-
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Flurförderzeug mit einer Reluktanzmaschine und einer elektronischen Steuerung. Reluktanzmaschinen mit einer elektronischen Steuerung bieten eine Alternative zu den bei elektrisch angetriebenen Flurförderzeugen üblicherweise eingesetzten Gleichstrom- oder Asynchronmaschinen. Sie zeichnen sich durch ihren besonders einfachen Aufbau und ihre große Robustheit aus. In Verbindung mit einer elektronischen Steuerung ist ein Vier-Quadranten-Betrieb möglich, d.h. ein Betrieb in beiden Drehrichtungen sowohl als Antriebsmotor als auch als Generator zur Rückgewinnung elektrischer Energie.
-
Anders als bei magnetisch erregten Maschinen erzeugen Reluktanzmaschinen ein Drehmoment in einem Rotor durch die sogenannte Reluktanzkraft. Der ein weichmagnetisches Material aufweisende Rotor richtet sich dabei in einem magnetischen Feld, das durch stromdurchflossene Wicklungen des Stators erzeugt wird, so aus, dass das System einen minimalen magnetischen Widerstand aufweist. Eine solche Anordnung mit minimalem magnetischem Widerstand ergibt sich insbesondere bei Drehstellungen, in denen zwei Pole des Stators und zwei Pole des Rotors relativ zueinander so ausgerichtet sind, dass sich ein Ring ergibt, durch den der magnetische Fluss geführt wird.
-
Um für einen mechanischen Antrieb eine Drehbewegung zu erzeugen oder aus einer Drehbewegung elektrische Energie zu gewinnen, müssen die Statorwicklungen in geeigneter zeitlicher Abfolge mit einem elektrischen Energiespeicher verbunden werden. Bekannte elektronische Steuereinrichtungen zu diesem Zweck weisen für einen Vier-Quadranten-Betrieb für jede separat bestrombare Statorwicklung vier Halbleiterschalter auf. Als Halbleiterschalter können zum Beispiel MOSFET-Transistoren oder sonstige Leistungstransistoren verwendet und in Form einer H-Brücke verbunden werden. Zur Ansteuerung einer Reluktanzmaschine mit beispielsweise drei separat bestrombaren Statorwicklungen entsprechend drei Phasen werden demnach vier solche H-Brücken benötigt, d.h. insgesamt zwölf Halbleiterschalter.
-
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinheit für ein Flurförderzeug zur Verfügung zu stellen, die sich durch einen besonders einfachen Aufbau auszeichnet.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
-
Die Antriebseinheit ist für ein Flurförderzeug bestimmt und weist folgendes auf:
- • eine Reluktanzmaschine, die eine Anzahl n von separat bestrombaren Statorwicklungen aufweist,
- • einen Versorgungsanschluss, an den ein Energiespeicher anschließbar ist,
- • eine elektronische Steuerung, über die die Statorwicklungen mit dem Versorgungsanschluss verbunden werden können, wobei
- • die elektronische Steuerung ein Versorgungsmodul und ein Auswahlmodul aufweist,
- • das Versorgungsmodul zwischen den Versorgungsanschluss und einen zentralen Knotenpunkt geschaltet ist und eine Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung aufweist, deren Schaltzustand eine Spannung an dem zentralen Knotenpunkt bestimmt, und
- • das Auswahlmodul für jede der separat bestrombaren Statorwicklungen eine Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung aufweist, deren Schaltzustand bestimmt, ob die der Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung zugeordnete Statorwicklung über den zentralen Knotenpunkt bestromt wird.
-
Die Antriebseinheit ist insbesondere für einen elektrischen Fahrantrieb eines Flurförderzeugs geeignet, kann aber auch für einen sonstigen Antrieb eines Flurförderzeugs verwendet werden kann, insbesondere für ein Hydraulikaggregat.
-
Die Reluktanzmaschine weist eine Anzahl von Statorpolen auf, denen jeweils eine Statorwicklung zugeordnet ist. Grundsätzlich kann jede dieser Statorwicklungen zwei von außen zugängliche Anschlüsse aufweisen, sodass sie separat bestrombar ist. In der Regel sind jedoch mehrere Statorwicklungen innerhalb der Reluktanzmaschine miteinander verschaltet, sodass die auf diese Weise kombinierten Statorwicklungen nur gemeinsam bestrombar sind. Häufig sind zum Beispiel die Statorwicklungen zweier gegenüberliegend angeordneter Statorpole in Reihe geschaltet und somit nur gemeinsam bestrombar.
-
Beispielsweise kann die Reluktanzmaschine sechs Statorpole mit jeweils einer Statorwicklung aufweisen, von denen jeweils zwei einander gegenüberliegend angeordnete Statorwicklungen in Reihe geschaltet und nur gemeinsam bestrombar sind. Eine solche Reluktanzmaschine weist drei separat bestrombare Statorwicklungen auf.
-
Die Reluktanzmaschine hat außerdem einen Rotor mit einer Anzahl von Rotorpolen. Die Anzahl kann insbesondere kleiner sein als die Anzahl der Statorpole. Beispielsweise weisen viele Reluktanzmaschinen mit sechs Statorpolen vier Rotorpole und drei separat bestrombare Statorwicklungen auf.
-
Der Versorgungsanschluss dient zum Anschließen der Antriebseinheit an einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere an eine Batterie. Über eine elektronische Steuerung kann der Versorgungsanschluss in der gewünschten Art und Weise mit den Statorwicklungen der Reluktanzmaschine verbunden werden, um den Energiestrom zwischen Energiespeicher und Reluktanzmaschine zu steuern.
-
Bei der Erfindung weist die elektronische Steuerung ein Versorgungsmodul und ein Auswahlmodul auf. Das Versorgungsmodul befindet sich (bezogen auf den Energiestrom) zwischen dem Versorgungsanschluss und einem zentralen Knotenpunkt der Antriebseinheit. Es weist eine Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung auf, deren Schaltzustand eine Spannung an dem zentralen Knotenpunkt bestimmt. Beispielsweise kann der zentrale Knotenpunkt über das Versorgungsmodul mit einem positiven Anschluss des Energiespeichers verbunden werden, sodass, gegebenenfalls abgesehen von Spannungsabfällen an den Leitungen und Elementen der elektronischen Steuerung, an dem zentralen Knotenpunkt dasselbe Potential anliegt wie am positiven Anschluss des Energiespeichers. In einem anderen Schaltzustand des Versorgungsmoduls kann der zentrale Knotenpunkt beispielsweise auf das Massepotential gelegt werden.
-
Die elektronische Steuerung weist außerdem ein Auswahlmodul auf, das für jede der separat bestrombaren Statorwicklungen eine Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung aufweist. Der Schaltzustand dieser Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung bestimmt, ob die dieser Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung zugeordnete Statorwicklung über den zentralen Knotenpunkt bestromt wird. Das Auswahlmodul legt somit durch die Schaltzustände der zugehörigen Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen fest, welche der separat bestrombaren Statorwicklungen zu einem bestimmten Zeitpunkt in Verbindung mit dem zentralen Knotenpunkt steht. Zu jedem Zeitpunkt ist ein Austausch von elektrischer Energie zwischen dem Energiespeicher und der Reluktanzmaschine über den zentralen Knotenpunkt und das Versorgungsmodul nur für diejenigen Statorwicklungen möglich, die durch das Auswahlmodul und die ihr zugeordnete Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung gerade über den zentralen Knotenpunkt bestrombar sind.
-
Eine Besonderheit der Erfindung besteht in der funktionalen Trennung der elektronischen Steuerung in ein Versorgungsmodul und ein Auswahlmodul. Anders als bei herkömmlichen elektronischen Steuerungen für Reluktanzmaschinen, bei denen jeder einzelnen, separat bestrombaren Statorwicklung eine H-Brücke zugeordnet ist, über die die jeweilige Statorwicklung unmittelbar mit einem Energiespeicher verbunden werden kann, übernimmt bei der Erfindung das Versorgungsmodul durch Vorgeben der Spannung an dem zentralen Knotenpunkt einen Teil der Funktion der Steuerung für alle separat bestrombaren Statorwicklungen zugleich. Diese Funktionalität ist daher nicht für jede separat bestrombare Statorwicklung getrennt aufzubauen. Stattdessen genügt als Ergänzung des Versorgungsmoduls ein Auswahlmodul, mit dessen Hilfe im Wesentlichen eine Auswahl der zu bestromenden Statorwicklung getroffen wird. Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung des Schaltungsaufbaus, insbesondere hinsichtlich der Anzahl der erforderlichen Halbleiterschalter.
-
In einer Ausgestaltung weist die Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung zwei in Reihe zwischen den Versorgungsanschluss und einen Masseanschluss geschaltete Versorgungsmodul-Halbleiterschalter auf, wobei die Verbindung dieser beiden Versorgungsmodul-Halbleiterschalter den zentralen Knotenpunkt bildet. Die beiden Halbleiterschalter bilden also eine Halbbrücke und ermöglichen je nach Schaltzustand, den zentralen Knotenpunkt auf das Potential des Versorgungsanschlusses oder des Masseanschlusses zu legen. Jeder der Halbleiterschalter kann zwei Enden aufweisen, im Falle eines MOSFET-Transistors zum Beispiel einen Source- und einen Drain-Anschluss. Die Reihenschaltung stellt sich dann wie folgt dar: Das erste Ende des ersten Halbleiterschalters ist mit dem Masseanschluss verbunden. Das zweite Ende des ersten Halbleiterschalters ist mit dem ersten Ende des zweiten Halbleiterschalters verbunden. Diese Verbindung bildet zugleich den zentralen Knotenpunkt. Das zweite Ende des zweiten Halbleiterschalters ist mit dem Versorgungsanschluss verbunden.
-
In einer Ausgestaltung sind die separat bestrombaren Statorwicklungen in Reihe geschaltet und jede der separat bestrombaren Statorwicklungen wird von der ihr zugeordneten Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung überbrückt. Die Bestromung einer einzelnen der separat bestrombaren Statorwicklungen über den zentralen Knotenpunkt ist dann dadurch möglich, dass nur die dieser Statorwicklung zugeordnete Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung in einem geöffneten/nicht durchgeschalteten Zustand gehalten wird, während alle anderen Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen geschlossen/durchgeschaltet werden. Der Strom fließt dann über den zentralen Knotenpunkt, der mit einem Ende der Reihenschaltung der separat bestrombaren Statorwicklungen verbunden ist, durch sämtliche durchgeschalteten Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen und durch die zu bestromende Statorwicklung. Ebenfalls möglich ist eine gleichzeitige Bestromung mehrerer der separat bestrombaren Statorwicklungen. Genau diejenigen Statorwicklungen werden vom Stromfluss ausgeschlossen, die durch die ihnen zugeordnete Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung überbrückt bzw. kurzgeschlossen sind.
-
In einer alternativen Ausgestaltung ist jede der separat bestrombaren Statorwicklungen in Reihe mit der ihr zugeordneten Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung geschaltet und jede dieser Reihenschaltungen bildet einen Zweig einer Sternschaltung. Bei dieser Anordnung ist ebenfalls eine Auswahl einzelner oder mehrerer Statorwicklungen für die Bestromung über den zentralen Knotenpunkt möglich, und zwar durch Durchschalten der den jeweiligen Statorwicklungen zugeordneten Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen.
-
In einer Ausgestaltung ist der Sternpunkt der Sternschaltung mit Masse oder mit dem zentralen Knotenpunkt verbunden. Ist der Sternpunkt mit Masse verbunden, können die jeweils anderen Enden der jeweils einen Zweig der Sternschaltung bildenden Reihenschaltungen mit dem zentralen Knotenpunkt verbunden sein. Ist der Sternpunkt mit dem zentralen Knotenpunkt verbunden, können die jeweils anderen Enden der jeweils einen Zweig bildenden Reihenschaltungen mit Masse verbunden sein. In beiden Fällen ist eine Bestromung der betreffenden, separat bestrombaren Statorwicklungen über den zentralen Knotenpunkt möglich.
-
In einer Ausgestaltung weist jede der Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen zwei Halbleiterschalter auf, die in Reihe geschaltet sind. Gemeinsam bilden die beiden in Reihe geschalteten Halbleiterschalter einen bidirektionalen Schalter, der einen Stromfluss in beiden Richtungen sperren kann. Dies ermöglicht einen Vier-Quadranten-Betrieb.
-
In einer Ausgestaltung weist die Reluktanzmaschine ein Gehäuse auf, aus dem genau n + 1 Anschlüsse für die Statorwicklungen herausgeführt sind. Durch die externe Beschaltung der Reluktanzmaschine mit den den einzelnen Statorwicklungen zugeordneten Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen müssen nicht beide Enden jeder separat bestrombaren Statorwicklung aus dem Gehäuse der Reluktanzmaschine herausgeführt werden. Bei einer Sternschaltung der Statorwicklungen genügt es, den Sternpunkt als einen Anschluss aus dem Gehäuse herauszuführen und zusätzlich die jeweils anderen Enden der einzelnen Statorwicklungen. Bei einer Reihenschaltung der separat bestrombaren Statorwicklungen ist für jeweils zwei miteinander verbundene Enden zweier Statorwicklungen lediglich ein Anschluss aus dem Gehäuse der Reluktanzmaschine herauszuführen. Die übrigen Enden der Statorwicklungen können innerhalb des Gehäuses miteinander verbunden werden. Durch die Verringerung der Anzahl der Anschlüsse für die Statorwicklungen vereinfacht sich der Aufbau und die Montage der Antriebseinheit.
-
In einer Ausgestaltung weist die Antriebseinheit einen Energiespeicher auf, der an den Versorgungsanschluss angeschlossen ist. Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um eine Batterie oder um einen Kondensator mit hoher Kapazität („Ultra-Cap“, Superkondensator, Kapazität zum Beispiel >= 100 F) handeln, aber auch um einen sonstigen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise um eine Brennstoffzelle.
-
In einer Ausgestaltung weist das Versorgungsmodul einen weiteren Versorgungsanschluss auf, dem eine weitere Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung und ein weiterer zentraler Knotenpunkt zugeordnet ist, wobei der Schaltzustand der weiteren Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung eine Spannung an dem weiteren zentralen Knotenpunkt bestimmt. Über ein auf diese Weise erweitertes Versorgungsmodul kann die Antriebseinheit gemeinsam mit zwei bevorzugt unterschiedlichen Energiespeichern, etwa einer Batterie und einem Kondensator hoher Kapazität, betrieben werden. Die Reluktanzmaschine und das Auswahlmodul können insbesondere zwischen den zentralen Knotenpunkt und den weiteren zentralen Knotenpunkt geschaltet werden. Durch geeignete Ansteuerung des Versorgungsmoduls und des Auswahlmoduls ist dann sowohl der motorische als auch der generatorische Betrieb der Reluktanzmaschine mit jedem der beiden Energiespeicher möglich.
-
In einer Ausgestaltung weist die weitere Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung zwei in Reihe zwischen den weiteren Versorgungsanschluss und einen Masseanschluss geschaltete weitere Versorgungsmodul-Halbleiterschalter auf, wobei die Verbindung dieser beiden weiteren Versorgungsmodul-Halbleiterschalter den weiteren zentralen Knotenpunkt bildet. Zur Erläuterung wird auf die vorstehenden Ausführungen zu der entsprechend ausgebildeten Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung verwiesen.
-
In einer Ausgestaltung weist die Antriebseinheit einen weiteren Energiespeicher auf, der an den weiteren Versorgungsanschluss angeschlossen ist. Der weitere Energiespeicher kann insbesondere ein Kondensator hoher Kapazität sein, wie vorstehend bereits erläutert. Bevorzugt wird ein solcher Kondensator als weiterer Energiespeicher mit einem Energiespeicher in Form einer Batterie kombiniert, die an den Versorgungsanschluss angeschlossen ist. In diesem Fall können Spitzenleistungen von dem Kondensator aufgenommen bzw. zur Verfügung gestellt werden, während die Batterie für die kontinuierliche Stromentnahme bzw. Stromaufnahme zuständig ist.
-
In einer Ausgestaltung ist die elektronische Steuerung dazu ausgebildet, die Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung, die weitere Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung und die Auswahlmodul-Schalteinrichtungen so anzusteuern, dass elektrische Energie von dem Energiespeicher in den weiteren Energiespeicher transportiert wird oder umgekehrt. Diese Möglichkeit besteht, da die Statorwicklungen der Reluktanzmaschine aufgrund Ihrer Induktivitäten elektrische Energie speichern können, die aus dem Energiespeicher aufgenommen und in den weiteren Energiespeicher abgegeben werden kann oder umgekehrt. In diesem Fall wird die Antriebseinheit als bidirektionaler Hochsetzsteller betrieben.
-
In einer Ausgestaltung ist die Antriebseinheit mit einem Flurförderzeug kombiniert.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Schaltplan einer besonders einfachen Antriebseinheit in einer vereinfachten Darstellung,
-
2 einen Schaltplan einer weiteren Antriebseinheit, bei der die Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen die in Reihe geschalteten, separat bestrombaren Statorwicklungen überbrücken,
-
3 einen Schaltplan einer weiteren Antriebseinheit mit einer Sternschaltung. Das Ausführungsbeispiel der 1 zeichnet sich durch seinen besonders einfachen Aufbau aus, ist jedoch nur für relativ kleine Leistungen und nur für einen Ein-Quadranten-Betrieb geeignet. Die Antriebseinheit weist eine Reluktanzmaschine 10 mit einem in der Figur angedeuteten Rotor 12 und drei separat bestrombaren Statorwicklungen L1, L2 und L3 auf. Außerdem gibt es als Energiespeicher eine Batterie 14, deren Minuspol mit einem Versorgungsanschluss 16 der Antriebseinheit verbunden ist. Ein zentraler Knotenpunkt 18 ist ebenfalls eingezeichnet.
-
Zwischen dem Versorgungsanschluss 16 und dem zentralen Knotenpunkt 18 ist ein Versorgungsmodul geschaltet, das eine Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung in Form eines einzigen Leistungstransistors M10 aufweist. Ist der Halbleiterschalter M10 durchgeschaltet, liegt am zentralen Knotenpunkt 18 das Potential des Versorgungsanschlusses 16 an, d.h. also das Potential des Minuspols der Batterie 14. Ist der Halbleiterschalter M10 gesperrt, ist der zentrale Knotenpunkt 18 über die in Reihe geschalteten Statorwicklungen L1, L2, L3 und den Innenwiderstand 20 der Batterie 14 mit dem Pluspol der Batterie verbunden. In diesem Sinne bestimmt der Schaltzustand des Halbleiterschalters M10 die Spannung am zentralen Knotenpunkt 18.
-
Wie bereits erwähnt, sind die separat bestrombaren Statorwicklungen L1, L2 und L3 in Reihe geschaltet, und zwar über die beiden Verbindungsleitungen 22, 24.
-
Das Auswahlmodul der Antriebseinheit aus 1 weist drei Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen auf, die jeweils einen einzigen Halbleiterschalter M11, M12 bzw. M13 aufweisen. Die von dem Halbleiterschalter M11 gebildete Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung ist der separat bestrombaren Statorwicklung L1 zugeordnet. Die von dem Halbleiterschalter M12 gebildete Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung ist der separat bestrombaren Statorwicklung L3 zugeordnet. Die von dem Halbleiterschalter M13 gebildete Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung ist der separat bestrombaren Statorwicklung L3 zugeordnet.
-
Jede der genannten Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen überbrückt die ihr zugeordnete Statorwicklung L1, L2 bzw. L3. Um beispielsweise die separat bestrombare Statorwicklung L2 über den zentralen Knotenpunkt 18 zu bestromen, kann der Halbleiterschalter M12 gesperrt und können die beiden Halbleiterschalter M11 und M13 durchgeschaltet werden.
-
Die Diode 26 ermöglicht einen Stromfluss in der Reihenschaltung aus den separat bestrombaren Statorwicklungen L1, L2 und L3 unabhängig von der Batterie 14, insbesondere um ein Magnetfeld abbauen zu können und/oder einen Freilauf der Reluktanzmaschine 10 zu ermöglichen.
-
Das Ausführungsbeispiel der 2 weist ebenfalls eine Reluktanzmaschine 10 mit einem Rotor 12 und drei separat bestrombaren Statorwicklungen L1, L2 und L3 auf.
-
Außerdem gibt es einen Energiespeicher in Form einer Batterie 14 und einen weiteren Energiespeicher in Form eines Kondensators 28 hoher Kapazität. Der Pluspol der Batterie 14 ist mit einem Versorgungsanschluss 16 der Antriebseinheit verbunden. Der Pluspol des Kondensators 28 ist mit einem weiteren Versorgungsanschluss 30 verbunden.
-
Die vier Halbleiterschalter M7, M8, M9 und M10 bilden das Versorgungsmodul der Antriebseinheit. Die Halbleiterschalter M9 und M10 bilden eine Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung und sind in Reihe zwischen den Versorgungsanschluss 16 und einen Masseanschluss 32 geschaltet. Der Verbindungspunkt dieser beiden Halbleiterschalter M9, M10 bildet einen zentralen Knotenpunkt 18.
-
Die beiden Halbleiterschalter M7, M8 sind ebenfalls in Reihe geschaltet und bilden eine weitere Versorgungsmodul-Halbleiterschalteinrichtung, die in Reihe zwischen den weiteren Versorgungsanschluss 30 und einen Masseanschluss 32 geschaltet sind. Der Verbindungspunkt der beiden Halbleiterschalter M7, M8 bildet einen weiteren zentralen Knotenpunkt 34.
-
Das Auswahlmodul der Antriebseinheit weist insgesamt sechs Halbleiterschalter auf, nämlich die Halbleiterschalter M11, M21, M12, M22, M13 und M23. Die beiden Halbleiterschalter M11, M21 sind in Reihe geschaltet und bilden eine Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung, die der separat bestrombaren Statorwicklung L1 zugeordnet ist und diese überbrückt. Die beiden Halbleiterschalter M12, M22 sind ebenfalls in Reihe geschaltet und bilden eine Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung, die der separat bestrombaren Statorwicklung L2 zugeordnet ist und diese überbrückt. Die beiden Halbleiterschalter M13, M23 sind ebenfalls in Reihe geschaltet und bilden eine Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung, die der separat bestrombaren Statorwicklung L3 zugeordnet ist und diese überbrückt.
-
Die separat bestrombaren Statorwicklungen L1, L2 und L3 sind über die Verbindungsleitungen 22, 24 in Reihe geschaltet.
-
Mit der Antriebseinheit aus 2 ist ein Vier-Quadranten-Betrieb der Reluktanzmaschine 10 möglich, ebenso ein Energietransport von der Batterie 14 zum Kondensator 28 und umgekehrt.
-
Man erkennt, dass es für die n = 3 separat bestrombaren Statorwicklungen L1, L2 und L3 lediglich n + 1 = 4 Anschlüsse für die Statorwicklungen gibt, die aus einem Gehäuse der Reluktanzmaschine 10 herausgeführt werden müssen. Ein erster dieser Anschlüsse ist mit 36 bezeichnet, ein zweiter mit 38. Die beiden Verbindungsleitungen 22, 24 können innerhalb des Gehäuses der Reluktanzmaschine 10 angeordnet sein, sodass für jede der beiden Verbindungsleitungen 22 nur ein Anschluss für die Statorwicklungen aus dem Gehäuse herausgeführt werden muss, entsprechend dem dritten Anschluss 40 und dem vierten Anschluss 42.
-
Das Ausführungsbeispiel der 3 unterscheidet sich hinsichtlich der Energiespeicher und des Versorgungsmoduls nicht von demjenigen der 2. Die betreffenden Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in der 2 und werden nicht nochmals erläutert. Die Reluktanzmaschine 10 mit Rotor 12 und drei separat bestrombaren Statorwicklungen L1, L2 und L3 ist bis auf ihre Beschaltung ebenfalls gegenüber der 2 unverändert.
-
Abweichend vom Ausführungsbeispiel der 2 sind die separat bestrombaren Statorwicklungen L1, L2 und L3 jeweils in Reihe mit den ihnen zugeordneten Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtungen geschaltet: Die beiden Halbleiterschalter M11, M21 bilden eine Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung, die mit der Statorwicklung L1 in Reihe geschaltet ist und einen Zweig einer Sternschaltung bildet. Die beiden Halbleiterschalter M12, M22 bilden eine Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung, die der Statorwicklung L2 zugeordnet ist und mit dieser in Reihe geschaltet einen weiteren Zweig der Sternschaltung bildet. Die beiden Halbleiterschalter M13, M23 bilden eine Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung, die der Statorwicklung L3 zugeordnet und mit dieser in Reihe geschaltet ist und einen dritten Zweig der Sternschaltung bildet. Der Sternpunkt 44 ist mit den drei Statorwicklungen L1, L2 und L3 verbunden und als erster Anschluss 36 für die Statorwicklungen aus dem Gehäuse der Reluktanzmaschine 10 herausgeführt.
-
Die jeweils anderen Enden der Statorwicklungen L1, L2, L3 bilden den zweiten Anschluss 38, den dritten Anschluss 40 und den vierten Anschluss 42 für die Statorwicklungen, die aus dem Gehäuse der Reluktanzmaschine 10 herausgeführt sind.
-
Durch Durchschalten der einer bestimmten Statorwicklung L1, L2, L3 zugeordneten Auswahlmodul-Halbleiterschalteinrichtung wird der zentrale Knotenpunkt 18 mit der betreffenden Statorwicklung verbunden. Der Sternpunkt 44 ist mit dem weiteren zentralen Knotenpunkt 34 verbunden. Nach Maßgabe der Schaltzustände des Versorgungsmoduls und des Auswahlmoduls ist dadurch ein Stromfluss in jeder der Statorwicklungen in beiden Richtungen möglich. Auch die in der 3 gezeigte Schaltung ermöglicht einen Vier-Quadranten-Betrieb der Reluktanzmaschine 10.
