DE102019132681A1

DE102019132681A1 - Electric motor and stator with multiple grooves

Info

Publication number: DE102019132681A1
Application number: DE102019132681.8A
Authority: DE
Inventors: Ajith Kumar Prabhakaran
Original assignee: Stoba E Systems GmbH; Stoba E-Systems GmbH
Current assignee: Huber Automotive AG
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2021-02-11
Also published as: DE102019132682A1; DE102019132683A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (2) für einen mehrphasigen Elektromotor (1), mit einem Statorkörper (5), der eine Vielzahl von in Axialrichtung ausgerichteten Nuten (4) besitzt, in denen Leiter (6) zum Leiten von elektrischem Strom eingesetzt sind und so angeordnet sind, dass sie k Phasen (8) erzwingen, wobei die Nuten (4) über den Umfang des Stators (2) verteilt sind, wobei pro Phase (8) wenigstens ein Leiter (6) eingesetzt ist, um Strom von einem Eingangsanschluss (9) zu einem Ausgangsanschluss (10) zu transportieren und dabei eine Wicklung (7) ausbildet, wobei der einer Phase (8) zugeordnete Leiter (6) durch wenigstens zwei Nuten (4) geführt ist, wobei zumindest ein Leiter (6) der gleichen Phase (8) mehrmals durch dieselbe Nut (4) geführt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einem Rotor (3), der bei Bestromung eines Stators (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Drehung versetzbar ist.The invention relates to a stator (2) for a polyphase electric motor (1), with a stator body (5) which has a plurality of axially aligned grooves (4) in which conductors (6) are used for conducting electrical current and are arranged in such a way that they force k phases (8), the slots (4) being distributed over the circumference of the stator (2), with at least one conductor (6) being used per phase (8) to carry current from an input connection (9) to an output connection (10) and thereby forms a winding (7), the conductor (6) assigned to a phase (8) being guided through at least two grooves (4), at least one conductor (6) being the same phase (8) is guided several times through the same groove (4). The invention also relates to an electric motor with a rotor (3) which can be set in rotation when a stator (2) is energized according to one of the preceding claims.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für einen mehrphasigen Elektromotor, mit einem Statorkörper, der eine Vielzahl (bspw. 18 oder 36) von in Axialrichtung ausgerichteten Nuten besitzt, in denen Leiter zum Leiten von elektrischem Strom eingesetzt sind und so angeordnet sind, dass sie k Phasen erzwingen, wobei die Nuten über den Umfang des Stators verteilt sind, wobei pro Phase wenigstens ein Leiter eingesetzt ist, um Strom von einem Eingangsanschluss zu einem Ausgangsanschluss zu verbringen/transportieren/leiten und dabei eine Wicklung ausbildet, wobei der einer bestimmten Phase zugeordnete Leiter durch wenigstens zwei Nuten geführt ist.The invention relates to a stator for a polyphase electric motor, with a stator body which has a plurality (for example 18 or 36) of axially aligned slots in which conductors for conducting electrical current are inserted and arranged in such a way that they have k phases force, wherein the slots are distributed over the circumference of the stator, with at least one conductor per phase is used to spend / transport / conduct current from an input connection to an output connection and thereby forms a winding, the conductor assigned to a specific phase through at least two grooves is performed.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Elektromotoren unterschiedlichster Ausprägung bekannt. So offenbart die DE 18 1817 103 181.4 einen Stator für einen Elektromotor, mit einem Statorkörper, der eine Vielzahl von Längsnuten besitzt, in denen je ein Leitungsstab zum Leiten von elektrischen Strom eingesetzt ist, wobei zumindest immer zwei Leitungsstäbe über ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind, wobei es als Besonders herausgestellt ist, dass das Verbindungsstück als von den Leitungsstäben separate Verbindungsklammer ausgebildet ist.Electric motors of various types are already known from the prior art. So reveals the DE 18 1817 103 181.4 a stator for an electric motor, with a stator body, which has a plurality of longitudinal grooves, in each of which a line rod is used for conducting electrical current, wherein at least two line rods are always connected to one another via a connecting piece, whereby it is emphasized that the connecting piece is designed as a connecting clip separate from the line rods.

Dieser Stator ist aber in puncto Drehmoment, einfache Fertigbarkeit und Herstellkosten zu optimieren. Die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile sollen vermieden werden.However, this stator must be optimized in terms of torque, ease of manufacture and manufacturing costs. The disadvantages known from the prior art are to be avoided.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Stator erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Leiter der gleichen Phase mehrmals durch dieselbe Nut geführt ist.In the case of a generic stator, this object is achieved according to the invention in that at least one conductor of the same phase is guided several times through the same groove.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims.

Es ist bevorzugt, wenn der Leiter einer Wicklung durch zumindest drei unterschiedliche Nuten geführt ist oder die Leiter unterschiedlicher Wicklungen durch k-fach unterschiedliche Nuten geführt sind.It is preferred if the conductor of a winding is passed through at least three different grooves or the conductors of different windings are passed through k-times different grooves.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl n der Nuten gleich 18 oder 36 ist und/oder die Anzahl k der Phasen gleich drei oder sechs ist. Dadurch kann der Stator flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, ohne dass die Fertigbarkeit verkompliziert wird.It is also advantageous if the number n of grooves is 18 or 36 and / or the number k of phases is three or six. As a result, the stator can be flexibly adapted to different requirements without complicating manufacturability.

Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn bei Betrachtung in Radialrichtung in jeder Nut je ein Leiter in unterschiedlichen, vorzugsweise drei Schichten angeordnet ist.It is particularly advantageous if, when viewed in the radial direction, a conductor is arranged in different, preferably three layers in each groove.

In diesem Zusammenhang ist es zudem zweckmäßig, wenn der Leiter einer Phase durch eine Nut k-mal oder 2*k-mal geführt ist oder der Leiter einer Phase durch zumindest oder exakt so viele Nuten geführt ist, wie es Phasen gibt.In this context, it is also useful if the conductor of a phase is passed through a slot k times or 2 * k times or the conductor of a phase is passed through at least or exactly as many slots as there are phases.

Es ist bevorzugt, wenn der eine Leiter einer Wicklung aus über Verbindungsabschnitte miteinander verbundene Leiterabschnitte aufgebaut ist, wobei die Verbindungsabschnitte als Verlötungen ausgebildet sind. Zudem ist es von Vorteil, wenn die Verbindungsabschnitte haarnadelähnlich ausgebildet sind. Dies erleichtert die Fertigung und optimiert die Herstellkosten. Des Weiteren ist diese Art der Verbindungsabschnitte platz-/bauraumsparend.It is preferred if the one conductor of a winding is made up of conductor sections connected to one another via connection sections, the connection sections being designed as soldered joints. In addition, it is advantageous if the connecting sections are designed like hairpins. This facilitates the production and optimizes the manufacturing costs. In addition, this type of connection section saves space and installation space.

Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn den k aufeinanderfolgenden Nuten der magnetische Nordpol zugeordnet ist und die auf diese jeweils k folgenden Nuten der magnetische Südpol zugeordnet ist.Furthermore, it has been found to be advantageous if the k successive slots are assigned the magnetic north pole and the k slots following each of these k slots are assigned the magnetic south pole.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Wicklungen enthaltend einen Leiter sich dachziegelartig mit der Wicklung enthaltend einen anderen Leiter überdecken und/oder ineinander verschachtelt sind.It is also advantageous if the windings containing one conductor overlap with the winding containing another conductor in the manner of a roof tile and / or are nested in one another.

Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Leiter einer Wicklung vom Eingangsanschluss durch vier Nuten geführt ist, wobei die Wicklung eine erste Teilwicklung und eine zweite Teilwicklung aufweist, wobei die erste Teilwicklung durch eine (m)te Nut in n Schichten und eine (m+2*k+1)te Nut in n Schichten geführt ist und die zweite Teilwicklung durch die (m+1)te Nut in n Schichten und eine (m+2*k)te Nut in n Schichten geführt ist, wobei m eine Menge natürlicher Zahlen von 1 bis 18 oder 1 bis 36 und n eine Menge natürliche Zahl von 1 bis 3 ist.It is particularly advantageous if the conductor of a winding is routed from the input connection through four slots, the winding having a first partial winding and a second partial winding, the first partial winding being separated from one (m) th slot in n layers and one (m + 2 * k + 1) th slot is led in n layers and the second partial winding is led through the (m + 1) th slot in n layers and an (m + 2 * k) th slot in n layers, where m is one Set of natural numbers from 1 to 18 or 1 to 36 and n is a set of natural numbers from 1 to 3.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Leiter einer Wicklung vom Eingangsanschluss zuerst durch die (m)te Nut in deren (n-2)ten Schicht geführt ist, danach in der (m+2*k+1)ten Nut in deren (n-2)ten Schicht geführt ist, danach zur (m)ten Nut in deren (n-1)ten Schicht zurückgeführt ist, danach in die (m+2*k+1)te Nut in deren (n-1)ten Schicht weitergeführt ist, danach wieder zur (m)ten Nut in deren (n)ten Schicht zurückgeführt ist, danach wieder in die (m+2*k+1)te Nut in deren (n)ten Schicht weitergeführt ist, um von dort in die (m+1)te Nut in deren (n-2)te Schicht zu gelangen, von dort in die (m+2*k)te Nut in deren (n-2)te Schicht, von dort in die (m+1)te Nut in deren (n-1)te Schicht, von dort in die (m+2*k)te Nut in deren (n-1)te Schicht, dann durch die (m+1)te Nut in deren (n)te Schicht und über die (m+2*k)te Nut in deren (n)te Schicht zum Ausgangsanschluss zu gelangen.In addition, it is advantageous if the conductor of a winding from the input connection is first led through the (m) th slot in its (n-2) th layer, then in the (m + 2 * k + 1) th slot in its ( n-2) th layer, then returned to the (m) th groove in its (n-1) th layer, then into the (m + 2 * k + 1) th groove in its (n-1) th Layer is continued, then returned to the (m) th groove in its (n) th layer, then again into the (m + 2 * k + 1) th groove in whose (n) th layer is continued in order from there to get into the (m + 1) th groove in its (n-2) th layer, from there into the (m + 2 * k) th groove in its (n-2) th layer, from there into the (m +1) th groove in its (n-1) th layer, from there into the (m + 2 * k) th groove in its (n-1) th layer, then through the (m + 1) th groove in their (n) th layer and via the (m + 2 * k) th groove in its (n) th layer to the output connection.

Demnach ist es auch zweckmäßig, wenn der Leiter pro Nut erst radial innen, dann in der Mitte und dann radial außen die jeweilige Nut durchläuft. Dies hat wiederum den Vorteil eine platzsparende Bauweise zu gewährleisten.Accordingly, it is also expedient if the conductor for each slot first passes through the respective slot radially inward, then in the middle and then radially outward. This in turn has the advantage of ensuring a space-saving design.

Es ist von Vorteil, wenn das Ende des Leiters der ersten Teilwicklung am Anfang des Leiters der zweiten Teilwicklung angeschlossen ist.It is advantageous if the end of the conductor of the first partial winding is connected to the beginning of the conductor of the second partial winding.

Es ist zweckmäßig, wenn die Eingangsanschlüsse und Ausgangsanschlüsse der Leiter direkt mit der jeweiligen Phase verbunden sind.It is useful if the input connections and output connections of the conductors are directly connected to the respective phase.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn jeder Leiter einen über seine Länge gesehen (annähernd) rechteckigen Querschnitt besitzt und vorzugsweise jeder Leiter denselben Querschnitt besitzt.In addition, it is preferred if each conductor has a (approximately) rectangular cross-section as seen over its length and preferably each conductor has the same cross-section.

Es ist bevorzugt, wenn jede Nut zu 70% ±7,5% seines Volumens durch Material der Leiter ausgefüllt ist, vorzugsweise zu 70%, 71,8% oder 72%.It is preferred if each groove is filled to 70% ± 7.5% of its volume by the material of the conductor, preferably 70%, 71.8% or 72%.

Ferner ist es bevorzugt, wenn es sechs Pole gibt.Further, it is preferable if there are six poles.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einem Rotor, der bei Bestromung eines Stators nach einem der vorhergehenden Aspekte in Drehung versetzbar ist.The invention further relates to an electric motor with a rotor which, when a stator is energized, can be set in rotation according to one of the preceding aspects.

Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert, in der vier Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit einem Rotor, der 36 Nuten besitzt,
2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit einem Rotor, der 16 Nuten besitzt,
3 eine Darstellung des Verlaufs der unterschiedliche Wicklungen ausprägenden Leiter, die in den Nuten des Stators der 1 oder 2 eingesetzt sind,
4 eine zu der Darstellung aus 3 vergleichbare Projektion in eine Radialebene nur jener durch erste Leiter, die einer ersten Phase zugeordnet sind, geschaffenen Wicklungen,
5 einen Querschnitt durch eine Nut mit darin eingelegten Leitern, bei elektrisch isolierender Unterteilung durch eine Rippe aus Statormaterial,
6 den Verlauf eines ersten Leiters, der eine erste Teilwicklung bildet, durch zwei Nuten / Slots, und eines zweiten Leiters, der eine zweite Teilwicklung bildet, durch zwei Nuten / Slots bei der die erste Teilwicklung die zweite Teilwicklung einschließt.

The invention is also explained in more detail below with the aid of the drawings, in which four embodiments are shown. Show it:

1 a cross section through a first embodiment of an electric motor according to the invention with a rotor that has 36 slots,
2 a cross section through a second embodiment of an electric motor according to the invention with a rotor that has 16 slots,
3 a representation of the course of the different windings pronounced conductors in the slots of the stator 1 or 2 are used,
4th one to the representation 3 comparable projection in a radial plane only of those windings created by first conductors assigned to a first phase,
5 a cross-section through a groove with conductors inserted in it, with electrically insulating subdivision by a rib made of stator material,
6th the course of a first conductor, which forms a first partial winding, through two slots / slots, and a second conductor, which forms a second partial winding, through two slots / slots in which the first partial winding encloses the second partial winding.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden. In 1 ist ein mehrphasiger Elektromotor 1 dargestellt. Er weist einen Stator 2 und einen konzentrisch gelagerten Rotor 3 auf.The figures are only of a schematic nature and are only used for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference symbols. Features of the individual embodiments can be interchanged. In 1 is a multi-phase electric motor 1 shown. He has a stator 2 and a concentrically mounted rotor 3 on.

1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors 1 mit einem Rotor 3, der 36 Nuten 4 besitzt. In 1 ist ein mehrphasiger Elektromotor 1 dargestellt. Der Elektromotor 1 weist einen Stator 2 und einen konzentrisch gelagerten Rotor 3 auf und der Stator 2 besitzt einen Statorkörper 5. Der Stator 2 weist auf seiner Innenumfangsfläche eine Vielzahl von in Axialrichtung ausgerichteten gleichmäßig über den Umfang verteilten Nuten 4 auf. 1 shows a cross section through a first embodiment of an electric motor according to the invention 1 with a rotor 3 , the 36 grooves 4th owns. In 1 is a multi-phase electric motor 1 shown. The electric motor 1 has a stator 2 and a concentrically mounted rotor 3 on and the stator 2 has a stator body 5 . The stator 2 has a plurality of axially aligned grooves evenly distributed over the circumference on its inner circumferential surface 4th on.

In Radialrichtung innerhalb der im Stator 2 angeordneten Nuten 4 sind magnetische Nordpole 11 und magnetische Südpole 12 vorgesehen. Die magnetischen Nordpole 11 und die magnetischen Südpole 12 sind in Umfangsrichtung abwechselnd zueinander angeordnet. Gemäß dem erfindungsgemäßen Elektromotor 1 sind sechs Pole ausgebildet - drei magnetische Nordpole 11 und drei magnetische Südpole 12.In the radial direction within the stator 2 arranged grooves 4th are magnetic north poles 11 and south magnetic poles 12 intended. The magnetic north poles 11 and the south magnetic poles 12 are arranged alternately to one another in the circumferential direction. According to the electric motor according to the invention 1 six poles are formed - three magnetic north poles 11 and three magnetic south poles 12 .

Folgende Betriebsparameter werden für den erfindungsgemäßen Elektromotor 1 bevorzugt: Betriebsspannung 43.2 V DC / 30 V AC Dauer- / Spitzenleistung 25 kW /40 kW Dauer- / Spitzendrehmoment 59 / 95 Nm Grund- / Höchstgeschwindigkeit 4300 / 12000 Rqm Grund- / Maximalstrom 83 / 133 A Anzahl von Phasen 18 Anzahl von Polen 6 Anzahl von Nuten 18 oder 36 Stromdichte pro Leiter 8 A / Sq.mm / 13.3 Sq.mm Betriebsfrequenz 650 Hz Statorstahl Außendurchmesser 115 mm Rotorstahl Außendurchmesser 82.4 mm Magnetgröße 15.5 x 14.5 x 3.5 (mm) Magnettiefe V-Form 9.1 mm Brückenstärke 1 mm Barrierenstärke 4.1 mm Wellendurchmesser 40 mm Stapellänge 140 mm The following operating parameters are used for the electric motor according to the invention 1 prefers: Operating voltage 43.2 V DC / 30 V AC Continuous / peak performance 25 kW / 40 kW Continuous / peak torque 59/95 Nm Base / maximum speed 4300/12000 sqm Base / maximum current 83/133 A Number of phases 18th Number of poles 6th Number of grooves 18 or 36 Current density per conductor 8 A / Sq.mm / 13.3 Sq.mm Operating frequency 650 Hz Stator steel outer diameter 115 mm Rotor steel outer diameter 82.4 mm Magnet size 15.5 x 14.5 x 3.5 (mm) Magnetic depth V-shape 9.1 mm Bridge strength 1 mm Barrier strength 4.1 mm Shaft diameter 40 mm Stack length 140 mm

2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors 1 mit einem Rotor 3. In der Ausführungsform gemäß der 2, der auch einen Elektromotor 1 mit einem erfindungsgemäßen Stator 2 und einem Rotor 3 verwendet, sind jedoch nur 18 Nuten 4 vorhanden. In Radialrichtung innerhalb der im Stator 2 angeordneten Nuten 4 sind entsprechend der 1 magnetische Nordpole 11 und magnetische Südpole 12 vorgesehen. Die magnetischen Nordpole 11 und die magnetischen Südpole 12 sind ebenfalls in Umfangsrichtung abwechselnd zueinander angeordnet. Gemäß dem erfindungsgemäßen Elektromotor 1 sind wiederum insgesamt sechs Pole ausgebildet - drei magnetische Nordpole 11 und drei magnetische Südpole 12. 2 shows a cross section through a second embodiment of an electric motor according to the invention 1 with a rotor 3 . In the embodiment according to 2 who also has an electric motor 1 with a stator according to the invention 2 and a rotor 3 used, however, are only 18th Grooves 4th available. In the radial direction within the stator 2 arranged grooves 4th are according to the 1 magnetic north poles 11 and south magnetic poles 12 intended. The magnetic north poles 11 and the south magnetic poles 12 are also arranged alternately in the circumferential direction. According to the electric motor according to the invention 1 a total of six poles are formed - three magnetic north poles 11 and three magnetic south poles 12 .

3 eine Darstellung des Verlaufs der unterschiedliche Wicklungen ausprägenden Leiter, die in den Nuten des Stators der 1 oder 2 eingesetzt sind. In jeder Nut 4 sind Leiter 6 zum Leiten von elektrischen Strom eingesetzt. Die Leiter 6 formen Wicklungen 7 aus. Die Leiter 6 sind so angeordnet, dass sie k Phasen 8, vorzugsweise drei Phasen 8, erzwingen. Pro Phase 8 wird wenigstens ein Leiter 6 eingesetzt, um Strom von einem Eingangsanschluss 9 zu einem Ausgangsanschluss 10 zu transportieren/leiten. Ein Leiter 6 beginnend am Eingangsanschluss 9 und endend am Ausgangsanschluss 10 bildet eine Wicklung 7 aus. 3 a representation of the course of the different windings pronounced conductors in the slots of the stator 1 or 2 are used. In every groove 4th are leaders 6th used to conduct electricity. The ladder 6th form windings 7th out. The ladder 6th are arranged so that they have k phases 8th , preferably three phases 8th , force. Per phase 8th will at least be a leader 6th used to get power from an input port 9 to an output port 10 to transport / guide. A leader 6th starting at the input port 9 and ending at the output terminal 10 forms a winding 7th out.

In 3 sind 36 Nuten 4 gemäß 1 gezeigt und es ist zu erkennen, dass jeder einer Phase 8 zugeordnete Leiter 6 durch vier Nuten 4 geführt ist und dass jeder Leiter 6 der gleichen Phase 8 mehrmals durch dieselbe Nut 4 geführt ist. In anderen Worten ausgedrückt, besteht ein Leiter 6 aus mehreren Leiterabschnitten, welche über mehrere Verbindungsabschnitte miteinander verbunden sind. Eine detaillierte Beschreibung hierzu folgt zu 4 und 6.In 3 are 36 slots 4th according to 1 shown and it can be seen that each is a phase 8th assigned ladder 6th through four grooves 4th is led and that every leader 6th the same phase 8th several times through the same groove 4th is led. In other words, there is a ladder 6th of several conductor sections which are connected to one another via several connecting sections. A detailed description of this follows 4th and 6th .

Eine erste und eine zweite Nut 4, welche zueinander benachbart sind, werden von einem ersten Leiter 6 durchlaufen, welcher einer ersten Phase 8 zugeordnet ist. Die darauffolgende dritte und vierte Nut 4, welche zueinander benachbart sind, werden von einem zweiten Leiter 6 durchlaufen, welcher einer zweiten zur ersten unterschiedlichen Phase 8 zugeordnet ist. Die darauffolgende fünfte und sechste Nut 4, welche zueinander benachbart sind, werden von einem dritten Leiter 6 durchlaufen, welcher einer dritten zur ersten und zweiten unterschiedlichen Phase 8 zugeordnet ist. Die darauffolgenden beiden Nuten 4 sind wiederum von dem ersten Leiter 6 belegt, usw.A first and a second groove 4th , which are adjacent to each other, are of a first conductor 6th go through which a first phase 8th assigned. The following third and fourth groove 4th which are adjacent to each other are supported by a second conductor 6th go through which of a second phase different from the first 8th assigned. The following fifth and sixth groove 4th which to each other are adjacent are by a third conductor 6th go through which of a third phase different from the first and second 8th assigned. The following two grooves 4th are again from the first leader 6th occupied, etc.

In 3 ist zu erkennen, dass die ersten sechs Nuten 4, wobei die erste und zweite Nut 4 der ersten Phase 8, die dritte und vierte Nut 4 der zweiten Phase 8 und die fünfte und sechste Nut 4 der dritten Phase 8 zugeordnet ist, dem magnetischen Nordpol 11 zugeordnet sind und die sechs darauffolgenden Nuten 4, wobei die siebte und achte Nut 4 der ersten Phase 8, die neunte und zehnte Nut 4 der zweiten Phase 8 und die elfte und zwölfte Nut 4 der dritten Phase 8 zugeordnet ist, dem magnetischen Südpol 12 zugeordnet sind, etc.In 3 can be seen that the first six grooves 4th , the first and second groove 4th the first phase 8th , the third and fourth groove 4th the second phase 8th and the fifth and sixth groove 4th the third phase 8th is assigned to the magnetic north pole 11 are assigned and the six following grooves 4th , being the seventh and eighth groove 4th the first phase 8th , the ninth and tenth groove 4th the second phase 8th and the eleventh and twelfth groove 4th the third phase 8th is assigned to the magnetic south pole 12 assigned, etc.

4 zeigt eine zu der Darstellung aus 3 vergleichbare Projektion in eine Radialebene nur jener durch erste Leiter 6, die einer ersten Phase 8 zugeordnet sind, geschaffenen Wicklungen 7. 4th shows one of the illustration 3 comparable projection in a radial plane only that through the first conductor 6th that is a first phase 8th are assigned, created windings 7th .

Gemäß 4 durchläuft ein erster Leiter 6 beginnend bei einem Eingangsanschluss 9, welcher direkten Kontakt zu einer ersten Phase 8 hat, eine erste Nut 4. Dieser erste Leiterabschnitt 21 ist über einen ersten Verbindungsabschnitt 18 mit einem zweiten Leiterabschnitt 22 verbunden und der zweite Leiterabschnitt 22 durchläuft eine zweite Nut 4, welche sieben Nuten von der ersten Nut 4 beabstandet ist. Dieser zweite Leiterabschnitt 22 ist wiederum mit einem dritten Leiterabschnitt 23 über einen zweiten Verbindungsabschnitt 19 verbunden. Der dritte Leiterabschnitt 23 durchläuft eine dritte Nut 4, welche eine Nut von der ersten Nut 4 beabstandet ist und zwischen der ersten und der zweiten Nut 4 liegt. Über einen dritten Verbindungsabschnitt 20 ist der dritte Leitabschnitt 23 mit einem vierten Leiterabschnitt 24 verbunden. Der vierte Leiterabschnitt 24 durchläuft eine vierte Nut 4, welche sechs Nuten von der ersten Nut 4 beabstandet ist und zwischen der ersten und der zweiten Nut 4 liegt. Der vierte Leiterabschnitt 24 endet in einem Ausgangsanschluss 10. Somit bilden der erste Leiterabschnitt 21, der erste Verbindungsabschnitt 18, der zweite Leiterabschnitt 22, der zweite Verbindungsabschnitt 19, der dritte Leiterabschnitt 23, der dritte Verbindungsabschnitt 20 und der vierte Leiterabschnitt 24 eine Wicklung 7.According to 4th a first ladder passes through 6th starting at an input port 9 which direct contact with a first phase 8th has a first groove 4th . This first ladder section 21st is via a first connection section 18th with a second conductor section 22nd connected and the second conductor section 22nd passes through a second groove 4th which seven grooves from the first groove 4th is spaced. This second ladder section 22nd is in turn with a third conductor section 23 via a second connection section 19th connected. The third ladder section 23 passes through a third groove 4th which one groove from the first groove 4th is spaced and between the first and second grooves 4th lies. Via a third connection section 20th is the third guide section 23 with a fourth conductor section 24 connected. The fourth ladder section 24 passes through a fourth groove 4th which six grooves from the first groove 4th is spaced and between the first and second grooves 4th lies. The fourth ladder section 24 ends in an exit connector 10 . Thus form the first conductor section 21st , the first connection section 18th , the second ladder section 22nd , the second connecting section 19th , the third ladder section 23 , the third connection section 20th and the fourth ladder section 24 a winding 7th .

Der erste Leiterabschnitt 21 und der dritte Leiterabschnitt 23 sind dem magnetischen Nordpol 11 zugeordnet und der zweite Leiterabschnitt 22 und der vierte Leiterabschnitt 24 dem magnetischen Südpol 12.The first ladder section 21st and the third conductor section 23 are the magnetic north pole 11 assigned and the second conductor section 22nd and the fourth ladder section 24 the magnetic south pole 12 .

In der 5 einen Querschnitt durch eine Nut 4 mit darin eingelegten Leitern 6, bei elektrisch isolierender Unterteilung durch eine Rippe aus Statormaterial 13. Die 5 zeigt eine erste Nut 4 und eine zweite Nut 14. Sowohl in der ersten Nut 4 als auch in der zweiten Nut 4 sind die Leiter 6 in drei Schichten übereinander angeordnet. Das Material zwischen den Leitern 6 ist Statormaterial 13, welches elektrisch isolierend ausgebildet ist. Um die Leiter 6 herum ist ein Isolator 17 ebenfalls aus nicht leitendem Material vorgesehen. Der Isolator 17 hat eine Dicke von 0.35 mm zwischen den einzelnen Schichten und der Außenrand einer gesamten Nut 4 weist ebenfalls eine Dicke von 0.35 mm auf.In the 5 a cross section through a groove 4th with inlaid ladders 6th , with electrically insulating subdivision by a rib made of stator material 13 . The 5 shows a first groove 4th and a second groove 14th . Both in the first groove 4th as well as in the second groove 4th are the ladder 6th arranged in three layers one above the other. The material between the ladders 6th is stator material 13 , which is designed to be electrically insulating. To the ladder 6th around is an insulator 17th also made of non-conductive material. The isolator 17th has a thickness of 0.35 mm between the individual layers and the outer edge of an entire groove 4th also has a thickness of 0.35 mm.

Die 6 zeigt den Verlauf eines ersten Leiters 6, der eine erste Teilwicklung 15 bildet, durch zwei Nuten 4 / Slots, und eines zweiten Leiters, der eine zweite Teilwicklung 16 bildet, durch zwei Nuten 4 / Slots bei der die erste Teilwicklung 15 die zweite Teilwicklung 16 einschließt. Der Leiter 6 einer Wicklung 7 ist vom Eingangsanschluss 9 durch vier Nuten 4 geführt. Die Wicklung 7 weist eine erste Teilwicklung 15 und eine zweite Teilwicklung 16 auf. Die erste Teilwicklung 15 ist durch eine erste Nut 4 in drei Schichten und eine zweite Nut 4 in drei Schichten geführt. Die zweite Teilwicklung 16 ist durch eine dritte Nut 4 in drei Schichten und eine vierte Nut 4 in drei Schichten geführt. Das Ende des Leiters 6 der ersten Teilwicklung 15 ist am Anfang des Leiters 6 der zweiten Teilwicklung 16 angeschlossen.The 6th shows the course of a first conductor 6th , of a first partial winding 15th forms by two grooves 4th / Slots, and a second conductor that has a second partial winding 16 forms by two grooves 4th / Slots in which the first partial winding 15th the second partial winding 16 includes. The head 6th one winding 7th is from the input port 9 through four grooves 4th guided. The winding 7th has a first partial winding 15th and a second partial winding 16 on. The first partial winding 15th is through a first groove 4th in three layers and a second groove 4th run in three shifts. The second part winding 16 is through a third groove 4th in three layers and a fourth groove 4th run in three shifts. The end of the ladder 6th the first partial winding 15th is at the beginning of the ladder 6th the second partial winding 16 connected.

Der Leiter 6 einer Wicklung 7 ist vom Eingangsanschluss 9 zuerst durch die erste Nut 4 in deren ersten Schicht geführt, danach in der zweiten Nut 4 in deren ersten Schicht geführt, danach zur ersten Nut 4 in deren zweiten Schicht zurückgeführt, danach in die zweite Nut 4 in deren zweiten Schicht weitergeführt, danach wieder zur ersten Nut 4 in deren dritten Schicht zurückgeführt, danach wieder in die zweite Nut 4 in deren dritten Schicht weitergeführt, um von dort in die dritte Nut 4 in deren erste Schicht zu gelangen, von dort in die vierte Nut 4 in deren erste Schicht, von dort in die dritte Nut 4 in deren zweite Schicht, von dort in die vierte Nut 4 in deren zweite Schicht, dann durch die dritte Nut 4 in deren dritten Schicht und über die vierte Nut 4 in deren dritte Schicht zum Ausgangsanschluss 10 zu gelangen. Hierbei wir als erste Nut 4 die erste Nut 4 gemäß 3 und 4 bezeichnet. Die zweite Nut 4 bezeichnet die achte Nut 4 gemäß 3 und 4. Die dritte Nut 4 bezeichnet die zweite Nut 4 gemäß 3 und 4 und die vierte Nut 4 bezeichnet die siebte Nut 4 gemäß 3 und 4.The head 6th one winding 7th is from the input port 9 first through the first groove 4th out in the first layer, then in the second groove 4th out in the first layer, then to the first groove 4th returned in the second layer, then in the second groove 4th continued in the second layer, then back to the first groove 4th returned in the third layer, then back into the second groove 4th continued in the third layer, from there to the third groove 4th to get into the first layer, from there into the fourth groove 4th in their first layer, from there into the third groove 4th in the second layer, from there into the fourth groove 4th in their second layer, then through the third groove 4th in their third layer and over the fourth groove 4th in their third layer to the output port 10 to get. Here we are the first groove 4th the first groove 4th according to 3 and 4th designated. The second groove 4th denotes the eighth groove 4th according to 3 and 4th . The third groove 4th denotes the second groove 4th according to 3 and 4th and the fourth groove 4th denotes the seventh groove 4th according to 3 and 4th .

In anderen Worten bedeutet das, dass die erste Teilwicklung 15 die erste Nut 4 und die zweite Nut 4 (entsprechend der achten Nut 4 in 3 und 4) dreimal schleifenartig durchläuft und anschließend die dritte Nut 4 (entsprechend der zweiten Nut 4 in 3 und 4) und die vierte Nut 4 (entsprechend der siebten Nut 4) dreimal schleifenartig durchläuft. Letztendlich wird jede Nut 4 dreimal von einem Leiter 6 durchlaufen.In other words, this means that the first partial winding 15th the first groove 4th and the second groove 4th (corresponding to the eighth groove 4th in 3 and 4th ) loops three times and then the third groove 4th (corresponding to the second groove 4th in 3 and 4th ) and the fourth groove 4th (corresponding to the seventh groove 4th ) loops three times. Ultimately, every groove will 4th three times by a leader 6th run through.

Jeder Leiter 6 ist durch einen Draht 14 ausgebildet und es werden die nachfolgenden Eigenschaften bevorzugt: Nutfläche /-bereich 46.06 Sq.mm (4.7 x 9.8) mm Dauerstromdichte 8A / Sq.mm Spitzenstromdichte 13.3 A / Sq.mm Anzahl der Wicklungen 3 Wicklungen pro Spule Anzahl der parallelen Leiter 0 Anzahl der Leiter in Reihe 2 Gesamtanzahl an Wicklungen 6 Leitergröße 4 × 2.8 (mm) Effektive Leiterfläche 10.625 Sq.mm Leiterfläche mit Isolator 11.2 Sq.mm Füllfaktor 70% Every leader 6th is through a wire 14th and the following properties are preferred: Groove surface / area 46.06 Sq.mm (4.7 x 9.8) mm Continuous current density 8A / Sq.mm Peak current density 13.3 A / Sq.mm Number of turns 3 turns per coil Number of parallel conductors 0 Number of conductors in series 2 Total number of wraps 6th Ladder size 4 × 2.8 (mm) Effective conductor area 10,625 sq.mm Conductor surface with insulator 11.2 sq.mm Fill factor 70%

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: ElektromotorElectric motor
22: Statorstator
33: Rotorrotor
44th: NutGroove
55: StatorkörperStator body
66: Leiterladder
77th: WicklungWinding
88th: Phasephase
99: EingangsanschlussInput connector
1010: AusgangsanschlussOutput connector
1111: Magnetischer NordpolMagnetic north pole
1212: Magnetischer SüdpolMagnetic south pole
1313: StatormaterialStator material
1414th: Drahtwire
1515th: Erste TeilwicklungFirst partial winding
1616: Zweite TeilwicklungSecond part winding
1717th: Isolatorinsulator
1818th: Erster VerbindungsabschnittFirst connection section
1919th: Zweiter VerbindungsabschnittSecond connection section
2020th: Dritter VerbindungsabschnittThird connection section
2121st: Erster LeiterabschnittFirst ladder section
2222nd: Zweiter LeiterabschnittSecond ladder section
2323: Dritter LeiterabschnittThird ladder section
2424: Vierter LeiterabschnittFourth ladder section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 181817103181 [0002]DE 181817103181 [0002]

Claims

Stator (2) für einen mehrphasigen Elektromotor (1), mit einem Statorkörper (5), der eine Vielzahl von in Axialrichtung ausgerichteten Nuten (4) besitzt, in denen Leiter (6) zum Leiten von elektrischem Strom eingesetzt sind und so angeordnet sind, dass sie k Phasen (8) erzwingen, wobei die Nuten (4) über den Umfang des Stators (2) verteilt sind, wobei pro Phase (8) wenigstens ein Leiter (6) eingesetzt ist, um Strom von einem Eingangsanschluss (9) zu einem Ausgangsanschluss (10) zu transportieren und dabei eine Wicklung (7) ausbildet, wobei der einer Phase (8) zugeordnete Leiter (6) durch wenigstens zwei Nuten (4) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leiter (6) der gleichen Phase (8) mehrmals durch dieselbe Nut (4) geführt ist.Stator (2) for a polyphase electric motor (1), with a stator body (5) which has a plurality of axially aligned grooves (4) in which conductors (6) for conducting electrical current are inserted and are arranged in such a way that that they force k phases (8), the slots (4) being distributed over the circumference of the stator (2), with at least one conductor (6) being used per phase (8) in order to supply current from an input connection (9) an output connection (10) and thereby forms a winding (7), the conductor (6) assigned to a phase (8) being guided through at least two grooves (4), characterized in that at least one conductor (6) of the same Phase (8) is guided several times through the same groove (4).

Stator (2) für einen mehrphasigen Elektromotor (1), mit einem Statorkörper (5), der eine Vielzahl von in Axialrichtung ausgerichteten Nuten (4) besitzt, in denen Leiter (6) zum Leiten von elektrischem Strom eingesetzt sind und so angeordnet sind, dass sie k Phasen (8) erzwingen, wobei die Nuten (4) über den Umfang des Stators (2) verteilt sind, wobei pro Phase (8) wenigstens ein Leiter (6) eingesetzt ist, um Strom von einem Eingangsanschluss (9) zu einem Ausgangsanschluss (10) zu transportieren und dabei eine Wicklung (7) ausbildet, wobei der einer Phase (8) zugeordnete Leiter (6) durch wenigstens zwei Nuten (4) geführt ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (6) einer Wicklung (7) vom Eingangsanschluss (9) durch vier Nuten (4) geführt ist, wobei die Wicklung (7) eine erste Teilwicklung (15) und eine zweite Teilwicklung (16) aufweist, wobei die erste Teilwicklung (15) durch eine (m)te Nut (4) in n Schichten und eine (m+2*k+1)te Nut (4) in n Schichten geführt ist und die zweite Teilwicklung (16) durch die (m+1)te Nut (4) in n Schichten und eine (m+2*k)te Nut (4) in n Schichten geführt ist, wobei m eine Menge natürlicher Zahlen von 1 bis 18 oder 1 bis 36 und n eine Menge natürliche Zahl von 1 bis 3 ist.Stator (2) for a polyphase electric motor (1), with a stator body (5) which has a plurality of axially aligned grooves (4) in which conductors (6) for conducting electrical current are inserted and are arranged in such a way that that they force k phases (8), the slots (4) being distributed over the circumference of the stator (2), with at least one conductor (6) being used per phase (8) in order to supply current from an input connection (9) an output connection (10) and thereby forms a winding (7), wherein the conductor (6) assigned to a phase (8) is guided through at least two grooves (4), in particular after Claim 1 , characterized in that the conductor (6) of a winding (7) is guided from the input connection (9) through four grooves (4), the winding (7) having a first partial winding (15) and a second partial winding (16), wherein the first partial winding (15) is led through an (m) th slot (4) in n layers and an (m + 2 * k + 1) th slot (4) in n layers and the second partial winding (16) through the (m + 1) th groove (4) in n layers and an (m + 2 * k) th groove (4) in n layers, where m is a set of natural numbers from 1 to 18 or 1 to 36 and n is one Quantity is a natural number from 1 to 3.

Stator (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (6) einer Wicklung (7) vom Eingangsanschluss (9) zuerst durch die (m)te Nut (4) in deren (n-2)ten Schicht geführt ist, danach in der (m+2*k+1)ten Nut (4) in deren (n-2)ten Schicht geführt ist, danach zur (m)ten Nut (4) in deren (n-1)ten Schicht zurückgeführt ist, danach in die (m+2*k+1)te Nut (4) in deren (n-1)ten Schicht weitergeführt ist, danach wieder zur (m)ten Nut (4) in deren (n)ten Schicht zurückgeführt ist, danach wieder in die (m+2*k+1)te Nut (4) in deren (n)ten Schicht weitergeführt ist, um von dort in die (m+1)te Nut (4) in deren (n-2)te Schicht zu gelangen, von dort in die (m+2*k)te Nut (4) in deren (n-2)te Schicht, von dort in die (m+1)te Nut (4) in deren (n-1)te Schicht, von dort in die (m+2*k)te Nut (4) in deren (n-1)te Schicht, dann durch die (m+1)te Nut (4) in deren (n)te Schicht und über die (m+2*k)te Nut (4) in deren (n)te Schicht zum Ausgangsanschluss (10) zu gelangen.Stator (2) Claim 2 , characterized in that the conductor (6) of a winding (7) from the input connection (9) is first led through the (m) th slot (4) in its (n-2) th layer, then in the (m + 2) * k + 1) th groove (4) is guided in the (n-2) th layer, then returned to the (m) th groove (4) in the (n-1) th layer, then in the (m +) 2 * k + 1) th groove (4) is continued in its (n-1) th layer, then returned to the (m) th groove (4) in its (n) th layer, then again into the (m + 2 * k + 1) th groove (4) is continued in its (n) th layer in order to get from there into the (m + 1) th groove (4) in its (n-2) th layer, from there into the (m + 2 * k) th groove (4) in its (n-2) th layer, from there into the (m + 1) th groove (4) in its (n-1) th layer, from there into the (m + 2 * k) th groove (4) in its (n-1) th layer, then through the (m + 1) th groove (4) in its (n) th layer and over the (m + 2 * k) th groove (4) in its (n) th layer to the output connection (10).

Stator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (6) pro Nut (4) erst radial innen, dann in der Mitte und dann radial außen die jeweilige Nut (4) durchläuft.Stator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor (6) per slot (4) first runs through the respective slot (4) radially inward, then in the center and then radially outward.

Stator (2) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Leiters (6) der ersten Teilwicklung am Anfang des Leiters (6) der zweiten Teilwicklung angeschlossen ist.Stator (2) Claim 2 , 3 or 4th , characterized in that the end of the conductor (6) of the first partial winding is connected to the beginning of the conductor (6) of the second partial winding.

Stator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsanschlüsse (9) und Ausgangsanschlüsse (10) der Leiter (6) direkt mit der jeweiligen Phase (8) verbunden sind.Stator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the input connections (9) and output connections (10) of the conductors (6) are connected directly to the respective phase (8).

Stator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter (6) einen über seine Länge gesehen (annähernd) rechteckigen Querschnitt besitzt und vorzugsweise jeder Leiter (6) denselben Querschnitt besitzt.Stator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that each conductor (6) has a (approximately) rectangular cross-section, viewed over its length, and preferably each conductor (6) has the same cross-section.

Stator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Nut zu 70% ±7,5% seines Volumens durch Material der Leiter (6) ausgefüllt ist, vorzugsweise zu 70%, 71,8% oder 72%.Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that each groove is filled to 70% ± 7.5% of its volume by the material of the conductor (6), preferably 70%, 71.8% or 72%.

Stator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sechs Pole gibt.Stator (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that there are six poles.

Elektromotor mit einem Rotor (3), der bei Bestromung eines Stators (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Drehung versetzbar ist.Electric motor with a rotor (3) which can be set in rotation when a stator (2) is energized according to one of the preceding claims.