CN111066224B - 用于电机的定子绕组系统及电机 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于电机(12)的定子(11)的绕组系统(10)。绕组系统(10)包括至少两个第一导体段(13)和至少两个第二导体段(14)、至少两个半桥(15)、至少一个第一短路装置(16)和至少一个第二短路装置(17)。每个半桥(15)至少连接到一个第一导体段(13)和一个第二导体段(14),每个第一导体段(13)连接到第一短路装置(16),并且每个第二导体段(14)连接到第二短路装置(17)。此外,提出了一种具有绕组系统(10)的电机(12)。

Description

用于电机的定子绕组系统及电机
本申请涉及电机的定子绕组系统和电机。
电机可以包括定子和相对于定子可移动地安装的转子。电机可以作为马达或发电机运行。定子可以在槽中包括由导电材料构成并且例如具有条形的电绕组。电绕组连接到可以是多相的电源单元。每相需要一个自身的开关或单独的半桥。在每个槽具有其自身的相的情况下,则需要与槽一样多的开关或半桥。
由定子产生的旋转场的磁动势的分布取决于槽的数量或相的数量。定子包括的槽或相越多,磁动势的分布越接近正弦函数的形状。因此,可以通过增加槽或相的数量来提高旋转场的质量。然而,这也增加了半桥的数量,从而导致绕组系统的复杂性增加以及更高的成本。
待解决的目的是提供一种电机的定子的有效绕组系统。待解决的另外的目的是提出一种能够高效运行的电机。
这些目的通过独立权利要求和从属权利要求的主题来解决。在从属权利要求中提出了有利的构造和改进。
根据用于电机的定子的绕组系统的至少一个实施方式,该绕组系统包括至少两个第一导体段和至少两个第二导体段。第一导体段和第二导体段可以包括例如铜或铝的导电材料。例如,定子可以包括槽,导体段位于每个槽中。定子可以包括一个或多个定子叠片,槽被引入其中。优选地,定子包括多个槽。例如,第一和第二导体段可以是导电条。
绕组系统还包括至少两个半桥,其中,每个半桥至少连接到一个第一导体段和一个第二导体段。半桥可以连接到电源单元,并设置为提供自身的相电流。半桥可以是双极电子开关,例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或双极型晶体管(IGBT)。每个半桥与第一导体段和第二导体段中的至少一对相关联,使得每个半桥电至少电连接到一个第一导体段和一个第二导体段。
绕组系统还包括至少一个第一短路装置和至少一个第二短路装置,其中每个第一导体段连接到第一短路装置,并且每个第二导体段连接到第二短路装置。第一导体段经由第一短路装置在定子的第一侧彼此导电连接。另外,第二导体段经由第二短路装置在定子的第一侧上彼此导电连接。因此,第一导体段在定子的第一侧上彼此连接,使得它们形成短路。此外,第二导体段在定子的第一侧上彼此连接,使得它们形成短路。导体段在定子的背离第一侧的第二侧上连接到半桥。
绕组系统优选地包括多个第一和第二导体段。第一导体段和第二导体段可以彼此交替地布置。即,如果导体段例如围绕定子的圆周布置,则第一导体段一起沿着圆周分别在两个方向上布置第二导体段。同样,两个第一导体段与每个第二导体段一起布置,其中,第一导体段与第二导体段一起以一个方向沿圆周布置,并且另外的第一导体段与第二导体段一起以相反的方向沿圆周布置。因此,可以沿着定子的圆周布置导体段对,导体段对各自包括一个第一导体段和一个第二导体段。每两个导体段的对与连接到第一导体段和第二导体段的半桥相关联。半桥可以设置为分别向一对第一和第二导体段提供相电流。
绕组系统可以配置成产生具有可设定的极数的时变旋转场。如果电机的转子能够与旋转场的极对数相互作用,则可以通过旋转场产生的转矩来驱动转子。对于仅包括一个短路装置的绕组系统,需要与绕组系统的导体段一样多的半桥。然而,已经表明,包括至少两个短路装置和导体段一半数量的半桥的绕组系统能够产生与仅具有一个短路装置的绕组系统产生的旋转场类似的旋转场。有利地,这里描述的绕组系统因此需要更少的半桥。如果绕组系统正好包括两个短路装置,则需要的半桥是导体段的一半。如果绕组系统包括两个以上的短路装置,则每个短路装置分别需要一个半桥。
由于具有一个短路装置的绕组系统的旋转场的质量类似于这里所描述的绕组系统的旋转场的质量,因此在近似恒定的质量下需要的半桥更少。因此,能够降低绕组系统的复杂性和成本。因此,绕组系统更加高效。
根据绕组系统的至少一个实施例,每个导体段包括单个的导体,或者分别包括彼此平行布置并且并联电连接的多个导体丝。因此,导体段可以分别包括单个导电线或导电条,或者使用一种或多种导电材料形成。导体段也可以分别包括彼此平行布置的多个导电线、导电条或导体丝。一些导体段也可以分别包括单个的导体并且其他导体段分别包括彼此平行布置并且并联电连接的多个导体丝。因此,可以分别对每个导体段提供其自身的电相,使得定子能够产生旋转场。另外,如果导体段分别包括单个导体或彼此平行布置并且并联电连接的多个导体丝,则定子的制造被简化。
根据绕组系统的至少一个实施例,导体段设计成直线状并且彼此平行地布置。例如,每个导体段具有条形。因此,定子可以构造为类似于笼式转子,其中短路装置仅附接在定子的第一侧。由于导体段设计成直线的,因此简化了条和槽的制造。
根据绕组系统的至少一个实施例,导体段沿着定子的圆周分布。例如,如果定子具有圆柱体的形状,则导体段能够沿着圆柱体的纵轴的方向延伸。导体段沿着定子的圆周彼此相邻地布置。例如,导体段到定子的中心可以具有相同的径向距离。优选地,导体段彼此等距地布置。由于导体段沿着定子的圆周分布,因此定子可以在电机运行期间产生旋转场。旋转场在电机运行期间能够驱动转子,该转子可以布置成内转子或外转子。
根据绕组系统的至少一个实施例,连接到同一半桥的导体段的数量对应于绕组系统的短路装置的数量。这意味着如果绕组系统包括两个短路装置,则绕组系统还包括都连接到第一短路装置的至少两个第一导体段,并且绕组系统包括都连接到第二短路装置的至少两个第二导体段。因此,同一半桥总是正好连接一个第一导体段和一个第二导体段桥。如果绕组系统包括更多的短路装置,则短路装置的数量对应于连接到同一个半桥的导体段的数量。因此,总的来说,与每个半桥仅连接到一个导体段的情况相比,所需的半桥总数更少。因此能够降低绕组系统的复杂性和成本。
根据绕组系统的至少一个实施例,绕组系统包括至少一个第三导体段和至少一个第三短路装置,其中,每个第三导体段连接到第三短路装置。因此,每个半桥连接到一个第一导体段、一个第二导体段和一个第三导体段。已经表明,即使是绕组系统具有第三短路装置,也能够产生与仅具有一个短路装置的绕组系统产生的磁动势类似的磁动势。由于与具有一个短路装置的绕组系统相比,在具有三个短路装置的绕组系统中仅需要三分之一的半桥,因此降低了具有三个短路装置的绕组系统的复杂性和成本。
根据绕组系统的至少一个实施例,至少两个半桥连接到电源单元。该至少两个半桥连接到电源单元,以向绕组系统提供相电流。例如,电源单元可以是直流电源。在这种情况下,半桥可以包括两个开关,这两个开关分别交替地打开和闭合,以便向连接到半桥的导体段施加交流电压。通过在导体段上施加了交流电压,因此定子能够通过绕组系统产生旋转场。
根据绕组系统的至少一个实施例,设置至少两个半桥中的每一个以提供其自身的相电流。因此,半桥的每一个都设置为产生其自身的相电流。由于半桥的每一个都连接到至少两个导体段,因此各个半桥的相电流在分别连接的导体段之间分配。绕组系统的相电流可以产生旋转场。
根据绕组系统的至少一个实施例,相电流彼此异相。这意味着相电流时间上彼此偏移或在时间上相移。因此,绕组系统的相电流产生时变的旋转场,使得在转子与定子的极对数相互作用的情况下,能够在电机的转子中产生转矩。
根据绕组系统的至少一个实施例,短路装置沿着穿过定子的横截面径向地布置。如果短路装置具有例如圆形的形状,则第一短路装置的直径可以大于第二短路装置的直径,反之亦然。沿着穿过定子的横截面,将短路装置布置在沿着定子的纵轴的相同位置以及不同的径向位置处。优选地,短路装置布置成不直接接触并且彼此电隔离。因此,不必将定子沿纵轴设计得更长以布置至少两个短路装置。
根据绕组系统的至少一个实施例,短路装置沿着定子的旋转轴布置在不同的位置。旋转轴例如可以是定子的纵轴。短路装置可以进一步具有不同的直径。短路装置布置为沿着定子的旋转轴彼此偏移。
此外,提出了一种电机。根据电机的至少一个实施例,电机包括具有如这里所述的绕组系统的定子。因此,所描述的绕组系统的所有特征也被公开用于该电机的绕组系统,反之亦然。电机还包括可旋转地安装到定子上的转子。例如,转子可以由笼式转子、具有永磁体的转子、外部激励的同步转子、用于开关磁阻电机的转子或用于同步磁阻电机的转子形成。转子可以是内转子,也可以是外转子。在定子和转子之间可以布置有气隙。
如果电机的转子能够与定子的极对数相互作用,则可以通过定子产生的旋转场来驱动转子。
由于电机的定子的绕组系统包括至少两个短路装置,并且半桥的每一个都至少连接到一个第一导体段和一个第二导体段,因此降低了电机的复杂性和成本。电机因此可以更有效地运行。
根据电机的至少一个实施例,定子设计成产生至少一个旋转场,在该旋转场中极对数是可变的。绕组系统的至少两个半桥中的每一个可以设置为提供其自身的相电流。此外至少两个半桥中的每一个可以设置为提供不同的相电流。这意味着可以改变由半桥提供的相电流,使得由定子产生的旋转场可以具有不同的极对数。由定子产生的旋转场的极数取决于由半桥提供的相电流。因此,改变相电流可以改变由定子产生的旋转场的极数。
有利地,在电机中,可以在不改变电机结构的情况下改变由定子产生的旋转场的极对数。因此也可以在电机运行时改变极对数。
根据电机的至少一个实施例,定子包括多个槽,其中每个槽正好放置有绕组系统的一个导体段。例如,导体段可以具有直线条的形状。由于导体段和槽的直线形状,因此简化了定子的制造。
下面结合实施例和相关附图对这里描述的绕组系统和电机进行更详细的说明。
图1A和1B示出了绕组系统的实施例。
图2A、2B、2C和2D示出了定子和绕组系统的实施例。
图3A、3B、3C和3D示出了绕组系统实施例的细节。
图4A和4B示出了定子和绕组系统的另外的实施例。
图5A、5B、5C、5D和5E示出了具有一个短路装置的绕组系统的结构和磁动势。
图6A、6B、6C、6D和6E示出了具有两个短路装置的绕组系统的结构和磁动势。
图7A、7B、7C、7D和7E示出了具有三个短路装置的绕组系统的结构和磁动势。
图8A和8B示出了电机的实施例。
图1A示出了电机12的定子11的绕组系统10的实施例。绕组系统10包括九个第一导体段13和九个第二导体段14,每个导体段包括单个条形导体。第一导体段13和第二导体段14交替且彼此相邻地布置。例如,第一和第二导体段13、14可以围绕定子11的圆周布置。另外,第一和第二导体段13、14等距布置。
绕组系统10还包括九个半桥15。每个半桥15连接到第一导体段13和第二导体段14。此外,每个半桥15经由第一连接件23连接到在该实施例中是直流电压源的电源单元21的极,并且经由第二连接件24连接到直流电压源的另一极。在半桥15中的一个旁边,放大地示出了半桥15包括两个开关25。开关25的每一个连接到直流电压源的一个极。通过交替地打开和闭合两个开关25,半桥15可以提供交流电压。因此,每个半桥15设置为提供其自身的相电流。相电流能够彼此异相以产生旋转场。
每个第一导体段13在背离半桥15的一侧上电连接到第一短路装置16。每个第二导体段14在背离半桥15的一侧上电连接到第二短路装置17。短路装置16、17布置在定子11的第一侧20上。例如,它们可以是环形的。第一导体段13经由第一短路装置16彼此短路。第二导体段14经由第二短路装置17短路。
由于电机12的定子11的绕组系统10包括至少两个短路装置16、17,并且半桥15中的每一个至少连接到一个第一导体段13和一个第二导体段14,因此电机12的复杂性和成本降低。因此,电机12能够更高效地运行。
图1B示出了绕组系统10的另外的实施例。绕组系统10包括六个第一导体段13、六个第二导体段14和六个第三导体段18。它们以与图1A中所示的类似的方式放置。此外,绕组系统10包括六个半桥15。每个半桥15电连接到一个第一导体段13、一个第二导体段14和一个第三导体段18。半桥15连接到电源单元21。另外,绕组系统10包括第一短路装置16、第二短路装置17和第三短路装置19。所有第一导体段133均电连接到第一短路装置16。所有第二导体段14均电连接到第二短路装置17。所有第三导体段18均电连接到第三短路装置19。
图2A示出了具有定子11的绕组系统10的实施例。定子11包括叠片定子芯26,槽22被引入到该叠片定子芯中。导体段13、14位于每个槽22中。导体段13、14围绕定子11的圆周布置并且是等距的。第一导体段13在定子11的第一侧20处使用第一短路装置16彼此导电连接。第二导体段14在定子11的第一侧20处使用第二短路装置17彼此导电连接。导体段13、14形成定子11的电绕组。一个第一导体段13和一个第二导体段14分别在定子11的背离第一侧20的一侧上连接到一个半桥15。图2A中未示出该半桥15。电机12的转子27可以布置在定子11中。
图2B示出了根据图2A的实施例的第一侧20的视图。第一短路装置16具有比第二短路装置17大的直径。两个短路装置16、17彼此间隔开布置。第一短路装置16和第二短路装置17沿着穿过定子11的横截面布置在不同的径向位置。第一和第二短路装置16、17沿着定子11的旋转轴布置在相同位置。
图2C示出了图2A和2B中的绕组系统10的实施例,没有示出定子11和叠片定子芯26。第一和第二导体段13、14以直线条的形式从第一侧20沿着叠片定子芯26延伸。
图2D示出了图2C的绕组系统10的实施例的第一侧20的视图。如图2B所示,短路装置16、17具有不同的直径。
图3A示出了两个短路装置16、17与一些导体段13、14的部分。如图2A至2D中的实施例所示,第一短路装置16具有比第二短路装置17大的直径。第一短路装置16连接到第一导体段13,并且第二短路装置17连接到第二导体段14。两个短路装置16、17一起具有比导体段13、14更大的径向延伸。
图3B示出了图3A的细节,没有示出第二短路装置17和第二导体段14。第一导体段13以它们的一部分横截面积与第一短路装置16直接接触。
图3C示出了图3A的细节,没有示出第一短路装置16和第一导体段13。第二导体段14以其一部分横截面积与第二短路装置17直接接触。导体段13、14仅以它们的一部分横截面积与短路装置16、17中的一个直接接触,由此导体段13、14可以围绕定子11的圆周彼此相邻地布置,并且同时,第一导体段13可以连接到第一短路装置16,并且第二导体段14可以连接到第二短路装置17。
图3D从不同的视角示出了图3C的相同细节。
图4A示出了具有定子11的绕组系统10的另外的实施例。图4A中的结构与图2A中所示的结构的不同之处仅在于,第一和第二短路装置16、17沿着定子11的旋转轴布置在不同的位置。这意味着第二短路装置17比第一短路装置16更靠近叠片定子芯26。
图4B从不同的视角示出了图4A的实施例。
图5A示意性地示出了具有一个短路装置16的绕组系统的结构。绕组系统包括36个导体段13和36个半桥15。作为示例示出了导体段13和半桥15中的七个。36个导体段13全部连接到一个短路装置16。半桥15连接到电源单元21。
图5B示出了具有图5A的绕组系统的定子的磁场的磁动势。在x轴上以弧度表示角度,在y轴上将磁动势成归一化为1表示。由定子产生的磁场有两个极。磁动势具有阶跃函数的形状,其具有近似为正弦函数的形状。
图5C示出了可以由具有图5A的绕组系统的定子产生的磁场的谐波分量。磁场有两个极,如图5B所示。可以通过傅立叶分析将定子的磁场分解为其谐波分量。在x轴上表示谐波分量,并且在y轴上将磁动势归一化为1表示。因此,由定子产生的磁场只有一个谐波阶次为1的分量。这个谐波阶次对应于磁场的极对数。
图5D示出了具有图5A的绕组系统的定子的磁场的磁动势。在x轴以弧度表示角度,在y轴上将磁动势归一化为1表示。由定子产生的磁场有四个极。磁动势具有阶跃函数的形状,其形状近似于具有两个最大值和两个最小值的正弦函数。
图5E示出了可以由具有图5A的绕组系统的定子产生的磁场的谐波分量。磁场有四个极,如图5D所示。在x轴上表示谐波分量,并且在y轴上将磁动势归一化为1表示。因此,由定子产生的磁场只有一个谐波阶次为2的分量。这个谐波阶次对应于磁场的极对数。
图6A示出了绕组系统10的另外的实施例。绕组系统10包括18个第一导体段13和18个第二导体段14。另外,绕组系统10包括18个半桥15。每个半桥15连接到第一导体段13和第二导体段14。每个第一导体段13连接到第一短路装置16,并且每个第二导体段14连接到第二短路装置17。半桥15连接到电源单元21。作为示例,在图6A中示出了五个第一导体段和五个第二导体段13、14和五个半桥15。
图6B示出了可以由具有图6A的绕组系统10的定子11产生的磁场的磁动势。在x轴上以弧度表示角度,在y轴上将磁动势归一化为1表示。由定子11产生的磁场有两个极。磁动势具有阶跃函数的形状,其具有近似为正弦函数的形状。磁动势具有与图5B所示近似相同的形状。与图5A的绕组系统相比,在图6A的实施例中仅需要一半的半桥15来产生近似相等的磁动势。因此,可以降低绕组系统10的复杂性和成本。
图6C示出了可以由具有图6A的绕组系统10的定子11产生的磁场的谐波分量。磁场有两个极,如图6B所示。在x轴上表示谐波分量,并且在y轴上将磁动势归一化为1表示。因此,由定子11产生的磁场具有有一个谐波阶次为1的分量和另外两个谐波阶次更高而幅值明显更低的分量。谐波阶次1对应于磁场的极对数。如果只使用1阶谐波来产生转矩,则具有不同谐波阶次的分量会产生损耗。然而,在此示例中,损耗非常低。
图6D示出了可以由具有图6A的绕组系统10的定子11产生的磁场的磁动势。在x轴上以弧度表示角度,在y轴上将磁动势归一化为1表示。由定子11产生的磁场有四个极。磁动势具有阶跃函数的形状,其形状近似于具有两个最大值和两个最小值的正弦函数。同样在这种情况下,磁动势的形状近似对应于图5D所示的磁动势的形状。
图6E示出了可以由具有图6A的绕组系统10的定子11产生的磁场的谐波分量。磁场有四个极,如图6D所示。在x轴上表示谐波分量,并且在y轴上将磁动势归一化为1表示。由定子11产生的磁场具有谐波阶次为2的分量和另外的阶次较高且幅值明显较低的两个分量。阶次2对应于磁场的极对数。同样在此示例中,由较高阶谐波的分量引起的损耗非常低。
图7A示出了绕组系统10的另一实施例。绕组系统10包括十二个第一导体段13、十二个第二导体段14和十二个第三导体段18。另外,绕组系统10包括十二个半桥15。第一导体段13连接到第一短路装置16。第二导体段14连接到第二短路装置17。第三导体段18连接到第三短路装置19。每个半桥15连接到一个第一导体段13、一个第二导体段14和一个第三导体段18。此外,半桥15连接到电源单元21。
图7B示出了可以由具有图7A的绕组系统10的定子11产生的磁场的磁动势。在x轴上以弧度表示角度,在y轴上将磁动势归一化为1表示。由定子11产生的磁场有两个极。磁动势具有阶跃函数的形状,其具有近似为正弦函数的形状。磁动势具有与图5B所示近似相同的形状。与图5A的绕组系统相比,在图7A的实施例中仅需要三分之一的半桥15来产生近似相等的磁动势。因此,可以降低绕组系统10的复杂性和成本。
图7C示出了可以由具有图7A的绕组系统10的定子11产生的磁场的谐波分量。磁场有两个极,如图7B所示。在x轴上表示谐波分量,并且在y轴上将磁动势归一化为1表示。由定子11产生的磁场只有一个谐波阶次为1的分量和另外的两个谐波阶次更高但幅值明显更低的分量。谐波阶次1对应于磁场的极对数。如果只使用1阶谐波来产生转矩,则具有其他谐波阶次的分量会产生损耗。然而,在此示例中,损耗非常低。
图7D示出了可以由具有图7A的绕组系统10的定子11产生的磁场的磁动势。在x轴上以弧度表示角度,在y轴上将磁动势归一化为1表示。由定子11产生的磁场有四个极。磁动势具有阶跃函数的形状,其形状近似于具有两个最大值和两个最小值的正弦函数。同样在这种情况下,磁动势的形状近似对应于图5D所示的磁动势的形状。
图7E示出了可以由具有图7A的绕组系统10的定子11产生的磁场的谐波分量。磁场有四个极,如图7D所示。在x轴上表示谐波分量,并且在y轴上将磁动势归一化为1表示。由定子11产生的磁场具有一个谐波阶次为2的分量、一个谐波阶次为1的分量和另外的两个谐波阶次更高但幅值明显更低的分量。谐波阶次2对应于磁场的极对数。同样在此示例中,由更高阶谐波分量引起的损耗非常低。
图8A示出了电机12的实施例。电机12包括定子11,该定子具有如图2A所示的绕组系统10。另外,电机12包括可旋转地安装到定子11上的转子27。如上所述,定子11包括叠片定子芯26,槽22被引入该叠片定子芯中。绕组系统10包括第一导体段13和第二导体段14。导体段13、14位于每个槽22中。导体段13、14围绕定子11的圆周布置并且是等距的。第一导体段13在定子11的第一侧20上与第一短路装置16导电连接。第二导体段14在第一侧20处与第二短路装置17导电连接,其中在图8A中未示出第二短路装置17。转子27布置在轴28上。转子27是内转子并且布置在定子11的内部。由于导体段13、14沿着定子11的圆周分布,因此在电机12的运行期间,定子11能够产生旋转场,在该旋转场中,极对数是能够改变的。旋转场能够在电机12的运行期间驱动转子27。
图8B示出了图8B的电机12的实施例的第一侧20的视图。第一短路装置16具有比第二短路装置17大的直径。两个短路装置16、17彼此间隔开布置。
附图标记说明
10:绕组系统
11:定子
12:电机
13:第一导体段
14:第二导体段
15:半桥
16:第一短路装置
17:第二短路装置
18:第三导体段
19:第三短路装置
20:第一侧
21:电源单元
22:槽
23:第一连接
24:第二连接
25:开关
26:叠片定子芯
27:转子
28:轴

Claims (14)

1.一种用于电机(12)的定子(11)的绕组系统(10),包括:
-至少两个第一导体段(13)和至少两个第二导体段(14),
-至少两个半桥(15),
-至少一个第一短路装置(16)和至少一个第二短路装置(17),其中
-每个半桥(15)至少连接到一个第一导体段(13)和一个第二导体段(14),
-每个第一导体段(13)连接到所述第一短路装置(16),并且
-每个第二导体段(14)连接到所述第二短路装置(17)。
2.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,所述导体段(13、14)中的每个导体段包括单个的导体,或者每个导体段包括彼此平行布置并且并联地电连接的多个导体丝。
3.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,所述导体段(13、14)被设计为直线的并且彼此平行地布置。
4.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,所述导体段(13、14)沿着所述定子(11)的圆周分布。
5.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,连接到同一半桥(15)的导体段(13、14)的数量对应于所述绕组系统(10)的短路装置(16、17)的数量。
6.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,所述绕组系统(10)包括至少一个第三导体段(18)和至少一个第三短路装置(19),其中,每个第三导体段(18)连接到所述第三短路装置(19)。
7.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,所述至少两个半桥(15)连接到电源单元(21)。
8.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,所述至少两个半桥(15)中的每个半桥被设置为提供其自身的相电流。
9.根据权利要求8所述的绕组系统(10),其中,所述相电流彼此异相。
10.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,所述短路装置(16、17)沿着穿过所述定子(11)的横截面径向地布置。
11.根据权利要求1所述的绕组系统(10),其中,所述短路装置(16、17)沿着所述定子(11)的旋转轴布置在不同的位置。
12.一种电机(12),其具有:
-定子(11),其具有根据权利要求1所述的绕组系统(10),和
-转子(27),其能够旋转地安装到所述定子(11)。
13.根据权利要求12所述的电机(12),其中,所述定子(11)设计为产生至少一个旋转场,在所述旋转场中,极对数是可变的。
14.根据权利要求12所述的电机(12),其中,所述定子(11)包括多个槽(22),其中,每个槽(22)正好设置有所述绕组系统(10)的一个导体段(13、14)。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019102351A1 (de) * 2019-01-30 2020-07-30 Volabo Gmbh Elektrischer Antrieb und Verfahren zum Betreiben des elektrischen Antriebs
IT201900008916A1 (it) * 2019-06-13 2020-12-13 Torino Politecnico Azionamento elettrico integrato con dispositivo di raffreddamento
DE102019210126A1 (de) * 2019-07-09 2021-01-14 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Stator für eine elektrische Maschine
DE102020120118A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Modularisierung von E-Maschine und Leistungselektronik mit höchstem Füllfaktor, zum Beispiel Kupferfüllfaktor
DE102020120117A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator mit Wicklungsaufbauten für modulare E-Maschinen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032965A1 (de) * 2005-07-14 2007-03-22 Siemens Ag Stromrichtermotor
CN105449879A (zh) * 2014-09-18 2016-03-30 菲艾姆股份有限公司 电机
CN105515286A (zh) * 2014-10-08 2016-04-20 菲艾姆股份有限公司 绕组系统
CN106233583A (zh) * 2014-04-22 2016-12-14 菲艾姆股份有限公司 电机
CN106411082A (zh) * 2016-11-07 2017-02-15 杨明 周向绕组的交流异步电机

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6864661B2 (en) * 1999-02-22 2005-03-08 Borealis Technical Limited Rotating induction apparatus
GB0109179D0 (en) * 2001-04-12 2001-05-30 Alstom Improvements relating to rotary electrical machines
EP1401089A1 (de) * 2002-09-18 2004-03-24 Continental ISAD Electronic Systems GmbH & Co. KG Elektrische Maschine, ausgebildet als Starter, Generator oder Starter-Generator für ein Kraftfahrzeug
WO2005050818A1 (en) * 2003-11-20 2005-06-02 Intelligent Electric Motor Solutions Pty Ltd Electric machine improvement
DE102014110299A1 (de) 2014-07-22 2016-01-28 Feaam Gmbh Elektrische Maschine
DE102014118356A1 (de) * 2014-12-10 2016-06-16 Feaam Gmbh Stromversorgungseinheit und elektrische Maschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032965A1 (de) * 2005-07-14 2007-03-22 Siemens Ag Stromrichtermotor
CN106233583A (zh) * 2014-04-22 2016-12-14 菲艾姆股份有限公司 电机
CN105449879A (zh) * 2014-09-18 2016-03-30 菲艾姆股份有限公司 电机
CN105515286A (zh) * 2014-10-08 2016-04-20 菲艾姆股份有限公司 绕组系统
CN106411082A (zh) * 2016-11-07 2017-02-15 杨明 周向绕组的交流异步电机

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