DE60029548T2

DE60029548T2 - Regelung für eine bürstenlose Maschine

Info

Publication number: DE60029548T2
Application number: DE60029548T
Authority: DE
Inventors: Joseph Gerald Missouri Marcinkiewicz
Original assignee: Nidec SR Drives Ltd
Current assignee: Nidec SR Drives Ltd
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2020-12-02
Also published as: US6441580B2; KR100665075B1; EP1109307B1; GB9929995D0; EP1109307A2; EP1109307A3; US20010004196A1; JP2001197776A; KR20010062525A; DE60029548D1

Description

Diese Erfindung betrifft die Steuerung von elektronisch geschalteten, bürstenlosen Maschinen, wie etwa geschalteten Reluktanzmaschinen, Permanentmagnet-Maschinen und Mischformen davon.
Die typische geschaltete Reluktanzmaschine weist beispielsweise einen Rotor, welcher Rotorpole festlegt, einen Stator, welcher Statorpole festlegt, und einen Satz Wicklungen, die im Bezug auf die Statorpole angeordnet sind, sodass sie eine oder mehrere Phasen festlegen. In einer Reluktanzmaschine baut die Erregung von einer oder mehreren Phasenwicklungen einen Magnetflusskreislauf auf, der die zugehörigen Statorpole einbezieht, wodurch der Rotor in eine Anordnung mit minimaler Reluktanz gedrängt wird. Die Zeitsteuerung der aufeinanderfolgenden Erregungen der Wicklungen gemäß der Rotorposition bedingt eine Bewegung des Rotors. Geschaltete Reluktanzmaschinen sind wohl bekannt. Weitere Details sind in den Schriftstück „The Characteristics, Design and Applications of Switched Reluctance Motors and Drives" von Stephenson und Blake bereitgestellt, welches auf der PCIM '93 Konferenz und Ausstellung in Nürnberg, Deutschland, 21.–24. Juni 1993 präsentiert wurde. Wie in der Technik wohl bekannt ist, können diese Maschinen als Motoren oder Generatoren betrieben werden, indem einfach die Zeitsteuerung des Aufbringens der Erregung auf die Phasenwicklungen verändert wird.
Wie in dem obigen Schriftstück erklärt wird, unterscheidet sich das Verfahren der Erzeugung eines Drehmoments in einer geschalteten Reluktanzmaschine ziemlich von dem in herkömmlichen Maschinen, zum Beispiel Induktions- oder Synchronmaschinen, die durch rotierende Wellen magnetomotorischer Kraft (magneto-motive force, mmf) betrieben werden, und in denen das Drehmoment durch das Zusammenspiel eines magnetischen Feldes mit einem in einem Leiter fließenden Strom produziert wird. Solche Maschinen sind als „elektromagnetische" Maschinen bekannt und zu diesem zählen z. B. sogenannte bürstenlose Gleichstrom-Maschinen, in denen der Strom in ihren Stator-Spulen fließt, und das Feld durch Permanent-Magneten auf dem Rotor erzeugt wird. Im Gegensatz dazu sind geschaltete Reluktanzmaschinen rein „magnetische" Maschinen, bei denen das Drehmoment nur durch das magnetische Feld erzeugt wird, wenn sich die Reluktanz des magnetischen Kreislaufes ändert. Diese Maschinen erfordern keine Verwendung von Permanent-Magneten. Der Rotor und der Stator sind aus unmagnetisiertem, jedoch magnetisierbarem Material hergestellt, wie etwa Elektro-Stahlblech, welches ein typisches „weiches" magnetisches Material ist. Daraus folgt, dass die Steuerungsverfahren der zwei Maschinenarten sich ziemlich unterscheiden, da die Steuerung mit dem Verfahren der Drehmomenterzeugung in Zusammenhang steht. Im Allgemeinen sind die Steuerungsverfahren, die für herkömmliche Sinusförmig gespeiste Maschinen verwendet werden, für geschaltete Reluktanzmaschinen vollkommen ungeeignet.
1 zeigt eine typische geschaltete Reluktanzmaschine im Querschnitt. In diesem Beispiel weist der Stator 10 sechs Statorpole 12 auf, und der Rotor 14 hat vier Rotorpole 16. Jeder Statorpol trägt eine Spule 18. Die Spulen auf diametral gegenüberliegenden Polen sind in Serie miteinander verbunden, um drei Phasen-Wicklungen bereitzustellen. Zur Übersichtlichkeit ist nur eine Phasenwicklung gezeigt. Die Steuerung der geschalteten Reluktanzmaschine kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Die Maschine könnte in einer Weise mit offener Schleife gesteuert werden, d.h., so wie dies im Allgemeinen bei Schrittmotoren verwendet wird. In diesem System werden der Reihe nach Impulse zu den Phasenwicklungen der Maschine gesendet, und es wird angenommen, dass sich der Rotor der Reihe nach auf jedes Paar Statorpole ausrichtet, d.h. auf die Position mit minimaler Reluktanz für die Phase, die erregt ist. Natürlich gibt es, da das System eine offene Schleife aufweist, keine Möglichkeit, um zu wissen, ob der Rotor sich bewegt hat oder nicht. Um diese Unsicherheit zu beseitigen, ist es üblich, irgendeine Art von Rotorpositions-Detektionsschema zu benutzen, welches ein für die Rotorposition repräsentatives Signal bereitstellt. Die Erregung kann dann als Funktion der Position angelegt werden. Solche Maschinen werden oft als „Rotorpositions-geschaltete Maschinen" bezeichnet.
Da der Strom in den Wicklungen verhältnismäßig einfach zu messen ist, wird eine Steuerung mit geschlossener Schleife herkömmlicher Weise erzielt, indem der Erregungsstrom in den Wicklungen überwacht und gesteuert wird. Die gewünschte Ausgangsgröße der Maschine ist jedoch üblicherweise ein Drehmoment, eine Position oder eine Geschwindigkeit, und der Strom weist eine in hohem Maße nicht-lineare Beziehung zu all diesem auf. Daraus ergibt sich, dass Stromsteuerungs-Techniken im Allgemeinen Ungenauigkeiten bei der Leistungsabgabe aufweisen, wie etwa eine Drehmoment-Welligkeit, Positionsfehler oder Geschwindigkeitsfehler.
Ein typischer geschalteter Reluktanzantrieb ist in 2 gezeigt. In diesem Beispiel entspricht die Maschine 36 der in 1 gezeigten. Die drei Phasen-Wicklungen A, B und C werden durch einen Satz Leistungselektronik-Schalter 48 auf eine Gleichstromversorgung V geschalten. Die Zeitpunkte, zu denen die Schalter tätig sind, werden durch die Steuereinheit 38 bestimmt, welche entweder in der Hardware, oder in der Software einer Mikrosteuereinheit oder eines digitalen Signalprozessors implementiert sein können. Die Schaltsignale werden zu dem Schalter über einen Datenbus 46 gesendet. Die Stromrückführung der geschlossenen Schleife wird bereitgestellt, indem der Phasenstrom von einem Stromsensor 44 abgefühlt wird, und ein Signal, welches proportional zum Phasenstrom ist, zurückgeführt wird. Zu Steuerungsalgorithmen zählen oft eine proportionale (P), eine proportional-plus-integrale (P + I) eine Zeitoptimale, eine Rückkopplungs-linearisierte, eine proportional/integral/differenzielle (PID) Funktion, oder eine von vielen anderen, wie im Fachbereich wohl bekannt ist. Es ist auch üblich, eine äußere Regelungsschleife der Position oder der Geschwindigkeit vorzusehen, indem ein Rotorpositionssignal von einem Positionsdetektor 40 rückgeführt wird.
Im Betrieb wird ein Strombedarf i_D auf der Leitung 42 der Steuereinheit bereitgestellt, und diese reguliert den Strom in den Wicklungen gemäß dem bestimmten angewendeten Steuerungsschema, um die gewünschte Leistungsabgabe der Maschine zu erzeugen. Der Fachmann mit den vielen Abwandlungen von Stromsteuereinheiten, die es gibt, vertraut sein, von denen jede ihre eigenen Vorteile hat, jedoch alle davon unter den Problemen der nicht-Linearität zwischen der gesteuerten Variable und der Leistungsabgabe der Maschine leiden, wie oben beschrieben.
Es wurde von dem Erfinder erkannt, dass die grundlegendere Steuerungsvariable in einer geschalteten Reluktanzmaschine der Fluss ist, der in dem magnetischen Kreislauf in der Maschine aufgebaut ist, wenn eine Phasenwicklung erregt ist. Der Fluss ist direkt verantwortlich für die Kraft, die auf den Rotor wirkt, um ihn in eine Position minimaler Reluktanz zu drängen, d.h. um den Rotor hinsichtlich der erregten Statorpole rundum zu ziehen. Diese Erfindung verwendet eine Ermittlung und Steuerung des Flusses mit einer geschlossenen Schleife, um eine viel bessere Arbeitsleistung der Maschine zu erzielen, als das bisher mit einer Stromsteuerung mit geschlossener Schleife möglich war.
In den Schriftstück „Torque Control of Switched Reluctance Drives" von P. G. Barrass und B. C. Mecrow ICEM 96 Proceedings, International Conference on Electrical Machines, 10.–12. September 1996, Vigo, Spanien, Band 1, Seiten 254–259, gibt es einen Vorschlag, eine Drehmomentsteuerung vorzusehen, indem auf Flussverknüpfungs-Referenzwellenformen unter Verwendung einer Nachschlagetabelle Bezug genommen wird, welche fixe Werte von Flussrampen für Koordinaten der Versorgungsspannung des Phasenstroms und der Rotorposition speichert. Die Flusswerte und Koordinaten sind für einen bestimmten Motor charakteristisch. Zu jedem Zeitpunkt werden die vorher gespeicherten Werte des Flusses und des Drehmomentes auf der Basis der rückgeführten Messungen des Phasenstromes und den gespeicherten Maschinendaten ausgewählt. Es gibt eine fixe Beziehung zwischen den überwachten Variablen und den Werten der Fluss-Wellenformen in der Nachschlagetabelle, die verwendet werden, um für einen bestimmten Motor eine Leistungsabgabe zu erzeugen. Dieses System ist im Wesentlichen immer noch eine Stromsteuereinheit mit geschlossener Schleife, da der rückgeführte Parameter und der gesteuerte Parameter der Strom ist.
Bis jetzt wurde es nicht vorgeschlagen, den Fluss zu steuern, ohne Werte basierend auf gespeicherten, fixen Werten abzuleiten oder abzuschätzen, die für eine Maschine und ihre Charakteristiken besonders sind, basierend auf der Rückführung des Phasenstromes.
Das Schriftstück von Takayama und anderen „A New Type Switched Reluctance Motor" IEEE-Publikation XP 010519068 schlägt eine neue Art von geschalteter Reluktanzmaschine vor, um den Entwurf der Form und der Abmessung der Pole, sowie der Stator- und Rotorkerne zu unterstützen. Dieses Dokument offenbart die Verwendung des Konzepts des „Teilmagnetflusses", und dessen Gültigkeit wird durch die dreidimensionale Messung des magnetischen Flusses bestätigt.
Die US 4.713.590 offenbart eine Steuerungsschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, die eine konstante Drehmomentabgabe erzeugt. Ein Hallgenerator ist angeordnet, um Ausgangssignale zu erzeugen, deren Zeitabläufe die entsprechenden Zeitabläufe der Schaltung des Stromes zu den Ankerwicklungen bestimmt. Die Amplituden der von den Hallgeneratoren erzeugten Ausgangsspannungs-Signale repräsentieren das Produkt der magnetischen Flussdichte des Rotor-Feldmagnetflusses, der mit den Ankerwicklungen verknüpft ist.
Die US 4.896.089 offenbart ein Fehlerhandhabungssystem für einen geschalteten Reluktanzmotor, welches Fehler durch das Abfühlen eines Phasenstrom-Differenzials und das Abfühlen eines Phasenfluss-Differenzials detektiert, und jeden Fehler isoliert, indem jede fehlerhafte Phase deaktiviert wird.
Die Druckschrift von Weiner und andere: „Flux-Linkage Control of Fully-Pitched Switched Reluctance Motors", 8^th European Conference on Power Electronics Applications in Lausanne, Schweiz, 7.–9. September 1999, EPE. European Conference on Power Electronics and Applications, Brüssel, EPE Association, BE, Bd. Conf. 8, 7. September 1999 (1999-09-07), Seiten 1–9, XP 000878498, offenbart ein System zur Flussverknüpfungs-Steuerung von geschalteten Reluktanzmaschinen, welches den Rotorstrom und die Rotorposition zurückführt und geschätzte Werte für den nächsten Zeitschritt verwendet, um den Phasenspannungs-Bedarf der Maschine zu berechnen.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen festgelegt. Einige Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen festgelegt.
Gemäß der Erfindung leitet die Maschine, die als Motor oder als Generator betrieben werden kann, dass Flusssignal, dass für den Fluss selbst indikativ ist, von dem magnetischen Kreislauf ab. Das Flusssignal kann der Ausgang eines Messwandlers sein, der angeordnet ist, um den Fluss direkt in dem magnetischen Kreislauf zu messen.
Das Messwandlermittel kann direkt in dem Flussweg angeordnet sein. Um zu verhindern, dass der Messwandler einen übermäßigen Beitrag zur Reluktanz des magnetischen Kreislaufes liefert, kann er in den Flussweg so angeordnet sein, dass er nur einen Teilbereich des Flussweges aufnimmt. Das Messwandlermittel kann bequem in einer Aussparung einer Pol-Stirnseite eines Statorpols angeordnet sein, oder es kann auf einer Pol-Stirnseite aufgebracht sein.
Das Messwandlermittel kann jedes Gerät sein, von dem bekannt ist, dass es eine Ausgabe erzeugt, die für den vorhandenen Fluss indikativ ist. Ein Beispiel ist ein Halleffekt-Gerät, welches einen Spannungsausgang erzeugt, der zu dem Fluss direkt proportional ist.
Die Erfindung ermöglicht eine direkte Flussteuerung der Maschine, von der erkannt wurde, dass sie genauer, und für eine Online-Adaptierung zugänglicher ist, als die Strom-basierende Steuerung, die früher verwendet wurde. Sie verwendet eine Echtzeitermittlung des Flusses, im Gegensatz zu einer Auswahl eines Satzes gespeicherter Werten. Sie ist daher auf verschiedene Maschinentypen anwendbar, und nicht einer bestimmten Maschine zugeordnet.
Die Flusssteuerungsmittel des Antriebssystems der bürstenlosen elektrischen Maschine reagieren auf die Eingangssignale und die Flusssignale, um die Steuerungssignale gemäß einem proportionalen, einem proportional-plus-integralen, einem proportional/integral/differenzierenden, einem zeitoptimalen oder einem rückkopplungs-linearisierten Regelungsgesetz.
Vorzugsweise enthält das Flusssteuerungsmittel weiters Mittel für das zeitliche Abstimmen der Steuerungssignale, um die Erregermittel zu betätigen.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Arten in die Praxis umgesetzt werden, von denen einige nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
1 ein schematisches Diagramm einer bekannten geschalteten Reluktanzmaschine ist;
2 ein schematisches Diagramm einer bekannten Stromsteuerung mit geschlossener Schleife für eine geschaltete Reluktanzmaschine ist;
3 ein schematisches Blockdiagramm eines Steuerungssystems für eine geschaltete Reluktanzmaschine ist, welche eine Ausführungsform der Erfindung miteinbezieht;
4a ein schematischer axialer Querschnitt einer Reluktanzmaschine gemäß der Erfindung ist; und
4b ein radialer Querschnitt der Maschine der 4a ist.
Bezug nehmend auf 3 enthält eine erste Ausführungsform eines geschalteten Reluktanzantriebssystems gemäß der Erfindung eine geschaltete Reluktanzmaschine 36, welche einen geschichteten Stator 10 und einen geschichteten Rotor 14 aufweist, die beide aus einem weichen magnetischen Material, z. B. einem Elektro-Schichtstahl, hergestellt sind, im Verhältnis zu welchen ein Rotorpositions-Messaufnehmer (RPT) 40 angeordnet ist. Eine Fluss-Steuereinheit 50 erzeugt Schaltsignale, um die Leistungselektronik-Schalter 48 zu betätigen, um die Erregung der dem Stator 10 zugeordneten Phasenwicklungen A, B und C zu steuern. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur die schematisch dargestellte Verbindung einer Phasenwicklung gezeigt, es ist jedoch durch Betätigen der Schalter jede Phase unabhängig erregbar. In einer alternativen Ausführungsform ist die Erregung der Wicklungen durch einen Verstärker herkömmlicher Bauart bereitgestellt.
Der Flusssteuereinheit 50 werden drei Arten von Rückführungssignalen bereitgestellt: Die Rotorpositionssignale θ von der RPT 40; die Phasenstromsignale i von dem Strommesswandler 44; und die Flusssignale Ψ, die dem gemessenen Fluss in der Phasenwicklung proportional sind. Es wird klar sein, dass jeder Phasenwicklung ein Strom-Messwandler 44 für das Stromsignal i zugeordnet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur einer gezeigt. Der Eingang 42' zur Flusssteuereinheit 50 ist ein Signal, das den gewünschten Fluss Ψ_D in der Maschine repräsentiert, um eine gewünschte Ausgangsleistung zu erzeugen. Wenn die Maschine als Motor betrieben wird, ist die gewünschte Ausgangsleistung ein Drehmoment, eine Geschwindigkeit, oder eine Position. Wird die Maschine als Generator betrieben, ist die gewünschte Ausgangsleistung elektrische Energie.
Die Flusssteuereinheit der 3 unterscheidet sich im Betrieb gänzlich von der Steuereinheit der 2. Statt einem Strombedarf, der die Ausgangsleistung der Maschine steuert, ist die Ausgangsleistung direkt durch einen Flussbedarf gesteuert: Anstatt dass der Strom der prinzipielle Parameter ist, der rückgeführt wird, um die Ausgangsleistung zu korrigieren, ist nun der Fluss der prinzipielle Rückführungsparameter. Dies unterscheidet sich gänzlich von allen bekannten anwendbaren Steuereinheiten für geschaltete Reluktanzmaschinen.
3 zeigt die Flusssteuereinheit, die ein Flussrückführungssignal empfängt. In einer in 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird dieses Signal durch eine Halleffekt-Einheit 60 erzeugt, die eine elektrische Ausgabe abgibt, die dem Fluss direkt proportional ist. Die 4a zeigt einen axialen Querschnitt einer Maschine 36', die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Entlang der Achse der Maschine betrachtet, ist an einem Punkt entlang dem Statorkern 10' der Maschine eine Aussparung in der Pol-Stirnfläche ausgebildet. In der Ausnehmung ist die Halleffekt-Einheit 60 montiert. In 4b ist ein radialer Querschnitt AA durch das Gerät gezeigt. Die Einheit 60 könnte auf der Oberfläche der unmodifizierten Polstirnfläche des Statorpols montiert sein, der Freiraum im Luftspalt zwischen den ausgerichteten Rotor- und Statorpolen ist jedoch begrenzt. In jedem Fall befindet sich die Einheit in dem Flussweg. Obwohl die Anwesenheit der Halleffekt-Einheit 60 die Reluktanz in der Position, in welcher die Rotor- und Statorpole aufeinander ausgerichtet sind, verstärkt, ist der Effekt ihrer Anwesenheit auf die Reluktanz des Flusspfades als ein Anteil des gesamten Flusspfades in dem Stapel der Schichten vernachlässigbar. Die Halleffekt-Einheit 60 befindet sich direkt in dem Flussweg für diese Phase. Es ist wohl bekannt, dass der Ausgang der Halleffekt-Einheit ein Volt-Signal ist, welches der Größe des Flusses, der sie ausgesetzt ist, direkt proportional ist. Daher wirkt die Einheit als Fluss-Messumsetzter, der den Fluss in dem Flussweg für diese Phase anzeigt, und das Signal wird, wie in 3 gezeigt, zu der Fluss-Steuereinheit 50 rückgeführt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur die Halleffekt-Einheit für eine Phase gezeigt, es soll jedoch klar sein, dass eine ähnliche Einheit für jede Phase oder in jedem Luftspalt der Maschine vorgesehen ist.
Die Halleffekt-Einheit 60 ist in dem Hauptflusspfad der Phase A angeordnet und gibt eine zuverlässige Messung des Flusses ab, dem sie ausgesetzt ist. Ihr Ausgang kann skaliert werden, um der Länge des Statorkerns 10', sowie auch jeglichen Randzonen-Effekten, die an den Enden des Kerns auftreten, Rechnung zu tragen. Der Fluss-Messumwandler 60 muss nicht wie in 4 gezeigt angeordnet sein – er kann irgendwo in Bezug auf den magnetischen Kreislauf angeordnet sein, wo er eine Ausgabe abgeben kann, welche zuverlässig die Größe des Flusses in der Maschine umwandelt. Die Anzeige des Flusses ist vorzugsweise direkt oder umgekehrt proportional zum Ausgang des Messwandlers. Sie muss nicht linear proportional sein, so lange die Ausgabe skaliert werden kann und ohne Bezugnahme auf andere Maschinenparameter oder Betriebsbedingungen eine eindeutige Anzeige des Flusses ist.
Die 4 zeigt eine Halleffekt-Einheit, die klein im Bezug auf die Abmessungen des Pols 18 ist. In einer alternativen Ausführungsform, ist eine dünne Schicht eines Halleffekt-Materials auf der Pol-Stirnseite angelagert, um einen großen Messumwandler zu bilden. In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine Schicht eines magnetwiderstandsbeständigen Materials in den Flussweg angeordnet, um eine Signal bereitzustellen, welches dem Fluss in dem magnetischen Kreislauf proportional ist. Es wird dem Fachmann klar sein, dass jeder Messumwandler in dieser Erfindung verwendet werden kann, der die Größe des Flusses angibt, und der ein geeignetes Ausgangssignal bereitstellt. Beispiele anderer verwendbarer Messumwandler sind ein Gaussmeter und eine supraleitende Interferenz-Einheit (SQUID).
Bei der Flussteuereinheit 50 der 3 wird das Flussrückführungssignal Ψ mit dem erforderlichen Fluss 42' verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Die Flusssteuereinheit kann irgendeinem aus einer Reihe von Regelungsgesetzen befolgen, wie etwa proportional, proportional-plus-integral, proportional/integral/differenzial, Zeitoptimal, rückkopplungs-linearisiert.
Die Maschine 36' weist auch einen herkömmlichen RPT 40 auf, dessen Ausgang θ der Flusssteuereinheit 50 in herkömmlicher Weise Zeitablaufinformation bereitstellt. Alternative Ausführungsformen verwenden sogenannte sensorlose Positionsdetektionssysteme, welche die Position aus anderen Parametern der Maschine abschätzen, wie im Fachbereich bekannt ist. Die Flusssteuereinheit 50 kann auch ein Stromsignal i von dem Strom-Messwandler 44 empfangen, obwohl dieses nicht wie bei einer herkömmlichen Strom-Steuereinheit verwendet wird: Vielmehr wird es einfach verwendet, um eine Gesamtüberwachung des Stromes zu bieten, um sicherzustellen, dass dieser innerhalb eines vorbestimmten Sicherheitsniveaus bleibt. Die Flusssteuereinheit 50 erzeugt Schaltsignale für die Schaltereinheiten 48, welche die Erregung der Phasenwicklungen steuern.
Die Erfindung sieht eine Flusssteuerungstechnik für elektronisch geschaltete bürstenlose Maschinen verschiedener Typen vor. Sie erzeugt ein Echtzeitsignal des Flusses in dem magnetischen Kreislauf der Maschine, mit welchen ein Referenzwert des Flusses verglichen werden kann, um die Maschinen-Leistungsabgabe zu steuern. Es wird dem Fachmann klar sein, dass an den speziellen offenbarten Ausführungsformen verschiedene Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung soll nur durch den Umfang der nachfolgenden Ansprüche begrenzt sein.

Claims

Bürstenloses, elektrisches Maschinenantriebssystem, welches aufweist: eine bürstenlose elektrische Maschine (36) welche einen unmagnetisierten Rotor, einen Stator (10) und zumindest eine Phasenwicklung (A, B, C) aufweist, die angeordnet ist, um einen Fluss in einem magnetischen Kreis in der Maschine aufzubauen; Umsetzermittel (60), die im Bezug auf den magnetischen Kreis angeordnet sind, um ein Flussignal zu erzeugen, welches für den Fluss in einem von der zumindest einen Phasenwicklung aufgebauten Flusspfad indikativ ist; Schaltmittel (48), welche mit der zumindest einen Phasenwicklung elektrisch verbunden sind; und Flusssteuerungsmittel (50), welche ein für einen erwünschten Fluss (Ψ_D) repräsentatives Eingangssignal (42') aufweisen, um eine erwünschte Ausgabeleistung der Maschine zu erzeugen, welche Regelungsmittel auf das Eingangssignal und das Flusssignal reagieren, um Steuersignale für die Steuerung des Flusses in der oder in jeder Phasenwicklung zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, wobei die Umsetzermittel eine Halleffekt-Vorrichtung sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umsetzermittel in dem Flusspfad von zumindest einer Phasenwicklung angeordnet sind.
System nach Anspruch 3 wobei der Rotor Rotorpole (16) festlegt und der Stator Statorpole (18) festlegt, wobei der Rotor und der Stator für eine relative Drehbewegung angeordnet sind, um einen Luftspalt zwischen Rotor- und Statorpolen zu bilden, wenn diese aufeinander ausgerichtet sind, wobei die Umsetzermittel angrenzend an den Luftspalt angeordnet sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umsetzermittel an dem Statorpol für die zumindest eine Phasenwicklung angebracht sind.
Maschine nach Anspruch 5, wobei die Statorpole Polstirnseiten bilden, wobei die Umsetzermittel auf der Polstirnseite von einem der Statorpole für die zumindest eine Phasenwicklung befestigt sind.
System nach Anspruch 6 wobei der Stator eine axiale Abmessung aufweist, wobei die Umsetzermittel teilweise entlang der axialen Abmessung befestigt sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umsetzermittel bedienbar sind, um das Flusssignal als eine zu dem Fluss direkt proportionale Spannung oder Stromstärke zu erzeugen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches als geschalteter Reluktanzmaschinen-Antrieb konstruiert und angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flusssteuerungsmittel auf das Eingangssignal und das Flusssignal reagieren, um die Steuersignale gemäß einem proportionalen, proportional-integralen, proportional-integral-differenzierenden, zeitoptimalen oder rückkopplungs-linearisierten Regelgesetz zu erzeugen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Rotorpositions-Erkennungsmittel beinhaltet, die betriebsfähig sind, um ein für die auf den Stator bezogene Rotorposition indikatives Rotorpositionssignal zu erzeugen, und wobei die Flusssteuerungsmittel auf die Rotorpositionssignale reagierende Zeitabstimmungsmittel beinhalten, für die zeitliche Abstimmung der Steuersignale zur Steuerung des Flusses in der zumindest einen Phasenwicklung.
Verfahren zur Regelung einer Bürstenlosen elektrischen Maschine welche einen unmagnetisierten Rotor, einen Stator und zumindest eine Phasenwicklung aufweist, die angeordnet ist, um einen Fluss in einem magnetischen Kreis der Maschine aufzubauen, wobei das Verfahren aufweist: Anordnen von Umsetzermitteln in einem magnetischen Kreis der Maschine um ein Flusssignal zu erzeugen, welches für den Fluss in einem von der zumindest einen Phasenwicklung aufgebauten Flusspfad indikativ ist; Erzeugung eines für einen erwünschten Fluss (Ψ_D) repräsentativen Eingangssignals um eine erwünschte Ausgabeleistung der Maschine zu erzeugen; und Steuerung der Erregung der zumindest einen Phasenwicklung in Reaktion auf das Eingangssignal und das Flusssignal.