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Gebiet der Offenbarung
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Die Offenbarung betrifft allgemein rotierende elektrische Maschinen. Insbesondere betrifft die Offenbarung einen Stator einer elektrischen Maschine. Ferner betrifft die Offenbarung eine elektrische Maschine zum elektrischen Antreiben von zum Beispiel einem elektrischen Fahrzeug, wie etwa einem Elektroauto, sowie ein elektrisches Fahrzeug.
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Hintergrund
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Elektrische Fahrzeuge, wie zum Beispiel Elektroautos, haben viele Vorteile gegenüber traditionellen Fahrzeugen, die mit Verbrennungsmotoren versehen sind. In den meisten Fällen kann die von einem elektrischen Fahrzeug verwendete elektrische Energie mit geringeren Verschmutzungsemissionen und mit einem geringeren Verbrauch von nicht-erneuerbaren natürlichen Ressourcen erzeugt werden als in einem Fall, wo ein Verbrennungsmotor verwendet wird, um bordeigene Kraftstoffenergie in Vortrieb umzuwandeln. Ferner sind elektrische Fahrzeuge typischerweise in der Lage, Bremsenergie wiederzugewinnen, wohingegen in traditionellen Fahrzeugen, die mit Verbrennungsmotoren versehen sind, die Bremsenergie als Wärme verschwendet wird. Ein elektrisches Fahrzeug weist typischerweise einen oder mehrere elektrische Antriebe auf, um einen oder mehrere Vortriebsaktuatoren des elektrischen Fahrzeugs anzutreiben. Ein Vortriebsaktuator kann zum Beispiel, aber nicht notwendigerweise, ein Rad eines Elektroautos, ein Rad eines elektrischen Motorrads oder ein Propeller eines elektrischen Boots oder Unterseeboots sein. Ein elektrischer Antrieb umfasst eine elektrische Maschine, die direkt oder über ein Getriebe mit einem oder mehreren Vortriebsaktuatoren verbunden ist, ein Batterieelement zum Speichern von elektrischer Energie, sowie einen elektrischen Wandler zum Umwandeln der Gleichspannung des Batterieelements in Spannungen, die für die elektrische Maschine geeignet sind. Der elektrische Wandler ist vorteilhaft bidirektional, um zu erlauben, dass die elektrische Maschine nicht nur als Motor zum Bereitstellen des Vortriebs arbeitet, sondern auch als Generator zum Laden des Batterieelements während Bremsung.
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Ein Nachteil in Bezug auf einen elektrischen Antrieb der oben beschriebenen Art ist, dass hohe elektrische Ströme und/oder hohe Spannungen in Fällen erforderlich sind, wo es erwünscht ist, eine hohe mechanische Kraft den Vortriebsaktuatoren zuzuführen, zum Beispiel den Rädern eines Elektroautos. Die hohen elektrischen Ströme und/oder hohen Spannungen können ein Sicherheitsrisiko insbesondere in elektrischen Rennwägen oder anderen Fahrzeugen darstellen, wo das Risiko eines Unfalls oder Abkommens von der Fahrbahn beträchtlich ist. Ferner können hohe Spannungen Probleme unter nassen Bedingungen verursachen, weil Feuchtigkeit die Spannungsfestigkeit von Isolationsstrukturen verringern könnte. Noch weiter können hohe elektrische Ströme und/oder hohe Spannungen ein Sicherheitsrisiko in Hybridfahrzeugen darstellen, die zusätzlich zu einem elektrischen Vortriebssystem einen Verbrennungsmotor aufweisen. Im Falle einer Leckage im Kraftstofftank eines Hybridfahrzeugs erhöhen die hohen elektrischen Ströme und/oder hohen Spannungen das Brandrisiko. Daher besteht Bedarf, die maximalen Spannungen sowie auch die maximalen elektrischen Ströme zu begrenzen.
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Zusammenfassung
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Das Folgende zeigt eine vereinfachte Zusammenfassung auf, um für ein grundliegendes Verständnis einiger Aspekte von verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungen zu sorgen. Die Zusammenfassung ist kein extensiver Überblick der Erfindung. Sie ist weder dazu gedacht, Schlüssel- oder kritische Elemente der Erfindung zu identifizieren, noch den Umfang der Erfindung zu begrenzen. Die folgende Zusammenfassung bietet lediglich einige Aspekte der Erfindung in einer vereinfachten Form, als Einleitung für eine detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
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Gemäß der Erfindung wird ein neuer Stator für eine elektrische Außenrotor-Radialflussmaschine angegeben. Ein Stator gemäß der Erfindung weist auf:
- – eine Statorkernstruktur, die einen Jochabschnitt aufweist, der sich um 360 Grad in Umfangsrichtung erstreckt, und
- – zumindest vier Mehrphasen-Statorwicklungen, die auf der Statorkernstruktur angebracht sind.
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Jede der Mehrphasen-Statorwicklungen kann zum Beispiel eine Stern- oder Delta-geschaltete dreiphasige Wicklung sein. Die Mehrphasen-Statorwicklungen erzeugen ein rotierendes Magnetfeld, wenn ihnen elektrische Wechselströme zugeführt werden. Die Mehrphasen-Statorwicklungen sind elektrisch voneinander isoliert und haben elektrische Anschlüsse zum Verbinden mit voneinander getrennten externen elektrischen Systemen, zum Beispiel voneinander getrennten elektrischen Wandlern. Wenn viele separate Mehrphasen-Statorwicklungen vorhanden sind, können die Spannungen und Ströme jeder Mehrphasen-Statorwicklung auf einen geringen Wert gehalten werden, und daher können Sicherheitsprobleme in Bezug auf hohe Spannungen und auf hohe Ströme zum Beispiel bei der Anwendung in elektrischen Fahrzeugen vermieden werden. In einem Stator gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ist die Anzahl der Mehrphasen-Statorwicklungen zumindest zehn. In einem Stator gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ist die Anzahl der Mehrphasen-Statorwicklungen zumindest fünfzehn. In einem Stator gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ist die Anzahl der Mehrphasen-Statorwicklungen zumindest zwanzig. In einem Stator gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ist die Anzahl der Mehrphasen-Statorwicklungen zumindest fünfzig. In einem Stator gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ist die Anzahl der Mehrphasen-Statorwicklungen zumindest hundert. In einem Stator gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ist die Anzahl der Mehrphasen-Statorwicklungen zumindest zweihundert. In einem Stator gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ist die Anzahl der Mehrphasen-Statorwicklungen zumindest zehn und höchstens 250. In einem Stator gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ist die Anzahl der Mehrphasen-Statorwicklungen zumindest hundert und zumindest 500.
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Gemäß der Erfindung wird auch eine neue elektrische Maschine angegeben. Eine elektrische Maschine gemäß der Erfindung weist einen Stator gemäß der Erfindung sowie einen Rotor auf, der in Bezug auf den Stator drehbar gelagert ist.
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Gemäß der Erfindung wird auch ein neuer elektrischer Antrieb angegeben, der eine elektrische Maschine gemäß der Erfindung und Stromversorgungssysteme umfasst, deren jedes mit einer der Mehrphasen-Statorwicklungen der elektrischen Maschine verbunden ist. Jedes der Stromversorgungssysteme kann ein Batterieelement und einen elektrischen Wandler aufweisen, um die Gleichspannung des Batterieelements in eine Mehrphasen-Wechselspannung umzuwandeln, die für die Mehrphasen-Statorwicklung geeignet ist, welche mit dem betreffenden Stromversorgungssystem verbunden ist.
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Gemäß der Erfindung wird ein neues elektrisches Fahrzeug angegeben, das zum Beispiel, aber nicht notwendigerweise, ein Elektroauto, ein elektrisches Motorrad, ein Elektroboot oder ein elektrisches Unterseeboot sein kann. Ein elektrisches Fahrzeug gemäß der Erfindung umfasst zumindest einen elektrischen Antrieb gemäß der Erfindung zum Antrieb von zumindest einem Vortriebsaktuator, zum Beispiel einem Rad, des elektrischen Fahrzeugs.
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In den beigefügten Ansprüchen werden eine Anzahl von beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungen der Erfindung beschrieben.
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Verschiedene beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungen der Erfindung, sowohl als Konstruktionen als auch Betriebsverfahren, zusammen mit zusätzlichen Zielen und Vorteilen davon, werden aus der folgenden Beschreibung von bestimmten Ausführungsbeispielen am besten verständlich, wenn man sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen liest.
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Die Verben „umfassen” und „enthalten” werden in dieser Schrift als offene Einschränkungen verwendet, die das Vorhandensein von nicht genannten Merkmalen nicht ausschließen oder benötigen. Die in den beigefügten abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale sind miteinander frei kombinierbar, solange nicht anderweitig ausdrücklich gesagt. Ferner versteht es sich, dass die Verwendung von „einer” oder „eine”, d. h. in Singularform, in dieser gesamten Schrift eine Mehrzahl nicht ausschließt.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungen der Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend im näheren Detail in den beigefügten Zeichnungen erläutert, worin:
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1a, 1b und 1c stellen eine elektrische Maschine gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung dar,
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2 zeigt ein Teil eines Stators einer elektrischen Maschine einer anderen beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung,
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebs gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung, und
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die in der nachfolgenden Beschreibung angegebenen spezifischen Beispiele sollten nicht so verstanden werden, dass sie den Umfang und/oder die Anwendbarkeit der beigefügten Ansprüche einschränken. Listen und Gruppen von Beispielen, die in der Beschreibung vorgesehen sind, sind nicht erschöpfend, solange nicht anderweitig ausdrücklich gesagt.
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1a zeigt eine elektrische Maschine gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator 101 und einen Rotor 102, der in Bezug auf den Stator drehbar gelagert ist. Eine Rahmenstruktur der elektrischen Maschine und ein Lagersystem zum Tragen des Rotors in Bezug auf den Stator sind in Bezug auf 1a nicht gezeigt. In diesem beispielhaften und nicht einschränkenden Fall ist die elektrische Maschine eine Außenrotor-Radialflussmaschine. Der Stator 101 umfasst eine Statorkernstruktur 103, die mehrere Statorzähne und Statorschlitze zwischen benachbarten Statorzähnen aufweist. Die Statorkernstruktur ist bevorzugt aus ferromagnetischen Stahlblechen hergestellt, welche elektrisch voneinander isoliert sind und die in der axialen Richtung der elektrischen Maschine gestapelt sind. Die axiale Richtung ist parallel zur z-Achse eines Koordinatensystems 199. Der Stator 101 umfasst Mehrphasen-Statorwicklungen 104, 105, 106, 107 und 108, die an der Statorkernstruktur 103 angebracht sind. Die Mehrphasen-Statorwicklungen 104–108 erzeugen ein rotierendes Magnetfeld, wenn elektrische Wechselströme zugeführt werden. Die Mehrphasen-Statorwicklungen sind elektrisch voneinander isoliert und haben elektrische Anschlüsse zum Verbinden mit voneinander getrennten externen elektrischen Systemen, zum Beispiel voneinander getrennten elektrischen Wandlern. In 1a sind die elektrischen Anschlüsse der Mehrphasen-Statorwicklung 104 mit Bezugszahlen 119a, 119b und 119c bezeichnet.
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Im in 1a dargestellten beispielhaften und nicht einschränkenden Fall ist, umfasst der Rotor 102 der elektrischen Maschine Permanentmagneten zum Erzeugen eines Magnetflusses, der durch den Luftspalt der elektrischen Maschine hindurchgeht. In 1a ist einer der Permanentmagneten mit einer Bezugszahl 117 bezeichnet. Wie in 1a dargestellt, sind die Permanentmagneten an einer Innenoberfläche der Rotorkernstruktur 118 derart angebracht, dass die Permanentmagneten zur Luftspaltoberfläche des Stators 101 hin weisen. Ein inhärenter Vorteil der in 1a dargestellten Außenrotorkonstruktion ist, dass die Zentrifugalkraft nicht gegen, sondern für die Befestigung der Permanentmagneten der Rotorkernstruktur 118 wirkt. Es ist jedoch auch möglich, dass eine elektrische Maschine gemäß einer anderen beispielhaften nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung keine Permanentmagnetmaschine ist, sondern eine Induktionsmaschine oder eine Reluktanzmaschine.
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Im in 1a dargestellte beispielhaften und nicht einschränkendem Fall besteht die Statorkernstruktur 103 aus fünf Statorsegmenten 112, 113, 114, 115 und 116, deren jedes einen Sektor von 72 Grad, d. h. 360 Grad/5, abdeckt. In diesem beispielhaften und nicht einschränkenden Fall ist jede der Mehrphasen-Statorwicklungen 104–108 an nur einem der Statorsegmente angebracht. Ein inhärenter Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Mehrphasen-Statorwicklungen vorab auf die Anordnung der Statorkernstruktur 103 gewickelt werden können. Es ist jedoch auch möglich, dass die Mehrphasen-Statorwicklungen einer elektrischen Maschine gemäß einer anderen beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung sich über Verbindungen zwischen benachbarten Statorsegmenten hinweg erstrecken. Ferner ist es auch möglich, dass eine Statorkernstruktur einer elektrischen Maschine gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung ein einzelnes Teil ist, statt aus Segmenten zusammengebaut zu sein.
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1b zeigt das Statorsegment 112 und ein Teil des Rotors 102 im größeren Detail. Wie in 1b dargestellt, ist die Mehrphasen-Statorwicklung 104, die an dem Statorsegment 112 angebracht ist, eine Delta-geschaltete Dreiphasen-Wicklung, wobei die Breite jeder Wicklung, d. h. eine Wicklungsbreite, eine Statorschlitzteilung ist. Die Phasen der Dreiphasen-Wicklung sind mit den Bezugszahlen 104a, 104b und 104c bezeichnet. Wie in 1b dargestellt, sind zwei Polpaare pro jeder der Phasen 104a, 104b und 104c vorhanden. Es ist bemerkenswert, dass in den 1a und 1b die Mehrphasen-Statorwicklungen schematisch aufgezeigt sind, um die elektrischen Verbindungen darzustellen. In 1b sind die Magnetisierungsrichtungen der Permanentmagneten des Rotors 102 mit Pfeilen bezeichnet. Wie aus 1 verständlich, ist die Polteilung des von den Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses eine Statorschlitzteilung.
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Ein Vorteil der oben beschriebenen Anordnung, wo die Wicklungsbreite eine Statorschlitzteilung ist, ist, dass die Endwicklungen in der Achsrichtung kurz sind, d. h. in der z-Richtung des Koordinatensystems 199, weil die Endabschnitte der Wicklungen einander nicht überkreuzen. Es ist jedoch in einer elektrischen Maschine gemäß einer anderen beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung auch möglich, dass die Wicklungsbreite größer als eine Statorschlitzteilung ist, und die Endabschnitte der Wicklungen einander überkreuzen.
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1c zeigt ein Teil der Luftspaltoberfläche des Stators 101. Das Teil der Luftspaltoberfläche entspricht einem in 1a gezeigten Sektor S. Wie aus 1a ersichtlich, bedeckt der Sektor S Teile der Mehrphasen-Statorwicklungen 106 und 107. In 1c ist eine. der Wicklungen der Mehrphasen-Statorwicklung 107 mit einer Bezugszahl 109 bezeichnet. In der in den 1a bis 1c dargestellten beispielhaften elektrischen Maschine ist jede Wicklung der Mehrphasen-Statorwicklungen so angeordnet, dass sie sich über die Gesamtlänge L der Statorkernstruktur in der axialen Richtung erstreckt, und unterschiedliche der Mehrphasen-Statorwicklungen an Bereichen der Statorkernstruktur angebracht sind, die in der Umfangsrichtung der Luftspaltoberfläche des Stators aufeinanderfolgend angeordnet sind. In einem allgemeinen Fall ist es möglich, dass die Mehrphasen-Statorwicklungen in der Umfangsrichtung einander partiell überlappen, wenn Statorschlitze vorhanden sind, welche zwei Wicklungsseiten von zwei oder mehr Mehrphasen-Statorwicklungen enthalten, so dass Drähte der Wicklungsseiten von unterschiedlichen Mehrphasen-Statorwicklungen in der radialen Richtung aufeinander liegen. Im in den 1a bis 1c dargestellten beispielhaften und nicht einschränkendem Fall ist keine solche partielle Überlappung der oben erwähnten Art vorhanden.
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2 zeigt ein Teil der Luftspaltoberfläche eines Stators einer elektrischen Maschine gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung. Der Stator umfasst eine Statorkernstruktur mit einer Mehrzahl von Statorzähnen und Statorschlitzen zwischen benachbarten Statorzähnen. In 2 ist einer der Statorzähne mit einer Bezugszahl 210 bezeichnet. Die Statorkernstruktur ist bevorzugt aus ferromagnetischen Stahlblechen hergestellt, die elektrisch voneinander isoliert sind und die in der axialen Richtung der elektrischen Maschine gestapelt sind. Die axiale Richtung ist parallel zur z-Achse eines Koordinatensystems 299. Der Stator umfasst Mehrphasen-Statorwicklungen, die an der Statorkernstruktur angebracht sind. 2 zeigt Teile der Mehrphasen-Statorwicklungen 206, 207, 226 und 227. In diesem beispielhaften und nicht einschränkenden Fall ist jede der Mehrphasen-Statorwicklungen an einem von Bereichen der Statorkernstruktur angebracht, die in der axialen Richtung der elektrischen Maschine aufeinanderfolgend angeordnet sind. Zum Beispiel gehören die Mehrphasen-Statorwicklungen 206 und 207 zu einem ersten Bereich A1 der Statorkernstruktur, und die Mehrphasen-Statorwicklungen 226 und 227 gehören zu einem zweiten Bereich A2 der Statorkernstruktur, wobei die ersten und zweiten Bereiche A1 und A2 in der axialen Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. In einer elektrischen Maschine gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung umfasst die Statorkernstruktur einen radialen Kühlkanal 211 in einer Region, die sich zwischen den Bereichen A1 und A2 der Statorkernstruktur befindet, die in der axialen Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebs gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung. Der elektrische Antrieb umfasst eine elektrische Maschine 300 gemäß einer Ausführung der Erfindung und Stromversorgungssysteme 331, 332, 333, .... und 334. Die elektrische Maschine 300 kann zum Beispiel so sein, wie oben in Bezug auf die 1a bis 1c beschrieben. Die elektrische Maschine ist angeordnet, um einen Vortriebsaktuator 339 anzutreiben. In diesem beispielhaften Fall ist der Vortriebsaktuator ein Rad, das direkt mit dem Rotor der elektrischen Maschine 300 verbunden ist. Jedes der Stromversorgungssysteme ist mit einer der Mehrphasen-Statorwicklungen der elektrischen Maschine verbunden. Jedes der Stromversorgungssysteme umfasst ein Batterieelement und einen elektrischen Wandler zum Umwandeln der Gleichspannung des Batterieelements in Wechselspannungen, welche für die Mehrphasen-Statorwicklung geeignet sind, welche mit dem betreffenden Stromversorgungssystem verbunden ist. In diesem beispielhaften und nicht einschränkenden Fall bedeutet „Mehrphase” „dreiphasig”. In 3 ist das Batterieelement des Stromversorgungssystems 331 mit einer Bezugszahl 335 bezeichnet, und der elektrische Wandler des Stromversorgungssystems 331 ist mit einer Bezugszahl 336 bezeichnet.
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Jedes der Stromversorgungssysteme 331–334 ist bevorzugt, aber nicht notwendigerweise mit Mitteln versehen, um den Betrieb der Mehrphasen-Statorwicklung zu steuern, welche mit dem betreffenden Stromversorgungssystem verbunden ist, so dass die Entitäten, welche jeweils aus einem der Stromversorgungssysteme und der entsprechenden Mehrphasen-Statorwicklung bestehen, in der Lage sind, unabhängig voneinander zu arbeiten. Jedes der Stromversorgungssysteme kann angeordnet sein, um Amplituden, Frequenzen und Phasen von elektrischen Strömen zu messen, die der Mehrphasen-Statorwicklung zugeführt werden, die mit dem betreffenden Stromversorgungssystem verbunden ist. Ferner kann jedes der Stromversorgungssysteme angeordnet sein, um Amplituden, Frequenzen und Phasen von Spannungen der Mehrphasen-Statorwicklung zu messen, die mit dem betreffenden Stromversorgungssystem verbunden ist. Somit können die elektromotorischen Kräfte, die an den Mehrphasen-Statorwicklungen induziert werden, in einer Freilaufsituation gemessen werden, wenn den Mehrphasen-Statorwicklungen kein elektrischer Strom zugeführt werden. Auf der Basis der gemessenen Amplituden, Frequenzen und Phasen der induzierten elektromotorischen Kräfte sind die Stromversorgungssysteme in der Lage, Amplituden, Frequenzen und Phasen von Spannungen anzupassen, die von ihren elektrischen Wandlern erzeugt werden, so dass ein glatter Flug-Start, d. h. ein Starten der Stromzufuhr zu einer rotierenden Maschine, ausgeführt werden kann. Die oben erwähnte gegenseitige Unabhängigkeit der Entitäten, die jeweils aus einem der Stromversorgungssysteme und der entsprechenden Mehrphasen-Statorwicklung bestehen, verbessert die Fehlertoleranz des elektrischen Antriebs. In einer Fehlersituation, wo eine oder mehrere der Entitäten beschädigt wird, können die beschädigten Entitäten abgeschaltet werden, so dass kein elektrischer Strom in ihren Mehrphasen-Statorwicklungen fließt und somit die beschädigten Entitäten die arbeitenden Entitäten nicht wesentlich stören, zum Beispiel bei Betrieb als Bremsgeneratoren. Die Stromversorgungssysteme 331–334 werden mit einem Controller 337 gesteuert, der Steuersignale für die Stromversorgungssysteme 331–334 auf der Basis der gewünschten Leistung, des gewünschten Drehmoments, der gewünschten Drehzahl und/oder anderer Steuerinformation erzeugt. Der Controller 337 empfängt von einem externen System ein Steuersignal C, auf dessen Basis der Controller die Steuersignale für die Stromversorgungssysteme 331–334 erzeugt. Zum Beispiel kann bei Anwendung in einem Elektroauto das Steuersignal C eine Position des Gaspedals angeben. Ferner kann der Controller 337 angeordnet werden, um die Steuersignale derart zu erzeugen, dass eine gewünschte Lastaufteilung zwischen den Entitäten stattfindet, die jeweils aus einem der Stromversorgungssysteme und der Mehrphasen-Statorwicklung bestehen, die mit einem der Stromversorgungssysteme verbunden ist. Der Controller kann angeordnet werden, um Überwachungsinformation von den Stromversorgungssystemen 331–334 und/oder von der elektrischen Maschine 300 zu empfangen. Die Überwachungsfunktion kann zum Beispiel Temperaturen angeben, die von den elektrischen Stromversorgungssystemen und/oder von der elektrischen Maschine gemessen werden, die Ladungszustände der Batterieelemente und/oder eine oder mehrere andere Größen in Bezug auf den elektrischen Antrieb.
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Die Signalwege zwischen dem Controller 337 und den Stromversorgungssystemen 331–334 sowie die Signalwege zwischen dem Controller 337 und den Mehrphasen-Statorwicklungen können zum Beispiel optoelektronische Isolatoren aufweisen, um eine volle galvanische Isolierung zwischen den Entitäten zu erreichen, die jeweils eines der Stromversorgungssysteme und die Mehrphasen-Statorwicklung aufweisen, die mit diesem einen Stromversorgungssystem verbunden ist.
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Im in 3 dargestellten beispielhaften elektrischen Antrieb umfasst jedes der Stromversorgungssysteme ein Sicherungssystem zum Bremsen in Antwort auf eine Überstromsituation, Energiefluss zwischen dem Stromversorgungssystem und der Mehrphasen-Statorwicklung, die mit dem betreffenden Stromversorgungssystem verbunden ist. In 3 ist das Sicherungssystem des Stromversorgungssystems 331 mit einer Bezugszahl 338 bezeichnet. Typischerweise genügt es, dass alle bis auf einen der Phasenleiter mit einer Sicherung versehen sind. Die Sicherungssysteme sind vorteilhaft in einer Fehlersituation, wo eine Entität, die aus einem der Stromversorgungssysteme und der mit dem Stromversorgungssystem verbundenen Mehrphasen-Statorwicklung besteht, beschädigt wird. In vielen Fehlersituationen der oben erwähnten Art schaltet das geeignete Sicherungssystem die beschädigte Entität ab, so dass kein elektrischer Strom in der jeweiligen Mehrphasen-Statorwicklung fließt und somit die beschädigte Entität die arbeitenden Entitäten, zum Beispiel bei Betrieb als Bremsgenerator, nicht wesentlich stört.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführung der Erfindung. Das elektrische Fahrzeug umfasst elektrische Antriebe 341, 342, 343 und 344 zum Antrieb von Vortriebsaktuatoren des elektrischen Fahrzeugs. Jeder der elektrischen Antriebe 341–344 kann zum Beispiel so sein, wie oben in Bezug auf 3 beschrieben. In diesem beispielhaften und nicht einschränkenden Fall ist das elektrische Fahrzeug ein Elektroauto und sind die Vortriebsaktuatoren die Räder des Elektroautos. In 4 ist nur eines der Räder mit einer Bezugszahl 345 bezeichnet.
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Die in der obigen Beschreibung angegebenen spezifischen Beispiele sollten nicht so verstanden werden, dass sie den Umfang und/oder die Anwendbarkeit der beigefügten Ansprüche beschränken. In der obigen Beschreibung angegebene Listen und Gruppen von Beispielen sind nicht erschöpfend, solange nicht anderweitig ausdrücklich gesagt.
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Ein Stator eine elektrischen Maschine umfasst eine Statorkernstruktur (103) und vier oder mehr Mehrphasen-Statorwicklungen (104–108), die an der Statorkernstruktur angebracht sind. Jede der Mehrphasen-Statorwicklungen kann zum Beispiel eine Dreiphasen-Wicklung sein. Die Mehrphasen-Statorwicklungen erzeugen ein rotierendes magnetisches Feld, wenn elektrische Wechselströme zugeführt werden. Die Mehrphasen-Statorwicklungen sind elektrisch voneinander isoliert und haben elektrische Anschlüsse zur Verbindung mit voneinander getrennten externen elektrischen Systemen. Da viele separate Mehrphasen-Statorwicklungen vorhanden sind, können die Spannungen und Ströme von jeder Mehrphasen-Statorwicklung auf einem niedrigen Wert gehalten werden, und daher können Sicherheitsprobleme in Bezug auf hohe Spannungen und hohe elektrische Ströme zum Beispiel bei Anwendung in elektrischen Fahrzeugen vermieden werden.
