DE102021119487A1

DE102021119487A1 - Elektromaschine

Info

Publication number: DE102021119487A1
Application number: DE102021119487.3A
Authority: DE
Inventors: Timijan Velic; Jan Nägelkrämer; Maximilian Barkow
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2023-02-02

Abstract

Eine Elektromaschine (20) weist eine Steuervorrichtung (23), eine Drehstellungssensoranordnung (25), einen Wechselrichter (34), eine Statoranordnung (50) und eine Rotoranordnung (70) auf, welche Steuervorrichtung (23) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom ersten Signal (27) ein Spannungsmuster (155; 156; 157) zwischen zwei Wicklungsanschlüssen (51, 52; 52, 53; 53, 51) zu erzeugen, welches Spannungsmuster (155; 156; 157) in einer elektrischen Periode,- in einem ersten Winkel-Teilbereich (0, π), welcher zwischen den Winkeln 0 rad und πrad liegt, bei mindestens einem vorgegebenen ersten Winkel (α1) eine erste Änderung von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen zweiten Winkel (α2) eine zweite Änderung von der zweiten Spannung zur ersten Spannung aufweist, welche erste Spannung positiv ist und positiver als die zweite Spannung ist, und- in einem zweiten Winkel-Teilbereich (π rad, 2π rad), welcher zwischen den Winkeln πrad und 2π rad liegt, bei mindestens einem vorgegebenen dritten Winkel (α3) eine dritte Änderung von einer dritten Spannung zu einer vierten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen vierten Winkel (α4) eine vierte Änderung von der vierten Spannung zur dritten Spannung aufweist, welche dritte Spannung negativ ist und negativer als die vierte Spannung ist,welches Spannungsmuster (155; 156; 157) im ersten Winkel-Teilbereich nicht achsensymmetrisch bezüglich der Ordinaten-Achse beim Winkel π/2 ist, und welches Spannungsmuster (155; 156; 157) im zweiten Winkel-Teilbereich nicht achsensymmetrisch bezüglich der Ordinaten-Achse beim Winkel 3/2 πist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine, ein Fahrzeug mit einer Elektromaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Elektromaschine.
Bei leistungsstarken Elektromaschinen können Heulgeräusche auftreten, und insbesondere bei leistungsstarken Sportwagen können diese störend sein.
Die JP 2013 - 215 041 A zeigt eine Endstufensteuervorrichtung, welche kontinuierlich und effektiv Geräusche und Verluste unterdrückt.
Die US 2005 / 0 073 280 A1 zeigt eine Technik zur Reduzierung oder Beeinflussung magnetischer Geräusche einer Wechselstrommaschine, bei welcher dem Grundschwingungsstrom ein harmonischer Strom der Ordnung n überlagert wird.
Die DE 10 2005 017 074 A1 zeigt ein Verfahren zur Steuerung von magnetisch bedingtem Geräusch von rotierenden Wechselstrommaschinen, bei welchem eine Überlagerung einer Frequenz einer (n-1)ten Ordnung in inverser Phasenfolge mit einem mehrphasigen Wechselstrom bezüglich einer Grundfrequenzkomponente des mehrphasigen Wechselstroms erfolgt.
Die US 2018 / 0 294 761 A1 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher in einer ersten Steuerung ein erstes Pulsbreitensignal für eine Mehrzahl von Schaltelementen erzeugt wird durch Vergleich modulierter Wellen von Spannungsbefehlen in Phasen, basierend auf einem Drehmomentbefehl für einen Motor, mit einer Trägerspannung. Eine zweite Steuerung erzeugt ein zweites Pulsbreitensignal.
Die DE 10 2019 118 463 A1 zeigt ein System zum Steuern einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs, welches ein Steuermodul hat, um Geräusche von der elektrischen Maschine durch Ändern einer Korrekturspannung als Reaktion auf eine Rückkopplung über die Geräusche zu dämpfen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Elektromaschine, ein neues Fahrzeug mit einer Elektromaschine und ein neues Verfahren zum Betreiben einer Elektromaschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Eine Elektromaschine weist eine Steuervorrichtung, eine Drehstellungssensoranordnung, einen Wechselrichter, eine Statoranordnung und eine Rotoranordnung auf, welche Elektromaschine als Synchronmaschine ausgebildet ist, welche Rotoranordnung eine Permanentmagnetanordnung aufweist, welche Drehstellungssensoranordnung dazu eingerichtet ist, ein den Winkel der Drehstellung der Rotoranordnung charakterisierendes erstes Signal zu erzeugen, welche Statoranordnung eine Wicklungsanordnung aufweist, welche Wicklungsanordnung Wicklungsanschlüsse aufweist, zwischen denen Wicklungen vorgesehen sind, und welche Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom ersten Signal ein Spannungsmuster zwischen zwei Wicklungsanschlüssen zu erzeugen, welches Spannungsmuster in einer elektrischen Periode, welche einen Winkelbereich von 0 rad bis 2 π rad umfasst,

- in einem ersten Winkel-Teilbereich, welcher zwischen den Winkeln 0 rad und π rad liegt, wobei 0 rad und πrad nicht Teil des ersten Winkel-Teilbereichs sind, bei mindestens einem vorgegebenen ersten Winkel eine erste Änderung von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen zweiten Winkel eine zweite Änderung von der zweiten Spannung zur ersten Spannung aufweist, welche erste Spannung positiv ist und positiver als die zweite Spannung ist, und
- in einem zweiten Winkel-Teilbereich, welcher zwischen den Winkeln πrad und 2π rad liegt, wobei πrad und 2π rad nicht Teil des zweiten Winkel-Teilbereichs sind, bei mindestens einem vorgegebenen dritten Winkel eine dritte Änderung von einer dritten Spannung zu einer vierten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen vierten Winkel eine vierte Änderung von der vierten Spannung zur dritten Spannung aufweist, welche dritte Spannung negativ ist und negativer als die vierte Spannung ist,

Ein solches Spannungsmuster bietet mehr Freiheitsgrade als ein bezüglich der Winkel π/2 bzw. 3/2 πachsensymmetrisches Spannungsmuster, und daher können gezielt und stabil Geräusche in unterschiedlichen Frequenzbereichen reduziert werden. Die inverse Wiederholung erleichtert die Berechnung der Modulationsgrade.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Spannung negativ und die vierte Spannung positiv. Durch diese Maßnahme können die Spannungsänderungen einen starken Einfluss haben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden

- der mindestens eine vorgegebene erste Winkel,
- der mindestens eine vorgegebene zweite Winkel, oder
- der mindestens eine vorgegebene erste Winkel und der mindestens eine vorgegebene zweite Winkel

- einem gewünschten Drehmoment,
- einer gewünschten Drehzahl, oder
- einem gewünschten Drehmoment und einer gewünschten Drehzahl vorgegeben. Drehmoment und Drehzahl ermöglichen jeweils und insbesondere zusammen eine gute Bestimmung des Arbeitspunkts und damit eine gute Grundlage für eine effektive Geräuschreduzierung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuervorrichtung einen Datenspeicher auf, in welchem Datenspeicher mindestens ein erster Vorgabewert für den mindestens einen vorgegebenen ersten Winkel und mindestens ein zweiter Vorgabewert für den mindestens einen vorgegebenen zweiten Winkel gespeichert sind. Dies ermöglicht das Speichern von geeigneten Winkeln und einen Abruf der gespeicherten Winkel für den jeweiligen Arbeitspunkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform entspricht im ersten Winkel-Teilbereich die Anzahl der ersten Winkel der Anzahl der zweiten Winkel. Hierdurch kann ein entsprechendes, invertiertes Spannungsmuster im zweiten Winkelbereich gut erzeugt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform entspricht im ersten Winkel-Teilbereich die Anzahl der ersten Winkel vor dem Winkel π/2 der Anzahl der zweiten Winkel nach dem Winkel π/2. Dies ermöglicht eine ausgeglichene Bestromung im Winkel-Teilbereich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Elektromaschine eine Strommessanordnung auf, welche Strommessanordnung dazu eingerichtet ist, ein den Strom durch mindestens eine der Wicklungen charakterisierendes zweites Signal zu erzeugen,
welche Steuervorrichtung einen Stromregler aufweist, welcher Stromregler dazu eingerichtet ist, den durch das zweite Signal charakterisierten Strom durch mindestens eine der Wicklungen auf einen Strom-Sollwert zu regeln und hierfür einen ersten Stellwert auszugeben, und welche Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom ersten Stellwert den mindestens einen vorgegebenen ersten Winkel und den mindestens einen vorgegebenen zweiten Winkel zu bestimmen. Die Winkel bestimmen die elektrisch in das Motorsystem eingebrachte Energie, und daher kann durch zeitliche Verlängerung oder Verkürzung der Bereiche mit der zweiten Spannung Einfluss auf den Strom genommen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, eine feldorientierte Regelung durchzuführen. Die feldorientierte Regelung erleichtert die Beeinflussung der relevanten Größen und die Geräuschunterdrückung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist ein Fahrzeug mindestens eine solche Elektromaschine und einen elektrischen Energiespeicher auf. Bei Fahrzeugen ist der Einfluss auf die Geräusche besonders vorteilhaft, und das Fahrzeug wird vom Nutzer als angenehm empfunden.
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Elektromaschine, welche Elektromaschine eine Steuervorrichtung, eine Drehstellungssensoranordnung, einen Wechselrichter, eine Statoranordnung und eine Rotoranordnung aufweist, welche Elektromaschine als Synchronmaschine ausgebildet ist, welche Rotoranordnung eine Permanentmagnetanordnung aufweist, welche Drehstellungssensoranordnung dazu eingerichtet ist, ein den Winkel der Drehstellung der Rotoranordnung charakterisierendes erstes Signal zu erzeugen, welche Statoranordnung eine Wicklungsanordnung aufweist, welche Wicklungsanordnung Wicklungsanschlüsse aufweist, zwischen denen Wicklungen vorgesehen sind, wird durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit vom ersten Signal ein Spannungsmuster zwischen zwei Wicklungsanschlüssen erzeugt, welches Spannungsmuster in einer elektrischen Periode, welche einen Winkelbereich von 0 rad bis 2 π rad umfasst,

- in einem ersten Winkel-Teilbereich, welcher zwischen den Winkeln 0 rad und π rad liegt, wobei 0 rad und πrad nicht Teil des ersten Winkel-Teilbereichs sind, bei mindestens einem vorgegebenen ersten Winkel eine erste Änderung von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen zweiten Winkel eine zweite Änderung von der zweiten Spannung zur ersten Spannung aufweist, welche erste Spannung positiv ist und positiver als die zweite Spannung ist, und
- in einem zweiten Winkel-Teilbereich, welcher zwischen den Winkeln πrad und 2π rad liegt, wobei πrad und 2π rad nicht Teil des zweiten Winkel-Teilbereichs sind, bei mindestens einem vorgegebenen dritten Winkel eine dritte Änderung von einer dritten Spannung zu einer vierten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen vierten Winkel eine vierte Änderung von der vierten Spannung zur dritten Spannung aufweist, welche dritte Spannung negativ ist und negativer als die vierte Spannung ist, wobei zu jedem vorgegebenen ersten Winkel ein zugehöriger vorgegebener dritter Winkel vorgesehen ist, welcher dritte Winkel vom ersten Winkel einen Winkelabstand von π rad hat, wobei zu jedem vorgegebenen zweiten Winkel ein zugehöriger vorgegebener vierter Winkel vorgesehen ist, welcher vierte Winkel vom zweiten Winkel einen Winkelabstand von π rad hat, welches Spannungsmuster im ersten Winkel-Teilbereich nicht achsensymmetrisch bezüglich der Ordinaten-Achse beim Winkel π/2 ist, und welches Spannungsmuster im zweiten Winkel-Teilbereich nicht achsensymmetrisch bezüglich der Ordinaten-Achse beim Winkel 3/2 πist.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es zeigt:

1 in einer schematischen Draufsicht ein Fahrzeug mit Elektromaschinen und einem elektrischen Energiespeicher,
2 in einer schematischen Darstellung eine Elektromaschine von 1,
3 ein Campbell-Diagramm für einen Hochlauf der Elektromaschine von 2,
4 ein Spannungsmuster für einen nicht erfindungsgemäßen Blockbetrieb,
5 ein Spannungsmuster für eine nicht erfindungsgemäße Mittelpulstaktung,
6 ein Spannungsmuster für eine nicht erfindungsgemäße Mittelpulstaktung,
7 ein Diagramm des Modulationsgrads der Grundschwingung in Abhängigkeit von einem ersten Umschaltwinkel und einem zweiten Umschaltwinkel des Spannungsmusters von 6,
8 ein Diagramm des Modulationsgrads der fünften Harmonischen in Abhängigkeit von einem ersten Umschaltwinkel und einem zweiten Umschaltwinkel des Spannungsmusters von 6,
9 ein Diagramm des Modulationsgrads der siebten Harmonischen in Abhängigkeit von einem ersten Umschaltwinkel und einem zweiten Umschaltwinkel des Spannungsmusters von 6,
10 eine erste Ausführungsform eines Spannungsmusters,
11 ein Diagramm des Modulationsgrads der Grundschwingung in Abhängigkeit von einem ersten Umschaltwinkel und einem zweiten Umschaltwinkel des Spannungsmusters von 10,
12 ein Diagramm der Phasenverschiebung der Grundschwingung in Abhängigkeit von einem ersten Umschaltwinkel und einem zweiten Umschaltwinkel des Spannungsmusters von 10
13 ein Diagramm des Modulationsgrads der fünften Harmonischen in Abhängigkeit von einem ersten Umschaltwinkel und einem zweiten Umschaltwinkel des Spannungsmusters von 10,
14 ein Diagramm der Phasenverschiebung der fünften Harmonischen in Abhängigkeit von einem ersten Umschaltwinkel und einem zweiten Umschaltwinkel des Spannungsmusters von 10,
15 eine zweite Ausführungsform eines Spannungsmusters,
16 eine Ausführungsform einer Steuervorrichtung der Elektromaschine von 2,
17 eine allgemeine dritte Ausführungsform eines Spannungsmusters mit einer Anzahl f frei wählbarer Schaltwinkel,
18 einen allgemeinen Fourier-Koeffizienten b_k für das Spannungsmuster von 17, und
19 einen allgemeinen Fourier-Koeffizienten a_k für das Spannungsmuster von 17.

Im Folgenden sind gleiche oder gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden üblicherweise nur einmal beschrieben. Die Beschreibung ist figurenübergreifend aufeinander aufbauend, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 in einer schematischen Draufsicht.
Im Bereich der Front (des Bugs) 11 des Kraftfahrzeugs 10 sind, bevorzugt lenkbar, ein linkes vorderes Vortriebsrad 83 und ein rechtes vorderes Vortriebsrad 84 angeordnet, welche zum Vortrieb mit einer Elektromaschine 20 drehmomentübertragend verbunden sind. Die Elektromaschine 20 kann auch als elektrische Maschine oder elektrische Antriebsmaschine bezeichnet werden, und bevorzugt kann sie sowohl zum Antrieb (positive Beschleunigung) als auch zum Bremsen (negative Beschleunigung) und zur Rekuperation genutzt werden.
Im Bereich des Hecks 12 ist eine weitere Elektromaschine 20' angeordnet, welche zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 10 über ein Getriebe 85 und ein Differenzial 86 mit einem linken hinteren Vortriebsrad 81 und mit einem rechten hinteren Vortriebsrad 82 verbunden ist.
Im Ausführungsbeispiel ist zwischen den vorderen Vortriebsrädern 83, 84 und den hinteren Vortriebsrädern 81, 82 ein elektrischer Energiespeicher 88 vorgesehen. Ein solcher elektrischer Energiespeicher 88 wird auch als Traktionsbatterie oder Hochvolt-Batterie bezeichnet. Der Energiespeicher 88 dient als Spannungsquelle für die Elektromaschinen 20, 20'. Eine Steuervorrichtung (z.B. Bordcomputer) 23 ist vorgesehen, und sie umfasst einen Datenspeicher 90 und einen Prozessor 89. Die Steuervorrichtung 23 steuert im Ausführungsbeispiel die Versorgung der Elektromaschinen 20, 20'.
2 zeigt die Elektromaschine 20, welche vom elektrischen Energiespeicher 88 über die Leitungen 31 (Pluspol-Leitung) und 32 (Minuspol-Leitung) gespeist wird.
Die Elektromaschine 20 hat die Steuervorrichtung 23, einen Wechselrichter 34, eine Statoranordnung 50, eine Rotoranordnung 70 und eine Drehstellungssensoranordnung 25. Die Elektromaschine 20 ist als Synchronmaschine ausgebildet, und die Rotoranordnung 70 weist eine Permanentmagnetanordnung 71 auf.
Die Drehstellungssensoranordnung 25 ist dazu eingerichtet, ein die Drehstellung Θ der Rotoranordnung 70 charakterisierendes erstes Signal 27 zu erzeugen.
Die Drehstellungssensoranordnung ist bevorzugt als Sinus/Cosinus-Drehstellungssensoranordnung oder als sonstige Drehstellungssensoranordnung ausgebildet, die bei jeder Drehstellung einen Wert für den Drehstellungswinkel liefern kann. Es sind auch andere Drehstellungssensoranordnungen möglich, die nur bei vorgegebenen Drehstellungen eine Signaländerung durchführen bzw. eine Information liefern, wobei dann beispielsweise unter Zugrundelegung der aktuellen Drehzahl der Wert für die aktuelle Drehstellung zwischen den vorgegebenen Signaländerungen angenähert wird.
Der Wechselrichter 34 hat Ausgänge 41, 42, 43, welche über Leitungen 44, 45, 46 mit den Wicklungsanschlüssen 51, 52, 53 verschaltet sind. Die Steuervorrichtung 23 überträgt über eine Signalleitung 24 ein Steuersignal 28 an den Wechselrichter 34, um über den Wechselrichter das Spannungsmuster zu erzeugen. Der Wechselrichter 34 kann auch als Endstufe oder Inverter bezeichnet werden, und bevorzugt ist er als Pulswechselrichter ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel ist der Wechselrichter 34 als Vollbrückenschaltung mit drei Brückenzweigen ausgebildet. Es sind auch andere Wechselrichter 34 möglich, die beispielsweise mehr als drei Spannungszustände (positiv, negativ und nichtleitend) ermöglichen, also beispielsweise (+300 V, + 150 V, 0 V bzw. nichtleitend, - 150 V und - 300 V). Die Spannungszustände können auch durch eine Taktung beeinflusst werden.
Die Statoranordnung 50 weist eine Wicklungsanordnung 60 auf.
Die Wicklungsanordnung 60 hat Wicklungsanschlüsse 51, 52, 53, zwischen denen Wicklungen 61, 62, 63 bzw. u, v, w vorgesehen sind. Die Wicklung 61 ist zwischen den Wicklungsanschlüssen 51 und 52 verschaltet, die Wicklung 62 zwischen den Wicklungsanschlüssen 52 und 53, und die Wicklungsanordnung 63 zwischen den Wicklungsanschlüssen 53 und 51.
Im Ausführungsbeispiel hat die Wicklungsanordnung 60 eine Dreieck-Verschaltung, es ist aber beispielsweise alternativ eine Stern-Verschaltung möglich.
Die Steuervorrichtung 23 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit vom ersten Signal 27 ein Spannungsmuster zwischen zwei Wicklungsanschlüssen zu erzeugen. Bevorzugt werden in mehreren Wicklungen 61, 62, 63 Spannungsmuster erzeugt, und besonders bevorzugt in allen Wicklungen 61, 62, 63 gleichzeitig. Dabei sind die Spannungsmuster bevorzugt vom Aufbau her gleich vorgegeben, jedoch jeweils zwischen den drei Phasen um einen Phasenwinkel 2π/3 bzw. 120 ° elektrisch phasenversetzt.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine dreiphasige Elektromaschine, welche bei jeder Drehstellung der Rotoranordnung 70 eine Drehmomenterzeugung ermöglicht. Mehrphasige Elektromaschinen (z.B. auch fünfphasig) sind daher gegenüber einphasigen Elektromaschinen bei Kraftfahrzeugen 10 bevorzugt.
Die Rotoranordnung 71 ist im Ausführungsbeispiel vierpolig, und daher entspricht eine mechanische Umdrehung der Rotoranordnung 70 zwei elektrischen Umdrehungen der Rotoranordnung 70. Anders ausgedrückt ist die Wechselwirkung zwischen der Rotoranordnung 70 und der Statoranordnung 50 nach einer Drehung der Rotoranordnung 70 um 180° mechanisch wieder identisch. Eine mechanische Umdrehung von 360° mechanisch bzw. 2π rad mechanisch entspricht somit zwei elektrischen Umdrehungen von 720° elektrisch bzw. 4π rad elektrisch.
Bei einer Rotoranordnung 70 mit vier Polpaaren entspricht eine mechanische Umdrehung (360° mechanisch) vier elektrischen Umdrehungen, und bei einer Rotoranordnung 70 mit drei Polpaaren entspricht eine mechanische Umdrehung drei elektrischen Umdrehungen.
Die Elektromaschine 20 weist eine Strommessanordnung 29 auf, welche dazu eingerichtet ist, ein den Strom durch mindestens eine der Wicklungen 61, 62, 63 charakterisierendes Signal i_abc zu erzeugen, welches Signal i_abc bevorzugt zu jedem der Ströme durch die Wicklungen 61, 62, 63 eine Information trägt.
3 zeigt in schematischer Darstellung ein Campbell-Diagramm, welches die Spektren bei einem Hochlauf der Elektromaschine 20 mit einem Drehmoment von 250 Nm darstellt. Auf der Abszisse ist die Drehzahl der Elektromaschine 20 aufgetragen, und in Richtung der Ordinate sind die bei der jeweiligen Drehzahl auftretenden Frequenzen der Geräusche der Elektromaschine 20 aufgetragen. Die Messung wurde durchgeführt mit einer Elektromaschine 20, welche eine Polpaarzahl von vier hat. Die Bereiche 104, 106 und 108 zeigen spektrale Bereiche der Geräusche, welche mit der Drehzahl n linear zunehmen. Hierbei entspricht der Bereich 104 der 24. Ordnung, der Bereich 106 der 48. Ordnung und der Bereich 108 der 72. Ordnung. Aufgrund der Polpaarzahl von vier entspricht bspw. die 24. mechanische Ordnung im elektrischen System der 6. elektrischen Ordnung.
Im Bereich 102 sind besonders starke Geräusche aufgetreten, und dies entspricht der Eigenfrequenz der Elektromaschine 20.
Es gibt unterschiedliche Effekte innerhalb der Elektromaschine 20, welche zu Geräuschen führen. Durch die geschalteten Spannungen fließen innerhalb der Elektromaschine 20 elektrische Ströme, die sowohl radiale als auch tangentiale Kräfte zum einen auf die Statorzähne und die Wicklung und zum anderen auf die Rotoranordnung 70 bewirken. Diese Kräfte tragen insbesondere zu einer Verformung der Oberfläche der Elektromaschine 20 bei und verursachen sowohl akustische als auch vibroakustische Geräusche.
In Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Elektromaschine 20 können einzelne Ordnungen maßgeblich pegelbestimmend sein. Beispielsweise kann bei einer geringen Drehzahl eine Drehmomentpulsation und bei einer hohen Drehzahl eine Anregung durch Radialkräfte maßgeblich für die Entstehung der Geräusche verantwortlich sein. Es ist auch eine Superposition einzelner Effekte möglich.
4 zeigt die Spannung an der Wicklung 61 bzw. u. Die Spannung ist aufgetragen über die Zeit, wobei die Zeitdauer beginnt bei 0 µs und endet bei 1 µs. Bei 0,5 µs erfolgt ein Wechsel von + 300 Volt auf - 300 Volt, um in Abhängigkeit von der aktuellen Drehstellung bspw. weiterhin ein antreibendes Drehmoment zu erzeugen. In elektrischen Winkeln ausgedrückt ist die Spannung u_uM im elektrischen Winkelbereich 0 ° el. und 180 ° el. auf + 300 Volt und im Bereich 180 ° el. bis 360 ° el. auf - 300 Volt. Dies entspricht bei einer Blockkommutierung einer maximalen Energiezufuhr zur Statoranordnung 50.
Das - nicht erfindungsgemäße - Spannungsmuster 150 des Blockbetriebs von 4 ermöglicht keine Variierung der Grundschwingungsspannung oder Oberschwingungsspannungen, eine Reduzierung der Geräusche zu ermöglichen.
Bei einer konstanten Drehzahl entspricht der Zeitpunkt 0 µs beispielsweise einem Drehwinkel 0 rad el., der Zeitpunkt 0,5 µs einem Drehwinkel πrad el., und der Zeitpunkt 1,0 µs einem Drehwinkel 2π rad el.
Bei Synchronmotoren erfolgt bevorzugt eine Kommutierung in Abhängigkeit von der Drehstellung, und daher wird in den folgenden Figuren der elektrische Drehwinkel im Bogenmaß angegeben.
5 zeigt ein geändertes Spannungsmuster 151 mit einer Mittelpulstaktung. Auf der Abszisse ist ein Winkelbereich des Drehwinkels α von 0 bis 2 π dargestellt. Die Spannung ist im Winkelbereich 0 bis πnicht mehr durchgehend positiv, sondern sie wird im Bereich um den Winkel π/2 herum negativer bzw. weniger positiv. Hierzu ist ein Winkel α1 eingezeichnet, bei dem die Spannung negativer wird, und bei einem bezüglich der Ordinaten-Achse bei π/2 symmetrischen Winkel π- α1 wird die Spannung wieder positiver. Im Winkelbereich von πbis 2π ist die Spannung u_uM ausgehend vom Winkel π negativ, beim Winkel π+ α1 wird sie positiver, beim Winkel 2π - α1 wieder negativer, und anschließend bleibt sie negativ bis zum Winkel 2π. Dieses Spannungsmuster hat über den Winkel α1 einen Freiheitsgrad, mit dem die Grundschwingungsspannung im Mittel eingestellt werden kann.
6 zeigt ein weiteres Spannungsmuster 152, bei dem im Winkelbereich 0 bis α1 eine hohe Spannung an der Wicklung 61 anliegt, im Winkelbereich α1 bis α2 eine niedrigere Spannung, im Winkelbereich α2bis π- α2eine höhere Spannung, im Winkelbereich π- α2bis π- α1 eine niedrigere Spannung und im Winkelbereich π - α1 bis π eine höhere Spannung anliegt. Im Winkelbereich π bis 2π wiederholt sich das Muster invertiert, und es herrscht eine Punktsymmetrie zu einem Punkt 165 beim Winkel πund bei der Spannung 0 Volt. Ein solches Pulsmuster besitzt zwei Freiheitsgrade, und es können die Grundschwingungsspannung sowie eine Oberschwingung durch entsprechende Wahl der Winkel α1 und α2beeinflusst werden.
Die Spannungsmuster von 4 bis 6 sind jeweils im Winkelbereich 0 bis π achsensymmetrisch zur Ordinaten-Achse 167 bei π/2 und im Winkelbereich πbis 2π achsensymmetrisch zur Ordinaten-Achse 168 bei 3π/2.
7 zeigt den Modulationsgrad der Grundschwingung für das Spannungsmuster 152 von 6. Auf der Abszisse ist der erste Winkel α1 aufgetragen, und auf der Ordinate der zweite Winkel α2, jeweils in Grad. Der Modulationsgrad der Grundschwingung nimmt mit zunehmendem erstem Winkel α1 ab und mit abnehmendem zweiten Winkel α2ab.
8 zeigt ein Diagramm entsprechend 7 für den Modulationsgrad m der fünften Harmonischen des Spannungsmusters 152. Der Modulationsgrad m hat hier unterschiedliche Felder, und Linien zeigen Bereiche mit gleichem Modulationsgrad m an. Eine Linie 161 hat den Modulationsgrad m = 0, und eine Wahl der Winkel α1 und α2derart, dass ein Punkt der Linie 161 getroffen wird, ermöglicht eine Eliminierung der fünften Harmonischen. Es muss nicht der Modulationsgrad m = 0 gewählt werden, und eine Verringerung der fünften Harmonischen tritt beispielsweise auch bei einer Änderung des Modulationsgrads von m = 0,6 auf m = 0,3 auf.
9 zeigt ein Diagramm entsprechend 7 und 8 für den Modulationsgrad m der siebten Harmonischen des Spannungsmusters 152. Auch hier treten Felder auf, in deren Zentren der Modulationsgrad m entweder besonders positiv oder besonders negativ sind.
Wenn nun bspw. die fünfte Harmonische von 8 bei einem vorgegebenen Arbeitspunkt zu besonders starken Geräuschen führt, kann eine Kombination der Werte α1 und α2gewählt werden, bei welcher der Modulationsgrad m der fünften Harmonischen kleiner ist. Hierbei müssen natürlich Randbedingungen beachtet werden, und die Energiezufuhr muss so groß bleiben, dass die Elektromaschine mit dem gewünschten Drehmoment oder mit der gewünschten Drehzahl betrieben werden kann. Eine Änderung der Werte α1 und α2wirkt sich immer auf die Grundschwingung und auf unterschiedliche Modulationsgrade aus, und daher muss bei einer Änderung der Werte α1 und α2die Auswirkung auf die Geräusche insgesamt betrachtet werden, um geeignete Werte zu finden.
10 zeigt eine Ausführungsform eines Spannungsmusters 155, bei der in einem ersten Winkelbereich 0 bis π- ausgehend vom Winkel 0 - bei einem Drehwinkel α1 die Spannung verringert wird und bei einem Drehwinkel α2die Spannung erhöht wird. Im zweiten Winkelbereich πbis 2π wird entsprechend - ausgehend vom Winkel π- nach einem Winkel α1 die Spannung erhöht und anschließend nach einem Winkel α2die Spannung wieder erniedrigt. Durch diese Definition kann die Symmetrie hinsichtlich der Achse π/2 bzw. 3π/2 aufgehoben werden, indem die Drehwinkel α1 und α2einen unterschiedlichen Abstand vom Drehwinkel π/2 bzw. bzw. 3π/2 haben. Dies führt zu einem asymmetrischen Pulsmuster im Bereich 0 bis πbzw. im Winkelbereich πbis 2π, und hierdurch ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten der Beeinflussung des Modulationsgrads der Grundschwingung und der Harmonischen gegenüber dem entsprechenden symmetrischen Spannungsmuster 151 von 5. Das Spannungsmuster 155 wiederholt sich jedoch ab dem Winkel πinvertiert. Wenn beispielsweise bei einem Winkel α1 die Spannung erniedrigt wird, dann wird bei π+ α1 die Spannung erhöht. Diese invertierte Wiederholung des Spannungsmusters 151 aus dem ersten Winkelbereich zwischen 0 und πim zweiten Winkelbereich π bis 2π. Hierdurch kann die Phase der Harmonischen besser eingestellt werden.
Die niedrigere Spannung im ersten Winkelbereich kann beispielsweise auch bei 0 V liegen, und die höhere Spannung im zweiten Winkelbereich kann beispielsweise auch bei 0 V liegen.
Vorgabewerte für die Winkel α1, α2, ... können bevorzugt im Datenspeicher 90 von 1 gespeichert sein und für den jeweiligen Arbeitspunkt abgerufen werden.
11 zeigt den Modulationsgrad m für die Grundschwingung beim Spannungsmuster 155 von 10, und 12 zeigt die Phasenverschiebung der Grundschwingung in Abhängigkeit vom ersten Winkel α1 und zweiten Winkel α2.
13 zeigt den Modulationsgrad der fünften Harmonischen beim Spannungsmuster 155 von 10 in Abhängigkeit vom ersten Winkel α1 und zweiten Winkel α2, und 14 zeigt die Phasenverschiebung der fünften Harmonischen in Abhängigkeit des ersten Drehwinkels α1 und des zweiten Drehwinkels α2.
Durch die Aufhebung der Achsensymmetrie bei π/2 bzw. 3π/2 im Pulsmuster von 10 ergeben sich gegenüber dem Spannungsmuster 151 von 5 zusätzliche Freiheitsgrade, welche eine bessere und robustere Realisierung der Geräuschunterdrückung ermöglichen. Das Potenzial des synchronen deterministischen Pulsmusters kann hierdurch besser ausgereizt werden. Die Phase der Harmonischen kann eingestellt werden.
15 zeigt eine Ausführungsform eines Spannungsmusters 156, bei der im Winkelbereich 0 bis π- ausgehend vom Winkel 0 - bei einem Drehwinkel α1 die Spannung verringert wird, bei einem Drehwinkel α2die Spannung erhöht wird, bei einem Drehwinkel α3 die Spannung verringert wird und bei einem Drehwinkel α4 die Spannung erhöht. Im Winkelbereich πbis 2π wird entsprechend - ausgehend vom Winkel π- nach einem Winkel α1 die Spannung erhöht, nach einem Winkel α2die Spannung erniedrigt, nach einem Winkel α3 die Spannung erhöht und nach einem Winkel α4 die Spannung erniedrigt. Dabei sind im Ausführungsbeispiel die Pulse gegenüber dem Spannungsmuster 152 etwas nach rechts verschoben, um die Symmetrie bei der Ordinaten-Achse bei π/2 bzw. bei 3 π/2 aufzulösen und weitere Freiheitsgrade zu ermöglichen.
Bevorzugt wird eine modifizierte Mittelpulstaktung durchgeführt, bei der im ersten Winkelbereich 0 bis πdie Anzahl der Winkel α1, α2vor dem Winkel π/2 der Anzahl der Winkel α3, α4 nach dem Winkel π/2 entspricht, wobei trotzdem die Symmetrie bezüglich der Ordinaten-Achse bei π/2 aufgehoben wird. Es sind jedoch auch Spannungsmuster möglich, bei denen sich die Anzahl vor und nach dem Winkel π/2 unterscheidet.
Ein Vorteil der gezeigten Spannungsmuster ist, dass sie nicht durch das Abtasttheorem limitiert werden. Bei der Charakteristik der Spannungsmuster muss jedoch beachtet werden, dass die Amplituden der Harmonischen proportional zu 1/k abnehmen.
Die gezeigten Spannungsmuster sind als Rechteckmuster ggf. idealisiert, und sie können in Abhängigkeit von der Größe des elektrischen Energiespeichers oder beispielsweise von einer bei einer Bremsung induzierten Spannung von der Rechteckform abweichen.
16 zeigt eine Ausführungsform der Steuervorrichtung 23. Eine Steuersignalerzeugungsvorrichtung 200 ist vorgesehen, um in Abhängigkeit vom Drehstellungssignal 27 und von den über eine Leitung 214 zugeführten Schaltwinkeln α1, α2, ... das Steuersignal 28 für den Wechselrichter 34 zu erzeugen. Diese Steuersignalerzeugungsvorrichtung 200 würde bspw. mit einer entsprechenden Vorgabe der Schaltwinkel α1, α2, ... ausreichen, um einen Lüfter nach dem Anlauf geräuscharm zu betreiben.
Die vorliegend gezeigte Steuervorrichtung 23 enthält zusätzlich eine Stromregelung und eine Vorgabe der Schaltwinkel α1, α2, ... in Abhängigkeit vom aktuellen Arbeitspunkt der Elektromaschine 20. Verwendet wird eine Vektorregelung. Die Stromregelung ist beispielhaft als feldorientierte Regelung mit Park-Clarke-Transformation ausgeführt.
Hierzu werden einer ersten Transformationsvorrichtung 204 aktuelle Messwerte der Statoranordnung 50 und der Rotoranordnung 70 zugeführt, insbesondere das Drehstellungssignal 27, die Ströme i in den einzelnen Wicklungen 61, 62, 63 und/oder die Spannung an den einzelnen Wicklungen 61, 62, 63.
Die erste Transformationsvorrichtung 204 ist bspw. als Clarke-Transformationsvorrichtung ausgebildet, und sie führt eine Abbildung der mehrphasigen Größen der Elektromaschine in ein statorfestes, zweiachsiges αβ-Koordinatensystem durch.
Das Ergebnis wird über eine Leitung 206 an eine zweite Transformationsvorrichtung 208 weitergeleitet, und in der zweiten Transformationsvorrichtung 208 wird bspw. eine Park-Transformation durchgeführt, bei der das statorfeste αβ-Koordinatensystem überführt wird in ein Koordinatensystem mit den aufeinander rechtwinklig stehenden Achsen d, q, welches mit der Rotoranordnung 70 mitrotiert.
Das Ergebnis wird über eine Leitung 210 einer Schaltwinkelerzeugungsvorrichtung 212 zugeführt. In der Schaltwinkelerzeugungsvorrichtung 212 findet eine Stromregelung statt, und es werden geeignete Schaltwinkel α1, α2, ... erzeugt.
Die Schaltwinkelerzeugungsvorrichtung 212 führt die Schaltwinkel α1, α2, ... über eine Signalleitung 214 der Steuersignalerzeugungsvorrichtung 200 zu.
Über eine Leitung 222 wird der Schaltwinkelerzeugungsvorrichtung 212 ein Soll-Strom i_dq,ref zugeführt.
Eine Geräuschreduzierungsvorrichtung 220 zur aktiven Geräuschreduzierung ist vorgesehen, und dieser werden über eine Leitung 218 Parameter zugeführt, welche geeignet sind, den Arbeitspunkt der Elektromaschine 20 zu charakterisieren. Hierfür sind insbesondere geeignet:

- der aktuelle Strom i_dq im dq-Koordinatensystem,
- der aktuelle Polradwinkel Θ,
- die aktuelle Temperatur T, und/oder
- die Drehzahl n.

Die Geräuschreduzierungsvorrichtung 220 ermittelt aus den Parametern für den Arbeitspunkt geeignete Vorgaben oder Randbedingungen für die Schaltwinkel α1, α2, ... und gibt diese über eine Leitung 221 an die Schaltwinkelerzeugungsvorrichtung 212 aus.
Die Schaltwinkelerzeugungsvorrichtung 212 erzeugt aus den Signalen an den Leitungen 221, 222 und 210 geeignete Schaltwinkel α1, α2, ..., und dies kann bspw. unter Verwendung einer Lookup-Tabelle erfolgen, in der geeignete Schaltwinkel α1, α2, ... für die aktuellen Signale an den Leitungen 221, 222 und 210 gespeichert sind. Alternativ kann bspw. unter Auswertung der Diagramme von 11 bis 14 zum aktuellen Arbeitspunkt eine geeignete Vorgabe für die Schaltwinkel α1, α2, ... ermittelt werden.
Für die Beeinflussung der Oberschwingungen ist keine Aufschaltung zusätzlicher Frequenzen erforderlich, sondern die Beeinflussung erfolgt durch eine entsprechende Vorgabe der Schaltwinkel.
Der vorliegende Stromregler kann in einer weiteren Ausführungsform als Teil eines Kaskadenreglers verwendet werden, indem bspw. einem Drehzahlregler ein Drehzahl-Sollwert vorgegeben wird, und die Steuervorrichtung 23 gibt in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichers des Drehzahlreglers als Stellwert einen geeigneten Strom i_dq,ref an die Schaltwinkelerzeugungsvorrichtung 212 aus.
Eine weitere Regleranordnung kann einen Drehmomentregler aufweisen, welcher das durch die Elektromaschine 20 erzeugte Drehmoment auf einen Drehmoment-Sollwert regelt.
17 zeigt ein allgemeines Spannungsmuster mit einer Anzahl f frei wählbarer Schaltwinkel α1, α2, ..., αf im Winkelbereich 0 bis π, wobei gilt:

0 < α1 < α2 < ... < αf < π. Das gezeigt Spannungsmuster ist asymmetrisch bezüglich der Achse bei π/2 bzw. bei 3π/2, und die Fourier-Reihe für dieses asymmetrische synchrone Spannungsmuster liefert als Ergebnis für die a_k - und b_k -Koeffizienten die in 18 und 19 gezeigten Formeln.

Der k-te Modulationsgrad m_k ergibt sich aus dem b_k-Koeffizienten zu m_k = 2 b_k / u_dc
Im Ergebnis kann durch die asymmetrischen Spannungsmuster die Komplexität erhöht werden, und es ergeben sich gegenüber symmetrischen Spannungsmustern zusätzliche Freiheitsgrade für die Beeinflussung der Geräusche. Es ergeben sich zudem neue Freiheiten bei der Feldschwächung, und durch die Verwendung synchroner Spannungsmuster und einer zusätzlichen Möglichkeit einer aktiven Geräuschunterdrückung können neue Funktionen realisiert werden und die Effizienz gesteigert werden.
Die Erlangung zusätzlicher Freiheitsgrade durch Einführung von Asymmetrien bei ursprünglich symmetrischen Spannungsmustern für Synchronmotoren ist mit allen gängigen synchronen Spannungsmustern möglich, und sie ermöglicht die Eliminierung bzw. Schwächung weiterer Harmonischer.
Naturgemäß sind im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013215041 A [0003]
US 20050073280 A1 [0004]
DE 102005017074 A1 [0005]
US 20180294761 A1 [0006]
DE 102019118463 A1 [0007]

Claims

Elektromaschine (20), welche eine Steuervorrichtung (23), eine Drehstellungssensoranordnung (25), einen Wechselrichter (34), eine Statoranordnung (50) und eine Rotoranordnung (70) aufweist, welche Elektromaschine (20) als Synchronmaschine ausgebildet ist, welche Rotoranordnung (70) eine Permanentmagnetanordnung (71) aufweist, welche Drehstellungssensoranordnung (25) dazu eingerichtet ist, ein den Winkel der Drehstellung der Rotoranordnung (70) charakterisierendes erstes Signal (27) zu erzeugen, welche Statoranordnung (50) eine Wicklungsanordnung (60) aufweist, welche Wicklungsanordnung (60) Wicklungsanschlüsse (51, 52, 53) aufweist, zwischen denen Wicklungen (61, 62, 63) vorgesehen sind, und welche Steuervorrichtung (23) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom ersten Signal (27) ein Spannungsmuster (155; 156; 157) zwischen zwei Wicklungsanschlüssen (51, 52; 52, 53; 53, 51) zu erzeugen, welches Spannungsmuster (155; 156; 157) in einer elektrischen Periode, welche einen Winkelbereich von 0 rad bis 2 πrad umfasst, - in einem ersten Winkel-Teilbereich (0, π), welcher zwischen den Winkeln 0 rad und πrad liegt, wobei 0 rad und πrad nicht Teil des ersten Winkel-Teilbereichs sind, bei mindestens einem vorgegebenen ersten Winkel (α1) eine erste Änderung von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen zweiten Winkel (α2) eine zweite Änderung von der zweiten Spannung zur ersten Spannung aufweist, welche erste Spannung positiv ist und positiver als die zweite Spannung ist, und - in einem zweiten Winkel-Teilbereich (π rad, 2π rad), welcher zwischen den Winkeln π rad und 2π rad liegt, wobei π rad und 2π rad nicht Teil des zweiten Winkel-Teilbereichs sind, bei mindestens einem vorgegebenen dritten Winkel (α3) eine dritte Änderung von einer dritten Spannung zu einer vierten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen vierten Winkel (α4) eine vierte Änderung von der vierten Spannung zur dritten Spannung aufweist, welche dritte Spannung negativ ist und negativer als die vierte Spannung ist, wobei zu jedem vorgegebenen ersten Winkel (α1) ein zugehöriger vorgegebener dritter Winkel (α3) vorgesehen ist, welcher dritte Winkel (α3) vom ersten Winkel (α1) einen Winkelabstand von πrad hat, wobei zu jedem vorgegebenen zweiten Winkel (α2) ein zugehöriger vorgegebener vierter Winkel (α4) vorgesehen ist, welcher vierte Winkel (α4) vom zweiten Winkel (α2) einen Winkelabstand von πrad hat, welches Spannungsmuster (155; 156; 157) im ersten Winkel-Teilbereich nicht achsensymmetrisch bezüglich der Ordinaten-Achse beim Winkel π/2 ist, und welches Spannungsmuster (155; 156; 157) im zweiten Winkel-Teilbereich nicht achsensymmetrisch bezüglich der Ordinaten-Achse beim Winkel 3/2 πist.
Elektromaschine (20) nach Anspruch 1, bei welcher die zweite Spannung negativ ist und bei welcher die vierte Spannung positiv ist.
Elektromaschine (20) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher - der mindestens eine vorgegebene erste Winkel (α1 ), - der mindestens eine vorgegebene zweite Winkel (α2), oder - der mindestens eine vorgegebene erste Winkel (α1) und der mindestens eine vorgegebene zweite Winkel (α2) in Abhängigkeit von - einem gewünschten Drehmoment, - einer gewünschten Drehzahl, oder - einem gewünschten Drehmoment und einer gewünschten Drehzahl vorgegeben werden.
Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuervorrichtung (23) einen Datenspeicher (90) aufweist, in welchem Datenspeicher (90) mindestens ein erster Vorgabewert für den mindestens einen vorgegebenen ersten Winkel (α1) und mindestens ein zweiter Vorgabewert für den mindestens einen vorgegebenen zweiten Winkel (α2) gespeichert sind.
Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher im ersten Winkel-Teilbereich (0, π) die Anzahl der ersten Winkel (α1) der Anzahl der zweiten Winkel (α2) entspricht.
Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher im ersten Winkel-Teilbereich (0, π) die Anzahl der ersten Winkel (α1) vor dem Winkel π/2 der Anzahl der zweiten Winkel (α2) nach dem Winkel π/2 entspricht.
Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Strommessanordnung aufweist, welche Strommessanordnung dazu eingerichtet ist, ein den Strom durch mindestens eine der Wicklungen (61, 62, 63) charakterisierendes zweites Signal zu erzeugen, welche Steuervorrichtung (23) einen Stromregler aufweist, welcher Stromregler dazu eingerichtet ist, den durch das zweite Signal charakterisierten Strom durch mindestens eine der Wicklungen (61, 62, 63) auf einen Strom-Sollwert zu regeln und hierfür einen ersten Stellwert auszugeben, und welche Steuervorrichtung (23) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom ersten Stellwert den mindestens einen vorgegebenen ersten Winkel (α1) und den mindestens einen vorgegebenen zweiten Winkel (α2) zu bestimmen.
Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuervorrichtung (23) dazu eingerichtet ist, eine feldorientierte Regelung durchzuführen.
Fahrzeug, welches mindestens eine Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen elektrischen Energiespeicher aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Elektromaschine, welche Elektromaschine eine Steuervorrichtung (23), eine Drehstellungssensoranordnung (25), einen Wechselrichter (34), eine Statoranordnung (50) und eine Rotoranordnung (70) aufweist, welche Elektromaschine (20) als Synchronmaschine ausgebildet ist, welche Rotoranordnung (70) eine Permanentmagnetanordnung (71) aufweist, welche Drehstellungssensoranordnung (25) dazu eingerichtet ist, ein den Winkel der Drehstellung der Rotoranordnung (70) charakterisierendes erstes Signal (27) zu erzeugen, welche Statoranordnung (50) eine Wicklungsanordnung (60) aufweist, welche Wicklungsanordnung (60) Wicklungsanschlüsse (51, 52, 53) aufweist, zwischen denen Wicklungen (61, 62, 63) vorgesehen sind, bei welchem Verfahren durch die Steuervorrichtung (23) in Abhängigkeit vom ersten Signal (27) ein Spannungsmuster (155; 156; 157) zwischen zwei Wicklungsanschlüssen (51, 52; 52, 53; 53, 51) erzeugt wird, welches Spannungsmuster (155; 156; 157) in einer elektrischen Periode, welche einen Winkelbereich von 0 rad bis 2 πrad umfasst, - in einem ersten Winkel-Teilbereich (0, π), welcher zwischen den Winkeln 0 rad und πrad liegt, wobei 0 rad und πrad nicht Teil des ersten Winkel-Teilbereichs sind, bei mindestens einem vorgegebenen ersten Winkel (α1) eine erste Änderung von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen zweiten Winkel (α2) eine zweite Änderung von der zweiten Spannung zur ersten Spannung aufweist, welche erste Spannung positiv ist und positiver als die zweite Spannung ist, und - in einem zweiten Winkel-Teilbereich (π rad, 2π rad), welcher zwischen den Winkeln πrad und 2π rad liegt, wobei πrad und 2π rad nicht Teil des zweiten Winkel-Teilbereichs sind, bei mindestens einem vorgegebenen dritten Winkel (α3) eine dritte Änderung von einer dritten Spannung zu einer vierten Spannung aufweist und bei mindestens einem vorgegebenen vierten Winkel (α4) eine vierte Änderung von der vierten Spannung zur dritten Spannung aufweist, welche dritte Spannung negativ ist und negativer als die vierte Spannung ist, wobei zu jedem vorgegebenen ersten Winkel (α1) ein zugehöriger vorgegebener dritter Winkel (α3) vorgesehen ist, welcher dritte Winkel (α3) vom ersten Winkel (α1) einen Winkelabstand von πrad hat, wobei zu jedem vorgegebenen zweiten Winkel (α2) ein zugehöriger vorgegebener vierter Winkel (α4) vorgesehen ist, welcher vierte Winkel (α4) vom zweiten Winkel (α2) einen Winkelabstand von πrad hat, welches Spannungsmuster (155; 156; 157) im ersten Winkel-Teilbereich nicht achsensymmetrisch bezüglich der Ordinaten-Achse beim Winkel π/2 ist, und welches Spannungsmuster (155; 156; 157) im zweiten Winkel-Teilbereich nicht achsensymmetrisch bezüglich der Ordinaten-Achse beim Winkel 3/2 πist.