Elektrische Maschine mit Kurzschlussläufer und Trenneinheit zum Öffnen des Kurzschlussläufers

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Ma ^¬ schine mit einem ersten Läuferteil, der Mittel zum Eingehen einer elektromagnetischen Wirkverbindung aufweist, und einem zweiten Läuferteil, welches als Kurzschlussläufer ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschi ^¬ ne mit dem genannten Rotor.

Aus dem Stand der Technik bekannt sind elektrische Maschinen, welche als eine Mischform aus Asynchronmaschine und Synchron ^¬ maschine, insbesondere Permanentmagnet-Synchronmaschine, aus ^¬ gebildet sind. Insbesondere weist eine solche elektrische Ma ^¬ schine einen Rotor mit einem ersten Läuferteil zum Betrieb als Synchronmaschine und mit einem zweiten Läuferteil zum Be ^¬ trieb als Asynchronmaschine auf. Vorzugsweise wird die elekt ^¬ rische Maschine in einem Dauerbetrieb als Synchronmaschine betrieben. Insbesondere ist ein als Kurzschlussläufer ausgebildeter zweiter Läuferteil dazu ausgebildet, die elektrische Maschine in einem Anlaufbetrieb zu starten.

In einem synchronen Betrieb der elektrischen Maschine können durch magnetische Oberwellen Ströme in den zweiten Läuferteil beziehungsweise den Kurzschlussläufer induziert werden.

Der Stand der Technik besitzt den Nachteil, dass in einem Be ^¬ trieb der elektrischen Maschine mittels des ersten Läuferteils durch Induktion von Strömen in den zweiten Läuferteil Verluste entstehen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verluste durch Induktion von Strömen in den zweiten Läuferteil gegenüber dem Stand der Technik zu verringern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegen ^¬ stände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausfüh ^¬ rungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweck ^¬ mäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rotors gelten analog auch für die erfindungsgemäße elektrische Maschine.

Ein Rotor für eine elektrische Maschine umfasst ein erstes Läuferteil und ein zweites Läuferteil, welches als Kurz ^¬ schlussläufer mit einer Leiteranordnung ausgeführt ist. Das erste Läuferteil umfasst Mittel, zum Eingehen einer elektro ^¬ magnetischen Wirkverbindung mit einem Ständermagnetfeld, insbesondere der elektrischen Maschine. Insbesondere ist das zweite Läuferteil, insbesondere die Leiteranordnung, dazu ausgebildet, eine elektromagnetische Wirkverbindung mit dem Ständermagnetfeld einzugehen, wenn sich der Rotor in einer bestimmungsgemäßen Einbauposition in der elektrischen Maschine befindet. Vorzugsweise sind das erste Läuferteil und das zweite Läuferteil dazu ausgebildet, in unterschiedlichen Be ^¬ triebsmodi der elektrischen Maschine die jeweilige Wirkver ^¬ bindung mit dem Ständermagnetfeld einzugehen, wenn sich der Rotor in der bestimmungsgemäßen Einbauposition in der elektrischen Maschine befindet. Insbesondere unterscheiden sich die elektromagnetische Wirkverbindung des ersten Läuferteils und des zweiten Läuferteils voneinander. Die Mittel des ers ^¬ ten Läuferteils können Permanentmagnete und/oder eine Erre ^¬ gerspule umfassen. Insbesondere ist das erste Läuferteil nach Art eines Läufers für eine Synchronmaschine ausgeführt. Ins ^¬ besondere ist das zweite Läuferteil nach Art eines Läufers für eine Asynchronmaschine ausgeführt.

Um Verluste durch Induktion bei dem vorliegenden Rotor gegenüber dem Stand der Technik zu verringern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Läuferteil ein schaltbares Trenn ^¬ element zum Kurzschließen und Öffnen der Leiteranordnung des Kurzschlussläufers aufweist. Insbesondere ist das Trennele ^¬ ment abhängig von einem Betriebs zustand der elektrischen Maschine ansteuerbar. In kurzgeschlossenem Zustand der Leiter- anordnung kann das zweite Läuferteil als Kurzschlussläufer betrieben werden. In geöffnetem Zustand der Leiteranordnung kann die Funktion des zweiten Läuferteils als Kurzschlussläu ^¬ fer unterbrochen sein. Insbesondere ist in geöffnetem Zustand der Leiteranordnung keine elektromagnetische Wirkverbindung des zweiten Läuferteils mit dem Ständermagnetfeld möglich.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Trennelement zumindest einen Halbleiterschalter umfasst. Insbesondere umfasst das Trennelement einen oder mehrere Transistoren, vorzugsweise Feldeffekttransistoren, als Halbleiterschalter. Insbesondere ist der zumindest eine Halbleiterschalter Teil der Leiteranordnung. In einem leitfähigen Zustand des Halbleiterschalters kann die Leiteranordnung kurzgeschlossen sein. In einem nichtleitenden Zustand des Halbleiterschalters kann die Lei ^¬ teranordnung geöffnet sein. Insbesondere handelt es sich bei dem zumindest einen Halbleiterschalter um einen selbstleitenden Halbleiterschalter, insbesondere einen selbstleitenden Transistor, vorzugsweise einen selbstleitenden Siliciumcarbid (SiC) Transistor. In diesem Fall kann in einem Anlaufbetrieb des Rotors, wenn dieser bestimmungsgemäß in eine elektrische Maschine eingebaut ist, die Leiteranordnung kurzgeschlossen sein .

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Leiteranordnung einen Käfigläufer, welcher Kurzschlussstäbe und Kurzschlussringe aufweist, ausbildet. Bei dem Käfigläufer handelt es sich um eine besonders vorteilhafte und einfache Ausbildungsform des Kurzschlussläufers. Die Kurzschlussstäbe können radial um eine Rotationsachse des Rotors angeordnet sein. Die Kurzschlussringe können die Kurzschlussstäbe in Um- fangsrichtung um die Rotationsachse des Rotors kontaktieren. Insbesondere ist das Trennelement dazu ausgebildet, eine elektrische Verbindung zwischen zumindest einem der Kurzschlussringe und den Kurzschlussstäben kurzzuschließen oder zu öffnen. Insbesondere ist das Trennelement zwischen den Kurzschlussstäben und dem zumindest einen der Kurzschlussrin- ge angeordnet. Beispielsweise umfasst jeder der Kurzschluss ^¬ stäbe einen Halbleiterschalter als Trennelement.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Trennelement einen Aktor umfasst, der dazu ausgebildet ist, zumindest einen der Kurzschlussringe relativ zu den Kurzschlussstäben zu bewegen. Insbesondere ist der Aktor dazu ausgebildet, den zumindest einen der Kurzschlussringe zum Öffnen der Leiteranordnung von den Leiterstäben weg zu bewegen. Insbesondere ist der Aktor dazu ausgebildet, den zumindest einen der Kurzschlussringe zum Kurzschließen der Leiteranordnung zu den Kurzschlussstäben hin zu bewegen. Vorzugsweise berührt der zumindest eine der Kurzschlussringe jeden der Kurzschlussstäbe in dem kurz ^¬ geschlossenen Zustand der Leiteranordnung, wodurch insbesondere ein elektrischer Kontakt zwischen den Kurzschlussstäben und dem zumindest einen der Kurzschlussringe gegeben ist. Vorzugsweise ist der zumindest eine der Kurzschlussringe in dem offenen Zustand der Leiteranordnung von den Kurzschlussstäben beabstandet. Bei dieser Ausbildungsform des Trennele ^¬ ments kann die Leiteranordnung besonders leicht kurzgeschlos ^¬ sen und geöffnet werden.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Aktor ein Piezoelement umfasst. Das Piezoelement kann dazu ausgebildet sein, den zu ^¬ mindest einen der Kurzschlussringe durch Verändern einer Aus ^¬ dehnung des Piezoelements relativ zu den Kurzschlussstäben zu bewegen. Die Ausdehnung des Piezoelements kann abhängig von einer Spannung sein, die an dem Piezoelement anliegt. Somit kann durch Anlegen der Spannung an das Piezoelement die Position des zumindest einen der Kurzschlussringe relativ zu den Kurzschlussstäben einstellbar sein. Insbesondere liegen Kurzschlussspannungen, welche in der Leiteranordnung auftreten, im Bereich von weniger als 2 V, 5 V, 10 V oder 20 V. Daher kann bereits eine sehr geringe relative Bewegbarkeit des zu ^¬ mindest einen der Kurzschlussringe relativ zu den Kurz ^¬ schlussstäben von beispielsweise 1 mm oder 2 mm ausreichen, um die Leiteranordnung zu öffnen. Bei dem Piezoelement han- delt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform des Aktors.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Rotor eine Steuerein- heit aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Trennelement ab ^¬ hängig von einem Schaltsignal zu schalten. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Leiteranordnung durch das Trennelement in den kurzgeschlossenen Zustand zu schal ^¬ ten, wenn das Schaltsignal einen ersten Wert annimmt. Insbe- sondere ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Leiteran ^¬ ordnung durch das Trennelement in den offenen Zustand zu schalten, wenn das Schaltsignal einen zweiten Wert annimmt. Somit sind durch das Schaltsignal der kurzgeschlossene und/oder der offene Zustand der Leiteranordnung einstellbar.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Rotor eine Empfangsspule aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein Empfangssignal von einer externen Sendeeinheit zu empfangen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Empfangssignal um das Schaltsignal. Insbesondere ist die Empfangsspule dazu ausge ^¬ bildet, das Empfangssignal von der externen Sendeeinheit zu empfangen und, vorzugsweise als das Schaltsignal, an die Steuereinheit weiterzuleiten. Durch die Empfangsspule kann es ermöglicht sein, das Trennelement extern zu schalten. Insbe- sondere kann das Empfangssignal durch die externe Sendeein ^¬ heit auf das Ständermagnetfeld beziehungsweise einen das Ständermagnetfeld verursachenden Stromfluss aufmoduliert sein. Insbesondere kann die Empfangs spule dazu ausgebildet sein, das Empfangssignal über das Ständermagnetfeld zu emp- fangen, wenn sich der Rotor in der bestimmungsgemäßen Einbauposition in der elektrischen Maschine befindet. Durch die Empfangsspule ist eine besonders einfache und verschleißarme Möglichkeit gegeben, dass Empfangssignal von der externen Sendeeinheit zu empfangen. Insbesondere sind keine Schleif- ringe zur kabelgestützten Übertragung des Empfangssignals nötig . Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Rotor eine Induktionsspule aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Trennelement und/oder ein weiteres Bauteil des Rotors mit elektrischer Energie zu versorgen. Insbesondere handelt es sich bei dem weiteren Bauteil des Rotors um die Steuereinheit. Insbesondere ist die Induktionsspule dazu ausgebildet, aus dem Ständermagnetfeld einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Leistung zu erzeugen, wenn sich der Rotor i der bestimmungsgemäßen Einbauposition in der elektrischen Ma schine befindet. Durch die Induktionsspule ist eine kontakt ^¬ lose Versorgung des Trennelements und/oder des weiteren Bau ^¬ teils mit elektrischer Energie ermöglicht. Insbesondere sind keine Schleifringe zur Übertragung elektrischer Energie auf den Rotor nötig.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator, der eine Spulenanordnung umfasst, und einem Rotor der oben genannten Art. Vorzugsweise ist die Spulenanordnung dazu ausgebildet, das Ständermagnetfeld zu erzeugen. Insbesondere steht in einem ersten Betriebsmodus der elektrischen Maschine das Mittel des ersten Läuferteils des Rotors in einer elektromagnetischen Wirkverbindung mit dem Ständermagnetfeld. Insbesondere steht in einem zweiten Betriebsmodus der elektrischen Maschine die Leiteranordnung des zweiten Läuferteils in einer elektromagnetischen Wirkver bindung mit dem Ständermagnetfeld. Vorzugsweise ist die Lei ^¬ teranordnung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand der elektrischen Maschine an steuerbar. Besonders bevorzugt ist genau dann keine Ausbildung der elektromagneti ^¬ schen Wirkverbindung ermöglicht, wenn die Leiteranordnung durch das schaltbare Trennelement geöffnet ist. Insbesondere ist die Leiteranordnung in dem zweiten Betriebsmodus der elektrischen Maschine durch das Trennelement in den kurzge ^¬ schlossenen Zustand geschaltet. Insbesondere ist die Leiter ^¬ anordnung in dem ersten Betriebsmodus der elektrischen Maschine durch das Trennelement in den offenen Zustand geschal tet . Der Rotor der elektrischen Maschine kann die Empfangsspule aufweisen, die dazu ausgebildet ist, dass Empfangssignal von der externen Steuereinheit zu empfangen. Vorzugsweise charakterisiert das Empfangssignal den Betriebszustand der elektri- sehen Maschine.

Eine Weiterbildung der elektrischen Maschine sieht vor, dass der Rotor eine Sensorspule zum Erfassen eines Sensorsignals umfasst, wobei das Sensorsignal den Betriebszustand der elektrischen Maschine charakterisiert. Insbesondere weist der Rotor in diesem Fall die Steuereinheit auf, welche dazu aus ^¬ gebildet ist, das Trennelement in Abhängigkeit von dem

Schaltsignal zu schalten. Besonders bevorzugt entspricht das Sensorsignal dem Schalt Signal . Alternativ oder zusätzlich ist eine Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das Schaltsignal aus dem Sensorsignal zu bilden. Insbesondere ist die Sensorspule dazu ausgebildet, das Sensorsignal in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der elektrischen Maschine zu ermitteln. Beispielsweise ist die Sensorspule derart ausgebildet, dass in dem zweiten Betriebsmodus der elektrischen Maschine eine Spannung in die Sensorspule induziert wird und/oder in dem ersten Betriebsmodus der elektrischen Maschine keine Spannung in die Sensorspule induziert wird. Dadurch ist eine Detektion des ersten und/oder zweiten Betriebsmodus ermöglicht. In die ^¬ sem Beispiel kann die Sensorspule über einer elektrischen Polteilung am Rotor angeordnet sein. Insbesondere sind die Sensorspule und/oder die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, mittels der Steuereinheit das Trennelement derart anzu- steuern, dass die Leiteranordnung genau dann geöffnet wird, wenn der erste Betriebsmodus der elektrischen Maschine detek- tiert ist beziehungsweise keine Spannung in die Sensorspule induziert wird. In einem anderen Beispiel ist die Sensorspule derart ausge ^¬ bildet, dass in dem ersten Betriebsmodus der elektrischen Ma ^¬ schine eine Spannung in die Sensorspule induziert wird. Al ^¬ ternativ oder zusätzlich kann die Sensorspule in diesem Bei- spiel derart ausgebildet sein, dass genau dann eine Spannung in die Sensorspule induziert wird, wenn eine Spannung in den Kurzschlussläufer, insbesondere die Leiteranordnung, induziert wird. Dadurch ist insbesondere die Induktion von Ober- wellen in den Kurzschlussläufer detektierbar . In diesem Fall kann die Sensorspule über eine Nutteilung am Rotor angeordnet sein .

Weiterbildungen der elektrischen Maschine können mehrere, insbesondere unterschiedliche, Sensorspulen vorsehen, welche den jeweiligen Betriebsmodus der elektrischen Maschine, insbesondere redundant, erfassen. Vorzugsweise ist die Steuer ^¬ einheit in diesem Fall dazu ausgebildet, das Trennelement in Abhängigkeit von mehreren Sensorsignal der mehreren Sensor- spulen anzusteuern. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit in die ^¬ sem Fall dazu ausgebildet, das Schaltsignal aus den mehreren Sensorsignal zu bilden.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Rotor in dem ersten Betriebszustand der elektrischen Maschine mittels des ersten Läuferteils in einem Synchronbetrieb betreibbar ist und der Rotor in dem zweiten Betriebszustand der elektrischen Maschine mittels des zweiten Läuferteils in einem Asynchronbetrieb betreibbar ist. Insbesondere handelt es sich dem ersten Be- triebszustand um einen synchronen Betriebszustand der elekt ^¬ rischen Maschine, vorzugsweise nach Art einer Synchronmaschine. Insbesondere handelt es sich bei dem zweiten Betriebszu ^¬ stand um einen asynchronen Betriebszustand der elektrischen Maschine, vorzugsweise nach Art einer Asynchronmaschine. Der Synchronbetrieb ist insbesondere über die Sensorspule über die elektrische Polteilung erfassbar. Der Asynchronbetrieb ist insbesondere über die Sensorspule über die elektrische Nutteilung erfassbar. Es zeigen:

FIG 1 eine schematische Schnittansicht durch eine elekt ^¬ rischen Maschine mit einem Rotor; FIG 2 eine schematische Schnittansicht durch den Rotor; und

FIG 3 in einer schematischen Perspektivansicht und einer

Schnittansicht eine Anordnung von Spulen an dem Ro tor .

FIG 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 in einer schemati ^¬ schen Schnittansicht. Die elektrische Maschine 1 weist einen Rotor 2 und einen Stator 3 auf. Der Stator 3 umfasst eine Spulenanordnung 30 zum Bereitstellen eines Ständermagnetfelds. Insbesondere wird das Ständermagnetfeld in einem Be ^¬ trieb der elektrischen Maschine 1 durch einen elektrischen Stromfluss in der Spulenanordnung 30 bereitgestellt. Der Ro ^¬ tor 2 ist vorliegend auf einer Welle 19 drehbar gelagert. Insbesondere befindet sich der Rotor 2 in einer bestimmungs ^¬ gemäßen Einbauposition in der elektrischen Maschine 1. Bei der elektrischen Maschine 1 handelt es sich beispielsweise um eine Drehstrommaschine. Insbesondere ist die elektrische Ma ^¬ schine 1 als sogenannter PM Line-Start Motor ausgeführt, das bedeutet als Synchronmaschine mit Permanentmagneten, welche zum asynchronen Anlaufen einen Käfigläufer aufweist .

FIG 2 zeigt den Rotor 2 ausschnittsweise in einer äußerst schematischen Schnittansicht. Der Rotor 2 umfasst ein erstes Rotorteil 10 und ein zweites Rotorteil 11. Das erste Rotor ^¬ teil 10 ist vorliegend äußerst schematisch dargestellt und umfasst Mittel 18 zum Eingehen einer elektromagnetischen Wirkverbindung mit dem Ständermagnetfeld. Die Mittel 18 des ersten Rotorteils 10 können beispielsweise einen Permanent ^¬ magneten und/oder eine Erregerspule umfassen. Vorzugsweise ist mittels des ersten Rotorteils 10 ein Betrieb der elektri ^¬ schen Maschine 1 nach Art einer Synchronmaschine ermöglicht. Insbesondere ist die elektrische Maschine 1 in einem ersten Betriebsmodus als Synchronmaschine betreibbar. In dem ersten Betriebsmodus rotiert der Rotor 2 insbesondere synchron, das bedeutet mit gleicher Kreisfrequenz, wie das Ständermagnet ^¬ feld.

Das zweite Rotorteil 11 ist als Kurzschlussläufer 17 mit ei- ner Leiteranordnung 15 ausgeführt. Die Leiteranordnung 15 ist vorliegend als Käfigläufer ausgeführt und umfasst einen Kurz ^¬ schlussring 12 und einen Kurzschlussstab 13. Der Kurzschluss ^¬ ring 12 ist vorliegend ringförmig um die Welle 19 angeordnet. Vorzugsweise ist mittels des zweiten Rotorteils 11 ein Be- trieb der elektrischen Maschine 1 nach Art einer Asynchronma ^¬ schine ermöglicht. Insbesondere ist die elektrische Maschine 1 in einem zweiten Betriebsmodus als Asynchronmaschine betreibbar. In dem zweiten Betriebsmodus rotiert der Rotor 2 insbesondere asynchronen, das bedeutet mit unterschiedlicher Kreisfrequenz, wie das Ständermagnetfeld. Insbesondere ist die Kreis frequenz des Ständermagnetfelds bei einem Betrieb der elektrischen Maschine 1 als Motor größer als die Kreisfrequenz, mit der sich der Rotor 2 rotiert. Insbesondere ist der zweite Betriebsmodus der elektrischen

Maschine 1 dazu geeignet, die elektrische Maschine 1 zu star ^¬ ten. Vorzugsweise handelt es sich bei dem zweiten Betriebsmo ^¬ dus um einen Anlaufmodus. Insbesondere ist der erste Be ^¬ triebsmodus der elektrischen Maschine 1 dazu geeignet, die elektrische Maschine 1 dauerhaft zu betreiben. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Betriebsmodus um einen Dauerbetriebsmodus, in dem die elektrische Maschine 1 in ihrem Normalbetrieb betrieben wird. Insbesondere wird die elektri ^¬ sche Maschine 1 nur zum Starten in dem zweiten Betriebsmodus betrieben und nach Beendigung des Startvorgangs in dem ersten Betriebsmodus betrieben.

Befindet sich die elektrische Maschine 1 in dem ersten Be ^¬ triebsmodus, so können an dem zweiten Rotorteil 11 Verluste durch induzierte Oberwellen auftreten. Insbesondere können Ströme in die Leiteranordnung 15 induziert werden. Um die Verluste zu reduzieren, weist die Leiteranordnung 15 vorlie ^¬ gend ein Trennelement 4 auf. Das Trennelement 4 ist dazu aus- gebildet, die Leiteranordnung 15 kurzzuschließen und zu öffnen. Vorliegend ist das Trennelement 4 dazu ausgebildet, eine elektrische Verbindung zwischen dem Kurzschlussstab 13 und dem Kurzschlussring 12 kurzzuschließen und zu öffnen. Insbe- sondere ist das Trennelement 4 dazu ausgebildet, den Kurz ^¬ schlussstab 13 und den Kurzschlussring 12 zu kontaktieren und zu trennen. In kurzgeschlossenem Zustand der Leiteranordnung 15 sind der Kurzschlussstab 13 und der Kurzschlussring 12 insbesondere elektrisch kontaktiert. In offenen Zustand der Leiteranordnung 15 sind der Kurzschlussstab 13 und der Kurz ^¬ schlussring 12 insbesondere elektrisch getrennt. Das Trennelement 4 kann dazu ausgebildet sein, die Leiteranordnung 15 zwischen dem offenen Zustand und im geschlossenen Zustand zu überführen. Das Trennelement 4 ist vorzugsweise abhängig von dem Betriebszustand der elektrischen Maschine 1 ansteuerbar.

FIG 2 zeigt zwei verschiedene Ausführungsformen des Trennele ^¬ ments 4. Das Trennelement 4 kann einen Aktor 40, insbesondere ein Piezoelement , umfassen. Der Aktor 40 ist vorliegend dazu ausgebildet, eine Relativbewegung 45 des Kurzschlussrings 12 relativ zu dem Kurzschlussstab 13 durchzuführen. Insbesondere ist der Aktor 40 durch eine Steuerspannung steuerbar. Beispielsweise kann eine Relativposition des Kurzschlussrings 12 relativ zu dem Kurzschlussstab 13 durch eine Ausdehnung des Aktors 40 einstellbar sein. Die Ausdehnung des Aktors 40 ist vorzugsweise durch die Steuerspannung steuerbar. Somit kann mittels der SteuerSpannung die Relativbewegung 45 des Kurzschlussrings 12 relativ zu dem Kurzschlussstab 13 einstellbar sein. Der Kurzschlussring 12 kann beispielsweise aus einem Ring aus leitendem Material, insbesondere Metall, vorzugswei ^¬ se Kupfer und/oder Aluminium, bestehen, der auf einer Trägerscheibe, beispielsweise aus Kunststoff oder Keramik, aufge ^¬ bracht ist. Der Kurzschlussring 12 und/oder die Trägerscheibe ist insbesondere entlang der Welle 19 axial bewegbar gela- gert . Der Aktor 40 ermöglicht insbesondere das Öffnen bezie ^¬ hungsweise Auftrennen der Teile, insbesondere des Kurz ^¬ schlussstabs 13 und des Kurzschlussring 12, des Käfigläufers. FIG 2 zeigt die Leiteranordnung 15 in dem offenen Zustand. Vorzugsweise sind der Kurzschlussring 12 und der Kurzschluss ^¬ stab 13 in dem offenen Zustand voneinander beanstandet. Bei ^¬ spielsweise beträgt ein Abstand zwischen dem Kurzschlussring 12 und dem Kurzschlussstab 13 in dem offenen Zustand 1 mm bis 2 mm. Ein solcher Abstand ist durch das Piezoelement beson ^¬ ders leicht erreichbar. Vorzugsweise berühren sich der Kurzschlussring 12 und der Kurzschlussstab 13 in dem kurzge ^¬ schlossenen Zustand. Durch die Berührung können der Kurz- schlussring 12 und der Kurzschlussstab 13 elektrisch verbunden beziehungsweise kurzgeschlossen sein. Insbesondere berühren sich der Kurzschlussring 12 und der Kurzschlussstab 13 in einem spannungsfreien Zustand des Aktors 40. In dem spannungsfreien Zustand des Aktors 40 liegt keine Steuerspannung an dem Aktor 40 an und/oder die Steuerspannung ist kleiner als ein vorbestimmter Spannungsschwellwert. In diesem Fall ist die Leiteranordnung 15 standardmäßig kurzgeschlossen. Die Leiteranordnung 15 kann durch Anlegen der Steuerspannung an den Aktor 40 in den offenen Zustand überführt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann das Trennelement 4 einen oder mehrere HalbleiterSchalter 41 umfassen. Insbesondere handelt es sich bei dem Halbleiterschalter 41 um einen Transistor, vorzugsweise einen Feldeffekttransistor. Vorzugsweise ist der Halbleiterschalter 41 hochstromfähig und ermöglicht einen

Stromfluss von mehr als 100 A oder mehr als 1000 A. Der Halb ^¬ leiterschalter 41 kann selbstleitend ausgeführt sein. Selbst ^¬ leitend bedeutet insbesondere, dass der Halbleiterschalter 41 ohne Anlegen der SteuerSpannung leitfähig ist. Ein Beispiel für einen selbstleitenden HalbleiterSchalter 41 ist ein SiC- Transistor. Der selbstleitende HalbleiterSchalter 41 kann durch Anlegen der Steuerspannung isoliert geschaltet werden. Durch einen selbstleitenden Halbleiterschalter 41 ist in dem zweiten Betriebsmodus der elektrischen Maschine 1, insbeson- dere dem Anlaufbetrieb, kein Anlegen der Steuerspannung an den Halbleiterschalter 41 nötig. Der Vollständigkeit halber sei nochmals betont, dass das Trennelement 4 in jeweiligen Ausführungsformen entweder den Aktor 40 oder den HalbleiterSchalter 41 umfassen kann. Nochmals andere Ausführungsformen können sowohl den Aktor 40 als auch den Halbleiterschalter 41 vorsehen.

Der Halbleiterschalter 41 ist vorliegend Teil des Kurzschlussstabs 13. Diese Anordnung ist rein beispielhaft zu verstehen. In einem anderen Beispiel das in den Figuren nicht gezeigt ist, ist der Halbleiterschalter 41 zwischen dem Kurzschlussring 12 und dem Kurzschlussstab 13 angeordnet. Der Halbleiterschalter 41 kann in dem kurzgeschlossenen Zustand der Leiteranordnung 15 in seinen leitfähigen Zustand geschaltet sein. Der Halbleiterschalter 41 kann in dem offenen Zu- stand der Leiteranordnung 15 in den nichtleitfähigen Zustand geschaltet sein.

Der Rotor 2 kann eine Steuereinheit 42 aufweisen, welche das Trennelement 4 in Abhängigkeit von dem Steuersignal ansteu- ert . Beispielsweise legt die Steuereinheit 42 in Abhängigkeit von dem Steuersignal die Steuerspannung an das Trennelement 4, insbesondere an den Aktor 40 und/oder an den Halbleiterschalter 41, an. Beispielsweise stellt die Steuereinheit 42 in Abhängigkeit von dem Steuersignal den kurzgeschlossenen Zustand und/oder den offenen Zustand der Leiteranordnung 15 ein .

Das Steuersignal kann beispielsweise aus einer Empfangs spule 52 empfangen werden. Insbesondere ist die Empfangsspule 52 dazu ausgebildet, ein Empfangssignal aus einer Sendeeinheit

31 als das Steuersignal zu empfangen. Beispielsweise kann das Empfangssignal auf das Ständermagnetfeld der Spulenanordnung 30 aufmoduliert werden. Somit kann das Empfangssignal bezie ^¬ hungsweise das Steuersignal über das Ständermagnetfeld auf den Rotor 2 übertragen werden. Insbesondere umfasst die elektrische Maschine 1 ein Startgerät 32 zum Starten der elektrischen Maschine 1. Das Startgerät 32 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die elektrische Maschine 1 in dem zweiten Betriebsmodus zu starten und nach einer Anlaufphase in den ersten Betriebsmodus zu überführen. Insbesondere ist das Startgerät 32 dazu ausgebildet, das Empfangssignal auf das Ständermagnetfeld aufzumodulieren .

Das Startgerät 32 kann dazu ausgebildet sein, die Steuerein ^¬ heit 42 mittels des Empfangs Signals anzusteuern. Somit ist das Trennelement 4 durch das Startgerät 32 mittelbar

ansteuerbar. Bevorzugt ist das Startgerät 32 dazu ausgebil- det, nach der Anlaufphase beziehungsweise nach dem Überführen der elektrischen Maschine 1 von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus ein solches Empfangssignal auf das Ständermagnetfeld aufzumodulieren, dass die Leiteranordnung 15 geöffnet wird. Insbesondere ist das Startgerät 32 dazu ausgebildet, die elektrische Maschine 1 in dem zweiten Be ^¬ triebsmodus auf eine synchrone Drehzahl zu beschleunigen und anschließend die elektrische Maschine 1 in den ersten Be ^¬ triebsmodus zu überführen. Die Steuereinheit 42 kann dazu ausgebildet sein, anhand des Empfangssignals aus dem Startge- rät 32 das Trennelement 4 anzusteuern.

Der Rotor 2 kann eine Sensorspule 50, 51 aufweisen. Dies ist in FIG 3 dargestellt. Die Sensorspule 50 ist vorliegend als Durchmesserspule über eine Polteilung der elektrischen Ma- schine 1 ausgeführt. Zwei Stränge der Sensorspule 51 sind vorliegend bezüglich eines Winkels 58 in Polarkoordinaten ei ^¬ ner axialen Schnittfläche des zylinderförmigen Rotors 2 um 180° beabstandet. Der Winkel 58 von vorliegend 180° hängt insbesondere von einer Polpaarzahl der elektrischen Maschine 1 ab.

Die Sensorspule 51 ist vorliegend als Spule über eine Nuttei ^¬ lung des Stators 3 ausgebildet. Zwei Stränge der Sensorspule 51 sind vorliegend bezüglich eines Winkels 59 in Polarkoordi- naten der axialen Schnittfläche des zylinderförmigen Rotors 2 um 10° beanstandet. Die Sensorspule 51 ist am Rotor 2 ange ^¬ ordnet, wobei der Winkel 59 von der Nutteilung des Stators 3 abhängt . Die Sensorspule 50 ist derart ausgerichtet, dass in dem syn ^¬ chronen Betrieb der elektrischen Maschine 1 keine Spannung in die Sensorspule 50 induziert wird. Somit ist der synchrone Betrieb der elektrischen Maschine 1 beispielsweise genau dann gegeben, wenn eine Induktionsspannung in der Sensorspule 50 unterhalb eines ersten vorgegebenen Grenzwerts liegt. Vorlie ^¬ gend ist eine Auswerteeinheit 53 dazu ausgebildet, die Induk ^¬ tionsspannung in der Sensorspule 50 auszuwerten. Die Auswer- teeinheit 53 kann, beispielsweise über einen Draht oder eine Datenleitung, mit der Steuereinheit 42 verbunden sein. Insbesondere ist die Auswerteeinheit 53 dazu ausgebildet, das Steuersignal für die Steuereinheit 42 auszugeben. Beispiels ^¬ weise ist die Auswerteeinheit 53 dazu ausgebildet, der Steu- ereinheit 42 mittels des Steuersignals zu befehlen, die Lei ^¬ teranordnung 15 genau dann in den offenen Zustand zu überführen, wenn die Induktionsspannung in der Sensorspule 50 unterhalb des ersten vorgegebenen Grenzwerts liegt. Die Sensorspule 51 ist derart ausgerichtet, dass genau dann

Oberwellen in die Sensorspule 51 induziert werden, wenn Oberwellen in die Leiteranordnung 15 induziert werden. Somit kann anhand einer Induktionsspannung in der Sensorspule 51 auf Verluste in der elektrischen Maschine 1 durch Oberwellen in der Leiteranordnung 15 geschlossen werden. Vorliegend ist die Auswerteeinheit 53 dazu ausgebildet, die Induktionsspannung in der Sensorspule 51 auszuwerten. Beispielsweise ist die Auswerteeinheit 53 dazu ausgebildet, der Steuereinheit 42 mittels des Steuersignals zu befehlen, die Leiteranordnung 15 in den offenen Zustand zu überführen, wenn die Induktionsspannung in der Sensorspule 51 oberhalb des zweiten vorgege ^¬ benen Grenzwerts liegt.

Eine Induktionsspule 55 kann dazu ausgebildet sein, die Aus- werteeinheit 53, das Trennelement 4 und/oder die Steuerein ^¬ heit 42 mit elektrischer Energie zu versorgen. Insbesondere ist Induktionsspule 55 derart an dem Rotor 2 angeordnet, dass in diese zumindest dann eine Versorgungsspannung induziert wird, wenn ein Ansteuern des Trennelements 4 nötig ist. Ins ^¬ besondere ist die Induktionsspule 55 derart an dem Rotor 2 angeordnet, dass in dem ersten Betriebsmodus der elektrischen Maschine 1 die Versorgungsspannung induziert wird. Diese Art der Energieversorgung von Komponenten der elektrischen Maschine 1 durch Induktion wird als auch als „Energy

Harvesting" bezeichnet. In anderen Ausführungsformen kann die Induktionsspule 55 durch die Sensorspule 50, 51 oder die Emp ^¬ fangsspule 52 ausgebildet sein.