本發(fā)明涉及一種電機(jī)，

其中，電機(jī)具有第一有源部分和第二有源部分，

其中，在第二有源部分中布置有永磁體，

其中，繞組系統(tǒng)具有多個接點，其中接點經(jīng)由相應(yīng)的第一繞組系互相地連接、并且經(jīng)由相接口相應(yīng)地與供給的電壓系統(tǒng)連接，

其中，第一繞組系引入到第一有源部分的槽中并且與永磁體為了產(chǎn)生電動力電磁地共同起作用，

背景技術(shù)：

這種電機(jī)是普遍已知的。特別是永磁激勵的同步電機(jī)，其由三相的交流系統(tǒng)供給，并且其繞組系以三角形電路接線，并且如此地構(gòu)造。

替選地，繞組系統(tǒng)也能夠以星形電路接線。在這種情況下存在唯一的接點，其中接點經(jīng)由多個第二繞組系和相應(yīng)的相接口與供給的電壓系統(tǒng)連接。在這種情況下第二繞組系引入到第一有源部分的槽中。

在永磁激勵的同步電機(jī)作為用于電動車輛的牽引馬達(dá)運行時，由電動車輛的生產(chǎn)商提供符合安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。在異步電機(jī)的情況中，安全的狀態(tài)通過脈沖鎖(safe pulse off)作用。然而在同步電機(jī)中，這種措施基于永磁體的電感效應(yīng)在繞組系統(tǒng)中沒有導(dǎo)致安全狀態(tài)?；谠撛?，在永磁激勵的同步電機(jī)中，在故障情況中，電機(jī)經(jīng)由供應(yīng)的逆變器接入到所謂的主動短路中。在主動短路中，電機(jī)的相接口全極地互相連接。電機(jī)由此可靠地轉(zhuǎn)換到安全狀態(tài)。相應(yīng)的方式例如是在2014年發(fā)表的Heinz寫的著作“用于混合動力車輛和電動車輛的電驅(qū)動技術(shù)”中的由H.等人所著“在永磁激勵的同步電機(jī)中的功能安全性”。

在亞琛工業(yè)大學(xué)的T.Finken在2011年發(fā)表的論文“用于混合動力車輛和電動車輛的永磁激勵同步電機(jī)的適宜行駛循環(huán)的設(shè)計”中說明，在主動短路期間通過在電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)的瞬時的過程能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁場。該場能夠如此強(qiáng)，使得其導(dǎo)致部分地或可能甚至完全地引起永磁體的退磁，并且由此持續(xù)地減少電機(jī)的效率和功率。特別地，在上述論文中描述，在對于退磁最不利的情況是最大的負(fù)d電流。在M.Meyer和J.在SPEEDAM 2006年發(fā)表的論文“用于對稱同步短路的在永磁同步電機(jī)中的瞬時電流峰值(Transient Peak Currents in Permanent Magnet Synchronous Motors for Symmetrical Short Circuits)”中指出，這種情況恰恰在瞬時的過程期間在對稱的短路時在標(biāo)準(zhǔn)點(Typenpunkt)中出現(xiàn)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，退磁的問題主要通過第二有源部分的設(shè)計方案來專門解決。特別地，永磁體常常布置為V型，其中在其中布置有永磁體的氣囊被特別地設(shè)計，以防止永磁體出現(xiàn)過高的電磁場。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，如下地進(jìn)一步改進(jìn)上述類型的電機(jī)，即抵抗這種類型的退磁。

根據(jù)本發(fā)明，上述類型的電機(jī)如下地設(shè)計，

接點經(jīng)由相應(yīng)的第二繞組系與相接口連接，

第二繞組系也引入到第一有源部分(Aktivteil)的槽中，并且與永磁體為了產(chǎn)生電動力而電磁地共同起作用，并且

第一繞組系具有比第二繞組系更少的槽數(shù)(Lochzahl)。

具有所謂的結(jié)合的繞組系統(tǒng)(即，繞組系統(tǒng)，其中多個接點經(jīng)由相應(yīng)的第一繞組系互相地、經(jīng)由相應(yīng)的第二繞組系與相接口和經(jīng)由相接口相應(yīng)地與供應(yīng)的電壓系統(tǒng)連接)的電機(jī)是已知的。例如參見在2015年德累斯頓技術(shù)大學(xué)H.Kasten發(fā)表的論文“通過適宜組合繞組改進(jìn)電機(jī)的運行特性”。然而在已知的繞組系統(tǒng)中，第一繞組系具有與第二繞組系相同的槽數(shù)(Lochzahl)。

然而，在基于有限元研究的框架中出乎意料地確定，在電機(jī)剩余功率數(shù)據(jù)不變時，永磁體的磁性負(fù)載在全極短路時通過根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)設(shè)計方案能夠下降10-20％。在相反的設(shè)計方案中，即在以下繞組系統(tǒng)中，其中第一繞組系具有比第二繞組系更高的槽數(shù)，與此相反在全極短路時沒有發(fā)生磁性負(fù)載的減少。

優(yōu)選地，第一繞組系的槽數(shù)與第二繞組系的槽數(shù)之比在1:1.25和1:4之間。特別優(yōu)選地，在此比例在1:1.5和1:3之間。作為最優(yōu)的比例證明為1:2。

如所提及的那樣，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的優(yōu)點在全極短路時示出。優(yōu)選地，開關(guān)裝置也布置在相接口和供應(yīng)的電壓系統(tǒng)之間，借助于其使得相接口在與供應(yīng)的電壓系統(tǒng)分開時能夠全極地互相短路。

理論上能夠考慮的是，第一繞組系的數(shù)量大于第二繞組系的數(shù)量。然而，第一繞組系的數(shù)量通常等于第二繞組系的數(shù)量。

此外，在具體情況中可行的是，接點的數(shù)量大于3。例如能夠是5。然而通常接點的數(shù)量等于3。

電機(jī)能夠設(shè)計為線性驅(qū)動裝置。然而，電機(jī)通常是旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在這種情況下，第一有源部分設(shè)計為定子，第二有源部分設(shè)計為電機(jī)的轉(zhuǎn)子。

電機(jī)原則上能夠以任何類型和方式使用。然而其優(yōu)選應(yīng)用為電動車輛特別是電動汽車的牽引馬達(dá)。

附圖說明

上述本發(fā)明的特征、特點和優(yōu)點以及如何實現(xiàn)其的方式和方法結(jié)合以下根據(jù)附圖詳細(xì)闡述的實施例描述結(jié)合更清楚易懂。在此在示意性的附圖中示出：

圖1示出了穿過電機(jī)的縱截面，

圖2示出了穿過圖1的電機(jī)的橫截面，

圖3示出了的包括電能供應(yīng)系統(tǒng)的圖1的電機(jī)的繞組系統(tǒng)，

圖4示出了替選的繞組系統(tǒng)，

圖5示出了定子槽可行的槽配置，

圖6示出了定子槽可行替選的槽配置，

圖7示出了定子槽另外可行替選的槽配置，和

圖8示出了電動車輛。

具體實施方式

根據(jù)圖1，通常設(shè)有標(biāo)號1的電機(jī)具有第一有源部分2和第二有源部分3。根據(jù)圖1的圖示，第二有源部分3設(shè)計為電機(jī)1的轉(zhuǎn)子，其經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸4和軸承5支承在電機(jī)1的殼體6中。由此第二有源部分3能夠圍繞轉(zhuǎn)動軸線7旋轉(zhuǎn)。與第二有源部分3為轉(zhuǎn)子的設(shè)計方案相應(yīng)地，第一有源部分2設(shè)計為電機(jī)1的定子。電機(jī)1同樣設(shè)計為旋轉(zhuǎn)電機(jī)。然而，其能夠原則上同樣設(shè)計為線性驅(qū)動裝置。

根據(jù)圖2，在第二有源部分3中布置永磁體8。永磁體8根據(jù)圖2中的示意圖V型地布置。然而，永磁體8的V型布置在本發(fā)明的框架中具有次級意義。第一有源部分2具有槽9。在槽9中布置繞組系統(tǒng)10的各個繞組系。

根據(jù)圖3，電機(jī)1的繞組系統(tǒng)10設(shè)計為組合的星型三角繞組。繞組系統(tǒng)10因此也具有多個接點11。接點11經(jīng)由相應(yīng)的第一繞組系U，V，W互相連接。接點11此外還經(jīng)由相應(yīng)的第二繞組系U'，V'，W'與相接口12連接。經(jīng)由相接口12，接點11相應(yīng)地與供應(yīng)的電壓系統(tǒng)13連接。在相接口12和電壓系統(tǒng)13之間布置有開關(guān)裝置14。開關(guān)裝置14由控制裝置15控制。只要涉及到連接到相接口12，電壓系統(tǒng)13就涉及多相的電壓系統(tǒng)。在內(nèi)部，電壓系統(tǒng)13能夠根據(jù)需求構(gòu)造。例如其能夠是電池。

根據(jù)圖3，接點的數(shù)量為3。該數(shù)量一方面代表接點11的最小數(shù)量。同時該數(shù)量也代表最常見的設(shè)計方案。然而在一些情況中接點11的數(shù)量大于3。圖4示出了用于具有五個接點11的設(shè)計方案的情況。此外，在根據(jù)圖3的設(shè)計方案中，第一繞組系U，V，W的數(shù)量與第二繞組系U'，V'，W'的數(shù)量相同，如在圖4中可見的是，該設(shè)計方案與接點11的數(shù)量無關(guān)。

已經(jīng)提及并且同時適用于第一繞組系U，V，W和第二繞組系U'，V'，W'地，繞組系U，V，W、U'，V'，W'引入到第一有源部分2的槽9中。在電機(jī)1的正常運行中，控制裝置15如下地控制開關(guān)裝置14，即相接口12中的一個相應(yīng)地經(jīng)由開關(guān)裝置14與電壓系統(tǒng)13連接。在這種運行狀態(tài)中，繞組系U，V，W、U'，V'，W'以普遍已知的方式方法與用于產(chǎn)生電動力的永磁體8電磁地共同作用。然而在確定的運行狀態(tài)、特別是導(dǎo)致電接觸保護(hù)的運行狀態(tài)中，相接口12經(jīng)由開關(guān)裝置14與電壓系統(tǒng)13分開。同時相接口12例如經(jīng)由開關(guān)裝置14的共同的接觸片16全極地互相短路。在這種運行狀態(tài)下，繞組系U，V，W、U'，V'，W'與永磁體8共同起作用。然而這種短路能夠如已經(jīng)實施地那樣導(dǎo)致永磁體8的退磁。為了減少永磁體8的這種退磁的危險，繞組系U，V，W、U'，V'，W'以特殊的、具有創(chuàng)造性的方式劃分到槽9上。圖5到圖7示出了用于三相的繞組系統(tǒng)10的(即具有三個接點11的繞組系統(tǒng)10)多個可行的設(shè)計方案。然而，該設(shè)計方案以相似的方式也能夠在具有多于三個接點11的繞組系統(tǒng)10中實現(xiàn)。

相應(yīng)于圖5中的圖示，在每兩個第二繞組系U'，V'，W'之后分別跟隨一個第一繞組系U，V，W。在根據(jù)圖5的設(shè)計方案中，第一繞組系U，V，W的槽數(shù)與第二繞組系U'，V'，W'的槽數(shù)之比因此為1:2。

根據(jù)圖5的設(shè)計方案能夠最簡單地實現(xiàn)。特別地，在三相繞組系統(tǒng)10中僅僅需要18個、36個、54個、...槽19，以實現(xiàn)將繞組系U，V，W、U'，V'，W'1:1地映射到槽9上。然而其他的設(shè)計方案也是可行的。例如可行的是，利用多個繞組系U，V，W、U'，V'，W'占據(jù)單個的槽9。

圖6示出了另外可行的設(shè)計方案。在根據(jù)圖6的設(shè)計方案中，在每三個第二繞組系U'，V'，W'后分別跟隨一個第一繞組系U，V，W。在根據(jù)圖6的設(shè)計方案中，第一繞組系U，V，W的槽數(shù)與第二繞組系U'，V'，W'的槽數(shù)之比因此為1:3。在根據(jù)圖7的設(shè)計方案中，在三相繞組系統(tǒng)10中需要24個、48個、72個、...槽9，以將繞組系U，V，W、U'，V'，W'1:1地映射到槽9上。

圖7示出了另外可行的設(shè)計方案。在根據(jù)圖7的設(shè)計方案中，在每三個第二繞組系U'，V'，W'后分別跟隨兩個第一繞組系U，V，W。在根據(jù)圖7的設(shè)計方案中，第一繞組系U，V，W的槽數(shù)與第二繞組系U'，V'，W'的槽數(shù)之比因此為1:1.5。在根據(jù)圖6的設(shè)計方案中，在三相繞組系統(tǒng)10中需要30個、60個、90個、...槽9，以將繞組系U，V，W、U'，V'，W'1:1地映射到槽9上。

在第一繞組系U，V，W的槽數(shù)與第二繞組系U'，V'，W'的槽數(shù)之間也能夠?qū)崿F(xiàn)更大的差。然而通常，第一繞組系U，V，W的槽數(shù)與第二繞組系U'，V'，W'的槽數(shù)之比應(yīng)在1:1.25和1:4之間。然而在任何情況下，第一繞組系U，V，W具有比第二繞組系U'，V'，W'更少的槽數(shù)。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)1的優(yōu)選的應(yīng)用。特別地，圖8示出了電動車輛17，即電動汽車。根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)根據(jù)圖8作為電動車輛17的牽引馬達(dá)使用。

總之，本發(fā)明因此涉及以下事實：

電機(jī)1具有第一和第二有源部分2，3。在第二有源部分3中布置有永磁體8。繞組系統(tǒng)10具有多個接點11。接點11經(jīng)由相應(yīng)的第一繞組系U，V，W互相地、經(jīng)由相應(yīng)的第二繞組系U'，V'，W'與相接口12，并且經(jīng)由相接口12相應(yīng)地與供給的電壓系統(tǒng)13連接。第一和第二繞組系U，V，W，U'，V'，W'引入到第一有源部分2的槽9中。其與永磁體8為了產(chǎn)生電動力而電磁地共同起作用。第一繞組系U，V，W具有比第二繞組系U'，V'，W'更少的槽數(shù)。

本發(fā)明具有重要優(yōu)點，即在電極1的功率數(shù)據(jù)不改變時，在全極地短路的情況下實現(xiàn)永磁體8的明顯更低的磁性負(fù)荷，并且因此明顯減低了退磁的相應(yīng)危險。因此，能夠使用具有更低的抗退磁能力的永磁體8。這能夠根據(jù)實際情況導(dǎo)致顯著的成本節(jié)約。

盡管在細(xì)節(jié)上通過優(yōu)選的實施例詳細(xì)地闡述和說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于所公開的實例。并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠由此推導(dǎo)出其他的變體，而不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍。