WO2025002503A1 - Stator einer elektrischen rotationsmaschine, statoranordnung und elektrische rotationsmaschine - Google Patents

Stator einer elektrischen rotationsmaschine, statoranordnung und elektrische rotationsmaschine Download PDF

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Dennis KUHL
Stefan Riess
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Definitions

  • the invention relates to a stator of an electrical rotary machine, a stator arrangement with at least one stator according to the invention and an electrical rotary machine with a stator according to the invention or with a stator arrangement according to the invention.
  • An electric drive train is known in the art. It consists of components for energy storage, energy conversion and energy transmission.
  • the components of energy conversion include electrical machines.
  • Electric rotating machines include a rotor and a stator as electrical power components.
  • Electric rotary machines can be designed as radial flux machines or as axial flux machines. These machines usually have teeth in the stator around which the windings of at least one line element are guided in slots between the teeth.
  • US 2019 013 708 A1 discloses a stator of an axial flux motor having a
  • Stator core having a base portion with an annular plate shape and a plurality of teeth protruding from a surface of the base portion in an axial direction and arranged in a circumferential direction.
  • the stator includes a plurality of coils each wound by concentrated winding along the circumferential surfaces of the plurality of teeth, wherein the base portion includes an inner circumferential edge recessed radially outward from an inner end of each of the plurality of teeth.
  • the base portion includes an outer circumferential edge recessed radially inward from an outer end of each of the plurality of teeth.
  • the stator comprises at least one connection per phase for a supply line, which contacts a single-tooth winding of the associated phase at a radially outer end section of the single-tooth winding.
  • the at least two single-tooth windings of each phase connected in series are electrically connected to one another at a radially inner end section of the respective single-tooth windings.
  • US 2022 085 678 A1 teaches a generator motor with a winding scheme in which the connection between two coils is made on the side opposite the connections.
  • the first and last coils of a series connection have a number of turns reduced or increased by 0.5.
  • this design of a motor provides for more or fewer turns in certain coils than in others. This leads to a loss of efficiency with fewer turns and to an increased space requirement with more turns.
  • the present invention is based on the object of
  • Stator a stator assembly and an electric rotary machine which combine small installation space requirements with high efficiency in a simple and cost-effective manner.
  • the invention relates to a stator of an electric rotary machine, comprising a plurality of teeth arranged on a circumference and a coil arrangement which has a plurality of coils connected to different phases, wherein at least one coil in each case wraps around a respective tooth at least in part with at least one winding.
  • the coil arrangement has connecting coils which are designed for the electrical connection of the coil arrangement, and interconnected coils which are connected in series with the connecting coils and with one another, wherein the connecting coils have electrical connections on a first side of the coil arrangement.
  • At least one connecting coil has two windings, each of which has a partial turn which forms an electrical switching connection to an interconnected coil on a second side of the coil arrangement opposite the first side.
  • a magnetic flux direction to be realized in interaction of the stator with a rotor of the electric rotary machine runs transversely, preferably perpendicular to a distance line between the first side of the coil arrangement and the second side of the coil arrangement.
  • the stator can be a stator of an axial flux machine or a radial flux machine.
  • the electrical connection of the connecting coils is provided at a terminal or a switching point, such as a star point.
  • the coils connected in series are coils of the same phase.
  • a winding comprises at least one turn.
  • the design of a winding with only partial turns means that one turn does not realize a closed wrap in the sense of a conductor guidance of 360° around the tooth in question, but rather executes less than one closed or complete turn.
  • the division of a winding can generally take place in each turn, on the second side.
  • This means that the divided winding has 2 winding parts, with one such winding part extending from the first side to the second side.
  • the term winding part is not to be understood in such a way that one such winding part always makes up half of the entire winding, but merely that the entire winding is divided into two parts, whereby these two parts can be of different lengths.
  • a terminal can be arranged for connecting the phases and/or a circuit point, such as a star point for realizing a star connection.
  • the stator may be a stator of an axial flux machine, wherein the first side of the coil assembly is a radially outer side of the coil assembly, and the second side of the coil assembly opposite the first side is a radially inner side of the coil assembly.
  • At least one connection coil of the stator is composed of several windings, such as two windings, each of which has an incomplete turn, in order to guide the current path from the radially outer connection to the radially inward in order to realize the connection with the connected coils of the same phase.
  • the coils are connected on the inner diameter of the stator, so that there is a reduced installation space requirement on the radially outer side of the stator and/or the radially outer installation space can be used to realize magnetic flux and consequently to generate torque.
  • a further advantage is that only short cable connections of the coils have to be made on the radially inner side, which require less material and have a low ohmic resistance.
  • the terminal connections are located on the outer diameter of the stator. Due to the division of the winding of the connecting coil, one end of a split winding or one coil end is on the inner diameter of the stator.
  • the connection can be made to another coil and - depending on the implementation of the circuit of the interconnected coils - possibly all of the coils of the stator.
  • a second winding half of the coil which also has a split turn, leads from the radially inner side to the radially outer side, so that a connection to a star point or another terminal can be realized here.
  • the stator is a stator of a radial flux machine, in which case the first side of the coil arrangement is an axially first side of the coil arrangement, and the second side of the coil arrangement opposite the first side is an axially second side of the coil arrangement.
  • At least some of the interconnected coils may have electrical connection elements for realizing a series connection between the interconnected coils on the second side of the coil arrangement.
  • At least one connecting coil can have a winding with only complete turns, so that this winding realizes an electrical switching connection to a connected coil on the first side.
  • connection coils that are not split and therefore do not realize any interconnection connections radially inside.
  • Both this connecting coil with a winding with only complete turns and interconnected coils of the same phase can be connected in series by means of electrical connecting elements on the first side of the coil arrangement.
  • the windings can be made of wound stranded wire.
  • Stranded wire comprises several wires bundled like a rope and electrically insulated from each other.
  • Stranded wire has advantages, particularly in high-frequency applications, with regard to of efficiency. It can be advantageous for the stator described if the stranded wire used only provides one or two strands per phase.
  • the stranded wire only has a relatively small number of turns per winding, such as 8 or 9 turns per tooth.
  • the winding can be designed in a single layer, so that it only forms one layer in the winding around the tooth.
  • the stranded wire can be formed as a round wire or as a wire with a different cross-section, such as a rectangular wire.
  • it can be coated with baking varnish, or it can be a bandaged winding and/or wound on a winding carrier.
  • the stator with its teeth can be made of sheet metal, for example from a winding of a sheet metal strip, or from a stator carrier with individual teeth attached to it.
  • the stator can also have so-called pole teeth as inserts or pads to close the slots between the teeth.
  • the stator can also be made of a magnetic composite material.
  • Another aspect of the present invention is a stator arrangement with two described stators, wherein the coils of the same phase of a respective stator are connected in series.
  • a further embodiment of this stator arrangement provides that the coils of the same phase of both stators are connected in series.
  • each stator or its coil arrangement forms a respective circuit strand connected in parallel to the other coil arrangement.
  • the stator arrangement can be a so-called H-arrangement, in which the stator is located axially between two rotors of the electric rotary machine.
  • stator arrangement can be a so-called I-arrangement, in which a rotor is located axially between two stators of the electric rotary machine.
  • a further embodiment is implemented by only one stator and one rotor, which are arranged axially next to each other.
  • the two stators can be connected in series or in parallel.
  • the invention provides an electric rotary machine which comprises at least one described stator or a described stator arrangement.
  • Figure 1 a partial view of a stator of an axial flow machine with connecting coils and connected coils
  • Figure 2 a schematic representation of the distribution of turns of a first embodiment
  • Figure 3 a schematic representation of the distribution of turns of a second embodiment
  • Figure 4 a schematic representation of the coil arrangement of a stator of an axial flux machine with a circuit of the coils in a first alternative
  • Figure 5 a schematic representation of the coil arrangement of a stator of an axial flux machine with a circuit of the coils in a second alternative
  • Figure 6 a schematic representation of the coil arrangement of a stator of an axial flux machine with a circuit of the coils in a third alternative
  • Figure 7 a schematic representation of the coil arrangement of a stator arrangement of an axial flux machine having two stators with a circuit of the coils in a first alternative
  • Figure 8 a schematic representation of the coil arrangement of a stator arrangement of an axial flux machine having two stators with a circuit of the coils in a second alternative
  • Figure 9 a schematic representation of the coil arrangement of a stator arrangement of an axial flux machine having two stators with a circuit of the coils in a third alternative
  • Figure 10 a stator of an axial flow machine with windings partially placed in the slots of a first embodiment
  • FIG 11 a connection coil for the stator shown in Figure 10,
  • Figure 12 a connected coil for the stator shown in Figure 10,
  • FIG 13 a connection coil for the stator shown in Figure 10 with an electrical connection element connected to it,
  • Figure 14 a connected coil for the stator shown in Figure 10 with an electrical connection element connected to it,
  • Figure 15 a stator of an axial flow machine with windings of a second embodiment partially placed in the slots,
  • Figure 16 a connected coil for the stator shown in Figure 15 with electrical connection element
  • Figure 17 a connection coil for the stator shown in Figure 15 with electrical connection element
  • Figure 18 a stator of an axial flow machine with windings partially placed in the slots of a third embodiment
  • FIG 19 a connection coil for the stator shown in Figure 18 with electrical connection element
  • Figure 20 a connected coil for the stator shown in Figure 18 with electrical connection element
  • Figure 21 a stator of an axial flow machine with windings partially placed in the slots of a fourth embodiment
  • Figure 22 a connection coil for the stator shown in Figure 21 with electrical connection element
  • Figure 23 a connected coil for the stator shown in Figure 21 with electrical connection element
  • Figure 24 a stator of an axial flow machine with windings partially placed in the slots of a fifth embodiment
  • FIG 25 a connection coil for the stator shown in Figure 24 with electrical connection element
  • Figure 26 a connected coil for the stator shown in Figure 24 with electrical connection element
  • Figure 27 a stator of an axial flow machine with windings partially placed in the slots of a sixth embodiment
  • Figure 28 a connection coil for the stator shown in Figure 27 with electrical connection element
  • Figure 29 a connected coil for the stator shown in Figure 27 with electrical connection element.
  • the invention is explained below using a stator and several stators of an axial flux machine.
  • Figure 1 shows a stator of an axial flow machine with several teeth 4 and slots 5 in between in a partial perspective view.
  • compact windings 30 of the first phase 1, the second phase 2 and the third phase 3 are each arranged as coils. Only one coil of a respective Phase 1, 2, 3 is designed as a connecting coil 10. The remaining coils of a respective phase 1, 2, 3 are designed as interconnected coils 20.
  • Figures 2 and 3 show the design of the connecting coils 10 and the connected coils 20.
  • the left illustration shows a connected coil 20 which has electrical connection elements 90 on a first side 40, which can face a terminal not shown here, for example. From the first side 40, the connected coil 20 extends through a region of the guide in grooves 60 to an opposite, second side 50, and due to the fact that the connected coil 20 has complete turns 31, back to the first side 40.
  • connecting coils 10 are shown, which, starting from electrical connections 70 on the first side 40, extend through the area of the guide in grooves 60 to the second side 50, on which the partial turns 32 form electrical switching connections 71.
  • the right-hand illustration shows the two windings with the incomplete turns 32 at a distance from each other for better visual recognition.
  • the windings are divided into 2 halves, so that windings with partially completed turns 32 are approximately the same length.
  • Figure 3 shows essentially the same representations as Figure 2, but with the difference that here the connection coil 10 does not have a half division of the winding 30, but an uneven division, so that the winding 30 essentially comprises a line strand running from the first side 40 to the second side 50, as well as several turns of a further line strand.
  • electrical connections 70 are formed on the first side 40
  • electrical switching connections 71 are formed on the second side 50.
  • the first side 40 is the radially outer side 41 of the stator or its coil arrangement
  • the second side 50 is the radially inner side 51 of the stator or its coil arrangement, as is illustrated by Figures 4-6.
  • Figures 4-6 show schematically the coil arrangement of a stator of an axial flux machine.
  • the coils of the three phases 1, 2, 3 are arranged alternately on the circumference.
  • the coil arrangement comprises three connection coils 10, each assigned to a phase 1, 2, 3.
  • the coil arrangement also comprises interconnected coils 20.
  • Figure 4 shows that the connection coils 10 of the three phases 1, 2, 3 are electrically connected on their radially outer side 41 with electrical connections 70 to a terminal 80. Furthermore, the connection coils 10 of the three phases 1, 2, 3 are electrically connected on their radially outer side 41 with electrical connections 70 to a switching point 81, such as a star point.
  • the connecting coils 10 of the three phases 1, 2, 3 are electrically connected by electrical switching connections 71 to the next coil in series, the same phase 1, 2, 3, which is an interconnected coil 20.
  • the interconnected coils 20 are coupled to one another in series by electrical connecting elements 90.
  • connection coils 10 Due to the fact that the connection coils 10 have split windings, it is possible that they can implement electrical switching connections 71 on the radially inner side 51 despite the electrical connection on the radially outer side 41, and thus do not require any installation space on the radially outer side 41 for these switching connections. It is also clear that, with the exception of the connection to the terminal 80, all other electrical connections are made on the radially inner side 51, which means that less material is used for the electrical connections and there are low ohmic resistances.
  • Figure 5 shows a similar embodiment, in which, however, in contrast to Figure 4, only the connection coils 10 of the first phase 1 realize electrical switching connections 71 on the radially inner side 51.
  • the connection coils 10 of the second phase 2 of the third phase 3 on the other hand, have electrical switching connections 71 on the radially outer side 41.
  • Figure 6 shows a mixture of these two embodiments presented in Figures 4 and 5, in which the connection coils 10 connected to the terminal 80 on the radially outer side 41 via electrical connections 70 also form electrical switching connections on the radially inner side 51, but the connection coils 10 connected to the switching point 81 form the electrical switching connections 71 on their respective radially outer sides 41.
  • Figure 7 shows a stator arrangement with a first stator 101 and a second stator 102, each designed according to the embodiment shown in Figure 4.
  • the connection coils 10 of the first stator 101 are connected to the terminal 80, and the connection coils 10 of the second stator 102 are connected to the switching point 81. All coils of a respective stator 101, 102 are connected in series. Both stators 101, 102 are also connected in series, so that all coils of the stator arrangement shown are connected in series.
  • Figure 8 shows a stator arrangement with a first stator 101 and a second stator 102, each of which is designed according to the embodiment shown in Figure 4.
  • the connection coils 10 of the first stator 101 are connected both to the terminal 80 and to the switching point 81. All coils of a respective stator 101, 102 are connected in series. Both stators 101, 102 are connected in parallel.
  • Figure 9 shows a stator arrangement with a first stator 101 and a second stator 102, each according to the embodiment shown in Figure 5 are formed.
  • the connection coils 10 of the first stator 101 are connected to the terminal 80, and the connection coils 10 of the second stator 102 are connected to the switching point 81. All coils of a respective stator 101, 102 are connected in series. Both stators 101, 102 are also connected in series, so that all coils of the stator arrangement shown are connected in series.
  • Figures 10-29 show different geometric designs of the connecting coils 10 as well as the interconnected coils 20 and the resulting coil arrangements.
  • Figure 10 shows a stator of an axial flow machine with several teeth 4 and slots 5 located between them in a partial perspective view.
  • Compact windings 30 of the first phase 1, the second phase 2 and the third phase 3 are each arranged as coils in the slots 5. Only one coil of a respective phase 1, 2, 3 is designed as a connecting coil 10. The remaining coils of a respective phase 1, 2, 3 are designed as interconnected coils 20.
  • Figure 11 shows a connection coil 10 in perspective view, with the electrical connections 70 clearly shown here and the electrical switching connections 71 on the opposite side. In addition, it can be seen from the central arrangement of the electrical connections 70 that the entire winding 30 has two partial areas with partial turns 32.
  • Figure 12 shows a connected coil 20, in which the electrical connection elements 90 can be clearly seen.
  • Figures 13 and 14 show the connection coil 10 and the connected coil 20 again, whereby it can be seen here that one of the electrical switching connections 71 is designed with a flag shape 100, as can also be seen in the perspective view in Figure 10.
  • This flag shape can be connected, for example, by means of a welded connection to the electrical switching connections 71 or 72 shown in Figures 11 and 12.
  • electrical connecting elements 90 can also be referred to as a bridge element.
  • Figures 15-17 show a similar embodiment as shown in Figures 10-14, with the only difference being that here an electrical switching connection 71 or an electrical connecting element 90 has a flag shape 100 as an integral component or as a molding of the line element forming the respective winding.
  • Figures 18-29 each show different geometric embodiments of the flag shape 100 on electrical switching connections 71 and/or electrical connecting elements 90.
  • stator, stator arrangement and electric rotary machine proposed here provide solutions that combine low installation space requirements with high efficiency in a simple and cost-effective manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, eine Statoranordnung und eine elektrische Rotationsmaschine. Der Stator umfasst mehrere auf einem Umfang angeordnete Zähne (4) und eine Spulenanordnung, die mehrere an unterschiedliche Phasen (1, 2, 3) angeschlossene Spulen aufweist, wobei jeweils mindestens eine Spule einen jeweiligen Zahn (4) zumindest bereichsweise mit wenigstens einer Wicklung (30) umschlingt, und wobei die Spulenanordnung Anschlussspulen (10), die zum elektrischen Anschluss der Spulenanordnung eingerichtet sind, und verschaltete Spulen (20), die mit den Anschlussspulen (10) und miteinander in Reihe geschaltet sind, aufweist, wobei die Anschlussspulen (10) elektrische Anschlüsse (70) an einer ersten Seite (40) der Spulenanordnung aufweisen, wobei zumindest eine Anschlussspule (10) zwei Wicklungen (30) hat, die jeweils eine teilweise Windung (32) aufweisen, die eine elektrische Schaltverbindung (71) zu einer verschalteten Spule (20) an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite (50) der Spulenanordnung ausbildet. Der hier vorgeschlagene Stator, die Statoranordnung und die elektrische Rotationsmaschine kombinieren in einfacher und kostengünstiger Weise einen geringen Bauraumbedarf mit einem hohen Wirkungsgrad.

Description

Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, Statoranordnunq und elektrische Rotationsmaschine
Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, eine Statoranordnung mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Stator und eine elektrische Rotationsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Stator oder mit einer erfindungsgemäßen Statoranordnung.
Ein elektrischer Antriebsstrang ist im Stand der Technik bekannt. Dieser besteht aus Komponenten zur Energiespeicherung, Energiewandlung und Energieleitung. Zu den Komponenten der Energiewandlung gehören elektrische Maschinen. Elektrische Rotationsmaschinen umfassen als elektrische Leistungskomponenten einen Rotor und einen Stator.
Elektrische Rotationsmaschinen können dabei als Radialflussmaschinen oder auch als Axialflussmaschinen ausgestaltet sein. Diese Maschinen weisen üblicherweise im Stator Zähne auf, um die Wicklungen wenigstens eines Leitungselements in Nuten zwischen den Zähnen geführt sind.
Die Leitungselemente bzw. Spulendrähte werden im Betrieb der elektrischen Rotationsmaschine von einem magnetischen Streufeld durchdrungen. Dies führt zu Wirbelstromverlusten in den Leitungselementen und somit zu einer Verringerung des Wirkungsgrades. Weiterhin besteht üblicherweise die Anforderung hinsichtlich einer bauraumeffizienten Gestaltung der elektrischen Rotationsmaschine und somit eines geringen Volumens, verbunden mit einem hohen Leistungsvermögen und einem hohen Wirkungsgrad. Nachteilig wirken sich allerdings zur Verschaltung der einzelnen Spulen benötigte elektrische Verbindungselemente zwischen den einzelnen Spulen aus.
Die US 2019 013 708 A1 offenbart einen Stator eines Axialflussmotors, der einen
Statorkern mit einem Basisabschnitt mit einer ringförmigen Plattenform und mehreren Zähnen, die von einer Oberfläche des Basisabschnitts in einer axialen Richtung hervorstehen und in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, aufweist. Des Weiteren umfasst der Stator eine Vielzahl von Spulen, die jeweils durch konzentriertes Wickeln entlang der Umfangsflächen der Vielzahl von Zähnen gewickelt sind, wobei der Basisabschnitt einen inneren Umfangsrand umfasst, der von einem inneren Ende jedes der mehreren Zähne radial nach außen zurückgesetzt ist. Alternativ umfasst der Basisabschnitt einen äußeren Umfangsrand, der von einem äußeren Ende jedes der mehreren Zähne radial nach innen zurückgesetzt ist.
Der DE 10 2020 113 905 A1 ist ein Stator einer Axialflussmaschine mit sich in Axialrichtung erstreckenden Statorzähnen und um die Statorzähne angeordnete Einzelzahnwicklungen entnehmbar, von denen mindestens zwei pro Phase der Axialflussmaschine in Serie geschaltet sind.
Des Weiteren umfasst der Stator mindestens einen Anschluss pro Phase für eine Zuleitung, der eine Einzelzahnwicklung der zugehörigen Phase an einem radial außenliegenden Endabschnitt der Einzelzahnwicklung kontaktiert. Die mindestens zwei in Serie geschalteten Einzelzahnwicklungen jeder Phase sind an einem radial innenliegenden Endabschnitt der jeweiligen Einzelzahnwicklungen elektrisch miteinander verbunden.
Die US 2022 085 678 A1 lehrt einen Generator-Motor mit einem Wickelschema, bei dem die Verbindung zwischen zwei Spulen an der den Anschlüssen gegenüberliegenden Seite ausgeführt ist. Die erste und letzte Spule einer Reihenschaltung haben eine um 0,5 reduzierte oder erhöhte Windungszahl.
Entsprechend sieht diese Ausgestaltung eines Motors vor, in bestimmten Spulen mehr oder weniger Windungen als in anderen Spulen vorzusehen. Dies führt bei weniger Windungen zu einer Einbuße an Wirkungsgrad und bei mehr Windungen zu einem erhöhten Raumbedarf.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Stator, eine Statoranordnung und eine elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung zu stellen, die in einfacher und kostengünstiger Weise einen geringen Bauraumbedarf mit einem hohen Wirkungsgrad kombinieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Stator einer elektrischen Rotationsmaschine nach Anspruch 1 und durch die Statoranordnung nach Anspruch 7, sowie durch die elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 10.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Stators sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen der Statoranordnung sind in den Unteransprüchen 8 und 9 angegeben.
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, umfassend mehrere auf einem Umfang angeordnete Zähne und eine Spulenanordnung, die mehrere an unterschiedliche Phasen angeschlossene Spulen aufweist, wobei jeweils mindestens eine Spule einen jeweiligen Zahn zumindest bereichsweise mit wenigstens einer Wicklung umschlingt. Die Spulenanordnung weist Anschlussspulen, die zum elektrischen Anschluss der Spulenanordnung eingerichtet sind, und verschaltete Spulen auf, die mit den Anschlussspulen und miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei die Anschlussspulen elektrische Anschlüsse an einer ersten Seite der Spulenanordnung aufweisen. Zumindest eine Anschlussspule hat zwei Wicklungen, die jeweils eine teilweise Windung aufweisen, die eine elektrische Schaltverbindung zu einer verschalteten Spule an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Spulenanordnung ausbildet.
Bei einer mit dem Stator ausgebildeten elektrischen Rotationsmaschine verläuft eine in Zusammenwirkung des Stators mit einem Rotor der elektrischen Rotationsmaschine zu realisierende Magnetflussrichtung quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer Abstandslinie zwischen der ersten Seite der Spulenanordnung und der zweiten Seite der Spulenanordnung.
Der Stator kann ein Stator einer Axialflussmaschine oder auch einer Radialflussmaschine sein.
Der elektrische Anschluss der Anschlussspulen ist an einem Terminal bzw. an einen Schaltpunkt, wie z.B. an einem Sternpunkt, vorgesehen. Die miteinander in Reihe geschalteten Spulen sind Spulen derselben Phase.
Eine Wicklung umfasst zumindest eine Windung. Die Ausführung einer Wicklung mit nur teilweiser Windung bedeutet, dass eine Windung nicht eine geschlossene Umschlingung im Sinne von einer Leiterführung um 360° um den betreffenden Zahn herum realisiert, sondern weniger als eine geschlossene bzw. vollständige Windung ausführt.
Die Teilung einer Wicklung kann dabei generell in einer jeden Windung erfolgen, jeweils an der zweiten Seite. Das bedeutet, dass die geteilte Windung 2 Windungs- Teile hat, wobei ein derartiger Windung-Teil von der ersten Seite ausgehend sich bis zur zweiten Seite erstreckt. Dabei ist der Begriff des Windungs-Teils nicht derart zu verstehen, dass ein derartiger Windungs-Teil immer die Hälfte der gesamten Wicklung ausmacht, sondern lediglich, dass die gesamte Wicklung in zwei Teile unterteilt ist, wobei diese beiden Teile unterschiedlich lang sein können.
Aufgrund der Realisierung der Verschaltung an der zweiten Seite besteht somit an der ersten Seite ein geringerer Bauraumbedarf.
An der ersten Seite kann zum Anschluss der Phasen beispielsweise ein Terminal angeordnet sein, und/oder ein Schaltungspunkt, wie zum Beispiel ein Sternpunkt zur Realisierung einer Stern-Schaltung. Der Stator kann ein Stator einer Axialflussmaschine sein, wobei die erste Seite der Spulenanordnung eine radial äußere Seite der Spulenanordnung ist, und die der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der Spulenanordnung eine radial innere Seite der Spulenanordnung ist.
Zumindest eine Anschlussspule des Stators ist aus mehreren Wicklungen zusammengesetzt, wie z.B. aus zwei Wicklungen, die jeweils eine unvollständige Windung aufweisen, um vom radial äußeren Anschluss den Strompfad nach radial innen zu führen, um dort die Verschaltung mit den verschalteten Spulen der gleichen Phase zu realisieren.
Entsprechend ist in dieser Ausführungsform des Stators vorgesehen, dass eine Verschaltung der Spulen am Innendurchmesser des Stators erfolgt, so dass ein verringerter Bauraumbedarf an der radialen äußeren Seite des Stators besteht und/ oder der radial äußere Bauraum zur Realisierung von Magnetfluss und demzufolge zur Erzeugung von Drehmoment genutzt werden kann.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass an der radial inneren Seite lediglich kurze Leitungsverbindungen der Spulen hergestellt werden müssen, welche einen geringeren Materialeinsatz erfordern und einen geringen ohmschen Widerstand aufweisen.
Die Anschlüsse der Terminals befinden sich dabei am Außendurchmesser des Stators. Durch die Teilung der Wicklung der Anschlussspule liegt ein Ende einer geteilten Windung bzw. ein Spulenende am Innendurchmesser des Stators. Hier kann die Verschaltung mit einer weiteren Spule und - in Abhängigkeit von der Realisierung der Schaltung der verschalteten Spulen - gegebenenfalls allen Spulen des Stators realisiert sein.
Eine zweite Wicklungshälfte der Spule, die ebenfalls eine geteilte Windung aufweist, führt wiederum von der radial inneren Seite zur radial äußeren Seite, sodass hier ein Anschluss an einem Sternpunkt oder einem anderen Terminal realisiert sein kann. Die Erfindung schließt aber nicht aus, dass der Stator ein Stator einer Radialflussmaschine ist, wobei in diesem Fall die erste Seite der Spulenanordnung eine axial erste Seite der Spulenanordnung ist, und die der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der Spulenanordnung eine axial zweite Seite der Spulenanordnung ist.
Zumindest einige der verschalteten Spulen können elektrische Verbindungselemente zur Realisierung einer Reihenschaltung zwischen den verschalteten Spulen an der zweiten Seite der Spulenanordnung aufweisen.
Eine derartige Reihenschaltung ist in Abhängigkeit des Wertes der anliegenden Spannung und Wicklungsquerschnitte möglich.
Zumindest eine Anschlussspule kann eine Wicklung mit ausschließlich vollständigen Windungen aufweisen, so dass diese Wicklung eine elektrische Schaltverbindung zu einer verschalteten Spule an der ersten Seite realisiert.
Das bedeutet, dass es in einem Stator für eine Axialflussmaschine neben den geteilten Anschlussspulen mit elektrischen Anschlüssen radial außen Anschlussspulen geben kann, die nicht geteilt sind und entsprechend keine Verschaltungsanschlüsse radial innen realisieren.
Sowohl diese Anschlussspule mit einer Wicklung mit ausschließlich vollständigen Windungen als auch verschaltete Spulen gleicher Phase können mittels elektrischer Verbindungselemente an der ersten Seite der Spulenanordnung in Reihenschaltung der Spulen geschaltet sein.
Die Wicklungen können durch gewickelten Litzendraht ausgeführt sein. Litzendraht umfasst mehrere seilartig gebündelte und elektrisch voneinander isolierter Drähte. Litzendraht hat insbesondere bei höherfrequenten Anwendungen Vorteile hinsichtlich des Wirkungsgrades. Es kann für den beschriebenen Stator von Vorteil sein, wenn der verwendete Litzendraht nur ein oder zwei Stränge je Phase bereitstellt.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Litzendraht je Wicklung nur relativ wenige Windungen ausführt, wie zum Beispiel 8 oder 9 Windungen je Zahn.
Die Wicklung kann dabei einlagig ausgeführt sein, sodass sie in der Wicklung um den Zahn herum lediglich eine Schicht ausbildet.
Der Litzendraht kann dabei als Runddraht oder auch als Draht mit einem anderen Querschnitt, wie zum Beispiel als Rechteckdraht geformt sein.
Er kann zusätzlich zu seiner eigenen Isolierung mit Backlack beschichtet sein, oder aber auch eine bandagierte Wicklung und/oder auf einem Wicklungsträger aufgewickelten sein.
Der Stator mit seinen Zähnen kann wiederum aus Blech gefertigt sein, wie zum Beispiel aus einer Wicklung eines Blech-Streifens, oder aber auch aus einem Statorträger mit daran befestigten Einzelzähnen. Weiterhin kann der Stator als Auf- bzw Einsätze zum Verschließen von Nuten zwischen den Zähnen sogenannte Polzähne aufweisen. In der Fertigung aus Blech kann der Stator auch aus einem magnetisch wirkendem Verbund-Werkstoff hergestellt sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Statoranordnung mit zwei beschriebenen Statoren, wobei die Spulen gleicher Phase eines jeweiligen Stators in Reihe geschaltet sind.
Eine weitere Ausführungsform dieser Statoranordnung sieht vor, dass die Spulen gleicher Phase beider Statoren in Reihe geschaltet sind.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Spulen gleicher Phase beider Statoren parallelgeschaltet sind. Ein jeweiliger Stator bzw. dessen Spulenanordnung bildet dabei einen jeweiligen, zur jeweils anderen Spulenanordnung parallel geschalteten Schaltungsstrang aus.
Die Statoranordnung kann eine sogenannte H - Anordnung sein, bei der sich der Stator axial zwischen zwei Rotoren der elektrischen Rotationsmaschine befindet.
Alternativ kann die Statoranordnung eine sogenannte I - Anordnung sein, bei der sich ein Rotor axial zwischen zwei Statoren der elektrischen Rotationsmaschine befindet.
Eine weitere Ausführungsform ist durch lediglich einen Stator und einen Rotor ausgeführt, die axial nebeneinander angeordnet sind.
Bei der Statoranordnung in I-Form als auch in H-Form können die beiden Statoren miteinander seriell oder parallel verschaltet sein.
Weiterhin wird durch die Erfindung eine elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung gestellt, welche wenigstens einen beschriebenen Stator oder eine beschriebene Statoranordnung umfasst.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind.
Es ist dargestellt in
Figur 1 : eine Teilansicht eines Stators einer Axialflussmaschine mit Anschlussspulen und verschalteten Spulen,
Figur 2: eine schematische Darstellung der Aufteilung von Windungen einer ersten Ausführungsform, Figur 3: eine schematische Darstellung der Aufteilung von Windungen einer zweiten Ausführungsform,
Figur 4: eine schematische Darstellung der Spulenanordnung eines Stators einer Axialflussmaschine mit einer Schaltung der Spulen in einer ersten Alternative, Figur 5: eine schematische Darstellung der Spulenanordnung eines Stators einer Axialflussmaschine mit einer Schaltung der Spulen in einer zweiten Alternative, Figur 6: eine schematische Darstellung der Spulenanordnung eines Stators einer Axialflussmaschine mit einer Schaltung der Spulen in einer dritten Alternative, Figur 7: eine schematische Darstellung der Spulenanordnung einer zwei Statoren aufweisenden Statoranordnung einer Axialflussmaschine mit einer Schaltung der Spulen in einer ersten Alternative,
Figur 8: eine schematische Darstellung der Spulenanordnung einer zwei Statoren aufweisenden Statoranordnung einer Axialflussmaschine mit einer Schaltung der Spulen in einer zweiten Alternative,
Figur 9: eine schematische Darstellung der Spulenanordnung einer zwei Statoren aufweisenden Statoranordnung einer Axialflussmaschine mit einer Schaltung der Spulen in einer dritten Alternative,
Figur 10: einen Stator einer Axialflussmaschine mit teilweise in den Nuten platzierten Wicklungen einer ersten Ausführungsform,
Figur 11 : eine Anschlussspule für den in Figur 10 dargestellten Stator,
Figur 12: eine verschaltete Spule für den in Figur 10 dargestellten Stator,
Figur 13: eine Anschlussspule für den in Figur 10 dargestellten Stator mit daran angeschlossenem elektrischen Verbindungselement,
Figur 14: eine verschaltete Spule für den in Figur 10 dargestellten Stator mit daran angeschlossenem elektrischen Verbindungselement,
Figur 15: einen Stator einer Axialflussmaschine mit teilweise in den Nuten platzierten Wicklungen einer zweiten Ausführungsform,
Figur 16: eine verschaltete Spule für den in Figur 15 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement,
Figur 17: eine Anschlussspule für den in Figur 15 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement, Figur 18: einen Stator einer Axialflussmaschine mit teilweise in den Nuten platzierten Wicklungen einer dritten Ausführungsform,
Figur 19: eine Anschlussspule für den in Figur 18 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement,
Figur 20: eine verschaltete Spule für den in Figur 18 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement,
Figur 21 : einen Stator einer Axialflussmaschine mit teilweise in den Nuten platzierten Wicklungen einer vierten Ausführungsform,
Figur 22: eine Anschlussspule für den in Figur 21 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement,
Figur 23: eine verschaltete Spule für den in Figur 21 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement,
Figur 24: einen Stator einer Axialflussmaschine mit teilweise in den Nuten platzierten Wicklungen einer fünften Ausführungsform,
Figur 25: eine Anschlussspule für den in Figur 24 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement,
Figur 26: eine verschaltete Spule für den in Figur 24 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement,
Figur 27: einen Stator einer Axialflussmaschine mit teilweise in den Nuten platzierten Wicklungen einer sechsten Ausführungsform,
Figur 28: eine Anschlussspule für den in Figur 27 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement, und
Figur 29: eine verschaltete Spule für den in Figur 27 dargestellten Stator mit elektrischem Verbindungselement.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Stators und mehrerer Statoren einer Axialflussmaschine erläutert.
Figur 1 zeigt einen Stator einer Axialflussmaschine mit mehreren Zähnen 4 und dazwischen befindlichen Nuten 5 in teilweiser perspektivischer Ansicht. In den Nuten 4 sind kompakte Wicklungen 30 der ersten Phase 1 , der zweiten Phase 2 und der dritten Phase 3 jeweils als Spulen angeordnet. Lediglich eine Spule einer jeweiligen Phase 1 ,2, 3 ist dabei als Anschlussspule 10 ausgestaltet. Die restlichen Spulen einer jeweiligen Phase 1 ,2, 3 sind als verschaltete Spulen 20 ausgestaltet.
Dabei können mehrere Spulen einer Phase zusammen gewickelt sein.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die Ausbildung der Anschlussspulen 10 und der verschalteten Spulen 20. Die linke Darstellung zeigt eine verschaltete Spule 20, die an einer ersten Seite 40, die zum Beispiel einem hier nicht dargestellten Terminal zugewandt sein kann, elektrische Verbindungselemente 90 aufweist. Von der ersten Seite 40 erstreckt sich die verschaltete Spule 20 durch einen Bereich der Führung in Nuten 60 auf eine gegenüberliegende, zweite Seite 50, und aufgrund dessen, dass die verschaltete Spule 20 vollständige Windungen 31 aufweist, wieder zurück auf die erste Seite 40.
In der Mitte und rechts sind Anschlussspulen 10 dargestellt, die, ausgehend von elektrischen Anschlüssen 70 an der ersten Seite 40 sich durch den Bereich der Führung in Nuten 60 bis zur zweiten Seite 50 erstrecken, an der die teilweisen Windungen 32 elektrische Schaltverbindungen 71 ausbilden. Die Rechtedarstellung zeigt die beiden Wicklungen mit den unvollständigen Windungen 32 zur besseren optischen Erkennbarkeit mit einem Abstand zueinander. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform sind die Wicklungen in 2 Hälften aufgeteilt, sodass Wicklungen mit teilweise ausgeführten Windungen 32 in etwa gleich lang sind.
Figur 3 zeigt im Wesentlichen die gleichen Darstellungen wie Figur 2, jedoch mit dem Unterschied, dass hier die Anschlussspule 10 keine hälftige Aufteilung der Wicklung 30 aufweisen, sondern eine ungleichmäßige Aufteilung, sodass die Wicklung 30 im Wesentlichen einen von der ersten Seite 40 zur zweiten Seite 50 verlaufenden Leitungsstrang umfasst, sowie mehrere Windungen eines weiteren Leitungsstrangs umfasst. Wie auch schon zu Figur 2 erläutert, sind an der ersten Seite 40 elektrische Anschlüsse 70 ausgebildet, und an der zweiten Seite 50 sind elektrische Schaltverbindungen 71 ausgebildet. Bei Anwendung des in den Figuren 2 und 3 dargestellten Prinzips auf einen Stator einer Axialflussmaschine ist die erste Seite 40 die radial äußere Seite 41 des Stators bzw. dessen Spulenanordnung, und die zweite Seite 50 ist die radial innere Seite 51 des Stators bzw. dessen Spulenanordnung, wie anhand der Figuren 4-6 verdeutlicht wird.
Die Figuren 4-6 zeigt in schematischer Weise die Spulenanordnung eines Stators einer Axialflussmaschine. Die Spulen der drei Phasen 1 ,2, 3 sind dabei alternierend am Umfang angeordnet. Die Spulenanordnung umfasst drei Anschlussspulen 10, eine jeweiligen Phase 1 ,2, 3 zugeordnet. Des Weiteren umfasst die Spulenanordnung verschaltete Spulen 20.
Figur 4 zeigt, dass die Anschlussspulen 10 der drei Phasen 1 ,2, 3 an ihrer radial äußeren Seite 41 mit elektrischen Anschlüssen 70 mit einem Terminal 80 elektrisch verbunden sind. Des Weiteren sind die die Anschlussspulen 10 der drei Phasen 1 ,2, 3 an ihrer radial äußeren Seite 41 mit elektrischen Anschlüssen 70 mit einem Schaltpunkt 81 , wie zum Beispiel einem Sternpunkt, elektrisch verbunden.
An der radial inneren Seite 51 sind die Anschlussspulen 10 der drei Phasen 1 ,2, 3 mit elektrischen Schaltverbindungen 71 mit der in Reihenschaltung nächsten Spule, der gleichen Phase 1 ,2, 3, die eine verschaltete Spule 20 ist, elektrisch verbunden. Die verschalteten Spulen 20 sind untereinander durch elektrische Verbindungselemente 90 in Reihenschaltung gekoppelt.
Aufgrund dessen, dass die Anschlussspulen 10 geteilte Windungen aufweisen, ist es möglich, dass sie trotz elektrischen Anschlusses an der radial äußeren Seite 41 elektrische Schaltverbindungen 71 an der radial inneren Seite 51 realisieren können, und somit für diese Schaltverbindungen keinen Bauraum an der radial äußeren Seite 41 benötigten. Zudem ist ersichtlich, dass bis auf die Verbindung zum Terminal 80 sämtliche weiteren elektrischen Verbindungen an der radial inneren Seite 51 ausgeführt sind, wodurch ein geringerer Materialverbrauch für die elektrischen Verbindungen zu verzeichnen ist, als auch geringe ohmsche Widerstände. Figur 5 zeigt eine ähnliche Ausführungsform, bei der allerdings im Unterschied zu Figur 4 lediglich die Anschlussspulen 10 der ersten Phase 1 an der radial inneren Seite 51 elektrische Schaltverbindungen 71 realisieren. Die Anschlussspulen 10 der zweiten Phase 2 der dritten Phase 3 weisen hingegen elektrische Schaltverbindungen 71 an der radial äußeren Seite 41 auf.
Figur 6 zeigt ein Gemisch aus diesen beiden in Figur 4 und 5 vorgestellten Ausführungsformen, bei der ebenfalls die mit dem Terminal 80 an der radial äußeren Seite 41 über elektrische Anschlüsse 70 verbundenen Anschlussspulen 10 an der radial inneren Seite 51 elektrische Schaltverbindungen ausbilden, jedoch die an den Schaltpunkt 81 angeschlossenen Anschlussspulen 10 an ihren jeweiligen radial äußeren Seiten 41 die elektrischen Schaltverbindungen 71 ausbilden.
Figur 7 zeigt eine Statoranordnung mit einem ersten Stator 101 und einen zweiten Stator 102, die jeweils gemäß der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ausgebildet sind. Es sind dabei die Anschlussspulen 10 des ersten Stators 101 an das Terminal 80 angeschlossen, und die Anschlussspulen 10 des zweiten Stators 102 sind an den Schaltpunkt 81 angeschlossen. Sämtliche Spulen eines jeweiligen Stators 101 ,102 sind in Reihe geschaltet. Ebenfalls sind beide Statoren 101 ,102 in Reihe geschaltet, sodass insgesamt alle Spulen der dargestellten Statoranordnung in Reihe geschaltet sind.
Figur 8 zeigt eine Statoranordnung mit einem ersten Stator 101 und einen zweiten Stator 102, die jeweils gemäß der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ausgebildet sind. Es sind dabei die Anschlussspulen 10 des ersten Stators 101 sowohl an das Terminal 80 angeschlossen als auch an den Schaltpunkt 81 angeschlossen. Sämtliche Spulen eines jeweiligen Stators 101 ,102 sind in Reihe geschaltet. Beide Statoren 101 ,102 sind parallelgeschaltet.
Figur 9 zeigt eine Statoranordnung mit einem ersten Stator 101 und einem zweiten Stator 102, die jeweils gemäß der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform ausgebildet sind. Es sind dabei die Anschlussspulen 10 des ersten Stators 101 an das Terminal 80 angeschlossen, und die Anschlussspulen 10 des zweiten Stators 102 sind an den Schaltpunkt 81 angeschlossen. Sämtliche Spulen eines jeweiligen Stators 101 ,102 sind in Reihe geschaltet. Ebenfalls sind beide Statoren 101 ,102 in Reihe geschaltet, sodass insgesamt alle Spulen der dargestellten Statoranordnung in Reihe geschaltet sind.
Die Figuren 10-29 zeigen unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen der Anschlussspulen 10 sowie der verschalteten Spulen 20 und der sich daraus ergebenden Spulenanordnungen.
Figur 10 zeigt wie Figur 1 einen Stator einer Axialflussmaschine mit mehreren Zähnen 4 und dazwischen befindlichen Nuten 5 in teilweiser perspektivischer Ansicht. In den Nuten 5 sind kompakte Wicklungen 30 der ersten Phase 1 , der zweiten Phase 2 und der dritten Phase 3 jeweils als Spulen angeordnet. Lediglich eine Spule einer jeweiligen Phase 1 ,2, 3 ist dabei als Anschlussspule 10 ausgestaltet. Die restlichen Spulen einer jeweiligen Phase 1 ,2, 3 sind als verschaltete Spulen 20 ausgestaltet.
Figur 11 zeigt eine Anschlussspule 10 perspektivischer Ansicht, wobei hier deutlich erkennbar die elektrischen Anschlüsse 70 dargestellt sind, und auf der gegenüberliegenden Seite die elektrische Schaltverbindungen 71. Zudem ist aus der mittigen Anordnung der elektrischen Anschlüsse 70 erkennbar, dass die gesamte Wicklung 30 zwei Teilbereiche mit teilweisen Windungen 32 aufweist.
Figur 12 zeigt eine verschaltete Spule 20, bei der deutlich die elektrischen Verbindungselemente 90 erkennbar sind. Die Figuren 13 und 14 zeigen noch einmal die Anschlussspule 10 und die verschaltete Spule 20, wobei hier erkennbar ist, dass jeweils eine der elektrischen Schaltverbindungen 71 mit einer Fähnchen-Form 100 ausgestaltet ist, wie es auch in der perspektivischen Ansicht in Figur 10 erkennbar ist. Diese Fähnchen-Form kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung an die in den Figuren 11 und 12 dargestellten elektrischen Schaltverbindungen 71 bzw. elektrischen Verbindungselemente 90 angeschlossen werden. Ein derartiges Fähnchen 100 kann auch als Brückenelement bezeichnet werden.
Die Figuren 15-17 zeigen eine ähnliche Ausführungsform wie in den Figuren 10-14 dargestellt, lediglich mit dem Unterschied, dass hier eine elektrische Schaltverbindung 71 bzw. ein elektrisches Verbindungselemente 90 eine Fähnchen-Form 100 als integraler Bestandteil bzw. als Anformung des die jeweilige Wicklung ausbildenden Leitungselements realisiert. Die Figuren 18-29 zeigen jeweils unterschiedliche geometrische Ausführungsformen der Fähnchen-Form 100 an elektrischen Schaltverbindungen 71 und/oder elektrischen Verbindungselementen 90.
Mit dem hier vorgeschlagenen Stator, der Statoranordnung und der elektrischen Rotationsmaschine werden Lösungen zur Verfügung gestellt, die in einfacher und kostengünstiger Weise einen geringen Bauraumbedarf mit einem hohen Wirkungsgrad kombinieren.
Bezuqszeichenliste
1 Erste Phase
2 Zweite Phase
3 Dritte Phase
4 Zahn
5 Nut
10 Anschlussspule
20 verschaltete Spule
30 Wicklung
31 vollständige Windung
32 teilweise Windung
40 erste Seite
41 radial äußere Seite
50 zweite Seite
51 radial innere Seite
60 Bereich der Führung in Nuten
70 elektrischer Anschluss
71 elektrische Schaltverbindung
80 Terminal
81 Schaltpunkt
90 elektrisches Verbindungselement
100 Fähnchen
101 erster Stator
102 zweiter Stator

Claims

Patentansprüche
1 . Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, umfassend mehrere auf einem Umfang angeordnete Zähne (4) und eine Spulenanordnung, die mehrere an unterschiedliche Phasen (1 ,2, 3) angeschlossene Spulen aufweist, wobei jeweils mindestens eine Spule einen jeweiligen Zahn (4) zumindest bereichsweise mit wenigstens einer Wicklung (30) umschlingt, und wobei die Spulenanordnung Anschlussspulen (10), die zum elektrischen Anschluss der Spulenanordnung eingerichtet sind, und verschaltete Spulen (20), die mit den Anschlussspulen (10) und miteinander in Reihe geschaltet sind, aufweist, wobei die Anschlussspulen (10) elektrische Anschlüsse (70) an einer ersten Seite (40) der Spulenanordnung aufweisen, und zumindest eine Anschlussspule (10) zwei Wicklungen (30) hat, die jeweils eine teilweise Windung (32) aufweisen, die eine elektrische Schaltverbindung (71 ) zu einer verschalteten Spule (20) an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite (50) der Spulenanordnung ausbildet.
2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stator ein Stator einer Axialflussmaschine ist, wobei die erste Seite (40) eine radial äußere Seite (41 ) der Spulenanordnung ist, und die der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite (50) der Spulenanordnung eine radial innere Seite (51 ) der Spulenanordnung ist.
3. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der verschalteten Spulen (20) elektrische Verbindungselemente (90) zur Realisierung einer Reihenschaltung zwischen den verschalteten Spulen (20) an der zweiten Seite (50) der Spulenanordnung aufweisen.
4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anschlussspule (10) eine Wicklung (30) mit ausschließlich vollständigen Windungen (31) aufweist, so dass diese Wicklung (30) eine elektrische Schaltverbindung (71 ) zu einer verschalteten Spule (20) an der ersten Seite (40) realisiert.
5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl diese Anschlussspule (10) mit einer Wicklung (30) mit ausschließlich vollständigen Windungen (31 ) als auch verschaltete Spulen (20) gleicher Phase (1 ,2, 3) mittels elektrischer Verbindungselemente (90) an der ersten Seite (40) der Spulenanordnung in Reihenschaltung der Spulen geschaltet sind.
6. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (30) durch gewickelten Litzendraht ausgeführt sind.
7. Statoranordnung, umfassend zwei Statoren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Spulen gleicher Phase (1 ,2, 3) eines jeweiligen Stators in Reihe geschaltet sind.
8. Statoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen gleicher Phase (1 ,2, 3) beider Statoren in Reihe geschaltet sind.
9. Statoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen gleicher Phase (1 ,2, 3) beider Statoren parallelgeschaltet sind.
10. Elektrische Rotationsmaschine, umfassend wenigstens einen Stator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eine Statoranordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9.
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