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EP3769406A1 - Connection of "n"-busbars in an electric motor - Google Patents

Connection of "n"-busbars in an electric motor

Info

Publication number
EP3769406A1
EP3769406A1 EP19712134.6A EP19712134A EP3769406A1 EP 3769406 A1 EP3769406 A1 EP 3769406A1 EP 19712134 A EP19712134 A EP 19712134A EP 3769406 A1 EP3769406 A1 EP 3769406A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
busbars
interconnection
windings
plane
busbar
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP19712134.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Gramann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3769406A1 publication Critical patent/EP3769406A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/03—Machines characterised by the wiring boards, i.e. printed circuit boards or similar structures for connecting the winding terminations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the invention relates to an interconnection of cylindrical windings of a
  • Electric motor with four busbars, these busbars as electrical conductor strips for making interconnections between the individual
  • Windings serve.
  • the conductor tracks of sheet metal parts are formed, the staggered radially one behind the other and circumferentially offset from one another in the annular support are used.
  • the sheet metal parts are configured so that the number of sheet metal parts of the same shape is as large as possible.
  • stator having a plurality of stator poles and at least one bus bar for electrically connecting the ends of the windings of different stator poles.
  • the method is characterized in that the busbar is designed in several parts and a plurality of holding parts, on each of which at least one winding wire is fixed, and a connecting part for electrically connecting the holding parts, and that temporally before a winding process, first the holding parts on a
  • Carrier component are arranged and then the winding process takes place, in which at least one winding wire wound on stator teeth and fixed to the holding parts.
  • the busbar is characterized
  • Insulating material and arranged on the support electrical conductor strips for
  • the conductor strips are designed as curved wires, which are preferably inserted in channels formed in the carrier and fixed by means of two annular cover elements made of insulating material.
  • the object of the invention is in a generic device
  • the preferably four bus bars are arranged geometrically in a minimum number of preferably three levels, wherein a plane is defined as a concentric layer relative to the winding and a constant radius follows, with busbars on the same level crossing those busbar on the other level, ie the "unbundling" can take place any number of times in these two levels mentioned here. It can be optimized by this type of arrangement, the dimensions of the busbar areas for interconnecting a winding. A space-optimized solution is therefore the result.
  • Busbar distribution on the said three levels is also an implementation of multi-phase motors, i. more than 3-phase motors, possible.
  • the interconnection can ideally be realized and provided in a virtually space-neutral manner and overall with only minimal extensions of the stator dimensions.
  • four existing bus bars two bus bars lying on one level cross those one bus bar which is on the other level.
  • the plane is located with the one single busbar radially inward than the plane with the two busbars.
  • the fourth bus bar has no influence on the outer and on the inner extension of the radial dimensions and will be described in more detail later.
  • the busbars are distributed over more levels than radially on the opposite side of the winding, for example. Inside of the windings / radially inside the windings. In an external rotor, this may just be
  • Training is advantageous in order to benefit from a better torque can.
  • the necessary crossover of Interconnection provided.
  • the internal components / levels can also be outside or vice versa.
  • Busbars for example, inside, are distributed on less planes than the radial
  • a bridge piece ensures the electrical connection of the busbars located on two different radial planes, wherein the bridge piece in a direction perpendicular to the radial Plane-aligned bridge plane is arranged, then the busbar areas for interconnecting the windings, which influence the axial length of the stator optimized.
  • a minimal, axial extension has the advantage that the drive train can be kept shorter.
  • Bridge pieces exist, which are all arranged in the same bridge level. As a result, assuming the above-mentioned four busbars used, in the axial dimension only one bridging plane is necessary for the four busbars.
  • the interconnection can be down to the a level comprising the fourth busbar, space neutral over the winding head and space realized in total with minimal axial extensions of the stator.
  • the windings are designed as bar wave windings and / or the windings form 3 ⁇ 6 free ends due to the three strands per winding, which are each formed by way of example by way of six wires.
  • the respective three strands are laser welded to the respective ends of the busbars on the end face of the windings, wherein the end faces are slightly shortened axially or - in other words - can be marked accordingly with the same result.
  • the dimension of the stator in the axial direction can remain unaffected.
  • Insulation from each other and / or from each of the other busbars associated windings are electrically isolated.
  • a stator constructed by the windings is widened in the radial direction inwards and outwards by the busbar thickness and the insulation thickness.
  • each busbar isolated from the other busbars and isolated to the windings, which are surrounded by the busbars in radial view are guided in the respective cylinder levels without these mutually disturbing or unintentionally touching.
  • interactions between the bus bars can be prevented.
  • the insulation thickness to be used can be adequately adapted to the prevailing conditions and thus has only a small influence on the enlargement of the radial dimensions.
  • the interconnection has an advantage when the stator is extended in the axial direction by the bridge piece thickness and the insulation thickness. This is a minimal extension of the stator in the axial direction.
  • each busbar isolated from the other busbars or windings are performed as a bridge piece in the bridge level.
  • bus bars of the one plane are designed so that they are arranged closer to the windings than the crossing bus bars of the other plane. In this way, both space and material is saved.
  • the invention also relates to an electric motor with the interconnection according to the preceding aspects, wherein the electric motor shown is a multi-phase, approximately 3-phase motor, but the solution presented is also applicable to other phases.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of the interconnection without representation of the windings, which are present in reality between busbar receiving "radial" levels.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of the interconnection 1 of cylindrical
  • the circuit 1 includes four bus bars 2 each connected at one end to a winding located on the radially inner side of the stator and connected at the other end to another coil located on the radially outer side of the stator is.
  • Busbars 2 provided on the same level 3 and the third busbar 2 on the other level 4.
  • the two of the illustrated busbars 2 on the level 3 cross the busbar 2 on the level 4th
  • On the radial inner side of the stator three busbars 2 in a plane 5 (cylinder level itself, not shown) are arranged.
  • the planes 3, 4 and 5 enlarge the stator in the radial direction 6
  • the busbars 2 go over in each case a bridge piece 7.
  • the bridge pieces 7 lie in a common bridge plane.
  • the bridge plane is formed perpendicular to the planes 3, 4 and 5.
  • Each bridge piece 7 connects the inside of the stator in the circumferential direction extending portion of a bus bar 2 with the outside of the stator in the circumferential direction extending portion thereof
  • Busbar 2 The bridge plane extends the stator in the axial direction 8.
  • the fourth bus bar 2 which also connects one end of a winding with another end of another winding.
  • Each busbar 2 has a busbar thickness 9.
  • the bus bar thickness 9 together with a required insulation thickness (not shown) defines the thicknesses of the respective planes 3, 4 and 5 and thus the dimensions of the
  • the thickness of the bridge plane is defined by the bridge rail thickness 10 and the required insulation thickness (not shown).
  • Each winding consists of three strands 11 and each strand 11 comprises six wires (not shown).
  • the windings and the way they are connected together represent a bar shaft winding.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

The invention relates to a connection (1) of cylindrical windings of an electric motor with "n"-busbars (2) in order to produce interconnections between the individual windings, wherein the busbars (2) are geometrically arranged in three planes (3,4,5), wherein a plane (5) is defined as a concentric layer relative to the winding and follows a constant radius, wherein busbars (2) on the same plane (3) cross that busbar (2) on the other plane (4).

Description

Verschaltung von„n“-Stromschienen in einem Elektromotor  Interconnection of "n" power rails in an electric motor
Die Erfindung betrifft eine Verschaltung von zylindrischen Wicklungen eines The invention relates to an interconnection of cylindrical windings of a
Elektromotors mit vier Stromschienen, wobei diese Stromschienen als elektrische Leiterstreifen zum Herstellen von Schaltverbindungen zwischen den einzelnen Electric motor with four busbars, these busbars as electrical conductor strips for making interconnections between the individual
Wicklungen dienen. Windings serve.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Verschaltungsarten in 3-phasigen Maschinen bekannt. Beispielsweise wird in der DE 103 28 720 A1 ein Verschaltungselement für eine aus Spulen zusammengesetzte, mehrsträngige Wicklung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines bürstenlosen Gleichstrommotors, angegeben, das einen ringförmigen Träger aus einem Isoliermaterial und im Träger angeordnete Leiterbahnen zur elektrischen Verbindung der Spulen und Wicklungsstränge aufweist. Zur Circuitry types in 3-phase machines are already known from the prior art. For example, in DE 103 28 720 A1 discloses a Verschaltungselement for a composite of coils, multi-strand winding of an electrical machine, in particular a brushless DC motor, specified, which has an annular carrier made of an insulating material and arranged in the carrier tracks for electrically connecting the coils and winding strands , to
kostengünstigen Fertigung eines kompakten, kleinbauenden Verschaltungselements sind die Leiterbahnen von Blechteilen gebildet, die hochkant radial hintereinander gestaffelt und in Umfangsrichtung zueinander versetzt in den ringförmigen Träger eingesetzt sind. Die Blechteile sind so konfiguriert, das die Zahl von formgleichen Blechteilen so groß wie möglich ist. cost-effective production of a compact, small-sized Verschaltungselements the conductor tracks of sheet metal parts are formed, the staggered radially one behind the other and circumferentially offset from one another in the annular support are used. The sheet metal parts are configured so that the number of sheet metal parts of the same shape is as large as possible.
Das Verwenden von Verschaltungsarten einer 3-phasigen Maschine mit einer Using wiring types of a 3-phase machine with a
Wellenwicklung, wie es bisher vorgenommen wird, hat den Nachteil, dass die Wave winding, as is done so far, has the disadvantage that the
Verbindung von der jeweiligen Stromschiene zu dem Draht den Stator axial, parallel zur Motorachse, erheblich verlängert, da radial innen drei Ebenen verwendet werden müssen und die Entflechtung zu den radial außen liegenden Drähten auf der Stirnfläche erfolgt. Alternativ hierzu kann die Entflechtung auf Zylinderebenen erfolgen, welche radial außen liegen. Diese würden schließlich den radialen Bauraum vergrößern. Auch eine Kombination der beiden Entflechtungen ist eine bekannte Verschaltungsart. Connection of the respective busbar to the wire axially, parallel to the motor axis, considerably extended, since three levels must be used radially inward and the unbundling takes place to the radially outer wires on the end face. Alternatively, the unbundling can be done on cylindrical planes, which are radially outward. These would eventually increase the radial space. A combination of the two unbundling is a well-known Verschaltungsart.
Hierbei erfolgt eine Teil-Entflechtung auf der Stirnfläche und die restliche Teil- Entflechtung auf den äußeren Zylinderflächen, wodurch sowohl die axiale Länge als auch der radiale Bauraum um den entsprechenden Entflechtungsteil vergrößert wird. Weiterhin offenbart zum Beispiel die DE 10 2014 201 637 A1 ein Verfahren zum Here, a partial unbundling takes place on the end face and the remaining part unbundling on the outer cylindrical surfaces, whereby both the axial length and the radial space is increased by the corresponding Entflechtungsteil. Furthermore, for example, DE 10 2014 201 637 A1 discloses a method for
Herstellen eines Stators, der mehrere Statorpole und wenigstens eine Stromschiene zum elektrischen Verbinden der Enden der Wicklungen unterschiedlicher Statorpole aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Stromschiene mehrteilig ausgebildet ist und mehrere Halteteile, an denen jeweils wenigstens ein Wickeldraht fixierbar ist, und ein Verbindungsteil zum elektrischen Verbinden der Halteteile aufweist, und dass zeitlich vor einem Wickelvorgang zunächst die Halteteile an einem Producing a stator having a plurality of stator poles and at least one bus bar for electrically connecting the ends of the windings of different stator poles. The method is characterized in that the busbar is designed in several parts and a plurality of holding parts, on each of which at least one winding wire is fixed, and a connecting part for electrically connecting the holding parts, and that temporally before a winding process, first the holding parts on a
Trägerbauteil angeordnet werden und anschließend der Wickelvorgang erfolgt, bei dem wenigstens ein Wickeldraht auf Statorzähne aufgewickelt und an den Halteteilen fixiert wird. Zeitlich nach dem Wickelvorgang wird die Stromschiene dadurch Carrier component are arranged and then the winding process takes place, in which at least one winding wire wound on stator teeth and fixed to the holding parts. Time after the winding process, the busbar is characterized
zusammengesetzt, dass die Halteteile mittels des Verbindungsteils elektrisch leitend verbunden werden. assembled, that the holding parts are electrically connected by means of the connecting part.
Auch wird in der DE 102 61 611 A1 ein Verschaltungselement für eine aus Spulen zusammengesetzte, mehrsträngige Wicklung einer elektrischen Maschine, Also, in DE 102 61 611 A1, a wiring element for a multi-strand winding of an electrical machine composed of coils,
insbesondere eines bürstenlosen Kleinmotors, offenbart, das einen Träger aus in particular, a brushless small motor, discloses that a carrier
Isoliermaterial und auf dem Träger angeordnete elektrische Leiterstreifen zum Insulating material and arranged on the support electrical conductor strips for
Herstellen von Schaltverbindungen zwischen den Spulen aufweist. Zur Verringerung der Werkstoffkosten sind die Leiterstreifen als gebogene Drähte ausgeführt, die vorzugsweise in im Träger ausgebildeten Rinnen eingelegt und mittels zweier ringförmiger Abdeckelemente aus Isoliermaterial festgelegt sind. Producing interconnections between the coils. To reduce the cost of materials, the conductor strips are designed as curved wires, which are preferably inserted in channels formed in the carrier and fixed by means of two annular cover elements made of insulating material.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschaltung für Stromschienen bereitzustellen, welche es ermöglicht, sowohl die axialen als auch die radialen It is the object of the present invention to provide a circuit for busbars, which allows both the axial and the radial
Dimensionen zu verkleinern. Durch den Einsatz einer solchen Verschaltung in einen Elektromotor soll Bauraum bei gleichbleibender Leistung gespart werden. Insbesondere sollen die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile abgestellt werden oder zumindest gemindert werden. To downsize dimensions. By using such an interconnection in an electric motor space is to be saved while maintaining performance. In particular, the known from the prior art disadvantages should be turned off or at least reduced.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsmäßigen Vorrichtung The object of the invention is in a generic device
erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die bevorzugt vier Stromschienen in einer minimalen Anzahl von bevorzugt drei Ebenen geometrisch angeordnet sind, wobei eine Ebene als eine konzentrische Schicht relativ zur Wicklung definiert ist und einem konstanten Radius folgt, wobei Stromschienen auf derselben Ebene jene Stromschiene auf der anderen Ebene kreuzen, d.h. das„Entflechten“ kann beliebig oft in diesen hier genannten zwei Ebenen stattfinden. Es können durch diese Art der Anordnung, die Ausmaße der Stromschienenbereiche zur Verschaltung einer Wicklung optimiert werden. Eine bauraumoptimierte Lösung ist also die Folge. Mit einer According to the invention solved in that the preferably four bus bars are arranged geometrically in a minimum number of preferably three levels, wherein a plane is defined as a concentric layer relative to the winding and a constant radius follows, with busbars on the same level crossing those busbar on the other level, ie the "unbundling" can take place any number of times in these two levels mentioned here. It can be optimized by this type of arrangement, the dimensions of the busbar areas for interconnecting a winding. A space-optimized solution is therefore the result. With a
Stromschienenverteilung auf den besagten drei Ebenen ist auch eine Realisierung von vielphasigen Motoren, d.h. mehr als 3-phasigen Motoren, möglich. Busbar distribution on the said three levels is also an implementation of multi-phase motors, i. more than 3-phase motors, possible.
Durch den Einsatz einer derartigen Verschaltung und einer geschickten Kreuzung (Entflechtung) der verbauten Ebenen, kann im Idealfall die Verschaltung nahezu bauraumneutral und insgesamt mit nur minimalsten Verlängerungen der Stator- Dimensionen realisiert und bereitgestellt werden. In anderen Worten, bei der Annahme von vier vorhandenen Stromschienen, kreuzen zwei Stromschienen, welche auf einer Ebene liegen, jene eine Stromschiene, welche auf der anderen Ebene liegt. Bei einem Innenläufer, wie er exemplarisch auch in der Zeichnung wiedergegeben ist, liegt die Ebene mit der einen einzelnen Stromschiene radial weiter innen als die Ebene mit den zwei Stromschienen. Die vierte Stromschiene hat weder Einfluss auf die äußere als auch auf die innere Erweiterung der radialen Dimensionen und wird später genauer beschrieben. Through the use of such an interconnection and a clever intersection (unbundling) of the built-in levels, the interconnection can ideally be realized and provided in a virtually space-neutral manner and overall with only minimal extensions of the stator dimensions. In other words, assuming four existing bus bars, two bus bars lying on one level cross those one bus bar which is on the other level. In an internal rotor, as shown by way of example in the drawing, the plane is located with the one single busbar radially inward than the plane with the two busbars. The fourth bus bar has no influence on the outer and on the inner extension of the radial dimensions and will be described in more detail later.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert. Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
So ist es beispielsweise bei einem Innenläufer zweckmäßig, wenn radial auf der einen Seite der Wicklungen, bspw. außen von den Wicklungen / radial außerhalb der Thus, it is expedient for example in an internal rotor, if radially on one side of the windings, for example. Outside of the windings / radially outside the
Wicklungen, die Stromschienen auf mehr Ebenen verteilt sind als radial auf der gegenüberliegenden Seite der Wicklung, bspw. innen von den Wicklungen / radial innerhalb der Wicklungen. Bei einem Außenläufer kann dies evtl gerade Windings, the busbars are distributed over more levels than radially on the opposite side of the winding, for example. Inside of the windings / radially inside the windings. In an external rotor, this may just be
entgegengesetzt / vice versa realisiert sein. Eine radiale Erweiterung nach außen in einem solchen Motor bietet sich an, da dies Bauraum ist, welcher (ohnehin) etwas mehr vorhanden ist. Im Inneren des Stators liegt der Rotor, dessen möglichst große opposite / vice versa be realized. A radial extension to the outside in such a motor is advisable, since this is installation space, which (anyway) is slightly more present. Inside the stator is the rotor whose largest possible
Ausbildung vorteilhaft ist, um von einem besseren Drehmoment profitieren zu können. Somit ist in mehreren radialen Ebenen nach außen die notwendige Überkreuzung der Verschaltung vorgesehen. Natürlich können die innen liegenden Bauteile / Ebenen auch außen sein bzw. vice versa. Training is advantageous in order to benefit from a better torque can. Thus, in several radial planes outwards the necessary crossover of Interconnection provided. Of course, the internal components / levels can also be outside or vice versa.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die radial auf der einen Seite angeordneten Furthermore, it is advantageous if the arranged radially on one side
Stromschienen, bspw. innen, auf weniger Ebenen verteilt sind als die radial Busbars, for example, inside, are distributed on less planes than the radial
entgegengesetzt dazu angeordneten Stromschienen, bspw. radial außen, verteilt sind, die nämlich auf einer anderen Ebene und sogar auf der anderen Seite der Wicklungen vorhanden sind. Auf diese Weise wird im Inneren des Stators für vier Stromschienen eine Ebene weniger verbaut als radial außen. Die Stromschienenbereiche zur Radially outward, distributed, namely, which are present on a different plane and even on the other side of the windings. In this way, one level less is installed inside the stator for four busbars than radially outside. The busbar areas to
Verschaltung im Inneren, die die radiale Dimension des Stators beeinflussen, müssen minimal bezüglich des Radialbauraums gestaltet sein. Interconnection inside, which influence the radial dimension of the stator, must be designed minimal with respect to the radial space.
In anderen Worten, werden somit radial außen zwei (der Umfangrichtung folgende) Zylinderebenen / Ebenen vorgehalten und radial innerhalb der Wicklungen wird nur eine „radiale“ Ebene, Zylinderebene, ausgebildet, wenn wiederum von beispielsweise vier Stromschienen ausgegangen wird. In other words, two (level direction following) cylinder levels / levels are thus maintained radially outward radially and radially within the windings, only a "radial" plane, cylinder plane is formed, if, for example, four busbars is assumed.
Insbesondere, wenn eine Stromschiene mit einem ersten Ende einer Wicklung verbunden ist und mit einem zweiten Ende einer anderen Wicklung verbunden ist, wobei ein Brückenstück die elektrische Verbindung der auf zwei unterschiedlichen radialen Ebenen befindlichen Stromschienen sicher stellt, wobei das Brückenstück in einer senkrecht zu den radialen Ebenen ausgerichteten Brückenebene angeordnet ist, dann werden die Stromschienenbereiche zur Verschaltung der Wicklungen, die die axiale Länge des Stators beeinflussen, optimiert. Eine minimale, axiale Verlängerung hat den Vorteil, dass der Antriebsstrang kürzer gehalten werden kann. In particular, when a bus bar is connected to a first end of a winding and connected to a second end of another winding, wherein a bridge piece ensures the electrical connection of the busbars located on two different radial planes, wherein the bridge piece in a direction perpendicular to the radial Plane-aligned bridge plane is arranged, then the busbar areas for interconnecting the windings, which influence the axial length of the stator optimized. A minimal, axial extension has the advantage that the drive train can be kept shorter.
Ein weiterer Vorteil entsteht, wenn es mehrere Brückenstücke, bspw. drei Another advantage arises when there are several bridge pieces, for example three
Brückenstücke gibt, die alle in derselben Brückenebene angeordnet sind. Dadurch ist, bei der Annahme von den obengenannten verwendeten vier Stromschienen, in der axialen Dimension nur eine Brückenebene für die vier Stromschienen notwendig. Bridge pieces exist, which are all arranged in the same bridge level. As a result, assuming the above-mentioned four busbars used, in the axial dimension only one bridging plane is necessary for the four busbars.
Hierbei liegt die vorstehend bereits erwähnte vierte Stromschiene in der einen  Here is the above-mentioned fourth busbar in the one
Brückenebene und verbindet in dieser einen (bestimmten) Brückenebene die jeweiligen Enden der Spulen. In anderen Worten, kann im Idealfall die Verschaltung bis auf die eine Ebene, die vierte Stromschiene umfassend, axial über dem Wickelkopf bauraumneutral und insgesamt mit minimalen axialen Verlängerungen des Stators realisiert werden. Bridges level and connects in this one (certain) bridge level, the respective ends of the coils. In other words, in the ideal case, the interconnection can be down to the a level comprising the fourth busbar, space neutral over the winding head and space realized in total with minimal axial extensions of the stator.
Es ist bevorzugt, wenn die Wicklungen als Stabwellenwicklungen ausgebildet sind und/oder die Wicklungen aufgrund der jeweils drei Stränge pro Wicklung, die mit jeweils beispielhaft sechs Drähten ausgebildet sind, 3x6 freie Enden ausbilden. It is preferred if the windings are designed as bar wave windings and / or the windings form 3 × 6 free ends due to the three strands per winding, which are each formed by way of example by way of six wires.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die jeweiligen drei Stränge mit den jeweiligen Enden der Stromschienen auf der Stirnfläche der Wicklungen laserverschweißt sind, wobei die Stirnflächen axial leicht verkürzt sind oder - in anderen Worten - mit gleichem Resultat entsprechend angeprägt sein können. Durch diese Verbindung der Drähte mit den Stromschienen, kann die Dimension des Stators in axialer Richtung unbeeinflusst bleiben. Furthermore, it is expedient if the respective three strands are laser welded to the respective ends of the busbars on the end face of the windings, wherein the end faces are slightly shortened axially or - in other words - can be marked accordingly with the same result. Through this connection of the wires to the busbars, the dimension of the stator in the axial direction can remain unaffected.
Ein Vorteil der Verschaltung ist, wenn die Stromschienen über wenigstens eine An advantage of the interconnection is when the busbars over at least one
Isolierung voneinander und/oder von den jeweils den anderen Stromschienen zugeordneten Wicklungen elektrisch getrennt sind. Insulation from each other and / or from each of the other busbars associated windings are electrically isolated.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn ein durch die Wicklungen aufgebauter Stator in radialer Richtung nach innen und nach außen um die Stromschienen-Dicke und die Isolierungs-Dicke erweitert ist. Auf diese Weise kann jede Stromschiene isoliert von den übrigen Stromschienen und isoliert zu den Wicklungen, welche in radialer Betrachtung von den Stromschienen umgeben werden, in den jeweiligen Zylinderebenen geführt werden, ohne dass sich diese gegenseitig stören oder ungewollt berühren können. In anderen Worten können Wechselwirkungen zwischen den Stromschienen verhindert werden. Die zu verwendende Isolationsstärke kann geschickt den jeweils vorliegenden Bedingungen entsprechend angepasst werden und hat somit nur einen geringen Einfluss auf die Vergrößerung der radialen Dimensionen. Furthermore, it is advantageous if a stator constructed by the windings is widened in the radial direction inwards and outwards by the busbar thickness and the insulation thickness. In this way, each busbar isolated from the other busbars and isolated to the windings, which are surrounded by the busbars in radial view, are guided in the respective cylinder levels without these mutually disturbing or unintentionally touching. In other words, interactions between the bus bars can be prevented. The insulation thickness to be used can be adequately adapted to the prevailing conditions and thus has only a small influence on the enlargement of the radial dimensions.
Zudem hat die Verschaltung einen Vorteil, wenn der Stator in axialer Richtung um die Brückenstück-Dicke und die Isolierungs-Dicke erweitert ist. Dies ist eine minimale Verlängerung des Stators in die axiale Richtung. Auch hierbei kann jede Stromschiene isoliert von den übrigen Stromschienen bzw. Wicklungen als Brückenstück in der Brückenebene geführt werden. In addition, the interconnection has an advantage when the stator is extended in the axial direction by the bridge piece thickness and the insulation thickness. This is a minimal extension of the stator in the axial direction. Again, each busbar isolated from the other busbars or windings are performed as a bridge piece in the bridge level.
Es wird bevorzugt, wenn die Stromschienen der einen Ebene derart ausgelegt sind, dass diese näher zu den Wicklungen angeordnet sind, als die sich überkreuzenden Stromschienen der anderen Ebene. Auf diese Weise wird sowohl Bauraum als auch Material gespart. It is preferred if the bus bars of the one plane are designed so that they are arranged closer to the windings than the crossing bus bars of the other plane. In this way, both space and material is saved.
Die Erfindung betrifft auch einen Elektromotor mit der Verschaltung gemäß den vorstehenden Aspekten, wobei der gezeigte Elektromotor ein mehrphasiger, etwa 3- phasiger Motor ist, wobei die vorgestellte Lösung aber auch für andere Phasigkeiten anwendbar ist. The invention also relates to an electric motor with the interconnection according to the preceding aspects, wherein the electric motor shown is a multi-phase, approximately 3-phase motor, but the solution presented is also applicable to other phases.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert: Es zeigt: The invention is explained below with the aid of a drawing: It shows:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht der Verschaltung ohne Darstellung der Wicklungen, die in Realität zwischen Stromschienen aufnehmenden„radialen“ Ebenen vorhanden sind. Fig. 1 is a schematic plan view of the interconnection without representation of the windings, which are present in reality between busbar receiving "radial" levels.
Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. The figure is merely schematic in nature and is for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are designated by the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht der Verschaltung 1 von zylindrischen Fig. 1 shows a schematic plan view of the interconnection 1 of cylindrical
Wicklungen eines Elektromotors. Die Verschaltung 1 enthält vier Stromschienen 2, welche jeweils mit dem einen Ende an einer Wicklung, das auf der radialen Innenseite des Stators liegt, verbunden ist und mit dem jeweiligen anderen Ende an einer anderen Wicklung, das auf der radialen Außenseite des Stators liegt, verbunden ist. Windings of an electric motor. The circuit 1 includes four bus bars 2 each connected at one end to a winding located on the radially inner side of the stator and connected at the other end to another coil located on the radially outer side of the stator is.
Außerhalb des Stators sind die drei Stromschienen 2 in zwei unterschiedlichen Ebenen 3 und 4 (Zylinderebenen selbst, nicht dargestellt) angeordnet. Hierbei sind zwei Outside the stator, the three busbars 2 in two different levels 3 and 4 (cylinder levels themselves, not shown) are arranged. Here are two
Stromschienen 2 auf derselben Ebene 3 und die dritte Stromschiene 2 auf der anderen Ebene 4 vorgesehen. Die zwei der dargestellten Stromschienen 2 auf der Ebene 3 kreuzen die Stromschiene 2 auf der Ebene 4. An der radialen Innenseite des Stators sind drei Stromschienen 2 in einer Ebene 5 (Zylinderebene selbst, nicht dargestellt) angeordnet. Die Ebenen 3,4 und 5 vergrößern den Stator in radialer Richtung 6 Busbars 2 provided on the same level 3 and the third busbar 2 on the other level 4. The two of the illustrated busbars 2 on the level 3 cross the busbar 2 on the level 4th On the radial inner side of the stator three busbars 2 in a plane 5 (cylinder level itself, not shown) are arranged. The planes 3, 4 and 5 enlarge the stator in the radial direction 6
Die Stromschienen 2 gehen in jeweils ein Brückenstück 7 über. Die Brückenstücke 7 liegen in einer gemeinsamen Brückenebene. Die Brückenebene ist senkrecht zu den Ebenen 3 ,4 und 5 ausgebildet. Jedes Brückenstück 7 verbindet den im Inneren des Stators in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt einer Stromschiene 2 mit dem außerhalb des Stators in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt derselben The busbars 2 go over in each case a bridge piece 7. The bridge pieces 7 lie in a common bridge plane. The bridge plane is formed perpendicular to the planes 3, 4 and 5. Each bridge piece 7 connects the inside of the stator in the circumferential direction extending portion of a bus bar 2 with the outside of the stator in the circumferential direction extending portion thereof
Stromschiene 2. Die Brückenebene verlängert den Stator in der axialen Richtung 8. Busbar 2. The bridge plane extends the stator in the axial direction 8.
In der Brückenebene liegt neben den Brückenstücken 7 die vierte Stromschiene 2, welche ebenfalls ein Ende einer Wicklung mit einem anderen Ende einer anderen Wicklung verbindet. In the bridge level is next to the bridge pieces 7, the fourth bus bar 2, which also connects one end of a winding with another end of another winding.
Jede Stromschiene 2 weist eine Stromschienen-Dicke 9 auf. Die Stromschienen-Dicke 9 definiert zusammen mit einer benötigten Isolierungs-Dicke (nicht dargestellt) die Dicken der jeweiligen Ebenen 3, 4 und 5 und somit die Ausmaße der Each busbar 2 has a busbar thickness 9. The bus bar thickness 9 together with a required insulation thickness (not shown) defines the thicknesses of the respective planes 3, 4 and 5 and thus the dimensions of the
Dimensionsvergrößerung. Die Dicke der Brückenebene ist durch die Brückenschienen- Dicke 10 und die benötigte Isolierungs-Dicke (nicht dargestellt) definiert. Dimensional magnification. The thickness of the bridge plane is defined by the bridge rail thickness 10 and the required insulation thickness (not shown).
Eine jede Wicklung besteht aus drei Strängen 11 und jeder Strang 11 umfasst sechs Drähte (nicht dargestellt). Die Wicklungen und die Art, wie diese miteinander verbunden sind, stellen eine Stabwellenwicklung dar. Bezuqszeichenliste Verschaltung Each winding consists of three strands 11 and each strand 11 comprises six wires (not shown). The windings and the way they are connected together represent a bar shaft winding. Tag list interconnection
Stromschiene(n) Busbar (s)
Ebene mit zwei Stromschienen Plane with two busbars
Ebene mit einer Stromschiene Level with a power rail
Ebene mit drei Stromschienen Level with three busbars
radiale Richtung des Stators radial direction of the stator
Brückenstück(e) Bridge piece (s)
axiale Richtung des Stators axial direction of the stator
Stromschienen-Dicke Bus bar thickness
Brückenstück-Dicke Bridge piece thickness
Strang strand

Claims

Ansprüche claims
1. Verschaltung (1 ) von zylindrischen Wicklungen eines Elektromotors mit vier 1. interconnection (1) of cylindrical windings of an electric motor with four
Stromschienen (2) zum Herstellen von Schaltverbindungen zwischen den einzelnen Wicklungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (2) in drei Ebenen geometrisch angeordnet sind, wobei eine Ebene als eine  Busbars (2) for the production of interconnections between the individual windings, characterized in that the busbars (2) are arranged geometrically in three planes, one plane acting as one
konzentrische Schicht relativ zur Wicklung definiert ist und einem konstanten Radius folgt, wobei Stromschienen (2) auf derselben Ebene (3) jene Stromschiene (2) auf der anderen Ebene (4) kreuzen.  concentric layer is defined relative to the winding and follows a constant radius, wherein busbars (2) on the same plane (3) cross those busbar (2) on the other plane (4).
2. Verschaltung (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass radial auf der einen Seite der Wicklungen die Stromschienen (2) auf mehr Ebenen (3, 4) verteilt sind als radial auf der gegenüberliegenden Seite der Wicklungen. 2. interconnection (1) according to claim 1, characterized in that radially on one side of the windings, the busbars (2) on more levels (3, 4) are distributed as radially on the opposite side of the windings.
3. Verschaltung (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial auf der einen Seite angeordneten Stromschienen (2) auf weniger Ebenen (3, 4) verteilt sind, als die radial entgegengesetzt dazu angeordneten 3. interconnection (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the radially arranged on the one side busbars (2) are distributed on fewer planes (3, 4) than arranged radially opposite thereto
Stromschienen (2) verteilt sind.  Busbars (2) are distributed.
4. Verschaltung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromschiene (2) mit einem ersten Ende einer Wicklung verbunden ist und mit einem zweiten Ende einer anderen Wicklung verbunden ist, wobei ein Brückenstück (7) die elektrische Verbindung der auf zwei unterschiedlichen radialen Ebenen (3, 4, 5) befindlichen Stromschiene (2) sicher stellt, wobei das Brückenstück (7) in einer senkrecht zu den radialen Ebenen (3, 4, 5) 4. interconnection (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a busbar (2) is connected to a first end of a winding and connected to a second end of another winding, wherein a bridge piece (7), the electrical Connection of the on two different radial planes (3, 4, 5) located busbar (2) ensures, the bridge piece (7) in a direction perpendicular to the radial planes (3, 4, 5)
ausgerichteten Brückenebene angeordnet ist.  aligned bridge plane is arranged.
5. Verschaltung (1 ) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es„n“- Brückenstücke (7) gibt, die alle in derselben Brückenebene angeordnet sind. 5. interconnection (1) according to claim 4, characterized in that there are "n" - bridge pieces (7), which are all arranged in the same bridge plane.
6. Verschaltung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. interconnection (1) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Stromschienen (2) über wenigstens eine Isolierung voneinander und/oder von den jeweils den anderen Stromschienen (2) zugeordneten Wicklungen elektrisch getrennt sind. characterized in that the busbars (2) via at least one insulation from each other and / or from each of the other busbars (2) associated windings are electrically isolated.
7. Verschaltung (1 ) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Wicklungen aufgebauter Stator in radialer Richtung (6) nach innen und nach außen um die Stromschienen-Dicke (9) und die Dicke der Isolierung erweitert ist. 7. interconnection (1) according to claim 6, characterized in that a stator constructed by the windings in the radial direction (6) is widened inwardly and outwardly around the busbar thickness (9) and the thickness of the insulation.
8. Verschaltung (1 ) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator in axialer Richtung (8) um die Dicke (10) des Brückenstücks (7) und die Dicke der Isolierung erweitert ist. 8. interconnection (1) according to claim 6 or 7, characterized in that the stator in the axial direction (8) by the thickness (10) of the bridge piece (7) and the thickness of the insulation is extended.
9. Verschaltung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. interconnection (1) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass Stromschienen (2) der einen Ebene (3) derart ausgelegt sind, dass diese näher zu den Wicklungen angeordnet sind, als die Stromschienen (2) der anderen Ebene (4).  in that busbars (2) of one plane (3) are designed such that they are arranged closer to the windings than the busbars (2) of the other plane (4).
10. Elektromotor mit der Verschaltung (1 ) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein mehrphasiger Motor ist. 10. Electric motor with the interconnection (1) according to claims 1 to 9, characterized in that the electric motor is a multi-phase motor.
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