DE102008010950A1 - Sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine, insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer sonsorlos betriebenen permanentmagneterregten elektrischen Maschine - Google Patents

Sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine, insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer sonsorlos betriebenen permanentmagneterregten elektrischen Maschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine (1), insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem eine Statorwicklung (3) aufweisenden Stator (2) und einem bezüglich des Stators (2) rotatorisch bewegbar gelagerten Rotor, welcher mindestens einen einen Nordpolbereich und einen Südpolbereich umfassenden Permanentmagnet aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5), welche mit der Statorwicklung (3) gekoppelt und zum Bestromen der Statorwicklung (3) ausgebildet ist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) zum Bestromen der Statorwicklung (3) in einem Stillstand der elektrischen Maschine (1) ausgebildet ist, und der Rotor durch das Bestromen im Stillstand in einer von einer Totpunktstellung verschiedenen Ruhewinkelstellung festlegbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine, insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem eine Statorwicklung aufweisenden Stator und einem bezüglich des Stators rotatorisch bewegbar gelagerten Rotor, welcher mindestens einen einen Nordpolbereich und einen Südpolbereich umfassenden Permanentmagnet aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, welche mit der Statorwicklung gekoppelt und zum Bestromen der Statorwicklung ausgebildet ist. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen elektrischen Maschine.
  • Vorliegend gilt das Interesse einem sensorlosen Antrieb für ein Brennstoffzellensystem eines einen Hybridantrieb aufweisenden Kraftwagens, insbesondere Personenkraftwagens. Ein sensorloser Antrieb bietet vor allem Vorteile im Hinblick auf Robustheit sowie Kosten. Bei sensorlosen Antrieben muss eine elektrische Maschine eine richtige Rotorstellung während eines Startvorganges für den nachfolgenden Betrieb jedes mal neu finden. Dies erfolgt durch ein gesteuertes Anfahren der Maschine mit einer relativ geringen Drehzahl und benötigt einen Zeitraum von etwa 1 bis 5 Sekunden, einen so genannten Initialisierungszeitraum. Ist nun das Brennstoffzellensystem aus Wirkungsgradgründen mit einer Start/Stop-Strategie betrieben, so zeigt sich der obige Initialisierungszeitraum besonders nachteilig und kann bei Kraftwagen nicht zugelassen werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits Lösungen bekannt, welche im Hinblick auf die obige Start/Stop-Strategie ein rasches Anfahren der elektrischen Maschine gewährleisten. Einem von der Anmelderin stammenden Verfahren zufolge, wird die elektrische Maschine mit einer bestimmten Mindestdrehzahl bei einem abgestellten Kraftwagen Weiterbetrieben.
  • Überdies offenbart die Druckschrift DE 101 46 964 A1 eine leicht zu startende Struktur eines bürstenlosen Gleichstrommotors bzw. einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine, bei welchem an einer Basis eine Statorwicklung sowie ein Steuerelement angebracht sind. Dabei umfasst ein Rotor der elektrischen Maschine einen Permanentmagnet einschließlich eines Nordpols und eines Südpols. An der Basis ist überdies mindestens ein magnetisch anziehendes Positionierelement angebracht, welches die stark anziehenden magnetischen Flächen des Permanentmagnets anzieht und somit den Rotor in einer bestimmten Position festhält. Der Rotor verbleibt folglich in einer vorbestimmten Position, die von einer Totpunktstellung verschieden ist. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass ein zusätzliches Positionierelement notwendig ist, um den Rotor im Stillstand der elektrischen Maschine in der von der Totpunktstellung verschiedenen Position festzuhalten, und somit ein schnelles und einfaches Anfahren der Maschine zu gewährleisten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer sensorlos betriebenen permanentmagneterregten elektrischen Maschine zu schaffen, bei welcher bzw. bei welchem mit geringem Aufwand Maßnahmen getroffen sind, die gewährleisten, dass die elektrische Maschine aus einem Stillstand schnell, insbesondere ohne eine Initialisierungszeit, geregelt angefahren werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Patentanspruch 7, gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Eine erfindungsgemäße sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine, insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, umfasst einen eine Statorwicklung aufweisenden Stator und einen bezüglich des Stators rotatorisch bewegbar gelagerten Rotor, welcher mindestens einen einen Nordpolbereich und einen Südpolbereich umfassenden Permanentmagnet aufweist. Die elektrische Maschine umfasst eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, welche mit der Statorwicklung gekoppelt und zum Bestromen der Statorwicklung ausgebildet ist. Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Bestromen der Statorwicklung in einem Stillstand der elektrischen Maschine ausgebildet ist, und der Rotor durch das Bestromen im Stillstand in einer von einer Totpunktstellung verschiedenen Ruhewinkelstellung festlegbar ist.
  • Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht mit anderen Worten darin, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung der permanentmagneterregten elektrischen Maschine derart im Stillstand der Maschine bestromt wird, dass der den Permanentmagnet aufweisende Rotor in einer von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung bekannten Ruhewinkelstellung fixiert bzw. festgehalten wird. Durch die erfindungsgemäße elektrische Maschine wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass eine Winkelstellung des Rotors im Stillstand der Maschine nicht ermittelt werden muss, sondern von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung bekannt ist, so dass gewährleistet wird, dass die elektrische Maschine direkt geregelt und nicht gesteuert angefahren bzw. gestartet werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass die für das Anfahren der elektrischen Maschine notwendige Initialisierungszeit im Hinblick auf eine Start/Stop-Strategie eines Hybridantriebs im Kraftwagen bzw. im Hinblick auf ein schnelles Starten der elektrischen Maschine entfällt. Dadurch, dass keine weiteren Elemente notwendig sind, um den Rotor im Stillstand der Maschine in der bekannten Ruhewinkelstellung festzuhalten, wird somit eine bauteilreduzierte elektrische Maschine geschaffen. So übernimmt die Statorwicklung die Aufgabe des Festhaltens des den Permanentmagnet umfassenden Rotors. Darüber hinaus ist auch die notwendige Stromaufnahme viel geringer als im Falle, dass die elektrische Maschine mit einer Mindestdrehzahl betrieben wird, wodurch eine im Hinblick auf die Stromaufnahme energieeffiziente elektrische Maschine geschaffen wird.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass durch das Bestromen der Statorwicklung im Stillstand der elektrischen Maschine der Rotor in einer Ruhewinkelstellung festgelegt bzw. gehalten wird, welche von der Totpunktstellung möglichst weit entfernt angeordnet ist. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass durch das Bestromen der Statorwicklung im Stillstand der elektrischen Maschine der Rotor in einer Ruhewinkelstellung festgelegt bzw. gehalten wird, welche von der Totpunktstellung um einen Winkel von 90° bis 270° entfernt angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Ruhewinkelstellung von der Totpunktstellung um einen Winkel von 150° bis 210°, insbesondere um einen Winkel von 180°, entfernt angeordnet.
  • Vorzugsweise umfasst die Statorwicklung drei Spulenstränge, wobei die elektrische Maschine zum Betrieb mit Drehstrom ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Stator eine Mehrzahl von über den Umfang des Stators gleichmäßig beabstandet angeordneten Zähnen aufweist, wobei in dieser Ausführungsform die Statorwicklung insbesondere als Zahnwicklung ausgebildet sein kann.
  • In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit, insbesondere einen Mikroprozessor umfasst, welcher zum Steuern und/oder Regeln eines Drehzahlverhaltens der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst die Steuer- und/oder Regeleinrichtung einen Spannungswandler, insbesondere einen Drehstromregler, mittels welchem eine Gleichspannung in einen Drehstrom zum Betreiben der elektrischen Maschine umwandelbar ist.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung der elektrischen Maschine mit dem Spannungswandler, insbesondere dem Drehstromregler, gekoppelt ist, wobei der Spannungswandler, insbesondere der Drehstromregler, vorzugsweise mit drei Spulensträngen der Statorwicklung des Stators gekoppelt ist.
  • Bevorzugt ist der Spannungswandler von der Steuer- und/oder Regeleinheit ansteuerbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Spannungswandler mit einer Gleichspannungsquelle, insbesondere einer Batterie, gekoppelt ist, wobei der Spannungswandler insbesondere in der Lage ist, eine Gleichspannung bzw. eine gleichgerichtete Spannung in einen Drehstrom zu wandeln, mit welchem die elektrische Maschine versorgbar ist.
  • Vorzugsweise kann der Spannungswandler eine Brückenschaltung mit mehreren Transistoren aufweisen, wobei die elektrische Maschine insbesondere elektronisch kommutiert werden kann. Hierdurch wird erreicht, dass das Drehzahlverhalten der elektrischen Maschine mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit über den Spannungswandler, insbesondere den Drehstromregler, insbesondere die elektronische Brückenschaltung, auf technisch einfache und zuverlässige Weise geregelt werden kann. Insbesondere im Hinblick auf ein schnelles bzw. rasches Anfahren der elektrischen Maschine wird somit gewährleistet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit in der Lage ist, über den Spannungswandler, insbesondere den Drehstromregler, insbesondere die Brückenschaltung, einen oder mehrere der Spulenstränge der Statorwicklung im Stillstand der elektrischen Maschine zu bestromen, so dass sichergestellt wird, dass der Rotor in der von der Totpunktstellung verschiedenen Ruhewinkelstellung verbleibt und die elektrische Maschine von Anfang an geregelt und nicht gesteuert werden kann.
  • In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Bestromen nur eines Spulenstrangs der Statorwicklung im Stillstand der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Insbesondere im Hinblick auf ein energieeffizientes Betreiben der elektrischen Maschine ist es ausreichend, lediglich einen der Spulenstränge im Stillstand der elektrischen Maschine zu bestromen, um eine vordefinierte und von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung bekannte Ruhewinkelstellung des Rotors im Hinblick auf ein schnelles bzw. rasches Anfahren der elektrischen Maschine zu erreichen.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Bestromen von mindestens zwei Spulensträngen der Statorwicklung im Stillstand der elektrischen Maschine ausgebildet ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist zum Betreiben einer sensorlos betriebenen bzw. angesteuerten permanentmagneterregten elektrischen Maschine, insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, ausgebildet. Dabei umfasst die elektrische Maschine einen eine Statorwicklung aufweisenden Stator und einen bezüglich des Stators rotatorisch bewegbar gelagerten Rotor, welcher mindestens einen einen Nordpolbereich und einen Südpolbereich umfassenden Permanentmagnet aufweist, wobei die Statorwicklung mittels einer mit der Statorwicklung gekoppelten Steuer- und/oder Regeleinrichtung bestromt wird. Ein Grundgedanke besteht hierbei darin, dass die Statorwicklung mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung in einem Stillstand der elektrischen Maschine bestromt wird, und der Rotor durch das Bestromen im Stillstand in einer von einer Totpunktstellung verschiedenen Ruhewinkelstellung festgehalten wird.
  • Bei dem Verfahren kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Statorwicklung drei Spulenstränge umfasst, die mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung mit Drehstrom bestromt werden.
  • Vorzugsweise wird ein Drehzahlverhalten der elektrischen Maschine mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit, insbesondere eines Mikroprozessors, der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert und/oder geregelt.
  • Bevorzugt wird eine Gleichspannung mittels eines Spannungswandlers, insbesondere eines Drehstromreglers, der Steuer- und/oder Regeleinrichtung in einen Drehstrom zum Betreiben der elektrischen Maschine umgewandelt.
  • Bei dem Verfahren wird bevorzugt nur ein Spulenstrang der Statorwicklung mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung im Stillstand der elektrischen Maschine bestromt.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei Spulenstränge der Statorwicklung mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung im Stillstand der elektrischen Maschine bestromt wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine sind als vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der beigefügten Zeichnung.
  • Die einzige Figur zeigt eine sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Eine in der Figur wiedergegebene sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 2, welcher eine Statorwicklung 3 aufweist. Unter der sensorlos betriebenen permanentmagneterregten elektrischen Maschine wird ein sensorlos betriebener bürstenloser Motor verstanden.
  • Die elektrische Maschine 1 umfasst vorliegend einen nicht dargestellten Rotor, welcher mindestens einen Permanentmagnet aufweist. Der mindestens eine Permanentmagnet weist dabei einen Nordpolbereich sowie einen Südpolbereich auf. Der Rotor ist rotatorisch bewegbar bezüglich des Stators gelagert.
  • Die Statorwicklung 3 umfasst vorliegend drei Spulenstränge 3a, 3b, 3c, welche im Beispiel in zwischen über den Umfang des Stators gleichmäßig voneinander beabstandet angeordneten Zähnen ausgebildeten Nuten gewickelt sind. Die Statorwicklung 3 umfasst somit drei Anschlusspole 4a, 4b, 4c, welche Anschlussklemmen der elektrischen Maschine 1 definieren.
  • Darüber hinaus umfasst die elektrische Maschine 1 eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5, welche weiterhin eine Steuer- und/oder Regeleinheit 6 sowie einen Spannungswandler 7 umfasst. Vorliegend ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 6 mit dem Spannungswandler 7 mittels Signalleitungen 8 gekoppelt, wobei der Spannungswandler 7 von der Steuer- und/oder Regeleinheit 6 ansteuerbar ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 6 ist im Beispiel als Mikrokontroller bzw. Mikroprozessor ausgebildet. Überdies ist der Spannungswandler 7 als Drehstromregler ausgebildet und umfasst im vorliegenden Beispiel eine Brückenschaltung einschließlich einer Mehrzahl von Transistoren, insbesondere Feldeffekttransistoren (MOSFET), so dass die drei Spulenstränge 3a, 3b, 3c der Statorwicklung 3 des Stators 2 über die Brückenschaltung mit den Transistoren kommutiert wird. Der Spannungswandler 7 hat die Aufgabe, eine Gleichspannung bzw. eine gleichgerichtete Spannung in einen Drehstrom zu wandeln, mit welchem die elektrische Maschine 1 über die drei Spulenstränge 3a, 3b, 3c versorgt wird. Hierzu ist der Spannungswandler 7 mit einer Gleichspannungsquelle 9 gekoppelt, welche beispielsweise eine Fahrzeugbatterie sein kann. Überdies ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 6 ebenfalls zur Energieversorgung mit der Gleichspannungsquelle 9 gekoppelt.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass die elektrische Maschine 1 im vorliegenden Beispiel als ein Antrieb für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, vorliegend eines Personenkraftwagens, vorgesehen ist.
  • Vorliegend richtet sich das Interesse auf ein Erkennen einer Rotorstellung während eines Startvorgangs der sensorlos betriebenen elektrischen Maschine 1 im Hinblick auf den nachfolgenden Betrieb. Insbesondere bei einer Start/Stop-Strategie bei einem Hybridantrieb des Kraftwagens muss die Rotorstellung während des Startvorgangs bekannt sein, um ein geregeltes und nicht gesteuertes Anfahren der elektrischen Maschine 1 zu gewährleisten. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit 6 derart ausgebildet ist, dass in einem Stillstand der elektrischen Maschine 1 einer der Spulenstränge 3a, 3b, 3c der Statorwicklung 3 bestromt wird, so dass der Rotor durch das Bestromen in einer von einer Totpunktstellung verschiedenen Ruhewinkelstellung festgehalten wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zwei oder drei Spulenstränge 3a, 3b, 3c gleichzeitig bestromt werden, wobei der Rotor ebenfalls in einer bekannten Ruhewinkelstellung festgelegt wird. Hierdurch wird erreicht, dass die im Stillstand der elektrischen Maschine 1 durch den Rotor angenommene Ruhewinkelstellung von der Steuer- und/oder Regeleinheit 6 bekannt ist, so dass beim Anfahren bzw. Starten der elektrischen Maschine 1 das Drehzahlverhalten der elektrischen Maschine 1 geregelt werden kann, ohne die elektrische Maschine 1 während eines Initialisierungsvorgangs ansteuern zu müssen. Hierdurch wird ein großer Fahrkomfort gewährleistet.
    • 1
    permanentmagneterregte elektrische Maschine
    2
    Stator
    3
    Statorwicklung
    3a, 3b, 3c
    Spulenstränge
    4a, 4b, 4c
    Anschlusspole
    5
    Steuer- und/oder Regeleinrichtung
    6
    Steuer- und/oder Regeleinheit
    7
    Spannungswandler
    8
    Signalleitungen
    9
    Gleichspannungsquelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10146964 A1 [0004]

Claims (12)

  1. Sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine (1), insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, mit einem eine Statorwicklung (3) aufweisenden Stator (2) und einem bezüglich des Stators (2) rotatorisch bewegbar gelagerten Rotor, welcher mindestens einen einen Nordpolbereich und einen Südpolbereich umfassenden Permanentmagnet aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5), welche mit der Statorwicklung (3) gekoppelt und zum Bestromen der Statorwicklung (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) zum Bestromen der Statorwicklung (3) in einem Stillstand der elektrischen Maschine (1) ausgebildet ist, und der Rotor durch das Bestromen im Stillstand in einer von einer Totpunktstellung verschiedenen Ruhewinkelstellung festlegbar ist.
  2. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (3) drei Spulenstränge (3a, 3b, 3c) umfasst, und die elektrische Maschine (1) zum Betrieb mit Drehstrom ausgebildet ist.
  3. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) eine Steuer- und/oder Regeleinheit (6), insbesondere einen Mikroprozessor, umfasst, welche zum Steuern und/oder Regeln eines Drehzahlverhaltens der elektrischen Maschine (1) ausgebildet ist.
  4. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) einen Spannungswandler (7), insbesondere einen Drehstromregler, umfasst, mittels welchem eine Gleichspannung in einen Drehstrom zum Betreiben der elektrischen Maschine (1) umwandelbar ist.
  5. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) zum Bestromen nur eines Spulenstrangs (3a, 3b, 3c) der Statorwicklung (3) im Stillstand der elektrischen Maschine (1) ausgebildet ist.
  6. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) zum Bestromen von mindestens zwei Spulensträngen (3a, 3b, 3c) der Statorwicklung (3) im Stillstand der elektrischen Maschine (1) ausgebildet ist.
  7. Verfahren zum Betreiben einer sensorlos betriebenen permanentmagneterregten elektrischen Maschine (1), insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, wobei die elektrische Maschine (1) einen eine Statorwicklung (3) aufweisenden Stator (2) und einen bezüglich des Stators (2) rotatorisch bewegbar gelagerten Rotor umfasst, welcher mindestens einen einen Nordpolbereich und einen Südpolbereich umfassenden Permanentmagnet aufweist, wobei die Statorwicklung (3) mittels einer mit der Statorwicklung (3) gekoppelten Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) bestromt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (3) mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) in einem Stillstand der elektrischen Maschine (1) bestromt wird, und der Rotor durch das Bestromen im Stillstand in einer von einer Totpunktstellung verschiedenen Ruhewinkelstellung festgehalten wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (3) drei Spulenstränge (3a, 3b, 3c) umfasst, die mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) mit Drehstrom bestromt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehzahlverhalten der elektrischen Maschine (1) mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit (6), insbesondere eines Mikroprozessors, der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) gesteuert und/oder geregelt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleichspannung mittels eines Spannungswandlers, insbesondere eines Drehstromreglers, der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) in einen Drehstrom zum Betreiben der elektrischen Maschine (1) umgewandelt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Spulenstrang der Statorwicklung (3) mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) im Stillstand der elektrischen Maschine (1) bestromt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Spulenstränge (3a, 3b, 3c) der Statorwicklung (3) mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) im Stillstand der elektrischen Maschine (1) bestromt werden.
DE102008010950A 2008-02-25 2008-02-25 Sensorlos betriebene permanentmagneterregte elektrische Maschine, insbesondere für eine Brennstoffzelleneinheit eines Kraftwagens, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer sonsorlos betriebenen permanentmagneterregten elektrischen Maschine Withdrawn DE102008010950A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012020323A1 (de) 2012-10-13 2014-04-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Start-Stopp-Automatik in einem Kraftfahrzeug

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010044783A1 (de) * 2010-03-02 2011-09-08 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg Bearbeitungsmaschine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10146964A1 (de) 2001-09-03 2003-04-10 Sunonwealth Electr Mach Ind Co Leicht zu startende Struktur eines bürstenlosen Gleichstrommotors

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3204644B2 (ja) * 1998-07-07 2001-09-04 松下電器産業株式会社 電動機の駆動装置および駆動方法
DE102004037584B4 (de) * 2004-08-03 2008-05-08 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit
US8242725B2 (en) * 2008-04-15 2012-08-14 Ford Global Technologies, Llc Method for operating sensorless and brushless motors

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10146964A1 (de) 2001-09-03 2003-04-10 Sunonwealth Electr Mach Ind Co Leicht zu startende Struktur eines bürstenlosen Gleichstrommotors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012020323A1 (de) 2012-10-13 2014-04-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Start-Stopp-Automatik in einem Kraftfahrzeug

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