DE10220779A1

DE10220779A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines elektrischen Motors

Info

Publication number: DE10220779A1
Application number: DE10220779A
Authority: DE
Inventors: Martin-Peter Bolz; Hartmut Krueger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-27

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines elektronisch kommutierten Motors beschrieben, bei dem die Frequenz und/oder die Phase der Ansteuerströme der Wicklungen des Motors variiert werden, um eine Reduzierung der Schallabstrahlung durch den Motor zu erreichen. Vorzugsweise wird dazu die Frequenz der Bestromung und/oder der Entstromung der Spulen in geeigneter Weise variiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Motors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Schaltungsanordnung mit einer Steuereinheit zum Ansteuern eines elektrischen Motors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Elektrische Motoren werden in verschiedensten Bereichen der Technik eingesetzt, um Stellelemente anzutreiben. Ein wichtiger Einsatzbereich ist die Kraftfahrzeugtechnik, in der elektrische Motoren eingesetzt werden, um verschiedene Stellelemente, wie z. B. eine Servolenkung, eine elektromagnetische Bremse oder einen Lüfter zu betreiben. Bei dem Einsatz in einem Kraftfahrzeug müssen verschiedenste Anforderungen bei der Entwicklung des Motors berücksichtigt werden. Neben einem geringen Gewicht und einer ausreichenden Leistung sind auch insbesondere Anforderungen an eine geringe Geräuschentwicklung gegeben. In Kraftfahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen der Luxusklasse, möchte der Fahrer relativ ungestört von Geräuschen sein. Als Folge davon werden die Motoren in Bezug auf den Aufbau geräuschoptimiert entworfen. Zusätzlich wird versucht, über eine optimierte Stromsteuerung, die Geräuschentwicklung des Elektromotors zu begrenzen bzw. zu minimieren.

Aus DE 196 08 992 A1 ist eine Generatoranlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Erregerstrom des Generators unter bestimmten Umständen abgesenkt wird, um die Geräuschentwicklung zu reduzieren. Die Erregerstromabsenkung wird mit Hilfe eines Steuerteiles durchgeführt, das Bestandteil des Spannungsreglers sein kann und aus zugeführten bzw. abgespeicherten Informationen die Bedingungen für eine Erregerstromabsenkung ermittelt und entsprechende Steuersignale abgibt.

Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, den Bestromungswinkel, bei dem eine Wicklung des Motors bestromt wird, und den Entstromungswinkel, bei dem die Entstromung einer Wicklung des Motors durchgeführt wird, in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rotors zu verändern. Die Änderung der Bestromungswinkel und/oder der Entstromungswinkel dient einem optimalen Rundlauf des Motors und steht in einer festen Beziehung zur Drehgeschwindigkeit des Rotors. Eine Geräuschreduzierung wird durch die bekannten Maßnahmen nicht erreicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung oder Reduzierung der Geräuschentwicklung eines elektrischen Motors bereitzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch die Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 9 gelöst.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Reduzierung oder eine Beschränkung der Geräuschentwicklung des Motors dadurch erreicht wird, dass die Ausbildung von großen Amplituden im Frequenzspektrum der Schallemission des Motors begrenzt oder reduziert wird. Eine Begrenzung oder Reduzierung der Amplituden des Frequenzspektrums der Schallemission des Motors wird dadurch erreicht, dass die Ansteuerfrequenzen und/oder die Phase des Stroms, mit denen die Wicklungen des Motors bestromt werden, in der Weise variiert werden, dass die Amplituden begrenzt und/oder die Amplituden mindestens von Frequenzanteilen des Schallemissionsspektrums reduziert werden. Durch die Variation der Frequenzen oder der Phase wird eine Veränderung des Frequenzspektrums des Körperschalls erreicht. Je nach Variation der Bestromung und/oder der Entstromung wird eine Verbreiterung des Frequenzspektrums bewirkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Variation des Zeitpunkts der Bestromung, d. h. des Bestromungswinkels und/oder der Zeitpunkt der Entstromung, d. h. des Entstromungswinkels in Abhängigkeit von einer Drehgeschwindigkeit des Motors eingestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Variation des Bestromungswinkels und/oder des Entstromungswinkels in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Motors eingestellt. Da die Drehgeschwindigkeit des Motors einen wesentlichen Einfluss auf das Frequenzspektrum des Körperschalls des Motors hat, ist es vorteilhaft, die Variation in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit einzustellen. Auf diese Weise kann auf Drehgeschwindigkeits-typische Frequenzspektren eingegangen werden und eine verbesserte Begrenzung und/oder Reduzierung des Körperschalls erreicht werden.

In einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein erster Winkelbereich für den Bestromungswinkel und ein zweiter Winkelbereich für den Entstromungswinkel vorgesehen und die Variation des Bestromungswinkels bzw. die Variation des Entstromungswinkels wird innerhalb des ersten bzw. zweiten Winkelbereichs durchgeführt. Vorzugsweise erfolgt die Variation des Bestromungswinkels und die Variation des Entstromungswinkels innerhalb der vorgegebenen Winkelbereiche zufällig, d. h. die Bestromungswinkel und die Entstromungswinkel werden stochastisch festgelegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Variation des Bestromungswinkels und/oder des Entstromungswinkels in der Weise durchgeführt, dass wenigstens Anteile des Frequenzspektrums des Körperschalls des Motors in eine für Menschen nicht oder schwer hörbaren Bereich verschoben werden. Auf diese Weise wird nicht die Amplitude eines Frequenzanteils des Körperschalls reduziert oder begrenzt, sondern es wird der Frequenzanteil in einen weniger hörbaren Frequenzbereich verschoben. Somit wird auch durch diese technische Maßnahme eine für den Menschen wahrnehmbare Reduzierung der Schallemission des Motors erreicht.

Je nach Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, die Art der Variation experimentell vorab zu bestimmen und in entsprechenden Kennfeldern abzulegen. Weiterhin ist es vorteilhaft, während des Betriebes des Motors das Frequenzspektrum des Körperschalls des Motors mindestens teilweise zu erfassen, aufgrund des erfassten Frequenzspektrums eine Variation des Bestromungs- und/oder des Entstromungswinkels in der Weise zu ermitteln, dass eine Reduzierung der Körperschallemission erreicht wird und anschließend den Motor mit der ermittelten Variation anzusteuern. Auf diese Weise ist eine laufende Adaption der Geräuschreduzierung möglich. Somit kann auf Änderungen des Frequenzspektrums und/oder der Amplitude des Frequenzspektrums der Schallemission während der Lebensdauer des Motors eingegangen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektronisch kommutierten Motors,
Fig. 2 eine Endstufe für einen Dreiphasenstator,
Fig. 3 ein Phasendiagramm für die Stromansteuerung des Motors,
Fig. 4 ein Phasendiagramm für eine Sinuskommutierung,
Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung von Winkelbereichen zur Variation des Bestromung- und/oder des Entstromungswinkels und
Fig. 6 ein Diagramm für eine Stromansteuerung bei einer Sinuskommutierung.
Die Erfindung wird am Beispiel eines elektronisch kommutierten Motorsbeschrieben, ist jedoch bei jeder Art von Stromsteuerung einsetzbar, bei der über die Stromsteuerung mechanische Schwingungen und damit Körperschall im Motor angeregt wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektronisch kommutierten Motors 7, der im wesentlichen einen Rotor 8 aufweist, der drehbar gelagert ist und in Form eines Permanentmagneten ausgebildet ist. Der Rotor 8 wird von einem Stator 13 umgeben, der im wesentlichen drei Wicklungen 4, 5, 6 aufweist. Die drei Wicklungen 4, 5, 6 stellen eine dreiphasige Wicklung dar. Werden die Wicklungen 4, 5, 6 geeignet bestromt, wird ein lageabhängiges Magnetfeld erzeugt, nach dem sich der Permanentmagnet des Rotors 8 ausrichtet. Eine kontinuierliche Drehbewegung wird erhalten, indem mittels eines fest mit dem Rotor 8 verbundenen Winkelgebers die Rotorlage gemessen oder mittels anderer mess- bzw. rechentechnischer Verfahren erfasst wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Rotorlage über Hallsensoren 10 erfasst. Die Hallsensoren 10 stehen mit einem Steuergerät 2 in Verbindung und teilen dem Steuergerät 2 die Drehposition des Rotors 8 mit. Das Steuergerät 2 ist mit einer Endstufe 3 über Steuerleitungen verbunden. Die Endstufe 3 steht mit einer Stromversorgung in Verbindung und steuert die Stromversorgung der Wicklungen 4, 5, 6. Die Stromversorgung der Endstufe 3 wird von einer Gleichspannungsquelle bereitgestellt. Eine kontinuierliche Drehbewegung des Rotors 8 wird dadurch erhalten, dass die Endstufe 3 über elektronische Schalter 12 die Bestromung der Wicklungen 4, 5, 6 so weiterschaltet, dass im Rotor 8 ein Drehfeld entsteht, dem der Permanentmagnet des Rotors 8 folgt. Das magnetische Drehfeld kann sehr flexibel elektronisch verändert werden, wobei die Drehzahl vom Stillstand bis zur mechanischen Belastbarkeitsgrenze beliebig variierbar ist.
Das Steuergerät 2 ist über eine Datenleitung mit einem Speicher 14 verbunden. Im Speicher 14 sind Steuerinformationen und Kennfelder abgelegt, die für die gewünschte Steuerung des Magnetfeldes und damit für die gewünschte Steuerung des Rotors 8 benötigt werden.
Der Rotor 8 weist mittig eine Antriebsachse 9 auf, über die die Rotation des Rotors 8 und ein Drehmoment an ein Stellglied abgegeben wird. Als Stellglied kommen beliebige Antriebe in Frage. Insbesondere werden in einem Kraftfahrzeug durch den Motor 7 beispielsweise ein Lüfterrad, eine Servolenkung oder eine elektromechanische Bremse angetrieben.
In der Ausführungsform der Fig. 1 sind drei Wicklungen 4, 5, 6 dargestellt. Anstelle der drei Wicklungen kann jedoch auch jede andere Anzahl von Wicklungen verwendet werden um einen Rotor anzutreiben.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Detailausschnitt der Endstufe 3, die in dieser Ausführungsform sechs Schalter 12 aufweist, die vorzugsweise in Form von MOS- Feldeffekttransistoren ausgebildet sind. Jeweils drei Transistoren 12 sind mit einer ersten Leitung 15 einer Gleichspannungsquelle (Zwischenkreis) verbunden. Die erste Leitung 15 ist mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle in Kontakt und liefert somit eine positive Spannung an die damit verbundenen Transistoren 12. Weiterhin ist eine zweite Leitung 16 vorgesehen, die mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle in Verbindung steht. Somit wird eine negative Spannung an die Transistoren 12 geführt, die mit der zweiten Leitung 16 in Verbindung stehen. Jeweils ein Transistor 12, der mit der ersten Leitung 15 und ein Transistor 12, der mit der zweiten Leitung 16 in Verbindung steht, sind mit jeweils einem Ausgang an eine gemeinsame Verbindungsleitung 17 angeschlossen. Somit sind drei Verbindungsleitungen 17 angeordnet. Jede Verbindungsleitung 17 ist mit einem Eingang einer der drei Wicklungen 4, 5, 6 verbunden. Ein Wicklungsende (Klemme) jeder Wicklung 4, 5, 6 ist jeweils mit einem Anschlusspunkt zwischen einem am positiven und einem am negativen Zweig angeschlossenen Schalter verbunden. Durch Ansteuern eines Schalters wird die Klemme entweder auf positives oder auf negatives Potenzial gezogen. Die Schalter 12 werden von dem Steuergerät 2 in geeigneter Weise angesteuert, damit eine für die gewünschte Drehzahl und das gewünschte Drehmoment erforderliche Stromversorgung der drei Wicklungen 4, 5, 6 erreicht wird.
Fig. 3 zeigt ein Phasendiagramm für eine Blockkommutierung der drei (idealisierten) Phasenströme der drei Wicklungen 4, 5, 6. In einer oberen Diagrammzeile U ist der Phasenstrom der dritten Wicklung 6, in einer mittleren Diagrammzeile V der Phasenstrom der ersten Wicklung 4 und in einer unteren Diagrammzeile W der Phasenstrom der zweiten Wicklung 5 dargestellt. In dem dargestellten Diagramm sind die Stromstärke über elektrische Grad aufgetragen, wobei eine Umdrehung des Rotors 360 Grad entspricht.
Bei der Blockkommutierung werden bei jeder Wicklung 4, 5, 6 zu einem festgelegten Rotorwinkel die Ströme so schnell wie möglich von einem stromlosen Wert auf eine festgelegte Stromstärke mit einer positiven oder einer negativen Spannung geschaltet. In einer entsprechenden Weise wird wieder zu einem festgelegten Drehwinkel des Rotors 8 der eingestellte Strom wieder auf einen Nullwert abrupt zurückgeführt. In entsprechender Weise wechseln sich ein positiver und ein negativer Strom für jede Wicklung 4, 5, 6 ab. Die Ströme der drei Wicklungen 4, 5, 6 sind gegeneinander um 120° verschoben.
Fig. 4 zeigt ein Phasendiagramm für eine Sinus-Kommutierung der drei Wicklungen 4, 5, 6, bei der die drei Wicklungen 4, 5, 6 des Stators 13 mit einem sinusförmigen Strom mit abwechselnd positiver und negativer Polarität versorgt werden. Die drei Ströme der drei Wicklungen 4, 5, 6 sind gegeneinander um 120° verschoben. Die Frequenzen der sinusförmigen Ströme werden durch die Geschwindigkeit und die Lage des Rotors 8 bestimmt. Die Steuerung der Ströme wird durch das Steuergerät 2abhängig von der Lage des Rotors 8, die über die Hallsensoren 10 erfasst wird, gesteuert.
Fig. 5 zeigt ein Phasendiagramm für Ströme der Wicklungen 4, 5, 6, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erhalten werden.
Eine wesentliche Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Frequenzen, mit denen die Stromversorgungen der Wicklungen 4, 5, 6 ein- und/oder ausgeschaltet werden, variiert werden. Aufgrund einer Variation der Schaltfrequenzen wird erreicht, dass sich das Schwingungsverhalten des Motors und dadurch das Frequenzspektrum der Körperschallemission des Motors 7 verbreitert und zugleich Amplituden von Eigenfrequenzanteilen erniedrigt werden. In Abhängigkeit von der Art der Variation kann vorzugsweise auch eine Verschiebung des Frequenzspektrums der Körperschallemission des Motors 7 hin zu größeren Frequenzen erreicht werden, die für einen Menschen weniger oder kaum wahrnehmbar sind.
Vorzugsweise werden mindestens Frequenzanteile mit großen Amplituden zu höheren Frequenzen verschoben. Die Verschiebung der Frequenzanteile wird dadurch erreicht, dass sich durch die Variation der Ansteuerfrequenz Eigenformen der Schwingungen des Stators und/oder des Rotors ausbilden, die sich gegenseitig beeinflussen. Durch die Variation der Ansteuerfrequenz werden zudem Amplituden von Eigenfrequenzen reduziert, da der Motor 7 bzw. der Stator 13 und der Rotor 8 nicht mehr ungestört mit Eigenfrequenzen schwingen können. Dieser Effekt beruht darauf, dass durch die getaktete Bestromung der Wicklungen 4, 5, 6 eine Drehmoment-bildende Radialkraft in den Rotor eingebracht wird. Somit wird sowohl der Rotor als auch der Stator durch die Taktung zu mechanischen Schwingungen angeregt. Bei einer konstanten Taktfrequenz können sich Schwingungen mit Eigenfrequenzanteilen, d. h. mit erhöhten Amplituden und zugleich mit erhöhter Schallabstrahlung, ausbilden. Durch die erfindungsgemäße Variation der Taktfrequenz werden die Amplituden von Eigenfrequenzanteilen erniedrigt und die eingebrachte Schwingungsleistung zu anderen Frequenzanteilen verschoben. Da ein Körper im Bereich von Eigenfrequenzen zu einer Aufschaukelung neigt, wird durch die Verschiebung der Amplituden weg von den Eigenfrequenzen eine wesentliche Reduzierung der Schallabstrahlung erreicht.
In Fig. 5 ist in der oberen Diagrammlinie der Stromfluss für die dritte Spule 6, in der mittleren Diagrammlinie der Stromfluss für die erste Spule 4 und in der unteren Diagrammlinie der Stromfluss für die zweite Spule 5 dargestellt. In den Diagrammen ist die Stromstärke über den Drehwinkel des Rotors aufgetragen. Mit der Kennlinie K ist die im Stand der Technik verwendete Bestromungskennlinie bezeichnet. Die Bestromung der dritten Spule 6 wird bei einem ersten Winkel W1 eingeschaltet. Dabei wird der Strom von einem Wert 0 auf einen Wert 11 erhöht. Der erste Winkel W1 stellt einen Bestromungswinkel dar. Bei einem zweiten Winkel W2 wird die Bestromung der dritten Spule 6 beendet und auf den Wert 0 zurückgeführt. Der zweite Winkel W2 stellt einen Entstromungswinkel dar. Bei einem folgenden dritten Winkel W3 wird die dritte Spule 6 wiederum bestromt. Dabei ist jedoch im Vergleich zum ersten Bestromungsvorgang die Stromrichtung, d. h. die Spannung, geändert, wobei jedoch die Stromstärke gleich geblieben ist. Anschließend wird bei einem vierten Winkel W4 die Bestromung der dritten Spule 6 wieder abgebrochen. Der dritte Winkel W3 stellt einen Bestromungswinkel und der vierte Winkel W4 einen Entstromungswinkel dar. Anschließend wird bei einem folgenden fünften Winkel W5 die dritte Spule 6 wieder mit einer positiven Spannung bestromt. Bei einem folgenden sechsten Winkel W6 wird die Bestromung wieder beendet. Anschließend wird bei einem siebten Winkel W7 die dritte Spule 6 mit einer negativen Spannung bestromt und bei einem achten Winkel W8 die Bestromung wieder beendet.
In analoger Weise werden auch die erste und die zweite Spule 4, 5 bestromt, wobei jedoch die Ströme phasenverschoben gegeneinander und gegenüber dem Strom der dritten Spule 6 sind.
Versuche haben nun gezeigt, dass eine Schallreduzierung dadurch erreicht wird, dass der Bestromungswinkel W1, W3, W5, W7 und/oder der Entstromungswinkel W2, W4, W6 und W8 variiert werden. Vorzugsweise werden die Bestromungswinkel und/oder die Entstromungswinkel der drei Spulen 4, 5, 6 variiert.
Vorzugsweise ist für die Bestromungswinkel ein erster Winkelbereich B1 und für die Entstromungswinkel ein zweiter Winkelbereich B2 vorgesehen, innerhalb derer eine Variation der Bestromung bzw. der Entstromung der Spulen 4, 5, 6 erfolgt.
Eine Wirkung der Variation der Bestromung- und/oder Entstromungswinkel besteht vorzugsweise darin, Frequenzanteile von Eigenfrequenzen weg zu anderen Frequenzbereichen zu verschieben und damit eine Schallreduzierung zu erreichen. Eine weitere Wirkung der Variation besteht darin, das gesamte Frequenzspektrum oder zumindest Teile des Frequenzspektrums der Schallabstrahlung hin zu Frequenzbereichen zu verschieben, die für einen Menschen weniger oder kaum wahrnehmbar sind. Durch beide Maßnahmen wird für einen Menschen eine geringere Schallabstrahlung erreicht.
Vorzugsweise wird ein Ansteuermuster für die Bestromung und Entstromung der Spulen 4, 5, 6 in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 8 berechnet. In vorteilhafter Weise werden die berechneten Ansteuermuster in Form von Kennfeldern im Speicher 14 abgelegt.
Vorzugsweise wird die Ermittlung der Ansteuermuster nach folgendem Verfahren simulationsgestützt durchgeführt: Zuerst werden Eigenformen der mechanischen Schwingungen und die Eigenfrequenzen des Stators 13 und des Rotors 8 berechnet. Anschließend werden für verschiedene Arbeitspunkte Spektren der radialen Kräfte des Rotors und des Stators simuliert und berechnet. Daraufhin wird eine Modifikation des Frequenzspektrums des Körperschalls durch Ausblenden oder Abschwächung von Frequenzanteilen ermittelt, die von Eigenformen angeregt werden können. Daraufhin wird ein Ansteuermuster durch eine inverse Fouriertransformation des modifizierten Frequenzspektrums berechnet. Abschließend wird das Ansteuermuster in Form einer Kennlinie in Abhängigkeit von Arbeitspunkten wie z. B. der Drehzahl und/oder dem Drehmoment des Motors 7 im Speicher 14 abgelegt. Das Ansteuermuster legt die Art der Bestromung fest, mit der eine Schallreduzierung erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das beschriebene Verfahren durch eine Online-Berechnung mit Hilfe des Steuergeräts 2 durchgeführt. Dabei ermittelt das Steuergerät 2 beim Betrieb des Motors 7 nach dem vorbeschriebenen Verfahren die Ansteuermuster, mit denen eine Reduktion der Amplituden der Eigenfrequenzen und/oder eine Verschiebung des Frequenzspektrums hin zu Bereichen möglich ist, die für einen Menschen weniger oder kaum wahrnehmbar sind. Vorzugsweise wird dabei eine Verschiebung des Frequenzbereichs hin zu größeren Frequenzen erreicht.
Vorzugsweise wird durch das neue Ansteuermuster eine Anregung von Eigenfrequenzen erreicht, die oberhalb des hörbaren Bereichs liegen. Auf diese Weise bilden sich Schwingungen mit Eigenformen aus, die den Rotor 8 und/oder den Stator 13 vorspannen. Die Ausbildung verschiedener Eigenformen beeinflusst sich gegenseitig, so dass sich Schwingungsamplituden im niederen Frequenzbereich, d. h. im hörbaren Frequenzbereich, nicht mehr voll ausbilden können.
Die Variation der Bestromung- und/oder Entstromungswinkel wird vorzugsweise in den ersten bzw. zweiten Winkelbereichen B1, B2 zufällig, d. h. stochastisch festgelegt. Es ist jedoch insgesamt darauf zu achten, dass die über die Bestromung der Wicklungen 4, 5, 6 im Rotor 8 erzeugte Drehzahl und/oder das erzeugte Drehmoment dem gewünschten Drehmoment bzw. der gewünschten Drehzahl entspricht.
Fig. 6 zeigt in einer oberen Diagrammlinie den Phasenstrom für die dritte Spule 6, in einer mittleren Diagrammlinie den Phasenstrom für die erste Spule 4 und in einer unteren Diagrammlinie den Phasenstrom für die zweite Spule 5 für den Fall einer sinusförmigen Stromkommutierung. Auch bei dieser Kommutierung ist es vorteilhaft, die bisher im Stand der Technik festgelegte sinusförmige Bestromung in Bezug auf ihre Frequenz zu variieren. Dabei wird durch eine Phasen- und/oder Frequenzänderung ein Wellenspektrum mit unterschiedlichen Frequenzen und/oder unterschiedlichen Phasenlagen erhalten. Ziel der Variation der Bestromung ist wie bei der Blockkommutierung eine Reduzierung der Amplituden der Eigenfrequenzen des Rotors 8 und/oder des Stators 13 und/oder eine Verschiebung von Anteilen des Frequenzspektrums hin zu Frequenzbereichen, die für einen Menschen weniger oder kaum hörbar sind. Durch die Veränderung der Frequenz und/oder der Phase wird der Motor zu Eigenformen von Schwingungen angeregt, die die Körperschallemission reduzieren.
Das oben beschriebene Verfahren zum Ermitteln eines neuen Ansteuermusters ist in entsprechender Weise auf die Sinuskommutierung gemäß Fig. 6 anwendbar.
Vorzugsweise wird die Frequenz und/oder die Phasenlage eines Stromes einer Spule 4, 5, 6 bei jeder Phase und/oder für jede Spule 4, 5, 6 des Motors 7 geändert.
In Fig. 6 sind die Winkelbereiche und Amplitudenbereiche eingezeichnet, in denen ein Strom einer Spule 4, 5, 6 variiert werden kann. Für die Variation der Frequenz und der Phaselage kann der schraffiert eingezeichnete Winkel/Amplitudenbereich verwendet werden. Die Variation der Phase bzw. der Frequenz des Stromes wird nach dem oben beschriebenen Verfahren ermittelt und vorzugsweise stochastisch, d. h. zufällig variiert. Vorzugsweise wird durch die Variation eine schwingende Sinuskurve erhalten, die ihre Phasenlage bezüglich der Drehwinkel des Rotors verändert. Dabei kann die Veränderung der Phasenlage abwechselnd positiv und negativ sein.
Anstelle der Ermittlung der Variation der Bestromung durch Berechnungen kann die Art der Bestromung, mit der eine Reduzierung des Körperschalls erreicht wird, auch experimentell ermittelt werden. Bezugszeichenliste 1 Schaltungsanordnung
2 Steuergerät
3 Endstufe
4 Erste Wicklung
5 Zweite Wicklung
6 Dritte Wicklung
7 Elektromotor
8 Rotor
9 Antriebsachse
10 Hallsensor
11 Kommutierungseinheit
12 Transistoren
13 Stator
14 Speicher
15 Erste Leitung
16 Zweite Leitung
17 Verbindungsleitung

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Motors,
wobei der Motor einen Rotor und mindestens eine Wicklung zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist,
wobei das Magnetfeld den Rotor zu Drehungen antreibt,
wobei die Wicklung mit wechselnder Polarität mit einer Frequenz bestromt,
wobei eine Bestromungskennlinie mit einer Phasenlage in bezug auf einen Drehwinkel des Rotor erzeugt wird,
wobei die Bestromung des Motors verändert wird, um eine Reduzierung des Laufgeräusches des Generators zu erreichen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Frequenz und/oder die Phasen der Bestromung unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotors (8) variiert wird, um eine geringere Geräuschentwicklung zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und/oder die Phase in einem festgelegten Frequenzbereich bzw. in einem festgelegten Phasenbereich variiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Wicklung (4, 5, 6) in einem Bestromungswinkel bestromt und in einem Entstromungswinkel entstromt wird,
dass der Bestromungswinkel und der Entstromungswinkel in bezug auf eine Drehposition des Rotors festgelegt sind,
dass der Bestromungswinkel und/oder der Entstromungswinkel unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotor (8) variiert wird, um eine geringere Geräuschentwicklung zu erhalten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Winkelbereich (B1) für den Bestromungswinkel und ein zweiter Winkelbereich (B2) für den Entstromungswinkel vorgesehen sind, dass innerhalb des ersten bzw. des zweiten Winkelbereiches (B1, B2) der Bestromungswinkel und/oder der Entstromungswinkel variiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Winkelbereiche der Bestromungswinkel und der Entstromungswinkel bzw. innerhalb der Frequenzbereiche oder der Phasenbereiche die Frequenz bzw. die Phase zufällig variiert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation in der Weise durchgeführt wird, dass Amplituden von wenigstens Frequenzanteilen eines Körperschallspektrums, das vom Motor (7) erzeugt wird, erniedrigt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation in der Weise durchgeführt wird, dass wenigstens Anteile des Frequenzspektrums in einen für Menschen nicht oder schwerer hörbaren Bereich verschoben werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass Körperschallschwingungen des Motors erfaßt werden,
dass eine Frequenz einer Eigenresonanz erkannt wird,
dass aufgrund der Eigenresonanzfrequenz eine Variation des Bestromungs- und/oder des Entstromungswinkels oder der Frequenz oder der Phase ermittelt wird, die zu einer Reduzierung der Schwingungsamplitude der Eigenfrequenz führt und dass der Motor mit der ermittelten Variation bestromt wird.

9. Schaltungsanordnung mit einem Steuergerät (2), mit einer Endstufe (3) zum Versorgen eines Elektromotors (7) mit einem Rotor (8) und mindestens zwei Magnetspulen (4, 5, 6), wobei das Steuergerät (2) die Bestromung und die Entstromung der Magnetspulen (4, 5, 6) steuert, um den Rotor (8) anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (2) die Frequenz und/oder die Phase der Bestromung variiert, um eine Geräuschreduzierung zu erreichen.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die Frequenz und/oder die Phase in vorgegebenen Frequenz- bzw. Phasenbereichen stochastisch variiert.