特表 2024-507385 周波数変換器ならびに周波数変換器を動作させるための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-19

(54)【発明の名称】周波数変換器ならびに周波数変換器を動作させるための方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240209BHJP

   H02P 25/22 20060101ALI20240209BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20240209BHJP

   H02M 7/493 20070101ALI20240209BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02P25/22

H02P27/06

H02M7/493

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023551752

(86)(22)【出願日】2022-02-21

(85)【翻訳文提出日】2023-10-10

(86)【国際出願番号】 EP2022054239

(87)【国際公開番号】W WO2022179980

(87)【国際公開日】2022-09-01

(31)【優先権主張番号】102021104567.3

(32)【優先日】2021-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519079164

【氏名又は名称】エル・エス・ピー イノヴェイティヴ オートモーティヴ システムズ ゲー・エム・ベー・ハー

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＰ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｆｅｒｉｎｇａｓｔｒ． ９， ８５７７４ Ｕｎｔｅｒｆｏｅｈｒｉｎｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】アンドレイ イェレープ

(72)【発明者】

【氏名】ヨハネス ロスマン

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ライバー

【テーマコード（参考）】

5H505

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H505DD06

5H505EE35

5H505HB01

5H770AA02

5H770BA01

5H770DA03

5H770DA22

5H770DA30

5H770DA41

5H770JA17Y

5H770LA10Y

(57)【要約】

ここでは、ｎ相電気モーター（４）に接続されるように構成された周波数変換器（２）が呈示され、ここで、電気モーター（４）の少なくとも１つの動作パラメータに依存して、または電気モーター（４）の動作モードを設定するために、ストリング（８）のそれぞれ少なくとも２つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）が相互に並列もしくは直列に接続されている。さらに、この種の周波数変換器（２）を動作させるための方法が呈示されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ相電気モーター（４）に接続されるように構成された周波数変換器（２）であって、
－前記ｎは、６以上の整数であり、
－各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は、少なくとも１つのコイル（６）を有し、
－それぞれ少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は統合されて１つのストランド（８）を形成し、
－前記ストランド（８）の少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）のうちのそれぞれ一方は、前記ストランド（８）の少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）のうちの他方に対して電気的に１８０度回転されており、
－前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の第１の半部（２６）は、少なくとも１つの第１のスター点（３０ａ）または第１の多角形結線を介して相互接続され、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の第２の半部（２８）は、少なくとも１つの第２のスター点（３０ｂ）または第２の多角形結線を介して相互接続されている、周波数変換器（２）において、
前記周波数変換器（２）が、ｎ個のスイッチングユニット（１０）を備え、それぞれ１つのスイッチングユニット（１０）が１つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）に割り当てられており、それぞれ、１つのストランド（８）の少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記スイッチングユニット（１０）は、スイッチングモジュール（１２）を形成し、
－１つのストランド（８）の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は、前記割り当てられたスイッチングモジュール（１２）の前記２つのスイッチングユニット（１０）のうちのそれぞれ一方に直接接続されており、
－各スイッチングユニット（１０）は、電圧供給ユニット（１４）に接続され、各前記スイッチングユニット（１０）は、接続された前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）に供給電圧を印加するために２つの供給用スイッチング素子（１６）を有しており、
－１つのスイッチングモジュール（１２）の前記スイッチングユニット（１０）は、電気的接続線路（１８）を介して相互に接続されており、１つのスイッチングモジュール（１２）の前記スイッチングユニット（１０）においてそれぞれ１つの接続用スイッチング素子（２０）が前記電気的接続線路（１８）に配置されており、それによって、前記電気モーター（４）の少なくとも１つの動作パラメータに依存して、かつ／または前記電気モーター（４）の動作モードを設定するために、前記ストランド（８）のそれぞれ少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）が相互に並列もしくは直列に接続されることを特徴とする、周波数変換器（２）。

【請求項2】

前記少なくとも１つの動作パラメータは、動作モード、特に弱めの界磁範囲内もしくは基本設定範囲内の１つの動作および／または供給電圧の現下の電圧レベルおよび／または１つもしくは複数の動作素子（１６，２０）の故障である、請求項１記載の周波数変換器（２）。

【請求項3】

前記周波数変換器は、前記供給用スイッチング素子（１６）および前記接続用スイッチング素子（２０）を駆動制御するための制御ユニット（２２）を備え、該制御ユニット（２２）は、前記電気モーター（４）の少なくとも１つの動作パラメータに依存して、または前記電気モーター（４）の動作モードを設定するために、前記ストランド（８）のそれぞれ少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）を相互に並列もしくは直列に接続するように構成されている、請求項２記載の周波数変換器（２）。

【請求項4】

前記動作モードは、前記電気モーター（４）のトルク増加のための１つの動作またはマルチレベル動作である、請求項１から３までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項5】

前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の少なくとも半部は、１つの共通のスター点（３０ａ，３０ｂ）もしくは多角形結線を介して相互接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項6】

スター結線の場合に、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記第１の半部（２６）の少なくとも１つの前記第１のスター点（３０ａ）および前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記第２の半部（２８）の少なくとも１つの前記第２のスター点（３０ｂ）は分離されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項7】

前記周波数変換器は、ヒューズユニット（２４）を備え、該ヒューズユニット（２４）は、前記周波数変換器（２）と前記電気モーター（４）との間に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項8】

前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記第１の半部（２６）の前記スイッチングユニット（１０）および前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記第２の半部（２８）の前記スイッチングユニット（１０）は、それぞれ異なる電圧供給ユニット（１４）に接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項9】

前記スイッチングユニット（１０）は、１つの共通の構造ユニット内に配置され、特に統合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項10】

周波数変換器（２）、特に、ｎ相電気モーター（４）に接続された請求項１～９までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）を動作させるための方法であって、
－前記ｎは、６以上の整数であり、
－各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は、少なくとも１つのコイル（６）を有し、
－少なくとも２つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は統合されて１つのストランド（８）を形成し、
－前記ストランド（８）の少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）のうちのそれぞれ一方は、前記ストランド（８）の他方の前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）に対して電気的に１８０度回転されており、
－前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の第１の半部（２６）は、少なくとも１つの第１のスター点（３０ａ）または第１の多角形結線を介して相互接続され、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の第２の半部（２８）は、少なくとも１つの第２のスター点（３０ｂ）または第２の多角形結線を介して相互接続されている、方法において、
前記方法は、
－前記ｎ相電気モーター（４）の少なくとも１つの動作パラメータを捕捉するステップおよび／または設定すべき動作モードを捕捉するステップと、
－前記捕捉された動作パラメータもしくは前記設定すべき動作モードに依存して、前記ストランド（８）のそれぞれ少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）を、相互に並列もしくは直列に切り替えるステップと、
を含むことを特徴とする、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、周波数変換器ならびに周波数変換器を動作させるための方法に関する。

【0002】

電気モーターに接続し、電気モーターに電力供給するための周波数変換器はよく知られている。永久磁石励磁式電気モーターでは、誘導電圧は回転数に比例する。このことは、低回転数では誘導電圧が非常に低くなり、これが低回転数での効率低下を招くという結果につながる。

【0003】

さらに、低い走査レベル（デューティサイクルとも称する）は、電流経過内で望ましくない高調波成分を引き起こす。この高調波成分は、電気モーター内の望ましくない損失の原因となり、また一般に低回転数での効率を悪化させる。これらの欠点は磁束を増やすことで解消できる。これにより、電気モーターの基本設定範囲が減少し、弱めの界磁範囲が増加する。この基本設定範囲とは、ここでは一般的にかつ簡素化して言及すれば、電気モーターが最大電圧および公称周波数で動作する動作範囲と称することができる。また弱めの界磁範囲とは、ここではトルクを犠牲にして回転数の増加を達成するために、磁束、ひいては磁場が減衰する電気モーターの動作範囲として理解することができる。

【0004】

前述の基本設定範囲の減少は、より高い回転数での効率に悪影響を及ぼす。これに関連して、少ない磁束は高回転数での効率の向上につながる。それぞれの動作範囲の欠点は、例えば多段ギアを用いて対処することができるが、発生するコスト、重量、ならびに機械的損失に関しての欠点が伴う。

【0005】

さらに、前述のモーター損失を低減するために、相互接続、特に動作中の電気モーター内の電機子巻線の相互接続を（例えば回転数に依存して）変更することが可能である。

【0006】

第２の態様は、周波数変換器もしくは電気モーターの供給電圧の電圧変動に関する。特に、バッテリーによる電圧供給の場合、電気モーターの動作中のバッテリーの放電により供給電圧が変化する。この可変のバッテリー電圧は、周波数変換器の駆動制御ならびに高調波成分ひいては電気モーターの効率にも影響を与える。

【0007】

さらに、今日では、特に多くの適用分野において、電気モーターの冗長性が必須かもしくは関連性を持っている。これに関連して、１つまたは複数のコンポーネントが故障した場合でも、電気モーターが少なくとも低減された電力で動作し続けることが保証されなければならない。例えば二重の態様および／またはスイッチもしくはダイオードを介した中間回路タッピングによって冗長性を可能にする実施形態が公知である。ただし、この種の冗長性は、場合によっては実現にコストがかかり、複雑になる。

【0008】

ここから出発して本発明が基礎とする課題は、前述した欠点が少なくとも軽減される、周波数変換器ならびに周波数変換器を動作させるための方法を提供することである。

【0009】

周波数変換器に関する課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた周波数変換器によって解決される。方法に関する課題は、本発明によれば、請求項１０の特徴を備えた方法によって解決される。好適な実施形態、発展形態および変形形態は従属請求項の対象である。

【0010】

特に、周波数変換器に向けられた課題は、ｎ相電気モーターに接続されるように構成された周波数変換器によって解決され、ここでｎは６以上の整数である。換言すれば、この課題は、相数ｎ個の電気モーターに接続するための周波数変換器によって解決され、ここで相数ｎは６以上である。

【0011】

さらに、電気モーターの各相は、少なくとも１つのコイルを有することができる。それぞれ少なくとも２つの相は、好適には１つのストランドに統合されている。したがって、電気モーターが、例えば６つの相を有しているならば、それぞれ２つの相を合わせて合計３つのストランドに統合してよい。またストランドの少なくとも２つの相のうちのそれぞれ１つは、ストランドの他方の相に対して電気的に１８０度回転される。この電気的に１８０度回転されるとは、本発明では、関係する２つの相が相互に反転して切り替えられること、すなわち、１つの相を通って一方向に電流が流れる場合、反転した相を通る電流はこれとは逆方向に流れることを意味することが理解できる。

【0012】

相の第１の半部は、少なくとも１つの第１のスター点を介して、または第１の多角形結線を介して相互接続されてよい。同様に、相の第２の半部は、少なくとも１つの第２のスター点を介して、または第２の多角形結線を介して相互接続される。多角形結線の場合、例えばデルタ結線であってもよい。６相電気モーターを用いた前述の例に関しては、６つの相のうちのそれぞれ３つが、１つのスター点もしくは多角形結線を介して相互に接続されているため、全体で２つのスター点が存在している。

【0013】

周波数変換器は、さらにｎ個のスイッチングユニットを備え、ここで、それぞれ１つのスイッチングユニットが１つの相に割り当てられてよく、それぞれ、１つのストランドの少なくとも２つの相のスイッチングユニットは、スイッチングモジュールを形成することができる。すなわち、上記の６相電気モーターの例を参照すれば、周波数変換器は、６つのスイッチングユニットと３つのスイッチングモジュールとを有する。一般に、存在するスイッチングユニットの数もしくは総数は、電気モーターの相の数もしくは相数に対応する。

【0014】

ここでは、１つのストランドの各相は、割り当てられたスイッチングモジュールの２つのスイッチングユニットのそれぞれ一方に直接接続されてよい。直接接続されるとは、本発明ではスイッチングユニットもしくはスイッチングモジュールと、電気モーターとの間にスイッチング素子が配置されていないことを意味するものと理解することができる。

【0015】

さらに各スイッチングユニットは、電圧供給ユニットに接続され、ここで、各スイッチングユニットは、接続された相に供給電圧を印加するために２つの供給用スイッチング素子を有する。電圧供給ユニットは、本発明ではバッテリーまたは他の電圧源であり得る。供給電圧は本出願の枠内では、周波数変換器の出力電圧、つまり電気モーターに印加される電圧であり得る。この電圧は、例えば、変調された電圧、特に交流電圧であってよい。

【0016】

１つのスイッチングモジュールのスイッチングユニットは、電気的接続線路を介して相互に接続されており、ここで、１つのスイッチングモジュールのスイッチングユニットにおいてそれぞれに１つの接続用スイッチング素子が電気的接続線路に配置されている。したがって、各電気的接続線路に２つの接続用スイッチング素子が配置されている。

【0017】

供給用スイッチング素子および接続用スイッチング素子は、例えばトランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴであり得る。一般に、あらゆる電子（半導体）スイッチング素子が、供給用スイッチング素子および／または接続用スイッチング素子として用いることが可能である。

【0018】

電気モーターの少なくとも１つの動作パラメータに依存して、かつ／または電気モーターの動作モードを設定するために、それぞれ少なくとも２つの相の相互接続の変更が起こり得る。この変更は、少なくとも２つの相の並列接続から直列接続への変更、または直列接続から並列接続への変更であってよい。したがって、簡素化して言及すれば、電流は、相の並列接続の場合、ストランドのそれぞれ２つの相のコイルを通って並列に流れる。したがって、それぞれ２つの相の直列接続の場合、電流は、簡素化して言及すれば、最初に２つのコイルの一方を通って流れ、次いで、ストランドのそれぞれ２つの相の他方のコイルを通って流れる。

【0019】

前述の周波数変換器の構成により、（６個のみの接続用スイッチング素子および１２個のみの供給用スイッチング素子の合算として）１８個のみのスイッチング素子で周波数変換器を実現することが可能となり、この周波数変換器は、電気モーターの動作中に相の直列接続から並列接続への切り替えおよびその逆の切り替えを可能にする。ここでは並列接続において１２個の供給用スイッチング素子がアクティブになり、それに対して直列接続では６個の接続用スイッチング素子と、１２個の供給用スイッチング素子のうちの６個とがアクティブになる。アクティブになるとはここでは、これらのスイッチング素子がクロック方式で駆動制御され、それに対して他方のスイッチング素子はフリーホイールモードにあることを意味するものと理解することができる。それとは対照的に、従来技術から公知の同様のトポロジーは、通常、３０個～４０個のスイッチング素子ならびに場合によっては４０個を超えるスイッチング素子を有する。

【0020】

本発明による周波数変換器を用いて電気モーターの動作中に切り替えを行う手段により、冒頭で述べた欠点を克服することができる。これにより、一方では、冒頭で述べたような種類の十分な冗長性を獲得することができ、他方では、発生するモーター損失を少なくとも低減することができる。以下では特別な利点を、具体的な例および実施形態に基づいてより詳細に説明する。

【0021】

一実施形態では、少なくとも１つの動作パラメータは、動作モード、特に弱めの界磁範囲内もしくは基本設定範囲内の１つの動作である。代替的または補足的に、１つの動作パラメータは、供給電圧の現下の電圧レベルおよび／または１つもしくは複数の動作素子の故障である。代替的または補足的に、少なくとも１つの動作パラメータは、電気モーターの回転数であり得る。したがって、ここでは、例えば、電気モーターに配置されたギアを交換するために、予め定められた回転数で切り替えを行うことができる。したがって、ここでは、切り替えによって効率の向上を獲得することができる。

【0022】

弱めの界磁範囲内もしくは基本設定範囲内での動作に関しては、相互接続の切り替えによって電気モーターの最適化を達成することができ、ひいては損失を少なくとも最小化することができる。電気モーターが、例えば、弱めの界磁範囲内にあり、これらの相が相互に直列に接続されているならば、周波数変換器は、並列接続に切り替えることができる。このことは、抵抗損失、特に電気モーター内の無効電流損失を減少させる。それとは逆にもしくはそれと同様に、基本設定範囲内で動作する場合、複数の相の並列接続から複数の相の直列接続に切り替えることができ、このことも同様にモーター損失、特に高調波によって引き起こされる損失を低減する。

【0023】

供給電圧の現下の電圧レベルを参照すれば、例えば現下の電圧レベルが予め定められた値を下回った場合、直列接続から並列接続への切り替え、またはその逆の切り替えが行われ得る。したがって、相互接続は、現下の電圧レベルに依存して行われる。これにより、供給電圧が変動する場合、特に１つまたは複数のバッテリーを用いた供給の場合、既に冒頭で述べたような欠点を少なくとも低減することができる。

【0024】

代替的または補足的に、直列接続から並列接続への切り替え、またはその逆の切り替えは、１つまたは複数の動作素子の故障に依存して行われる。動作素子とは、本発明では排他的ではないがスイッチング素子（供給用スイッチング素子および接続用スイッチング素子）および／または個々の相のコイルとして理解することができる。この実施形態によれば、１つまたは複数の動作素子の故障の際に、それにもかかわらず、直列接続から並列接続への切り替えによって電気モーターをさらに動作させることが簡単な手法で可能になる。

【0025】

一実施形態では、周波数変換器は、スイッチング素子を駆動制御するための制御ユニットを備え、ここで、制御ユニットは、電気モーターの少なくとも１つの動作パラメータに依存して、または電気モーターの動作モードを設定するために、ストランドのそれぞれ２つの相を相互に並列もしくは直列に接続するように構成されている。ここでは、制御ユニットも同様に、例えば、供給電圧の現下の電圧レベルを制御ユニットに伝送する電圧捕捉センサに接続されてよい。次いで、ここでは、既に前述した電圧レベル依存性の切り替えを、制御ユニットによって初期化することができる。ここでは制御ユニットが、周波数変換器の全てのスイッチングユニットの全てのスイッチング素子を適宜切り替えるように構成されていることは自ずと理解できよう。

【0026】

さらなる実施形態では、電気モーターの動作モードは、「ブーストモード」とも称される（一時的な）トルク増加のための１つの動作またはマルチレベル動作である。マルチレベル動作は、本発明では、利用可能な電圧レベルもしくは電力レベルに依存したクロッキングもしくは切り替えが行われる基本的に公知の電気モーターの動作モードであり得る。これにより、供給電圧のより正確な正弦波波形が達成される。マルチレベル動作中は、例えば直列接続から並列接続への切り替えを正弦波サイクル中に行うことができる。

【0027】

一実施形態によれば、相の少なくとも半部は、１つの共通のスター点もしくは共通の多角形結線、例えばデルタ結線を介して相互接続されている。

【0028】

さらに、一実施形態によれば、スター結線の場合に、相の第１の半部の少なくとも１つの第１スター点と、相の第２の半部の少なくとも１つの第２のスター点とが分離されている。換言すれば、２つのスター結線は、別個のスター点を有している。基本的に、複数のスター点の場合、例えば１２相電気モーターにおける４つのスター点（相の第１の半部の２つの第１のスター点および相の第２の半部の２つの第２のスター点）の場合、これらも同様に相互に分離して構成されている。この種の相互接続は、特に高調波特性の改善に関する利点として証明されている。

【0029】

一発展形態によれば、「回路遮断器ユニット」とも称されるヒューズユニットが、周波数変換器と電気モーターとの間に配置されている。このヒューズユニット、好適には相ごとに少なくとも１つのヒューズスイッチング素子を有しているヒューズユニットにより、障害の場合に周波数変換器を電気モーターから好適には電気的に遮断することが保証される。

【0030】

一発展形態によれば、相の第１の半部のスイッチングユニットおよび相の第２の半部のスイッチングユニットは、それぞれ異なる電圧供給ユニットに接続されている。すなわち、相の第１の半部のスイッチングユニットは、例えば第１の電圧供給ユニットに接続され、相の第２の半部のスイッチングユニットは、例えば第２の電圧供給ユニットに接続されている。したがって、周波数変換器は２重に供給することができ、このことは、電圧供給に関するさらなる冗長レベルもしくは冗長手段を獲得する。さらなる冗長性を獲得するために、２つのマイクロコントローラーを設けることも可能である。

【0031】

一実施形態では、スイッチングユニットは、１つの共通の構成ユニット内に配置され、特に共通の構成ユニット内に統合されている。したがって、換言すれば、電気モーターに供給電圧を印加するために用いられる供給用スイッチング素子と、直列接続から並列接続への切り替えおよびその逆の切り替えを実現する接続用スイッチング素子とが、１つの共通の構成ユニット内に統合されている。これにより、上述のスイッチング素子が通常は別個のユニットに実装されている既に公知の実施形態と比較して、スペース、重量、およびコストが節約される。

【0032】

周波数変換器ならびにｎ相電気モーターは、例えば、様々な産業用途のための電気的駆動部（パワーパックとも称される）および／または車両のための駆動部として用いることが可能である。

【0033】

具体的には、本方法に向けられた課題は、ｎ相電気モーターに接続された周波数変換器を動作させるための方法であって、ここで、
－ｎは、６以上の整数であり、
－各相は、少なくとも１つのコイルを有し、
－それぞれ少なくとも２つの相は統合されて１つのストランドを形成し、
－ストランドの少なくとも２つの相のうちのそれぞれ一方は、ストランドの他方の相に対して電気的に１８０度回転されており、
－相の第１の半部は、少なくとも１つの第１のスター点または第１の多角形結線を介して相互接続され、相の第２の半部は、少なくとも１つの第２のスター点または第２の多角形結線を介して相互接続されており、
以下のステップ：
－ｎ相電気モーターの少なくとも１つの動作パラメータを捕捉するステップまたは設定すべき動作モードを捕捉するステップと、
－捕捉された動作パラメータもしくは設定すべき動作モードに依存して、ストランドのそれぞれ少なくとも２つの相を、相互に並列もしくは直列に切り替えるステップとを含む本方法によって解決される。

【0034】

周波数変換器は、特に、既に前述した周波数変換器である。周波数変換器に関して説明した利点および好適な実施形態は、内容にのっとって本方法にも転用することができ、その逆も同様である。

【0035】

以下では本発明の実施例を、図面に基づきより詳細に説明する。これらの図面の一部は非常に簡素化された描写で示されている。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】電気モーターに接続された本発明の第１の実施形態による周波数変換器の簡略化された回路図である。

【図2】１つの相の例における直列接続の場合にそこで特徴付けられる電流経過を伴う図１による回路図である。

【図3】１つの相の例における並列接続の場合にそこで特徴付けられる電流経過を伴う図１による回路図である。

【図4】それぞれ分離されたスター点を有するスター結線の１２相システムの略図である。

【図5】ｎ相電気モーターに接続するための本発明による周波数変換器の簡略化された回路図である。

【図6】本発明による周波数変換器によって実現されるマルチレベル動作中の略図化された電圧波形を示した図である。

【図7】周波数変換器の代替的実施例を示した図である。

【0037】

これらの図面において、同じように作用する構成部品は常に同じ参照番号で示されている。

【0038】

図１に示されている本発明による周波数変換器２は、６つの相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’を有する電気モーター４に接続されており、周波数変換器２は、回路およびその接続で概略的にのみ示されている。

【0039】

各相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’は、少なくとも１つの、図１による実施例では厳密に１つのコイル６を有している（図２～図５参照）。それぞれ２つの相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’は、１つのストランド８に統合されている。ストランド８は、図２では例示的にそれぞれのストランド８を形成する相を取り囲むようにして示されている。ストランド８の２つの相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’のうちのそれぞれ一方は、同じストランド８の他方の相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’に対して電気的に１８０度回転されており、つまり反転して切り替えられる。それぞれの反転して切り替えられた相Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’はダッシュによって示されている。それにより、本実施例では、Ｕ’相はＵ相に対して反転して切り替えられた相であり、Ｖ’相は、Ｖ相に対して反転して切り替えられた相であり、Ｗ’相は、Ｗ相に対して反転して切り替えられた相である。

【0040】

周波数変換器２はさらに、本実施例では、破線の矩形で示される６つのスイッチングユニット１０を有する。それぞれ１つのスイッチングユニット１０は、１つの相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’に割り当てられている。また１つのストランド８の２つの相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’の各スイッチングユニット１０は、スイッチングモジュール１２を形成する。図面において、それぞれ図的に見て上下に位置するスイッチングユニット１０は、１つのスイッチングモジュール１２を形成しており、そのため、本発明による図１の周波数変換器２は、３つのスイッチングモジュール１２を有している。ここでは、それぞれ１つのストランド８の各相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’は、割り当てられたスイッチングモジュール１２の２つのスイッチングユニット１０のうちのそれぞれ一方に直接、つまり介在的に配置された構成部品なしで接続されている。換言すれば、図１による周波数変換器２では、図平面で見て上方の左側のスイッチングユニット１０がＵ相に直接接続され、それに対して下方の左側のスイッチングユニット１０はＵ’相に直接接続されている。上方の左側のスイッチングユニットおよび下方の左側のスイッチングユニットは、ここでは前述したスイッチングモジュール１２を形成する。これと同様に、上方の中央のスイッチングユニット１０はＶ相に直接接続され、それに対して下方の中央のスイッチングユニット１０はＶ’相に直接接続されている。さらに、上方の右側のスイッチングユニット１０はＷ相に直接接続され、それに対して下方の右側のスイッチングユニット１０はＷ’相に直接接続されている。図面において、２つの交差する線路上の点は導通接続を表しているが、点が示されずに交差する線路は相互に電気的に接続されていない。

【0041】

各スイッチングユニット１０は、概略的にのみ示されている電圧供給ユニット１４に接続されており、この電圧供給ユニット１４は、個々の相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’に供給電圧を印加する。この目的のために、各スイッチングユニット１０は、２つの供給用スイッチング素子１６を有する。これらの供給用スイッチング素子１６は、本実施例ではＭＯＳＦＥＴとして構成されている。供給電圧とは、ここでは、例えば電気モーター４に印加される周波数変換器２の出力電圧を意味するものと理解することができる。

【0042】

またスイッチングモジュール１２のスイッチングユニット１０は、電気的接続線路１８を介して相互に接続されている。スイッチングモジュール１２のスイッチングユニット１０には、それぞれ１つの接続用スイッチング素子２０が配置されている。したがって、換言すれば各接続線路１８には、それぞれ２つの接続用スイッチング素子２０が配置されており、それらのうちのそれぞれ１つがスイッチングモジュール１２のスイッチングユニット１０に割り当てられているか、もしくはそこに配置されている。

【0043】

電気モーター４の少なくとも１つの動作パラメータに応じて、または電気モーター４の動作モードの設定のために、１つのストランド８のそれぞれ２つの相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’が相互に並列もしくは直列に接続されている。この目的のために、周波数変換器２は、供給用スイッチング素子１６および接続用スイッチング素子２０を駆動制御するように構成された制御ユニット２２を有する。

【0044】

補足的に、周波数変換器２は、「サーキットブレーカモジュール」とも称されるヒューズユニット２４を有し、電気モーター４と周波数変換器２との間に配置されている。ヒューズユニット２４は、通常、図示されていないスイッチング素子を有し、それらは、障害の場合に電気モーター４を好適には周波数変換器２から電気的に遮断するように構成されている。

【0045】

以下では電流経過と一緒に正確な相互接続を、いくつかの選択されたケースおよび相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’について説明する。このことは、それぞれ他のケースもしくは相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’についても同様に当てはまる。

【0046】

図２には、図１による周波数変換器２の回路図が再び示されている。電気モーター４は、図２では６つの相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’のみに縮小されて示されている。さらに、個々の相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’と周波数変換器２の端子との相互接続もしくは接続は簡略化されて示されている。ヒューズユニット２４を通した相互接続は、単に破線によって簡略化されて示されている。

【0047】

図２から認識できるように、それぞれ相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’の第１の半部２６および第２の半部２８は、それぞれ１つの共通のスター点３０ａ，３０ｂを介して相互接続されている。ここでは、参照符号３０ａによって相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’の第１の半部２６の第１のスター点が示され、参照符号３０ｂによって相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’の第２の半部２８の第２のスター点が示される。両スター点３０ａ，３０ｂに関する以下の実施形態でも、簡略化のために参照符号３０のみが使用される。代替的に、それぞれ第１の半部２６および第２の半部２８は、多角形結線を介して、特にデルタ結線を介して相互接続される。したがって、換言すれば、それぞれ３つの相は、１つのスター点３０を有するスター結線を形成する。特に、図２の実施形態によれば、反転相と非反転相とがそれぞれ１つの半部２６，２８を形成し、それらはそれぞれ１つの共通のスター点３０を介して相互接続されている。

【0048】

以下では、相Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’を直列接続した場合の電流Ｉにおける電流経過を説明する。例としてここでは、Ｕ相ならびにこれに反転して切り替えられたＵ’相が用いられ、これらの相には図平面で見て左側のスイッチングモジュール１２が割り当てられている。

【0049】

以下では一般に、上方または下方、ならびに右側、中央もしくは左側のスイッチングユニット１０などの用語が使用される場合、これらは図面内での描写を表し、より簡単な理解に用いられるべきである。以下では、例えば他に明示的に言及しない限り、言及されていないスイッチング素子は閉じられている、すなわち非透過的に切り替えられているスイッチング状態を説明する。電流経過は、複数の矢印によって大まかに示されている。

【0050】

左側のスイッチングモジュール１２に正の供給電圧が印加されると、電流Ｉが、上方の左側のスイッチングユニット１０の上方の供給用スイッチング素子１６を通り、相端子Ｕを介してそこに接続されている線路を通って電気モーター４に流れる。そこでは、電流Ｉは、Ｕ相のコイル６を通って第１の半部２６のスター点３０ａの方向に流れる。このスター点３０ａで電流Ｉは分岐して、それぞれＷ相およびＶ相のコイル６を通って電気モーター４から相端子の方向に流れる。Ｗ相の相端子を通って周波数変換器２に還流する部分電流Ｉ_Ｔは、右側のスイッチングモジュール１２の電気的接続線路１８を介して流れ、したがって、上方の右側のスイッチングユニット１０の接続用スイッチング素子２０を通って流れ、この部分電流Ｉ_Ｔが再びＷ’相の相端子を介して電気モーター４に還流する前に、下方の右側のスイッチングユニット１０の接続用スイッチング素子２０を通って流れる。そこでは、部分電流Ｉ_Ｔは、Ｗ’相のコイル６を介して第２の半部２８のスター点３０ｂに流れる。

【0051】

Ｖ相の相端子を通って周波数変換器２に還流する部分電流Ｉ_Ｔは、中央のスイッチングモジュール１２の電気的接続線路１８を介して流れ、したがって、上方の中央のスイッチングユニット１０の接続用スイッチング素子２０を通って流れ、この部分電流Ｉ_Ｔが再びＶ’相の相端子を介して電気モーター４に還流する前に、下方の中央のスイッチングユニット１０の接続用スイッチング素子２０を通って流れる。そこでは、部分電流Ｉ_Ｔは、Ｖ’相のコイル６を介して同様に第２の半部２８のスター点３０ｂに流れる。

【0052】

第２の半部２８のこのスター点３０ｂで当接する２つの部分電流Ｉ_Ｔは、その後１つの電流ＩとしてＵ’相のコイルを通って（ここでは、以前にＵ相のコイル６を通って流れたのとは逆方向に）周波数変換器２に、詳細には下方の左側のスイッチングユニット１０に還流し、下方の左側のスイッチングユニット１０の下方の供給用スイッチング素子１６を介してアースに流される。

【0053】

これと同様に、他の相が印加される場合、負の供給電圧が印加されるときもしくは交流電圧の場合の負の半波中に電流は逆方向に流れる。ここでは、唯一の違いは、Ｕ相に関して上方の左側のスイッチングユニット１０において上方の供給用スイッチング素子１６の代わりに下方のスイッチング素子１６が透過的に切り替えられ、下方の左側のスイッチングユニット１０では下方の供給用スイッチング素子１６の代わりに上方の供給用スイッチング素子１６が透過的に切り替えられていることである。

【0054】

しかしながら、上記の例は、通常の動作中に例えばパルス幅変調を用いてクロッキングされたスイッチング素子１６，２０の特定の一時的なスイッチング状態を表しているだけであることは自明である。さらに、上述の電流経過は、周波数変換器２および電気モーター４内の電流経過についての非限定的な例として用いられる。周波数変換器の呈示された相互接続によって可能になる他の電流経過も考えられる。

【0055】

特に、本発明にとって重要なのは、電気的接続線路１８ならびにそこに配置される接続用スイッチング素子２０であり、これらは、コンパクトな構造形式および上述した電流通流ならびに本発明による周波数変換器２内の直列接続を可能にする。

【0056】

次に図３では、並列接続の際のＵ相の例における電流経過を示して説明する。

【0057】

ここでは、左上のスイッチングユニット１０の上方の供給用スイッチング素子１６は、透過的に切り替えられており、電流Ｉはここを介して電気モーター４のＵ相の相端子に流れる。そこでは、電流ＩがＵ相のコイル６を通って第１の半部２６のスター点３０ａに流れ、そこで分岐する。電流Ｉが部分的にＷ相およびＶ相のコイル６ならびにそれらの相端子を通って再び周波数変換器２に還流した後、部分電流Ｉ_Ｔは、それぞれ下方の供給用スイッチング素子１６を介して流れ、上方の中央のスイッチングユニット１０も上方の右側のスイッチングユニット１０もアースされる。

【0058】

これと同様に、下方の中央のスイッチングユニット１０および下方の右側のスイッチングユニット１０の２つの上方の供給用スイッチング素子１６を通ってそれぞれの部分電流Ｉ_Ｔが同時に流れる。続いて、これらの２つの部分電流Ｉ_Ｔは、Ｗ’相およびＶ’相の相端子を介してＷ’相およびＶ’相のコイル６を通って第２の半部２８のスター点３０ｂに流れる。２つの部分電流Ｉ_Ｔがそこで１つの電流Ｉに合流した後で、この電流Ｉは、Ｕ’相のコイル６を通ってＵ’相の相端子を介して電気モーター４から周波数変換器２内に流入し、これによってそこでは下方の左側のスイッチングユニット１０の下方の供給用スイッチング素子１６を通ってアースに流される。

【0059】

したがって、基本的には並列接続は、６つの独立したハーフブリッジを用いた相互接続に対応する。

【0060】

図４には、それぞれ別個のスター点３０を有するスター結線の１２相システムＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’，Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’の略図が示されている。電気モーター４内のこの種の相の実施形態では、それぞれ３つの相が１つのスターに一緒に接続され、したがって４つの別個のスター結線のスター点３０は、すべて相互に分離されている。このことは、特に望ましくない高調波の回避に関して有利であることが証明されている。

【0061】

図５には、ｎ相電気モーター４用の本発明による周波数変換器２の回路図の概略図が示されている。簡略化のために、図５には周波数変換器２、電気モーター４およびヒューズユニット２４のみが示されている。

【0062】

図５の回路図によれば、スイッチングユニット１０は、大文字Ａ，ＢおよびＣの付された３つのブロックに分割されている。ブロックＡおよびＣによるスイッチングユニット１０は、既に上述したスイッチングユニット１０に対応している。ブロックＢによるスイッチングユニット１０は、それらがそれぞれ２つの接続用スイッチング素子２０を有している限りブロックＡおよびＣのスイッチングユニット１０とは異なる。この実施形態は、ブロックＢによるスイッチングユニット１０が「接続ユニット」として用いられ、したがって、ブロックＡによるスイッチングユニット１０およびブロックＣによるスイッチングユニット１０は、電気モーターが複数の相、特にこれまでに説明した６相よりも多い相を有する場合に相互接続されるという考察に基づいている。例えば９つのスイッチングユニット１０を備えた周波数変換器２の態様、つまりそれぞれ３つのスイッチングユニット１０を備えたブロックＡ，ＢおよびＣの態様では、９相電気モーターを動作させることができる。さらなる多相電気モーター４を動作させるために、ブロックＢを、ブロックＡとブロックＣとの間に多重に配置してよい。代替的または補足的に、ブロックごとに複数の相をカバーできるようにするために、ブロックごとに複数のスイッチングユニット１０（ブロックＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの右方端部において波線により概略的に示されている）を設けてもよい。したがって、図５に示されている本発明による周波数変換器２のモジュール性により、当該周波数変換器２は、多相電気モーター４に適合化させることが可能である。

【0063】

図６は、マルチレベル動作中の周波数変換器２の電圧Ｕもしくは並列接続から直列接続への、あるいはその逆のスイッチング間隔の略図化された経過を示す。

【0064】

ここでは、参照符号Ｕ_{ｓｃｈｗｅｌｌ}によって、直列接続と並列接続との間の切り替えが行われる電圧値が示されている。これは、図６においても、縦線ならびにそれぞれのスイッチング範囲上の中括弧によって明確化されている。クロッキングされた実電圧Ｕ_ｒｅａｌによって正弦波状の目標電圧Ｕ_ｓｏｌｌが設定される。周波数変換器のマルチレベル動作は原理的に公知なので、さらなる詳細な説明はここでは省く。

【0065】

図７には、周波数変換器２の代替例が示されている。ここでは、各スイッチングユニット１０は、８つの供給用スイッチング素子１６と、概略的にのみ示されている接続用スイッチング素子２０とを有する。図６には、６つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）を有する電気モーター４を動作させるための周波数変換器２が示されている。

【0066】

本発明は、上述した実施例に限定されるものではない。それどころか、本発明の他の変形形態も、当業者であれば本発明の対象から逸脱することなく本明細書から導き出すことが可能である。さらに、とりわけ実施例に関連して説明した個々の全ての特徴は、本発明の対象から逸脱することなく、他のやり方で相互に組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0067】

２ 周波数変換器
４ 電気モーター
６ コイル
８ ストランド
１０ スイッチングユニット
１２ スイッチングモジュール
１４ 電圧供給ユニット
１６ 供給用スイッチング素子
１８ 電気的接続線路
２０ 接続用スイッチング素子
２２ 制御ユニット
２４ ヒューズユニット
２６ 相の第１の半部
２８ 相の第２の半部
３０ａ 相の第１の半部の第１のスター点
３０ｂ 相の第２の半部の第２のスター点
Ｕ 電気モーターの相
Ｖ 電気モーターの相
Ｗ 電気モーターの相
Ｘ 電気モーターの相
Ｙ 電気モーターの相
Ｚ 電気モーターの相
Ｕ’ 電気モーターの逆相
Ｖ’ 電気モーターの逆相
Ｗ’ 電気モーターの逆相
Ｘ’ 電気モーターの逆相
Ｙ’ 電気モーターの逆相
Ｚ’ 電気モーターの逆相
Ｉ 電流
Ｉ_Ｔ 部分電流
Ａ スイッチング素子の第１のブロック
Ｂ スイッチング素子の第２のブロック
Ｃ スイッチング素子の第３のブロック
Ｕ_{ｓｃｈｗｅｌｌ} 切り替えのための閾値電圧値
Ｕ_ｒｅａｌ 実電圧値
Ｕ_ｓｏｌｌ 目標電圧値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ相電気モーター（４）に接続されるように構成された周波数変換器（２）であって、
－前記ｎは、６以上の整数であり、
－各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は、少なくとも１つのコイル（６）を有し、
－少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は統合されて１つのストランド（８）を形成し、
－前記ストランド（８）の少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）のうちのそれぞれ一方は、前記ストランド（８）の少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）のうちの他方に対して電気的に１８０度回転されており、
－前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の第１の半部（２６）は、少なくとも１つの第１のスター点（３０ａ）または第１の多角形結線を介して接続され、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の第２の半部（２８）は、少なくとも１つの第２のスター点（３０ｂ）または第２の多角形結線を介して接続されている、周波数変換器（２）において、
前記周波数変換器（２）が、ｎ個のスイッチングユニット（１０）を備え、それぞれ１つのスイッチングユニット（１０）が１つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）に割り当てられており、それぞれ、１つのストランド（８）の少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記スイッチングユニット（１０）は、スイッチングモジュール（１２）を形成し、
－１つのストランド（８）の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は、前記割り当てられたスイッチングモジュール（１２）の前記２つのスイッチングユニット（１０）のうちのそれぞれ一方に直接接続されており、
－各スイッチングユニット（１０）は、電圧供給ユニット（１４）に接続され、各前記スイッチングユニット（１０）は、接続された前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）に供給電圧を印加するために２つの供給用スイッチング素子（１６）を有しており、
－各スイッチングモジュール（１２）の前記スイッチングユニット（１０）のそれぞれは、電気的接続線路（１８）を介して相互に接続されており、１つのスイッチングモジュール（１２）の前記スイッチングユニット（１０）においてそれぞれ１つの接続用スイッチング素子（２０）が前記電気的接続線路（１８）に配置されており、それによって、
前記電気モーター（４）の少なくとも１つの動作パラメータに依存して、かつ／または前記電気モーター（４）の動作モードを設定するために、前記ストランド（８）のそれぞれ少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）が相互に並列もしくは直列に接続される
ことを特徴とする、周波数変換器（２）。

【請求項2】

前記少なくとも１つの動作パラメータは、動作モード、特に弱めの界磁範囲内もしくは基本設定範囲内の１つの動作および／または供給電圧の現下の電圧レベルおよび／または１つもしくは複数の動作素子（１６，２０）の故障である、請求項１記載の周波数変換器（２）。

【請求項3】

前記周波数変換器は、前記供給用スイッチング素子（１６）および前記接続用スイッチング素子（２０）を駆動制御するための制御ユニット（２２）を備え、該制御ユニット（２２）は、前記電気モーター（４）の少なくとも１つの動作パラメータに依存して、または前記電気モーター（４）の動作モードを設定するために、前記ストランド（８）のそれぞれ少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）を相互に並列もしくは直列に接続するように構成されている、請求項２記載の周波数変換器（２）。

【請求項4】

前記動作モードは、前記電気モーター（４）のトルク増加のための１つの動作またはマルチレベル動作である、請求項１から３までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項5】

前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の少なくとも半部は、１つの共通のスター点（３０ａ，３０ｂ）もしくは多角形結線を介して接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項6】

スター結線の場合に、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記第１の半部（２６）の少なくとも１つの前記第１のスター点（３０ａ）および前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記第２の半部（２８）の少なくとも１つの前記第２のスター点（３０ｂ）は分離されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項7】

前記周波数変換器は、ヒューズユニット（２４）を備え、該ヒューズユニット（２４）は、前記周波数変換器（２）と前記電気モーター（４）との間に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項8】

前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記第１の半部（２６）の前記スイッチングユニット（１０）および前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の前記第２の半部（２８）の前記スイッチングユニット（１０）は、それぞれ異なる電圧供給ユニット（１４）に接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項9】

前記スイッチングユニット（１０）は、１つの共通のユニット内に配置され、特に１つの共通のユニット内に統合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）。

【請求項10】

ｎ相電気モーター（４）に接続された請求項１～９までのいずれか１項記載の周波数変換器（２）を動作させるための方法であって、
－前記ｎは、６以上の整数であり、
－各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は、少なくとも１つのコイル（６）を有し、
－少なくとも２つの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）は統合されて１つのストランド（８）を形成し、
－前記ストランド（８）の少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）のうちのそれぞれ一方は、前記ストランド（８）の他方の前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）に対して電気的に１８０度回転されており、
－前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の第１の半部（２６）は、少なくとも１つの第１のスター点（３０ａ）または第１の多角形結線を介して接続され、前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）の第２の半部（２８）は、少なくとも１つの第２のスター点（３０ｂ）または第２の多角形結線を介して接続されている、方法において、
前記方法は、
－前記ｎ相電気モーター（４）の少なくとも１つの動作パラメータを捕捉するステップおよび／または設定すべき動作モードを捕捉するステップと、
－前記捕捉された動作パラメータもしくは前記設定すべき動作モードに依存して、前記ストランド（８）のそれぞれ少なくとも２つの前記相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’）を、相互に並列もしくは直列に切り替えるステップと、
を含むことを特徴とする、方法。

【国際調査報告】