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DE102023203404A1 - Method for operating an electric motor - Google Patents

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DE102023203404A1
DE102023203404A1 DE102023203404.2A DE102023203404A DE102023203404A1 DE 102023203404 A1 DE102023203404 A1 DE 102023203404A1 DE 102023203404 A DE102023203404 A DE 102023203404A DE 102023203404 A1 DE102023203404 A1 DE 102023203404A1
Authority
DE
Germany
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rotor
sensing magnet
temperature
electric motor
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023203404.2A
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German (de)
Inventor
Joachim Meiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/66—Controlling or determining the temperature of the rotor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors (2), wobei eine magnetische Feldstärke (H) eines Sensiermagnets (12) bestimmt wird, wobei anhand der bestimmten Feldstärke (H) eine Temperatur (T) des Sensiermagnets (12) bestimmt wird, und wobei der Elektromotor (2) in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur (T) des Sensiermagnets (12) gesteuert wird.The invention relates to a method for operating an electric motor (2), wherein a magnetic field strength (H) of a sensing magnet (12) is determined, wherein a temperature (T) of the sensing magnet (12) is determined based on the determined field strength (H), and wherein the electric motor (2) is controlled depending on the determined temperature (T) of the sensing magnet (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors sowie einen solchen Elektromotor.The invention relates to a method for operating an electric motor and to such an electric motor.

Ein als Permanentmagnet-Synchronmotor ausgebildeten Elektromotor weist einen Rotor mit Permanentmagneten auf. Magnetische Eigenschaften der Permanentmagnete, wie beispielsweise deren Remanenz und/oder deren Koerzitivfeldstärke, sind dabei von deren Temperatur abhängig.An electric motor designed as a permanent magnet synchronous motor has a rotor with permanent magnets. The magnetic properties of the permanent magnets, such as their remanence and/or their coercive field strength, depend on their temperature.

Um den Einfluss der Temperatur auf die Permanentmagnete für den Betrieb des Elektromotors berücksichtigen zu können ist es notwendig, die Temperatur des Rotors, insbesondere die Temperatur der Permanentmagnete zu ermitteln.In order to take into account the influence of temperature on the permanent magnets for the operation of the electric motor, it is necessary to determine the temperature of the rotor, in particular the temperature of the permanent magnets.

Beispielsweise wird hierzu ein Temperatursensor für die direkte Erfassung der Rotor-Temperatur verwendet. Alternativ sind Verfahren bekannt, bei denen anhand eines thermischen Modells die Temperatur des Rotors berechnet wird. Die Verwendung eines separaten Temperatursensors bzw. die Berechnung der Temperatur anhand eines thermischen Modells sind allerdings vergleichsweise aufwändig.For example, a temperature sensor is used to directly measure the rotor temperature. Alternatively, methods are known in which the temperature of the rotor is calculated using a thermal model. However, using a separate temperature sensor or calculating the temperature using a thermal model is comparatively complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors anzugeben. Insbesondere soll bei Betrieb des Elektromotors die Temperatur dessen Rotormagnete möglichst einfach berücksichtigt werden. Des Weiteren soll ein solcher Elektromotor, ein Computerprogramm für die Durchführung des Verfahrens und ein computerlesbares Medium angegeben werden, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for operating an electric motor. In particular, the temperature of the rotor magnets should be taken into account as simply as possible when operating the electric motor. Furthermore, such an electric motor, a computer program for carrying out the method and a computer-readable medium on which the computer program is stored should be specified.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Elektromotors wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 5, hinsichtlich des Computerprogramms mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und hinsichtlich des computerlesbaren Mediums mit den Merkmalen des Anspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für den Elektromotor, für das Computerprogramm und für das computerlesbare Medium, und umgekehrt.With regard to the method, the object is achieved according to the invention by the features of claim 1. With regard to the electric motor, the object is achieved according to the invention by the features of claim 5, with regard to the computer program by the features of claim 7 and with regard to the computer-readable medium by the features of claim 8. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the subclaims. The statements in connection with the method also apply mutatis mutandis to the electric motor, to the computer program and to the computer-readable medium, and vice versa.

Das Verfahren dient dem Betrieb eines Elektromotors. Dieser umfasst einen Rotor sowie einen Stator. Insbesondere umfasst der Rotor Permanentmagnete, die beispielsweise als NdFeB-Permanentmagnete ausgebildet sind. Geeigneter Weise ist der Elektromotor ein Permanentmagnet-Synchronmotor.The method is used to operate an electric motor. This comprises a rotor and a stator. In particular, the rotor comprises permanent magnets, which are designed, for example, as NdFeB permanent magnets. The electric motor is suitably a permanent magnet synchronous motor.

Verfahrensgemäß wird zunächst eine magnetische Feldstärke oder in analoger Weise hierzu eine magnetische Flussdichte eines Sensiermagnets bestimmt. Dieser ist zweckmäßiger Weise am Rotor angeordnet, insbesondere an diesem befestigt. Zur Erfassung wird ein beispielsweise als Hall-Sensor ausgebildeter Sensor verwendet, anhand der Messwerte des Sensors die magnetische Feldstärke oder die magnetische Flussdichte des Sensiermagnets bestimmt wird.According to the method, a magnetic field strength or, in an analogous manner, a magnetic flux density of a sensing magnet is first determined. This is expediently arranged on the rotor, in particular attached to it. A sensor designed as a Hall sensor, for example, is used for detection, and the magnetic field strength or the magnetic flux density of the sensing magnet is determined based on the measured values of the sensor.

Anhand der bestimmten magnetischen Feldstärke oder anhand der bestimmten magnetischen Flussdichte wird anschließend eine Temperatur des Sensiermagnets bestimmt. Hierzu wird beispielsweise eine Tabelle, eine Funktion oder eine Kennlinie verwendet, die der magnetischen Feldstärke bzw. der bestimmten magnetischen Flussdichte eine Temperatur, insbesondere eine Temperatur des Sensiermagnets, zuordnet.A temperature of the sensing magnet is then determined based on the determined magnetic field strength or the determined magnetic flux density. For this purpose, for example, a table, a function or a characteristic curve is used that assigns a temperature, in particular a temperature of the sensing magnet, to the magnetic field strength or the determined magnetic flux density.

Zweckmäßig ist die Tabelle, die Funktion oder die Kennlinie auf einer Steuereinheit des Elektromotors hinterlegt.It is advisable to store the table, function or characteristic curve on a control unit of the electric motor.

Die Tabelle, die bzw. die Kennlinie wurde zweckmäßig anhand einer Kalibriermessung erstellt, die im Zuge der Endmontage des Elektromotors vorgenommen wurde. Also wurde der Temperaturgang der Feldstärke bzw. des magnetischen Flusses bei dieser Kalibriermessung erfasst.The table or characteristic curve was conveniently created based on a calibration measurement that was carried out during the final assembly of the electric motor. The temperature response of the field strength or magnetic flux was therefore recorded in this calibration measurement.

Alternativ zur Zuordnung der bestimmten magnetischen Feldstärke bzw. der bestimmten magnetischen Flussdichte zur Temperatur des Sensiermagnets anhand einer (einzigen) Tabelle, Funktion oder Kennlinie, erfolgt die Zuordnung in zwei Schritten. Hierbei wird zunächst der vom Sensor erfassten, also im Sensorbereich detektierten, magnetischen Feldstärke bzw. magnetischen Flussdichte eine magnetischen Feldstärke bzw. magnetischen Flussdichte des Sensiermagnets selbst zugeordnet, wobei anschließend der magnetischen Feldstärke bzw. magnetischen Flussdichte des Sensiermagnets die Temperatur des Sensiermagnets zugeordnet wird. Beispielsweise werden für diese beiden Zuordnungen jeweils eine Tabelle, Funktion oder Kennlinie verwendet.As an alternative to assigning the specific magnetic field strength or the specific magnetic flux density to the temperature of the sensing magnet using a (single) table, function or characteristic curve, the assignment is carried out in two steps. First, the magnetic field strength or magnetic flux density recorded by the sensor, i.e. detected in the sensor area, is assigned to a magnetic field strength or magnetic flux density of the sensing magnet itself, and then the temperature of the sensing magnet is assigned to the magnetic field strength or magnetic flux density of the sensing magnet. For example, a table, function or characteristic curve is used for each of these two assignments.

Die Temperatur des Sensiermagnets korreliert stark mit der Temperatur der Permanentmagnete. So kann und/oder wird die Temperatur des Sensiermagnets als die Temperatur des Rotors und insbesondere als die Temperatur der Permanentmagnete angenommen.The temperature of the sensing magnet correlates strongly with the temperature of the permanent magnets. Thus, the temperature of the sensing magnet can and/or is assumed to be the temperature of the rotor and in particular the temperature of the permanent magnets.

Zusammenfassend wird über den Temperaturgang der erfassten Feldstärke bzw. anhand der erfassten Flussdichte auf die Temperatur des Sensiermagnets und damit einhergehen auf die Temperatur der Permanentmagnete des Rotors geschlossen.In summary, the temperature of the sensing magnet and thus the temperature of the permanent magnets of the rotor are determined based on the temperature response of the detected field strength or the detected flux density.

Vorteilhaft ist eine derartige Bestimmung der Temperatur, insbesondere in Hinblick auf eine Rechenlast der Steuereinheit, vergleichsweis aufwandsarm. Diese Methode bildet weiterhin eine vergleichsweise genaue, direkte Sensiermethode zur Bestimmung der Temperatur, allerdings ohne die Verwendung eines, insbesondere zusätzlichen, Temperatursensors zur direkten Temperaturerfassung des Rotors.Such a determination of the temperature is advantageously relatively easy, particularly with regard to the computing load of the control unit. This method also represents a relatively accurate, direct sensing method for determining the temperature, but without the use of a temperature sensor, in particular an additional one, for directly detecting the temperature of the rotor.

Verfahrensgemäß wird der Elektromotor in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Sensiermagnets gesteuert.According to the method, the electric motor is controlled depending on the specific temperature of the sensing magnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird im Zuge der Steuerung des Elektromotors der oder jeder Phasenstrom für die Bestromung von Spulen des Stators in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur eingestellt. Auf diese Weise ist der Einfluss der Temperatur auf die magnetischen Eigenschaften der Permanentmagnete für den Betrieb des Elektromotors berücksichtigt.According to a preferred embodiment of the method, in the course of controlling the electric motor, the or each phase current for energizing coils of the stator is set as a function of the specific temperature. In this way, the influence of the temperature on the magnetic properties of the permanent magnets is taken into account for the operation of the electric motor.

Insbesondere wird hierbei ein Maximalwert für den Phasenstrom für eine oder für jede der Phasen in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Sensiermagnets eingestellt. Da die Koerzitivfeldstärke eines Magneten temperaturabhängig ist und insbesondere umso kleiner ist, umso großer die Temperatur des Magneten ist, ist mittels der Vorgabe des Maximalwertes für den Phasenstrom und damit einhergehend eine Feldstärke der von den Spulen des Stators erzeugten Magnetfelds, entsprechend begrenzt. Somit ist vorteilhaft eine Demagnetisierung oder ein eine partielle Demagnetisierung der Permanentmagnete reduziert oder sogar vermieden.In particular, a maximum value for the phase current is set for one or for each of the phases depending on the specific temperature of the sensing magnet. Since the coercive field strength of a magnet is temperature-dependent and in particular is smaller the higher the temperature of the magnet, the maximum value for the phase current and the associated field strength of the magnetic field generated by the coils of the stator are limited accordingly. This advantageously reduces or even prevents demagnetization or partial demagnetization of the permanent magnets.

Zusammenfassen erfolgt ein Derating für den Phasenstrom der jeweiligen Phase in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des Sensiermagnets.In summary, a derating is carried out for the phase current of the respective phase depending on the specific temperature of the sensing magnet.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird als Sensor ein Rotorlagesensor und/oder als Sensiermagnet ein Magnet für den Rotorlagesensor verwendet. Der Sensiermagnet ist zweckmäßig and er Rotorwelle angeordnet. Insbesondere ist der Sensiermagnet nicht innerhalb des Blechpaket des Rotors aufgenommen und/oder nicht dazu vorgesehen, ein Drehmoment in Zusammenwirkung mit einem von den Spulen des Stators erzeugten Magnetfelds zu erzeugen. Der Sensiermagnet ist zusammenfassend ein Magnet für die Bestimmung der Rotorlage anhand des Rotorlagensensors.According to a particularly preferred embodiment, a rotor position sensor is used as the sensor and/or a magnet for the rotor position sensor is used as the sensing magnet. The sensing magnet is expediently arranged on the rotor shaft. In particular, the sensing magnet is not accommodated within the laminated core of the rotor and/or is not intended to generate a torque in conjunction with a magnetic field generated by the coils of the stator. In summary, the sensing magnet is a magnet for determining the rotor position using the rotor position sensor.

Der Sensiermagnet ist zweckmäßig ein Permanentmagnet.The sensing magnet is preferably a permanent magnet.

Zur Bestimmung der magnetischen Feldstärke und/oder der magnetischen Flussdichte des Sensiermagnets wird insbesondere die Amplitude des Messignals, insbesondere die Amplitude der am Sensor bewirkten Hall-Spannung verwendet, um die magnetische Flussdichte bzw. die magnetische Feldstärke des Sensiermagnets zu bestimmen.To determine the magnetic field strength and/or the magnetic flux density of the sensing magnet, the amplitude of the measurement signal, in particular the amplitude of the Hall voltage induced at the sensor, is used to determine the magnetic flux density or the magnetic field strength of the sensing magnet.

Zusammenfassend erfüllt der Rotorlagensensor hierbei eine Doppelfunktion. Zum einen wird er für die Bestimmung der Rotorlage (Rotorposition, Winkelposition) verwendet, zum anderen dient dieser zur Bestimmung der Temperatur der Sensiermagnets.In summary, the rotor position sensor fulfills a dual function. On the one hand, it is used to determine the rotor position (rotor position, angular position), and on the other hand, it is used to determine the temperature of the sensing magnet.

Weiter zusammenfassend wird vorteilhaft eine bereits bestehende Motorkomponente, nämlich der Rotorlagensensor auch für die Bestimmung der Temperatur des Sensiermagnets und für die Bestimmung der Temperatur der Rotormagnete genutzt.To summarize further, an existing motor component, namely the rotor position sensor, is also advantageously used to determine the temperature of the sensing magnet and to determine the temperature of the rotor magnets.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Elektromotor. Dieser ist gemäß dem Verfahren in einer der oben dargestellten Varianten betreibbar und/oder betrieben.A further aspect of the invention relates to an electric motor. This can be and/or is operated according to the method in one of the variants presented above.

Der insbesondere als Innenläufer und/oder als ein Permanentmagnet-Synchronmotor ausgebildete Elektromotor umfasst also einen Stator sowie einen Rotor. Der Rotor weist beispielsweise als NdFeB-Permanentmagnete ausgebildete Permanentmagnete auf. Weiterhin umfasst der Elektromotor einen Sensiermagnet, welcher am Rotor angeordnet, insbesondere an diesem befestigt ist.The electric motor, which is designed in particular as an internal rotor and/or as a permanent magnet synchronous motor, comprises a stator and a rotor. The rotor has permanent magnets designed, for example, as NdFeB permanent magnets. The electric motor also comprises a sensing magnet, which is arranged on the rotor and in particular is attached to it.

Weiterhin umfasst der Elektromotor einen Sensor zur Erfassung des Magnetfeldes des Sensiermagnets, insbesondere dessen Flussdichte und/oder dessen Feldstärke.Furthermore, the electric motor comprises a sensor for detecting the magnetic field of the sensing magnet, in particular its flux density and/or its field strength.

Eine Steuereinheit (Steuereinrichtung) des Elektromotors, insbesondere ausgebildet aus Controller, dient zur Durchführung der Verfahrensschritte des Verfahrens in einer der oben genannten Variante. Zweckmäßig ist die Steuereinheit signal- und/oder übertragungstechnisch mit dem Sensor verbunden. Insbesondere werden der Steuereinheit die Messwerte oder entsprechende Signale vom Sensor zugeführt, anhand dieser von der Steuereinheit ausgewertet, wobei die magnetische Flussdichte und/oder die Feldstärke des Sensiermagnets und anhand dessen die Temperatur des Sensiermagnets bestimmt wird.A control unit (control device) of the electric motor, in particular designed as a controller, is used to carry out the method steps of the method in one of the variants mentioned above. The control unit is expediently connected to the sensor in terms of signal and/or transmission technology. In particular, the measured values or corresponding signals from the sensor are fed to the control unit, which are evaluated by the control unit on the basis of these, whereby the magnetic flux density and/or the field strength of the sensing magnet and on the basis of this the temperature of the sensing magnet are determined.

Zusammenfassend umfasst der Elektromotor Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens ausführen.In summary, the electric motor comprises means adapted to carry out the steps of the method.

Wie im Zusammenhang mit dem Verfahren bereits ausgeführt wurde, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Sensor ein Rotorlagensensor ist, wobei der Sensiermagnet ein an einer Rotorwelle des Rotors befestigter Magnet für den Rotorlagensensors, insbesondere für die Bestimmung der Rotorlage (Rotorposition), ist.As already stated in connection with the method, according to a preferred embodiment, the sensor is a rotor position sensor, wherein the sensing magnet is a magnet attached to a rotor shaft of the rotor for the rotor position sensor, in particular for determining the rotor position.

Der Sensiermagnet ist bevorzugt also keiner der Permanentmagnete, die zur Erzeugung eines Drehmoments vorgesehen sind. Dieser dient vielmehr auch dazu, die Rotorposition zu bestimmen. Insbesondere ist der Sensiermagnet außerhalb eines Rotorblechpakets, in oder an welchem die Permanentmagnete angeordnet sind, an einer Rotorwelle des Rotors angeordnet.The sensing magnet is therefore preferably not one of the permanent magnets that are intended to generate a torque. Rather, this also serves to determine the rotor position. In particular, the sensing magnet is arranged on a rotor shaft of the rotor outside of a rotor laminated core in or on which the permanent magnets are arranged.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, welches Befehle umfasst, die bewirken, dass der Elektromotor die Verfahrensschritte des oben dargestellten Verfahrens durchführen.A further aspect of the invention relates to a computer program which comprises instructions which cause the electric motor to carry out the method steps of the method described above.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, insbesondere ein nicht-flüchtiger Speicher wie beispielsweise eine CD, eine DVD, ein Flash-Speicher oder dergleichen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.A further aspect of the invention relates to a computer-readable medium, in particular a non-volatile memory such as a CD, a DVD, a flash memory or the like, on which the computer program is stored.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 schematisch einen Elektromotor mit einem Rotor, an dessen Rotorwelle ein Sensiermagnet für einen Rotorlagensensor angeordnet ist, und
  • 2 in einem Flussdiagramm einen Verfahrensablauf zum Betrieb des Elektromotors, wobei die magnetische Feldstärke des Sensiermagnets bestimmt wird.
In the following, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to a drawing. In the drawing:
  • 1 schematically an electric motor with a rotor, on whose rotor shaft a sensing magnet for a rotor position sensor is arranged, and
  • 2 in a flow chart a process sequence for operating the electric motor, whereby the magnetic field strength of the sensing magnet is determined.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

In der 1 ist schematisch eine Elektromotor 2 dargestellt. Dieser ist ein als Innenläufer ausgebildeter Permanentmagnet-Synchronmotor. Der Elektromotor 2 umfasst einen Rotor 4 sowie einen Stator 6. Der Rotor 4 umfasst ein Rotorblechpaket 8a, in oder an welchem Permanentmagnete 8b angeordnet, insbesondere aufgenommen, sind. Die zweckmäßig als NdFeB-Permanentmagnete ausgebildeten Permanentmagnete 8b dienen dabei zur Erzeugung eines Drehmoments bei einer entsprechenden Wechselwirkung mit einem Magnetfeld, das bei der Bestromung von Spulen (nicht weiter dargestellt) des Stators 6 mit einem Phasenstrom I erzeugt wird.In the 1 an electric motor 2 is shown schematically. This is a permanent magnet synchronous motor designed as an internal rotor. The electric motor 2 comprises a rotor 4 and a stator 6. The rotor 4 comprises a rotor laminated core 8a, in or on which permanent magnets 8b are arranged, in particular accommodated. The permanent magnets 8b, which are expediently designed as NdFeB permanent magnets, serve to generate a torque with a corresponding interaction with a magnetic field that is generated when coils (not shown further) of the stator 6 are energized with a phase current I.

Des Weiteren umfasst der Rotor 4 eine um eine Drehachse R drehbar gelagerte Rotorwelle 10.Furthermore, the rotor 4 comprises a rotor shaft 10 which is mounted so as to be rotatable about an axis of rotation R.

An der Rotorwelle 10, hier beispielsweise am axialen Ende der Rotorwelle 10, ist ein Sensiermagnet 12 angeordnet. Dessen Nordpol und dessen Südpol sind in einer Ebene parallel zur Drehachse angeordnet.A sensing magnet 12 is arranged on the rotor shaft 10, here for example at the axial end of the rotor shaft 10. Its north pole and south pole are arranged in a plane parallel to the axis of rotation.

Des Weiteren umfasst der Elektromotor 2 einen Sensor 14 zur Erfassung des Magnetfeldes, insbesondere dessen magnetische Flussdichte und/oder dessen magnetische Feldstärke H, des Sensiermagnets 12. Der Sensor 14 ist ein Rotorlagesensor, anhand dessen auch eine Winkelposition des Rotors 4 bestimmt werden kann. Zweckmäßig ist der Sensor 14 bzw. der Rotorlagensensor ein Hall-Sensor oder umfasst einen solchen.Furthermore, the electric motor 2 comprises a sensor 14 for detecting the magnetic field, in particular its magnetic flux density and/or its magnetic field strength H, of the sensing magnet 12. The sensor 14 is a rotor position sensor, by means of which an angular position of the rotor 4 can also be determined. The sensor 14 or the rotor position sensor is expediently a Hall sensor or comprises such a sensor.

Der Sensor 14 ist signal- und/oder datenübertragungstechnisch mit einer Steuereinheit 16, insbesondere ausgebildet als Controller, verbunden. Die Steuereinheit 16 dient zur Durchführung des Verfahrens gemäß der 2. Hierzu umfasst diese geeigneter Weise ein als, insbesondere nicht flüchtigen Speicher ausgebildetes, computerlesbares Medium 18, auf dem ein Computerprogramm 20 hinterlegt ist. Das Computerprogramm 20 umfasst Befehle, die bewirken, dass der Elektromotor 2 ein Verfahren, wie es weiter unten im Zusammenhang mit der 2 dargestellt wird, ausführt.The sensor 14 is connected to a control unit 16, in particular designed as a controller, for signal and/or data transmission purposes. The control unit 16 is used to carry out the method according to the 2 . For this purpose, it comprises a computer-readable medium 18, in particular a non-volatile memory, on which a computer program 20 is stored. The computer program 20 comprises commands which cause the electric motor 2 to carry out a method as described below in connection with the 2 is displayed.

In der 2 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das einen Verfahrensablauf zum Betrieb des Elektromotors 2 repräsentiert. Hierbei wird in einem ersten Schritt I anhand des Sensors 14 das Magnetfeld des Sensiermagnets 12 erfasst. Im Sensor 14 wird ein Messsignal, beispielsweise eine Hall-Spannung, erzeugt. Dieses Messignal oder dem Messsignal entsprechende Daten Sensordaten (Messdaten) werden vom Sensor 14 an die Steuereinheit 16 weitergeleitet.In the 2 a flow chart is shown that represents a process sequence for operating the electric motor 2. In a first step I, the magnetic field of the sensing magnet 12 is detected using the sensor 14. A measurement signal, for example a Hall voltage, is generated in the sensor 14. This measurement signal or data corresponding to the measurement signal (sensor data) is forwarded from the sensor 14 to the control unit 16.

Anhand der Steuereinheit 16 wird aus den Messdaten eine magnetische Flussdichte B oder analog hierzu eine magnetische Feldstärke H des Sensiermagnets bestimmt. Hierzu wird beispielsweise der Amplitude des Messsignals, insbesondere der Hallspannung, die magnetische Flussdichte B oder die magnetische Feldstärke H zugeordnet.Using the control unit 16, a magnetic flux density B or, analogously, a magnetic field strength H of the sensing magnet is determined from the measurement data. For this purpose, the magnetic flux density B or the magnetic field strength H is assigned, for example, to the amplitude of the measurement signal, in particular the Hall voltage.

Das Computerprogramm 20 umfasst entsprechend Befehle, die bewirken, dass dem Messsignal, insbesondere dessen Amplitude die magnetische Flussdichte B bzw. die magnetische Feldstärke H zugeordnet wird, also dass die magnetische Flussdichte B oder eine magnetische Feldstärke H des Sensiermagnets 12 bestimmt wird.The computer program 20 accordingly comprises commands which cause the magnetic flux density B or the magnetic field strength to be assigned to the measuring signal, in particular its amplitude. H, i.e. the magnetic flux density B or a magnetic field strength H of the sensing magnet 12 is determined.

In einem anschließenden zweiten Schritt II wird, insbesondere mittels der Steuereinheit 16, anhand der bestimmten Feldstärke H oder anhand der magnetischen Flussdichte B eine Temperatur T des Sensiermagnets 12 bestimmt. Hierzu ist beispielsweise eine Kennlinie auf dem computerlesbaren Medium 18 hinterlegt, welche dem der bestimmten Feldstärke H oder der magnetischen Flussdichte B die Temperatur T zuordnet.In a subsequent second step II, a temperature T of the sensing magnet 12 is determined, in particular by means of the control unit 16, based on the determined field strength H or on the basis of the magnetic flux density B. For this purpose, for example, a characteristic curve is stored on the computer-readable medium 18 which assigns the temperature T to the determined field strength H or the magnetic flux density B.

Das Computerprogramm 20 umfasst entsprechend Befehle, die bewirken, dass der bestimmten Feldstärke H oder der magnetischen Flussdichte B die Temperatur T, insbesondere anhand der Kennlinie, zugeordnet wird.The computer program 20 accordingly comprises instructions which cause the temperature T to be assigned to the specific field strength H or the magnetic flux density B, in particular on the basis of the characteristic curve.

In einem darauffolgenden dritten Schritt III wird der Elektromotor 2 in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur T des Sensiermagnets 12 gesteuert. Hierbei wird ein Maximalwert Imax für einen Phasenstrom I für eivorgegeben, wobei der Maximalwert Imax abhängig von der bestimmten Temperatur ist und/oder vorgegeben wird. Beispielsweise wird der Maximalwert Imax anhand einer vorgegebenen Derating-Kurve berechnet. Insbesondere wird für einen vorgegebenen Temperaturbereich für den Wert der Temperatur T der Maximalwert Imax umso kleiner gewählt, je größer die Temperatur T ist.In a subsequent third step III, the electric motor 2 is controlled depending on the specific temperature T of the sensing magnet 12. In this case, a maximum value I max for a phase current I for ei is specified, whereby the maximum value I max is dependent on the specific temperature and/or is specified. For example, the maximum value I max is calculated using a specified derating curve. In particular, for a specified temperature range for the value of the temperature T, the maximum value I max is selected to be smaller the higher the temperature T.

Das Computerprogramm 20 umfasst entsprechend Befehle, die bewirken, dass in Abhängigkeit der Temperatur T der Maximalwert Imax bestimmt wird und/oder dass der jeweilige Phasenstrom derart eingestellt wird, dass dieser den Maximalwert Imax nicht überschreitet.The computer program 20 accordingly comprises instructions which cause the maximum value I max to be determined as a function of the temperature T and/or the respective phase current to be set such that it does not exceed the maximum value I max .

Zusammenfassend wird der Phasenstrom in Abhängigkeit der Temperatur T eingestellt.In summary, the phase current is adjusted depending on the temperature T.

Zusammenfassend wird als Sensiermagnet 12 der an der Rotorwelle 10 angeordnete Magnet für die Bestimmung der Rotorlage anhand des Rotorlagesensors, also des Sensors 14, verwendet.In summary, the magnet arranged on the rotor shaft 10 is used as the sensing magnet 12 for determining the rotor position using the rotor position sensor, i.e. the sensor 14.

Weiter zusammenfassend dient die Steuereinheit 16 zum Durchführen des Verfahrens zum Durchführen des Verfahrens nach 2.In summary, the control unit 16 is used to carry out the method for carrying out the method according to 2 .

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können hieraus im Rahmen der Ansprüche auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen und/oder in den Ansprüchen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can be derived from this within the scope of the claims by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all individual features described in connection with the embodiments and/or in the claims can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

22
Elektromotorelectric motor
44
Rotorrotor
66
Statorstator
8a8a
Rotorblechpaketrotor lamination package
8b8b
Blechpaket des Rotorsrotor's laminated core
1010
Rotorwellerotor shaft
1212
Sensiermagnetsensing magnet
1414
Sensorsensor
1616
Steuereinheitcontrol unit
1818
Computerlesbares Mediumcomputer-readable medium
2020
Computerprogramm computer program
RR
Drehachseaxis of rotation
II
Phasenstromphase current
ImaxImax
Maximalwert maximum value
II
Bestimmen der magnetischen Flussdichte oder der magnetischen FeldstärkeDetermining the magnetic flux density or the magnetic field strength
IIII
Bestimmen der Temperatur des SensiermagnetsDetermining the temperature of the sensing magnet
IIIIII
Einstellen des PhasenstromsSetting the phase current

Claims (8)

Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors (2), - wobei eine magnetische Flussdichte (B) oder eine magnetische Feldstärke (H) eines, insbesondere am Rotor angeordneten, Sensiermagnets (12) bestimmt wird, - wobei anhand der bestimmten Feldstärke (H) oder anhand der magnetischen Flussdichte (B) eine Temperatur (T) des Sensiermagnets (12) bestimmt wird, und - wobei der Elektromotor (2) in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur (T) des Sensiermagnets (12) gesteuert wird.Method for operating an electric motor (2), - wherein a magnetic flux density (B) or a magnetic field strength (H) of a sensing magnet (12), in particular arranged on the rotor, is determined, - wherein a temperature (T) of the sensing magnet (12) is determined based on the determined field strength (H) or based on the magnetic flux density (B), and - wherein the electric motor (2) is controlled depending on the determined temperature (T) of the sensing magnet (12). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasenstrom (I) in Abhängigkeit der Temperatur (T) des Sensiermagnets (12) eingestellt wird.procedure according to claim 1 , characterized in that a phase current (I) is adjusted depending on the temperature (T) of the sensing magnet (12). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximalwert (Imax) für den Phasenstrom (I) in Abhängigkeit der Temperatur (T) des Sensiermagnets (12) vorgegeben wird.procedure according to claim 1 or 2 , characterized in that a maximum value (I max ) for the phase current (I) is predetermined as a function of the temperature (T) of the sensing magnet (12). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensiermagnet (12) ein, insbesondere an einer Rotorwelle (10) angeordneter, Magnet für die Bestimmung der Rotorlage anhand eines Rotorlagesensors verwendet wird.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that a magnet, in particular arranged on a rotor shaft (10), is used as the sensing magnet (12) for determining the rotor position using a rotor position sensor. Elektromotor (2), aufweisend - einen Rotor (4), - einen am Rotor angeordneten Sensiermagnet (12), - einen Sensor (14) zur Erfassung des Magnetfeldes des Sensiermagnets (12), sowie - eine Steuereinheit (16) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.Electric motor (2), comprising - a rotor (4), - a sensing magnet (12) arranged on the rotor, - a sensor (14) for detecting the magnetic field of the sensing magnet (12), and - a control unit (16) for carrying out the method according to one of the Claims 1 until 4 . Elektromotor (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) ein Rotorlagensensor ist, wobei der Sensiermagnet (12) ein an einer Rotorwelle (10) des Rotors (4) befestigter Magnet für den Rotorlagensensors ist.Electric motor (2) after claim 5 , characterized in that the sensor (14) is a rotor position sensor, wherein the sensing magnet (12) is a magnet for the rotor position sensor fastened to a rotor shaft (10) of the rotor (4). Computerprogramm (20), umfassend Befehle, die bewirken, dass der Elektromotor (2) nach Anspruch 5 oder 6 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt.Computer program (20) comprising instructions which cause the electric motor (2) to claim 5 or 6 the process steps according to one of the Claims 1 until 4 executes. Computerlesbares Medium (18), auf dem das Computerprogramm (20) nach Anspruch 7 gespeichert ist.Computer-readable medium (18) on which the computer program (20) according to claim 7 is stored.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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