JP7369866B2 - 電動機のステータのヘアピン巻線 - Google Patents

Description

発明は、電気機械、特に電動機、のためのピンを有するステータに関する。

先行技術
電気機械は、車両の駆動用の電動機として一般に知られており且つますます使用されている。電気機械は、ステータとロータから構成される。

ステータは複数のスロットを含み、当該複数のスロットにおいて巻線がガイドされる。巻線は、ピンと呼ばれるものの形態で分離した銅棒で形成されうる。ロータはステータにおいて配置され且つロータシャフトに接続される。

そのようなピンモータ、Ｕピンモータ又はヘアピンモータは、例えば、ＵＳ９，１３６，７３８Ｂ２から知られている。

課題及び解決策
本発明の主題は、製造が容易な、ピンにより構成される巻線を有するステータを提供することである。

発明によれば、電気機械のためのステータは複数のピンを備え、当該複数のピンは、ステータにおけるスロットにおいてステータ中心点から異なる距離で同心円上に配置され、各同心円がレイヤーを形成し、異なるレイヤーにおいて６つのピンがそれぞれ互いに直列に接続されて巻線を形成し、巻線の第１ピンは、６ｎ－４レイヤーにおいて第１スロットに位置し、ｎはゼロよりも大きな自然数であり、巻線の第２ピンは、６ｎ－５レイヤーにおいて第２スロットに位置し、第２スロットは、ステータの第１周方向において第１スロットから第１半径方向距離にあり、巻線の第３ピンは、６ｎー２レイヤーにおいて第１スロットに位置し、巻線の第４ピンは、６ｎ－３レイヤーにおいて第２スロットに位置し、第５ピンは、６ｎレイヤーにおいて第１スロットに位置し、巻線の第６ピンは、６ｎ－１レイヤーにおいて第２スロットに位置する。

この点に関し、巻線はそれらの歯を複数回取り囲むことも可能である。レイヤーは、ステータ中心点に関して 外側から内側に向かって、増加する順に、番号がつけられることができる。

発明による巻線を有するステータは、容易に製造されることができ、効率的な電磁場を発生させる。それらのタイプの接続部は、スロットにおけるピン間に導電性の接続部を生成する。そのタイプの接続部はピンに対する導体の溶接であってもよく、ピンは既に、Ｕピンと呼ばれるダブルピンの形であってもよく、それによってステータ内に挿入される場合に既に接続部を生成する。さらに、互いに向けて曲げられるピンの端部の一緒の溶接は、あるタイプの接続部を構成する。

好ましくは、ステータが、第１フロント端部及び第２フロント端部を有することが可能であり、第１ピン及び第２ピンが第１タイプの接続部によって第２フロント端部において互いに接続可能であり、第２ピン及び第３ピンが第２タイプの接続部によって第１フロント端部において互いに接続可能であり、第３ピン及び第４ピンが第３タイプの接続部によって第２フロント端部において互いに接続可能であり、第４ピン及び第５ピンが第４タイプの接続部によって第１フロント端部において互いに接続可能であり、第５ピン及び６ピンが第５タイプの接続部によって第２フロント端部において互いに接続可能であり、第１タイプの接続部、第２タイプの接続部、第３タイプの接続部、第４タイプの接続部及び第５タイプの接続部はお互いに異なる。

異なるタイプの接続部は、改良された製造を可能にする。異なるフロント端部におけるそれらのタイプの接続部の位置を交互にすることは、スロット間にあるステータ歯の周りに巻線を効率的に形成することを可能にする。

ステータ内部又は外部に関してピン脚部が異なる方向に曲げられているために、ステータの同じフロント端部における複数タイプの接続部も異なりうる。

発明の一実施形態において、ステータは、少なくとも２つの巻線を有してもよく、少なくとも第２スロットにおける第６ピンは、第６タイプの接続によって第３スロットにおける６ｎ－４レイヤーの第７ピンに接続されてもよい。

ステータの異なる端面又は同じフロント端部における上述のタイプの接続部の組み合わせも可能である。ステータの、同じフロント端部における同じタイプの接続部及び異なるフロント端部における異なるタイプの接続部は、簡単かつ迅速な製造を可能にする。例えば、ステータの一つのフロント端部において、ダブルピン或いはＵピンと呼ばれる予め曲げられるピンのタイプのおかげで接続部が作られ、ステータの他のフロント端部において、複数のシングルピン又はダブルピンのそれぞれの側が互いに対して溶接される。溶接ポイントは、ピンの脚部又はダブルピンにおいてあってもよい。

さらに好ましくは、ステータが複数の巻線を含むことが可能であり、当該複数の巻線はステータの全周にわたって延び、それによってコイルセクションを形成する。

これは、巻線が対称性を有し、当該対称性が一様な回転界磁を作ることを意味する。

更なる実施形態において、３つのコイルセクションのそれぞれのピンは、第７タイプの接続部又は第８タイプの接続部によって互いに接続されてもよく、コイルを形成してもよい。

これらのピンは、それらがコイルセクションの端部を示すことから、端部ピンと呼ばれるものであってもよい。

好ましくは、コイルセクションが６つのコイルを形成することが可能であり、同じ位相に割り当てられる２つのコイルがそれぞれ３つの隣り合うスロットに配置されるように、３つの位相がそれらに割り当てられることが可能である。

さらに、２つのコイルの端部ピンのそれぞれの入力部が、第９タイプの接続部によって互いに接続されことが可能である。

第９タイプの接続部は、ピンに取り付けた導体によって又は導電性リングによって作られてもよい。

２つのコイルは並列に接続されてもよく、さらに同相で給電されてもよい。その並列接続は、第１端部ピンと第５端部ピンをペアで接続することによって又は第４端部ピンと第８端部ピンをペアで接続することによって、実現されてもよい。

２つのコイルは並列に接続されてもよく、さらに同相で給電されてもよい。

発明の好ましい実施形態において、２つのコイルの端部ピンのそれぞれの出力部が互いに接続されることが可能であり、その結果、２つのコイルが並列に接続されること、特に１つの位相に割り当てられること、が可能である。

さらに、２つの位相がそれぞれほぼ同じ電流及び電圧プロファイルを持つことが可能であり、その結果、６相インバータが３相モータのみを制御することが可能である。この構成は、インバータにおけるスイッチング素子の電流分割を可能にする。

このように、同じスロットの２つのコイルは並列に接続されて、１相によって給電されてもよく、その結果、３相電気機械のための巻線を有するステータがもたらされる。

好ましくは、第２タイプの接続部が、第２ピン及び第３ピンから形成される第１ダブルピンを備えることが可能であり、第１ダブルピンは、それぞれの溶接ポイントを有する２つの内側に曲がったピン脚部を持ち、第１半径方向距離を橋渡す。

ダブルピンは一つのフロント端部からステータ内に挿入されてもよく、他のフロント端部においてさらにダブルピンと溶接されてもよい。

発明の一実施形態において、第４タイプの接続部が、第４ピン及び第５ピンから形成される第２ダブルピンを備えてもよく、第２ダブルピンは、それぞれの溶接ポイントを有する２つの内側に曲がったピン脚部を持ち、第１半径方向距離を橋渡す。

その第１距離は、橋渡されるスロットの数を表す。ダブルピンが異なるレイヤーをつなぐため、橋渡される実際の空間距離は、レイヤーにおけるピンの位置に依存する。

好ましくは、第６タイプの接続部が、第６ピン及び第７ピンから形成される第３ダブルピンを備えることが可能であり、第２ダブルピンは、それぞれの溶接ポイントを有する２つの外側に曲がったピン脚部を有し、第１半径方向距離を橋渡す。

さらに好ましくは、第７タイプの接続部が、第２端部ピン及び第３端部ピンから形成される第４ダブルピンを備えることが可能であり、第４ダブルピンは、それぞれの溶接ポイントを有する２つの外側に曲がったピン脚部を持ち、第２半径方向距離を橋渡す。

第２半径方向距離は、第１半径方向距離よりも少なくとも１スロット短くてもよい。

発明の更なる実施形態において、第８タイプの接続部が、第６端部ピン及び第７端部ピンから形成される第５ダブルピンを備えてもよく、５ダブルピンは、それぞれの溶接ポイントを有する２つの内側に曲がったピン脚部を持ち、第２半径方向距離を橋渡す。

更なる実施形態において、第１シングルピンは、第１端部ピンを含んでもよく、時計回りに曲げられて溶接ポイントを有するピン脚部を持っていてもよい。

好ましくは、第２シングルピンが、第５端部ピンを含むことが可能であり、反時計回りに曲げられて溶接ポイントを有するピン脚部を持つことが可能である。

さらに好ましくは、第３シングルピンが、第４端部ピンを含み、反時計回りに曲がって溶接ポイントを有するピン脚部を持つ。

更なる実施形態において、第４シングルピンが、第８端部ピンを含んでもよく、時計回りに曲がって溶接ポイントを有するピン脚部を持ってもよい。

好ましくは、第１タイプの接続部が、第１ダブルピンの又は第５ダブルピンの又は第２シングルピンのピン脚部における第１溶接ポイントと、第３ダブルピンの又は第４ダブルピンの又は第１シングルピンのピン脚部おける第２溶接ポイントとの間の溶接した接続部によって形成されることが可能である。

更なる実施形態において、第３タイプの接続部は、第１ダブルピンの又は第５ダブルピンのピン脚部における第３溶接ポイントと、第２ダブルピンの又は第３シングルピンのピン脚部における第４溶接ポイントとの間の溶接した接続部によって形成されてもよい。

好ましくは、第５タイプの接続部が、第２ダブルピンの又は第４シングルピンのピン脚部における第５溶接ポイントと、第３ダブルピンの又は第４ダブルピンの又は第４シングルピンのピン脚部における第６溶接ポイントと、の間の溶接した接続部によって形成されることが可能である。

発明によれば、車両は、好ましい実施形態のうちの１つによるステータを備えた電気機械を備える。

図の説明
図１はステータを示す。 図２は、６スロット及び６レイヤーを有するステータを示す。 図３は、第１コイルセクションの巻線パターンを示す。 図４は、第２コイルセクションの巻線パターンを示す。 図５は、第３コイルセクションの巻線パターンを示す。 図６は、３つのコイルセクションを有するステータと、前記コイルセクションの互いに対する接続部、ひいては第１コイル、を示す。 図７は、更なる第１コイルセクションの巻線パターンを示す。 図８は、３つの更なるコイルセクションを有するステータと、前記コイルセクションの互いに対する接続部、ひいては第２コイル、を示す。 図９は、３つのそれぞれのコイルセクションから構成される２つのコイルを持つステータを示す。 図１０は、２つの更なるコイルを有するステータを示す。 図１１は、２つの更なるコイルを持つステータを示す。 図１２は、６つのコイルを持つステータを示す。 図１３は、第１シングルピン及び第２シングルピンを示す。 図１４は、第３シングルピン及び第４シングルピンを示す。 図１５は、第１ダブルピンを示す。 図１６は、第２ダブルピンを示す。 図１７は、第３ダブルピンを示す。 図１８は、第４ダブルピンを示す。 図１９は、第５ダブルピンを示す。 図２０は、第１コイルの巻線パターンを示す。 図２１は、第２コイルの巻線パターンを示す。 図２２は、インターフェースを持つステータを有する電気機械を、特に電動機を、有する車両を示す。

図１は、複数のスロット５を有するステータ１を示し、当該複数のスロット５においてピン２、３が案内される。ステータ１は、第１フロント端部７と反対側に位置する第２フロント端部９を有する。第１フロント端部７には、電気機械の動作のためのエネルギー源に複数のピンを接続するためのコイルセクションの入力部８１、８７、１０１、１０７、１１１、１１７が示されている。もちろん、電気機械の動作にはロータも必要である。接続の目的のために、ピン同士を近接させ、短接続線を可能にする。

図２は、６レイヤーにおけるスロットとピンを有するステータ１を示し、６スロット５１、５２、５３、５４、５５、５６のみを図示す。ピン２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７はスロットにおいて配置されている。１つのスロットにおいてピンが互いに隣り合って並んでおり；図２の例では、１つのスロットにおいて６つのピンが互いに隣り合って並んでいる。したがって、１つのスロット内の６つのピンは、ステータの中心点Ｍを中心とする異なる同心円Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６上にあり、したがってその円は個々のレイヤーを形成する。２つのそれぞれのスロットの間には距離７１がある。この距離７１は、図２に示す全てのスロット間で同一である。

図３は、図２からのステータ１を示す。ピンは依然として同心円上に、つまりレイヤー状に、配置されているが、より良い説明のためにその同心円は描かれていない。図３は、どのピンが直列に互いに接続されているかを示す。第１ピン２１は、レイヤーＬ２における第１スロット５１に配置されている。この第１ピン２１は、実線で図示した第１タイプの接続部６１によって、第２スロット５２における第２ピン２２に接続されている。第２ピン２２は、レイヤーＬ１に配置されている。第２ピン２２は、破線で示された第２タイプの接続部６２によって、第１スロット５１における第３ピン２３に接続されている。第３ピン２３は、第１スロット５１において、すなわち、第１ピン２１と同じスロットにおいて、順に配置されている。しかし、第３ピン２３は、レイヤーＬ４に存在する。その結果、第１スロット５１における第１ピン２１と第３ピン２３との間のレイヤーＬ３に、更なるピンのためのスペースが依然としてある。

第３ピン２３は、長スペース点線で示された第３タイプの接続部６３を介して、第４ピン２４に接続されている。第４ピン２４は、第２ピン２２と同じ第２スロット５２にある。第４ピン２４は、レイヤーＬ３に存在する。その結果、第２スロット５２には、第４ピン２４と第２ピン２２の間に、レイヤーＬ２における更なるピンのためにスペースが依然としてある。

第４ピン２４は、長間隔破線で図示された第４タイプの接続部６４によって、第１スロット５１において第５ピン２５に接続されている。第５ピン２５は、第１スロット５１において、すなわち第１ピン２１及び第３ピン２３と同じスロットにおいて、順に配置されている。第５ピン２５は、レイヤーＬ６に存在する。その結果、第１スロット５１における第３ピン２３と第５ピン２５との間にレイヤーＬ５での更なるピンのためのスペースが依然としてある。

第５ピン２５は、超短間隔点線で示された第５タイプの接続部６５を介して、第６ピン２６に接続される。第６ピン２６は、第２ピン２２及び第４ピン２４と同じスロット５２に存在する。第６ピン２６は、レイヤーＬ５に存在する。その結果、第２スロット５２には、第４ピン２４と第６ピン２６との間にレイヤー４における更なるピンのためのスペースが依然としてある。第１ピン、第２ピン、第３ピン、第４ピン、第５ピン及び第６ピンの接続部は、第１巻線４１を形成する。

第６ピン２６は、短間隔点線で示された第６タイプの接続部６６を介して、第３スロット５３におけるレイヤーＬ２での第７ピン２７に接続される。第７ピン２７で、ステータでの後続のピンの上述の直列接続が再び始まり、第７ピン２７は、第１ピン２１と同様であるが、スロットが１２０度オフセットされている。

２つの更なるスロット５３及び５４における更なるピンに対する第７ピン２７の直列接続は、第２巻線４２を形成する。これらのピン間の第１、第２、第３、第４及び第５タイプの接続部６１、６２、６３、６４、６５は、第１巻線４１のピンのそれぞれの第１、第２、第３、第４及び第５タイプの接続部６１、６２、６３、６４、６５と同じである。

２つの巻線４１、４２は、第６タイプの接続部６６によって接続されている。直列接続の継続は、２つの更なるスロット５５、５６において第３巻線４３を形成する。巻線４１、４２、４３は、それぞれ第６タイプの接続部６６によって接続されている。したがって、それぞれの巻線間の第６タイプの接続部６６は同一である。また、巻線４３のピン間の第１、第２、第３、第４及び第５タイプの接続部６１、６２、６３、６４、６５は、第１及び第２巻線４１、４２の第１、第２、第３、第４及び第５タイプの接続部６１、６２、６３、６４、６５と同じである。

３つの巻線４１、４２、４３は、ステータ１の周囲の時計回り回路によって、第１コイルセクションを形成する。第１ピン２１は、さらに、エネルギー源の接続のための入力部８１を有する。したがって巻線４１の第１ピン２１は、第１端部ピンを構成する。コイルセクションは、巻線４３のピン２８で終了する。したがって、巻線４３の最後のピン２８は、第２端部ピンを構成する。

図４は、図３からのステータ１を示し、図３のスロットの直近に位置する６つのスロット９１、９２、９３、９４、９５、９６を示す。

ピン３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８は、図３のピン２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８と同様に接続される。そのタイプの接続部も図３と同じであり、同じ参照符号で明確にしている。図３について説明したのと同じように、巻線４４、４５、４６は、第６タイプの接続部６６によって、時計回りに形成されて互いに接続される。

３つの巻線４４、４５、４６は、ステータ１の周囲の時計回り回路によって、第２コイルセクションを形成する。コイルセクションは、第３端部ピンである３１で始まる。コイルセクションは、巻線４６のピン３８で終了する。したがって、巻線４３の最後のピン３８は、更なる第２端部ピンを構成する。

図５は、図３及び図４からのステータ１を示し、図４のスロットのすぐ近傍に位置する６つのスロット５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５５ａ、５６ａを示す。

ピン２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ、２７ａ、２８ａは、図３のピン２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８及び図４のピン３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８と同様に接続される。そのタイプの接続部も図３、図４と同じであり、同じ参照符号で明確にされている。図３及び図４に関して説明されたのと同様に、巻線４７、４８、４９は、第６タイプの接続部６６によって時計回りに互いに接続されて形成される。巻線４９におけるレイヤーＬ５でのスロット５６ａにおける最後のピン２８ａは、第４端部ピンであり、エネルギー源の接続のための出力部８３を有する。３つの巻線４７、４８、４９は、ステータ１の周囲の時計回り回路により、第３コイルセクションを形成する。ピン２１ａは、コイルセクションの始点であり、更なる第３端部ピンを構成する。コイルセクションは、巻線４９のピン２８ａで終了する。図５に示されたスロットは、互いから第１距離７１にある。

図６は、黒四角によって示される図３、図４及び図５からの第１、第２及び第３コイルセクションを通じたピン構成を示す。それらの図において同じ参照符号は同じピン、スロット及び接続部を示す。第２端部ピンでもある、レイヤーＬ５、スロット５６における第１コイルセクションの巻線４３の第６ピン２８と、第３端部ピンでもある、レイヤーＬ２、スロット９１における第２コイルセクションの第１巻線４４の第１ピン３１とは、第７タイプの接続部６７によって接続される。

第２端部ピンでもある、レイヤーＬ５、スロット９６における第２コイルの巻線４６の第６ピン３８と、第３端部ピンでもある、レイヤーＬ２、スロット５１ａにおける第３コイルセクションの巻線４７の第１ピン２１ａとは、第７タイプの接続部により接続されている。

その結果、第７タイプの接続部６７は、第２端部ピン２８、３８を第３端部ピン２１ａ、３１に接続する。

こうして３つのコイルセクションは、ステータの周囲の３つの放射状の時計回り回路の後、入力部８１及び出力部８３を有する第１コイル２０１を形成する。図に示される第２距離７５は、前の図からの第１距離７１より１スロット短い。さらに、コイルのスロット間の第３距離７３が示されている。これは、第１距離７１より２スロット短く、第２距離より１スロット短い。

図７は、図２からのステータ１を示す。ピンは依然として同心円上に、つまりレイヤー上に、配置されているが、より良い説明のためにそれらの同心円は描かれていない。示されているものは、白背景に黒四角として示されたそれらのピンであり、当該ピンは、互いに直列に接続され、第２コイル２０２の第１コイルセクションを形成する。第５端部ピン２１ｃは、レイヤーＬ１における第１スロット５１に配置されている。この第５端部ピン２１ｃは、第１タイプの接続部６１によって第６スロット５６における第７ピン２７ｂに接続されている。第７ピン２７ｂは、レイヤーＬ２に配置されている。第７ピン２７ｂは、第６タイプの接続部６６によって、第５スロット５５におけるレイヤーＬ５での第６ピン２６ｂに接続されている。

第６ピン２６ｂは、第５タイプの接続部６５によって、第４スロット５４のレイヤーＬ６における第５ピン２５ｂに接続される。第５ピン２５ｂは、第４タイプの接続部６４によって、第５スロット５５における第４ピン２４ｂに接続されている。第４ピン２４ｂは、第５スロット５５において、すなわち第６ピン２６ｂと同じスロットにおいて、順に配置されている。第４ピン２４ｂは、レイヤーＬ３において存在する。その結果、スロット５５における第４ピン２４ｂと第６ピン２６ｂとの間には、レイヤーＬ４での更なるピンのためのスペースが依然として存在する。

第４ピン２４ｂは、第３タイプの接続部６３によって、第３ピン２３ｂに接続される。第３ピン２３ｂは、第５ピン２５ｂと同じスロット５４にある。第３ピン２３ｂは、レイヤーＬ４に存在する。その結果、スロット５４には、第５ピン２５ｂと第３ピン２３ｂとの間にレイヤーＬ５での更なるピンのためのスペースが依然としてある。

第３ピン２３ｂは、第２タイプの接続部６２によって、第２ピン２２ｂに接続される。第２ピン２２ｂは、第４ピン２４ｂ及び第６ピン２６ｂと同じスロット５５にある。第２ピン２２ｂは、レイヤーＬ１に存在する。その結果、スロット５５には、第４ピン２４ｂと第２ピン２２ｂとの間にレイヤーＬ２での更なるピンのためのスペースが、依然としてある。

第２ピン２２ｂは、第１タイプの接続部６１によって、更なる第７ピン２７ｂ２に接続される。この第７ピン２７ｂ２は、第３ピン２３ｂと同じスロット５４に存在する。第７ピン２７ｂ２は、レイヤーＬ２に存在する。その結果、スロット５４には、第３ピン２３ｂと第７ピン２７ｂとの間にレイヤーＬ３での更なるピンのためのスペースが、依然としてある。２つの第７ピン２７ｂ、２７ｂ２は、同一層にあるが、１２０度回転させられたスロットにある。

第１ピン、第２ピン、第３ピン、第４ピン、第５ピン及び第６ピンの接続部のタイプは、第２コイル２０２の第１コイルセクションの第１巻線４１ｂを形成する。

第４スロット５４における第７ピン２７ｂ２の第３スロット及び第２スロット５３、５２における更なるピンに対する直列接続は、第２巻線４２ｂを形成する。これらのピン間の第１、第２、第３、第４及び第５タイプの接続部６１、６２、６３、６４、６５は、前の図におけるピンのそれぞれの第１、第２、第３、第４及び第５タイプの接続部６１、６２、６３、６４、６５と同じである。

２つの巻線４１ｂ、４２ｂは、第６タイプの接続部６６によって接続されている。第３巻線４３ｂは、初めは、第５端部ピン２１ｃによって開始され、ステータの周りの反時計回りの回路の後、第１及び第６スロット５１、５６における直列接続の継続によって完了される。

巻線４１ｂ、４２ｂ、４３ｂは、それぞれ第６タイプの接続部６６によって接続されている。したがって、それぞれの巻線間の第６タイプの接続部６６は、同一である。また、巻線４３ｂのピン間の第１、第３、第４及び第５タイプの接続部６１、６３、６４、６５は、第１巻線及び第２巻線４１ｂ、４２ｂの第１、第３、第４、第５タイプの接続部６１、６３、６４、６５と同じである。巻線４３ｂには第２タイプの接続部６２がない。

３つの巻線４１ｂ、４２ｂ、４３ｂは、ステータ１の周囲の反時計回り回路により、第２コイル２０２の第１コイルセクションを形成する。第５端部ピン２１ｃは、さらに、エネルギー源の接続のための入力部８７を有する。第２コイルの 第１コイルセクションは、巻線４３ｂの第６端部ピン２８ｂで終了する。

図８は、図７からの第２コイルの第１コイルセクションを通じたピン構成と、図７及び図２１のパターンに従って接続される２つの更なるコイルセクションのピンとを示し、スロットが、図７からのスロットに直接的に隣り合って反時計回りに存在する。

第２コイルの第１コイルセクション、第２コイルセクション及び第３コイルセクションが黒二重四角で示される。それらの図において、同じ参照符号は同じピン、スロット及び接続部を示す。レイヤーＬ４、スロット５６における第２コイルの 第１コイルセクションの巻線４３ｂの第６端部ピン２８ｂと、レイヤーＬ１でのスロット９１における第２コイルの第２コイルセクションの第１巻線の第７端部ピン３１ｂとは、第８タイプの接続部６８によって接続される。レイヤーＬ４、スロット９６における第２コイルの第２コイルセクションの第１巻線の第６端部ピン３８ｂと、レイヤーＬ１、スロット５１ａにおける第２コイルの第３コイルセクションの第１巻線の第７端部ピン２１ｂとは、第８タイプの接続部６８によって接続される。

こうして３つのコイルセクションは、ステータの周囲の３つの放射状反時計回り回路の後、入力部８７と出力部８５を有する第２コイル２０２を形成する。第８端部ピン２８ｃは、さらに、エネルギー源の接続のための出力部８５を有する。

図９は、黒四角で示された図６からの第１コイル２０１を通じたピン構成を示す。それらの図において、同じ参照符号は同じピン、スロット及び接続部を示す。さらに、図８からの第２コイル２０２は、白背景に黒四角で示されており、同じスロットに配置されているが、異なるレイヤーに配置される。２つのコイルのコイルセクションは、第７タイプの接続部６７（第１コイル）又は第８タイプの接続部６８（第２コイル）によって、接続される。

したがって示されているものは、各々が３つのコイルセクションからなる２つの並列コイルである。コイルの入力部及び出力部も同様に示される。第１コイルの入力部８１はスロット５１に配置され、出力部８３はスロット５６ａに配置されている。第２コイルの入力部８７は、同様にスロット５１に配置され、出力部８５はスロット５６ａに配置されている。そのため、２つのコイルの入力部及び出力部は、同じそれぞれのスロットにある。

図１０は、白ドットのついた黒い四角と黒ドットのついた白い四角において、第３コイルと第４コイルを通じたピン構成を示す。これは、図３、４、５、７で確立された巻線パターンによって生成され、それは、後者の図に示されたコイルセクションのピン及び接続部に比べ、各ケースにおいて２スロット分反時計回りにオフセットされている。図７は、図３に対応するが、接続部の反時計回り回路及びオフセットレイヤーを有することに留意されるべきである。第３コイルの入力部１０１と出力部１０３及び第４コイルの入力部１０７と出力部１０５も同様に示される。そのため、２つのコイルの入力部及び出力部は、同じそれぞれのスロットにある。

図１１は、白クロスを有する黒四角及び黒クロスを有する白四角において第５コイル及び第６コイルを通じたピン構成を示す。これは、図３、４、５、７で確立された巻線パターンによって生成され、それは後者の図に示されたコイルセクションのピンと接続部に比べ、５スロット分反時計回りにオフセットされている。図７が図３に対応するが、接続部の反時計回り回路及びオフセットレイヤーを有することに留意されるべきである。第５コイルの入力部１１１と出力部１１３及び第６コイルの入力部１１７と出力部１１５も同様に示される。そのため、２つのコイルの入力部及び出力部は、同じそれぞれのスロットにある。

図１２は、図１０、１１及び１２の組み合わせとして６つのコイルを通じたピン構成を示す。特に入力部８１、８７、１０１、１０７、１１１、１１７及び出力部８３、８５、１０３、１０５、１１３、１１５の位置から、コイルは１２スロット内で相互に接続できることが明らかである。したがって例として５４－スロットステータの場合、ステータ周囲の１／３内で入力部及び出力部を相互接続することが可能である。純粋に入力部又は出力部に関して、７つのスロット内での別々の回路が可能であろう。

左側において、図１３は、Ｉピンとも呼ばれる第１シングルピン２１６を示す。中央には、第１端部ピン２１が配置されており、当該第１端部ピン２１は、例えば、ステータの第１スロット５１、レイヤーＬ２において配置される。参照符号は前の図と同じである。第１シングルピン２１６は、ステータ中心点から見て、第１フロント端部７を上にして示される。最下端部において、第１シングルピン２１６は、第２溶接ポイント２２３を有するピン脚部６１ａを持つ。入力部８１、１０１、１１１は最上端部に配置される。

図１３の右側は、第２シングルピン２１７を示す。中央には、第５端部ピン２１ｃが配置されており、当該第５端部ピン２１ｃは、例えば、ステータの第１スロット５１、レイヤーＬ１において配置される。参照符号は前の図と同じである。ピンは、ステータ中心点から見て、第１フロント端部７が上向きになるように示されている。最下端部において、第２シングルピン２１７は、第１溶接ポイント２２１を有するピン脚部６１ｂを持つ。入力部８７、１０７、１１７は最上端部に配置される。

左側において、図１４は、Ｉピンとも呼ばれる第３シングルピン２１８を示す。中央には、第８端部ピン２８ｃが配置されており、当該第８端部ピン２８ｃは、例えば、ステータのスロット５６ａ、レイヤーＬ４において配置される。参照符号は前の図と同じである。シングルピンは、ステータ中心点から見て、第１フロント端部７が上向きになるように示されている。最下端部において、第３シングルピン２１８は、第４溶接ポイント２２７を有するピン脚部６３ｂを持つ。出力部８３、１０３、１１３が最上端に配置される。

図１４の右側は、第４シングルピン２１９を示す。中央には、第４端部ピン２８ａが配置されており、当該第４端部ピン２８ａは、例えば、ステータのスロット５６ａ、レイヤーＬ５において配置される。参照符号は前の図と同じである。ピンは、ステータ中心点から見て、第１フロント端部７が上向きになるように示されている。最下端部において、第４シングルピン２１９は、第５溶接ポイント２３１を有するピン脚部６５ａを持つ。出力部８５、１０５、１１５が最上端部に配置されている。

図１５は、第２ピン２２、３２、２２ａと第３ピン２３、３３、２３ａとの間に第２タイプの接続部６２を確立する第１ダブルピン２１１又はＵピンを示す。ダブルピン２１１は、スロット間の第１距離７１を橋渡ししてもよい。最下端部において、そのダブルピンは、第３溶接ポイント２２５及び第１溶接ポイント２２１を有する２つの内側に曲がったピン脚部６３ａ、６１ｂを持つ。

図１６は、第５ピン２５、３５、２５ａと第４ピン２４、３４、２４ａとの間に第４タイプの接続部６４を確立する第２ダブルピン２１２又はＵピンを示す。ダブルピン２１１は、スロット間の第１距離７１を橋渡ししてもよい。最下端部において、そのダブルピンは、第５溶接ポイント２３１と第４溶接ポイント２２７を有する２つの内側に曲がったピン脚部６５ａ、６３ｂを持つ。

図１７は、第６ピン２６、３６、２６ａと第７ピン２７、３７、２７ａとの間に第６タイプの接続部６６を確立する第３ダブルピン２１３又はＵピンを示す。第３ダブルピン（２１３）は、スロット間の第１距離７１を橋渡ししてもよい。最下端部において、そのダブルピンは、第６溶接ポイント２３３及び第２溶接ポイント２２３を有する外側に曲がった２つのピン脚部６５ｂ、６１ａを持つ。

第１距離７１は、橋渡しされるスロットの数に関してのみ同一である。ダブルピンは異なるレイヤーを接続するので、橋渡しされる実際の空間距離は異なる。

図１８は、第２端部ピン２８、３８と第３端部ピン３１、２１ａとの間に第７タイプの接続部６７を確立する第４ダブルピン２１４又はＵピンを示す。したがって、第４ダブルピン２１４は、第１距離７１よりも１スロットだけ小さい第２距離７５を橋渡しすることができる。最下端部において、その第４ダブルピン２１４は、第６溶接ポイント２３３及び第２溶接ポイント２２３を有する外側に曲がった２つのピン脚部６５ｂ、６１ａを持つ。

図１９は、第６端部ピン２８ｂ、３８ｂと第７端部ピン３１ｂ、２１ｂとの間に第８タイプの接続部６８を確立する第５ダブルピン２１５又はＵピンを示す。したがって、第５ダブルピン２１５は、第１距離７１よりも１スロット分小さい第２距離７５を橋渡しすることができる。最下端部において、第５ダブルピン２１５は、第３溶接ポイント２２５及び第１溶接ポイント２２１を有する２つの内側に曲がったピン脚部６３ａ、６１ｂを持つ。

図１３～１９における各種シングルピン及びダブルピンは同様のピン脚部を有する。第１タイプの接続部６１は、ピン脚部６１ａにおける第１溶接ポイント２２１をピン脚部６１ｂにおける第２溶接ポイント２２３に対して巻線パターンに従って溶接することにより、形成される。第３タイプの接続部６３は、ピン脚部６３ａにおける第２溶接ポイント２２５をピン脚部６３ｂにおける第４溶接ポイント２２７に対して巻線パターンに従って溶接することにより、形成される。第５タイプの接続部６５は、ピン脚部６５ａにおける第５溶接ポイント２３１をピン脚部６５ｂにおける第６溶接ポイント２３３に対して巻線パターンに従って溶接することにより、形成される。またそれぞれのタイプの接続部はシングルピンをダブルピンに接続し、その結果、継続した導電体の形態でピンがしたステータの周囲において延びる。

図２０は、第１コイル２０１の３つのコイルセクションの巻線パターンを示す。連続する「スロット番号」は参照符号ではない。スロットを指す矢印が付随する参照符号は、前の図と同じであり、これらの図との比較を可能にする。

図２１は、第２コイル２０２の３つのコイルセクションの巻線パターンを示す。連続する「スロット番号」は参照符号ではない。スロットを指す矢印が付随する参照符号は、前の図と同じであり、これらの図との比較を可能にする。

図２２は、車両４０３の、例えばハイブリッド車両又は電気車両の、例示的な実施形態の基本図であり、当該車両４０３は、車両４０３を駆動するためのステータ１の例示的な実施形態を有する電気機械４０１を、特に電動機を、備える。また、車両４０３は、電気機械４０１に直流電源から交流を供給するインバータ４０５を含んでいてもよい。

符号の一覧
１ ステータ
２、３、２２－３８ｂ ピン
５、 ５１－５６ａ、 ９１－９６ スロット
７ 第１フロント端部
９ 第２フロント端部
２１ 第１端部ピン
２８、３８ 第２端部ピン
３１、２１ａ 第３端部ピン
２８ａ 第４端部ピン
２１ｃ 第５端部ピン
２８ｂ、３８ｂ 第６端部ピン
２１ｂ、 ３１ｂ 第７端部ピン
２８ｃ 第８端部ピン
４１ － ４９、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ 巻線
６１ 第１タイプの接続部
６２ 第２タイプの接続部
６３ 第３タイプの接続部
６４ 第４タイプの接続部
６５ 第５タイプの接続部
６６ 第６タイプの接続部
６７ 第７タイプの接続部
６８ 第８タイプの接続部
６１ａ、６１ｂ、６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ ピン脚部
７１ 第１距離
７５ 第２距離
７３ 第３距離
８１、８７、１０１、１０７、１１１、１１７ 入力部
８３、８５、１０３、１０５、１１３、１１５ 出力部
２０１ 第１コイル
２０２ 第２コイル
２１１、 ２１２、 ２１３、 ２１４、 ２１５ ダブルピン
２１６、 ２１７ 、２１８ 、２１９ シングルピン
２２１、２２３、２２５、２２７、２３１、２３３ 溶接ポイント
４０１ 電気機械
４０３ 車両
４０５ インバータ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６ レイヤー
Ｍ ステータ中心点

Claims (16)

1. 電気機械（１００）のためのステータ（１）であって、
   － 前記ステータのスロット（５１、５２、５３、５４、５５、５６）においてステータ中心点（Ｍ）から異なる距離に同心円上に配置される複数のピン（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）であって、各同心円がレイヤー（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）を形成する、複数のピン（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）を備え、
   － 異なるレイヤー（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）において各６つのピン（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７）が互いに直列に接続されて巻線（４１）を形成し、
   － 前記巻線（４１）の第１ピン（２１）は、前記異なるレイヤーのうち６ｎ－４レイヤー（Ｌ２）において第１スロット（５１）に位置し、ｎは自然数であり、
   － 前記巻線（４１）の第２ピン（２２）は、前記異なるレイヤーのうち６ｎ－５レイヤー（Ｌ１）において第２スロット（５２）に位置し、前記第２スロット（５２）は、前記ステータ（１）の第１周方向において前記第１スロット（５１）から第１半径方向距離（７１）にあり、
   － 前記巻線（４１）の第３ピン（２３）は、前記異なるレイヤーのうち６ｎ－２レイヤー（Ｌ４）において前記第１スロット（５１）に位置し、
   － 前記巻線（４１）の第４ピン（２４）は、前記異なるレイヤーのうち６ｎ－３レイヤー（Ｌ３）において前記第２スロット（５２）に位置し、
   － 第５ピン（２５）が、前記異なるレイヤーのうち６ｎレイヤー（Ｌ６）において前記第１スロット（５１）に位置し、
   － 前記巻線（４１）の第６ピン（２６）が、前記異なるレイヤーのうち６ｎ－１レイヤー（Ｌ５）において前記第２スロット（５２）に位置し、
   前記第１ピンと前記第２ピンとが互いに接続され、前記第２ピンと前記第３ピンとが互いに接続され、前記第３ピンと前記第４ピンとが互いに接続され、前記第４ピンと前記第５ピンとが互いに接続され、前記第５ピンと前記第６ピンとが互いに接続され、
   前記ステータ（１）は、第１フロント端部（７）及び第２フロント端部（９）を有し、
   － 前記第１ピン（２１）及び前記第２ピン（２２）は、第１タイプの接続部（６１）によって、前記第２フロント端部において互いに接続され、
   － 前記第２ピン（２２）及び前記第３ピン（２３）は、第２タイプの接続部（６２）によって、前記第１フロント端部（７）において互いに接続され、
   － 前記第３ピン（２３）及び前記第４ピン（２４）は、第３タイプの接続部（６３）によって、前記第２フロント端部において互いに接続され、
   － 前記第４ピン（２４）及び前記第５ピン（２５）は、第４タイプの接続部（６４）によって前記第１フロント端部（７）において互いに接続され、
   － 前記第５ピン（２５）及び前記第６ピン（２６）は、第５タイプの接続部（６５）によって前記第２フロント端部において互いに接続され、
   － 前記第１タイプの接続部、前記第２タイプの接続部、前記第３タイプの接続部、前記第４タイプの接続部及び前記第５タイプの接続部はお互いに異なる、
   ステータ（１）。
2. 前記ステータ（１）は、少なくとも２つの巻線（４１、４２、４３）を有し、少なくとも前記第２スロット（５２、５４）における前記第６ピン（２６）は、第６タイプの接続部（６６）によって、第３スロット（５３、５５）における前記異なるレイヤーのうち６ｎ－４レイヤー（Ｌ２）での第７ピン（２７）に接続されている、請求項１に記載のステータ（１）。
3. 前記ステータ（１）は複数の巻線（４１、４２）を含み、当該複数の巻線（４１、４２、４３、４４）は、前記ステータ（１）の全周にわたって延び、それによってコイルセクションを形成する、請求項２に記載のステータ（１）。
4. ３つのコイルセクションのそれぞれの１つのピンは、第７タイプの接続部（６７）又は第８タイプの接続部（６８）によって互いに接続され、コイル（２０１、２０２）を形成する、請求項３に記載のステータ（１）。
5. 前記コイルセクションは６つのコイルを形成し、それらに対して３つの位相が割り当てられ、それによって同じ位相に割り当てられる２つのコイルがそれぞれ３つの隣り合うスロット（５１～５６、９１～９６、５１ａ～５６ａ）に位置する、請求項４に記載のステータ（１）。
6. ２つのコイル（２０１、２０２）の端部ピン（２１、２１ａ）の各入力部（８１、１０１、１１１、８７、１０７、１１７）は、それぞれ第９タイプの接続部によって互いに接続される、請求項４記載のステータ（１）。
7. 前記２つのコイル（２０１、２０２）の端部ピン（２８、２８ｃ）の各出力部（８３、１０３、１１３、８５、１０５、１１５）はそれぞれ互いに接続され、結果として前記２つのコイル（２０１、２０２）は並列に接続されて、特に１つの位相に割り当てられる、請求項６に記載のステータ（１）。
8. 前記第２タイプの接続部（６２）は、前記第２ピン（２２、３２）及び前記第３ピン（２３、３３）から形成される第１ダブルピン（２１１）を備え、前記第１ダブルピン（２１１）は、それぞれの溶接ポイント（２２１、２２５）を有する２つの内側に曲がったピン脚部（６１ｂ、６３ａ）を持ち、第１半径方向距離（７１）を橋渡す、請求項１～７のうちのいずれか一項に記載のステータ（１）。
9. 前記第４タイプの接続部（６４）は、前記第４ピン（２４、３４）及び前記第５ピン（２５、３５）から形成される第２ダブルピン（２１２）を備え、前記第２ダブルピン（２１２）は、それぞれの溶接ポイント（２２７、２３１）を有する２つの内側に曲がったピン脚部（６３ｂ、６５ｂ）を持ち、第１半径方向距離（７１）を橋渡す、請求項１～８のうちのいずれか一項に記載のステータ（１）。
10. 前記第６タイプの接続部（６６）は、前記第６ピン（２６、３６、２６ａ）及び前記第７ピン（２７、３７、２７ａ）から形成される第３ダブルピン（２１３）を備え、前記第３ダブルピン（２１３）は、それぞれの溶接ポイント（２３３、２２３）を有する２つの外側に曲がったピン脚部（６１ａ、６５ｂ）を持ち、第１半径方向距離（７１）を橋渡す、請求項２に記載のステータ（１）。
11. 前記第７タイプの接続部（６７）が、第２端部ピン（２８、３８）及び第３端部ピン（３１、２１ａ）から形成される第４ダブルピン（２１４）を備え、前記第４ダブルピン（２１４）は、それぞれの溶接ポイント（２３３、２２３）を有する２つの外側に曲がったピン脚部（６５ｂ、６１ａ）を持ち、第２半径方向距離（７５）を橋渡す、請求項４に記載のステータ（１）。
12. 前記第８タイプの接続部（６８）は第５ダブルピン（２１５）を含み、当該第５ダブルピン（２１５）は、第６端部ピン（２８ｂ、３８ｂ）及び第７端部ピン（３１ｂ、２１ｂ）から形成され、前記第５ダブルピン（２１５）は、それぞれの溶接ポイント（２２５、２２１）を有する２つの内側に曲がったピン脚部（６３ａ、６１ｂ）を持ち、第２半径方向距離（７５）を橋渡す、請求項４に記載のステータ（１）。
13. 第１端部ピン（２１）を含み且つピン脚部（６１ａ）を有する第１シングルピン（２１６）であって、Ｉピンとも呼ばれる第１シングルピン（２１６）を備え、当該ピン脚部（６１ａ）は、時計回りに曲がり且つ溶接ポイント（２２３）を有する、請求項１２に記載のステータ（１）。
14. 第５端部ピン（２１ｃ）を含み且つピン脚部（６１ｂ）を有する第２シングルピン（２１７）であって、Ｉピンとも呼ばれる第２シングルピン（２１７）を備え、当該ピン脚部（６１ｂ）は、反時計回りに曲がり且つ溶接ポイント（２２１）を有する、請求項１～１３のうちのいずれか一項に記載のステータ（１）。
15. 第４端部ピン（２８ａ）を含み且つピン脚部（６３ｂ）を有する第３シングルピン（２１８）であって、Ｉピンとも呼ばれる第３シングルピン（２１８）を備え、当該ピン脚部（６３ｂ）は、反時計回りに曲がり且つ溶接ポイント（２２７）を有する、請求項１～１４のうちのいずれか一項に記載のステータ（１）。
16. 第８端部ピン（２８ｃ）を含み且つピン脚部（６５ａ）を有する第４シングルピン（２１９）であって、Ｉピンとも呼ばれる第４シングルピン（２１９）を備え、当該ピン脚部（６５ａ）は、時計回りに曲がり且つ溶接ポイント（２３１）を有する、請求項１～１５のうちのいずれか一項に記載のステータ（１）。

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