DE102014103571A1

DE102014103571A1 - FAULT TOLERANT DRIVE FOR ELECTRIC EFFECTS

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Publication number: DE102014103571A1
Application number: DE102014103571.2A
Authority: DE
Inventors: Gebhard Hudelmaier; Markus Heger
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-10-01
Also published as: WO2015139940A3; WO2015139940A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen fehlertoleranten Antrieb (20), der aus mehreren Teilantrieben besteht und der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine konstruktive Ausführung der Kontaktierung zwischen Maschine (20, 30, 40, 50, 60) und ECU (21) durch sechs einzelne Kontakte (35, 45, 55, 65) gebildet wird, welche um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind. Der fehlertolerante Antrieb (20) kann beispielsweise als Teil einer elektrischen Lenkung für ein Kraftfahrzeug verwendet werden.The invention relates to a fault-tolerant drive (20), which consists of several sub-drives and which is characterized in that a constructive embodiment of the contact between the machine (20, 30, 40, 50, 60) and ECU (21) by six individual contacts ( 35, 45, 55, 65) is formed, which are offset by an angle of 60 ° to each other. The fault-tolerant drive (20) can be used for example as part of an electric steering system for a motor vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen fehlertoleranten Antrieb, der aus mehreren Teileantrieben besteht und der beispielsweise als Teil einer elektrischen Lenkung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann.The invention relates to a fault-tolerant drive, which consists of several part drives and which can be used, for example, as part of an electric steering system of a motor vehicle.

Ein Antrieb besteht in der Regel aus einer elektrischen Maschine (Motor/Generator) und der zu deren Ansteuerung verwendeten Elektronik (ECU). Zum Betrieb der Maschine ist es erforderlich, die Leistungselektronik des Steuergerätes (ECU) mit den Wicklungsanschlüssen der Maschine zu verbinden.A drive usually consists of an electric machine (motor / generator) and the electronics (ECU) used to control them. To operate the machine, it is necessary to connect the power electronics of the control unit (ECU) to the winding terminals of the machine.

Für einen fehlertoleranten Antrieb können beispielsweise Teile des Antriebs redundant ausgeführt werden. Nach dem Stand der Technik kann dies beispielsweise bei der Maschine die Statorwicklung sein. Der Rotor mit der Welle kann hier gemeinsam verwendet werden, während die ECU beispielsweise komplett redundant aufgebaut werden kann.For example, parts of the drive can be designed to be redundant for a fault-tolerant drive. In the prior art, this may be the stator winding, for example in the case of the machine. The rotor with the shaft can be used together here, while the ECU can be constructed completely redundant, for example.

1 zeigt dies für einen Antrieb 10 mit zwei 3-phasigen Wicklungen 11 die in denselben Stator 12 der elektrischen Maschine gewickelt sind. Die beiden 3-phasigen Wicklungen wirken auf denselben gemeinsamen Rotor mit Welle der elektrischen Maschine. Der Antrieb 10 besteht also bezüglich der elektrischen Teile (Wicklung 11 und ECU 13) aus zwei Teilantrieben und hat zwei Wicklungssysteme. 1 shows this for a drive 10 with two 3-phase windings 11 in the same stator 12 the electric machine are wound. The two 3-phase windings act on the same common rotor with shaft of the electric machine. The drive 10 So there is with respect to the electrical parts (winding 11 and ECU 13 ) from two sub-drives and has two winding systems.

Für elektrische Servolenksysteme (EPS) werden in weiter Verbreitung Asynchronmotoren oder permanentmagneterregte Synchronmotoren (PMSM) eingesetzt. Die Statorwicklung wird in mehrere Nuten entlang des Umfangs der Maschine aufgeteilt. Bei PMSM werden zur Vermeidung von Kurzschlüssen innerhalb des Wicklungssystems bevorzugt Zahnspulenwicklungen verwendet. Hier werden die Spulen der Wicklungen jeweils um einen Statorzahn gewickelt. Die Wicklung kann hierbei gemäß dem Stand der Technik entweder als Zweischichtwicklung oder als Einschichtwicklung ausgeführt sein. Bei einer Zweischichtwicklung ist jeder Statorzahn bewickelt, folglich sind in einer Statornut zwei benachbarte Wicklungen enthalten. Bei einer Einschichtwicklung ist nur jeder zweite Zahn bewickelt und folglich ist auch in jeder Statornut nur eine Wicklung enthalten. Die Einschichtwicklung bietet für die Anwendung als redundanten bzw. fehlertoleranten Antrieb den Vorteil, dass keine Isolierung zwischen zwei Wicklungen in einer Nut erforderlich ist und eine magnetische Entkopplung von benachbarten Wicklungen besteht.For electric power steering systems (EPS) asynchronous motors or permanent magnet synchronous motors (PMSM) are widely used. The stator winding is divided into a plurality of slots along the circumference of the machine. In PMSM, tooth coil windings are preferably used to avoid short circuits within the winding system. Here, the coils of the windings are each wound around a stator tooth. In this case, according to the prior art, the winding can be designed either as a two-layer winding or as a single-layer winding. In a two-layer winding, each stator tooth is wound, as a result, two adjacent windings are contained in one stator slot. In a single-layer winding, only every second tooth is wound and consequently only one winding is included in each stator slot. The single-layer winding offers the advantage for use as a redundant or fault-tolerant drive that no insulation between two windings in a groove is required and there is a magnetic decoupling of adjacent windings.

Ausgehend von dem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der elektrischen Anschlüsse zwischen Maschine und Steuergerät (ECU) so zu gestalten, das alle gängigen Motortopologien (Nutzahl/Polzahl-Verhältnis) für EPS-Systeme verwendet werden können und keine zusätzlichen Komponenten für die Kontaktierung wie beispielsweise Stanzgitterverschaltung benötigt werden.Based on the discussed prior art, the invention is therefore the object of the arrangement of the electrical connections between the engine and control unit (ECU) to make that all common engine topologies (number / number ratio) can be used for EPS systems and no additional components for the contacting such as punched grid interconnection are needed.

Nach einem Aspekt der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe darin, dass für den Fall das die Kontaktierung in der ECU die Anschlussleitungen der Maschine an bestimmten Stellen in der ECU benötigt, eine möglichst einfache Komponente (Verschalteinheit) zur elektrischen Verbindung der Maschine und der ECU zur Verfügung gestellt wird, die für alle gängigen Motortopologien verwendet werden kann.According to one aspect of the invention, a further object is that in the case where the contacting in the ECU requires the connection lines of the machine at certain locations in the ECU, the simplest possible component (interconnecting unit) for the electrical connection of the machine and the ECU available which can be used for all common engine topologies.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.These objects are achieved by the features of claim 1. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. These can be combined in a technologically meaningful way. The description, in particular in conjunction with the drawing, additionally characterizes and specifies the invention.

Vorgesehen ist demgemäß einen fehlertoleranten Antrieb, der aus mehreren Teilantrieben besteht und der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine konstruktive Ausführung der Kontaktierung zwischen Maschine und ECU durch sechs einzelne Kontakte gebildet wird, welche um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind.Accordingly provided is a fault-tolerant drive, which consists of several sub-drives and which is characterized in that a structural design of the contact between the machine and ECU is formed by six individual contacts, which are offset by an angle of 60 ° to each other.

Ein Gedanke der Erfindung ist, die Anschlussleitungen eines redundanten Motors der aus zwei Teilantrieben besteht, im Abstand von 60° in die axial am Motor angeordnete Ansteuerelektronik (ECU) zu führen. Bevorzugt wird ein Abstand von ca. 60° für das Hineinführen der Anschlussleitungen des Motors (elektrische Maschine) in die Ansteuerelektronik. Damit lässt sich Aufwand bei der Verbindung des Motors und der Ansteuerelektronik reduzieren, wodurch sich ein Kostenvorteil ergibt.One idea of the invention is to lead the connection lines of a redundant motor, which consists of two partial drives, at intervals of 60 ° into the drive electronics (ECU) arranged axially on the motor. A distance of approximately 60 ° is preferred for the introduction of the connection lines of the motor (electric machine) into the control electronics. This can be effort in the connection of the motor and the control electronics reduce, resulting in a cost advantage.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße fehlertolerante Antrieb weiterhin eine Verschalteinheit, wobei eine elektrische Verbindung zwischen der Maschine und der ECU über die Verschalteinheit erfolgt, und wobei der fehlertolerante Antrieb dadurch gekennzeichnet ist, dass die konstruktive Ausführung der Kontaktierung zwischen der Maschine und der Verschalteinheit durch die sechs einzelnen Kontakte gebildet wird, welche um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind.In an advantageous embodiment, the fault-tolerant drive according to the invention further comprises a switching unit, wherein an electrical connection between the machine and the ECU via the switching unit, and wherein the fault-tolerant drive is characterized in that the structural design of the contact between the machine and the switching unit the six individual contacts is formed, which are offset by an angle of 60 ° to each other.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung ist, die Anschlussleitungen eines redundanten Motors der aus zwei Teilantrieben besteht, im Abstand von 60° mit den Leitungen einer axial am Motor angeordnete Verschalteinheit zu verbinden. Von der Verschalteinheit aus kann dann die elektrische Verbindung zur ECU an beliebigen Stellen erfolgen. Dadurch lassen sich die unterschiedlichen bei elektrischen Servolenkungen gängigen Motortopologien auf einfache Weise an die ECU anschließen. Aufgrund der hohen Flexibilität bei den Motortopologien und der Gleichteile bezüglich der Verschalteinheit lassen sich dadurch Kosten sparen. Mit der Verschalteinheit können dabei auch weitere erforderliche elektrische Verbindungen zur Spulenverschaltung, wie z. B. die Sternpunktverbindungen, realisiert werden.Another idea of the invention is to connect the connection lines of a redundant motor which consists of two sub-drives, at a distance of 60 ° with the lines of an axially arranged on the engine interconnecting unit. Of the Switching unit can then be made the electrical connection to the ECU at any point. This makes it easy to connect the various engine topologies common in electric power steering systems to the ECU. Due to the high flexibility in the engine topologies and the common parts with respect to the interconnecting unit can thereby save costs. With the interconnecting unit can also be required further electrical connections for Spulenverschaltung, such. B. the neutral point connections can be realized.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen fehlertoleranten Antriebs weist die Maschine einen Stator mit 12 Nuten und einen Rotor mit 8 Magnetpolen auf.In a further advantageous embodiment of the fault-tolerant drive according to the invention, the machine has a stator with 12 slots and a rotor with 8 magnetic poles.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen fehlertoleranten Antriebs ist eine Wicklung des Stators als Zweischichtwicklung ausgeführt.In a further advantageous embodiment of the fault-tolerant drive according to the invention, a winding of the stator is designed as a two-layer winding.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen fehlertoleranten Antriebs ist eine Wicklung des Stators als Einschichtwicklung ausgeführt.In a further advantageous embodiment of the fault-tolerant drive according to the invention, a winding of the stator is designed as a single-layer winding.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen fehlertoleranten Antriebs weist die Maschine einen Stator mit 12 Nuten und einen Rotor mit 10 Magnetpolen auf.In a further advantageous embodiment of the fault-tolerant drive according to the invention, the machine has a stator with 12 slots and a rotor with 10 magnetic poles.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen fehlertoleranten Antriebs wird der fehlertolerante Antrieb als Teil einer elektrischen Lenkung für ein Kraftfahrzeug verwendet.In a further advantageous embodiment of the fault-tolerant drive according to the invention, the fault-tolerant drive is used as part of an electric steering system for a motor vehicle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen fehlertoleranten Antriebs wird die elektrische Lenkung zum automatischen Fahren des Kraftfahrzeugs verwendet.In a further advantageous embodiment of the fault-tolerant drive according to the invention, the electric steering is used for automatically driving the motor vehicle.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Some embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1: eine schematische Darstellung eines fehlertoleranten Antriebs gemäß dem Stand der Technik, 1 FIG. 2: a schematic representation of a fault-tolerant drive according to the prior art, FIG.

2: eine vereinfachte Darstellung eines elektrischen Antriebs für Elektrolenkungen, 2 : a simplified representation of an electric drive for electric steering,

3: eine schematische Darstellung eines Wickelschemas einer Maschine in 12/8 Topologie mit einer Zweischichtwicklung entsprechend eines erfindungsgemäßen Aspekts, 3 FIG. 2: a schematic representation of a winding pattern of a machine in 12/8 topology with a two-layer winding according to an aspect of the invention, FIG.

4: eine schematische Darstellung möglicher Positionen für Motoranschlussleitungen für das in 3 dargestellte Wickelschema, 4 : a schematic representation of possible positions for motor connection cables for the in 3 illustrated winding diagram,

5: eine schematische Darstellung eines Wickelschemas einer Maschine in 12/8 Topologie mit einer Einschichtwicklung entsprechend eines weiteren erfindungsgemäßen Aspekts, 5 12 is a schematic representation of a winding pattern of a machine in 12/8 topology with a single-layer winding according to a further aspect of the invention,

6: eine schematische Darstellung möglicher Positionen für Motoranschlussleitungen für das in 5 dargestellte Wickelschema, 6 : a schematic representation of possible positions for motor connection cables for the in 5 illustrated winding diagram,

7: eine schematische Darstellung eines Wickelschemas einer Maschine in 12/10 Topologie mit einer Zweischichtwicklung entsprechend eines weiteren erfindungsgemäßen Aspekts, 7 FIG. 2 is a schematic representation of a winding pattern of a machine in 12/10 topology with a two-layer winding according to a further aspect of the invention. FIG.

8: eine schematische Darstellung möglicher Positionen für Motoranschlussleitungen für das in 7 dargestellte Wickelschema, 8th : a schematic representation of possible positions for motor connection cables for the in 7 illustrated winding diagram,

9: eine schematische Darstellung eines Wickelschemas einer Maschine in 12/10 Topologie mit einer Einschichtwicklung entsprechend eines weiteren erfindungsgemäßen Aspekts, und 9 a schematic representation of a winding pattern of a machine in 12/10 topology with a single-layer winding according to another aspect of the invention, and

10: eine schematische Darstellung möglicher Positionen für Motoranschlussleitungen für das in 9 dargestellte Wickelschema. 10 : a schematic representation of possible positions for motor connection cables for the in 9 illustrated winding diagram.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals.

Es ist bei elektrischen Antrieben 20 für Elektrolenkungen (EPS) weit verbreitet, die Ansteuerelektronik bzw. die Steuereinheit (ECU) 21 axial (in Richtung der Motorwelle 22) am Motor 23 anzuordnen, wie in 2 gezeigt. Gängige Motortopologien bei EPS-Systemen (elektrischen Lenkungssystemen) sind die 12/8- und die 12/10-Topologie. Dies bedeutet, dass das Wicklungssystem des Motors 23 auf 12 Statornuten 100 (siehe 4, 6, 8 oder 10) aufgeteilt ist und der Rotor eine Permanentmagneterregung mit 8 bzw. 10 Magnetpolen 200 (siehe 4, 6, 8 oder 10) enthält. Aufgrund der ganzzahligen Statornutzahl und des symmetrischen Wicklungsaufbaus eigenen sich diese Topologien auch für die Bewicklung mit zwei getrennten, d. h. redundanten Wicklungssystemen.It is with electric drives 20 widely used for electric power steering (EPS), the control electronics or the control unit (ECU) 21 axially (in the direction of the motor shaft 22 ) on the engine 23 to arrange, as in 2 shown. Common motor topologies for EPS systems (electrical steering systems) are the 12/8 and 12/10 topologies. This means that the winding system of the motor 23 on 12 stator slots 100 (please refer 4 . 6 . 8th or 10 ) and the rotor is a permanent magnet excitation with 8 or 10 magnetic poles 200 (please refer 4 . 6 . 8th or 10 ) contains. Due to the integer number of stator loads and the symmetrical winding structure, these topologies are also suitable for winding with two separate, ie redundant, winding systems.

3 und 4 zeigen entsprechend einer möglichen Ausführungsform ein beispielhaftes Wickelschema einer elektrischen Maschine (Motor/Generator) 30 in 12/8 Topologie mit einer Zweischichtwicklung mit zwei voneinander getrennten Teilwicklungen U1, W1, V1 und U2, W2, V2. 3 and 4 show, according to a possible embodiment, an exemplary winding diagram of an electrical machine (motor / generator) 30 in 12/8 topology with a two-layer winding with two separate part windings U1, W1, V1 and U2, W2, V2.

Die Wicklungen U1, W1, V1 bzw. U2, W2, V2 sind in Stern verschaltet, die einzelnen Spulen 31 einer Phase U1, W1, V1, U2, W2 oder V2 sind in Serie verschaltet. Durch eine spezielle Verschaltung der Phasen V (V1 bzw. V2) wird erreicht, dass die Anschlussleitung 32 der Phasen V 60° von den Anschlussleitungen 32 der Phasen W (W1 bzw. W2) entfernt sind. Damit liegt die Anschlussleitung 32 der Phasen V nicht wie bei der aus dem Stand der Technik bekannten Standardverschaltung der Phase V zwischen den Zuleitungen der Phasen U und W einer Teilwicklung.The windings U1, W1, V1 and U2, W2, V2 are connected in star, the individual coils 31 a phase U1, W1, V1, U2, W2 or V2 are connected in series. A special connection of the phases V (V1 or V2) ensures that the connecting cable 32 Phases V 60 ° from the connecting cables 32 phases W (W1 and W2) are removed. This is the connection cable 32 the phases V not as in the known from the prior art standard interconnection of the phase V between the leads of the phases U and W of a partial winding.

Werden die Verbindungsleitungen 33 zwischen den Spulen 31 und die Sternpunkte 34 entsprechend isoliert, lassen sich damit konstruktiv Kurzschlüsse außerhalb der Zahnspulen 31 verhindern. Dabei lassen sich bei dieser Wicklungsverschaltung die Anschlussleitungen 32 der einzelnen Phasen gerade heraus in einem Winkelabstand von 60° in eine axial an der elektrischen Maschine (Motor/Generator) 30 angeordneten ECU 21 führen, ohne dass eine spezielle Führung der Leitungen 32 beispielsweise in einer Verschalteinheit erforderlich ist.Be the connecting lines 33 between the coils 31 and the star points 34 Insulated accordingly, can be constructively short circuits outside of the dental coils 31 prevent. In this case, the connection lines can be used in this winding connection 32 the individual phases straight out at an angular distance of 60 ° into an axial at the electric machine (motor / generator) 30 arranged ECU 21 lead without any special guidance of the lines 32 For example, in a switching unit is required.

4 zeigt mögliche Positionen der Stellen, an denen die Motoranschlussleitungen 32 in die ECU 21 ohne größeren Aufwand geführt werden können. Wie aus 4 ersichtlich, können sechs einzelne Kontakte 35 an den Phasen V1, W1, U1, V2, W2 und U2 gebildet werden, die um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind. 4 shows possible positions of the locations where the motor connection cables 32 into the ECU 21 can be performed without major effort. How out 4 You can see six individual contacts 35 are formed at the phases V1, W1, U1, V2, W2 and U2, which are offset by an angle of 60 ° to each other.

5 und 6 zeigen entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform ein beispielhaftes Wickelschema einer elektrischen Maschine (Motor/Generator) 40 in 12/8 Topologie mit einer Einschichtwicklung mit zwei voneinander getrennten Teilwicklungen U1, W1, V1 und U2, W2, V2. 5 and 6 show, according to a further possible embodiment, an exemplary winding diagram of an electrical machine (motor / generator) 40 in 12/8 topology with a single-layer winding with two separate partial windings U1, W1, V1 and U2, W2, V2.

Werden die Sternpunkte 44 entsprechend isoliert, lassen sich damit konstruktiv Kurzschlüsse außerhalb der Zahnspulen 41 verhindern. Dabei lassen sich die Anschlussleitungen 42 der einzelnen Phasen gerade heraus in einem Winkelabstand von 60° in eine axial am Motor 23 angeordnete ECU 21 führen, ohne dass eine spezielle Führung der Leitungen 42 beispielsweise in einer Verschalteinheit erforderlich ist.Be the star points 44 Insulated accordingly, can be constructively short circuits outside of the dental coils 41 prevent. In doing so, the connecting cables can be left 42 of the individual phases straight out at an angular distance of 60 ° into one axially at the motor 23 arranged ECU 21 lead without any special guidance of the lines 42 For example, in a switching unit is required.

6 zeigt mögliche Positionen der Stellen, an denen die Motoranschlussleitungen 42 in die ECU 21 ohne größeren Aufwand geführt werden können. Wie aus 6 ersichtlich, können sechs einzelne Kontakte 45 an den Phasen V1, W1, U1, V2, W2 und U2 gebildet werden, die um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind. 6 shows possible positions of the locations where the motor connection cables 42 into the ECU 21 can be performed without major effort. How out 6 You can see six individual contacts 45 are formed at the phases V1, W1, U1, V2, W2 and U2, which are offset by an angle of 60 ° to each other.

7 und 8 zeigen entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform ein beispielhaftes Wickelschema einer elektrischen Maschine (Motor/Generator) 50 in 12/10 Topologie mit einer Zweischichtwicklung mit zwei voneinander getrennten Teilwicklungen U1, W1, V1 und U2, W2, V2. 7 and 8th show, according to a further possible embodiment, an exemplary winding diagram of an electrical machine (motor / generator) 50 in 12/10 topology with a two-layer winding with two separate partial windings U1, W1, V1 and U2, W2, V2.

Die Wicklungen U1, W1, V1 bzw. U2, W2, V2 sind in Stern verschaltet und die einzelnen Spulen 51 einer Phase U1, W1, V1, U2, W2 oder V2 sind in Serie verschaltet. Die Anschlussleitung 52 der Wicklung W1 kommt bei 90° aus den Nuten 100 der Maschine 50. Ohne großen Aufwand lässt sich diese Anschlussleitung 52 im Wickelkopf im Bereich der zugehörigen Spule 51 auf 60° verlegen, ohne dass dabei andere Spulen 51 berührt oder gekreuzt werden, wie es 7 zeigt. Die Anschlussleitung 52 der Wicklung U2 kommt bei 210° aus den Nuten 100 der Maschine 50. Ohne großen Aufwand lässt sich diese Anschlussleitung 52 im Wickelkopf im Bereich der zugehörigen Spule 51 auf 180° verlegen, ohne dass dabei andere Spulen 51 berührt oder gekreuzt werden, wie es 7 zeigt. Die Anschlussleitung 52 der Wicklung V2 kommt bei 330° aus den Nuten 100 der Maschine 50. Ohne großen Aufwand lässt sich diese Anschlussleitung 52 im Wickelkopf im Bereich der zugehörigen Spule 51 auf 300° verlegen, ohne dass dabei andere Spulen 51 berührt oder gekreuzt werden, wie es 7 zeigt.The windings U1, W1, V1 and U2, W2, V2 are connected in star and the individual coils 51 a phase U1, W1, V1, U2, W2 or V2 are connected in series. The connection cable 52 the winding W1 comes out of the grooves at 90 ° 100 the machine 50 , Without much effort, this connection cable can be 52 in the winding head in the area of the associated coil 51 to 60 ° without other coils 51 touched or crossed, like it 7 shows. The connection cable 52 the winding U2 comes out at 210 ° from the grooves 100 the machine 50 , Without much effort, this connection cable can be 52 in the winding head in the area of the associated coil 51 to 180 °, without doing other coils 51 touched or crossed, like it 7 shows. The connection cable 52 the winding V2 comes out of the grooves at 330 ° 100 the machine 50 , Without much effort, this connection cable can be 52 in the winding head in the area of the associated coil 51 to 300 ° without other coils 51 touched or crossed, like it 7 shows.

Werden die Verbindungsleitungen 53 zwischen den Spulen 51 und die Sternpunkte 54 entsprechend isoliert, lassen sich damit konstruktiv Kurzschlüsse außerhalb der Zahnspulen 51 verhindern. Mit den oben beschriebenen Maßnahmen lassen sich die Anschlussleitungen 52 der einzelnen Phasen gerade heraus in einem Winkelabstand von 60° in eine axial am Motor 23 angeordnete ECU 21 führen, ohne dass eine spezielle Führung der Leitungen 52 beispielsweise in einer Verschalteinheit erforderlich ist.Be the connecting lines 53 between the coils 51 and the star points 54 Insulated accordingly, can be constructively short circuits outside of the dental coils 51 prevent. With the measures described above can be the connecting cables 52 of the individual phases straight out at an angular distance of 60 ° into one axially at the motor 23 arranged ECU 21 lead without any special guidance of the lines 52 For example, in a switching unit is required.

8 zeigt mögliche Positionen der Stellen, an denen die Motoranschlussleitungen 52 in die ECU 21 ohne größeren Aufwand geführt werden können. Wie aus 8 ersichtlich, können sechs einzelne Kontakte 55 an den Phasen V1, W1, U1, V2, W2 und U2 gebildet werden, die um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind. 8th shows possible positions of the locations where the motor connection cables 52 into the ECU 21 can be performed without major effort. How out 8th You can see six individual contacts 55 are formed at the phases V1, W1, U1, V2, W2 and U2, which are offset by an angle of 60 ° to each other.

9 und 10 zeigen entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform ein beispielhaftes Wickelschema einer elektrischen Maschine (Motor/Generator) 60 in 12/10 Topologie mit einer Einschichtwicklung mit zwei voneinander getrennten Teilwicklungen U1, W1, V1 und U2, W2, V2. 9 and 10 show, according to a further possible embodiment, an exemplary winding diagram of an electrical machine (motor / generator) 60 in 12/10 topology with one Single-layer winding with two separate partial windings U1, W1, V1 and U2, W2, V2.

Die Anschlussleitung 62 der Wicklung W1 kommt bei 90° aus den Nuten 100 der Maschine 60. Ohne großen Aufwand lässt sich diese Anschlussleitung 62 im Wickelkopf im Bereich der zugehörigen Spule 61 auf 60° verlegen, ohne dass dabei andere Spulen 61 berührt oder gekreuzt werden, wie es 9 zeigt. Die Anschlussleitung 62 der Wicklung U2 kommt bei 210° aus den Nuten 100 der Maschine 60. Ohne großen Aufwand lässt sich diese Anschlussleitung 62 im Wickelkopf im Bereich der zugehörigen Spule 61 auf 180° verlegen, ohne dass dabei andere Spulen 61 berührt oder gekreuzt werden, wie es 9 zeigt. Die Anschlussleitung 62 der Wicklung V2 kommt bei 330° aus den Nuten 100 der Maschine 60. Ohne großen Aufwand lässt sich diese Anschlussleitung 62 im Wickelkopf im Bereich der zugehörigen Spule 61 auf 300° verlegen, ohne dass dabei andere Spulen 61 berührt oder gekreuzt werden, wie es 9 zeigt.The connection cable 62 the winding W1 comes out of the grooves at 90 ° 100 the machine 60 , Without much effort, this connection cable can be 62 in the winding head in the area of the associated coil 61 to 60 ° without other coils 61 touched or crossed, like it 9 shows. The connection cable 62 the winding U2 comes out at 210 ° from the grooves 100 the machine 60 , Without much effort, this connection cable can be 62 in the winding head in the area of the associated coil 61 to 180 °, without doing other coils 61 touched or crossed, like it 9 shows. The connection cable 62 the winding V2 comes out of the grooves at 330 ° 100 the machine 60 , Without much effort, this connection cable can be 62 in the winding head in the area of the associated coil 61 to 300 ° without other coils 61 touched or crossed, like it 9 shows.

Werden die Sternpunkte 64 entsprechend isoliert, lassen sich damit konstruktiv Kurzschlüsse außerhalb der Zahnspulen 61 verhindern. Mit den oben beschriebenen Maßnahmen lassen sich die Anschlussleitungen 62 der einzelnen Phasen gerade heraus in einem Winkelabstand von 60° in eine axial am Motor 23 angeordnete ECU 21 führen ohne das eine spezielle Führung der Leitungen 62 beispielsweise in einer Verschalteinheit erforderlich ist.Be the star points 64 Insulated accordingly, can be constructively short circuits outside of the dental coils 61 prevent. With the measures described above can be the connecting cables 62 of the individual phases straight out at an angular distance of 60 ° into one axially at the motor 23 arranged ECU 21 lead without a special guidance of the wires 62 For example, in a switching unit is required.

10 zeigt mögliche Positionen der Stellen, an denen die Motoranschlussleitungen 62 in die ECU 21 ohne größeren Aufwand geführt werden können. Wie aus 10 ersichtlich, können sechs einzelne Kontakte 65 an den Phasen V1, W1, U1, V2, W2 und U2 gebildet werden, die um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind. 10 shows possible positions of the locations where the motor connection cables 62 into the ECU 21 can be performed without major effort. How out 10 You can see six individual contacts 65 are formed at the phases V1, W1, U1, V2, W2 and U2, which are offset by an angle of 60 ° to each other.

Die obigen Ausführungsbeispiele der Motorbewicklung zeigen, dass bei redundanten Motoren die Wicklungsanschlüsse mit geringem Aufwand auf einen Abstand von 60° gebracht werden können, ohne dass es dabei zu einer Berührung oder Überkreuzung mit anderen Spulen kommt. Die Motortopologie und die Motorbewicklung sind nicht auf die Ausführungsbeispiele der Motorbewicklung beschränkt. Elektrischen Maschinen (Motor/Generator) mit mehr als den zwei beschriebenen Teilantrieben bzw. mit mehr als zwei Wicklungssystemen sind möglich.The above embodiments of the motor winding show that in redundant motors, the winding connections can be brought to a distance of 60 ° with little effort, without causing a touch or crossover with other coils. The motor topology and motor winding are not limited to the embodiments of motor winding. Electric machines (motor / generator) with more than the two described partial drives or with more than two winding systems are possible.

Während sich mit den oben beschriebenen Maßnahmen die Anschlussleitungen der einzelnen Phasen gerade heraus in einem Winkelabstand von 60° in eine axial am Motor angeordnete ECU führen lassen ohne das eine spezielle Führung der Leitungen beispielsweise in einer Verschalteinheit erforderlich ist, so ist es entsprechend einer möglichen Ausführungsform jedoch auch möglich, in den obigen Ausführungsbeispielen eine spezielle Führung der Leitungen beispielsweise in Form einer Verschalteinheit zu realisieren.While with the measures described above, the connection lines of the individual phases straight out at an angular distance of 60 ° in an axially arranged on the engine ECU without a special guidance of the lines, for example, in a switching unit is required, it is according to a possible embodiment However, also possible to realize in the above embodiments, a special guidance of the lines, for example in the form of a switching unit.

Der in den obigen Ausführungsbeispielen vorgestellte fehlertolerante Antrieb kann beispielsweise als Teil einer elektrischen Lenkung für ein Kraftfahrzeug verwendet werden. Die elektrische Lenkung kann wiederum beispielsweise zum automatischen Fahren des Kraftfahrzeugs verwendet werden.The fault-tolerant drive presented in the above embodiments can for example be used as part of an electric steering system for a motor vehicle. The electric steering can in turn be used for example for automatic driving of the motor vehicle.

Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.Although some possible embodiments of the invention have been disclosed in the foregoing description, it is to be understood that numerous other variants of embodiments exist through the possibility of combining all of the cited and further all of the obvious technical features and embodiments. It is further understood that the embodiments are to be understood as examples only, which in no way limit the scope, applicability and configuration. Rather, the foregoing description would suggest a suitable way for the skilled person to realize at least one exemplary embodiment. It should be understood that in an exemplary embodiment, numerous changes in the function and arrangement of the elements may be made without departing from the scope and equivalents disclosed in the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Antriebdrive
1111: Wicklungenwindings
1212: Statorstator
1313: ECUECU
2020: elektrischer Antriebelectric drive
2121: Steuereinheit (ECU)Control unit (ECU)
2222: Motorwellemotor shaft
2323: Motorengine
100100: Statornutenstator
200200: Magnetpolenmagnetic poles
3030: elektrischen Maschine (Motor/Generator)electric machine (motor / generator)
3131: SpulenDo the washing up
3232: Anschlussleitung der PhasenConnecting cable of the phases
3333: Verbindungsleitungeninterconnectors
3434: Sternpunktestar points
3535: Kontaktecontacts
4040: elektrischen Maschine (Motor/Generator)electric machine (motor / generator)
4141: SpulenDo the washing up
4242: Anschlussleitung der PhasenConnecting cable of the phases
4343: Verbindungsleitungeninterconnectors
4444: Sternpunktestar points
4545: Kontaktecontacts
5050: elektrischen Maschine (Motor/Generator)electric machine (motor / generator)
5151: SpulenDo the washing up
5252: Anschlussleitung der PhasenConnecting cable of the phases
5353: Verbindungsleitungeninterconnectors
5454: Sternpunktestar points
5555: Kontaktecontacts
6060: elektrischen Maschine (Motor/Generator)electric machine (motor / generator)
6161: SpulenDo the washing up
6262: Anschlussleitung der PhasenConnecting cable of the phases
6363: Verbindungsleitungeninterconnectors
6464: Sternpunktestar points
6565: Kontaktecontacts

Claims

Fehlertoleranter Antrieb (20) aus mehreren Teilantrieben bestehend, dadurch gekennzeichnet, dass eine konstruktive Ausführung der Kontaktierung zwischen Maschine (20, 30, 40, 50, 60) und ECU (21) durch sechs einzelne Kontakte (35, 45, 55, 65) gebildet wird, welche um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind.Fault-tolerant drive ( 20 ) consisting of several sub-drives, characterized in that a constructive embodiment of the contact between machine ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) and ECU ( 21 ) by six individual contacts ( 35 . 45 . 55 . 65 ) is formed, which are offset by an angle of 60 ° to each other.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Verschalteinheit, wobei eine elektrische Verbindung zwischen der Maschine (20, 30, 40, 50, 60) und der ECU (21) über die Verschalteinheit erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die konstruktive Ausführung der Kontaktierung zwischen der Maschine und der Verschalteinheit durch die sechs einzelnen Kontakte (35, 45, 55, 65) gebildet wird, welche um einen Winkel von 60° versetzt zueinander angeordnet sind.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to claim 1, further comprising a switching unit, wherein an electrical connection between the machine ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) and the ECU ( 21 ) takes place via the interconnecting unit, characterized in that the structural design of the contacting between the machine and the interconnecting unit by the six individual contacts ( 35 . 45 . 55 . 65 ) is formed, which are offset by an angle of 60 ° to each other.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (20, 30, 40, 50, 60) einen Stator mit 12 Nuten (100) und einen Rotor mit 8 Magnetpolen (200) aufweist.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the machine ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) a stator with 12 slots ( 100 ) and a rotor with 8 magnetic poles ( 200 ) having.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wicklung des Stators als Zweischichtwicklung ausgeführt ist.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to claim 3, characterized in that a winding of the stator is designed as a two-layer winding.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wicklung des Stators als Einschichtwicklung ausgeführt ist.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to claim 3, characterized in that a winding of the stator is designed as a single-layer winding.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (20, 30, 40, 50, 60) einen Stator mit 12 Nuten (100) und einen Rotor mit 10 Magnetpolen (200) aufweist.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the machine ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) a stator with 12 slots ( 100 ) and a rotor with 10 magnetic poles ( 200 ) having.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wicklung des Stators als Zweischichtwicklung ausgeführt ist.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to claim 6, characterized in that a winding of the stator is designed as a two-layer winding.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wicklung des Stators als Einschichtwicklung ausgeführt ist.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to claim 6, characterized in that a winding of the stator is designed as a single-layer winding.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach einem der Anspruche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der fehlertolerante Antrieb (20) als Teil einer elektrischen Lenkung für ein Kraftfahrzeug verwendet wird.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fault-tolerant drive ( 20 ) is used as part of an electric steering system for a motor vehicle.

Fehlertoleranter Antrieb (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Lenkung zum automatischen Fahren des Kraftfahrzeugs verwendet wird.Fault-tolerant drive ( 20 ) according to claim 9, characterized in that the electric steering is used for automatic driving of the motor vehicle.