EP2338223A2

EP2338223A2 - Gleichstrommotor und verfahren zum betreiben des gleichstrommotors

Info

Publication number: EP2338223A2
Application number: EP09736594A
Authority: EP
Inventors: David Fricker; Gerhard Knecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-06-29
Also published as: WO2010046266A2; CN102197582B; DE102008043134A1; JP2012506684A; CN102197582A; WO2010046266A3; JP5535226B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor (1) mit einem Rotor (26), der mindestens einen Permanentmagneten (27) aufweist, und einem Stator (16), der mindestens drei Statorspulen (u, u', v, v', w, w') aufweist, wobei eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, eine Drehposition des Rotors (26) zu bestimmen und eine Bestromung der Statorspulen (u, u', v, v', w, w') abhängig von der Drehposition des Rotors (26) zu veranlassen, und wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, die Drehposition in einem hohen Drehzahlbereich anhand einer Spannung zu bestimmen, die in einer der Statorspulen (u, u', v, v', w, w') induziert wird. Damit der Gleichstrommotor (1) in einem niedrigen Drehzahlbereich abhängig von einer Drehposition des Rotors steuerbar ist, ist die Steuerungseinrichtung (6) eingerichtet, die Drehposition in einem niedrigen Drehzahlbereich anhand eines Stroms beim Anlegen einer Spannung an einer der Statorspulen (u, u', v, v', w, w') zu bestimmen.

Description

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart

GLEICHSTROMMOTOR UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN DES GLEICHSTROMMOTORS

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben des Gleichstrommotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Ein solcher sogenannter bürstenloser sensorloser Gleichstrommotor umfasst einen Rotor, der mindestens einen Permanentmagneten aufweist, und einem Stator, der mindestens drei Statorspulen aufweist, wobei eine Steuerungsein- richtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, eine Drehposition des Rotors zu bestimmen und eine Bestromung der Statorspulen abhängig von der Drehposition des Rotors zu veranlassen, und wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, die Drehposition in einem hohen Drehzahlbereich anhand einer Spannung zu bestimmen, die in einer der Statorspulen induziert wird.

Ein Nachteil liegt jedoch darin, dass bei niedrigen Drehzahlen keine ausreichenden Spannungen in den Statorspulen induziert werden. Die Drehposition des Rotors kann daher nicht bestimmt werden. Die Statorspulen werden daher beim Hochfahren des Motors im niedrigen Drehzahlbereich blind geschaltet. Dies kann dazuführen, dass die Bestromung der Statorspulen nicht zu einer Beschleunigung des Motors, sondern zu einer Abbremsung des Rotors führt. Der Rotor erreicht dann den hohen Drehzahlbereich erst nach einer langen Zeit oder überhaupt nicht.

Offenbarung der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstrommotor der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Betreiben des Gleichstrommotors zu schaffen, wobei der Gleichstrommotor durch das Verfahren in einem niedrigen Drehzahlbereich abhängig von einer Drehposition des Rotors steuerbar ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Gleichstrommotor mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Pa- tentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben des Gleichstrommotors mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 2 gelöst.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, die Drehposition in einem niedrigen Drehzahlbereich anhand eines Stroms beim Anlegen einer Spannung an einer der Statorspulen zu bestimmen. Ein niedriger Drehzahlbereich ist allgemein ein Drehzahlbereich, der unter einem hohen Drehzahlbereich liegt, in dem keine ausreichenden Spannungen in den Statorspulen induziert werden, um die Drehposition zu bestimmen, und in dem die Rotordrehzahl typischerweise weniger als 500 U/min beträgt, während in dem hohen Drehzahlbereich die

Rotordrehzahl typischerweise mehr als 500 U/min beträgt. Vorteilhafterweise ist kein weiterer Sensor erforderlich, um die Drehzahl in dem niedrigen Drehzahlbereich zu bestimmen. Bei dem Gleichstrommotor handelt es sich im Idealfall um einen Folgepolmotor (engl, consequent pole motor).

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben des Gleichstrommotors mit den folgenden Schritten in einem niedrigen Drehzahlbereich: Anlegen einer Spannung an eine der Statorspulen; Ermitteln eines Stroms an der einen der Statorspulen; Bestimmen der Rotorposition anhand des Verlaufs des Stroms; und Bestromen der Statorspulen in Abhängigkeit von der erfassten Drehposition. Das Ermitteln des Stroms bedeutet im Zusammenhang mit der Erfindung nicht, dass der Strom numerisch exakt bestimmt wird. Es kann auch lediglich eine Größe bestimmt werden, die zu dem Strom proportional ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird an die mindestens eine weitere Statorspule eine Spannung angelegt, wird ein weiterer Strom an der mindestens einen weiteren Statorspule ermittelt, und wird die Drehposition anhand des Verlaufs des weiteren Stroms bestimmt. Dadurch ist es möglich, zu bestimmen, ob sich der Rotor bei einer von mehreren unterschiedlichen Drehpositionen befindet.

In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform sind die angelegten Spannungen Spannungspulse. Diese Spannungspulse haben typischerweise eine Dauer von mehreren 100 μs. Dies ermöglicht es, die Drehposition des

Rotors genau zu bestimmen. Außerdem ist zur Bestimmung der Drehposition nur ein kurzes Zeitintervall erforderlich, in dem der normale Betrieb des Gleichstrommotors unterbrochen werden muss.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform werden die Spannungspulse wiederholt angelegt, und nimmt der zeitliche Abstand zwischen dem wiederholten Anlegen der Spannungspulse ab. Somit ist der zeitliche Abstand zwischen dem wiederholten Anlegen der Spannungspulse an die zunehmende Drehzahl des Rotors angepasst.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform werden die angelegten Spannungen umgepolt, werden Ströme an den Statorspulen für die umgepolten Spannungen ermittelt, und wird die Drehposition anhand des Verlaufs der Ströme für die umgepolten Spannungen bestimmt. Die umgepolten Spannungen sind bevorzugt ebenfalls Spannungspulse und haben die gleiche Zeitdauer wie die vorher genannten Spannungspulse. Durch jeweils zwei entgegen gesetzte Spannungspulse wird die Drehzahl des Rotors kaum beeinflusst.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform werden die Beträge der Stromanstiege an einer jeden Statorspule für die Spannung und für die umgepolte Spannung jeweils zu einem summierten Stromanstieg addiert, wird der maximale summierte Stromanstieg mit den anderen Stromanstiegen verglichen, um die Drehposition zu bestimmen. Versatzfehler der Ströme können somit extrahiert werden. Durch eine geeignete Toleranz bei der Festlegung des Vergleichskriteriums kann ein Winkelbereich festgelegt werden, in dem die Drehposition des Rotors ist.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform werden in dem hohen Drehzahlbereich zum Bestimmen der Drehzahl identische

Spannungswerte der Spannung, die in der einen der Statorspulen induziert wird, für ein Vielfaches (mindestens Zweifaches) des elektrischen Winkels von 360° ermittelt. Dabei handelt es sich um Spannungswerte für die gleiche Rotorposition. Dadurch wird sichergestellt, dass Abweichungen zwischen den Polen des Rotors die Bestimmung der Drehposition nicht beeinflussen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

FIG. 1 eine schematische Ansicht eines Gleichstrommotors mit einer zugehörigen Bestromungseinrichtung;

FIG. 2 eine Detailansicht des Gleichstrommotors und der zugehörigen

Schalteinrichtung aus FIG. 1 ; FIG. 3 eine Ansicht der Spannungskomparatorschaltung aus FIG. 1 ;

FIG. 4 eine Ansicht des Spannungsverstärkers aus FIG. 1 ;

FIG. 5A eine Ansicht des Motors für den elektrischen Winkel αel=0°;

FIG. 5B eine Ansicht des Motors für den elektrischen Winkel αel=120°;

FIG. 5C eine Ansicht des Motors für den elektrischen Winkel αel=240°; und FIG. 6 die Amplitude der induzierten Spannung abhängig von dem elektrischen

Winkel.

FIG. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Gleichstrommotors 1 mit einer zugehörigen Bestromungseinrichtung 2. Ein solcher Gleichstrommotor wird beispielsweise für eine Kühlmittelpumpe eines Kraftfahrzeugs eingesetzt.

Die Bestromungseinrichtung 2 sorgt für eine Bestromung des Gleichstrommotors 1 über die Stromleitungen 3, 4 und 5. Die Bestromungseinrichtung 2 umfasst eine Steuerungsschaltung 6, eine Treiberschaltung 7 mit einer Ladungspumpe, eine Schalteinrichtung 8 mit mehreren Schaltransistoren, eine Spannungskomparatorschaltung 9 und eine Spannungsverstärkerschaltung 10. Zusätzlich sind eine Spannungsreglungsschaltung 1 1 , eine Verpolschutzschaltung 12, eine Überspannungsschutzschaltung 13, ein Kondensator 14 und ein Widerstand 15 vorgesehen. Der Kondensator 14 puffert die rückgespeiste Energie aufgrund der induktiven Last der Statorspulen (siehe FIG. 2). Der Wider-stand 15 hat einen geringen Wert und stellt sicher, dass der Strom, der durch den Widerstand 15 zu dem Massenanschluss fließt, durch die Spannungsverstärkerschaltung 10 verstärkt werden kann. Die Verpolschutzschaltung 12 sorgt dafür, dass eine falsch gepolte Versorgungsspannung Vref die Bestromungs-einrichtung 2 nicht beschädigt. Die Spannungsregelungsschaltung 1 1 regelt die Spannung, die an Steuerungsschaltung 6 angelegt wird, auf einen bestimmten Wert. Die

Überspannungsschutzschaltung 13 sorgt dafür, dass die Treiberschaltung 7 durch Überspannungen nicht beschädigt wird. Die Steuerungsschaltung 6 steuert die Treiberschaltung 7 abhängig von den Signalen von der Spannungskomparatorschaltung 9 oder der Spannungsverstärkerschaltung 10. Die Treiberschaltung 7 legt an die Schalttransistoren der Schalteinrichtung 9 geeignete Spannungen an, um die Schalttransistoren zu öffnen oder zu schließen.

FIG. 2 zeigt eine Detailansicht des Gleichstrommotors 1 und der zugehörigen Schalteinrichtung 8 aus FIG. 1. Der Gleichstrommotor umfasst einen Eisenkern

16 mit sechs Kernvorsprüngen 17, die jeweils um 60° versetzt sind und um die jeweils eine der Statorspulen u, v, w, u', v' oder w' gewickelt ist. Die Statorspulen u und u', v und v', w und w' bilden jeweils Statorspulenpaare uu', vv' und ww' aus zwei Statorspulen, die in Reihe geschaltet sind. Die beiden Statorspulen eines Statorspulenpaars uu', vv' und ww' liegen sich jeweils um 180° versetzt gegenüber. Das eine Ende eines jeden Statorspulenpaars uu', vv' und ww' ist mit zwei Schalttransistoren T1 und T2, T3 und T4 bzw. T5 und T6 verbunden, die jeweils durch die Treiberschaltung 7 geschlossen oder geöffnet werden. Die Schalttransistoren T1 , T3 und T5 verbinden die Statorspulenpaare uu', vv' und ww' jeweils mit einem hohen Spannungspotential Vref oder trennen sie von diesem. Die Schalttransistoren T2, T4 und T6 verbinden die Statorspulenpaare uu', vv' und ww' jeweils mit einem niedrigen Spannungspotential an einem Knotenpunkt 25 oder trennen sie von diesem. Die anderen Enden eines jeden Statorspulenpaars uu', vv' und ww' sind miteinander verbunden. Ein Rotor 26 mit zwei Permanentmagneten 27 befindet sich in der Drehposition αel= 0°. Bei dieser

Anordnung entspricht ein elektrischer Winkel αel= 360° einem mechanischen Winkel αmec= 180°, das heißt, jede der Statorspulen u, u\ v, v', w und w' liegt bei einer vollen Umdrehung des Rotors 26 Magnetpolen mit einer bestimmten Polarität genau zweimal gegenüber. Während die Magnetpole mit der einen Polarität S außen bei den Permanentmagneten 27 ausgebildet sind, sind die Magnetpole mit der entgegen gesetzten Polarität N zwischen den

Permanentmagneten 27 ausgebildet. Ein derartiger Gleichstrommotor ist unter der Bezeichnung „Folgepolmotor" (engl, consequent pole motor) bekannt. Der Schalttransistor T1 soll für einen elektrischen Winkel von αel= 30° bis 150° angeschaltet sein. Der Schalttransistor T2 soll für einen elektrischen Winkel von αel= 210° bis 330° angeschaltet sein. Der Schalttransistor T3 soll für einen elektrischen Winkel von αel= 150° bis 270° angeschaltet sein. Der Schalttransistor T4 soll für einen elektrischen Winkel von αel= 330° bis 90° angeschaltet sein. Der Schalttransistor T5 soll für einen elektrischen Winkel von αel= 270° bis 30° angeschaltet sein. Der Schalttransistor T6 soll für einen elektrischen Winkel von αel= 90° bis 210° angeschaltet sein. Es sollen also immer genau zwei

Transistoren angeschaltet sein, so dass der Strom jeweils durch zwei Statorspulenpaare fließt.

FIG. 3 zeigt eine Ansicht der Spannungskomparatorschaltung 9 aus FIG. 1. Die Spannungskomparatorschaltung 9 umfasst drei identisch ausgebildete

Komparatorschaltungen 18, 19 und 20, wobei jede der Komparatorschaltungen 18, 19 und 20 die Spannung, die an der Stromleitung 3, 4 bzw. 5 eines der Statorspulenpaare uu', vv' und ww' anliegt, mit einer Spannung vergleicht, die an einem Sternpunkt 21 anliegt und von allen Spannungen abhängt, die an den Stromleitungen 3, 4 bzw. 5 anliegen. Jede der Komparatorschaltungen umfasst mehrere Widerstände R1 , R2, R3, R4 und R5, mehrere Kondensatoren C1 , C2 und C3 und einen Operationsverstärkter OP1 . Wie bereits angemerkt, werden im normalen Betrieb nur immer zwei Statorspulenpaare abwechselnd bestromt. Die Spannung an den beiden bestromten Statorspulen sind entgegen gesetzt und vom Betrag her gleich groß, wenn die induzierte Spannung an der dritten nicht bestromten Statorspule ihren Nulldurchgang hat. Daher liegt bei einem Knotenpunkt 21 beim Nulldurchgang eine interne Spannung von 0 V an (die interne Spannung von 0 V ist hier als Vref/2 definiert). Bei ihrem Nulldurchgang wechselt die Spannung außerdem das Vorzeichen. Dementsprechend wechselt auch das Vorzeichen der Spannung am Ausgang 22, 23, bzw. 24 des jeweiligen

Operationsverstärkers OP1 , der zu der dritten nicht bestromten Spule gehört. Die Spannungen an den Knotenpunkten 22, 23 und 24 werden zu der Steuerungsschaltung 6 zugeführt.

FIG. 4 zeigt eine Ansicht der Spannungsverstärkerschaltung 10 aus FIG. 1 . Die Spannungsverstärkerschaltung 10 umfasst mehrere Widerstände R6, R7, R8,

R9, R10 und R1 1 , einen Kondensator C4 und zwei Operationsverstärker OP2 und OP3. Die Widerstände R8 und R1 1 bzw. R10 und R9 sind jeweils gleich groß. Knotenpunkte 25, 28 und 29 sind ebenfalls in FIG. 1 eingezeichnet. Die Widerstände R6 und R7 sind ebenfalls gleich groß, so dass am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP2 und am Ausgang des

Operationsverstärkers OP2 die Spannung Vref/2 (interne Spannung von 0 V) anliegt. Wenn am Knotenpunkt 25 und am Knotenpunkt eine identische Spannung anliegt, fließt kein Strom durch den Widerstand 15 (siehe FIG. 1 ), und es liegt am Knotenpunkt 28 ebenfalls eine inter-ne Spannung von 0 V an. Der Operationsverstärker OP3 ist als invertierender Verstärker beschaltet, so dass am Ausgang des Operationsverstärkers OP3 (Knotenpunkt 28) eine proportionale Spannung entsprechend der Stromrichtung über R15 anliegt, wie es für die Betriebsweise des Steuerungsschaltung 6 erforder-lich ist.

Beim Hochfahren wird der normale Betrieb des Gleichstrommotors 1 bei einer niedrigen Drehzahl durch Testpausen unterbrochen. In den Testpausen werden an jedes der Statorspulenpaare uu', vv' und ww' kurz hintereinander zwei entgegen gesetzte Spannungspulse angelegt. Die Spannungspulse sind alle gleich lang und haben die gleiche Amplitude. Durch das Anlegen von zwei entgegen gesetzten Spannungspulsen werden mögliche Versatzfehler ausgeglichen. Außerdem wird die Bewegung des Rotors 26 kaum beeinflusst. Für das Statorspulenpaar uu' werden während des ersten Spannungspulses die Transistoren T1 , T4 und T6 eingeschaltet und während des zweiten Spannungspulses die Transistoren T2, T3 und T5 angeschaltet. Jeder der Span- nungspulse hat eine Dauer von einigen 100 μs. Der Rotor 26 befindet sich während der gesamten Testpause daher nahezu in derselben Drehposition. Für das Statorspulenpaar vv' werden während des ersten Spannungspulses die Transistoren T3, T2 und T6 eingeschaltet und während des zweiten Spannungspulses die Transistoren T4, T1 und T5 angeschaltet. Für das Statorspulenpaar ww' werden während des ersten Spannungspulses die

Transistoren T5, T2 und T4 eingeschaltet und während des zweiten Span- nungspulses die Transistoren T6, T1 und T3 angeschaltet. Es fließt daher durch ein Statorspulenpaar jeweils der gesamte Strom, der sich dann auf die zwei anderen Statorspulenpaare aufteilt. FIG. 5A, FIG. 5B und FIG. 5C zeigen Ansichten des Gleichstrommotors 1 für den elektrischen Winkel αel=0°, für den elektrischen Winkel αel=120° bzw. für den elektrischen Winkel αel=240°, wobei die magnetische Feldlinienverlauf des Magnetfelds eingezeichnet ist, das von dem bestromten Statorspulenpaar uu' erzeugt wird. Abhängig von der Drehposition des Rotors 26 durchdringen die magnetischen Feldlinien die Permanentmagnete 27 mehr oder weniger. Dadurch ändert sich die Induktivität des Statorspulenpaars uu'. Für die Drehposition αel=0° steigt der Strom in dem

Statorspulenpaar uu' für die Spannungspuls schnell an, während der Strom für die Drehpositionen αel=120° und αel=240° weniger schnell ansteigt. Ein Spannungswert, der proportional zu dem Stromwert ist, wird zu der Steuerungsschaltung 6 zugeführt. Die Steuerungsschaltung 6 bestimmt, ob sich der Rotor 26 bei der Drehposition αel=0° befindet oder nicht. Analog kann die

Steuerungsschaltung 6 auch bestimmen, ob sich der Rotor 26 bei der Drehposition αel=120° oder αel=240° befindet oder nicht. Zum Bestimmen der Drehposition ermittelt die Steuerungsschaltung 6 zunächst die Beträge der Stromanstiege für den ersten Spannungspuls und den zweiten Spannungspuls eines jeden Statorspulenpaars uu', vv' und ww'. Die Steuerungsschaltung 6 summiert dann die beiden Beträge für jedes Statorspulenpaar zu einem summieren Stromanstieg. Die Steuerungsschaltung 6 ermittelt dann den maximalen summierten Stromanstieg der drei summieren Stromanstiege und den Mittelwert der beiden anderen summierten Stromanstiege. Den Mittelwert der beiden anderen summierten Stromanstiege zieht die Steuerungsschaltung 6 von dem maximalen summierten Stromanstieg ab und vergleicht das Subtraktionsergebnis mit einem Schwellwert. Wenn das Subtraktionsergebnis größer als der Schwellwert ist, zeigt dies, dass sich der Rotor 26 in der Drehposition befindet, in welcher die Statorspulen angeordnet sind, durch welche die Ströme mit dem maximalen summierten Stromanstiegen fließen. Durch eine geeignete Auswahl des Schwellwerts kann der Winkelbereich dieser Drehposition eingeschränkt oder vergrößert werden. Aus der oder den erfassten Drehpositionen berechnet die Steuerschaltung 6, wann sich der Rotor 26 bei einer Drehposition befindet, bei welcher einer der Transistoren T1 bis T6 an- oder ausgeschaltet werden soll. Die Steuerungsschaltung 6 veranlasst nun die Treiberschaltung 7, die

Transistoren T1 bis T6 wie gewünscht bei bestimmten Drehpositionen an- oder auszuschalten. Die Testpausen werden in dem niedrigen Drehzahlbereich kontinuierlich wiederholt. Der zeitliche Abstand der Testpausen wird dabei kontinuierlich verringert, um die Bestimmung der Drehposition an die erhöhte Drehzahl anzupassen. Nach einer gewissen Zeit hat der Gleichstrommotor 2 eine hohe Drehzahl (> 500 U/min.) erreicht. Das schnell rotierende Magnetfeld des

Rotors 26 kann nun eine messbare Spannung in den Statorspulenpaare uu\ vv' bzw. ww' induzieren. Die Nulldurchgänge dieser induzierten Spannungen erkennt die Steuerungsschaltung 6 wie besprochen an dem Wechsel des Vorzeichens der Spannungen an den Ausgängen 22, 23, bzw. 24. Eine Unterbrechung des normalen Betriebs des Gleichstrommotors, um die Drehposition des Rotors zu erfassen, ist nicht weiter erforderlich. Diese Nulldurchgänge entsprechen jeweils einem bestimmten elektrischen Winkel αel. FIG. 6 zeigt die Amplitude der induzierten Spannung abhängig von dem elektrischen Winkel. Aus den kontinuierlich erfassten Nulldurchgängen berechnet die Steuerschaltung 6 die Drehzahl und schließt aus der Drehzahl und den bestimmten elektrischen Winkeln αel, wann sich der Rotor 26 bei einer Drehposition befindet, bei welcher, einer der Transistoren T1 bis T6 an- oder ausgeschaltet werden soll. Dabei verwendet die Steuerungsschaltung 6 nur scharf definierte Magnetpole, wie sie vor den Permanentmagneten 27 (Pole S in FIG. 2), aber nicht zwischen den Permanentmagneten 27 ausge-bildet sind (Pole N in FIG. 2). Zur Bestimmung der Drehzahl vergleicht die Steuerungsschaltung 6 außerdem bevorzugt Nulldurchgänge, die jeweils einer vollständigen Drehung des Ro-tors 26 um 360° entsprechen und somit zu einem bestimmten Magnetpol gehören. Dabei analysiert die Steuerungsschaltung die Nulldurchgänge, die zu beiden scharf definierten Magnet-polen gehören, um aus möglichst vielen Daten eine funktionale Abhängigkeit der Drehposition des Rotors 26 von der Zeit zu bestimmen. Diese beiden scharf definieren Magnetpole sind um eine Drehung des Rotors um 180° versetzt. Die Steuerungsschaltung 6 veranlasst nun die Treiberschaltung die Transistoren T1 bis T6 wie gewünscht bei bestimmten Drehpositionen an- oder auszuschalten.

Claims

Ansprüche

1. Gleichstrommotor mit einem Rotor (26), der mindestens einen Permanentmagneten (27) aufweist, und einem Stator (16), der mindestens drei Statorspulen (u, u', v, v', w, w') aufweist, wobei eine Steuerungseinrichtung (6) vorgesehen ist, die eingerichtet ist, eine Drehposition des Rotors (26) zu bestimmen und eine Bestromung der Statorspulen (u, u', v, v', w, w') abhängig von der Drehposition des Rotors (26) zu veranlassen, und wobei die Steuerungseinrichtung (6) eingerichtet ist, die Drehposition in einem hohen Drehzahlbereich anhand einer Spannung zu bestimmen, die in einer der

Statorspulen (u, u', v, v', w, w') induziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (6) eingerichtet ist, die Drehposition in einem niedrigen Drehzahlbereich anhand eines Stroms beim Anlegen einer Spannung an einer der Statorspulen (u, u', v, v', w, w') zu bestimmen.

2. Verfahren zum Betreiben eines Gleichstrommotors mit einem Rotor (26), der mindestens einen Permanentmagnet (27) aufweist, und einem Stator (16), der mindestens drei Statorspulen (u, u', v, v', w, w')aufweist, wobei die Bestromung der Statorspulen (u, u', v, v', w, w') abhängig von einer Drehposition des Rotors (26) geschaltet wird, um den Rotor (26) anzutreiben, wobei der Gleichstrommotor von einem niedrigen Drehzahlbereich zu einem hohen Drehzahlbereich übergeht, wobei die Drehposition des Rotors (26) in dem hohen Drehzahlbereich anhand einer Spannung bestimmt wird, die in einer der Statorspulen (u, u', v, v', w, w') induziert wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte in einem niedrigen Drehzahlbereich:

- Anlegen einer Spannung an eine der Statorspulen (u, u', v, v', w, w');

- Ermitteln eines Stroms an der einen der Statorspulen (u, u', v, v', w, w');

- Bestimmen der Rotorposition anhand des Verlaufs des Stroms; und

- Bestromen der Statorspulen (u, u', v, v', w, w')in Abhängigkeit von der erfassten Drehposition.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an die mindestens eine weitere Statorspule (u, u', v, v', w, w') eine Spannung angelegt wird, dass ein weiterer Strom an der mindestens einen weiteren Statorspule (u, u', v, v', w, w') ermittelt wird, und dass die Drehposition anhand des Verlaufs des weiteren Stroms bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die angelegten Spannungen Spannungspulse sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass die

Spannungspulse wiederholt angelegt werden, und dass das der zeitliche Abstand zwischen dem wiederholten Anlegen der Spannungspulse abnimmt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die angelegten Spannungen umgepolt werden, dass Ströme an den Statorspulen

(u, u', v, v', w, w') für die umgepolten Spannungen ermittelt werden, und dass die Drehposition anhand des Verlaufs der Ströme für die umgepolten Spannungen bestimmt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beträge der Stromanstiege an einer jeden Statorspule (u, u', v, v', w, w') für die Spannung und für die umgepolte Spannung jeweils zu einem summierten Stromanstieg addiert werden, dass der maximale summierte Stromanstieg mit den anderen Stromanstiegen verglichen wird, um die Drehposition zu bestimmen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem hohen Drehzahlbereich zum Bestimmen der Drehzahl identische Spannungswerte der Spannung, die in der einen der Statorspulen (u, u', v, v', w, w') induziert wird, für ein Vielfaches des elektrischen Winkels von 360° ermittelt werden.