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Die Erfindung betrifft eine elektrische Anordnung mit einer Steuerungsvorrichtung und einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Scheibenläufermotor für ein Kraftfahrzeug, welche elektrische Maschine mehrere in Umfangsrichtung an einem Rotor oder einem Stator der elektrischen Maschine angeordnete Leiter umfasst, die mittels wenigstens einer Schaltereinrichtung wahlweise mit einer der elektrischen Anordnung zugeordneten Stromquelle verbindbar sind.
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Elektrische Anordnungen, die elektrische Maschinen und Steuerungsvorrichtungen zur Steuerung solcher elektrischen Maschinen aufweisen, steuern die elektrische Maschine üblicherweise, d.h. wenigstens einen Steuerparameter der elektrischen Maschine, beispielsweise das von der elektrischen Maschine abgegebene Drehmoment oder die Drehzahl des Rotors der elektrischen Maschine, basierend auf einem aufwendig erzeugten Signal, beispielsweise einem PWM-Signal. Um das beschriebene elektrische Signal zu erzeugen, ist üblicherweise eine entsprechend aufwendige Steuerungsvorrichtung mit einer Vielzahl elektrischer Komponenten nötig, sodass der Betrieb der elektrischen Maschine mittels der elektrischen Anordnung gesteuert werden kann.
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Soll der Betriebsparameter beispielsweise verändert werden, muss durch die elektrische Schaltung der Steuerungsvorrichtung ein entsprechendes Signal erzeugt oder das bestehende Signal entsprechend geändert werden, um die Änderung des Betriebsparameters der elektrischen Maschine vorzunehmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte elektrische Anordnung anzugeben, die insbesondere eine weniger aufwendige Veränderung des Betriebsparameters der elektrischen Maschine erlaubt.
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Die Aufgabe wird durch eine elektrische Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, umfasst die elektrische Anordnung wenigstens eine Steuerungsvorrichtung und eine elektrische Maschine, zum Beispiel einen Scheibenläufermotor, der zum Beispiel für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Ein entsprechendes Kraftfahrzeug kann somit die elektrische Anordnung mit der Steuerungsvorrichtung und der elektrischen Maschine umfassen. Die elektrische Maschine weist mehrere in Umfangsrichtung an einem Rotor oder einem Stator der elektrischen Maschine angeordnete Leiter auf, die mittels wenigstens einer Schaltereinrichtung wahlweise mit einer der elektrischen Anordnung zugeordneten Stromquelle verbindbar sind. Mit anderen Worten kann, je nach Schaltstellung der Schaltereinrichtung, ein elektrisches Signal bzw. ein Strom von der Stromquelle durch die Leiter geführt werden. Die Leiter können dabei entweder im Rotor oder im Stator der elektrischen Maschine angeordnet sein. Wird somit durch die Schaltereinrichtung eine Verbindung der Leiter mit der Stromquelle hergestellt, wird darunter verstanden, dass der Stromkreis geschlossen wird und somit der entsprechende Strom durch den Leiter geführt wird.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die wenigstens eine Schaltereinrichtung wenigstens zwei Schalter aufweist, wobei ein erster Schalter einer ersten Schaltergruppe und ein zweiter Schalter einer zweiten Schaltergruppe zugeordnet ist, wobei der ersten Schaltergruppe wenigstens ein erster Leiter und der zweiten Schaltergruppe wenigstens ein zweiter Leiter zugeordnet ist, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, einen Betriebsparameter der elektrischen Maschine, insbesondere die Drehzahl und/oder das Drehmoment, durch wahlweises Schließen der wenigstens zwei Schalter einzustellen und/oder zu verändern.
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Demnach wird vorgeschlagen, wenigstens eine Schaltereinrichtung bereitzustellen, die wenigstens zwei Schalter aufweist. Dabei ist ein erster Schalter einer ersten Schaltergruppe und ein zweiter Schalter einer zweiten Schaltergruppe zugeordnet, wobei der ersten Schaltergruppe wenigstens ein erster Leiter und der zweiten Schaltergruppe wenigstens ein zweiter Leiter zugeordnet ist. Die Vielzahl von Leitern kann somit auf mehrere Schaltergruppen aufgeteilt werden, welche Schaltergruppen wiederum jeweils wenigstens einen Schalter aufweisen bzw. über den wenigstens einen Schalter mit der Stromquelle verbunden werden können. Wird somit ein erster Schalter geschlossen wird die erste Schaltergruppe der Stromquelle verbunden, d.h. insbesondere, dass der Strom durch all diejenigen Leiter fließen kann, die der ersten Schaltergruppe zugeordnet sind. Analog dazu fließt der Strom durch alle zweiten Leiter, also die Leiter, die der zweiten Schaltergruppe zugeordnet sind, falls der zweite Schalter geschlossen wird. Die Zuordnung eines Leiters zur Schaltergruppe führt somit dazu, dass dieser über den entsprechenden Schalter auch elektrischen mit der Stromquelle verbunden werden kann bzw. je nach Schaltzustand des Schalters die Verbindung auch getrennt werden kann.
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Durch die Steuerungsvorrichtung ist es dazu möglich, einen Betriebsparameter der elektrischen Maschine, insbesondere die Drehzahl und/oder das Drehmoment, durch wahlweises Schließen der wenigstens zwei Schalter einzustellen und/oder zu verändern. Da wie zuvor beschrieben, die Leiter zu einzelnen Schaltergruppen zugeordnet sind, denen wiederum Schalter zugeordnet sind bzw. die wiederum Schalter aufweisen, kann durch entsprechende Wahl der Schaltstellungen der Schalter eingestellt werden, welche Leiter gleichzeitig mit der Stromquelle verbunden sind bzw. welche Verbindungen zur Stromquelle in einem aktuellen Fahrzustand oder Schaltzustand hergestellt oder getrennt werden sollen. Soll sonach eine definierte Drehzahl und/oder ein definiertes Drehmoment oder ein beliebiger anderer Betriebsparameter der elektrischen Maschine eingestellt werden, kann dazu die nötige Anzahl bzw. Auswahl an Schaltern getroffen werden, die zum Erreichen bzw. zur Verwirklichung des Betriebsparameters geschlossen werden müssen. Die Steuerungsvorrichtung kann somit diejenigen Schalter schließen und daher die Verbindung zur Stromquelle der Leiter herstellen, die den Schaltergruppen zugeordnet sind, die durch die entsprechenden Schalter betätigt werden. Der Strom fließt somit nur durch diejenigen Leiter der Schaltergruppen, deren Schalter geschlossen sind.
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Im Speziellen kann somit je nach Drehmomentanforderung der Steuerungsvorrichtung eine definierte Anzahl an Schaltern geschlossen werden, sodass die entsprechenden Schaltergruppen mit der Stromquelle verbunden werden. Es ist festzustellen, dass mit der Anzahl der geschlossenen Schalter und somit der Anzahl der mit der Stromquelle verbunden Schaltergruppen und deren Leitern das Drehmoment der elektrischen Maschine ansteigt. Somit steigt das Drehmoment mit der Anzahl der geschlossenen Schalter und somit der Anzahl der mit der Stromquelle verbundenen Leiter. Die Aufteilung der Leiter in die einzelnen Schaltergruppen und die Bildung der Gruppengrößen ist selbstverständlich beliebig. Jeder Schaltergruppe kann somit eine beliebige Anzahl von Leitern zugeordnet werden bzw. kann eine beliebige Anzahl an Leitern als Schaltergruppe zusammengefasst und mit demselben Schalter mit der Stromquelle verbunden werden.
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Insbesondere können nachfolgend folgende Aufteilungen von Leitern zu verschiedenen Formen von Gruppen vorgenommen werden. Hierbei kann eine Gesamtgruppe als Zusammenschluss von Leitern verstanden werden, die sich in axialer Richtung, beispielsweise an zwei verschiedenen axialen Seiten eines Rotors gegenüberliegen. Eine bestimmte Anzahl an Leitern kann eine Untergruppe bilden, wobei mehrere Untergruppen eine Gruppe bilden. Eine Schaltergruppe setzt sich wiederum aus einer beliebigen Anzahl von Leitern zusammen, insbesondere wenigstens zwei Untergruppen, bevorzugt zusammengehörende Gesamtgruppen, d.h. entsprechende sich axial gegenüberliegende Leiter.
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Durch das Schließen und Öffnen der Schalter der Schaltergruppen wird eine echte galvanische Trennung bzw. Verbindung vorgenommen. Das Schließen der Schalter bzw. der Einsatz der Schaltereinrichtung stellt somit eine galvanische Trennung bzw. Verbindung der Stromkreise dar und somit keine elektronische Steuerung, beispielsweise über das Erzeugen eines PWM-Signals. Die Schalter können insbesondere rein mechanisch geöffnet oder geschlossen werden bzw. rein mechanisch einen elektrischen Kontakt herstellen oder diesen trennen, zum Beispiel durch Bewegen eines Schalterelements in entsprechende Schaltstellungen. Eine solche Bewegung eines Schalterelement kann selbstverständlich auch aktuiert vorgenommen werden.
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Die beschriebene elektrische Anordnung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die einzelnen Schaltergruppen jeweils ein Kontaktelement aufweisen oder einem Kontaktelement zugeordnet sind, welche Kontaktelemente, insbesondere als Schleifkontakte, einen ersten gemeinsamen Kontaktabschnitt, insbesondere ein Abschnitt der Rotorwelle, kontaktieren. Wie zuvor beschrieben ist, je nach Schaltzustand des Schalters der jeweiligen Schaltergruppe eine elektrische Verbindung der Leiter zu der Stromquelle geschlossen oder geöffnet. Ist der Schalter geschlossen besteht ein geschlossener Stromkreis durch die jeweiligen Leiter der Schaltergruppe. Somit ist es möglich, jeder Schaltergruppe ein Kontaktelement zuzuordnen bzw. jede Schaltergruppe derart auszubilden, dass jede Schaltergruppe ein Kontaktelement aufweist, welche Kontaktelemente der einzelnen Schaltergruppen einen gemeinsamen Kontaktabschnitt, beispielsweise einen Abschnitt der Rotorwelle, kontaktieren. Hierbei bleibt dennoch sichergestellt, dass nur diejenigen Leiter der Schaltergruppen Strom führen, deren Schalter auch geschlossen sind.
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Die Schaltergruppen sind, wie zuvor beschrieben, jeweils einem Schalter zugeordnet, der dazu ausgebildet ist, wahlweise eine elektrische Verbindung des wenigstens einen Leiters der Schaltergruppe mit einem Pol der Stromquelle herzustellen oder zu trennen. Ist der Schalter der Schaltergruppe somit geöffnet, wird eine echte galvanische Trennung aller Leiter der Schaltergruppe bewirkt, sodass kein Strom durch die Leiter fließen kann. Ist der Schalter geschlossen ist die Verbindung aller Leiter der Schaltergruppen zu dem jeweiligen Pol der Stromquelle hergestellt, d.h., dass in dem geschlossenen Zustand des Schalters Strom durch die Leiter der Schaltergruppe fließt. Durch die beschriebene Ausgestaltung ist es möglich, dass sämtliche Leiter beispielsweise über als Schleifkontakte ausgebildete Kontaktelemente mit einem ersten Pol, beispielsweise einem Minuspol, verbunden werden, wobei die einzelnen Leiter der Schaltergruppe gruppenweise mit einem Schalter verbunden sind, der die Verbindung zu einem zweiten Pol, beispielsweise dem Pluspol herstellen kann.
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Die einzelnen Schaltergruppen sind dabei gegeneinander isoliert, d.h., dass nur durch diejenigen Leiter der Schaltergruppen Strom fließen kann, deren Schalter auch geschlossen ist. Wie bereits beschrieben, erhöht sich die Drehzahl und das Drehmoment der elektrischen Maschine je mehr Schalter geschlossen werden bzw. im aktuellen Fahrzustand geschlossen sind. Die Vielzahl der Schalter, die einzelnen Schaltergruppen zugeordnet sind, kann demnach auch als „Schalterbatterie“ bezeichnet oder erachtet werden, da diese eine Batterie an unterschiedlichen Schaltern darstellt, wobei je nach Schaltzustand der einzelnen Schalter der Schalterbatterie die den Schaltern zugeordneten Schaltergruppen mit Strom versorgt werden.
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Die Schalter der Schaltereinrichtung können nach einer weiteren Ausgestaltung sukzessive schaltbar sein, insbesondere über ein gemeinsames Schalterelement. Das Schalterelement kann beispielsweise als Schiebeschalter verstanden werden. Das Schalterelement kann somit in verschiedene Schaltstellungen bewegt werden, wobei in den verschiedenen Schaltstellungen verschiedene Schalter geschlossen sind. Insbesondere können die Schalter der Schaltereinrichtung dabei derart angeordnet sein, dass bei der Bewegung des Schalterelements von einer ersten Position in eine zweite Position, insbesondere zwischen zwei Endpositionen, sukzessive Schalter geschlossen werden. D.h. insbesondere, dass ausgehend von einer ersten Position, in der beispielsweise kein Schalter geschlossen ist, durch Bewegen des Schalterelements, insbesondere lineares Bewegen des Schalterelements, zunächst ein erster Schalter geschlossen wird. Wird das Schalterelement weiter in Schließrichtung bewegt, werden nacheinander ein zweiter Schalter, ein dritter Schalter und weitere Schalter geschlossen, bis in einer Endposition insbesondere einer Schließposition, sämtliche Schalter der Schaltereinrichtung geschlossen sind.
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Kontaktiert dabei das Schalterelement den entsprechenden Schalter der Schaltereinrichtung wird der Stromkreis geschlossen, d.h., dass die Leiter der Schaltergruppe, die dem kontaktierten Schalter zugeordnet sind, mit dem entsprechenden Pol der Stromquelle verbunden werden, sodass der Stromkreis geschlossen ist und durch die Leiter Strom fließen kann. Das Schalterelement kann insbesondere als längliches Element ausgeführt sein, das entlang der einzelnen Kontakte der Schalter der Schaltereinrichtung geführt werden und diese schließen kann. Das Schalterelement kann auch als Kreissegment, als Anzahl von Biegelamellen oder dergleichen ausgeführt sein. Insbesondere kann somit erreicht werden, dass die einzelnen Schalter bei der Bewegung des Schalterelements nacheinander Kontakt zu dem Schalterelement bekommen und somit eine sukzessive Verbindung und Trennung der Schalter durchgeführt wird. Selbstverständlich ist die Bewegung auch umkehrbar, sodass bei einer Bewegung aus der Schließposition, in der alle Schalter geschlossen sind, in die offene Position, in der alle Schalter geöffnet sind, sukzessive ein Öffnen der einzelnen Schalter durchgeführt wird. Die beschriebene Variante der Schaltereinrichtung ist nur beispielhaft. Selbstverständlich können die einzelnen Schalter auch als unabhängig voneinander betätigte Einzelschalter ausgeführt sein.
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Die Schaltereinrichtung kann ferner auch mittels einer Übersetzungseinrichtung mit einem Bedienelement, insbesondere einem Gaspedal oder einem Hebel, gekoppelt sein, wobei die Übersetzungseinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Bewegung des Bedienelements einen Schaltzustand der Schaltereinrichtung zu verändern. Insbesondere kann somit bewirkt werden, dass in Abhängigkeit der Stellung, in die ein Bediener der elektrischen Anordnung das Bedienelement stellt, ein entsprechender Schaltzustand der Schaltereinrichtung eingenommen wird. Bewegt der Bediener somit das Bedienelement von einer ersten Bedienposition in eine zweite Bedienposition wird die Schaltereinrichtung entsprechend verändert, insbesondere wird die Anzahl der geschlossenen Schalter verändert. Das Bedienelement ist dazu mittels einer Übersetzungseinrichtung gekoppelt, die die Bewegung des Bedienelements in die entsprechende Bewegung des zuvor beschriebenen Schalterelements umsetzt. Wird das Bedienelement somit bewegt, bewegt sich auch das Schalterelement, sodass in Abhängigkeit der aktuellen Bedienposition des Bedienelements eine dazu korrespondierende Schaltstellung des Schalterelements eingestellt wird.
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Insbesondere kann dafür vorgesehen sein, als Bedienelement ein Gaspedal oder einen Hebel zu bewegen, um eine entsprechende Bewegung des Schalterelements zu realisieren. Wird das Gaspedal oder der Hebel beispielsweise bewegt, wird dadurch erreicht, dass die Drehzahl und/oder das Drehmoment der elektrischen Maschine entsprechend verändert wird. Wird das Gaspedal beispielsweise weiter durchgetreten, wird das Drehmoment und/oder die Drehzahl der elektrischen Maschine durch Erhöhen der Anzahl geschlossener Schalter erhöht. Wird das Gaspedal ausgelassen, wird der entsprechende Betriebsparameter der elektrischen Maschine durch Öffnen zuvor geschlossener Schalter reduziert. Selbstverständlich kann das Bedienelement auch mittels eines Aktors bewegt werden, beispielsweise eines elektromechanischen Aktors, eines pneumatischen Aktors oder eines hydraulischen Aktors. Ebenso ist möglich, verschiedene Bedienelemente mit verschiedenen Schaltereinrichtung auszustatten, beispielsweise ein Gaspedal mit einer ersten Schaltereinrichtung und ein Bremspedal mit einer zweiten Schaltereinrichtung.
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Wenigstens eine Schaltergruppe kann eine Gesamtgruppe aufweisen, die wenigstens zwei axial benachbarte Untergruppen umfasst, wobei jede Untergruppe wenigstens einen Leiter aufweist. Mit anderen Worten können ein oder mehrere Leiter zu einer Untergruppe zusammengefasst werden, die einer Schaltergruppe zugeordnet sein können. Eine Gesamtgruppe bildet sich insbesondere aus zwei axial benachbarten Untergruppen, beispielsweise an zwei sich axial gegenüberliegenden Seiten angeordnete Leitern oder Untergruppen an einem Rotor.
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Die derselben Schaltergruppe zugeordneten oder zugehörigen Leiter, insbesondere in Umfangsrichtung, können symmetrisch verteilt in der elektrischen Maschine angeordnet sein. Dadurch ergibt sich insbesondere, dass beim Schließen des Schalters der der Schaltergruppe zugeordnet ist, Strom durch diejenigen Leiter der Schaltergruppe fließt, die durch ihre symmetrische Verteilung somit ein symmetrisches Erhöhen der Drehzahl bzw. des Drehmoments, das auf den Rotor wirkt, ermöglicht wird. Die Leiter der Schaltergruppen sind somit insbesondere in Umfangsrichtung symmetrisch verteilt, beispielsweise in gleichen Winkelabständen, sodass beim Schließen des Schalters der durch die Leiter fließende Strom ein gleichmäßiges Drehmoment erzeugt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Leiter zweier sukzessive schaltbarer Schaltergruppen maximal voneinander entfernt angeordnet sind. Sind die Leiter beispielsweise an einem Rotor angeordnet, können diejenigen Leiter, die Schaltergruppen zugeordnet sind, die sukzessive schaltbar sind, maximal voneinander entfernt in Umfangsrichtung angeordnet sein. Der Winkel zwischen den Leitern, die sukzessive schaltbaren Schaltergruppen zugeordnet sind, wird somit maximal gewählt, insbesondere um Vorteile in Bezug auf das thermische Verhalten der elektrischen Anordnung auszunutzen. Somit wird insbesondere erreicht, dass wenn die zwei sukzessive schaltbaren Schaltergruppen hintereinander geschlossen werden, die stromdurchflossenen Leiter maximal weit voneinander an dem Rotor oder dem Stator entfernt sind, sodass es nicht zu einer punktuellen Aufheizung der elektrischen Anordnung kommt, sondern der Stromfluss möglichst gleichmäßig und möglichst weit voneinander beanstandet stattfindet.
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Die zuvor beschriebene Steuerungsvorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, in einem Rekuperationszustand durch wahlweises Schließen, insbesondere in Abhängigkeit einer Drehzahl des Rotors, wenigstens eines Schalters der oder einer Schaltereinrichtung eine definierte Ladespannung an einen elektrischen Energiespeicher auszugeben.
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Mit anderen Worten kann die zuvor beschriebene elektrische Anordnung auch für die Rekuperation verwendet werden bzw. in einen Rekuperationszustand versetzt werden, in dem eine Ladespannung ausgegeben werden kann. Zum Einnehmen des Rekuperationszustands kann die Schaltereinrichtung entsprechend geschlossen werden oder eine weitere Schaltereinrichtung vorgesehen sein. Zum Beispiel kann eine erste Schaltereinrichtung einem Gaspedal und eine zweite Schaltereinrichtung einem Bremspedal zugeordnet sein. Der Rekuperationszustand kann daher entweder beim Auslassen des Gaspedals unterhalb einet Mindestbetätigung eingenommen werden oder bei Betätigung des Bremspedals. Zum Beispiel kann eine dedizierte Schalterbatterie an dem Bremspedal angeordnet sein, wobei der Rekuperationszustand in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremspedals verändert werden kann. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine höhere Spannung erzeugt wird, je nachdem wie viele Schalter geschlossen werden, sodass eine erhöhte Spannung an den elektrischen Energiespeicher ausgegeben werden kann, wenn mehr Schalter geschlossen werden.
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Der Schaltereinrichtung können auch mehrere weitere Elemente zugeordnet sein, beispielsweise Unterbrecher, die dazu ausgebildet sind, die abgegebene Spannung auf die Sollladespannung anzupassen. Insbesondere können damit erzeugte Spannungen angepasst werden, die abhängig von der Drehzahl erzeugt werden, um diese für das Laden des elektrischen Energiespeichers zu verwenden. Alternativ dazu kann auch eine elektronische Zuschaltung bzw. eine Leistungselektronik eingesetzt werden, um aus der aktuell erzeugten Spannung eine geeignete Ladespannung zu generieren. Ebenso ist es möglich, einzelne Energiespeicherzellen des elektrischen Energiespeichers geeignet in Reihe oder parallel zu schalten, um eine aktuell erzeugte Ladespannung ausnutzen zu können
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zuvor beschriebene elektrische Anordnung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Anordnung, insbesondere eine zuvor beschriebenen elektrischen Anordnung, wobei eine elektrische Maschine der elektrischen Anordnung mehrere in Umfangsrichtung an einem Rotor oder einem Stator der elektrischen Maschine angeordnete Leiter umfasst, die mittels wenigstens einer Schaltereinrichtung wahlweise mit einer der elektrischen Anordnung zugeordneten Stromquelle verbindbar sind, wobei die Schaltereinrichtung wenigstens zwei zwei Schaltergruppen zugeordnete Schalter aufweist, welche Schaltergruppen jeweils wenigstens einen Leiter aufweisen, wobei ein Betriebsparameter, insbesondere die Drehzahl und/oder das Drehmoment, der elektrischen Maschine durch wahlweises Öffnen oder Schließen wenigstens zweier Schalter der Schaltereinrichtung eingestellt und/oder verändert wird.
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Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die elektrische Anordnung beschrieben wurden, vollständig auf das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine elektrische Anordnung;
- 2 einen Ausschnitt einer elektrischen Anordnung in einer perspektivischen Ansicht von oben;
- 3 einen Ausschnitt einer elektrischen Anordnung in einer perspektivischen Ansicht von unten; und
- 4 einen Ausschnitt einer Schaltereinrichtung mit einer Übersetzungseinrichtung und einem Bedienelement.
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1 zeigt eine elektrische Anordnung 1 mit einer Steuerungsvorrichtung 2 und einer elektrischen Maschine 3. Die elektrische Maschine 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere als Scheibenläufermotor für ein Kraftfahrzeug ausgeführt und lediglich schematisch und ausschnittsweise dargestellt. Insbesondere ist von der elektrischen Maschine 3 lediglich ein Rotor 4 dargestellt, wobei sich aus der gezeigten Darstellung des Rotors 4 selbstverständlich eine Anordnung des Stators und weiterer Komponenten der elektrischen Maschine 3 ergeben. Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird eine Variante der elektrischen Anordnung 1 beschrieben, in der sämtliche Leiter 5 am Rotor 4 angeordnet sind. Hierfür ist es folglich erforderlich, dass der nicht dargestellte Stator die entsprechenden Magnetelemente aufweist. Eine Umkehr des Prinzips, bei der der Rotor 4 die Magnetelemente und der Stator die Leiter 5 trägt, ist ebenfalls möglich.
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Wie beschrieben, weist der Rotor 4 in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Leiter 5 auf, die im Wesentlichen radial in Bezug auf eine Drehachse 6 des Rotors 4 angeordnet sind. Die Leiter 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel gruppenweise zusammengefasst, d.h., dass jeweils mehrere Leiter 5 zu einzelnen Untergruppen 7-26 und die einzelnen Untergruppen wiederum verschiedenen Schaltergruppen 27-36 zugeordnet sind. Selbstverständlich ist die Anzahl der Leiter 5, die zu einer Untergruppe 7-26, die Anzahl der Untergruppen 7-26, die zu einer Schaltergruppe 27-36 und die Anzahl der Schaltergruppen 27-36 beliebig wählbar. Zur Vereinfachung der Beschreibung wurden zehn Schaltergruppen 27-36 mit jeweils lediglich zwei Untergruppen 7-26 gewählt, wobei jede Untergruppe 7-26 beispielhaft sechs Leiter 5 aufweist. Die zur gleichen Schaltergruppe 27-36 gehörenden Untergruppen 7-26 wurden symmetrisch, d.h. radial einander gegenüberliegend in Bezug auf die Drehachse 6 des Rotors 4 am Rotor 4 angeordnet.
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In der beispielhaften Zuordnung umfasst die Schaltergruppe 27 somit die jeweils sechs Leiter 5 der Untergruppen 16, 26, die Schaltergruppe 28 umfasst die Untergruppen 7, 17, die Schaltergruppe 29 umfasst die Untergruppen 8, 18, die Schaltergruppe 30 umfasst die Untergruppen 9, 19, die Schaltergruppe 31 umfasst die Untergruppen 10, 20, die Schaltergruppe 32 umfasst die Untergruppen 11, 21, die Schaltergruppe 33 umfasst die Untergruppen 12, 22, die Schaltergruppe 34 umfasst die Untergruppen 13, 23, die Schaltergruppe 35 umfasst die Untergruppen 14, 24, und die Schaltergruppe 36 umfasst die Leiter 5 der Untergruppen 15, 25. Wie zuvor beschrieben, ist die Aufteilung und die Anordnungen lediglich beispielhaft. Selbst verständlich ist es ebenso möglich mehr als zwei Untergruppen 7-26 zu einer beliebigen Anzahl an Schaltergruppen 27-36 zusammenzufassen.
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Am besten dargestellt in 2, ist erkennbar, dass die einzelnen Schaltergruppen 27-36 mittels Schleifkontakten mit einem gemeinsamen Kontaktabschnitt, beispielsweise der Rotorwelle 53 gekoppelt sind. Die Leiter 5 sind somit über die Schleifkontakte mit den einzelnen Schaltern der Schaltereinrichtung, die nachfolgend beschrieben wird, verbunden. Wenn in 3 dargestellt, können die Leiter 5 über einen gemeinsamen Ring 55 miteinander verbunden sein, beispielsweise mit einem Minuspol der Stromquelle der elektrischen Anordnung 1, wohingegen die Schleifkontakte 54 mit einem Pluspol der Stromquelle verbunden sind oder umgekehrt.
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Die Anordnung 1 umfasst ferner eine Schaltereinrichtung 56, die im Detail in 4 dargestellt ist. Ferner ist der Rotor 4 der elektrischen Maschine 3 in 2 in Draufsicht und in 3 von unten dargestellt. In der gezeigten Variante wird davon ausgegangen, dass jeweils Untergruppen 7-26 an beiden axialen Seiten des Rotors 4 angeordnet sind. Die jeweiligen Untergruppen 7-26 können somit paarweise zu im Rahmen der Anmeldung bezeichneten Gesamtgruppen zusammengeschlossen werden. Wie nachfolgend insbesondere unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird, können mittels der Schaltereinrichtung 56 wahlweise die Schaltergruppen 27-36 mit einer Spannungsquelle bzw. Stromquelle 37 der elektrischen Anordnung 1 verbunden werden.
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Der Schaltereinrichtung 56 ist eine Übersetzungseinrichtung 38 zugeordnet, die mittels einer Umlenkung 39 eine Verbindung mit einem Bedienelement 40 herstellt. Das Bedienelement 40 ist beispielsweise als Gaspedal ausgebildet und wird über die Umlenkung 39 über die Übersetzungseinrichtung 38 mit einem Schalterelement 41 gekoppelt. Das Schalterelement 41 ist linear zwischen zwei Hälften 42, 42' der Schaltereinrichtung 56 geführt und somit linear zwischen mehreren Schaltstellungen verschiebbar. Die Schaltereinrichtung 56 weist zehn Schalter 43-52 auf, die den einzelnen Schaltergruppen 27-36 zugeordnet sind. Hierbei ist die Zuordnung der Schalter 43-52 zu den einzelnen Schaltergruppen 27-36 wieder beliebig wählbar, beispielsweise in aufsteigender Zuordnung, sodass der Schalter 43 der Schaltergruppe 27 und der Schalter 52 der Schaltergruppe 36 zugeordnet ist.
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Wird das Schalterelement 41 somit durch Bedienung des Bedienelements 40 bewegt, werden die Schalter 43-52 sukzessive geschlossen, je nachdem, wie weit das Schalterelement 41 zwischen den beiden Hälften 42, 42' der Schaltereinrichtung 56 geführt wird. Entsprechend werden die Schaltergruppen 27-36 geschlossen, sodass Strom durch die einzelnen Leiter 5 der geschlossenen Schaltergruppen 27-36 fließen kann. Somit kann das Drehmoment bzw. die Drehzahl der elektrischen Maschine 3 durch die Stellung des Schalterelements 41 beeinflusst werden.
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Analog dazu ist es möglich, eine separate Schaltereinrichtung 56 vorzusehen, die beispielsweise mit einem Bremspedal gekoppelt werden kann. Je nachdem wie weit somit das Schalterelement 41 zwischen die Schalter 43-52 geschoben wird bzw. diese schließt, kann somit in einem Rekuperationsmodus oder Rekuperationszustand eine Spannung erzeugt werden, die einem elektrischen Energiespeicher der elektrischen Anordnung 1 als Ladespannung bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Anordnung
- 2
- Steuerungsvorrichtung
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Rotor
- 5
- Leiter
- 6
- Drehachse
- 7-26
- Untergruppe
- 27-36
- Schaltergruppe
- 37
- Stromquelle
- 38
- Übersetzungseinrichtung
- 39
- Umlenkung
- 40
- Bedienelement
- 41
- Schalterelement
- 42, 42`
- Hälfte von 36
- 43-52
- Schalter
- 53
- Rotorwelle
- 54
- Schleifkontakte
- 55
- Ring
- 56
- Schaltereinrichtung
