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Title:
STATOR FOR A ROTATING FIELD MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/056869
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator for a rotating field machine, comprising a stator main part (3), wherein the stator (1) is associated with a geometric machine axis (4), and the stator (1) has stator slots (5) and a stator coil assembly (6) comprising multiple stator coil strands (7) which can be connected to a three-phase supply voltage at respective phase connections (8) in order to generate a rotating magnetic field. Each of the stator coil strands (7) has a bundle (9) comprising a plurality of conductors (101, 102,... 10n), the conductors (101, 102,... 10n) of each bundle (9) are arranged together in the stator slots (5) so as to form star-connected inductors (11), each of the conductors (101, 102,... 10n) has a phase connection-side section (12) and a star point-side section (13), and the conductors (101, 102,... 10n) of a bundle (9) are connected to the phase connection (8) of the respective stator coil strand (7) via the phase connection-side section (12). According to the invention, the conductors (101, 102,... 10n) of bundles (9) of different stator coil strands (7) are electrically connected together via the star point-side section (13) using respective star points (14), and the star points (14) are designed to be electrically decoupled from one another.

Inventors:
BURKHART BERNHARD (BE)
Application Number:
PCT/EP2023/075454
Publication Date:
March 21, 2024
Filing Date:
September 15, 2023
Export Citation:
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Assignee:
ENGIRO GMBH (DE)
International Classes:
H02K3/28
Foreign References:
US20150061450A12015-03-05
EP0557809B11997-01-22
JP2002010551A2002-01-11
JP2009131058A2009-06-11
CN1220315C2005-09-21
DE102007040808A12009-03-05
Attorney, Agent or Firm:
GOTTSCHALD PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Stator für eine rotierende Drehfeldmaschine mit einem Statorgrundkörper (3), wobei dem Stator (1) eine geometrische Maschinenachse (4) zugeordnet ist, wobei der Stator (1) Statornuten (5) sowie eine Statorspulenanordnung (6) mit mehreren Statorspulensträngen (7) aufweist, welche zur Erzeugung eines Dreh- Magnetfelds an eine Dreh-Versorgungsspannung an jeweiligen Phasenanschlüssen (8) anschließbar sind, wobei die Statorspulenstränge (7) jeweils ein Bündel (9) mit mehreren Leitern (10i, 102, ... 10n) aufweist, wobei die Leiter (10i, IO2, ... 10n) eines Bündels (9) gemeinsam zur Ausbildung jeweiliger Sterninduktivitäten (11) des Statorspulenstrangs (7) in den Statornuten (5) angeordnet sind, und wobei die Leiter (101 , IO2, ... 10n) jeweils einen phasenanschlussseitigen Abschnitt (12) und einen sternpunktseitigen Abschnitt (13) aufweisen, wobei die Leiter (10i, IO2, ... 10n) eines Bündels (9) über den phasenanschlussseitigen Abschnitt (12) mit dem Phasenanschluss (8) des jeweiligen Statorspulenstrangs (7) elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10i, I O2, ... 10n) von Bündeln (9) verschiedener Statorspulenstränge (7) über den sternpunktseitigen Abschnitt (13) anhand von jeweiligen Sternpunkten (14i, 142, ... 14n) miteinander elektrisch verbunden sind und dass die Sternpunkte (14i, 142, ... 14n) voneinander elektrisch entkoppelt ausgestaltet sind.

2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (101, IO2, ... 10n) von Bündeln (9) verschiedener Statorspulenstränge (7) über den sternpunktseitigen Abschnitt (13) anhand von Sternpunkt-Tripeln (15i, 152, ... 15n) miteinander verbunden sind, vorzugsweise, dass die Sternpunkt-Tripel (15i, 152, ... 15n) voneinander elektrisch entkoppelt ausgestaltet sind.

3. Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorspulenanordnung (6) weitere Bündel (16) mit mehreren Leitern (101 , IO2, ... 10n) aufweist, dass die Leiter (101, IO2, ... 10n) der weiteren Bündel (16) jeweils gemeinsam zur Ausbildung von Dreiecksinduktivitäten (17) in den Statornuten (5) angeordnet sind, und dass die Leiter (101, IO2, ... 10n) der weiteren Bündel (16) die Sternpunkte der Sternpunkt-Tripel (15i, 152, ... 15n) in einer jeweiligen Dreiecksschaltung miteinander verbinden. 4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Leiter (10i, 102, ... 10n) eines Bündels (9) genau ein Sternpunkt (14i, 142, ... 14n) oder genau ein Sternpunkt-Tripel (15i, 152, ... 15n) zugeordnet ist, zu welchem der sternpunktseitigen Abschnitt (13) elektrisch verbunden ist.

5. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10i, 2, ... 10n) eines Bündels (9) zur Ausbildung der jeweiligen Sternwicklungen in den Statornuten (5) geometrisch in einer Reihenfolge mit einem jeweiligen Leiter-Index angeordnet sind und dass die Leiter (101 , 2, ... 10n) von Bündeln (9) verschiedener Statorspulenstränge (7) mit unterschiedlichem Leiter-Indizes über den sternpunktseitigen Abschnitt (13) miteinander elektrisch verbunden sind.

6. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterninduktivitäten (11) als Sternwicklungen ausgestaltet sind, vorzugsweise, dass die Dreiecksinduktivitäten (17) als Dreieckswicklungen ausgestaltet sind.

7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterninduktivitäten (11) jeweils durch eine Mehrzahl an einem Leiter (10i, IO2, ... 10n) elektrisch in Reihe geschalteten Induktivitäten, insbesondere, Sternwicklungen ausgestaltet sind.

8. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Leiter (10i, 2, ... 10n) je Bündel (9) maximal 20, vorzugsweise maximal 10, weiter vorzugsweise maximal 7, beträgt.

9. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden der Leiter (10i, 2, ... 10n) von Bündeln (9) verschiedener Statorspulenstränge (7) über den sternpunktseitigen Abschnitt (13) elektrische, insbesondere bezogen auf die Maschinenachse (4) axial an einer Statorvorderseite und/oder einer Statorhinterseite angeordnete, Verbindungselemente vorgesehen sind, vorzugsweise, dass die Verbindungselemente als Verbindungsleiter, Verbindungsschienen und/oder Verbindungsklemmen vorgesehen sind. 10. Rotierende Drehfeld maschine mit einem Stator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Rotor, der magnetisch mit der Statorspulenanordnung (6) wechselwirkt.

11. Verfahren zur Herstellung eines Stators (1) für eine rotierende Drehfeldmaschine, wobei ein Statorgrundkörper (3) bereitgestellt wird, wobei dem Stator (1) eine geometrische Maschinenachse (4) zugeordnet ist, wobei eine Statorspulenanordnung (6) mit mehreren Statorspulensträngen (7) bereitgestellt wird, welche zur Erzeugung eines Dreh-Magnetfelds an eine Dreh- Versorgungsspannung an jeweiligen Phasenanschlüssen (8) anschließbar sind, wobei die Statorspulenstränge (7) jeweils ein Bündel (9) mit mehreren Leitern (10i, 102, ... 10n) aufweist, wobei die Leiter (101, 2, ... 10n) eines Bündels (9) gemeinsam zur Ausbildung jeweiliger Sterninduktivitäten (11) in Statornuten (5) im Statorgrundkörper (3) angeordnet werden, und wobei die Leiter (10i, 2, ... 10n) jeweils einen phasenanschlussseitigen Abschnitt (12) und einen sternpunktseitigen Abschnitt (13) aufweisen, wobei die Leiter (101, 2, ... 10n) eines Bündels (9) über den phasenanschlussseitigen Abschnitt (12) mit dem Phasenanschluss (8) des jeweiligen Statorspulenstrangs (7) elektrisch verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10i, 2, ... 10n) von Bündeln (9) verschiedener Statorspulenstränge (7) über den sternpunktseitigen Abschnitt (13) anhand von jeweiligen Sternpunkten (14i, 142, ... 14n) miteinander elektrisch verbunden werden und dass die Sternpunkte (14i, 142, ... 14n) voneinander elektrisch entkoppelt ausgestaltet sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sterninduktivitäten (11) als Sternwicklungen mittels eines Flyerwicklers hergestellt werden, vorzugsweise, dass die Statorspulenanordnung (6) weitere Bündel (16) mit mehreren Leitern (10i, 2, ... 10n) aufweist, dass die Leiter (10i, 2, ... 10n) der weiteren Bündel (16) jeweils gemeinsam zur Ausbildung von Dreieckswicklungen in den Statornuten (5) angeordnet sind, und dass die Leiter (10i, IO2, ... 10n) der weiteren Bündel (16) die Sternpunkte von Sternpunkt- Tripeln (15i, 152, ... 15n) in einer jeweiligen Dreiecksschaltung miteinander verbinden und dass die Dreiecksinduktivitäten (17) als Dreieckswicklungen mittels eines Flyerwicklers hergestellt werden.

Description:
Stator für eine rotierende Drehfeldmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine rotierende Drehfeldmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine rotierende Drehfeldmaschine gemäß Anspruch 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine rotierende Drehfeldmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.

Die in Rede stehende Drehfeldmaschine lässt sich für eine Vielzahl von Anwendungsfällen einsetzen. Beispielhafte Anwendungsfälle sind elektrische Motoren und Generatoren für Land-, Luft- und Wasserfahrzeuge. Weitere Anwendungsfälle finden sich im Bereich der industriellen Automatisierung und der Stromerzeugung.

Der Stator weist eine Statorspulenanordnung mit mehreren Statorspulensträngen auf, welche zur Erzeugung eines Dreh-Magnetfelds an eine Dreh- Versorgungsspannung an jeweiligen Phasenanschlüssen anschließbar sind. Die Statorspulenstränge sind in einer Sternschaltung mit einem Sternpunkt elektrisch verbunden.

Insbesondere für höhere, von der Drehfeldmaschine umzusetzende Leistungen werden die Statorspulenstränge zumindest teilweise durch jeweilige Bündel von Leitern gebildet. Hiermit kann der erforderliche Querschnitt der Statorspulenstränge durch mehrere Leiter bereitgestellt werden. Die Leiter der Bündel der Statorspulenstränge werden gewöhnlicherweise an einem gemeinsamen Sternpunkt zusammengeführt und dort elektrisch miteinander verbunden. Dabei werden die Sterninduktivitäten jeweils durch eine Mehrzahl parallel geschalteter Leiter gebildet.

Mit der Verwendung der Bündel von Leitern kann insgesamt die Verarbeitung der Statorspulenstränge, insbesondere die Herstellung von Wicklungen für die Sterninduktivitäten, vereinfacht und Wechselstromverluste verringert werden. Es ist dabei jedoch eine Herausforderung, dass die Ausgestaltung der Leiter der Bündel zu zusätzlichen elektrischen Verlusten führen kann.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Stator für eine rotierende Drehfeldmaschine derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die elektrischen Verluste in der Statorspulenanordnung weiter reduziert werden. Das obige Problem wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung geht davon aus, dass die Statorspulenstränge jeweils ein Bündel mit mehreren Leitern aufweisen, wobei die Leiter eines Bündels gemeinsam zur Ausbildung jeweiliger Sterninduktivitäten des Statorspulenstrangs in den Statornuten angeordnet sind. Die Leiter weisen jeweils einen phasenanschlussseitigen Abschnitt und einen sternpunktseitigen Abschnitt auf, wobei die Leiter eines Bündels über den phasenanschlussseitigen Abschnitt mit dem Phasenanschluss des jeweiligen Statorspulenstrangs elektrisch verbunden sind.

Der Erfindung liegt die grundsätzliche Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund von Variationen insbesondere der Lage und Länge der Leiter Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Leitern auftreten können. Der herkömmlich vorgesehene Kurzschluss der sternpunktseitigen Abschnitte der Leiter verschiedener Statorspulenstränge an einem einzigen, gemeinsamen Sternpunkt kann hierbei aufgrund der hiermit bewirkten, direkten Parallelschaltung der Leiter der jeweiligen Bündel zu Kreisströmen und damit zu erheblichen elektrischen Verlusten führen.

Wesentlich ist nun die grundsätzliche Überlegung, dass die Leiter der Bündel eines Statorspulenstrangs über mehrere, unabhängig voneinander vorgesehene Sternpunkte miteinander verschaltet werden. Durch die hiermit erreichte Auftrennung auf Sternschaltungen für die einzelnen Leiter werden Kreisströme in den Leitern eines Bündels weitgehend unterdrückt.

Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Leiter von Bündeln verschiedener Statorspulenstränge über den sternpunktseitigen Abschnitt anhand von jeweiligen Sternpunkten miteinander elektrisch verbunden sind und dass die Sternpunkte voneinander elektrisch entkoppelt ausgestaltet sind.

In den Ausgestaltungen gemäß Anspruch 2 und 3 sind jeweilige, zueinander elektrisch isolierte Sternpunkt-Tripel vorgesehen, sodass ebenfalls eine Stern- Dreieckschaltung für die Statorspulenstränge auf Grundlage der Lehre der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden kann. Vorzugsweise werden zwischen den Sternpunkten der Sternpunkt-Tripel vorgesehene Dreiecksinduktivitäten durch weitere Bündel von Leitern ausgebildet. Besonders interessant ist zudem die Ausgestaltung gemäß Anspruch 5, wonach die Leiter eines Bündels in den Statornuten geometrisch in einer Reihenfolge und somit zumindest teilweise geordnet vorliegen. Die Leiter verschiedener Statorspulenstränge werden über die Sternpunkte jedoch dagegen ungeordnet elektrisch miteinander verbunden, sodass etwaige, aufgrund der Anordnung und Längen der Leiter auftretende Spannungsunterschiede statistisch zumindest teilweise ausgeglichen werden. Entsprechend kann das Auftreten von Spannungsunterschieden weitgehend minimiert werden.

Die Bündel der Leiter werden bevorzugt bei gewickelten Induktivitäten eingesetzt, was Gegenstand von Anspruch 6 ist. Ebenfalls ist eine Ausgestaltung als gesteckte Induktivitäten unter der Verwendung von Hairpins denkbar. Weiter bevorzugte Ausgestaltungen der Bündel sind in Anspruch 7 angegeben.

Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 9, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine rotierende Drehfeldmaschine mit einem vorschlagsgemäßen Stator und einem Rotor, der magnetisch mit der Statorspulenanordnung wechselwirkt, beansprucht. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Stator darf verwiesen werden.

Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 10, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine rotierende Drehfeldmaschine beansprucht. Dabei ist wesentlich, dass die Leiter von Bündeln verschiedener Statorspulenstränge über den sternpunktseitigen Abschnitt anhand von jeweiligen Sternpunkten miteinander elektrisch verbunden werden und dass die Sternpunkte voneinander elektrisch entkoppelt ausgestaltet sind. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Stator darf ebenfalls verwiesen werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein vorschlagsgemäßer Stator in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 ein Schaltbild der Statorspulenanordnung in einer ersten Ausgestaltung,

Fig. 3 ein Schaltbild der Statorspulenanordnung in einer zweiten Ausgestaltung und Fig. 4 ein Schaltbild der Statorspulenanordnung in einer dritten Ausgestaltung.

Der in Fig. 1 dargestellte Stator 1 lässt sich für einen weiten Bereich von rotierenden Drehfeldmaschinen, insbesondere elektrischen Motoren und Generatoren, einsetzen. Darunter fallen beispielsweise Synchronmaschinen, die selbstöder fremderregt sein können, Asynchronmaschinen oder dergleichen.

Der Stator 1 zeigt vorzugsweise einen hohlen Statorinnenraum 2 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Rotors auf. Alternativ kann der Rotor aber auch außerhalb des Stators 1 angeordnet sein, insbesondere wenn es sich bei der Drehfeldmaschine um einen Außenläufer handelt. Dann kann auf den Statorinnenraum 2 sogar verzichtet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Drehfeldmaschine als Axialflussmotor ausgestaltet. Ferner zeigt der Stator 1 einen metallischen Statorgrundkörper 3, wobei dem Stator 1 eine geometrische Maschinenachse 4 zugeordnet ist. Der Statorgrundkörper 3 weist Statornuten 5 auf. Bei der hier dargestellten Variante mit einem hohlen Statorinnenraum 2 sind um die Maschinenachse 4 verteilte, in dem Statorgrundkörper 3 angeordnete Statornuten 5 vorgesehen. Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Ausgestaltung des Stators 1 in einer schematischen Darstellung mit einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Maschinenachse 4.

Eine Statorspulenanordnung 6 dient der Erzeugung eines Dreh-Magnetfelds, das mit einem obigen Rotor wechselwirkt. Hierfür bildet die Statorspulenanordnung 6 im bestromten Zustand elektromagnetische Pole aus, deren Ausbildung von der Struktur der Statorspulenanordnung 6 abhängt. Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich mit unterschiedlichen Strukturen für die Statorspulenanordnung 6 abbilden.

Die Statorspulenanordnung 6 bildet mehrere, hier und vorzugsweise drei, Statorspulenstränge 7 aus, die jeweils mindestens eine Statorspule aufweisen. In Fig. 1 ist jeweils eine Statorspule je Staturspulenstrang dargestellt. Grundsätzlich können insbesondere zur Ausbildung von Statorspulenpaaren mehrere Statorspulen je Statorspulenstrang 7 vorgesehen sein, welche um die Maschinenachse 4 verteilt angeordnet sind. Der Begriff „Statorspulenstrang“ ist somit vorliegend weit auszulegen. Er umfasst eine beliebige Verschaltung einer Anzahl von Statorspulen. Die Statorspulenstränge 7 sind zur Erzeugung des Dreh- Magnetfelds an eine Dreh-Versorgungsspannung u, v, w an jeweiligen Phasen- anschlüssen 8 anschließbar. Bei der Dreh-Versorgungsspannung u, v, w kann es sich um eine Versorgungsspannung mit beliebiger Phasenzahl, vorzugsweise jedoch mit drei Phasen, handeln.

Die Statorspulenstränge 7 weisen jeweils ein Bündel 9 mit mehreren Leitern 10i, 1Ü2, ... 10n auf, wobei die Leiter 101, IO2, ... 10n eines Bündels 9 gemeinsam zur Ausbildung jeweiliger Sterninduktivitäten 11 in den Statornuten 5 angeordnet sind. Mit dem Begriff „Bündel“ ist hierbei gemeint, dass einzelne Leiter 10i, IO2, ... 10n elektronisch zusammengefasst und auf noch näher zu erläuternde Weise miteinander verschaltet werden. Die Leiter 10i, IO2, ... 10n eines Bündels 9 müssen demnach nicht zwingend in einer bestimmten geometrischen Anordnung vorliegen. Jedoch sind die Bündel 9 gemeinsam in den Statornuten 5 vorgesehen, womit die Leiter 101 , IO2, ... 10n eines Bündels 9 zumindest teilweise in den gleichen Statornuten 5 und zumindest teilweise gleichgerichtet verlaufen. Vorzugsweise verlaufen die Leiter 10i, IO2, ... 10n eines Bündels 9 jedoch auch zumindest abschnittsweise geometrisch nebeneinander, wie dies aus Fig. 1 zu erkennen ist. Auch können die Leiter 101, IO2, ... 10n eines Bündels 9 beispielsweise miteinander verdrillt und gemeinsam durch Statornuten 5 geführt sein. Vorzugsweise sind die Leiter 10i, IO2, ... 10n eines Bündels 9 gleichartig und beispielsweise mit einem identischen Querschnitt und/oder aus dem gleichen Material, weiter vorzugsweise aus einem Kupferdraht, ausgebildet.

Die Leiter 10i , IO2, ... 10n weisen jeweils einen phasenanschlussseitigen Abschnitt 12 und einen sternpunktseitigen Abschnitt 13 auf. Vorzugsweise handelt es sich bei dem phasenanschlussseitigen Abschnitt 12 und dem sternpunktseitigen Abschnitt 13 um jeweilige, gegenüberliegende Endabschnitte der Leiter 10l, 102, ... 10n.

Die Leiter 10i, 102, ... 10n eines Bündels 9 sind über den phasenanschlussseitigen Abschnitt 12 mit dem Phasenanschluss 8 des jeweiligen Statorspulenstrangs 7 elektrisch verbunden. Damit wird der Statorspulenstrang 7 - vom Phasenanschluss 8 ausgehend - mit dem Bündel 9 gewissermaßen in mehrere, nebeneinander vorgesehene Leiter 10i, IO2, ... 10n aufgeteilt. Vorzugsweise besteht ein elektrischer Kontaktpunkt aller Leiter 101, IO2, ... 10n eines Bündels 9 des Statorspulenstrangs 7 am Phasenanschluss 8 oder an einer zum Phasenanschluss 8 vorgesehenen Zuleitung. Wesentlich ist nun, dass die Leiter 10i , 102, ... 10n von Bündeln 9 verschiedener Statorspulenstränge 7 über den sternpunktseitigen Abschnitt 13 anhand von jeweiligen Sternpunkten 14i, 142, ... 14n miteinander elektrisch verbunden sind und dass die Sternpunkte 14i, 142, ... 14n voneinander elektrisch entkoppelt ausgestaltet sind.

Anstelle der herkömmlichen elektrischen Verbindung der Leiter 10i, IO2, ... 10n der Bündel 9 zu einem gemeinsamen Sternpunkt 14i, 142, ... 14n sind vorschlagsgemäß mehrere Sternpunkte 14i, 142, ... 14n vorgesehen, welche Leiter 10i, IO2, ... 10n von Bündeln 9 verschiedener Statorspulenstränge 7 miteinander elektrisch verbinden. Mit einer "voneinander elektrisch entkoppelten" Ausgestaltung der Sternpunkte 14i, 142, ... 14n ist gemeint, dass ein elektrischer Kontakt zwischen den sternpunktseitigen Abschnitten 13 der Leiter 101, IO2, ... 10n über die Sternpunkte 14 nicht vorhanden oder hinreichend gering ist, sodass elektrische Strömen zwischen den Sternpunkten 14i, 142, ... 14n bei den im Betrieb der rotierenden Drehfeldmaschine auftretenden Bedingungen unterdrückt sind. Insofern können die Sternpunkte 14i, 142, ... 14n auch über vergleichsweise hohe Widerstände oder indirekt, beispielsweise über einen Neutralleiteranschluss, miteinander verbunden sein. Bevorzugt ist jedoch, dass die Sternpunkte 14i, 142, ... 14n zueinander auf einem schwebenden Potenzial verbleiben. Insbesondere sind die Sternpunkte 14i, 142, ... 14n lediglich indirekt über die Statorspulenstränge 7, hier über die Phasenanschlüsse 8, elektrisch verbunden sind.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild zu einer ersten Ausgestaltung des Stators 1 , wobei den Leitern 10i, IO2, ... 10n der Bündel 9 jeweilige einzelne, zueinander elektrisch entkoppelte Sternpunkte 14i, 142, ... 14n zugeordnet sind. Hiermit werden im Wesentlichen mehrere, zu den Phasenanschlüssen 8 parallel geschaltete Sternschaltungen umgesetzt, wobei jede der parallelen Sternschaltungen vorzugsweise über jeweils einen oder mehrere Leiter 10i, IO2, ... 10n der Bündel 9 der jeweiligen Statorspulenstränge 7 und den jeweiligen Sternpunkt 14i, 142, ... 14n gebildet wird.

Etwaige Spannungsunterschiede aufgrund der Anordnung und individuellen Eigenschaften der Leiter 101, IO2, ... 10n sind hierbei weitgehend unbeachtlich. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Sternschaltung mit Bündeln 9 fällt für Kreisströme in den Leitern 10i, IO2, ... 10n ein deutlich höherer elektrischer Widerstand an, da beispielsweise ein Kreisstrom zwischen zwei Statorspu- lensträngen 7 die Sterninduktivitäten 11 beider Statorspulenstränge 7 durchläuft.

Zur Verbindung der Leiter 10i, 102, ... 10n unterschiedlicher Statorspulenstränge 7 können auch Gruppen mehrerer, insbesondere zueinander elektrisch entkoppelt ausgestalteter Sternpunkte 14i, 142, ... 14n vorgesehen sein. In der weiteren, in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Leiter 10i, IO2, ... 10n von Bündeln 9 verschiedener Statorspulenstränge 7 über den sternpunktseitigen Abschnitt 13 anhand von Sternpunkt-Tripeln 15i, 152, ... 15n miteinander verbunden sind, vorzugsweise, dass die Sternpunkt-Tripel 15i, 152, ... 15 n voneinander elektrisch entkoppelt ausgestaltet sind.

Die Sternpunkt-Tripel 15i, 152, ... 15n sind hier und vorzugsweise über eine Dreiecksschaltung elektrisch miteinander verbunden, sodass insgesamt eine Stern-Dreiecksschaltung zwischen den Phasenanschlüssen 8 für die Statorspulenanordnung 6 erreicht wird.

Weiter ist gemäß der Fig. 3 und vorzugsweise vorgesehen, dass die Statorspulenanordnung 6 weitere Bündel 16 mit mehreren Leitern 10i, IO2, ... 10n aufweist, dass die Leiter 10i, IO2, ... 10n der weiteren Bündel 16 jeweils gemeinsam zur Ausbildung von Dreiecksinduktivitäten 17 in den Statornuten 5 angeordnet sind, und dass die Leiter 10 der weiteren Bündel 16 die Sternpunkte der Sternpunkt-Tripel 15i, 152, ... 15n in einer jeweiligen Dreiecksschaltung miteinander verbinden.

Fig. 3 zeigt das Schaltbild des Statorspulenstrangs 6 einer weiteren Ausgestaltung des Stators 1. Hier werden im Wesentlichen mehrere, zu den Phasenanschlüssen 8 parallel geschaltete Stern-Dreiecksschaltungen umgesetzt, wobei jede der parallelen Stern-Dreiecksschaltungen vorzugsweise über einen oder mehrere Leiter 101, IO2, ... 10n der Bündel 9 der jeweiligen Statorspulenstränge 7, drei oder mehr Leiter 10i, IO2, ... 10n der weiteren Bündel 16 sowie das jeweilige Sternpunkt-Tripel 15i, 152, ... 15n gebildet wird. Hier und vorzugsweise sind drei weitere Bündel 16 vorgesehen, wobei weiter vorzugsweise die Anzahl der Leiter 101, IO2, ... 10n der weiteren Bündel 16 der Anzahl der Leiter 101, IO2, ... 10n der Bündel 9 der Statorspulenstränge 7 entspricht.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass mehrere Sternpunkte 14i , 142, ... 14n vorgesehen sind, jedoch mehrere Leiter 101, IO2, ... 10n eines Bündels 9 mit einem oder mehreren dieser Sternpunkte 14i , 142, ... 14n elektrisch verbunden sind. Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass jedem Leiter 10i, 102, ... 10n eines Bündels 9 genau ein Sternpunkt 14i, 142, ... 14n oder genau ein Sternpunkt-Tripel 15i , 152, ... 15n zugeordnet ist, zu welchem der sternpunktseitigen Abschnitt 13 elektrisch verbunden ist. Damit wird das Auftreten von Ringströmen in der die Statorspulenanordnung 6 optimal unterdrückt.

In einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Leiter 10i, IO2, ... 10n eines Bündels 9 zur Ausbildung der jeweiligen Sternwicklungen in den Statornuten 5 geometrisch in einer Reihenfolge mit einem jeweiligen Leiter-Index angeordnet sind.

Eine solche Reihenfolge kann sich dadurch ergeben, dass die Leiter 10i, IO2 wie in Fig. 1 dargestellt nebeneinander in den Statornuten 5 angeordnet, insbesondere gewickelt, werden. Entsprechend ergibt sich eine bestimmte Regelmäßigkeit in der geometrischen Anordnung der Leiter 101, IO2, ... 10n zueinander. Beispielsweise liegen die Leiter 101, IO2 in Fig. 1 , von der Maschinenachse 4 in radialer Richtung ausgehend, gesehen, bei den Statorspulen in der Reihenfolge (10i - IO2 - 10i - IO2 - 10i - IO2) vor. Hierdurch können sich systematische Abweichungen in den Eigenschaften der Leiter 101, IO2 ergeben, die wiederum zu Spannungsunterschieden führen könnten.

Daher sind die Leiter 101 , IO2, ... 10n von Bündeln 9 verschiedener Statorspulenstränge 7 mit unterschiedlichem Leiter-Indizes vorzugsweise über den sternpunktseitigen Abschnitt 13 miteinander elektrisch verbunden. In Fig. 1 ist beispielsweise der für die Dreh-Versorgungsspannung U vorgesehene Leiter 10i sowie die für die Dreh-Versorgungsspannung V, W vorgesehenen Leiter IO2 mit dem Sternpunkt 142 verbunden. Systematische Abweichungen in den Eigenschaften der Leiter 10i, IO2, ... 10n können durch ein „Mischen“ der Leiter- Indizes zumindest teilweise ausgeglichen werden, womit wiederum insgesamt geringere Spannungsdifferenzen anfallen.

Besonders bevorzugt ist die Anwendung der vorschlagsgemäßen Lehre auf Statoren 1 mit gewickelten Statorspulenanordnungen 6. Hier und vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Sterninduktivitäten 11 als Sternwicklungen ausgestaltet sind. In den angesprochenen Ausgestaltungen mit Dreiecksinduktivitäten 17 ist vorgesehen, dass die Dreiecksinduktivitäten 17 als Dreieckswicklungen ausgestaltet sind. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die Statorspulenanordnung 6 zumindest teilweise gesteckt ausgestaltet ist, wobei die Sterninduktivitäten 11 und/oder Dreiecksinduktivitäten 17 von Bündeln 9 mit mehreren Hairpins als Leiter 10i, 102, ... 10n gebildet werden. Hierbei werden geringere Anforderungen an die Geometrie der Hairpins gestellt.

In Fig.1 ist der Stator 1 schematisch in einer einfachen Ausgestaltung mit konzentrierten Induktivitäten und lediglich drei als Sternwicklungen ausgestalteten Sterninduktivitäten 11 gezeigt. Alle vorliegenden Ausführungen gelten entsprechend für weitere mögliche strukturelle Ausgestaltungen der Statorspulenanordnung 6. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Stators 1 ist die Statorspulenanordnung 6 mit verteilten Induktivitäten, insbesondere verteilten Sternwicklungen, ausgestaltet. Wie bereits angesprochen, ist eine höhere Anzahl an Statorspulen und insbesondere Statorspulenpaaren möglich.

Die Sterninduktivitäten 11 können jeweils durch eine Mehrzahl an einem Leiter 10i, IO2, ... 10n elektrisch in Reihe geschalteten Induktivitäten, insbesondere, Sternwicklungen ausgestaltet sein. In Fig. 4 ist ein weiteres Schaltbild gezeigt, welches in Ergänzung zu dem Schaltbild aus Fig.1 für jeden der Leiter 101, IO2, ... 10n eine jeweilige Reihenschaltung von Induktivitäten, hier Wicklungen, aufweist, welche die Sterninduktivitäten 11 ausbilden. Beispielsweise sind die in Reihe geschalteten Induktivitäten eines Leiters 10i, IO2, ... 10n in verschiedenen Statornuten 5 angeordnet. Vorliegend sind die Leiter Leiters 10i, IO2, ... 10n auch zwischen den in Reihe geschalteten Induktivitäten voneinander elektrisch entkoppelt, um mögliche Kreisströme zu unterbinden.

Je Bündel 9 sind mindestens zwei Leiter 10i, IO2, ... 10n vorgesehen. Weiter bevorzugt ist es, dass die Anzahl der Leiter 101, IO2, ... 10n je Bündel 9 maximal 20 und vorzugsweise maximal zehn beträgt.

Insbesondere mit einer Anzahl von maximal sieben Leitern 101, IO2, ... 10n je Bündel 9 ergibt sich eine verbesserte Verarbeitung der Leiter 10 bei einem für viele Anwendungsfälle optimalen Gesamtquerschnitt der Bündel 9.

Zum Verbinden der Leiter 10i, IO2, ... 10n von Bündeln 9 verschiedener Statorspulenstränge 7 sind hier und vorzugsweise über den sternpunktseitigen Abschnitt 13 elektrische, insbesondere bezogen auf die Maschinenachse 4 axial an einer Statorvorderseite und/oder einer Statorhinterseite angeordnete, Verbindungselemente vorgesehen.

Weiter vorzugsweise sind die Verbindungselemente als Verbindungsleiter, Verbindungsschienen und/oder Verbindungsklemmen vorgesehen, sodass insgesamt eine vereinfachte Bereitstellung der mehreren Sternpunkte 14i, 142, ... 14n erreicht wird. Als Verbindungsleiter kann beispielsweise ebenfalls ein Leiter wie ein Draht verwendet werden. In einem einfachen Fall sind die Leiter 10i, 102, ... 10n der Bündel 9 zur Ausbildung des jeweiligen Sternpunkts 14i, 142, ... 14n stoffschlüssig miteinander verbunden.

Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung der Verbindungselemente mit einer Verbindungsschiene, welche an einer Statorvorderseite oder Statorhinterseite angeordnet ist und beispielsweise ringförmig entlang des Statorgrundkörpers 3 verläuft. Die jeweiligen Leiter 10i , IO2, ... 10n können elektrisch mit der Verbindungsschiene verbunden werden. Eine Verbindungsklemme stellt insbesondere eine elektrische Verbindung der Leiter 10i, IO2, ... 10n zu einem jeweiligen Sternpunkt 14i, 142, ... 14n bereit, welche nicht auf einer stoffschlüssigen Verbindung beruht.

Vorgeschlagen wird gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, eine nicht dargestellte, rotierende Drehfeldmaschine mit einem vorschlagsgemäßen Stator 1 einem Rotor, der magnetisch mit der Statorspulenanordnung 6 wechselwirkt.

Bei der Drehfeldmaschine kann es sich wie oben angesprochen um einen elektrischen Motor oder Generator handeln. Dabei können beliebige Maschinenarten zur Anwendung kommen. Beispiele hierfür sind Synchronmaschinen, die selbst- oder fremderregt sein können, Asynchronmaschinen oder dergleichen. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Stator 1 darf verwiesen werden.

Vorgeschlagen wird gemäß einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, ein Verfahren zur Herstellung eines Stators 1 für eine rotierende Drehfeldmaschine, wobei ein Statorgrundkörper 3 bereitgestellt wird, wobei dem Stator 1 eine geometrische Maschinenachse 4 und darum verteilt in dem Statorgrundkörper 3 angeordnete Statornuten 5 zugeordnet sind, wobei eine Statorspulenanordnung 6 mit mehreren Statorspulensträngen 7 bereitge- stellt wird, welche zur Erzeugung eines Dreh-Magnetfelds an eine Dreh- Versorgungsspannung an jeweiligen Phasenanschlüssen 8 anschließbar sind, wobei die Statorspulenstränge 7 jeweils ein Bündel 9 mit mehreren Leitern 10i , 102, ... 10n aufweist, wobei die Leiter 101, IO2, ... 10n eines Bündels 9 gemeinsam zur Ausbildung jeweiliger Sterninduktivitäten 11 in den Statornuten 5 angeordnet werden, und wobei die Leiter 10i, IO2, ... 10n jeweils einen phasenanschlussseitigen Abschnitt 12 und einen sternpunktseitigen Abschnitt 13 aufweisen, wobei die Leiter 10i, IO2, ... 10n eines Bündels 9 über den phasenanschlussseitigen Abschnitt 12 mit dem Phasenanschluss 8 des jeweiligen Statorspulenstrangs 7 elektrisch verbunden werden.

Bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist wesentlich, dass die Leiter 101 , IO2, ... 10n von Bündeln 9 verschiedener Statorspulenstränge 7 über den sternpunktseitigen Abschnitt 13 anhand von jeweiligen Sternpunkten 14i , 142, ... 14n miteinander elektrisch verbunden werden und dass die Sternpunkte 14i, 142, ... 14 n voneinander elektrisch entkoppelt ausgestaltet sind. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Stator 1 und der vorschlagsgemäßen rotierenden Drehfeldmaschine darf verwiesen werden.

Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Sterninduktivitäten 11 als Sternwicklungen mittels eines Flyerwicklers hergestellt werden, vorzugsweise, dass die Statorspulenanordnung 6 weitere Bündel 16 mit mehreren Leitern 10i, IO2, ... 10n aufweist, dass die Leiter 10i, IO2, ... 10n der weiteren Bündel 16 jeweils gemeinsam zur Ausbildung von Dreieckswicklungen in den Statornuten 5 angeordnet sind, und dass die Leiter 10i, IO2, ... 10n der weiteren Bündel 16 die Sternpunkte 14i, 142, ... 14n von Sternpunkt-Tripeln 15i, 152, ... 15n in einer jeweiligen Dreiecksschaltung miteinander verbinden und dass die Dreiecksinduktivitäten 17 als Dreieckswicklungen mittels eines Flyerwicklers hergestellt werden.

Das vorschlagsgemäße Verfahren erlaubt hierbei, wie bereits zum vorschlagsgemäßen Stator 1 angesprochen, eine vereinfachte Verarbeitung der Statorspulenstränge 7, wobei insbesondere ein Flyerwickler zum Herstellen von gewickelten Induktivitäten aufgrund der vergleichsweisen geringen Querschnitte der Leiter 10i, IO2, ... 10n der Bündel 9 eingesetzt werden kann.

Alternativ oder zusätzlich kann auf gesteckte Induktivitäten, insbesondere anhand der Hairpin-Technologie, zurückgegriffen werden.