WO2015000639A2 - Maschinenkomponente für eine elektrische maschine mit mehreren wicklungen - Google Patents

Maschinenkomponente für eine elektrische maschine mit mehreren wicklungen Download PDF

Info

Publication number
WO2015000639A2
WO2015000639A2 PCT/EP2014/060767 EP2014060767W WO2015000639A2 WO 2015000639 A2 WO2015000639 A2 WO 2015000639A2 EP 2014060767 W EP2014060767 W EP 2014060767W WO 2015000639 A2 WO2015000639 A2 WO 2015000639A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
groove
winding
machine component
plug
section
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/060767
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2015000639A3 (de
Inventor
Fabian Lange
Daniel Gremmel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2015000639A2 publication Critical patent/WO2015000639A2/de
Publication of WO2015000639A3 publication Critical patent/WO2015000639A3/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062—Windings in slots; salient pole windings
    • H02K15/063—Windings for large electric machines, e.g. bar windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/085—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to machine components for electrical machines, in particular stators or rotors, in which grooves are provided with introduced coil sides of windings.
  • the present invention relates to measures for increasing the slot fill factor in the grooves of machine components.
  • the power density is determined by a Nutyogllungsgrad of in grooves of a machine component, such. B. in the stator, introduced coil sides.
  • the groove fill factor indicating the groove fill factor is given by the ratio between the cross-sectional area of a groove and the cross-sectional area of the in-slot coil conductors forming the windings.
  • the coil conductor By directly winding the coil sides of the windings, for example by means of a needle winding technique, the coil conductor (coil wire) is drawn through the grooves of the component.
  • This method offers a high degree of flexibility due to the possibility of processing any effective winding cross-sections and configurations on identical machines by the choice of the number of turns. Due to the process, however, only coil conductors with round cross-sections can normally be processed here. Even with orthocyclic windings of non-insulated wires, without the use of slot insulation and groove paper For geometric reasons, the electrical slot fill factor is usually limited to less than 90%.
  • a machine component for an electrical machine in particular a stator arrangement or a rotor arrangement, is provided, comprising:
  • One or more first winding parts which are formed by means of one or more plug-in elements for the construction of a plug-in winding
  • One or more second winding parts which are formed as wire windings with coil wires.
  • One idea of the above machine component is to combine different winding techniques with one another for their production, thereby breaking the previously existing conflict of objectives between a high slot fill factor and at the same time a high degree of flexibility in production and design. This is accomplished by populating a first portion of the grooves in the machine component with plug-in components to form a mating coil and providing a second portion of the slots with a coil of coil wire, either as a coil wound directly into the machine component, e.g. can be formed by means of a needle winding or as a pre-wound pull-in winding.
  • a relatively high groove fill factor can be achieved by inserting male members into the first portion of the groove of the machine component, which are adapted with their cross-sections to the cross-section of the groove. Furthermore, by using a suitable wire winding with an adjustable number of turns, the cross section of the windings formed by the coil wire can be freely selected in the second section of the groove. This allows for high production and design flexibility.
  • a further advantage of the above machine component is that the two windings produced by different winding techniques can also be switched separately from one another, whereby further applications and control of the electric machine can be realized.
  • a partial shutdown for an optimized run-up of an electrical machine used as an electric drive with such a winding using only one of the winding parts in a groove can be used or it can be at lower power consumption (lower torque) of the energy consumption. be lowered.
  • a chord in which two phase windings are provided in a groove, ie when the winding located in the first section and the winding located in the second section are respectively assigned to different phases, it may not be necessary to provide a
  • Phase separator to be introduced, since the separation of the phases on the spatial separation between the two sections of the windings is achieved.
  • plug-in elements can be interconnected to one or more windings.
  • the plug-in elements may each have a conductor section which substantially completely fills a first section of the groove and is in particular formed with a rectangular or trapezoidal cross-section.
  • the conductor sections of the plug-in elements can lie one above the other and / or next to each other with respect to a depth of the groove.
  • the one or more plug-in elements can each be surrounded by a wire insulation and / or a total of a first slot insulation.
  • the wire windings are arranged in a second section of the groove, which is arranged in particular closer to a slot opening of the groove than the first winding parts.
  • the wire windings are arranged in a first portion of the groove, which is arranged in particular closer to a groove bottom of the groove than the second winding parts.
  • the coil wires of the wire windings can each be surrounded by a wire insulation and / or in total by a second slot insulation.
  • the plug-in elements can each have a larger cross-section than the coil wires used to form a directly wound coil or a pull-in winding.
  • the first winding parts may have a groove fill factor of more than 50% in a first portion of the groove and the second winding parts may have a groove fill factor of less than 50% in a second portion of the groove.
  • an electric machine with the above machine component is provided.
  • a method of constructing a machine component comprising a component body having a plurality of grooves terminating in a magnetic return area, comprising the following steps:
  • one or more second winding parts which are formed as wire windings with coil wires, in a second portion of one or more of the grooves.
  • first section can be arranged close to the return area and the second section can be arranged in the machine component remote from the return area.
  • the second section can be arranged close to the return region and the first region can be arranged in the machine component remotely.
  • the one or more second winding parts are wound directly into the grooves or inserted as a prefabricated wire winding in the grooves.
  • Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of a section of a circular cylindrical stator assembly 1 as a machine component for an electrical machine. Alternatively it can be provided as a machine component and a wound rotor assembly of an electric machine.
  • a stator body 2 of the stator arrangement 1 comprises a return region 3 and stator teeth 4 extending radially inwardly from the return region 3.
  • the stator teeth 4 are uniformly spaced apart in the circumferential direction, so that in each case between two adjacent stator teeth
  • stator teeth 4 is a groove 5 is formed.
  • the stator teeth 4 can continue to be provided at its end opposite the end portion 3 end with tooth heads, which narrow the groove openings of the grooves 5.
  • the groove 5 has a depth T which is divided into a first portion T1 and a second portion T2.
  • a or several plug-in elements 6 may be used in the form of a plug-in winding, which form a first winding part.
  • Each of the plug-in elements 6 may be surrounded by a wire insulation 61 in order to ensure electrical insulation with respect to the stator body 2 or with respect to adjacent plug-in windings 6 or conductor areas of other windings.
  • a first slot insulation 7 may be provided, which surrounds the plurality of plug-in elements 6 in the case of a plurality of plug-in elements 6 in a groove 5, so that the plurality of plug-in elements 6 can be used together in the first section T1 of the groove 5.
  • the plug-in elements 6 are U-shaped, so that they simultaneously with the mounting in the electric machine with their legs in two different grooves 5 of
  • Stator body 2 can be used.
  • the cross section of the one or more plug-in elements 6 is formed so that the first portion T1 of the groove 5 is filled as best as possible by the conductor cross-section.
  • the wire winding may e.g. be wound directly into the groove 5 by means of a needle winding technique or used as a prefabricated wire winding by means of a retraction technique in the second portion T2 of the groove 5.
  • Each of the coil wires 8 of the wire winding may be surrounded with its own wire insulation 81.
  • the coil wires 8 may be surrounded by a second slot insulation 9, which is formed in one or more parts.
  • the coil wires 8 have a round cross-section, as is customary in the field of coil windings.
  • the cross section of the individual plug-in elements 6 is significantly larger than the cross section of the individual
  • FIG. 2 schematically shows an example of a winding scheme. The upper part of the diagram shows the first winding and the lower part of the diagram shows the second winding for one of several phases.
  • the example relates to a three-phase electric machine with a 36-groove
  • Stator arrangement wherein a series circuit of two each by Steckele- elements 6 formed in different grooves 5 first winding parts and two formed by wire windings in different grooves second winding parts is provided.
  • the wire windings of the second winding parts are arranged adjacent to one another, wherein adjacent wire windings each extend with a coil side through a groove 5.
  • a coil side of the first winding parts and a coil side of the second winding parts are in this case in the same groove 5.
  • There are provided a plurality of such series circuits which are arranged offset in the illustrated embodiment three times around the stator 2.
  • the series circuits are arranged parallel to one another with respect to the phase connections.
  • FIG. 3 shows a winding diagram with a plurality of plug-in elements 6 per slot 5, wherein at least two of the plurality of plug-in elements 6 run through two identical slots 5 per slot 5 and are connected in series with one another in order to form a multi-turn coil winding.
  • two such multi-turn coil windings are connected both in series with one another and in series with four coil windings formed in series by single or multi-turn wire windings.
  • the wire windings are arranged adjacent to one another, wherein adjacent wire windings respectively extend with a coil side through a groove 5.
  • both two or more coil conductors of two plug-in elements 6 as also a wire winding, so that the winding structure in a groove 5 is at least four layers.
  • Stator assembly 1 shown in the form of a series circuit. All one each
  • Phase associated plug-in windings 6 are interconnected in series both with each other and with the same phase associated wire windings, which are also connected in series with each other in total.
  • the wire windings are arranged adjacent to one another, wherein adjacent wire windings each extend with a coil side through a groove 5.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maschinenkomponente (1) für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Statoranordnung oder eine Rotoranordnung, umfassend: - einen Komponentenkörper (2), der Nuten (5) aufweist; - einen oder mehrere erste Wicklungsteile, die mithilfe eines oder mehrerer Steckelemente (6) zum Aufbau einer Steckwicklung ausgebildet sind; und - einen oder mehrere zweite Wicklungsteile, die als Drahtwicklungen mit Spulendrähten (8) ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine mit mehreren Wicklungen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Maschinenkomponenten für elektrische Maschinen, insbesondere Statoren oder Rotoren, in denen Nuten mit eingebrachten Spulenseiten von Wicklungen vorgesehen sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zur Erhöhung des Nutfüllfaktors in den Nuten von Maschinenkomponenten.
Stand der Technik
Bei einer elektrischen Maschinen mit Spulenwicklungen wird die Leistungsdichte maßgeblich durch einen Nutfüllungsgrad von in Nuten einer Maschinenkomponente, wie z. B. in den Stator, eingebrachten Spulenseiten bestimmt. Der den Nutfüllungsgrad angebende elektrische Nutfüllfaktor ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche einer Nut und der Querschnittsfläche der in der Nut befindlichen, die Wicklungen bildenden Spulenleiter.
Durch direktes Wickeln der Spulenseiten der Wicklungen z.B. mithilfe einer Nadelwickeltechnik wird der Spulenleiter (Spulendraht) durch die Nuten der Komponente eingezogen. Dieses Verfahren bietet eine hohe Flexibilität aufgrund der Möglichkeit, durch die Wahl der Windungszahl beliebige effektive Wicklungsquerschnitte und -konfigurationen auf identischen Maschinen zu verarbeiten. Prozessbedingt lassen sich hier in der Regel allerdings nur Spulenleiter mit runden Querschnitten verarbeiten. Selbst bei orthozyklischen Wicklungen von nicht isolierten Drähten, ohne Verwendung von Nutisolation und Nutabschlusspapier ist der elektrische Nutfüllfaktor aus geometrischen Gründen meist auf unter 90% begrenzt. Durch Vorsehen von Nutisolationselementen, durch Vorsehen der den Spulenleiter umgebenden Drahtisolation sowie aufgrund der beim Einziehen der Spulenleiter herrschenden Reibungsverhältnisse sind in der Praxis jedoch nur Nutfüllfaktoren von ca. 45% bis 50% erreichbar.
Mit anderen Verfahren, wie beispielsweise durch eine Stecktechnik, zum Einbringen der Spulenseiten in die Nuten der Maschinenkomponente können höhere Nutfüllfaktoren erreicht werden. Bei der Stecktechnik werden Steckwicklungen mit definiertem Leiterquerschnitt, der oftmals deutlich größer ist als der von Spulendrähten, in axialer Richtung in die Nuten eingesteckt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es sich schlecht bzw. nur mit hohem Aufwand auf andere Baugrößen der Maschinenkomponente anwenden lässt, insbesondere bei geänderten Nutabmessungen. Die Anpassung der Leitergeometrie an einen geänderten Nutquerschnitt führt in der Regel dazu, dass die Werkzeuge zur Herstellung der Steckwicklungen angepasst bzw. neu konstruiert werden müssen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bereitstellen einer mit einer oder mehreren Wicklungen versehenen Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, die einen möglichst hohen Nutfüllfaktor aufweist, wobei die Art der Bewicklung eine große Flexibilität aufweist, so dass die Art der Bewicklung auch ohne hohen Aufwand auf andere Baugrößen der Maschinenkomponente angewandt werden kann. Insbesondere ist es wünschenswert, bei hohem Nutfüllfaktor einen hohen Freiheitsgrad hinsichtlich der Wahl der Wicklungsquerschnitte und -verschaltungen zu erreichen.
Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird durch die Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 sowie durch die elektrische Maschine und das Verfahren zum Aufbau einer Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Statoranordnung oder eine Rotoranordnung, vorgesehen, umfassend:
- einen Komponentenkörper, der Nuten aufweist;
- einen oder mehrere erste Wicklungsteile, die mithilfe eines oder mehrerer Steckelemente zum Aufbau einer Steckwicklung ausgebildet sind; und
- einen oder mehrere zweite Wicklungsteile, die als Drahtwicklungen mit Spulendrähten ausgebildet sind.
Eine Idee der obigen Maschinenkomponente besteht darin, zu deren Herstellung verschiedene Wicklungstechniken miteinander zu kombinieren und dadurch den bisher bestehenden Zielkonflikt zwischen hohem Nutfüllfaktor und gleichzeitig hoher Flexibilität der Fertigung und Auslegung zu durchbrechen. Dies wird da- durch erreicht, dass ein erster Abschnitt der Nuten in der Maschinenkomponente durch Steckelemente zum Aufbau einer Steckwicklung bestückt wird und ein zweiter Abschnitt der Nuten mit einer Spule aus einem Spulendraht versehen wird, die entweder als direkt in die Maschinenkomponente gewickelte Spule z.B. mithilfe einer Nadelwicklung oder als vorab gewickelte Einzugswicklung ausge- bildet sein kann. Durch diese Kombination der Wicklungstechniken kann ein relativ hoher Nutfüllfaktor erreicht werden, indem Steckelemente in den ersten Abschnitt der Nut der Maschinenkomponente eingesetzt werden, die mit ihren Querschnitten an den Querschnitt der Nut anpasst sind. Weiterhin kann durch Verwenden einer geeigneten Drahtwicklung mit einer anpassbaren Windungs- zahl der Querschnitt der durch den Spulendraht gebildeten Wicklungen in dem zweiten Abschnitt der Nut frei gewählt werden. Dies ermöglicht eine hohe ferti- gungs- und auslegungstechnische Flexibilität.
Ein weiterer Vorteil der obigen Maschinenkomponente besteht darin, dass die beiden mit unterschiedlichen Wicklungstechniken hergestellten Wicklungen auch getrennt voneinander schaltbar sind, wodurch weitere Anwendungen und An- steuerungen der elektrischen Maschine realisiert werden können. So kann eine Teilabschaltung für einen optimierten Hochlauf einer als Elektroantrieb verwendeten elektrischen Maschine mit einer derartigen Bewicklung unter Verwendung von nur einem der Wicklungsteile in einer Nut genutzt werden oder es kann bei geringerem Leistungsabruf (geringerem Drehmoment) der Energieverbrauch ge- senkt werden. Für den Fall einer Sehnung, bei der zwei Phasenwicklungen in einer Nut vorgesehen sind, d. h. wenn die in dem ersten Abschnitt befindliche Wicklung und die in dem zweiten Abschnitt befindliche Wicklung jeweils verschiedenen Phasen zugeordnet sind, ist es u.U. nicht erforderlich, einen
Phasentrenner einzufügen, da die Trennung der Phasen über die räumliche Trennung zwischen den zwei Abschnitten der Wicklungen erreicht wird.
Weiterhin können die Steckelemente zu einer oder mehreren Wicklungen verschaltet sein.
Insbesondere können die Steckelemente jeweils einen Leiterabschnitt aufweisen, der einen ersten Abschnitt der Nut im Wesentlichen vollständig ausfüllt und insbesondere mit einem rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform können die Leiterabschnitte der Steckelemente bezüglich einer Tiefe der Nut übereinander und/oder nebeneinander liegen.
Weiterhin können das eine oder die mehreren Steckelemente jeweils von einer Drahtisolation und/oder insgesamt von einer ersten Nutisolation umgeben sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Drahtwicklungen in einem zweiten Abschnitt der Nut angeordnet sind, der insbesondere näher an einer Nutöffnung der Nut angeordnet ist als die ersten Wicklungsteile.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Drahtwicklungen in einem ersten Abschnitt der Nut angeordnet sind, der insbesondere näher an einem Nutgrund der Nut angeordnet ist als die zweiten Wicklungsteile.
Ferner können die Spulendrähte der Drahtwicklungen jeweils von einer Drahtisolation und/oder insgesamt von einer zweiten Nutisolation umgeben sein.
Die Steckelemente können jeweils einen größeren Querschnitt aufweisen als die Spulendrähte, die zum Ausbilden der einer direkt gewickelten Spule oder einer Einzugswicklung verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform können die ersten Wicklungsteile einen Nutfüllfaktor von mehr als 50% in einem ersten Abschnitt der Nut und die zweiten Wicklungsteile einen Nutfüllfaktor von weniger als 50% in einem zweiten Abschnitt der Nut aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine mit der obigen Maschinenkomponente vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Aufbau einer Maschinenkomponente vorgesehen, die einen Komponentenkörper mit mehreren an einem magnetischen Rückschlussbereich endenden Nuten aufweist, umfassend die folgenden Schritte:
- Einbringen eines oder mehrerer erster Wicklungsteile durch Stecken von einem oder mehreren Steckelementen zum Bilden einer Steckwicklung in einem ersten Abschnitt einer oder mehrerer der Nuten; und
- Einbringen eines oder mehrerer zweiter Wicklungsteile, die als Drahtwicklungen mit Spulendrähten ausgebildet sind, in einem zweiten Abschnitt einer oder mehrerer der Nuten.
Weiterhin kann der erste Abschnitt rückschlussbereichsnah und der zweite Bereich rückschlussbereichsfern in der Maschinenkomponente angeordnet sein.
Alternativ kann der zweite Abschnitt rückschlussbereichsnah und der erste Bereich rückschlussbereichsfern in der Maschinenkomponente angeordnet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren zweiten Wicklungsteile direkt in die Nuten gewickelt oder als vorgefertigte Drahtwicklung in die Nuten eingelegt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: eine Querschnittsdarstellung durch einen Ausschnitt einer Maschinenkomponente, insbesondere eines Stators, mit einer Nut mit mehreren Wicklungssträngen; eine Darstellung einer beispielhaften Verschaltung der durch die verschiedenen Wicklungsstränge in den Nuten gebildeten Bewicklung der Maschinenkomponente; eine Darstellung einer beispielhaften Verschaltung der durch die verschiedenen Wicklungsstränge in den Nuten gebildeten Bewicklung der Maschinenkomponente gemäß einer weiteren Ausführungsform; und eine Darstellung einer beispielhaften Verschaltung der durch die verschiedenen Wicklungsstränge in den Nuten gebildeten Bewicklung der Maschinenkomponente gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts einer kreiszylindrischen Statoranordnung 1 als Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine. Alternativ kann als Maschinenkomponente auch eine bewickelte Rotoranordnung einer elektrischen Maschine vorgesehen sein.
Ein Statorkörper 2 der Statoranordnung 1 umfasst einen Rückschlussbereich 3 sowie von dem Rückschlussbereich 3 sich radial nach innen erstreckende Statorzähne 4. Die Statorzähne 4 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig vonei- nander beabstandet, so dass jeweils zwischen zwei benachbarten Statorzähnen
4 eine Nut 5 ausgebildet ist. Die Statorzähne 4 können weiterhin an ihrem dem Rückschlussbereich 3 entgegengesetzten Ende mit Zahnköpfen versehen sein, die die Nutöffnungen der Nuten 5 verengen.
Die Nut 5 weist eine Tiefe T auf, die in einen ersten Abschnitt T1 und einen zweiten Abschnitt T2 unterteilt ist. In dem ersten Abschnitt T1 der Nut 5 können ein oder mehrere Steckelemente 6 in Form einer Steckwicklung eingesetzt sein, die einen ersten Wicklungsteil ausbilden. Jedes der Steckelemente 6 kann von einer Drahtisolation 61 umgeben sein, um eine elektrische Isolierung gegenüber dem Statorkörper 2 bzw. gegenüber benachbarten Steckwicklungen 6 bzw. Leiterbe- reichen von sonstigen Wicklungen zu gewährleisten.
Weiterhin kann eine erste Nutisolation 7 vorgesehen sein, die im Falle von mehreren Steckelementen 6 in einer Nut 5 die mehreren Steckelemente 6 umgibt, so dass die mehreren Steckelemente 6 gemeinsam in den ersten Abschnitt T1 der Nut 5 eingesetzt werden können. Üblicherweise sind die Steckelemente 6 U- förmig ausgebildet, so dass diese bei der Montage in die elektrische Maschine mit ihren Schenkeln gleichzeitig in zwei verschiedene Nuten 5 des
Statorkörpers 2 eingesetzt werden können. Vorzugsweise werden die Steckelemente 6 in einem luftspaltfernen Bereich der
Nut 5, d. h. nahe dem Rückschlussbereich 3, angeordnet. Insbesondere ist der Querschnitt des einen oder der mehreren Steckelemente 6 so ausgebildet, dass der erste Abschnitt T1 der Nut 5 bestmöglich durch den Leiterquerschnitt ausgefüllt ist. Insbesondere weisen die Steckelemente 6 zumindest im Bereich ihrer Schenkel einen im Wesentlichen rechteckigen bzw. leicht trapezförmigen Querschnitt auf, um sich so einer entsprechenden Form der Nut 5 anzupassen.
In den sich zwischen der ersten Wicklung und dem Luftspalt (rückschlussbe- reichsfernen Abschnitt) erstreckenden zweiten Abschnitt T2 der Nut 5 wird nun eine Drahtwicklung mit Spulendrähten 8 als zweiten Wicklungsteil eingebracht.
Die Drahtwicklung kann z.B. mithilfe einer Nadelwickeltechnik direkt in die Nut 5 hineingewickelt oder als vorgefertigte Drahtwicklung mithilfe einer Einzugstechnik in den zweiten Abschnitt T2 der Nut 5 eingesetzt werden. Jeder der Spulendrähte 8 der Drahtwicklung kann mit einer eigenen Drahtisolation 81 umgeben seten Wicklungsin. Die Spulendrähte 8 können von einer zweiten Nutisolation 9 umgeben sein, die ein oder mehrteilig ausgebildet ist.
Insbesondere weisen die Spulendrähte 8 einen runden Querschnitt auf, wie es im Gebiet von Spulenwicklungen üblich ist. Insbesondere ist der Querschnitt der einzelnen Steckelemente 6 deutlich größer als der Querschnitt der einzelnen
Spulendrähte 8. Durch das Vorsehen der verschiedenartigen Wicklungen in dem ersten Abschnitt T1 der Nut 5 und in dem zweiten Abschnitt T2 der Nut 5 kann eine hohe Flexibilität bei der Fertigung und Auslegung der Maschinenkomponente erreicht werden. Zudem erhöht das Vorsehen der Wicklung in dem ersten Abschnitt T1 der Nut 5 als Steckwicklung 6 den Nutfüllfaktor erheblich, so dass die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine deutlich erhöht werden können. In Figur 2 ist schematisch ein Beispiel für ein Wicklungsschema gezeigt. Der obere Teil des Diagramms zeigt die erste Wicklung und der untere Teil des Diagramms zeigt die zweite Wicklung für eine von mehreren Phasen. Das Beispiel betrifft eine dreiphasige elektrische Maschine mit einer 36-nutigen
Statoranordnung, wobei eine Serienschaltung von jeweils zwei durch Steckele- mente 6 in verschiedenen Nuten 5 gebildeten ersten Wicklungsteilen und zwei durch Drahtwicklungen in verschiedenen Nuten gebildeten zweiten Wicklungsteilen vorgesehen ist. Die Drahtwicklungen der zweiten Wicklungsteile sind einander benachbart angeordnet, wobei einander benachbarte Drahtwicklungen jeweils mit einer Spulenseite durch eine Nut 5 verlaufen. Eine Spulenseite der ers- ten Wicklungsteile und eine Spulenseite der zweiten Wicklungsteile befinden sich dabei in derselben Nut 5. Es sind mehrere derartige Serienschaltungen vorgesehen, die in der dargestellten Ausführungsform dreifach um die Statoranordnung 2 versetzt angeordnet sind. Die Serienschaltungen sind bezüglich der Phasenanschlüsse parallel zueinander angeordnet.
In Figur 3 ist ein Wicklungsschema mit mehreren Steckelementen 6 pro Nut 5 dargestellt, wobei mindestens zwei der mehreren Steckelemente 6 pro Nut 5 durch zwei gleiche Nuten 5 verlaufen und seriell miteinander verschaltet sind, um eine mehrwindige Spulenwicklung auszubilden. Jeweils zwei solcher mehrwindi- ger Spulenwicklungen sind sowohl in Reihe zueinander als auch in Reihe mit jeweils vier durch ein- oder mehrwindige Drahtwicklungen gebildete, in Reihe geschaltete Spulenwicklungen geschaltet. Die Drahtwicklungen sind einander benachbart angeordnet, wobei einander benachbarte Drahtwicklungen jeweils mit einer Spulenseite durch eine Nut 5 verlaufen. Weiterhin befinden sich in einer Nut 5 sowohl zwei oder mehrere Spulenleiter von zwei Steckelementen 6 als auch eine Drahtwicklung, so dass der Wicklungsaufbau in einer Nut 5 mindestens vierschichtig ist.
In Figur 4 ist eine Verschaltung einer vierschichtig bewickelten
Statoranordnung 1 in Form einer Serienschaltung dargestellt. Alle jeweils einer
Phase zugeordneten Steckwicklungen 6 sind sowohl miteinander als auch mit den der gleichen Phase zugeordneten Drahtwicklungen, die insgesamt ebenfalls seriell miteinander verschaltet sind, in Reihe verschaltet. Die Drahtwicklungen sind einander benachbart angeordnet, wobei einander benachbarte Drahtwick- lungen jeweils mit einer Spulenseite durch eine Nut 5 verlaufen.

Claims

Ansprüche
1 . Maschinenkomponente (1 ) für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Statoranordnung oder eine Rotoranordnung, umfassend:
- einen Komponentenkörper (2), der Nuten (5) aufweist;
- einen oder mehrere erste Wicklungsteile, die mithilfe eines oder mehrerer Steckelemente (6) zum Aufbau einer Steckwicklung ausgebildet sind; und
- einen oder mehrere zweite Wicklungsteile, die als Drahtwicklungen mit Spulendrähten (8) ausgebildet sind.
2. Maschinenkomponente nach Anspruch 1 , wobei die Steckelemente (6) zu einer oder mehreren Wicklungen verschaltet sind.
3. Maschinenkomponente nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steckelemente (6) einen Leiterabschnitt aufweisen, der einen ersten Abschnitt der Nut (5) im Wesentlichen vollständig ausfüllt und insbesondere mit einem rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
4. Maschinenkomponente nach Anspruch 3, wobei die Leiterabschnitte der Steckelemente (6) bezüglich einer Tiefe der Nut (5) übereinander und/oder nebeneinander liegen.
5. Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das eine oder die mehreren Steckelemente (6) jeweils von einer Drahtisolation und/oder von einer ersten Nutisolation (7) umgeben sind.
6. Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Drahtwicklungen in einem zweiten Abschnitt der Nut (5) angeordnet sind, der insbesondere näher an einer Nutöffnung der Nut (5) angeordnet ist als die ersten Wicklungsteile.
7. Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Drahtwicklungen in einem ersten Abschnitt der Nut (5) angeordnet sind, der insbesondere näher an einem Nutgrund der Nut (5) angeordnet ist als die zweiten Wicklungsteile.
8. Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Spulendrähte (8) der Drahtwicklungen jeweils von einer Drahtisolation und/oder von einer zweiten Nutisolation (9) umgeben sind.
9. Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steckelemente (6) jeweils einen größeren Querschnitt aufweisen als die Spulendrähte (8).
10. Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die ersten Wicklungsteile einen Nutfüllfaktor von mehr als 55% in einem ersten Abschnitt der Nut (5) und die zweiten Wicklungsteile einen Nutfüllfaktor von weniger als 55% in einem zweiten Abschnitt der Nut (5) aufweisen.
1 1 . Elektrische Maschine mit einer Maschinenkomponente nach einem der An- Sprüche 1 bis 10.
12. Verfahren zum Aufbau einer Maschinenkomponente, die einen Komponentenkörper (2) mit mehreren an einem magnetischen Rückschlussbereich (3) endenden Nuten (5) aufweist, umfassend die folgenden Schritte:
- Einbringen eines oder mehrerer erster Wicklungsteile durch Stecken von einem oder mehreren Steckelementen (6) zum Bilden einer Steckwicklung in einem ersten Abschnitt einer oder mehrerer der Nuten (5); und - Einbringen eines oder mehrerer zweiter Wicklungsteile, die als Drahtwicklungen mit Spulendrähten (8) ausgebildet sind, in einem zweiten Abschnitt einer oder mehrerer der Nuten (5).
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der erste Abschnitt rückschlussbereichs- nah und der zweite Bereich rückschlussbereichsfern in der Maschinenkomponente angeordnet ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zweite Abschnitt rückschlussbe- reichsnah und der erste Bereich rückschlussbereichsfern in der Maschinenkomponente angeordnet ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Drahtwicklung direkt in die Nuten (5) gewickelt oder als vorgefertigte Drahtwicklung einer Einzugswicklung in die Nuten (5) eingelegt wird.
PCT/EP2014/060767 2013-07-02 2014-05-26 Maschinenkomponente für eine elektrische maschine mit mehreren wicklungen WO2015000639A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013212909.2A DE102013212909A1 (de) 2013-07-02 2013-07-02 Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine mit mehreren Wicklungen
DE102013212909.2 2013-07-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015000639A2 true WO2015000639A2 (de) 2015-01-08
WO2015000639A3 WO2015000639A3 (de) 2015-06-18

Family

ID=50896248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/060767 WO2015000639A2 (de) 2013-07-02 2014-05-26 Maschinenkomponente für eine elektrische maschine mit mehreren wicklungen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013212909A1 (de)
WO (1) WO2015000639A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018042035A1 (de) * 2016-09-05 2018-03-08 Thyssenkrupp System Engineering Gmbh Montagevorrichtung zum gleichzeitigen einführen von kupferstäben in eine elektrische maschine und verfahren

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017011853A1 (de) 2017-12-21 2018-05-30 Daimler Ag Statorzahn, Statorzahnsegment, Statorkörper und Stator
DE102019113432A1 (de) * 2019-05-21 2020-11-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Stator einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE316944C (de) * 1917-05-17 1919-12-08
JP2002142416A (ja) * 2000-11-06 2002-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動機の固定子の製造方法及び密閉型圧縮機
DE102006047975A1 (de) * 2006-10-10 2008-04-17 Siemens Ag Permanenterregte Synchronmaschine mit Flachdrahtwicklung
US7830062B2 (en) * 2006-12-12 2010-11-09 Nidec Corporation Motor having round and angular coils
US8415854B2 (en) * 2008-07-28 2013-04-09 Direct Drive Systems, Inc. Stator for an electric machine
DE112012004477T5 (de) * 2011-10-27 2014-07-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Segmentspule, Verfahren zur Herstellung einer Segmentspule, Drahtstab für eine Segmentspule und Stator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018042035A1 (de) * 2016-09-05 2018-03-08 Thyssenkrupp System Engineering Gmbh Montagevorrichtung zum gleichzeitigen einführen von kupferstäben in eine elektrische maschine und verfahren
CN109690923A (zh) * 2016-09-05 2019-04-26 蒂森克虏伯***工程有限责任公司 用于将铜杆同时引入电机中的装配设备及方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013212909A1 (de) 2015-01-08
WO2015000639A3 (de) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3542446B1 (de) Wellenwicklungsspule für ein statorblechpaket einer elektrischen maschine
DE102009032882B3 (de) Herstellungsverfahren für Formspulen
EP3218994A1 (de) Wellenwicklung mit niedriger rastmoment, stator und elektrische maschine mit derartiger wellenwicklung
DE102018127558A1 (de) Elektrische Maschine mit Statorwicklungen unterschiedlichen Querschnitts
EP3347973B1 (de) Stator für eine elektrische maschine, elektrische maschine sowie herstellungsverfahren
EP1494338B1 (de) Herstellungsverfahren eines Kerns einer elektrischen Maschine
DE102015222367A1 (de) Wellenwicklung mit Wickelschema zur Verringerung der Spannungsdifferenzen in einer Statornut einer elektrischen Maschine
DE102020208130A1 (de) Wicklungssystem für eine elektrische Maschine
EP3352341A1 (de) Statorpaket und verfahren zum herstellen eines statorpakets
DE102016102234B4 (de) Verfahren zum anordnen der wicklungen für einen radialspaltmotor mit verteilter wicklung
WO2015000639A2 (de) Maschinenkomponente für eine elektrische maschine mit mehreren wicklungen
DE10329576A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer zweischichtigen Schleifenwicklung
EP2026450B1 (de) Elektrische Maschine mit einer Wicklung zur Erzeugung eines Drehfeldes und Verfahren zur Herstellung der Wicklung
EP1915812B1 (de) Elektrische maschine mit mehretagiger wicklung
DE102012206684A1 (de) Elektrische Maschine mit Wellenwicklung und parallelen Stromzweigen
EP3167540B1 (de) Verfahren zum herstellen einer elektrischen maschine mit formspulen sowie elektrische maschine und herstellungswerkzeug
DE102018207231A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine und Herstellungsverfahren für einen Stator für eine elektrische Maschine
EP4173119B1 (de) Stator für eine elektrische maschine und verfahren zum aufbringen einer hairpin-wicklung auf einen statorkörper
DE202009008515U1 (de) Stator für einen Elektromotor
WO2021250162A1 (de) Stator für eine elektrische maschine, sowie elektrische maschine
WO2016096246A1 (de) Wicklungsanordnung und elektrische maschine mit einer derartigen wicklungsanordnung
EP0878893A1 (de) Elektrische Maschine, insbesondere Drehstrommaschine mit gewundenen Stromleitern
DE10061045A1 (de) Mehrphasige elektrische Maschine
DE102013216210A1 (de) Wickelkörper für einen Stator eines Elektromotors
DE102014222942A1 (de) Stator einer elektrischen Maschine

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14728485

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2