用于运行开关磁阻机器的线路装置以及磁阻机器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行开关磁阻机器的线路装置以及一种具有这种线路装置的磁阻机器。
【背景技术】
[0002]开关磁阻机器(简称SRM，英语:switched reluctance motor)将磁阻效应用于产生转矩。这种机械具有不同数目的转子齿和定子齿。所述定子齿可以通过相应所配属的定子线圈来单独地或者一组一组地得到磁化。
[0003]为此，可以用整流器来触发开关磁阻机器的定子线圈。利用所述整流器可以向各个定子线圈加载电压，所述电压可以具有处于最小的电源电压与最大的电源电压之间的数值。
[0004]如果转子齿开始与定子齿搭接，那就可以通过所述定子齿的磁化来将转矩朝提高搭接面的方向施加到所述转子上。为此，必须在处于定子齿与转子齿之间的气隙中形成磁通量。
[0005]只要提高定子面与转子面之间的搭接面，那么为了维持所述转矩就必须进一步提高所述气隙磁通。为此，在线圈电流基本上恒定的情况下比如向所述定子线圈加载正的电压。
[0006]一旦转子齿和定子齿彼此完全搭接，所述气隙磁通就不再引起转矩。如果现在所述转子继续转动，那就达到一个相应的点，自该点起转子齿与定子齿之间的搭接面重又减小。如果所述搭接面重又减小，那么又应该完全消除所述气隙磁通，用于防止在此期间出现负的转矩。在此有待消除的气隙磁通高于在在这个过程的开始为了形成所述转矩所需要的气隙磁通。
[0007]所述气隙磁通的变化速度与所述电压成比例，并且由此在忽略所述定子线圈的欧姆损耗的情况下与定子线圈电压成比例。为了消除气隙磁通而提供所述电源电压。因此，所述气隙磁通的消除速度不高于在所述过程的开始所述气隙磁通的形成速度。这引起以下结果:必须提早、也就是比如在转子齿与定子齿彼此完全搭接之前就开始消除所述气隙磁通。但是这引起转矩损失。此外，这导致较高的中间电路负荷，因为必须很快地消除所述被磁化的定子线圈的能量，并且因此需要通过切断半导体开关元件的方式来进行硬斩波(Hardchopping)0
[0008]公开文献“Elektrische Antriebe-Regelung von Antriebssystemen，，(DierkSchroder, Springer出版社，第三版，2009年，第904到905页)公开了一种用于磁阻机器的、具有整流器(这里是逆变器)的开关装置，其中所述逆变器具有多个用于所述磁阻机器的每个定子绕组的整流器分支。此外，设置了一种用于在切断所属的功率开关时中间储存感应的反馈能量的电容器。被储存在所述电容器中的能量通过降压斩波器来反馈到所述中间电路中。所述电容器电压为所述电源电压的一半。由此，降磁的(abmagnetisierend)电压是所述电源电压的一半，这导致对于所述气隙磁通的相应缓慢的消除。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的任务是，说明可以如何使所述气隙磁通的消除过程加速的方法。
[0010]按照本发明，建议具有独立权利要求的特征的、一种用于运行开关磁阻机器的线路装置和一种具有这种线路装置的磁阻机器。有利的设计方案是从属权利要求及以下说明的主题。
[0011]本发明建议一种用于运行开关磁阻机器的线路装置，该线路装置具有一个拥有多个整流器分支的整流器，其中每个整流器分支都具有第一半分支和第二半分支，所述第一半分支和所述第二半分支则分别拥有一个上方的、一个中间的和一个下方的接头。所述第一半分支的上方的及下方的接头与所述线路装置的供电接头导电地连接，并且所述第二半分支的上方的及下方的接头与电蓄能器的接头导电地连接。电源电压与所述电蓄能器之间的电的切断通过以下方式来实现:所述第一半分支的上方的接头没有直接与所述第二半分支的上方的接头导电地连接，或者所述第一半分支的下方的接头没有直接与所述第二半分支的下方的接头导电地连接。
[0012]在本发明的范围内，为了消除所述气隙磁通而利用来自特别地为此设置的电蓄能器的消弧电压，所述消弧电压的数值大于所述电源电压的数值。由此实现这一点:可以提高所述气隙磁通的消除速度并且提高所述转矩。由此可以较小地并且成本较为低廉地设计所述开关磁阻机器。此外，可以以更高的转速来运行所述磁阻机器。此外，可以降低所述整流器的电源的、由于剧烈脉动的电流负荷引起的负荷。此外，可以将中间电路电容器设计得较小一些。此外，可以将所述电蓄能器的全部的电压用于消除所述气隙磁通。此外，没有向所述线路装置的所有构件加载提高了的断态电压、也就是所述电蓄能器的电压。因此，那些不能直接与所述电蓄能器导电地连接的构件可以设有降低了的耐压强度，所述降低了的耐压强度仅仅以所述整流器的电源电压为依据，而不是以所述蓄能器的较高的电压为依据。同样的情况适用于这些同样仅仅必须具有较小的耐压强度的构件的电绝缘。最后，可以在较长的时间间隔里在空载状态中运行，在空载状态中没有以较高的切换频率在能量供给状态与从所述电蓄能器中获取能量的状态之间转换。这显著地减轻了所述用于对开关磁阻机器进行触发的线路装置的、整流器的、半导体开关元件的负荷。
[0013]按照一种优选的实施方式，所述线路装置具有一用于从所述电蓄能器中获取能量的降压斩波器。由此实现这一点:可以避免在所述电的蓄电能器上出现不允许的较高的电压并且就这样排除比如所述半导体开关元件的损坏。所述第二半分支的、那些没有直接与所述第一半分支的同名的接头导电地连接的、上方的或者下方的接头有利地通过所述降压斩波器所述第一半分支的同名的接头电气耦合。
[0014]按照另一种实施方式，所述降压斩波器构造用于将电能从所述电蓄能器反馈到所述电源中。由此实现这一点:可以利用在所述电蓄能器中所储存的电能。由此提高了整个装置的效率。
[0015]按照一种实施方式，每个第二半分支在中间的接头与那个没有直接与第一半分支的同名的接头导电地连接的上方的或者下方的接头之间具有空载构件(Freilaufbauteil)，使得所述电蓄能器的第一接头与所述空载构件导电地连接。由此可以通过所述空载构件从所述磁阻机器中给所述电蓄能器充电。
[0016]按照另一种实施方式，每个第一半分支在中间的接头与那个直接与第一半分支(32a、32b、32c)的同名的接头导电地连接的上方的或者下方的接头之间具有空载构件。由此可以通过所述第一半分支的空载构件和所述第二半分支的空载构件来向所述电蓄能器输送所述磁阻机器的、有待消除的磁能量。
[0017]按照另一种实施方式，每个整流器分支都具有半导体开关元件，其中对于半导体开关元件来说在关断的状态中所述电蓄能器能够通过电流来充电。由此不需要额外的、用于给所述电蓄能器充电的充电线路。
[0018]按照另一种实施方式，对于半导体开关元件来说，在关断的状态中所述电蓄能器能够通过流经所述空载构件的电流来充电。
[0019]如果按照另一种有利的实施方式每个整流器分支应该构造为单相的4象限整流器，那么每个整流器分支都具有另外的第一半分支和另外的第二半分支，其中在所述第一半分支及另外的第二半分支与所述第二半分支及另外的第一半分支之间布置了一个或者多个线圈绕组。相应地，所述另外的第二半分支的、中间的接头与所述第一半分支的中间的接头直接导电地连接，所述另外的第一半分支的、中间的接头与所述第二半分支的中间的接头直接导电地连接，所述另外的第一半分支的、下方的接头与所述线路装置的第二供电接头直接导电地连接，所述另外的第一半分支的、上方的接头与所述线路装置的第一供电接头直接导电地连接，所述另外的第二半分支的、下方的接头与所述电蓄能器的第二接头直接导电地连接，并且所述另外的第二半分支的、上方的接头与所述电蓄能器的第一接头直接导电地连接。
[0020]按照另一种实施方式，所述线路装置构造用于将所述电蓄能器的电压与一阈值进行比较，并且朝超过所述阈值的方向给所述电蓄能器放电。由此实现这一点:将所述电压至少保持到所述阈值的数值，因为只有在超过所述阈值时才给所述电蓄能器放电，并且由此降低在所述电蓄能器上的电压。此外由此实现这一点:所述电压不能具有任意高的数值。因此，比如防止所述整流器的构件受到过电压，所述过电