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Title:
ELECTRIC TOOL, METHOD, ASSEMBLY, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND COMPUTER-READABLE MEDIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/101020
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric tool (1), in particular a hand-held electric tool, e.g. a polisher (1A), a grinder and/or a saw (1B), comprising a tool (2), an electric motor (3) for driving the tool (2), and a control unit (4) for controlling the electric motor (3), the electric tool (1) being designed to be connected to a mains voltage (V1) and comprising a rectifier assembly (12) with a DC link (15) for supplying a DC link voltage (V2) on the basis of the mains voltage (V1), wherein the DC link voltage (V2) includes a plurality of successive voltage half-waves (16), the control unit (4) is configured to provide a torque curve (28) for controlling the electric motor (3), said torque curve (28) comprising a torque half-wave (36) for each voltage half-wave (16), and the control unit (4) is configured to ascertain a back electromotive force (34) induced in the electric motor (3), and if the back electromotive force (34) is greater than or equal to the DC link voltage (V2), to reduce a current torque value of the torque curve (28).

Inventors:
THÜRINGER MICHAEL (DE)
FÜRST ALEXANDER (DE)
SCHNELLE PATRICK (DE)
HOFMANN TOBIAS (DE)
CALTA MICHAL (CZ)
Application Number:
PCT/EP2021/079922
Publication Date:
May 19, 2022
Filing Date:
October 28, 2021
Export Citation:
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Assignee:
FESTOOL GMBH (DE)
International Classes:
H02P23/26; B25F5/00; H02P21/22
Domestic Patent References:
WO2012127851A22012-09-27
Foreign References:
EP3278933A12018-02-07
US20140203755A12014-07-24
EP3386096A12018-10-10
US20140028237A12014-01-30
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE MAGENBAUER & KOLLEGEN PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
27

Ansprüche

1. Elektrowerkzeug (1) , insbesondere handgeführtes Elektrowerkzeug, beispielsweise Poliergerät (1A) , Schleifgerät und/oder Sägegerät (1B) , mit einem Werkzeug (2) , einem Elektromotor (3) zum Antrieb des Werkzeugs (2) und einer Steuereinheit (4) zur Ansteuerung des Elektromotors

(3) , wobei das Elektrowerkzeug (1) zum Anschluss an eine Netzspannung (VI) ausgebildet ist und eine Gleichrichteranordnung (12) mit einem Zwischenkreis (15) zur Bereitstellung einer Zwischenkreis -Spannung (V2) auf Basis der Netzspannung (VI) umfasst, wobei die Zwischenkreis- Spannung (V2) eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Spannungs -Halbwellen (16) aufweist, wobei die Steuereinheit

(4) ausgebildet ist, einen Drehmomentverlauf (28) für die Ansteuerung des Elektromotors (3) bereitzustellen, wobei der Drehmomentverlauf (28) für jede Spannungs -Halbwelle (16) eine jeweilige Drehmoment -Halbwelle (36) umfasst und wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, eine im Elektromotor (3) induzierte Gegenspannung (34) zu ermitteln und in Ansprechen darauf, dass die Gegenspannung (34) größer oder gleich der Zwischenkreis -Spannung (V2) ist, einen aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s (28) zu reduzieren.

2. Elektrowerkzeug (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (4) , ausgebildet ist, in Ansprechen darauf, dass die Gegenspannung (34) größer oder gleich der Zwischenkreis -Spannung (V2) ist, den aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s (28) auf null zu setzen.

3. Elektrowerkzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, gemäß dem aktuellen Drehmomentwert einen q-Strom-Sollwert zu berechnen und einen q- Strom für die Ansteuerung des Elektromotors (3) auf den q-Strom-Sollwert zu regeln.

4. Elektrowerkzeug (1) nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, in Ansprechen darauf, dass die Gegenspannung (34) größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung (V2) ist, den q-Strom-Sollwert auf null zu setzen und den q- Strom auf null zu regeln.

5. Elektrowerkzeug (1) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, dann, wenn die Gegenspannung (34) größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung (V2) ist, eine zum Elektromotor (3) führende elektrische Verbindung, die der Ansteuerung des Elektromotors (3) dient, beizubehalten.

6. Elektrowerkzeug (1) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, die induzierte Gegenspannung (34) auf Basis einer Drehzahl des Elektromotors (3) zu ermitteln.

7. Elektrowerkzeug (1) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, für jede Spannungs -Halbwelle (16) eine jeweilige Drehmoment -Halbwelle (36) für die Ansteuerung des Elektromotors (3) bereitzustellen, deren Kurvenform gegenüber der Kurvenform der Spannungs -Halbwelle (16) abgeflacht ist.

8. Elektrowerkzeug (1) nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, die Drehmoment -Halbwelle (36) mit einer Kurvenform bereitzustellen, die bei gleicher Fläche wie eine Sinus-Halbwelle (37) ein geringeres Maximum als die Sinus-Halbwelle (37) aufweist.

9. Elektrowerkzeug (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, die Drehmoment -Halbwelle (36) mit einer Trapez -Kurvenform oder einer Rechteck- Kurvenform bereitzustellen.

10. Elektrowerkzeug (1) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, einen Phasenwinkel (30) der Netzspannung (VI) und/oder der Zwischenkreis -Spannung (V2) zu ermitteln und die Drehmoment - Halbwelle gemäß dem Phasenwinkel (V2) bereitzustellen.

11. Elektrowerkzeug (1) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (4) über einen Drehzahlregler (25) zur Bereitstellung eines/des Drehmoment-Sollwerts (26) verfügt, auf dessen Basis die Steuereinheit (4) die jeweilige Drehmoment -Halbwelle (36) bereitstellt .

12. Elektrowerkzeug (1) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, gemäß der Drehmoment -Halbwelle (36) den Elektromotor (3) zu bestromen.

13. Elektrowerkzeug (1) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, für die Ansteuerung des Elektromotors (3) einen d-Strom (Id) und einen/den q-Strom (Iq) zu berechnen und den d-Strom (Id) gemäß der Zwischenkreis -Spannung (V2) einzustellen.

14. Elektrowerkzeug (1) nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, den d-Strom (Id) bei höherer Zwischenkreis -Spannung (V2) betragsmäßig zu reduzieren und bei niedrigerer Zwischenkreis -Spannung (V2) betragsmäßig zu erhöhen.

15. Verfahren zum Betrieb eines Elektrowerkzeugs (1) , insbesondere eines handgeführten Elektrowerkzeugs, beispielsweise eines Poliergeräts (1A) , Schleif geräts und/oder Sägegeräts (1B) , mit einem Werkzeug (2) , einem Elektromotor (3) zum Antrieb des Werkzeugs (2) und einer Steuereinheit (4) zur Ansteuerung des Elektromotors (3) , umfassend die Schritte:

- Bereitstellen, mittels einer Gleichrichteranordnung (12) mit einem Zwischenkreis (15) , einer Zwischenkreis -Spannung (V2) auf Basis einer Netzspannung (VI) , an die das Elektrowerkzeug (1) angeschlossen ist, wobei die Zwischenkreis -Spannung (V2) eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Spannungs -Halbwellen (16) aufweist,

- Bereitstellen eines Drehmomentverlauf s (28) für die Ansteuerung des Elektromotors (3) , wobei der Drehmomentverlauf (28) für jede Spannungs -Halbwelle (16) eine jeweilige Drehmoment -Halbwelle (36) umfasst,

- Ermitteln einer im Elektromotor (3) induzierten Gegenspannung (34) und

- in Ansprechen darauf, dass die Gegenspannung (34) größer oder gleich der Zwischenkreis -Spannung (V2) ist, Reduzieren eines aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s (28) . 31

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der aktuelle Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s (28) in Ansprechen darauf auf null gesetzt wird, dass die Gegenspannung (34) größer oder gleich der Zwischenkreis -Spannung (V2) ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 wobei gemäß dem aktuellen Drehmomentwert ein q-Strom-Sollwert berechnet wird und ein q-Strom für die Ansteuerung des Elektromotors auf den q-Strom-Sollwert geregelt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei in Ansprechen darauf, dass die Gegenspannung größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung ist, der q-Strom-Sollwert , auf null gesetzt wird und der q-Strom auf null geregelt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei dann, wenn die Gegenspannung (34) größer oder gleich der Zwischenkreis -Spannung (V2) ist, eine zum Elektromotor (3) führende elektrische Verbindung, die der Ansteuerung des Elektromotors (3) dient, beibehalten wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die induzierte Gegenspannung auf Basis einer Drehzahl des Elektromotors ermittelt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei für jede Spannungs -Halbwelle (16) eine jeweilige Drehmoment - Halbwelle (36) für die Ansteuerung des Elektromotors (3) bereitgestellt wird, deren Kurvenform gegenüber der Kurvenform der Spannungs -Halbwelle (16) abgeflacht ist.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Drehmoment- Halbwelle (36) mit einer Kurvenform bereitgestellt wird, die 32 bei gleicher Fläche wie eine Sinus-Halbwelle (37) ein geringeres Maximum als die Sinus-Halbwelle (37) aufweist.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Steuereinheit (4) ausgebildet ist, die Drehmoment -Halbwelle (36) mit einer Trapez -Kurvenform oder einer Rechteck- Kurvenform bereitzustellen.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei ein Phasenwinkel (30) der Netzspannung (VI) und/oder der Zwischenkreis -Spannung (V2) ermittelt wird und die Drehmoment -Halbwelle gemäß dem Phasenwinkel (V2) bereitgestellt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, wobei die jeweilige Drehmoment -Halbwelle (36) auf Basis eines Drehmoment-Sollwerts (26) eines Drehzahlreglers (25) bereitgestellt wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, wobei der Elektromotor (3) gemäß der Drehmoment -Halbwelle (36) bestromt wird .

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, wobei für die Ansteuerung des Elektromotors (3) ein d-Strom (Id) und ein/der q-Strom (Iq) berechnet werden und der d-Strom (Id) gemäß der Zwischenkreis -Spannung (V2) eingestellt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der d-Strom (Id) bei höherer Zwischenkreis -Spannung (V2) betragsmäßig reduziert und bei niedrigerer Zwischenkreis -Spannung (V2) betragsmäßig erhöht wird. 33

29 . Anordnung, umfassend einen Elektromotor zum Antrieb eines Werkzeugs und eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors , wobei die Steuereinheit ausgebildet ist , einen Drehmomentverlauf für die Ansteuerung des Elektromotors bereitzustellen, wobei der Drehmomentverlauf für j ede Spannungs -Halbwelle einer Zwischenkreis - Spannung eine j eweilige Drehmoment -Halbwelle umfasst und wobei die Steuereinheit ausgebildet ist , eine im Elektromotor induzierte Gegenspannung zu ermitteln und in Ansprechen darauf , dass die Gegenspannung größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung ist , einen aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s zu reduzieren .

30 . Computerprogrammprodukt umfassend Befehle , die bewirken, dass das Elektrowerkzeug ( 1) nach Anspruch 1 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 28 ausführt .

31 . Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 30 gespeichert ist .

32 . Verfahren umfassend den Schritt : Auf spielen des Computerprogrammprodukts nach Anspruch 30 auf ein Elektrowerkzeug ( 1) .

Description:
Elektrowerkzeug, Verfahren, Anordnung,

Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium

Die Erf indung betrif f t ein Elektrowerkzeug, insbesondere ein handgeführtes Elektrowerkzeug, beispielsweise ein Poliergerät , ein Schleif gerät und/oder ein Sägegerät , mit einem Werkzeug, einem Elektromotor zum Antrieb des Werkzeugs und einer Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors . Das Elektrowerkzeug ist zum Anschluss an eine Netzspannung ausgebildet und umfasst eine Gleichrichteranordnung mit einem Zwischenkreis zur Bereitstellung einer Zwischenkreis - Spannung auf Basis der Netzspannung .

Der Zwischenkreis ist beispielsweise ein Kondensator , der insbesondere zur Glättung der gleichgerichteten Netzspannung dient . Für die Dimensionierung des Zwischenkreises gibt es verschiedene Ansätze . Ein erster Ansatz ist es , den Zwischenkreis so groß zu dimensionieren, dass die Zwischenkreis - Spannung nahezu konstant ist . Dies ermöglicht insbesondere nahezu konstante Phasenströme für die Bestromung des Elektromotors und einen daraus resultierenden nahezu konstanten Drehmomentverlauf des Elektromotors . Allerdings führt ein großer Zwischenkreis zu einem schlechten Leistungsfaktor ( Powerfactor) und zu hohen harmonischen Anteilen im Auf nähme ström . Ein zweiter Ansatz ist es , den Zwischenkreis klein zu dimensionieren, so dass die Zwischenkreis - Spannung der Netzspannung, insbesondere der gleichgerichteten Netzspannung, folgt . Allerdings kann ein derart kleiner Zwischenkreis zur Folge haben, dass es bei einer konventionellen Ansteuerung des Elektromotors zu Bereichen kommen kann, in denen die induzierte Gegenspannung des Elektromotors größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung wird und kein Strom in den Motor f ließen kann . Dieses Verhalten kann zu einem Drehmomentrippei mit der doppelten Netzf requenz führen . Ferner kann bei einem kleinen Zwischenkreis die ohmsche Verlustleistung in den Motorwicklungen größer sein, so dass der Elektromotor größer ausgelegt werden muss .

Eine Aufgabe der Erf indung besteht darin, ein verbessertes Elektrowerkzeug bereitzustellen .

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Elektrowerkzeug gemäß Anspruch 1 .

Bei dem Elektrowerkzeug weist die Zwischenkreis - Spannung eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Spannungs -Halbwellen auf . Insbesondere ist der Zwischenkreis , beispielsweise ein Kondensator , so klein dimensioniert , dass die Zwischenkreis - Spannung der gleichgerichteten Netzspannung folgt und sich dadurch die Spannungs -Halbwellen bilden . Die gleichgerichtete Netzspannung umfasst insbesondere eine Abfolge von positiven Sinus -Halbwellen . Exemplarisch folgt die Zwischenkreis - Spannung der gleichgerichteten Netzspannung über wenigstens 50% der Amplitude der gleichgerichteten Netzspannung . Beispielsweise folgt die Zwischenkreis - Spannung der gleichgerichteten Netzspannung in einem Bereich von 140 V bis 320 V . Durch den kleinen Zwischenkreis wird zweckmäßigerweise ein guter Leistungsfaktor erzielt , beispielsweise ein Leistungsfaktor von wenigstens 0 , 70 oder von wenigstens 0 , 75 . Die Steuereinheit ist ausgebildet , einen Drehmomentverlauf für die Ansteuerung des Elektromotors bereitzustellen . Der Drehmomentverlauf umfasst für j ede Spannungs -Halbwelle eine j eweilige Drehmoment -Halbwelle . Die Steuereinheit ist ausgebildet , eine im Elektromotor induzierte Gegenspannung zu ermitteln und in Ansprechen darauf , dass die Gegenspannung größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung ist , einen aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s zu reduzieren . Insbesondere reduziert die Steuereinheit den aktuellen Drehmomentwert soweit , dass Bremsmomente und/oder Drehmomentrippei verringert oder vermieden werden .

Vorzugsweise regelt die Steuereinheit den drehmomentbildenden Strom - also insbesondere einen q- Strom - zu Null , wenn die induzierte Gegenspannung des Elektromotors größer oder gleich der Zwischenkreisspannung ist . Zweckmäßigerweise behält die Steuereinheit auch dann, wenn die induzierte Gegenspannung des Elektromotors größer oder gleich der Zwischenkreisspannung ist , eine elektrische Verbindung zu dem Elektromotor bei , so dass immer feldschwächender Strom - also Insbesondere ein d- Strom - oder drehmomentbildender Strom - also insbesondere der q- Strom - zu dem Elektromotor f ließen kann, so dass insbesondere Bremsmomente verhindert werden und/oder der Leistungsfaktor dynamisch zur Last angepasst werden kann .

Vorteilhaf te Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .

Die Erf indung betrif f t ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrowerkzeugs , insbesondere eines handgeführten Elektrowerkzeugs , beispielsweise eines Poliergeräts , Schleif geräts und/oder Sägegeräts , mit einem Werkzeug, einem Elektromotor zum Antrieb des Werkzeugs und einer Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors , umfassend die Schritte :

- Bereitstellen, mittels einer Gleichrichteranordnung mit einem Zwischenkreis , einer Zwischenkreis - Spannung auf Basis einer Netzspannung, an die das Elektrowerkzeug angeschlossen ist , wobei die Zwischenkreis - Spannung eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Spannungs -Halbwellen aufweist ,

- Bereitstellen eines Drehmomentverlauf s für die Ansteuerung des Elektromotors , wobei der Drehmomentverlauf für j ede Spannungs -Halbwelle eine j eweilige Drehmoment -Halbwelle umfasst ,

- Ermitteln einer im Elektromotor induzierten Gegenspannung und

- in Ansprechen darauf , dass die Gegenspannung größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung ist , Reduzieren eines aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s .

Zweckmäßigerweise wird das Verfahren mit dem beschriebenen Elektrowerkzeug ausgeführt und/oder ist in Entsprechung zu einer beschriebenen Ausgestaltung des Elektrowerkzeugs ausgebildet .

Die Erf indung betrif f t ferner eine Anordnung, umfassend einen Elektromotor zum Antrieb eines Werkzeugs und eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors . Die Steuereinheit ist ausgebildet , einen Drehmomentverlauf für die Ansteuerung des Elektromotors bereitzustellen, wobei der Drehmomentverlauf für j ede Spannungs -Halbwelle einer Zwischenkreis - Spannung eine j eweilige Drehmoment -Halbwelle umfasst und wobei die Steuereinheit ausgebildet ist , eine im Elektromotor induzierte Gegenspannung zu ermitteln und in Ansprechen darauf , dass die Gegenspannung größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung ist , einen aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s zu reduzieren .

Die Erf indung betrif f t ferner ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle , die bewirken, dass das Elektrowerkzeug die vorstehend genannten Verfahrensschritte ausführt .

Die Erf indung betrif f t ferner ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist .

Die Erf indung betrif f t ferner ein Verfahren, umfassend den Schritt : Auf spielen des Computerprogrammprodukts auf ein Elektrowerkzeug .

Weitere exemplarische Details sowie beispielhaf te Ausführungs formen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert . Dabei zeigt

Figur 1 eine schematische Darstellung eines als Poliergerät ausgeführten Elektrowerkzeugs ,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines als Sägegerät ausgeführten Elektrowerkzeugs ,

Figur 3 eine schematische Darstellung der Gleichrichteranordnung, der Steuereinheit und des Elektromotors des Elektrowerkzeugs ,

Figur 4 ein zeitlicher Verlauf einer Zwischenkreis - Spannung,

Figur 5 ein zeitlicher Verlauf eines Drehmoments und Figur 6 ein Blockdiagramm einer Signalverarbeitung .

Die Figuren 1 und 2 zeigen exemplarische Ausführungen eines Elektrowerkzeugs 1 . Exemplarisch ist das Elektrowerkzeug 1 als handgeführtes Elektrowerkzeug ausgeführt . Das Elektrowerkzeug 1 kann von einem Benutzer händisch gegrif fen, getragen und/oder geführt werden . Das Elektrowerkzeug 1 kann insbesondere als Poliergerät 1A ( siehe Figur 1) oder als Sägegerät 1B ( siehe Figur 2 ) ausgeführt sein . Das Poliergerät 1A ist beispielsweise eine Poliermaschine , insbesondere ein Rotationspolierer . Das Sägegerät 1B ist beispielsweise eine Tauchsäge . Alternativ kann das Elektrowerkzeug 1 auch als ein anderes Elektrowerkzeug ausgeführt sein, beispielsweise als ein Schleif gerät , insbesondere als ein Renovierungsschleifer .

Das Elektrowerkzeug 1 umfasst ein Werkzeug 2 . Das Werkzeug 2 ist exemplarisch als Polierteller 2A oder als Sägeblatt 2B ausgeführt . Alternativ kann das Werkzeug 2 auch als ein anderes Werkzeug, beispielsweise als ein Schleif teller , ausgeführt sein . Das Werkzeug 2 dient insbesondere dazu , ein Werkstück zu bearbeiten, insbesondere in einem Zustand, in dem das Werkzeug 2 von einem Elektromotor 3 in eine Arbeits - Bewegung, insbesondere in eine Drehbewegung, versetzt wird .

Das Elektrowerkzeug 1 umfasst den Elektromotor 3 zum Antrieb des Werkzeugs 2 . Der Elektromotor 3 ist insbesondere ausgebildet , die Antriebs -Drehbewegung bereitzustellen, auf deren Basis das Werkzeug 2 angetrieben wird . Der Elektromotor 3 ist beispielsweise als EC-Motor - also als elektronisch kommutierter Motor - ausgebildet . Der Elektromotor 3 ist insbesondere ein bürstenloser Motor , vorzugsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor , BLDC-Motor . Das Elektrowerkzeug 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 4 zur Ansteuerung des Elektromotors 3 . Die Steuereinheit 4 umfasst beispielsweise einen Microcontroller und/oder eine Leistungselektronik . Die Steuereinheit 4 ist insbesondere ausgebildet , zur Ansteuerung des Elektromotors 3 dem Elektromotor 3 mehrere insbesondere zueinander phasenverschobene Motorströme I I , 12 , 13 zuzuführen, um zweckmäßigerweise zu bewirken, dass der Elektromotor 3 die Antriebs -Drehbewegung durchführt . Die Motorströme I I , 12 , 13 können auch als Phasenströme bezeichnet werden . Die Steuereinheit 4 verfügt zweckmäßigerweise über einen Wechselrichter zur Bereitstellung der Motorströme I I , 12 , 13 .

Exemplarisch umfasst das Elektrowerkzeug 1 ferner einen Grif f 5 , mit dem ein Benutzer das Elektrowerkzeug 1 händisch greifen, tragen und/oder führen kann . Das Elektrowerkzeug 1 umfasst ferner eine Bedieneinrichtung 6 , beispielsweise eine Taste und/oder einen Schalter , über die der Benutzer den Antrieb des Werkzeugs 2 steuern, insbesondere starten und/oder stoppen, kann . Exemplarisch ist die Bedieneinrichtung 6 an dem Grif f 5 angeordnet .

Das Elektrowerkzeug 1 umfasst zweckmäßigerweise eine Welle 7 , über die das Werkzeug 2 mit dem Elektromotor 3 gekoppelt ist , so dass das Werkzeug 2 von dem Elektromotor 3 angetrieben werden kann . Optional kann das Elektrowerkzeug 1 ein Getriebe , insbesondere ein Winkelgetriebe 8 umfassen, über das das Werkzeug 2 mit dem Elektromotor 3 gekoppelt ist . In der Figur 1 umfasst das Elektrowerkzeug 1 exemplarisch eine Koppelwelle 9 , über die der Elektromotor 3 mit dem Winkelgetriebe 8 gekoppelt ist . Das Winkelgetriebe 8 ist exemplarisch über die Welle 7 mit dem Werkzeug 2 gekoppelt . Alternativ kann der Elektromotor 3 direkt mit dem Werkzeug 2 gekoppelt sein, beispielsweise über die Welle 7 . Das Elektrowerkzeug 1 umfasst exemplarisch ein Außengehäuse 10 , in dem zweckmäßigerweise der Elektromotor 3 , die Steuereinheit 4 und/oder eine Gleichrichteranordnung 12 angeordnet ist . Exemplarisch ist der Grif f 5 an dem Außengehäuse 10 angeordnet . Alternativ kann der Grif f 5 Teil des Außengehäuses 10 sein .

Das Elektrowerkzeug 1 ist zum Anschluss an eine Netzspannung VI ausgebildet ( siehe Figur 2 ) . Die Netzspannung VI ist eine Wechselspannung . Die Netzspannung VI ist insbesondere sinusförmig und weist exemplarisch einen Ef fektivwert von 230 V und/oder eine Netzf requenz von 50 Hz auf . Ferner kann die Netzspannung VI einen Ef fektivwert von 120 V und/oder eine Netzf requenz von 60 Hz aufweisen . Das Elektrowerkzeug 1 umfasst einen Anschluss 11 , beispielsweise einen Netzstecker und/oder einen Netzstecker-Anschluss , über den das Elektrowerkzeug 1 an die Netzspannung, beispielsweise an eine Steckdose , angeschlossen werden kann .

Das Elektrowerkzeug 1 verfügt über die Gleichrichteranordnung 12 , die exemplarisch im Außengehäuse 10 angeordnet ist . Die Gleichrichteranordnung 12 ist z . B . in der Figur 3 gezeigt .

Die Gleichrichteranordnung 12 ist ausgebildet , auf Basis der Netzspannung VI eine Zwischenkreis - Spannung V2 bereitzustellen . Die Gleichrichteranordnung 12 umfasst einen Gleichrichter 14 , der exemplarisch als Brückengleichrichter ausgeführt ist . Der Gleichrichter 14 umfasst zweckmäßigerweise vier Dioden, die exemplarisch als Brücke geschaltet sind . Die Netzspannung VI wird dem Gleichrichter 14 zugeführt , der auf Basis der Netzspannung VI eine gleichgerichtete Netzspannung bereitstellt . Die Gleichrichteranordnung 12 umfasst ferner einen Zwischenkreis 15 , der exemplarisch als Kondensator ausgeführt ist . Der Zwischenkreis 15 ist an den Ausgang des Gleichrichters 14 angeschlossen. Der Zwischenkreis 15 dient dazu, die gleichgerichtete Netzspannung zu glätten. Die geglättete gleichgerichtete Netzspannung soll auch als Zwischenkreis- Spannung V2 bezeichnet werden. Die Zwischenkreis -Spannung V2 fällt über dem Zwischenkreis 15, insbesondere über dem Kondensator, ab.

Der Zwischenkreis 15, insbesondere der Kondensator, ist beispielsweise kleiner als 100 /zF, kleiner als 50 /zF, kleiner als 30 /zF, kleiner als 20 /zF oder kleiner als 10 /zF.

Ein exemplarischer zeitlicher Verlauf der Zwischenkreis- Spannung V2 ist in der Figur 4 als durchgezogene Linie gezeigt. Die Zwischenkreis -Spannung V2 umfasst eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Spannungs -Halbwellen 16. Exemplarisch umfassen die Spannungs -Halbwellen 16 jeweils einen Sinusabschnitt 17, der die Kurvenform eines Teilabschnitts einer Sinus-Halbwelle aufweist. Der Sinusabschnitt 17, insbesondere der Teilabschnitt, umfasst zweckmäßigerweise das Maximum 20 der Sinus -Halbwelle . Exemplarisch folgt die Zwischenkreis -Spannung V2 der gleichgerichteten Netzspannung in dem Sinusabschnitt 17. Die Spannungs -Halbwellen 16 umfassen exemplarisch ferner jeweils zwei Übergangsabschnitte 18, die vor und nach dem Sinusabschnitt 17 angeordnet sind. Die Übergangsabschnitte 18 umfassen die Minima 19 der Zwischenkreis -Spannung V2. In den Übergangsabschnitten 18 weisen die Spannungs -Halbwellen 16 exemplarisch nicht die Form einer Sinus-Halbwelle auf . Insbesondere sinkt die Zwischenkreis -Spannung in den Übergangsabschnitten 18 nicht auf null ab. Exemplarisch folgt die Zwischenkreis -Spannung V2 der gleichgerichteten Netzspannung in den Übergangsabschnitten 18 nicht. Die Minima 19 jeder Spannungs -Halbwelle 16 betragen zweckmäßigerweise wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 30% des Maximums 20. Beispielsweise betragen die Minima 19 jeder Spannungs -Halbwelle 16 wenigstens 90 V oder wenigstens 100 V. Ferner betragen die Minima 19 jeder Spannungs -Halbwelle 16 zweckmäßigerweise höchstens 70%, insbesondere höchstens 50%, vorzugsweise höchstens 40% oder höchstens 35%, des Maximums 20. Beispielsweise betragen die Minima 19 höchstens 120 V oder 110 V.

Aus dem Zwischenkreis 15 werden vorzugsweise die Steuereinheit 4 und/oder der Elektromotor 3 gespeist. Die Steuereinheit 4 ist ausgebildet, auf Basis der von dem Zwischenkreis 15 bereitgestellten elektrischen Energie, insbesondere auf Basis der Zwischenkreis -Spannung V2 , Motorströme II, 12, 13 zu erzeugen und dem Elektromotor 3 zuzuführen. Exemplarisch stellt die Steuereinheit 4 drei Motorströme II, 12, 13 bereit. Beispielsweise fließen die Motorströme II, 12, 13 von dem Zwischenkreis 15 ab.

Der Elektromotor 3 umfasst exemplarisch einen Stator 43 und einen Rotor 21. Der Rotor 21 ist mit dem Werkzeug 2 gekoppelt . Durch Bestromung des Elektromotors 3 mit den Motorströmen II, 12, 13 wird der Rotor 21 in die Antriebs- Drehbewegung gegenüber dem Stator 43 versetzt.

Optional verfügt der Elektromotor 3 über eine Stellungssensoreinrichtung 22, die dazu dient, die Stellung und/oder Bewegung, insbesondere den aktuellen Winkel, des Rotors 21 zu erfassen. Die Stellungssensoreinrichtung 22 umfasst beispielsweise einen Magnetsensor, insbesondere einen Hall-Sensor. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, den aktuellen Winkel des Rotors 21 mithilfe der Stellungssensoreinrichtung 22 zu erfassen. Die Steuereinheit 4 kann ferner ausgebildet sein, mithilfe der Stellungssensoreinrichtung 22 die aktuelle Drehzahl des Elektromotors 3 zu erfassen .

Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 4 ausgebildet sein, den aktuellen Winkel des Rotors 21 und/oder die aktuelle Drehzahl des Elektromotors 3 sensorlos zu erfassen . In diesem Fall ist zweckmäßigerweise keine Stellungsensoreinrichtung 22 vorhanden . Die Steuereinheit 4 ist insbesondere ausgebildet , eine im Elektromotor induzierte Gegenspannung 34 zu ermitteln, insbesondere zu messen, und auf Basis der Gegenspannung 34 den aktuellen Winkel des Rotors 21 und/oder die aktuelle Drehzahl des Elektromotors 3 zu berechnen . Die Steuereinheit 4 ist insbesondere ausgebildet , den aktuellen Winkel des Rotors 21 und/oder die aktuelle Drehzahl des Elektromotors 3 mittels des Back-EMF- Prinzips zu berechnen, wobei „ EMF" für „ Electromotive Force" steht .

Die Figur 6 zeigt ein exemplarisches Blockdiagramm der von der Steuereinheit 4 für die Ansteuerung des Elektromotors 3 durchgeführten Signalverarbeitung .

Die Steuereinheit 4 ist zweckmäßigerweise ausgebildet , eine Drehzahl -Regelung des Elektromotors 3 durchzuführen . Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , die Motorströme I I , 12 , 13 auf Basis einer Soll -Drehzahl 23 und einer I st -Drehzahl 24 bereitzustellen . Die Soll -Drehzahl 23 wird von der Steuereinheit 4 beispielsweise gemäß einer mit der Bedieneinrichtung 6 getätigten Benutzereingabe eingestellt . Alternativ oder zusätzlich kann die Soll - Drehzahl 23 in der Steuereinheit 4 im Voraus hinterlegt sein und/oder von der Steuereinheit 4 berechnet werden . Die I st - Drehzahl 24 ist die aktuelle Drehzahl des Elektromotors 3 und wird zweckmäßigerweise wie vorstehend beschrieben erhalten - insbesondere mittels der Positionssensoreinrichtung 22 und/oder auf Basis eines sensorlosen Prinzips, insbesondere auf Basis der induzierten Gegenspannung 34. Die Ist-Drehzahl 24 beschreibt, wie schnell sich der Rotor 21 relativ zum Stator 43 dreht.

Die Steuereinheit 4 umfasst einen Drehzahlregler 25, dem die Soll-Drehzahl 23 und die Ist-Drehzahl 24 zugeführt werden. Auf Basis der Soll-Drehzahl 23 und der Ist-Drehzahl 24, insbesondere auf Basis eines Vergleichs zwischen der Soll- Drehzahl 23 und der Ist-Drehzahl 24, berechnet der Drehzahlregler 25 einen Drehmoment -Sollwert 26. Der Drehmoment -Sollwert 26 gibt das Drehmoment vor, mit dem der Rotor 21 durch Bestromung des Elektromotors 3 beaufschlagt werden soll, um eine Veränderung des Drehzahl- Istwerts hin zu dem Drehzahl-Sollwert zu erzielen.

Die Steuereinheit 4 umfasst ferner eine Drehmomentverlauf - Berechnungseinheit 27, die ausgebildet ist, auf Basis des Drehmoment-Sollwerts 26 einen zeitlichen Drehmomentverlauf 28 zu berechnen. Der Drehmomentverlauf 28 kann auch als Drehmoment signal bezeichnet werden. Ein exemplarischer Drehmomentverlauf 28 ist in der Figur 5 als durchgezogene Linie gezeigt. Exemplarisch weist der Drehmomentverlauf 28 eine trapezförmige Kurvenform auf .

Die Steuereinheit 4 umfasst ferner eine Motorstrom- Bereitstellungseinheit 31, die ausgebildet ist, auf Basis des Drehmomentverlauf s 28 die Motorströme II, 12, 13 zu berechnen. Exemplarisch umfasst die Motorstrom- Bereitstellungseinheit 31 eine Sollstrom-Vorgabeeinheit 32, die ausgebildet ist, einen q-Strom iq, insbesondere einen q- Strom-Sollwert , und einen d-Strom id, insbesondere einen d- Strom-Sollwert zu berechnen, insbesondere auf Basis des Drehmomentverlauf s 28. Der d-Strom und der q-Strom sind Ströme in einem rotorbezogenen d/q-System, das sich gemäß der Drehung des Rotors 21 dreht. Der d-Strom bildet die flussbildende Komponente und der q-Strom bildet die drehmomentbildende Komponente ab. Der d-Strom kann als d- Komponente oder als feldschwächender Strom bezeichnet werden und der q-Strom kann als q-Komponente oder als drehmomentbildender Strom bezeichnet werden. Die Sollstrom- Vorgabeeinheit 32 berechnet den q-Strom, insbesondere den q- Strom-Sollwert , und den d-Strom, insbesondere den d-Strom- Sollwert derart, um bei Bestromung des Elektromotors 3 gemäß dem q-Strom, insbesondere dem q-Strom-Sollwert und dem d- Strom, insbesondere dem d-Strom-Sollwert , den Drehmomentverlauf 28 zu erzielen. Exemplarisch entspricht der zeitliche Verlauf des berechneten q-Stroms, insbesondere des q-Strom-Sollwerts , dem Drehmomentverlauf 28. Insbesondere weist der q-Strom, insbesondere der q-Strom-Sollwert , die gleiche Kurvenform auf wie der Drehmomentverlauf 28.

Die Motorstrom-Bereitstellungseinheit 31 umfasst zweckmäßigerweise einen Stromregler 33, der ausgebildet ist, die Motorströme II, 12, 13 bereitzustellen. Insbesondere ist der Stromregler 33 ausgebildet, eine Stromregelung der Motorströme II, 12, 13 durchzuführen. Die Motorströme II, 12 und 13 sind vorzugsweise pulsweitenmoduliert. Der Stromregler 33 stellt die Motorströme II, 12, 13 auf Basis des q-Stroms und des d-Stroms bereit, insbesondere durch Durchführung einer Transformation von einem zweiachsigen Koordinatensystem in ein dreiachsiges Koordinatensystem. Der Stromregler 33 stellt die Motorströme II, 12, 13 so bereit, dass der berechnete q-Strom und der berechnete d-Strom erzielt werden. Mit den Motorströmen II, 12, 13 wird der Elektromotor 3, insbesondere Motorwicklungen des Stators 43 bestromt . Der Rotor 21 weist exemplarisch einen Permanentmagneten auf und wird durch eine Interaktion des Permanentmagneten mit dem durch die Bestromung der Motorwicklungen erzeugten magnetischen Feld in die Antriebs -Drehbewegung versetzt .

Der Stromregler 33 führt bevorzugt eine Regelung des q- Stroms , insbesondere eines q- Strom- I stwerts , auf den q- Strom- Sollwert und/oder eine Regelung des d- Stroms , insbesondere eines d- Strom- I stwerts , auf den d- Strom- Sollwert durch . Exemplarisch berechnet die Motorstrom-Bereitstellungseinheit 31 den q- Strom- I stwert und/oder den d- Strom- I stwert auf Basis der Motorströme I I , 12 , 13 .

Im Folgenden soll näher auf den Drehmomentverlauf 28 eingegangen werden . Die Figur 5 zeigt einen exemplarischen Drehmomentverlauf 28 (als durchgezogene Linie) . Der Drehmomentverlauf 28 weist eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Drehmoment -Halbwellen 36 auf .

Der Drehmomentverlauf 28 wird von der Steuereinheit 4 für die Ansteuerung des Elektromotors bereitgestellt , insbesondere berechnet . Die Steuereinheit 4 ist ausgebildet , für j ede Spannungs -Halbwelle 16 eine j eweilige Drehmoment -Halbwelle 36 bereitzustellen, insbesondere zu berechnen . Jeder Spannungs - Halbwelle 16 ist zweckmäßigerweise eine j eweilige Drehmoment - Halbwelle 36 zugeordnet , die insbesondere die gleiche Periode und/oder den gleichen Phasenwinkel wie die Spannungs - Halbwelle 16 aufweist .

Bevorzugt ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , eine im Elektromotor 3 induzierte Gegenspannung 34 zu ermitteln und in Ansprechen darauf , dass die Gegenspannung 34 größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung V2 ist , einen aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s 28 zu reduzieren, insbesondere auf null zu setzen, exemplarisch mittels der Drehmomentverlauf -Berechnungseinheit 27 . Die Steuereinheit 4 ist insbesondere ausgebildet , einen Vergleich zwischen der Zwischenkreis - Spannung V2 und der Gegenspannung 34 durchzuführen und auf Basis des Ergebnisses des Vergleichs den aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s 28 auf null zu setzen (wenn die Gegenspannung 34 größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung ist ) . Wenn der Vergleich zwischen der Zwischenkreis - Spannung V2 und der Gegenspannung 34 ergibt , dass die Gegenspannung 34 kleiner als die Zwischenkreis - Spannung ist , setzt die Steuereinheit 4 den aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s 28 zweckmäßigerweise nicht auf null .

Die Figur 4 zeigt einen exemplarischen Verlauf der Gegenspannung 34 . Die Gegenspannung 34 ist als gestrichelte Linie gezeigt und ist exemplarisch konstant über die in der Figur 4 gezeigten zwei Spannungs -Halbwellen 16 . Am Anfang und am Ende j eder Spannungs -Halbwelle 16 - also bei den Minima 19 - sinkt die Zwischenkreis - Spannung V2 unter die Gegenspannung 34 . Die Figur 5 zeigt den zugehörigen Drehmomentverlauf 28 , der zu den Zeitpunkten, zu denen die Zwischenkreis - Spannung V2 kleiner als die Gegenspannung 34 ist , auf null gesetzt ist .

Es ergibt sich ein Drehmomentverlauf 28 , der eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden Pulsen 44 umfasst . Jede Drehmoment - Halbwelle 36 weist einen j eweiligen Puls 44 auf . Während j edes Pulses 44 ist der Drehmomentverlauf 28 kontinuierlich größer als null . Die Pulse 44 sind exemplarisch j eweils trapezförmig . Alternativ können die Pulse j eweils rechteckförmig sein . Zwischen zwei Pulsen 44 ist der Drehmomentverlauf 28 gleich 0 . Der Drehmomentverlauf 28 ist vor und nach j edem Puls 44 gleich null . Die Abschnitte des Drehmomentverlauf s 28, bei denen der Drehmomentverlauf 28 gleich null ist, sollen auch null-Abschnitte oder Drehmoment- Minima 41 genannt werden. Die Pulse 44 ergeben sich an den zeitlichen Abschnitten, an denen die Zwischenkreis -Spannung V2 größer als die Gegenspannung 34 ist. Die Drehmoment -Minima 44 ergeben sich an den zeitlichen Abschnitten, an denen die Zwischenkreis -Spannung V2 kleiner als die Gegenspannung 34 ist .

Bevorzugt ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, die induzierte Gegenspannung 34 auf Basis der Drehzahl des Elektromotors 3 zu ermitteln, insbesondere zu berechnen. Die Drehzahl des Elektromotors 3 wird insbesondere wie vorstehend erläutert mittels der Stellungssensoreinrichtung 22 gemessen. Ferner kann die Steuereinheit 4 ausgebildet sein, die Gegenspannung 34 zu messen.

Bevorzugt ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, gemäß dem aktuellen Drehmomentwert einen q-Strom-Sollwert zu berechnen und einen q-Strom, insbesondere einen q-Strom- Istwert , für die Ansteuerung des Elektromotors 3 auf den q-Strom-Sollwert zu regeln. Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, in Ansprechen darauf, dass die Gegenspannung 34 größer oder gleich der Zwischenkreis -Spannung V2 ist, den q-Strom- Sollwert auf null zu setzen und den q-Strom, insbesondere den q-Strom- Istwert , auf null zu regeln. Exemplarisch setzt die Sollstrom-Vorgabeeinheit 32 den q-Strom-Sollwert auf null, in Ansprechen darauf, dass der aktuelle Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s 28 gleich null ist. Zweckmäßigerweise regelt der Stromregler 33 den q-Strom- Istwert auf null, wenn die Gegenspannung 34 größer oder gleich der Zwischenkreisspannung V2 ist . Ferner ist die Steuereinheit 4 vorzugsweise ausgebildet , in Ansprechen darauf , dass die Gegenspannung 34 größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung V2 ist , vorzugsweise den d- Strom, insbesondere den d- Strom- Sollwert , zu reduzieren, insbesondere auf null zu setzen, vorzugsweise auf null zu regeln .

Bevorzugt ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , dann, wenn die Gegenspannung 34 größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung V2 ist , eine zum Elektromotor 3 führende elektrische Verbindung, die der Ansteuerung des Elektromotors 3 dient , beizubehalten . Insbesondere führt das Elektrowerkzeug 1 in Ansprechen darauf , dass die Gegenspannung 34 größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung V2 ist , keine kontinuierliche Unterbrechung dieser Verbindung durch . Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , die Regelung des drehmomentbildenden Stroms fortzusetzen und nicht abzuschalten, wenn die induzierte Gegenspannung 34 des Elektromotors 3 größer oder gleich der Zwischenkreis - Spannung V2 ist .

Die Steuereinheit 4 ist ausgebildet , für j ede Spannungs - Halbwelle 16 eine j eweilige Drehmoment -Halbwelle 36 für die Ansteuerung des Elektromotors 3 bereitzustellen, insbesondere zu berechnen . Vorzugsweise ist die Kurvenform der j eweiligen Drehmoment -Halbwelle gegenüber der Kurvenform der ( j eweils zugeordneten) Spannungs -Halbwelle 16 abgef lacht . Durch die abgef lachte Kurvenform wird insbesondere eine geringere ohmsche Verlustleistung bei der Bestromung des Elektromotors 3 bewirkt , zweckmäßigerweise bei gleichem Durchschnitts - Drehmoment .

Die Steuereinheit 4 bestromt den Elektromotor 3 zweckmäßigerweise proportional zu der Drehmoment -Halbwelle . Wenn die Drehmoment -Halbwelle 36 größere Werte annimmt , erhöht die Steuereinheit 4 die Bestromung des Elektromotors 3 . Die ohmsche Verlustleistung ist eine Funktion des Quadrats der Bestromung des Elektromotors 3 , so dass größere Ströme zu einer überproportionalen ohmschen Verlustleistung führen . Durch die abgef lachte Kurvenform der Drehmoment -Halbwellen 36 werden die für die ohmsche Verlustleistung (aufgrund der quadratischen Abhängigkeit ) besonders signif ikanten Strommaxima reduziert , so dass die ohmsche Verlustleistung verringert werden kann, insbesondere bei keiner oder nur geringer Verringerung des Drehmoments . Die abgef lachte Kurvenform kann auch als vergleichmäßigte Kurvenform bezeichnet werden . Insbesondere hat j ede Drehmoment -Halbwelle 36 eine gleichmäßigere Kurvenform als die j eweilige Spannungs -Halbwelle 16 und/oder eine j eweilige ( imaginäre) Sinus -Halbwelle 37 gleicher Periode und/oder gleicher Fläche . Vorzugsweise ist die Standardabweichung der j eweiligen Drehmoment -Halbwelle 36 geringer als die Standardabweichung der j eweiligen Spannungs -Halbwelle 16 und/oder einer j eweiligen ( imaginären) Sinus -Halbwelle 37 gleicher Periode und/oder gleicher Fläche .

Insbesondere ist die abgef lachte Kurvenform eine Kurvenform, die bei gleicher Fläche unter der Kurvenform ein geringeres Maximum auf weist , insbesondere relativ zu einer ( imaginären) Sinus -Halbwelle 37 . Die Figur 5 zeigt eine Referenzkurve 38 (als gestrichelte Linie) , die die Kurvenform einer gleichgerichteten Sinuskurve aufweist und aufeinander folgende Sinus -Halbwellen 37 umfasst . Die Sinus -Halbwellen 37 weisen j eweils dieselbe Periode auf wie die Drehmoment - Halbwellen 36 . Die Fläche unter j eder Sinus -Halbwelle 37 - also das Integral über die Periode der Sinus -Halbwelle 37 - ist zweckmäßigerweise gleich der Fläche unter einer j eweiligen Drehmoment -Halbwelle 36 - also gleich dem Integral über die Periode einer Drehmoment -Halbwelle 36 . Das Maximum j eder Drehmomen -Halbwelle 36 ist zweckmäßigerweise kleiner , insbesondere wenigstens 10% kleiner oder wenigstens 20% kleiner , als das Maximum der j eweiligen Sinus -Halbwelle 37 . Die Sinus -Halbwelle 37 dient an dieser Stelle zur mathematischen Def inition der abgef lachten Kurvenform der Drehmoment -Halbwelle und muss nicht von dem Elektrowerkzeug 1 bereitgestellt werden . Die abgef lachte Kurvenform j eder Drehmoment -Halbwelle 36 ist vorzugsweise mathematisch so def iniert , dass sie bei gleicher Periode und gleicher Fläche wie eine ( insbesondere imaginäre) Sinus -Halbwelle 37 ein kleineres Maximum als die Sinus -Halbwelle 37 aufweist .

Beispielsweise ist bei der abgef lachten Kurvenform das Verhältnis zwischen dem Maximum der Kurvenform und dem Durchschnittswert der Kurvenform reduziert . Zweckmäßigerweise ist das Verhältnis zwischen dem Maximum der Drehmoment - Halbwelle 36 und dem Durchschnittswert der Drehmoment - Halbwelle 36 kleiner als das Verhältnis zwischen dem Maximum 20 der Spannungs -Halbwelle 16 und dem Durchschnittswert der Spannungs -Halbwelle 16 .

Die Erläuterung einer Drehmoment -Halbwelle 36 gilt vorzugsweise für j ede Drehmoment -Halbwelle 36 . Bevorzugt ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , die Drehmoment -Halbwelle 36 mit einer Trapez -Kurvenform oder einer Rechteck-Kurvenform bereitzustellen . Exemplarisch weisen die Drehmoment - Halbwellen 36 j eweils eine trapezförmige Kurvenform auf . Alternativ können die Drehmoment -Halbwellen eine andere Kurvenform, beispielsweise eine rechteckige Kurvenform, auf weisen .

Die Drehmoment -Halbwelle 37 weist ferner zweckmäßigerweise zwei Drehmoment -Minima 41 auf , die den Anfang und das Ende der Drehmoment -Halbwelle 36 darstellen . Exemplarisch ist das Drehmoment bei den Drehmoment -Minima 41 gleich null . Die Drehmoment -Minima 41 sind insbesondere diej enigen zeitlichen Abschnitte , in denen die induzierte Gegenspannung 34 größer gleich der ( zugeordneten) Spannungs -Halbwelle 16 ist .

Wie in der Figur 4 gezeigt , ist die induzierte Gegenspannung 34 exemplarisch konstant über die Spannungs -Halbwelle 16 . Die Minima 19 , insbesondere die Übergangsabschnitte 18 , der Spannungs -Halbwelle 16 liegen exemplarisch unterhalb der induzierten Gegenspannung 34 . Das Maximum 20 , insbesondere der Sinusabschnitt 17 , liegt exemplarisch oberhalb der induzierten Gegenspannung 34 .

Die Drehmoment -Halbwelle 36 weist einen Plateau-Abschnitt 39 auf , der das Maximum der der Drehmoment -Halbwelle 36 umfasst oder darstellt . Der Plateau-Abschnitt 39 hat vorzugsweise eine Steigung von 0 und erstreckt sich insbesondere über wenigstens 40% , wenigstens 50% , wenigstens 60% , wenigstens 70% oder wenigstens 80% der Periode der Drehmoment -Halbwelle 36 . Exemplarisch ist das Maximum 42 der Sinus -Halbwelle 37 höher als der Plateau-Abschnitt 39 . Die Drehmoment -Halbwelle

36 weist ferner zwei Flankenabschnitte 40 auf , die den Plateau-Abschnitt 39 umgeben . Die Flankenabschnitte 40 weisen (betragsmäßig) eine höhere Steigung als der Plateauabschnitt 39 , insbesondere eine höhere Steigung als die Sinus -Halbwelle

37 und/oder die Spannungs -Halbwelle 16 auf . Gemäß einer möglichen Ausgestaltung können die Flankenabschnitte 40 senkrecht sein - also insbesondere eine Steigung von (betragsmäßig) unendlich auf weisen . Jeder Puls 44 wird durch einen Plateau-Abschnitt 39 und zwei Flankenabschnitte 40 gebildet . Eine Drehmoment -Halbwelle 36 umfasst also die folgenden Abschnitte , die in der genannten Reihenfolge zeitlich aufeinander folgen, insbesondere direkt aufeinander : ein erstes Drehmomen -Minimum 41 (vorzugsweise gleich null) , ein erster Flankenabschnitt 40 (vorzugsweise mit positiver Steigung) , der Plateau-Abschnitt 39 (vorzugsweise mit einer Steigung von null) , ein zweiter Flankenabschnitt 40 (vorzugsweise mit negativer Steigung) und ein zweites Drehmoment -Minimum (vorzugsweise gleich null) . Die Drehmoment -Minima 41 erstrecken sich zusammen zeitlich über insbesondere wenigstens 10% , wenigstens 20% oder wenigstens 30% der Periode der Drehmoment -Halbwelle 36 .

Die Steuereinheit 4 ist zweckmäßigerweise ausgebildet , j ede Drehmoment -Halbwelle 36 mit einer Periode gleich der Periode einer j eweiligen Spannungs -Halbwelle 16 bereitzustellen . Vorzugsweise ist die Frequenz des Drehmomentverlauf s 28 doppelt so hoch wie die Frequenz der Netzspannung VI . Insbesondere beträgt die Frequenz des Drehmomentverlauf s 28 100 Hz oder 120 Hz .

Beispielsweise erfasst die Steuereinheit 4 die Periode der Spannungs -Halbwellen 16 und/oder den zeitlichen Abstand benachbarter Nulldurchgänge der Netzspannung VI und nimmt die erfasste Periode und/oder den zeitlichen Abstand als Periode für die Drehmoment -Halbwellen 36 . Zweckmäßigerweise synchronisiert die Steuereinheit 4 die Drehmoment -Halbwellen 36 mit der Netzspannung VI und/oder den Spannungs -Halbwellen 16 . Beispielsweise synchronisiert die Steuereinheit 4 die Minima des Drehmomentverlauf s 28 mit den Nulldurchgängen der Netzspannung VI , so dass die Minima des Drehmomentverlauf s 28 zeitgleich zu den Nulldurchgängen der Netzspannung V2 erfolgen . Ferner kann die Steuereinheit 4 die Minima des Drehmomentverlauf s 28 mit den Minima 19 der Zwischenkreis - Spannung V2 synchronisieren, so dass die Minima des Drehmomentverlauf s 28 zeitgleich zu den Minima der Zwischenkreis - Spannung V2 erfolgen . Beispielsweise ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , einen Phasenwinkel 30 der Netzspannung VI und/oder der Zwischenkreis - Spannung V2 zu ermitteln und die Drehmoment -Halbwelle 36 gemäß dem Phasenwinkel 30 bereitzustellen, insbesondere derart , dass die Drehmoment -Halbwelle 36 synchron ist mit der Spannungs - Halbwelle 16 und/oder mit der Netzspannung VI . Der Drehmomentverlauf 28 weist zweckmäßigerweise denselben Phasenwinkel auf wie die Zwischenkreis - Spannung V2 .

Die Steuereinheit 4 , insbesondere die Drehmomentverlauf - Berechnungseinheit 27 , ist vorzugsweise ausgebildet , den Drehmomentverlauf 28 auf Basis eines Kurvenf orm- Prof ils 29 zu berechnen . Das Kurvenf orm- Prof il ist zweckmäßigerweise im Voraus in der Steuereinheit 4 hinterlegt und/oder wird von der Steuereinheit 4 bereitgestellt . Das Kurvenf orm- Prof il 29 def iniert die abgef lachte Kurvenform der Drehmoment -Halbwelle 36 . Beispielsweise def iniert das Kurvenf orm- Prof il 29 eine Trapez -Kurvenf orm oder eine Rechteck-Kurvenform .

Die Steuereinheit 4 ist exemplarisch ausgebildet , den Drehmomentverlauf 28 unter Berücksichtigung des Phasenwinkels 30 zu berechnen . Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , auf Basis des Phasenwinkels 30 die Periode für eine j eweilige Drehmoment -Halbwelle 36 zu berechnen und das Kurvenf orm- Prof il 29 gemäß der berechneten Periode zeitlich zu strecken oder zu stauchen, so dass die Periode des Kurvenf orm- Prof ils 29 gleich der berechneten Periode ist .

Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit 4 ferner ausgebildet , die j eweilige Drehmoment -Halbwelle 36 auf Basis des Drehmoment - Sollwerts 26 zu berechnen . Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , die j eweilige Drehmoment - Halbwelle 36 so zu berechnen, dass der Durchschnittswert der Drehmoment -Halbwelle 36 gleich dem Drehmoment - Sollwert 26 ist . Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , die j eweilige Drehmoment -Halbwelle 36 durch Skalierung des Kurvenf orm- Prof ils 29 gemäß dem Drehmoment - Sollwert 26 zu berechnen . Exemplarisch ist die Steuereinheit 4 ausgebildet , das Kurvenf orm- Prof il 29 mit dem Drehmoment - Sollwert 26 oder einem von dem Drehmoment - Sollwert 26 abhängigen Skalierungsfaktor zu skalieren .

Wie vorstehend erwähnt , verfügt die Steuereinheit 4 über einen Drehzahlregler 25 zur Bereitstellung des Drehmoment - Sollwerts 26 , auf dessen Basis die Steuereinheit 4 die j eweilige Drehmoment -Halbwelle 36 bereitstellt . Die Steuereinheit 4 ist insbesondere ausgebildet , gemäß der Drehmoment -Halbwelle den Elektromotor 3 zu bestromen .

Die Bereitstellung der Drehmoment -Halbwelle 36 kann auch als Drehmoment - Formung bezeichnet werden . Durch die Drehmoment formung und die damit einhergehende Stromformung, insbesondere in Form eines Trapezes oder eines Rechtecks , kann die ohmsche Verlustleistung - also die Kupferverluste - reduziert werden, so dass der Elektromotor 3 kleiner ausgeführt werden kann .

Wie vorstehend bereits erläutert , wird zweckmäßigerweise ein kleiner Zwischenkreis 15 verwendet , so dass die Zwischenkreis - Spannung V2 hauptsächlich der (gleichgerichteten) Netzspannung entspricht . Durch einen kleinen Zwischenkreis können zweckmäßigerweise Bauraum und Kosten gespart werden . Um Kupferverluste - also die ohmsche Verlustleistung - im Elektromotor 3 zu reduzieren, wird zweckmäßigerweise das Drehmoment und damit die Bestromung des Elektromotors 3 , insbesondere der q- Strom, zu einem Trapez oder Rechteck geregelt , welches vorzugsweise die doppelte Netzf requenz aufweist . Da sich die Kupferverluste über I 2 *R berechnen, soll der Plateauabschnitt 39 der trapezförmigen Drehmoment -Halbwelle 36 einen möglichst kleinen Drehmomentwert aufweisen. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht indem die Zeit je Halbwelle, in der Strom in den Elektromotor 3 fließen kann möglichst groß gewählt wird, also indem die zeitliche Erstreckung des Plateauabschnitts 39 groß gewählt wird. Der Elektromotor 3 ist zweckmäßigerweise auf eine kleinere Spannung ausgelegt als die Netzspannung VI. Zweckmäßigerweise wird ferner die induzierte Gegenspannung des Elektromotors 3 durch eine Variation des feldschwächenden Stroms abhängig von der Zwischenkreis -Spannung V2 verändert.

Bevorzugt ist die Steuereinheit 4, insbesondere die Sollstrom-Vorgabeeinheit 32, ausgebildet, den d-Strom, insbesondere den d-Strom-Sollwert , unter Berücksichtigung der Zwischenkreis -Spannung V2 zu berechnen. Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, den d-Strom, insbesondere den d- Strom- Sollwert , gemäß der Zwischenkreis -Spannung V2 einzustellen. Beispielsweise ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, den d-Strom, insbesondere den d-Strom-Sollwert , bei einer höheren Zwischenkreis -Spannung V2 betragsmäßig zu reduzieren und bei einer niedrigeren Zwischenkreis -Spannung V2 betragsmäßig zu erhöhen. Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, den d-Strom, insbesondere den d- Strom-Sollwert , auf Basis der Zwischenkreis -Spannung V2 so einzustellen, dass die induzierte Gegenspannung reduziert wird, insbesondere unterhalb der Zwischenkreis -Spannung V2. Die Einstellung des d-Stroms, insbesondere den d-Strom- Sollwert, erfolgt beispielsweise invers proportional zur Zwischenkreis -Spannung V2. Bei einer steigenden Zwischenkreis -Spannung V2 wird der d-Strom, insbesondere den d-Strom-Sollwert , betragsmäßig reduziert und bei einer sinkenden Zwischenkreis -Spannung V2 wird der d- Strom, insbesondere den d-Strom-Sollwer , betragsmäßig erhöht.

Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, den Elektromotor stets zu bestromen, und zwar gemäß dem d-Strom und/oder dem q- Strom, so dass Bremsmomente verhindert werden und insbesondere so, dass der Leistungsfaktor dynamisch zur Last angepasst wird.

Insbesondere ist die Steuereinheit 4 ausgebildet, eine Variation von d-Strom und q-Strom in Abhängigkeit der Zwischenkreis -Spannung V2 und/oder Netzspannung VI durchzuführen, um den Motor stets optimal anzusteuern, um möglichst wenig Strom zu benötigen.

Das Elektrowerkzeug 1 kann insbesondere gemäß dem nachfolgend erläuterten Verfahren betrieben werden. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Bereitstellen, mittels der Gleichrichteranordnung 12 mit dem Zwischenkreis 15, der Zwischenkreis -Spannung V2 auf Basis der Netzspannung VI, an die das Elektrowerkzeug 1 angeschlossen ist, wobei die Zwischenkreis -Spannung V2 eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Spannungs -Halbwellen 16 auf weist ,

- Bereitstellen des Drehmomentverlauf s (28) für die Ansteuerung des Elektromotors (3) , wobei der Drehmomentverlauf (28) für jede Spannungs -Halbwelle (16) eine jeweilige Drehmoment -Halbwelle (36) umfasst,

- Ermitteln der im Elektromotor (3) induzierten Gegenspannung (34) und - in Ansprechen darauf, dass die Gegenspannung (34) größer oder gleich der Zwischenkreis -Spannung (V2) ist, Reduzieren des aktuellen Drehmomentwert des Drehmomentverlauf s (28) .

Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt, bei dem der Elektromotor 3 gemäß den Drehmoment - Halbwellen bestromt wird, so dass der Rotor 21 in die Antriebs -Drehbewegung versetzt wird und dadurch das Werkzeug 2 in die Arbeits-Bewegung versetzt wird.

Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt, bei dem mit dem Werkzeug 2 ein Werkstück bearbeitet, insbesondere poliert, geschliffen oder gesägt, wird.