CH718938A2 - Elektrische Rotationsmaschine mit steuerbarer Magnetisierung des Rotors und Verfahren zum Betreiben einer derartigen elektrischen Rotationsmaschine. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschine, die einen Stator (22) und einen Rotor (21) enthält, wobei der Rotor (21) mechanisch mit dem Stator (22) gekoppelt ist. Eine einfache Variation von Drehzahl und Drehmoment wird dadurch erreicht, dass der Stator (22) einen Statorkern (23) aus weichmagnetischem Material mit einer Koerzitivfeldstärke unter 0,1 kA/m und eine oder mehrere Statorwicklungen (24) aus elektrisch leitendem Material enthält, und der Rotor (21) aus einem magnetischen Material mittlerer Härte von einer Koerzitivkraft zwischen 0,1 kA/m und 100 kA/m hergestellt ist, während die elektrische Rotationsmaschine einen Steuerteil (25) enthält, der elektrisch mit dem Stator (22) und den Statorpolwicklungen (24) verbunden ist, um eine variabel einstellbare Größe der Rotormagnetisierung über elektrische Ströme durch die Statorpolwicklungen (24) während des Betriebs der elektrischen Rotationsmaschine einzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung beschreibt eine elektrische Rotationsmaschine umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei der Rotor mechanisch mit dem Stator gekoppelt ist und ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Rotationsmaschine.

STAND DER TECHNIK

[0002] Es handelt sich um elektrische Maschinen bzw. elektrische Rotationsmaschinen, wie elektrische Motoren oder elektrische Generatoren, wobei ein Elektromotor elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt und ein elektrischer Generator mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.

[0003] Heute fallen die meisten magnetischen Materialien, die Mann in Elektrotechnik verwendet in zwei Kategorien: weich- oder hartmagnetisch. Der Unterschied ist die Koerzitivfeldstärke: ein Maß für die Fähigkeit von einem ferromagnetischen Material, um einem externen Magnetfeld zu widerstehen, ohne entmagnetisiert zu werden.

[0004] Weichmagnetische Materialien haben eine kleine Koerzitivfeldstärke von weniger als 0,1 kA/m, daher kostet die Änderung ihrer Magnetisierung minimale Energie. Diese Art von Materialien wird für Statoren von Wechselstrommaschinen mit rotierendem Magnetfeld verwendet, wo Leistungsverluste durch wechselnde Stator Magnetisierung sollte minimiert werden.

[0005] Andererseits, hartmagnetische Materialien, auch Permanentmagneten genannt, besitzen eine hohe Koerzitivfeldstärke, in vielen Fällen über 100 kA/m, sodass ihre Magnetisierung wird während des Betriebs eine Maschine nicht geändert. Diese Materialien werden für Permanentmagnetrotoren verwendet.

[0006] Die Abbildung 1 stellt die Hystereseschleifen von einem hartmagnetischen Material (11), weichmagnetisch Material (12) und Material mittlerer Härte (13) dar.

[0007] Ein Nachteil einiger Lösungen des Standes der Technik von elektrischen Rotationsmaschinen ist, dass sie auf eine klassische Struktur einer AC-Synchronsmaschine mit Permanentmagnetrotor beschränkt sind.

[0008] Der Rotormagnetisierungsvektor der elektrischen Rotationsmaschine kann durch die mittlere Stärke der magnetischen Flussdichte B im Rotor dargestellt werden. In eine radiale Rotationsmaschine, die Magnetisierung des Rotors ist ein Vektor, der eine Richtung zeigt radial in einer Ebene senkrecht zur Motorachse. Die absolute Grösse von Rotormagnetiesierungsvektor B ist die Rotormagnetiesierung |B|.

[0009] Eine weitere Schlüsselvariable, die den Betrieb einer elektrischen Rotationsmaschine beschreibt, ist der Ankerstromvektor I. Der Ankerstromvektor I ist eine Vektorsumme aller jeder einzelnen Polwicklung zugeordneten Stromvektoren in dem Stator. Jede Wicklung trägt einen Stromvektor, dessen Richtung senkrecht zur Ebene steht, in der die Wicklungsspule sich befindet und ihre Größe proportional zum Strom durch die Spule ist, sodass eine Änderung der Stromrichtung die Richtung des Vektors umkehrt. Wenn der Stator mehrere Wicklungen enthält, der Ankerstromvektor I ist eine Vektorsumme aller Beiträge von jedem individuelle Wicklung.

[0010] Bei der hier betrachteten Motorgeometrie der Ankerstromvektor Richtung zeigt radial innerhalb der Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Motors. Für jede mögliche Kombination von Strömen, die durch die Statorwicklung fließen, kann ein Stromvektor bestimmt werden, indem die Stromvektorkomponenten von jeder Wicklung berechnet und aufsummiert werden. Da der Ankerstromvektor I in derselben Ebene liegt wie der Rotormagnetisierungsvektor B, kann man den Stromvektor relativ zum Magnetisierungsvektor in zwei Komponenten aufteilen: I = Iq + Id, wobei Iq senkrecht zu B und Id parallel zu B ist.

[0011] In einer synchronen elektrischen Rotationsmaschine in einem stationären Betrieb, der Ankerstromvektor I hat eine feste Position in Bezug auf B, mit anderen Worten dreht sich der Ankerstromvektor I zusammen mit dem Rotor und Rotormagnetisierungsvektor B. In einer typischen Synchronmaschine mit Dauermagneten, bei der Ankerströme elektronisch gesteuert sind, realisiert der Steuerteil eine sogenannte feldorientierte Steuerung durch Regulieren der Id-Komponente des Ankerstromvektors auf null und Iq abhängig vom gewünschten mechanischen Drehmoment. Auf diese Weise die Größenordnung des Statorstroms ist minimal, um das gewünschte mechanische Drehmoment zu erreichen und ohmsche Leistungsverluste werden minimiert.

[0012] Betrachten wir nun den Einfluss von Größe der Rotormagnetisierung|B| über erreichbares mechanisches Drehmoment und Drehzahl in eine elektrische Rotationsmaschine.

[0013] In einer typischen Situation kommt die erste Begrenzung vom maximal zulässigen Wicklungsstrom, der entweder durch den maximalen Durchgangsstrom von Wicklungsdraht begrenzt ist, oder von maximal zulässiger Strom durch die elektronischen Komponenten innerhalb des Wechselrichterteils, die die Wicklungen antreiben, oder maximalen Strom der das Magnetfeld im Stator sättigt. In jedem Fall der Maximalstrom legt eine Begrenzung fest auf den maximal verfügbaren Wert von mechanischem Drehmoment.

[0014] Zweite wichtige Begrenzung des erreichbaren Drehmoments und Drehzahl ergibt sich aus einem maximal anlegbaren Spannungspegel an die Klemmen der Statorpolwicklungen. Diese Spannung ist begrenzt entweder durch die verfügbare elektrische Stromversorgung für den Motor oder durch Nennspannungen elektronischer Komponenten des Wechselrichters oder die Isolierung innerhalb der elektrischen Maschine. Auf jeden Fall, die Spannungspegel, die vom Steuerteil auf die Statorwicklungen aufgebracht werden, können nicht signifikant weniger sein als eine elektromagnetische Gegenkraft, die in den Statorwicklungen aufgrund der Rotation des Rotors induziert wird. Nun, nach dem Gesetz der Elektromagnetik Induktion, die elektromagnetische Gegenkraft ist proportional zu der Drehzahl des Rotors multipliziert mit der Rotormagnetisierung |B|. Daher die maximale Spannung begrenzt die maximale Drehzahl der Rotordrehung.

[0015] Betrachten wir nun zwei verschiedene Größen der Rotormagnetisierung |B|: hoch und niedrig, wobei alle anderen Parameter unverändert bleiben. Für hohe Rotormagnetisierung |B|, die Maschine kann ein hohes Drehmoment erreichen, aber niedrige maximale Drehzahl und für niedrige Rotormagnetisierung |B|, das maximale mechanische Drehmoment ist niedrig, aber eine höhere Drehzahl ist verfügbar. Ab hier wird deutlich, dass eine elektrische Rotationsmaschine, in welche Rotormagnetisierung |B| gesteuert und Betriebsbedingungen angepasst werden kann, würde eine bessere Leistung in Bezug auf verfügbare Drehzahl und Drehmoment erreichen im Vergleich zu einer elektrischen Rotationsmaschine, wobei die Rotormagnetisierung |B| durch Verwendung eines Permanentmagnetrotors fixiert wird.

[0016] Insbesondere würde bei hoher Drehzahl die Rotormagnetisierung |B| abgesenkt, um die maximale Spannungsgrenze nicht zu verletzen, und bei kleinerer Drehzahl würde die Rotormagnetisierung |B| erhöht, sodass ein größeres mechanisches Drehmoment verfügbar wäre. Der Vorteil der Variation der Rotormagnetisierung |B| ist besonders relevant bei Anwendungen, bei denen Last und Drehzahl während des Betriebs stark variieren können, und viele dieser Anwendungen beziehen sich auf elektrische Traktion.

[0017] Es gibt verschiedene bekannte Techniken wie Feldschwächung, um die Funktion der Steuerung der Rotormagnetisierung |B| zu erreichen. Die meisten von ihnen beinhalten jedoch die Verwendung einer komplexeren Rotorgeometrie oder eine zusätzliche Rotorwicklung, was die Motorherstellungskosten oder den Stromverbrauch während des Betriebs erhöht, was zu einem geringeren Wirkungsgrad führt.

[0018] Wir schlagen eine Lösung mit geringen Herstellungskosten vor: insbesondere Rotor aus einem magnetischen Material eines Zwischenprodukts Härte ist weniger teuer als ein Permanentmagnetrotor ähnlicher Größe. Darüber hinaus bringt eine elektronisch implementierte Magnetisierungssteuerung nur einen geringen Materialaufwand im Vergleich zu bekannten elektromechanischen Lösungen.

[0019] Wir haben unsere neuartige Lösung entwickelt, basierend auf elektrischen Rotationen nach dem Stand der Technik Maschinen bekannt aus DE102012018819, US2009027000, US2018302013 und US2021226488. Aber nichts von diesem Stand der Technik zeigte Möglichkeiten zur flexiblen Anpassung von Drehzahl und Drehmoment, wie unsere Lösung, die im Folgenden vorgestellt wird.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0020] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Betriebsraum einer elektrischen rotierenden Maschine wie eines Motors oder eines Generators zu erweitern, was größere Variation von Drehzahl und Drehmoment ermöglicht. Die Lösung besteht darin, ein magnetisches Material von mittlerer Härte oder Koerzitivfeldstärke für einen Rotorkern der elektrischen Rotationsmaschine zu verwenden und seine Magnetisierung durch Anlegen geeigneter Ströme an Statorwicklungen zu steuern.

AUFZÄHLUNG DER ZEICHNUNGEN

[0021] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm verschiedener Hystereseschleifen hinsichtlich der Beziehung zwischen H und B, wobei H a ist Magnetfelddichte und B ist die magnetische Flussdichte, bekanntes Wissen aus der Physik. Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt einer typischen Ausführungsform der beanspruchten elektrischen Rotationsmaschine. Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die einen stationären Betriebspunkten darstellt in Drehzahl-/Drehmomentkoordinaten. Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht des Rotors- und Statorkerns mit eingefügter Rotormagnetisierungsvektor und Ankerstrom Vektoren. Fig. 5 zeigt ein Diagramm von Rotor Magnetisierungs gegen Ankerstromvektor parallel zur Rotormagnetisierung, bei unterschiedlich vormagnetisiertem Rotor. Fig. 6 zeigt zwei Kurvendiagramme der Größe der Rotormagnetisierung und Ankerstromvektor parallel zu B gegen Zeit.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0022] Beginnend mit den schematischen Darstellungen inFig. 2ist eine typische Ausführungsform der beanspruchte elektrische Rotationsmaschine umfasst: einen Rotor (21), hergestellt aus magnetisches Material mittlerer Härte, ein Stator (22) mit einem Statorkern (23) aus weichmagnetischem Material und mehreren Statorwicklungen, in diesem Fall Drehstromwicklungen (24), deren Stromwicklungsanschlüsse (245) in Dreieckschaltung verbunden werden können, wie in Abbildung 2 dargestellt, oder alternativ kann auch eine Sternanordnung verwendet werden. Rotor (21) und Stator (22) sind durch einen Luftspalt (215) getrennt.

[0023] Ein Steuerteil (25) enthält eine Aktuator (26), in diesem Fall einen Wechselrichter (26),dessen elektronische Schalter jeden Stromwicklungsa nschluss mit Hoch (27) oder Tiefspannungsanschluss (28) von einer nicht gezeigten Stromversorgung verbinden.

[0024] Der Steuerteil (25) enthält auch einen Messteil (29), der misst Richtung und Größe der Rotormagnetisierungsvektor B, entweder direkt durch ein Magnetometer oder indirekt durch Messen von Spannungen und Ströme der Statorwicklungsanschlüsse (245).

[0025] Schließlich enthält der Steuerteil (25) eine Recheneinheit (30), die verarbeitet alle Eingangssignale und liefert Steuersignale für den elektrischen Schaltern des Aktuators / Wechselrichters (26).

[0026] Wir schlagen vor, einen Rotor (21) aus einem magnetischen Material mittlere Härte zu verwenden, das eine magnetische Koerzitivfeldstärke zwischen 0,1 kA/m und 100 kA/m hat, die magnetischen Eigenschaften liegen also zwischen weich und hart magnetisches Material. Mit dieser magnetischen Härte ist es möglich die Rotormagnetisierung |B| durch geeigneter Ströme durch mindestens eine Statorwicklung (24) zu steuern. Eine solche elektrische Rotationsmaschine hält die grundlegendste Struktur von Stator (22), Rotor (21) und Wechselrichter (26) und der gesamte Aufwand zum Ändern der Rotormagnetisierung |B| wird auf den elektronischen Steuerteil (25) verlagert, der der Wechselrichter (26) steuert, sodass die Maschinenkosten bleiben nahezu unverändert.

[0027] Die elektrische Rotationsmaschine kann als Elektromotor oder Generator eingesetzt werden.

[0028] Fig. 3zeigt den erreichbaren stationären Betriebpunkt in Drehzahl- / Drehmomentkoordinaten für eine Maschine, deren Rotormagnetisierung |B| groß (31), klein (32) oder dazwischen (33) liegt. Kurve (34) ist eine Hüllkurve aller möglichen Betriebspunkte, wobei die Größe der Rotormagnetisierung |B| kann zwischen groß und klein gesteuert werden.

[0029] Lassen wir uns nun zu praktischen Möglichkeiten übergehen, wie Ströme von Statorwicklungen (24) kontrolliert werden können, um die Rotormagnetisierungsvektor B zu steuern. In eine Synchronmaschine für einen stationären Betrieb, bei dem Drehzahl u Drehmoment konstant sind, muss der Ankerstromvektor I eine konstante Position relativ zur Rotormagnetisierungsvektor B zeigen. Daher wir betrachten zwei Komponenten von I: Iq Ankerstromvektor senkrecht zu B und Id Ankerstromvektor parallel zu B. Um Iq und Id auf die richtigen Werte regeln zu können, muss der Steuerteil (25) Informationen über die tatsächliche Position und Größe der Rotormagnetisierungsvektor B besitzen, sowie Regelziel, das heißt die gewünschte Drehzahl und das gewünschte Drehmoment. Die Stromvektorkomponente Iq wird durch das gewünschte Drehmoment und Größe der Rotormagnetisierung bestimmt.

[0030] Fig. 4zeigt Rotormagnetisierungsvektor B und Ankerstromvektor I. Ankerstromvektor I relativ zur Rotormagnetisierungsvektor B kann in zwei Komponenten aufgeteilt werden: Iq und Id, wobei Iq senkrecht zur Rotormagnetisierungsvektor B und Id parallel zu Rotormagnetisierungsvektor B ist.

[0031] Fig.5zeigt eine Beziehung zwischen Id und der Größe |B| des Rotors Magnetisierung B für gegebenen Wert von Iq. In erster Näherung ist die Rotormagnetisierung |B| proportional zu Id, mit einem ursprünglichen Wert B0 beim null Id, der eine Vormagnetisierung des Rotors (21) darstellt. Für eine andere Vormagnetisierung des Rotors |B|, Id Kernlinie ist verschoben und hat einen Nulldurchgangswert von B1.

[0032] Dementsprechend kann in einem Verfahren die Stromvektorkomponente Id verwendet werden, um die Größe der Rotormagnetisierung |B| a zu erhöhen oder zu verringern in eine kontinuierliche Regelung. Dieser Ansatz ist leicht durch wohlbekannte Regulierungstechniken zu implementieren, wenn man weiß, dass die Beziehung zwischen Id und Größe der Rotormagnetisierung | B| in erster Näherung linear ist mit einem Offset durch Vormagnetisierung. Der Nachteile diesen Ansatz bestehen darin, dass der Rotor (21) vor dem den Betrieb Start vormagnetisiert werden muss und den Id-Strom Komponente erhöht die Stromvektorgröße und das erhöht Widerstandsleistungsverluste in den Statorwicklungen (24) was zu einem geringeren Wirkungsgrad führt.

[0033] Das zweite Verfahren nutzt die Natur der Hysterese aus Abhängigkeit zwischen magnetischer Felddichte H und magnetischem Fluss Dichte des Rotormaterials B. Insbesondere können kurze Impulse der Id-Komponente des Stromvektors verwendet werden, um den Rotor (21) dauerhaft zu magnetisieren oder zu entmagnetisieren. Wenn also der Steuerteil (25) bestimmt, dass die Größe von Magnetisierung des Rotors (21) ist zu klein oder zu groß für tatsächliche oder projizierte Drehzahl und Drehmoment der elektrischen Rotationsmaschine, ein Impuls oder mehrere von Id-Impulsen werden angelegt, was bewirkt, dass die Magnetisierung im gewünschten Bereich kommt.

[0034] Die Größe des Id-Pulses, sein Dauer und Anzahl kann durch einen Feedback-Mechanismus oder einen Feedforward-Mechanismus angepasst werden. Im Feedback-Mechanismus die Größe der Magnetisierung |B| ist ständig überwacht und der Steuerteil (25) bzw. Aktuator /Wechselrichter (26) legt ein oder mehrere Impulse von Id, bis die Magnetisierung |B| sein Zielwert erreicht, oder zu mindestens in den Zielbereich kommt.

[0035] Beim Feedforward-Verfahren berechnet der Steuerteil (25) den gewünschten Wert von Id basierend auf einem internen Modell der Rotormagnetisierung, wobei das interne Modell kann Gleichungen enthalten die die Abhängigkeiten zwischen Ankerstromvektor I und Rotormagnetisierungsvektor B beschreiben, oder kann auf neuronalen Netzen basieren. In jedem Fall, das interne Modell ermöglicht es dem Steuerteil (25) zu berechnen, welche Art von Impuls oder Impulsen von Id zu der gewünschten Größe der Rotormagnetisierung |B| führen.

[0036] Auch eine Kombination von Feedback und Feedforward ist möglich: zuerst wird die Stärke des Id-Impulses unter Verwendung einer Feedforward-Methode berechnet und nach dem Anlegen des Impulses über das Steuerteil (25) bzw. die Wechselrichter (26) die resultierende Magnetisierung wird gemessen und danach im Rahmen des Feedback-Mechanismus werden Id Korrekturimpulse über Steuerteil (25) bzw. Wechselrichter (26) angegeben, um schließlich die Zielmagnetisierung |B| des Rotors 21 zu erreichen. Vorteil dieser Methode ist, dass Id für den größten Teil des Betriebszeit null ist und damit Wirkungsgrad hoch, da Statorströme und die damit verbundenen Widerstandsverluste minimal sind.

[0037] Fig.6zeigt eine Dynamik der Größe der Rotormagnetisierung |B| und Id-Imulsen im Zeitbereich, wofür Id-Impulse verwendet werden können Magnetisierung 61 oder Entmagnetisierung 62 des Rotors zu bewirken.

[0038] Die zwei Methoden der kontinuierlichen und gepulsten Regelung des Rotors Magnetisierung |B| können kombiniert werden, indem Impulse von Id angelegt warden, um Grobwert der Rotormagnetisierung |B| zu erreichen und Restregelung erfolgt durch kontinuierliche Feinjustierung von Id.

LISTE DER REFERENZNUMMERN

[0039] 11 hartmagnetisches Material (>100 kA/m) 12 weichmagnetisches Material (unter 0,1 kA/m) 13 magnetisches Material mittlerer Härte (Koerzitivfeldstärke zwischen 0,1 kA/mu 100 kA/m) 21 Rotor 215 Luftspalt 22 Stator 23 Statorkern 24 Statorwicklungen 245 Statorwicklunganschluss 25 Steuerteil 26 Aktuator / Wechselrichter 27 Hochspannungsanschluss 28 Tiefspannungsanschluss 29 Maßeinheit 30 Recheneinheit 31 Rotormagnetisierungsgröße = groß 32 Größe der Rotormagnetisierung = klein 33 Größe der Rotormagnetisierung = dazwischen 34 Betriebspunkte der Hüllkurvenrotormagnetisierung B Rotormagnetisierungsvektor/magnetische Flussdichte von Rotor |B| Rotormagnetisierung / absoluten Wert von B Bmin minimale Rotormagnetisierung Bmax maximale Rotormagnetisierung I Ankerstromvektor Iq Ankerstromvektor senkrecht zu B Id Ankerstromvektor parallel zu B 61 Id-Impuls zum Erhöhen der Größe der Rotormagnetisierung 62 Id-Impuls zum Verringern der Größe der Rotormagnetisierung

Claims (10)

1. Elektrische Rotationsmaschine mit einem Stator (22) und einem Rotor (21), wobei der Rotor (21) mechanisch mit dem Stator (22) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (22) einen Statorkern (23) aus magnetisch weichen Material (12) mit einer Koerzitivfeldstärke unter 0,1 kA/m und einer oder mehreren Statorpolwicklungen (24) aus einem elektrisch leitenden Material enthält; der Rotor (21) aus einem magnetischen Material mittlerer Härte mit einer Koerzitivfeldstärke zwischen 0,1 kA/m und 100 kA/m besteht; und die elektrische Rotationsmaschine ein Steuerteil (25) enthält das elektrisch mit dem Stator (22) und Statorwicklungen (24) verbunden ist, für gesteuerte Einstellung der variabel einstellbaren Größe der Rotormagnetisierung (B) des Rotors (21) über elektrische Ströme durch den Statorpolwicklungen (24) während des Betriebs der elektrischen Rotationsmaschine.

2. Elektrische Rotationsmaschine gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerteil (25) eine Messeinheit (29), eine Recheneinheit (30) und einen Aktuator (26) enthält, worin die Messeinheit (29) mit der Recheneinheit (30) gekoppelt ist und die Recheneinheit (30) ist mit dem Aktuator (26) gekoppelt, und die Messeinheit (29) Signale wie Rotormagnetisierung (B) und Ströme der Statorwicklungen (24) detektiert, während die Recheneinheit (30) gewünschte Ströme zum Anlegen an die Statorwicklungen (24) berechnet.

3. Elektrische Rotationsmaschine gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, die Recheneinheit (30) ein internes Modell magnetischer Eigenschaften von Rotormagnetmaterial mittlerer Härte (13) umfasst und die Recheneinheit (30) Mittel zum Berechnen der Größe, Dauer und Anzahl von Impulse des Ankerstromvektors parallel zu B (Id) umfasst.

4. Elektrische Rotationsmaschine gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (26) ein Wechselrichter ist.

5. Elektrische Rotationsmaschine gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (29) einen Magnetometer zur direkten Messung der Rotormagnetisierung |B| enthält, oder die Rotormagnetisierung |B| indirekt durch Messen von Spannungen und Strömen an Statorwicklungsanschlüssen (245) bestimmt.

6. Elektrische Rotationsmaschine gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material mittlerer Härte der Rotor (21) zu mindestens 40 % aus Eisen oder Eisenlegierungen besteht.

7. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Rotationsmaschine gemäss einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Rotationsmaschine als Elektromotor arbeitet, indem sie Energie von der Stromversorgung in mechanische Energie umwandelt, oder als elektrischer Generator arbeitet, der mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt, worin die Recheneinheit (30) des Steuerteil (25) die Komponente (Id) des Ankerstromvektors (I) parallel zu B, kontinuierlich während der gesamten Betriebszeit der elektrischen Rotationsmaschine regelt, wobei die Drehzahl und/oder das Drehmoment der elektrischen Rotationsmaschine wird entsprechend dem gewünschten Betriebszustand angepasst.

8. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (30) des Steuerteils (25) die gewünschte die Komponente (Id) des Ankerstromvektors (I) für den größten Teil der Betriebszeit nahe null regelt, und nur dann, wenn die Größe der Rotormagnetisierung (B) kleiner als die minimale Magnetisierungsgröße (Bmin) oder größer als die maximale Magnetisierungsgröße (Bmax) ist, mindestens einen Impuls von des Ankerstromvektors parallel zu B (Id) liefert, so dass die Größe der Rotormagnetisierung |B| dauerhaft geändert wird, wobei die Größe der minimale und maximale Magnetisierung (Bmin), (Bmax) wird in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der elektrischen Rotationsmaschine, wie Drehzahl und mechanischem Drehmoment, bestimmt.

9. Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (30) des Steuerteils (25) über den Aktuator (26) mindestens einen Impuls des Ankerstromvektors parallel (Id) zur Rotormagnetisierung (B) bereitstellt, wenn die Größe der Rotormagnetisierung |B| kleiner als die minimale Magnetisierungsgröße (Bmin) oder größer als die maximale Magnetisierungsgröße (Bmax) ist, somit wird die grobe Größe der Rotormagnetisierung |B| permanent geändert, wobei die minimale oder maximale Magnetisierungsgröße wird in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der elektrischen Rotationsmaschine wie Drehzahl und mechanischem Drehmoment bestimmt, und wenn die Größe der Rotormagnetisierung (B) größer als die minimale Größe der Rotormagnetisierung (Bmin) und kleiner als die maximale Größe der Rotormagnetisierung (Bmax) ist, wird der Feinteil der Größe der Rotormagnetisierung |B| durch kontinuierliches Regulieren der Stromvektorkomponente (Id) während der gesamten Betriebszeit der elektrischen Rotationsmaschine angepasst.

10. Verfahren gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (29) misst gleichzeitig die Rotormagnetisierung (B), wenn die Recheneinheit (30) einen Impuls oder eine Vielzahl von Impulsen des Ankerstromvektors parallel zur magnetischen Flussdichte (B) (Id) bereitstellt, sodass die Größe, oder Dauer oder Anzahl der Impulse von Ankerstromvektor parallel (Id) zur B ist angepasst, basierend auf der gemessenen Rotormagnetisierung (B).