Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine. Daneben betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs.

Statoren mit einer aus Formleitern gebildeten Statorwicklung erfreuen sich insbesondere bei automotiven Anwendungen großer Beliebtheit, da sich derartige Statoren besonders zur automatisierten Fertigung mit einer hohen Prozesszuverlässigkeit eignen und einfache Anschlussmöglichkeiten für die Stränge ermöglichen. Es sind Statoren mit zwei parallel verschalteten bzw. verschaltbaren Pfaden je Strang bekannt.

So offenbart beispielsweise DE 10 2012 108 943 A1 einen Stator einer elektrischen Maschine, der einen Statorkern und eine Statorwicklung enthält. Der Statorkern weist eine Anzahl von Nuten auf, die in einer Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind. Die Statorwicklung besteht aus einer Anzahl von Phasenwicklungen, von denen jede so auf den Statorkern gewickelt ist, dass sie in den entsprechenden Nuten des Statorkerns eingesetzt ist. Der Statorkern weist für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung n umfangsmäßig aufeinander folgende Einphasen-Nuten auf, in welchen nur die Phasenwicklung Aufnahme findet, worin n eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung weist k Abschnitte auf, welche einen ersten Abschnitt und einen k-ten Abschnitt enthalten, worin k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Die ersten bis k-ten Abschnitte sind der Reihe nach von einem Ende zu dem anderen Ende der Phasenwicklung angeordnet. Jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung besteht aus j Unter-Wicklungen, die parallel zueinander zwischen gegenüberliegenden Enden der Phasenwicklung geschaltet sind, worin j eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist und jede der Unter-Wicklungen k Abschnitte enthält. Jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung besteht aus einer Mehrzahl von elektrischen Leitersegmenten, welche in die Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung eingesetzt und elektrisch zueinander in Reihe geschaltet sind, wobei auf einer axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten der elektrischen Leitersegmente verbunden sind und auf der anderen axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von Endteilen der elektrischen Leitersegmente miteinander verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Stator für eine elektrische Maschine anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, wobei der Stator eine Anzahl N > 3 Stränge, eine Anzahl P > 2 Polpaare und eine Lochzahl q = 2 aufweist, wobei der Stator einen Statorkern, welcher eine erste Stirnseite, eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite und eine Vielzahl von Nuten, welche sich von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite erstrecken und in erste bis L-te Schichten mit L > 4 untergliedert sind, aufweist, und eine Vielzahl von Formleitern, die in der ersten bis L-ten Schicht radial geschichtet in den Nuten angeordnet sind, umfasst, wobei die Schichten in ihrer Reihenfolge in Radialrichtung benannt sind, wobei die Formleiter je Strang einen ersten Pfad, einen zweiten Pfad, einen dritten Pfad und einen vierten Pfad ausbilden und in 2- P Wicklungszonen angeordnet sind, wobei jede Wicklungszone in eine erste und zweite Teilwicklungszone untergliedert ist, sich jede Teilwicklungszone über die L Schichten erstreckt und die Teilwicklungszonen einer jeweiligen Wicklungszone in ihrer Reihenfolge entlang einer aus einer ersten Umfangsrichtung und einer zur ersten Umfangsrichtung gegensinnigen zweiten Umfangsrichtung benannt sind, wobei die Formleiter eines jeweiligen Pfads durch Verbinder, welche Formleiter in benachbarten Wicklungszonen desselben Strangs abwechselnd an der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite des Statorkerns verbinden, zu einer Reihenschaltung mit einem ersten Endformleiter, der einer der bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des Pfads ist, und mit einem zweiten Endformleiter, der der andere der bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des Pfads ist, verschaltet sind, wobei die Endformleiter jedes Pfads in unterschiedlichen Teilwicklungszonen angeordnet sind, sodass der Pfad entlang der Reihenschaltung einen Wechsel der Teilwicklungszonen aufweist.

Der Stator für eine elektrische Maschine weist eine Anzahl N > 3 Stränge auf. Der Stator weist ferner eine Anzahl P > 2 Polpaare auf. Der Stator weist ferner eine Lochzahl q = 2 auf. Der Stator umfasst einen Statorkern. Der Statorkern weist eine erste Stirnseite auf. Der Statorkern weist eine zweite Stirnseite auf. Die zweite Stirnseite liegt der ersten Stirnseite gegenüber. Der Statorkern ferner eine Vielzahl von Nuten auf. Die Nuten erstrecken sich von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite. Die Nuten sind ferner in erste bis L-te Schichten mit L > 4 untergliedert. Der Stator umfasst ferner eine Vielzahl von Formleitern. Die Formleiter sind in der ersten bis L-ten Schicht radial geschichtet in den Nuten angeordnet. Die Schichten sind in ihrer Reihenfolge in Radialrichtung benannt. Die Formleiter bilden je Strang einen ersten Pfad, einen zweiten Pfad, einen dritten Pfad und einen vierten Pfad aus. Die Formleiter sind je Strang in 2- P Wicklungszonen angeordnet sind. Jede Wicklungszone ist in eine erste und zweite Teilwicklungszone untergliedert. Jede Teilwicklungszone erstreckt sich über die L Schichten erstreckt. Die Teilwicklungszonen einer jeweiligen Wicklungszone sind in ihrer Reihenfolge entlang einer aus einer ersten Umfangsrichtung und zweiten Umfangsrichtung benannt sind. Die zweite Umfangsrichtung ist gegensinnig zur ersten Umfangsrichtung. Die Formleiter eines jeweiligen Pfads sind durch Verbinder zu einer Reihenschaltung verschaltet. Die Verbinder verbinden Formleiter in benachbarten Wicklungszonen desselben Strangs abwechselnd an der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite des Statorkerns. Die Reihenschaltung weist einen ersten Endformleiter auf. Der erste Endformleiter ist einer der bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des Pfads. Die Reihenschaltung weist ferner einen zweiten Endformleiter auf. Der zweite Endformleiter ist der andere der bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter des Pfads. Die Endformleiter jedes Pfads sind in unterschiedlichen Teilwicklungszonen angeordnet sind, sodass der Pfad entlang der Reihenschaltung einen Wechsel der Teilwicklungszonen aufweist. Der erfindungsgemäße Stator zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Endformleiter eines jeweiligen Pfads in unterschiedlichen Teilwicklungszonen angeordnet sind. So ist jeder Pfad auf beide Teilwicklungszonen verteilt, wodurch Symmetrieanforderungen an eine die Pfade aufweisende Statorwicklung bereits für jeden Pfad erfüllt werden können. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Auswahl des Wicklungsschemas der Statorwicklung, da bei Erfüllung der Symmetrieanforderungen durch einen jeweiligen Pfad, die Symmetrieanforderungen auch bei einer Zusammenschaltung der Pfade, beispielsweise bei einer Reihenschaltung von je zwei der Pfade oder bei einer Parallelschaltung der vier Pfade, erfüllt werden können.

Die Lochzahl q ist die Anzahl der Nuten je Pol und Strang des Stators. Bei dem erfindungsgemäßen Stator kann N < 12, bevorzugt N < 9, besonders bevorzugt N < 6, sein. Es kann vorgesehen sein, dass P < 20, bevorzugt P < 16, besonders bevorzugt P < 12, ist. Die Anzahl der Nuten ist bevorzugt kleiner als 200, besonders bevorzugt kleiner als 120. Die Anzahl der Nuten kann genau 2 P N q betragen. Es können genau 2 P N q L Formleiter vorgesehen sein. Vorzugsweise realisiert jede Wicklungszone einen Pol des Stators.

Unter einem „Pfad“ ist eine durch die Verbinder realisierte Reihenschaltung von Formleitern zu versehen, die auch als „Strompfad“ bezeichnet werden kann. Vorzugsweise sind die Anzahlen der in der ersten Teilwicklungszone und in der zweiten Teilwicklungszone aufgenommenen Formleiter eines jeweiligen Pfads gleich. Mit anderen Worten können die eine Hälfte der Formleiter eines jeweiligen Pfads in der ersten Teilwicklungszone und die andere Hälfte der Formleiter des jeweiligen Pfads in der zweiten Teilwicklungszone angeordnet sein. Typischerweise umfasst jeder Pfad genau 4-P Formleiter.

Zweckmäßigerweise befindet sich zwischen jedem Paar der benachbarten Wicklungszonen eines Strangs jeweils genau eine Wicklungszone der übrigen Stränge. Mit anderen Worten ist jedes Paar benachbarter Wicklungszonen eines Strangs um q (N-1 ) Nuten voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist der Stator derart eingerichtet, dass die Wicklungszonen eines jeweiligen Strangs in einer Stromrichtung durchströmt werden, welche der Stromrichtung einer unmittelbar benachbarten Wicklungszone desselben Strangs entgegengesetzt ist.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in jeder Nut genau vier Formleiter aufgenommen sind und/oder N genau 3 beträgt und/oder P genau 2, 4, 6, o- der 8 beträgt und/oder q genau 2 beträgt. Vorzugsweise ist die erste Schicht die radial äußerste Schicht und/oder die vierte Schicht die radial innerste Schicht. Es ist aber auch denkbar, dass die erste Schicht die radial innerste Schicht und/oder die vierte Schicht die radial äußerste Schicht ist.

Die Formleiter können stabförmige Leiter, insbesondere aus Kupfer, sein. Die Formleiter sind typischerweise nicht biegeschlaff. Vorzugsweise nehmen vier Formleiter in den vier Schichten und/oder in der gesamten Nut wenigstens 60 %, bevorzugt wenigstens 80 %, der Querschnittsfläche einer Nut ein. Bevorzugt weisen die Formleiter einen, gegebenenfalls auch abgerundeten, rechteckigen Querschnitt auf. Jeder Formleiter kann sich vollständig in axialer Richtung durch eine der Nuten erstrecken.

Der Statorkern kann durch eine Vielzahl von geschichtet miteinander fest verbundenen Einzelblechen ausgebildet sein. Insbesondere bildet der Statorkern ein Blechpaket aus. Die Nuten sind insbesondere als sich in Axialrichtung erstreckende Ausnehmungen des Statorkern ausgebildet. Bevorzugt erstreckt sich jede Nut parallel zu einer Mittelachse, entlang welcher sich ein vom Statorkern umgebener Aufnahmeraum für einen Rotor erstreckt. Im Statorkern kann ferner für jede Nut eine Nutöffnung ausgebildet sein, welche die Nut mit dem Aufnahmeraum verbindet.

Die erste Umfangsrichtung und die zweite Umfangsrichtung können auch als gegensinnige Orientierungen oder Umlaufsinne einer in Zylinderkoordinaten senkrecht zur Axialrichtung und Radialrichtung stehenden Richtung aufgefasst werden. Die erste Umfangsrichtung entspricht vorzugsweise von der ersten Stirnseite aus gesehen dem Uhrzeigersinn. Die erste Umfangsrichtung kann alternativ auch dem Gegenuhrzeigersinn entsprechen.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich zwei der Pfade, insbesondere der erste Pfad und der dritte Pfad, entlang der ersten Umfangsrichtung von ihrem ersten Endformleiter zu ihrem zweiten Endformleiter erstrecken und zwei der Pfade, insbesondere der zweite Pfad und der vierte Pfad, entlang der zweiten Umfangsrichtung von ihrem ersten Endformleiter zu ihrem zweiten Endformleiter erstrecken. Dadurch kann auch hinsichtlich der Wicklungsrichtung der Statorwicklung eine gute Symmetrie erzielt werden.

Es ist bevorzugt, dass sich der erste Endformleiter und die ihm bezüglich der Reihenschaltung nachfolgenden Formleiter bis zum Wechsel der Teilwicklungszonen in derselben Teilwicklungszone befinden und dass sich die Formleiter ab dem Wechsel der Teilwicklungszonen bis zum zweiten Endformleiter in derselben Teilwicklungszone befinden. Dadurch kann die Verteilung der Formleiter eines jeweiligen Pfads auf die Teilwicklungszonen mit einem einzigen Wechsel der Teilwicklungszonen erzielt werden.

Vorzugsweise belegt jeder Pfad jede Wicklungszone des Strangs wenigstens einmal. Dadurch kann jeder Pfad einen vollständigen Umlauf um den Stator in Umfangsrichtung ausbilden.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass bei zwei der Pfade der erste Endformleiter und die ihm bezüglich der Reihenschaltung nachfolgenden Formleiter bis zum Wechsel der Teilwicklungszonen P Wicklungszonen belegen und die bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleiter vom Wechsel der Teilwicklungszonen bis zum zweiten Endformleiter P Wicklungszonen belegen.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei zwei der Pfade der erste Endformleiter und die ihm bezüglich der Reihenschaltung nachfolgenden Formleiter bis zum Wechsel der Teilwicklungszonen P+2 Wicklungszonen belegen und die bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleiter vom Wechsel der Teilwicklungszonen bis zum zweiten Endformleiter P+2 Wicklungszonen belegen, sodass sich der erste Endformleiter und die ihm bezüglich der Reihenschaltung nachfolgenden Formleiter bis zum Wechsel der Teilwicklungszonen und die bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleiter vom Wechsel der Teilwicklungszonen bis zum zweiten Endformleiter in vier Wicklungszonen überlappen.

Eine weitere Verbesserung der Symmetrieeigenschaften kann dadurch erzielt werden, dass sich die ersten Endformleiter von zwei der Pfade, insbesondere des ersten Pfads und des zweiten Pfads, in derselben Teilwicklungszone befinden, welche verschieden von der Teilwicklungszone ist, in welcher sich die ersten Endformleiter der anderen zwei der Pfade befinden.

Ein jeweiliger Strang kann ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen. Dann ist es bevorzugt, dass der erste Endformleiter des ersten Pfads das erste Ende des Strangs ausbildet und der zweite Endformleiter des vierten Pfads das zweite Ende des Strangs ausbildet.

Im Folgenden wird eine erste bevorzugte Ausgestaltung beschrieben, bei welcher jeweils zwei Pfade in Reihe schaltbar sind:

Bei der ersten bevorzugten Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass der erste Endformleiter des dritten Pfads das erste Ende des Strangs ausbildet und der zweite Endformleiter des zweiten Pfads das zweite Ende des Strangs ausbildet. Es ist ferner möglich, dass der zweite Endformleiter des ersten Pfads und der erste Endformleiter des zweiten Pfads, insbesondere mittels eines der Verbinder, elektrisch leitfähig verbunden sind, sodass der erste Pfad und der zweite Pfad in Reihe geschaltet sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite Endformleiter des dritten Pfads und der erste Endformleiter des vierten Pfads, insbesondere mittels eines der Verbinder, elektrisch leitfähig verbunden sind, sodass der dritte Pfad und der vierte Pfad in Reihe geschaltet sind. Im Folgenden wird eine zweite bevorzugte Ausgestaltung beschrieben, bei welcher jeweils zwei Pfade in Reihe schaltbar sind:

Bei der zweiten bevorzugten Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass der erste Endformleiter des zweiten Pfads das erste Ende des Strangs ausbildet und der zweite Endformleiter des dritten Pfads das zweite Ende des Strangs ausbildet. Es ist ferner möglich, dass der zweite Endformleiter des ersten Pfads und der erste Endformleiter des dritten Pfads, insbesondere mittels eines der Verbinder, elektrisch leitfähig verbunden sind, sodass der erste Pfad und der dritte Pfad in Reihe geschaltet sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite Endformleiter des zweiten Pfads und der erste Endformleiter des vierten Pfads, insbesondere mittels eines der Verbinder, elektrisch leitfähig verbunden sind, sodass der zweite Pfad und der vierte Pfad in Reihe geschaltet sind.

Gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher die vier Pfade parallelgeschaltet sind, ist vorgesehen, dass die ersten Endformleiter der Pfade das erste Ende des Strangs ausbilden und die zweiten Endformleiter der Pfade das zweite Ende des Strangs ausbilden.

In bevorzugter Weiterbildung weist der Stator ferner eine Anschlusseinrichtung mit Phasenanschlüssen, die jeweils das erste Ende eines der Stränge kontaktieren, und/oder mit einem Sternpunktverbinder, welcher die zweiten Enden der Stränge zu einem, zwei oder vier Sternpunkten verbindet, auf. D. h. die zweiten Enden aller Stränge werden zusammen zu einem Sternpunkt verbunden. Es entsteht ein Sternpunkt. Alternativ können aber auch jeweils zwei der zweiten Enden der Stränge mit jeweils zwei der zweiten Enden der beiden anderen Stränge zu einem Sternpunkt verbunden werden. Es werden also sechs zweite Enden jeweils zu einem Sternpunkt verbunden. Dadurch entstehen zwei Sternpunkte. Und als dritte Alternative kann auch nur jeweils eines der zweiten Enden jeweils eines Stranges mit jeweils einem der zweiten Enden der anderen beiden Stränge zu einem Sternpunkt verbunden werden. Es werden also drei zweite Enden jeweils zu einem Sternpunkt verbunden. Es entstehen somit vier Sternpunkte. An die ein Ende eines Strangs ausbildenden Endformleiter schließt sich bevorzugt an der ersten Stirnseite ein Anschlusselement an und an der zweiten Stirnseite ein Verbindungselement eines Verbinders zweiter Art an. Eine solche Anordnung kann auch als I-Pin bezeichnet werden. Das Anschlusselement erstreckt sich vorzugsweise weiter in Axialrichtung als die Verbinder erster Art. Die Anschlusselemente werden bevorzugt durch die Anschlusseinrichtung kontaktiert.

Allgemein ist es bevorzugt, dass jeder Pfad eine kombinierte Schleifen- und Wellenwicklung ausbildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Stator können zwei der Pfade, insbesondere der erste Pfad und der dritte Pfad, jeweils wenigstens zwei Gruppen erster Art, insbesondere in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannte erste bis P- te Gruppen erster Art, von vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern, die in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind, umfassen.

Dabei kann vorgesehen sein, dass ein erster Formleiter einer jeweiligen der Gruppen erster Art in der ersten Schicht einer der Wicklungszonen, ein zweiter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen erster Art in der zweiten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang einer der Umfangsrichtungen benachbarten Wicklungszone angeordnet ist, ein dritter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen erster Art in der vierten Schicht der Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, und ein vierter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen erster Art in der dritten Schicht der Wicklungszone, in welcher der zweite Formleiter angeordnet ist, angeordnet sind. Die eine Umfangsrichtung ist vorzugsweise die erste Umfangsrichtung. Eine jeweilige Gruppe erster Art kann so insbesondere einen Schleifenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung ausbilden. Vorzugsweise ist der erste Formleiter solcher Gruppen erster Art, die einer anderen Gruppe erster Art bezüglich der Reihenschaltung nachfolgen, in einer der Wicklungszonen angeordnet ist, welche entlang der einen Umfangsrichtung der Wicklungszone, in welcher der vierte Formleiter der anderen Gruppe erster Art angeordnet ist, nachfolgt. So kann insbesondere ein entlang der Umfangsrichtung fortschreitender Wellenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung ausgebildet werden.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zwei der Gruppen erster Art, insbesondere die (P/2)-te Gruppe erster Art und die [(P/2)+1 -te] Gruppe erster Art, durch einen der Verbinder elektrisch leitfähig verbunden sind und durch den Verbinder der Wechsel der Teilwicklungszonen erfolgt.

Ferner können der erste Endformleiter eines jeweiligen der zwei Pfade der erste Formleiter einer der Gruppen erster Art, insbesondere der ersten Gruppen erster Art, sein und der zweite Endformleiter eines jeweiligen der zwei Pfade der vierte Formleiter einer anderen der Gruppen erster Art, insbesondere der P-ten Gruppe erster Art, sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Stator können zwei der Pfade, insbesondere der zweite Pfad und der vierte Pfad, jeweils wenigstens zwei Gruppen zweiter Art, insbesondere in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannte erste bis P-te Gruppen zweiter Art, von vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Formleitern, die in ihrer Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung benannt sind, umfassen.

Dabei kann vorgesehen sein, dass ein erster Formleiter einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art in der zweiten Schicht einer der Wicklungszonen, ein zweiter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art in der ersten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der erste Formleiter angeordnet ist, entlang einer der Umfangsrichtungen benachbarten Wicklungszone, ein dritter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art in der dritten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der zweite Formleiter angeordnet ist, entlang der einen Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone und ein vierter Formleiter einer jeweiligen der Gruppen zweiter Art in der vierten Schicht einer zur Wicklungszone, in welcher der dritte Formleiter angeordnet ist, entlang der einen Umfangsrichtung benachbarten Wicklungszone angeordnet sind. Die eine Umfangsrichtung ist bevorzugt die zweite Umfangsrichtung. Die Gruppen zweiter Art bilden so insbesondere teilweise einen entlang der Umfangsrichtung fortschreitenden Wellenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung aus.

Vorzugsweise ist der erste Formleiter einer Gruppe zweiter Art, die bezüglich der Reihenschaltung einer anderen Gruppe zweiter Art nachfolgt, in der Wicklungszone angeordnet, in welcher der dritte Formleiter der anderen Gruppe zweiter Art angeordnet. So kann insbesondere ein Schleifenanteil der kombinierten Schleifen- und Wellenwicklung ausgebildet werden.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zwei der Gruppen zweiter Art, insbesondere die (P/2)-te Gruppe zweiter Art und die [(P/2)+1 -te] Gruppe zweiter Art, durch einen der Verbinder elektrisch leitfähig verbunden sind und durch den Verbinder der Wechsel der Teilwicklungszonen erfolgt.

Ferner können der erste Endformleiter eines jeweiligen der zwei Pfade der erste Formleiter einer der Gruppen zweiter Art, insbesondere der ersten Gruppe zweiter Art, sein und der zweite Endformleiter eines jeweiligen der zwei Pfade der vierte Formleiter einer anderen der Gruppen zweiter Art, insbesondere der P-ten Gruppe zweiter Art, sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Stator kann außerdem vorgesehen sein, dass die Verbinder abwechselnd als Verbinder erster Art, die an der ersten Stirnseite des Statorkerns angeordnet sind, und als Verbinder zweiter Art, die an der zweiten Stirnseite des Statorkerns angeordnet sind, ausgebildet sind. Bevorzugt sind dabei die ersten und zweiten Endformleiter eines jeweiligen Pfads durch Verbinder zwei- ter Art mit dem ihm bezüglich der Reihenschaltung benachbarten Formleiter verbunden. Insbesondere können so die Endformleiter an der ersten Stirnseite, an der sich auch die Verbinder erster Art befinden, kontaktiert bzw. angeschlossen werden.

In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die Verbinder erster Art einstückig mit den durch sie verbundenen Formleitern ausgebildet sind und sich an der ersten Stirnseite von dem Statorkern weg erstrecken. Der Verbinder erster Art und die durch ihn verbundenen Formleiter sind vorzugsweise aus einem elektrischen leitfähigen Stab geformt, wobei der Verbinder erster Art insbesondere durch Biegen des Stabs ausgebildet ist.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Verbinder zweiter Art zwei Verbindungselemente umfassen, die sich an der zweiten Stirnseite an die durch den Verbinder zweiter Art verbundenen Formleiter von dem Statorkern weg erstreckend anschließen und, insbesondere stoffschlüssig, miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Die Formleiter und die an sie anschließenden Verbindungselemente können aus dem bzw. einem elektrisch leitfähigen Stab geformt sein. Die Verbindungselemente können durch Biegen des Stabs ausgebildet sein. Insbesondere erfolgt das Biegen des Stabs nach dem Einsetzen in den Statorkern.

Ein jeweiliger erster Verbinder, die durch ihn verbundenen Formleiter und die sich an die Formleiter anschließenden Verbindungselemente zweier zweiter Verbinder können folglich ein einstückiges Leitersegment ausbilden, welches auch als Haarnadelleiter (engl. hair pin conductor) oder U-Pin bezeichnet werden kann.

Es wird ferner bevorzugt, dass die Verbinder erster Art verschränkt angeordnet sind. Durch eine solche, auch als U-und-U-Verschränkung (engl. U-and-U-imbrica- tion) bezeichnete Anordnung kann der Bauraum an den Stirnseiten effizient ausgenutzt und ein geringer Wicklungsüberhang, also eine reduzierte axiale Erstreckung der Verbinder über die Stirnseite hinaus, realisiert werden. Es ist ferner von Vorteil, wenn von den, den Wechsel zwischen den Teilwicklungszonen ausbildenden Verbindern erster Art, jeweils zweier Pfade einer der Verbinder erster Art axial innerhalb des anderen Verbinders erster Art angeordnet ist. Insbesondere ist derjenige Verbinder erster Art axial innen angeordnet, der einen geringen Versatz über mehrere Nuten realisiert. Durch eine solche - auch U-inner- halb-U (engl. U-inside-U) genannte - Topologie kann ein geringer Wicklungsüberhang realisiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Stator kann vorgesehen sein, dass alle Verbinder, die in derselben Teilwicklungszone befindliche Formleiter verbinden, einen Versatz um N-q Nuten realisieren.

Vorzugsweise realisiert derjenige Verbinder, durch welchen der Wechsel zwischen den Teilwicklungszonen erfolgt, einen Versatz um N-q+1 oder N-q-1 Nuten. Bevorzugt realisieren die Verbinder, durch welche der Wechsel zwischen den Teilwicklungszonen erfolgt, des ersten Pfads und des zweiten Pfads einen Versatz um N-q-1 Nuten und die Verbinder, durch welche der Wechsel zwischen den Teilwicklungszonen erfolgt, des dritten Pfads und des vierten Pfads einen Versatz um N-q+1 Nuten.

Die Verbinder, welcher zwei der Pfade in Reihe schalten, können einen Versatz um N-q+1 oder N-q-1 Nuten realisieren. Bevorzugt realisiert der Verbinder, welcher den ersten Pfad und den zweiten Pfad in Reihe schaltet, einen Versatz um N-q+1 Nuten und/oder der Verbinder, welcher den dritten Pfad und den vierten Pfad in Reihe schaltet, einen Versatz um N-q-1 Nuten.

Alternativ können die Verbinder, welche zwei der Pfade in Reihe schalten, einen Versatz um N-q Nuten realisieren. Bevorzugt realisieren der Verbinder, welcher den ersten Pfad und den dritten Pfad in Reihe schaltet, und/oder der Verbinder, welcher den zweiten Pfad und den vierten Pfad in Reihe schaltet, einen Versatz um N-q Nuten. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs, umfassend einen Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen innerhalb des Stators drehbar gelagerten Rotor. Die elektrische Maschine ist bevorzugt ein Elektromotor. Die elektrische Maschine kann z.B. eine permanenterregte Synchronmaschine bzw. ein permanenterregter Synchronmotor oder eine Asynchronmaschine/Induktionsma- schine bzw. ein Asynchronmotor sein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Stators;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Statorwicklung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators;

Fig. 3 ein Wicklungsschema gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine Detaildarstellung der Gruppen von Formleitern gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 eine Prinzipskizze mehrerer Leitersegmente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Statorwicklung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators;

Fig. 7 ein Wicklungsschema gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 8 ein Blockschaltbild der Statorwicklung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators;

Fig. 9 ein Wicklungsschema gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 10 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.

Fig. 1 ist eine Prinzipskizze eines Stators 1 .

Der Stator 1 weist einen Statorkern 2 auf, der eine Vielzahl von im Wesentlichen axialen Nuten 3 aufweist, die entlang einer ersten Umfangsrichtung 27a bzw. einer dazu gegensinnigen zweiten Umfangsrichtung 27b im Statorkern 3 angeordnet sind. Daneben weist der Stator 1 eine Vielzahl von Formleitern 4 auf, die geschichtet in den Nuten 3 angeordnet sind. Die Formleiter 4 erstrecken sich vollständig in axialer Richtung, also parallel zu einer einen Aufnahmeraum 5 für einen Rotor durchsetzenden Mittelachse 6, durch die Nuten 3. Ebenso erstrecken sich die Nuten 3 parallel zur Mittelachse 6. Die Nuten 3 sind als Ausnehmungen im Statorkern 2 ausgebildet und durch Nutöffnungen im Statorkern 2 mit dem Aufnahmeraum 5 verbunden.

An einer ersten Stirnseite 7 des Stators 1 sind die Formleiter 4 paarweise durch Verbinder erster Art 8 verbunden. Die Verbinder erster Art 8 sind dabei einstückig mit dem Paar Formleiter 4 ausgebildet und realisieren eine Biegung um 180°. An einer zweiten Stirnseite 9 des Stators 1 ist das Paar Formleiter 4 durch Verbinder zweiter Art 10 mit einem anderen Paar Formleiter 4 verbunden. Ein jeweiliger Verbinder zweiter Art 10 umfasst zwei sich einstückig an die verbundenen Formleiter 4 anschließende, gebogene Verbindungselemente 1 1 a, 11 b, die mit Verbindungselementen 1 1 a, 1 1 b anderer Verbinder zweiter Art 10 verbunden sind. Die Verbindung ist hier stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen, ausgebildet. Die Formleiter 4 und die Verbinder 8, 10 bilden eine Statorwicklung des Stators 1 aus. In Fig. 1 ist ferner eine Anschlusseinrichtung 12 gezeigt, welche Phasenanschlüsse 13 und einen oder mehrere Sternpunktverbinder 14 aufweist.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Statorwicklung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines Stators 1 , auf den sich die Ausführungen zum in Fig. 1 gezeigten Stator 1 übertragen lassen.

Der Stator 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist in der gezeigten exemplarischen Konfiguration N = 3 Stränge U, V, W und P = 4 Polpaare sowie eine Lochzahl q = 2 auf. Für jeden Strang U, V, W bilden die Formleiter 4 einen ersten Pfad 15a, einen zweiten Pfad 15b, einen dritten Pfad 15c und einen vierten Pfad 15d aus. Jeweils zwei Pfade 15a-d eines jeweiligen Strangs U, V, W sind durch einen Verbinder erster Art 8 in Reihe geschaltet. Die Phasenanschlüsse 13 kontaktieren ein erstes Ende 16a eines jeweiligen Strangs U, V, W. Der Sternpunktverbinder 14 kontaktiert die zweiten Enden 16b der Stränge U, V, W. Die Formleiter 4 eines jeweiligen Pfads 15a-d sind in Reihe geschaltet.

Für jeden der Stränge U, V, W bilden die Formleiter 4 des ersten Pfads 15a und dies dritten Pfads 15c erste bis vierte (P-te) Gruppen erster Art 18a-d von in Reihe geschalteten Formleitern 4 und die Formleiter 4 des zweiten Pfads 15b und des vierten Pfads 15d erste bis vierte (P-te) Gruppen zweiter Art 19a-d aus. Dabei sind die Gruppen erster und zweiter Art 18a-d, 19a-d in ihrer jeweiligen Reihenfolge bezüglich der Reihenschaltung, hier vom Phasenanschluss 13 zum Sternpunkt 14 gezählt, benannt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Pfad 15a und der zweite Pfad 15b in Reihe geschaltet. Ferner sind der dritte Pfad 15c und der vierte Pfad 15d in Reihe geschaltet.

Fig. 3 ist ein Wicklungsschema der Statorwicklung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Stator 1 weist eine Lochzahl q = 2 auf. Daraus ergibt sich vorliegend eine Gesamtzahl von 2 P N q = 48 Nuten 3. Die Lochzahl q beschreibt also das Verhältnis der Anzahl der Nuten 3 zum Produkt aus der Anzahl der Pole 2 P und der Anzahl der Stränge N.

Die Formleiter 4 sind dabei in einer ersten Schicht 26a, einer zweiten Schicht 26b, einer dritten Schicht 26c und einer vierten Schicht 26d angeordnet, wobei die Schichten 26a-d entsprechend ihrer Reihenfolge von radial außen nach radial innen benannt sind. Die erste Schicht 26a ist die radial äußerste und die vierte Schicht 26d die radial innerste Schicht der vier Schichten 26a-d. In jeder Schicht 26a-d einer jeweiligen Nut 3 ist genau ein Formleiter 4 angeordnet. Anders gesagt bildet jede Schicht 26a-d einer jeweiligen Nut 3 einen Aufnahmeplatz für genau einen Formleiter 4 aus. Daraus ergibt sich eine Anzahl von insgesamt 2 P N q L = 192 Aufnahmeplätzen bzw. Formleitern 4 des Stators 1 , wobei L die Anzahl der Schichten 26a-d beschreibt.

Fig. 3 zeigt durch zwei oberhalb der oberen Tabelle angeordnete Pfeile die erste Umfangsrichtung 27a, die von der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 aus gesehen dem Uhrzeigersinn entspricht, und die zweite Umfangsrichtung 27b, die von der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 aus betrachtet dem Gegenuhrzeigersinn entspricht (siehe auch Fig. 1 ). Ferner zeigt Fig. 3 unterhalb der oberen Tabelle eine Nutnummerierung von 1 bis 48. Die obere Tabelle in Fig. 3 zeigt, zu welchem Strang U, V, W ein in einem jeweiligen Aufnahmeplatz angeordneter Formleiter 4 gehört, wobei durch den Zusatz „+“ bzw. eine Polarität eines elektrischen Stroms durch den entsprechenden Formleiter 4 bezeichnet ist.

Jeder Pfad 15a-d weist einen ersten Endformleiter 28a-d und einen zweiten Endformleiter 29a-d auf, welche die bezüglich der Reihenschaltung äußeren Formleiter 4 des Pfads 15a-d sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die ersten Endformleiter 28a, 28c des ersten Pfads 15a und des dritten Pfads 15c das erste Ende 16a eines jeweiligen Stangs U, V, W aus. Die zweiten Endformleiter 29b, 29d des zweiten Pfads 15b und des vierten Pfads 15d bilden das zweite Ende 16b eines jeweiligen Strangs U, V, W aus.

In der oberen Tabelle sind ferner Aufnahmeplätze für die das erste Ende 16a eines jeweiligen Strangs U, V, W ausbildenden ersten Endformleiter 28a, 28c mit einem „X“ gekennzeichnet. Die ersten Endformleiter 28a, 28c sind an den Phasenanschluss 13 angeschlossen. Außerdem sind Aufnahmeplätze für die das zweite Ende 16b eines jeweiligen Strangs U, V, W ausbildenden zweiten Endformleiter 29b, 29d mit einem „Y“ gekennzeichnet. Die zweiten Endformleiter 29b, 29d sind mit dem Sternpunktverbinder 14 verbunden.

Ersichtlich sind die Formleiter je Strang U, V, W in 2 P = 8 Wicklungszonen 30 angeordnet, die jeweils genau q L = 8 Aufnahmeplätze umfassen. Jede Wicklungszone 30 ist in q = 2 Teilwicklungszonen 31 a, 31 b untergliedert. In jeder Wicklungszone 30 folgt die erste Teilwicklungszone 31 a entlang der ersten Umfangsrichtung 27a der zweiten Teilwicklungszone 31 b. Jede Teilwicklungszone 31 a, 31 b erstreckt sich über alle vier Schichten 26a-d. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt jede Teilwicklungszone 31 a, 31 b exemplarisch in genau einer Nut 3.

Zwischen den Aufnahmeplätzen der Formleiter 4 sind die Verbinder erster Art 8 mit gestrichelten Pfeilen und die Verbinder zweiter Art 10 mit durchgezogenen Pfeilen gekennzeichnet. Die Formleiter eines jeweiligen Pfads 15a-d bilden eine kombinierte Schleifen- und Wellenwicklung aus. Die Darstellung der Formleiter 4 und der Verbinder 8, 10 für den Strang U ist dabei repräsentativ für die übrigen Stränge V, W, bei denen die Anordnung der Formleiter 4 und Verbinder 8, 10 bis auf eine Verschiebung um q = 2 Nuten 3 jener des Strangs U entspricht.

Im Folgenden wird der Aufbau der Statorwicklung anhand des Strangs U erläutert:

Die Endformleiter 28a-d, 29a-d jedes Pfads 15a-d sind in unterschiedlichen Teilwicklungszonen 31 a, 31 b angeordnet, sodass der Pfad 15a-d einen Wechsel 20 der Teilwicklungszonen aufweist. Die ersten Endformleiter 28a, 28b der ersten und zweiten Pfade 15a, 15b sind in der ersten Teilwicklungszone 31 a angeordnet. Die ersten Endformleiter 28c, 28d der dritten und vierten Pfade 15c, 15d sind in der zweiten Teilwicklungszone 31 b angeordnet. Dementsprechend sind die zweiten Endformleiter 29a, 29b der ersten und zweiten Pfade 15a, 15b in der zweiten Teilwicklungszone 31 b und die zweiten Endformleiter 29c, 29d der dritten und vierten Pfade 15c, 15d in der ersten Teilwicklungszone 31 a, 31 b angeordnet.

Im Detail sind die Formleiter 4 der ersten und zweiten [(P/2)-ten] Gruppen erster Art 18a, 18b des ersten Pfads 15a einerseits und des dritten Pfads 15c andererseits sind in unterschiedlichen Teilwicklungszonen 31 a, 31 b angeordnet. Die Formleiter 4 der dritten [( P/2+1 )-ten] und vierten (P-ten) Gruppe erster Art 18c, 18d des ersten Pfads 15a einerseits und des dritten Pfads 15c andererseits sind ebenfalls in unterschiedlichen Teilwicklungszonen 31 a, 31 b angeordnet. Ferner sind die Formleiter 4 der ersten und zweiten [(P/2)-ten] Gruppen zweiter Art 19a, 19b des zweiten Pfads 15b einerseits und des vierten Pfads 15d andererseits in unterschiedlichen Teilwicklungszonen 31 a, 31 b angeordnet. Die Formleiter 4 der dritten [(P/2+1 )-ten] und vierten (P-ten) Gruppe zweiter Art 19c, 19d des zweiten Pfads 15b einerseits und des vierten Pfads 15d andererseits sind ebenfalls in unterschiedlichen Teilwicklungszonen 31 a, 31 b angeordnet. Dabei umfassen die ersten Gruppen erster und zweiter Art 18a, 19a jeweils den ersten Endformleiter 28a- d und die vierten (P-ten) Gruppen ersten und zweiter Art 18d, 19d jeweils den zweiten Endformleiter 29a-d.

Zwischen der zweiten [(P/2)-ten] und der dritten [(P/2+1 )-ten] Gruppe erster Art 18b, 18c der ersten und dritten Pfade 15a, 15c sowie zwischen der zweiten [(P/2)- ten] und der dritten [(P/2+1 )-ten] Gruppe zweiter Art 19b, 19c der zweiten und vierten Pfade 15b, 15d erfolgt jeweils der Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b. Dazu sind gesondert mit 32a-d bezeichnete Verbinder, die hier als Verbinder erster Art 8 ausgebildet sind, vorgesehen. Der Verbinder 32a schaltet die zweite [(P/2)-te] und die dritte [(P/2)+1 -te] Gruppe erster Art 18b, 18c des ersten Pfads 15a in Reihe. Der Verbinder 32b schaltet die zweite [(P/2)-te] und die dritte [( P/2)+1 -te] Gruppe erster Art 18b, 18c des dritten Pfads 15c in Reihe. Der Verbinder 32c schaltet die zweite [(P/2)-te] und die dritte [(P/2)+1 -te] Gruppe zweiter Art 19b, 19c des zweiten Pfads 15c in Reihe. Der Verbinder 32d schaltet die zweite [(P/2)-te] und die dritte [(P/2)+1 -te] Gruppe zweiter Art 19b, 19c des vierten Pfads 15d in Reihe.

Der Verbinder 32a, welcher die zweite [(P/2)-te] und die dritte [(P/2)+1 -te] Gruppe erster Art 18b, 18c des ersten Pfads 15a in Reihe schaltet, und der Verbinder 32c, welcher die zweite [(P/2)-te] und die dritte [(P/2)+1 -te] Gruppe zweiter Art 19b, 19c des zweiten Pfads 15b in Reihe schaltet, realisieren jeweils einen Versatz um q-N- 1 = 5 Nuten 3. Der Verbinder 32b, welcher die zweite [(P/2)-te] und die dritte [( P/2)+1 -te] Gruppe erster Art 18b, 18c des dritten Pfads 15c in Reihe schaltet, und der Verbinder 32d, welcher die zweite [(P/2)-te] und die dritte [(P/2)+1 -te] Gruppe zweiter Art 19b, 19c des vierten Pfads 15d in Reihe schaltet, realisiert jeweils einen Versatz um q-N+1 = 7 Nuten 3. Die übrigen Verbinder, welche Gruppen erster Art 18a-d der ersten und dritten Pfade 15a, 15c und Gruppen zweiter Art 19a-d der zweiten und vierten Pfade 15b, 15d in Reihe schalten, realisieren jeweils einen Versatz um q-N = 6 Nuten 3.

Jeder Pfad 15-d vollzieht im Wesentlichen einen vollen Umlauf um den Statorkern 2. Die ersten und dritten Pfade 15a, 15c belegen dabei jeweils 2- P = 8 unmittelbar aufeinanderfolgende Wicklungszonen. Vom ersten Endformleiter 28a, 28c bis zum Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b belegen die ersten und dritten Pfade 15a, 15c jeweils P = 4 unmittelbar aufeinanderfolgende Wicklungszonen 30. Vom Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b bis zum zweiten Endformleiter 29a, 29 belegen die ersten und dritten Pfade 15a, 15b ebenfalls jeweils P = 4 unmittelbar aufeinanderfolgende Wicklungszonen 30. Die zweiten und vierten Pfade 15b, 15d belegen (2-P)+2 = 10 unmittelbar aufeinanderfolgende Wicklungszonen, da sich ein jeweiliger Pfad 15b, 15d in zwei Wicklungszonen 30 überlappt. Vom ersten Endformleiter 28b, 28d bis zum Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b belegen die zweiten und vierten Pfade 15b, 15d jeweils P+2 = 6 unmittelbar aufeinanderfolgende Wicklungszonen 30. Vom Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b bis zum zweiten Endformleiter 29b, 2d belegen die zweiten und vierten Pfade 15b, 15d ebenfalls jeweils P+2 = 6 unmittelbar aufeinanderfolgende Wicklungszonen 30, da sich die Gruppen zweiter Art 19a-d am Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b und bei den Endformleitern 28b, 29b, 28d, 29d überlappen.

Aus Fig. 3 ist ferner ersichtlich, dass sich die ersten und dritten Pfade 15a, 15c entlang der ersten Umfangsrichtung 27a um den Statorkern 2 erstrecken, während sich die zweiten und vierten Pfade 15b, 15d entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b um den Statorkern 2 erstrecken.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der zweite Endformleiter 29a des ersten Pfads 15a und der erste Endformleiter 28b des zweiten Pfads 15b in Reihe geschaltet. Dementsprechend sind die vierte (P-te) Gruppe erster Art 18d des ersten Pfads 15a und die erste Gruppe zweiter Art 19a des zweiten Pfads 15b in Reihe geschaltet. Ferner sind der zweite Endformleiter 29c des dritten Pfads 15c und der erste Endformleiter 28d des vierten Pfads 15d in Reihe geschaltet. Dementsprechend sind die vierte (P-te) Gruppe erster Art 18d des dritten Pfads 15c und die erste Gruppe zweiter Art 19a des vierten Pfads 15d in Reihe geschaltet. Dazu sind gesondert mit 33a-d bezeichnete Verbinder, die hier als Verbinder erster Art 8 ausgebildet sind, vorgesehen. Dabei schaltet der Verbinder 33a den zweiten Endformleiter 29c des dritten Pfads 15c und den ersten Endformleiter 28d des vierten Pfads 15d in Reihe. Der Verbinder 33b schaltet den zweiten Endformleiter 29a des ersten Pfads 15a und den ersten Endformleiter 28b des zweiten Pfads 15b in Reihe.

Der Verbinder 33a, welcher den zweiten Endformleiter 29c des dritten Pfads 15c und den ersten Endformleiter 28d des vierten Pfads 15d in Reihe schaltet, realisiert einen Versatz um q-N-1 = 5 Nuten 3. Der Verbinder 33b, der den zweiten Endformleiter 29a des ersten Pfads 15a und den ersten Endformleiter 28b des zweiten Pfads 15b in Reihe schaltet, realisiert einen Versatz um q-N+1 = 7 Nuten 3. Fig. 4 ist eine Detaildarstellung die Gruppen 18a-d, 19a-d von Formleitern 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Die Gruppen erster Art 18a-d umfassen vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgende Formleiter 4, die gesondert mit 34a-d bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 4 drei benachbarte der Wicklungszonen 30 gesondert mit 30a-c bezeichnet. Bei den Gruppen erster Art 18a-d ist ein erster Formleiter 34a in der ersten Schicht 26a einer der Wicklungszonen 30a angeordnet. Ein zweiter Formleiter 34b ist in der zweiten Schicht 26b einer zur Wicklungszone 30a, in welcher der erste Formleiter 34a angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a benachbarten Wicklungszone 30b angeordnet. Ein dritter Formleiter 34c ist in der vierten Schicht 26d der Wicklungszone 30a, in welcher der erste Formleiter 34a angeordnet ist, angeordnet. Ein vierter Formleiter 34d ist in der dritten Schicht 26c der Wicklungszone 30b, in welcher der zweite Formleiter 34b angeordnet ist, angeordnet. Der erste Formleiter 34a solcher Gruppen erster Art 18b-d, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter 34d einer anderen der Gruppen erster Art 18a-c nachfolgen, ist in derjenigen Wicklungszone 30c angeordnet, die der Wicklungszone 30b, in welcher der vierte Formleiter 34d angeordnet ist, entlang der ersten Umfangsrichtung 27a nachfolgt.

Die Gruppen zweiter Art 19a-d umfassen vier bezüglich der Reihenschaltung aufeinanderfolgende Formleiter 4, die gesondert mit 35a-d bezeichnet sind. Ferner sind in Fig. 4 vier benachbarte Wicklungszonen 30 gesondert mit 30d-g bezeichnet. Bei den Gruppen zweiter Art 19a-d ist ein erster Formleiter 35a in der zweiten Schicht 26b einer der Wicklungszonen 30d angeordnet. Ein zweiter Formleiter 35b ist in der ersten Schicht 26a einer zur Wicklungszone 30d, in welcher der erste Formleiter 35a angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30e angeordnet. Ein dritter Formleiter 35c ist in der dritten Schicht 26c einer zur Wicklungszone 30e, in welcher der zweite Formleiter 35b angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30f angeordnet. Ein vierter Formleiter 35d ist in der vierten Schicht 26d einer zur Wicklungszone 30f, in welcher der dritte Formleiter 35c angeordnet ist, entlang der zweiten Umfangsrichtung 27b benachbarten Wicklungszone 30g angeordnet. Der erste Formleiter 35a solcher Gruppen zweiter Art 19b-d, die bezüglich der Reihenschaltung unmittelbar einem vierten Formleiter 35d einer anderen der Gruppen zweiter Art 19a-c nachfolgen, ist in derjenigen Wicklungszone 30f angeordnet, in welcher der dritte Formleiter 35c der anderen der Gruppen zweiter Art 19a-c angeordnet ist, angeordnet.

Fig. 5 ist eine Prinzipskizze mehrerer Leitersegmente 38a-i gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Die Leitersegmente 38a-h sind jeweils aus zwei Formleitern 4, einem Verbinder erster Art 8, 32a-d, 33a, 33b, der sich an die zwei Formleiter 4 an der ersten Stirnseite 7 anschließt und diese verbindet, und zwei Verbindungselementen 1 1 a, 1 1 b, die sich an der zweiten Stirnseite 9 an einen jeweiligen der zwei Formleiter 4 anschließen, ausgebildet. Die Leitersegmente 38a-h sind hier exemplarisch einstückig ausgebildet, können aber alternativ auch durch Zusammenfügen getrennter Komponenten ausgebildet sein. Jeweils zwei Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b unterschiedlicher Leitersegmente 38a-i bilden einen Verbinder zweiter Art 10 aus.

Bei dem Leitersegment 38a weisen die Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b zueinander in entgegensetzte Umfangsrichtungen 27a, 27b. Die verbundenen zweiten und dritten Formleiter 34a, 34b einer jeweiligen Gruppe erster Art 18a-d und die die verbundenen vierten und ersten Formleiter 35d, 35a unterschiedlicher Gruppen zweiter Art 19a-d sind durch Leitersegmente 38a ausgebildet.

Bei dem Leitersegment 38b weisen die Verbindungelemente 1 1 a, 11 b voneinander weg in entgegengesetzte Umfangsrichtungen 27a, 27b. Die verbundenen vierten und ersten Formleiter 34d, 34a unterschiedlicher Gruppen erster Art 18a-d und die verbundenen zweiten und dritten Formleiter 35b, 35c einer jeweiligen Gruppe zweiter Art 19a-d sind durch Leitersegmente 38b ausgebildet. Bei einem jeweiligen Leitersegment 38c, 38d sind die Verbindungselemente 1 1 a, 11 b in entgegengesetzte Umfangsrichtungen 27a, 27b voneinander wegweisend orientiert. Der Verbinder erster Art 32a des Leitersegments 38c ist dabei axial innerhalb des Verbinders erster Art 32b des Leitersegments 38d angeordnet. Folglich ist der Verbinder erster Art 32a axial kürzer als der Verbinder erster Art 32b ausgebildet. Durch die Leitersegmente 38c, 38d wird der Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b in den ersten und dritten Pfaden 15a, 15c ausgebildet.

Bei einem jeweiligen Leitersegment 38e, 38f sind die Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b in entgegengesetzte Umfangsrichtungen 27a, 27b orientiert. Der Verbinder erster Art 32c des Leitersegments 38e ist dabei axial innerhalb des Verbinders erster Art 32d des Leitersegments 38f angeordnet. Folglich ist der Verbinder erster Art 32c axial kürzer als der Verbinder erster Art 32d ausgebildet. Durch die Leitersegmente 38e, 38f wird der Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b in den zweiten und vierten Pfaden 15b, 15d ausgebildet.

Bei einem jeweiligen Leitersegment 38g, 38h sind die Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b in die zweite Umfangsrichtung 27b orientiert. Der Verbinder erster Art 33a des Leitersegments 38g ist dabei axial innerhalb des Verbinders erster Art 33b des Leitersegments 38h angeordnet. Folglich ist der Verbinder erster Art 33h axial kürzer als der Verbinder erster Art 33h ausgebildet. Durch das Leitersegment 38g werden der dritte Pfad 15c und der vierte Pfad 15d in Reihe geschaltet. Durch das Leitersegment 38h werden der erste Pfad 15a und der zweite Pfad 15b in Reihe geschaltet.

Das Leitersegment 38i umfasst einen Formleiter 4, ein sich an den Formleiter 4 an der zweiten Stirnseite 9 anschließendes Verbindungselement 1 1 a und ein Anschlusselement 39 zum Kontaktieren mit der Anschlusseinrichtung 12 (siehe Fig. 1 ). Die Endformleiter 28a, 28c, 29b, 29d, die nicht mit einem anderen der Pfade 15a-d verbunden sind, sind durch Leitersegmente 38i ausgebildet. In Fig. 5 sind die Leitersegmente 38a-g schematisch, insbesondere ohne genaue Darstellung der Anzahl der Nuten 3, um welche die Verbinder erster Art 8, 32a-d, 33a, 33b bzw. die Verbindungselemente 1 1 a, 1 1 b einen Versatz realisieren, gezeigt. Die Leitersegmente 38a-h können auch als U-Pins bzw. Haarnadelleiter und die Leitersegmente 38i als I-Pins aufgefasst werden. Die gesamte Statorwicklung wird dann auch als Haarnadelwicklung (engl. hair pin winding) bezeichnet.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Statorwicklung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Stators 1 . Soweit im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben wird, lassen sich alle Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel auf das zweite Ausführungsbeispiel übertragen. Dabei sind gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Pfad 15a und der dritte Pfad 15c in Reihe geschaltet. Ferner sind der zweite Pfad 15b und der vierte Pfad 15d in Reihe geschaltet.

Fig. 7 ist ein Wicklungsschema gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind der zweite Endformleiter 29a des ersten Pfads 15a und der erste Endformleiter 28c des dritten Pfads 15b in Reihe geschaltet. Dementsprechend sind die vierte (P-te) Gruppe erster Art 18d des ersten Pfads 15a und die erste Gruppe erster Art 18a des dritten Pfads 15c in Reihe geschaltet. Ferner sind der zweite Endformleiter 29b des zweiten Pfads 15b und der erste Endformleiter 28d des vierten Pfads 15d in Reihe geschaltet. Dementsprechend sind die vierte (P-te) Gruppe zweiter Art 19d des zweiten Pfads 15b und die erste Gruppe zweiter Art 19a des vierten Pfads 15d in Reihe geschaltet.

Dabei schaltet ein durch ein Leitersegment 38b (siehe Fig. 5) ausgebildeter Verbinder erster Art 8 den zweiten Endformleiter 29a des ersten Pfads 15a und den ersten Endformleiter 28c des dritten Pfads 15c in Reihe. Ferner schaltet ein durch ein Leitersegment 38a (siehe Fig. 5) ausgebildeter Verbinder erster Art 8 den zweiten Endformleiter 29b des zweiten Pfads 15b und den ersten Endformleiter 28d des vierten Pfads 15d in Reihe. Die die zweiten und ersten Endformleiter 29a, 28c, 29b, 28d unterschiedlicher Pfade 15a-d in Reihe schaltenden Verbinder erster Art 8 realisieren einen Versatz um q-N = 6 Nuten 3.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel kann folglich auf die ineinander angeordneten Leitersegmente 38g, 38h verzichtet werden.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer Statorwicklung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel eines Stators 1 . Soweit im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben wird, lassen sich alle Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel auf das dritte Ausführungsbeispiel übertragen. Dabei sind gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten bis vierten Pfade 15a-d eines jeweiligen Strangs U, V, W parallelgeschaltet. Alle zweiten Endformleiter 29a-d sind hier zu einem einzigen Sternpunkt 14 zusammengeschalten.

Fig. 9 ist ein Wicklungsschema gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

Beim dritten Ausführungsbeispiel bilden die ersten Endformleiter 28a-d das erste Ende 16a und die zweiten Endformleiter 29a-d das zweite Ende 16b eines jeweiligen Stangs U, V, W aus. Jeder Endformleiter 28a-d, 29a-d ist durch ein Leitersegment 38i (siehe Fig. 5) ausgebildet. Auf die Leitersegmente 38g, 38h kann verzichtet werden.

Anhand der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ergibt sich der Vorteil, dass unterschiedliche Wicklungsschemata, die für jeden Strang U, V, W entweder eine Parallelschaltung von jeweils zwei der Pfade 15a-d oder eine Parallelschaltung aller vier Pfade 15a-d ausbilden, die mit derselben Struktur der Pfade 15a-d erzeugt werden können. Es müssen dazu lediglich die Endformleiter 28a-d, 29a-d entsprechend verschaltet werden. Wegen der Wechsel 20 der Teilwicklungszonen 31 a, 31 b ist jeder Pfad symmetrisch aufgebaut, sodass alle zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ebenfalls entsprechenden Symmetrieanforderungen genügen. Fig. 10 ist eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 101 , beispielsweise einer Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine/Induktionsmaschine, die als Elektromotor ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 101 umfasst einen Stator 1 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und einen Rotor 102, der drehbar innerhalb des Stators 1 gelagert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Rotor 102 exemplarisch permanenterregt.