(57)【要約】  本発明は、電動式の機械、特に電動モータおよび／または発電機に関する。機械は、ステータと、特に、永久磁石として、または励磁するように構成されたロータとを有する。この機械は、少なくとも２つの機械部分を有する。機械部分は、それぞれ同じ相数を有する。本発明によれば、機械は、それぞれの機械部分のために電力出力段を有する。機械は、電力出力段に接続された少なくとも１つの制御ユニットを有する。制御ユニットは、電力出力段を制御するためのパルス幅変調信号を生成するように構成されている。制御ユニットは、切換時点を表す機械部分のＰＷＭパルスの立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジと、機械部分のさらなる機械部分のＰＷＭパルスのパルス中心とが互いに時間的にずらされているように、機械部分のＰＷＭ信号を生成するように構成されている。
2020527324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（２）およびロータ（１１）を有する電動式の機械（１）であって、該機械が、それぞれ同じ相数を有する少なくとも２つの機械部分（３，４）を有する電動式の機械（１）において、
該機械（１）が、それぞれの機械部分（３，４）のために電力出力段（１３，１４）を有し、機械（１）が少なくとも１つの制御ユニット（１７）を有し、該制御ユニット（１７）が電力出力段（１３，１４）に接続されており、電力出力段（１３，１４）を制御するためのＰＷＭ信号（３３，３４）を生成するように構成されており、
制御ユニット（１７）が、切換時点を表す機械部分（３）のためのＰＷＭパルス（６１）の立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジ（３５）と、機械部分（３，４）の別の機械部分（４）のためのＰＷＭパルス（６）のパルス中心（３６）とが互いに時間的にずらされているように、機械部分（３，４）のためのＰＷＭ信号を生成するように構成されている、
ことを特徴とする電動式の機械（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式の機械（１）において、
前記機械（１）が、前記制御ユニット（１７）に接続された少なくとも１つの電流センサ（１５，１６）を有し、該電流センサが、前記機械部分（３，４）の少なくとも１つの相または全ての相の電流を検出するように構成されており、
制御ユニット（１７）が、前記ＰＷＭパルス（６２）のパルス中心（３６）の間に機械部分（３，４）の少なくとも１つの相の相電流を検出するように構成されており、
前記ＰＷＭパルス（６１）の切換時点が、パルス中心（３６）で、したがって電流（４０）の検出時点（３６）で互いに時間的にずらされている、
ことを特徴とする電動式の機械（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、前記機械部分（３，４）の全ての相について、ＰＷＭ周期（６４）のＰＷＭパルス継続時間（６５）とパルス停止継続時間（６６）との間のデューティサイクルを特に均一に変更し、これにより、機械部分（３）のパルスエッジ（３５，３５′）と少なくとも１つの別の機械部分（４）のための前記ＰＷＭパルス（６２）の前記パルス中心（３６）との間に時間ずれを生成するように構成されている、
ことを特徴とする電動式の機械（１）。
【請求項４】
請求項１〜３までのいずれか一項に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、ハイサイドパルスおよびローサイドパルスのパルス継続時間（６５，６５′）を交互に変更するように構成されている、
ことを特徴とする電動式の機械（１）。
【請求項５】
請求項１〜４までのいずれか一項に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、１つの相のデューティサイクルを、特に下側の変調範囲（７０）の上限（７７）に変更するように構成されている、
ことを特徴とする電動式の機械（１）。
【請求項６】
請求項１〜５までのいずれか一項に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、電流検出間隔（４０）を生成し、電流検出間隔（４０）内に電流を検出するように構成されており、特に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ（３５）が電流検出間隔（４０）の開始時点（３８）または終了時点（３９）と一致するか、または電流検出間隔（４０）外にあるように、デューティサイクル（６５，６６）を変更する、特に大きくするか、または小さくするように構成されている、
ことを特徴とする電動式の機械（１）。
【請求項７】
請求項１〜６までのいずれか一項に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、少なくとも１つまたは複数のＰＷＭ周期（６４）にわたってデューティサイクル（６５，６６）を変更するように構成されたパルス幅変調器（１８）を有する、
ことを特徴とする電動式の機械（１）。
【請求項８】
少なくとも２つの機械部分（３，４）を有する電動式の機械（１）を制御する方法において、
機械部分（３，４）が、それぞれ同じ数のステータコイル（５，６，７，８，９，１０）を有し、
該ステータコイル（５，６，７，８，９，１０）を制御するためにパルス幅変調されたパルスパターン（３３，３４）を生成し、
少なくとも１つのステータコイル（５，６，７，８，９，１０）を流れる電流を、パルス中心（３６）の時間範囲（４０）内で検出し、ＰＷＭパルス（６１）のパルス開始および／またはパルス終了が、電流検出、特にパルス中心（３６）に対して時間的にずらして行われるように、少なくとも１つの別の機械部分（３）のためのパルス周期（６４）のデューティサイクル（６５，６６）を変更、特に延長または短縮する、
ことを特徴とする少なくとも２つの機械部分（３，４）を有する電動式の機械（１）を制御する方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記パルス中心（３６）の時点を含む電流検出間隔（４０）内で電流を検出する、
ことを特徴とする少なくとも２つの機械部分（３，４）を有する電動式の機械（１）を制御する方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の方法において、
別の機械部分（４）におけるデューティサイクル（６５，６６）を、機械の完全な変調の半分にする、
ことを特徴とする少なくとも２つの機械部分（３，４）を有する電動式の機械（１）を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式の機械、特に電動モータおよび／または発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式の機械は、ステータと、特に、永久磁石として、または通電するように構成されたロータとを有する。この機械は、少なくとも２つの機械部分を有する。機械部分は、それぞれ同じ相数を有する。両機械部分は、好ましくは、それぞれ、ステータのステータコイルの一部を有し、それぞれ、ロータを互いに独立して回動させるための回転磁界を生成するように構成されている。機械、特にステータは、機械部分のそれぞれの相について、好ましくは少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、または１つのみのステータコイルを有する。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２００５０４３５７６号明細書により、電気的に分離した少なくとも２つのステータ巻線を有する電動式の機械を作動する方法が知られており、第１のステータ巻線は第１の部分コンバータを介して給電され、第２のステータ巻線は第２の部分コンバータを介して給電される。部分コンバータは、ずらされたクロック信号によって制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００５０４３５７６号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明によれば、機械は、それぞれの機械部分のために電力出力段を有する。さらに機械は、電力出力段に接続された少なくとも１つの制御ユニットを有する。制御ユニットは、電力出力段を制御するためのパルス幅変調信号を生成するように構成されている。制御ユニットは、切換時点を表す機械部分のためのＰＷＭパルスの立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジと、機械部分の別の機械部分のＰＷＭパルスのパルス中心とが互いに時間的にずらされているように、機械部分のＰＷＭ信号を生成するように構成されている。
【０００６】
すなわち、ＰＷＭパルスのパルス中心の時点で適切に行うことができるステータコイル電流の電流検出は、ステータのステータコイルを切り換えるために生成されるＰＷＭパルスの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの発生時に妨害されることがあることが分かった。ＰＷＭパルスによって制御され、スイッチングエッジを有する電力出力段によって通電されるステータコイルは、別のステータコイルのステータコイル電流の電流検出、特に電流測定を妨害する場合がある電磁界を生成する。妨害は、特に、機械部分のために生成された先にＰＷＭ信号とも呼んだパルスパターンが互いに異なる場合、または機械部分のＰＷＭ制御が互いに時間をずらして行われる場合に発生することがある。
【０００７】
好ましくはステータのステータコイルの一部を含むそれぞれの機械部分は、好ましくは、ロータを回動させるための、特にロータを完全に回転させるための磁界を生成するように構成されている。機械部分は、好ましくはそれぞれ同じ中間回路に電気接続されており、これらの機械部分に同じ中間回路からエネルギーを供給することができる。制御ユニットは、好ましくは電力出力段にＰＷＭ信号を印加することによって、好ましくは機械部分を互いに位相をずらして制御するように構成されている。これにより、中間回路に接続された中間回路コンデンサの負荷を有利に軽減することができる。機械部分の制御パターン間の位相ずれは、好ましくはＰＷＭ周期の２０〜３０パーセント、特に好ましくはＰＷＭ周期の２５パーセントである。これにより、中間回路コンデンサは、両機械部分に交互に電流を供給することができる。
【０００８】
好ましい実施形態では、機械は、制御ユニットに接続された少なくとも１つの電流センサを有する。電流センサは、機械部分の少なくとも１つの相または全ての相の電流を検出するように構成されている。制御ユニットは、ＰＷＭパルスのパルス中心の間に機械部分の少なくとも１つの相の相電流を検出するように構成されており、ＰＷＭパルスの切換時点は、パルス中心で、したがって電流の検出時点に互いに時間的にずらされている。機械は、好ましくは、それぞれの機械部分のために少なくとも１つの電流センサを有する。電流センサは、例えば、シャント抵抗として構成されていてもよい。電流センサによって、機械部分の相の相電流を有利に検出することができ、相電流を表す電流信号を生成することができる。制御ユニットは、好ましくは、入力側で電流センサに接続されており、制御ユニットによって電力出力段を制御するための制御パラメータまたは制御入力パラメータとして電流信号を有利に受信することができる。
【０００９】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、機械部分の全ての相について、ＰＷＭ周期のＰＷＭパルス継続時間とパルス停止継続時間との間のデューティサイクルを特に均一に変更し、これにより、機械部分のパルスエッジと少なくとも１つの別の機械部分のためのＰＷＭパルスのパルス中心との間に時間ずれを生成するように構成されている。機械部分の全てのステータコイルのためのＰＷＭパルスの継続時間を同時に変更することによって、この機械部分の電圧ベクトルの電圧オフセットが生成されるが、しかしながら、このことは、有利には、機械部分の相の電位差に相互に影響を及ぼさない。
【００１０】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、電力出力段のハイサイド半導体スイッチによって生成されるハイサイドパルス、および同じ電力出力段のローサイド半導体スイッチによって生成されるローサイドパルスのパルス継続時間を、交互に変更するように構成されている。したがって、パルス延長によって付加的に生じる電力出力段における電力損失を、ハイサイド半導体スイッチとローサイド半導体スイッチとの間で特に一様に分配することができる。
【００１１】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、１つの相のデューティサイクルを、特に下側の変調範囲の上限に変更するように構成されている。有利には、このようにして、所定の継続時間がＰＷＭパルスのＰＷＭパルス継続時間から減算された場合に、結果として生じる電圧ベクトルの負の電圧値を回避することができる。
【００１２】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、電流検出間隔を生成し、電流検出間隔内に電流を検出するように構成されている。好ましくは、制御ユニットは、特に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジが、電流検出間隔の開始時点または終了時点と一致するか、または電流検出間隔外にあるように、デューティサイクルを変更する、特に大きくするか、または小さくするようにさらに構成されている。したがって、電力出力段を作動するために制御ユニットによってＰＷＭ変調を用いて生成される作動電圧は、有利には電流検出間隔の限界まで達することができ、電力出力段、特に電力出力段の１つの相に印加される作動電圧の制御は、有利には、電流検出間隔の時間窓によって決定される、特に許容されていない電圧間隔まで達する電圧間隔内で行うことができる。電力出力段を作動するために制御ユニットによってＰＷＭ変調を用いて生成される作動電圧は、ＰＷＭ変調のデューティサイクルによって決定される機械の変調に対応する。
【００１３】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、少なくとも１つまたは複数のＰＷＭ周期にわたってデューティサイクルを変更するように構成されたパルス幅変調器を有する。したがって、制御ユニットは、有利にはパルス幅変調器を使用して、デューティサイクルを変更することによってステータコイルに印加される電圧を設定することができる。
【００１４】
本発明は、少なくとも２つの機械部分を有する電動式の機械を制御する方法にも関する。これらの機械部分は、それぞれ同じ数のステータコイルを有する。この方法では、ステータコイルを制御するためにパルス幅変調されたパルスパターンが生成され、少なくとも１つのステータコイルを流れる電流が、パルス中心の時間範囲内で検出される。この方法では、ＰＷＭパルスのパルス開始および／またはパルス終了が、電流検出、特にパルス中心に対して時間的にずらして行われるように、少なくとも１つの別の機械部分のためのパルス周期のデューティサイクルが変更、特に延長または短縮される。
【００１５】
この方法の好ましい実施形態では、電流は、パルス中心の時点を含む電流検出間隔内で検出される。パルス中心の範囲における電流検出は、有利には、パルス幅変調器によって生成される、好ましくは中心に合わせて生成されたＰＷＭパルスのＰＷＭ周期によって制御することができる。例えば、それぞれのＰＷＭ周期、第２のＰＷＭ周期、第３のＰＷＭ周期もしくは第４のＰＷＭ周期に、または間接的に連続するＰＷＭ周期のみにおける電流検出は、所定の数のＰＷＭ周期を互いの間に含み、したがって、間に含まれるＰＷＭ周期には電流検出は行われない。
【００１６】
好ましくは、別の機械部分におけるデューティサイクルは半分であり、したがって完全変調の５０パーセントであり、別の機械部分のためのＰＷＭパルスは延長または短縮される。この変調値では、機械部分のための制御パルスのパルスエッジと、別の機械部分のための制御パルスのパルス中心とが一致する。別の機械部分の電流の電流検出が、パルス中心の時点または時間範囲で行われる場合、電流検出がこれとは異なる機械部分の制御パルスのエッジによって妨害されことがある。２つの機械部分の間のＰＷＭ制御の位相ずれは、例えば、ＰＷＭ周期の２５パーセントである。
【００１７】
さらに好ましくは、機械部分のデューティサイクルにおける回避されるべき範囲は、全変調の５０〜６０パーセント、および／または０〜１０パーセントである。これにより、機械部分における電流検出は、有利には妨害されることなしに行うことができる。機械部分の間のＰＷＭ制御の異なる位相ずれの場合には、回避されるべき異なる変調範囲が生じる。
【００１８】
以下に、図面およびさらなる例示的な実施形態を参照して本発明を説明する。さらなる有利な実施形態が、引用形式請求項および図面に示す特徴から生じる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＰＷＭパルスのスイッチングエッジによって電流検出が妨害されないように、別の機械部分の駆動電流の電流検出に依存してＰＷＭパルスのパルス継続時間を変更するように構成された電動式の機械の例示的な実施形態を示す図である。
【図２】互いに異なる２つの機械部分を制御するための制御パルスを示す線図である。
【図３】パルス継続時間延長によって引き起こされるステータコイルの電圧波形のオフセットシフトを示す図である。
【図４】曲線において特に中間の変調範囲がスキップされている、機械部分の３つのステータコイルの電圧波形を示す図である。
【図５】曲線において２つの変調範囲がスキップされている、機械部分の３つのステータコイルの電圧波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、電動式の機械１の例示的な実施形態を概略的に示す。電動式の機械１はステータ２を有する。この例示的な実施形態では、ステータ２は２つの機械部分を備え、これらの機械部分はそれぞれ３相に構成されており、このためにそれぞれ３つのステータコイルを有する。この例示的な実施形態では、機械３はステータコイル８，９，１０を備える。機械部分のうちの別の機械部分４は、ステータコイル５，６，７を有する。さらに機械１は、例えば永久磁石として構成されたロータ１１を有する。さらに機械１は、この例示的な実施形態では２つの部分出力段１３および部分出力段１４から形成された出力段１２を有する。部分出力段１３および部分出力段１４は、それぞれ１つのＢ６ブリッジ、または３つのＨブリッジを有する。１つのＨブリッジは２つの半導体スイッチハーフブリッジを含み、これらのハーフブリッジの出力端子をそれぞれステータコイルの端子に接続することができる。部分出力段１３は、出力側で電気接続部２３を介して機械部分３に接続されている。部分出力段１４は、出力側で電気接続部２４を介して機械部分４に接続されている。部分出力段１３は、ロータ１１を回動させるための回転磁界を発生させるために機械部分３のステータコイル８，９，１０を励磁するように構成されている。部分出力段１４は、ロータ１１を回動させるための回転磁界を発生させるために機械部分４のステータコイル５，６，７を励磁するように構成されている。部分出力段１３および部分出力段１４は、それぞれの機械部分３もしくは機械部分４と共に、互いに独立してロータ１１を回動させるように励起することができる。このように、機械１は、相互に独立した２つの機械部分を有し、これらの機械部分は、通常モードでロータ１１を一緒に動かすことができるか、または１つ機械部分の故障時には、まだ残っている機械部分がロータ１１をさらに動かすことができる。
【００２１】
機械１は、さらに制御ユニット１７を有する。制御ユニット１７は、出力側で接続線２７を介して出力段１２に接続されており、そこで部分出力段１３に接続されており、接続線２７を介して機械部分１３を制御するように構成されており、このために制御信号、特にパルスパターンを生成し、このパルスパターンを部分出力段１３に送信するように構成されている。制御ユニット１７は、出力側で接続線２８を介して部分出力段１４に接続されており、部分出力段１４、特に部分出力段１４の制御端子を制御して機械部分４を通電するように構成されている。さらに機械１は、部分出力段１３の電流を検出するための電流センサ１６と、部分出力段１４の電流を検出するための電流センサ１５とを有する。電流センサ１５，１６は、例えば、シャント抵抗により形成されている。部分出力段１３および部分出力段１４は、図１に示すものとは異なり、共通の電流センサによって接続することもできる。このために、部分出力段１３および部分出力段１４の接地線をまとめることができ、まとめられた接地線は供給のシャント抵抗を介して機械１の接地端子まで案内することができる。
【００２２】
この例示的な実施形態では、制御ユニット１７は、機械部分３および機械部分４を互いに位相をずらして制御するように構成されている。したがって、部分出力段１３，１４によって共に使用される中間回路コンデンサ２９の負荷を軽減することができる。電流センサ１６の出力側は接続線２５を介して制御ユニット１７に接続されている。電流センサ１５の出力側は、接続線２６を介して制御ユニット１７に接続されている。電流センサ１６および電流センサ１５は、それぞれの部分出力段１３または１４を流れる電流を検出し、電流を表す電流信号を生成し、出力側の制御ユニット１７に送信するようにそれぞれ構成されている。
【００２３】
制御部１７はパルスパターン発生器１８を有する。パルスパターン発生器１８は、電力出力段１２、特に電力出力段１２の制御端子を制御するためのパルス幅変調された制御信号を生成し、出力側に出力するように構成されている。このために、パルスパターン発生器１８はパルス幅変調器１９を有する。パルス幅変調器１９は入力部２２を有し、ＰＷＭパルス継続時間とパルス停止継続時間との間のデューティサイクルを、入力部２２で受信される制御信号、特に振幅信号の関数として生成し、電力出力段１２の半導体スイッチをオンおよびオフに切り換えるための制御パルスをデューティサイクルに応じて生成するように構成されている。
【００２４】
パルス幅変調器１９の入力側は、以下ではＰＷＭ変調器とも呼ぶ制御パターン発生器２０に接続されている。この例示的な実施形態では、制御パターン発生器は、それぞれの相のために、したがって、相に対応する機械部分のそれぞれのステータコイルのために制御信号を生成するように構成されている。制御信号は、例えば、正弦波、または、付加的に、基本波としての正弦波に対応する高調波、好ましくは第３高調波を表す。
【００２５】
制御ユニット１７は、電流センサ１５および電流センサ１６によって生成される電流信号を、少なくとも電流検出時点で、または制御パルスの制御パルス継続時間の半分の時間範囲内もしくは時点にある電流検出間隔内で検出するように構成されている。したがって、制御ユニット１７は、ＰＷＭ変調器１９によって生成される制御パルスのパルス中心の時点で、電力出力段、特に部分出力段１３および部分出力段１４に流れる電流を検出することができる。ＰＷＭ変調器１９は、例えば、パルス周期内に中央で制御パルスを生成するように構成されている。電流検出は、例えば、制御パルス生成に関して中央に合わせて行われる。制御ユニット１７、特にＰＷＭ変調器１９は、機械部分３および機械部分４を互いに位相をずらして制御するように構成されている。機械部分３および機械部分４のためのパルスパターンの間の位相ずれは、例えばパルス周期継続時間の２５パーセントである。制御ユニット１７は、機械部分のための制御パルスのスイッチングエッジのために構成されており、少なくとも１周期または数周期にわたる駆動電流の電流検出の継続時間について、機械部分のための制御パルスの制御パルス継続時間を変更、特に延長または短縮するために、スイッチングエッジの切換時点は別の機械部分または同じ機械部分の電流検出の電流検出間隔に含まれる。
【００２６】
制御ユニット１７、この実施例ではパルスパターン発生器１８は、さらに加算器ユニット２１を有し、この加算器ユニット２１は、電流検出間隔内のスイッチングエッジの同時発生に応じて、機械部分のための制御パルスの制御パルス継続時間を延長し、このために、スイッチングエッジが電流検出間隔外にあるように、延長された制御パルスを生成するように構成されている。
【００２７】
パルスパターン発生器１８は入力側でタイマ４１に接続されており、タイマ４１によって生成される、クロックパルスを表すクロックパルス信号を受信し、クロックパルス信号の関数としてＰＷＭ信号を生成するように構成されている。タイマ４１は、例えば水晶振動子により構成されている。
【００２８】
図２は、相互に異なる機械部分の相互に異なる２つのステータコイルのための相互に異なる２つのパルスパターン信号を概略的に示す線図である。この線図は、時間軸３０と振幅軸３１とを含む。曲線３３は、例えば機械部分３のステータコイル８を励磁する部分出力段１３を制御するためのパルス幅変調された制御信号を表している。
【００２９】
曲線３３によって表すパルスパターン信号は、時点３２で始まり、後の時点３６で終わる制御パルス６１を有する。制御パルス６１は、開始の時点３２と終了の時点３６との間にわたる制御パルス継続時間６５を有する。制御パルス６１には、パルス停止継続時間６６を有するパルス停止が続く。したがって、制御パルス６１のＰＷＭ周期の１つ、２つまたは３つの周期継続時間は、制御パルス継続時間６５およびパルス停止継続時間６６を含む。制御パルス継続時間６５とパルス停止継続時間６６との間の比がＰＷＭ変調のデューティサイクルを決定する。
【００３０】
制御パルス６１は、終端部に立ち下がりエッジ３５を有する。図２は、制御パルス６２を含む曲線３４によって表されるパルス幅変調された制御信号を示す。制御パルス６２は、時点３６にパルス中心を有する。制御パルス６２によって、したがって曲線３４によって表されるパルス幅変調された制御信号によって、部分出力段１４が制御され、これにより別の機械部分４のステータコイル、例えば図１のステータコイル５が励磁される。さらに図２は、制御パルス６２のパルス中心が電流検出間隔４０内に位置するように時点３６を含む電流検出間隔４０を示す。
【００３１】
曲線３３によって表される上述の制御信号のスイッチングエッジ３５は、この例示的な実施形態では、図１に示す機械部分３および機械部分４の制御信号の位相シフトに基づいて電流検出間隔４０内に位置しており、電流センサ１５による電流検出を妨害する場合があり、特に、電流センサ１５によって生成される電流信号を電流検出中に妨害する場合がある。さらに図２は、立ち下がりエッジ３５′を有する時間延長された制御パルス６１′を示し、この立ち下がりエッジ３５′の時点３７は、この例示的な実施形態ではより遅く、電流検出間隔４０の外側に位置している。時間延長された制御パルス６１′は、延長された制御パルス継続時間６５′を有する。電流検出間隔４０は、下限３８と上限３９とを有する。したがって、下限３８と上限３９との間には制御パルス６１のためのパルス幅変調の変調範囲が位置し、この変調範囲は、少なくとも、例えば図１に示すパルス幅変調器１９による制御パルス６１の生成時に別の機械部分の電流の電流検出の時点では、少なくとも回避されることが望ましい。
【００３２】
加算ユニット２１は、立ち上がりまたは立ち下がりエッジ３５が電流検出間隔４０の外側に位置するように制御パルス６１を発生するためのデューティサイクルを生成するように構成されており、この加算ユニット２１によって、電流検出間隔４０内に位置するデューティサイクル、したがって、対応するステータコイルが励磁された場合に設定されるデューティサイクルに対応する電圧値は、対応するステータコイルに対して遮断されている。
【００３３】
図３は、時間経過を表す横座標４２と、信号振幅を表す縦座標４３とを有する線図を概略的に示す。図３は、それぞれＰＷＭ周期にわたって、特に短期的に平均化されたステータコイルにおける例示的な電圧波形を示す。この電圧波形は曲線３３によって表されるパルス幅変調信号によって生成される。曲線４４によって表される電圧曲線は、上限５５、下限５４および平均値５６を有する変調間隔５３内に位置する。この場合、図２に示す制御パルス６１のように、電圧波形４４を生成するために必要な全ての制御パルスは、図２に示す立ち下がりエッジ３５のように、それぞれの立ち下がりエッジと共に、図３の変調間隔５３に対応する電流検出間隔４０に含まれる。変調間隔５３は、機械が変調されるときに回避されるべき変調範囲を決定する。
【００３４】
図２に示される延長された制御パルス３５′は、曲線４４によって表される電圧波形のオフセットのオフセットシフト４６を引き起こす。図３は、オフセットシフト４６によって振幅範囲５３の外側へシフトされた曲線４４を表す曲線４４′、したがって、変調範囲５３の外側へシフトされた電圧波形を表す。オフセットシフト４６のために、機械部分、特に機械部分の全てのステータコイルのための半導体スイッチを制御する制御パルスは、同時に延長または短縮される。
【００３５】
図４は、曲線５０，５１，５２が示されている線図を概略的に示している。この線図は、時間軸４８と振幅軸４９とを有する。曲線５０，５１，５２は、それぞれ、機械部分の互いに異なるステータコイル、例えば、図１の機械部分３の３つのステータコイル８，９，１０における電圧波形を表す。この電圧波形は、部分出力段１３によってステータコイル８，９，１０が励磁される場合に生成することができる。
【００３６】
曲線５０は、例えば、ステータコイル８における電圧波形に対応し、曲線５１はステータコイル９における電圧波形に対応し、曲線５２は図１のステータコイル１０における電圧波形に対応する。図４は、変調範囲５３、平均値５６、変調範囲５３の下限５４および上限５５をさらに示す。
【００３７】
さらに図４は、別の機械部分、例えば図１の機械部分４の電流が検出される測定点５７を示す。図１のパルス幅変調器１８は、例えばステータコイル９を励磁して、曲線５１により表される電圧波形をステータコイル９で生成する制御パルスを、変調範囲５３の電圧範囲内で平均値５６と下限５４との間の間隔で小さくするように構成されており、これにより、電流検出間隔の外側の制御パルスの制御パルス継続時間、およびステータコイル９で生成される電圧は、時点５７までは最大で変調範囲５３の下限５４まで変動する。この場合、時点５７は、変調範囲５３における不変の電圧波形の平均値５６に対応する。立ち下がりエッジが、図２の立ち下がりエッジ３５′のように電流検出間隔４０の外側に位置するように、平均値５６と上限５５との間の変調範囲に対応する制御パルスをパルス幅変調器１８によって対応して延長することができる。したがって、平均値５６と上限５５との間に位置する変調値は、少なくとも電流検出間隔４０において上限５５にシフトされる。図４は、同じ機械部分３の３つのステータコイル８，９，１０のための制御パルス継続時間の同時的な変化を示す。
【００３８】
曲線５０によって表されるステータコイル９における電圧波形は、時点５７では、制御パルス継続時間の短縮または延長に対応する振幅変化６０を有する。ステータコイル１０における電圧波形を表す曲線５２は、時点５７の範囲では、制御パルス継続時間の変化によって引き起こされる対応する振幅変化５９を有する。曲線５１によって表されるステータコイル９における電圧波形は、電流検出時点５７の範囲で跳躍的な波形５８を有する。
【００３９】
図５は、それぞれ電圧波形を表す曲線７３，７４，７５が示されている線図を概略的に示している。この線図は、時間軸７１と振幅軸７２とを有する。この例示的な実施形態では、曲線７３，７４，７５は、図１に示す機械部分３の完全な変調を表す。図５の線図は、可能な最小の変調値、この例示的な実施形態では変調範囲のゼロ値と、最大変調値７６より小さい変調値との間に位置する別の変調範囲７０をさらに示しており、この場合、最大変調値７６は機械部分の完全な変調に対応する。前述の小さい方の値は、前述の変調範囲７０の上限７７に対応する。この例示的な実施形態では、変調範囲７０は、機械部分３自体を通電するための極めて短い制御パルスによって引き起こされる。
【００４０】
この例示的な実施形態では、パルス幅変調器１８は、延長された制御パルスが変調範囲７０の上限７７に対応する制御パルス継続時間を有するように、変調範囲７０（以下では下側変調範囲とも呼ぶ）に含まれる制御パルスの制御パルス継続時間を延長するように構成されている。図１の同じ機械部分３における電流の電流検出のための測定時点５７は、機械部分３のための制御パルスの延長に基づいて、上限７７に対応する時点とすることができ、この時点では、曲線７３，７４によって表される電圧波形がそれぞれ下側範囲７０内に入り込む。下側範囲７０または上記制御範囲５３内に位置する上記電圧波形は、制御パターン発生器２０によって発生される制御パターンによってあらかじめ設定される。したがって、曲線７３，７４，７５によって表される電圧波形は、短縮もしくは延長された制御パルスに起因して、制御パターン発生器によってあらかじめ設定された信号形状から逸脱している。しかしながら、パルス幅変調のパルス周期継続時間を決定するパルス変調周波数は、制御パルス継続時間の変更を対応して細かく段階的に行うことができるように十分に大きく選択されているので、このようにして引き起こされる逸脱は、有利には極めて小さい。さらに有利には、変調範囲５３、または付加的に下側の変調範囲７０は、それぞれ、最大変調値７６によって表される機械の完全な変調の１０分の１未満である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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