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Title:
MAIN ELEMENT OF AN ELECTRIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/117822
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a main element (400) of an electric machine. Said main element (400) comprises several winding strands (100, 200, 300) with electric coils (101, 102, 201, 202, 301, 302) which interconnected so as to be electrically conductive and a winding core (K) which comprises first grooves (1, 3, 4, 6, 7, 9), through which the precisely one coil (101, 102, 201, 202, 301, 302) runs, and second grooves (2, 5, 8), through which precisely two different coils (101, 102, 201, 202, 301, 302) run. Each coil (101, 102, 201, 202, 301, 302) of each winding strand (100, 200, 300) is either a first coil (101, 201, 301) which runs through two first grooves (1, 3, 4, 6, 7, 9), or a second coil (102, 202, 302) which runs through two second grooves (2, 5, 8).

Inventors:
AL-KHAFAJI HAYDER (DE)
HETTERICH MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/051097
Publication Date:
August 13, 2015
Filing Date:
January 21, 2015
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
Other References:
See references of EP 3084931A2
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Claims:
Patentansprüche

1. Hauptelement (400) einer elektrischen Maschine, umfassend mehrere Wicklungsstränge (100, 200, 300) mit elektrisch leit- fähig miteinander verbundenen elektrischen Spulen (101, 102, 201, 202, 301, 302) und einen Wickelkern (K) mit nebeneinander aufgereihten Nuten (1 bis 9), durch die Spulen (101, 102, 201, 202, 301, 302) der Wicklungsstränge (100, 200, 300) ver¬ laufen, wobei

- der Wickelkern (K) erste Nuten (1, 3, 4, 6, 7, 9), durch die jeweils genau eine Spule (101, 102, 201, 202, 301, 302) verläuft, und zweite Nuten (2, 5, 8), durch die jeweils ge¬ nau zwei verschiedene Spulen (101, 102, 201, 202, 301, 302) verlaufen, aufweist,

- jede Spule (101, 102, 201, 202, 301, 302) eines jeden Wick¬ lungsstrangs (100, 200, 300) entweder eine erste Spule (101, 201, 301), die durch zwei erste Nuten (1, 3, 4, 6, 7, 9) verläuft, oder eine zweite Spule (102, 202, 302), die durch zwei zweite Nuten (2, 5, 8) verläuft, ist,

- und jeder Wicklungsstrang (100, 200, 300) wenigstens eine erste Spule (101, 201, 301) und wenigstens eine zweite Spu¬ le (102, 202, 302) aufweist.

2. Hauptelement (400) nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch genau drei Wicklungsstränge (100, 200, 300), wobei

- jede zweite Spule (102) eines ersten Wicklungsstrangs (100) die Unterschichten der beiden zweiten Nuten (2, 5), durch die sie verläuft, bildet,

- jede zweite Spule (202) eines zweiten Wicklungsstrangs

(200) eine Oberschicht einer der beiden zweiten Nuten (5, 8), durch die sie verläuft, und eine Unterschicht der ande¬ ren der beiden zweiten Nuten (5, 8), durch die sie verläuft, bildet,

- und jede zweite Spule (302) des dritten Wicklungsstrangs (300) die Oberschichten der beiden zweiten Nuten (2, 8), durch die sie verläuft, bildet.

3. Hauptelement (400) nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch genau drei Wicklungsstränge (100, 200, 300), wobei

- jede zweite Spule (102) eines ersten Wicklungsstrangs (100) eine Oberschicht einer der beiden zweiten Nuten (2, 5), durch die sie verläuft, und eine Unterschicht der anderen der beiden zweiten Nuten (2, 5), durch die sie verläuft, bildet,

- jede zweite Spule (202) eines zweiten Wicklungsstrangs

(200) eine Oberschicht einer der beiden zweiten Nuten (5,

8), durch die sie verläuft, und eine Unterschicht der ande¬ ren der beiden zweiten Nuten (5, 8), durch die sie verläuft, bildet,

- und jede zweite Spule (302) des dritten Wicklungsstrangs (300) eine Oberschicht einer der beiden zweiten Nuten (2,

8), durch die sie verläuft, und eine Unterschicht der ande¬ ren der beiden zweiten Nuten (2, 8), durch die sie verläuft, bildet. 4. Hauptelement (400) nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

- jede erste Spule (101, 201, 301) eines jeden Wicklungs¬ strangs (100, 200, 300) durch ein Nutenpaar zweier erster Nuten (1, 3, 4, 6, 7, 9) verläuft, zwischen denen mindes- tens zwei weitere erste Nuten (1, 3, 4, 6, 7, 9) und min¬ destens zwei zweite Nuten (2, 5, 8) liegen,

- und jede zweite Spule (102, 202, 302) eines jeden Wick¬ lungsstrangs (100, 200, 300) durch zwei zweite Nuten (2, 5, 8) verläuft, die zwischen zwei ersten Nuten (1, 3, 4, 6, 7, 9) eines Nutenpaares liegen, durch das eine erste Spule

(101, 201, 301) desselben Wicklungsstrangs (100, 200, 300) verläuft .

5. Hauptelement (400) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren ersten Nuten (1, 3,

4, 6, 7, 9), die zwischen den beiden ersten Nuten (1, 3, 4,

6, 7, 9) eines Nutenpaares liegen, durch das eine erste Spule (101, 201, 301) eines Wicklungsstrangs (100, 200, 300) ver- läuft, jeweils zwischen den beiden zweiten Nuten (2, 5, 8) liegen, die zwischen den beiden ersten Nuten (1, 3, 4, 6, 7, 9) des Nutenpaares liegen, und von ersten Spulen (101, 201, 301) zweier verschiedener Wicklungsstränge (100, 200, 300) durchlaufen werden, wobei sich diese Wicklungsstränge (100, 200, 300) von demjenigen Wicklungsstrang (100, 200, 300) unterscheiden, dem die das Nutenpaar durchlaufende erste Spule (101, 201, 301) angehört. 6. Hauptelement (400) nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che,

dadurch gekennzeichnet, dass in jeder zweiten Nut (2, 5, 8) zwischen den beiden zweiten Spulen (102, 202, 302), die durch sie verlaufen, eine elektrisch isolierende Trennwand (550) angeordnet ist.

7. Hauptelement (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass alle ersten Spulen (101, 201, 301) eine übereinstimmende erste Windungszahl und alle zwei¬ ten Spulen (102, 202, 302) eine übereinstimmende zweite Win¬ dungszahl aufweisen.

8. Hauptelement (400) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste Windungszahl doppelt so groß wie die zweite Windungszahl ist.

9. Hauptelement (400) nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass jede erste Spule (101, 201, 301) in den ersten Nuten (1, 3, 4, 6, 7, 9), durch die sie verläuft, mittels einer in diese ersten Nuten (1, 3, 4, 6, 7, 9) eingebrachten Stabilisierungsmasse stabilisiert ist.

10. Hauptelement (400) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmasse ein Epoxidharz ist.

11. Hauptelement (400) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste Windungszahl mehr als doppelt so groß wie die zweite Windungszahl ist. 12. Hauptelement (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsstränge (100, 200, 300) eine Bruchlochwicklung bilden. 13. Verfahren zur Herstellung eines Hauptelements (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Spulen (101, 102, 201, 202, 301, 302) wenigstens eines Wicklungsstrangs (100, 200, 300) gleichzeitig in Nuten (1 bis 9) eingezogen werden .

Description:
Beschreibung

Hauptelement einer elektrischen Maschine Die Erfindung betrifft ein Hauptelement einer elektrischen

Maschine, das mehrere Wicklungsstränge mit elektrisch leitfä ¬ hig miteinander verbundenen elektrischen Spulen und einen Wickelkern mit nebeneinander aufgereihten Nuten, durch die Spulen der Wicklungsstränge verlaufen, umfasst.

Unter einem Hauptelement einer elektrischen Maschine wird ein Stator oder ein Rotor der elektrischen Maschine verstanden. Eine elektrische Spule besteht aus mehreren unmittelbar ne ¬ ben- und/oder übereinander angeordneten und miteinander elektrisch in Reihe geschalteten Windungen elektrischer Leiter oder aus neben- und/oder übereinander angeordneten Windungen so genannter kombinierter elektrischer Teilleiter, die elektrisch parallel geschaltet sind und gleich oder bezüglich ihrer geometrischen Struktur und/oder ihrer Durchmesser un- terschiedlich gestaltet sind. Unter einem Wicklungsstrang werden miteinander elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltete Spulen verstanden, die zur Speisung mit phasengleichen Strömen vorgesehen sind. Eine Wicklungsanordnung eines Hauptelements einer mehrphasigen elektrischen Maschine weist daher eine mit der Phasenanzahl übereinstimmende Anzahl von Wicklungssträngen auf, wobei jeder Wicklungsstrang mit einem Außenleiter verbunden ist.

Die einzelnen Spulen eines Wicklungsstrangs eines Hauptele- ments sind häufig in Nuten eines Wickelkerns des Hauptele ¬ ments, beispielsweise in Nuten eines Ständerblechpakets, ver ¬ teilt, so dass jede Spule durch zwei Nuten verläuft. Die Nu ¬ ten sind dabei in der Regel in einer Reihe nebeneinander in einer Oberfläche angeordnet, die einem Luftspalt zwischen ei- nem Stator und einem Rotor der elektrischen Maschine zugewandt ist. Die beiden von einer Spule durchlaufenen Nuten können unmittelbar benachbart sein oder zwischen ihnen können sich Nuten liegen, durch die andere Spulen verlaufen (so ge- nannte verteilte Wicklung) . Ferner kann eine Wicklungsanord ¬ nung als eine so genannte Einschichtwicklung, bei der durch jede Nut nur genau eine Spule verläuft, oder als eine so ge ¬ nannte Zweischichtwicklung, bei der durch jede Nut genau zwei verschiedene Spulen verlaufen, ausgeführt sein.

Bei einer Zweischichtwicklung können die beiden durch eine Nut verlaufenden Spulen demselben Wicklungsstrang oder verschiedenen Wicklungssträngen angehören. In der Regel ist das Volumen jeder Nut dabei durch eine elektrisch isolierende

Trennwand in zwei etwa gleich große Bereiche geteilt, durch die jeweils eine der beiden durch die Nut verlaufenden Spulen verläuft. Ein erster dieser Bereiche erstreckt sich von dem Nutgrund der Nut bis zur Trennwand und enthält die so genann- te Unterschicht der Nut, die von der durch den ersten Bereich verlaufenden Spule gebildet wird. Der zweite Bereich erstreckt sich von der Trennwand bis zu der Öffnung der Nut in der Oberfläche des Wickelkerns und enthält die so genannte Oberschicht der Nut, die von der durch den zweiten Bereich verlaufenden Spule gebildet wird. Üblicherweise bildet jede Spule einer Zweischichtwicklung eine Unterschicht einer ersten Nut, durch die sie verläuft, und eine Oberschicht der zweiten Nut, durch die sie verläuft. Bei einer verteilten Zweischichtwicklung müssen die Spulen in der Regel aufgrund ihrer Spulenüberlappung einzeln angelegt werden. Eine Spule wird dabei beispielsweise maschinell ein ¬ gezogen. Unter dem so genannten Einziehen einer Spule versteht man dabei, dass eine, beispielsweise mit Hilfe einer Schablone, lose vorgewickelte Spule in einem Arbeitsgang in Nuten eingezogen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Hauptelement einer elektrischen Maschine anzugeben, das meh- rere Wicklungsstränge umfasst. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hauptelements anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Hauptele ¬ ments durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines Hauptelements durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein erfindungsgemäßes Hauptelement einer elektrischen Maschi- ne umfasst mehrere Wicklungsstränge mit elektrisch leitfähig miteinander verbundenen elektrischen Spulen und einen Wickelkern mit nebeneinander aufgereihten Nuten, durch die Spulen der Wicklungsstränge verlaufen. Dabei weist der Wickelkern erste Nuten, durch die jeweils genau eine Spule verläuft, und zweite Nuten, durch die jeweils genau zwei verschiedene Spu ¬ len verlaufen, auf. Ferner ist jede Spule eines jeden Wicklungsstrangs entweder eine erste Spule, die durch zwei erste Nuten verläuft, oder eine zweite Spule, die durch zwei zweite Nuten verläuft, und jeder Wicklungsstrang weist wenigstens eine erste Spule und wenigstens eine zweite Spule auf.

Ein erfindungsgemäßes Hauptelement weist also eine Wicklungs ¬ anordnung mit mehreren Wicklungssträngen auf, deren Spulen auf als "Einschichtnuten" ausgebildete erste Nuten und als "Zweischichtnuten" ausgebildete zweite Nuten verteilt sind. Dies ermöglicht vorteilhaft, die Spulen der Wicklungsstränge derart anzuordnen, dass mehrere oder alle Spulen eines Wick ¬ lungsstrangs gleichzeitig eingezogen werden können. Dadurch kann die Herstellung eines Hauptelements erheblich verein- facht und verbilligt werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht genau drei Wicklungs ¬ stränge vor, wobei jede zweite Spule jedes Wicklungsstrangs eine Oberschicht einer der beiden zweiten Nuten, durch die sie verläuft, und eine Unterschicht der anderen der beiden zweiten Nuten, durch die sie verläuft, bildet. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht genau drei Wicklungsstränge vor, wobei jede zweite Spule eines ersten Wicklungsstrangs die Unterschichten der beiden zweiten Nuten, durch die sie verläuft, bildet, jede zweite Spule eines zwei- ten Wicklungsstrangs eine Oberschicht einer der beiden zwei ¬ ten Nuten, durch die sie verläuft, und eine Unterschicht der anderen der beiden zweiten Nuten, durch die sie verläuft, bildet, und jede zweite Spule des dritten Wicklungsstrangs die Oberschichten der beiden zweiten Nuten, durch die sie verläuft, bildet.

Durch diese Verteilung der zweiten Spulen der drei Wicklungsstränge können vorteilhaft zunächst gleichzeitig die zweiten Spulen des ersten Wicklungsstrangs, danach gleichzeitig die zweiten Spulen des zweiten Wicklungsstrangs und schließlich gleichzeitig die zweiten Spulen des dritten Wicklungsstrangs eingezogen werden.

Vorzugsweise verläuft dabei jede erste Spule eines jeden Wicklungsstrangs durch ein Nutenpaar zweier erster Nuten, zwischen denen mindestens zwei weitere erste Nuten und min ¬ destens zwei zweite Nuten liegen, und jede zweite Spule eines jeden Wicklungsstrangs verläuft durch zwei zweite Nuten, die zwischen zwei ersten Nuten eines Nutenpaares liegen, durch das eine erste Spule desselben Wicklungsstrangs verläuft.

Dadurch können vorteilhaft die ersten Spulen eines Wicklungs ¬ strangs gleichzeitig mit den zweiten Spulen des Wicklungs ¬ strangs eingezogen werden.

Ferner liegen vorzugsweise die weiteren ersten Nuten, die zwischen den beiden ersten Nuten eines Nutenpaares liegen, durch das eine erste Spule eines Wicklungsstrangs verläuft, jeweils zwischen den beiden zweiten Nuten, die zwischen den beiden ersten Nuten des Nutenpaares liegen. Ferner werden die beiden weiteren ersten Nuten von ersten Spulen zweier verschiedener Wicklungsstränge durchlaufen, die sich außerdem von demjenigen Wicklungsstrang unterscheiden, dem die das Nutenpaar durchlaufende erste Spule angehört.

Durch diese Verteilung von Spulen auf Nuten, die unten anhand von Ausführungsbeispielen detailliert dargestellt wird, wird vorteilhaft eine räumlich gleichmäßige Verteilung der Spulen der drei Wicklungsstränge erreicht, die es dennoch gestattet, alle Spulen eines Wicklungsstrangs gleichzeitig einzuziehen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in jeder zweiten Nut zwischen den beiden zweiten Spulen, die durch sie verlaufen, eine elektrisch isolierende Trennwand angeordnet ist. Dadurch werden die beiden durch eine zweite Nut verlaufenden zweiten Spulen vorteilhaft elektrisch voneinander isoliert.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass alle ersten Spulen eine übereinstimmende erste Windungszahl und alle zweiten Spulen eine übereinstimmende zweite Windungszahl aufweisen .

Dadurch werden alle ersten Spulen und alle zweiten Spulen jeweils gleich ausgebildet, was die Herstellung weiter verein- facht.

Eine erste Weitergestaltung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Windungszahl doppelt so groß wie die zweite Windungszahl ist.

Dadurch können die ersten Nuten und zweiten Nuten gleich gestaltet werden, da die ersten Spulen doppelt so groß wie die zweiten Spulen sind, wenn die einzelnen Windungen der ersten und zweiten Spulen gleich gestaltet sind.

Bei der vorgenannten Weitergestaltung wird vorzugsweise jede erste Spule in den ersten Nuten, durch die sie verläuft, mit ¬ tels einer in diese ersten Nuten eingebrachten Stabilisie- rungsmasse stabilisiert. Als Stabilisierungsmasse wird dabei vorzugsweise ein Epoxidharz verwendet.

Diese Weitergestaltung berücksichtigt, dass die ersten Nuten keine Trennwände aufweisen, so dass bei gleichartig gestalte ¬ ten Nuten und gleichartig gestalteten Windungen der ersten und zweiten Spulen in den ersten Nuten jeweils ein Leerraum entsteht, wenn die Windungszahl der ersten Spulen genau doppelt so groß wie die Windungszahl der zweiten Spulen ist. Die Stabilisierungsmasse dient der Ausfüllung dieses Leerraums zur Stabilisierung der ersten Spulen in den ersten Nuten.

Eine alternative Weitergestaltung sieht vor, dass die erste Windungszahl mehr als doppelt so groß wie die zweite Win- dungszahl ist.

Dadurch können die ersten Spulen durch Zusatzwindungen vergrößert werden, so dass in den ersten Nuten keine Leerräume entstehen. Die Zusatzwindungen können außerdem vorteilhaft einen Wicklungsfaktor eines Ständernutzfeldes verbessern und eine Stromasymmetrie der Wicklungsanordnung verringern, wie unten näher erläutert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines er- findungsgemäßen Hauptelements werden alle Spulen wenigstens eines Wicklungsstrangs gleichzeitig in Nuten eingezogen.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, können dadurch Aufwand und Kosten der Herstellung eines Hauptelements erheblich redu- ziert werden.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen: FIG 1 schematisch und ausschnittsweise ein erstes Ausfüh ¬ rungsbeispiel eines Hauptelements einer elektri ¬ schen Maschine,

FIG 2 einen Teilzonenplan einer Wicklungsanordnung,

FIG 3 einen Zonenplan einer Wicklungsanordnung,

FIG 4 ein Wicklungsschema einer Wicklungsanordnung,

FIG 5 schematisch und ausschnittsweise ein zweites Aus ¬ führungsbeispiel eines Hauptelements einer elektri ¬ schen Maschine,

FIG 6 ein Wicklungsfaktorspektrum eines Ständerraumfeldes des in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels,

FIG 7 ein Wicklungsfaktorspektrum eines Ständerraumfeldes des in Figur 5 dargestellten zweiten Ausführungs- beispiels, und

FIG 8 normalisierte Kupferverluste der Wicklungsanordnun ¬ gen der in den Figuren 1 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele . Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Hauptelements 400 einer dreiphasigen elektrischen Maschine in einer Schnittdarstellung. Das Hauptelement 400 dieses Ausführungsbeispiels ist als ein Stator der elektrischen Maschine ausgebildet und weist eine Wick ¬ lungsanordnung mit drei Wicklungssträngen 100, 200, 300 und einen als Ständerblechpaket ausgebildeten Wickelkern K mit Nuten 1 bis 9 auf. Das Ständerblechpaket ist dabei vorzugs ¬ weise als Blechpaket-Eisenkern ausgebildet.

Das Hauptelement 400 weist einen im Wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt auf, von dem in Figur 1 nur ein Aus- schnitt dargestellt ist, der ein Sechstel des gesamten Quer ¬ schnitts ausmacht. Die Nuten 1 bis 9 befinden sich in einer der Längsachse des Hauptelements 400 zugewandten Oberfläche 450 einer Ständerbohrung des Wickelkerns K, sind zu der Stän- derbohrung hin offen oder halb geschlossen, verlaufen jeweils in einer bezüglich der Längsachse des Hauptelements 400 radi ¬ alen Richtung, und sind äquidistant nebeneinander entlang einer um die Längsachse des Hauptelements 400 verlaufenden Kreislinie in der Oberfläche 450 angeordnet.

Jeder Wicklungsstrang 100, 200, 300 weist mehrere miteinander verschaltete elektrische Spulen 101, 102, 201, 202, 301, 302 auf, die jeweils durch zwei Nuten 1 bis 9 des Wickelkerns K verlaufen.

Jede Nut 1 bis 9 ist entweder eine erste Nut 1, 3, 4, 6, 7, 9, durch die genau eine Spule 101, 102, 201, 202, 301, 302 verläuft, oder eine zweite Nut 2, 5, 8, durch die genau zwei Spulen 101, 102, 201, 202, 301, 302 verlaufen. Jede Spule 101, 102, 201, 202, 301, 302 ist entweder eine erste Spule 101, 201, 301, die durch genau zwei verschiedene erste Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 verläuft, oder eine zweite Spule 102, 202, 302, die durch genau zwei verschiedene zweite Nuten 2, 5, 8 verläuft.

Die genaue Verteilung der Spulen 101, 102, 201, 202, 301, 302 auf die Nuten 1 bis 9 wird im Folgenden anhand der Figuren 2 bis 4 beschrieben.

Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Zonenplan Z der Wicklungsanordnung des in Figur 1 teilweise dargestellten Hauptelements 400. Der Zonenplan Z besteht gemäß Figur 3 aus sechs identi ¬ schen Teilzonenplänen S, die hintereinander angeordnet sind und jeweils neun Nuten 1 bis 9 darstellen. Figur 2 zeigt einen Teilzonenplan S. Die Kreuze und Kreise in dem Teilzonenplan S deuten die Richtungen an, in denen die Nuten 1 bis 9 entlang der Wicklungsstränge 100, 200, 300 von den Windungen der zugehörigen Spulen 101, 102, 201, 202, 301, 302 durchlau- fen werden, wobei ein Kreuz eine in die Zeichenebene hinein weisende Richtung angibt und ein Kreis eine aus der Zeichen ¬ ebene heraus weisende Richtung angibt. Figur 4 zeigt ein dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Zonenplan Z entsprechendes Wicklungsschema der Wicklungsan ¬ ordnung des in Figur 1 teilweise dargestellten Hauptelements 400. Dargestellt sind auch eine elektrische Verschaltung der Spulen 101, 102, 201, 202, 301, 302 und drei Außenleiter 110, 210, 310, die jeweils mit einem der Wicklungsstränge 100, 200, 300 verbunden sind.

Jede erste Spule 101, 201, 301 eines jeden Wicklungsstrangs 100, 200, 300 verläuft durch ein Nutenpaar zweier erster Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9, zwischen denen genau zwei zweite Nuten 2, 5, 8, durch die eine zweite Spule 102, 202, 302 desselben Wicklungsstrangs 100, 200, 300 verläuft, und genau zwei wei ¬ tere erste Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 liegen. Dabei liegen die beiden weiteren ersten Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 wiederum zwischen den beiden zweiten Nuten 2, 5, 8. Durch die beiden weiteren ersten Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 verläuft dabei jeweils eine erste Spule 101, 201, 301 eines der beiden anderen Wick ¬ lungsstränge 100, 200, 300, wobei diese beiden ersten Spulen 101, 201, 301 verschiedenen Wicklungssträngen 100, 200, 300 angehören .

Im Einzelnen bilden die ersten Nuten 1, 6 eines jeden Teilzonenplans S ein Nutenpaar, durch das eine erste Spule 101 ei- nes ersten Wicklungsstrangs 100 verläuft. Die ersten Nuten 4, 9 eines jeden Teilzonenplans S bilden ein Nutenpaar, durch das eine erste Spule 201 eines zweiten Wicklungsstrangs 200 verläuft. Eine erste Nut 7 eines jeden Teilzonenplans S und eine erste Nut 3 des sich rechts an diesen Teilzonenplan S anschließenden Teilzonenplans S bilden ein Nutenpaar, durch das eine erste Spule 301 des dritten Wicklungsstrangs 300 verläuft .

Jede zweite Spule 102 des ersten Wicklungsstrangs 100 ver- läuft durch die zweiten Nuten 2, 5 eines Teilzonenplans S. Jede zweite Spule 202 des zweiten Wicklungsstrangs 200 ver ¬ läuft durch die zweiten Nuten 5, 8 eines Teilzonenplans S. Jede zweite Spule 302 des dritten Wicklungsstrangs 300 ver- läuft durch die zweite Nut 8 eines Teilzonenplans S und die zweite Nut 2 des sich rechts an diesen Teilzonenplan S anschließenden Teilzonenplans S. Dabei bildet jede zweite Spule 102 des ersten Wicklungs ¬ strangs 100 die Unterschichten der beiden zweiten Nuten 2, 5, durch die sie verläuft. Jede zweite Spule 202 des zweiten Wicklungsstrangs 200 bildet eine Oberschicht einer zweiten Nut 5, durch die sie verläuft, und eine Unterschicht der an- deren zweiten Nut 8, durch die sie verläuft. Jede zweite Spu ¬ le 302 des dritten Wicklungsstrangs 300 bildet die Ober ¬ schichten der beiden zweiten Nuten 2, 8, durch die sie verläuft (die Unterschichten der zweiten Nuten 2, 5, 8 sind in Figur 2 oberhalb der Oberschichten dargestellt) . Die Unter- schicht und die Oberschicht einer jeden zweiten Nut 2, 5, 8 sind durch eine elektrisch isolierende Trennwand 550 vonei ¬ nander getrennt.

Alle ersten Spulen 101, 201, 301 weisen eine übereinstimmende erste Windungszahl auf und alle zweiten Spulen 102, 202, 302 weisen eine übereinstimmende zweite Windungszahl auf. Die erste Windungszahl ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel doppelt so groß wie die zweite Windungszahl. Ferner sind alle Spulen 101, 102, 201, 202, 301, 302 aus einem Runddraht über- einstimmenden Durchmessers gefertigt. Daher ist jede erste Spule 101, 201, 301 doppelt so groß wie eine zweite Spule 102, 202, 302. Außerdem sind alle Nuten 1 bis 9 gleich ausgebildet. Die zweiten Spulen 102, 202, 302 und die Trennwände 550 sind derart bemessen, dass die Volumina der zweiten Nuten 2, 5, 8 durch die in ihnen verlaufenden zweiten Spulen 102,

202, 302 und durch die Trennwände 550 jeweils ausgefüllt wer ¬ den. In den ersten Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 entstehen daher infolge der dort fehlenden Trennwände 550 Leerräume 500. Diese Leerräume 500 werden jeweils durch eine Stabilisierungsmasse, vorzugsweise durch ein Epoxidharz ausgefüllt, um die ersten Spulen 101, 201, 301 in den ersten Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 zu stabilisieren. Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiels eines Haupt ¬ elements 400. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass die ersten Spulen 101, 201, 301 jeweils eine Windungszahl aufweisen, die mehr als doppelt so groß wie die Windungszahl der zweiten Spulen 102, 202, 302 ist und so bemessen ist, dass die ersten Spulen 101, 201, 301 jeweils eine erste Nut 1, 3, 4, 6, 7, 9 voll ¬ ständig ausfüllen. Mit anderen Worten entfallen die in Figur 1 dargestellten Leerräume 550 in den ersten Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 und werden durch Zusatzwindungen der ersten Spulen 101, 201, 301 ersetzt. Dadurch werden einerseits die ersten Spulen 101, 201, 301 in den ersten Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 vorteil ¬ haft ohne eine zusätzliche Stabilisierungsmasse stabilisiert. Andererseits bewirken die Zusatzwindungen der ersten Spulen 101, 201, 301 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel Ver ¬ besserungen, die im Folgenden anhand der Figuren 6 bis 8 beschrieben werden. Figur 6 zeigt in einem Diagramm ein Wicklungsfaktorspektrum eines Wicklungsfaktors ξ eines Ständerraumfeldes des in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels für Raumwellen verschiedener Ordnungszahlen N. Figur 7 zeigt analog zu Figur 6 ein Wicklungsfaktorspektrum eines Wicklungsfaktors ξ des Ständerraumfeldesdes in Figur 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels für Raumwellen verschiedener Ordnungszahlen N. Der Vergleich mit Figur 6 zeigt, dass das zweite Ausführungsbeispiel hinsichtlich des Wicklungsfaktorspektrums gegenüber dem ersten Ausführungsbei ¬ spiel leicht verbessert ist.

Figur 8 zeigt normalisierte Kupferverluste C der Wicklungsan ¬ ordnungen der in den Figuren 1 und 5 dargestellten Ausfüh- rungsbeispiele in Abhängigkeit von einer normalisierten Drehzahl n. Dabei zeigt ein erster Kupferverlustverlauf Cl die Kupferverluste C des in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels und ein zweiter Kupferverlustverlauf C2 zeigt die Kupferverluste C des in Figur 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels. Die Wicklungsanordnungen beider Ausführungsbeispiele weisen durch die Verteilung der ersten Spulen 101, 201, 301 eine Asymmetrie auf, die infolge des Nutstreu- effekts asymmetrische Strangströme in den Wicklungssträngen 100, 200, 300 verursachen kann. Figur 8 zeigt, dass diese Stromasymmetrie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel geringer als bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausfällt. Auch dies ist eine Folge und vorteilhafte Auswirkung der Zusatzwindun- gen der ersten Spulen 101, 201, 301 des zweiten Ausführungs ¬ beispiels .

Die Wicklungsanordnungen beider Ausführungsbeispiele werden jeweils hergestellt, indem zunächst alle Spulen 101, 102 des ersten Wicklungsstrangs 100 gleichzeitig in die jeweils zuge ¬ hörigen Nuten 1, 2, 5, 6 eingezogen werden. Danach werden Trennwände 550 in die zweiten Nuten 2, 5 eingebracht, durch die eine zweite Spule 102 des ersten Wicklungsstrangs 100 verläuft. Anschließend werden alle Spulen 201, 202 des zwei- ten Wicklungsstrangs 200 gleichzeitig in die jeweils zugehö ¬ rigen Nuten 4, 5, 8, 9 eingezogen. Danach werden Trennwände 550 in die zweiten Nuten 8 eingebracht, die noch keine Trenn ¬ wände 550 aufweisen. Anschließend werden alle Spulen 301, 302 des dritten Wicklungsstrangs 300 gleichzeitig in die jeweils zugehörigen Nuten 2, 3, 7, 8 eingezogen. Im Fall des ersten Ausführungsbeispiels wird abschließend noch die Stabilisie ¬ rungsmasse in die Leerräume 500 der ersten Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 eingebracht. Dieses Herstellungsverfahren wird durch die oben beschriebene Verteilung erster Spulen 101, 201, 301 und zweiter Spulen 102, 202, 302 auf erste Nuten 1, 3, 4, 6, 7, 9 und zweite Nuten 2, 5, 8 ermöglicht.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Da der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Zonen- plan Z aus jeweils gleichen Teilzonenplänen S mit jeweils neun Nuten 1 bis 9 besteht, können die anhand der Figuren 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele insbesondere in of fensichtlicher Weise zu weiteren Ausführungsbeispielen von Hauptelementen 400 mit einer Nutenanzahl, die ein beliebige Vielfaches von Neun ist, abgewandelt werden.