CN115804005A - 用于电动机的电路 - Google Patents

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CN115804005A CN202180047079.1A CN202180047079A CN115804005A CN 115804005 A CN115804005 A CN 115804005A CN 202180047079 A CN202180047079 A CN 202180047079A CN 115804005 A CN115804005 A CN 115804005A
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Abstract

一种用于电动机(2)的电路(1)，其中所述电动机(2)包括至少一个具有至少三个线圈(4、5、6)的定子(3)和具有至少两个磁极(8、9)的转子(7)；其中所述电动机(2)至少能够在以下两种状态(10、11)下通过所述电路(1)被运行：a)在第一状态(10)下，所述线圈(4、5、6)能够分别被加载三相交流系统(12)的不同电流，并且所述转子(7)能够被置于围绕旋转轴(13)旋转；b)在第二状态(11)下，所述线圈(4、5、6)能够被加载同相交流电(14)。

Description

用于电动机的电路
技术领域
本发明涉及一种用于电动机的电路。电动机包括至少一个定子以及转子。尤其是，电动机是轴向磁通电动机(AFM)。
背景技术
其中除了电动机的驱动功率之外还可以使用电动机的加热功率的应用是已知的。例如，在输送用于废气处理所使用的尿素水溶液(例如Ad-blue)时，加热尿素水溶液可能是期望的。用于驱动泵所使用的电动机也生成热量，所述热量例如可以被用于解冻尿素水溶液。
从WO 2019/170738 A1中已知一种用于运行电动机的方法，所述电动机可以在至少两种状态下被运行。在第一状态下，线圈利用三相交流系统的分别不同的电流被运行并且转子被置于围绕旋转轴旋转。在第二状态下，线圈以同相交流电被运行。在第二状态下使用的同相交流电使得能够例如有针对性地加热电动机的壳体的构件。
通常使用两个不同的并且彼此分开地实施的或可彼此独立地运行的电路来产生这两种状态。这被认为是需要的，以便满足与所提供的电压和频率相关的不同要求。
在此，对于第一状态，尤其是在电路的电位接线之间产生例如小于1,000Hz[赫兹]的低频旋转场。对于第二状态，需要在电位接线之间产生例如至少5kHz的高频同相交流电。
发明内容
基于此，本发明的任务是至少减轻或甚至解决参照现有技术描绘的问题。尤其是，应该提出一种电路，利用所述电路可以有针对性地运行电动机以生成加热功率。
为了解决这些任务，提出根据专利权利要求1的特征的电路。有利的改进方案是从属专利权利要求的主题。在专利权利要求中单独提及的特征可以以在技术上有意义的方式相互组合，并且可以通过来自说明书的阐明性事实和来自图的细节被补充，其中指明本发明的其他实施变型方案。
提出一种用于电动机的电路，其中所述电动机包括至少一个具有至少三个(或三的倍数的)线圈的第一定子和具有至少两个磁极的转子。电动机至少能够在以下两种状态下通过所述电路被运行：
a)在第一状态下，所述线圈能够分别被加载三相交流系统的不同(电)电流(也即各个电流分别彼此偏移一相位角)，并且所述转子能够被置于围绕旋转轴旋转；
b)在第二状态下，所述线圈能够被加载同相交流电。
电路具有至少一个第一电位接线和第二电位接线，所述第一电位接线和所述第二电位接线与直流电压源的不同电位(例如正极和地)能连接或连接。电路在所述电位接线之间包括三个半桥，其中每个线圈经由分别一个第一接线与分别一个半桥能导电连接或导电连接并且经由分别一个第二接线与其他线圈能导电连接或导电连接。所述电路在所述电位接线之间具有第四半桥，所述第四半桥与连接所述第二接线的星形点能导电连接或导电连接。
尤其是，电动机也可以作为发电机被运行。关于电动机的陈述相应地适用于作为发电机的运行。
尤其是，定子和转子沿着轴向方向毗邻地并且彼此同轴地布置。线圈沿着周向(在共同的直径上)毗邻地布置。从而，尤其是构造轴向磁通电动机，其中线圈和磁极之间的磁通量沿着轴向方向平行于旋转轴伸展。然而，尤其是，电动机的其他结构形式也是可能的并且可以与电路结合地被使用。
尤其是，电动机是BLDC，即无刷直流电动机，其中固定的定子包括线圈并且可旋转的转子包括永久磁铁。
尤其是，进行电动机在第二状态下(暂时或在可预先给定的时间段)的功率消耗仅仅用于加热主体。尤其是，主体与定子和转子相间隔地布置。
此外，可以进行电路(暂时或在可预先给定的时间段内)的功率消耗附加地或也仅仅用于驱动转子，使得转子以超过每分钟零(“0”)转的转速围绕旋转轴转动。
在第二状态下，(优先地或基本上仅)主体应该或可以尤其是借助于感应被升温。例如，主体可以形成电动机的壳体(或其一部分)。主体可以形成用于流体的管路，使得流体可以经由主体被升温。例如，主体可以是轴。例如泵装置可以经由轴被升温，轴是所述泵装置的组成部分。从而，例如通过泵装置要输送的流体可以经由轴被升温。
在通过感应升温时，热量直接在主体自身中形成，因此不必通过导热被传递。加热功率可以良好地被控制。为了以感应方式升温，通过电路产生高频(同相)交流电并且将其加载给定子，或者在定子的线圈中产生交变磁场，所述交变磁场在主体的材料中产生涡流。感应式升温也可以穿过非导电材料(例如壁、壳体等)进行。环境仅间接地(尤其是由于从以感应方式被加热的主体出发的热辐射或导热)被升温。
电动机的定子尤其是具有软磁材料，例如所谓的“软磁复合材料”(Soft MagneticComposite，SMC)，或由电工钢片和SMC组成的组合。定子的线圈包括芯，所述芯优选地由软磁材料以压制和烘烤的方式制造。SMC材料在此情况下未被烧结。相反地，温度控制到熔化温度以下，所述熔化温度然而是足够的，使得芯持久地保持其几何形状。
尤其是，转子例如在凹部中具有永久磁铁和/或软磁元件或磁极。永久磁铁励磁同步或无刷直流电动机(缩写为BLDC)可以优选地利用永久磁铁构成，而磁阻电动机作为电动机可以例如利用软磁元件创造。
例如从WO 2016/066714 A1中得知尤其是在使用SMC的情况下定子的结构以及也涉及转子的其他细节。
尤其是，电动机具有小于1,000瓦特(标称功率)、优选地小于500瓦特、特别优选地小于100瓦特的针对第一状态的电功率消耗(即最大驱动功率)。
尤其是，进行电动机的消耗功率一方面用于驱动转子(第一状态)，使得转子以超过每分钟“0”转的转速围绕旋转轴转动。另一方面，进行电动机的功率消耗用于加热主体(第二状态)。
尤其是，电动机可以在两种状态下通过电路被运行，使得在第一状态下通过运行电动机来驱动转自并且时间上并行地在第二状态下通过运行电动机来使主体升温。
时间上并行地在这里尤其是意味着在时间间隔(例如一秒)内(尤其是总是来回)在第一状态和第二状态之间变换，必要时对于时间间隔的不同长的子间隔。
传递到主体上的加热功率尤其是在第二状态下运行期间由电路提供的电功率[以瓦特为单位]。
优选地，在第二状态下(实际上)不使用电功率来驱动转子。尤其是，因此尽管电动机的功率消耗，转子的转速仍为每分钟“0”转。
尤其是，电动机在第二状态下不被加速。这尤其是意味着可以存在转子的大于每分钟零转的转速，但是转子不通过仅仅用于转换成热量所使用的电功率被加速。
用于驱动电动机的常见的电路经常包括第一电位接线和第二电位接线，所述第一电位接线和第二电位接线可以与直流电压源的不同电位(例如正极和地)连接，其中在电位接线之间设置三个半桥，其中电动机的每个线圈能够经由分别一个第一接线与分别一个半桥导电连接，并且经由分别一个第二接线与其他线圈导电连接。
电路的三个半桥使得能够产生三相交流系统或多相矩形电流，其中相位彼此偏移120角度。每个电流或相电流分别经由第一接线被传递到线圈上或注入到线圈中。线圈彼此间经由第二接线相互连接，其中不同的相电流在星形点中相互抵消，使得不需要至分别另一电位接线的单独的或附加的回线。
尤其是，半桥以已知的方式包括上晶体管和下晶体管的装置，电位接线经由所述上晶体管和下晶体管相互连接。尤其是，二极管与每个晶体管并联连接。
通过仅一个其他半桥以及通过其与星形点的连接补充已知的电路导致已知电路仅略微增大。然而，在此该第四半桥及其有利的布置已经能够实现第二状态的附加实现。
尤其是，每个半桥具有至少一个上晶体管(高侧晶体管)和下晶体管(低侧晶体管)，所述上晶体管和下晶体管彼此导电连接。上晶体管与第一电位接线导电连接并且下晶体管与第二电位接线导电连接。每个半桥在上晶体管和下晶体管之间具有接触装置，分别一个接线可以经由接触装置与相应的半桥连接。
例如布置在电动机处的每个第一接线因此经由接触装置分别与第一、第二或第三半桥中的一个导电连接。例如布置在电动机处的第二接线或星形点经由接触装置与第四半桥连接。
尤其是，为了产生第二状态，电路可以被运行为使得一方面(在第一电路状态下)第一半桥、第二半桥和第三半桥的上晶体管同步(即时间上并行地)将第一电位接线与相应的第一接线导电连接，而这些半桥的下晶体管将相应的第一接线与第二电位接线(电)分离。第四半桥的下晶体管与此同步地将第二接线与第二电位接线导电连接。另一方面(在第二电路状态下)，第一半桥、第二半桥和第三半桥的下晶体管同步地将第二电位接线与相应的第一接线导电连接，而这些半桥的上晶体管将相应的第一接线与第一电位接线(电)分离。第四半桥的上晶体管与此同步地将第二接线与第一电位接线导电连接。因此，如果在加热运行(第二状态)中应该存在同相电流，则所有第一接线都处于相同的电位。在这种情况下，只能通过添加附加的回线、在这里也即通过第四半桥产生电位差。
尤其是，这些电路状态在时间上依次地被实现。
在第二状态的这些电路状态下，星形点经由第四半桥分别与电位接线导电连接，使得在两种电路状态下在每个线圈处存在电位差。由于第一、第二和第三半桥的上晶体管或下晶体管同时地并且以相同的方式切换，因此仅存在单相电流。通过在电路状态之间变换产生交流电。
尤其是，该电路包括至少一个电容器，星形点可以经由所述电容器与第四半桥连接。在电动机的运行中，电容器布置在星形点与第四半桥之间。
至少一个电容器尤其是以串联电路布置在电动机和第四半桥之间。
可替代地，至少一个电容器以并列电路布置在第一接线和第二接线之间。尤其是，将一个或多个补偿电容器与每个相并联连接，尤其是分别在一个线圈或联接成一个相的多个线圈的第一和第二接线之间。在此，应当注意，如果用于在第一状态下产生电流形状所使用的PWM信号具有与加热频率相似的频率，则使电动机电感的电流平滑效应失效并且有针对性的电流形状产生因此不再是可能的。为了回避该问题，PWM频率和加热频率应该彼此远离。
尤其是，至少一个电容器的电容根据电动机的线圈的电感被选择，使得在运行电动机时可以至少部分地补偿无功功率。
在无至少一个电容器的情况下，可产生的加热功率例如在低压系统的情况下、例如在汽车应用中将会尤其是仅能受限制地实现，因为线圈电流在交流电的高频下由于线圈的高阻抗而受限制。在此，线圈的阻抗根据Z＝j2πfL与频率成比例地增高，其中
Z：线圈的阻抗
j：虚数单位
f：交流电的频率
L：线圈的电感。
由于电路的接线电位与直流电压源(在发电机运行中于是与宿(Senke))连接，因此必须通过所述电路提供相应高的电压。然而，恰好在具有低车载电网电压的汽车应用中，这是不可实现的。尤其是，可以通过借助于布置至少一个电容器达到谐振状态来实现无功功率补偿。在这种情况下，电位接线之间的所需要的电压也可以用明显更低的直流电压产生。
电动机的在线圈两端下降的支路电压通常可以通过将线圈阻抗乘以相电流来确定：
U＝Z·I
在此，线圈阻抗总是可以通过与频率无关的实部和与频率相关的虚部来描述。在考虑寄生分量和其他与频率相关的效应或损耗机制的情况下，得出在电流和电压之间的复杂的关系。然而，阻抗可以以良好近似的方式被表示为针对两种状态的简化关系。在第一状态下，线圈支路的欧姆线绕电阻构成阻抗的实部，而感应性行为可以通过阻抗的虚部表达。可以针对该第一状态借助于以下公式计算支路电压(第一接线和第二接线之间的电压，即在线圈两端下降的电压)：
U＝I·(Ri+j2πfLi)，其中
U：支路电压，即在分别经由第一接线导电连接的电位接线和第二接线之间的电压
I：被加载给电动机的电流；
Ri：相应线圈或通过线圈伸展的电流路径的电阻
j：虚数单位
f：交流电的频率
Li：相应线圈的电感。
而对于第二状态，线圈阻抗的这种描述尤其是是不充分的。应该更精确地考虑在主体中出现的铁损耗。线圈或磁路变为有损耗的，使得可以在实部中定义附加的分量，在主体中出现的有功功率损耗可以追溯到所述分量。由于同相性，电动机支路在这种状态下可以被视为并联电路，使得对于第二状态而言支路电压可以以良好近似的方式通过以下方程式来表达：
Figure BDA0004029525920000071
其中
Rv：用于描述第二状态中的损耗分量的电阻
至少一个电容器的布置如下改变上面列举的方程式：
Figure BDA0004029525920000072
其中
C：至少一个电容器的电容
在此，至少一个电容器的电容应该被选择为使得适用的是：
Figure BDA0004029525920000073
从而，可以尤其是完全补偿虚部和与频率相关的分量，并且可以强烈地降低电压需求，使得适用的是：
Figure BDA0004029525920000074
由于电动机的高支路电压，即第一接线和第二接线之间的电压，在确定至少一个电容器的尺寸时应该考虑足够高的介电强度以及尽可能低的ESR(等效串联电阻(equivalent series resistance))来减小补偿损耗。由于例如电容器根据温度经历其电容的改变，而线圈的芯也可能与温度有关地表现，所以可以确保根据温度的频率稳定性。如果谐振状态失谐，也即电容例如随温度发生变化，则需要不同的频率，以便使损耗功率最大化。在这种情况下，可以经由控制单元、例如微处理器再调频率。例如通过分流电阻(通常低侧分流器)对电流的测量可以被使用，以便最大化电流并且从而最大化损耗。因此，尤其是可以交替地测量电流和适配频率，其中这些步骤可以被重复多次。
此外提出一种用于利用所描述的电路运行电动机的方法。为了产生第一状态，仅仅经由第一半桥、第二半桥和第三半桥运行电动机。
尤其是，在第一状态期间，星形点经由第四半桥仅与一个电位接线导电连接或与两个电位接线(电)分离(也即以浮动方式布置)。
尤其是，每个半桥具有至少一个上晶体管和下晶体管，所述上晶体管和下晶体管彼此导电连接；其中上晶体管与第一电位接线导电连接并且下晶体管与第二电位接线导电连接。每个半桥在上晶体管和下晶体管之间具有接触装置，分别一个接线经由所述接触装置与相应的半桥连接。为了产生第二状态：
-一方面，第一半桥、第二半桥和第三半桥的上晶体管同步地被切换，并且将第一电位接线与相应的第一接线导电连接，而这些半桥的下晶体管(同步地被切换并且)将相应的第一接线与第二电位接线分离；其中第四半桥的下晶体管与此同步地被切换用于将第二接线与第二电位接线连接；并且
-另一方面，第一半桥、第二半桥和第三半桥的下晶体管同步地被切换并且将第二电位接线与相应的第一接线导电连接，而这些半桥的上晶体管(同步地被切换并且)将相应的第一接线与第一电位接线分离；其中第四半桥的上晶体管与此同步地被切换用于将第二接线与第一电位接线连接。
第一状态的三相交流系统以已知的方式通过受控地切换第一、第二和第三半桥来产生。
尤其是，三相系统的第一频率具有交流电的第二频率的至多50％、优选地至多10％、特别优选地至多2％。
三相系统的第一频率(即对于每秒三相系统的相位的周期的数量)尤其是为至多1,000Hz、尤其是至多500Hz。
交流电的第二频率(其中对于每个周期存在两个电位变换)尤其是为至少5kHz、优选地至少10kHz、特别优选地至少15kHz。
尤其是在第二状态下通过电路可产生的最高加热功率为在第一状态通过电路可产生的驱动功率的至少50％、优选地至少100％、特别优选地至少200％。
尤其是，在第二状态下通过电路可产生的最高加热功率是在第一状态下通过电路可产生的驱动功率的至少五倍、优选地至少10倍、特别优选地至少25倍或甚至至少45倍。
因此，如果针对第一状态的电功率消耗(即最大驱动功率)为高达1,000瓦特(标称功率)，则针对第二状态的功率消耗可以至少为直至5kW[千瓦]、10kW、25kW或甚至45kW。
尤其是，电路以彼此不同的时间间隔被运行要么用于产生第一状态要么用于产生第二状态。
尤其是，时间间隔之间的转换以超过一(“1”)Hz、尤其是超过5Hz、优选地超过20Hz并且特别优选地超过100Hz的第三频率进行。
尤其是，分配给相应状态的时间间隔可以是不同长的。尤其是，电动机在第一状态下被运行的第一时间间隔更长，例如比电动机在第二状态下本运行的第二时间间隔长至少10％、至少20％或至少40％。
尤其是，电动机在第一状态下或在第二状态下被运行的时间分量从而可以不同地来实施。
尤其是，第一时间间隔和/或第二时间间隔可以是不同长的。
尤其是，可以在不同的第一和/或第二时间间隔中提供不同的电功率。
尤其是，可以在不同的第一和/或第二时间间隔中存在不同的电气参数，例如频率、电流等
此外提出一种电动机装置，至少包括电动机，所述电动机包括至少一个具有至少三个线圈的定子和具有至少两个磁极的转子；所描述的电路；以及用于操控所述电路使得所述电动机能够利用所描述的方法被运行的控制装置。
尤其是，控制装置被装备、配置或编程为使得电路可以根据所描述的方法被运行。
优选地在径向方向上至少在至少定子之内或之外布置有导电主体，所述导电主体至少在第二状态下在运行电动机时通过感应被升温。
可替代地或附加地，主体可以是转子。为此，除了磁极之外，转子还具有称为主体的载体材料。
尤其是，主体的第一比电阻[欧姆*毫米2/米]低于线圈的芯的第二比电阻。
尤其是，对于芯所使用的SMC材料具有高比电阻。尤其是，主体(例如由钢制造)具有(与对于芯所使用的材料相比)较低的比电阻。
尤其是，恰好主体用于将在第二状态下提供的电功率转化成热量。主体优选地具有高导电性和/或导磁性或实施为含铁的，使得有效升温是可能的。尤其是，线圈的芯具有比主体低得多的导电性，使得芯中的涡流被抑制。鉴于导磁性，主体和芯尤其是可以相同或相似地来实施。
尤其是，第一比电阻是第二比电阻的至少二分之一、优选地至少五分之一、特别优选地至少十分之一。
尤其是，定子的每个线圈具有芯，所述芯从至少一个定子的第一端部朝向第二端部(尤其是平行于轴向方向)延伸，其中转子与至少一个第二端部相邻地布置。
主体尤其是沿着周向完全地(在芯或线圈之内或之外在径向方向上)延伸并且沿着轴向方向(以及与之平行地伸展的旋转轴)延伸直至芯的至少一个第一端部。
主体优选地在至少一个第一端部处接触线圈的芯。
尤其是，磁通量通过主体被传导，使得电动机的电功率的尽可能高的分量可以由主体被转化为热量。
尤其是，主体从转子的背离第一定子的端面开始沿着轴向方向并且在径向方向上在线圈之内或之外延伸直至第一端部。
尤其是，主体在至少一个第一端部处沿着径向方向延伸至至少超过芯的延伸部。
尤其是，主体在第二端部处沿着径向方向并且沿着转子的背离第一定子的端面延伸至至少超过芯的延伸部(在转子上方对齐(in Flucht))。
尤其是，用于输送流体的泵可以通过电动机被驱动，其中泵在第一状态下被运行(用于输送流体)并且在第二状态下至少通过泵可输送的流体被加热。
在第二状态下，线圈以同相交流电被运行。尤其是于是不存在多相电流，使得恰好不进行转子的驱动。通过交流电产生交变磁场，所述交变磁场通过感应可以在主体中产生热量。
关于电路的陈述同样地适用于方法和电动机装置，并且反之亦然。
因此提出一种电路，利用所述电路使用用于电动机的电功率一方面用于驱动转子(即用于执行旋转运动)，并且另一方面用于借助于感应有针对性地加热主体。在此，也可以仅仅加热主体，而根本不驱动转子。这对于可能冻结的流体、诸如尿素水溶液尤其是有利的，所述尿素水溶液在约-11摄氏度下具有凝固点。从而一方面储存在箱中的液体可以通过主体解冻，并且然后在增大的程度上被输送。
不定冠词(“一”、“一个”、“一种”和“一台”)尤其是在专利权利要求和再现所述专利权利要求的说明书中的使用应该被理解为不定冠词而不应被理解为数词。相应地从而引入的术语或组件因此应该被理解为使得所述术语或组件存在至少一次，而尤其是也可以存在多次。
预防性地应该注意的是，在这里使用的数词(“第一”、“第二”、...)优先地(仅)用于区分多个类似的对象、参量或过程，即尤其是不强制性地预先给定这些对象、参量或过程彼此的相关性和/或顺序。如果应该需要相关性和/或顺序，则这在这里被明确地说明或者得出在研究具体描述的设计方案时对于本领域技术人员来说是显而易见的。只要一个构件可以多次出现(“至少一个”)，对所述构件之一的描述可以同样地适用于所有或这些构件中的多个中的一部分，但是这不是强制性的。
附图说明
下面根据附图更详细地阐述本发明以及技术环境。应该指出的是，本发明不应该受所列举的实施例限制。
尤其是，只要未明确另外描述，也可能的是，提取在图中阐述的事实的部分方面并且与来自本说明书的其他组成部分和知识相组合。尤其应该指出的是，图以及尤其是所示的尺寸比例仅仅是示意性的。
其中：
图1以透视图示出电动机，所述电动机在第一状态下被运行；
图2以透视图示出根据图1的电动机的一部分，所述电动机在第二状态下被运行；
3以第一图示示出已知的电动机装置；
图4以第二图示示出根据图3的电动机装置；
图5示出处于第二状态的第一切换状态下的电动机装置；
图6示出处于第二状态的第二切换状态下的根据图5的电动机装置；
图7示出电动机装置的另一实施变型方案。
具体实施方式
图1以透视图示出电动机2，所述电动机在第一状态10下被运行。电动机2包括定子3和转子7。电动机2是轴向磁通电动机，其中定子3和转子7彼此同轴地并且沿着轴向方向38毗邻地布置。转子7沿着周向33交替地具有第一磁极8和第二磁极9(未详细示出)。定子3具有六个芯36，所述芯沿着轴向方向38或旋转轴13延伸。在每个芯36上分别布置有线圈4、5、6。每个线圈4、5、6导电地连接到电路1上(参见图3至7)。线圈4、5、6沿着周向33按以下顺序布置：第一线圈4、第二线圈5、第三线圈6、第一线圈4等。
每个芯36从定子3的第一端部39出发朝向定子3的第二端部40延伸，其中转子7与第二端部40相邻地布置。
电动机2的壳体的一部分在这里构成主体35。主体35沿着周向33完全地(在芯36或线圈4、5、6之外在径向方向34上)延伸并且沿着轴向方向38(以及与之平行地伸展的旋转轴13)从定子3的第二端部40延伸直至定子3的第一端部39。主体35在定子3的第一端部39处接触线圈4、5、6的芯36。主体35在第一端部39处沿着径向方向34延伸直至超过芯36的延伸部(Erstreckung)。主体35在这里构成具有圆柱形区段(从第二端开始40直至第一端部39)和底部(在第一端部39处)的罐。
在图1中示出了至少用于两个线圈4、5的磁通量37，所述磁通量在按照第一状态10对电动机2通电时出现。三相交流系统12的各个相的曲线在图1的图表中示出。电流强度41绘制在纵轴上。相位角42绘制在水平轴上。可以看出，三相交流系统12的第一频率29是根据图2的第二频率30的多倍分之一，第二频率以类似的但不同的尺度绘制。
图2以透视图示出根据图1的电动机2的一部分，所述电动机在第二状态11下被运行。参照关于图1的陈述。
在这里未示出转子7。此外在这里示出了在按照第二状态11运行电动机2时出现的磁通量37。
在第二状态11下，线圈4、5、6被加载有同相交流电。于是不存在多相电流，使得恰好不进行转子7的驱动。通过交流电产生交变磁场。由磁场产生的磁通量37(dB/dt)的变化与涡流电场(rotE)相关联。由于磁通量37的快速变化，在主体35中得出涡流密度，所述涡流密度最终负责主体35中的热量生成或者引起所述热量生成。
磁通量37经由主体35被传导，使得电动机2的电功率的尽可能高的分量可以通过主体35被转化为热量。主体35将磁通量37从第二端部40开始沿着轴向方向38传导直至第一端部39并且又传导到芯36中。
在图2的图表中，对于所有线圈4、5、6相同地示出了交流电14的曲线。电流强度41绘制在纵轴上。相位角42绘制在水平轴上。可以看出，交流电14的第二频率30是根据图1的第一频率29的多倍，所述第一频率以类似但不同的尺度绘制。
图3以第一图示示出已知的电动机装置31。图4以第二图示出根据图3的电动机装置31。下面一起描述图3和4。参照关于图1和2的陈述。
电动机装置31包括电动机2、电路1以及用于操控电路1使得可以通过电路1运行电动机2的控制装置32(参见图3)，所述电动机包括具有三个线圈4、5、6的定子3和转子7(未示出)。
用于驱动电动机2的已知电路1包括第一电位接线15和第二电位接线16，所述第一电位接线和第二电位接线与直流电压源17的不同电位(例如正极和地)连接，其中在电位接线15、16之间设置三个半桥18、19、20，其中电动机2的每个线圈4、5、6经由分别一个第一接线21与分别一个半桥18、19、20导电连接以及经由分别一个第二接线22与其他线圈4、5、6导电连接。
电路1的三个半桥18、19、20使得能够产生三相交流系统12，其中相位彼此偏移120角度。每个相经由分别一个第一接线21被传递到线圈4、5、6上。线圈4、5、6彼此经由第二接线22相互连接，其中不同相电流在星形点24中相互抵消，使得不需要到分别另一电位接线16、15的回线。
半桥18、19、20尤其是以已知的方式包括上晶体管25和下晶体管26的装置，电位接线15、16经由所述上晶体管25和下晶体管26相互连接。二极管43与每个晶体管25、26并联连接。第一接线21经由接触装置27与相应的半桥18、19、20导电连接。
在图4的图示中，晶体管25、26和二极管43以简化的方式被表示为开关并且被称为晶体管25、26。每个线圈均通过电阻R和电感L构成。
图5示出处于第二状态11的第一切换状态下的电动机装置31。图6示出处于第二状态11的第二切换状态下的电动机装置31。在下面一起描述图5和6。参考关于图3和4的陈述以及尤其是关于按照图4的半桥18、19、20的简化图示的陈述。
与按照图3和4的电动机装置31不同地，电路1在这里在电位接线15、16之间具有第四半桥23，所述第四半桥可以与连接第二接线22的星形点24导电连接。
通过仅一个其他半桥23以及通过其与星形点24的连接补充已知的电路1导致按照图3和4的已知电路1仅略微增大。在此，该第四半桥23和其有利的布置然而已经能够实现第二状态11的附加实现。
每个半桥18、19、20、23具有至少一个上晶体管25(高侧晶体管)和下晶体管26(低侧晶体管)，所述上晶体管和下晶体管彼此导电连接。上晶体管25与第一电位接线15导电连接并且下晶体管26与第二电位接线16导电连接。每个半桥18、19、20、23在上晶体管25和下晶体管26之间具有接触装置27，分别一个接线21、22可以经过所述接触装置与相应的半桥18、19、20、23连接。
因此，布置在电动机2上的每个第一接线21经由接触装置27分别与第一、第二和第三半桥18、19、20中的一个导电连接。布置在电动机2处的第二接线22或星形点24经由接触装置27与第四半桥23连接。
为了产生第二状态11，电路1可以被运行为使得一方面(在第一电路状态下，参见图5)第一半桥18、第二半桥19和第三半桥20的上晶体管25同步地(即时间上并行地)将第一电位接线15与相应的第一接线21导电连接，而这些半桥18、19、20的下晶体管26将相应的第一接线21与第二电位接线16(电)分离。第四半桥23的下晶体管26与此同步地将第二接线22与第二电位接线16导电连接。另一方面(在第二电路状态下，参见图6)，第一半桥18、第二半桥19和第三半桥20的下晶体管26同步地将第二电位接线16与相应的第一接线21导电连接，而这些半桥18、19、20的上晶体管25将相应的第一接线21与第一电位接线15(电)分离。第四半桥23的上晶体管25与此同步地将第二接线22与第一电位接线15导电连接。
这些电路状态在时间上依次地被实现。
在第二状态11的这些电路状态下，星形点24经由第四半桥23分别与电位接线15、16导电连接，使得在每个线圈4、5、6处在两种电路状态下均存在电位。由于第一、第二和第三半桥18、19、20的上或下晶体管25、26同时并且以相同方式切换，因此仅存在单相电流。通过在电路状态之间的变换产生交流电14。
图7示出电动机装置31的另一实施变型方案。参考关于图5和6的陈述。
与图5和6不同，电路1包括电容器28，星形点24经由所述电容器28与第四半桥23连接。在电动机2的运行中，电容器28布置在星形点24和第四半桥23之间。电容器28以串联电路布置在电动机2和第四半桥23之间。
电容器28的电容根据电动机2的线圈4、5、6的电感被选择，使得在运行电动机2时，无功功率可以至少部分地、优选地(几乎)完全地被补偿。
附图标记列表
1 电路
2 电动机
3 定子
4 第一线圈
5 第二线圈
6 第三线圈
7 转子
8 第一磁极
9 第二磁极
10 第一状态
11 第二状态
12 三相交流系统
13 旋转轴
14 交流电
15 第一电位接线
16 第二电位接线
17 直流电压源
18 第一半桥
19 第二半桥
20 第三半桥
21 第一接线
22 第二接线
23 第四半桥
24 星形点
25 上晶体管
26 下晶体管
27 接触装置
28 电容器
29 第一频率
30 第二频率
31 电动机装置
32 控制装置
33 周向
34 径向方向
35 主体
36 芯
37 磁通量
38 轴向方向
39 第一端部
40 第二端部
41 电流强度
42 相位角
43 二极管。

Claims (13)

1.一种用于电动机(2)的电路(1)，其中所述电动机(2)包括至少一个具有至少三个线圈(4、5、6)的定子(3)和具有至少两个磁极(8、9)的转子(7)；其中所述电动机(2)至少能够在以下两种状态(10、11)下通过所述电路(1)被运行：
a)在第一状态(10)下，所述线圈(4、5、6)能够分别被加载三相交流系统(12)的不同电流，并且所述转子(7)能够被置于围绕旋转轴(13)旋转；
b)在第二状态(11)下，所述线圈(4、5、6)能够被加载同相交流电(14)；
其中所述电路(1)具有至少一个第一电位接线(15)和第二电位接线(16)，所述第一电位接线和所述第二电位接线能够与直流电压源(17)的不同电位连接；其中所述电路(1)在所述电位接线(15、16)之间包括三个半桥(18、19、20)，其中每个线圈(4、5、6)能够经由分别一个第一接线(21)与分别一个半桥(18、19、20)导电连接并且经由分别一个第二接线(22)与其他线圈(4、5、6)导电连接；其中所述电路(1)在所述电位接线(15、16)之间具有第四半桥(23)，所述第四半桥能够与连接所述第二接线(22)的星形点(24)导电连接。
2.根据专利权利要求1所述的电路(1)，其中每个半桥(18、19、20、23)具有至少一个上晶体管(25)和下晶体管(26)，所述上晶体管和下晶体管彼此导电连接；其中所述上晶体管(25)与所述第一电位接线(15)导电连接，并且所述下晶体管(26)与所述第二电位接线(16)导电连接；其中每个半桥(18、19、20、23)在所述上晶体管(25)和所述下晶体管(26)之间具有接触装置(27)，分别一个接线(21、22)经由所述接触装置能够与相应的半桥(18、19、20、23)连接。
3.根据专利权利要求2所述的电路(1)，为了产生所述第二状态(11)，所述电路能够被运行为使得一方面所述第一半桥(18)、所述第二半桥(19)和所述第三半桥(20)的上晶体管(25)同步地将所述第一电位接线(15)与相应的第一接线(21)导电连接，而这些半桥(18、19、20)的下晶体管(26)将所述相应的第一接线(21)与所述第二电位接线(16)分离；其中所述第四半桥(23)的下晶体管(26)与此同步地将所述第二接线(22)与所述第二电位接线(16)导电连接；并且另一方面，所述第一半桥(18)、所述第二半桥(19)和所述第三半桥(20)的下晶体管(26)同步地将所述第二电位接线(16)与所述相应的第一接线(21)导电连接，而这些半桥(18、19、20)的上晶体管(25)将所述相应的第一接线(21)与所述第一电位接线(15)分离；其中所述第四半桥(23)的上晶体管(25)与此同步地将所述第二接线(22)与所述第一电位接线(15)导电连接。
4.根据前述专利权利要求中任一项所述的电路(1)，具有至少一个电容器(28)，所述星形点(24)能够经由所述电容器与所述第四半桥(23)连接。
5.根据专利权利要求4所述的电路(1)，其中所述至少一个电容器(28)的电容根据所述电动机(2)的线圈(4、5、6)的电感被选择，使得在运行所述电动机(2)时无功功率能够至少部分地被补偿。
6.一种用于利用根据前述专利权利要求中任一项所述的电路(1)运行电动机(2)的方法；其中所述电动机(2)仅仅通过所述第一半桥(18)、所述第二半桥(19)和所述第三半桥(20)被运行，用于产生所述第一状态(10)。
7.根据专利权利要求6所述的方法，其中在所述第一状态(10)期间，所述星形点(24)经由所述第四半桥(23)仅与一个电位接线(15、16)导电连接或与两个电位接线(15、16)分离。
8.根据前述专利权利要求6和7中任一项所述的方法，其中每个半桥(18、19、20、23)具有至少一个上晶体管(25)和下晶体管(26)，所述上晶体管和下晶体管彼此导电连接；其中所述上晶体管(25)与所述第一电位接线(15)导电连接，并且所述下晶体管(26)与所述第二电位接线(16)导电连接；其中每个半桥(18、19、20、23)在所述上晶体管(25)和所述下晶体管(26)之间具有接触装置(27)，分别一个接线(21、22)经由所述接触装置与相应的半桥(18、19、20、23)连接；其中为了产生所述第二状态(11)，
·一方面，所述第一半桥(18)、所述第二半桥(19)和所述第三半桥(20)的上晶体管(25)同步地被切换，并且将所述第一电位接线(15)与相应的第一接线(21)导电连接，而这些半桥(18、19、20)的下晶体管(26)将所述相应的第一接线(21)与所述第二电位接线(16)分离；其中所述第四半桥(23)的下晶体管(26)与此同步地被切换用于将所述第二接线(22)与所述第二电位接线(16)连接；并且
·另一方面，所述第一半桥(18)、所述第二半桥(19)和所述第三半桥(20)的下晶体管(26)同步地被切换并且将所述第二电位接线(16)与所述相应的第一接线(21)导电连接，而这些半桥(18、19、20)的上晶体管(25)将所述相应的第一接线(21)与所述第一电位接线(15)分离；其中所述第四半桥(23)的上晶体管(25)与此同步地被切换用于将所述第二接线(22)与所述第一电位接线(15)连接。
9.根据前述专利权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述三相电流(12)的第一频率(29)具有所述交流电(14)的第二频率(30)的至多50％。
10.根据前述专利权利要求6至9中任一项所述的方法，其中在所述第二状态(11)下通过所述电路(1)可产生的最高加热功率为在所述第一状态(10)下通过所述电路(1)可产生的驱动功率的至少50％。
11.根据前述专利权利要求6至10中任一项所述的方法，其中所述电路(1)以彼此不同的时间间隔被运行要么用于产生所述第一状态(10)要么用于产生所述第二状态(11)。
12.根据专利权利要求11所述的方法，其中所述时间间隔之间的转换以超过1Hz的第三频率进行。
13.一种电动机装置(31)，至少包括电动机(2)，所述电动机(2)包括至少一个具有至少三个线圈(4、5、6)的定子(3)和具有至少两个磁极(8、9)的转子(7)；根据前述专利权利要求1至5中任一项所述的电路(1)；以及用于操控所述电路(1)使得所述电动机(2)能够利用根据前述专利权利要求6至12中任一项所述的方法被运行的控制装置(32)。
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