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DE102023201124A1 - Electric machine, electric axle drive, motor vehicle and method for operating an electric machine - Google Patents

Electric machine, electric axle drive, motor vehicle and method for operating an electric machine Download PDF

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Publication number
DE102023201124A1
DE102023201124A1 DE102023201124.7A DE102023201124A DE102023201124A1 DE 102023201124 A1 DE102023201124 A1 DE 102023201124A1 DE 102023201124 A DE102023201124 A DE 102023201124A DE 102023201124 A1 DE102023201124 A1 DE 102023201124A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
stator
electric machine
outer rotor
inner rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102023201124.7A
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German (de)
Inventor
Christian Gürlich
Stephan Demmerer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102023201124.7A priority Critical patent/DE102023201124A1/en
Publication of DE102023201124A1 publication Critical patent/DE102023201124A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02Machines with one stator and two or more rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/26Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating armatures and stationary magnets

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Eine elektrische Maschine (100) für ein Kraftfahrzeug weist einen drehfest gelagerten Stator (105), einen relativ zu dem Stator (105) drehbar gelagerten Innenrotor (110) und einen relativ zu dem Stator (105) drehbar gelagerten Außenrotor (115) auf. Dabei ist der Stator (105) zwischen dem Innenrotor (110) und dem Außenrotor (115) angeordnet oder anordenbar.An electric machine (100) for a motor vehicle has a stator (105) mounted in a rotationally fixed manner, an inner rotor (110) mounted so as to be rotatable relative to the stator (105), and an outer rotor (115) mounted so as to be rotatable relative to the stator (105). The stator (105) is arranged or can be arranged between the inner rotor (110) and the outer rotor (115).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, einen elektrischen Achsantrieb, ein Kraftfahrzeug und auf ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine.The present invention relates to an electric machine, an electric axle drive, a motor vehicle and a method for operating an electric machine.

Es sind elektrische Maschinen mit permanenterregten oder fremderregten Rotoren bekannt. Weiterhin sind Getriebe mit mehreren Gängen bekannt, um zum Beispiel hohe Endgeschwindigkeiten, also hohe Drehzahlen erreichen zu können.Electric machines with permanently excited or separately excited rotors are known. Gearboxes with multiple gears are also known in order to be able to achieve high top speeds, i.e. high rotational speeds, for example.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte elektrische Maschine, einen verbesserten elektrischen Achsantrieb, ein verbessertes Kraftfahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved electric machine, an improved electric axle drive, an improved motor vehicle and an improved method for operating an electric machine according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims and the following description.

Die mit dem hier vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine elektrische Maschine geschaffen werden kann, die einen hohen Wirkungsgrad sowie eine hohe Leistungsdichte aufweist bzw. ermöglicht.The advantages that can be achieved with the approach presented here are in particular that an electrical machine can be created that has or enables a high level of efficiency and a high power density.

Eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug weist einen drehfest gelagerten Stator, einen relativ zu dem Stator drehbar gelagerten Innenrotor und einen relativ zu dem Stator drehbar gelagerten Außenrotor auf. Dabei ist der Stator zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor angeordnet oder anordenbar.An electric machine for a motor vehicle has a stator mounted in a rotationally fixed manner, an inner rotor mounted so as to rotate relative to the stator, and an outer rotor mounted so as to rotate relative to the stator. The stator is arranged or can be arranged between the inner rotor and the outer rotor.

Die elektrische Maschine kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug antreiben, wobei das Kraftfahrzeug beispielsweise als ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgeführt sein kann. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Omnibus, eine Arbeitsmaschine oder dergleichen sein. Drehfest kann sich auf die elektrische Maschine als Referenzsystem beziehen. Der Innenrotor und der Außenrotor können jeweils ein bewegliches, rotierendes Teil der elektrischen Maschine sein. Der Stator kann ein feststehendes, unbewegliches Teil der elektrischen Maschine sein.The electric machine can drive a motor vehicle, for example, whereby the motor vehicle can be designed as an electrically operated motor vehicle. The motor vehicle can be, for example, a passenger car, truck, bus, work machine or the like. Rotationally fixed can refer to the electric machine as a reference system. The inner rotor and the outer rotor can each be a movable, rotating part of the electric machine. The stator can be a fixed, immovable part of the electric machine.

Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt zwei ineinander verschachtelte Rotoren, die auch als E-Maschinen bezeichnet werden können, die einen gemeinsamen Stator aufweisen. Die elektrische Maschine kann daher als eine rotorgesteuerte elektrische Maschine verstanden werden. Somit können Bauteile eingespart werden und es kann eine kompakte Anordnung des Innenrotors und des Außenrotors ermöglicht werden, da nicht alle Komponenten doppelt ausgeführt sind. Ferner können Kosten eingespart werden, da lediglich ein Stator für beide Rotoren verwendet werden kann. Der hier vorgestellte Ansatz kann daher auch als verschachtelte E-Maschine oder als zwei ineinander verschachtelte E-Maschinen oder als verschachtelte E-Maschinen mit nur einem Stator verstanden bzw. bezeichnet werden. Der hier vorgestellte Ansatz kann unterschiedliche Drehmomente sowie unterschiedliche Geschwindigkeiten der Rotoren und unterschiedliche Effizienzkennfelder ermöglichen. Ferner kann ein Zweiganggetriebe für eine zuverlässige Effizienz und Leistungsfähigkeit ermöglicht werden.The approach presented here describes two nested rotors, which can also be referred to as electric machines, which have a common stator. The electric machine can therefore be understood as a rotor-controlled electric machine. This means that components can be saved and a compact arrangement of the inner rotor and the outer rotor can be made possible because not all components are duplicated. Furthermore, costs can be saved because only one stator can be used for both rotors. The approach presented here can therefore also be understood or referred to as a nested electric machine or as two nested electric machines or as nested electric machines with only one stator. The approach presented here can enable different torques as well as different speeds of the rotors and different efficiency maps. Furthermore, a two-speed transmission can be enabled for reliable efficiency and performance.

Der Stator kann zumindest einen Permanentmagneten aufweisen, der ausgebildet sein kann, um ein Permanentmagnetfeld für eine Permanentmagnet-Erregung der elektrischen Maschine zu erzeugen. Der Permanentmagnet kann ein Dauermagnet sein, der unabhängig von einer Bestromung das Permanentmagnetfeld erzeugen kann. Zusätzlich kann der Stator eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweisen. Permanentmagnete weisen jeweils einen Nordpol und einen Südpol auf. Bei magnetischen Nordpolen kann es sich um Gebiete handeln, aus denen Feldlinien aus-treten. Gebiete, in denen die Feldlinien eintreten, werden als Südpole bezeichnet. Aufgrund der Permanentmagnet-Erregung kann die elektrische Maschine zumindest teilweise als eine permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet sein.The stator can have at least one permanent magnet, which can be designed to generate a permanent magnetic field for permanent magnet excitation of the electrical machine. The permanent magnet can be a permanent magnet that can generate the permanent magnetic field independently of current supply. In addition, the stator can have a plurality of permanent magnets. Permanent magnets each have a north pole and a south pole. Magnetic north poles can be areas from which field lines emerge. Areas in which the field lines enter are referred to as south poles. Due to the permanent magnet excitation, the electrical machine can be designed at least partially as a permanently excited synchronous machine.

Zusätzlich oder alternativ kann der Stator zumindest eine Spule aufweisen, die ausgebildet sein kann, um bei einer Bestromung der Spule ein Statormagnetfeld für eine statische Erregung der elektrischen Maschine zu erzeugen. Bei der Spule kann es sich um ein elektrisches Bauelement handeln, das Windungen aufweist, um bei Stromfluss das Magnetfeld zu erzeugen. Bei einer Nicht-Bestromung der Spule kann das Magnetfeld nicht wirken. Zusätzlich kann der Stator eine Mehrzahl von Spulen aufweisen. Aufgrund der statischen Erregung kann die elektrische Maschine zumindest teilweise als eine fremderregte Synchronmaschine ausgebildet sein.Additionally or alternatively, the stator can have at least one coil, which can be designed to generate a stator magnetic field for static excitation of the electrical machine when the coil is energized. The coil can be an electrical component that has windings to generate the magnetic field when current flows. If the coil is not energized, the magnetic field cannot have an effect. In addition, the stator can have a plurality of coils. Due to the static excitation, the electrical machine can be designed at least partially as a separately excited synchronous machine.

Die elektrische Maschine kann einen äußeren Abtriebsanschluss aufweisen, der mit dem Außenrotor gekoppelt oder koppelbar sein kann. Zusätzlich kann die elektrische Maschine einen inneren Abtriebsanschluss aufweisen, der mit dem Innenrotor gekoppelt oder koppelbar sein kann. Dabei kann insbesondere der äußere und zusätzlich oder alternativ der innere Abtriebsanschluss als eine Welle oder ein Zahnrad ausgeführt sein. Somit kann eine zuverlässige Funktionsweise der elektrischen Maschine ermöglicht werden.The electric machine can have an external output connection that can be or can be coupled to the external rotor. In addition, the electric machine can have an internal output connection that can be or can be coupled to the internal rotor. In particular, the external and additionally or alternatively the internal output connection can be designed as a shaft or a gear. This enables the electric machine to function reliably.

Der Innenrotor und der Außenrotor können um eine gemeinsame Drehachse gelagert sein. Zusätzlich oder alternativ können der Innenrotor und der Außenrotor zylindrisch um den Stator ausgebildet sein. Somit kann eine zuverlässige Funktionsweise der elektrischen Maschine ermöglicht werden.The inner rotor and the outer rotor can be mounted around a common axis of rotation. Additionally or alternatively, the inner rotor and the outer rotor can be formed cylindrically around the stator. This enables the electrical machine to function reliably.

Der Stator kann ausgebildet sein, um ein Magnetfeld axial und zusätzlich oder alternativ parallel zu der Drehachse des Innenrotors und zusätzlich oder alternativ des Außenrotors auszubilden. Dadurch kann die elektrische Maschine als ein Axialflussmotor ausgebildet sein. Ein Axialflussmotor kann einen reduzierten Materialbedarf an Kupfer und Eisen aufweisen, wodurch er kostengünstig hergestellt werden kann. Zudem kann der Axialflussmotor eine hohe Leistungsdichte und eine hohe Drehmomentdichte aufweisen.The stator can be designed to form a magnetic field axially and additionally or alternatively parallel to the axis of rotation of the inner rotor and additionally or alternatively of the outer rotor. As a result, the electrical machine can be designed as an axial flux motor. An axial flux motor can have a reduced material requirement for copper and iron, which means it can be manufactured cost-effectively. In addition, the axial flux motor can have a high power density and a high torque density.

Die elektrische Maschine kann zumindest einen zusätzlichen Rotor aufweisen, der relativ zu dem Stator drehbar gelagert sein kann. Dabei kann der zusätzliche Rotor außerhalb des Außenrotors, zwischen dem Außenrotor und dem Innenrotor oder innerhalb des Innenrotors angeordnet oder anordenbar sein. Somit kann eine zuverlässige Funktionsweise der elektrischen Maschine ermöglicht werden.The electric machine can have at least one additional rotor that can be mounted so as to be rotatable relative to the stator. The additional rotor can be arranged or can be arranged outside the outer rotor, between the outer rotor and the inner rotor, or inside the inner rotor. This enables the electric machine to function reliably.

Die elektrische Maschine kann eine Steuereinheit aufweisen, die ausgebildet sein kann, um einen Strom durch den Innenrotor unabhängig von einem Strom durch den Außenrotor einzuprägen. Beispielsweise kann ein Wechselstrom eingeprägt werden. Somit kann eine zuverlässige Funktionsweise der elektrischen Maschine ermöglicht werden.The electric machine can have a control unit that can be designed to impress a current through the inner rotor independently of a current through the outer rotor. For example, an alternating current can be impressed. This enables the electric machine to function reliably.

Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, um je einen Strom in den Innenrotor und in den Außenrotor derart einzuprägen, dass sich der Innenrotor mit einer Geschwindigkeit und zusätzlich oder alternativ Drehrichtung drehen kann, die sich von einer Geschwindigkeit und zusätzlich oder alternativ Drehrichtung des Außenrotors unterscheiden kann. Somit können verschiedene Betriebsmodi der Rotoren ermöglicht werden, wodurch eine vorteilhafte Funktionsweise der elektrischen Maschine ermöglicht werden kann.The control unit can be designed to impress a current into the inner rotor and into the outer rotor in such a way that the inner rotor can rotate at a speed and additionally or alternatively a direction of rotation that can differ from a speed and additionally or alternatively a direction of rotation of the outer rotor. This makes it possible to have different operating modes for the rotors, which can enable the electrical machine to function advantageously.

Ein elektrischer Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform einer hierin genannten elektrischen Maschine auf. Optional weist der elektrische Achsantrieb eine Getriebeeinrichtung und einen Stromrichter auf. Der Stromrichter kann als ein Wechselrichter oder Inverter ausgeführt sein. Unter Verwendung des Stromrichters kann ein zum Betreiben der elektrischen Maschine erforderlicher elektrischer Wechselstrom bereitgestellt werden. Unter Verwendung der Getriebeeinrichtung kann ein von der elektrischen Maschine bereitgestelltes Drehmoment in ein Antriebsmoment zum Antreiben zumindest eines Rads des Kraftfahrzeugs umgewandelt werden. Die Getriebeeinrichtung kann ein Getriebe zum Reduzieren der Drehzahl der elektrischen Maschine sowie optional ein Differenzial aufweisen.An electric axle drive for a motor vehicle has an embodiment of an electric machine mentioned herein. Optionally, the electric axle drive has a transmission device and a power converter. The power converter can be designed as a power converter or inverter. Using the power converter, an alternating electrical current required to operate the electric machine can be provided. Using the transmission device, a torque provided by the electric machine can be converted into a drive torque for driving at least one wheel of the motor vehicle. The transmission device can have a transmission for reducing the speed of the electric machine and optionally a differential.

Ein Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform eines hierin genannten elektrischen Achsantriebes und zusätzlich oder alternativ eine Ausführungsform einer hierin genannten elektrischen Maschine auf. Das Kraftfahrzeug kann als ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Omnibus, eine Arbeitsmaschine oder dergleichen sein. Auch durch eine solche Ausführungsform können die Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes sehr effizient realisiert werden.A motor vehicle has an embodiment of an electric axle drive mentioned here and additionally or alternatively an embodiment of an electric machine mentioned here. The motor vehicle can be designed as an electrically operated motor vehicle. The motor vehicle can be, for example, a passenger car, truck, bus, work machine or the like. The advantages of the approach described here can also be implemented very efficiently by such an embodiment.

Das Kraftfahrzeug kann einen Verbrennungsmotor aufweisen, der mit dem Außenrotor oder dem Innenrotor mechanisch verbunden oder verbindbar sein kann. Somit kann eine mechanische Energie in eine elektrische Energie umgewandelt werden.The motor vehicle can have an internal combustion engine that can be or can be mechanically connected to the outer rotor or the inner rotor. Thus, mechanical energy can be converted into electrical energy.

Ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform einer hierin genannten elektrischen Maschine umfasst einen Schritt des Beaufschlagens des Innenrotors mit einem ersten Strom und des Außenrotors mit einem zweiten Strom, wobei sich der erste Strom von dem zweiten Strom in Stärke und zusätzlich oder alternativ im zeitlichen Verlauf unterscheidet. Auch durch eine solche Ausführungsform können die Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes sehr effizient realisiert werden.A method for operating an embodiment of an electric machine mentioned herein comprises a step of applying a first current to the inner rotor and a second current to the outer rotor, wherein the first current differs from the second current in strength and additionally or alternatively in time. The advantages of the approach described here can also be implemented very efficiently by such an embodiment.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um den Schritt einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in einer entsprechenden Einrichtung durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Steuereinheit kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a control unit that is designed to carry out, control or implement the step of a variant of a method presented here in a corresponding device. This embodiment of the invention in the form of a control unit can also solve the problem underlying the invention quickly and efficiently.

Eine Steuereinheit kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Steuereinheit kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Steuereinheit umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.A control unit can be an electrical device that processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals depending on them. The control unit can have one or more suitable interfaces, which can be designed as hardware and/or software. In a hardware design, the interfaces can, for example, be part of an integrated circuit in which the functions of the control unit are implemented. The interfaces can also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software design, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Steuereinheit ausgeführt wird.Also advantageous is a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above when the program is executed on a computer or a control unit.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs, in dem ein hier vorgestellter Ansatz verwendet wird;
  • 6 ein schematisches Ablaufdiagramme eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer elektrischen Maschine; und
  • 7 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Steuereinheit zum Betreiben einer elektrischen Maschine.
The invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings. They show:
  • 1 a schematic sectional view of an embodiment of an electrical machine;
  • 2 a schematic sectional view of an embodiment of an electrical machine;
  • 3 a schematic sectional view of an embodiment of an electrical machine;
  • 4 a schematic representation of an embodiment of an electrical machine;
  • 5 a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle in which an approach presented here is used;
  • 6 a schematic flow diagram of an embodiment of a method for operating an electrical machine; and
  • 7 a schematic block diagram of an embodiment of a control unit for operating an electrical machine.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, whereby a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Die elektrische Maschine 100 ist beispielsweise ausgebildet, um ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug anzutreiben. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of an electric machine 100. The electric machine 100 is designed, for example, to drive an electrically powered motor vehicle.

Die elektrische Maschine 100 weist einen Stator 105, einen Innenrotor 110 und einen Außenrotor 115 auf. Der Stator 105 ist zwischen dem Innenrotor 110 und dem Außenrotor 115 drehfest gelagert, wobei der Innenrotor 110 und der Außenrotor 115 relativ zu dem Stator 105 drehbar gelagert sind.The electric machine 100 has a stator 105, an inner rotor 110 and an outer rotor 115. The stator 105 is mounted in a rotationally fixed manner between the inner rotor 110 and the outer rotor 115, wherein the inner rotor 110 and the outer rotor 115 are mounted rotatably relative to the stator 105.

Die elektrische Maschine 100 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel einen äußeren Abtriebsanschluss 140, der auch als Abtrieb zwei bezeichnet werden kann, und einen inneren Abtriebsanschluss 145, der auch als Abtrieb eins bezeichnet werden kann, auf. Die Abtriebsanschlüsse 140, 145 sind lediglich beispielhaft in der 1 als je eine Fläche dargestellt, an die eine Welle angeflanscht werden kann. Alternativ sind die Abtriebsanschlüsse 140, 145 als je ein Zahnrad ausgeformt, die mit einem Zahnrad einer entsprechenden Abtriebswelle kämmen, wobei eine solche Ausführung in der 1 nicht näher dargestellt ist. Der äußere Abtriebsanschluss 140 ist beispielsweise mit dem Außenrotor 115 gekoppelt oder koppelbar und der innere Abtriebsanschluss 145 ist beispielsweise mit dem Innenrotor 110 gekoppelt oder koppelbar. Der innere Abtriebsanschluss 145 ist lediglich beispielhaft mittig in der elektrischen Maschine 100 angeordnet. Ferner weist die elektrische Maschine 100 lediglich beispielhaft einen Erdungsanschluss 155 auf, der mit dem Stator 105 gekoppelt ist und ein Referenzpotenzial definiert.According to one embodiment, the electric machine 100 has an outer output connection 140, which can also be referred to as output two, and an inner output connection 145, which can also be referred to as output one. The output connections 140, 145 are shown merely as examples in the 1 as a surface to which a shaft can be flanged. Alternatively, the output connections 140, 145 are each formed as a gear that meshes with a gear of a corresponding output shaft, such an embodiment in the 1 is not shown in more detail. The outer output connection 140 is coupled or can be coupled to the outer rotor 115, for example, and the inner output connection 145 is coupled or can be coupled to the inner rotor 110, for example. The inner output connection 145 is arranged centrally in the electrical machine 100, merely as an example. Furthermore, the electrical machine 100 has, merely as an example, a ground connection 155, which is coupled to the stator 105 and defines a reference potential.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine 100 eine Steuereinheit 150 auf. Die Steuereinheit 150 ist beispielsweise ausgebildet, um einen Stromfluss durch den Innenrotor 110, den Außenrotor 115 und/oder den Stator 105 einzuprägen. Dazu ist die Steuereinheit 150 über je eine Leitung (bzw. einem Leitungspaar) mit dem Innenrotor 110, dem Außenrotor 115 und/der dem Stator 105 verbunden. Nach einer Beaufschlagung des Stators 105 mit einem definierten Stromfluss bildet der Stator 105 ein diesem Stromfluss entsprechendes Magnetfeld auf. Wird nun beispielsweise Strom in den Innenrotor 110 und/oder den Außenrotor 115 eingeprägt, resultiert ein durch diesen Stromfluss im Innenrotor 110 bzw. Außenrotor 115 ebenfalls ein Magnetfeld, welches mit dem durch den Stromfluss durch den Stator 105 ausgebildeten Magnetfeld wechselwirkt. Dabei kann nun ein anderer Strom in den Innenrotor 110 eingeprägt werden als in den Außenrotor 115, wodurch sich der Innenrotor 110 mit einer Geschwindigkeit und/oder in einer Drehrichtung dreht, die sich von der Geschwindigkeit und/oder der Drehrichtung des Außenrotors 115 unterscheiden. In anderen Worten ausgedrückt rotieren in einem Betriebszustand der elektrischen Maschine 100 der Außenrotor 115 und der Innenrotor 110 relativ zu dem Stator 105, der drehfest ist. Dabei drehen sich die Rotoren 110, 115 gleichläufig oder gegenläufig, je nach eingeprägtem Stromfluss durch den Innenrotor 110 bzw. Außenrotor 115. Alternativ kann auch ein Stromfluss durch nur einer der Rotoren 110, 115 eingeprägt weden, sodass sich dann auch nur dieser eine Rotor 110, 115 dreht. Genauer sind der Innenrotor 110 und der Außenrotor 115 in beispielhaft neun unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar. In einem ersten Betriebsmodus rotieren beide Rotoren 110, 115 rechtsdrehend, wobei in einem zweiten Betriebsmodus der Innenrotor 110 rechtsdrehend rotiert und der Außenrotor 115 linksdrehend rotiert. Der Innenrotor 110 rotiert in einem dritten Betriebsmodus rechtsdrehend, wobei der Außenrotor 115 nicht rotiert. In einem vierten Betriebsmodus rotiert der Innenrotor 110 linksdrehend und der Außenrotor 115 rechtsdrehend. Die Rotoren 110, 115 rotieren in einem fünften Betriebsmodus linksdrehend, wobei in einem sechsten Betriebsmodus der Innenrotor 110 linksdrehend rotiert und der Außenrotor 115 nicht rotiert. In einem siebten Betriebsmodus rotiert der Innenrotor 110 nicht, wobei der Außenrotor 115 rechtsdrehend rotiert. Der Innenrotor 110 rotiert in einem achten Betriebsmodus ebenfalls nicht, wobei der Außenrotor 115 linksdrehend rotiert. In einem neunten Betriebsmodus rotieren beide Rotoren 110, 115 nicht.According to one embodiment, the electric machine 100 has a control unit 150. The control unit 150 is designed, for example, to impress a current flow through the inner rotor 110, the outer rotor 115 and/or the stator 105. For this purpose, the control unit 150 is connected to the inner rotor 110, the outer rotor 115 and/or the stator 105 via a line (or a pair of lines). After the stator 105 is subjected to a defined current flow, the stator 105 forms a magnetic field corresponding to this current flow. If, for example, current is now impressed into the inner rotor 110 and/or the outer rotor 115, this current flow also results in a magnetic field in the inner rotor 110 or outer rotor 115, which interacts with the magnetic field formed by the current flow through the stator 105. In this case, a different current can be impressed into the inner rotor 110 than into the outer rotor 115, whereby the inner rotor 110 rotates at a speed and/or in a direction of rotation that differs from the speed and/or direction of rotation of the outer rotor 115. In other words, in an operating state of the electrical machine 100, the outer rotor 115 and the inner rotor 110 rotate relative to the stator 105, which is rotationally fixed. The rotors 110, 115 rotate in the same or opposite directions, depending on the impressed current flow through the inner rotor 110 or outer rotor 115. Alternatively, a current flow can also be impressed through only one of the rotors 110, 115, so that then only this one rotor 110, 115 rotates. More precisely, the inner rotor 110 and the outer rotor 115 can be operated in nine different operating modes. In a first operating mode, both rotors 110 rotate, 115 clockwise, wherein in a second operating mode the inner rotor 110 rotates clockwise and the outer rotor 115 rotates anti-clockwise. In a third operating mode the inner rotor 110 rotates clockwise, wherein the outer rotor 115 does not rotate. In a fourth operating mode the inner rotor 110 rotates anti-clockwise and the outer rotor 115 rotates clockwise. The rotors 110, 115 rotate anti-clockwise in a fifth operating mode, wherein in a sixth operating mode the inner rotor 110 rotates anti-clockwise and the outer rotor 115 does not rotate. In a seventh operating mode the inner rotor 110 does not rotate, wherein the outer rotor 115 rotates clockwise. In an eighth operating mode the inner rotor 110 also does not rotate, wherein the outer rotor 115 rotates anti-clockwise. In a ninth operating mode, both rotors 110, 115 do not rotate.

Der Stator 105 ist beispielsweise statisch mit einem Gehäuse des Antriebs verbunden und mit Gleichstrom bestromt und/oder mittels Permanentmagneten bestromt. In anderen Worten ausgedrückt weist der Stator 105 beispielsweise ein konstantes Magnetfeld auf. Dazu weist der Stator 105 gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Spulen 120 und/oder Permanentmagneten 125 auf, die lediglich beispielhaft stabförmig ausgeformt sind. Optional sind die Spulen 120 und die Permanentmagnete 125 im Wechsel an dem Stator 105 angeordnet, beispielsweise entlang eines Umfangs des Stators 105 beabstandet zueinander. Der zumindest eine Permanentmagnet 125 ist beispielsweise ausgebildet, um unabhängig von einer Bestromung ein Permanentmagnetfeld zu erzeugen. Die Spule 120 ist ausgebildet, um bei einer Bestromung der Spule 120 ein Statormagnetfeld zu erzeugen. Dabei treten das Permanentmagnetfeld und das Statormagnetfeld beispielsweise in Wechselwirkung. Somit ist die elektrische Maschine 100 zumindest teilweise als eine permanenterregte Synchronmaschine und/oder zumindest teilweise als eine fremderregte Synchronmaschine ausgebildet.The stator 105 is, for example, statically connected to a housing of the drive and is supplied with direct current and/or with current by means of permanent magnets. In other words, the stator 105 has, for example, a constant magnetic field. For this purpose, the stator 105 according to the embodiment shown here has a plurality of coils 120 and/or permanent magnets 125, which are merely exemplary in the form of a rod. Optionally, the coils 120 and the permanent magnets 125 are arranged alternately on the stator 105, for example spaced apart from one another along a circumference of the stator 105. The at least one permanent magnet 125 is designed, for example, to generate a permanent magnetic field independently of current supply. The coil 120 is designed to generate a stator magnetic field when current is supplied to the coil 120. The permanent magnetic field and the stator magnetic field interact, for example. Thus, the electric machine 100 is at least partially designed as a permanently excited synchronous machine and/or at least partially as an externally excited synchronous machine.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Innenrotor 110 und dem Stator 105 ein Luftspalt 130 angeordnet und zwischen dem Außenrotor 115 und dem Stator 105 ein weiterer Luftspalt 135 angeordnet. Die Luftspalte 130, 135 sind beispielsweise ausgebildet, um einen Magnetfluss des von dem Permanentmagneten 125 erzeugten Permanentmagnetfeldes und/oder einen Magnetfluss des von der Spule 120 erzeugten Statormagnetfeldes zu führen.According to one embodiment, an air gap 130 is arranged between the inner rotor 110 and the stator 105 and a further air gap 135 is arranged between the outer rotor 115 and the stator 105. The air gaps 130, 135 are designed, for example, to guide a magnetic flux of the permanent magnetic field generated by the permanent magnet 125 and/or a magnetic flux of the stator magnetic field generated by the coil 120.

In anderen Worten ausgedrückt ist der Stator 105 so angeordnet, dass sich im inneren der Innenrotor 110, der auch als Rotor eins oder Innenläufer bezeichnet werden kann, angeordnet ist und außen der Außenrotor 115, der auch als Rotor zwei oder Außenläufer bezeichnet werden kann, angeordnet ist. Diese Rotoren 110, 115 sind beispielsweise mit Wechselstrom, der auch als AC-Strom bezeichnet werden kann, erregt. Es dreht sich also im inneren der Innenrotor 110, der auch als rotorgeregelte Maschine oder als Maschine eins bezeichnet werden kann und außen der Außenrotor 115, der auch als rotorgeregelte Maschine oder als Maschine zwei bezeichnet werden kann. Die beiden Rotoren 110, 115 sind in neun Betriebszuständen betreibbar und entweder zum Antrieb eines Fahrzeugs oder zur Rekuperation nutzbar. Die elektrische Maschine 100 weist eine vorteilhafte Kompaktheit der Anordnung und den Wegfall eines zusätzlichen Stators auf, da die Rotoren 110, 115 den Stator 105 gemeinsam verwenden.In other words, the stator 105 is arranged such that the inner rotor 110, which can also be referred to as rotor one or inner rotor, is arranged inside and the outer rotor 115, which can also be referred to as rotor two or outer rotor, is arranged outside. These rotors 110, 115 are excited, for example, with alternating current, which can also be referred to as AC current. The inner rotor 110, which can also be referred to as a rotor-controlled machine or machine one, therefore rotates inside and the outer rotor 115, which can also be referred to as a rotor-controlled machine or machine two, rotates outside. The two rotors 110, 115 can be operated in nine operating states and can be used either to drive a vehicle or for recuperation. The electric machine 100 has an advantageous compact arrangement and the elimination of an additional stator, since the rotors 110, 115 use the stator 105 together.

In einem betriebsbereiten Zustand ist der Innenrotor 110 aufgrund seines kleinen Durchmessers beispielsweise mit hoher Drehzahl betreibbar. Der Außenrotor 115 ist beispielsweise aufgrund seines großen Durchmessers mit hohem Drehmoment betreibbar, wobei die Formel M = r × F

Figure DE102023201124A1_0001
gilt. Somit ist es möglich ein Fahrzeug mit zwei Gängen zu betreiben. Der Außenrotor 115 mit hohem Drehmoment wird dann zum Anfahren verwendet, zum Beispiel Hängerbetrieb, und der Innenrotor 110 wird verwendet, um besonders schnell zu fahren. Alternativ sind die Rotoren 110, 115 mit unterschiedlich übersetzten Getrieben verbindbar, so dass eine Rotor-Getriebe-Kombination besonders energieeffizient im niedrigen Drehzahlbereich, zum Beispiel in der Stadt, ist und die andere Rotor-Getriebe-Kombination besonders energieeffizient im hohen Drehzahlbereich, zum Beispiel auf der Autobahn, ist. Die Anordnung ist besonders kompakt und kostengünstig durch den gemeinsam verwendeten Stator 105.In an operational state, the inner rotor 110 can be operated at high speed due to its small diameter, for example. The outer rotor 115 can be operated at high torque due to its large diameter, for example, where the formula M = r × F
Figure DE102023201124A1_0001
applies. This makes it possible to operate a vehicle with two gears. The outer rotor 115 with high torque is then used for starting, for example when towing a trailer, and the inner rotor 110 is used to drive particularly fast. Alternatively, the rotors 110, 115 can be connected to gears with different ratios, so that one rotor-gear combination is particularly energy-efficient in the low speed range, for example in the city, and the other rotor-gear combination is particularly energy-efficient in the high speed range, for example on the highway. The arrangement is particularly compact and cost-effective due to the shared stator 105.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Innenrotor 110 oder der Außenrotor 115 zum Antrieb einer Achse eines Nutzfahrzeugs einsetzbar. Der Innenrotor 110 oder der Außenrotor 115 ist wiederum als Nebenabtrieb zum Antrieb verschiedener Geräte an einem Nutzfahrzeug verwendbar. Vorteilhafterweise ist diese Anordnung sehr kompakt, die Antriebsmaschine ist unabhängig von Nebenabriebsmaschine betreibbar.According to one embodiment, the inner rotor 110 or the outer rotor 115 can be used to drive an axle of a commercial vehicle. The inner rotor 110 or the outer rotor 115 can in turn be used as a power take-off to drive various devices on a commercial vehicle. This arrangement is advantageously very compact, and the drive machine can be operated independently of the power take-off machine.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine 100 zumindest einen zusätzlichen Rotor auf, der an dem Stator 105 anordenbar ist. Der zusätzliche Rotor ist beispielsweise relativ zu dem Stator 105 drehbar lagerbar oder gelagert. Dabei ist der zusätzliche Rotor außerhalb des Außenrotors 115, zwischen dem Außenrotor 115 und dem Innenrotor 110 oder innerhalb des Innenrotors 110 anordenbar.According to an alternative embodiment, the electric machine 100 has at least one additional rotor that can be arranged on the stator 105. The additional rotor can be mounted or supported so as to be rotatable relative to the stator 105, for example. The additional rotor can be arranged outside the outer rotor 115, between the outer rotor 115 and the inner rotor 110, or inside the inner rotor 110.

2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Dabei ähnelt oder entspricht die elektrische Maschine 100 einem Teil der elektrischen Maschine aus 1 mit Ausnahme dessen, dass der Außenrotor weggelassen ist. 2 shows a schematic sectional view of an embodiment of an electrical electrical machine 100. The electrical machine 100 is similar or corresponds to a part of the electrical machine from 1 with the exception that the outer rotor is omitted.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Dabei ähnelt oder entspricht die elektrische Maschine 100 einem Teil der elektrischen Maschine aus 1 mit Ausnahme dessen, dass der Innenrotor mit dem inneren Abtriebsanschluss 145 weggelassen ist. 3 shows a schematic sectional view of an embodiment of an electrical machine 100. The electrical machine 100 is similar or corresponds to a part of the electrical machine from 1 with the exception that the inner rotor with the inner output connection 145 is omitted.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Dabei ähnelt oder entspricht die elektrische Maschine 100 der elektrischen Maschine aus 1 mit Ausnahme dessen, dass zusätzlich Räder 400, 405 eines Kraftfahrzeugs dargestellt sind. 4 shows a schematic representation of an embodiment of an electrical machine 100. The electrical machine 100 is similar or corresponds to the electrical machine from 1 with the exception that additional wheels 400, 405 of a motor vehicle are shown.

Dabei ist beispielsweise der innere Abtriebsanschluss 145 des Innenrotors 110 mit dem Rad 400, das auch als linkes Rad bezeichnet werden kann, verbunden. Der äußere Abtriebsanschluss 140 des Außenrotors 115 ist mit dem weiteren Rad 405, das das rechte Rad sein kann, verbunden, oder andersherum. Damit lässt sich ein Torque Vectoring Antrieb auf einer Achse realisieren, bei der auf unterschiedliche Räder einer Achse ein unterschiedliches Drehmoment eingeprägt wird. Der Vorteil dieser Anordnung ist die besondere Kompaktheit durch die verschachtelten Rotoren 110, 115.For example, the inner output connection 145 of the inner rotor 110 is connected to the wheel 400, which can also be referred to as the left wheel. The outer output connection 140 of the outer rotor 115 is connected to the other wheel 405, which can be the right wheel, or vice versa. This makes it possible to implement a torque vectoring drive on an axle, in which a different torque is applied to different wheels on an axle. The advantage of this arrangement is the particular compactness due to the nested rotors 110, 115.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 500, in dem eine Variante eines hier vorgestellten Ansatzes verwendet wird. Das Kraftfahrzeug 500 weist eine elektrische Maschine 100 auf, wie sie beispielhaft in den vorangegangenen Figuren beschrieben ist. 5 shows a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle 500 in which a variant of an approach presented here is used. The motor vehicle 500 has an electric machine 100, as described by way of example in the previous figures.

Von dem Kraftfahrzeug 500 sind hierbei Räder 400, 405, lediglich beispielhaft vier Räder, ein elektrischer Energiespeicher 510, beispielsweise eine Batterie, und ein elektrischer Achsantrieb 515 gezeigt. Der elektrische Achsantrieb 515 umfasst einen Stromrichter 520, eine elektrische Maschine 100 und eine Getriebeeinrichtung 530.Wheels 400, 405, four wheels only as an example, an electrical energy storage device 510, for example a battery, and an electrical axle drive 515 are shown for the motor vehicle 500. The electrical axle drive 515 comprises a power converter 520, an electrical machine 100 and a transmission device 530.

Elektrische Energie zum Betreiben der elektrischen Maschine 100 wird von einer Energieversorgungseinrichtung, hier dem elektrischen Energiespeicher 510 bereitgestellt. Der elektrische Energiespeicher 510 ist ausgebildet, um Gleichstrom bereitzustellen, der unter Verwendung eines Stromrichters 520 des elektrischen Achsantriebs 515 in einen Wechselstrom, beispielsweise einen dreiphasigen Wechselstrom, gewandelt und der elektrischen Maschine 100 bereitgestellt wird. Eine von der elektrischen Maschine 100 angetriebene Welle ist direkt oder unter Verwendung der Getriebeeinrichtung 530 mit zumindest einem Rad 400, 405 des Kraftfahrzeugs 500 gekoppelt. Somit kann das Kraftfahrzeug 500 unter Verwendung der elektrischen Maschine 100 fortbewegt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Achsantrieb 515 ein Gehäuse, in dem der Stromrichter 520, die elektrische Maschine 100 und die Getriebeeinrichtung 530 angeordnet sind.Electrical energy for operating the electric machine 100 is provided by an energy supply device, here the electrical energy storage device 510. The electrical energy storage device 510 is designed to provide direct current, which is converted into an alternating current, for example a three-phase alternating current, using a power converter 520 of the electric axle drive 515 and is provided to the electric machine 100. A shaft driven by the electric machine 100 is coupled to at least one wheel 400, 405 of the motor vehicle 500 directly or using the transmission device 530. The motor vehicle 500 can thus be moved using the electric machine 100. According to one embodiment, the electric axle drive 515 comprises a housing in which the power converter 520, the electric machine 100 and the transmission device 530 are arranged.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Kraftfahrzeug 500 einen Verbrennungsmotor 525 auf, der mit dem Außenrotor oder dem Innenrotor der elektrischen Maschine 100 und/oder der Getriebeeinrichtung 530, was in 5 nicht dargestellt ist, mechanisch verbunden oder verbindbar ist. In anderen Worten ausgedrückt ist der Verbrennungsmotor 525 stationär betreibbar. Ein Rotor der elektrischen Maschine 100 wird mechanisch durch den Verbrennungsmotor 525 angetrieben und erzeugt hierdurch Strom, welcher durch Rekuperationswirkung erzeugt wird und im Kraftfahrzeug 500 zur Verfügung steht, um beispielsweise die Batterie bzw. den elektrischen Energiespeicher 510 zu laden, oder um einen anderen der Rotoren der elektrischen Maschine 100 zu betreiben. Einer der Rotoren wird also genutzt, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, der andere Rotor wird dann beispielsweise zum Vortrieb des Fahrzeugs genutzt. Der Vorteil dieser Anordnung ist die besondere Kompaktheit und die geringe Kosten durch den Wegfall eines zusätzlichen Stators.According to one embodiment, the motor vehicle 500 has an internal combustion engine 525, which is connected to the outer rotor or the inner rotor of the electric machine 100 and/or the transmission device 530, which in 5 not shown, is mechanically connected or connectable. In other words, the internal combustion engine 525 can be operated in a stationary manner. A rotor of the electric machine 100 is mechanically driven by the internal combustion engine 525 and thereby generates electricity, which is generated by recuperation and is available in the motor vehicle 500, for example to charge the battery or the electrical energy storage device 510, or to operate another of the rotors of the electric machine 100. One of the rotors is therefore used to convert mechanical energy into electrical energy, the other rotor is then used, for example, to propel the vehicle. The advantage of this arrangement is its particular compactness and low costs due to the omission of an additional stator.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Betreiben einer elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine entspricht oder ähnelt hierbei der elektrischen Maschine aus einer der hierin beschriebenen Figuren. 6 shows a flow chart of an embodiment of a method 600 for operating an electrical machine. The electrical machine corresponds to or is similar to the electrical machine from one of the figures described here.

Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 605 des Beaufschlagens des Innenrotors mit einem ersten Strom und des Außenrotors mit einem zweiten Strom. Dabei unterscheidet sich der erste Strom von dem zweiten Strom in Stärke und/oder zeitlichem Verlauf.The method 600 includes a step 605 of applying a first current to the inner rotor and a second current to the outer rotor. The first current differs from the second current in terms of strength and/or time course.

7 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Steuereinheit 150 zum Betreiben einer elektrischen Maschine. Die Steuereinheit 150 ähnelt beispielsweise der Steuereinheit aus 1. Die Steuereinheit 150 ist ausgebildet, um das Verfahren aus 6 oder ein ähnliches Verfahren auszuführen und/oder anzusteuern. 7 shows a block diagram of an embodiment of a control unit 150 for operating an electrical machine. The control unit 150 is similar, for example, to the control unit from 1 . The control unit 150 is designed to carry out the method 6 or to carry out and/or control a similar process.

Die Steuereinheit 150 weist eine Einheit 700 zum Beaufschlagen des Innenrotors mit einem ersten Strom und des Außenrotors mit einem zweiten Strom auf. Die Einheit 700 zum Beaufschlagen ist ausgebildet, um den Schritt des Beaufschlagens auszuführen und/oder anzusteuern.The control unit 150 has a unit 700 for applying a first current to the inner rotor and a second current to the outer rotor. The unit 700 for applying is designed to carry out and/or control the step of applying pressure.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The embodiments described and shown in the figures are selected only as examples. Different embodiments can be combined with each other completely or with regard to individual features. An embodiment can also be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Furthermore, method steps according to the invention can be repeated and carried out in a different order than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an embodiment includes an “and/or” link between a first feature and a second feature, this can be read as meaning that the embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to another embodiment has either only the first feature or only the second feature.

BezugszeichenReference symbols

100100
elektrische Maschineelectric machine
105105
Statorstator
110110
InnenrotorInner rotor
115115
AußenrotorOuter rotor
120120
SpuleSink
125125
PermanentmagnetPermanent magnet
130130
LuftspaltAir gap
135135
weiterer Luftspaltfurther air gap
140140
äußerer Abtriebsanschlussexternal output connection
145145
innerer Abtriebsanschlussinternal output connection
150150
Steuereinheit zum Betreiben der elektrischen MaschineControl unit for operating the electrical machine
155155
Erdungsanschluss Earth connection
400400
Radwheel
405405
weiteres Rad another wheel
500500
KraftfahrzeugMotor vehicle
510510
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
515515
elektrischer Achsantriebelectric axle drive
520520
StromrichterPower converter
525525
VerbrennungsmotorCombustion engine
530530
Getriebeeinrichtung Gearbox device
600600
Verfahren zum Betreiben einer elektrischen MaschineMethod for operating an electrical machine
605605
Schritt des Beaufschlagens Step of loading
705705
Einheit zum BeaufschlagenUnit for applying

Claims (15)

Elektrische Maschine (100) für ein Kraftfahrzeug (500), wobei die elektrische Maschine (100) die folgenden Merkmale aufweist: einen drehfest gelagerten Stator (105); einen relativ zu dem Stator (105) drehbar gelagerten Innenrotor (110); und einen relativ zu dem Stator (105) drehbar gelagerten Außenrotor (115), wobei der Stator (105) zwischen dem Innenrotor (110) und dem Außenrotor (115) angeordnet oder anordenbar ist.Electric machine (100) for a motor vehicle (500), wherein the electric machine (100) has the following features: a stator (105) mounted in a rotationally fixed manner; an inner rotor (110) mounted rotatably relative to the stator (105); and an outer rotor (115) mounted rotatably relative to the stator (105), wherein the stator (105) is arranged or can be arranged between the inner rotor (110) and the outer rotor (115). Elektrische Maschine (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Stator (105) zumindest einen Permanentmagneten (125) aufweist, der ausgebildet ist, um ein Permanentmagnetfeld für eine Permanentmagnet-Erregung der elektrischen Maschine (100) zu erzeugen.Electrical machine (100) according to Claim 1 , wherein the stator (105) has at least one permanent magnet (125) which is designed to generate a permanent magnetic field for a permanent magnet excitation of the electrical machine (100). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Stator (105) zumindest eine Spule (120) aufweist, die ausgebildet ist, um bei einer Bestromung der Spule (120) ein Statormagnetfeld für eine statische Erregung der elektrischen Maschine (100) zu erzeugen.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, wherein the stator (105) has at least one coil (120) which is designed to generate a stator magnetic field for static excitation of the electric machine (100) when the coil (120) is energized. Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem äußeren Abtriebsanschluss (140), der mit dem Außenrotor (115) gekoppelt oder koppelbar ist und mit einem inneren Abtriebsanschluss (145), der mit dem Innenrotor (110) gekoppelt oder koppelbar ist, insbesondere wobei der äußere und/oder der innere Abtriebsanschluss (140, 145) als eine Welle oder ein Zahnrad ausgeführt sind.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, with an outer output connection (140) which is or can be coupled to the outer rotor (115) and with an inner output connection (145) which is or can be coupled to the inner rotor (110), in particular wherein the outer and/or the inner output connection (140, 145) are designed as a shaft or a gear. Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Innenrotor (110) und der Außenrotor (115) um eine gemeinsame Drehachse gelagert sind und/oder wobei der Innenrotor (110) und der Außenrotor (115) zylindrisch um den Stator (105) ausgebildet sind.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, wherein the inner rotor (110) and the outer rotor (115) are mounted about a common axis of rotation and/or wherein the inner rotor (110) and the outer rotor (115) are formed cylindrically around the stator (105). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Stator (105) ausgebildet ist, um ein Magnetfeld axial und/oder parallel zu der Drehachse des Innenrotors (110) und/oder des Außenrotors (115) auszubilden.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, wherein the stator (105) is designed to form a magnetic field axially and/or parallel to the axis of rotation of the inner rotor (110) and/or the outer rotor (115). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumindest einem zusätzlichen Rotor, der relativ zu dem Stator (105) drehbar gelagert ist, insbesondere wobei der zusätzliche Rotor außerhalb des Außenrotors (115), zwischen dem Außenrotor (115) und dem Innenrotor (110) oder innerhalb des Innenrotors (110) angeordnet oder anordenbar ist.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, with at least one additional rotor which is rotatably mounted relative to the stator (105), in particular wherein the additional rotor is mounted outside the outer rotor (115), between the outer rotor (115) and the Inner rotor (110) or is arranged or can be arranged within the inner rotor (110). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Steuereinheit (150), die ausgebildet ist, um einen Strom durch den Innenrotor (110) unabhängig von einem Strom durch den Außenrotor (115) einzuprägen.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, with a control unit (150) which is designed to impress a current through the inner rotor (110) independently of a current through the outer rotor (115). Elektrische Maschine (100) gemäß Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (150) ausgebildet ist, um je einen Strom in den Innenrotor (110) und in den Außenrotor (115) einzuprägen, derart, dass der Innenrotor (110) sich mit einer Geschwindigkeit und/oder Drehrichtung dreht, die sich von einer Geschwindigkeit und/oder Drehrichtung des Außenrotors (115) unterscheidet.Electrical machine (100) according to Claim 8 , wherein the control unit (150) is designed to impress a current into the inner rotor (110) and into the outer rotor (115) such that the inner rotor (110) rotates at a speed and/or direction of rotation that differs from a speed and/or direction of rotation of the outer rotor (115). Elektrischer Achsantrieb (515) für ein Kraftfahrzeug (500) mit einer elektrischen Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9.Electric axle drive (515) for a motor vehicle (500) with an electric machine (100) according to one of the preceding Claims 1 until 9 . Kraftfahrzeug (500) mit einem elektrischen Achsantrieb (515) gemäß Anspruch 10 und/oder einer elektrischen Maschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.Motor vehicle (500) with an electric axle drive (515) according to Claim 10 and/or an electrical machine (100) according to one of the Claims 1 until 9 . Kraftfahrzeug (500) gemäß Anspruch 11, mit einem Verbrennungsmotor (525), der mit dem Außenrotor (115) oder dem Innenrotor (110) mechanisch verbunden oder verbindbar ist.Motor vehicle (500) according to Claim 11 , with an internal combustion engine (525) which is or can be mechanically connected to the outer rotor (115) or the inner rotor (110). Verfahren (600) zum Betreiben einer elektrischen Maschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren (600) den folgenden Schritt umfasst: Beaufschlagen (605) des Innenrotors (110) mit einem ersten Strom und des Außenrotors (115) mit einem zweiten Strom, wobei sich der erste Strom von dem zweiten Strom in Stärke und/oder zeitlichem Verlauf unterscheidet.Method (600) for operating an electrical machine (100) according to one of the Claims 1 until 9 , wherein the method (600) comprises the following step: applying (605) the inner rotor (110) with a first current and the outer rotor (115) with a second current, wherein the first current differs from the second current in strength and/or temporal progression. Steuereinheit (150) die ausgebildet ist, um den Schritt (605) des Verfahrens (600) gemäß Anspruch 13 in einer entsprechenden Einheit (705) auszuführen und/oder anzusteuern.Control unit (150) which is designed to carry out the step (605) of the method (600) according to Claim 13 to be executed and/or controlled in a corresponding unit (705). Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (600) nach Anspruch 13, wenn das Computer-Programmprodukt auf einer Steuereinheit (150) ausgeführt wird.Computer program product with program code for carrying out the method (600) according to Claim 13 when the computer program product is executed on a control unit (150).
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