DE102019208364A1

DE102019208364A1 - Reluktanzmaschine, Antriebseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Reluktanzmaschine

Info

Publication number: DE102019208364A1
Application number: DE102019208364.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Leich; Andreas Luber; Philip Hennig; Maik Hohmuth; Sven Schmidt
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Ileag EV De; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reluktanzmaschine, eine Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Reluktanzmaschine, wobei die Reluktanzmaschine (1) einen Stator (2) und einen Rotor (7) umfasst, wobei der Rotor (7) eine Anzahl Np von Rotorpolen aufweist oder ausbildet, wobei die Anzahl Np der Rotorpole ein Vielfaches von Zwei und größer als oder gleich 4 ist, wobei die Reluktanzmaschine (1) Phasenleitungen (8a1,...,8g2) einer Anzahl Nphase von Phasen (A,... ,G) aufweist, wobei der Stator (2) eine Anzahl Nslot von Statornuten (6) zur Anordnung dieser Phasenleitungen (8a1,...,8g2) aufweist, wobei ein Betrag der Differenz zwischen der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nslot von Statornuten (6) 2 beträgt,wobei in jeder Statornut (6) genau eine Phasenleitung (8a1,...,8g2) einer Phase (A,...,G) angeordnet ist, wobei die Phasenleitungen (8a1,... ,8g2) einer geradzahligen Anzahl Nset von mindestens zwei Mengen von Phasenleitungen (8a1,...,8g2) zugeordnet sind, die jeweils genau eine Phasenleitung (8a1,...,8g2) pro Phase (A,...,G) umfassen, wobei entlang einer Umfangsrichtung des Stators (2) die Phasenleitungen (8a1,...,8g2) einer Menge in zueinander benachbarten Statornuten (6) angeordnet sind, wobei die Phasenleitungen (8a1,...,8g2) der verschiedenen Mengen entlang der Umfangsrichtung des Stators (2) aufeinander folgend angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reluktanzmaschine, eine Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Reluktanzmaschine.
Aus dem Stand der Technik bekannt sind permanenterregte Synchronmaschinen (PMSM) bzw. fremderregte Synchronmaschinen (FSM) und Asynchronmaschinen (ASM), wobei diese insbesondere auch in Anwendungen im Bereich der Elektromobilität zum Einsatz kommen.
PMSM werden nach Stand der Technik mit NdFeB Magneten ausgerüstet. Der Rohstoff Neodym gehört zu den seltenen Erden. Er ist teuer und verursacht bei der Rohstoffgewinnung starke Umweltverschmutzungen. Es entstehen giftige Rückstände und die Gase Tetrafluormethan und Hexafluorethan (Neodym). Letztere tragen als Treibhausgase aufgrund ihrer langen Halbwertzeit von mehreren 10.000 Jahren und ihres Vergleich zu CO2 5.000 bzw. 9.000 fachen Treibhauspotentials in extremem Maß zur Erderwärmung bei.
Geschaltete Reluktanzmotoren (SRM) oder Synchronreluktanzmotoren (SynRM) werden bisher nicht oder nicht in großem Umfang als Antriebe für Elektrofahrzeuge eingesetzt. SRM Antriebe sind bei gleicher Drehmoment- und Leistungsdichte hinsichtlich des Materialaufwands 20% bis 50% günstiger als ASM. Im Vergleich zu PMSM verursachen SRM sogar 50% bis 60% weniger Materialaufwand.
Die US 2004/0070301 A1 offenbart eine SRM, insbesondere eine SRM mit einem segmentierten Rotor. Das Dokument „B.C. Mecrow et. al., Preliminary Performance Evaluation of Switched Reluctance Motors with Segmental Rotors, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 19, no. 4, December 2004“ offenbart eine SRM mit einem segmentierten Rotor.
Anforderungen an die elektrische Maschine eines rein elektrischen Fahrzeugs und eines Hybridfahrzeugs sind unterschiedlich. Für ein Hybridfahrzeug eignet sich ein Motor, welcher eine hohe Leistungsdichte aufweist. Im Fahrzeug muss zusätzlich noch ein voluminöser Verbrennungsmotor untergebracht werden. Dabei ist es ausreichend, wenn die hohe Leistung über einen vergleichsweise kurzen Zeitraum erbracht wird. Die Dauerleistung spielt eine untergeordnete Rolle. Dahingegen eignet sich für ein rein elektrisches Fahrzeug ein Motor, der dauerhaft eine hohe Leistung erbringen kann. Die Leistungsdichte spielt eine untergeordnete Rolle, denn aufgrund des fehlenden Verbrennungsmotors ist im Fahrzeug ausreichend Platz.
Für auf Dauerleistung ausgelegte Konzepte werden i.d.R. folgende Designentscheidungen getroffen. So weisen diese Maschinen meist einen geringen magnetischen Widerstand auf. Dies erhöht den Wirkungsgrad und bewirkt eine Verringerung der abzuführenden Verlustwärme. Ein geringer magnetischer Widerstand ist durch unterschiedliche Maßnahmen realisierbar, wie ausgeprägte Polschuhe bzw. ein großes Verhältnis zwischen den Querschnittsflächen von Pol und Kern oder geringe Luftspaltbreite.
Auf Dauerleistung ausgelegte Maschinen weisen i.d.R. geringe Polzahlen auf. Eine geringe Polpaarzahl führt bei gleicher Drehzahl zu einer geringeren Ummagnetisierungsfrequenz im Stator und somit zu geringeren Eisenverlusten.
Schließlich weisen auf Dauerleistung ausgelegte Maschinen meist verteilte Wicklungen auf. Mit einer verteilten Wicklung lässt sich ein synchroner Drehfeldmotor realisieren, z.B. eine Drehfeld-PMSM oder eine Drehfeld-FSM. In einem Drehfeldmotor laufen Rotor und Drehfeld synchron. Im Ergebnis ist die Verteilung der magnetischen Flussdichte im Rotor bei gleichmäßiger Bewegung weitgehend gleich. Somit treten im Rotor keine bzw. nur sehr geringe Eisenverluste auf.
Eine aktive Abführung der Verlustwärme aus dem Rotor ist kostspielig, wenn Kühlflüssigkeit zu- und abgeführt werden muss. Daher sind ASM für den Einsatz in reinen Elektroantrieben zwar hinsichtlich der Materialkosten im Vorteil, hinsichtlich der Gesamtkosten aber im Nachteil.
Es ist weiter bekannt, dass PMSM im Teillastbereich einen unerwünscht niedrigen Wirkungsgrad aufweisen. Dies wird durch ein so genanntes Schleppmoment bewirkt, welches sich aufgrund der durch die Permanentmagnete im Rotor bewirkten Ummagnetisierungsverluste einstellt.
Weiter bekannt ist, dass so genannte Eisenverluste in elektrischen Maschinen auftreten können. Die Eisenverluste in einem Elektromotor gliedern sich auf in Ummagnetisierungsverluste bzw. Hystereseverluste, Wirbelstromverluste und die sogenannten Excessverluste. Eisenverluste treten sowohl im Rotor als auch im Stator auf. Die Ummagnetisierungsverluste sind die einzigen Verluste im Rotor bei PMSM und SRM. Bei FSM und ASM treten im Rotor zusätzlich Kupferverluste auf.
Weiter bekannt sind so genannte Kupferverluste. Diese steigen quadratisch mit der Stromstärke eines Phasenstroms. Dies wirkt sich auf die so genannten Motorkonstante Km aus, die gleich dem Verhältnis zwischen dem erzeugen Drehmoment und der Wurzel der Kupferverluste ist.
Eine PMSM kann in Teillast sowie Vollast eine etwa gleichbleibend hohe Motorkonstante erzielen. Demgegenüber erzielen die SSRM und SRM bei Teillast eine deutlich geringere Motorkonstante als bei Vollast. Dieser Zusammenhang gilt grundsätzlich auch bei ASM und FSM. Da der Antriebsmotor eines Elektrofahrzeugs überwiegend im Teillastbereich betrieben wird, wiegt der schlechtere Wirkungsgrad von SRM, FSM und ASM in der Praxis besonders schwer. Der schlechtere Wirkungsgrad ist Folge der geringeren Motorkonstante und der höheren Kupferverluste im Teillastbetrieb.
Auch unter Volllast erreichen SRM nach Stand der Technik bei gleichen Außenabmessungen eine geringere Motorkonstante als vergleichbare PMSM.
Aktuell tendieren Fahrzeughersteller bei reinen Elektrofahrzeugen zum Einsatz der PMSM, weil die PMSM mehr Reichweite aufgrund des höheren Wirkungsgrades im Teillastbereich liefert. Da in einem Hybridfahrzeug i.d.R. der Bauraum knapp ist, fällt die Wahl hier aktuell fast ausschließlich auf die PMSM, weil sie im Vergleich zur ASM eine höhere Leistungsdichte erreicht.
Es stellt sich daher das technische Problem, eine Reluktanzmaschine, eine Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Reluktanzmaschine zu schaffen, die eine hohe Dauerleistungsfähigkeit und/oder eine hohe Spitzenleistungsfähigkeit bei geringen Herstellungskosten bereitstellen. Ferner ist erwünscht, ein geringes Schleppmoment zu erzeugen sowie einen guten Wirkungsgrad im Teillastbereich bereitzustellen. Ferner ist es erwünscht, niedrige Eisenverluste beim Betrieb der Reluktanzmaschine zu erzeugen. Ferner ist es erwünscht, eine hohe Motorkonstante zu erzeugen, insbesondere im Volllast- und im Teillastbereich.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird eine Reluktanzmaschine, wobei die Reluktanzmaschine einen Stator und einen Rotor umfasst.
Der Stator kann z.B. im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sein, wobei entlang eines Innenumfangs des Stators mindestens 14 Statorzähne vorgesehen sein können. Zwei Statorzähne können mindestens eine Statornut begrenzen. Auch kann ein Statorzahn von zwei Statornuten begrenzt sein.
Diese Statorzähne können z.B. von einer inneren Mantelfläche des hohlzylinderförmigen Stators abstehen.
Die Reluktanzmaschine kann hierbei eine m-phasige Maschine sein, wobei m größer als oder gleich 7 sein kann und wobei jeder Phase genau eine Phasenwicklung oder mehr als eine Phasenwicklung zugeordnet ist. Dies kann bedeuten, dass eine Phase genau eine oder aber mehr als eine Phasenwicklung umfassen kann. Eine Phasenwicklung kann mehrere Statorzähne umwickeln, die entlang der nachfolgend noch erläuterten Umfangsrichtung benachbart sind. Eine Phasenwicklung kann als Ringwicklung oder als eingelegte Wicklung ausgeführt sein.
Der Rotor weist eine Anzahl Np von Rotorpolen auf oder bildet diese aus. Die Anzahl Np der Rotorpole kann ein Vielfaches von 2 und größer als oder gleich 6 sein. Ein Rotorpol kann hierbei durch einen Rotorzahn ausgebildet werden.
Der Rotor kann z.B. im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sein, wobei entlang eines Außenumfangs des Rotors der mindestens eine Rotorzahn vorgesehen ist. Der Rotorzahn kann z.B. von einer äußeren Mantelfläche des Rotors abstehen. In diesem Fall können ein Rotorzahn oder mehrere Rotorzähne mindestens eine Rotornut begrenzen. Auch kann ein Rotorzahn von zwei Rotornuten begrenzt sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. Der Rotorzahn kann auch als Abschnitt des Rotors ausgebildet sein, dessen Oberfläche einen Teil der Außenfläche des Rotors bildet, wobei der Abschnitt eine vorbestimmte magnetische Leitfähigkeit aufweist. Diese kann insbesondere höher sein als die magnetische Leitfähigkeit eines zentralen Abschnitts des Rotors. Der Rotor kann insbesondere ein so genannter segmentierter Rotor sein.
Der Rotor, insbesondere der Rotorzahn, kann aus einem nicht-permanentmagnetischen Material ausgebildet sein. Der Rotorzahn kann vorzugsweise aus einem magnetisch leitfähigem Material ausgebildet sein.
Die Reluktanzmaschine kann als Innenläufermaschine ausgebildet sein. Allerdings ist es auch vorstellbar, die elektrische Maschine als Außenläufermaschine auszubilden. Sowohl Stator als auch Rotor können geblecht ausgebildet sein.
Zwischen Stator, insbesondere einem Statorzahn, und dem Rotor, insbesondere einem Rotorzahn, kann ein Luftspalt vorhanden sein.
Weiter weist die Reluktanzmaschine Phasenleitungen einer Anzahl Nphase von Phasen auf, wobei der Stator eine Anzahl Nslot von Statornuten zur Anordnung dieser Phasenleitungen aufweist. Der Stator kann insbesondere eine geradzahlige Anzahl Nslot von Statornuten aufweisen. Eine, insbesondere aber mehrere, insbesondere zwei, Phasenleitung(en) können hierbei die vorhergehend erläuterte Phasenwicklung einer Phase oder einen Teil davon bilden. Insbesondere können zwei in voneinander verschiedenen Statornuten angeordnete Phasenleitungen Teil einer von diesen Phasenleitungen gebildeten Phasenwicklung einer Phase sein. Phasenleitungen, die Teil einer von diesen Phasenleitungen gebildeten Phasenwicklung sind, sind insbesondere nicht in entlang der Umfangsrichtung des Stators benachbarten Statornuten angeordnet. Die Umfangsrichtung des Stators kann hierbei eine Umfangsrichtung der kreisförmigen Querschnittsfläche des Innenvolumens des hohlzylinderförmigen Stators bezeichnen, wobei dieses Innenvolumen von den Statorzähnen begrenzt wird und die Querschnittsebene senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors der Reluktanzmaschine orientiert ist.
In jeder Statornut kann genau eine Phasenleitung einer Phase bzw. Phasenwicklung angeordnet sein. Erfindungsgemäß sind Phasenleitungen einer geradzahligen Anzahl Nset von mindestens zwei Mengen von Phasenleitungen zugeordnet. Jede dieser Mengen umfasst genau eine Phasenleitung pro Phase bzw. Phasenwicklung.
Entlang der Umfangsrichtung des Stators sind die Phasenleitungen einer dieser Mengen in zueinander benachbarten Statornuten angeordnet. Weiter sind die Phasenleitungen der verschiedenen Mengen entlang der Umfangsrichtung des Stators aufeinander folgend angeordnet. Mit anderen Worten sind in den Statornuten entlang der Umfangsrichtung die Phasenleitungen einer ersten Menge und dann die Phasenleitung einer weiteren Menge usw. angeordnet.
Insbesondere kann die Abfolge der Phasenleitungen der verschiedenen Mengen entlang der Umfangsrichtung für jede der Mengen gleich sein.
Weiter können Phasenleitungen von zwei verschiedenen Mengen Teil einer von diesen Phasenleitungen gebildeten Phasenwicklung sein. Diese können auch als einer Phasenwicklung zugeordnete Phasenleitungen bezeichnet werden. Die der gleichen Phase oder Phasenwicklung zugeordneten Phasenleitungen verschiedener Mengen können hierbei vom gleichen Strom durchflossen werden, wobei eine Stromstärke gleich, jedoch die Stromrichtung z.B. in Bezug auf die erläuterte Querschnittsebene voneinander verschieden sind. Mit anderen Worten können zwei verschiedenen Mengen, insbesondere unmittelbar benachbarte Mengen, eine entgegengesetzte Wickelrichtung ihrer Phasenleitungen aufweisen.
Die Anzahl der Phasen oder Phasenwicklungen der Reluktanzmaschine kann dem Quotienten aus der Anzahl Nslot der Statornuten und der Anzahl Nset der Mengen entsprechen.
Weiter erfindungsgemäß beträgt ein Betrag der Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset von Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen Eins.
Somit kann die Anzahl der Phasen oder Phasenwicklungen der Reluktanzmaschine der Summe von dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset von Mengen und Eins oder der Differenz zwischen diesem Quotienten und Eins entsprechen.
Weiter beträgt die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge mindestens 3.
Weiter können alle Statornuten an ihrer Grenzfläche zum Luftspalt, alle Statorzähne an ihrer Grenzfläche zum Luftspalt und/oder alle Rotorzähne an ihrer Grenzfläche zum Luftspalt in Umfangsrichtung gleich breit sein.
Die wie vorgeschlagen ausgebildete Reluktanzmaschine kann hierbei derart betrieben werden, dass zwei, vier, sechs oder mehr aktive magnetische Kreise derart erzeugt werden, dass bei jedem Verdrehwinkel des Rotors in mindestens zwei magnetischen Kreisen besonders große Werte eines Flusseinschnürungsparameters CFS erreicht werden können.
Ein magnetischer Kreis bezeichnet hierbei den Verlauf einer geschlossenen Feldlinie über das Statorjoch, zwei Statorzähne und genau einen Rotorzahn. Die Statorzähne des magnetischen Kreises können insbesondere entlang der Umfangsrichtung des Stators unmittelbar benachbarte Statorzähne sein. Auch kann entlang der Umfangsrichtung zwischen den Statorzähnen des magnetischen Kreises genau ein oder mehr als ein Statorzahn angeordnet sein, der nicht Teil des magnetischen Kreises ist.
Entlang des magnetischen Kreises durchsetzt der aus den Feldlinien gebildete magnetische Fluss eine Fläche, die senkrecht zu der Flussrichtung orientiert sein kann. Die Fläche kann insbesondere die Fläche sein, die in einer Querschnittsebene senkrecht zur Flussrichtung von allen oder einem vorbestimmten Anteil der Feldlinien durchsetzt ist bzw. durchflossen wird und hierbei aber minimal ist.
Der Flusseinschnürungsparameters CFS bezeichnet das Verhältnis zwischen der maximalen oder mittleren Flächengröße und der minimalen Flächengröße der von dem magnetischen Fluss im magnetischen Kreis durchsetzten Fläche. Mit Änderung der Winkelstellung des Rotors können sich hierbei die erläuterten Flächengrößen und somit auch der Flusseinschnürungsparameter verändern.
Ist der Parameter CFS groß, so wird, anschaulich gesprochen, der magnetische Fluss eingeschnürt. Dies kann als Flux-Squeeze-Effekt bezeichnet werden. Dies wiederum ermöglicht, dass die elektromagnetische Spannung gesteigert werden kann, ohne dass das Material des Stators und/oder Rotors in die magnetische Sättigung geht. Ein hoher Wert des Flusseinschnürungsparameters kann zu einem hohen Drehmoment führen. Hohe Werte des Parameters CFS können somit auch in einen hohen Wert der Motorkonstanten Km resultieren.
Hohe Werte des Parameters CFS können insbesondere erreicht werden, wenn die erläuterte minimale Flächengröße der vom magnetischen Fluss im magnetischen Kreis durchsetzten Fläche sehr gering ist.
Ein geringer Wert der erläuterten minimalen Flächengröße kann insbesondere bei einer geringen Pol- oder Zahnüberdeckung von Rotorzahn und einem der Statorzähne im magnetischen Kreis erreicht werden. Diese Polüberdeckung ergibt sich als eine dem Luftspalt zugewandte Oberfläche des betrachteten Statorzahns, über der entlang der Radialrichtung eine dem Luftspalt zugewandte Oberfläche eines Rotorzahns angeordnet ist bzw. als eine dem Luftspalt zugewandte Oberfläche des Rotorzahns, über der entlang der Radialrichtung eine dem Luftspalt zugewandte Oberfläche eines Statorzahns angeordnet ist.
Allerdings ist es auch möglich, einen geringen Wert der erläuterten minimalen Flächengröße durch eine geometrische Ausbildung der Elemente im magnetischen Kreis zu erreichen. Insbesondere können die Polschuhe der Rotorpole und/oder die Polschuhe der Statorpole derart ausgebildet werden, dass, insbesondere in einer vorbestimmten Winkelstellung des Rotors, sich ein gewünscht geringer Wert der erläuterten minimalen Flächengröße einstellt. Z.B. können End- oder Eckabschnitte eines Statorpolschuhs oder eines Rotorpolschuhs eine geringe Breite in Radialrichtung aufweisen, wobei Breite z.B. in einer Querschnittsebene erfasst wird, die senkrecht zur Drehachse des Rotors orientiert ist.
Vorzugsweise umfasst die Reluktanzmaschine Phasenleitungen von mehr als drei Phasen, insbesondere Phasenleitungen von sieben Phasen. Diese können mit einem geeigneten Bestromungsmuster derart bestromt werden, dass sich in jeder Drehstellung des Rotors gleichzeitig sechs aktive magnetische Kreise schließen und zwei dieser sechs magnetischen Kreise besonders große Werte des Parameters CFS aufweisen.
Hierbei kann das Bestromungsmuster gezielt so ausgewählt werden, dass geringe Drehmomentschwankungen auftreten, insbesondere weil sich das ansteigende Drehmoment in den beiden magnetischen Kreisen mit den höchsten Werten des Parameters CFS und das abfallende Drehmoment in den anderen magnetischen Kreisen zu Null addieren kann, geringe Eisenverluste im Rotor auftreten, geringe Kupferverluste im Teil- und Vollastbetrieb auftreten und sich eine hohe Motorkonstante ergibt. Ferner sind auch Ausführungsbeispiele mit 9 Phasen, 11 Phasen und weitere denkbar.
Die vorgeschlagene Reluktanzmaschine kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass ein magnetischer Fluss in entlang der Umfangsrichtung benachbarten, insbesondere unmittelbar benachbarten, Statorzähnen verschiedene Orientierungen aufweist, wobei eine Orientierung in Radialrichtung (also von der Drehachse des Rotors weg) oder entgegen dieser Radialrichtung orientiert sein kann. Dies führt auch dazu, dass die Motorkonstante ein Niveau erreicht, welches mit einer PMSM vergleichbar ist.
Durch die Ausbildung der Maschine als Reluktanzmaschine ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass keine Permanentmagnete zur Erzeugung eines Drehmoments benötigt werden, was wiederum Herstellungskosten verringert und Umweltverträglichkeit verbessert.
Simulationen eines Betriebs der vorgeschlagenen Reluktanzmaschine haben ergeben, dass diese in vorteilhafter Weise im Betrieb eine hohe Motorkonstante aufweist, insbesondere in einem Volllast- als auch in einem Teillastbetrieb. Ferner kann eine solche Reluktanzmaschine sowohl für hohe Spitzenleistungen ausgelegt sein als auch eine gute Dauerleistungsfähigkeit aufweisen. Insbesondere ist es möglich, dass die wie vorgeschlagen ausgebildete Reluktanzmaschine eine hohe Dauerleistungsdichte oder eine hohe Spitzenleistungsdichte aufweist. Weiter ist zu erwarten, dass geringe Eisenverluste im gesamten Drehzahlbereich und nur ein geringes bzw. kein Schleppmoment auftreten. Ebenfalls ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass nur eine geringe Notwendigkeit zur Kühlung, insbesondere des Rotors, der Maschine besteht. Weiter zeigte die Simulation, dass auch eine Drehmomentwelligkeit verringert, eine hohe Drehmomentdichte sowie ein guter Wirkungsgrad bereitgestellt werden kann.
Somit eignet sich die wie vorgeschlagen ausgebildete Reluktanzmaschine in vorteilhafter Weise sowohl für die Verwendung als Antriebsmaschine in einem Elektrofahrzeug als auch in einem Hybridfahrzeug. Durch die geringen oder nicht vorhandenen Schleppmomente kann in vorteilhafter Weise eine Reichweite eines solchen Fahrzeugs erhöht oder eine Batteriekapazität verringert werden, wobei letzteres zu einer Kostensenkung bei der Herstellung des Fahrzeugs führen kann.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen +1. Somit ergibt sich die Zahl Nphase der Phasen als die Differenz zwischen dem Quotienten der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und 1. Simulationen haben gezeigt, dass hierdurch in vorteilhafter Weise eine gute Spitzenleistungsfähigkeit der Reluktanzmaschine bereitgestellt werden kann, insbesondere eine hohe Spitzenleistungsdichte als auch ein hohes Spitzendrehmoment. Eine solche Maschine ist insbesondere für die Verwendung in einem Hybridfahrzeug geeignet. Eine Spitzenleistungsfähigkeit kann bedeuten, dass die Maschine die von ihr erzeugbare Maximalleistung für eine vorbestimmte Zeitdauer, z.B. mehrere Sekunden bis zu mehreren Minuten, erzeugen kann, wobei nach Ablauf der Zeitdauer die erzeugte Leistung reduziert werden muss. Eine hohe Spitzenleistungsfähigkeit ergibt sich somit, wenn die Maschine eine hohe Maximalleistung für einen vergleichsweise kurzen Zeitraum bereitstellen kann.
Vorzugsweise beträgt die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge bei einer solchen Ausführungsform mindestens 4.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge 4 oder 6. Insbesondere kann somit die Anzahl der Rotorpole 8 oder 12 betragen. Simulationen haben gezeigt, dass hierdurch in vorteilhafter Weise eine besonders hohe Eisenausnutzung erreicht werden kann, wobei die Eisenausnutzung der Zahl der magnetisierten Statorzähne in einer der erläuterten Mengen von Statorzähnen entspricht. Durch die hohe Eisenausnutzung ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein hohes Drehmoment erzielt werden kann. Die Eisenausnutzung kann hierbei z.B. das Verhältnis zwischen der Anzahl von Statorzähnen, die von einem magnetischen Fluss durchsetzt sind, zu der Anzahl aller Statorzähne bezeichnen. Simulationen haben gezeigt, dass die Eisenausnutzung durch die Anzahl der Phasen festgelegt ist.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Anzahl Nset der Mengen 2. Alternativ beträgt die Anzahl Nset der Mengen 4, 6 oder entspricht einer anderen geradzahligen Anzahl. Simulationen haben gezeigt, dass hierdurch in vorteilhafter Weise eine gute Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle erreicht werden kann. Z.B. sind Reluktanzmaschinen mit einer höheren Anzahl von Mengen insbesondere für den Antrieb schwerer Fahrzeuge wie Elektrolokomotiven und Schiffen geeignet.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen -1. Somit ergibt sich die Zahl Nphase der Phasen als die Summe aus dem Quotienten der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und 1. Simulationen haben gezeigt, dass hierdurch in vorteilhafter Weise eine gute Dauerleistungsfähigkeit der Reluktanzmaschine bereitgestellt werden kann, insbesondere eine hohe Dauerleistungsdichte. Eine solche Maschine ist insbesondere für die Verwendung in einem Elektrofahrzeug geeignet. Eine Dauerleistungsfähigkeit kann bedeuten, dass die Maschine eine von ihr erzeugbare Leistung für eine vorbestimmte Zeitdauer, z.B. mehrere Stunden, erzeugen kann. Eine hohe Dauerleistungsfähigkeit ergibt sich somit, wenn die Maschine eine hohe Leistung für den genannten langen Zeitraum bereitstellen kann.
Vorzugsweise beträgt die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge bei einer solchen Ausführungsform mindestens 3.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge 3 oder 5. Insbesondere kann somit die Anzahl der Rotorpole 6 oder 10 betragen. Simulationen haben gezeigt, dass hierdurch in vorteilhafter Weise eine besonders hohe Eisenausnutzung erreicht werden kann, da die Anzahl der Phasen - wie vorhergehend erläutert - von der Anzahl Np der Rotorpole abhängt und Simulationen gezeigt haben, dass die Eisenausnutzung durch die Anzahl der Phasen festgelegt ist.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Anzahl Nset der Mengen 2 oder 4 oder 6 oder entspricht einer anderen geradzahligen Zahl. Simulationen haben gezeigt, dass hierdurch in vorteilhafter Weise eine gute Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle erreicht werden kann.
Es ist vorstellbar, dass bei einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen eine Breite einer Statornut am Luftspalt entlang der Umfangsrichtung dem Quotienten aus 2*π und dem Produkt aus der Anzahl der Nslot der Nuten und der Anzahl Np der Rotorpole entspricht, insbesondere wenn die Differenz zwischen der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nslot von Statornuten oder die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen +1 beträgt. Alternativ, insbesondere wenn die Differenz zwischen der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nslot von Statornuten oder die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen -1 beträgt, kann die Breite auch kleiner als dieser Quotient sein, insbesondere Null sein.
Weiter ist vorstellbar, dass eine Breite eines Statorzahns am Luftspalt entlang der Umfangsrichtung dem Produkt von der Differenz zwischen dem Quotienten der Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und 1 und dem Quotienten von 2*π und dem Produkt aus der Anzahl Nslot der Statornuten und der Anzahl Np der Rotorpole entspricht. Alternativ, insbesondere wenn die Differenz zwischen der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nslot von Statornuten oder die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen -1 beträgt, kann die Breite auch größer sein, insbesondere gleich dem Quotienten aus 2π und Nslot der Statornuten.
Die vorhergehend erläuterten Dimensionierungsregeln stellen bevorzugte Designregeln dar. Es ist selbstverständlich möglich, dass der Fachmann, insbesondere anwendungsfallabhängig, andere Dimensionen wählt. So können z.B. Abweichungen von den genannten Werten für die Breite von Rotorzahn und Rotornut am Luftspalt zu größeren oder geringeren Werten möglich und für einzelne Anwendungsfälle vorteilhaft sein. Insbesondere können die gemäß der erläuterten Dimensionsregeln bestimmten Dimensionen Startwerte für eine Optimierung der Dimensionen sein, wobei eine zu maximierende Kostenfunktion durch ein maximal erzeugbares Drehmoment, eine Dauerleistungsfähigkeit, eine Spitzenleistungsfähigkeit oder eine andere zu maximierende Größe gegeben sein kann.
Weiter ist vorstellbar, dass eine Breite eines Rotorzahns am Luftspalt entlang der Umfangsrichtung dem Produkt von der Differenz zwischen der Anzahl Nphase der Phasen und 1 und dem Quotienten aus 2*π und dem Produkt aus der Anzahl Nslot der Statornuten und der Anzahl Np der Rotorzähne entspricht, insbesondere wenn die Differenz zwischen der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nslot von Statornuten oder die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen +1 beträgt, oder dem Quotienten aus 2*π und der Anzahl der Phasen entspricht, insbesondere wenn die Differenz zwischen der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nslot von Statornuten oder die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen -1 beträgt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Reluktanzmaschine Eingangsanschlüsse für die Phasen auf, wobei die Anzahl Nphase der Phasen dem Quotienten aus der Anzahl Nslot der Statornuten und der Anzahl Nset der Mengen entspricht. Insbesondere kann die Reluktanzmaschine zwei Anschlüsse pro Phase aufweisen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein einfacher Betrieb der Maschine, insbesondere eine einfache Bestromung.
Weiter vorgeschlagen wird eine Antriebseinrichtung mit einer Reluktanzmaschine gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Antriebseinrichtung weiter einen Stromrichter umfasst, wobei der Stromrichter Ausgangsanschlüsse für eine Anzahl Nphase von Phasen aufweist, wobei die Anzahl Nphase der Phasen dem Quotienten aus Anzahl Nslot der Statornuten und der Anzahl Nset der Mengen entspricht. Der Stromrichter kann somit eine Anzahl Nphase von Phasenströmen erzeugen, wobei diese zur Bestromung der Phasen dienen. Ein Betrieb des Stromrichters kann hierbei durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung gesteuert werden. Diese kann als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine(n) solche(n) umfassen. Insbesondere kann der Stromrichter derart gesteuert werden, dass die Reluktanzmaschine wie gewünscht betrieben wird, insbesondere derart, dass Phasenleitungen der Phasen mit einem Phasenstrom bestromt werden, wobei die Beaufschlagung gemäß eines vorbestimmten Bestromungsmusters erfolgen kann.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Antriebseinrichtung, durch die die vorhergehend erläuterten Vorteile der Reluktanzmaschine bei deren Betrieb erreicht werden können.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betrieb einer Reluktanzmaschine gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen, wobei Phasenleitungen der Phasen mit einem Phasenstrom beaufschlagt werden. Wie vorhergehend erläutert, können diese Phasenströme von mindestens einem Stromrichter erzeugt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Reluktanzmaschine mit den vorhergehend erläuterten Vorteilen betrieben werden kann.
Insbesondere können zu verschiedenen Betriebszeitpunkten verschiedene Phasenströme eingestellt werden, wobei insbesondere eine Richtung und/oder eine Amplitude eines Phasenstroms eingestellt werden kann. In verschiedenen Betriebszeitpunkten können verschiedene Phasenströme eingestellt werden. Vorzugsweise werden die Phasenströme in einem Betriebszeitpunkt in Abhängigkeit einer Rotorstellung, also eines Drehwinkels des Rotors, derart eingestellt, dass - wie vorhergehend erläutert - in der aktuellen Rotorstellung mindestens zwei magnetische Kreis gebildet werden, die einen hohen Flusseinschnürungskoeffizienten aufweisen, insbesondere einen Flusseinschnürungskoeffizienten, der größer als zwei, vorzugsweise größer als 5, weiter vorzugsweise größer als 10 ist. Hierdurch kann, je nach gewünschter Drehrichtung, ein entsprechendes Drehmoment zum Antrieb des Rotors in diese Drehrichtung erzeugt werden. In aufeinander folgenden Betriebszeitpunkten eingestellte Phasenströme können insbesondere derart eingestellt werden, dass die magnetischen Kreise, die den erläuterten hohen Flusseinschnürungskoeffizienten aufweisen, entlang der gewünschten Drehrichtung wandern. Geeignete Bestromungsmuster können hierbei abhängig von der konstruktiven Ausgestaltung der Reluktanzmaschine als auch anwendungsabhängig sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Anzahl der zu einem Betriebszeitpunkt gleichzeitig mit einem Phasenstrom bestromten Phasen ungerade. Weiter ist diese Anzahl gleich der Hälfte der Differenz zwischen der Anzahl von Phasen und einer ungeraden positiven Zahl. Die ungerade positive Zahl entspricht beispielsweise 1, 3, 5 usw. Hierbei ist die ungerade Zahl derart gewählt, dass mindestens eine, vorzugsweise jedoch drei oder mehr Phasen, aber nicht alle Phasen gleichzeitig bestromt werden. Es ist also möglich, dass die Anzahl kleiner als die Anzahl Nphase von Phasen und ungerade ist. Mit anderen Worten werden in einem Betriebszeitpunkt nicht alle Phasen gleichzeitig bestromt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst effektive Erzeugung des erläuterten Flux-Squeeze-Effektes und somit die Bereitstellung einer hohen Motorkonstante in jedem Betriebszeitpunkt.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Phasenleitungen der Phasen derart mit einem Phasenstrom beaufschlagt, dass zwischen zwei stromführenden Phasenleitungen entlang der Umfangsrichtung des Stators mindestens eine unbestromte Phasenleitung liegt. Hierdurch ergeben sich in vorteilhafter Weise eine hohe Eisenausnutzung, ein hohes Drehmoment und geringe Kupferverluste.
In einer alternativen Ausführungsform werden die Phasenleitungen der Phasen derart mit einem Phasenstrom beaufschlagt, dass zwei entlang der Umfangsrichtung unmittelbar benachbarte Phasenleitungen bestromt werden und dabei einen gemeinsamen magnetischen Fluss erzeugen. Ein gemeinsamer magnetischer Fluss bedeutet hierbei, dass die von beiden Phasenleitungen erzeugten magnetischen Flüsse einen gemeinsamen magnetischen Kreis bilden, wobei der von einer der beiden Phasenleitungen erzeugte magnetische Fluss durch den von der weiteren Phasenleitungen erzeugten magnetischen Fluss verstärkt wird. In einem solchen Fall kann der magnetische Fluss beispielsweise durch die entlang der Umfangsrichtung äußeren beiden Statorzähne fließen, die benachbart zu den Statornuten mit den Phasenleitungen angeordnet sind, nicht aber durch den entlang der Umfangsrichtung mittleren Statorzahn, der zwischen diesen Statornuten angeordnet ist.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Drehmomentabgabe.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Phasenleitungen der Phasen derart mit einem Phasenstrom beaufschlagt bzw. bestromt, dass die Stromrichtung in zwei entlang der Umfangsrichtung des Stators benachbarten mit Strom beaufschlagten Phasenleitungen voneinander verschieden sind. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Drehmomentabgabe aufgrund der hohen Eisenausnutzung.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Amplituden der Phasenströme voneinander verschieden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Drehmomentwelligkeit.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Phasenströme derart eingestellt, dass eine vorbestimmte maximale Flussdichte nicht überschritten wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass keine Sättigung des Materials eintritt.
Es ist weiter vorstellbar, dass die Phasenströme derart eingestellt werden, dass Schwankungen des von der Reluktanzmaschine erzeugten Drehmoments kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert sind.
Es ist weiter vorstellbar, dass die Phasenströme derart eingestellt werden, dass Phasenströme in Phasenleitungen von zwei verschiedenen Mengen, die der gleichen Phase zugeordnet sind, den gleichen Betrag und voneinander verschiedene Vorzeichen aufweisen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Reluktanzmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform in einem unausgerichteten Zustand,
2 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Reluktanzmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem unausgerichteten Zustand,
3a-3h eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine in verschiedenen Zuständen,
4 eine schematische Darstellung einer Drehmomentdichte über verschiedene Motorkonstanten für verschiedene elektrische Maschinen,
5 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung.
6 eine Tabelle mit exemplarischen Werten von Phasenströmen,
7 eine tabellarische Übersicht einer Eisenausnutzung einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine,
8 eine tabellarische Übersicht einer Eisenausnutzung einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine in einer weiteren Ausführungsform,
9 eine tabellarische Übersicht über technische Daten von verglichenen Maschinen und
10a-10e Querschnitte durch Statorzähne und Rotorzähne, die jeweils verschiedene Polschuhformen.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Reluktanzmaschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform in einem bezüglich einer ersten Phase A unausgerichteten Zustand. Die Reluktanzmaschine 1 umfasst einen Stator 2, der aus einem Statorjoch 3 und Statorzähnen 4 besteht. Zwischen zwei entlang der Umfangsrichtung des Stators 2, die durch einen Pfeil 5 gekennzeichnet ist, benachbarten Statorzähnen 4 ist jeweils eine Statornut 6 angeordnet. Hierbei umfasst der Stator 1 vierzehn Statorzähne 4 und vierzehn Statornuten 6. In den Statornuten 6 sind Phasenleitungen 8a1,...,8g2 von sieben Phasen A, B, C, D, E, F, G angeordnet, wobei in einer Statornut 6 genau eine Phasenleitung 8a1,...,8g2 angeordnet ist.
Der Übersichtlichkeit halber ist nur jeweils ein Statorzahn 4 und eine Statornut 6 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet. Hierbei sind zwei in verschiedenen Statornuten 6 angeordnete Phasenleitungen 8a1,...,8g2 Teil einer von diesen Phasenleitungen 8a1,...,8g2 gebildeten Phasenwicklung einer Phase A, B, C, D, E, F, G sein. So bilden die Phasenleitungen 8a1, 8a2 einen Teil einer Phasenwicklung einer ersten Phase A. Diese Phasenleitungen 8a1, 8a2 können auch als die der ersten Phase A zugeordneten Phasenleitungen 8a1, 8a2 bezeichnet werden.
Entsprechend sind die weiteren Phasenleitungen 8b1,...,8g2 den weiteren Phasen B,..., G zugeordnet und bilden jeweils Teile der Phasenwicklungen der weiteren Phasen B,...,G. Ein Stromfluss durch diese Phasenleitungen 8a1,...,8g2 in einem Betriebszeitpunkt ist durch Kreise mit einem Kreuz oder Kreise mit einem Punkt symbolisiert, wobei ein Kreis mit einem Kreuz eine aus der Zeichenebene heraus orientierte Richtung des Stromflusses und ein Kreis mit einem Punkt eine in die Zeichenebene hinein orientierte Richtung des Stromflusses verdeutlicht. Die Zeichenebene entspricht hierbei einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer Rotationsachse eines Rotors 7 der Reluktanzmaschine 1 orientiert ist.
Die Phasenleitungen 8a1,...,8g2 sind hierbei zwei Mengen von Phasenleitungen zugeordnet, wobei eine erste Menge die Phasenleitungen 8a1, 8b1, 8c1, 8d1, 8e1, 8f1, 8g1 und eine zweite Menge die Phasenleitungen 8a2, 8b2, 8c2, 8d2, 8e2, 8f2, 8g2 umfasst. Jede der Mengen umfasst hierbei genau eine Phasenleitung 8a1,...,8g2 pro Phase A,...,G. Weiter ist ersichtlich, dass entlang der Umfangsrichtung 5 die Phasenleitungen 8a1,..., 8g1, 8a2,..., 8g2 einer Menge in benachbarten Statornuten 6 angeordnet sind. Weiter ist ersichtlich, dass die Abfolge der den verschiedenen Phasen A,..., G zugeordneten Phasenleitungen 8a1,..., 8g2 entlang der Umfangsrichtung 5 in jeder Menge gleich ist. Weiter ist dargestellt, dass die Phasenleitungen 8a2,..., 8g2 der zweiten Menge entlang der Umfangsrichtung auf die Phasenleitungen 8a1,..., 8g1 der ersten Menge folgend angeordnet sind. In 1 ist dargestellt, dass die Richtung des Stromflusses in allen Phasenleitungen 8a1,..., 8g1, 8a2,..., 8g2 einer Menge gleich ist. Insbesondere können der gleichen Phase A,...G zugeordnete Phasenleitungen 8a1,..., 8g1, 8a2,..., 8g2 verschiedener Mengen vom gleichen Strom, aber in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden. Hierzu können die Phasenleitungen 8a1,..., 8g1, 8a2,..., 8g2 einer Phase entsprechend elektrisch miteinander verbunden sein.
Es ist jedoch nicht zwingend, dass alle Phasenleitungen 8a1,..., 8g1, 8a2,..., 8g2 einer Menge von einem Strom gleicher Richtung durchflossen werden, da ein Stromfluss auch Null betragen kann (und somit keine Richtung aufweist). Es ist jedoch möglich, dass die Richtungen der Stromflüsse in den Phasenleitungen 8a1,..., 8g1, 8a2,..., 8g2 einer Menge nicht entgegengesetzt orientiert sind.
Weiter umfasst die Reluktanzmaschine den Rotor 7, wobei der Rotor acht Rotorzähne 9 aufweist oder ausbildet. Jeder Rotorzahn 9 bildet hierbei einen Rotorpol. Zwischen Stator 1 und Rotor 7 ist ein Luftspalt 10 angeordnet, wobei jeweils alle Statornuten 6 am Luftspalt, jeweils alle Statorzähne 4 am Luftspalt und jeweils alle Rotorzähne 9 am Luftspalt in Umfangsrichtung 5 gleich breit ausgebildet sein können.
In 1 ist dargestellt, dass die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen A,...,G +1 beträgt. Die dargestellte Reluktanzmaschine ist hierbei insbesondere für den Einsatz als Antriebsmaschine in einem Hybridfahrzeug geeignet, da diese eine hohe Spitzenleistungsfähigkeit aufweist.
In 1 ist ein unausgerichteter Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A dargestellt. In diesem Zustand werden die zu den Statornuten 4, in der die der Phase A zugeordneten Phasenleitungen 8a1, 8a2 angeordnet sind, benachbarten Statorzähne 4 jeweils von verschiedenen Rotorzähnen überdeckt. Somit kann sich kein magnetischer Kreis über diese Statorzähne 4 und einen gemeinsamen Rotorzahn 9 bilden.
2 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Reluktanzmaschine 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem unausgerichteten Zustand. Die in 2 dargestellte Reluktanzmaschine 1 ist hierbei im Wesentlichen wie die in 1 dargestellte Reluktanzmaschine 1 ausgebildet. Daher kann auf die entsprechenden Ausführungen zu 1 verwiesen werden. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform weist der Rotor 7 der in 2 dargestellten Reluktanzmaschine 1 nur 6 Rotorzähne 9 und somit nur 6 Rotorpole auf oder bildet diese aus. Somit beträgt Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen A,...,G - 1 . Die dargestellte Reluktanzmaschine ist hierbei insbesondere für den Einsatz als Antriebsmaschine in einem Elektrofahrzeug geeignet, da diese eine gute Dauerleistungsfähigkeit aufweist.
3a-3h zeigen jeweils eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen Teil einer
erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine 1 in verschiedenen Drehstellungen des Rotors 7 der Reluktanzmaschine.
So zeigt 3a einen unausgerichteter Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A, wobei der Drehwinkel in diesem Zustand als 0° angenommen werden kann. In diesem Zustand ist der vorhergehend erläuterte Flusseinschnürungsparameters CFS nicht bestimmbar, da sich kein magnetischer Kreis, der über die zur Statornut 6 mit der eingelegten Phasenleitung 8a1 benachbarten Statorzähne 4 verläuft, bildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der magnetische Kreis betrachtet, der sich aus einem Verlauf einer geschlossenen Feldlinie über das Statorjoch 3, den entlang der Umfangsrichtung vor der Statornut 6, in der die Phasenleitung 8a1 angeordnet ist, angeordneten Statorzahn 4, den Luftspalt, genau einen der dargestellten Rotorzähne 9, den Luftspalt und den entlang der Umfangsrichtung nach der Statornut 6, in der die Phasenleitung 8a1 angeordnet ist, angeordneten Statorzahn 4, ergibt.
3b zeigt einen weiteren Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A, wobei der Rotor um einen Drehwinkel von 3,21° in Umfangsrichtung 5 bezüglich der in 3a dargestellten Rotorstellung verdreht ist. In diesem Zustand ist der Parameter CFS größer als 6, da sich bereits ein magnetischer Kreis bildet. Allerdings beträgt die Motorkonstante Km nur 0,6 und ist damit vergleichsweise gering. Diese geringe Motorkonstante Km ergibt sich aufgrund der Größe des Luftspalts zwischen Rotorzahn 9 und dem entlang der Umfangsrichtung nach der Statornut 6, in der die Phasenleitung 8a1 angeordnet ist, angeordneten Statorzahn 4.
3c zeigt einen weiteren Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A, wobei der Rotor um einen Drehwinkel von 6,42° in Umfangsrichtung 5 bezüglich der in 3a dargestellten Rotorstellung verdreht ist. In diesem Zustand ist der Parameter CFS weiterhin größer als 6, wobei die Motorkonstante Km aber aufgrund des kleineren Luftspalts zwischen Rotorzahn 9 und dem entlang der Umfangsrichtung nach der Statornut 6, in der die Phasenleitung 8a1 angeordnet ist, angeordneten Statorzahn den Wert 2.22 aufweist.
3d zeigt einen weiteren Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A, wobei der Rotor um einen Drehwinkel von 9,64° in Umfangsrichtung 5 bezüglich der in 3a dargestellten Rotorstellung verdreht ist. In diesem Zustand ist der Parameter CFS 6, wobei die Motorkonstante Km 1.46 beträgt.
3e zeigt einen weiteren Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A, wobei der Rotor um einen Drehwinkel von 12,85° in Umfangsrichtung bezüglich der in 3a dargestellten Rotorstellung verdreht ist. In diesem Zustand beträgt der Parameter CFS 3, wobei die Motorkonstante Km 0.8 beträgt.
3f zeigt einen weiteren Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A, wobei der Rotor um einen Drehwinkel von 16,07° in Umfangsrichtung bezüglich der in 3a dargestellten Rotorstellung verdreht ist. In diesem Zustand beträgt der Parameter CFS 2, wobei die Motorkonstante Km 0.74 beträgt.
3g zeigt einen weiteren Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A, wobei der Rotor um einen Drehwinkel von 19,29° in Umfangsrichtung bezüglich der in 3a dargestellten Rotorstellung verdreht ist. In diesem Zustand beträgt der Parameter CFS 4/3, wobei die Motorkonstante Km 0.47 beträgt.
3h zeigt einen weiteren Zustand der Reluktanzmaschine 1 bezüglich der Phase A, wobei der Rotor um einen Drehwinkel von 22,5° in Umfangsrichtung bezüglich der in 3a dargestellten Rotorstellung verdreht ist. In diesem Zustand beträgt der Parameter CFS 6/5, wobei die Motorkonstante Km 0 beträgt.
Für gleiche Außenabmessungen wie die Reluktanzmaschine mit segmentiertem Rotor (SSRM) gemäß der US 2004/0070301 A1 und der aus dem Dokument „B.C. Mecrow et. al., Preliminary Performance Evaluation of Switched Reluctance Motors with Segmental Rotors, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 19, no. 4, December 2004“ bekannten PMSM sowie SRM ohne segmentierten Rotor kann die in den 3a bis 3h dargestellte erfindungsgemäße Reluktanzmaschine 1 eine maximale Motorkonstante Km=2,22 erreichen, während die baugleiche PMSM eine Motorkonstante von Km =2,15 erreicht. Die SRM und SSRM nach Stand der Technik erreichen jedoch nur eine deutlich geringere Motorkonstante von Km=1,25 (SRM) bzw. Km=1,73 (SSRM), wobei diese Werte sich durch eine Mittelung des Drehmoments über die gesamte Umdrehung des Rotors ergeben. Dies haben Simulationen gezeigt.
Weitere technische Daten der verglichenen Maschinen sind aus der Tabelle in 9 zu entnehmen.
4 ist eine schematische Darstellung einer Drehmomentdichte über verschiedene Motorkonstanten Km für verschiedene elektrische Maschinen.
Hierbei symbolisieren Kreuze eine Drehmomentdichte einer Reluktanzmaschine 1 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform, wobei die Anzahl der in einem Betriebszeitpunkt gleichzeitig bestromten Phasen A,...,G Drei und die Anzahl der unbestromten Phasen A,...,G Vier beträgt.
Weiter symbolisieren Plus-Zeichen eine Drehmomentdichte einer Reluktanzmaschine 1 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform, wobei in einem Betriebszeitpunkt nur eine von sieben Phasen A,..., G (siehe 1) bestromt wird und die weiteren Phasen A,...,G nicht bestromt werden.
Weiter symbolisieren Quadrate eine Drehmomentdichte einer PMSM gemäß dem Dokument „B.C. Mecrow et. al., Preliminary Performance Evaluation of Switched Reluctance Motors with Segmental Rotors, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 19, no. 4, December 2004“.
Weiter symbolisieren Dreiecke eine Drehmomentdichte einer Reluktanzmaschine mit segmentiertem Rotor gemäß der US 2004/0070301 A1 und Rechtecke eine Drehmomentdichte einer Reluktanzmaschine ohne segmentierten Rotor, die aus dem Dokument „B.C. Mecrow et. al., Preliminary Performance Evaluation of Switched Reluctance Motors with Segmental Rotors, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 19, no. 4, December 2004“ bekannt ist.
Hierbei weisen die Reluktanzmaschine 1 sowie die PMSM und die Reluktanzmaschinen gemäß dem Stand der Technik die gleichen Außenabmessungen auf. Weitere technische Daten der verglichenen Maschinen sind aus der Tabelle in 9 zu entnehmen.
Aus 4 ist ersichtlich, dass vorgeschlagene Reluktanzmaschine 1 gegenüber den bisher bekannten Konzepten einer Reluktanzmaschine mit segmentiertem bzw. unsegmentiertem Rotor und 12 Statorzähnen und 8 Rotorpolen eine höhere Drehmomentdichte erreichen kann. So werden bei einem magnetischen Fluss von 1,8T 103 Nm Drehoment mit der erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine 1 erzeugt, wobei die Reluktanzmaschinen gemäß dem Stand der Technik nur 55 Nm Drehmoment erzeugen können. Das ist eine Steigerung von 87% bei gleich hoher Motorkonstante Km.
Im Vergleich zu den Reluktanzmaschinen gemäß dem Stand der Technik ist ersichtlich, dass die Motorkonstante Km ein vergleichbares Niveau erreicht wie eine Reluktanzmaschine gemäß dem Stand der Technik.
Weiter haben Simulationen und Berechnungen ergeben, dass eine erfindungsgemäße Reluktanzmaschine 1 ein maximales Drehmoment von 63 Nm und im Teillastbetrieb eine Motorkonstante bis Km=2,12 erreichen kann. Die Motorkonstante bei der PMSM beträgt Km=2,14, die Motorkonstante der bekannten Reluktanzmaschine mit segmentiertem Rotor Km=1,74. Somit kann eine im Teillastbetrieb gleichwertige Maschine zur PMSM realisiert werden.
Weiter haben Simulationen ergeben, dass Drehmomentschwankungen bei der erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine mit 22% im Vergleich zur bekannten Reluktanzmaschine mit segmentiertem Rotor mit 80% viel geringer sind.
Werden Drehmomentschwankungen in Kauf genommen, erreicht die erfindungsgemäße Reluktanzmaschine 1 ein mittleres Drehmoment von 88 Nm. Ein vollkommen gleichmäßiger Drehmomentverlauf kann bereits bei 78 Nm erzielt werden. Die Maschine ist also in dieser Hinsicht gleichwertig zu der dargestellten PMSM .
5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung 11. Dargestellt ist, dass die Antriebseinrichtung 11 einen Stromrichter 12 umfasst, der Phasenströme I_A, I_B, I_C, l_D, I_E, I_F, I_G zur Bestromung von 7 Phasen A, B, C, D, E, F, G erzeugen kann. Die Phasenströme I_A, I_B, I_C, l_D, I_E, I_F, I_G können hierbei unabhängig voneinander eingestellt werden. Weiter umfasst die Antriebseinrichtung 11 eine Reluktanzmaschine 1, die entsprechend der in 1 oder 2 dargestellten Ausführungsformen ausgebildet sein kann.
Weiter kann die Antriebseinrichtung 11 eine Steuereinrichtung 13 umfassen. Dies kann als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine(n) solche(n) umfassen. Die Steuereinrichtung 13 kann einen Betrieb des Stromrichters 12 steuern. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 13 durch Steuerung von Schaltzuständen von Schaltelementen (nicht dargestellt) des Stromrichters 12 die Phasenströme I_A, I_B, I_C, l_D, I_E, I_F, I_G, insbesondere deren Amplitude und Richtung, einstellen.
6 zeigt eine Tabelle in der exemplarische Werte der Phasenströme I_A, I_B, I_C, l_D, I_E, I_F, I_G von sieben Phasen A,...,G einer Reluktanzmaschine 1 für verschiedene Verdrehwinkel des Rotors. Diese Verdrehwinkel können insbesondere in verschiedenen Betriebszeitpunkten eingestellt sein. Die Reluktanzmaschine 1 kann hierbei wie die in 1 oder 2 dargestellte Reluktanzmaschine 1 ausgebildet sein. Dargestellt ist, dass zu einem Betriebszeitpunkt T nur 3 der 7 Phasen A,... ,G gleichzeitig bestromt werden, wobei der Phasenstrom I_A, I_B, I_C, l_D, I_E, I_F, I_G in den verbleibenden Phasen A,...,G Null beträgt.
7 zeigt eine tabellarische Übersicht der vorhergehend erläuterten Eisenausnutzung für verschiedene erfindungsgemäße Reluktanzmaschinen 1, wobei die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen A,...,G +1 beträgt. Hierbei ist die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge, die Anzahl Nslot der Statornuten 4 pro Menge, die Anzahl Nset der Mengen von Phasenleitungen, die Anzahl der Phasen sowie die zu einem Betriebszeitpunkt gleichzeitig bestromten Phasen A,..., G einer Reluktanzmaschine.
Hierbei bezeichnet FSRM (Flux Squeeze Reluctance machine) 10/6 eine Reluktanzmaschine mit 10 Statornuten 4 und 6 Rotorpolen. Ebenfalls dargestellt ist die Eisenausnutzung der aus der US 2004/0070301 A1 bekannten Reluktanzmaschine SSRM mit segmentiertem Rotor. Es ist erkennbar, dass mit den erfindungsgemäßen Reluktanzmaschinen 1 vergleichbare oder bessere Eisenausnutzungen als bei der SSRM erreicht werden können.
8 zeigt eine tabellarische Übersicht der vorhergehend erläuterten Eisenausnutzung für verschiedene erfindungsgemäße Reluktanzmaschinen 1, wobei die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen A,...,G -1 beträgt. Hierbei ist die Anzahl Np der Rotorpole, die Anzahl Nslot der Statornuten 4, die Anzahl Nset der Mengen von Phasenleitungen, die Anzahl der Phasen sowie die zu einem Betriebszeitpunkt gleichzeitig bestromten Phasen A,..., G einer Reluktanzmaschine. Hierbei bezeichnet FSRM (Flux Squeeze Reluctance machine) 10/4 eine Reluktanzmaschine mit 10 Statornuten 4 und 4 Rotorpolen. Ebenfalls dargestellt ist die Eisenausnutzung einer SSRM mit segmentiertem Rotor. Es ist erkennbar, dass mit den erfindungsgemäßen Reluktanzmaschinen 1 bessere Eisenausnutzungen als bei der SSRM erreicht werden können.
9 zeigt eine Tabelle mit den technischen Daten einer erfindungsgemäßen Reluktanzmaschine 1, die in der Tabelle als FSRM 14/8 bezeichnet ist. Die SSRM bezeichnet die Reluktanzmaschine mit segmentiertem Rotor (SSRM) gemäß der US 2004/0070301 A1 , die SRM Reluktanzmaschine ohne segmentierten Rotor (SRM), die aus dem Dokument „B.C. Mecrow et. al., Preliminary Performance Evaluation of Switched Reluctance Motors with Segmental Rotors, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 19, no. 4, December 2004“ bekannt ist und die PMSM die ebenfalls aus diesem Dokument ist.
10a bis 10e zeigen Detailquerschnitte durch Statorzähne 4 und Rotorzähne 9, die jeweils verschiedene Polschuhformen aufweisen. Hierbei ist dargestellt, dass die in 10a dargestellten Polschuhe der Statorzähne 4 und der Rotorzähne 9 an beiden Seiten in Umfangsrichtung jeweils einen Eckabschnitt 14, 15 mit geringer Breite in Radialrichtung aufweisen. Die Breite in Radialrichtung bezeichnet hierbei eine Breite, die entlang einer auf den Rotor bezogenen Radiallinie erfasst wird. Im Eckabschnitt 14, 15 kann die Breite des Polschuhs in Radialrichtung hin zum zentralen Abschnitt des Polschuhs linear zunehmen bzw. vom zentralen Abschnitt des Polschuhs weg abnehmen. Weiter nimmt die Breite in Radialrichtung oder die Steigung der linearen Zunahme beim Übergang vom Eckabschnitt zum zentralen Abschnitt eines Statorzahns 4 bzw. Rotorzahns 9 sprungartig zu. In diesen Eckabschnitten 14, 15 kann eine geringe Größe der vom magnetischen Fluss eines magnetischen Kreises durchsetzten Fläche erreicht werden.
In 10b ist dargestellt, dass nur der Polschuh eines Statorzahns 4 einen derart ausgebildeten Eckabschnitt 14 aufweist.
In 10c und 10d zeigen jeweils Reluktanzmaschinen gemäß der Erfindung mit nicht oder nur gering ausgebildeten Polschuhen des Statorzahns 4. Dies kann bedeuten, dass sich ein Durchmesser des Statorzahns 4 beim Übergang vom Statorzahnkörper in den Polschuh sich nicht oder nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß ändert. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann die vom magnetischen Fluss durchsetzte Fläche bei einem vorhandenen Flusseinschnürungsfall der Überdeckungsfläche zwischen Rotorzahn 9 und Statorzahn 4 in Radialrichtung entsprechen. Dies wiederum kann dazu führen, dass - im Unterschied zu der in 10a dargestellten Ausführungsform - eine starke Einschnürung nur in einem kleinen Intervall von Verdrehwinkeln auftritt.
10e zeigt einen Querschnitte durch Statorzähne 4 und Rotorzähne 9, wobei ein Statorzahn 4 und ein Rotorzahn jeweils nur an einer Seite in Umfangsrichtung einen Eckabschnitt 14, 15 mit geringer Breite in Radialrichtung aufweisen. Somit ergibt sich, im Gegensatz zu den in 10a oder 10b dargestellten Ausführungsformen mit symmetrischen Stator- und Rotorzähnen, dass Rotor- und Statorzähne asymmetrisch ausgebildet sind. Durch eine solche asymmetrische Ausbildung kann insbesondere erreicht werden, dass der die Reluktanzmaschine 1 in Vorzugsrichtung, z.B. bei Vorwärtsfahrt, sowohl einen hohen Wirkungsgrad als auch geringe Drehmomentschwankungen erzielt, wobei in entgegengesetzter Drehrichtung, z.B. bei Rückwärtsfahrt, nur geringere Wirkungsgrade und höhere Drehmomentschwankungen erreicht werden.
Hierbei zeigt 10b eine Reluktanzmaschine mit 14 Statornuten 4 und 6 Rotorpolen. Weiter zeigen die 10a, 10c, 10d, 10e eine Reluktanzmaschine mit 14 Statornuten 4 und 8 Rotorpolen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2004/0070301 A1 [0005, 0097, 0103, 0114, 0116]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

B.C. Mecrow et. al., Preliminary Performance Evaluation of Switched Reluctance Motors with Segmental Rotors, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 19, no. 4, December 2004 [0005, 0097, 0102, 0103, 0116]

Claims

Reluktanzmaschine, wobei die Reluktanzmaschine (1) einen Stator (2) und einen Rotor (7) umfasst, wobei der Rotor (7) eine Anzahl Np von Rotorpolen aufweist oder ausbildet, wobei die Reluktanzmaschine (1) Phasenleitungen (8a1,...,8g2) einer Anzahl Nphase von Phasen (A,...,G) aufweist, wobei der Stator (2) eine Anzahl Nslot von Statornuten (6) zur Anordnung dieser Phasenleitungen (8a1,...,8g2) aufweist, wobei in jeder Statornut (6) genau eine Phasenleitung (8a1,...,8g2) einer Phase (A,... ,G) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleitungen (8a1,...,8g2) einer geradzahligen Anzahl Nset von mindestens zwei Mengen von Phasenleitungen (8a1,...,8g2) zugeordnet sind, die jeweils genau eine Phasenleitung (8a1,...,8g2) pro Phase (A,...,G) umfassen, wobei entlang einer Umfangsrichtung des Stators (2) die Phasenleitungen (8a1,...,8g2) einer Menge in zueinander benachbarten Statornuten (6) angeordnet sind, wobei die Phasenleitungen (8a1,...,8g2) der verschiedenen Mengen entlang der Umfangsrichtung des Stators (2) aufeinander folgend angeordnet sind, wobei die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge mindestens 3 beträgt, wobei ein Betrag der Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset von Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen (A,...,G) Eins beträgt.
Reluktanzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen (A,...,G) +1 beträgt.
Reluktanzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge 4 oder 6 beträgt.
Reluktanzmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Nset der Mengen 2,4, 6 oder eine andere geradzahlige Zahl beträgt.
Reluktanzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Quotienten aus der zweifachen Anzahl Np der Rotorpole und der Anzahl Nset der Mengen und der Anzahl Nphase von Phasen (A,...,G) -1 beträgt.
Reluktanzmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Rotorpole größer als 4 ist.
Reluktanzmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Np der Rotorpole pro Menge 3 oder 5 beträgt.
Reluktanzmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Nset der Mengen 2, 4, 6 oder eine andere geradzahlige Zahl beträgt.
Reluktanzmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reluktanzmaschine (1) Eingangsanschlüsse für die Phasen (A,...,G) aufweist, wobei die Anzahl Nphase der Phasen dem Quotienten aus Anzahl Nslot der Statornuten (6) und der Anzahl Nset der Mengen entspricht.
Antriebseinrichtung mit einer Reluktanzmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Antriebseinrichtung (11) weiter einen Stromrichter (12) umfasst, wobei der Stromrichter (12) Ausgangsanschlüsse für eine Anzahl Np von Phasen (A,...,G) aufweist, wobei die Anzahl Nphase der Phasen (A,...G) dem Quotienten aus Anzahl Nslot der Statornuten (6) und der Anzahl Nset der Mengen entspricht.
Verfahren zum Betrieb einer Reluktanzmaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Phasenleitungen (8a1,...,8g2) der Phasen (A,...,G) mit einem Phasenstrom (l_A, .., I_G) beaufschlagt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zu einem Zeitpunkt gleichzeitig mit einem Phasenstrom (l_A, .., I_G) bestromten Phasen (A,...,G) ungerade und gleich der Hälfte der Differenz zwischen der Anzahl Nphase von Phasen (A,... G) und einer ungeraden positiven Zahl ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleitungen (8a1,..., 8g2) der Phasen (A,...,G) derart mit einem Phasenstrom (l_A, .., I_G) bestromt werden, dass zwischen zwei stromführenden Phasenleitungen (8a1,..., 8g2) entlang der Umfangsrichtung des Stators (2) mindestens eine unbestromte Phasenleitung (8a1,..., 8g2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleitungen (8a1,..., 8g2) der Phasen (A,...,G) derart mit einem Phasenstrom (l_A, .., I_G) bestromt werden, dass zwei entlang der Umfangsrichtung unmittelbar benachbarte Phasenleitungen (8a1,..., 8g2) bestromt werden und dabei einen gemeinsamen magnetischen Fluss erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleitungen (8a1,..., 8g2) der Phasen (A,...,G) derart mit einem Phasenstrom (l_A, .., I_G) beaufschlagt werden, dass die Stromrichtung in zwei entlang der Umfangsrichtung des Stators (2) benachbarten Phasenleitungen (8a1,..., 8g2) voneinander verschieden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden der Phasenströme (I_A, .., I_G) voneinander verschieden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenströme (I_A, .., I_G) derart eingestellt werden, dass eine vorbestimmte maximale Flussdichte nicht überschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenströme (I_A, .., I_G) derart eingestellt werden, dass Schwankungen des von der Reluktanzmaschine (1) erzeugten Drehmoments kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenströme (I_A, .., I_G) derart eingestellt werden, dass Phasenströme (l_A, .., I_G) in Phasenleitungen (8a1,...,8g2) von zwei verschiedenen Mengen, die der gleichen Phase (A,... G) zugeordnet sind, den gleichen Betrag und voneinander verschiedene Vorzeichen aufweisen.