DE10046729A1

DE10046729A1 - Elektrische Maschine sowie Elektrisches System

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Publication number: DE10046729A1
Application number: DE10046729A
Authority: DE
Inventors: Juergen Weimer
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: Weimer Juergen 72119 Ammerbuch De
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2002-05-08
Also published as: US20020047451A1; JP3614389B2; FR2814296A1; JP2002142397A; FR2814296B1; US6787959B2

Abstract

Es wird eine elektrische Maschine (10) beschrieben, mit einer Statorkomponente (11) und einer Rotorkompenente, wobei die Statorkomponente (11) die Wicklung der elektrischen Maschine (10) trägt, die eine Anzahl von Spulen (31) aufweist, und mit einer Leistungselektronik zum Steuern der elektrischen Maschine (10). Um eine elektrische Maschine (10) mit hoher Lebensdauer und gleichzeitig geringem Platzbedarf bereitzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Statorkomponente (11) zur Bildung zweier oder mehrerer elektrischer Teil-Maschinen zwei oder mehr voneinander getrennte Wicklungen (40, 44) aufweist. Die elektrische Maschine (10) kann vorteilhaft als Starter-Generator für Nutzkraftwagen oder Busse verwendet werden. Weiterhin wird ein verbessertes elektrisches System beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektrisches System gemäß Patentanspruch 21.

Bei elektrischen Maschinen handelt es sich generell um rotierende Maschinen, die mit Hilfe eines magnetischen Felds entweder nach dem Motorprinzip elektrische E nergie in mechanische Energie oder nach dem Generatorprinzip mechanische Ener gie in elektrische Energie umwandeln.

Derartige elektrische Maschinen, die beispielsweise als Synchronmaschinen oder Asynchronmaschinen ausgebildet sein können, verfügen über eine elektrische Kom ponente, die eine Rotorkomponente und eine Statorkomponente aufweist. Die Sta torkomponente, auch Ständer genannt, ist in der Regel der feststehende Teil, wäh rend die Rotorkomponente, auch Läufer genannt, der umlaufende Teil ist. Je nach Ausgestaltungsart der elektrischen Maschine besteht die Statorkomponente bei spielsweise aus einem Blechpaket, das aus einem Joch und einer Anzahl von Zäh nen gebildet ist. In den Nuten zwischen diesen Zähnen ist eine elektrische Wicklung angeordnet, die aus einer Anzahl von Spulen besteht. Wenn diese Wicklung von ei nem Strom durchflossen wird, wird dadurch das magnetische Feld der elektrischen Maschine erzeugt. Die Rotorkomponente besteht beispielsweise aus einem Blechpaket, an dem eine Anzahl von Magneten, etwa Permanentmagneten, angeordnet sind. Elektrische Maschinen der genannten Art sind im Stand der Technik weit ver breitet und werden auf vielfältige Art und Weise eingesetzt.

Die elektrische Komponente der elektrischen Maschine ist üblicherweise innerhalb eines Gehäuses angeordnet, wodurch sie vor äußeren Einflüssen und Beschädigun gen geschützt ist.

Wenn die elektrische Maschine beispielsweise in einer Antriebsanordnung für ein Fahrzeug eingesetzt wird, kann sie etwa als sogenannter Starter-Generator fungie ren. Bei einem Starter-Generator handelt es sich beispielsweise um eine perma nenterregte Synchronmaschine, die zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmo tors und einer Kupplung, beziehungsweise einem Getriebe, in der Antriebsanord nung angeordnet ist. Mit Hilfe des Starter-Generators kann zum einen der Verbren nungsmotor gestartet werden. Weiterhin kann dieser im Fahrbetrieb als Generator arbeiten, also Starter und Generator im Fahrzeug ersetzen. Der Starter-Generator kann über sein Gehäuse mit dem Verbrennungsmotor, beziehungsweise mit dem Getriebe, verbunden sein.

Derartige Starter-Generatoren werden seit einiger Zeit in Personenkraftwagen (PKW) eingesetzt. Es besteht jedoch die Tendenz, Starter-Generatoren auch in Nutzkraft wagen (NKW), in Bussen und dergleichen einzusetzen. Im Gegensatz zu PKW ist die geforderte Lebensdauer für Starter-Generatoren für NKW und Busse deutlich höher. Darüber hinaus ist die geforderte Zuverlässigkeit ebenfalls deutlich höher als bei PKW.

Bei Bussen beispielsweise steigt wie beim PKW die elektrische Bordnetzleistung in jüngster Zeit stark an. Das liegt daran, daß neben den normalen elektrischen Verbrauchern immer mehr neue Komfortfunktionen hinzukommen. Zu denken ist hier beispielsweise an Lüfter für Klima, Bordküchen, Fernsehgeräte, neue Kommunikati onssysteme, Sitzplatzbeleuchtung und noch vieles mehr.

Zum Versorgen dieser Verbraucher werden zur Zeit bis zu vier Lichtmaschinen an den Verbrennungsmotor angebaut. Die Lichtmaschine stellt im Bordnetz von Bussen jedoch ein schwaches Glied dar. Bei Ausfall einer Lichtmaschine kann der Bus je doch problemlos weiterfahren, da die Lasten durch die andere(n) Lichtmaschine(n) versorgt werden. Dazu ist es jedoch meist erforderlich, daß einzelne Komfortfunktio nen reduziert werden. Die Versorgung der elektrischen Verbrennungsmotor- Grundkomponenten wie etwa der Zündung, von elektronischen Steuergeräten und dergleichen ist bei dem bekannten System in der Regel jedoch sichergestellt. Bei Ausfall einer Lichtmaschine ist der Bus meistens noch in der Lage, auch bei Lang streckenreisen, zu seinem Heimatstandort zurückzukehren, so daß die Lichtmaschi ne beim Busunternehmer selbst kostengünstig ausgewechselt werden kann.

Die Komponenten eines Starter-Generator-Systems haben jedoch auch nur eine be grenzte Lebensdauer. Daher ist ein Ausfall einzelner Komponenten während der ex trem langen Nutzungszeiten von NKW und Bussen nicht auszuschließen. Da ein Starter-Generator-System im Allgemeinen nur einmal an den Verbrennungsmotor angebaut wird, wäre beim Ausfall des Starter-Generators oder von dessen Leis tungselektronik ein weiterer Betrieb des NKW oder Busses nicht mehr möglich. Wäh rend die Leistungselektronik ähnlich leicht wie eine Lichtmaschine ausgewechselt werden kann, ist dies bei der Starter-Generator-Maschine selbst nicht einfach mög lich. Das liegt daran, daß die Starter-Generator-Maschine üblicherweise zwischen Verbrennungsmotor und Kupplung beziehungsweise Getriebe im Antriebsstrang des Fahrzeugs eingebaut ist. Ein Austausch des Starter-Generators ist daher sehr auf wendig und kostenintensiv.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine sowie ein elektrisches System bereit zustellen, mit der/dem die beschriebenen Nachteile vermieden werden können. Ins besondere soll eine elektrische Maschine bereitgestellt werden, die eine hohe Le bensdauer und Zuverlässigkeit sowie gleichzeitig einen geringen Platzbedarf hat.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die elektrische Maschine gemäß Patenanspruch 1, das elektrische System gemäß Patentanspruch 21 sowie die vorteilhafte Verwen dung gemäß Patentanspruch 25. Weitere Vorteile, Merkmale, Details und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung, die im Zusammenhang mit der elektrischen Maschine beschrieben sind, gelten ebenso für das elektrische System, und umgekehrt.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine bereitge stellt, mit einer Statorkomponente und einer Rotorkomponente, wobei die Stator komponente die Wicklung der elektrischen Maschine trägt und eine Anzahl von Spu len aufweist, und mit einer Leistungselektronik zum Steuern der elektrischen Ma schine. Die elektrische Maschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Statorkomponente zur Bildung zweier oder mehrerer elektrischer Teil-Maschinen zwei oder mehr voneinander getrennte Wicklungen trägt.

Durch die erfindungsgemäße elektrische Maschine wird es möglich, deren Lebens dauer und Zuverlässigkeit im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen deutlich zu erhöhen. Gleichzeitig benötigt die elektrische Maschine nur einen geringen Platzbedarf, so daß sie insbesondere problemlos in den Antriebs strang eines Fahrzeugs integriert werden kann. Die elektrische Maschine ist weiter hin einfach zu montieren, benötigt nur einen geringen Materialeinsatz und verfügt über eine einfache Logistik, wie im weiteren Verlauf der Beschreibung noch detail lierter beschrieben wird. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine hat im Ver gleich zu herkömmlichen elektrischen Maschinen einen höheren Wirkungsgrad, ei nen kleineren Spannungseinbruch beim Start und geringere Probleme im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die elektrische Maschine bei annähernd gleichem Platzbedarf faktisch in zwei oder mehr Teil- Maschinen aufgeteilt ist. Dazu sind auf dem Statorträger zwei oder mehr Wicklungen vorgesehen, die voneinander getrennt sind. Jede Wicklung wird separat von der je weils anderen verschaltet, angesteuert und betrieben. Die elektrischen Wicklungen sind also elektrisch voneinander getrennt, so daß jede elektrische Wicklung, und darauf basierend jede elektrische Teil-Maschine unabhängig von jeweils anderen Wicklungen beziehungsweise Teil-Maschinen betrieben werden kann. Wenn eine der Teil-Maschinen ausfällt, muß nicht die gesamte elektrische Maschine ausge tauscht werden, da die übrigen Teil-Maschinen die Funktion der ausgefallenen Teil- Maschine mit übernehmen.

Dies soll anhand eines konkreten, nicht ausschließlichen Beispiels erläutert werden. Wenn die elektrische Maschine als Starter-Generator in einem NKW oder Bus einge setzt werden soll, muß zur wirksamen Ausschaltung der im Hinblick auf den Stand der Technik genannten Probleme ein Mehrfach-Starter-Generator vorgesehen sein. Ein einfaches "Hintereinander-Bauen" mehrerer elektrische Maschinen ist allerdings aus Platzgründen in der Regel nicht möglich. Ein typischer Ausfallmechanismus bei elektrischen Maschinen ist ein Kurzschluß in der Wicklung, der beispielsweise durch die Alterung der Isolation und dergleichen hervorgerufen wird. Nunmehr wird die e lektrische Maschine mit zwei oder mehr voneinander unabhängigen und gegenein ander isolierten Wicklungen ausgebildet, so daß bei Ausfall einer Wicklung bezie hungsweise einer elektrischen Teil-Maschine immer noch zumindest eine intakte Wicklung beziehungsweise elektrische Teil-Maschine verbleibt.

Die elektrische Maschine verfügt somit über zumindest eine redundante Komponen te. Das bedeutet, daß die elektrische Maschine je nach Anzahl der voneinander ge trennten Wicklungen zumindest doppelt vorhanden ist, so daß bei Ausfall einer Wick lung die andere(n) Wicklung(en) deren Aufgabe und Funktion übernehmen können. Dadurch wird die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der elektrischen Maschine erheb lich erhöht.

Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Maschi ne deren Leistung erhöht. Wenn auf dem Statorträger beispielsweise zwei voneinan der unabhängige Wicklungen vorhanden sind, halbiert sich die Statorwicklung im Vergleich zu den bekannten Lösungen, bei denen der Stator nur eine Wicklung - jedoch mit einer entsprechend höheren Anzahl an Spulen- trägt. Aus diesem Grund hat die erfindungsgemäß ausgebildete elektrische Maschine nur die halbe Induktivi tät, dadurch jedoch die doppelte Leistung. Wenn anstelle von zwei Wicklungen mehr Wicklungen vorgesehen sind, gilt entsprechendes.

Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von unabhängigen Wicklungen auf dem Statorträger und damit von elektrischen Teil-Maschinen beschränkt. Vorteilhaft kann die elektrische Maschine jedoch zwei oder drei unabhängige Wicklungen auf weisen. In diesem Fall sind in der elektrische Maschine zwei oder drei elektrische Teil-Maschinen realisierbar beziehungsweise realisiert.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte elektrische Maschinen beschränkt. Vielmehr kann sie für alle möglichen elektrischen Maschinen eingesetzt werden. Zu nennen sind hier beispielsweise elektrische Maschinen in Innenläufer- oder Außenläufer bauweise, Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen, permanenterregte Maschinen und dergleichen. Eine besonders erwähnenswerte Maschine ist beispielsweise der Starter-Generator; insbesondere für Fahrzeuge. Hierbei handelt es sich um eine e lektrische Maschine, deren Rotoren beispielsweise über die Kurbelwellenlagerung eines Verbrennungsmotors gelagert sind. Der Starter-Generator wird nicht nur zum Starten und Stoppen des Verbrennungsmotors verwendet, sondern er kann auch während des Motorbetriebs verschiedene Funktionen übernehmen, wie beispiels weise Bremsfunktionen, Boosterfunktionen, Batteriemanagement, aktive Schwin gungsdämpfung, Synchronisierung des Verbrennungsmotors und dergleichen. Ein solcher Starter-Generator kann als Außenläufer oder Innenläufer- Synchronmaschine ausgebildet und beispielsweise über einen Statorträger als Trä gerelement mit dem Motorblock des Verbrennungsmotors verbunden sein.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine wird über wenigstens eine Leistungs elektronik gesteuert. Ein Beispiel für eine solche Leistungselektronik ist in der von der Anmelderin ebenfalls eingereichten älteren Patentanmeldung DE 199 13 450.2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegen den Erfindung mit einbezogen wird. Diese Leistungselektronik besteht aus einem Leistungsteil, der eine Anzahl von Kondensatoren und eine Anzahl von Leistungs halbleitern aufweist. Die Kondensatoren und Leistungshalbleiter können mit einer Leistungsverschienung verbunden sein. Weiterhin verfügt diese Leistungselektronik über eine Steuereinheit für den Leistungsteil. Für die Steuerung ist beispielsweise ein leistungsfähiger Microcontroller vorgesehen. Weiterhin ist eine Einrichtung für die Spannungsversorgung vorgesehen. Über die Leistungselektronik werden die mit ihr verbundenen elektrischen Komponenten gesteuert.

Vorteilhaft können die zwei oder mehr Wicklungen auf einer Seite der elektrischen Maschine verschaltet sein. Das ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion der elektrischen Maschine.

In anderer Ausgestaltung können die zwei oder mehr Wicklungen auf zwei Seiten der elektrischen Maschine verschaltet sein. Dadurch wird verhindert, daß sich die Wicklungen an irgendeiner Stelle berühren können. Diese Ausgestaltungsvariante ist daher besonders sicher.

Vorzugsweise können die Anschlüsse einer jeden Wicklung in einer gemeinsamen Anschlußeinrichtung zusammengefaßt sein. Es ist auch denkbar, daß die Anschlüs se jeder Wicklung in jeweils einer eigenen Anschlußeinrichtung zusammengefaßt sind. Der Vorteil hierbei ist die erhöhte Zuverlässigkeit beziehungsweise Sicherheit der elektrischen Maschine. Wenn dies nicht gefordert ist, können alle Anschlüsse in einer einzigen Anschlußeinrichtung, beispielsweise einer entsprechenden Anschluß box, zusammengefaßt sein.

In weiterer Ausgestaltung können die einzelnen Wicklungen über Verbindungsleiter verschaltet sein. Dabei können die Verbindungsleiter insbesondere ringförmig aus gebildet sein. In einem solchen Fall können die Teilspulen einer Wicklung beispiels weise parallel geschaltet sein. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Verschaltungs varianten beschränkt. So können die Wicklungen beispielsweise in der herkömmli chen Weise verschaltet werden, was bedeutet, daß jede einzelne Spule per Hand in der erforderlichen Weise verdrahtet wird. In diesem Fall können die Teilspulen einer Wicklung beispielsweise in Reihe geschaltet sein. Die Verbindungsleiter können je doch auch als Verbindungskabel oder Verbindungsschienen, etwa Kupferschienen, ausgebildet sein.

Besonders vorteilhaft können die Wicklungen über eine Verschaltungsanordnung verschaltet sein, wie sie in der von der Anmelderin ebenfalls eingereichten älteren Patentanmeldung DE 199 20 127.7 beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt in soweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird. Diese Verschaltungsanordnung weist elektrisch gegeneinander isolierte Verbindungsleiter auf, die konzentrisch zueinander angeordnet sind und jeweils einen unterschiedli chen Durchmesser aufweisen. Weiterhin weisen die Verbindungsleiter Anschlußein richtungen für die Enden der einzelnen Statorspulen der Wicklung sowie zur Verbin dung mit der elektrischen Maschine auf. Derartige Verbindungsleiter, die vorzugs weise ringförmig ausgebildet sind, erzeugen eine Verschaltungsanordnung, die auch als Schaltring bezeichnet wird.

Vorzugsweise kann jede Wicklung eine oder mehrere Spuleneinheit(en) aufweisen, wobei jede Spuleneinheit insbesondere drei Spulen umfaßt. Jede Spule einer Spu leneinheit von einer Wicklung ist dabei einem bestimmten Strang der elektrischen Maschine zugeordnet, wobei die einem gemeinsamen Strang zugeordneten Spulen miteinander verschaltet sind. Im Fall einer elektrischen Maschine sind insgesamt m Stränge vorgesehen, die jeweils um 360/m phasenversetzt mit Strom beaufschlagt werden. Wenn die Spuleneinheit drei Spulen aufweist und jede Spule einem bestimmten Strang zugeordnet ist, weist die elektrische Maschine somit drei Stränge auf.

Die Anordnung der einzelnen Spuleneinheiten auf der Statorkomponente kann dabei vorzugsweise derart vorgesehen sein, daß jeweils zwei Spuleneinheiten unterschied licher Wicklungen benachbart zueinander auf der Statorkomponente angeordnet sind. Das bedeutet, daß sich immer zwei Spuleneinheiten von unterschiedlichen Wicklungen auf der Statorkomponente abwechseln.

In anderer Ausgestaltung können die Wicklungen radial übereinander liegend auf der Statorkomponente angeordnet sein. Die radiale Richtung ist dabei die Richtung senkrecht zur Drehachse der elektrischen Maschine, insbesondere der Rotorkompo nente. Üblicherweise befindet sich die Wicklung der elektrischen Maschine auf ent sprechenden Zähnen. Bei der genannten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, die Wicklung auf jeweils zwei Etagen, das heißt radial zueinander beabstandet, auf den jeweils gleichen Zähnen anzuordnen. In diesem Fall muß aber dafür gesorgt werden, daß die einzelnen Wicklungen besonders gut isoliert sind.

In weiterer Ausgestaltung können die voneinander getrennten Wicklungen zusam menhängend in jeweils einem Segment der Statorkomponente angeordnet sein. Das bedeutet, daß alle Spulen einer Wicklung zusammenhängend in einem einzigen Segment der Statorkomponente zusammengefaßt sind. Wenn auf einer ringförmigen Statorkomponente beispielsweise zwei elektrische Teil-Maschinen durch zwei von einander getrennte Wicklungen realisiert sind, können die einzelnen Spulen der bei den Wicklungen beispielsweise jeweils auf einem Halbkreis der Statorkomponente angeordnet sein. Die Spulen der unterschiedlichen Wicklungen können somit nicht miteinander in Kontakt kommen. Bei mehr als zwei elektrischen Teil-Maschinen kön nen sich die für die Spulen der Wicklungen zur Verfügung stehenden Segmente der Statorkomponente entsprechend verkleinern.

Vorteilhaft kann die Phasenfolge der einzelnen Wicklungen derart gewählt werden, daß die elektrischen Teil-Maschinen die gleiche Drehrichtung aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung kann die Polpaarzahl p und/oder die Spulenzahl, bezie hungsweise die Anzahl der Nuten ns, der zwei oder mehr elektrischen Teil- Maschinen gleich sein. Vorzugsweise werden p und ns derart gewählt, daß sich Ver hältnisse p/ns von 7/6. . .14/12. . .21/18. . . einstellen.

Vorzugsweise ist die Windungszahl der zwei oder mehr elektrischen Teil-Maschinen gleich. Das bedeutet, daß die einzelnen Teil-Maschinen für die gleiche Spannung ausgelegt sind. Über die Windungszahl kann beispielsweise auch die spezifische Leistung angepaßt werden.

Vorteilhaft können die Nutgeometrien und/oder die aktiven Längen für die zwei oder mehr elektrischen Teil-Maschinen gleich sein. Das bedeutet, daß die einzelnen Teil- Maschinen für die gleiche spezifische Leistung ausgelegt sind.

Vorzugsweise können zwei oder mehr Leistungselektroniken vorgesehen sein. Dabei kann insbesondere jede Wicklung mit einer eigenen Leistungselektronik verbunden sein. Vorteil dabei ist, daß die Leistung der elektrischen Maschine erhöht werden kann, ohne den Blechzuschnitt (Magnetkreis) und die Windungszahl ändern zu müs sen. Üblicherweise ist bei Starter-Generatoren mit großem Feldschwächverhältnis die Induktivität eine begrenzende Komponente bei einer elektrischen Maschine. Nunmehr werden jedoch zwei oder mehr Leistungselektroniken vorgesehen, die zwei oder mehr elektrische Teil-Maschinen steuern. Dadurch erhöht sich die Leistung der elektrischen Maschine entsprechend.

Wenn auf der Statorkomponente beispielsweise zwei voneinander unabhängige e lektrische Teil-Maschinen vorgesehen sind, ergibt sich für einen Fachmann aus der Erstellung, Auswertung und dem Vergleich entsprechender Betriebszeigerdiagram me für diese Situation im Vergleich zu einer elektrischen Maschine mit nur einer Wicklung auf der Statorkomponente, daß beide elektrischen Teil-Maschinen im Ver gleich zur Maschine mit nur einer Wicklung jeweils das gleiche Drehmoment aufwei sen. Da die erfindungsgemäße elektrische Maschine jedoch zwei elektrische Teil- Maschinen aufweist, kann damit das Drehmoment und somit auch die Leistung der Gesamtmaschine im Vergleich zur elektrischen Maschine mit nur einer Wicklung verdoppelt werden.

Die Leistungselektroniken können vorteilhaft gleich dimensioniert sein. In anderer Ausgestaltung können die Leistungselektroniken aber auch unterschiedlich dimensi oniert sein. Diese unterschiedlichen Ausgestaltungsformen werden im Zusammen hang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen System weiter unten näher beschrie ben, so daß diesbezüglich auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.

Vorzugsweise kann für die eine oder die mehreren Leistungselektronik(en) ein oder mehrere Drehwinkelsensor(en) vorgesehen sein. Über einen Drehwinkelsensor läßt sich die Rotorlage genau bestimmen. Die genaue Kenntnis der Winkellage des Ro tors ist wichtig, um die elektrische Maschine optimal betreiben zu können. Der Grund hierfür liegt unter anderem darin, daß elektrische Maschinen in der Regel einen Stromrichter nötig haben, um aus einer Zwischenkreisspannung eine Drehstrom speisung zu erhalten. Dabei muß zur Erzeugung des optimalen Drehmoments für die elektrische Maschine der Drehstrom so eingeprägt werden, daß sich das maximale Drehmoment ausbilden kann. Hierzu muß der Stromrichter jeweils die genaue Rotor lage und damit den genauen Polradlagewinkel kennen. Eine hochgenaue Rotorlage erfassung ist somit Voraussetzung für einen hohen Wirkungsgrad der elektrischen Maschine.

Vorzugsweise kann der Drehwinkelsensor als Resolver, mit einem Konturring oder dergleichen ausgebildet sein. Aus Redundanzgründen kann jede Leistungselektronik einen eigenen Sensor nutzen, der einen gemeinsamen Konturring abtastet. Hier durch wird die Zuverlässigkeit der elektrischen Maschine weiter erhöht. Ist die elektrische Maschine mit einem Resolver ausgestattet, so kann auch dieser je nach An zahl der Leistungselektroniken mehrfach ausgeführt werden.

Wenn zwei Leistungselektroniken vorgesehen sind, kann der Resolver doppelt aus geführt werden. Es ist auch möglich, daß der Resolver nur teilweise doppelt ausge führt ist, zum Beispiel nur eine Erregerwicklung mit zwei entkoppelten Empfängersei ten.

Vorteilhaft kann für die eine oder die mehreren Leistungselektronik(en) ein Kühlkreis lauf vorgesehen sein. Dabei können die mehreren Leistungselektroniken insbeson dere an einen gemeinsamen Kühlkreislauf angeschlossen sein. Das macht eine ein fache Kühlung der Leistungselektronik(en) möglich.

Bei erhöhter Leistung - wie dies weiter oben näher beschrieben wurde - muß die e lektrische Maschine mit den zwei oder mehr elektrischen Teil-Maschinen auch bes ser gekühlt werden. Wenn die elektrische Maschine beispielsweise als Starter- Generator in einem Fahrzeug integriert ist, kann diese etwa zusammen mit einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs gekühlt werden. Bei Verwendung einer erfin dungsgemäßen elektrischen Maschine ist es jedoch vorteilhaft, deren Kühlung- und hier insbesondere die Kühlung der Leistungselektronik(en)- durch einen getrennten Kühlkreislauf zu realisieren.

In weiterer Ausgestaltung kann/können ein oder mehrere Einrichtung(en) zum zu mindest zeitweiligen Abschalten der wenigstens einen Leistungselektronik vorgese hen sein. Dadurch ist es möglich, bei Bedarf eine oder mehrere Leistungselektro nik(en) abzuschalten, zum Beispiel bei geringer elektrischer Last im Generatorbe trieb der als Starter-Generator ausgebildeten elektrischen Maschine. Wenn diese einen warmen Verbrennungsmotor starten soll, kann ebenfalls nur eine einzige Leis tungselektronik ausreichend sein. Die Abschaltung kann auf verschiedene Arten er folgen. So können beispielsweise entsprechende Schalterelemente vorgesehen sein.

Ebenso ist es denkbar, einen aktiven Kurzschluß zu erzeugen. Die Erfindung ist nicht auf die genannten Beispiele beschränkt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein elektrisches System mit einem Bordnetz bereitgestellt, in dem eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße elektrische Maschine vorgesehen ist. Das elektrische System hat die im Hinblick auf die elektrische Maschine beschriebenen Vorteile, so daß diesbezüglich auf die vor stehenden Ausführungen vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Vorteilhaft kann jede Wicklung der elektrischen Maschine mit einer eigenen Leis tungselektronik verbunden sein.

Dabei ist es möglich, daß die Leistungselektroniken gleich dimensioniert sind, so daß das Bordnetz Teilnetze gleicher Spannung aufweist. Vorzugsweise können hier Leis tungselektroniken zum Einsatz kommen, die bereits bei PKW, insbesondere bei O berklasse PKW in großer Stückzahl eingesetzt werden. Die Leistungselektroniken werden vorteilhaft so angesteuert, daß, wenn es sich bei der elektrischen Maschine um einen Starter-Generator handelt, im Genratorbetrieb beide Leistungselektroniken die gleiche Leistung ans Bordnetz abgeben. Im Starterbetrieb, beispielsweise im Mo torbetrieb, Boosterbetrieb und dergleichen, werden die Leistungselektroniken eben falls synchron betrieben. Wenn in einem solchen Fall eine Leistungselektronik zu mindest zeitweilig abgeschaltet werden soll, kann ein wie weiter oben bereits be schriebenes Schalterelement beispielsweise zwischen dem Verbrennungsmotor und der Leistungselektronik und/oder zwischen der Leistungselektronik und dem Bord netz vorgesehen sein.

In anderer Ausgestaltung können die Leistungselektroniken unterschiedlich dimensi oniert sein, so daß das Bordnetz Teilnetze unterschiedlicher Spannung aufweist. Sinn dieser unterschiedlichen Spannung ist die Versorgung spezieller Verbraucher für höhere Spannungen beziehungsweise Leistungen.

Besonders vorteilhaft kann eine wie vorstehend beschriebene elektrische Maschine und/oder ein wie vorstehend beschriebenes elektrisches System in einem Fahrzeug, insbesondere einem PKW und/oder einem NKW und/oder einem Bus verwendet werden.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Ansicht ein Wickelschema einer aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Maschine;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die aus dem Stand der Technik bekannte elektri sche Maschine gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine seitliche Teil-Schnittansicht der aus dem Stand der Technik be kannten elektrischen Maschine entlang der in Fig. 2 dargestellten Schnittlinie B-B;

Fig. 4 in schematischer Ansicht ein Wickelschema einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine;

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen elektrischen Maschine;

Fig. 6 eine seitliche Teil-Schnittansicht der elektrischen Maschine entlang der in Fig. 5 dargestellten Schnittlinie B-B;

Fig. 7 eine Draufsicht auf noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen elektrischen Maschine;

Fig. 8 eine seitliche Teil-Schnittansicht der elektrischen Maschine entlang der in Fig. 7 dargestellten Schnittlinie B-B;

Fig. 9 eine schematische Schaltungsanordnung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Systems; und

Fig. 10 eine schematische Schaltungsanordnung einer weiteren Ausführungs form eines erfindungsgemäßen elektrischen Systems.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine elektrischen Maschine 10 dargestellt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die elektrische Maschine 10 kann als sogenannter Starter-Generator ausgebildet sein, dessen Aufbau und Funktion im Rahmen der allgemeinen Beschreibung weiter oben eingehend dargelegt wurde. Der Starter- Generator kann beispielsweise in einem Fahrzeug, etwa einem Personenkraftwagen (PKW), einem Nutzkraftwagen (NKW), einem Bus oder dergleichen eingesetzt wer den. Nachfolgend wir die aus dem Stand der Technik bekannte Lösung sowie die Erfindung anhand eines Starter-Generators für einen Bus beschrieben.

Die elektrische Maschine 10 gemäß den Fig. 1 bis 3 weist eine Statorkomponen te 11 und eine nicht dargestellte Rotorkomponente auf. Die Statorkomponente 11 ist über einen Statorträger 15 an einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor befes tigt. Die Statorkomponente 11 weist in an sich bekannter Weise weiterhin ein Blech paket 12 auf, auf dem eine Anzahl von Spulen 31 um Zähne 13 gewickelt sind. In entsprechenden Nuten 14 der Statorkomponente 11 befindet sich die Wicklung 30 in Form der Spulen 31. In Fig. 1 ist schematisch eine Anzahl von durchnumerierten Nuten 14 dargestellt. Insgesamt sind 36 Nuten 14 zu sehen. Natürlich kann die An zahl der Nuten 14 und damit auch die Anzahl der Spulen 31 je nach Bedarf und An wendungsfall beliebig variieren. Die Spulen 31 sind auf entsprechenden Spulenkör pern 22 aufgewickelt, die wiederum an den Zähnen fixiert sind. Die Spulen 31 sind einzelnen Strängen zugeordnet, wobei die einem gemeinsamen Strang zugeordne ten Spulen 31 miteinander verschaltet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Stränge dargestellt. Die Spulen 31 des ersten Strangs sind mit tels durchgezogener Linien, die Spulen 31 des zweiten Strangs mittels gestrichelter Linien und die Spulen 31 des dritten Strangs mittels gepunkteten Linien gekenn zeichnet. Der Pfeil V stellt den Verdrehwinkel der elektrischen Maschine 10 dar.

Zur Verschaltung der einzelnen Spulen 31 und damit der Wicklung 30 ist eine Ver schaltungsanordnung vorgesehen, die über drei ringförmige Verbindungsleiter 16 verfügt, die auch als Schaltringe bezeichnet werden. Die einzelnen Spulen 31 sind über Anschlüsse 17 in geeigneter Weise mit den Verbindungsleitern 16 verbunden.

Die Verbindungsleiter 16 wiederum sind über entsprechende Anschlußelemente 24 sowie Verbindungsleitungen 23 mit einer Anschlußeinrichtung 32 verbunden. Die Verbindungsleitungen 23 können beispielsweise als Kabel, Kupferschienen und der gleichen ausgebildet sein.

Wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, befinden sich die ringförmigen Verbin dungsleiter 16 auf einer Seite 20 der elektrischen Maschine 10.

Die Komponenten des Starter-Generators 10 haben jedoch nur eine begrenzte Le bensdauer. Daher ist ein Ausfall einzelner Komponenten während der extrem langen Nutzungszeiten von Bussen nicht auszuschließen. Da ein Starter-Generator 10 nur einmal an den Verbrennungsmotor angebaut wird, wäre beim Ausfall des Starter- Generators 10 oder von dessen Leistungselektronik ein weiterer Betrieb des Busses nicht mehr möglich. Während die Leistungselektronik ähnlich leicht wie eine Licht maschine ausgewechselt werden kann, ist dies beim Starter-Generator 10 selbst nicht einfach möglich. Das liegt daran, daß der Starter-Generator 10 üblicherweise zwischen Verbrennungsmotor und Kupplung beziehungsweise Getriebe im Antriebs strang des Busses eingebaut ist. Ein Austausch des Starter-Generators 10 ist daher sehr aufwendig und kostenintensiv.

Zur Vermeidung dieser Nachteile werden nachfolgend entsprechend modifizierte elektrische Maschinen 10 vorgeschlagen und beschrieben.

In Fig. 4 ist schematisch das Wickelschema einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 10 dargestellt. Dieses entspricht in seinem Grundaufbau dem in Fig. 1 dargestellten Wickelschema, so daß gleiche Bauelemente mit identischen Bezugszif fern versehen sind. Ebenso wird zu Vermeidung von Wiederholungen zum Grund aufbau auf die zu Fig. 1 gemachten Ausführungen verwiesen. Beide Ausführungs beispiele gemäß Fig. 1 und Fig. 4 weisen jeweils die gleiche Anzahl von Nuten 14 auf, im vorliegenden Fall jeweils 36.

Im Gegensatz zu Fig. 1 weist die in Fig. 4 dargestellte elektrische Maschine 10 nunmehr zwei oder mehr Wicklungen auf, die unabhängig voneinander von der Sta torkomponente 11 getragen werden. In Fig. 4 sind zwei Wicklungen 40, 44 darge stellt. Jede Wicklung 40, 44 weist eine Anzahl von Spuleneinheiten 50, 51 auf, die jeweils benachbart zueinander auf der Statorkomponente 11 angeordnet sind.

Die Spuleneinheiten 50 bestehen jeweils aus drei Spulen 41, 42, 43 und die Spulen einheiten 51 bestehen jeweils aus drei Spulen 45, 46, 47. Die Spulen 41, 42, 43 der Spuleneinheiten 50 sind über Anschlüsse 17 mit Verbindungsleitern 16 verbunden, wobei die Verbindungsleiter 16 wiederum ringförmig ausgebildet sind und eine aus Schaltringen bestehende Verschaltungsanordnung bilden. Die Spulen 45, 46, 47 der Spuleneinheiten 51 sind über Anschlüsse 19 mit Verbindungsleitern 18 verbunden, die ebenfalls ringförmig ausgebildet sind und eine weitere aus Schaltringen beste hende Verschaltungsanordnung bilden.

Die elektrische Maschine 10 gemäß Fig. 4 ist bei gleichem Platzbedarf faktisch in zwei oder mehr Teil-Maschinen aufgeteilt Dazu sind auf dem Statorträger 11 die zwei oder mehr Wicklungen 40, 44 vorgesehen, die voneinander getrennt sind. Jede Wicklung 40, 44 wird separat von der jeweils Anderen verschaltet, angesteuert und betrieben. Die elektrischen Wicklungen 40, 44 sind also elektrisch voneinander ge trennt, so daß jede elektrische Wicklung 40, 44, und darauf basierend jede elektri sche Teil-Maschine unabhängig von jeweils anderen Wicklungen beziehungsweise Teil-Maschinen betrieben werden kann. Wenn eine der Teil-Maschinen ausfällt, muß nicht die gesamte elektrische Maschine 10 ausgetauscht werden, da die übrigen Teil-Maschinen die Funktion der ausgefallenen Teil-Maschine mit übernehmen. Die elektrische Maschine 10 verfügt somit über wenigstens eine redundante Komponen te.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektri schen Maschine 10 dargestellt, in denen das in bezug auf Fig. 4 beschriebene Grundprinzip verwirklicht ist. Der Grundaufbau der elektrischen Maschine 10 entspricht wiederum demjenigen der in den Fig. 2 und 3 dargestellten elektrischen Maschine 10, so daß gleiche Bauelemente wiederum mit identischen Bezugsziffern versehen sind. Zum Grundaufbau und der Grundfunktionsweise der elektrischen Maschine 10 wird zu Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen zu den Fig. 2 und 3 verwiesen.

Im Unterschied zu den Fig. 2 und 3 weist die elektrische Maschine 10 gemäß den Fig. 5 und 6 zwei oder mehr - im vorliegenden Fall zwei - Wicklungen 40, 44 auf, die jeweils aus einer Anzahl von Spuleneinheiten 50, 51 gebildet sind. Jede Spuleneinheit 50, 51 verfügt über drei Spulen 41, 42, 43 beziehungsweise 45, 46, 47. Jeweils zwei Spuleneinheiten unterschiedlicher Wicklungen sind benachbart zu einander auf der Statorkomponente 11 angeordnet, so daß sich immer zwei Spulen einheiten unterschiedlicher Wicklungen abwechseln.

Die Spulen 41, 42, 43 der Spuleneinheiten 50 von Wicklung 40 sind über die Verbin dungsleiter 16 (Schaltringe) verschaltet. Dazu sind die Verbindungsleiter 16 über Anschlußelemente 53 und Verbindungsleitungen 52 mit einer Anschlußeinrichtung 48 verbunden. Die Verbindungsleiter 16 beziehungsweise die daraus gebildete Schaltring-Konstruktion sind auf einer Seite 20 der Statorkomponente 11 angeord net. Die Spulen 45, 46, 47 der Spuleneinheiten 51 von Wicklung 44 sind über die Verbindungsleiter 18 (Schaltringe) verschaltet (siehe Fig. 4). Dazu sind die Verbin dungsleiter 18 über Anschlußelemente 55 und Verbindungsleitungen 54 mit einer Anschlußeinrichtung 49 verbunden. Die Verbindingsleiter 18 beziehungsweise die daraus gebildete Schaltring-Konstruktion sind auf der anderen Seite 21 der Stator komponente 11 angeordnet. Je nach Ausführungsform ist es möglich, die beiden Anschlußeinrichtungen 48, 49 in einer einzigen Anschlußeinrichtung zusammenzu fassen.

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform berühren sich die bei den Wicklungen 40, 44 an keiner Stelle. Daher ist diese Variante besonders sicher. Die Verbindungsleitungen 54 von den Verbindungsleitern 18 können von der Seite 21 unter der Statorkomponente 11, insbesondere unter dem Statorjoch 13 hindurch auf die Seite 20 geführt werden. Dies ist in Fig. 6 durch die gestrichelte Linie dar gestellt. Die einzelnen Anschlüsse der Verbindungsleiter 16, 18 können zueinander jeweils "verdreht" angeordnet werden.

In den Fig. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä ßen elektrischen Maschine 10 dargestellt. Diese entspricht in ihrem Grundaufbau sowie ihrer Grundfunktionsweise den in den Fig. 2 und 3 sowie 5 und 6 darge stellten elektrischen Maschinen, so daß gleiche Bauelemente wiederum mit identi schen Bezugsziffern versehen sind und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorangegangenen Ausführungen verwiesen wird.

Bei dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wicklun gen 40, 44, beziehungsweise die jeweiligen Spulen 41, 42, 43 beziehungsweise 45, 46, 47 der Spuleneinheiten 50, 51 wie bei den Fig. 5 und 6 getrennt und unab hängig voneinander verschaltet. Dies geschieht wiederum über ringförmige Verbin dungsleiter 16 beziehungsweise 18, die jeweils eine als Schaltringe ausgebildete Verschaltungsanordnung bilden.

Im Unterschied zu dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Beispiel sind die Ver bindungsleiter 16, 18 und damit die entsprechenden Schaltringe radial untereinander auf nur einer Seite 20 der Statorkomponente 11 angeordnet.

Die Spulen 41, 42, 43 sind über Anschlüsse 17 mit den Verbindungsleiern 16 ver bunden, während die Spulen 45, 46, 47 über die Anschlüsse 19 mit den Verbin dungsleitern 18 verschaltet sind.

Das Wickelschema der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 5 und 6 sowie den Fig. 7 und 8 kann dem in Fig. 4 dargestellten Wickelschema entsprechen. Das in Fig. 4 gezeigte Wickelschema ist nur eine Darstellung der Verschaltung an sich, so daß die explizite Lage der Verbindungsleiter dort keine Rolle spielt.

In den Fig. 9 und 10 ist jeweils ein elektrisches System 70 dargestellt, in dem eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 10, beispielsweise in Form der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, integriert ist. Die elektrische Maschine 10 ist über die jeweiligen Anschlußeinrichtungen 48, 49 mit dem Bordnetz 74 des elektri schen Systems 70 verbunden.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, daß die elektrische Maschine 10 auf der Statorkomponente jeweils zwei voneinander unabhängige Wicklungen trägt und daß jede der Wicklungen über die jeweilige Anschlußeinrichtung 48 bezie hungsweise 49 mit einer eigenen Leistungselektronik 71, 72 verbunden ist. Die Leis tungselektroniken 71, 72 dienen zur Steuerung der in der elektrischen Maschine 10 durch die unabhängigen Wicklungen ausgebildeten elektrischen Teil-Maschinen.

Bei dem in Fig. 9 dargestellten elektrischen System 70 wird das Bordnetz 74 mit zwei gleich dimensionierten Leistungselektroniken 71, 72 ausgerüstet, so daß Teil netze 79, 80 gleicher Spannung entstehen. Vorzugsweise kommen Leistungselekt roniken zum Einsatz, die bei Oberklasse PKW bereits in großer Stückzahl eingesetzt werden. Beide Leistungselektroniken 71, 72 werden vorzugsweise derart angesteu ert, daß im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 10 beide Leistungselektroni ken 71, 72 die gleiche Leistung ans Bordnetz 74 abgeben. Hierzu kommunizieren sie über einen CAN-Bus 73. Im Starterbetrieb werden die beiden Leistungselektroniken 71, 72 ebenfalls synchron betrieben. Die Leistung kann an entsprechende Verbrau cher 76 weitergegeben werden. Im Bordnetz 74 ist weiterhin eine Batterie 75 vorge sehen, die über die elektrische Maschine 10 im Generatorbetrieb beispielsweise ge laden werden kann.

Beim Betrieb des elektrischen Systems 70 können Situationen auftreten, in denen nicht beide Leistungselektroniken 71, 72 benötigt werden. Zu denken ist hier bei spielsweise an eine geringe elektrische Last im Generatorbetrieb, an einen Startbe trieb mit einer Leistungselektronik bei warmem Verbrennungsmotor und dergleichen.

Dazu kann eine Leistungselektronik 71, 72 zumindest zeitweilig abgeschaltet wer den. Die Abschaltung kann auf verschiedene Arten erfolgen. So ist es beispielsweise denkbar, die Abschaltung über entsprechende Schalterelemente (nicht dargestellt) vorzunehmen. Die Schalterelemente können beispielsweise zwischen Leistungs elektronik und Verbrennungsmotor, zwischen Leistungselektronik und Bordnetz und dergleichen angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, die Leistungselektronik zeit weilig aktiv kurzzuschließen.

Die zumindest zeitweilige Abschaltung einer Leistungselektronik kann auch bei dem elektrischen System 70 gemäß Fig. 10 realisiert werden. Dieses weist bei gleichem Grundaufbau im Vergleich zu Fig. 9 den Unterschied auf, daß die Leistungselektro niken 71, 72 unterschiedlich dimensioniert sind, so daß Teilnetze 79, 80 unterschied licher Spannung entstehen. Die unterschiedliche Dimensionierung kann beispiels weise dadurch erfolgen, daß die Leistungselektronik 71 eine Anzahl von MOSFET- Transistoren aufweist, während die Leistungselektronik 72 eine Anzahl von IGBT- Bauelementen aufweist.

Sinn dieser unterschiedlichen Spannungen ist es, die Versorgung spezieller Verbraucher für höhere Spannungen/höhere Leistungen zu realisieren. Zu denken ist hier beispielsweise an Bordküchen in Bussen. Ein Teilnetz 79 wird mit einer "nor malen" Leistungselektronik 71 betrieben, die beispielsweise für eine 14, 28 oder 42 V Bordspannung ausgelegt ist. Das zweite Teilnetz 80 wird mit einer anderen Span nung betrieben, die beispielsweise deutlich höher als die Bordnetzspannung ist, bei spielsweise bis zu 400 V. Dazu kann die Leistungselektronik mit 600 V IGBTs ausge rüstet sein.

Beide Spannungsebenen beziehungsweise Teilnetze 79, 80 sind über einen Wand ler 78, im vorliegenden Fall einen DCDC-Wandler, gekoppelt. Die in der elektrischen Maschine 10 ausgebildeten elektrischen Teil-Maschinen haben bei diesem Beispiel unterschiedliche Windungszahlen.

Aus dem Teilnetz 80 höherer Spannung werden vorzugsweise Hochleistungs verbraucher 77, insbesondere in Form von Komfortverbrauchern versorgt. Als Bei spiel ist hier unter anderem ein elektrischer Klimakompressor und dergleichen zu nennen. Bei Einsatz des elektrischen Systems 70 in einem NKW können an das Teilnetz 80 höherer Spannung Sondergeräte wie beispielsweise ein Kran, Reini gungsmaschinen und dergleichen angeschlossen werden.

In dem Hochleistungs-Teilnetz 80 ist vorzugsweise keine Batterie 75 vorhanden. Das Teilnetz 80 kann beispielsweise auch als Wechselstrom/Drehstromnetz ausgeführt werden.

Bei extrem hoher Leistungsauslegung des Hochspannungs-Teilnetzes 80 kann in den Verbraucherkreis ein vorzugsweise wassergekühlter Lastwiderstand (nicht dar gestellt) eingeschaltet werden. Hierdurch kann die elektrische Maschine 10 als Re tarderersatz eingesetzt werden, oder zumindest zu einer kleineren Auslegung des Retarders genutzt werden. Der Lastwiderstand kann über ein Schalterelement, einen Halbleiter oder dergleichen zugeschaltet werden. Gegebenenfalls ist eine Bremsleis tungsregelung mit einer einfachen "Chopperschaltung" (PWM) möglich. Im Fall eines Wechselstrom/Drehstromnetzes kann beispielsweise eine gesteuerte Brückenschal tung, beispielsweise eine sogenannte M3-Schaltung, eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

10

elektrische Maschine

11

Statorkomponente

12

Blechpaket

13

Zahn

14

Nut

15

Statorträger

16

Verbindungsleiter (Schaltring)

17

Anschluß

18

Verbindungsleiter (Schaltring)

19

Anschluß

20

erste Seite der elektrischen Maschine

21

zweite Seite der elektrischen Maschine

22

Spulenkörper

23

Verbindungsleitung

24

Anschlußelement

30

Wicklung (Stand der Technik)

31

Spule (Stand der Technik)

32

Anschlußeinrichtung (Stand der Technik)

40

Wicklung

41

Spule

42

Spule

43

Spule

44

Wicklung

45

Spule

46

Spule

47

Spule

48

Anschlußeinrichtung

49

Anschlußeinrichtung

50

Spuleneinheit

51

Spuleneinheit

52

Verbindungsleitung

53

Anschlußelement

54

Verbindungsleitung

55

Anschlußelement

70

elektrisches System

71

Leistungselektronik

72

Leistungselektronik

73

CAN-Bus

74

Bordnetz

75

Batterie

76

Verbraucher

77

Hochleistungsverbraucher

78

Wandler

79

Teilnetz

80

Teilnetz
V Verdrehwinkel

Claims

1. Elektrische Maschine, mit einer Statorkomponente (11) und einer Rotorkompo nente, wobei die Statorkomponente (11) die Wicklung der elektrischen Maschine (10) trägt, die eine Anzahl von Spulen aufweist, und mit einer Leistungselektronik zum Steuern der elektrischen Maschine (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Statorkomponente (11) zur Bildung zweier oder mehrerer elektrischer Teil-Maschinen zwei oder mehr voneinander getrennte Wicklungen (40, 44) auf weist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei oder mehr Wicklungen (40, 44) auf einer Seite (20) der elektrischen Maschine (10) verschaltet sind.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei oder mehr Wicklungen (40, 44) auf zwei Seiten (20, 21) der elektri schen Maschine (10) verschaltet sind.

4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse jeder Wicklung (40, 44) in einer gemeinsamen Anschlußein richtung (32) zusammengefaßt sind oder daß die Anschlüsse jeder Wicklung (40, 44) in jeweils einer eigenen Anschlußeinrichtung (48, 49) zusammengefaßt sind.

5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wicklungen (40, 44) über Verbindungsleiter (16, 18) verschal tet sind und daß die Verbindungsleiter (16, 18) insbesondere ringförmig ausgebil det sind.

6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wicklung (40, 44) eine oder mehrere Spuleneinheit(en) (50, 51) auf weist und daß jede Spuleneinheit (50, 51) insbesondere drei Spulen (41, 42, 43; 45, 46, 47) umfaßt.

7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Spuleneinheiten (50, 51) unterschiedlicher Wicklungen (40, 44) benachbart zueinander auf der Statorkomponente (11) angeordnet sind.

8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (40, 44) radial übereinander liegend auf der Statorkompo nente (11) angeordnet sind.

9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander getrennten Wicklungen (40, 44) zusammenhängend in je weils einem Segment der Statorkomponente (11) angeordnet sind.

10. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß die Phasenfolge der einzelnen Wicklungen (40, 44) derart gewählt ist, daß die elektrischen Teil-Maschinen die gleiche Drehrichtung aufweisen.

11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Polpaarzahl und/oder die Spulenzahl der zwei oder mehr elektrischen Teil-Maschinen gleich ist.

12. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der zwei oder mehr elektrischen Teil-Maschinen gleich ist.

13. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutgeometrien und/oder die aktiven Längen der zwei oder mehr elektri schen Teil-Maschinen gleich sind.

14. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Leistungselektroniken (71, 72) vorgesehen sind.

15. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wicklung (40, 44) mit einer eigenen Leistungselektronik (71, 72) ver bunden ist.

16. Elektrische Maschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungselektroniken (71, 72) gleich dimensioniert sind.

17. Elektrische Maschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungselektroniken (71, 72) unterschiedlich dimensioniert sind.

18. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die eine oder die mehreren Leistungselektronik(en) (71, 72) ein oder mehrere Drehwinkelsensor(en) vorgesehen ist/sind.

19. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß für die eine oder die mehreren Leistungselektronik(en) (71, 72) ein Kühlkreis lauf vorgesehen ist und daß die mehreren Leistungselektronik(en) (71, 72) insbe sondere an einen gemeinsamen Kühlkreislauf angeschlossen sind.

20. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Einrichtung(en) zum zumindest zeitweiligen Abschalten der wenigstens einen Leistungselektronik (71, 72) vorgesehen ist/sind.

21. Elektrisches System, mit einem Bordnetz (74), in dem eine elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 vorgesehen ist.

22. Elektrisches System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wicklung (40, 44) der elektrischen Maschine (10) mit einer eigenen Leistungselektronik (71, 72) verbunden ist.

23. Elektrisches System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungselektroniken (71, 72) gleich dimensioniert sind, so daß das Bordnetz (74) Teilnetze (79, 80) gleicher Spannung aufweist.

24. Elektrisches System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungselektroniken (71, 72) unterschiedlich dimensioniert sind, so daß das Bordnetz (74) Teilnetze (79, 80) unterschiedlicher Spannung aufweist.

25. Verwendung einer elektrischen Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und/oder eines elektrischen Systems (70) nach einem der Ansprüche 21 bis 24 in einem Fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen und/oder einem Nutzkraftwagen und/oder einem Bus.