DE102004035954A1 - Minderung der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor durch das Vermeiden von mechanischen Schwingungen - Google Patents

Minderung der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor durch das Vermeiden von mechanischen Schwingungen

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DE102004035954A1
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Abstract

Verfahren zum Mindern der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor (12), das Folgendes beinhaltet: Bestimmen einer Regelfrequenz für den E-Motor (12), wobei die Regelfrequenz über einen vorhandenen Stromsollwert (28) und über eine Drehzahl des E-Motors (12) Auskunft gibt; Multiplizieren der Regelfrequenz mit einem ausgewählten Vielfachen und Erzeugen eines darauf reagierenden Modulationssignals und Formulieren eines Profils für einen modifizierten Sollwert. Das Verfahren umfasst außerdem Folgendes: Korrelieren und Synchronisieren des Profils für den modifizierten Sollwert mit dem vorhandenen Stromsollwert (28) und einer Rotorlage im E-Motor (12) und Generieren eines Sollwerts für den modulierten Strom am E-Motor (12).

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und ein System für die Vermeidung mechanischer Schwingungen und die dadurch herbeigeführte Geräuschpegelminderung in mechanischen Systemen wie Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen. Es wird insbesondere die Frequenz der Drehmomentwelligkeit verschoben, um die mechanischen Schwingungen einer Gebläsebaugruppe zu vermeiden, die von einem bürstenlosen Gleichstrommotor angetrieben wird.
  • Die Drehmomentwelligkeit in herkömmlich erregten bürstenlosen Gleichstrommotoren steht in Beziehung zu der Flachheit des Drehmomentkurvenverlaufs des E-Motors, der wiederum von der Gegen-EMK und den Stromkurvenverläufen abhängt. Ein einphasiger bürstenloser Gleichstrommotor entwickelt inhärent eine vergleichsweise größere Drehmomentwelligkeit als sein dreiphasiges Gegenstück. Diese Drehmomentwelligkeit erzeugt Körperschall im mechanischen System, was eine unerwünschte Geräuschentwicklung bewirkt. Es ist nachvollziehbar, dass die erzeugten Geräusche von mehreren Faktoren abhängen, zu denen die Resonanzfrequenz des mechanischen Systems sowie die Größe und Frequenz der vom E-Motor entwickelten Drehmomentwelligkeit zählen. Die Frequenz der Drehmomentwelligkeit liegt üblicherweise zwischen 50 Hz und 250 Hz und damit in der Nähe der Resonanzfrequenz des mechanischen Systems.
  • In der Vergangenheit wurden diverse andere Verfahren zum Verringern der Drehmomentwelligkeit von einphasigen, elektronisch kommutierten Motoren vorgeschlagen, die mehrheitlich einem der folgenden Ansätze zuzuordnen sind:
    • (A) Verschieben des Kommutierungswinkels des Motorantriebsstromkreises, wodurch ein negatives Drehmoment sowie die PtP-Drehmomentwelligkeit verringert wird;
    • (B) Einspeisen eines konstanten Stroms in den Motor.
  • Das Verschieben des Kommutierungswinkels erfordert hoch entwickelte Regelungen/Steuerungen und zusätzliche Rückmelder und erhöht den Motorstrom. Das Einspeisen eines konstanten Stroms mindert den Wirkungsgrad und erhöht die Wärmeerzeugung. Obwohl diese Verfahren die Größe der Drehmomentwelligkeit verringerten, tragen sie nicht dem Umstand Rechnung, dass die Frequenz der Drehmomentwelligkeit weiterhin unterhalb der Resonanzfrequenz der mechanischen Baugruppe liegt. Daher resultiert aus der erzeugten Drehmomentwelligkeit immer noch ein Geräuschpegel. Aus diesem Grund besteht nach dem Stand der Technik Bedarf an einem Verfahren für das Verschieben der spektralen Zusammensetzung der Drehmomentwelligkeit, wodurch diese abflacht, um eine Erregung des mechanischen Systems zu vermeiden.
  • Die obige Darlegung sowie andere Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen sind für den Fachmann anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnungen nachvollziehbar und verständlich.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Im vorliegenden Patent wird in einer exemplarischen Ausführungsform ein Verfahren zur Minderung der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels in einem bürstenlosen Gleichstrommotor dargelegt, das Folgendes beinhaltet:
    Bestimmen einer Regelfrequenz für den E-Motor, wobei die Regelfrequenz über einen vorhandenen Stromsollwert und über eine Drehzahl des E-Motors Auskunft gibt; Multiplizieren der Regelfrequenz mit einem ausgewählten Vielfachen und Erzeugen eines darauf reagierenden Modulationssignals; und Formulieren eines Profils für einen modifizierten Sollwert. Das Verfahren umfasst außerdem Folgendes: Korrelieren und Synchronisieren des Profils für den modifizierten Sollwert mit dem vorhandenen Stromsollwert und einer Rotorlage im E-Motor; und Generieren eines Sollwerts für den modulierten Strom am E-Motor.
  • Außerdem wird hier in einer exemplarischen Ausführungsform ein System für die Minderung der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels in einem E-Motor dargelegt, das Folgendes beinhaltet: einen E-Motor, der im Betrieb mit einem Umrichter kommuniziert; einen Lagegeber, der im Betrieb mit dem E-Motor kommuniziert, wobei der Lagegeber so konfiguriert ist, dass er die Position des E-Motors erkennt und ein darüber Auskunft gebendes Signal sendet; und einen Stromsensor, der so konfiguriert ist, dass er den Eingangsstrom am E-Motor misst und ein darüber Auskunft gebendes Signal sendet. Zu dem System gehört außerdem ein Controller, der im Betrieb mit dem Umrichter, dem Lagegeber und dem Stromsensor kommuniziert, wobei der Controller so konfiguriert ist, dass er ein Verfahren ausführt, das Folgendes beinhaltet: Bestimmen einer Regelfrequenz für den E- Motor, wobei die Regelfrequenz über einen vorhandenen Stromsollwert und über eine Drehzahl des E-Motors Auskunft gibt; Multiplizieren der Regelfrequenz mit einem ausgewählten Vielfachen und Erzeugen eines darauf reagierenden Modulationssignals; Formulieren eines Profils für einen modifizierten Sollwert; Korrelieren und Synchronisieren des Profils für den modifizierten Sollwert mit dem vorhandenen Stromsollwert und einer Rotorlage des E-Motors; und Generieren eines Sollwerts für den modulierten Strom an dem E-Motor.
  • Im vorliegenden Patent wird in einer anderen exemplarischen Ausführungsform ein System zur Minderung der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels in einem E-Motor dargelegt, das Folgendes beinhaltet: ein Mittel zum Bestimmen einer Regelfrequenz für den E-Motor, wobei die Regelfrequenz über einen vorhandenen Stromsollwert und. über eine Drehzahl des E-Motors Auskunft gibt; ein Mittel zum Multiplizieren der Regelfrequenz mit einem ausgewählten. Vielfachen und zum Erzeugen eines darauf reagierenden Modulationssignals; ein Mittel zum Formulieren eines Profils für einen modifizierten Sollwert; ein Mittel zum Korrelieren und Synchronisieren des Profils für den modifizierten Sollwert mit dem vorhandenen Stromsollwert und einer Rotorlage des E-Motors; und ein Mittel zum Generieren eines Sollwerts für den modulierten Strom an dem E-Motor.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den exemplarischen Zeichnungen der verschiedenen Figuren sind gleiche Elemente gleich nummeriert:
  • 1 stellt ein PM-Motorsystem gemäß einer exemplarischen Ausführungsform dar;
  • 2 stellt anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren gemäß einer exemplarischen Ausführungsform dar;
  • 3A veranschaulicht ein Profil für einen modifizierten Sollwert;
  • 3B veranschaulicht ein Profil für einen modifizierten Sollwert gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
  • 3C veranschaulicht ein Profil für einen modifizierten Sollwert gemäß einer exemplarischen Ausführungsform, in dem Größe und Frequenz des Sollwertprofils moduliert werden.
  • 4A veranschaulicht einen Stromkurvenverlauf für einen Motor;
  • 4B stellt das Spektrum des Drehmomentkurvenverlaufs aus 4C dar;
  • 4C veranschaulicht das mit dem Motorstrom aus 4A erzeugte Drehmoment;
  • 5A veranschaulicht den Stromkurvenverlauf für einen Motor gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
  • 5B stellt das Spektrum des modifizierten Drehmomentkurvenverlaufs aus 5C dar;
  • 5C veranschaulicht das mit dem Motorstrom aus 5A erzeugte Drehmoment;
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird detailliert auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei 1 ein PM-Motorsystem darstellt, in dem Nummer 10 allgemein ein System zur Drehmomentregelung in einem sinusförmig erregten PM-Motor 12 (permanentmagnetisch erregt) bezeichnet. Das System enthält einen optionalen Rotorlagegeber 14, einen Drehzahlmesskreis 16, einen Controller 18, einen Stromkreis oder Umrichter 20 und eine Spannungsquelle 22.
  • In dem dargestellten Schema wird das Drehmoment des Motors 12 mit Hilfe der Stromregelung (Current Mode Control) geregelt, die einen Stromsensor 15 nutzt. Im Rahmen der Stromregelung überträgt ein Stromsensor 15a, 15b und 15c (nur einer bei einphasigen Motoren) an den Controller 18 die entsprechenden Signale 25a, 25b und 25c, die über den Motorstrom (eine oder mehrere Phasen, drei werden dargestellt) Auskunft geben. Im Rahmen der Stromregelung wird ein gewünschter Strom (auf der Grundlage eines Sollwerts oder eines gewünschten Drehmoments) mit einem Ist-Drehmoment (proportional zum Strom) verglichen, das in einem Rückmeldesystem mit geschlossenem Regelkreis auf den Motor 12 angewendet wird. Statt dem/zusätzlich zum Regeln des Stroms für das Erzeugen des Drehmoments ermittelt der Controller im Rahmen der Spannungsregelung optional die Spannung, die zum Erzeugen des gewünschten Drehmoments erforderlich ist. Häufig geschieht dies durch den Einsatz eines Modells von Motor 12 und das Anwenden der Parameter für den Motor 12. Obwohl die veranschaulichende Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung die Stromregelung einschließt, ist es nachvollziehbar, dass auch die Spannungsregelung für das Messen des Motorstroms eingesetzt werden kann.
  • Die korrekte Stromstärke/Spannung, die zum Erzeugen des gewünschten Drehmoments benötigt wird, ermittelt der in 1 dargestellte Controller häufig auf der Grundlage von Lage und Drehzahl des Rotors. Ein optionaler Rotorlagegeber 14 wird an den Motor 12 angeschlossen, um die Winkelposition des Rotors zu erfassen. Der Lagegeber 14 kann die Rotorlage entweder durch optische Detektion oder auf Grund von Magnetfeldschwankungen messen. Der Lagegeber 14 gibt ein Positionssignal 24 aus, das die Winkelposition des Rotors angibt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird ein Hall-Sensor als Lagegeber 14 eingesetzt.
  • Anhand des Positionssignals 24 bestimmt ein Drehzahlmesskreis 16 optional die Drehzahl des Rotors und gibt ein Drehzahlsignal 26 aus. Der Messkreis 16 kann einen Zähler enthalten, der für eine vordefinierte Dauer die Positionssignalpulse zählt. Der Zählwert ist proportional zu der Drehzahl des Motors. Wenn beispielsweise ein Zähler die Positionssignalpulse in Zeitintervallen von 5 ms zählt und der Lagegeber eine Auflösung von 2,5 Grad aufweist, hat die Drehzahlmessung eine Auflösung von etwa 41,7 U/min. Das Drehzahlsignal kann auch als Ableitung des Positionssignals aus der Gleichung ωm = Δθm/Δt ermittelt werden, wobei Δt der Abtastzeit und Δθm der Positionsänderung während des Abtastintervalls entspricht. Als eine andere Option kann ein Drehzahlsensor 17 eingesetzt werden, um die Drehzahl des Motors 12 direkt zu messen und ein Drehzahlsignal 26 abzugeben.
  • Die Stromsignale 25a, 25b und 25c, das Positionssignal 24, das Drehzahlsignal 26 und ein Drehmoment-/Strom- (oder Positionssollwert) 28 werden an den Controller 18 gesendet. Dieser Strom lässt sich am Ausgang oder am Eingang des Motors 12 oder im Umrichter 20 messen oder anhand von Messungen der Rotordrehzahl oder -lage und anhand des vom Umrichter 20 abgenommenen Stroms schätzen. Zur Verdeutlichung werden die Sensoren 15a, 15b und 15c dargestellt. Der Drehmoment-/Positionssollwert 28 gibt Auskunft über das gewünschte Motormoment bzw. die gewünschte Motorposition. In einer exemplarischen Ausführungsform ermittelt der Controller 18 die zum Realisieren des gewünschten Drehmoments bzw. der gewünschten Position Spannungsamplitude Vref 30, die erforderlich ist, um mit Hilfe der Strom-, Positions-, Drehzahl- und Drehmomentsollwertsignale 24, 26, 28 sowie anderer fester Motorparameterwerte, das gewünschte Strom/Positionsverhältnis zu schaffen. In einem Dreiphasenmotor werden drei sinusförmige Referenzsignale, die mit der Gegen-EMK EE → des Motors synchronisiert werden, zum Generieren der erforderlichen Eingangsspannungen des Motors verwendet. In einem Einphasenmotor wird nur jeweils nur ein Referenzsignal und ein Sollwert für die Phasenspannung verwendet. Bei einem stromgesteuerten Motor wird der gemessene Strom (bzw. die gemessenen Ströme) mit dem gewünschten Strom/Drehmoment verglichen, um eine Strom-/Drehmomentabweichung zu ermitteln. Diese Strom-/Drehmomentabweichung dient anschließend zur Bestimmung eines entsprechenden Spannungssollwerts (z. B. Vref 30) für den Motor.
  • Der Controller 18 wandelt das Spannungsamplitudensignal Vref 30 in einen Phasenspannungssollwert um, der am Motor 12 zur Anwendung kommt. Bei einem Einphasenmotor bestromt der Umrichter 20 die Pole des Stators von PM-Motor 12 gemäß der Position des Motors. Das abwechselnde Erregen der Pole führt zur Anziehung und Abstoßung der Rotorpole. In einer exemplarischen Ausführungsform wird ein standardmäßiger Umrichter 20 mit H-Brücke und vier Schalteinheiten (nicht dargestellt) in einem zweipoligen PM-Motor 12 eingesetzt. Es ist nachvollziehbar, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen aus PM-Motoren und Umrichtern denkbar ist. Mehrpolige Konfigurationen bieten mehrere Vorteile, aber machen den Controller 18 und den Umrichter 20 auch komplexer.
  • In einem dreiphasigen E-Motor wandelt der Controller 18 das Spannungsamplitudensignal Vref 30 in drei Phasen um, indem es gemäß den folgenden Gleichungen aus dem Spannungsamplitudensignal 30 und dem Positionssignal 24 die Phasenspannungssollwerte Va, Vb und Vc ableitet: Va = Vref sin(θ) (1); und optionalVb = Vref sin(θ – 120°) (2); und Vc = Vref sin(θ – 240°) (3).
  • Die Motorspannungssollwerte 32 (einphasig oder mehrphasig) des Controllers 18 werden auf einen Stromkreis oder Umrichter 20 angewendet, der an eine Spannungsquelle 22 an geschlossen ist, um als Reaktion auf die Motorspannungssollwerte 32 eine oder mehrere Phasenspannungen 34 an der bzw. den Statorwicklung(en) des Motors anzulegen. Zum Generieren von Phasenspannungen 34 mit einer durchschnittlichen Sinusform müssen die Schalteinheiten (nicht dargestellt) des Umrichters 20 bei bestimmten Winkelpositionen des Rotors jeweils für eine bestimmte Dauer ein- und ausgeschaltet werden. Die Regelung des Umrichters 20 kann gemäß einem beliebigen geeigneten Schema für die Pulsweitenmodulation umgesetzt werden.
  • In einer exemplarischen Ausführungsform wenden der Motor 12 und der Controller 18 ein Regelungsschema an, das die Drehmomentwelligkeitsfrequenz des Motors 12 erhöht. Im Folgenden wird 2 beschrieben, die ein Flussdiagramm enthält, das ein exemplarisches Verfahren 100 für die Frequenzverschiebung und Stromregelung darstellt. Das Stromregelungsverfahren 100 wirkt dem Problem der Geräuschentwicklung im Motor 12 entgegen, indem es vielmehr die Drehmomentwelligkeitsfrequenz ändert/verschiebt, anstatt notwendigerweise die Größe der Drehmomentwelligkeit zu ändern. Die Frequenz der Drehmomentwelligkeit wird durch das Manipulieren der "Frequenz" des dem Motor zugeführten Stroms verschoben. Zusätzlich kann die Flachheit des Drehmomentkurvenverlaufs durch das Modulieren der Stromsollwertamplitude verstärkt werden. In einer exemplarischen Ausführungsform wird der Strom gezwungen, den Motor mit einer höheren Frequenz zu durchfließen, bei der es sich um ein ganzzahliges Vielfaches des Gegen-EMK-Signals handelt, und die Stromstärke wird zyklisch variiert. Die Modifizierung der Stromstärke erleichtert die Verringerung der Drehmomentwelligkeit, während durch die Frequenzmanipulation die Frequenz der Drehmomentwelligkeit verschoben wird. Anschlie ßend fungiert die mechanische Baugruppe (z. B. Motor, Befestigungsmittel und Last) in vorteilhafter Weise als ein Filter zum Dämpfen der Hochfrequenzkomponenten des Drehmoments. Dies führt zu einer niedrigeren Drehmomentwelligkeit und somit zu einem niedrigeren Geräuschpegel.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird in einer exemplarischen Ausführungsform das Verfahren für die Frequenzverschiebung und Stromregelung eingesetzt, um den Stromsollwert so zu manipulieren, dass er Komponenten höherer Frequenz berücksichtigt. Folglich weist die Drehmomentwelligkeit auch Komponenten höherer Frequenz auf. Bei Prozessblock 102 wird basierend auf dem Lagegeber 14 die Drehfrequenz des Motors 12 ermittelt. Bei Prozessblock 104 wird die Frequenz des Motors mit einer Frequenz gespeist/moduliert, die höher als die vorhandene Frequenz ist. In einer exemplarischen Ausführungsform wird ein ganzzahliges Vielfaches der Gegen-EMK verwendet. Beispielsweise wird das Dreifache der ermittelten Frequenz verwendet. Die führt zu einer Frequenz der Drehmomentwelligkeit, die sechsmal höher als die Frequenz der Gegen-EMK ist. Bei Prozessblock 106 wird ein Profil für einen modifizierten Sollwert generiert, das die Elemente höherer Frequenz verwendet. Das Profil für einen modifizierten Sollwert ist eine Kombination aus dem vorhandenen (niederfrequenteren) Sollwert und der modulierten oder „zerhackten" höheren Frequenz. Wie beispielsweise aus 3A ersichtlich ist, wird eine halbe Pulsperiode des Stromsollwerts veranschaulichend dargestellt. In 3B wird die vollständige Periode durch eine sechsfach größere Frequenz moduliert, sodass die Halbperiode in drei kleinere "Pulse" segmentiert wird. Eine ähnliche Modifizierung und Segmentierung wird an der übrigen Halbperiode durchgeführt. In einer exemplarischen Ausführungsform wer den positive Pulse verwendet, die, wie dargestellt, ungefähr in den Nullzustand zurückkehren. 3C stellt einen Fall dar, in dem Größe und Frequenz des Sollwertprofils moduliert werden.
  • Bei erneuter Bezugnahme auf 2 ist festzustellen, dass das Profil für den modifizierten Sollwert bei Prozessblock 108 mit dem vorhandenen Stromsollwert korreliert und synchronisiert wird, um einen modifizierten Stromsollwert zu erzielen, der die Komponenten höherer Frequenz berücksichtigt. Der modifizierte Stromsollwert wird anschließend wie bei Prozessblock 110 dargestellt an den Motor 12 geleitet.
  • Im Folgenden wird auf die 4 und 5 Bezug genommen, in denen die Vorteile einer exemplarischen Ausführungsform leicht deutlich werden können. 4A veranschaulicht einen Stromkurvenverlauf in einem Motor. 4B stellt das Spektrum des Drehmomentkurvenverlaufs von 4C dar; 4C veranschaulicht die mit dem Motorstrom aus 4A verknüpfte Drehmomentwelligkeit;
  • 5A veranschaulicht den Stromkurvenverlauf für einen Motor gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. Es ist nachvollziehbar, dass der Kurvenverlauf mit einer Frequenz moduliert wird, die ungefähr sechsmal höher als die ursprüngliche Stromfrequenz ist. 5B stellt das Spektrum des modifizierten Drehmomentkurvenverlaufs von 5C dar. Man beachte, dass die primäre spektrale Energie jetzt ungefähr 600 Hz beträgt. Abschließend veranschaulicht 5C das mit dem Motorstrom aus 5A verknüpfte Drehmoment. Man beachte, wie sich die Frequenz der Drehmomentwel ligkeit im Vergleich zu der in 4C dargestellten Frequenz erhöht hat.
  • Es ist nachvollziehbar, dass das vorgeschlagene Verfahren mehrere Vorteile gegenüber vorhandenen Verfahren zum Mindern des Geräuschpegels aufweist. Erstens ist jedem der herkömmlichen Verfahren eine Grenze gesetzt, ab der ihnen das Mindern der Drehmomentwelligkeit nicht möglich ist. Zweitens benötigen die bestehenden Verfahren häufig höhere Ströme, wodurch der Wirkungsgrad gemindert und die Wärmeabgabe erhöht wird. Umgekehrt sollte nachvollziehbar sein, dass das im vorliegenden Patent dargelegte Verfahren vielmehr die Frequenz der Drehmomentwelligkeit erhöht, anstatt notwendigerweise die Größe der Drehmomentwelligkeit zu ändern. Die Verschiebung der Drehmomentwelligkeitsfrequenz resultiert in einem niedrigeren Geräuschpegel, da die höhere Frequenz der Drehmomentwelligkeit Resonanzfrequenzen des Motors 12 und der ihm zugeordneten mechanischen Baugruppen vermeidet. Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass es in einigen Fällen dazu kommen kann, dass sich allein die Größe der Drehmomentwelligkeit des Motors erhöht. Doch aufgrund der neuen Frequenz und des Dämpfungseffekts der mechanischen Vorrichtung werden die Drehmomentwelligkeit und der von dieser verursachte Geräuschpegel gemindert. Drittens sind das dargelegte System und das Verfahren unabhängig von der eingesetzten mechanischen Baugruppe. Systeme, die zur Beseitigung der Drehmomentwelligkeit allein bei der mechanischen Baugruppe ansetzen, sind in hohem Maße abhängig von Variationen der mechanischen Baugruppe und deren Dynamik. Im Fall der im vorliegenden Patent dargelegten exemplarischen Ausführungsformen wird durch die Nutzung der mechanischen Baugruppe zur Dämpfung der hochfrequenteren Drehmomentwelligkeit die Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen bei den dynamischen Kennlinien der mechanischen Baugruppe deutlich verringert.
  • Die dargelegte Erfindung kann in Form von computer- oder controllerimplementierten Prozessen und in Form von Vorrichtungen zum Umsetzen dieser Prozesse realisiert werden. Die vorliegende Erfindung kann auch in Form eines Computerprogrammcodes realisiert werden, der Befehle enthält, die in physische Medien 13 wie Disketten, CD-ROMs, Festplatten oder beliebige andere computerlesbare Speichermedien integriert sind, wobei beim Laden und Ausführen des Computerprogrammcodes durch einen Computer oder Controller der Computer zu einer Vorrichtung für das Anwenden der Erfindung wird. Die vorliegende Erfindung kann in Form eines Computerprogrammcodes beispielsweise auch als ein Datensignal 23 realisiert werden, das in einem Speichermedium gespeichert, in einen Computer oder Controller geladen und/oder von diesen ausgeführt oder über ein Übertragungsmedium, wie z. B. über elektrische Leitungen oder Kabel, durch Glasfaserkabel oder über elektromagnetische Strahlung, gesendet werden kann, wobei beim Laden und Ausführen des Computerprogrammcodes durch einen Computer der Computer zu einer Vorrichtung für das Anwenden der Erfindung wird. Bei ihrer Implementierung in einem universalen Mikroprozessor konfigurieren die Computerprogrammsegmente den Mikroprozessor so, dass spezielle logische Schaltkreise erzeugt werden.
  • Es ist nachvollziehbar, dass die Verwendung von erstens und zweitens oder anderer ähnlicher Nomenklatur zum Bezeichnen ähnlicher Elemente keine bestimmte Reihenfolge angeben oder implizieren soll, sofern dies nicht anders vermerkt ist.
  • Verfahren zum Mindern der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels bei einem bürstenlosen Gleichstrommmotor 12, das Folgendes beinhaltet: Bestimmen einer Regelfrequenz für den E-Motor 12, wobei die Regelfrequenz über einen vorhandenen Stromsollwert 28 und über eine Drehzahl des E-Motors 12 Auskunft gibt; Multiplizieren der Regelfrequenz mit einem ausgewählten Vielfachen und Erzeugen eines darauf reagierenden Modulationssignals; und Formulieren eines Profils für einen modifizierten Sollwert. Das Verfahren umfasst außerdem Folgendes: Korrelieren und Synchronisieren des Profils für den modifizierten Sollwert mit dem vorhandenen Stromsollwert 28 und einer Rotorlage im E-Motor 12; und Generieren eines Sollwerts für den modulierten Strom am E-Motor 12.
  • Da die Erfindung unter Bezugnahme auf eine exemplarische Ausführungsform beschrieben wurde, ist für den Fachmann nachvollziehbar, dass diverse Änderungen vorgenommen werden können und Elemente durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne dass der Geltungsbereich der Erfindung verlassen wird. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Darlegungen der Erfindung anzupassen, ohne dass deren Kerngeltungsbereich verlassen wird. Daher soll die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt sein, die als beste Form für die Ausführung der Erfindung erachtet und dargelegt wird, sondern alle Ausführungsformen enthalten, die im Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Mindern der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor (12), das Folgendes beinhaltet: Bestimmen einer Regelfrequenz für den E-Motor (12), wobei die Regelfrequenz über einen vorhandenen Stromsollwert (28) und über eine Drehzahl des E-Motors (12) Auskunft gibt; Multiplizieren der Regelfrequenz mit einem ausgewählten Vielfachen und Erzeugen eines darauf reagierenden Modulationssignals; Formulieren eines Profils für einen modifizierten Sollwert; Korrelieren und Synchronisieren des Profils für den modifizierten Sollwert (28) mit dem vorhandenen Stromsollwert (28) und einer Rotorlage im E-Motor (12); und Generieren eines Sollwerts für den modulierten Strom am E-Motor (12).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgewählte Vielfache einem geraden ganzzahligen Vielfachen einer Frequenz einer Gegen-EMK-Spannung (34) des E-Motors (12) entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formulieren das Kombinieren des Kurvenverlaufs eines vorhandenen Stromsollwerts (28) mit dem Modulationssignal einschließt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des modifizierten Sollwerts (28) auf dem vorhandenen Stromsollwert (28) und dem Modulationssignal basiert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrelieren und Synchronisieren so konfiguriert ist, dass die Generierung zusätzlicher niederfrequenter Komponenten in der Nähe eines Spektralbereichs der Frequenz der Gegen-EMK-Spannung (34) vermieden wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (28) für den modulierten Strom so konfiguriert wird, dass die Drehmomentwelligkeit bei einer Frequenz gemindert wird, die in etwa der Regelfrequenz entspricht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formulieren ferner das Modulieren einer Größe des Profils und dadurch des Sollwerts für den modulierten Strom einschließt, um die Drehmomentwelligkeit zu mindern.
  8. System zum Mindern der Drehmomentwelligkeit und des Geräuschpegels bei einem E-Motor (12), das Folgendes beinhaltet: einen E-Motor (12), der im Betrieb mit einem Umrichter (20) kommuniziert; einen Lagegeber (14), der im Betrieb mit dem E-Motor (12) kommuniziert, wobei der Lagegeber 14) so konfiguriert ist, dass er die Position des E-Motors (12) erkennt und ein darüber Auskunft gebendes Signal sendet; einen Stromsensor (15a, 15b, 15c) der so konfiguriert ist, dass er den Eingangsstrom am E-Motor (12) misst und ein darüber Auskunft gebendes Signal (25a, 25b, 25c) sendet; einen Controller (18) der im Betrieb mit dem Umrichter (20), dem Lagegeber (14) und dem Stromsensor (15a, 15b, 15c) kommuniziert, wobei der Controller (18) so konfiguriert ist, dass er ein Verfahren ausführt, das Folgendes beinhaltet: Bestimmen einer Regelfrequenz für den E-Motor (12), wobei die Regelfrequenz über einen vorhandenen Stromsollwert (28) und über eine Drehzahl des E-Motors (12) Auskunft gibt; Multiplizieren der Regelfrequenz mit einem ausgewählten Vielfachen und Erzeugen eines darauf reagierenden Modulationssignals; Formulieren eines Profils für einen modifizierten Sollwert; Korrelieren und Synchronisieren des Profils für den modifizierten Sollwert mit dem vorhandenen Stromsollwert (28) und einer Rotorlage im E-Motor (12); und Generieren eines Sollwerts (28) für den modulierten Strom am E-Motor (12).
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