Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schwingungs- und geräuschreduzierten Betreiben einer elektromotorischen Vorrichtung und eine schwingungs- und geräuschreduzierte elektromotorische Vorrichtung, insbesondere ein schwingungs- und geräuschreduziertes elektrisches Haushaltsgerät und ein schwingungs- und geräuschreduziertes Schiebe- oder Hubdach eines Automobils.

Aus dem Stand der Technik sind elektromotorische Vorrichtungen wie elektrische Haushaltsgeräte sowie elektrische Schiebe- oder Hubdächer für Automobile als solche bekannt.

Da diese elektromotorischen Vorrichtungen in unmittelbarer Nähe des Bedieners, insbesondere in unmittelbarer Kopf- und Ohrnähe betrieben werden, sind Geräuschentwicklungen elektrischer Haushaltsgeräte sowie elektrischer Schiebe- oder Hubdächern besonders nachteilig. Nach dem Stand der Technik ist es daher bekannt, die Geräuschentwicklung dadurch zu reduzieren, dass die Elektromotoren mit schallabsorbierenden Materialen eingekapselt werden. Hierbei ist es nachteilig, dass zum einen die Wärme des Elektromotors schwerer ableitbar ist und dass zum anderen trotz einer Einkapselung Schwingungen auf angetriebene Arbeitsgruppen oder einen Grundkörper übertragen werden, die von dort als Geräusch emittiert werden können. Ferner sind Steuerungsverfahren bekannt, welche den Phasenstrom modulieren, um eine Laufgeräuschverringerung zu erreichen. Nachteilig ist hierbei, dass entweder eine aufwändige Anpassung an den jeweiligen Motor erfolgen muss, dass eine Anpassung an wechselnde Belastungen der Elektromotoren nur bedingt möglich ist oder die Laufgeräuschverringerung nicht optimiert ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren für das Betreiben einer elektromotorischen Vorrichtung aufzuzeigen, welches mit geringem Aufwand bei unterschiedli- chen Varianten von elektromotorischen Vorrichtungen anwendbar ist und den Geräuschpegel wirksam verringert. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, eine elektromotorische Vorrichtung, insbesondere ein elektrisches Haushaltsgerät und ein elektrisches Fahrzeugdach aufzuzeigen, welche ausgebildet sind, einen schwin- gungs- und geräuschreduzierten Betrieb auszuführen.

Die Aufgabe wird in Bezug auf das Verfahren durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. In Bezug auf die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 3 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Das Verfahren zum schwingungs- und geräuschreduzierten Betreiben einer elektromotorischen Vorrichtung wird mittels einer elektromotorischen Vorrichtung mit den nachfolgend beschriebenen Merkmalen durchgeführt.

Die elektromotorische Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens weist eine Elektromotoranordnung, einen Grundkörper und eine angetriebene Arbeitsgruppe auf.

Hierbei ist der Elektromotor der Elektromotoranordnung in einer definierten Lage beziehung zum dem Grundkörper angeordnet. Der Grundkörper ist beispielsweise als Gehäuse oder Gestell ausgebildet und legt die Lagebeziehung von Elektromotor und angetriebener Arbeitsgruppe fest. Die angetriebene Arbeitsgruppe nimmt die von dem Elektromotor bereitgestellte Rotationsbewegung auf und führt die Zielbewegung aus, wobei optional eine Umformung durch ein Getriebe erfolgen kann. Im Fall eines elektrischen Küchengerätes kann die angetriebene Arbeitsgruppe beispielsweise ein Schneid- oder Häckselwerk aufweisen. Im Fall eines elektrischen Schiebe- oder Hubdachs eines Fahrzeugs weist die angetriebene Arbeitsgruppe insbesondere ein Getriebe sowie eine Mechanik zur Positionsveränderung des beweglichen Dachabschnitts auf. Die Elektromotoranordnung weist erfindungsgemäß den Elektromotor, eine Steue- rungs- und Auswertungseinheit, einen Datenspeicher, einen Stromregler, einen Rotorwinkelsensor und einen Drehmomentevaluator auf.

Der Datenspeicher, der Stromregler, der Rotorwinkelsensor und der Drehmomentevaluator sind jeweils mit der Steuerungs- und Auswertungseinheit datenverbunden.

Die Steuerungs- und Auswertungseinheit ist ausgebildet, Daten vom Rotorwinkel sensor und Drehmomentevaluator zu empfangen sowie diese zu verarbeiten. Weiterhin ist die Steuerungs- und Auswertungseinheit ausgebildet, den Stromregler zu steuern und Daten vom Datenspeicher zu lesen und auch in den Datenspeicher zu schreiben. Bei der Steuerungs- und Auswertungseinheit handelt es sich vorzugsweise um eine elektronische Schaltung wie einen Rechner oder einen Controller. Insbesondere der Datenspeicher, der Drehmomentevaluator und der Stromregler können zusammen mit der Steuerungs- und Auswertungseinheit eine integrierte Baueinheit bilden.

Der Elektromotor weist erfindungsgemäß einen Stator, einen Rotor und Motorspulen auf. Der Rotor befindet sich vorzugsweise im Inneren eines rotationssymmetrischen Stators und ist um eine Rotationsachse drehbar gelagert. Der Stator oder der Rotor oder beide Bauteile weisen weichmagnetisches Material in einer Zahnstruktur auf. Diese werden nachfolgend auch als Statorzähne und Rotorzähne bezeichnet. Die Rotorzähne werden nachfolgend teilweise auch als Rotorarme bezeichnet. Die Motorspulen sind am Stator vorzugsweise symmetrisch um die Rotationsachse des Rotors an den Statorzähnen angeordnet.

Der Elektromotor weist eine Kommutierung mittels einer elektronischen Schaltung auf und kann im Übrigen in unterschiedlicher weise ausgebildet sein, beispielsweise als bürstenloser Gleichstrommotor. Vorzugsweise handelt es sich um einen geschalteten Reluktanzmotor. Ein solcher Reluktanzmotor ist so ausgebildet, dass durch das Beaufschlagen der Motorspulen mit einem elektrischen Strom ein magnetischer Fluss durch den Rotor erzeugt wird. Durch die Reluktanzkraft werden die Rotorzähne zu den Statorzähnen so ausgerichtet, dass der magnetische Widerstand reduziert wird. Durch die geometrische Anordnung der Rotorzähne und Statorzähne zueinander wird somit eine Rotation des Rotors hervorgerufen. Durch das Zuschalten und Abschalten der Motorspulen an unterschiedlichen Statorzähnen wird immer wieder erneut ein solcher magnetischer Fluss erzeugt, der den Rotor veranlasst, sich zur Minimierung des magnetischen Widerstands auszurichten. Der geschaltete Reluktanzmotor wird nachfolgend auch teilweise verkürzt lediglich als Reluktanzmotor oder Motor bezeichnet.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich die Rotorzähne und die Statorzähne infolge der auf sie wirkenden Kraft, im Falle eines Reluktanzmotors der Reluktanzkraft, insbesondere quer zu deren Längsachsen verformen. Diese Verformung führt zu Schwingungen der Rotorzähne und der Statorzähne sowie teilweise auch weiterer mechanisch verbundener Bauteile des Reluktanzmotors oder einer angetriebenen Arbeitsgruppe, welche im Bereich der hörbaren Frequenz als Geräusch wahrgenommen werden. Zur Reduzierung der Schwingung und damit zur Geräuschreduzierung zeigt das Verfahren eine Lösung auf, nach der die Kraft auf die Rotorzähne und Statorzähne so gesteuert wird, dass deren Schwingung reduziert wird. Hierzu wird das Drehmoment möglichst in allen Winkelstellungen des Rotors konstant gehalten. Damit wirken auch auf die Rotor zähne und Statorzähne im Wesentlichen konstante Kräfte quer zu deren Längsach sen. Das Verfahren stellt dabei eine Lösung bereit, welche nicht an eine bestimmte Geometrie und sonstige bauliche Ausbildung der Rotorzähne und Statorzähne ge bunden ist.

Das Verfahren beinhaltet erfindungsgemäß dabei folgende Verfahrensschritte: a) Definition einer Wertetabelle in dem Datenspeicher, welche mehrere Tabel lenpunkte enthält, wobei die Tabellenpunkte als Wertetupel gebildet werden. Die Wertetupel beinhalten jeweils ein Wertepaar aus einem Soll-Drehmoment und einem Rotorwinkel sowie einem zugeordneten Soll-Strom. b) Durchführung eines Teilzyklus b)1 Vorgabe eines Soll-Drehmoments b)2 Detektion eines ersten Ist-Rotorwinkels mittels des Rotorwinkelsensors

Auslesen des Soll-Stroms mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit, der dem ersten Wertepaar dem Soll-Drehmoment und dem ersten Ist- Rotorwinkel zugeordnet ist. Dabei werden die nächstliegenden zwei Tabellenpunkte zu dem vorgegebenen Soll-Drehmoment und die nächstliegenden zwei Tabellenpunkte zu dem Ist-Rotorwinkel ermittelt und die Entfernung der realen Werte des Soll-Drehmoments und des ersten Ist-Rotorwinkels von den Tabellenpunkten berechnet. Der Soll-Strom wird durch bilineare Interpolation aus den jeweiligen Soll-Strömen der vier Tabellenpunkte ermittelt. b)4 Einstellen des Soll Stroms durch den Stromregler b)5 Strombeaufschlagung der Motorspulen b)6 Evaluation des Ist-Drehmoments mittel des Drehmomentevaluators b)7 Ermittlung einer Drehmomentabweichung mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit durch einen Vergleich des Soll-Drehmoments und des Ist- Drehmoments b)8 Berechnung eines korrigierten Soll-Stroms mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit auf der Grundlage der Drehmomentabweichung. Die Be rechnung erfolgt für alle vier zuletzt verwendeten Tabellenpunkte in Abhängigkeit des verwendeten Interpolationsabstands. b)9 Einschreiben der berechneten Werte des korrigierten Soll-Stroms in die vier betreffenden Wertetupel der Wertetabelle mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit und Löschung der bisherigen Werte des Soll-Stroms. c) Wiederholte Durchführung des Teilzyklus bis zum Erreichen eines Rotorwinkels, der einem vollständigen Motorstate entspricht, und somit Ausbildung eines Gesamtzyklus. d) Wiederholte Ausführung eines Gesamtzyklus

Das Verfahren wird nachfolgend anhand der Verfahrensschritte im Detail beschrie ben: a) Definition einer Wertetabelle

Ein Beispiel für eine entsprechende Wertetabelle ist in Tabelle 1 dargestellt.

Einem Rotorwinkel (Gist) und dem Soll-Drehmoment sind jeweils Soll-Ströme für die jeweilige zu beaufschlagende Motorspule zugeordnet. Ein Tabellenpunkt bildet ein Wertetupel aus, welches den Rotorwinkel (Gist), das Soll-Drehmoment (Msoii) und mindestens einen Soll-Strom, oder vorzugsweise zwei Soll-Ströme, konkret je einen Sollstrom für zwei benachbarte Motorspulen (h, ), aufweist.

Die Tabelle 1 zeigt eine Wertetabelle für einen Elektromotor mit zwei Spulen. Bei einem Elektromotor mit mehr Spulen enthalten die Wertetupel zusätzliche Soll- Stromwerte für jede weitere Spule.

Tabelle 1 Beispiel für Wertetabelle

Diese Wertetabelle wird im Datenspeicher gespeichert. Die Steuerungs- und Auswertungseinheit ist ausgebildet, auf den Datenspeicher und die Wertetabelle zuzu- greifen. b) Durchführen eines Teilzyklus b)1 Vorgabe eines Soll-Drehmomentes

Die Vorgabe eines Soll-Drehmoments wird bestimmt durch die Last, die von dem Motor zur Bereitstellung der Bewegung der angetriebenen Arbeitsgruppe aufgebracht werden soll. Die Vorgabe des Soll-Drehmoments erfolgt von der Steuerungs und Auswertungseinheit beim Startvorgang des Elektromotors. b)2 Detektion eines ersten Ist-Rotorwinkels mittels des Rotorwinkelsensors

Der Rotorwinkelsensor misst die mechanische Winkelposition des Rotors. Auf diese Weise ist bekannt, wie die Rotorzähne und die Statorzähne zueinander positioniert sind. Der Rotorwinkelsensor bestimmt damit zugleich die Stellung des Rotors in nerhalb eines Motorstates. b)3 Auslesen des Soll-Stroms mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit

Die Steuerungs- und Auswertungseinheit liest die Soll-Ströme zu den nächstliegen- den Rotorwinkeln und dem Soll-Drehmoment aus der Wertetabelle des Datenspeichers aus. Die Werte der ausgelesenen vier umliegenden Tabellenpunkte werden mit den realen Werten verrechnet und die Entfernung der realen Werte des Soll- Drehmoments und des ersten Ist-Rotorwinkels zu den Tabellenpunkten bestimmt. Ein Beispiel für vier ermittelte Punkte ist in der Wertetabelle durch einen Rahmen hervorgehoben.

Durch eine bilineare Interpolation werden die Soll-Ströme aus den jeweiligen Soll- Strömen der vier Tabellenpunkte berechnet. b)4 Einstellen der Soll-Ströme durch den Stromregler

Der Stromregler stellt die berechneten Soll-Ströme für die jeweiligen Motorspulen ein. Es kann sich hierbei um jegliche aus dem Stand der Technik bekannte Art von Stromreglern handeln, welche ausreichend schnelle Schaltzeiten aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich um einen digitalen Stromregler. b)5 Strombeaufschlagung der Motorspulen

Der Stromregler leitet den Soll-Strom an die entsprechende Motorspule, wodurch ein magnetischer Fluss und in der Folge eine Kraft auf den Rotor erzeugt wird. b)6 Evaluation des Ist-Drehmoments mittels des Drehmomentevaluators

Der Drehmomentevaluator bestimmt das Ist-Drehmoment. Vorzugsweise wird das Ist-Drehmoment aus den verfügbaren Kenngrößen wie den Ist-Strömen und dem Rotorwinkel ermittelt. b)7 Ermittlung einer Drehmomentabweichung mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit Die Steuerungs- und Auswertungseinheit bestimmt eine Drehmomentabweichung durch einen Vergleich des Soll-Drehmoments mit dem Ist-Drehmoment. b)8 Berechnung eines korrigierten Soll-Stroms mittels der Steuerungs-und Aus wertungseinheit auf Grundlage der Drehmomentabweichung

Aus einer festgestellten Drehmomentabweichung ergibt sich, dass die Höhe des Soll-Stroms nicht vollständig geeignet war, das vorgegebene Soll-Drehmoment einzustellen. Zugleich ergibt sich aus der Höhe der festgestellten Drehmomentabwei chung eine Aussage, in welchem Maß ein geänderter Soll-Strom voraussichtlich dazu führen würde, dass das Ist-Drehmoment dem Soll-Drehmoment entspricht.

Erfindungsgemäß erfolgt die Berechnung für alle vier zuletzt verwendeten Tabel lenpunkte. Die Berechnung erfolgt in Abhängigkeit des verwendeten Interpolationsabstands (h, I) und der Drehmomentabweichung (Msoii-Mist). Ferner wird in die Berechnung eine Lernkonstante (Ki_ern) einbezogen. b)9 Einschreiben der berechneten Werte des korrigierten Soll-Stroms in die vier betreffenden Wertetupel der Wertetabelle mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit und Löschung der bisherigen Werte des Soll-Stroms

Die Steuerungs- und Auswertungseinheit schreibt die ermittelten Werte für die korrigierten Soll-Ströme in die Wertetupel der vier Tabellenpunkte. c) Wiederholte Durchführung des Teilzyklus bis zum Erreichen eines Motorwinkels, der einem vollständigen Motorstate entspricht

Als Motorstate wird die Betriebsphase des Motors von einer Kommutierung bis zur nächsten Kommutierung bezeichnet. Der Rotor durchläuft hierbei alle Winkelstel lungen beginnend von der Winkelstellung der einen Kommutierung bis zur nächsten Kommutierung. Die Winkelstellung am Ende eines Motorstates ist gleich der Winkelstellung zum Beginn des nächsten Motorstates.

Der Teilzyklus wird solange wiederholt, bis der Rotor des Elektromotors einen Rotationswinkel erreicht hat, welcher einer kongruenten Lage zu dem Rotationswinkel am Beginn eines nächsten Motorstates entspricht. Je nach Anzahl der Arme des Rotors erreicht dieser eine kongruente Lage für einen solchen Motorstate immer nach einem Winkel, der 360° dividiert durch die Anzahl der Motorstates entspricht. Dabei wird von einer rotationssymmetrischen Ausbildung des Rotors ausgegangen.

Bei einem dreiarmigen Rotor tritt eine Beendigung eines Motorstates alle 120° ein. Damit ist ein Gesamtzyklus erreicht. Ein Gesamtzyklus bezeichnet also die Gesamtheit aller Teilzyklen, die vom Beginn eines Motorstates bis zum Abschluss eines Motorstates durchgeführt werden.

Der Teilzyklus wird nach dem Erreichen des ersten Motorstates auch für den nächsten Motorstate durchgeführt und wiederholt, bis erneut ein Gesamtzyklus erreicht wird. d) Wiederholte Ausführung eines Gesamtzyklus

Das Verfahren wird für alle folgenden Gesamtzyklen wiederholt.

Für eine vollständige Rotation des Rotors um 360° werden bei einem dreiarmigen Rotor drei Motorstates und damit drei Gesamtzyklen durchgeführt. Für jeden Motorstate wird jeweils immer wieder ein Teilzyklus durchgeführt, bis wieder ein Ge samtzyklus erreicht wird.

In dem Beispiel nach der Tabelle 1 wird ein erster Motorstate nach einer Rotation des Rotors um 60° abgeschlossen. Für eine vollständige Rotordrehung um 360° werden sechs Motorstates und somit sechs Gesamtzyklen durchlaufen. Dies wird für die Herbeiführung einer dauerhaften Rotation des Rotors fortlaufend wiederholt.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere folgende besonderen Vorteile auf.

Das Verfahren ist iterativ selbstlernend. Mit jedem Durchlauf eines Teilzyklus wer den die Tabellenpunkte bezogen auf den Wert des Soll-Stroms optimiert. Mit fortgesetzter Durchführung des Verfahrens werden alle Tabellenpunkte von der Optimierung erfasst. Durch die wiederholte Durchführung nähert sich der Soll-Strom immer weiter dem optimalen Wert an, so dass sich die Drehmomentabweichung asymptotisch gegen Null einstellt.

Bedingt durch die sich immer verbessernde Einstellung des Drehmoments wird als Vorteil eine besonders hohe Laufruhe und Geräuschreduzierung erreicht.

Ferner ist es vorteilhaft, dass das Verfahren ohne Anpassung oder mit lediglich geringem Anpassungsaufwand bei unterschiedlichen Motoren anwendbar ist. Es ist lediglich erforderlich, die Wertetabelle zunächst mit grob ermittelten Werten zu besetzen, die lediglich eine Lauffähigkeit des Motors ermöglichen müssen. Durch die Anwendung des Verfahrens wird mit jedem Durchlauf der Teilzyklen und des Gesamtzyklus selbsttätig eine Optimierung der Werte des Soll-Stroms in Anpassung an den jeweiligen Motor erreicht.

Vorteilhaft ist zudem, dass das Verfahren eine selbsttätige Kompensierung etwaiger Fertigungstoleranzen bereitstellt.

Weiterhin besteht der Vorteil, dass das Verfahren eine selbsttätige Anpassung an sich möglicherweise erst im Laufe eines Betriebs des Motors sukzessiv ergebende Veränderungen, wie beispielsweise Unwuchten oder ein unrunder Lauf durch La gerverschleiß, bereitstellt. Das Verfahren bewirkt, dass die Soll-Ströme der jeweili- gen physischen Beschaffenheit des Motors, insbesondere dem Verschleißzustand angepasst werden.

Ferner besteht der Vorteil, dass die angetriebene Arbeitsgruppe nur geringen Schwingungen und somit geringeren dynamischen Belastungen ausgesetzt ist. Dadurch kann zusätzlich deren Lebensdauer erhöht werden.

Von besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn es sich bei der elektromotorischen Vorrichtung um ein elektrisches Küchengerät, wie bei spielsweise einen Mixer oder ein Multifunktionsgerät mit einem Zerkleinerungswerk, oder um ein elektrisches Schiebe- oder Hubdach eines Automobils handelt. In diesen Fällen befindet sich die elektromotorische Vorrichtung in besonderer Nähe zum menschlichen Ohr, so dass eine Geräuschreduzierung besonders wichtig ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Wertetabelle für einen vollständigen Rotorumlauf ausgebildet.

Wird die Wertetabelle für einen vollen Rotorumlauf, also für eine Rotation um 360° ausgelegt, sind jeder physischen Lagebeziehung eines Rotorzahns zu einem Statorzahn Tabellenpunkte umkehrbar eindeutig zugeordnet. So können auch feinste Fertigungsunterschiede bei den einzelnen Rotor- oder Statorzähnen, Unwuchten oder Verschleißerscheinungen am Rotor durch das Verfahren ausgeglichen werden. Dadurch kann die Laufruhe des Elektromotors zusätzlich erhöht werden und selbst nach langen Laufzeiten gewährleistet werden.

Die elektromotorische Vorrichtung weist eine Elektromotoranordnung, einen Grundkörper und eine angetriebene Arbeitsgruppe auf.

Die Beschreibungsinhalte der vorstehenden Abschnitte, die sich auf die Elektromotoranordnung, den Grundkörper und die angetriebene Arbeitsgruppe im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehen, gelten in gleicher weise auch für die Elektromotoranordnung, den Grundkörper und die angetriebene Arbeitsgruppe als Bestandteile der erfindungsgemäßen elektromotorischen Vorrich tung. Auf diese Beschreibungsinhalte wird hiermit Bezug genommen.

Gemäß der erfindungsgemäßen elektromotorischen Vorrichtung ist die Elektromotoranordnung ausgebildet, Folgendes auszuführen: a) Speicherung einer Wertetabelle in dem Datenspeicher, welche mehrere Ta bellenpunkte enthält, wobei die Tabellenpunkte als Wertetupel gebildet werden. Die Wertetupel beinhalten jeweils ein Wertepaar aus einem Soll-Drehmoment und einem Rotorwinkel sowie einem zugeordneten Soll-Strom. b) Durchführung eines Teilzyklus b)1 Vorgabe eines Soll-Drehmoments b)2 Detektion eines ersten Ist-Rotorwinkels mittels des Rotorwinkelsensors b)3 Auslesen des Soll-Stroms mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit, der dem ersten Wertepaar dem Soll-Drehmoment und dem ersten Ist-Rotorwinkel zugeordnet ist. Dabei werden die nächstliegenden zwei Tabellenpunkte zu dem vorgegebenen Soll-Drehmoment und die nächstliegenden zwei Tabellenpunkte zu dem Ist-Rotorwinkel ermittelt und die Entfernung der rea len Werte des Soll-Drehmoments und des ersten Ist-Rotorwinkels von den Tabellenpunkten berechnet. Der Soll-Strom wird durch bilineare Interpolation aus den jeweiligen Soll-Strömen der vier Tabellenpunkte ermittelt. b)4 Einstellen des Soll Stroms durch den Stromregler b)5 Strombeaufschlagung der Motorspulen b)6 Evaluation des Ist-Drehmoments mittel des Drehmomentevaluators b)7 Ermittlung einer Drehmomentabweichung mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit durch einen Vergleich des Soll-Drehmoments und des Ist- Drehmoments b)8 Berechnung eines korrigierten Soll-Stroms mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit auf der Grundlage der Drehmomentabweichung. Die Be rechnung erfolgt für alle vier zuletzt verwendeten Tabellenpunkte in Abhän gigkeit des verwendeten Interpolationsabstands. b)9 Einschreiben der berechneten Werte des korrigierten Soll-Stroms in die vier betreffenden Wertetupel der Wertetabelle mittels der Steuerungs- und Auswertungseinheit und Löschung der bisherigen Werte des Soll-Stroms. c) Wiederholte Durchführung des Teilzyklus bis zum Erreichen eines Rotorwinkels, der einem vollständigen Motorstate entspricht, und somit Ausbildung eines Gesamtzyklus. d) Wiederholte Ausführung eines Gesamtzyklus

Die Beschreibungen zu den Verfahrensschritten bei dem Beschreibungsabschnitt zu dem erfindungsgemäßen Verfahren gelten für die Ausbildung der Elektromotor anordnung zur Bereitstellung der vorstehenden Schritte in gleicher Weise.

Konkret ist der Datenspeicher ausgebildet, eine Wertetabelle mit Tabellenpunkten zu speichern. Hierbei sind die Tabellenpunkte durch Wertetupel gebildet, wobei jeder Wertetupel ein Wertepaar aus einem Soll-Drehmoment und einem Rotorwinkel sowie einen zugeordneten Soll-Strom aufweist.

Der Rotorwinkelsensor ist ausgebildet, einen Ist-Rotorwinkel zu erfassen und an die Steuerungs- und Auswertungseinheit sowie an den Drehmomentevaluator zu übertragen. Die Steuerungs- und Auswertungseinheit ist ausgebildet, aus dem Datenspeicher aus der dort gespeicherten Wertetabelle einen Soll-Strom auszulesen, der dem Wertepaar aus dem Soll-Drehmoment und dem ersten Ist-Rotorwinkel zugeordnet ist. Hierbei ist die Steuerungs- und Auswertungseinheit zur Ermittlung der nächst- liegenden Tabellenpunkte, zur Berechnung der Entfernung der realen Werte des Soll-Drehmoments und des ersten Ist-Rotorwinkels von den Tabellenpunkten und zur Berechnung des Soll-Stroms durch bilineare Interpolation aus den jeweiligen Soll-Strömen der vier Tabellenpunkte ausgebildet.

Der Stromregler ist ausgebildet, einen Soll-Strom, der von der Steuerungs- und Auswertungseinheit vorgegeben wird, für eine Beaufschlagung der Motorspulen einzustellen.

Der Drehmomentevaluator ist ausgebildet, einen Ist-Drehmoment zu ermitteln und den ermittelten Ist-Drehmoment an die Steuerungs- und Auswertungseinheit zu übertragen.

Die Steuerungs- und Auswertungseinheit ist ferner ausgebildet, durch einen Ver gleich des von dem Drehmomentevaluator erhaltenden Ist-Drehmoments mit dem Soll-Drehmoment eine Drehmomentabweichung zu bestimmen, auf der Grundlage der Drehmomentabweichung einen korrigierten Soll-Strom zu berechnen und die sen für die vier zuletzt verwendeten Tabellenpunkte in Abhängigkeit des Interpolationsabstands in dem Datenspeicher in die Wertetabelle einzuschreiben.

Die erfindungsgemäße elektromotorische Vorrichtung weist insbesondere nachfolgende Vorteile auf.

Es wird mit geringem gerätetechnischen Aufwand eine besonders hohe Laufruhe und Geräuschreduzierung erreicht. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass sich die Laufruhe und die Geräuschreduzierung mit fortgesetztem Betrieb immer weiter verbessert, da sich der Soll-Strom immer weiter dem optimalen Wert annähert und sich die Drehmomentabweichung asymptotisch gegen Null einstellt. Die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der physischen Motorkomponenten wie auch der angetriebenen Arbeitsgruppe können reduziert werden, da die Vorrichtung eine selbsttätige Kompensierung etwaiger Fertigungstoleranzen bereitstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt zudem eine selbsttätige Anpassung an sich im Laufe eines Betriebs der Vorrichtung allmählich ergebende Veränderungen, wie beispielsweise Unwuchten oder ein unrunder Lauf durch Lagerverschleiß, bereit, indem die Soll-Ströme der jeweiligen physischen Beschaffenheit des Motors, insbesondere dem Verschleißzustand angepasst werden.

Ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand kann die Lebensdauer der elektromotorischen Vorrichtung erhöht werden, da die angetriebene Arbeitsgruppe nur geringen Schwingungen und somit geringeren dynamischen Belastungen ausgesetzt ist.

Ferner gelten alle Vorteile, die das Verfahren betreffen, in entsprechender Weise auch für die elektromotorische Vorrichtung.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der elektromotorischen Vorrichtung ist diese als ein elektromotorisch betriebenes Haushaltsgerät ausgebildet. Als ein Haushaltsgerät in diesem Sinne werden insbesondere, jedoch nicht einschränkend, Mixer, Pürierstäbe, Rührgeräte, Kaffeemühlen, Multifunktionsgeräte mit lebensmittelzerkleinernden Werken und Staubsauger angesehen.

Diese Haushaltsgeräte werden im Regelfall während des Betriebs handgeführt oder per Hand festgehalten, so dass sich der Bediener stets in unmittelbarer räumlicher Nähe befindet. Daher ist die Geräuschreduzierung sowie die Schwingungsreduzierung besonders vorteilhaft.

Nach einer weiterführenden vorteilhaften Weiterbildung ist die elektromotorische Vorrichtung als ein elektromotorisch betriebenes Haushaltsgerät ausgebildet, wobei die angetriebene Arbeitsgruppe ein Lebenmittelzerkleinerungswerk aufweist. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Häckselwerk wie bei einem Mixer oder Pürierstab oder bei einem Multifunktionsgerät oder um ein Mahlwerk handeln.

Ein besonderer Vorteil besteht insofern, als neben dem Aspekt der Handführung solcher Geräte und der damit verbundenen räumlichen Nähe zu einem Bediener bei den in der Regel sehr schnell laufenden Elektromotoren dieser Geräte eine be sonders wirksame Geräuschreduzierung möglich wird.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist die elektromotorische Ausbildung als elektrisches Fahrzeugdach ausgebildet. Als elektrisches Fahrzeugdach wird ein elektromotorisch betriebenes Schiebedach, Hubdach oder Schiebe- und Hubdach verstanden.

Da derartige elektrische Fahrzeugdächer prinzipbedingt unmittelbar über dem Kopf eines Fahrzeugführers angeordnet sind, besteht ein besonders geringer Abstand zu den Ohren, so dass Betriebsgeräusche besonders intensiv wahrgenommen werden und die Konzentration des Fahrzeugführers beeinträchtigen können. Vorteilhaft ist somit die bewirkte Geräuschreduzierung besonders effektiv.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von

Fig. 1 Elektromotorische Vorrichtung als Haushaltgerät in schematischer

Darstellung

Fig. 2 Elektromotoranordnung

Fig. 3 Schematischer Ablaufplan des Verfahrens

Fig. 4 Drehmomentverhalten einen Reluktanzmotors bei dem Verfahren

Fig. 5 Werte, Interpolation und Berechnung der Korrekturen näher erläutert.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine elektromotorische Vorrichtung, welche in dem Ausführungsbeispiel als ein elektromotorisch angetriebenes Haushaltsgerät ausgebildet ist. In dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Multifunktionsgerät, welches mit auswechselbaren angetriebenen Arbeitsgruppen versehen ist. Die Figur 1 zeigt den Grundkörper II, an dem die Elektromotoranordnung I und die angetriebene Arbeitsgruppe III angeordnet ist. Die angetriebene Arbeitsgruppe III weist eine Übertragungswelle auf, welche ein Lebensmittelzerkleinerungswerk 10 trägt. Bei dem Lebensmittelzerkleinerungswerk 10 handelt es sich in dem Ausführungsbeispiel um ein rotierendes Schneidmesser.

Figur 2 zeigt einen schematischen Aufbau der Elektromotoranordnung.

Die Elektromotoranordnung weist eine Steuerungs- und Auswertungseinheit 2, einen Datenspeicher 3, einen Stromregler 4, einen Rotorwinkelsensor 5, einen Drehmomentevaluator 6 und einen Elektromotor 1 auf.

Der Stromregler 4, der Rotorwinkelsensor 5 und der Drehmomentevaluator 6 sind jeweils mit dem Elektromotor 1 und der Steuerungs- und Auswertungseinheit 2 ver bunden.

In dieser Ausführung ist der Datenspeicher 3 mit der Wertetabelle in die Steue rungs- und Auswertungseinheit 2 integriert.

Der Elektromotor 1 weist einen Stator 7, einen Rotor 8 und mehrere Motorspulen 9 auf.

Der Stromregler regelt die Soll-Ströme für die Motorenspulen auf die von der Steuerungs- und Auswertungseinheit übermittelten Werte.

Der Rotorwinkelsensor 5 ermittelt die Stellung des Rotors 8 und übermittelt diese an die Steuerungs- und Auswertungseinheit 2 und an den Drehmomentevaluator 6. Der Drehmomentevaluator 6 ermittelt aus den am Elektromotor 1 anliegenden Kenngrößen, im Ausführungsbeispiel insbesondere aus dem tatsächlichen Strom, bezogen auf einen konkreten Rotorwinkel das Ist-Drehmoment und übermittelt die- ses ebenfalls an die Steuerungs- und Auswertungseinheit 2. Hieraus errechnet die Steuerungs- und Auswertungseinheit 2 eine Drehmomentabweichung sowie auf dieser Grundlage optimierte Soll-Stromwerte und trägt diese an Stelle der bisherigen Soll-Stromwerte in die Wertetabelle des Datenspeichers 3 ein.

Figur 3 stellt ein Schema des Verfahrens zum geräuschreduzierten Betreiben einer elektromotorischen Vorrichtung dar. Das Schema zeigt zusammengefasst alle Verfahrensschritte von a) bis d), wobei der Verfahrensschritt b) mit allen Teilschritten dargestellt ist. Der Teilzyklus (Verfahrensschritt b)) wird bis zum Erreichen des En des des ersten Motorstates wiederholt und nach Erreichen des ersten Motorstate erfolgt die Wiederholung bis zum Erreichen des Endes des nächsten Motorstates (Verfahrensschritt c)). Hierbei handelt es sich um einen Gesamtzyklus.

Der Gesamtzyklus wird für alle Motorstates wiederholt, bis eine volle Umdrehung des Rotors um 360° erreicht wird (Verfahrensschritt d)). Ist eine volle Rotordrehung abgeschlossen, kann der Ablauf in Gänze beliebig wiederholt werden, um eine dauerhafte Rotation zu bewirken.

Die Wertetabelle wird im Verfahrensschritt b)9 ständig aktualisiert.

Figur 4 zeigt eine Zusammenstellung von Grafiken zum Drehmomentverhalten des Elektromotors, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Reluktanzmotors, bei der Anwendung des Verfahrens. Am Anfang (t=0 bzw. links) zeigt der geschaltete Reluktanzmotor noch hohe Drehmomentspitzen, auch als Drehmomentrippel bezeichnet, welche durch eine nicht optimale Überlagerung der Teildrehmomente ins besondere beim Übergang von einem Motorstate zum Nächsten entstehen (unten links). Nach mehreren Gesamtzyklen sind die Drehmomentspitzen deutlich reduziert (unten rechts) und die Teildrehmomente überlagern sich vorteilhafter. Die Drehmomentspitzen sind verantwortlich für ein Schwingen der Rotorzähne und Statorzähne und damit für ein lautes Laufgeräusch des Reluktanzmotors. Die Reduzierung der Drehmomentspitzen bewirkt damit auch eine Reduzierung des Motorgeräuschs. Figur 5 zeigt die Interpolation der Werte im Koordinatensystem a) und die Berech nung der Korrekturen für die Soll-Ströme in Tabelle b).

Die Werteinterpolation gemäß dem Verfahrensschritt b)3 ist im Koordinatensystem a) grafisch dargestellt. Die Steuerungs- und Auswertungseinheit bekommt das Soll- Drehmoment vorgegeben und der Rotorwinkelsensor liefert den Ist-Rotorwinkel (©ist). Die Steuerungs- und Auswertungseinheit ermittelt die vier nächstgelegenen Tabellenpunkten (P11 , P12, P21 , P22) und interpoliert einen Soll-Strom ( oii) durch bilineare Interpolation. Der so durch Interpolation erhaltene Wert für einen Soll- Strom (Uoii) wird in Verfahrensschritt b)4 und b)5 durch den Stromregler eingestellt und an die Motorspulen geleitet.

In Verfahrensschritt b)6 wird das anliegende Ist-Dremoment (Mist) mittels des Dreh- momentevaluators evaluiert und in Verfahrensschritt b)7 durch die Steuerungs- und Auswertungseinheit mit dem Soll-Drehmoment (Msoii) zu einer Drehmomentabwei- chung (Msoii-Mist) verrechnet.

Fig. 5 zeigt in Tabelle b) die Berechnungsformeln für die Korrekturwerte (gemäß Verfahrensschritt b)8) mit der Drehmomentabweichung anhand der verwendeten Interpolationsabstände (h, I), einer Lernkonstante (Ki_em) und der Drehmomentab- weichung (Msoii-Mist).

Verwendete Bezugszeichen

I Elektromotoranordnung

II Grundkörper

III angetriebene Arbeitsgruppe

1 Elektromotor

2 Steuerungs-und Auswertungseinheit

3 Datenspeicher

4 Stromregler

5 Rotorwinkelsensor

6 Drehmomentevaluator

7 Stator

8 Rotor

9 Motorspulen

10 Lebensmittelzerkleinerungswerk