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Bezugnahme auf betroffene Anmeldung
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr.2012-149723 , welche am 3. Juli 2012 angemeldet wurde und welche hier durch eine Bezugnahme mit einbezogen ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bzw. Offenbarung bezieht sich auf eine Motorantriebsvorrichtung, welche einen Motor unter einem Verwenden eines Wechselrichterschaltkreises antreibt.
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Hintergrund-Stand-der-Technik
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Herkömmlicherweise führt zum Beispiel eine Motorantriebsvorrichtung eine Pulsweitenmodulation (PWM, engl.: pulse width modulation) aus durch ein Schalten von Schaltelementen eines Wechselrichterschaltkreises, um eine Gleichstromspannung zu einer Wechselstromspannung umzuwandeln, und die Motorantriebsvorrichtung gibt die Wechselstromspannung an Motorspulen von drei Phasen aus, um einen dreiphasigen Motor anzutreiben. Bei der Motorantriebsvorrichtung wird ein Modulationsschema von dann, wenn die Pulsweitenmodulation (PWM) ausgeführt wird, zum Beispiel wahlweise zwischen einem zweiphasigen Modulationsschema und einem dreiphasigen Modulationsschema in Abhängigkeit von einem Zustand von einer Last, welche durch einen Motor angetrieben wird, geschaltet (man nehme zum Beispiel Bezug auf das Patentdokument 1).
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Stand-der-Technik Dokument – Patentdokument
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- Patentdokument 1: JP-2009-189203 A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei der Motorantriebsvorrichtung, welche zwischen dem zweiphasigen Modulationsschema und dem dreiphasigen Modulationsschema schaltet, ist es üblich, dass Trägerwellenfrequenzen von dann, wenn die Pulsweitenmodulation ausgeführt wird, ohne Rücksicht auf ein Schalten des Modulationsschemas eingestellt sind, die gleichen zu sein. Nach einer Untersuchung des Erfinders der vorliegenden Erfindung kann bei der Motorantriebsvorrichtung, wenn ein Filterschaltkreis zwischen einer Stromquelle von der Gleichstromspannung und dem Wechselrichterschaltkreis vorgesehen wird und eine elektrische resonante Eigenschaft aufweist, eine Welligkeit des Stroms, welche durch eine Resonanz von dem Filterschaltkreis erzeugt wird, von dann, wenn der Motor durch eines von dem zweiphasigen Modulationsschema oder dem dreiphasigen Modulationsschema angetrieben wird, größer werden als eine Welligkeit des Stroms, welche durch die Resonanz des Filterschaltkreises von dann erzeugt wird, wenn der Motor durch das andere von dem zweiphasigen Modulationsschema oder dem dreiphasigen Modulationsschema angetrieben wird. Eine Erzeugung von einem Strom verursacht eine Beschädigung an einem Kondensatorelement oder einem Spulenelement in der Welligkeit des Filterschaltkreises und führt zu einer kurzen Lebensdauer.
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Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Punkte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorantriebsvorrichtung bereitzustellen, in welcher eine Stromwelligkeit, die in einem Filterkreislauf erzeugt wird, reduziert werden kann, selbst wenn ein Modulationsschema von einer Pulsweitenmodulation (PWM) wahlweise von mehreren Modulationsschemata her geschaltet wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Motorantriebsvorrichtung einen Wechselrichterschaltkreis, welcher Schaltelemente entsprechend zu Motorspulen von mehreren Phasen eines Motors umfasst, eine Steuereinrichtung, welche die Schaltelemente unter Verwenden einer Pulsweitenmodulationswelle schaltet, welche durch eine Pulsweitenmodulation basierend auf einem Vergleich von einer Referenzträgerwelle und einer Modulationswelle erzeugt wird, welche von einem angelegten Spannungsbefehl ist, der zu jeder von den Phasen geschickt wird, und wobei der Wechselrichterschaltkreis gesteuert wird, eine Gleichstromspannung zu einer Wechselstromspannung durch das Schalten umzuwandeln und zum Ausgeben der Wechselstromspannung an die Motorspulen, und ein Filterschaltkreis ist in einem Stromversorgungspfad von einer Stromquelle der Gleichstromspannung zu dem Wechselrichterschaltkreis vorgesehen, wobei der Filterschaltkreis ein Kondensatorelement und ein Spulenelement umfasst. Die Steuereinrichtung schaltet wahlweise ein Schema von der Pulsweitenmodulation unter einer Mehrzahl von Modulationsschemata, und der Filterschaltkreis wird ein elektrisch resonanter Schaltkreis in Abhängigkeit von dem Schalten. Jedes Modulationsschema der Pulsweitenmodulation weist eine Stromspitzenfrequenz auf, welche ein maximaler Wert von einer Frequenzkomponente von einem Strom ist, der durch das Spulenelement während des Schaltens fließt, und eines von den Modulationsschemata ist ein Modulationsschema einer resonanten Veranlassung. Das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung weist die Stromspitzenfrequenz auf, welche näher ist zu einer resonanten Frequenz des Filterschaltkreises als diejenige von irgendeinem anderen der Modulationsschemata in einem gleichförmigen Frequenzmodus, wo die Trägerwellenfrequenzen von den Referenzträgerwellen der Modulationsschemata eingestellt sind, die gleichen zu sein. Wenn die Steuereinrichtung das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung zum Ausführen der Pulsweitenmodulation verwendet, erzeugt die Steuereinrichtung die Pulsweitenmodulationswelle unter Verwenden der Referenzträgerwelle, welche hinsichtlich der Trägerwellenfrequenz verschieden ist von der Referenzträgerwelle von dem anderen Modulationsschema außer dem Modulationsschema einer resonanten Veranlassung, derart, dass eine Differenz zwischen der Stromspitzenfrequenz von dem Modulationsschema einer resonanten Veranlassung und der resonanten Frequenz größer wird als dasjenige in dem gleichförmigen Frequenzmodus.
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Wenn die Pulsweitenmodulation in dem Modulationsschema einer resonanten Veranlassung ausgeführt wird, welche leichter elektrisch mit dem Filterkreislauf in dem gleichförmigen Frequenzmodus mitschwingt, ändert sodann die Steuereinrichtung die Trägerwellenfrequenz derart, dass die Stromspitzenfrequenz und die resonante Frequenz voneinander relativ zu dem gleichförmigen Frequenzmodus abweichend sind, und verwendet die Referenzträgerwelle, welche hinsichtlich der Trägerwellenfrequenz verschieden ist von den Referenzträgerwellen von anderen Modulationsschemata. Bei dem Modulationsschema, in welchem eine Resonanz leichter in dem gleichförmigen Frequenzmodus erzeugt wird, kann daher eine Resonanz von dem Filterschaltkreis reduziert werden. In diesem Fall kann, selbst wenn die Pulsweitenmodulation wahlweise zu anderen Modulationsschemata geschaltet wird, die Welligkeit des Stroms, welche in dem Filterkreislauf erzeugt wird, reduziert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm, welches einen Überblick einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Steuerbetrieb einer Steuereinrichtung der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
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3 ist ein Diagramm, welches ein Ergebnis eines Stroms zeigt, der durch eine Spule fließt, unter einer Frequenzanalyse in einem Fall, in welchem die Steuereinrichtung ein zweiphasiges Modulationsschema auswählt, gemäß der Ausführungsform;
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4 ist ein Diagramm, welches ein Ergebnis eines Stroms zeigt, welcher durch die Spule fließt, unter einer Frequenzanalyse in einem Fall, in welchem die Steuereinrichtung ein dreiphasiges Modulationsschema auswählt, gemäß der Ausführungsform;
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5 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Übertragungseigenschaft eines Stroms, welcher durch die Spule fließt gemäß einer Welligkeit des Stroms, welche in einem Wechselrichter erzeugt wird, und einem maximalen Strom von jedem der Modulationsschemata zeigt, gemäß der Ausführungsform;
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6 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Wellenform von einem Strom zeigt, der durch die Spule fließt, gemäß der Ausführungsform;
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7 ist ein Diagramm, welches ein Ergebnis eines Stroms zeigt, welcher durch eine Spule fließt, unter einer Frequenzanalyse in einem Fall, in welchem eine Steuereinrichtung ein dreiphasiges Modulationsschema auswählt, gemäß einem Vergleichsbeispiel;
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8 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Übertragungseigenschaft von einem Strom, welcher durch die Spule fließt, gemäß einer Welligkeit des Stroms, die in einem Wechselrichter erzeugt wird, und einem maximalen Strom von jedem der Modulationsschemata zeigt, gemäß dem Vergleichsbeispiel; und
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9 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Wellenform von einem Strom zeigt, der durch die Spule fließt, gemäß dem Vergleichsbeispiel.
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Ausführungsformen für die Nutzung der Erfindung
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Im Folgenden werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter einer Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die im Wesentlichen gleichen Teile oder Komponenten wie diejenigen in den Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die gleichen Beschreibungen werden weggelassen. Wenn lediglich ein Teil einer Ausgestaltung in jedes Ausführungsform beschrieben ist, können die anderen Teile der Ausgestaltung so wie die gleichen bei einer vorherigen Ausführungsform ausgebildet sein. Des Weiteren ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Zusätzlich liegen, während die verschiedenen Kombinationen und Ausgestaltungen, welche bevorzugt sind, beschrieben sind, andere Kombinationen und Ausgestaltungen einschließlich von mehr, weniger oder einem einzigen Element ebenso innerhalb der Idee und des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
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Unter einer Bezugnahme auf die 1 bis 9 wird eine Ausführungsform beschrieben werden, an welcher die vorliegende Erfindung angewendet ist.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, treibt eine Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform einen Synchronmotor 12 eines elektrischen Kompressors 10 an. Der elektrische Kompressor 10 ist ein Kompressor, welcher in einem Wärmepumpenkreislauf einer Klimaanlagenvorrichtung eines Fahrzeugs angeordnet ist, welche ein Kältemittel, wie zum Beispiel Kohlendioxid, verwendet, und treibt einen Kompressionsmechanismus 11 an, welcher den Synchronmotor 12 im Inneren von dem elektrischen Kompressor 10 verwendet. In diesem Fall ist der Kompressionsmechanismus 11 eine Last. Der elektrische Kompressor 10 komprimiert (z. B. wenn das Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet wird, ist ein Druck von dem Kältemittel auf größer als oder gleich zu einem kritischen Druck komprimiert) und lässt ein gasförmiges Kältemittel in den Kompressionsmechanismus 11 aus. Der Synchronmotor 12 gemäß der vor liegenden Ausführungsform ist zum Beispiel ein Synchronmotor, welcher Spulen von vier Polen, drei Phasen umfasst, welche einen Rotor, der mit einem Magneten versehen ist, antreiben und drehen.
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Eine Gleichstromquelle (DC-Strom) 20, wie sie in der 1 gezeigt ist, ist ein Beispiel einer Stromquelle einer Gleichstromspannung, die aus einer Hochspannungsbatterie hergestellt ist, die fähig ist zum Ausgeben von zum Beispiel einer Spannung bei 288 V. Ein Paar von Busleitungen 30, welche mit dem Gleichstrom 20 und einem Wechselrichtetschaltkreis 40 verbunden sind, ist mit einem Hochspannungsrelaissystem 50 versehen. Das Hochspannungsrelaissystem 50 ist aus mehreren Relais und einem Widerstand hergestellt. Das Hochspannungsrelaissystem 50 weist eine Funktion auf, so dass ein Einschaltstrom nicht durch das Paar der Busleitungen 30 fließt durch ein Schalten eines Pfads, welcher den Widerstand aufweist, zu einem Pfad ohne den Widerstand, nachdem eine hohe Spannung an das Hochspannungsrelaissystem 50 angelegt wird.
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Wenn ein unnormaler Zustand des elektrischen Kompressors 10 festgestellt wird, schaltet das Hochspannungsrelaissystem 50 einen Strompfad aus.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, ist das Paar der Busleitungen 30 ein Beispiel eines Stromversorgungspfads von dem Gleichstrom 20 zu dem Wechselrichterschaltkreis 40, und Kondensatoren 60 und 70 sind dort als ein glättender Abschnitt dazwischengesetzt. Der Kondensator 60 ist zum Glätten einer Spannung vorgesehen, welche sich gemäß einer Wirkung von einer elektrischen Vorrichtung 9 ändert, welche mit dem Wechselrichterschaltkreis 40 in paralleler Art und Weise im Verhältnis zu dem Paar von Busleitungen 30 verbunden ist. In diesem Fall kann die elektrische Vorrichtung 9 eine Motorantriebsvorrichtung für ein Fahren eines Fahrzeugs, eine Ladevorrichtung oder eine Abspannvorrichtung einer DC/DC-Umwandlung sein.
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Wenn zum Beispiel mehrere Motorantriebsvorrichtungen an einem Fahrzeug montiert sind und die elektrische Vorrichtung 9 die Motorantriebsvorrichtung für ein Fahren des Fahrzeugs ist, ist die elektrische Vorrichtung 9 eine hauptsächliche Antriebsvorrichtung, und eine Antriebsvorrichtung, welche den Wechselrichterschaltkreis 40 umfasst, ist eine sekundäre Antriebsvorrichtung bei Motorantriebsvorrichtungen, welche von dem Gleichstrom 20 mit Strom versorgt werden. In diesem Fall ist zum Beispiel die hauptsächliche Antriebsvorrichtung eine Vorrichtung, an welche ein Strom eingegeben wird, der von dem Gleichstrom 20 geliefert wird, größer als die sekundäre Antriebsvorrichtung. Wenn es des Weiteren schwierig ist, Strom sowohl zu der hauptsächlichen Antriebsvorrichtung als auch der sekundären Antriebsvorrichtung zu liefern, wird bevorzugt die hauptsächliche Antriebsvorrichtung mit Strom versorgt.
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Wenn so wie bei der obigen Beschreibung der Eingangsstrom, welcher an die elektrische Vorrichtung 9 geliefert wird, mehr ist als das Zehnfache von dem Eingangsstrom, welcher an den elektrischen Kompressor 10 über den Wechselrichterschaltkreis 40 geliefert wird, wird eine Variierung von einer Spannung, welche an den Wechselrichterschaltkreis 40 von dem Gleichstrom 20 über das Paar von Busleitungen 30 angelegt wird, leicht groß werden entsprechend zu einer Wirkung der elektrischen Vorrichtung 9. Der Kondensator 60 ist zum Reduzieren der Variierung der Spannung vorgesehen.
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Der Kondensator 70 ist zum Aufheben eines Stromstoßes oder einer Welligkeit, welche während eines Schaltens von Schaltelementen von dem Wechselrichterschaltkreis 40 erzeugt werden, vorgesehen.
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Eine Spule 80 ist zwischen einen Verbindungspunkt des Kondensators 60 auf einer Busleitung 30 und einen Verbindungspunkt des Kondensators 70 auf der einen Busleitung 30 gesetzt. Die Spule 80 ist vorgesehen zum Reduzieren einer Interferenz zwischen den Kondensatoren 60 und 70, welche zwischen die Busleitungen 30 in paralleler Art und Weise gesetzt sind. Es ist eine Aufgabe, die Spule 80 zum Ändern einer resonanten Frequenz vorzusehen, welche durch eine Beziehung zwischen dem Kondensator 60 und dem Kondensator 70 erzeugt wird.
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Der Wechselrichterschaltkreis 40 umfasst dreiphasige Arme, welche ein Arm einer U-Phase, ein Arm einer V-Phase und ein Arm einer W-Phase sind, welche Statorspulen von dem Synchronmotor 12 entsprechen. Der Wechselrichterschaltkreis 40 wandelt eine Gleichstromspannung, die über das Paar von Busleitungen 30 eingegeben wird, zu einer Wechselstromspannung um unter Verwenden einer Pulsweitenmodulation und gibt die Wechselstromspannung aus.
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Der Arm einer U-Phase umfasst einen oberen Arm, welcher aus einem Schaltelement und einer rezirkulierenden Diode, welche in nichtparalleler Art und Weise miteinander verbunden sind, hergestellt ist, und einen unteren Arm, welcher auf die gleiche Art und Weise wie der obere Arm hergestellt ist. Der obere Arm und der untere Arm sind miteinander in Reihe verbunden. Ein Ausgangsdraht 45 erstreckt sich von einem Verbindungsteil zwischen dem oberen Arm und dem unteren Arm und ist mit einer Motorspule verbunden. Der Arm einer V-Phase und der Arm einer W-Phase sind auf die gleiche Weise wie der Arm einer U-Phase hergestellt, und Ausgangsdrähte 45 erstrecken sich von Verbindungsteilen zwischen den oberen Armen und den unteren Armen und sind mit der Motorspule verbunden.
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Das Schaltelement kann ein Element wie zum Beispiel ein isolierter, bipolarer Gate-Transistor (IGBT) sein. Des Weiteren kann jeder von den obigen Armen, welche aus dem Schaltelement und der Diode hergestellt sind, ein umgekehrt leitender, isolierter, bipolarer Gate-Transistor (RCIGBT) sein, welcher ein Stromhalbleiter ist, der einen Chip aufweist, in welchem der IGBT und eine umgekehrt leitende Diode integriert sind.
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Da ein Filterschaltkreis 31 zwei Kondensatoren 60 und 70 als ein Kondensatorelement und die Spule 80 als ein Spulenelement umfasst, ist der Filterschaltkreis 31 ein elektrisch resonanter Schaltkreis, welcher elektrisch eine relativ hohe Resonanz erzeugt entsprechend zu einer Frequenz von einem Strom, welcher von dem Wechselrichterschaltkreis 40 her fließt.
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Eine Übertragungseigenschaft von einem Strom (d. h. ein Strom, welcher durch einen Teil von dem Paar der Busleitungen 30 zwischen dem Kondensator 60 und dem Kondensator 70 fließt), der durch die Spule 80 von dem Filterschaltkreis 31 gemäß einer Welligkeit von Strom fließt, die durch den Wechselrichterschaltkreis 40 erzeugt wird, mit einem Schaltbetrieb von dem Schaltelement ist in der 5 angegeben. Der Filterschaltkreis 31 ist der elektrisch resonante Schaltkreis, welcher die Resonanzfrequenz aufweist, die in der 5 gezeigt ist.
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Eine Steuereinrichtung 100 ist ein antreibender Schaltkreisabschnitt, welcher den Schaltbetrieb von jedem Schaltelement von dem Wechselrichterschaltkreis 40 und ein Steuern eines Antriebs von dem Synchronmotor 12 ausführt. Die Steuereinrichtung 100 empfängt eine Strominformation hinsichtlich einer Motorspule, welche durch einen Stromdetektor 90 erfasst wird, der an dem Paar der Busleitungen 30 vorgesehen ist, erzeugt eine Pulsweitenmodulationswelle (Einschnittwelle), welche ein Schaltsignal ist, das auf der Strominformation der Motorspule basiert, und gibt die Pulsweitenmodulationswelle an den Wechselrichterschaltkreis 40 aus.
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Wie es in der 2 gezeigt ist, wählt als erstes die Steuereinrichtung 100 ein Modulationsschema aus zum Ausführen der Pulsweitenmodulation an dem Wechselrichterschaltkreis 40 (Schritt 110). Bei Schritt 110 wählt die Steuereinrichtung 100 das Modulationsschema entsprechend zu einer Drehzahl des Synchronmotors 12 aus. Wenn ein Motor sich mit einer niedrigeren Drehzahl in Betrieb befindet, so dass die Drehzahl niedriger ist als eine vorherbestimmte Drehzahl unmittelbar nachdem der Motor startet, verwendet der Synchronmotor 12 zum Beispiel ein dreiphasiges Modulationsschema. Wenn ein Motor sich in einem Betrieb mit einer hohen Drehzahl in einem Dauerzustand befindet, so dass die Drehzahl eine vorherbestimmte Drehzahl überschreitet, verwendet der Synchronmotor 12 ein zweiphasiges Modulationsschema, in welchem ein Schaltelement von einer Phase zum Beispiel festgelegt wird, angeschaltet oder ausgeschaltet zu sein.
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Wenn die Steuereinrichtung 100 das Modulationsschema bei Schritt 110 auswählt, bestimmt die Steuereinrichtung 100, ob das Modulationsschema das zweiphasige Modulationsschema ist (Schritt 120). Bei Schritt 120 stellt, wenn die Steuereinrichtung 100 feststellt, dass das zweiphasige Modulationsschema ausgewählt ist (JA), die Steuereinrichtung 100 eine Frequenz von einer Referenzträgerwelle (Trägerwelle) von dann ein, wenn eine Pulsweitenmodulationswelle (Schaltwelle) zu f1 erzeugt wird (Schritt 130). Wenn auf der anderen Seite bei Schritt 120 die Steuereinrichtung 100 feststellt, dass das dreiphasige Modulationsschema ausgewählt ist (NEIN), stellt die Steuereinrichtung 100 die Frequenz der Referenzträgerwelle auf dann ein, wenn die Pulsweitenmodulationswelle zu f0 erzeugt wird (Schritt 130). Die Referenzträgerwelle ist aus einer dreieckigen Welle hergestellt, und f0 ist die Hälfte von f1.
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Wenn der Schritt 130 oder der Schritt 140 ausgeführt wird, führt die Steuereinrichtung 100 zu dem Schritt 150 fort. Bei Schritt 150 erzeugt die Steuereinrichtung 100 die Schaltwelle und stellt sie ein, welche das Schaltelement von jedem Arm schaltet durch ein Vergleichen einer modulierten Welle, welche von einem angelegten Spannungsbefehl ist, der an die Motorspule von dem Synchronmotor 12 gesendet wird, mit der Referenzträgerwelle. Bei Schritt 150 wird die Referenzträgerwelle, welche bei Schritt 130 oder Schritt 140 unmittelbar vor dem Schritt 150 eingestellt wird, verwendet.
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Als nächstes gibt die Steuereinrichtung 100 die Einstellung einer Schaltwelle bei Schritt 150 an jeden Arm aus, um einen Betrieb des Schaltelements zu steuern (Schritt 160). Die Steuereinrichtung 100 kehrt zu dem Schritt 110 zurück, um eine Steuerung bei einer nächsten Periode einer Pulsweitenmodulation auszuführen, bis der Schritt 160 ausgeführt ist. Die Steuereinrichtung 100 führt zum Beispiel einen Ablauf, welcher in der 2 gezeigt ist, jede 50 μs aus und gibt die Schaltwelle bei jeder Periode einer Pulsweitenmodulation aus.
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Gemäß der obigen Ausgestaltung und dem Betrieb ist, wenn die Steuereinrichtung 100 das zweiphasige Modulationsschema zum Schalten des Schaltelements auswählt, eine hauptsächliche Komponente, welche der Frequenz f1 entspricht, maximal in dem Strom, der durch die Spule 80 von dem Filterschaltkreis 31 fließt, wie es in der 3 gezeigt ist. Auf der anderen Seite ist, wenn die Steuereinrichtung 100 das dreiphasige Modulationsschema zum Schalten des Schaltelements auswählt, da eine Frequenz der Trägerwelle als f0 bezeichnet wird, eine sekundäre Komponente, welche der Frequenz f1 entspricht, maximal in dem Strom, welcher durch die Spule 80 des Filterschaltkreises 31 fließt, wie es in der 4 gezeigt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Frequenz der Trägerwelle als eine Trägerwellenfrequenz bezeichnet.
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Wenn somit das zweiphasige Modulationsschema oder das dreiphasige Modulationsschema ausgewählt wird, ist eine maximale Komponente von einem Spektrum des Stroms, der durch die Spule 80 des Filterschaltkreises 31 fließt, bei der gleichen Frequenz f1 erzeugt, und die Frequenz f1 ist relativ auffallend abweichend von der resonanten Frequenz von dem Filterschaltkreis 31, wie es in der 5 gezeigt ist. Daher wird, wie es in der 6 gezeigt ist, die Welligkeit des Stroms, welcher durch die Spule 80 fließt, relativ gering werden.
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Die 7 bis 9 zeigen ein Vergleichsbeispiel. Wenn die dreiphasige Modulation zum Schalten des Schaltelements ausgewählt ist und wenn die Trägerwellenfrequenz auf f1 eingestellt ist so wie diejenige von dann, wenn das zweiphasige Modulationsschema ausgewählt ist, wird die sekundäre Komponente, welche der Frequenz f2 entspricht, maximal in dem Strom werden, welcher durch die Spule 80 von dem Filterschaltkreis 31 fließt, wie es in der 7 gezeigt ist.
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Daher ist, wie es in der 8 gezeigt ist, wenn das dreiphasige Modulationsschema ausgewählt ist, die Frequenz f2, bei welcher die maximale Komponente von dem Spektrum des Stroms, der durch die Spule 80 des Filterschaltkreises 31 fließt, erzeugt wird, relativ nahe zu der resonanten Frequenz des Filterschaltkreises 31. Somit wird, wie es in der 9 gezeigt ist, die Welligkeit des Stroms, welcher durch die Spule 80 fließt, relativ groß werden.
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Wenn man die 6 mit der 9 vergleicht, kann man gemäß der Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Welligkeit des Stroms, welche in dem Filterschaltkreis 31 aufgrund einer Resonanz des Filterschaltkreises 31 erzeugt wird, reduziert werden. Daher können Beschädigungen, welche an den Kondensatoren 60 und 70 oder der Spule 80 in dem Filterschaltkreis 31 erfolgen, reduziert werden.
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Die resonante Frequenz des Filterschaltkreises 31 kann leicht variieren aufgrund von Variierungen von Eigenschaften der Kondensatoren 60 und 70 und der Spule 80 oder aufgrund der Variierung von einer Länge von dem Paar von Busleitungen 30 zwischen dem Kondensator 60 und dem Kondensator 70 Jedoch wird gemäß der Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, wenn das zweiphasige Modulationsschema oder das dreiphasige Modulationsschema ausgewählt ist, da die Frequenz f1, welche die maximale Komponente von dem Spektrum des Stroms erzeugt, relativ spürbar abweichend von der resonanten Frequenz des Filterschaltkreises 31 ist, eine Wirkung von einer Änderung von der resonanten Frequenz aufgehoben.
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So wie bei der obigen Beschreibung ist gemäß der Motorantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinrichtung 100 eine Einrichtung, welche wahlweise das Modulationsschema der Pulsweitenmodulation von mehreren Modulationsschemata her schaltet. Des Weiteren ist das Paar der Busleitungen 30, welches ein Beispiel des Stromversorgungspfades von dem Gleichstrom 20 zu dem Wechselrichterschaltkreis 40 ist, mit dem Filterschaltkreis 31 einschließlich der Kondensatoren 60 und 70 und der Spule 80 versehen, und der Filterschaltkreis 31 ist der elektrisch resonante Schaltkreis und schaltet das Schaltelement.
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So wie bei dem Vergleichsbeispiel sind die Trägerwellenfrequenzen der Referenzträgerwellen der mehreren Modulationsschemata eingestellt, die gleichen zu sein. In diesem Fall führt die Steuereinrichtung 100 einen gleichförmigen Frequenzmodus aus. Bei dem gleichförmigen Frequenzmodus wird ein Modulationsschema, bei welchem eine Stromspitzenfrequenz, welche ein maximaler Wert von einer Frequenzkomponente (Amplitude) von dem Strom ist, welcher durch die Spule 80 während des Schaltens des Schaltelements fließt, am nächsten zu der resonanten Frequenz des Filterschaltkreises 31 ist, als ein Modulationsschema einer resonanten Veranlassung bezeichnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das dreiphasige Modulationsschema das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung in dem gleichförmigen Frequenzmodus.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt, wenn die Steuereinrichtung 100 zum Ausführen der Pulsweitenmodulation das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung, welches das dreiphasige Modulationsschema ist, auswählt, die Steuereinrichtung 100 die Welle einer Pulsweitenmodulation unter Verwenden der Referenzträgerwelle, welche hinsichtlich einer Trägerwellenfrequenz von den Referenzträgerwellen verschieden ist von dann, wenn andere Modulationsschemata ausgewählt sind, derart, dass die Stromspitzenfrequenz und die resonante Frequenz mehr abweichend voneinander sind als diejenigen in dem gleichförmigen Frequenzmodus.
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Wenn die Pulsweitenmodulation in dem Modulationsschema einer resonanten Veranlassung ausgeführt wird, das am leichtesten elektrisch mit dem Filterschaltkreis 31 in dem gleichförmigen Frequenzmodus mitschwingt, ändert sodann die Steuereinrichtung 100 die Trägerwellenfrequenz derart, dass eine Stromspitzenfrequenz und die resonante Frequenz voneinander abweichend sind relativ zu dem gleichförmigen Frequenzmodus, und verwendet die Referenzträgerwelle, welche hinsichtlich einer Trägerwellefrequenz von den Referenzträgerwellen der anderen Modulationsschemata verschieden ist. Bei dem Modulationsschema, in welchem eine Resonanz am leichtesten in dem gleichförmigen Frequenzmodus erzeugt wird, kann daher eine Resonanz von dem Filterschaltkreis reduziert werden. In diesem Fall kann, selbst wenn die Pulsweitenmodulation wahlweise zu den anderen Modulationsschemata geschaltet wird, die Welligkeit des Stroms, welche in dem Filterschaltkreis 31 erzeugt wird, reduziert werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Phasen von dem Synchronmotor 12 drei Phasen, und mehrere Modulationsschemata umfassen das zweiphasige Modulationsschema und das dreiphasige Modulationsschema. Wenn des Weiteren die Steuereinrichtung 100 eines von den zwei Schemata, welche das zweiphasige Modulationsschema und das dreiphasige Modulationsschema sind, auswählt, um die Pulsweitenmodulation auszuführen, derart, dass die Stromspitzenfrequenz von dem einen von den zwei Schemata, welches das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung ist, näher zu der Stromspitzenfrequenz von dem anderen von den zwei Schemata als dem gleichförmigen Frequenzmodus wird, erzeugt die Steuereinrichtung 100 die Welle einer Pulsweitenmodulation unter Verwenden der Referenzträgerwelle, welche hinsichtlich der Trägerwellenfrequenz von der Referenzträgerwelle von dann verschieden ist, wenn das andere von den zwei Schemata ausgewählt wird.
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Sodann verwendet die Steuereinrichtung 100, wenn die Steuereinrichtung 100 eines von den zwei Schemata auswählt, welches leicht elektrisch mit dem Filterschaltkreis 31 in dem gleichförmigen Frequenzmodus mitschwingt, zum Ausführen der Pulsweitenmodulation die Referenzträgerwelle, welche hinsichtlich der Trägerwellenfrequenz von der Referenzträgerwelle von dem anderen Modulationsschema verschieden ist, derart, dass die Stromspitzenfrequenz und die resonante Frequenz weiter abweichend voneinander sind als diejenigen in dem gleichförmigen Frequenzmodus, und die Stromspitzenfrequenz von dem zweiphasigen Modulationsschema und die Stromspitzenfrequenz von dem dreiphasigen Modulationsschema werden aneinander angenähert.
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Bei dem Modulationsschema, in welchem die Resonanz leicht in dem gleichförmigen Frequenzmodus erzeugt wird, kann daher die Resonanz von dem Filterschaltkreis 31 in gleicher Weise reduziert werden wie bei dem Modulationsschema, in welchem es schwierig ist, dass die Resonanz erzeugt wird Selbst wenn die Pulsweitenmodulation wahlweise auf das zweiphasige Modulationsschema oder das dreiphasige Modulationsschema geschaltet wird, kann somit eine Welligkeit des Stroms, welche in dem Filterschaltkreis 31 erzeugt wird, auf sichere Art und Weise reduziert werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung in dem gleichförmigen Frequenzmodus das dreiphasige Modulationsschema. Wenn die Steuereinrichtung 100 das dreiphasige Modulationsschema zum Ausführen der Pulsweitenmodulation auswählt, erzeugt des Weiteren die Steuereinrichtung 100 die Welle einer Pulsweitenmodulation unter Verwenden der Referenzträgerwelle, welche eine Trägerwellenfrequenz einer Hälfte von derjenigen von dann aufweist, wenn das zweiphasige Modulationsschema zum Ausführen der Pulsweitenmodulation ausgewählt wird.
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Sodann können die Stromspitzenfrequenz (die hauptsächliche Komponente f1, wie in der 3 gezeigt) von dann, wenn das zweiphasige Modulationsschema ausgewählt ist, und die Stromspitzenfrequenz (die sekundäre Komponente f1, wie in der 4 gezeigt) von dann, wenn das dreiphasige Modulationsschema ausgewählt ist, zueinander passend bzw. angeglichen gemacht werden. In dem dreiphasigen Modulationsschema, bei welchem die Resonanz leicht in dem gleichförmigen Frequenzmodus erzeugt wird, kann daher die Resonanz des Filterschaltkreises 31 auf gleiche Weise reduziert werden wie das zweiphasige Modulationsschema, in welchem es für die Resonanz schwierig ist, erzeugt zu werden. Somit kann, selbst wenn die Pulsweitenmodulation wahlweise zu dem zweiphasigen Modulationsschema oder dem dreiphasigen Modulationsschema geschaltet wird, die Welligkeit des Stroms, welche in dem Filterschaltkreis 31 erzeugt wird, weiter auf sichere Art und Weise reduziert werden.
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Andere Ausführungsform
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Als die obige Beschreibung ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt und kann an verschiedenen Ausführungsformen innerhalb der Idee und des Umfangs der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
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Gemäß der obigen Ausführungsform stellt die Steuereinrichtung 100, wenn die Steuereinrichtung 100 das dreiphasige Modulationsschema zum Ausführen der Pulsweitenmodulation auswählt, die Stromspitzenfrequenz auf f1 ein unter Verwenden der Referenzträgerwelle, welche die halbe Trägerwellenfrequenz von derjenigen aufweist, wenn das zweiphasige Modulationsschema zum Ausführen der Pulsweitenmodulation ausgewählt ist. Dies ist jedoch nicht beschränkend Selbst wenn die Trägerwellenfrequenz von dann, wenn das dreiphasige Modulationsschema ausgewählt wird, nicht auf eine Hälfte von dann reduziert wird, wenn das zweiphasige Modulationsschema ausgewählt ist, kann die Steuereinrichtung 100 die Stromspitzenfrequenz von dem dreiphasigen Modulationsschema steuern, um nahe zu derjenigen von dem zweiphasigen Modulationsschema zu sein, durch ein weiteres Trennen der Stromspitzenfrequenz von dem dreiphasigen Modulationsschema von der resonanten Frequenz als diejenige in dem gleichförmigen Frequenzmodus. In diesem Fall kann, da die Frequenz nicht beträchtlich verringert wird, wenn das dreiphasige Modulationsschema ausgewählt ist, eine Erzeugung eines Rauschens bzw. Geräuschs (engl.: sound) oder eine Erzeugung einer Oszillation reduziert werden.
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Gemäß der obigen Ausführungsform ist das dreiphasige Modulationsschema das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung von dem gleichförmigen Frequenzmodus. Das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung von dem gleichförmigen Frequenzmodus ist jedoch nicht auf die dreiphasige Modulation beschränkt. Zum Beispiel sind die Stromspitzenfrequenzen von dem dreiphasigen Modulationsschema und dem zweiphasigen Modulationsschema beide größer als die resonante Frequenz in dem gleichförmigen Frequenzmodus, und das zweiphasige Modulationsschema kann das Modulationsschema einer resonanten Veranlassung des gleichförmigen Frequenzmodus sein. In diesem Fall wird die Trägerwellenfrequenz von dann, wenn das zweiphasige Modulationsschema ausgewählt ist, erhöht, um weiter abweichend von der resonanten Frequenz als diejenige in dem gleichförmigen Frequenzmodus zu sein.
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Gemäß der obigen Ausführungsform schaltet die Steuereinrichtung 100 wahlweise zwischen dem zweiphasigen Modulationsschema und dem dreiphasigen Modulationsschema. Die Steuereinrichtung 100 ist jedoch nicht auf das oben Gesagte beschränkt. Die Steuereinrichtung 100 kann wahlweise unter drei oder mehr Modulationsschemata schalten. Wenn zum Beispiel die Steuereinrichtung 100 wahlweise unter drei Modulationsschemata schaltet, wählt die Steuereinrichtung 100 mindestens ein Modulationsschema aus, in welchem die Trägerwellenfrequenz des Modulationsschemas einer resonanten Veranlassung weiter abweichend von der resonanten Frequenz als diejenige in dem gleichförmigen Frequenzmodus ist:
Des Weiteren umfassen die drei Modulationsschemata ein erstes Modulationsschema (Modulationsschema einer resonanten Veranlassung), ein zweites Modulationsschema und ein drittes Modulationsschema. Die Stromspitzenfrequenz des ersten Modulationsschemas ist näher zu der resonanten Frequenz als diejenige von dem zweiten Modulationsschema, und die Stromspitzenfrequenz des zweiten Modulationsschemas ist näher zu der resonanten Frequenz als diejenige von dem dritten Modulationsschema. Wenn die Steuereinrichtung 100 wahlweise unter dem ersten Modulationsschema, dem zweiten Modulationsschema und dem dritten Modulationsschema schaltet, kann lediglich die Trägerwellenfrequenz von dann, wenn das erste Modulationsschema ausgewählt ist, abweichend von der resonanten Frequenz relativ zu dem gleichförmigen Frequenzmodus sein. In diesem Fall sind das zweite Modulationsschema und das dritte Modulationsschema andere Modulationsschemata. Auf alternative Weise kann die Trägerfrequenz von dann, wenn das erste Modulationsschema oder das zweite Modulationsschema ausgewählt ist, abweichend sein von der resonanten Frequenz relativ zu dem gleichförmigen Frequenzmodus. In diesem Fall ist das dritte Modulationsschema das andere Modulationsschema.
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Die mehreren Modulationsschemata der vorliegenden Erfindung sind nicht auf das zweiphasige Modulationsschema und das dreiphasige Modulationsschema beschränkt, und andere Modulationsschemata können auf die vorliegende Erfindung angewendet werden. Zum Beispiel kann ein einphasiges Modulationsschema als eines von den Modulationsschemata verwendet werden.
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Gemäß der obigen Ausführungsform ist der Filterschaltkreis 31 durch Kondensatoren 60 und 70, die Spule 80 und Verdrahtungen, welche mit den Kondensatoren 60 und 70 und der Spule 80 verbunden sind, aufgebaut. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obige Ausgestaltung beschränkt. Der Filterschaltkreis sollte ein Kondensatorelement und ein Spulenelement umfassen. Der Filterschaltkreis 31 ist zum Beispiel ohne die Spule 80, welche aus einem Spulenkörper hergestellt ist, vorgesehen, und das Paar der Busleitungen 30 zwischen den Kondensatoren 60 und 70 wird das Spulenelement gemäß einer Länge von dem Paar der Busleitungen 30 oder einer umgebenden Form von dem Paar der Busleitungen 30.
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Auf alternative Art und Weise kann der Filterschaltkreis des Weiteren ein zusätzliches Element umfassen, um eine Verlagerung der resonanten Frequenz oder eine Dämpfung einer resonanten Eigenschaft relativ zu dem Filterschaltkreis, welcher die Kondensatoren 60 und 70, die Spule 80 in der obigen Ausführungsform umfasst, zu erreichen. In diesem Fall wird eine Ausgestaltung des Filterschaltkreises, welcher das zusätzliche Element umfasst, kompliziert, und eine Zunahme einer Größe von dem Filterschaltkreis wird hervorgerufen Gemäß der obigen Ausführungsform ist die Motorantriebsvorrichtung an ein Fahrzeug angewendet. Wenn eine Einschränkung eines Montageraums groß ist, gibt es eine Wirkung einer Verbesserung betreffend die Ausgestaltung des Filterschaltkreises, um sie daran zu hindern, kompliziert zu werden und in der Größe von dem Filterschaltkreis vergrößert zu werden, durch das Anwenden der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der oben genannten Ausführungsform ist der Synchronmotor 12, welcher durch die Motorantriebsvorrichtung angetrieben wird, ein dreiphasiger Motor. Der Synchronmotor 12 ist jedoch nicht auf den dreiphasigen Motor beschränkt. Zum Beispiel kann der Synchronmotor 12 ein Motor sein, welcher vier oder mehr Phasen aufweist.
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Gemäß der oben genannten Ausführungsform treibt die Motorantriebsvorrichtung einen Motor an, welcher einen Kompressionsmechanismus eines Kompressors verwendet, der in dem Wärmepumpenkreislauf der Klimaanlagenvorrichtung des Fahrzeugs vorgesehen ist, als eine Last. Die Motorantriebsvorrichtung ist jedoch nicht darauf beschränkt, den oben genannten Motor anzutreiben.
