用于与安全相关的使用领域的异步机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及异步机、尤其是用于对失效安全性的特殊要求的异步机。本发明尤其 涉及在出现故障、尤其是线圈支线不能无电流地被接通的故障时降低所述异步机的制动力 矩的措施。
【背景技术】
[0002] 对于在与安全相关的应用情况中用作驱动装置的电动机来说，要求提高的失效安 全性。尤其电动机在这些应用情况中在出现故障时应该在某些情况下-必要时以更低的功 率-继续运行特定的时间。
[0003] 例如在将电动机用作机动车中的助力转向驱动装置时，在出现故障情况时，作为 安全的状态要求：所述机动车的转向能力即使在出现这种情况之后也能够通过驾驶员得到 保证。如果所述转向系统不施加不允许的极限力矩，所述极限力矩不能够通过驾驶员将惯 常的手动转向力矩施加到方向盘这种方式来克服，这一点就得到了保证。
[0004] 这样的失效安全性通过将异步机用作助力转向驱动装置这种方式来实现，因为所 述异步机在切断的状态中不产生制动力矩。
[0005] 在自动化的行车中，也就是说在将电动机用作转向驱动装置时，在所述转向电动 机中出现故障时转向机构会完全失灵。这一点不能接受，因为在失灵的时刻通常不存在驾 驶员干预。因此，为此设置了冗余的系统，对于所述冗余的系统来说设置例如具有多个电动 机的转向驱动装置，用于在所述电动机之一失灵时能够借助于常见的电动机来继续实现所 述转向驱动装置的运行。
[0006] 在现今所使用的、用于电气辅助的转向的驱动装置中使用异步机和同步机。对于 异步机来说，存在着以下优点：在故障情况中能够切断所述异步机，从而之后即使在所述异 步机的定子绕组的内部出现短接时也不产生制动力矩。在切断之后，所述电机快速地去磁 并且而后仅仅还代表着被动的旋转质量。
[0007] 与此相比，永久励磁的机器（同步机）通过励磁磁体在切断的状态中也维持所述 磁场。由此，在所述永久磁体旋转时在所述定子绕组中感应电压，所述电压在通过短接产 生的、不能分开的环形绕组中引起电流通量并且由此由于相互作用的磁场而导致制动的力 矩。
[0008] 冗余的驱动装置能够通过多个在磁方面分开的电机来实现。但是这一点比较麻 烦。作为替代方案，冗余的驱动装置也能够通过电机中的多个在电方面彼此分开的分绕组 来实现。
[0009] 对于异步机来说，在共同利用磁路时能够通过共同的转子点在所述两个系统之间 产生耦合。这种耦合对于异步机来说在由于故障而切断的分系统中导致所感应的电压，因 为能够起作用的分系统使所述电机磁化，并且所感应的电压通过运动的转子被输入到所述 被切断的分系统中。
[0010] Munoz A. R?的公开文献"Dual stator winding induction machine drive"(公 开在 IEEE Transactions on Industry Applications 的 2000 年 9 月 /10 月第 36 卷第五 期)，公开了一种具有两个定子分绕组的异步机，该异步机具有其相应极数的12:4的比例。 虽然以这种极数比例能够避免通过磁性的基波来直接耦合到被切断的分绕组中的情况，但 是耦合通过所述磁性的激励的高次谐波实现，这尤其对于具有更小的极数的分绕组的匝间 短接来说可能导致所述短接回路与更高极数的感应波的完全耦合。
【发明内容】
[0011] 本发明的任务是，提供一种具有多个分绕组的异步机，对于该异步机来说在故障 情况中两个分绕组彼此解耦。因此尤其在故障情况中能够切断每个分绕组，而不会在有待 切断的分绕组的可能不能切断的短接回路中由于另一个能够起作用的分绕组的继续运行 而感应出电压。
[0012] 该任务通过按权利要求1所述的、具有多个分绕组的异步机得到解决。
[0013] 其他设计方案在从属权利要求中给出。
[0014] 按照一个方面，设置了一种异步机，该异步机包括： -具有至少一个短接绕组的转子； -具有多个、尤其两个分绕组的定子， 其中所述分绕组具有不同的极数，选择所述极数以使得通过所述分绕组中的一个分绕 组的运行在所述分绕组中的另一个分绕组中不会引起电流通量。
[0015] 上述异步机的构思在于，给该异步机在定子上配设多个分绕组，其中所述分绕组 设有不同的极数。这一点是可能的，因为对于异步机来说转子没有用永久磁体的固定布置 方式并且由此由转子极来构造，而是基本上由例如形式为转子保持架的短接线匝来构成。 在分绕组运行时，根据通过定子配置预先给定的极数在转子上相应地构成转子极。由于分 绕组的极数不同，所述分绕组中一个分绕组的故障情况-在该故障情况中形成了不能切断 的短接回路-以及通过能够起作用的分绕组的继续运行产生的、作用于所述被切断的分绕 组的转子磁场不会导致在所述被切断的分绕组中感应出电压或者产生合成的电流。尤其感 应到所述被切断的分绕组的各个线圈侧中的电压相互抵消，从而不会有电流流经所述短接 回路。
[0016] 此外，所述分绕组能够利用不同的孔数来缠绕。
[0017] 按照一种实施方式，所述分绕组中的每个分绕组能够被设置为叠绕组或者波形绕 组。
[0018] 此外，所有分绕组的极对数能够要么是偶数要么是奇数，其中所述极对数相当于 所述极数的一半。
[0019] 能够规定，所述分绕组的极数具有数值为二的比例，其中尤其所述分绕组中的一 个分绕组以数值为4的极数来构造，并且所述分绕组中的另一个分绕组以数值为8的极数 来构造。
[0020] 此外能够规定，在所述极数的比例为三时，所述相关的分绕组以星形接法来连接。
[0021] 尤其能够在孔数大于1时，所述分绕组中的第一分绕组的线圈组的多个线圈彼此 间以两个或者两个以上的定子槽的间距来布置，从而使得所述分绕组中的第二分绕组的线 圈的线圈侧穿过没有被所述第一分绕组占用的定子槽中的一个定子槽来延伸，所述定子槽 布置在所述第一分绕组的相关的线圈组的线圈的线圈侧之间。
[0022] 此外，所述分绕组能够以彼此间错开了一个或者多个定子槽的方式来布置。
[0023] 所述分绕组能够构造为三相。尤其所述分绕组能够设有节距缩短（Sehnung)。
[0024] 按照一种实施方式，在其中布置有不同的分绕组的线圈的线圈侧的定子槽中，具 有更大的极数的分绕组的那个线圈侧能够布置得更加靠近相对于所述转子的气隙。
【附图说明】
[0025] 下面借助于附图来对实施方式进行详细解释。附图中： 图1示出用于具有两个分绕组的异步机的马达系统的示意图，其中所述两个分绕组通 过分开的驱动电路来操控； 图2a-2c示出在具有48个槽的定子上的分绕组的示图，其中示出了一个四极的分绕 组、一个八极的分绕组以及所述四极的分绕组与八极的分绕组的叠加；并且 图3a-3c示出在具有48个槽的定子上的分绕组的示图，其中示出了一个四极的分绕 组、一个八极的分绕组以及所述四极的分绕组与八极的分绕组的叠加。
【具体实施方式】
[0026] 图1示意性地示出了具有构造为异步机的电机2的马达系统1。所述异步机2具 有具有一定数目的定子槽24的定子，所述定子槽用两个彼此独立的分绕组21、22来缠绕。 第一分绕组21如此布置在所述定子槽24中，使得所述第一分绕组21具有第一极数，而第 二分绕组22则如此布置在所述定子槽24中，使得所述第二分绕组具有与所述第一极数不 同的第二极数。
[0027] 在当前的情况中示出了三相的电机2，该电机通过两个分绕组21、22来实现。原则 上也能够设置两个以上彼此独立的分绕组。所述分绕组21、22中的每个分绕组都通过相应 的驱动电路31、32来操控，其中所述驱动电路31、32中的每个驱动电路都借助于合适的整 流线路图来运行。所述驱动电路31、32针对每个分绕组21、22的相位中的每个相位都能够 具有一个反相器线路，所述反相器线路的半导体开关33通过相应的控制单元41、42以合适 的方式来操控，用于运行所述电机2的分绕组21、22。
[0028] 所述控制单元41、42能够构造用于按照块整流线路图或者正弦整流线路图来操 控所述驱动电路31、32。所述驱动电路31、32能够通过相应的控制单元41、42在不同的操 控频率下运行并且具有不同的转差率。
[0029] 此外，所述异步马达2具有转子23,该转子借助于短接绕组来构成。尤其所述转子 23能够具有转子保持架25,其中布置了彼此在端侧短接的、沿轴向延伸的导体26。所述导 体26能够彼此沿着周边方向均匀地隔开。
[0030] 因为所述两个分绕组21、22设有不同的极数，所以在所述电机2正常运行时通过 分别引入到所述转子23的短接绕组中的转子环流和由此产生的磁场来产生具有不同的波 长的磁波。但是，因为所述转子23对所述磁波的两种基波做出反应，所以所述分绕组21、22 中的每个分绕组都提供单独的分力矩。在给分绕组21、22通电时由其感应到所述转子23 中的电压仅仅产生磁场，所述磁场在相应另一个分绕组21、22中不会导致电压感应并且在 短接的绕组分支中不会导致环流。
[0031] 所述分绕组21、22能够以不同的绕组技术例如伸缩技术、插接技术及类似技术来 构造。所述分绕组21、22能够以节距缩短或者非节距缩短的方式来设置。
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