(57)【要約】コンバータは機械の相巻線（４，５，６，７）に接続されている複数のブリッジ回路（１，２，３，〜，ｎ）から成っており、該ブリッジ回路のそれぞれは複数の電気的に制御可能なスイッチ（１１，１２，２１，２２，３１，３２，〜，ｎ１，ｎ２）とコンデンサ（１５）として実現されている一時メモリとを有している。製造技術的に簡単でかつ非常にスペースを節約する、コンバータの実現は、コンデンサが機械を取り囲むフィルムコンデンサとして実現されており、該フィルムコンデンサの電極（１６，１７）にブリッジ回路（１，２，３，…，ｎ）が機械（９）の周囲にわたって分配されて配置されているようにしたことによって可能になる。
2004519998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械用、例えば自動車におけるスタータまたはスタータ・ゼネレータ用コンバータであって、
該コンバータは機械（９）の相巻線（４，５，６，７）に接続されている複数のブリッジ回路（１，２，３，〜，ｎ）から成っており、該ブリッジ回路のそれぞれは複数の電気的に制御可能なスイッチ（１１，１２，２１，２２，３１，３２，〜，ｎ１，ｎ２）とコンデンサ（１５）として実現されている一時メモリとを有している
形式のものにおいて、
機械（９）を取り囲むフィルムコンデンサ（１５）が存在しており、該フィルムコンデンサの電極（１６，１７）にブリッジ回路（１，２，３，…，ｎ）が機械（９）の周囲にわたって分配されて接続されている
ことを特徴とするコンバータ。
【請求項２】
フィルムコンデンサ（１５）および該フィルムコンデンサ（１５）にコンタクト形成されている、ブリッジ回路のスイッチ（１１，１２）は機械を取り囲む冷却体（１０）上に共通に固定されている
請求項１記載のコンバータ。
【請求項３】
フィルムコンデンサ（１５）およびブリッジ回路のスイッチ（１１，１２）は冷却体（１０）のシリンダ形状の表面に並んで固定されている請求項２記載のコンバータ。
【請求項４】
冷却体（１０）のシリンダ形状の表面上のフィルムコンデンサ（１５）およびブリッジ回路のスイッチ（１１，１２）はシリンダ形状の表面に対して垂直方向に配向されている、冷却体（１０）の端面に固定されている
請求項２記載のコンバータ。
【請求項５】
フィルムコンデンサ（１５）およびブリッジ回路のスイッチ（１１，１２）は冷却体（１０）のシリンダ形状の表面に上下して２つのレベルで配置されており、ここで該スイッチ（１１，１２）は冷却体（１０）に最も近いレベルに配置されている
請求項２記載のコンバータ。
【請求項６】
冷却体（１０）はその内部に冷媒を貫流させる１つまたは複数の通路（２０）を有している
請求項２から５までのいずれか１項記載のコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電気機械用、例えば自動車におけるスタータまたはスタータ・ゼネレータ用コンバータであって、該コンバータは機械の相巻線に接続されている複数のブリッジ回路から成っており、該ブリッジ回路のそれぞれは複数の電気的に制御可能なスイッチとコンデンサとして実現されている一時メモリとを有している形式のものに関する。
【０００２】
この形式のコンバータはＤＥ１９９４７４７６Ａ１号から公知である。例えば電気機械の回転数調整設定のために使用されるコンバータによって、パルス幅変調されるスイッチ制御を介して、機械の相巻線に接続されているブリッジ回路において個々の相巻線の周期的なスイッチオンおよびスイッチオフが実施される。このスイッチング過程によって比較的高い障害電圧ピークが生じ、それはコンデンサとして実現されている一時メモリを用いて平滑化される。ブリッジ回路のコンデンサは非常に高い障害電圧ピークのためにまさに大きな容量を有していなければならない。それ故に一時メモリに対して通例、電解質コンデンサが使用される。というのは、電解質コンデンサは特別大きな容量を有しているからである。電解質コンデンサは確かにまさに大きな容積を有しているが、それは温度が高い場合には早期に故障する傾向にある。非常に高い容量を有するこの種のトランジスタを使用しないでもすむように、ＤＥ１９９４７４７６Ａ１号によれば、そうでなければ３相である機械が多相で（３相より多くの相）駆動される。このためにコンバータは３つだけのブリッジ回路（３相の機械の場合のように）を有しているのではなく、多数個のブリッジ回路を有している。これらは時間的に相互にずらされてドライブされる。これらブリッジ回路のそれぞれは機械の相巻線に接続されている。この多相の装置では、個々のブリッジ回路のスイッチのパルス幅変調されるドライブのクロック周波数が高められる。個々のブリッジ回路に属しているコンデンサの必要な容量はパルス幅変調のクロック周波数に依存しているので、クロック周波数が比較的高い場合３相だけのシステムに比べて要求される容量は低減される。すなわち機械の多相の駆動により、ブリッジ回路に対して比較的僅かな容量を有するコンデンサを使用することができることになり、このために普通使用されている電解質コンデンサから別のコンデンサ原理へ移行することができる。それ故に容量が比較的僅かである簡単かつ比較的安価に製造可能であるフィルムコンデンサを使用することができる。更に、フィルムコンデンサはあまり強く加熱されず、それ故に例えば自動車内で発生するような高い環境温度のところに使用される場合にも適している。
【０００３】
ＤＥ１９９４７４７６Ａ１号から明らかであるように、機械の多相作用を可能にするブリッジ回路はモジュールとして実現されている。その際これらモジュールは機械の周囲に分配配置されている。個々のブリッジモジュールは少なくとも１つのハイサイドスイッチと、少なくとも１つのローサイドスイッチと、２つのスイッチを橋絡する、集中化された素子として実現されているコンデンサとから成っている。ハイサイドスイッチはそれぞれのブリッジ回路に接続されている、機械の相巻線を給電電圧の正の電位に接続し、かつローサイドスイッチは相巻線を給電電圧の負の電位に接続している。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載の構成によれば、冒頭に述べた形式のコンバータの製造技術的な簡単化が、機械を取り囲むフィルムコンデンサが存在しており、該フィルムコンデンサの電極にブリッジ回路が機械の周囲にわたって分配されて接続されているようにしたことによって実現される。これにより、従来技術ではそれぞれのブリッジ回路に使用されていた集中化されたコンデンサが使用されずにすみかつ簡単に製造可能でかつスペースを節約し得るフィルムコンデンサによって置換され、それがすべての存在しているブリッジ回路に対して、一時メモリを形成する容量として用いられる。
【０００５】
本発明の有利な改良形態はその他の請求項から明らかである。
【０００６】
フィルムコンデンサおよび該フィルムコンデンサにコンタクト形成されている、ブリッジ回路のスイッチは機械のケーシングを取り囲む冷却体上に共通に固定されていることは有利である。その際フィルムコンデンサおよびブリッジ回路のスイッチは冷却体のシリンダ形状の表面に並んで固定されているようにすることができる。しかし冷却体のシリンダ形状の表面上のフィルムコンデンサおよびブリッジ回路のスイッチはシリンダ形状の表面に対して垂直方向に配向されている、冷却体の端面に固定されていてもよい。フィルムコンデンサおよびブリッジ回路のスイッチは冷却体のシリンダ形状の表面にて上下して２つのレベルで配置されていてもよい。熱を発生するスイッチは冷却体に最も近いレベルに配置されているようにするとよい。
【０００７】
機械によっておよびスイッチおよびフィルムコンデンサによって発生される熱の最適な放出は、冷却体の内部に冷媒を貫流させる１つまたは複数の通路が設けられることによって実現される。
【０００８】
図面
図面に図示されている複数の実施例に基づいて次に本発明を詳細に説明する。
その際：
図１は、複数のブリッジ回路を備えているコンバータの回路を略示し、
図２は、周りにフィルムコンデンサが配置されている機械の横断面を略示し、
図３は、フィルムコンデンサと、機械の冷却体上に並んで配置されているブリッジ回路のスイッチとを略示し、
図４は、フィルムコンデンサと、機械の冷却体の異なっている側に配置されているブリッジ回路のスイッチとを略示し、かつ
図５は、フィルムコンデンサと、機械の冷却体上の異なっているレベルに配置されているブリッジ回路のスイッチとを略示している。
【０００９】
実施例の説明
図１には、その他の点では３相に実現されている電気機械の多相作動用に構想されているコンバータの回路が略示されている。このコンバータはｎ個のブリッジ回路１，２，３，…，ｎから成っている。ブリッジ回路の数ｎは相互に時間的にずらされているクロックの数ｋに応じている。この数のクロックによって電気機械の相巻線をドライブしようというのである。その場合それ自体３相の機械では必要なブリッジ回路の数ｎはｎ＝３・ｋである。
【００１０】
ブリッジ回路１，２，３，…，ｎのそれぞれは２つの電気的に制御可能なスイッチの直列接続から成っている。ブリッジ回路１はスイッチ１１，１２を有し、ブリッジ回路２はスイッチ２１，２２を有し、ブリッジ回路３はスイッチ３１，３２を有しかつブリッジ回路ｎはスイッチｎ１，ｎ２を有している。それぞれのブリッジ回路の２つのスイッチ間のタップに、電気機械の相巻線が接続されている。すなわちブリッジ回路１には相巻線４が接続されており、ブリッジ回路２には相巻線５が接続されており、ブリッジ回路３には相巻線６が接続されておりかつブリッジ回路ｎには相巻線７が接続されている。個々のブリッジ回路におけるスイッチ１１，２１，３１，…，ｎ１はハイサイドスイッチである。これらスイッチを介して所属の相巻線４，５，６，７は給電電圧の正の電位に接続されることができる。個々のブリッジ回路における第２のスイッチ１２，２２，３２，…，ｎ２はローサイドスイッチであり、これらスイッチを介して所属の相巻線４，５，６，７は給電電圧の負の電位に接続されることができる。
【００１１】
個々のスイッチ１１，１２，２１，２２，３１，３２，……，ｎ１，ｎ２の時間的にずらされているクロックを用いるパルス幅変調されるドライブは制御回路８が行う。それ故に図１の制御回路８は存在しているスイッチのそれぞれの制御入力側に対して接続端子１３，１４，２３，２４，３３，３４，…，ｎ３，ｎ４を有している。
【００１２】
それぞれのブリッジ回路１，２，３，…，ｎ１の２つのスイッチ１１，１２，２１，２２，３１，３２，……，ｎ１，ｎ２に対して並列に、容量の形の一時メモリが接続されている。この容量は、長く延びているフィルムコンデンサとして実現されているコンデンサ１５でありかつその２つの電極１６，１７にスイッチがこのフィルムコンデンサ１５の長さにわたって分配されて接続されている。すべてのブリッジ回路１，２，３，…，ｎに対する一時メモリとして、１つのフィルムコンデンサ１５で十分である。というのは、多相の動作態様のために、僅かな電圧ピークしか発生せず、それはコンデンサ１５によって平滑化することができるからである。コンデンサ１５の電極１７は給電電圧の正の電位に対する接続端子１８を有しており、かつ電極１６は給電電圧の負の電位に対する接続端子１９を備えている。電気機械が車両に対するスタータないしスタータ・ゼネレータであるとき、この給電電圧は車両におけるバッテリーから来る。
【００１３】
コンバータの動作態様についてはここでは詳細に説明しない。それは本発明はむしろコンデンサ１５の形態に向けられておりかつコンバータの回路は図１とは相異している、従来技術のいずれの形態も有することができるからである。
【００１４】
図２には、例えば図２に示されているような丸い横断面を有している電気機械９の横断面が略示されている。コンデンサ１５は上述したように、機械９のケーシングの周囲を取り囲んで配置されている長く延びたフィルムコンデンサとして実現されている。図２には、給電電圧に接続可能な、フィルムコンデンサ１５の２つの電極接続端子１８および１９が見えている。フィルムコンデンサ１５は製造技術的には僅かなコストで製造可能である。これが機械９のケーシングの外周面を取り囲んで配置されていることで、これは非常に僅かなスペースしか要求しない。機械９のケーシングとフィルムコンデンサ１５との異なっている熱膨張はフィルムコンデンサ１５におけるスリット３０によって補償することができる。
【００１５】
電気機械９のケーシングにフィルムコンデンサ１５をブリッジ回路の制御可能なスイッチと一緒に配置した詳細な形態について次に図３ないし５を用いて説明する。
【００１６】
図３において、機械９のケーシングの一部または機械９のケーシングを取り囲んでいるシリンダ形状の冷却体１０の横断面が部分的に示されている。この冷却体１０はその内部に、冷媒（冷却ガスまたは冷却流体）を貫流させるための１つまたは複数の通路２０を有していることができる。冷却体１０の上側に、フィルムコンデンサ１５が載置されておりかつ例えば接着層２５を用いてその上に固定されている。フィルムコンデンサ１５の隣に、モジュール構造で実現されているブリッジ回路が冷却体１０の周囲にわたって分配されてこの上に配置されている。個々のブリッジ回路のモジュールは基板を有しており、それが接着層２６を用いて冷却体１０の表面に固定されている。基板２７には、それぞれのブリッジ回路に属しているスイッチ（ここには代表としてブリッジ回路１のスイッチ１１および１２が示されている）が被着されておりかつバスバー２８および２９を介してフィルムコンデンサ１５の電極１８および１９に電気的に接続されている。
【００１７】
図３の実施例ではフィルムコンデンサ１５およびブリッジ回路のモジュールは冷却体１０の１つの共通の上表面に並んで配置されているが、図４に図示の実施例では、フィルムコンデンサ１５は冷却体１０の上表面に固定されておりかつブリッジ回路のモジュールは冷却体１０の端面に固定されている。図４に図示の配置構成の、図３に図示の要素と同じ機能を有しているすべての部分には同じ参照番号が付されており、ここではもう一度説明しない。
【００１８】
図５に示されている実施例においても、図３との関連において既に上で説明した、配置構成の要素には同じ参照番号が付されている。図５の実施例では、フィルムコンデンサ１５およびブリッジ回路のモジュール（スイッチ１１，１２を備えた基板２７）は冷却体１０の上表面に上下に２つのレベルにおいて配置されている。冷却体１０の上表面に直接第１のレベルにおいてブリッジ回路のモジュールが冷却体１０の上表面に直接被着されておりかつその上方に第２のレベルにはフィルムコンデンサ１５が存在している。フィルムコンデンサ１５は、フィルムコンデンサ１５の下方に存在している、ブリッジ回路のモジュールにコンタクト形成されているバスバー２８および２９を用いて第２のレベルに保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
複数のブリッジ回路を備えているコンバータの回路略図である。
【図２】
周りにフィルムコンデンサが配置されている機械の横断面略図である。
【図３】
フィルムコンデンサと、機械の冷却体上に並んで配置されているブリッジ回路のスイッチとの略図である。
【図４】
フィルムコンデンサと、機械の冷却体の異なっている側に配置されているブリッジ回路のスイッチとの略図である。
【図５】
フィルムコンデンサと、機械の冷却体上の異なっているレベルに配置されているブリッジ回路のスイッチとの略図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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