DE102014209653A1

DE102014209653A1 - Ansteuervorrichtung, Elektromaschine und Verfahren

Info

Publication number: DE102014209653A1
Application number: DE102014209653.7A
Authority: DE
Inventors: Mirjam Mantel; Dragan Mikulec; Klaus Zink
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Ansteuervorrichtung für eine Elektromaschine mit einer ersten Teilwicklung und einer von der ersten Teilwicklung unabhängigen zweiten Teilwicklung in jeder Phase, mit einer Wechselrichtereinrichtung, welche für jede Phase der Elektromaschine mindestens eine Brückenschaltung aufweist, und mit einer Schalteinrichtung, welche für jede Phase der Elektromaschine mindestens einen Umschalter aufweist, welcher ausgebildet ist, jeweils die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung der entsprechenden Phase elektrisch in Reihe mit der jeweiligen Brückenschaltung der Wechselrichtereinrichtung zu koppeln oder die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung der entsprechenden Phase elektrisch parallel mit der jeweiligen Brückenschaltung der Wechselrichtereinrichtung zu koppeln. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung eine entsprechende Elektromaschine und ein entsprechendes Verfahren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung für eine Elektromaschine mit einer ersten Teilwicklung und einer von der ersten Teilwicklung unabhängigen zweiten Teilwicklung in jeder Phase. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Elektromaschine und ein Verfahren.
Technischer Hintergrund
Elektrische Maschinen bzw. Elektromaschinen werden heute in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise können Elektromaschinen als Antriebsmotoren in Fahrzeugen, z.B. Schienenfahrzeugen oder Straßenfahrzeugen eingesetzt werden. Elektromaschinen können z.B. auch in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem sog. Hybridfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor kombiniert werden, um das jeweilige Fahrzeug anzutreiben.
Nachteilig bei Elektromaschinen ist der Leistungsabfall, welchen diese im oberen Drehzahlbereich aufweisen. Um die Leistung einer Elektromaschine im oberen Drehzahlbereich anzuheben ist heute der Einsatz von mehr Material in Stator und Rotor der Elektromaschine notwendig. Dabei wächst die Elektromaschine durch den erhöhten Materialeinsatz im Durchmesser oder in der Länge und wird somit größer und schwerer.
Alternativ kann der Frequenzumrichter der jeweiligen Elektromaschine angepasst werden, so dass die Elektromaschine im oberen Drehzahlbereich eine größere Leistung aufweist. Allerdings bedeutet dies einen erhöhten Schaltungsaufwand in dem Frequenzumrichter.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine vereinfachte Möglichkeit zur Leistungssteigerung bei einer Elektromaschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Ansteuervorrichtung für eine Elektromaschine mit einer ersten Teilwicklung und einer von der ersten Teilwicklung unabhängigen zweiten Teilwicklung in jeder Phase, mit einer Wechselrichtereinrichtung, welche für jede Phase der Elektromaschine mindestens eine Brückenschaltung aufweist, und mit einer Schalteinrichtung, welche für jede Phase der Elektromaschine mindestens einen Umschalter aufweist, welcher ausgebildet ist, jeweils die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung der entsprechenden Phase elektrisch in Reihe mit der jeweiligen Brückenschaltung der Wechselrichtereinrichtung zu koppeln oder die erste Teilwicklung und die zweite Teilwicklung der entsprechenden Phase elektrisch parallel mit der jeweiligen Brückenschaltung der Wechselrichtereinrichtung zu koppeln.
Ferner ist vorgesehen:
Eine Elektromaschine mit mindestens zwei Phasen, wobei jede Phase eine erste Teilwicklungen und eine von der ersten Teilwicklung unabhängige zweite Teilwicklung aufweist, und mit einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung, welche mit den Phasen der Elektromaschine gekoppelt ist, wobei die Ansteuervorrichtung insbesondere mechanisch mit einem Gehäuse der Elektromaschine gekoppelt ist.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Ansteuern einer erfindungsgemäßen Elektromaschine mit einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung, mit den Schritten Ansteuern der Brückenschaltungen derart, dass sich vorgegebene Betriebsströme in den Phasen der Elektromaschine ergeben, und Umschalten der jeweiligen Verschaltung der ersten Teilwicklungen und der zweiten Teilwicklungen zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung in Abhängigkeit von der momentanen Leistung der Elektromaschine.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass bekannte Möglichkeiten zur Steigerung der Leistung einer Elektromaschine im hohen Drehzahlbereich sehr komplex sind.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, eine einfache Y- zu YY-Umschaltung in einer Elektromaschine durchzuführen.
Dazu sieht die vorliegende Erfindung eine Ansteuervorrichtung vor, die eine Wechselrichtereinrichtung aufweist, die für jede Phase der Elektromaschine eine Brückenschaltung aufweist. Zusätzlich ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, die jeweils einen Umschalter für jede der Phasen aufweist, mit dem die zwei Teilwicklungen der einzelnen Phasen entweder elektrisch in Reihe oder elektrisch parallel an die entsprechende Brückenschaltung angeschlossen werden können.
Dadurch wird es möglich, bei geeigneter Ansteuerung der Schalteinrichtung insbesondere im oberen Drehzahlbereich der Elektromaschine die Leistung zu erhöhen, so dass im oberen Drehzahlbereich annähernd keine Leistungsreduktion mehr erforderlich ist.
Ferner kann bei niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment bereits mit geringeren Strömen erreicht werden und es ist keine Überdimensionierung der Elektromaschine mehr notwendig, um hohe Leistungen bei hohen Drehzahlen zu erzielen.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer Ausführungsform weist die Schalteinrichtung für jede Phase der Elektromaschine einen ersten Schalter auf, welcher jeweils mit einem Ausgang der ersten Teilwicklung der jeweiligen Phase und mit einem Sternknotenpunkt gekoppelt ist. Dies ermöglicht eine einfache Umschaltung zwischen einer Reihenschaltung und einer Parallelschaltung der Teilwicklungen.
In einer Ausführungsform weist jede Brückenschaltung einen zweiten Schalter, der mit einer positiven Versorgungsleitung und mit einem ersten Knotenpunkt gekoppelt ist, und einen dritten Schalter auf, der mit dem ersten Knotenpunkt und mit einer negativen Versorgungsleitung gekoppelt ist, wobei jeweils der erste Knotenpunkt mit einem Eingang der ersten Teilwicklung der jeweiligen Phase gekoppelt ist. Dies ermöglicht eine einfache Ansteuerung der einzelnen Phasen mit einer Wechselspannung.
In einer Ausführungsform ist jeder der Umschalter jeweils mit einem Eingang der zweiten Teilwicklung der jeweiligen Phase gekoppelt und ist ausgebildet, den jeweiligen Eingang mit dem Eingang oder dem Ausgang der entsprechenden ersten Teilwicklung der jeweiligen Phase zu koppeln. Dies ermöglicht ebenfalls eine einfache Umschaltung zwischen einer Reihenschaltung und einer Parallelschaltung der Teilwicklungen.
In einer Ausführungsform weist jede Brückenschaltung einen vierten Schalter auf, der mit der positiven Versorgungsleitung und mit einem zweiten Knotenpunkt gekoppelt ist. Ferner weist jede Brückenschaltung einen fünften Schalter auf, der mit dem zweiten Knotenpunkt und mit der negativen Versorgungsleitung gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform ist jeder der Umschalter jeweils mit dem Eingang der zweiten Teilwicklung der jeweiligen Phase gekoppelt und ist ausgebildet, den jeweiligen Eingang mit dem Ausgang der entsprechenden ersten Teilwicklung der jeweiligen Phase oder mit dem jeweiligen zweiten Knotenpunkt zu koppeln. Bei dieser Ausführungsform müssen bei einer Reihenschaltung die vierten Schalter und fünften Schalter nicht getaktet werden. Ferner müssen die ersten Schalter bei Parallelschaltung nur den halbe Strom führen.
In einer Ausführungsform weist jeder der Umschalter und/oder der ersten Schalter und/oder der zweiten Schalter und/oder der dritten Schalter und/oder der vierten Schalter und/oder der fünften Schalter Schütze und/oder Relais und/oder antiparallel geschaltete Thyristoren auf. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung der Ansteuervorrichtung an unterschiedliche Anwendungen.
In einer Ausführungsform weist jeder der Umschalter und/oder der ersten Schalter und/oder der zweiten Schalter und/oder der dritten Schalter und/oder der vierten Schalter und/oder der fünften Schalter eine Kombination aus mindestens einem Schütz oder Relais und antiparallel geschalteten Thyristoren auf. Dadurch wird es möglich, die Verluste im eingeschalteten Zustand zu reduzieren und gleichzeitig die Schaltzeiten zu reduzieren.
In einer Ausführungsform weist die Ansteuervorrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche ausgebildet ist, die Umschalter und/oder die ersten Schalter und/oder die zweiten Schalter und/oder die dritten Schalter und/oder die vierten Schalter und/oder die fünften Schalter derart anzusteuern, dass die ersten Teilwicklungen und die zweiten Teilwicklungen jeweils elektrisch in Reihe geschaltet sind, wenn die Leistung der Elektromaschine unter einem ersten Schwellwert liegt und dass die ersten Teilwicklungen und die zweiten Teilwicklungen elektrisch parallel geschaltet sind, wenn die Leistung der Elektromaschine gleich dem ersten Schwellwert ist oder über dem ersten Schwellwert liegt. Dadurch wird es möglich, den Umschaltzeitpunkt für die Umschaltung zwischen der Reihenschaltung und der Parallelschaltung an unterschiedliche Anwendungsfälle anzupassen.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die zweiten Schalter und/oder die dritten Schalter und/oder die vierten Schalter und/oder die fünften Schalter derart anzusteuern, dass Phasenströme in der Elektromaschine null betragen, bevor die Steuereinrichtung die Umschalter und/oder die ersten Schalter ansteuert. Das stromlose Schalten führt zu einer geringen Belastung der Umschalter und Schalter und verhindert Überspannungen an den Teilwicklungen der Elektromaschine.
In einer Ausführungsform sind die Ausgänge der zweiten Teilwicklungen elektrisch miteinander gekoppelt. Die Sternschaltung der Ausgänge der zweiten Teilwicklung vereinfacht die Ansteuerung der einzelnen Phasen der Elektromaschine.
In einer Ausführungsform ist die Elektromaschine als eine Asynchronmaschine oder eine Synchronmaschine ausgebildet. Dies ermöglicht es, die vorliegende Erfindung in unterschiedlichen Anwendungen einzusetzen.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Inhaltsangabe der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung;
2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine;
3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform erfindungsgemäßer Teilwicklungen in Reihenschaltung;
5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform erfindungsgemäßer Teilwicklungen in Parallelschaltung;
6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung;
7 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung; und
8 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Im Rahmen dieser Patentanmeldung ist unter einer Elektromaschine jede Art von elektrischer Maschine zu verstehen, die mehrere elektrische Phasen aufweist und elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt.
Unter einer Teilwicklung ist eine Wicklung zu verstehen, die bei geeigneter äußerer Beschaltung auch alleine zum Antrieb der Elektromaschine ausreichen würde. Werden im Rahmen dieser Patentanmeldung erste und zweite Teilwicklungen einer Phase genannt, ist darunter zu verstehen, dass eine Phase zwei solche Teilwicklungen aufweist, deren Anschlüsse derart aus dem Gehäuse der Elektromaschine geführt werden, dass zumindest ein Teil der Eingänge und der Ausgänge der Teilwicklungen außerhalb des Gehäuses elektrisch kontaktiert werden kann. Unter einem Eingang oder Ausgang der Wicklungen sind jeweils die zwei elektrischen Anschlüsse der Wicklungen zu verstehen. Dabei impliziert die Benennung als Eingang bzw. Ausgang keine spezifische Anordnung. So kann z.B. ein Eingang oder ein Ausgang mit einer positiven Spannung oder mit einer negativen Spannung gekoppelt werden.
Eine Reihenschaltung der ersten Teilwicklungen und der zweiten Teilwicklungen kann auch als Y-Schaltung bezeichnet werden, da sich bei einer Reihenschaltung der ersten Teilwicklungen und der zweiten Teilwicklungen in der Elektromaschine eine einzelne Wicklung bestehend aus den ersten und zweiten Teilwicklungen ergibt und die Wicklungen aller Phasen in Y-Schaltung miteinander verschaltet sind.
Eine Parallelschaltung der ersten Teilwicklungen und der zweiten Teilwicklungen dagegen kann auch als YY-Schaltung bezeichnet werden, da sich bei einer Parallelschaltung der ersten Teilwicklungen und der zweiten Teilwicklungen in der Elektromaschine zwei unabhängige vollständige Wicklungssysteme ergeben, die elektrisch parallel angeordnet sind.
Eine Elektromaschine, welche derart ausgeführt ist, dass die ersten Teilwicklungen und die zweiten Teilwicklungen sowohl parallel als auch in Reihe geschaltet werden können, kann auch als spannungsumschaltbar bezeichnet werden.
Unter einer Brückenschaltung ist im Rahmen dieser Patentanmeldung jede Schaltung zu verstehen, die einen Ausgang der Brückenschaltung wahlweise mit einer positiven oder einer negativen Gleichspannung verbinden kann.
Unter einem Umschalter ist im Rahmen dieser Patentanmeldung ein Schaltelement zu verstehen, welches drei Anschlüsse aufweist, wobei einer der Anschlüsse wahlweise mit einem der zwei weiteren Anschlüsse elektrisch gekoppelt werden kann.
Unter einem Schalter ist ein Schaltelement zu verstehen, welches zwei Knotenpunkte elektrisch miteinander verbinden oder trennen kann.
Unter einer Steuereinrichtung ist jede Art von Schaltung zu verstehen, die Steuersignale für die Brückenschaltung bzw. für die Schalteinrichtung erzeugen kann. Dabei kann die Steuereinrichtung aus diskreten analogen Bauteilen aufgebaut sein. Die Steuereinrichtung kann aber z.B. auch als digitale Logikschaltung ausgebildet sein oder als Programm in einem Prozessor oder Mikrocontroller ausgeführt werden.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung 1.
Die Ansteuervorrichtung 1 der 1 ist dazu ausgebildet, eine Elektromaschine 2 anzusteuern, die in jeder Phase P1–Pn eine erste Teilwicklung TW1, TW1u, TW1v, TW1w und eine zweite Teilwicklung TW2, TW2u, TW2v, TW2w aufweist (siehe 2).
Die Ansteuervorrichtung 1 weist dazu eine Wechselrichtereinrichtung 5 auf, die für jede Phase P1–Pn einer anzusteuernden Elektromaschine 2 eine Brückenschaltung 6-1–6-n aufweist. In 1 sind lediglich zwei Brückenschaltungen 6-1, 6-n dargestellt. Weitere Brückenschaltungen 6-1, 6-n sind aber durch drei Punkte angedeutet.
Die einzelnen Brückenschaltungen 6-1–6-n sind jeweils mit einem Umschalter US1, USn einer Schalteinrichtung 7 gekoppelt.
Die Umschalter US1–USn können in einer ersten Schalterstellung jeweils die erste Teilwicklung TW1, TW1u, TW1v, TW1w und die zweite Teilwicklung TW2, TW2u, TW2v, TW2w der entsprechenden Phase P1–Pn der Elektromaschine 2 elektrisch in Reihe mit der jeweiligen Brückenschaltung 6-1–6-n der Wechselrichtereinrichtung 5 koppeln.
In einer zweiten Schalterstellung können die Umschalter US1–USn die erste Teilwicklung TW1, TW1u, TW1v, TW1w und die zweite Teilwicklung TW2, TW2u, TW2v, TW2w der entsprechenden Phase P1–Pn elektrisch parallel mit der jeweiligen Brückenschaltung 6-1–6-n der Wechselrichtereinrichtung 5 koppeln.
Der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist eine elektrische Energiequelle, welche mit der Wechselrichtereinrichtung 5 gekoppelt werden kann und welche die einzelnen Brückenschaltungen 6-1–6-n mit elektrischer Energie versorgen kann, welche die Brückenschaltungen 6-1–6-n in eine geeignete Steuerspannung für die einzelnen Phasen P1–Pn der Elektromaschine 2 wandeln.
Die Umschalter US1–USn sowie die Schaltelemente der Brückenschaltungen 6-1–6-n können z.B. als Schütze, Relais, antiparallel geschaltete Thyristoren T1–T6 oder dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere können die Umschalter US1–USn sowie die Schaltelemente der Brückenschaltungen 6-1–6-n auch eine Kombination aus einem Schütz oder einem Relais mit einer Schaltung aus antiparallel geschalteten Thyristoren T1–T6 aufweisen. Dadurch wird es möglich, mit Hilfe der Thyristoren T1–T6 ein schnelles Umschalten durchzuführen und nach dem schnellen Umschalten mit Hilfe der Schütze oder Relais den durch die Thyristoren T1–T6 hervorgerufenen Strombedarf zu umgehen. Diese Kombination aus einem Schütz bzw. einem Relais und einer Schaltung aus antiparallel geschaltete Thyristoren T1–T6 kann auch für alle weiteren Schalter, Umschalter oder dergleichen genutzt werden, die in dieser Patentanmeldung genannt werden.
Bei der Umschaltung zwischen einer Reihenschaltung und einer Parallelschaltung der ersten Teilwicklungen TW1, TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2, TW2u, TW2v, TW2w kann der Zeitpunkt des Umschaltens von unterschiedlichen Faktoren abhängen.
Beispielsweise kann die Reihenschaltung oder Y-Schaltung so lange beibehalten werden, bis die Wechselrichtereinrichtung 5 die für eine vorgegebene Leistung benötigte Spannung nicht mehr bereitstellen kann. Um die benötigte Spannung zu reduzieren kann dann die Parallelschaltung der ersten Teilwicklungen TW1, TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2, TW2u, TW2v, TW2w gewählt werden. Dadurch erhöht sich der Strom, welchen die Wechselrichtereinrichtung 5 den ersten Teilwicklungen TW1, TW1u, TW1v, TW1w und den zweiten Teilwicklungen TW2, TW2u, TW2v, TW2w bereitstellen muss.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine 2.
Die Elektromaschine 2 der 2 weist eine Ansteuervorrichtung 1 gemäß 1 auf. Allerdings ist in der Ansteuervorrichtung 1 der 2 ferner eine Steuereinrichtung 9 vorgesehen, die mit der Wechselrichtereinrichtung 5 und mit der Schalteinrichtung 7 gekoppelt ist, um diese anzusteuern.
Die Elektromaschine 2 weist ferner ein Gehäuse 10 auf, in welchem eine Vielzahl von Phasen P1–Pn angeordnet ist. In einer Ausführungsform kann die Elektromaschine 2 z.B. drei Phasen P1–P3 aufweisen.
Jede der Phasen P1–Pn weist eine erste Teilwicklung TW1 und eine zweite Teilwicklung TW2 auf. Ferner ist jede der Phasen P1–Pn jeweils mit einem Umschalter US1–USn der Schalteinrichtung 7 gekoppelt, der dazu ausgebildet ist, die Verschaltung der einzelnen Teilwicklungen TW1, TW2 so zu steuern, dass diese entweder in einer Reihenschaltung oder in einer Parallelschaltung mit der jeweiligen Brückenschaltung 6-1–6-2 gekoppelt werden.
Die Elektromaschine 2 kann z.B. als Asynchronmaschine 2 ausgebildet sein. Alternativ kann die Elektromaschine 2 auch als Synchronmaschine 2 ausgebildet sein. Weitere Ausführungen der Elektromaschine 2 sind ebenfalls möglich.
In einer Ausführungsform kann die Elektromaschine 2 z.B. als ein Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Dabei kann die Elektromaschine 2 z.B. als einer von zwei Antriebsmotoren in einem Hybridfahrzeug eingesetzt werden. Alternativ kann die Elektromaschine 2 auch als einziger Antriebsmotor in einem Elektrofahrzeug eingesetzt werden.
Dabei kann die Elektromaschine 2 z.B. eine geringe Leistung von wenigen KW aufweisen, wenn die Elektromaschine 2 in einem PKW eingesetzt wird. Die Elektromaschine 2 kann aber auch eine hohe Leistung von mehreren hundert oder tausend KW aufweisen, wenn die Elektromaschine 2 z.B. als Antriebsmotor für ein Schienenfahrzeug oder in einer Industrieanlage eingesetzt wird.
In einer Ausführungsform ist die Ansteuervorrichtung 1 in einem Gehäuse angeordnet, dass es erlaubt, die Ansteuervorrichtung 1 direkt mit dem Gehäuse 10 der Elektromaschine 2 zu koppeln. Dadurch kann z.B. eine einfache gemeinsame Kühlung sowohl der Elektromaschine 2 als auch der Ansteuervorrichtung 1 erfolgen. Ferner werden die Kabellängen zur Kontaktierung der einzelnen Phasen P1–Pn der Elektromaschine minimiert.
Die in 2 dargestellte Steuereinrichtung 9 kann z.B. PWM-Signale erzeugen, die dazu dienen die Brückenschaltungen 6-1–6-n der Wechselrichtereinrichtung 5 anzusteuern, so dass sich in den Phasen P1–Pn der Elektromaschine 2 die gewünschten Spannungen und Ströme ergeben. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 9, wie in 2 dargestellt, in der Ansteuervorrichtung 1 angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 9 aber auch außerhalb der Ansteuervorrichtung 9 angeordnet werden. Beispielsweise kann die Funktion der Ansteuervorrichtung 9 in einem Steuergerät integriert werden. Dieses Steuergerät kann z.B. ein Motorsteuergerät in einem PKW oder ein Anlagensteuergerät einer Industrieanlage sein.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Verfahren sieht bei S1 das Ansteuern der Brückenschaltungen 6-1–6-n vor. Dabei werden die Brückenschaltungen 6-1–6-n derart angesteuert, dass sich vorgegebene Betriebsströme in den Phasen P1–Pn der Elektromaschine 2 ergeben.
Schließlich sieht das Verfahren das Umschalten S2 der jeweiligen Verschaltung der ersten Teilwicklungen TW1, TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2, TW2u, TW2v, TW2w zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung in Abhängigkeit von der momentanen Leistung der Elektromaschine 2 vor.
Vor dem Umschalten S2 können dabei die Brückenschaltungen 6-1–6-n derart angesteuert werden, dass die Betriebsströme in den Phasen P1–Pn der Elektromaschine 2 beim Umschalten null betragen. Dies ermöglicht ein verlustarmes stromloses Umschalten der Verschaltung der ersten Teilwicklungen TW1, TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2, TW2u, TW2v, TW2w.
Das Umschalten kann in einer Ausführungsform des Verfahrens das Erzeugen von Steuersignalen für die einzelnen Umschalter US1–USn der Schalteinrichtung 7 aufweisen. Dabei können die Steuersignale je nach Ausführung der Umschalter z.B. als einzelne diskrete Steuersignale, als eine Mehrzahl von diskreten Steuersignalen oder auch als digitale Steuersignale ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann z.B. in der Steuereinrichtung 9 ausgeführt werden. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Steuereinrichtung 9 in Hardware, z.B. in einem programmierbaren Logikbaustein oder als diskreter Aufbau von Logikelementen ausgebildet sein. Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch als Programm ausgebildet sein, welches z.B. von einem Prozessor, Mikrocontroller oder dergleichen in der Steuereinrichtung 9 ausgeführt wird.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform erfindungsgemäßer Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w sowie TW2U, TW2V und TW2W in Reihenschaltung.
In 4 sind drei Phasen P1–P3 dargestellt. Die erste Phase P1 oder auch U-Phase weist eine erste Teilwicklung TW1u und eine zweite Teilwicklung TW2U auf. Die zweite Phase P2 oder auch V-Phase weist eine erste Teilwicklung TW1v und eine zweite Teilwicklung TW2V auf. Schließlich weist die dritte Phase P3 oder auch W-Phase eine erste Teilwicklung TW1w und eine zweite Teilwicklung TW2W auf.
Die Ausgänge U22, V22 und W22 der zweiten Teilwicklungen TW2U, TW2V und TW2W sind elektrisch miteinander verbunden. Zwischen den Ausgängen U12, V12, W12 der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w und den Eingängen U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2U, TW2V und TW2W sind jeweils elektrische Verbindungen eingezeichnet, die diese elektrisch miteinander koppeln.
Diese Verbindungen sind erfindungsgemäß schaltbar ausgeführt und können z.B. durch die Umschalter US1–USn ausgeführt werden.
In Verbindung mit der folgenden 5 wird deutlich, wie eine Umschaltung zwischen einer Reihenschaltung und einer Parallelschaltung der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w der zweiten Teilwicklungen TW2U, TW2V und TW2W erfolgen kann.
5 zeigt die Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w und TW2U, TW2V und TW2W der 4 in Parallelschaltung.
Um die Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w und TW2U, TW2V und TW2W in einer Parallelschaltung zu verschalten, sind die elektrischen Verbindungen zwischen den Ausgängen U12, V12, W12 der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w und den Eingängen U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2U, TW2V und TW2W aufgelöst worden. An deren Stelle wurde eine elektrische Verbindung zwischen den Ausgängen U12, V12, W12 der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w hergestellt und die Eingänge U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2U, TW2V und TW2W wurden mit den jeweiligen Eingängen U11, V11, W11 der entsprechenden ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w elektrisch verbunden.
Der Übersichtlichkeit halber ist in 4 oder 5 die Verbindung der Eingänge U11, V11, W11 der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w mit einer Energiequelle nicht dargestellt.
In 5 ist deutlich zu erkennen, dass die ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w der drei Phasen P1–P3 durch die elektrische Verbindung deren Ausgänge U12, V12, W12 in einer Sternschaltung oder auch Y-Schaltung angeordnet sind. Das Gleiche gilt für die zweiten Teilwicklungen TW2U, TW2V und TW2W der drei Phasen P1–P3. Die ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w sind also zu den zweiten Teilwicklungen TW2U, TW2V und TW2W in einer Parallelschaltung angeordnet.
Die Umschaltung zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v und TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2U, TW2V und TW2W kann z.B. mit einer Anordnung nach einer der 6 oder 7 erfolgen.
6 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung 1 für eine dreiphasige Elektromaschine 2, die z.B. drei Phasen P1–P3 gemäß 4 und 5 aufweisen kann.
Die Ansteuervorrichtung 1 weist eine Schalteinrichtung 7 auf, die für jede Phase P1–P3 einen Umschalter USu, USv, USw aufweist. Jeder der Umschalter USu, USv, USw ist mit dem Eingang U21, V21, W21 der entsprechenden zweiten Teilwicklung TW2u, TW2v, TW2w der entsprechenden Phasen P1–P3 gekoppelt.
Die Umschalter können die Eingänge U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w wahlweise mit dem Eingang U11, V11, W11 oder dem Ausgang U12, V12, W12 der jeweils ersten Teilwicklung TW1u, TW1v, TW1w der entsprechenden Phase P1–P3 koppeln.
Die Schalteinrichtung 7 weist ferner drei erste Schalter S1u, S1v, S1w für die drei Phasen P1–P3 auf, die jeweils mit dem Ausgang U12, V12, W12 der entsprechenden ersten Teilwicklung TW1u, TW1v, TW1w gekoppelt sind. An den zweiten Ausgängen der ersten Schalter S1u, S1v, S1w sind die ersten Schalter S1u, S1v, S1w in dem Sternknotenpunkt Ks elektrisch miteinander gekoppelt.
Schließlich weist die Ansteuervorrichtung 1 der 6 ferner eine Wechselrichtereinrichtung 5 auf, die für jede von drei Phasen P1–P3 eine Brückenschaltung 6-1–6-3 aufweist. Jede der Brückenschaltungen 6-1–6-3 weist einen zweiten Schalter S2u, S2v und S2w auf, welcher mit einer positiven Versorgungsleitung DC+ gekoppelt ist, welche eine positive Versorgungsspannung führt. Ferner weist jede der Brückenschaltungen 6-1–6-3 einen dritten Schalter S3u, S3v und S3w auf, welcher mit einer negativen Versorgungsleitung DC– gekoppelt ist, welche eine negative Versorgungsspannung führt. Die zweiten Schalter S2u, S2v und S2w und die dritten Schalter S3u, S3v und S3w sind jeweils in einem gemeinsamen ersten Knotenpunkt K1u, K1v und K1w miteinander gekoppelt. Die ersten Knotenpunkte K1u, K1v und K1w sind ferner jeweils mit dem Eingang U11, V11, W11 der entsprechenden ersten Teilwicklung TW1u, TW1v und TW1w der entsprechenden Phase P1–P3 gekoppelt.
Zur Anordnung der jeweiligen ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w in Reihe zu den jeweiligen zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w werden die Umschalter USu, USv, USw derart angesteuert, dass diese die Eingänge U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w mit dem Ausgang U12, V12, W12 der entsprechenden ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w der entsprechenden Phase P1–P3 koppeln. Ferner werden die ersten Schalter S1u, S1v, S1w geöffnet. Durch diese Schalterstellung ergibt sich die Verschaltung der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w, wie sie in 4 dargestellt ist.
Zur Anordnung der jeweiligen ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w in einer Parallelschaltung zu den jeweiligen zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w werden die Umschalter USu, USv, USw derart angesteuert, dass diese die Eingänge U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w mit den Eingängen U11, V11, W11 der entsprechenden ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w der entsprechenden Phase P1–P3 koppeln. Ferner werden die ersten Schalter S1u, S1v, S1w geschlossen. Durch diese Schalterstellung ergibt sich die Verschaltung der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w, wie sie in 5 dargestellt ist.
7 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung 1.
Die Ansteuervorrichtung 1 der 7 unterscheidet sich von der Ansteuervorrichtung 1 der 6 dahingehend, dass die Brückenschaltungen 6-1–6-3 jeweils ein weiteres Paar Schalter, die vierten Schalter S4u, S4v, S4w und die fünften Schalter S5u, S5v, S5w aufweisen. Die vierten Schalter S4u, S4v, S4w sind jeweils ebenfalls mit der positiven Versorgungsleitung DC+ gekoppelt, welche eine positive Versorgungsspannung führt. Ferner sind die fünften Schalter S5u, S5v, S5w jeweils ebenfalls mit der negativen Versorgungsleitung DC– gekoppelt, welche eine negative Versorgungsspannung führt. Die vierten Schalter S4u, S4v, S4w und die fünften Schalter S5u, S5v, S5w sind in jeder Brückenschaltung 6-1, 6-2, 6-3 jeweils an einem zweiten Kontenpunkt K2u, K2v, K2w miteinander gekoppelt.
Schließlich sind die Umschalter USu, USv, USw dazu ausgebildet, die Eingänge U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w nicht wahlweise mit dem Eingang U11, V11, W11 oder dem Ausgang U12, V12, W12 der ersten Teilwicklung TW1u, TW1v, TW1w der entsprechenden Phase P1–P3 zu koppeln.
Vielmehr sind die Umschalter USu, USv, USw dazu ausgebildet, die Eingänge U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w wahlweise mit dem entsprechenden zweiten Kontenpunkt K2u, K2v, K2w oder dem Ausgang U12, V12, W12 der ersten Teilwicklung TW1u, TW1v, TW1w der entsprechenden Phase P1–P3 zu koppeln.
Zur Anordnung der jeweiligen ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w in Reihe zu den jeweiligen zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w werden die Umschalter USu, USv, USw derart angesteuert, dass diese die Eingänge U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w mit den Ausgängen U12, V12, W12 der entsprechenden ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w der entsprechenden Phase P1–P3 koppeln. Ferner werden die ersten Schalter S1u, S1v, S1w geöffnet. Durch diese Schalterstellung ergibt sich die Verschaltung der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w, wie sie in 4 dargestellt ist. Dieses Vorgehen entspricht dem Vorgehen bei der Ansteuervorrichtung 1 der 6.
Zur Anordnung der jeweiligen ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w in einer Parallelschaltung zu den jeweiligen zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w werden die Umschalter USu, USv, USw derart angesteuert, dass diese die Eingänge U21, V21, W21 der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w mit den entsprechenden zweiten Kontenpunkten K2u, K2v, K2w koppeln. Ferner werden die ersten Schalter S1u, S1v, S1w geschlossen. Durch diese Schalterstellung ergibt sich die Verschaltung der ersten Teilwicklungen TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2u, TW2v, TW2w, wie sie in 5 dargestellt ist.
Ein Vorteil diese Ausführungsform ist, dass die vierten Schalter S4u, S4v, S4w und die fünften Schalter S5u, S5v, S5w bei einer Reihenschaltung nicht getaktet werden müssen und sich bei der Parallelschaltung die Strombelastung der ersten Schalter S1u, S1v, S1w halbiert.
8 zeigt einen Ausschnitt eines Blockschaltbilds einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung 1.
In 8 ist insbesondere die Schalteinrichtung 7 für eine Phase P1 oder auch die U-Phase der Elektromaschine 2 dargestellt, wie sie in Kombination mit 6 zum Einsatz kommen kann. Dabei sind der Umschalter USu und der erste Schalter S1u als auf antiparallel geschalteten Thyristoren T1–T6 basierende Schaltelemente ausgeführt.
Ein Eingang U der Anordnung der 8 ist mit dem (nicht dargestellten) ersten Knotenpunkt K1u gekoppelt. Ferner ist der Eingang U mit dem Eingang U11 der ersten Teilwicklung TW1u gekoppelt. Der Eingang U ist ferner mit dem Umschalter USu gekoppelt, welcher jeweils zwei antiparallel angeordnete Thyristoren T1, T2 und T3, T4 aufweist, die in Reihe geschaltet sind. Zwischen den in Reihe geschalteten antiparallelen Thyristoren T1, T2 und T3, T4 ist der Umschalter mit dem Eingang U21 der zweiten Teilwicklung TW2u gekoppelt. Das zweite Paar antiparallel geschalteter Thyristoren T3, T4 ist an dessen anderem Ende mit dem Ausgang U12 der ersten Teilwicklung TW1u und mit dem ersten Schalter S1u gekoppelt. Der erste Schalter S1u weist ebenfalls ein Paar antiparallel geschalteter Thyristoren T5 und T6 auf und ist an dessen Ausgang Y mit dem Sternknotenpunkt Ks (nicht dargestellt) gekoppelt.
Die in 8 gezeigte Ausführungsform mit Thyristor-basierten Schaltelementen ermöglicht ein sehr schnelles Umschalten zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung der ersten Teilwicklungen TW1, TW1u, TW1v, TW1w und der zweiten Teilwicklungen TW2, TW2u, TW2v, TW2w.
In einer Ausführungsform können die Thyristor-basierten Schaltelemente auch durch Schütze oder Relais ergänzt werden. So wird der Stromverbrauch nach dem Umschalten reduziert.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansteuervorrichtung (1) für eine Elektromaschine (2) mit einer ersten Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) und einer von der ersten Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) unabhängigen zweiten Teilwicklung (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) in jeder Phase (P1–Pn), mit einer Wechselrichtereinrichtung (5), welche für jede Phase (P1–Pn) der Elektromaschine (2) mindestens eine Brückenschaltung (6-1–6-n) aufweist; und mit einer Schalteinrichtung (7), welche für jede Phase (P1–Pn) der Elektromaschine (2) mindestens einen Umschalter (US1–USn, USu, USv, USw) aufweist, welcher ausgebildet ist, jeweils die erste Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) und die zweite Teilwicklung (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) der entsprechenden Phase (P1–Pn) elektrisch in Reihe mit der jeweiligen Brückenschaltung (6-1–6-n) der Wechselrichtereinrichtung (5) zu koppeln oder die erste Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) und die zweite Teilwicklung (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) der entsprechenden Phase (P1–Pn) elektrisch parallel mit der jeweiligen Brückenschaltung (6-1–6-n) der Wechselrichtereinrichtung (5) zu koppeln.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung (7) für jede Phase (P1–Pn) der Elektromaschine (2) einen ersten Schalter (S1u, S1v, S1w) aufweist, welcher jeweils mit einem Ausgang (U12, V12, W12) der ersten Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) der jeweiligen Phase (P1–Pn) und mit einem Sternknotenpunkt (Ks) gekoppelt ist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei jede Brückenschaltung (6-1–6-n) einen zweiten Schalter (S2u, S2v, S2w) aufweist, der mit einer positiven Versorgungsleitung (DC+) und mit einem ersten Knotenpunkt (K1u, K1v, K1w) gekoppelt ist, und einen dritten Schalter (S3u, S3v, S3w) aufweist, der mit dem ersten Knotenpunkt (K1u, K1v, K1w) und mit einer negativen Versorgungsleitung (DC–) gekoppelt ist; wobei jeweils der erste Knotenpunkt (K1u, K1v, K1w) mit einem Eingang (U11, V11, W11) der ersten Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) der jeweiligen Phase (P1–Pn) gekoppelt ist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei jeder der Umschalter (US1–USn, USu, USv, USw) jeweils mit einem Eingang (U21, V21, W21) der zweiten Teilwicklung (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) der jeweiligen Phase (P1–Pn) gekoppelt ist und ausgebildet ist, steuerbar den jeweiligen Eingang (U21, V21, W21) der zweiten Teilwicklung (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) mit dem Eingang (U11, V11, W11) oder dem Ausgang (U12, V12, W12) der entsprechenden ersten Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) der jeweiligen Phase (P1–Pn) zu koppeln.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei jede Brückenschaltung (6-1–6-n) einen vierten Schalter (S4u, S4v, S4w) aufweist, der mit der positiven Versorgungsleitung (DC+) und mit einem zweiten Knotenpunkt (K2u, K2v, K2w) gekoppelt ist, und einen fünften Schalter (S5u, S5v, S5w) aufweist, der mit dem zweiten Knotenpunkt (K2u, K2v, K2w) und mit der negativen Versorgungsleitung (DC–) gekoppelt ist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei jeder der Umschalter (US1–USn, USu, USv, USw) jeweils mit dem Eingang (U21, V21, W21) der zweiten Teilwicklung (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) der jeweiligen Phase (P1–Pn) gekoppelt ist und ausgebildet ist, steuerbar den jeweiligen Eingang (U21, V21, W21) der zweiten Teilwicklung (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) mit dem Ausgang (U12, V12, W12) der entsprechenden ersten Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) der jeweiligen Phase (P1–Pn) oder mit dem jeweiligen zweiten Knotenpunkt (K2u, K2v, K2w) zu koppeln.
Ansteuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens einer der Umschalter (US1–USn, USu, USv, USw) und/oder der ersten Schalter (S1u, S1v, S1w) und/oder der zweiten Schalter (S2u, S2v, S2w) und/oder der dritten Schalter (S3u, S3v, S3w) und/oder der vierten Schalter (S4u, S4v, S4w) und/oder der fünften Schalter (S5u, S5v, S5w) Schütze und/oder Relais und/oder antiparallel geschaltete Thyristoren (T1–T6) aufweist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei mindestens einer der Umschalter (US1–USn, USu, USv, USw) und/oder der ersten Schalter (S1u, S1v, S1w) und/oder der zweiten Schalter (S2u, S2v, S2w) und/oder der dritten Schalter (S3u, S3v, S3w) und/oder der vierten Schalter (S4u, S4v, S4w) und/oder der fünften Schalter (S5u, S5v, S5w) eine Kombination aus mindestens einem Schütz oder Relais und antiparallel geschalteten Thyristoren (T1–T6) aufweist.
Ansteuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Steuereinrichtung (9), welche ausgebildet ist, die Umschalter (US1–USn, USu, USv, USw) und/oder die ersten Schalter (S1u, S1v, S1w) und/oder die zweiten Schalter (S2u, S2v, S2w) und/oder die dritten Schalter (S3u, S3v, S3w) und/oder die vierten Schalter (S4u, S4v, S4w) und/oder die fünften Schalter (S5u, S5v, S5w) derart anzusteuern, dass die ersten Teilwicklungen (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) und die zweiten Teilwicklungen (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) jeweils elektrisch in Reihe geschaltet sind, wenn die Leistung der Elektromaschine (2) unter einem ersten Schwellwert liegt und dass die ersten Teilwicklungen (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) und die zweiten Teilwicklungen (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) jeweils elektrisch parallel geschaltet sind, wenn die Leistung der Elektromaschine (2) gleich dem ersten Schwellwert ist oder über dem ersten Schwellwert liegt.
Ansteuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (9) ausgebildet ist, die zweiten Schalter (S2u, S2v, S2w) und/oder die dritten Schalter (S3u, S3v, S3w) und/oder die vierten Schalter (S4u, S4v, S4w) und/oder die fünften Schalter (S5u, S5v, S5w) derart anzusteuern, dass Phasenströme in der Elektromaschine (2) null betragen, bevor die Steuereinrichtung (9) die Umschalter (US1–USn, USu, USv, USw) und/oder die ersten Schalter (S1u, S1v, S1w) ansteuert.
Elektromaschine (2) mit mindestens zwei Phasen (P1–Pn), wobei jede Phase (P1–Pn) eine erste Teilwicklungen (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) und eine von der ersten Teilwicklung (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) unabhängige zweite Teilwicklung (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) aufweist; und mit einer Ansteuervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, welche mit den Phasen (P1–Pn) der Elektromaschine (2) gekoppelt ist, wobei die Ansteuervorrichtung (1) insbesondere mechanisch mit einem Gehäuse (10) der Elektromaschine (2) gekoppelt ist.
Elektromaschine nach Anspruch 11, wobei die Ausgänge (U22, V22, W22) der zweiten Teilwicklungen (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) elektrisch miteinander gekoppelt sind.
Elektromaschine nach einem der Ansprüche 11 und 12, wobei die Elektromaschine (2) als eine Asynchronmaschine oder eine Synchronmaschine ausgebildet ist.
Verfahren zum Ansteuern einer Elektromaschine (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 mit einer Ansteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit den Schritten: Ansteuern (S1) der Brückenschaltungen (6-1–6-n) derart, dass sich vorgegebene Betriebsströme in den Phasen (P1–Pn) der Elektromaschine (2) ergeben; und Umschalten (S2) der jeweiligen Verschaltung der ersten Teilwicklungen (TW1, TW1u, TW1v, TW1w) und der zweiten Teilwicklungen (TW2, TW2u, TW2v, TW2w) zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung in Abhängigkeit von der momentanen Leistung der Elektromaschine (2).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei vor dem Umschalten (S2) die Brückenschaltungen (6-1–6-n) derart angesteuert werden, dass die Betriebsströme beim Umschalten null betragen.