators verlaufender Strompfad-Teilab schnitte umfasst, insbesondere zwei, vier, sechs oder mehr solcher Strompfad-Teilabschnitte umfasst, und wenn zwischen aufeinanderfolgenden Strompfad-Teilabschnitten die genannten Umkehrungs-Leiterabschnitte ausgeführt sind. Dadurch kommen die Strompfad- Anfänge und die Strompfad-Enden der jeweiligen Strompfade in einem engen Nahbereich zueinander zu liegen und eine kompakte Positionierung der jeweiligen Anschlussstellen kann gewährleistet werden. It is also expedient if each current path comprises an even number of current path sections running in the radial direction and also in the circumferential direction of the stator, in particular two, four, six or more such current path sections, and if between successive current path sections the mentioned reversal conductor sections are executed. As a result, the current path beginnings and the current path ends of the respective current paths come to lie in a close proximity to one another and compact positioning of the respective connection points can be ensured.
Das Wickelschema zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Statorwicklung zumindest zwei parallel verlaufende elektrische Strompfade umfasst und jeder Strompfad- Anfang dieser elektrischen Strompfade in einem ersten magnetischen Polabschnitt des Stators ausgebildet ist und jedes Strompfad-Ende dieser elektrischen Strompfade in einem zweiten magnetischen Polabschnitt des Stators ausgebildet ist, der zum ersten magnetischen Polabschnitt im Kreis umfangsrichtung des Stators unmittelbar benachbart ist. Diese örtliche Konzentration der Strompfad- Anfänge und der Strompfad-Enden ist mit den angegeben Strompfad-Verläufen gesichert erzielbar. Insbesondere wird ein möglichst regelmäßiger Aufbau der Statorwicklung bzw. der beiden axialen Wicklungsköpfe erreicht. Die einfachen Steckreihenfolgen der Form stab-Leiterelemente ermöglichen eine prozesssichere Automatisierung und auch rasche Ferti gungsabläufe. The winding scheme is also characterized in that the stator winding comprises at least two electrical current paths running in parallel and each current path beginning of these electrical current paths is formed in a first magnetic pole section of the stator and each current path end of these electrical current paths in a second magnetic Pole portion of the stator is formed, which is immediately adjacent to the first magnetic pole portion in the circle circumferential direction of the stator. This local concentration of the current path beginnings and the current path ends can be safely achieved with the given current path courses. In particular, the structure of the stator winding or the two axial winding overhangs is as regular as possible. The simple insertion sequences of the form rod ladder elements enable process-reliable automation and also rapid production processes.
Aufwändige Steckreihenfolgen können auch dadurch vermieden werden, dass die Umkeh rungs-Leiterabschnitte ausschließlich in der radial innersten und ausschließlich in der radial äußersten Lage der Statorwicklung ausgebildet sind. Zudem wird die Erstellung möglichst gleichmäßig ausgebildeter Wicklungsköpfe unterstützt. Complicated plug-in sequences can also be avoided in that the reversing conductor sections are formed exclusively in the radially innermost and exclusively in the radially outermost layer of the stator winding. In addition, the creation of winding heads that are as uniform as possible is supported.
Zweckmäßig kann es auch sein, wenn sämtliche Umkehrungs-Leiterabschnitte an jenem axia len Stimende des Statorkems ausgeführt sind, an welchem die Leiterabschnitte der Stator wicklung einteilig bzw. dach- oder bügelförmig miteinander verbunden sind. Insbesondere können alle Umkehrungs-Leiterabschnitte der sogenannten „Hairpindach“- Seite des Stators nächstliegend zugeordnet sein. Die gegenüberliegende, sogenannte Schweißseite des Stators bleibt dadurch möglichst regelmäßig bzw. absolut regelmäßig, wodurch automatisierte Schweißvorgänge einfach und prozesssicher ausgeführt werden können. It can also be expedient if all reversal conductor sections are designed at that axial end of the stator core at which the conductor sections of the stator winding are connected to one another in one piece or in the shape of a roof or bow. In particular, all of the reversal conductor sections may be associated closest to the so-called "hairpin roof" side of the stator. The opposite, so-called welding side of the stator thus remains as regular as possible or absolutely regular, as a result of which automated welding processes can be carried out easily and reliably.
Entsprechend dem angegebenen Wickelschema bilden die elektrisch miteinander verbunde nen Leiterabschnitte einen wellenförmigen und zudem ringartigen Verlauf der elektrischen Strompfade aus, welcher wellenförmige Verlauf durch alternierende Wechsel der Strompfade zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Stimende des Statorkems definiert ist und wel cher ringartige Verlauf durch eine gleichzeitige Erstreckung der Strompfade entlang der Kreisumfangsrichtung des Statorkems definiert ist. Mit diesem Wickelschema lassen sich na hezu alle Kombinationen an Verschaltungen realisieren. Auch eine Sehnung verhindert nicht eine vollsymmetrische Wicklung. In accordance with the specified winding scheme, the conductor sections that are electrically connected to one another form a wavy and ring-like course of the electrical current paths, which wavy course is defined by alternating changes in the current paths between the first and the second axial end of the stator core and which ring-like course is defined by a simultaneous Extension of the current paths is defined along the circumferential direction of the stator core. Almost all combinations of connections can be realized with this winding scheme. Even a chord does not prevent a fully symmetrical winding.
Das angegebene Wickelschema ermöglicht es auch, dass sämtliche Eingangs- und Ausgangs anschlüsse der Statorwicklung entweder am ersten oder am zweiten axialen Stirnende des Statorkems ausgebildet sind und zudem innerhalb eines Teilabschnittes des Kreisumfanges des Statorkems von maximal 90° angeordnet sind. Dies mit einer geringen Anzahl unter schiedlicher Formstab-Leiterelemente und mit Übergangs-Leiterabschnitten mit minimal er forderlichen Längen. The specified winding pattern also makes it possible for all of the input and output connections of the stator winding to be formed either on the first or on the second axial end face of the stator core and also within a partial section of the circumference of the stator core of a maximum of 90°. This with a small number of different shaped rod conductor elements and with transition conductor sections with minimal lengths required.
Zweckmäßig ist es, wenn die Statorwicklung drei- oder mehrphasig ausgeführt ist und drei oder mehr sich jeweils in Kreisumfangsrichtung erstreckende Phasenwicklungen umfasst, und wenn jede Phasenwicklung zwei oder mehr parallel verlaufende elektrische Strompfade um fasst. Dadurch kann eine hohe elektromechanische Performance des Stators bzw. einer damit ausgestatten elektrischen Maschine erzielt werden, wobei dessen Aufbau klar strukturiert ist und in hohen Stückzahlen mit hohem Automatisierungsrad gefertigt werden kann. It is expedient if the stator winding has a three-phase or multi-phase design and comprises three or more phase windings each extending in the circumferential direction, and if each phase winding comprises two or more electrical current paths running in parallel. As a result, a high electromechanical performance of the stator or an electrical machine equipped with it can be achieved, with its construction being clearly structured and being able to be manufactured in large numbers with a high degree of automation.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine elektrische Maschine umfassend einen Sta tor und einen Rotor gelöst, wobei der Stator gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ausführungen ausgebildet ist. Die damit erzielbaren Vorteile und technischen Wirkungen sind den vorhergehenden und den nachstehenden Beschreibungsteilen zu entnehmen. The object of the invention is also achieved by an electrical machine comprising a stator and a rotor, the stator being designed in accordance with one or more of the preceding statements. The advantages and technical effects that can be achieved in this way can be found in the preceding and following parts of the description.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. For a better understanding of the invention, it is explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: They each show in a greatly simplified, schematic representation:
Fig. 1 einen Stator mit Statorkern und dreiphasiger Statorwicklung in perspektivischer Darstellung, wobei jede der drei Phasenwicklungen vier Strompfade umfasst;1 shows a perspective view of a stator with a stator core and a three-phase stator winding, each of the three phase windings comprising four current paths;
Fig. 2 den Stator nach Fig. 1 im Bereich seines oberen bzw. ersten Wicklungskopfes mit den sektoral eng gruppierten und auch strukturiert positionierten Anschlüssen für die Statorwicklung; FIG. 2 shows the stator according to FIG. 1 in the region of its upper or first winding overhang with the connections for the stator winding which are closely grouped sectorally and also positioned in a structured manner;
Fig. 3 den Stator nach Fig. 1 im Bereich seines unteren bzw. zweiten Wicklungskopfes mit zahlreichen Schweißstellen zur elektrischen Verbindung der im wesentlichen U-förmigen Leiterabschnitte der Statorwicklung; 3 shows the stator according to FIG. 1 in the area of its lower or second winding overhang with numerous welding points for the electrical connection of the essentially U-shaped conductor sections of the stator winding;
Fig. 4 den Stator nach Fig. 1 in Draufsicht; FIG. 4 shows the stator according to FIG. 1 in plan view; FIG.
Fig. 5 den Stator nach Fig. 1 in Ansicht von unten; Fig. 6 das Wickelschema für den Stator nach den Fig. 1-5 in abgerollter Matrixdarstel lung; FIG. 5 shows the stator according to FIG. 1 in a view from below; FIG. 6 shows the winding diagram for the stator according to FIGS. 1-5 in unrolled matrix depiction.
Fig. 7 den gemäß dem Wickelschema in Fig. 6 erstellten Strompfad A aus Formstab-Lei terelementen in perspektivischer Darstellung; FIG. 7 is a perspective view of the current path A made of form rod conductor elements, created according to the winding diagram in FIG. 6;
Fig. 8 den Strompfad A gemäß den Fig. 1, 6 und 7 in seinem im Statorkem aufgenom menen Zustand; 8 shows the current path A according to FIGS. 1, 6 and 7 in its state taken up in the stator core;
Fig. 9 eine Draufsicht von Fig. 8 mit dem Verlauf des Strompfades A inklusive seiner Eingangs- und Ausgangsanschlüsse; FIG. 9 shows a top view of FIG. 8 with the course of the current path A including its input and output connections;
Fig. 10 den Strompfad B gemäß den Fig. 1 und 6 inklusive seiner Eingangs- und Aus gangsanschlüsse; 10 shows the current path B according to FIGS. 1 and 6, including its input and output connections;
Fig. 11 den Strompfad C gemäß den Fig. 1 und 6 inklusive seiner Eingangs- und Aus gangsanschlüsse; 11 shows the current path C according to FIGS. 1 and 6, including its input and output connections;
Fig. 12 den Strompfad D gemäß den Fig. 1 und 6 inklusive seiner Eingangs- und Aus gangsanschlüsse; 12 shows the current path D according to FIGS. 1 and 6, including its input and output connections;
Fig. 13 ein zweites Ausführungsbeispiel des Wickelschemas umfassend drei Strompfade in jeder von drei Phasenwicklungen, wobei nur der Verlauf der ersten Phasen wicklung veranschaulicht ist; 13 shows a second exemplary embodiment of the winding scheme comprising three current paths in each of three phase windings, only the course of the first phase winding being illustrated;
Fig. 14 ein drittes Ausführungsbeispiel des Wickelschemas umfassend zwei Strompfade in jeder von insgesamt drei Phasenwicklungen, wobei nur der Verlauf der ersten Phasenwicklung veranschaulicht ist. 14 shows a third exemplary embodiment of the winding scheme, comprising two current paths in each of a total of three phase windings, only the course of the first phase winding being illustrated.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. In den Fig. 1-3 ist ein Stator 1 in unterschiedlichen Schrägansichten und in den Fig. 4, 5 ist dieser Stator in Draufsicht bzw. in Ansicht von unten dargestellt. Der Stator 1 umfasst einen im wesentlichen hohlzylindrischen Statorkem 2, welcher insbesondere als Blechpaket ausge führt sein kann. Im Statorkem 2 sind eine Vielzahl von Aufnahmenuten 4 in Kreisumfangs richtung 10 verteilt angeordnet. Der beispielhaft dargestellte Statorkem umfasst insgesamt 48 Aufnahmenuten. Die Aufnahmenuten 4 sind dabei in Axialrichtung 11 des Statorkerns 2 durchgehend ausgebildet. Mehrere elektrische Leiter 8 im und am Statorkern 2 bilden eine elektrische Wicklung des Stators 1 aus. Hierfür sind mehrere elektrische Leiter 8 zur Ausbil dung einer elektrischen Spule bzw. Wicklung in Kreisumfangsrichtung 10 des Statorkems 2 definiert gebogen und korrespondierende elektrische Leiter 8 sind elektrisch miteinander ver bunden. As an introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numbers or the same component designations, and the disclosures contained throughout the description can be transferred to the same parts with the same reference numbers or the same component designations. The position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc., is related to the directly described and illustrated figure and these position information are to be transferred to the new position in the event of a change in position. In Figs. 1-3, a stator 1 is shown in different oblique views and in Figs. 4, 5 this stator is shown in plan view and in a view from below. The stator 1 comprises a substantially hollow-cylindrical stator core 2, which can be out in particular as a laminated core. In the stator core 2, a plurality of receiving grooves 4 are distributed in the direction of the circumference 10. The stator core shown as an example comprises a total of 48 receiving slots. The receiving grooves 4 are designed to be continuous in the axial direction 11 of the stator core 2 . Several electrical conductors 8 in and on the stator core 2 form an electrical winding of the stator 1 . For this purpose, several electrical conductors 8 are bent in a defined manner to form an electrical coil or winding in the circumferential direction 10 of the stator core 2 and corresponding electrical conductors 8 are electrically connected to one another.
Die Aufnahmenuten 4 des Statorkems 2 sind in Bezug auf eine Radialrichtung 12 zur Mittel achse 3 in Richtung zur Mittelachse 3 des Stators 1 entweder offen ausgeführt, oder beispiels gemäß verengt ausgebildet. Diese verengten Öffnungen stellen Spalte 5 an der inneren Man telfläche des im Wesentlichen hohlzylindrischen Statorkerns 2 dar. Jene Abschnitte des Statorkems 2, welche die Aufnahmenuten 4 in Richtung zur Mittelachse 3 hinsichtlich des freien Querschnitts begrenzen, werden auch als Zahnköpfe 6 des Statorkems 2 bezeichnet. An der gegenüberliegenden Seite der Zahnköpfe 6, auch Jochseite genannt, grenzen die Nut- gründe 7 der Aufnahmenuten 4 an. Die genaue Anzahl an Aufnahmenuten 4 sowie der darin aufgenommenen elektrischen Leiter 8 richtet sich nach der gewünschten elektromechanischen Auslegung der elektrischen Maschine. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind pro Aufnah menut 4 acht Leiter 8 bzw. acht Leiterab schnitte La oder Lb angeordnet. The receiving grooves 4 of the stator core 2 are either open in relation to a radial direction 12 to the central axis 3 in the direction of the central axis 3 of the stator 1, or are narrowed according to the example. These narrowed openings represent gaps 5 on the inner jacket surface of the essentially hollow-cylindrical stator core 2. Those sections of the stator core 2 which delimit the receiving grooves 4 in the direction of the central axis 3 with regard to the free cross section are also referred to as tooth tips 6 of the stator core 2. The groove bases 7 of the receiving grooves 4 adjoin the opposite side of the tooth tips 6, also called the yoke side. The exact number of receiving grooves 4 and the electrical conductors 8 received therein depends on the desired electromechanical design of the electrical machine. In the illustrated embodiment, eight conductors 8 or eight conductor sections La or Lb are arranged per recording menut 4 .
Gmndsätzlich können die Aufnahmenuten 4 verschiedenste Querschnittsformen aufweisen, wobei sich zur Aufnahme von elektrischen Leitern 8 mit im Wesentlichem rechteckigem Querschnitt dazu korrespondierende, im Wesentlichen rechteckige oder trapezförmige Quer schnitte der Aufnahmenuten 4 bewährt haben. Zur Isolation der einzelnen elektrischen LeiterIn principle, the receiving grooves 4 can have a wide variety of cross-sectional shapes, with corresponding, essentially rectangular or trapezoidal cross sections of the receiving grooves 4 having proven suitable for receiving electrical conductors 8 with a substantially rectangular cross section. To insulate the individual electrical conductors
8 zueinander sowie zum Statorkem 2 hin ist es erforderlich, wenigstens eine Isolations Schicht8 to each other and to the stator core 2, it is necessary to have at least one insulation layer
9 an der Mantelfläche der Leiter 8 vorzusehen, wobei die elektrischen Leiter 8 zumindest in nerhalb des Statorkerns 2 jeweils mit einer Isolationsschicht 9 ummantelt sind. 9 to be provided on the lateral surface of the conductors 8, the electrical conductors 8 being encased at least within the stator core 2 with an insulating layer 9, respectively.
Der im Wesentlichen hohlzylindrische Statorkem 2 weist ein erstes und ein zweites axiales Stimende 13a, 13b auf. Die elektrischen Leiter 8 in den Aufnahmenuten 4 sind vorzugsweise durch metallische Formstäbe, vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen elektrisch gut leitfähigen Material gebildet. Diese Formstäbe bilden dabei eine Mehrzahl von elektrischen Leiterabschnitten La, Lb aus, welche sich zumindest innerhalb der jeweils zugeordneten Auf nahmenuten 4 erstrecken, wie dies am besten einer Zusammenschau der Figuren 1 und 6 zu entnehmen ist. Diese Leiterab schnitte La, Lb können dabei durch sogenannte I-Pins definiert sein oder durch sogenannte Hair-Pins gebildet sein. Im Falle von Hair-Pins stellen die Leiter abschnitte La, Lb die beiden Schenkel dieses im Wesentlichen U-förmigen bzw. bügelförmi gen Leitersegmentes dar. The essentially hollow-cylindrical stator core 2 has a first and a second axial end 13a, 13b. The electrical conductors 8 in the receiving grooves 4 are preferred formed by metallic shaped rods, preferably made of copper or another electrically highly conductive material. These shaped rods form a plurality of electrical conductor sections La, Lb, which extend at least within the respectively assigned receiving grooves 4, as can best be seen by looking at FIGS. 1 and 6 together. This Leiterab sections La, Lb can be defined by so-called I-pins or be formed by so-called hair pins. In the case of hairpins, the conductor sections La, Lb represent the two legs of this essentially U-shaped or U-shaped conductor segment.
Die elektrischen Leiterab schnitte La, Lb sind mehrfach in jeder der Aufnahmenuten 4 ange ordnet und wird durch vorbestimmte elektrische Verbindungen zwischen den kreisringförmig positionierten Leiterab schnitten La, Lb die plangemäße Statorwicklung 14 aufgebaut, welche Statorwicklung 14 zur Erzeugung eines umlaufenden Magnetfelds dient, wenn der Stator 1 mit ein- oder mehrphasiger elektrischer Energie beaufschlagt wird. Wie beispielhaft aus den Fig. 1-5 ersichtlich ist, weist eine solche Statorwicklung 14 im einsatzbereiten Zustand meh rere in Radialrichtung 12 zur Mittelachse 3 des Statorkerns 2 unmittelbar benachbarte Lagen L aus Leiterab schnitten La, Lb auf. Die Zuführung von einphasigem Wechselstrom oder von mehrphasigem Wechselstrom (Drehstrom) erfolgt über dezidierte Anschlussstellen an der Statorwicklung 14. The electrical conductor sections La, Lb are arranged several times in each of the receiving grooves 4 and the planned stator winding 14 is constructed by predetermined electrical connections between the circularly positioned conductor sections La, Lb, which stator winding 14 is used to generate a circulating magnetic field when the stator 1 is applied with single- or multi-phase electrical energy. As can be seen by way of example from FIGS. 1-5, such a stator winding 14 when ready for use has several immediately adjacent layers L of conductor sections La, Lb in the radial direction 12 to the central axis 3 of the stator core 2 . Single-phase alternating current or multi-phase alternating current (three-phase current) is supplied via dedicated connection points on the stator winding 14.
Bei der beispielsgemäßen Statorwicklung 14 sind insgesamt acht Lagen LI bis L8 vorgese hen. Die Lagen LI bis L8 setzen sich dabei aus einer Mehrzahl von in den Aufnahmenuten 4 positionierten Leiterab schnitten La, Lb zusammen. Typischerweise weist ein praxisgerechter Stator 1 eine gerade Anzahl von Lagen L, vorzugsweise ab 4 Lagen, insbesondere zwischen 4 und 12 Lagen auf. Der Durchmesser des Statorkerns 2, die Anzahl der ausgebildeten Aufnah menuten 4, die Anzahl der Lagen L, sowie die axiale Länge des Stators 1 bzw. Statorkerns 2 sind im Wesentlichen davon abhängig, welche Leistungsdaten gefordert sind bzw. welche physikalischen Anforderungen an die aufzubauende elektrische Maschine bestehen. In the case of the stator winding 14 according to the example, a total of eight layers LI to L8 are provided. The layers LI to L8 are made up of a plurality of conductor sections La, Lb positioned in the receiving grooves 4 . Typically, a practical stator 1 has an even number of layers L, preferably from 4 layers, in particular between 4 and 12 layers. The diameter of the stator core 2, the number of trained recording grooves 4, the number of layers L, and the axial length of the stator 1 or stator core 2 are essentially dependent on which performance data are required or which physical requirements are to be built electrical machine exist.
Die in den Fig. 1-5 gezeigte dreiphasige Statorwicklung 14, deren Wickelschema in Fig. 6 abstrahiert und auszugsweise veranschaulicht wurde, umfasst beispielsweise vier Strompfade A, B, C, D je Phasenwicklung PW1, PW2, PW3. Ein erfindungsgemäß aufgebauter Stator 1 bzw. dessen Statorwicklung 14 umfasst zumindest zwei Strompfade A, B je Phasenwicklung PW. Insbesondere können zehn oder mehr Strompfade je Phasenwicklung PW vorgesehen sein. Die jeweiligen Strompfade können je elektrischer Phasenwicklung in Serie und/oder pa rallel verschaltet sein. Mit dem angegebenen Wickelschema ist eine Ausbildung von ein- oder mehrphasigen Statorwicklungen 14 mit jeweils mehr als zwei Strompfaden je Phasenwick lung PW möglich. The three-phase stator winding 14 shown in FIGS. 1-5, whose winding scheme was abstracted and illustrated in part in FIG. 6, includes, for example, four current paths A, B, C, D per phase winding PW1, PW2, PW3. A stator 1 constructed according to the invention or its stator winding 14 comprises at least two current paths A, B for each phase winding PW. In particular, ten or more current paths can be provided for each phase winding PW be. The respective current paths can be connected in series and/or in parallel for each electrical phase winding. With the specified winding scheme, a formation of single-phase or multi-phase stator windings 14 with more than two current paths per phase winding development PW is possible.
Die in elektrischer Hinsicht einzelne Teilwicklungen der Statorwicklung 14 darstellenden Strompfade können also je nach Anforderung bzw. Leistungsbedarf in Serie und/oder parallel geschaltet sein bzw. von einer Steuereinheit entsprechend geschaltet werden. Bei dem in Fig. The current paths representing individual partial windings of the stator winding 14 from an electrical point of view can therefore be connected in series and/or in parallel, depending on the requirement or power requirement, or can be switched accordingly by a control unit. In the case of the
6 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wickelschemas ist der besseren Übersichtlichkeit we gen nur eine einzige Phasenwicklung PW1 bzw. ein einziger Wicklungsstrang einer insgesamt dreiphasig vorgesehenen Statorwicklung 14 dargestellt. 6, only a single phase winding PW1 or a single phase winding of a stator winding 14 that is provided overall in three phases is shown for the sake of better clarity.
In Fig. 6 ist ein vorteilhaftes Wickelschema für einen Wicklungsstrang bzw. für die Phasen wicklung PW1 einer beispielsgemäß achtpoligen Statorwicklung 14 gezeigt. Diese Phasen wicklung PW1 umfasst vier Teilwicklungen bzw. vier elektrische Strompfade A, B, C, D. Diese Strompfade A-D können auch als Wicklungszweige bzw. als parallele Pfade bezeichnet werden. Bei diesem Stator 1 erstreckt sich jeder der Strompfade A-D über mehr als 360° aber weniger als 540° des kreisringförmigen Statorkerns 2. 6 shows an advantageous winding diagram for a phase winding or for the phase winding PW1 of an example of an eight-pole stator winding 14 . This phase winding PW1 includes four partial windings or four electrical current paths A, B, C, D. These current paths A-D can also be referred to as winding branches or as parallel paths. In this stator 1, each of the current paths A-D extends over more than 360° but less than 540° of the annular stator core 2.
Der Statorkern 2 gemäß den Fig. 1-6 weist beispielsgemäß 48 Aufnahmenuten 4 auf, wobei jede der Aufnahmenuten 4 jeweils acht Leiterab schnitte La oder Lb aufweist bzw. aufnimmt, sodass die Statorwicklung 14 insgesamt acht Lagen L besitzt, welche mit LI bis L8 bezeich net sind. Demnach ist eine Statorwicklung 14 bzw. eine Phasenwicklung PW1 mit insgesamt acht Lagen L dargestellt. Die Lage LI kann dabei als die dem Luftspalt 5 - Fig. 1 - nächstlie- gende bzw. radial innerste Lage verstanden werden und die Lage L8 kann als die dem Nut grund 7 - Fig. 1 - nächstliegende bzw. radial äußerste Lage L8 verstanden werden. Die darge stellte Statorwicklung 14 bzw. Phasenwicklung PW1 weist eine sogenannte Bruchlochzahl q=2 auf. Das heißt, dass die Anzahl der mit Leiterab schnitten La oder Lb belegten Aufnahme nuten 4 pro magnetischem Polabschnitt N oder S, pro elektrischer Phase bzw. Phasenwick lung PW und pro Strompfad A-D exakt „Zwei“ beträgt. Dies ist in Fig. 6 auch anhand von Zweier- Gruppen von Aufnahmenuten 4, welche mit einer Kreuzschraffur versehen sind, er kennbar. Zum Aufbau einer insgesamt dreiphasigen Statorwicklung 14 sind die in Fig. 6 als unbelegt dargestellten Abschnitte bzw. Aufnahmenuten 4 mit korrespondierenden, weiteren Phasen wicklungen PW2, PW3 bzw. mit mehreren diese Phasenwicklungen ausbildenden Strompfa den zu versehen. Insbesondere wiederholt sich der Aufbau der dargestellten Phasenwicklung PW 1 für die Phase U einer Drehstrom-Spannungsquelle, im Wesentlichen auch für die Phase V und für die Phase W in den restlichen Aufnahmenuten 4 des Statorkerns 2. Im Speziellen ist lediglich ein Seitenversatz bzw. Nutversatz vorzusehen bzw. zu berücksichtigen, und wie derholt sich der grundlegende Aufbau bzw. das Schema der Phasenwicklung PW1 für die Phase U in gleicher Weise für die Phasenwicklung PW2 der Phase V und für die Phasenwick lung PW3 der Phase W. Die Phasenwicklungen PW2 und PW3 für die Phasen V und W sind in der Darstellung gemäß Fig. 6 nur der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht enthalten. Ins besondere ist festzuhalten, dass in Fig. 6 lediglich eine Phasenwicklung PW1, beispielsweise für die Phase U veranschaulicht ist. Die komplette, dreiphasige Statorwicklung 14 wie sie in Fig. 1 ersichtlich ist, ist an eine dreiphasige Spannungsquelle anzuschließen, wobei sich ein magnetisch achtpoliger Stator 1 ausbildet bzw. ein achtpoliges magnetisches Drehfeld ein stellt. The stator core 2 according to FIGS. 1-6 has, for example, 48 receiving grooves 4, each of the receiving grooves 4 having eight conductor sections La or Lb or receiving them, so that the stator winding 14 has a total of eight layers L, which are labeled LI to L8 are net. Accordingly, a stator winding 14 or a phase winding PW1 with a total of eight layers L is shown. The position L1 can be understood as the air gap 5—FIG. 1—closest or radially innermost position and the position L8 can be understood as the groove base 7—FIG. 1—closest or radially outermost position L8 . The illustrated stator winding 14 or phase winding PW1 has a so-called fractional hole number q=2. This means that the number of receiving slots 4 occupied by conductor sections La or Lb per magnetic pole section N or S, per electrical phase or phase winding PW and per current path AD is exactly “two”. This can also be seen in FIG. 6 based on groups of two of receiving grooves 4, which are provided with cross-hatching. To construct a total of three-phase stator winding 14, the sections or receiving grooves 4 shown as unoccupied in FIG. In particular, the structure of the phase winding PW 1 shown is repeated for phase U of a three-phase voltage source, essentially also for phase V and for phase W in the remaining receiving slots 4 of the stator core 2. In particular, only a lateral offset or slot offset is to be provided or to be taken into account, and repeats the basic structure or the scheme of the phase winding PW1 for the phase U in the same way for the phase winding PW2 of the phase V and for the phase winding development PW3 of the phase W. The phase windings PW2 and PW3 for the Phases V and W are not included in the representation according to FIG. 6 only for the sake of better clarity. In particular, it should be noted that FIG. 6 shows only one phase winding PW1, for example for phase U. The complete, three-phase stator winding 14, as can be seen in FIG. 1, is to be connected to a three-phase voltage source, with a magnetically eight-pole stator 1 being formed or an eight-pole rotating magnetic field being established.
Jeder der Strompfade A-D der Statorwicklung 14 bzw. der Phasenwicklungen PW1-PW3 ist durch eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Leiterabschnitten La und Lb gebildet. Diese Leiterabschnitte La und Lb können Bestandteil eines integral aufgebauten bzw. einteilig aus geführten Leitungssegments, insbesondere eines sogenannten Hair-Pins sein, wie sie in den Fig. 1, 6 und 7 veranschaulicht sind. Alternativ können die Leiterab schnitte La und Lb jeweils durch sogenannte I-Pins gebildet sein. Demnach können die Leiterab schnitte La und Lb durch die Schenkel eines im wesentlichen U-förmigen Leitung s segments, insbesondere durch einen sogenannten Hair-Pin - Fig. 6, 7 - definiert sein. Die Leiterab schnitte La und Lb können aber auch durch den Mittelabschnitt von sogenannten I-Pins, welche elektrisch in Serie geschaltet sind, definiert werden. Each of the current paths A-D of the stator winding 14 and the phase windings PW1-PW3 is formed by a plurality of series-connected conductor sections La and Lb. These conductor sections La and Lb can be part of an integrally constructed or one-piece line segment, in particular a so-called hair pin, as illustrated in FIGS. 1, 6 and 7. Alternatively, the Leiterab sections La and Lb can be formed by so-called I-pins. Accordingly, the Leiterab sections La and Lb by the legs of a substantially U-shaped line s segments, in particular by a so-called hair pin - be defined - Fig. 6, 7. However, the conductor sections La and Lb can also be defined by the middle section of so-called I-pins, which are electrically connected in series.
Die Strompfade A-D sind jeweils durch mehrere in Reihe geschaltete Leiterab schnitte La und Lb gebildet, wobei elektrische Verbindungsabschnitte VBa, VBb zwischen elektrisch in Reihe geschalteten Leiterabschnitten La, Lb dem ersten bzw. dem zweiten axialen Stimende 13a,The current paths A-D are each formed by a plurality of conductor sections La and Lb connected in series, with electrical connection sections VBa, VBb between conductor sections La, Lb electrically connected in series being the first and the second axial end 13a,
13b des Statorkerns 2 - Fig. 1 und 7 - nächstliegend zugeordnet sind. Die ersten Verbin dungsabschnitte VBa bilden dabei eine einteilige elektrische Verbindung zwischen unmittel bar aufeinanderfolgenden Leiterabschnitten La und Lb aus. Demgegenüber bilden die zweiten Verbindungsabschnitte VBb eine elektrische Verbindung zwischen einem Leiterabschnitt Lb eines ersten Formstabpaares 16 und einem seriell daran anschließenden Leiterabschnitt La ei nes weiteren Formstabpaares 16 aus. 13b of the stator core 2 - Fig. 1 and 7 - are associated closest. The first connection sections VBa form a one-piece electrical connection between directly consecutive conductor sections La and Lb. In contrast, the second Connecting sections VBb an electrical connection between a conductor section Lb of a first pair of shaped bars 16 and a serially adjoining conductor section La ei nes further pair of shaped bars 16 from.
Gemäß Fig. 7 sind die zwei Leiterab schnitte La und Lb mittels dem Verbindungsabschnitt VBa elektrisch seriell und einteilig miteinander verbunden und definieren dadurch ein einteili ges Formstabpaar 16. Ein solches Formstabpaar 16 kann mittels dem Verbindung sab schnitt VBb mit einem seriell anschließenden bzw. unmittelbar benachbarten Formstabpaar 16 elektrisch in Serie geschaltet werden, sodass insgesamt eine sogenannte Wellenwicklung 15 aufgebaut werden kann. Eine solche Wellenwicklung 15, welche jeweils ein Bestandteil der Strompfade A-D ist, verläuft abwechselnd zwischen den axialen Stirnenden 13a, 13b und zu gleich in Kreisumfangsrichtung 10 des Statorkems 2, wie dies beispielhaft in den Fig. 1 und 7 veranschaulicht ist. According to Fig. 7, the two conductor sections La and Lb are electrically connected to one another in series and in one piece by means of the connecting section VBa and thereby define a one-piece pair of shaped bars 16. Such a pair of shaped bars 16 can be connected to a serially connected or directly adjacent Form rod pair 16 are electrically connected in series, so that a total of a so-called wave winding 15 can be constructed. Such a wave winding 15, which is part of the current paths A-D, runs alternately between the axial end faces 13a, 13b and at the same time in the circumferential direction 10 of the stator core 2, as illustrated in FIGS. 1 and 7 by way of example.
Im matrixartig dargestellten Wickelschema gemäß Fig. 6 sind die ersten Verbindungsab schnitte VBa durch Volllinien bzw. Pfeile dargestellt, während die zweiten Verbindungsab schnitte VBb durch Volllinien bzw. Pfeile mit einem mittig angeordneten Rechteck mit Punktschraffur veranschaulicht sind. Die Linien bzw. Pfeile ohne einem Rechteck können da bei gedanklich dem ersten axialen Stimende 13a nächstliegend zugeordnet werden, währen die Linien bzw. Pfeile mit einem mittig angeordnetem Rechteck gedanklich dem zweiten axi alen Stimende 13b des Stators 1 (Fig. 1) zugewiesen sind. 6, the first connecting portions VBa are represented by solid lines or arrows, while the second connecting portions VBb are represented by solid lines or arrows with a centrally arranged rectangle with dot shading. The lines or arrows without a rectangle can be associated with the first axial front end 13a, while the lines or arrows with a centrally located rectangle are mentally assigned to the second axial front end 13b of the stator 1 (FIG. 1).
Die in Fig. 6 dargestellten Rechtecke mit Punktschraffur symbolisieren dabei Kontaktierungs stellen, insbesondere Schweißstellen, innerhalb der zweiten elektrischen Verbindungsab schnitte VBb, wie sie vor allem in den Fig. 1, 3, 5 und 7 ersichtlich sind. Die gemäß Fig. 6 vorgesehenen Leiterab schnitte La und Lb sind somit Teilabschnitte von sogenannten Flair- Pins, wie sie in Fig. 7 beispielhaft veranschaulicht sind. Die in Fig. 6 dargestellten Zonen bzw. Felder mit Diagonalschraffur zeigen jeweils die Strompfad- Anfänge Ai-Di der jeweili gen Strompfade A-D, während die Zonen bzw. Felder mit Vertikalschraffur die jeweiligen Strompfad-Enden Ao-Do der jeweiligen Strompfade A-D repräsentieren. Diese Schraffur-Zu weisungen gelten auch für die Wicklung s Schemen gemäß den Fig. 13 und 14. The rectangles with dot hatching shown in FIG. 6 symbolize contacting points, in particular welding points, within the second electrical connection sections VBb, as can be seen above all in FIGS. The conductor sections La and Lb provided according to FIG. 6 are thus partial sections of so-called flair pins, as illustrated by way of example in FIG. The zones or fields with diagonal hatching shown in FIG. 6 each show the current path beginnings Ai-Di of the respective current paths A-D, while the zones or fields with vertical hatching represent the respective current path ends Ao-Do of the respective current paths A-D. These hatching assignments also apply to the winding s schemes according to FIGS. 13 and 14.
Die in Fig. 6 symbolisierten Leiterstabpaare mit gleichen Endzahlen, beispielsweise bei Al- Al, A2-A2, A3-A3, Bl-Bl, Cl-Cl, usw. bilden jeweils ein einteiliges Formstabpaar 16 aus, dessen erster Leiterab schnitt La in einer der Aufnahmenuten 4 und dessen zweiter Leiterab schnitt Lb in einer dazu distanzierten Aufnahmenut 4 des Statorkerns 2 angeordnet ist. The conductor bar pairs symbolized in Fig. 6 with the same end numbers, for example Al-Al, A2-A2, A3-A3, Bl-Bl, Cl-Cl, etc. each form a one-piece shaped bar pair 16, whose first conductor section La is arranged in one of the receiving grooves 4 and whose second conductor section Lb is arranged in a receiving groove 4 of the stator core 2 that is spaced apart therefrom.
Das in Fig. 6 veranschaulichte Wickelschema für die Phasenwicklung PW1, welches in den Fig. 7-12 anhand der Strompfade A-D baulich umgesetzt ist, weist folgenden Aufbau bzw. folgende Verläufe auf: Jeder der Strompfade A, B, C, D der Phasenwicklung PW1 weist einen Eingangsanschluss Al -Dl, einen Strompfad- Anfang Ai-Di, ein Strompfad-Ende Ao-Do und einen Ausgangsanschluss A2-D2 auf. The winding diagram for the phase winding PW1 illustrated in FIG. 6, which is structurally implemented in FIGS. 7-12 using the current paths A-D, has the following structure or the following courses: Each of the current paths A, B, C, D of the phase winding PW1 has an input terminal Al-Dl, a current path start Ai-Di, a current path end Ao-Do and an output terminal A2-D2.
Die Strompfade A, B, C, D beginnen mit ihren Strompfad- Anfängen Ai-Di an einer der radial äußeren Lagen L8-L2 und verlaufen dann lagenweise wechselnd bzw. springend und zudem in Kreisumfangsrichtung 10 wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Sta tors bis zur radial innersten Lage LI. Die Strompfade A-D gehen dabei bei jedem dieser La genwechsel auch von einem der magnetischen Polabschnitte S bzw. N des Stators zu einem in Kreisumfangsrichtung unmittelbar benachbarten Polabschnitt N bzw. S über. Die Strompfade A-D wechseln dabei die Lagen L in fortwährend bzw. fortlaufend gleichbleibender radialer Richtung um eine Lagensprungweite von „Eins“ bis die radial innerste Lage LI erreicht ist. Die Lagensprünge sind somit solange unidirektional, bis die radial innerste Lage LI erreicht ist. Dementsprechend nimmt jeder der Strompfade A-D einen im Wesentlichen schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 und Radialrichtung 12 des Stators 1 ein, wie dies vor allem anhand der Fig. 8-12 in Zusammenschau mit der Fig. 6 ersichtlich ist. In der abgewickelten Matrixdarstellung gemäß Fig. 6 stellt sich dies als trep penförmiger Verlauf der Strompfade A-D der Statorwicklung 14 dar. The current paths A, B, C, D begin with their current path beginnings Ai-Di at one of the radially outer layers L8-L2 and then run in layers alternating or jumping and also in the circumferential direction 10 at least over a section of the circumference of the stator to to the radially innermost layer LI. With each of these changes in position, the current paths A-D also transition from one of the magnetic pole sections S or N of the stator to an immediately adjacent pole section N or S in the direction of the circumference of the circle. The current paths A-D change the layers L in a continuous or continuously constant radial direction by a layer jump width of "one" until the radially innermost layer LI is reached. The layer jumps are thus unidirectional until the radially innermost layer LI is reached. Accordingly, each of the current paths A-D assumes an essentially helical and stepped course in relation to the circumferential direction 10 and radial direction 12 of the stator 1, as can be seen above all from FIGS. 8-12 in conjunction with FIG. In the unwound matrix representation according to FIG. 6, this is represented as a staircase-shaped course of the current paths A-D of the stator winding 14.
Die Verlaufsrichtung jedes der elektrischen Strompfade A-D wird nach dem Erreichen der ra dial innersten Lage LI in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 des Statorkems 2 durch je weils wenigstens einen Umkehrung s -Leiterab schnitt 17 umgekehrt (Fig. 6). Sodann werden die elektrischen Strompfade A-D ausgehend von der radial innersten Lage LI lagenweise wechselnd mit einer Lagensprungweite von „Eins“ und zudem in Kreisumfangsrichtung 10 wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend und dabei in radialer Richtung um nur eine Lage L versetzt verlaufend (Fig. 6), wiederum mit einem Schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Umfangs- und Radialrichtung 10, 12 des Stators zurück in Richtung zu einer radial weiter außen liegenden Lage L2-L8 geführt. Diese Rückführung erfolgt zu einer der radial weiter außen liegenden Lagen L der Statorwick lung 14. Insbesondere ergibt sich in der quasi abgerollten Stator-Darstellung gemäß Fig.6 des Wickelschemas ein stufen- bzw. treppenförmiger Verlauf der Strompfade A-D ausgehend von einer radial äußeren Lage L8-L2 in Richtung zur radial innersten Lage LI, oder umgekehrt. Dementsprechend wandern sämtliche Strompfade A-D der Phasenwicklung PW 1 ausgehend von einer der radial äußeren Lagen L der Phasenwicklung PW schneckenförmig, also mit ei nem sich allmählich verkleinernden Radius, von radial äußeren Abschnitten des holzylindri schen Statorkems 2 in Richtung zu radial inneren Abschnitten des Statorkems 2, wie dies am besten den Fig. 9-12 zu entnehmen ist. Es ist aber auch ein umgekehrter, schneckenförmiger Verlauf möglich, also ausgehend von radial inneren Abschnitten der Aufnahmenuten 4 bzw. des Statorkems 2 in radialer Richtung nach außen. The direction of each of the electrical current paths AD is after reaching the ra dial innermost layer LI with respect to the circumferential direction 10 of the stator core 2 by each Weil at least one reversal s -Leiterab section 17 reversed (Fig. 6). Then the electrical current paths AD, starting from the radially innermost layer LI, alternate in layers with a layer jump distance of "one" and also run in the circumferential direction 10 over at least a partial section of the circular circumference of the stator and are offset in the radial direction by only one layer L (Fig 6), again with a helical and step-like progression with respect to the circumferential and radial direction 10, 12 of the stator, back towards a radially further outward layer L2-L8. This return takes place to one of the radially outer layers L of the stator winding 14. In particular, in the quasi-unrolled stator representation according to FIG -L2 towards the radially innermost layer LI, or vice versa. Accordingly, all current paths AD of the phase winding PW 1, starting from one of the radially outer layers L of the phase winding PW, migrate in a helical manner, i.e. with a gradually decreasing radius, from radially outer sections of the holzylindri's stator core 2 in the direction of radially inner sections of the stator core 2, as best seen in Figs. 9-12. However, a reverse, snail-shaped course is also possible, that is to say starting from the radially inner sections of the receiving grooves 4 or of the stator core 2 in the radial direction outwards.
Insbesondere weisen die Strompfade A-D jeweils wenigstens einen Schnecken- bzw. stufen förmigen Teilabschnitt in radialer Richtung zur Mittelachse 3 des Statorkerns 2 und zudem jeweils wenigstens einen Schnecken- bzw. stufenförmigen Verlauf in radialer Richtung weg von der Mittelachse 3 des Statorkerns 2 auf, wie dies am besten anhand der entgegengesetzt verlaufenden Richtungspfeile in Fig. 6 entnehmbar ist. Das heißt, dass jeder der Strompfade A-D wenigstens einmal Schnecken- und treppenförmig in Radialrichtung 12 nach innen und wenigstens einmal Schnecken- und treppenförmig in Radialrichtung 12 nach außen verläuft. Beim konkreten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 verlaufen bei allen vier Strompfaden A-D die vier Strompfad-Teilabschnitte in jedem dieser vier Strompfade A-D zweimal radial in Richtung zur Mittelachse 3 und zweimal radial weg von der Mittelachse 3, sodass insgesamt zwei Umkehrungs-Leiterabschnitte 17 - strichliert dargestellt - an der radial innersten Lage LI implementiert sind und beispielsgemäß ein Umkehrungs-Leiterabschnitt 18 an der radial äußersten Lage L8 ausgeführt ist. Dieser radial äußere Umkehrung sab schnitt 18 erstreckt sich beispielsgemäß zwischen A8-A8 im Strompfad A der Statorwicklung 14 nach Fig. 6. In particular, the current paths A-D each have at least one helical or stepped section in the radial direction to the central axis 3 of the stator core 2 and also each have at least one helical or stepped course in the radial direction away from the central axis 3 of the stator core 2, as shown here can best be inferred from the opposite directional arrows in FIG. This means that each of the current paths A-D runs at least once inward in the radial direction 12 in a helical and stair-like manner and at least once outward in a helical and stair-like manner in the radial direction 12 . In the specific exemplary embodiment according to FIG. 6, the four current path sections in each of these four current paths A-D run twice radially in the direction of the central axis 3 and twice radially away from the central axis 3 for all four current paths A-D, so that a total of two reversal conductor sections 17 - shown in dashed lines are implemented on the radially innermost layer LI and, by way of example, a reversing conductor section 18 is made on the radially outermost layer L8. This radially outer reversal section 18 extends, for example, between A8-A8 in the current path A of the stator winding 14 according to FIG.
Wie weiters am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist, enden alle Strompfade A-D mit ihren in elektromagnetischer Hinsicht relevanten Strompfad-Enden Ao-Do an einer Aufnahmenut bzw. an zwei unmittelbar benachbarten Aufnahmenuten innerhalb eines gemeinsamen magne tischen Polabschnittes N bzw. S, welcher magnetische Polabschnitt in Bezug auf die Kreisum fangsrichtung 10 des Stators zu einem magnetischen Polabschnitt S bzw. N, in welchem die Strompfade A-D mit ihren Strompfad- Anfängen Ai-Di beginnen, unmittelbar benachbart. Diese in Kreisumfangsrichtung 10 unmittelbar benachbarten Polabschnitte N, S sind unter schiedlich gepolt. As is also best seen in FIG. 6, all current paths AD end with their current path ends Ao-Do, which are relevant in terms of electromagnetics, at a receiving groove or at two immediately adjacent receiving grooves within a common magnetic pole section N or S, which is magnetic Pole section with respect to the circular circumferential direction 10 of the stator to a magnetic pole section S or N, in which the current paths AD begin with their current path beginnings Ai-Di, immediately adjacent. These pole sections N, S, which are immediately adjacent in the circumferential direction 10, are poled differently.
Alternativ können alle oder einzelne der Strompfade A-D der Phasenwicklung PW bezüglich der Richtung des Schnecken- und stufenförmigen Drehung umgekehrt verlaufen, insbesondere in Bezug auf die Radialrichtung 12 zur Mittelachse 3 des Statorkems 2. Alternativ können alle oder einzelne der Strompfade A-D umgekehrt aufgebaut sein in Bezug auf deren Strompfad- Anfänge Ai-Di und deren Strompfad-Enden Ao-Do. Alternatively, all or some of the current paths A-D of the phase winding PW can be reversed with respect to the direction of the helical and stepped rotation, in particular with respect to the radial direction 12 to the central axis 3 of the stator core 2. Alternatively, all or some of the current paths A-D can be constructed in reverse with respect on their current path beginnings Ai-Di and their current path ends Ao-Do.
Der besseren Übersichtlichkeit wegen wurden in den Fig. 6 und 7 lediglich in Bezug auf den Strompfad A die Verläufe der elektrischen Leiter 8 zwischen den jeweiligen Aufnahmenuten 4 und den axialen Stirnenden 13a, 13b des Statorkerns 2 veranschaulicht. In Bezug auf die Strompfade B-D wurden in Fig. 6 nur die vom jeweiligen Strompfad B, C und D belegten Aufnahmenuten 4 angeführt und wurde auf die Darstellung der jeweiligen Verläufe der Leiter 8 bzw. der Verbindungsabschnitte VBa und VBb mittels Richtungspfeilen verzichtet. For the sake of better clarity, the courses of the electrical conductors 8 between the respective receiving grooves 4 and the axial front ends 13a, 13b of the stator core 2 were illustrated in FIGS. 6 and 7 only with reference to the current path A. With regard to the current paths B-D, only the receiving grooves 4 occupied by the respective current path B, C and D are shown in FIG.
Durch geeignete Wahl der jeweiligen Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte 17,18 an der radial innersten Lage LI und an der radial äußersten Lage L8 in Bezug auf die Kreis umfang srichtung 10 des Stators ist es mit dem angegebenen Wickelschema erreichbar, dass der Strompfad- Anfang Ai-Di und das Strompfad-Ende Ao-Do von allen Strompfaden A, B,By suitably selecting the respective course direction of the reversal conductor sections 17,18 on the radially innermost layer LI and on the radially outermost layer L8 in relation to the circular circumference direction 10 of the stator, it can be achieved with the specified winding scheme that the current path start Ai -Di and the rung end Ao-Do of all rungs A, B,
C, D einer Phasenwicklung PW1, PW2 und/oder PW3 innerhalb eines gemeinsamen, sektoral eng gehaltenen Anschlussabschnittes 19 der Phasenwicklung PW1, PW2, PW3 respektive der Statorwicklung 14 zu liegen kommen (Fig. 1, 2). Insbesondere ist es durch dieses Wickel schema möglich, dass sich der Anschlussabschnitt 19 für die gesamte, beispielsgemäß drei phasig ausgeführte Statorwicklung 14 über maximal zwei in Kreisumfangsrichtung 10 des Stators unmittelbar benachbarte magnetische Polabschnitte N und S erstreckt, wie dies aus ei ner Zusammenschau der Fig. 1 und 6 ersichtlich ist. Eine weitläufige Streuung der einzelnen Strompfad- Anfänge Ai-Di und der einzelnen Strompfad-Enden Ao-Do in Bezug auf den Kreisumfang des Statorkerns 2 kann vorteilhafterweise vermieden werden. Insbesondere kann mit dem angegebenen Wickelschema gewährleistet werden, dass sämtliche Eingangs- und Ausgangsanschlüsse Al-Dl, A2-D2 der Statorwicklung 14 entweder am ersten oder am zwei ten axialen Stirnende 13a oder 13b des Statorkerns 2 ausgebildet sind und zudem innerhalb eines Teilabschnittes des Kreisumfanges des Statorkerns 2 von maximal 90° angeordnet sind, wie dies in den Fig. 1, 2 gezeigt ist. Durch das erläuterte Wickelschema und durch geeignete Wahl der Verlaufrichtung der Um kehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 an der radial innersten Lage LI und an der radial äußersten Lage L8 in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 des Stators, ist es außerdem erreichbar, dass der jeweilige Strompfad-Beginn Ai-Di und das jeweilige Strompfad-Ende Ao-Do von allen Strompfaden A, B, C, D einer Phasenwicklung PW1, PW2, PW3 respektive der Stator wicklung 14 innerhalb der gleichen Lage L zu liegen kommen oder zumindest in zwei in radi aler Richtung unmittelbar benachbarten Lagen L zu liegen kommen (Lig. 6). C, D of a phase winding PW1, PW2 and/or PW3 come to lie within a common, sectorally narrow connection section 19 of the phase winding PW1, PW2, PW3 or the stator winding 14 (FIGS. 1, 2). In particular, this winding scheme makes it possible for the connection section 19 for the entire stator winding 14, which is designed for example in three phases, to extend over a maximum of two magnetic pole sections N and S that are immediately adjacent in the circumferential direction 10 of the stator, as can be seen from a synopsis of Fig. 1 and 6 can be seen. Extensive scattering of the individual current path beginnings Ai-Di and the individual current path ends Ao-Do in relation to the circumference of the stator core 2 can advantageously be avoided. In particular, the specified winding scheme can be used to ensure that all input and output connections Al-Dl, A2-D2 of the stator winding 14 are formed either on the first or on the second axial end face 13a or 13b of the stator core 2 and also within a partial section of the circumference of the Stator core 2 are arranged by a maximum of 90 °, as shown in Figs. 1, 2 is shown. Through the winding scheme explained and through a suitable choice of the course direction of the reversing conductor sections 17, 18 on the radially innermost layer LI and on the radially outermost layer L8 with respect to the circumferential direction 10 of the stator, it is also possible for the respective current path Beginning Ai-Di and the respective current path end Ao-Do of all current paths A, B, C, D of a phase winding PW1, PW2, PW3 or the stator winding 14 come to lie within the same layer L or at least in two in radi aler Direction immediately adjacent layers L come to rest (Lig. 6).
Unter Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 ist dabei eine Lortführung von seriell anschließenden Strompfad-Teilabschnitten entweder radial weiter innen oder radial weiter außen im Vergleich zu dem an der radial innersten Lage LI angelangtem Strompfad- Teilabschnitt zu verstehen, wie dies der Lig. 6 anhand der Strompfade A und B beispielhaft entnehmbar ist. The direction in which the reversing conductor sections 17, 18 run is to be understood as a routing of serially connected current path sections either radially further inwards or radially further outwards in comparison to the current path section that has arrived at the radially innermost layer LI, as shown in Fig. 6 can be taken from the current paths A and B as an example.
Mit dem angegebenen Wickelschema bzw. Wicklungsverlauf ist erzielbar, dass der radiale Lagenversatz zwischen dem Strompfad- Anfang und den Strompfad-Ende von jedem einzel nen Strompfad, also zwischen Ai-Ao, Bi-Bo, Ci-Co oder Di-Do, bei jedem der Strompfade A- D entweder „Null“ oder maximal „Eins“ beträgt, wie dies in allen Ausführungsbeispielen ver anschaulicht ist. Es sind also die Anschluss-Paare mancher Strompfade A-D innerhalb einer gemeinsamen Lage L angeordnet, während die Anschluss-Paare anderer Strompfade A-D in Lagen L angeordnet sein können, die in radialer Richtung unmittelbar benachbart sind, wie dies vor allem aus Lig. 6 ersichtlich ist. With the specified winding scheme or winding course, it can be achieved that the radial layer offset between the start of the current path and the end of the current path of each individual current path, i.e. between Ai-Ao, Bi-Bo, Ci-Co or Di-Do, with each of the current paths AD is either "zero" or at most "one", as is illustrated in all the exemplary embodiments. The connection pairs of some current paths A-D are therefore arranged within a common layer L, while the connection pairs of other current paths A-D can be arranged in layers L that are immediately adjacent in the radial direction, as can be seen above all from Lig. 6 .
Weiters kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Strompfade A-D oder alle Strom pfade A-D einerseits zwischen dem Eingangsanschluss Al-Dl und dem jeweiligen Strom- pfad-Anfang Ai-Di, und andererseits zwischen dem Strompfad-Ende Ao-Do und dem jeweili gen Ausgangsanschluss A2-D2, jeweils Übergangs-Leiterabschnitte 20, 21 aufweisen (Lig. 6). Diese Übergangs-Leiterabschnitte 20, 21 sind in Kreisumfangsrichtung 10 derart aufeinander zu gerichtet bzw. aufeinander zu verlaufend ausgerichtet, dass die Eingangsanschlüsse Al-Dl und die Ausgangsanschlüsse A2-D2 dieser Strompfade A-D innerhalb eines einzigen magne tischen Polabschnittes N oder S des Stators 1 zu liegen kommen, wie dies der Lig. 6 im rech ten Randabschnitt anhand des gemeinsamen Polabschnittes N zu entnehmen ist. Furthermore, it can be provided that at least one of the current paths A-D or all current paths A-D is on the one hand between the input connection Al-Dl and the respective current path start Ai-Di, and on the other hand between the current path end Ao-Do and the respective output connection A2-D2, each have transition conductor sections 20, 21 (Lig. 6). These transition conductor sections 20, 21 are aligned towards one another or running towards one another in the circumferential direction 10 in such a way that the input terminals A1-D1 and the output terminals A2-D2 of these current paths A-D within a single magnetic pole section N or S of the stator 1 lie, as can be seen in the right-hand edge section of lig. 6 using the common pole section N.
Jeder der zumindest zwei Strompfade, beispielsgemäß jeder der zumindest vier Strompfade A-D, verläuft in Draufsicht auf die beiden axialen Stimenden 13a, 13b des Statorkerns 2 im wesentlichen Schnecken- oder spiralförmig, wie dies am besten den Fig. 8-12 zu entnehmen ist. Die Erstreckung dieses Verlaufes in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung 10 des Stators 1 beträgt dabei jeweils mehr als 360°, jedoch jeweils weniger als 540°. Each of the at least two current paths, for example each of the at least four current paths AD, runs in a top view of the two axial ends 13a, 13b of the stator core 2im essentially helical or helical, as best seen in Figs. 8-12. The extent of this course in relation to the circumferential direction 10 of the stator 1 is more than 360° in each case, but less than 540° in each case.
Wie weiters jedem der Wickelschemata gemäß den Fig. 6, 13 und 14 zu entnehmen ist, wird bei jedem der Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 eine Lagenposition jedes der vorhandenen Strompfade A-D, A-C bzw. A-B unverändert beibehalten. Die jeweiligen Umkehrung s -Leiter abschnitte 17, 18 erstrecken sich also entlang der radial innersten Lage LI oder entlang der radial äußersten Lage L8 bzw. L4. Das heißt sie bilden einen Teil der radial innersten oder äu ßersten Lage L aus bzw. verbleiben sie in elektrischer Hinsicht innerhalb der radial innersten oder äußersten Lage L. 6, 13 and 14, in each of the reversing conductor sections 17, 18, a layer position of each of the existing current paths A-D, A-C and A-B is maintained unchanged. The respective reversal s-conductor sections 17, 18 thus extend along the radially innermost layer LI or along the radially outermost layer L8 or L4. This means that they form part of the radially innermost or outermost layer L or remain within the radially innermost or outermost layer L from an electrical point of view.
Wie weiters jedem der Wickelschemata gemäß den Fig. 6, 13 und 14 zu entnehmen ist, um fasst jeder Strompfad A-D, A-C bzw. A-B eine geradzahlige Anzahl von in radialer Richtung 12 und zudem in Kreisumfangsrichtung 10 des Stators 1 verlaufender Strompfad-Teilab schnitte, insbesondere zwei, vier, sechs oder mehr solcher Strompfad-Teilabschnitte. Zwi schen den elektrisch in Reihe bzw. Serie geschalteten Strompfad-Teilabschnitten sind die ge nannten Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 ausgeführt, bei welchen Umkehrungs-Leiterab- schnitten 17, 18 kein Wechsel der Lagenposition erfolgt. As can also be seen from each of the winding diagrams according to FIGS. 6, 13 and 14, each current path A-D, A-C or A-B comprises an even number of current path sections running in the radial direction 12 and also in the circumferential direction 10 of the stator 1. in particular two, four, six or more such current path sections. The reversal conductor sections 17, 18, in which reversal conductor sections 17, 18 do not change the layer position, are implemented between the current path sections electrically connected in series or series.
Wie ferner jedem der Wickelschemata gemäß den Fig. 6, 13 und 14 zu entnehmen ist, umfasst die Statorwicklung 14 zumindest zwei parallel verlaufende elektrische Strompfade A-D, A-C bzw. A-B und jeder Strompfad- Anfang Ai-Di dieser elektrischen Strompfade A-D, A-C bzw. A-B ist in einem ersten magnetischen Polabschnitt S oder N des Stators 1 ausgebildet. Jedes Strompfad-Ende Ao-Do dieser elektrischen Strompfade A-D, A-C bzw. A-B ist in einem zweiten magnetischen Polabschnitt N oder S des Stators 1 ausgebildet, der zum ersten magne tischen Polabschnitt im Kreisumfangsrichtung 10 des Stators 1 unmittelbar benachbart ist. Beim Vorhandensein von zumindest zwei Umkehrungs-Leiterabschnitten 17, 18 zwischen den einzelnen Strompfad-Teilabschnitten sind diese in elektrischer Hinsicht ausschließlich in der radial innersten Lage LI und ausschließlich in der radial äußersten Lage L4 bzw. L8 der Statorwicklung 14 ausgebildet. As can also be seen from each of the winding diagrams according to FIGS. 6, 13 and 14, the stator winding 14 comprises at least two electrical current paths A-D, A-C and A-B running in parallel and each current path start Ai-Di of these electrical current paths A-D, A-C and A-B is formed in a first magnetic pole portion S or N of the stator 1. Each current path end Ao-Do of these electric current paths A-D, A-C and A-B is formed in a second magnetic pole portion N or S of the stator 1 which is immediately adjacent to the first magnetic pole portion in the circumferential direction 10 of the stator 1 . If at least two reversing conductor sections 17, 18 are present between the individual current path sections, these are formed from an electrical point of view exclusively in the radially innermost layer LI and exclusively in the radially outermost layer L4 or L8 of the stator winding 14.
Wie vor allem anhand der Wickelschemata gemäß den Fig. 6, 13 und 14 sowie in Zusammen hang mit der perspektivischen Darstellung gemäß Fig. 7 zu entnehmen ist, bilden die elektrisch miteinander verbundenen Leiterabschnitte bzw. Leiter 8 wellenförmige und zudem ring- bzw. korbartige Verläufe in den elektrischen Strompfaden A-D, A-C bzw. A-B aus. Der wellenförmige Verlauf wird durch alternierende Wechsel der Strompfade A-D, A-C bzw. A-B zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Stimende 13a, 13b des Statorkerns 2 definiert und der ringartige Verlauf wird durch eine gleichzeitige Erstreckung der Strompfade A-D, A- C bzw. A-B entlang der Kreisumfangsrichtung 10 des Statorkems 2 definiert. 6, 13 and 14 and in conjunction with the perspective view of FIG. 7 can be seen, the electrically interconnected conductor sections or conductors 8 form wavy and also ring or basket-like profiles in the electrical current paths AD, AC and AB. The wavy course is defined by alternating changes in the current paths AD, AC and AB between the first and the second axial end 13a, 13b of the stator core 2 and the ring-like course is defined by a simultaneous extension of the current paths AD, AC and AB along the circumferential direction 10 of the stator core 2 is defined.
Wie weiters anhand der Fig. 6, 13 und 14 ersichtlich ist, können beim angegebenen Wickel schema sämtliche Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 in den Strompfaden A-D, A-C bzw. A-B an jenem axialen Stimende 13a oder 13b des Statorkems 2 ausgeführt sein, an welchem die Leiterabschnitte La, Lb der Statorwicklung 14 einteilig bzw. dach- oder bügelförmig mit einander verbunden sind, also auf der sogenannten Hairpin-Seite des Stators 1 angeordnet sein. Insbesondere können alle Umkehrungs-Leiterabschnitte 17, 18 der sogenannten „Hair- pin-Dach“-Seite des Stators 1 nächstliegend zugeordnet sein. Damit sind alle erforderlichen Schweißstellen zwischen den Leiterabschnitten La, Lb der Statorwicklung 14 an nur einer der beiden axialen Stirnenden des Stators 1 konzentriert, nämlich ausschließlich der sogenannten Twist- bzw. Schweißseite des Stators 1 zugewiesen. As can also be seen from FIGS. 6, 13 and 14, all reversal conductor sections 17, 18 in the current paths A-D, A-C and A-B can be implemented at that axial end 13a or 13b of the stator core 2 in the specified winding scheme, at which the conductor sections La, Lb of the stator winding 14 are connected to one another in one piece or in the shape of a roof or bow, ie they are arranged on the so-called hairpin side of the stator 1 . In particular, all of the reversal conductor sections 17, 18 can be associated with the so-called "hairpin roof" side of the stator 1 lying closest. Thus, all required welding points between the conductor sections La, Lb of the stator winding 14 are concentrated on only one of the two axial front ends of the stator 1, namely assigned exclusively to the so-called twist or welding side of the stator 1.
Die Ausfühmngsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausfühmngsvarianten dersel ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfüh rungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. The exemplary embodiments show possible variants, it being noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated variants of the same, but rather that various combinations of the individual variants with one another are possible and these possible variations are based on the teaching on technical action the present invention is within the skill of a person skilled in the art working in this technical field.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Linzeimerkmale oder Merkmals kombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispie len können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen wer den. The scope of protection is determined by the claims. However, the description and drawings should be used to interpret the claims. Linzei features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described len can represent independent inventive solutions. The task on which the independent inventive solutions are based can be found in the description.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10. All information on value ranges in the present description is to be understood in such a way that it also includes any and all sub-ranges, e.g. the information 1 to 10 is to be understood as including all sub-ranges, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10 are, ie all sections begin with a lower one Limit of 1 or greater and ending at an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert darge stellt wurden. Finally, for the sake of clarity, it should be pointed out that some elements are shown not to scale and/or enlarged and/or reduced in size in order to better understand the structure.
Bezugszeichenaufstellung list of reference numbers
1 Stator PW Phasenwicklungen 1 stator PW phase windings
2 Statorkern A-D Strompfade 2 stator core A-D current paths
3 Mittelachse N, S magnetische Polabschnitte3 central axis N, S magnetic pole sections
4 Aufnahmenuten L Lagen 4 mounting grooves L layers
5 Spalt La, Lb Leiterabschnitte 5 gap La, Lb conductor sections
6 Zahnkopf VBa, VBb elektrische Verbindungsabschnitte6 addendum VBa, VBb electrical connection sections
7 Nutgrund A-D Strompfade 7 slot base A-D current paths
8 Leiter Ai-Di Strompfad- Anfänge 8 Conductor Ai-Di Current Path Beginnings
9 Isolations Schicht Ao-Do Strompfad-Enden 9 insulation layer Ao-Do current path ends
10 Kreisumfangsrichtung Al-Dl Eingangsanschlüsse 11 Axialrichtung A2-D2 Ausgangsanschlüsse 12 Radialrichtung a, 13b axiale Stirnenden 10 circumferential direction Al-Dl input connections 11 axial direction A2-D2 output connections 12 radial direction a, 13b axial front ends
14 Statorwicklung 14 stator winding
15 W ellenwicklung 15 wave winding
16 Formstabpaar 16 pair of shaped rods
17 U mkehrung s -Leiterab schnitt 17 Reversal s ladder section
18 U mkehrung s -Leiterab schnitt 18 Inversion s ladder section
19 Anschlussabschnitt 19 connection section
20 Übergangs-Leiterabschnitt 21 Übergangs-Leiterabschnitt 20 transition ladder section 21 transition ladder section

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P atentClaims
1. Stator (1) für eine elektrische Maschine, umfassend 1. Stator (1) for an electrical machine, comprising
- einen im wesentlichen hohlzylindrischen Statorkern (2) mit einem ersten und einem zweiten axialen Stimende (13a, 13b) und mit mehreren entlang einer Kreisumfangsrichtung (10) des Statorkems (2) verteilt angeordneten und sich entlang einer Mittelachse (3) des Statorkerns (2) erstreckenden Aufnahmenuten (4), - an essentially hollow-cylindrical stator core (2) with a first and a second axial end (13a, 13b) and with several arranged distributed along a circumferential direction (10) of the stator core (2) and extending along a central axis (3) of the stator core (2 ) extending receiving grooves (4),
- mehrere durch Formstäbe gebildete elektrische Leiterabschnitte (La, Lb) je Aufnahmenut (4), welche Leiterab schnitte durch vorbestimmte elektrische Verbindungen eine Statorwick lung (14) ausbilden, und welche Statorwicklung mehrere in Radialrichtung (12) zur Mittel achse (3) des Statorkerns unmittelbar benachbarte Lagen (L) aus den Leiterabschnitten (La, Lb) umfasst, und diese Leiterabschnitte durch die vorbestimmten elektrischen Verbindungen vorbestimmte elektrische Strompfade (A, B, C, D) in der Statorwicklung (14) ausbilden, und der Stator in Kreisumfangsrichtung (10) verteilt mehrere magnetische Polabschnitte (N, S) de finiert, wobei - Several electrical conductor sections (La, Lb) formed by shaped bars for each receiving groove (4), which conductor sections form a stator winding (14) through predetermined electrical connections, and which stator winding several in the radial direction (12) to the central axis (3) of the stator core immediately adjacent layers (L) of the conductor sections (La, Lb), and these conductor sections form predetermined electrical current paths (A, B, C, D) in the stator winding (14) through the predetermined electrical connections, and the stator in the circumferential direction ( 10) distributed several magnetic pole sections (N, S) defined, where
- die Statorwicklung (14) wenigstens eine Phasenwicklung (PW1, PW2, PW3) umfasst, wel che wenigstens eine Phasenwicklung zumindest zwei Strompfade (A, B, C, D) umfasst,- the stator winding (14) comprises at least one phase winding (PW1, PW2, PW3), which at least one phase winding comprises at least two current paths (A, B, C, D),
- und jeder Strompfad (A, B, C, D) einen Eingangsanschluss (Al-Dl), einen Strompfad-An- fang (Ai-Di), ein Strompfad-Ende (Ao-Do) und einen Ausgangsanschluss (A2-D2) aufweist, wobei - and each current path (A, B, C, D) has an input connection (Al-Dl), a current path start (Ai-Di), a current path end (Ao-Do) and an output connection (A2-D2) has, where
- wenigstens einer der Strompfade (A, B, C, D) mit seinem Strompfad-Anfang (Ai-Di) ausge hend von einer der radial äußeren Lagen (L8-L2) beginnt und sodann lagenweise wechselnd sowie in Kreisumfangsrichtung (10) wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend bis zur radial innersten Lage (LI) verläuft, wobei der Strompfad bei je dem dieser Lagenwechsel von einem der magnetischen Polabschnitte (S oder N) des Stators zu einem in Kreisumfangsrichtung (10) unmittelbar benachbarten Polabschnitt (N oder S) übergeht, und der Strompfad dabei die Lagen (L) in fortwährend gleichbleibender radialer Richtung um eine Lagensprungweite „Eins“ wechselt bis die radial innerste Lage (LI) er reicht ist, sodass der Strompfad einen Schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Bezug auf die Kreisumfangs- und Radialrichtung (10, 12) des Stators einnimmt, und wobei - At least one of the current paths (A, B, C, D) starts with its current path beginning (Ai-Di) starting from one of the radially outer layers (L8-L2) and then alternately in layers and in the circumferential direction (10) at least over along a partial section of the circumference of the stator up to the radially innermost layer (LI), with the current path at each of these changes of position from one of the magnetic pole sections (S or N) of the stator to a pole section (N or S) transitions, and the current path changes the layers (L) in a constantly constant radial direction by a layer jump width "one" until the radially innermost layer (LI) is reached, so that the current path has a helical and step-shaped course in relation to the Circumferential and radial direction (10, 12) of the stator, and wherein
- die Verlaufsrichtung des elektrischen Strompfades bei der radial innersten Lage (LI) in Be zug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Statorkems durch einen Umkehrungs-Leiterab- schnitt (17, 18) umgekehrt wird und sodann der elektrische Strompfad ausgehend von der ra dial innersten Lage (LI) die Lagen (L) lagenweise wechselnd sowie in Kreisumfangsrichtung (10) wenigstens über einen Teilabschnitt des Kreisumfanges des Stators verlaufend und dabei in radialer Richtung um nur eine Lage versetzt, wiederum mit einem Schnecken- und stufen förmigen Verlauf in Bezug auf die Kreisumfangs- und Radialrichtung (10, 12) des Stators zu rück in Richtung zu einer radial weiter außen liegenden Lage (L2-L8) verläuft, wobei- The direction of the electrical current path in the radially innermost layer (LI) in relation to the circumferential direction (10) of the stator core through a reversal conductor Section (17, 18) is reversed and then the electrical current path, starting from the radially innermost layer (LI), the layers (L) alternating in layers and running in the circumferential direction (10) at least over a partial section of the circular circumference of the stator and thereby in the radial direction offset by only one layer, again with a helical and step-like course with respect to the circumferential and radial direction (10, 12) of the stator back towards a radially more outward layer (L2-L8), wherein
- der Strompfad wenigstens einen Schnecken- und stufenförmigen Verlauf in Radialrichtung (12) zu der Mittelachse (3) des Statorkerns und zudem wenigstens einen Schnecken- und stu fenförmigen Verlauf in Radialrichtung (12) weg von der Mittelachse (3) des Statorkems auf weist, und wobei - the current path has at least one spiral and step-shaped course in the radial direction (12) to the central axis (3) of the stator core and also at least one spiral and step-shaped course in the radial direction (12) away from the central axis (3) of the stator core, and where
- der Strompfad mit seinem Strompfad-Ende (Ao-Do) an einer Aufnahmenut (4) innerhalb ei nes magnetischen Polabschnittes (N oder S) endet, welcher magnetische Polabschnitt (N oder S) in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Stators zu einem magnetischen Polab schnitt (S oder N), in welchem der Strompfad mit seinem Strompfad-Anfang (Ai-Di) beginnt, unmittelbar benachbart angeordnet ist, wobei diese in Kreisumfangsrichtung (10) unmittelbar benachbarten Polabschnitte (N, S) unterschiedlich gepolt sind, - the current path ends with its current path end (Ao-Do) at a receiving groove (4) within a magnetic pole section (N or S), which magnetic pole section (N or S) in relation to the circumferential direction (10) of the stator a magnetic pole section (S or N), in which the current path begins with its current path beginning (Ai-Di), is arranged immediately adjacent, with these pole sections (N, S) immediately adjacent in the circumferential direction (10) having different poles,
- oder vice versa bezüglich des Schnecken- und stufenförmigen Verlaufes von wenigstens ei nem der Strompfade (A, B, C, D) in Bezug auf die Radialrichtung (12) zur Mittelachse (3) des Statorkems (2), oder vice versa aufgebaut in Bezug auf den Strompfad- Anfang (Ai-Di) und das Strompfad-Ende (Ao-Do) von wenigstens einem der elektrischen Strompfade (A, B, C,- Or vice versa with regard to the helical and stepped course of at least one of the current paths (A, B, C, D) with regard to the radial direction (12) to the central axis (3) of the stator core (2), or vice versa constructed in Reference to the current path start (Ai-Di) and the current path end (Ao-Do) of at least one of the electrical current paths (A, B, C,
D). D).
2. Stator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlaufrichtung der Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18) an der radial innersten Lage (LI) und an der radial äu ßersten Lage (L8) in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Stators in der Art gewählt ist, dass der Strompfad-Beginn (Ai-Di) und das Strompfad-Ende (Ao-Do) von allen Strompfa den (A, B, C, D) aller Phasenwicklungen (PW1, PW2, PW3) innerhalb eines gemeinsamen Anschlussabschnittes (19) der Statorwicklung (14) zu liegen kommen, der sich über maximal zwei in Kreisumfangsrichtung (10) des Stators unmittelbar benachbarte magnetische Polab schnitte (N, S) erstreckt. 2. Stator according to claim 1, characterized in that a running direction of the reversing conductor sections (17, 18) at the radially innermost layer (LI) and at the radially outermost layer (L8) with respect to the circumferential direction (10) of the stator in is chosen in such a way that the current path start (Ai-Di) and the current path end (Ao-Do) of all current paths (A, B, C, D) of all phase windings (PW1, PW2, PW3) within a common one Connection section (19) of the stator winding (14) come to rest, which extends over a maximum of two in the circumferential direction (10) of the stator immediately adjacent magnetic pole sections (N, S).
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlaufrich tung der Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18) an der radial innersten Lage (LI) und an der radial äußersten Lage (L8) in Bezug auf die Kreisumfangsrichtung (10) des Stators in der Art gewählt ist, dass der Strompfad-Beginn (Ai-Di) und das Strompfad-Ende (Ao-Do) von allen Strompfaden (A, B, C, D) einer dezidierten Phasenwicklung (PW1, PW2, PW3) innerhalb der gleichen Lage (L) zu liegen kommen oder in zwei in Radialrichtung (12) unmittelbar benach barten Lagen (L) zu liegen kommen. 3. Stator according to claim 1 or 2, characterized in that a course Rich direction of the reversal conductor sections (17, 18) on the radially innermost layer (LI) and on the radially outermost position (L8) in relation to the circumferential direction (10) of the stator is selected in such a way that the current path start (Ai-Di) and the current path end (Ao-Do) of all current paths (A, B, C, D) of a dedicated phase winding (PW1, PW2, PW3) come to lie within the same layer (L) or come to lie in two immediately adjacent layers (L) in the radial direction (12).
4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Strompfade (A, B, C, D) oder alle Strompfade (A, B, C, D) einerseits zwischen dem Eingangsanschluss (Al-Dl) und dem Strompfad-Anfang (Ai-Di) und anderer seits zwischen dem Strompfad-Ende (Ao-Do) und dem Ausgangsanschluss (A2-D2) jeweils Übergangs-Leiterabschnitte (20, 21) aufweisen, welche Übergangs-Leiterabschnitte (20, 21) je Strompfad (A, B, C, D) in Kreisumfangsrichtung (10) derart aufeinander zu gerichtet ver laufen, dass die Eingangsanschlüsse (Al-Dl) und die Ausgangsanschlüsse (A2-D2) dieser Strompfade (A, B, C, D) innerhalb eines einzigen magnetischen Polabschnittes (N oder S) des Stators zu liegen kommen. 4. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the current paths (A, B, C, D) or all current paths (A, B, C, D) on the one hand between the input terminal (Al-Dl) and the current path Beginning (Ai-Di) and on the other hand between the end of the current path (Ao-Do) and the output connection (A2-D2) each have transition conductor sections (20, 21), which transition conductor sections (20, 21) per current path ( A, B, C, D) in the circumferential direction (10) running towards each other in such a way that the input terminals (Al-Dl) and the output terminals (A2-D2) of these current paths (A, B, C, D) within a single magnetic pole section (N or S) of the stator.
5. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder der zumindest zwei Strompfade (A-D) in Ansicht auf eines der beiden axialen Stirnenden (13a, 13b) des Statorkerns (2) über mehr als 360° der Kreisumfangsrichtung (10) des Statorkems (2) erstreckt. 5. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that each of the at least two current paths (A-D) extends over more than 360° of the circumferential direction (10) of the Stator core (2) extends.
6. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zumindest zwei Strompfade (A-D) in Ansicht auf die beiden axialen Stirnenden (13a, 13b) des Statorkems (2) Schnecken- oder spiralförmig verläuft. 6. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that each of the at least two current paths (AD) runs helically or spirally in a view of the two axial end faces (13a, 13b) of the stator core (2).
7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei den Umkehrung s-Leiterab schnitten (17, 18) eine Lagenposition des Strompfades (A-D) unverändert beibehalten wird, also die Umkehrungs-Leiterabschnitte (17,18) sich jeweils ent lang der radial innersten oder entlang der radial äußersten Lage (LI, L8) erstrecken. 7. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that in the reversal s-conductor sections (17, 18) a layer position of the current path (A-D) is retained unchanged, i.e. the reversal conductor sections (17,18) are each along the radially innermost or along the radially outermost layer (LI, L8).
8. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strompfad (A-D) eine geradzahlige Anzahl von in Radialrichtung (12) und zudem in Kreisumfangsrichtung (10) des Stators verlaufender Strompfad-Teilabschnitte umfasst, insbe sondere zwei, vier, sechs oder mehr solcher Strompfad-Teilabschnitte umfasst, und dass zwi schen aufeinanderfolgenden Strompfad-Teilabschnitten die genannten Umkehrungs-Leiterab- schnitte (17, 18) ausgeführt sind. 8. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that each current path (AD) has an even number of radial direction (12) and also in Circumferential direction (10) of the stator running current path sections, in particular comprises two, four, six or more such current path sections, and that between successive current path sections said reversal conductor sections (17, 18) are executed.
9. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (14) zumindest zwei parallel verlaufende elektrische Strompfade (A-D) umfasst und jeder Strompfad- Anfang (Ai-Di) dieser elektrischen Strompfade (A-D) in einem ersten magnetischen Polabschnitt (S oder N) des Stators ausgebildet ist und jedes Strompfad- Ende (Ao-Do) dieser elektrischen Strompfade (A, B, C, D) in einem zweiten magnetischen Polabschnitt (N oder S) des Stators ausgebildet ist, der zum ersten magnetischen Polabschnitt (S oder N) im Kreisumfangsrichtung (10) des Stators unmittelbar benachbart ist. 9. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator winding (14) comprises at least two electrical current paths (A-D) running in parallel and each current path start (Ai-Di) of these electrical current paths (A-D) in a first magnetic pole section (S or N) of the stator and each current path end (Ao-Do) of these electric current paths (A, B, C, D) is formed in a second magnetic pole portion (N or S) of the stator, which is related to the first magnetic pole portion ( S or N) in the circumferential direction (10) of the stator is immediately adjacent.
10. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18) ausschließlich in der radial innersten und aus schließlich in der radial äußersten Lage (LI, L8) der Statorwicklung (14) ausgebildet sind. 10. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the reversing conductor sections (17, 18) are formed exclusively in the radially innermost and finally in the radially outermost layer (LI, L8) of the stator winding (14).
11. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Umkehrungs-Leiterabschnitte (17, 18) an jenem axialen Stirnende (13a oder 13b) des Statorkems (2) ausgeführt sind, an welchem die Leiterab schnitte (La, Lb) der Statorwick lung einteilig und dach- oder bügelförmig miteinander verbunden sind. 11. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that all the reversing conductor sections (17, 18) are carried out on that axial front end (13a or 13b) of the stator core (2) on which the conductor sections (La, Lb) of the stator wick are connected to one another in one piece and in the shape of a roof or bracket.
12. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch miteinander verbundene Leiterabschnitte (La, Lb) einen wellenförmigen und zudem ringartigen Verlauf der elektrischen Strompfade (A, B, C, D) ausbilden, welcher wellenför mige Verlauf durch alternierende Wechsel der Strompfade (A, B, C, D) zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Stirnende (13a, 13b) des Statorkerns (2) definiert ist und welcher ringartige Verlauf durch eine gleichzeitige Erstreckung der Strompfade (A, B, C, D) entlang der Kreisumfangsrichtung (10) des Statorkems (2) definiert ist. 12. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that conductor sections (La, Lb) electrically connected to one another form a wavy and also ring-like course of the electrical current paths (A, B, C, D), which wavy course is caused by alternating changes in the current paths (A, B, C, D) is defined between the first and the second axial front end (13a, 13b) of the stator core (2) and which ring-like course is defined by a simultaneous extension of the current paths (A, B, C, D) along the Circumferential direction (10) of the stator core (2) is defined.
13. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Eingangs- und Ausgangsanschlüsse (Al-Dl, A2-D2) der Statorwicklung (14) ent weder am ersten oder am zweiten axialen Stimende (13a, 13b) des Statorkerns (2) ausgebildet sind und zudem innerhalb eines Teilabschnittes des Kreisumfanges des Statorkems (2) von maximal 90° angeordnet sind. 13. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that all input and output connections (Al-Dl, A2-D2) of the stator winding (14) are either at the first or at the second axial end (13a, 13b) of the stator core (2) are formed and are also arranged within a partial section of the circumference of the stator core (2) of a maximum of 90 °.
14. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (14) drei- oder mehrphasig ausgeführt ist und drei oder mehr sich jeweils in Kreisumfangsrichtung (10) erstreckende Phasenwicklungen (PW1, PW2, PW3) umfasst, und dass jede Phasenwicklung zwei oder mehr parallel verlaufende elektrische Strompfade (A, B, C, D) umfasst. 14. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator winding (14) has three or more phases and comprises three or more phase windings (PW1, PW2, PW3) each extending in the circumferential direction (10), and in that each phase winding has two or more electrical current paths (A, B, C, D) running in parallel.
15. Elektrische Maschine umfassend einen Stator und einen Rotor, dadurch gekenn zeichnet, dass der Stator (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausge bildet ist. 15. Electrical machine comprising a stator and a rotor, characterized in that the stator (1) is formed out according to one or more of the preceding claims.
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