Die Erfindung betrifft einen Stator mit Pins für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor.

Stand der Technik

Elektrische Maschinen sind allgemein bekannt und finden als Elektromotor zunehmend Anwendung für den Antrieb von Fahrzeugen. Eine elektrische Maschine besteht aus einem Stator und einem Rotor.

Der Stator umfasst eine Vielzahl von Slots, in welchen die Windungen geführt werden. Die Windungen können aus isolierten Kupferstäben als sogenannte Pins gebildet werden. Der Rotor befindet sich im Stator und ist mit einer Rotorwelle verbunden.

Ein solcher Pin-, UPin- oder Hairpinmotor ist beispielsweise aus US 9,136,738 B2 bekannt.

Aufgabe und Lösung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stator mit Windungen aus Pins bereitzustellen, der einfach zu fertigen ist.

Erfindungsgemäß umfasst ein Stator für eine elektrische Maschine eine Vielzahl von Pins, die auf konzentrischen Kreisen mit unterschiedlichen Abständen zu einem Statormittelpunkt in Nuten im Stator angeordnet sind, und jeder konzentrische Kreis einen Layer bildet, wobei jeweils sechs Pins in unterschiedlichen Layer miteinander seriell verbunden sind und eine Windung bilden, ein erster Pin der Windung befindet sich in einer ersten Nut im 6n-4 Layer, wobei n eine natürliche Zahl größer als Null ist; ein zweiter Pin der Windung befindet sich in einer zweiten Nut im 6n-5 Layer, wobei die zweite Nut einen ersten radialen Abstand in einer ersten Umfangsrichtung des Stators zu der ersten Nut aufweist, ein dritter Pin der Windung befindet sich in der ersten Nut im 6n-2 Layer, ein vierter Pin der Windung befindet sich in der zweiten Nut im 6n-3 Layer, ein fünfter Pin befindet sich in der ersten Nut im 6n Layer, ein sechster Pin der Windung befindet sich in der zweiten Nut im 6n-l Layer.

Dabei kann eine Windung die Zähne auch mehrfach umlaufen. Die Layer können von außen nach innen zum Statormittelpunkt aufsteigend nummeriert werden.

Ein Stator mit der erfindungsgemäßen Wicklung lässt sich einfach hersteilen und erzeugt ein effizientes elektromagnetisches Feld. Die Verbindungsarten stellen eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Pins in den Nuten her. Die Verbindungsart kann ein Anschweißen von Leitern an die Pins sein oder die Pins können bereits als Doppelpin, sogenannte Upins ausgebildet sein und dadurch bereits beim Einführen in den Stator eine Verbindung hersteilen. Ferner stellt auch ein Verschweißen von zueinander gebogenen Endabschnitten von Pins eine Verbindungsart dar.

Bevorzugt kann der Stator eine erste und zweite Stirnseite aufweisen und der erste und zweite Pin auf der zweiten Stirnseite mittels einer ersten Verbindungsart miteinander verbunden sein, der zweite und dritte Pin auf der ersten Stirnseite mittels einer zweiten Verbindungsart miteinander verbunden sein, der dritte und vierte Pin auf der zweiten Stirnseite mittels einer dritten Verbindungsart miteinander verbunden sein, der vierte und fünfte Pin auf der ersten Stirnseite mittels einer vierten Verbindungsart miteinander verbunden sein, der fünfte und sechste Pin auf der zweiten Stirnseite mittels einer fünften Verbindungsart miteinander verbunden sein, wobei sich die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Verbindungsart voneinander unterscheiden.

Die unterschiedlichen Verbindungsarten ermöglichen eine verbesserte Fertigung. Eine abwechselnde Lage der Verbindungsarten auf verschiedenen Stirnseiten ermöglicht das effiziente Bilden einer Windung um die zwischen den Nuten liegenden Statorzähne.

Selbst Verbindungsarten auf derselben Stirnseite des Stators können sich durch unterschiedliche Biegerichtungen eines Pinfußes zum Statorinneren oder -äußeren unterscheiden .

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Stator zumindest zwei Windungen aufweisen und zumindest der sechste Pin in der zweiten Nut mit einem siebten Pin im 6n- 4 Layer in einer dritten Nut mittels einer sechsten Verbindungsart verbunden sein.

Eine Kombination der vorher genannten Verbindungsarten auf unterschiedlichen oder gleichen Stirnseiten des Stators ist auch möglich. Durch eine gleiche Verbindungsart auf gleichen Stirnseiten und verschiedenen Verbindungsarten auf unterschiedlichen Stirnseiten des Stators ist eine einfache und schnelle Fertigung möglich. Beispielsweise wird auf einer Stirnseite die Verbindung durch eine Art vorgebogene Pins, sogenannte Doppelpins oder auch Upins genannt, hergestellt und auf einer anderen Stirnseite des Stators werden Pins einzeln oder jeweils eine Seite des Doppelpins miteinander verschweißt. Die Schweißpunkte können an Füßen der Pins oder Doppelpins liegen.

Weiter bevorzugt kann der Stator eine Vielzahl von Windungen aufweisen, die sich über den gesamten Umfang des Stators erstrecken und dabei eine Teilspule bilden. Die Wicklungen weisen dadurch eine Symmetrie auf, welche ein gleichmäßiges Drehfeld erzeugt.

In einer weiteren Ausgestaltung kann je ein Pin von drei Teilspulen mittels einer siebten Verbindungsart oder einer achten Verbindungsart miteinander verbunden sein und eine Spule bilden.

Bei diesen Pins kann es sich um sogenannte Endpins handeln, da sie das Ende einer Teilspule markieren.

Bevorzugt können die Teilspulen sechs Spulen bilden und diesen derart drei Phasen zugeordnet sind, dass sich jeweils zwei Spulen, die einer gleichen Phase zugeordnet sind, in drei benachbarten Nuten befinden.

Weiter bevorzugt kann je ein Eingang eines Endpins von zwei Spulen mittels einer neunten Verbindungsart miteinander verbunden sein.

Die neunte Verbindungsart kann durch einen an den Pins angebrachten Leiter oder durch einen leitenden Ring hergestellt werden.

Die beiden Spulen können parallel verbunden sein und können zusätzlich von einer gleichen Phase gespeist werden. Die Parallelverbindung kann durch das paarweise verbinden von einem ersten und fünften oder vierten und achten Endpin erfolgen.

Die beiden Spulen können parallel verbunden sein und können zusätzlich von einer gleichen Phase gespeist werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können je eine Ausgang eines Endpins der zwei Spulen miteinander verbunden sein und die zwei Spulen dadurch parallelgeschaltet sein und insbesondere einer Phase zugeordnet sein.

Ferner können jeweils zwei Phasen einen annährend identischen Strom- und Spannungsverlauf aufweisen, und dadurch ein sechs Phaseninverter lediglich einen dreiphasigen Motor ansteuern. Mit dieser Anordnung ist eine Stromteilung der Schaltelemente im Inverter möglich.

Zwei Spulen in gleichen Nuten können somit parallelgeschaltet und von einer Phase gespeist werden, sodass ein Stator mit Wicklungen für eine dreiphasige elektrische Maschine entsteht.

Bevorzugt kann die zweite Verbindungsart einen ersten Doppelpin umfassen, der aus dem zweiten Pin und dem dritten Pin gebildet wird, wobei der erste Doppelpin zwei nach innen gebogene Pinfüße mit je einem Schweißpunkt aufweist und einen ersten radialen Abstand überbrückt.

Der Doppelpin kann von einer Stirnseite in den Stator eingeführt und auf der anderen Stirnseite mit einem weiteren Doppelpin verschweißt werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die vierte Verbindungsart einen zweiten Doppelpin umfassen, der aus dem vierten Pin und dem fünften Pin gebildet wird, wobei der zweite Doppelpin zwei nach innen gebogene Pinfüße mit je einem Schweißpunkt aufweist und einen ersten radialen Abstand überbrückt. Der erste Abstand beschreibt eine zu überbrückende

Nutanzahl. Der tatsächlich zu überbrückende räumliche Abstand hängt von der Lage des Pins im Layer ab, weil die Doppelpins unterschiedliche Layer verbinden.

Bevorzugt kann die sechste Verbindungsart einen dritten Doppelpin umfassen, der aus dem sechsten Pin und dem siebten Pin gebildet wird, wobei der zweite Doppelpin zwei nach außen gebogene Pinfüße mit je einem Schweißpunkt aufweist und einen ersten radialen Abstand überbrückt.

Weiter bevorzugt kann die siebte Verbindungsart einen vierten Doppelpin umfassen, der aus einem zweiten Endpin und einem dritten Endpin gebildet wird, wobei der vierte Doppelpin zwei nach außen gebogene Pinfüße mit je einem Schweißpunkt aufweist und einen zweiten radialen Abstand überbrückt . Der zweite radiale Abstand kann mindestens eine Nut kürzer als der erste radiale Abstand sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die achte Verbindungsart einen fünften Doppelpin umfassen, der aus einem sechsten Endpin und einem siebten Endpin gebildet wird, wobei der fünfte Doppelpin zwei nach innen gebogene Pinfüße mit je einem Schweißpunkt aufweist und einen zweiten radialen Abstand überbrückt.

In einer weiteren Ausgestaltung kann ein erster Einzelpin einen ersten Endpin umfassen und einen im Uhrzeigersinn gebogenen Pinfuß mit einem Schweißpunkt aufweisen.

Bevorzugt kann ein zweiter Einzelpin einen fünften Endpin umfasst und einen gegen den Uhrzeigersinn gebogenen Pinfuß mit einem Schweißpunkt aufweist.

Weiter bevorzugt kann ein dritter Einzelpin einen vierten Endpin umfassen und einen gegen den Uhrzeigersinn gebogenen Pinfuß mit einem Schweißpunkt aufweisen.

In einer weiteren Ausgestaltung kann ein vierter Einzelpin einen achten Endpin umfassen und einen im Uhrzeigersinn gebogenen Pinfuß mit einem Schweißpunkt aufweisen. Bevorzugt kann die erste Verbindungsart durch eine Schweißverbindung eines ersten Schweißpunkts am Pinfuß des ersten Doppelpins oder des fünften Doppelpins oder des zweiten Einzelpins mit einem zweiten Schweißpunkt am Pinfuß des dritten Doppelpins oder des vierten Doppelpins oder des ersten Einzelpins gebildet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die dritte Verbindungsart durch eine Schweißverbindung eines dritten Schweißpunkts am Pinfuß des ersten Doppelpins oder des fünften Doppelpins mit einem vierten Schweißpunkt am Pinfuß des zweiten Doppelpins oder des dritten Einzelpins gebildet werden.

Bevorzugt kann die fünfte Verbindungsart durch eine Schweißverbindung eines fünften Schweißpunkts am Pinfuß des zweiten Doppelpins oder des vierten Einzelpins mit einem sechsten Schweißpunkt am Pinfuß des dritten Doppelpins oder des vierten Doppelpins oder des vierten Einzelpins gebildet werden.

Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug eine elektrische Maschine mit einem Stator gemäß einer der bevorzugten Ausgestaltungen auf.

Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt einen Stator.

Figur 2 zeigt einen Stator mit sechs Nuten und sechs Layer. Figur 3 zeigt ein Wickelschema einer ersten Teilspule, Figur 4 zeigt ein Wickelschema einer zweiten Teilspule, Figur 5 zeigt ein Wickelschema einer dritten Teilspule,

Figur 6 zeigt einen Stator mit drei Teilspulen und deren

Verbindung miteinander und somit eine erste Spule. Figur 7 zeigt ein Wickelschema einer weiteren ersten Teilspule .

Figur 8 zeigt einen Stator mit drei weiteren Teilspulen und deren Verbindung miteinander und somit eine zweite Spule. Figur 9 zeigt einen Stator mit zwei Spulen, bestehend aus jeweils drei Teilspulen.

Figur 10 zeigt einen Stator mit zwei weiteren Spulen.

Figur 11 zeigt einen Stator mit zwei weiteren Spulen.

Figur 12 zeigt einen Stator mit sechs Spulen. Figur 13 zeigt einen ersten und einen zweiten Einzelpin.

Figur 14 zeigt einen dritten und vierten Einzelpin.

Figur 15 zeigt einen ersten Doppelpin.

Figur 16 zeigt einen zweiten Doppelpin.

Figur 17 zeigt einen dritten Doppelpin. Figur 18 zeigt einen vierten Doppelpin.

Figur 19 zeigt einen fünften Doppelpin.

Figur 20 zeigt ein Windungschema einer ersten Spule.

Figur 21 zeigt ein Windungschema einer zweiten Spule.

Figur 22 zeigt ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Elektromotor, mit einem Stator mit Schnittstelle.

Figur 1 zeigt einen Stator 1 mit einer Vielzahl an Nuten 5 in denen Pins 2, 3 geführt werden. Der Stator 1 weist eine erste Stirnseite 7 und eine gegenüberliegende zweite Stirnseite 9 auf. Auf der ersten Stirnseite 7 sind Eingänge 81, 87, 101, 107, 111, 117 von Teilspulen zum Anschluss der Pins an eine Energiequelle zum Betrieb der elektrischen Maschine gezeigt. Selbstverständlich ist zum Betrieb einer elektrischen Maschine ferner ein Rotor nötig. Die Pins zum Anschluss liegen dicht beieinander und ermöglichen kurze Anschlussleitungen.

Figur 2 zeigt einen Stator 1 mit Nuten und Pins auf sechs Layer, wobei lediglich sechs Nuten 51, 52, 53, 54, 55, 56 dargestellt sind. In den Nuten sind Pins 21, 22, 23, 24,

25, 26, 27 angeordnet. Die Pins liegen nebeneinander in einer Nut, im Beispiel der Figur 2 liegen sechs Pins nebeneinander in einer Nut. Die sechs Pins innerhalb einer Nut liegen somit auf unterschiedlichen konzentrischen Kreisen LI, L2, L3, L4, L5, L6 um den Mittelpunkt M des Stators, die somit einzelne Layer bilden. Zwischen jeweils zwei Nuten liegt ein Abstand 71. Dieser Abstand 71 ist zwischen allen in Figur 2 gezeigten Nuten identisch.

Figur 3 zeigt den Stator 1 aus Figur 2. Die Pins sind weiterhin auf konzentrischen Kreisen, also Layer, angeordnet, wobei die konzentrischen Kreise wegen einer besseren Darstellung nicht eingezeichnet sind. In Figur 3 ist dargestellt, welche Pins miteinander in Serie verbunden sind. Ein erster Pin 21 befindet sich in einer ersten Nut

51 im Layer L2. Dieser erste Pin 21 ist mittels einer ersten Verbindungsart 61, als durchgezogene Linie dargestellt, mit einem zweiten Pin 22 in einer zweiten Nut

52 verbunden. Der zweite Pin 22 befindet sich im Layer LI. Der zweite Pin 22 ist mittels einer zweiten Verbindungsart 62, als gestrichelte Linie dargestellt, mit einem dritten Pin 23 in der ersten Nut 51 verbunden. Der dritte Pin 23 befindet sich wiederum in der ersten Nut 51, also in derselben Nut wie der erste Pin 21. Der dritte Pin 23 liegt jedoch im Layer L4. Zwischen dem ersten Pin 21 und dem dritten Pin 23 in der ersten Nut 51 ist somit noch Platz für einen weiteren Pin in Layer L3.

Der dritte Pin 23 ist über eine dritte Verbindungsart 63, als gepunktete Linie mit langen Abständen dargestellt, mit einem vierten Pin 24 verbunden. Der vierte Pin 24 liegt in derselben zweiten Nut 52 wie der zweite Pin 22. Der vierte Pin 24 liegt im Layer L3. Zwischen dem vierten Pin 24 und dem zweiten Pin 22 ist somit noch Platz in der zweiten Nut 52 für einen weiteren Pin in Layer L2.

Der vierte Pin 24 ist mittels einer vierten Verbindungsart 64, als gestrichelte Linie mit langen Abständen dargestellt, mit einem fünften Pin 25 in der ersten Nut 51 verbunden. Der fünfte Pin 25 befindet sich wiederum in der ersten Nut 51, also in derselben Nut wie der erste Pin 21 und der dritte Pin 23. Der fünfte Pin 25 liegt im Layer L6. Zwischen dem dritten Pin 23 und dem fünften Pin 25 in der ersten Nut 51 ist somit noch Platz für einen weiteren Pin in Layer L5.

Der fünfte Pin 25 ist über eine fünfte Verbindungsart 65, als gepunktete Linie mit sehr kurzen Abständen dargestellt, mit einem sechsten Pin 26 verbunden. Der sechste Pin 26 liegt in derselben Nut 52 wie der zweite Pin 22 und der vierte Pin 24. Der sechste Pin 26 liegt im Layer L5. Zwischen dem vierten Pin 24 und dem sechsten Pin 26 ist somit noch Platz in der zweiten Nut 52 für einen weiteren Pin in Layer 4. Die Verbindung des ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Pins bildet eine erste Windung 41.

Der sechste Pin 26 ist über eine sechste Verbindungsart 66, als gepunktete Linie mit kurzen Abständen dargestellt, mit einem siebten Pin 27 in Layer L2 in einer dritten Nut 53 verbunden. Mit dem siebten Pin 27 beginnt die vorher beschriebene serielle Verbindung der im Stator nachfolgenden Pins erneut, wobei der siebte Pin 27 ähnlich zum ersten Pin 21 mit einem Versatz der Nut um 120 Grad ist. Die serielle Verbindung des siebten Pins 27 mit weiteren Pins in zwei weiteren Nuten 53 und 54 bildet eine zweite Windung 42. Die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Verbindungsart 61, 62, 63, 64, 65 zwischen diesen Pins ist identisch zu der jeweiligen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften Verbindungsart 61, 62, 63, 64, 65 der Pins der ersten Windung 41.

Die beiden Windungen 41, 42 sind durch die sechste Verbindungsart 66 verbunden. Durch die Fortsetzung der seriellen Verbindung wird die dritte Windung 43 in zwei weiteren Nuten 55, 56 gebildet. Die Windungen 41, 42, 43 sind jeweils mit der sechsten Verbindungsart 66 verbunden. Die sechste Verbindungsart 66 zwischen den jeweiligen Windungen ist somit identisch. Auch die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Verbindungsart 61, 62, 63, 64, 65 zwischen den Pins der Windung 43 ist identisch zu der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Verbindungsart 61, 62, 63, 64, 65 der ersten und zweiten Windung 41, 42.

Die drei Windungen 41, 42, 43 bilden durch einen Umlauf um den Stator 1 im Uhrzeigersinn eine erste Teilspule. Der erste Pin 21 weist ferner einen Eingang 81 für den Anschluss einer Energiequelle auf. Der erste Pin 21 der Windung 41 stellt somit einen ersten Endpin dar. Die Teilspule endet mit dem Pin 28 der Windung 43. Der letzte Pin 28 der Windung 43 stellt somit einen zweiten Endpin dar. Figur 4 zeigt den Stator 1 aus Figur 3, wobei dort sechs Nuten 91, 92, 93, 94, 95, 96 gezeigt sind, die sich in direkter Nachbarschaft zu den Nuten aus Figur 3 befinden.

Die Pins 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 sind in gleicher Weise wie die Pins 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 der Figur 3 verbunden. Selbst die Verbindungsart ist identisch zu Figur 3 und durch die gleichen Bezugszeichen deutlich gemacht. In gleicher Weise wie bei Figur 3 beschrieben, werden die Windungen 44, 45, 46 gebildet und sind im Uhrzeigersinn miteinander durch die sechste Verbindungsart 66 verbunden.

Die drei Windungen 44, 45, 46 bilden durch einen Umlauf um den Stator 1 im Uhrzeigersinn eine zweite Teilspule. Die Teilspule beginnt mit 31, der ein dritter Endpin ist. Die Teilspule endet mit dem Pin 38 der Windung 46. Der letzte Pin 38 der Windung 43 stellt somit einen weiteren zweiten Endpin dar.

Figur 5 zeigt den Stator 1 aus Figur 3 und Figur 4, wobei dort sechs Nuten 51a, 52a, 53a, 54a, 55a, 56a gezeigt sind, die sich in direkter Nachbarschaft zu den Nuten aus Figur 4 befinden.

Die Pins 21a, 22a, 23a, 24a, 25a, 26a, 27a, 28a sind in gleicher Weise wie die Pins 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 der Figur 3 und die Pins 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 aus Figur 4 verbunden. Selbst die Verbindungsart ist identisch zu Figur 3 und 4 und durch die gleichen Bezugszeichen deutlich gemacht. In gleicher Weise wie bei Figur 3 und 4 beschrieben, werden die Windungen 47, 48, 49 gebildet und sind im Uhrzeigersinn miteinander durch die sechste Verbindungsart 66 verbunden. Der letzte Pin 28a in Nut 56a auf dem Layer L5 in der Windung 49 ist ein vierter Endpin und weist einen Ausgang 83 zum Anschluss einer Energiequelle auf. Die drei Windungen 47, 48, 49 bilden durch einen Umlauf um den Stator 1 im Uhrzeigersinn eine dritte Teilspule. Der Pin 21a ist der Anfang der Teilspule und stellt einen weiteren dritten Endpin dar. Die Teilspule endet mit dem Pin 28a der Windung 49. Die in Figur 5 dargestellten Nuten liegen einen ersten Abstand 71 auseinander .

Figur 6 zeigt eine Pinbelegung durch die erste, zweite und dritte Teilspule aus Figur 3, 4 und 5, welche durch schwarze Vierecke dargestellt sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Pins, Nuten, Verbindungen in den Figuren. Der sechste Pin 28 der Windung 43 der ersten Teilspule in Nut 56, Layer L5, der auch ein zweiter Endpin ist, und der erste Pin 31 der ersten Windung 44 der zweiten Teilspule in Nut 91, Layer L2, der auch ein dritter Endpin ist, ist mit einer siebten Verbindungsart 67 verbunden.

Der sechste Pin 38 der Windung 46 der zweiten Teilspule in Nut 96, Layer L5, der auch ein zweiter Endpin ist, und der erste Pin 21a der ersten Windung 47 der dritten Teilspule in Nut 51a, Layer L2, der auch ein dritter Endpin ist, ist mit der siebten Verbindungsart 67 verbunden.

Somit verbindet die siebte Verbindungsart 67 einen zweiten Endpin 28, 38 mit einem dritten Endpin 21a, 31.

Die drei Teilspulen bilden somit eine erste Spule 201 mit einem Eingang 81 und einem Ausgang 83 nach dreimaligem radialen Umlauf um den Stator im Uhrzeigersinn. Ein in der Figur dargestellter zweiter Abstand 75 ist eine Nut kürzer als der erste Abstand 71 aus der vorherigen Figur. Ferner ist ein dritter Abstand 73 zwischen den Nuten einer Spule gezeigt. Dieser ist im Vergleich zum ersten Abstand 71 um zwei Nuten kürzer und im Vergleich zum zweiten Abstand um eine Nut kürzer. Figur 7 zeigt den Stator 1 aus Figur 2. Die Pins sind weiterhin auf konzentrischen Kreisen, also Layer, angeordnet, wobei die konzentrischen Kreise wegen einer besseren Darstellung nicht eingezeichnet sind. Es ist dargestellt welche Pins, als schwarze Vierecke auf weißem Grund dargestellt, miteinander in Serie verbunden sind und eine erste Teilspule einer zweiten Spule 202 bilden. Ein fünfter Endpin 21c befindet sich in einer ersten Nut 51 im Layer LI. Dieser fünfte Endpin 21c ist mittels der ersten Verbindungsart 61 mit einem siebten Pin 27b in der sechsten Nut 56 verbunden. Der siebte Pin 27b befindet sich im Layer L2. Der siebte Pin 27b ist mittels der sechsten Verbindungsart 66 mit einem sechsten Pin 26b im Layer L5 in der fünften Nut 55 verbunden. Der sechste Pin 26b ist über die fünfte Verbindungsart 65 mit einem fünften Pin 25b im Layer L6 der vierten Nut 54 verbunden. Der fünfte Pin 25b ist mittels der vierten Verbindungsart 64 mit einem vierten Pin 24b in der fünften Nut 55 verbunden. Der vierte Pin 24b befindet sich wiederum in der fünften Nut 55, also in derselben Nut wie der sechste Pin 26b. Der vierte Pin 24b liegt im Layer L3. Zwischen dem sechsten Pin 26b und dem vierten Pin 24b in der Nut 55 ist somit noch Platz für einen weiteren Pin in Layer L4. Der vierte Pin 24b ist über die dritte Verbindungsart 63 mit einem dritten Pin 23b verbunden. Der dritte Pin 23b liegt in derselben Nut 54 wie der fünfte Pin 25b. Der dritte Pin 23b liegt im Layer L4. Zwischen dem fünften Pin 25b und dem dritten Pin 23b ist somit noch Platz in der Nut 54 für einen weiteren Pin in Layer L5.

Der dritte Pin 23b ist über die zweite Verbindungsart 62 mit einem zweiten Pin 22b verbunden. Der zweite Pin 22b liegt in derselben Nut 55 wie der vierte Pin 24b und der sechste Pin 26b. Der zweite Pin 22b liegt im Layer LI. Zwischen dem vierten Pin 24b und dem zweiten Pin 22b ist somit noch Platz in der Nut 55 für einen weiteren Pin in Layer L2. Der zweite Pin 22b ist über die erste Verbindungsart 61 mit einem weiteren siebten Pin 27b2 verbunden. Dieser siebte Pin 27b2 liegt in derselben Nut 54 wie der dritte Pin 23b. Der siebte Pin 27b2 liegt im Layer L2. Zwischen dem dritten Pin 23b und dem siebten Pin 27b ist somit noch Platz in der Nut 54 für einen weiteren Pin in Layer L3. Die beiden siebten Pins 27b, 27b2 liegen in identischen Layern aber in Nuten, die um 120 Grad verdreht sind.

Die Verbindungsart des ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Pins bildet eine erste Windung 41b der ersten Teilspule der zweiten Spule 202.

Die serielle Verbindung des siebten Pins 27b2 in der vierten Nut 54 mit weiteren Pins in der dritten und zweiten Nut 53 und 52 bildet eine zweite Windung 42b. Die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Verbindungsart 61, 62, 63, 64, 65 zwischen diesen Pins ist identisch zu der jeweiligen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften Verbindungsart 61, 62, 63, 64, 65 der Pins in den vorherigen Figuren.

Die beiden Windungen 41b, 42b sind durch die sechste Verbindungsart 66 verbunden. Die dritte Windung 43b wird am Anfang durch den fünften Endpin 21c begonnen und nach dem Umlauf um den Stator gegen den Uhrzeigersinn durch die Fortsetzung der seriellen Verbindung in der ersten und sechsten Nut 51, 56 vervollständigt. Die Windungen 41b, 42b, 43b sind jeweils mit der sechsten Verbindungsart 66 verbunden. Die sechste Verbindungsart 66 zwischen den jeweiligen Windungen ist somit identisch. Auch die erste, dritte, vierte und fünfte Verbindungsart 61, 63, 64, 65 zwischen den Pins der Windung 43b ist identisch zu der ersten, dritten, vierten und fünften Verbindungsart 61, 63, 64, 65 der ersten und zweiten Windung 41b, 42b. Eine zweite Verbindungsart 62 gibt es in der Windung 43b nicht.

Die drei Windungen 41b, 42b, 43b bilden durch einen Umlauf um den Stator 1 gegen den Uhrzeigersinn eine erste Teilspule der zweiten Spule 202. Der fünfte Endpin 21c weist ferner einen Eingang 87 für den Anschluss einer Energiequelle auf. Die erste Teilspule der zweiten Spule endet mit einem sechsten Endin 28b der Windung 43b.

Figur 8 zeigt eine Pinbelegung durch die erste Teilspule der zweiten Spule aus Figur 7 und Pins zwei weitere Teilspulen die gemäß dem Schema der Figur 7 und 21 verbunden sind, wobei die Nuten entgegen dem Uhrzeigersinn direkt benachbart zu den Nuten aus der Figur 7 liegen.

Die erste, zweite und dritte Teilspule der zweiten Spule sind durch schwarze Doppelvierecke dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnet gleiche Pins, Nuten, Verbindungen in den Figuren. Der sechste Endpin 28b der Windung 43b der ersten Teilspule der zweiten Spule in Nut 56, Layer L4 und ein siebter Endpin 31b einer ersten Windung der zweiten Teilspule der zweiten Spule in Nut 91 in Layer LI ist mit einer achten Verbindungsart 68 verbunden. Ein sechster Endpin 38b der ersten Windung der zweiten Teilspule der zweiten Spule in Nut 96, Layer L4 und ein siebter Endpin 21b der ersten Windung der dritten Teilspule der zweiten Spule in Nut 51a, Layer LI ist mit der achten Verbindungsart 68 verbunden. Die drei Teilspulen bilden somit die zweite Spule 202 mit einem Eingang 87 und einem Ausgang 85 nach dreimaligem radialen Umlauf um den Stator entgegen dem Uhrzeigersinn. Ein achter Endpin 28c weist ferner den Ausgang 85 für den Anschluss einer Energiequelle auf.

Figur 9 zeigt eine Pinbelegung durch die erste Spule 201 aus Figur 6, welche durch schwarze Vierecke dargestellt sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Pins, Nuten, Verbindungen in den Figuren. Ferner ist die zweite Spule 202 aus der Figur 8 als schwarze Vierecke auf weißem Grund dargestellt, die sich in gleichen Nuten aber unterschiedlichen Layer befindet. Die Teilspulen der beiden Spulen sind mit der siebten Verbindungsart 67 (erste Spule) oder der achten Verbindungsart 68 (zweite Spule) verbunden.

Es sind somit zwei parallele Spulen gezeigt, die jeweils aus drei Teilspulen bestehen. Ebenfalls sind die Ein- und Ausgänge der Spulen gezeigt. Der Eingang 81 der ersten Spule befindet sich an der Nut 51 und der Ausgang 83 an der Nut 56a. Der Eingang 87 der zweiten Spule befindet sich ebenfalls an der Nut 51 und der Ausgang 85 an der Nut 56a. Die Ein- und Ausgänge beider Spulen liegen somit in der jeweils gleichen Nut. Figur 10 zeigt eine Pinbelegung durch eine dritte und vierte Spule in den schwarzen Vierecken mit weißem Punkt und den weißen Vierecken mit schwarzem Punkt. Diese entsteht durch ein aus den Figuren 3, 4, 5, 7 bekanntes Wickelschema, welches um je zwei Nuten entgegen den Uhrzeigersinn im Vergleich zu den dort dargestellten Pins und Verbindungen der Teilspulen versetzt ist. Es sei angemerkt, dass Figur 7 der Figur 3 entspricht, jedoch mit versetzten Layer und einem Umlauf der Verbindungen entgegen dem Uhrzeigersinn. Ebenfalls sind die Ein- 101 und Ausgänge 103 der dritten Spule und Ein- 107 und Ausgänge 105 der vierten Spule gezeigt. Die Ein- und Ausgänge beider Spulen liegen somit in der jeweils gleichen Nut. Figur 11 zeigt eine Pinbelegung durch eine fünfte und sechste Spule in den schwarzen Vierecken mit weißem Kreuz und den weißen Vierecken mit schwarzem Kreuz. Diese entsteht durch ein aus den Figuren 3, 4, 5, 7 bekanntes Wickelschema, welches um fünf Nuten entgegen den

Uhrzeigersinn im Vergleich zu den dort dargestellten Pins und Verbindungen der Teilspulen versetzt ist. Es sei angemerkt, dass Figur 7 der Figur 3 entspricht, jedoch mit versetzten Layer und einem Umlauf der Verbindungen entgegen dem Uhrzeigersinn. Ebenfalls sind die Ein- 111 und Ausgänge 113 der fünften Spule und Ein- 117 und Ausgänge 115 der sechsten Spule gezeigt. Die Ein- und Ausgänge beider Spulen liegen somit in der jeweils gleichen Nut.

Figur 12 zeigt eine Pinbelegung durch die sechs Spulen als eine Kombination aus den Figuren 10, 11 und 12.

Insbesondere aus der Lage der Ein- 81, 87, 101, 107, 111, 117 und Ausgänge 83, 85, 103, 105, 113, 115 wird ersichtlich, dass eine Verschaltung der Spulen innerhalb von 18 Nuten erfolgen kann. Bei dem exemplarisch dargestellten Stator mit vierundfünfzig Nuten ist eine Verschaltung der Ein- und Ausgänge somit innerhalb von einem Drittel des Statorumfangs möglich. Rein bezogen auf die Ein- oder Ausgänge, wäre eine getrennte Beschaltung innerhalb von sieben Nuten möglich. Figur 13 zeigt links einen ersten Einzelpin 216 oder auch Ipin genannt. In der Mitte befindet sich der erste Endpin 21, der beispielsweise in der ersten Nut 51, Layer L2, des Stators angeordnet ist. Die Bezugszeichen sind identisch zu den vorhergehenden Figuren. Der erste Einzelpin 216 ist aus Sicht des Statormittelpunkts mit der ersten Stirnseite 7 nach oben dargestellt. Am unteren Ende weist der erste Einzelpin 216 einen Pinfuß 61a mit einem zweiten Schweißpunkt 223 auf. Am oberen Ende befindet sich der Eingang 81, 101, 111.

Rechts in Figur 13 ist ein zweiter Einzelpin 217 gezeigt.

In der Mitte befindet sich der fünfte Endpin 21c, der beispielsweise in der ersten Nut 51, Layer LI, des Stators angeordnet ist. Die Bezugszeichen sind identisch zu den vorhergehenden Figuren. Die Pins sind aus Sicht des Statormittelpunkts mit der ersten Stirnseite 7 nach oben dargestellt. Am unteren Ende weist der zweite Einzelpin 217 einen Pinfuß 61b mit einem ersten Schweißpunkt 221 auf. Am oberen Ende befindet sich der Eingang 87, 107, 117.

Figur 14 zeigt links einen dritten Einzelpin 218 oder auch Ipin genannt. In der Mitte befindet sich der achte Endpin 28c, der beispielsweise in der Nut 56a, Layer L4, des Stators angeordnet ist. Die Bezugszeichen sind identisch zu den vorhergehenden Figuren. Der Einzelpin ist aus Sicht des Statormittelpunkts mit der ersten Stirnseite 7 nach oben dargestellt. Am unteren Ende weist der dritte Einzelpin 218 einen Pinfuß 63b mit einem vierten Schweißpunkt 227 auf. Am oberen Ende befindet sich der Ausgang 83, 103, 113.

Rechts in Figur 14 ist ein vierter Einzelpin 219 gezeigt.

In der Mitte befindet sich der vierte Endpin 28a, der beispielsweise in der Nut 56a, Layer L5, des Stators angeordnet ist. Die Bezugszeichen sind identisch zu den vorhergehenden Figuren. Die Pins sind aus Sicht des

Statormittelpunkts mit der ersten Stirnseite 7 nach oben dargestellt. Am unteren Ende weist der vierte Einzelpin 219 einen Pinfuß 65a mit einem fünften Schweißpunkt 231 auf. Am oberen Ende befindet sich der Ausgang 85, 105, 115. Figur 15 zeigt einen ersten Doppelpin 211 oder Upin, der die zweite Verbindungsart 62 zwischen einem zweiten Pin 22, 32, 22a und einem dritten Pin 23, 33, 23a herstellt. Der Doppelpin 211 kann den ersten Abstand 71 zwischen den Nuten überbrücken. Am unteren Ende weist der Doppelpin zwei nach innen gebogene Pinfüße 63a, 61b mit einem dritten Schweißpunkt 225 und einem ersten Schweißpunkt 221 auf. Figur 16 zeigt einen zweiten Doppelpin 212 oder Upin, der die vierte Verbindungsart 64 zwischen einem fünften Pin 25,

35, 25a und einem vierten Pin 24, 34, 24a herstellt. Der Doppelpin 211 kann den ersten Abstand 71 zwischen den Nuten überbrücken. Am unteren Ende weist der Doppelpin zwei nach innen gebogene Pinfüße 65a, 63b mit einem fünften

Schweißpunkt 231 und einem vierten Schweißpunkt 227 auf.

Figur 17 zeigt einen dritten Doppelpin 213 oder Upin, der die sechste Verbindungsart 66 zwischen einem sechsten 26,

36, 26a und einem siebten Pin 27, 37, 27a herstellt. Der dritte Doppelpin (213) kann den ersten Abstand 71 zwischen den Nuten überbrücken. Am unteren Ende weist der Doppelpin zwei nach außen gebogene Pinfüße 65b, 61a mit einem sechsten Schweißpunk 233 und einem zweiten Schweißpunkt 223 auf. Der erste Abstand 71 ist lediglich in Bezug auf die zu überbrückende Nutenanzahl identisch. Der tatsächlich zu überbrückende räumliche Abstand unterscheidet sich, weil die Doppelpins unterschiedliche Layer verbinden.

Figur 18 zeigt einen vierten Doppelpin 214 oder Upin, der die siebte Verbindungsart 67 zwischen einem zweiten Endpin 28, 38 und einem dritten Endpin 31, 21a herstellt. Der vierte Doppelpin 214 kann den zweiten Abstand 75 also um eine Nut weniger, als der erste Abstand 71 beträgt, überbrücken. Am unteren Ende weist der vierte Doppelpin 214 zwei nach außen gebogene Pinfüße 65b, 61a mit einem sechsten Schweißpunkt 233 und einem zweiten Schweißpunkt 223 auf. Figur 19 zeigt einen fünften Doppelpin 215 oder Upin, der die achte Verbindungsart 68 zwischen einem sechsten Endpin 28b, 38b und einem siebten Endpin 31b, 21b herstellt. Der fünfte Doppelpin 215 kann den zweiten Abstand 75 also um eine Nut weniger, als der erste Abstand 71 beträgt, überbrücken. Am unteren Ende weist der fünfte Doppelpin 215 zwei nach innen gebogene Pinfüße 63a, 61b mit einem dritten Schweißpunkt 225 und einem ersten Schweißpunkt 221 auf.

Die verschiedenen Einzel- und Doppelpins in den Figuren 13 bis 19 weisen ähnliche Pinfüße auf. Die erste

Verbindungsart 61 wird durch Verschweißen des ersten Schweißpunktes 221 am Pinfuß 61a mit dem zweiten Schweißpunkt 223 am Pinfuß 61b gemäß Wickelschema gebildet. Die dritte Verbindungsart 63 wird durch Verschweißen des zweiten Schweißpunktes 225 am Pinfuß 63a mit dem vierten

Schweißpunkt 227 am Pinfuß 63b gemäß Wickelschema gebildet. Die fünfte Verbindungsart 65 wird durch Verschweißen des fünften Schweißpunktes 231 am Pinfuß 65a mit dem sechsten Schweißpunkt 233 am Pinfuß 65b gemäß Wickelschema gebildet. Über die jeweilige Verbindungsart werden auch die

Einzelpins mit den Doppelpin verbunden, sodass die Pins als durchgehender elektrischer Leiter den Stator umlaufen.

Figur 20 zeigt das Wickelschema der drei Teilspulen der ersten Spule 201. Die fortlaufende „Nutennummer" ist kein Bezugszeichen. Die Bezugszeichen mit Pfeil an den Nuten sind identisch zu den vorherigen Figuren und ermöglichen einen Vergleich mit diesen Figuren.

Figur 21 zeigt das Wickelschema der drei Teilspulen der zweiten Spule 202. Die fortlaufende „Nutennummer" ist kein Bezugszeichen. Die Bezugszeichen mit Pfeil an den Nuten sind identisch zu den vorherigen Figuren und ermöglichen einen Vergleich mit diesen Figuren. Figur 22 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 403, beispielsweise eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine 401, insbesondere einen Elektromotor, mit einem Ausführungsbeispiel des Stators 1 zum Antreiben des

Fahrzeugs 403. Ferner kann das Fahrzeug 403 einen Inverter 405 aufweisen, der die elektrische Maschine 401 mit einem Wechselstrom aus einer Gleichstromquelle versorgt.

Bezugszeichenliste

1 Stator

2, 3, 22-38b Pin 5, 51-56a, 91-96 Nut 7 erste Stirnseite 9 zweite Stirnseite

21 erster Endpin

28, 38 zweiter Endpin 31, 21a dritter Endpin 28a vierter Endpin 21c fünfter Endpin

28b, 38b sechster Endpin 21b, 31b siebter Endpin 28c achter Endpin

41 - 49, 41b, 42b, 43b Windung 61 erste Verbindungsart 62 zweite Verbindungsart

63 dritte Verbindungsart

64 vierte Verbindungsart

65 fünfte Verbindungsart

66 sechste Verbindungsart

67 siebte Verbindungsart

68 achte Verbindungsart

61a, 61b, 63a, 63b, 65a, 65b Pinfuß

71 erster Abstand

75 zweiter Abstand

73 dritter Abstand 81, 87, 101, 107, 111, 117 Eingang 83, 85, 103, 105, 113, 115 Ausgang 201 erste Spule 202 zweite Spule

211, 212, 213, 214, 215 Doppelpin

216, 217, 218, 219 Einzelpin

221, 223, 225, 227, 231, 233 Schweißpunkt

401 elektrische Maschine

403 Fahrzeug

405 Inverter

LI, L2, L3, L4, L5, L6 Layer M Statormittelpunkt