Bei den bekannten Vorrichtungen müssen die Spulenanschlüsse aller Spulen aus der Vorrichtung herausgeführt werden und eine Verschalung der Spulen untereinander unter Bildung von Spulengruppen oder die Verschaltung der Spulenanschlüsse mit den elektrischen Anschlüssen der Vorrichtung muss außerhalb der Vorrichtung durch elektrische und/oder elektronische Schaltmittel bewirkt werden. Insbesondere durch das Herausführen der einzelnen Spulenanschlüsse ist der Aufwand in der Herstellung und Wartung derartiger Vorrichtungen erhöht und die Betriebssicherheit herabgesetzt.

Die US 3,508,138 zeigt einen Generator mit mehreren Spulenanschlüssen, die mit einem separaten Drehschalter in Serie oder parallel geschaltet werden können.

Die US 1,685,963 zeigt ein Wechselstrom (AC)-Übertragungssystem bei dem zwölf Spulen über eine linear angeordnete Schalterreihe von insgesamt zwölf Schaltern untereinander und mit einer 3-Phasen Übertragungsleitung verbindbar sind, wobei alle Schalter mittels einer Schaltstange gemeinsam betätigbar sind.

Die WO 98/39833 zeigt einen bürstenlosen Gleichstrom (DC)-Motor mit einer Reihe von Statorwicklungen, von denen einzelne oder alle mittels einer Steuereinrichtung mit der Betriebsspannung verbindbar sind.

Die DE 299 08 718 U1 zeigt eine Motor/Generator-Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei die Verschaltung der Spulen spätestens bei der Montage der Vorrichtung vorgenommen wird und im späteren Betrieb unveränderlich ist.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere ist eine Vorrichtung bereitzustellen, die vielseitig und für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle einsetzbar ist, insbesondere bei der die Spulen einer Spulengruppe wahlweise elektrisch in Serie oder parallel schaltbar sind und/oder die Spulen wahlweise in Stern-oder Dreieckschaltung schaltbar sind, und die einfach in der Herstellung und Wartung sowie zuverlässig im Betrieb ist.

Das Problem ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung gelöst.

Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.

Durch ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes und drehbares Schaltmittel, das in die Vorrichtung integriert ist, entfällt das Herausführen der je nach Serien-oder Parallelschaltung miteinander zu verbindenden Spulenanschlüsse. Zusätzliche und insbesondere externe elektrische und/oder elektronische Schaltmittel können daher mindestens teilweise entfallen. Durch das umlaufende Schaltmittel und die in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Schaltmittel können die Spulenanschlüsse unmittelbar an der von der jeweiligen Spule vorgegebenen Position elektrisch kontaktiert werden. Durch das Schaltmittel sind die Spulen beispielsweise wahlweise in Stern-oder Dreieckschaltung schaltbar. Alternativ oder ergänzend sind durch das Schaltmittel außerdem in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Spulen einer Spulengruppe parallel oder in Serie schaltbar. Die Schaltstellung ist dabei je nach Leistungsanforderung an die Vorrichtung wählbar. Die Schaltmittel können auch eine Schaltstellung aufweisen, in der die Spulen elektrisch voneinander und/oder von den elektrischen Anschlüssen getrennt sind. Möglich ist auch eine Ausführungsart der Erfindung, in der durch ein erstes Schaltmittel die Spulen jeder Spulengruppe parallel oder in Serie schaltbar sind und durch ein zweites Schaltmittel die Spulengruppe in Stern-oder Dreieckschaltung schaltbar sind.

Jede Spulengruppe besitzt dabei ihren eigenen, in der Regel zweipoligen elektrischen Anschluss. Für jede Spulengruppe sind daher maximal zwei elektrische Anschlüsse aus der Vorrichtung herausführbar, die im Fall des Einsatzes der Vorrichtung als Motor mit der erforderlichen

Spannungsversorgung und im Falle des Einsatzes als Generator mit einer entsprechenden Stromabnahme-und/oder Generatoreinrichtung verbindbar sind. Derartige Vorrichtungen können beispielsweise als Motor/Generator- Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug oder in anderen Land-, Wasser-und Luftfahrzeugen eingesetzt werden. Die Parallelschaltung der Spulen innerhalb jeder Spulengruppe kann dabei z. B. zum Starten eines Verbrennungsmotors geschaltet werden, wobei ein hoher Strom ein hohes Anlaufdrehmoment ergibt. In entsprechender Weise kann die Serienschaltung beispielsweise im Generatoreinsatz dazu verwendet werden, bei niederer Drehzahl einen hohen Strom zur Versorgung der sonstigen Bordelektrik oder bei einer hohen Drehzahl zur Bereitstellung eines hohen Stromes bei niedriger Spannung zum Laden der Bordbatterien verwendet werden.

Das Schaltmittel weist einen in Umfangsrichtung umlaufenden Schaltring auf. Durch den geschlossenen Schaltring sind die im Wesentlichen radialen Kontaktkräfte einfach aufzubringen und heben sich im Wesentlichen gegenseitig auf. Der für das Umschalten erforderliche Drehwinkel bestimmt sich beispielsweise aus der Anzahl der Spulengruppen und der Anzahl der Spulen je Spulengruppe und beträgt maximal 90° und vorzugsweise weniger als 20°.

Ein erster Spulenanschluss einer ersten Spule jeder Spulengruppe ist mit einer ersten Anschlusselektrode der jeweilige Spulengruppe fest verbunden, und ein zweiter Spulenanschluss einer letzten Spule jeder Spulengruppe ist mit einer zweiten Anschlusselektrode der jeweiligen Spulengruppe fest verbunden. Die ersten und zweiten Anschusselektroden jeder Spulengruppe sind von außerhalb der Vorrichtung elektrisch kontaktierbar.

Hierzu sind die ersten und zweiten Anschlusselektroden vorzugsweise

durch sich in Umfangsrichtung erstreckende Anschlussverteiler an jede Spule der zugehörigen Spulengruppe geführt. Die Anschlussverteiler sind beispielsweise durch gebogene Bänder aus einem elektrisch gut leitfähigen Werkstoff gebildet und können einen geschlossenen Ring bilden.

Vorzugsweise werden die Anschlussverteiler einstückig nach außerhalb der Vorrichtung geführt, wo sie auch einstückig einen Anschlusskontakt, beispielsweise eine Steckbuchse oder einen Steckstift, zur weiteren elektrischen Kontaktierung ausbilden. Die Anschlussverteiler können radial und/oder axial benachbart zu den Spulen angeordnet sein. Sie gewährleisten kurze Anschlusswege zu den Spulen und damit einen niederohmigen Anschluss und machen die kostenaufwendige Bereitstellung und Montage von Anschlussleitungen überflüssig.

Die von dem Schaltmittel zu verbindenden Spulenanschlüsse sind jeweils mit einem Anschlusskontaktmittel verbunden, das jeweils an einer der zugehörigen Spule entsprechenden umfänglichen Position angeordnet ist, und das Schaltmittel weist Verbindungskontaktmittel auf, die radial und/oder axial gegenüber den Anschlusskontaktmitteln angeordnet sind.

Die elektrisch leitenden Verbindungskontaktmittel sind beispielsweise in den elektrisch isolierenden Schaltring eingebettet und weisen eine Federvorspannung in Richtung auf das zugehörige Anschlusskontaktmittel auf.

Die Anschlusskontaktmittel und/oder die Verbindungskontaktmittel sind von einem radialen und/oder axial benachbarten und in Umfangsrichtung umlaufenden Stütz-bzw. Spannring in Richtung auf die Verbindungskontaktmittel bzw. Anschlusskontaktmittel gestutzt.

Dadurch ist zusätzlich zu einer von den Anschlusskontaktmitteln bzw.

Verbindungskontaktmitteln aufzubringenden Federkraft oder zu einer Fremdfederung die Federwirkung und damit die Kontaktsicherheit erhöht.

Zwischen den Anschlusskontaktmitteln und den Verbindungskontaktmitteln sind Verbindungselemente mit einer wenigstens abschnittsweise kreiszylindrischen Außenumfangsfläche angeordnet, deren Längsachse parallel zur Rotor-bzw. Statorachse ist. Durch die kreiszylindrische Außenumfangsfläche ergeben sich linienförmige Kontakte zwischen den Verbindungselementen und den Anschlusskontaktmitteln bzw.

Verbindungskontaktmitteln, und damit eine dauerhaft hohe Stromtragfähigkeit. Durch das Abrollen der kreiszylindrischen Außenumfangsfläche der Verbindungselemente auf den Anschlusskontaktmitteln bzw. Verbindungskontaktmitteln ergibt sich außerdem eine Selbstreinigung der Kontaktflächen.

Jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandete Verbindungselemente verbinden zwei Anschlusskontaktmittel durch das ihnen aufgrund seiner Position in Umfangsrichtung zugeordnete Verbindungskontaktmittel.

Die beiden Verbindungselemente sind dabei stets in elektrischem Kontakt zu dem Verbindungskontaktmittel und wechseln beim Drehen des Schaltmittels den bisherigen elektrischen Kontakt zu einem ersten Anschlusskontaktmittel zu einem elektrischen Kontakt mit einem zweiten, dem ersten in Umfangsrichtung benachbarten Anschlusskontaktmittel.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in

der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine unvollständige Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer unvollständigen Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 4 zeigt das Schaltbild der Parallelschaltung der Spulen einer Spulengruppe und Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer Serienschaltung der Spulen einer Spulengruppe.

Die Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine unvollständige Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels 1 der Erfindung. Dargestellt ist nur der Stator 2, der drei Spulengruppen aufweist, die jeweils vier in Umfangsrichtung 6 verteilt angeordnete Spulen 3a bis 3d, 4a bis 4d, 5a bis 5d aufweisen. In Umfangsrichtung 6 sind die Spulen 3a bis 3d der ersten Spulengruppe und die Spulen 4a bis 4d, 5a bis 5d der zweiten und dritten Spulengruppen abwechselnd hintereinander angeordnet 3a-4a-5a-3b-4b-...- 4d-5d. Durch ein sich in Umfangsrichtung 6 erstreckendes und drehbares Schaltmittel, das einen in Umfangsrichtung 6 umlaufenden Schaltring 8 aufweist, sind die Spulen 3a bis 3d, 4a bis 4d, 5a bis 5d jeder Spulengruppe wahlweise jeweils elektrisch in Serie oder elektrisch parallel schaltbar. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur die Verdrahtung bzw. Verschaltung der Spulen 3a bis 3d der ersten Spulengruppe 3 schematisch dargestellt.

Die Spulen 4a bis 4d und 5a bis 5d der zweiten und dritten Spulengruppen sind in entsprechender Weise verdrahtet bzw. verschaltet.

Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Ein erster Spulenanschluss 9 der ersten Spule 3a der ersten Spulengruppe ist mit einer ersten Anschlusselektrode 10 der ersten Spulengruppe fest verbunden, beispielsweise verpresst, verklebt, verlötet oder verschweißt. Die erste Anschlusselektrode 10 ist unter Ausbildung eines ersten Anschlussverteilers 10b als nahezu geschlossen ringförmig gebogenes Band aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, beispielsweise Kupfer, gebildet und einstückig nach außerhalb der Vorrichtung geführt und dort mittels einer ersten Anschlussfahne 10a elektrisch kontaktierbar. In entsprechender Weise ist ein (in der Fig. 2 nicht dargestellter) zweiter Spulenanschluss 11 einer letzten Spule 3d der ersten Spulengruppe mit einer zweiten Anschlusselektrode verbunden, die über einen zweiten Anschlussverteiler 12b ebenfalls von außerhalb der Vorrichtung mittels einer Anschlussfahne 12a elektrisch kontaktierbar ist. Die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Anschlussverteiler 10b, 12b sind an jede Spule 3a bis 3b der zugehörigen Spulengruppe geführt.

Der von dem Schaltmittel zu verbindende zweite Spulenanschluss 13 der ersten Spule 3a der ersten Spulengruppe ist mit einem flächigen und gebogenen Anschlusselement 14 fest verbunden, das unter den Anschlussverteilern 10b, 12b hindurchgeführt ist und einstückig ein erstes Anschlusskontaktmittel 15 für den zweiten Spulenanschluss 13 ausbildet.

Das erste Anschlusskontaktmittel 15 ist umfänglich an einer der Spule 3a entsprechenden Position angeordnet und bildet eine teilkreiszylindrische Außenfläche aus, auf der ein Verbindungselement 16 in Form einer kreiszylindrischen Walze oder Nadel abrollen kann oder verschiebbar ist.

Das Verbindungselement 16 rollt andererseits auf einem flächigen Verbindungskontaktmittel 17 ab und/oder ist auf diesem verschiebbar,

wobei das elektrisch leitfähige Verbindungskontaktmittel 17 in den elektrisch isolierenden Schaltring 8 drehfest eingebettet ist. Das erste Anschlusskontaktmittel 15 bildet zusammen mit dem Schaltring 8 und dem Verbindungskontaktmittel 17 eine teilweise offene Kammer aus, die Anschläge für die Bewegung des Verbindungselements 16 bildet. Über das Verbindungskontaktmittel 17 ist das Verbindungselement 16 permanent in elektrischem Kontakt mit einem weiteren Verbindungselement 18, welches in der dargestellten Stellung in Kontakt mit einem teilkreiszylindrisch geformten zweiten Anschlusskontaktmittel 19 ist, das einstückig von dem zweiten Anschlussverteiler 12b der zweiten Anschlusselektrode ausgebildet ist. In der dargestellten Stellung des Schaltrings 8 ist die erste Spule 3a der ersten Spulengruppe daher zwischen die beiden Anschlussfahnen 10a, 12a geschaltet und damit parallel zu den weiteren Spulen 3b bis 3d der ersten Spulengruppe geschaltet.

Bei einer Drehung des Schaltrings 8 in Umfangsrichtung 6, das heißt in der Darstellung der Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn, wird die Verbindung des zweiten Spulenanschlusses 13 mit der zweiten Anschlussfahne 12a unterbrochen und stattdessen eine Verbindung zwischen dem zweiten Spulenanschluss 13, dem ersten Anschlusskontaktmittel 15, dem weiteren Verbindungselement 18, dem Verbindungskontaktmittel 17 und dem Verbindungselement 16 zu einem dritten Anschlusskontaktmittel 20 geschaltet. Das dritte Anschlusskontaktmittel 20 ist über einen teilkreisförmig gebogenen Verbindungsverteiler 21 mit einem (in der Fig. 2 nicht dargestellten) weiteren Anschlusskontaktmittel verbunden, das an einer der zweiten Spule 3b der ersten Spulengruppe entsprechenden Position in Umfangsrichtung 6 angeordnet ist. Dieses ist in der gegenüber der Darstellung der Fig. 2 geänderten Schalterstellung mit einem ersten Spulenanschluss der zweiten Spule 3b verbunden, wodurch die Spulen 3a

und 3b sowie weiterhin 3c und 3d der ersten Spulengruppe elektrisch in Serie geschaltet sind.

Die Anschlusskontaktmittel 15, 19,20 und/oder das Verbindungskontaktmittel 17 können derart federelastisch verformbar ausgestaltet sein, dass die für die jeweilige Stromtragfähigkeit erforderliche Kontaktkraft von ihnen aufbringbar ist. Alternativ oder ergänzend kann das Verbindungskontaktmittel 17 bzw. der es aufnehmende Schaltring 8 von einem in Umfangsrichtung umlaufenden Spannring 22 in Richtung auf die Anschlusskontaktmittel 15,19,20 gestützt sein. In entsprechender Weise kann auch ein radial (nicht dargestellter) innerhalb der Anschlusskontaktmittel 15,19,20 angeordneter und in Umfangsrichtung 6 umlaufender Stützring die Anschlusskontaktmittel 15,19,20 in Richtung auf die Verbindungskontaktmittel 17 stutzen, um die Kontaktkraft dauerhaft zuverlässig zu gewährleisten.

Der in der Fig. 2 erkennbare ringförmige Freiraum 24 zwischen dem Verbindungsverteiler 21 und dem Schaltring 8 dient der Aufnahme der entsprechenden Anschlussverteiler und Verbindungsverteiler für die zweite und dritte Spulengruppe.

Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer unvollständigen Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel 101. Der um die Rotorachse 123a drehbare Rotor 123 ist nur unvollständig und schematisch dargestellt. Auf dem Stator 102 sind nur die erste und die zweite Spule 103a, 103b der ersten Spulengruppe dargestellt. Der erste Spulenanschluss 109 der ersten Spule 103a ist fest mit der ersten Anschlusselektrode 110 verbunden und über den ersten Anschlussverteiler 110b von außerhalb der Vorrichtung über die erste Anschlussfahne 11 Oa elektrisch kontaktierbar. Der zweite

Spulenanschluss 113 der ersten Spule 103a ist über das ein Anschlusskontaktmittel 115 einstückig ausbildende Anschlusselement 114, das erste Verbindungselement 116, das in den Schaltring 108 eingebettete Verbindungskontaktmittel 117, das weitere Verbindungselement 118 und das zweite Anschlusskontaktmittel 119 mit dem zweiten Anschlussverteiler 112b verbunden, der von außerhalb der Vorrichtung über die zweite Anschlussfahne 112a elektrisch kontaktierbar ist.

Die erste Anschlussfahne 110a ist über den ersten Anschlussverteiler 110b, ein vorzugsweise einstückig ausgebildetes viertes Anschlusskontaktmittel 125, ein zweites Verbindungselement 126, ein zweites Verbindungskontaktmittel 127, ein weiteres zweites Verbindungselement 128 und ein fünftes Anschlusskontaktmittel 129 mit einem ersten Spulenanschluss 139 der zweiten Spule 103b verbunden.

Ein zweiter Spulenanschluss 131 der zweiten Spule 103b ist über ein zweites Anschlusselement 134, welches einstückig ein zweites Anschlusskontaktmittel 135 ausbildet, ein drittes Verbindungselement 136, ein drittes Verbindungskontaktmittel 137 und ein weiteres drittes Verbindungselement 138 mit dem zweiten Anschlussverteiler 112b verbunden und damit von außerhalb der Vorrichtung über die zweite Anschlussfahne 112a elektrisch kontaktierbar. In der dargestellten Stellung des Schaltrings 108 sind somit die Spulen 103a, 103b der ersten Spulengruppe elektrisch parallel geschaltet. Ein Umschalten auf eine Serienschaltung der Spulen innerhalb der Spulengruppen erfolgt durch Drehen des Schaltrings 108 in Umfangsrichtung 106, das heißt entgegen dem Uhrzeigersinn, um einen Drehwinkel von weniger als 10°, beispielsweise 5°. Die für die zweiten und dritten Spulengruppen

wirksamen Verbindungselemente und Verbindungskontaktmittel sind in der Fig. 3 angedeutet.

Die Fig. 4 zeigt das Schaltbild der Parallelschaltung der Spulen 3a bis 3d der ersten Spulengruppe 3. Der erste Spulenanschluss 9 der ersten Spule 3a der ersten Spulengruppe 3 ist über den ersten Anschlussverteiler 10b und die erste Anschlussfahne 1 Oa kontaktierbar. In entsprechender Weise ist der zweite Spulenanschluss 11 der letzten Spule 3d der ersten Spulengruppe 3 über den zweiten Anschlussverteiler 12b und die zweite Anschlussfahne 12a kontaktierbar. Durch die schematisch dargestellten Schaltmittel 7, deren Drehbarkeit durch den Doppelpfeil 25 angedeutet ist, sind die Spulen 3a bis 3d der ersten Spulengruppe 3 von der in der Fig. 4 dargestellten Parallelschaltung, bei der jede Spule 3a bis 3d zwischen die Anschlussfahnen 10a und 12a geschaltet ist, in die in der Fig. 5 dargestellte Serienschaltung, bei der die Spulen 3a bis 3d elektrisch hintereinander geschaltet sind und die erste Anschlussfahne 10a nur mit dem ersten Spulenanschluss 9 der ersten Spule 3a verbunden ist, und zurück umschaltbar. Wenngleich in den Figuren 4 und 5 nur die Umschaltung betreffend die Spulen 3a bis 3d der ersten Spulengruppe 3 dargestellt ist, wirken das Schaltmittel 7 in entsprechender Weise auf die entsprechende Schalteranordnungen für die Spulen der zweiten und dritten Spulengruppen 4 und 5 und schalten diese vorzugsweise gleichzeitig und gleichartig mit den Spulen der ersten Spulengruppe 3 zwischen der Parallel-und Seriellschaltung um.