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WO2018036767A1 - Electrical drive device - Google Patents

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Publication number
WO2018036767A1
WO2018036767A1 PCT/EP2017/069519 EP2017069519W WO2018036767A1 WO 2018036767 A1 WO2018036767 A1 WO 2018036767A1 EP 2017069519 W EP2017069519 W EP 2017069519W WO 2018036767 A1 WO2018036767 A1 WO 2018036767A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phase
winding
electrical
drive device
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/069519
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Schneider
Kurt Reutlinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2018036767A1 publication Critical patent/WO2018036767A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/12—Asynchronous induction motors for multi-phase current
    • H02K17/14—Asynchronous induction motors for multi-phase current having windings arranged for permitting pole-changing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays
    • H02P25/20—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays for pole-changing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters

Definitions

  • the invention relates to an electric drive device according to the preamble of the main claim.
  • the electric machine comprises a rotor and a stator, wherein the stator has a multi-phase electrical winding comprising a plurality of winding strands, wherein the winding strands each associated with one of a plurality of electrical phases and are each connected to one of a plurality of inverters.
  • the in-phase winding phases are each connected to a different inverter.
  • the electric machine has a certain torque-speed characteristic, according to which the electric machine can deliver a substantially constant first torque in a low first speed range and after that the torque in a higher, in the so-called field weakening range second speed range starting from the first torque with increasing speed decreases.
  • higher torques would be desirable in the second speed range in order to achieve better acceleration of a vehicle driven by the electric machine.
  • Torque-speed characteristic of the electric machine by changing the number of poles is variable such that in the second speed range of the characteristic by pole change a higher torque can be achieved.
  • the invention consists in dividing the multi-phase winding into winding sections and energizing them by means of separate inverters.
  • Winding sections can then be fed independently by the separate inverters.
  • the current reversal is done by the winding sections are controlled separately and the inverters either
  • half pole number according to a second characteristic is operable, can be realized by the electric machine, a first gear according to the first characteristic and a second gear according to the second characteristic without a mechanical transmission.
  • the first gear is suitable for low speeds, ie for starting, and can provide high torques
  • the second gear is suitable for high speeds and has a particularly good efficiency for economical driving.
  • the invention thus makes it possible to dispense with a mechanical transmission in the vehicle and the gears and their switching by the
  • inverter and their interconnection to be realized electronically are compared to an electric machine with only a single inverter interpreted only for half the power of two inverters and only one quarter of the power in four inverters. In addition to the inverters, no further power semiconductors or mechanical switches are required for the pole changeover.
  • two inverters and, for each electrical phase, two winding phases are provided in the polyphase winding of the electrical machine.
  • This embodiment is relatively inexpensive to manufacture.
  • inverters and, for six electrical phases, two winding phases each are provided in the polyphase winding of the electrical machine.
  • the two torque-speed characteristics can be shifted to even higher torques compared to the first embodiment, so that the performance of the electric machine is increased.
  • Winding phases are each connected to a star point or connected in a triangle or in a star-delta circuit to adapt the electrical machine to the respective inverter.
  • the electrical winding of the electrical machine is designed as a single-layer winding, in which only electrical conductors are provided in each groove of the stator, which are assigned to the same winding strand and the same electrical phase. This type of winding is particularly easy to produce.
  • the electrical winding of the electric machine is designed as a two-layer winding in which electrical conductors of two phase-different winding strands are provided in each slot of the stator.
  • This type of winding results in particularly small winding heads and thus size advantages.
  • a small harmonic content is achieved in the field exciter curve. This is very advantageous because harmonics cause the power or the torque of the electric machine to drop faster at high speeds in the field weakening range. In addition, the harmonics cause losses, which reduce the efficiency of the electric machine.
  • the electrical winding of the electrical machine is designed as a two-layer winding in which electrical conductors of two phase-different winding strands are provided in each second slot of the stator and in the grooves between only electrical conductors of the same winding phase and the same electrical phase are arranged , This design achieves a good compromise between good winding factor and low harmonic content.
  • the electrical machine is an asynchronous machine and the rotor is a squirrel-cage rotor, since the asynchronous machine enables the pole changeover according to the invention in a simple manner.
  • Fig.l shows a circuit diagram for an electric drive device with a
  • FIG. 2 shows a three-phase first current profile generated by the first inverter according to FIG. 1 and a three-phase second current profile generated by the second inverter according to FIG. 1, wherein the two
  • Inverters are operated in phase
  • 3 shows a three-phase first current profile generated by the first inverter according to FIG. 1 and a three-phase second current characteristic generated by the second inverter according to FIG. 1, wherein the two
  • FIG. 5 shows a winding diagram of the electric machine according to Fig.l with a
  • FIG. 6 shows a winding diagram of the electrical machine according to Fig.l with a
  • FIG. 7 shows a winding diagram of the electrical machine according to Fig.l with an alternative
  • FIG. 8 is a circuit diagram for an electric drive device with a
  • FIG. 9 is a circuit diagram for an electric drive device with a
  • FIG. 10 shows a circuit diagram for an electric drive device with a
  • FIG. 1 shows a circuit diagram for an electric drive device with an electric machine and two inverters after a first one
  • the electric machine 1 is designed, for example, as an asynchronous machine and comprises a rotor 2, for example designed as a cage rotor, and a stator 3 with an electric polyphase winding 4.
  • the polyphase winding 4 has a plurality of winding phases Ul ... n, Vl ... n, Wl ... n, which are each assigned to one of a plurality of electrical phases U, V, W and are each connected to one of a plurality of inverters 6.
  • the inverters 6 direct the DC voltage into AC or DC into AC and, for example, as a three-phase inverter in a B6 circuit, ie in six-pulse bridge circuit is formed.
  • two inverters are 6.1,6.2 and for each of the example, three electrical phases U, V, W two winding strands
  • U1, U2, V1, V2, W1, W2 provided. Instead of, for example, three electrical phases U, VW but also six electrical phases U, V, W, R, S, T can be provided.
  • the in-phase winding phases U1, U2 or V1, V2 or W1, W2 are each connected to a different or other of the two inverters 6.1,6.2.
  • the phase U associated winding line Ul the first inverter 6.1 and the phase U associated winding line U2 is the second
  • phase V associated winding line VI is again at one of the terminals of the first inverter 6.1 and the phase V associated winding line V2 at one of the terminals of the second
  • phase W associated winding line Wl is the first inverter 6.1 and the phase W associated
  • Winding line W2 associated with the second inverter 6.2 Through this
  • the multi-phase winding 4 is divided into two winding halves, which can be energized independently by the separate inverter 6.1,6.2.
  • the torque-speed characteristic of the electric machine by changing the number of poles is variable, so that there is a pole-changing winding or a pole-changing electric machine.
  • Inverters 6.1,6.2 provided current in the in-phase winding strands U1, U2 or V1, V2 or W1, W2 is such inphase or inversely phased einêtbar that at in-phase current a certain number of poles and anti-phase current doubling or halving the number of poles in the stator 3 results.
  • the current of the respective phase U, V, W is therefore driven in the second inverter 6.2 in phase or in phase opposition to the current of the same phase U, V, W in the first inverter 6.1.
  • the phase offset is 180 degrees.
  • FIG. 2 shows a signal generated by the first inverter 6.1 according to FIG.
  • Inverter 6 are operated in phase by a control unit. If the two inverters 6 according to FIG. 1 are operated with the same phase position or if the current in the in-phase winding phases U1, U2 or V1, V2 or W1, W2 is in phase, the polyphase winding 4 generates a field exciter curve with a specific number of poles and thus one Magnetic field with this particular number of poles. 3 shows a generated by the first inverter 6.1 according to Fig.l.
  • Inverter 6 are operated in phase opposition by a control unit. If the current in the second inverter 6.2 is driven in phase opposition to the first inverter 6.1, the current in the second winding half 4.2 flows in the reverse direction to the current in the first winding half 4.1.
  • the polyphase winding 4 thereby generates a field exciter curve with half or twice the number of poles compared to in-phase operation. Whether halving or doubling of the number of poles depends on which of the two ends of the winding phases U1, U2, V1, V2, W1, W2 is respectively connected to the associated inverter 6 or to the associated star point 7.
  • the mode with the larger number of poles provides a high torque at low speeds.
  • the operating mode with the smaller number of poles offers higher power or higher torque in the higher speed range.
  • the electric machine behaves in a simple, ie not doubled, number of poles according to a first characteristic K2 and twice the number of poles according to a second characteristic Kl.
  • the electric machine can therefore be operated according to two different characteristic curves K1, K2.
  • Both curves K1, K2 have at low speeds each have a first speed range K1.1, K2.1, in which the torque M, for example, is substantially constant, and then for larger speeds one field weakening range
  • the first characteristic curve Kl allows higher torques at low speeds than the second characteristic K2.
  • the second characteristic curve K2 at higher speeds higher torques than the first characteristic Kl.
  • the first speed range K2.1 of the second curve K2 extends to higher speeds up to a speed n2, which is greater than the corresponding speed nl the first curve Kl.
  • FIG. 5 shows a winding diagram of the electric machine according to Fig.l according to the first embodiment.
  • the polyphase winding 4 and its winding strands are distributed as
  • the electric polyphase winding 4 is shown in Figure 5 as a single-layer winding
  • stator 3 formed in which in each groove of the stator 3, only electrical conductors are provided, which are assigned to the same winding phase and the same electrical phase U, V, W.
  • the grooves of the stator 3 are provided with a numbering in FIG.
  • the electric polyphase winding 4 is formed as a two-layer winding, wherein in each groove of the stator electrical conductors of two
  • Phase-different winding strands are provided ( Figure 6).
  • the grooves of the stator 3 are also provided with a numbering in FIG.
  • the electric polyphase winding 4 may be formed as a two-layer winding, in which electrical conductors of two phase-different winding strands are provided in each second groove of the stator and in the grooves therebetween only electrical conductors of the same winding strand and the same electrical phase are arranged (Fig.7).
  • the grooves of the stator 3 are provided in Fig.7 analogous to the Fig.5,6 with a numbering.
  • FIG. 8 shows a circuit diagram for an electric drive device with an electric machine and two inverters after a second
  • Embodiment only in that the same inverter 6.1,6.2 associated winding strands U1, V1, W1; U2, V2, W2 of the electric machine 1 are each connected in a triangle. In the case of the delta connection, the ends of two of these winding phases each have a common node, which is connected to one of the terminals of one of the two inverters 6.1, 2.6.
  • the electric drive device or the electric machine 1 is designed analogously to the first embodiment.
  • Embodiment only in that the same inverter 6 associated winding strands U1, V1, W1; U2, V2, W2 of the electric machine 1 are each connected in a star-delta circuit.
  • the electric machine 6 associated winding strands U1, V1, W1; U2, V2, W2 of the electric machine 1 are each connected in a star-delta circuit.
  • FIG. 10 shows a circuit diagram for a four-inverter electric machine according to a fourth embodiment.
  • the fourth embodiment differs from the first embodiment in that instead of two inverters four inverters 6.1,6.2,6.3,6.4 and for each of the example, six electrical phases U, V, W, R, S, T two winding strands U1, U2; V1, V2, W1, W2; R1, R2, S1, S2, T1, T2 are provided on the electric machine 1.
  • the electric drive device or the electric machine 1 is designed analogously to the first embodiment.
  • the four inverters provide a 12-pulse inverter.
  • 6.1,6.2,6.3,6.4 provided current in the in-phase winding strands U1, U2 or V1.V2 or W1.W2 or R1.R2 or S1.S2 or T1.T2 so in-phase or out of phase controlled so that at in-phase current results in a certain number of poles and in antiphase current doubling or halving the number of poles in the stator 3.
  • the current of the respective phase U, V, W is thus in the second
  • Inverter 6.2 in-phase or out-of-phase with the current of the same phase U, V, W in the first inverter 6.1 and the current of the respective phase P » S, T in the fourth inverter 6.4 in-phase or out-of-phase with the current of the same phase P», S, T in the third inverter 6.3 controlled.
  • phase offset is 180 degrees.
  • the polyphase winding 4 is divided into four winding sections, which can be energized independently of each other by the four separate inverters 6.1,6.2.
  • U1.V1.W1; U2, V2, W2, U3, V3, W3; U4, V4, W4 are after the fourth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

Electrical drive devices with an electrical machine and a plurality of inverters are already known, wherein the electrical machine comprises a rotor and a stator, wherein the stator has an electrical polyphase winding which comprises a plurality of winding sections, wherein the winding sections are each associated with one of several electrical phases and are each connected to one of several inverters. In this electrical machine, the identical-phase winding sections are each connected to a different inverter. The electrical machine has a specific torque/rotation speed characteristic curve according to which the electrical machine can supply a substantially constant first torque in a low first rotation speed range and according to which the torque drops in a higher second rotation speed range, which is in the so-called field weakening range, starting from the first torque as the rotation speed increases. For the purpose of operating the electrical machine, higher torques would be desirable in the second rotation speed range in order to achieve better acceleration of a vehicle which is driven by the electrical machine. In the electrical drive device according to the invention, a higher torque can be achieved in the second rotation speed range of the characteristic curve of the electrical machine by pole changeover. According to the invention, it is provided that the current which is provided by the different inverters (6.1, 6.2, 6.3, 6.4) can be introduced in identical phase or in antiphase into the identical-phase winding sections (U1, U2; V1, V2; W1, W2; R1, R2; S1, S2; T1, T2) in such a way that a specific number of poles is produced in the stator (3) with an identical-phase current and double or half the number of poles is produced in the stator (3) with an antiphase current.

Description

Beschreibung Titel  Description title

Elektrische Antriebseinrichtung Electric drive device

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Antriebseinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention relates to an electric drive device according to the preamble of the main claim.

Es ist schon eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine und mehreren Wechselrichtern aus der DE 10 2012 203 525 AI bekannt, wobei die elektrische Maschine einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Stator eine elektrische Mehrphasenwicklung aufweist, die mehrere Wicklungsstränge umfasst, wobei die Wicklungsstränge jeweils einer von mehreren elektrischen Phasen zugeordnet sind und jeweils an einem von mehreren Wechselrichtern angeschlossen sind. Bei dieser elektrischen Maschine sind die phasengleichen Wicklungsstränge jeweils an einem unterschiedlichen Wechselrichter angeschlossen. Die elektrische Maschine hat eine bestimmte Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie, nach der die elektrische Maschine in einem niedrigen ersten Drehzahlbereich ein im wesentlichen konstantes erstes Drehmoment liefern kann und nach der das Drehmoment in einem höheren, im sogenannten Feldschwächebereich liegenden zweiten Drehzahlbereich ausgehend vom ersten Drehmoment mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Für einen Betrieb der elektrischen Maschine wären im zweiten Drehzahlbereich höhere Drehmomente wünschenswert, um eine bessere Beschleunigung eines mit der elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeuges zu erreichen.  It is already an electric drive device with an electric machine and a plurality of inverters from DE 10 2012 203 525 AI known, wherein the electric machine comprises a rotor and a stator, wherein the stator has a multi-phase electrical winding comprising a plurality of winding strands, wherein the winding strands each associated with one of a plurality of electrical phases and are each connected to one of a plurality of inverters. In this electric machine, the in-phase winding phases are each connected to a different inverter. The electric machine has a certain torque-speed characteristic, according to which the electric machine can deliver a substantially constant first torque in a low first speed range and after that the torque in a higher, in the so-called field weakening range second speed range starting from the first torque with increasing speed decreases. For operation of the electric machine, higher torques would be desirable in the second speed range in order to achieve better acceleration of a vehicle driven by the electric machine.

Ebenfalls bekannt sind elektrische Maschinen mit sogenannten polumschaltbaren Wicklungen, beispielsweise aus der CH 14112 A, der DE 759076 A oder dem Buch „Die Wicklungen elektrischer Maschinen" von Heinrich Sequenz, Band 3, 1954, Springer Verlag. Vorteile der Erfindung Also known are electrical machines with so-called pole-changing windings, for example from CH 14112 A, DE 759076 A or the book "The windings of electrical machines" by Heinrich sequence, Volume 3, 1954, Springer Verlag. Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die The electric drive device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the

Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie der elektrischen Maschine durch eine Umschaltung der Polzahl derart veränderbar ist, dass im zweiten Drehzahlbereich der Kennlinie durch Polumschaltung ein höheres Drehmoment erzielbar ist. Dies wird Torque-speed characteristic of the electric machine by changing the number of poles is variable such that in the second speed range of the characteristic by pole change a higher torque can be achieved. this will

erfindungsgemäß erreicht, indem der von den unterschiedlichen Wechselrichtern bereitgestellte Strom in die phasengleichen Wicklungsstränge derart gleichphasig oder gegenphasig einsteuerbar ist, dass sich bei gleichphasigem Strom eine bestimmteachieved according to the invention by the current provided by the different inverters in the in-phase winding strands in such in-phase or out of phase einsteuerbar that at in-phase current a certain

Polzahl und bei gegenphasigem Strom eine Verdoppelung oder Halbierung der Polzahl im Stator ergibt. Auf diese Weise ist die elektrische Maschine nach zwei Polzahl and in gegenphasigem current doubling or halving the number of poles in the stator results. In this way, the electric machine is after two

unterschiedlichen Kennlinien betreibbar, wobei das jeweils höhere Drehmoment für niedrige Drehzahlen durch die Kennlinie für die doppelte Polzahl und das jeweils höhere Drehmoment für höhere Drehzahlen durch die Kennlinie für die einfache bzw. nicht verdoppelte Polzahl bereitgestellt wird. operable different characteristics, wherein the respective higher torque is provided for low speeds by the characteristic for the double pole number and the respective higher torque for higher speeds by the characteristic for the simple or not doubled number of poles.

Die Erfindung besteht darin, die Mehrphasenwicklung in Wicklungsabschnitte aufzuteilen und diese durch separate Wechselrichter zu bestromen. Die The invention consists in dividing the multi-phase winding into winding sections and energizing them by means of separate inverters. The

Wicklungsabschnitte lassen sich dann unabhängig voneinander durch die separaten Wechselrichter speisen. Die Stromumkehr erfolgt, indem die Wicklungsabschnitte getrennt voneinander angesteuert werden und die Wechselrichter entweder Winding sections can then be fed independently by the separate inverters. The current reversal is done by the winding sections are controlled separately and the inverters either

gleichphasig oder gegenphasig betrieben werden. Da die elektrische Maschine abhängig vom Betrieb der Wechselrichter wahlweise mit der einfachen Polzahl gemäß einer ersten Kennlinie oder mit der doppelten bzw. be operated in phase or in antiphase. Since the electrical machine depending on the operation of the inverter either with the simple number of poles according to a first characteristic or with the double or

halben Polzahl gemäß einer zweiten Kennlinie betreibbar ist, kann durch die elektrische Maschine ein erster Gang gemäß der ersten Kennlinie und ein zweiter Gang gemäß der zweiten Kennlinie ohne ein mechanisches Schaltgetriebe realisiert werden. Der erste Gang ist für kleine Drehzahlen, also zum Anfahren, geeignet und kann hohe Drehmomente bereitstellen, während der zweite Gang für hohe Drehzahlen geeignet ist und einen besonders guten Wirkungsgrad für ökonomisches Fahren aufweist. Die Erfindung ermöglicht also, auf ein mechanisches Schaltgetriebe im Fahrzeug zu verzichten und die Gänge und deren Umschaltung durch die half pole number according to a second characteristic is operable, can be realized by the electric machine, a first gear according to the first characteristic and a second gear according to the second characteristic without a mechanical transmission. The first gear is suitable for low speeds, ie for starting, and can provide high torques, while the second gear is suitable for high speeds and has a particularly good efficiency for economical driving. The invention thus makes it possible to dispense with a mechanical transmission in the vehicle and the gears and their switching by the

Wechselrichter und deren Verschaltung elektronisch zu realisieren. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass die Wechselrichter gegenüber einer elektrischen Maschine mit nur einem einzigen Wechselrichter nur jeweils für die halbe Leistung bei zwei Wechselrichtern und nur jeweils für ein Viertel der Leistung bei vier Wechselrichtern auszulegen sind. Neben den Wechselrichtern sind keine weiteren Leistungshalbleiter oder mechanische Schalter für die Polumschaltung erforderlich. Inverter and their interconnection to be realized electronically. A particular advantage of the invention is that the inverters are compared to an electric machine with only a single inverter interpreted only for half the power of two inverters and only one quarter of the power in four inverters. In addition to the inverters, no further power semiconductors or mechanical switches are required for the pole changeover.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte The measures listed in the dependent claims are advantageous

Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektrischen Antriebseinrichtung möglich. Further developments and improvements of the main claim specified electric drive device possible.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Wechselrichter und für jede elektrische Phase zwei Wicklungsstränge in der Mehrphasenwicklung der elektrischen Maschine vorgesehen. Diese Ausführung ist vergleichsweise kostengünstig herzustellen. According to a first exemplary embodiment, two inverters and, for each electrical phase, two winding phases are provided in the polyphase winding of the electrical machine. This embodiment is relatively inexpensive to manufacture.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel sind vier Wechselrichter und für sechs elektrische Phasen je zwei Wicklungsstränge in der Mehrphasenwicklung der elektrischen Maschine vorgesehen. Die zwei Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien können im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel zu noch höheren Drehmomenten verschoben werden, so dass die Leistung der elektrischen Maschine erhöht wird.According to a second exemplary embodiment, four inverters and, for six electrical phases, two winding phases each are provided in the polyphase winding of the electrical machine. The two torque-speed characteristics can be shifted to even higher torques compared to the first embodiment, so that the performance of the electric machine is increased.

Außerdem wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein sehr guter Wicklungsfaktor und ein sehr geringer Oberwellenanteil in der Felderregerkurve erreicht. In addition, in this embodiment, a very good winding factor and a very low harmonic content is achieved in the field exciter curve.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die demselben Wechselrichter zugeordneten It is particularly advantageous if the same inverter assigned

Wicklungsstränge jeweils an einem Sternpunkt angeschlossen oder im Dreieck oder in einer Stern- Dreieck-Schaltung verschaltet sind, um die elektrische Maschine an die jeweiligen Wechselrichter anzupassen. Winding phases are each connected to a star point or connected in a triangle or in a star-delta circuit to adapt the electrical machine to the respective inverter.

Auch vorteilhaft ist, wenn die elektrische Wicklung der elektrischen Maschine als Einschichtwicklung ausgebildet ist, bei der in jeder Nut des Stators nur elektrische Leiter vorgesehen sind, die demselben Wicklungsstrang und derselben elektrischen Phase zugeordnet sind. Diese Wicklungsart ist besonders einfach herstellbar. It is also advantageous if the electrical winding of the electrical machine is designed as a single-layer winding, in which only electrical conductors are provided in each groove of the stator, which are assigned to the same winding strand and the same electrical phase. This type of winding is particularly easy to produce.

Außerdem wird ein sehr guter Wicklungsfaktor und eine sehr gute In addition, a very good winding factor and a very good

Maschinenausnutzung erreicht. Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die elektrische Wicklung der elektrischen Maschine als Zweischichtwicklung ausgebildet ist, bei der in jeder Nut des Stators elektrische Leiter von zwei phasenverschiedenen Wicklungssträngen vorgesehen sind. Bei dieser Wicklungsart ergeben sich besonders kleine Wickelköpfe und damit Baugrößenvorteile. Außerdem wird ein geringer Oberwellenanteil in der Felderregerkurve erzielt. Dies ist sehr vorteilhaft, da Oberwellen dazu führen, dass die Leistung bzw. das Drehmoment der elektrischen Maschine bei hohen Drehzahlen im Feldschwächbereich schneller abfällt. Zudem verursachen die Oberwellen Verlustanteile, die den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine reduzieren. Machine utilization achieved. Furthermore, it is advantageous if the electrical winding of the electric machine is designed as a two-layer winding in which electrical conductors of two phase-different winding strands are provided in each slot of the stator. This type of winding results in particularly small winding heads and thus size advantages. In addition, a small harmonic content is achieved in the field exciter curve. This is very advantageous because harmonics cause the power or the torque of the electric machine to drop faster at high speeds in the field weakening range. In addition, the harmonics cause losses, which reduce the efficiency of the electric machine.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Wicklung der elektrischen Maschine als Zweischichtwicklung ausgebildet ist, bei der in jeder zweiten Nut des Stators elektrische Leiter von zwei phasenverschiedenen Wicklungssträngen vorgesehen sind und in den Nuten dazwischen nur elektrische Leiter desselben Wicklungsstrangs und derselben elektrischen Phase angeordnet sind. Bei dieser Ausführung wird ein guter Kompromiss zwischen gutem Wicklungsfaktor und einem geringen Oberwellenanteil erzielt. Moreover, it is advantageous if the electrical winding of the electrical machine is designed as a two-layer winding in which electrical conductors of two phase-different winding strands are provided in each second slot of the stator and in the grooves between only electrical conductors of the same winding phase and the same electrical phase are arranged , This design achieves a good compromise between good winding factor and low harmonic content.

Vorteilhaft ist, wenn die elektrische Maschine eine Asynchronmaschine und der Rotor ein Käfigläufer ist, da die Asynchronmaschine die erfindungsgemäße Polumschaltung auf einfache Weise ermöglicht. It is advantageous if the electrical machine is an asynchronous machine and the rotor is a squirrel-cage rotor, since the asynchronous machine enables the pole changeover according to the invention in a simple manner.

Zeichnung drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.

Fig.l zeigt ein Schaltschema für eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer Fig.l shows a circuit diagram for an electric drive device with a

elektrischen Maschine und zwei Wechselrichtern nach einem ersten  electric machine and two inverters after a first

Ausführungsbeispiel,  Embodiment,

Fig.2 einen durch den ersten Wechselrichter nach Fig.l erzeugten dreiphasigen ersten Stromverlauf und einen durch den zweiten Wechselrichter nach Fig.l erzeugten dreiphasigen zweiten Stromverlauf, wobei die beiden  2 shows a three-phase first current profile generated by the first inverter according to FIG. 1 and a three-phase second current profile generated by the second inverter according to FIG. 1, wherein the two

Wechselrichter gleichphasig betrieben sind, Fig.3 einen durch den ersten Wechselrichter nach Fig.l erzeugten dreiphasigen ersten Stromverlauf und einen durch den zweiten Wechselrichter nach Fig.l erzeugten dreiphasigen zweiten Stromverlauf, wobei die beiden Inverters are operated in phase, 3 shows a three-phase first current profile generated by the first inverter according to FIG. 1 and a three-phase second current characteristic generated by the second inverter according to FIG. 1, wherein the two

Wechselrichter gegenphasig betrieben sind,  Inverters are operated in phase opposition,

Fig.4 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit zwei Kennlinien für eine elektrischeA torque-speed diagram with two characteristics for an electrical

Maschine nach Fig.l, Machine according to Fig.l,

Fig.5 ein Wickelschema der elektrischen Maschine nach Fig.l mit einer 5 shows a winding diagram of the electric machine according to Fig.l with a

Einschichtwicklung,  single-layer,

Fig.6 ein Wickelschema der elektrischen Maschine nach Fig.l mit einer 6 shows a winding diagram of the electrical machine according to Fig.l with a

Zweischichtwicklung,  Two-layer winding,

Fig.7 ein Wickelschema der elektrischen Maschine nach Fig.l mit einer alternativen 7 shows a winding diagram of the electrical machine according to Fig.l with an alternative

Zweischichtwicklung, Two-layer winding,

Fig.8 ein Schaltschema für eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer 8 is a circuit diagram for an electric drive device with a

elektrischen Maschine und zwei Wechselrichtern nach einem zweiten  electric machine and two inverters after a second

Ausführungsbeispiel,  Embodiment,

Fig.9 ein Schaltschema für eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer  9 is a circuit diagram for an electric drive device with a

elektrischen Maschine und zwei Wechselrichtern nach einem dritten  electric machine and two inverters after a third

Ausführungsbeispiel und  Embodiment and

Fig.10 ein Schaltschema für eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer 10 shows a circuit diagram for an electric drive device with a

elektrischen Maschine und vier Wechselrichtern nach einem vierten  electric machine and four inverters after a fourth

Ausführungsbeispiel.  Embodiment.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig.l zeigt ein Schaltschema für eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine und zwei Wechselrichtern nach einem ersten DESCRIPTION OF THE EXEMPLARY EMBODIMENTS FIG. 1 shows a circuit diagram for an electric drive device with an electric machine and two inverters after a first one

Ausführungsbeispiel. Embodiment.

Die elektrische Maschine 1 ist beispielweise als Asynchronmaschine ausgebildet und umfasst einen beispielsweise als Käfigläufer ausgebildeten Rotor 2 und einen Stator 3 mit einer elektrischen Mehrphasenwicklung 4. The electric machine 1 is designed, for example, as an asynchronous machine and comprises a rotor 2, for example designed as a cage rotor, and a stator 3 with an electric polyphase winding 4.

Die Mehrphasenwicklung 4 weist mehrere Wicklungsstränge Ul...n, Vl...n, Wl...n auf, die jeweils einer von mehreren elektrischen Phasen U,V,W zugeordnet und jeweils an einem von mehreren Wechselrichtern 6 angeschlossen sind. Die Wechselrichter 6 richten die Gleichspannung in Wechselspannung bzw. Gleichstrom in Wechselstrom um und sind beispielsweise als dreiphasige Umrichter in einer B6-Schaltung, also in sechspulsiger Brückenschaltung, ausgebildet. The polyphase winding 4 has a plurality of winding phases Ul ... n, Vl ... n, Wl ... n, which are each assigned to one of a plurality of electrical phases U, V, W and are each connected to one of a plurality of inverters 6. The inverters 6 direct the DC voltage into AC or DC into AC and, for example, as a three-phase inverter in a B6 circuit, ie in six-pulse bridge circuit is formed.

Nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Wechselrichter 6.1,6.2 und für jede der beispielsweise drei elektrischen Phasen U,V,W zwei Wicklungsstränge According to the first embodiment, two inverters are 6.1,6.2 and for each of the example, three electrical phases U, V, W two winding strands

U1,U2;V1,V2;W1,W2 vorgesehen. Anstatt der beispielsweise drei elektrischen Phasen U,VW können aber auch sechs elektrische Phasen U,V,W,R,S,T vorgesehen sein. Die phasengleichen Wicklungsstränge U1,U2 bzw. V1,V2 bzw. W1,W2 sind jeweils an einem unterschiedlichen bzw. anderen der zwei Wechselrichter 6.1,6.2 angeschlossen. Also ist der der Phase U zugeordnete Wicklungsstrang Ul dem ersten Wechselrichter 6.1 und der der Phase U zugeordnete Wicklungsstrang U2 dem zweiten  U1, U2, V1, V2, W1, W2 provided. Instead of, for example, three electrical phases U, VW but also six electrical phases U, V, W, R, S, T can be provided. The in-phase winding phases U1, U2 or V1, V2 or W1, W2 are each connected to a different or other of the two inverters 6.1,6.2. Thus, the phase U associated winding line Ul the first inverter 6.1 and the phase U associated winding line U2 is the second

Wechselrichter 6.2 zugeordnet. Der der Phase V zugeordnete Wicklungsstrang VI ist wieder an einem der Anschlüsse des ersten Wechselrichters 6.1 und der der Phase V zugeordnete Wicklungsstrang V2 an einem der Anschlüsse des zweiten Inverter 6.2 assigned. The phase V associated winding line VI is again at one of the terminals of the first inverter 6.1 and the phase V associated winding line V2 at one of the terminals of the second

Wechselrichters 6.2 angeschlossen. Der der Phase W zugeordnete Wicklungsstrang Wl ist dem ersten Wechselrichter 6.1 und der der Phase W zugeordnete Inverter 6.2 connected. The phase W associated winding line Wl is the first inverter 6.1 and the phase W associated

Wicklungsstrang W2 dem zweiten Wechselrichter 6.2 zugeordnet. Durch diese Winding line W2 associated with the second inverter 6.2. Through this

Verschaltung der Wicklungsstränge nach dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Mehrphasenwicklung 4 in zwei Wicklungshälften geteilt, die durch die separaten Wechselrichter 6.1,6.2 unabhängig voneinander bestromt werden können. Interconnection of the winding strands according to the first embodiment, the multi-phase winding 4 is divided into two winding halves, which can be energized independently by the separate inverter 6.1,6.2.

Durch die Erfindung ist die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie der elektrischen Maschine durch eine Umschaltung der Polzahl veränderbar, so dass sich eine polumschaltbare Wicklung bzw. eine polumschaltbare elektrische Maschine ergibt. By the invention, the torque-speed characteristic of the electric machine by changing the number of poles is variable, so that there is a pole-changing winding or a pole-changing electric machine.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem der von den unterschiedlichen This is achieved according to the invention by the one of the different

Wechselrichtern 6.1,6.2 bereitgestellte Strom in die phasengleichen Wicklungsstränge U1,U2 bzw. V1,V2 bzw. W1,W2 derart gleichphasig oder gegenphasig einsteuerbar ist, dass sich bei gleichphasigem Strom eine bestimmte Polzahl und bei gegenphasigem Strom eine Verdoppelung oder Halbierung der Polzahl im Stator 3 ergibt. Der Strom der jeweiligen Phase U,V,W wird also im zweiten Wechselrichter 6.2 gleichphasig oder gegenphasig zum Strom derselben Phase U,V,W im ersten Wechselrichter 6.1 angesteuert. Bei gegenphasigem Betrieb der Wechselrichter 6.1,6.2 beträgt der Phasenversatz 180 Grad. Die demselben Wechselrichter 6.1,6.2 zugeordneten Wicklungsstränge U1,V1,W1; U2,V2,W2 sind an einem von ihrem Wechselrichter 6.1,6.2 abgewandten Ende jeweils in einem Stern verschaltet bzw. an einem Sternpunkt 7 angeschlossen. Fig.2 zeigt einen durch den ersten Wechselrichter 6.1 nach Fig.l erzeugten Inverters 6.1,6.2 provided current in the in-phase winding strands U1, U2 or V1, V2 or W1, W2 is such inphase or inversely phased einsteuerbar that at in-phase current a certain number of poles and anti-phase current doubling or halving the number of poles in the stator 3 results. The current of the respective phase U, V, W is therefore driven in the second inverter 6.2 in phase or in phase opposition to the current of the same phase U, V, W in the first inverter 6.1. In antiphase operation of the inverter 6.1,6.2, the phase offset is 180 degrees. The same inverter 6.1,6.2 associated winding strands U1, V1, W1; U2, V2, W2 are each connected in a star at an end facing away from their inverter 6.1,6.2 or connected to a neutral point 7. FIG. 2 shows a signal generated by the first inverter 6.1 according to FIG

dreiphasigen ersten Stromverlauf und einen durch den zweiten Wechselrichter 6.2 nach Fig.l erzeugten dreiphasigen zweiten Stromverlauf, wobei die beiden three-phase first current waveform and a generated by the second inverter 6.2 according to Fig.l three-phase second current waveform, the two

Wechselrichter 6 von einem Steuergerät gleichphasig betrieben sind. Werden die beiden Wechselrichter 6 nach Fig.l mit gleicher Phasenlage betrieben bzw. ist der Strom in den phasengleichen Wicklungssträngen U1,U2 bzw. V1,V2 bzw. W1,W2 phasengleich, erzeugt die Mehrphasenwicklung 4 eine Felderregerkurve mit einer bestimmten Polzahl und somit ein Magnetfeld mit dieser bestimmten Polzahl. Fig.3 zeigt einen durch den ersten Wechselrichter 6.1 nach Fig.l erzeugten Inverter 6 are operated in phase by a control unit. If the two inverters 6 according to FIG. 1 are operated with the same phase position or if the current in the in-phase winding phases U1, U2 or V1, V2 or W1, W2 is in phase, the polyphase winding 4 generates a field exciter curve with a specific number of poles and thus one Magnetic field with this particular number of poles. 3 shows a generated by the first inverter 6.1 according to Fig.l.

dreiphasigen ersten Stromverlauf und einen durch den zweiten Wechselrichter 6.2 nach Fig.l erzeugten dreiphasigen zweiten Stromverlauf, wobei die beiden three-phase first current waveform and a generated by the second inverter 6.2 according to Fig.l three-phase second current waveform, the two

Wechselrichter 6 von einem Steuergerät gegenphasig betrieben sind. Wird der Strom im zweiten Wechselrichter 6.2 gegenphasig zum ersten Wechselrichter 6.1 angesteuert, fließt der Strom in der zweiten Wicklungshälfte 4.2 in umgekehrter Richtung zum Strom in der ersten Wicklungshälfte 4.1. Die Mehrphasenwicklung 4 erzeugt dadurch eine Felderregerkurve mit der halben oder aber mit der doppelten Polzahl im Vergleich zum gleichphasigen Betrieb. Ob sich eine Halbierung oder Verdoppelung der Polzahl einstellt, hängt davon ab, welches der beiden Enden der Wicklungsstränge U1,U2;V1,V2;W1,W2 jeweils an den zugehörigen Wechselrichter 6 bzw. an den zugehörigen Sternpunkt 7 angeschlossen ist. Inverter 6 are operated in phase opposition by a control unit. If the current in the second inverter 6.2 is driven in phase opposition to the first inverter 6.1, the current in the second winding half 4.2 flows in the reverse direction to the current in the first winding half 4.1. The polyphase winding 4 thereby generates a field exciter curve with half or twice the number of poles compared to in-phase operation. Whether halving or doubling of the number of poles depends on which of the two ends of the winding phases U1, U2, V1, V2, W1, W2 is respectively connected to the associated inverter 6 or to the associated star point 7.

Die Betriebsart mit der größeren Polzahl bietet ein hohes Drehmoment bei kleinen Drehzahlen. Dagegen bietet die Betriebsart mit der kleineren Polzahl eine höhere Leistung bzw. höheres Drehmoment im höheren Drehzahlbereich.  The mode with the larger number of poles provides a high torque at low speeds. In contrast, the operating mode with the smaller number of poles offers higher power or higher torque in the higher speed range.

Fig.4 zeigt ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm für die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit zwei Kennlinien. Bei dem Diagramm nach Fig.4 ist das Drehmoment M über der Drehzahl n 4 shows a torque-speed diagram for the electric machine according to the invention with two characteristic curves. In the diagram of Figure 4, the torque M is above the speed n

aufgetragen. Durch die erfindungsgemäße Polumschaltung verhält sich die elektrische Maschine bei einfacher, also nicht verdoppelter Polzahl gemäß einer ersten Kennlinie K2 und bei verdoppelter Polzahl gemäß einer zweiten Kennlinie Kl. Die elektrische Maschine ist also nach zwei unterschiedlichen Kennlinien K1, K2 betreibbar. Beide Kennlinien K1, K2 haben bei niedrigen Drehzahlen jeweils einen ersten Drehzahlbereich K1.1, K2.1, in dem das Drehmoment M beispielsweise im wesentlichen konstant ist, und daran anschließend für größere Drehzahlen einen dem Feldschwächebereich applied. As a result of the pole reversal circuit according to the invention, the electric machine behaves in a simple, ie not doubled, number of poles according to a first characteristic K2 and twice the number of poles according to a second characteristic Kl. The electric machine can therefore be operated according to two different characteristic curves K1, K2. Both curves K1, K2 have at low speeds each have a first speed range K1.1, K2.1, in which the torque M, for example, is substantially constant, and then for larger speeds one field weakening range

entsprechenden zweiten Drehzahlbereich, in dem das Drehmoment mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Die erste Kennlinie Kl ermöglicht bei niedrigen Drehzahlen höhere Drehmomente als die zweite Kennlinie K2. Dafür liefert die zweite Kennlinie K2 bei höheren Drehzahlen höhere Drehmomente als die erste Kennlinie Kl. Außerdem reicht der erste Drehzahlbereich K2.1 der zweiten Kennlinie K2 zu größeren Drehzahlen hin bis zu einer Drehzahl n2, die größer ist als die entsprechende Drehzahl nl der ersten Kennlinie Kl. corresponding second speed range in which the torque decreases with increasing speed. The first characteristic curve Kl allows higher torques at low speeds than the second characteristic K2. In addition, the second characteristic curve K2 at higher speeds higher torques than the first characteristic Kl. In addition, the first speed range K2.1 of the second curve K2 extends to higher speeds up to a speed n2, which is greater than the corresponding speed nl the first curve Kl.

Fig.5 zeigt ein Wickelschema der elektrischen Maschine nach Fig.l nach dem ersten Ausführungsbeispiel. 5 shows a winding diagram of the electric machine according to Fig.l according to the first embodiment.

Die Mehrphasenwicklung 4 und deren Wicklungsstränge sind als verteilte The polyphase winding 4 and its winding strands are distributed as

Schleifenwicklung in Nuten des Stators 3 angeordnet. Loop winding disposed in grooves of the stator 3.

Die elektrische Mehrphasenwicklung 4 ist nach Fig.5 als Einschichtwicklung The electric polyphase winding 4 is shown in Figure 5 as a single-layer winding

ausgebildet, bei der in jeder Nut des Stators 3 nur elektrische Leiter vorgesehen sind, die demselben Wicklungsstrang und derselben elektrischen Phase U, V,W zugeordnet sind. Die Nuten des Stators 3 sind in der Fig.5 mit einer Nummerierung versehen. formed in which in each groove of the stator 3, only electrical conductors are provided, which are assigned to the same winding phase and the same electrical phase U, V, W. The grooves of the stator 3 are provided with a numbering in FIG.

Alternativ kann die elektrische Mehrphasenwicklung 4 als Zweischichtwicklung ausgebildet ist, bei der in jeder Nut des Stators elektrische Leiter von zwei Alternatively, the electric polyphase winding 4 is formed as a two-layer winding, wherein in each groove of the stator electrical conductors of two

phasenverschiedenen Wicklungssträngen vorgesehen sind (Fig.6). Die Nuten des Stators 3 sind in der Fig.6 ebenfalls mit einer Nummerierung versehen. Phase-different winding strands are provided (Figure 6). The grooves of the stator 3 are also provided with a numbering in FIG.

Weiter alternativ kann die elektrische Mehrphasenwicklung 4 als Zweischichtwicklung ausgebildet sein, bei der in jeder zweiten Nut des Stators elektrische Leiter von zwei phasenverschiedenen Wicklungssträngen vorgesehen sind und in den Nuten dazwischen nur elektrische Leiter desselben Wicklungsstrangs und derselben elektrischen Phase angeordnet sind (Fig.7). Die Nuten des Stators 3 sind in der Fig.7 analog zu den Fig.5,6 mit einer Nummerierung versehen. Further alternatively, the electric polyphase winding 4 may be formed as a two-layer winding, in which electrical conductors of two phase-different winding strands are provided in each second groove of the stator and in the grooves therebetween only electrical conductors of the same winding strand and the same electrical phase are arranged (Fig.7). The grooves of the stator 3 are provided in Fig.7 analogous to the Fig.5,6 with a numbering.

Fig.8 zeigt ein Schaltschema für eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine und zwei Wechselrichtern nach einem zweiten 8 shows a circuit diagram for an electric drive device with an electric machine and two inverters after a second

Ausführungsbeispiel. Embodiment.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten The second embodiment differs from the first embodiment

Ausführungsbeispiel nur darin, dass die die demselben Wechselrichter 6.1,6.2 zugeordneten Wicklungsstränge U1,V1,W1; U2,V2,W2 der elektrischen Maschine 1 jeweils im Dreieck verschaltet sind. Bei der Dreieckschaltung die Enden von zwei dieser Wicklungsstränge jeweils einen gemeinsamen Knoten, der mit einem der Anschlüsse eines der beiden Wechselrichter 6.1,6.2 verbunden ist. Darüber hinaus ist die elektrische Antriebseinrichtung bzw. die elektrische Maschine 1 analog zum ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Embodiment only in that the the same inverter 6.1,6.2 associated winding strands U1, V1, W1; U2, V2, W2 of the electric machine 1 are each connected in a triangle. In the case of the delta connection, the ends of two of these winding phases each have a common node, which is connected to one of the terminals of one of the two inverters 6.1, 2.6. In addition, the electric drive device or the electric machine 1 is designed analogously to the first embodiment.

Fig.9 zeigt ein Schaltschema für eine elektrische Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine und zwei Wechselrichtern nach einem dritten 9 shows a circuit diagram for an electric drive device with an electric machine and two inverters after a third

Ausführungsbeispiel. Embodiment.

Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten und zweiten The third embodiment is different from the first and second

Ausführungsbeispiel nur darin, dass die demselben Wechselrichter 6 zugeordneten Wicklungsstränge U1,V1,W1; U2,V2,W2 der elektrischen Maschine 1 jeweils in einer Stern- Dreieck-Schaltung verschaltet sind. Darüber hinaus ist die elektrische Embodiment only in that the same inverter 6 associated winding strands U1, V1, W1; U2, V2, W2 of the electric machine 1 are each connected in a star-delta circuit. In addition, the electric

Antriebseinrichtung bzw. die elektrische Maschine 1 analog zum ersten Drive device or the electric machine 1 analogous to the first

Ausführungsbeispiel ausgeführt. Embodiment executed.

Fig.10 zeigt ein Schaltschema für eine elektrische Maschine mit vier Wechselrichtern nach einem vierten Ausführungsbeispiel. 10 shows a circuit diagram for a four-inverter electric machine according to a fourth embodiment.

Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass anstatt zwei Wechselrichter vier Wechselrichter 6.1,6.2,6.3,6.4 und für jede der beispielsweise sechs elektrischen Phasen U,V,W, R,S,T je zwei Wicklungsstränge U1,U2;V1,V2;W1,W2; R1, R2;S1,S2;T1,T2 an der elektrischen Maschine 1 vorgesehen sind. Darüber hinaus ist die elektrische Antriebseinrichtung bzw. die elektrische Maschine 1 analog zum ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Die vier Wechselrichter stellen einen 12-pulsigen Umrichter bereit. The fourth embodiment differs from the first embodiment in that instead of two inverters four inverters 6.1,6.2,6.3,6.4 and for each of the example, six electrical phases U, V, W, R, S, T two winding strands U1, U2; V1, V2, W1, W2; R1, R2, S1, S2, T1, T2 are provided on the electric machine 1. In addition, the electric drive device or the electric machine 1 is designed analogously to the first embodiment. The four inverters provide a 12-pulse inverter.

Nach dem vierten Ausführungsbeispiel wird der von den Wechselrichtern According to the fourth embodiment, that of the inverters

6.1,6.2,6.3,6.4 bereitgestellte Strom in die phasengleichen Wicklungsstränge U1,U2 bzw. V1.V2 bzw. W1.W2 bzw. R1.R2 bzw. S1.S2 bzw. T1.T2 derart gleichphasig oder gegenphasig eingesteuert, dass sich bei gleichphasigem Strom eine bestimmte Polzahl und bei gegenphasigem Strom eine Verdoppelung oder Halbierung der Polzahl im Stator 3 ergibt. Der Strom der jeweiligen Phase U,V,W wird also im zweiten 6.1,6.2,6.3,6.4 provided current in the in-phase winding strands U1, U2 or V1.V2 or W1.W2 or R1.R2 or S1.S2 or T1.T2 so in-phase or out of phase controlled so that at in-phase current results in a certain number of poles and in antiphase current doubling or halving the number of poles in the stator 3. The current of the respective phase U, V, W is thus in the second

Wechselrichter 6.2 gleichphasig oder gegenphasig zum Strom derselben Phase U,V,W im ersten Wechselrichter 6.1 und der Strom der jeweiligen Phase P»,S,T im vierten Wechselrichter 6.4 gleichphasig oder gegenphasig zum Strom derselben Phase P»,S,T im dritten Wechselrichter 6.3 angesteuert. Bei gegenphasigem Betrieb der Inverter 6.2 in-phase or out-of-phase with the current of the same phase U, V, W in the first inverter 6.1 and the current of the respective phase P », S, T in the fourth inverter 6.4 in-phase or out-of-phase with the current of the same phase P», S, T in the third inverter 6.3 controlled. In antiphase operation of

Wechselrichter beträgt der Phasenversatz 180 Grad. Inverters, the phase offset is 180 degrees.

Durch die Verschaltung der Wicklungsstränge nach dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Mehrphasenwicklung 4 in vier Wicklungsabschnitte geteilt, die durch die vier separaten Wechselrichter 6.1,6.2 unabhängig voneinander bestromt werden können. Die demselben Wechselrichter 6.1,6.2,6.3,6.4 zugeordneten Wicklungsstränge By interconnecting the winding strands according to the fourth embodiment, the polyphase winding 4 is divided into four winding sections, which can be energized independently of each other by the four separate inverters 6.1,6.2. The winding strands assigned to the same inverter 6.1,6.2,6.3,6.4

U1.V1.W1; U2,V2,W2;U3,V3,W3; U4,V4,W4 sind nach dem vierten U1.V1.W1; U2, V2, W2, U3, V3, W3; U4, V4, W4 are after the fourth

Ausführungsbeispiel an einem von ihrem Wechselrichter 6.1,6.26.3,6.4 abgewandten Ende jeweils an einem Sternpunkt 7 angeschlossen und dadurch miteinander verbunden. Selbstverständlich ist es auch hier möglich die demselben Wechselrichter 6.1,6.2,6.3,6.4 zugeordneten Wicklungsstränge alternativ in Dreieck zu verschalten. Embodiment on one of its inverter 6.1,6.26.3,6.4 opposite end each connected to a neutral point 7 and thereby connected to each other. Of course, it is also possible here to connect the same inverter 6.1,6.2,6.3,6.4 assigned winding strands alternatively in a triangle.

Claims

Elektrische Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine und mehreren Wechselrichtern, wobei die elektrische Maschine einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Stator eine elektrische Mehrphasenwicklung aufweist, die mehrere Wicklungsstränge umfasst, wobei die Wicklungsstränge jeweils einer von mehreren elektrischen Phasen zugeordnet sind und jeweils an einem von mehreren Wechselrichtern angeschlossen sind, wobei die phasengleichen Electric drive device comprising an electric machine and a plurality of inverters, wherein the electric machine comprises a rotor and a stator, wherein the stator comprises a multi-phase electrical winding comprising a plurality of winding strands, wherein the winding strands are each associated with one of a plurality of electrical phases and at one of several inverters are connected, the in-phase Wicklungsstränge jeweils an einem unterschiedlichen Wechselrichter Winding strands each at a different inverter angeschlossen sind, are connected, dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that der von den unterschiedlichen Wechselrichtern (6.1,6.2,6.3,6.4) bereitgestellte Strom in die phasengleichen Wicklungsstränge (U1,U2;V1,V2; W1,W2; R1, R2; S1,S2; T1,T2) derart gleichphasig oder gegenphasig einsteuerbar ist, dass sich bei gleichphasigem Strom eine bestimmte Polzahl und bei gegenphasigem Strom eine Verdoppelung oder Halbierung der Polzahl im Stator (3) ergibt. the current provided by the different inverters (6.1, 3.6, 3.6, 3.6, 4) can be switched into the in-phase winding phases (U1, U2, V1, V2, W1, W2, R1, R2, S1, S2, T1, T2) in in-phase or out-of-phase is that with in-phase current results in a certain number of poles and in anti-phase current doubling or halving the number of poles in the stator (3). Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Drive device according to claim 1, characterized in that two Wechselrichter (6.1,6.2) und für jede der elektrischen Phasen (U,V,W) zwei Wicklungsstränge in der Mehrphasenwicklung (4) der elektrischen Maschine (1) vorgesehen sind. Inverter (6.1,6.2) and for each of the electrical phases (U, V, W) two winding strands in the multi-phase winding (4) of the electric machine (1) are provided. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier Drive device according to claim 1, characterized in that four Wechselrichter (6.1,6.2,6.3,6.4) und für sechs elektrische Phasen (U,V,W, R,S,T) je zwei Wicklungsstränge in der Mehrphasenwicklung (4) der elektrischen Maschine (1) vorgesehen sind. Inverter (6.1,6.2,6.3,6.4) and for six electrical phases (U, V, W, R, S, T) are provided for each two winding strands in the multi-phase winding (4) of the electric machine (1). Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die demselben Wechselrichter (6.1,6.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the same inverter (6.1,6. 2,6.2.6. 3,6.3.6. 4) 4) zugeordneten Wicklungsstränge der elektrischen Maschine (1) jeweils an einem Sternpunkt (7) angeschlossen sind. associated winding strands of the electric machine (1) are each connected to a neutral point (7). 5. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die demselben Wechselrichter (6.1,6.2,6.3,6.4) 5. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the same inverter (6.1,6.2,6.3,6.4) zugeordneten Wicklungsstränge der elektrischen Maschine (1) jeweils im Dreieck verschaltet sind.  associated winding strands of the electrical machine (1) are each connected in a triangle. 6. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. Drive device according to one of the preceding claims, characterized gekennzeichnet, dass die demselben Wechselrichter (6.1,6.2,6.3,6.4)  characterized in that the same inverter (6.1,6.2,6.3,6.4) zugeordneten Wicklungsstränge der elektrischen Maschine (1) jeweils in einer Stern- Dreieck-Schaltung verschaltet sind.  associated winding strands of the electric machine (1) are each connected in a star-delta circuit. 7. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 7. Drive device according to one of the preceding claims, characterized gekennzeichnet, dass die elektrische Mehrphasenwicklung (4) der elektrischen Maschine (1) als Einschichtwicklung ausgebildet ist, bei der in jeder Nut des Stators (3) nur elektrische Leiter vorgesehen sind, die demselben Wicklungsstrang und derselben elektrischen Phase (U,V,W) zugeordnet sind.  in that the electrical multiphase winding (4) of the electrical machine (1) is designed as a single-layer winding, in which only electrical conductors are provided in each groove of the stator (3), the same winding phase and the same electrical phase (U, V, W) assigned. 8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 8. Drive device according to one of the preceding claims, characterized gekennzeichnet, dass die elektrische Mehrphasenwicklung (4) der elektrischen Maschine als Zweischichtwicklung ausgebildet ist, bei der in jeder Nut des Stators (3) elektrische Leiter von zwei phasenverschiedenen Wicklungssträngen vorgesehen sind.  in that the electric multiphase winding (4) of the electrical machine is designed as a two-layer winding in which electrical conductors of two phase-different winding phases are provided in each slot of the stator (3). 9. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. Drive device according to one of the preceding claims, characterized gekennzeichnet, dass die elektrische Mehrphasenwicklung (4) der elektrischen Maschine als Zweischichtwicklung ausgebildet ist, bei der in jeder zweiten Nut des in that the electrical multiphase winding (4) of the electrical machine is designed as a two-layer winding, in which in every second groove of the Stators (3) elektrische Leiter von zwei phasenverschiedenen Wicklungssträngen vorgesehen sind und in den Nuten dazwischen nur elektrische Leiter desselben Wicklungsstrangs und derselben elektrischen Phase (U, V,W) angeordnet sind. Stators (3) electrical conductors of two phase-different winding strands are provided and in the grooves between only electrical conductors of the same winding phase and the same electrical phase (U, V, W) are arranged. 10. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 10. Drive device according to one of the preceding claims, characterized gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine eine Asynchronmaschine und der Rotor ein Käfigläufer ist.  in that the electric machine is an asynchronous machine and the rotor is a squirrel-cage rotor. 11. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 11. Drive device according to one of the preceding claims, characterized gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine 3-phasig (U,V,W) oder 6-phasig (U,V,W, R,S,T) ist. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung nach einem der in that the electric machine is 3-phase (U, V, W) or 6-phase (U, V, W, R, S, T). Method for operating a drive device according to one of vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von den unterschiedlichen Wechselrichtern (6.1,6.2,6.3,6.4) bereitgestellte Strom in die phasengleichen Wicklungsstränge (U1,U2;V1,V2; W1.W2; R1.R2; S1.S2; T1.T2) derart gleichphasig oder gegenphasig eingesteuert wird, dass sich bei The preceding claims, characterized in that the current provided by the different inverters (6.1,6.2,6.3,6.4) in the in-phase winding strands (U1, U2; V1, V2; W1.W2; R1.R2; S1.S2; T1. T2) is controlled in such a phase or in phase opposition that at gleichphasigem Strom eine bestimmte Polzahl und bei gegenphasigem Strom eine Verdoppelung oder Halbierung der Polzahl im Stator (3) der elektrischen Maschine ergibt. in-phase current results in a certain number of poles and, in the case of opposite-phase current, a doubling or halving of the number of poles in the stator (3) of the electrical machine.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109495054A (en) * 2018-12-24 2019-03-19 重庆理工大学 A kind of multiwinding machine winding change-over switch and control method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH14112A (en) 1897-02-10 1897-10-31 Robert Dahlander Asynchronous AC motor with variable number of poles
DE759076C (en) 1939-04-04 1954-06-08 Siemens Schuckertwerke A G Pole-changing winding
EP0696103A1 (en) * 1994-08-02 1996-02-07 Performance Controls, Inc. High-speed constant-horsepower motor
US6008616A (en) * 1994-12-12 1999-12-28 Kabushiki Kaisha Meidensha Pole change induction motor and control apparatus and method for the same
DE102006021354A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-15 Siemens Ag Electric machine, in particular synchronous motor, with redundant stator windings
DE102012203525A1 (en) 2012-03-06 2013-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vehicle with electric machine and method of operating this
DE102014104225A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 Feaam Gmbh Electric machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH14112A (en) 1897-02-10 1897-10-31 Robert Dahlander Asynchronous AC motor with variable number of poles
DE759076C (en) 1939-04-04 1954-06-08 Siemens Schuckertwerke A G Pole-changing winding
EP0696103A1 (en) * 1994-08-02 1996-02-07 Performance Controls, Inc. High-speed constant-horsepower motor
US6008616A (en) * 1994-12-12 1999-12-28 Kabushiki Kaisha Meidensha Pole change induction motor and control apparatus and method for the same
DE102006021354A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-15 Siemens Ag Electric machine, in particular synchronous motor, with redundant stator windings
DE102012203525A1 (en) 2012-03-06 2013-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vehicle with electric machine and method of operating this
DE102014104225A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 Feaam Gmbh Electric machine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HEINRICH SEQUENZ: "Die Wicklungen elektrischer Maschinen", vol. 3, 1954, SPRINGER VERLAG

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109495054A (en) * 2018-12-24 2019-03-19 重庆理工大学 A kind of multiwinding machine winding change-over switch and control method
CN109495054B (en) * 2018-12-24 2020-04-07 重庆理工大学 Multi-winding motor winding switching device and control method

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