CN105594115A - 磁阻电机系统 - Google Patents

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CN105594115A CN201480054741.6A CN201480054741A CN105594115A CN 105594115 A CN105594115 A CN 105594115A CN 201480054741 A CN201480054741 A CN 201480054741A CN 105594115 A CN105594115 A CN 105594115A
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Abstract

用于控制电动机的操作的方法和设备。控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置。所述控制器还被配置为基于盘的位置来控制发送到所述线圈的电流。所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变。

Description

磁阻电机系统
背景技术
本公开一般地涉及电动机系统，并且具体地，涉及控制电动机(electricmotor)系统。更具体地，本公开涉及用于控制磁阻电机(reluctancemotor)系统的方法和设备。
电动机是将电力转换为机械动力的装置。电动机被用于各种应用。这些应用包括鼓风机、泵、器械、盘(disc)驱动器、钻头以及可以在这些和其它类型的平台中找到的其它类型的装置。
一种类型的电动机是磁阻电机。磁阻电机例如可以是异步磁阻电机、可变磁阻电机、开关磁阻电机、可变磁阻步进电机，或一些其它相似类型的电机。
这些类型的电机可以针对期望的成本提供期望水平的功率密度。磁阻电机可以提供按期望水平的准确度保持位置的能力。与其它类型的电动机相比，磁阻电机除了提供定位准确度之外还可以在较小尺寸情况下提供期望水平的转矩。对于各种应用来说这些类型的电机可能是理想的。例如，磁阻电机可以被用来将飞机的空气动力操纵面移动到适当位置中。例如，磁阻电机可以被用来将稳定器、方向舵、襟翼、副翼以及其它适合的操纵面移动到期望位置中。另外，磁阻电机还可以被用于飞机的推进。
尽管可变磁阻电机可以提供期望水平的转矩和定位准确度，但是按期望水平的平稳度管理磁阻电机的移动可能比期望的更难。因此，将期望具有考虑到上面所讨论的问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和设备。
发明内容
在一个例示性实施方式中，一种设备包括控制器，该控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置。所述控制器还被配置为基于盘的位置来控制发送到所述线圈的电流。所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变。
在另一例示性实施方式中，一种电动机系统包括电动机和控制器。所述电动机具有盘和板，所述板具有与所述板物理上关联的线圈，所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变。所述控制器被配置为基于为所述线圈测量的电感来识别所述盘相对于板的位置。所述控制器还被配置为基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流。
在又一例示性实施方式中，提供了一种用于控制电动机的操作的方法。识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置。基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流。所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变。
在另一例示性实施方式中，一种系统包括液压电机系统、磁阻电机系统以及与所述磁阻电机关联的控制器。所述磁阻电机系统作为用于所述液压电机系统的增压器。所述控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置。所述控制器还被配置为基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流。
在又一例示性实施方式中，一种电动机系统包括与第一电动机关联的第一控制器以及与第二电动机关联的第二控制器。所述第一控制器被配置为识别第一盘相对于具有与第一板物理上关联的第一线圈的所述第一板的位置。所述第一控制器还被配置为基于所述第一盘的所述位置来控制发送到所述第一线圈的电流。所述第二控制器被配置为识别第二盘相对于具有与第二板物理上关联的第二线圈的所述第二板的位置。所述第二控制器还被配置为基于所述第二盘的所述位置来控制发送到所述第二线圈的电流。所述第一控制器和所述第二控制器被配置为并行操作。
在又一例示性实施方式中，一种电动机系统包括控制器以及与该控制器关联的电动机。所述控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置。所述控制器还被配置为基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流。所述控制器还被配置为接收被命令的转臂位置，识别当前转臂位置，并且生成针对所述盘的速率命令。
此外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
条款1.一种包括控制器的设备，所述控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置并且基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流，其中，所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变。
条款2.根据条款1所述的设备，该设备还包括转子，该转子具有与所述盘上的第二齿啮合的第一齿，其中，所述盘的移动引起所述转子的旋转。
条款3.根据条款2所述的设备，其中，所述盘以及具有所述线圈的所述板形成电机，并且其中，所述电机被配置为连接到从空气动力操纵面、螺旋桨和轮中的一个中选择的装置。
条款4.根据条款1所述的设备，该设备还包括传感器系统，该传感器系统被配置为生成关于所述盘的所述位置的信息。
条款5.根据条款4所述的设备，其中，所述传感器系统由电感传感器、编码器、霍尔效应传感器、激光测距仪、相机、距离传感器或电流传感器中的至少一种组成。
条款6.根据条款1所述的设备，其中，所述控制器被配置为基于为所述线圈测量的电感来识别所述盘相对于具有与所述板物理上关联的所述线圈的所述板的所述位置。
条款7.根据条款1所述的设备，其中，所述控制器包括：法线向量计算器，该法线向量计算器被配置为根据所述线圈的电感信息和线圈位置信息来识别所述盘的盘法线向量；叉积生成器，该叉积生成器被配置为根据所述盘法线向量和板法线向量的叉积来识别向量；以及最近点识别器，该最近点识别器被配置为根据从所述叉积生成器接收的向量信息来识别所述最近点的角度，其中，所述向量信息基于所述向量。
条款8.根据条款1所述的设备，其中，所述盘是第一盘，所述板是第一板，所述线圈是第一线圈，所述位置是第一位置，以及所述控制器还被配置为识别第二盘相对于具有与第二板物理上关联的第二线圈的第二板的第二位置并且基于所述第二盘的所述第二位置来控制发送到所述第二线圈的电流。
条款9.根据条款1所述的设备，其中，所述盘按章动运动而移动。
条款10.根据条款1所述的设备，其中，所述盘和所述板形成从磁阻电机、可变磁阻电机和虚拟椭圆装置中的一个中选择的电动机。
条款11.根据条款1所述的设备，其中，所述控制器被配置为基于所述线圈中流动的所述电流来识别电动机的占空比状态并且基于所述电动机的所述占空比状态来生成用于在范围内控制发送到所述线圈的所述电流的电流命令。
条款12.根据条款1的所述的设备，该设备还包括：电动机，该电动机包括所述盘、所述板和所述线圈；以及液压电机系统，其中，所述控制器被配置为控制所述液压电机系统的操作。
条款13.根据条款1所述的设备，其中，所述控制器、所述盘和所述板形成位于从以下各项中的一个中选择的平台中的电动机：移动平台、固定平台、陆基结构、水基结构、天基结构、飞机、无人机、钻井设备、电动起重机、风车、绞车、水面舰艇、坦克、人员运输车、火车、航天器、空间站、卫星、潜艇、汽车、发电厂、桥梁、水坝、房屋、制造工厂、建筑物、机器人、机械臂以及电动推进系统。
条款14.一种电动机系统，该电动机系统包括：电动机，该电动机具有盘和板，所述板具有与所述板物理上关联的线圈，所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变；以及控制器，该控制器被配置为基于为所述线圈测量的电感来识别所述盘相对于所述板的位置并且基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流。
条款15.根据条款14所述的电动机系统，该电动机系统还包括转子，该转子具有与所述盘上的第二齿啮合的第一齿，其中，所述盘的移动引起所述转子的旋转。
条款16.根据条款14所述的电动机系统，该电动机系统还包括传感器系统，该传感器系统被配置成为所述线圈测量所述电感。
条款17.根据条款14所述的电动机系统，其中，所述控制器包括：法线向量计算器，该法线向量计算器被配置为根据所述线圈的电感信息和线圈位置信息来识别所述盘的盘法线向量；叉积生成器，该叉积生成器被配置为根据所述盘法线向量和板法线向量的叉积来识别向量；以及最近点识别器，该最近点识别器被配置为根据从所述叉积生成器接收的向量信息来识别所述最近点的角度，其中，所述向量信息基于所述向量。
条款18.根据条款14所述的电动机系统，其中，所述盘按章动运动而移动。
条款19.一种用于控制电动机的操作的方法，该方法包括：识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置；以及基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流，其中，所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变。
条款20.根据条款19所述的方法，其中，所述识别步骤包括：基于为所述线圈测量的电感来识别所述盘的第一法线向量；生成所述盘的所述第一法线向量和所述板的第二法线向量的叉积；以及基于所述盘的所述第一法线向量和所述板的所述第二法线向量的所述叉积来识别所述盘相对于所述板的所述最近点的角位置。
条款21.根据条款19所述的方法，其中，所述盘的移动引起具有与所述盘上的第二齿啮合的第一齿的转子的旋转。
条款22.根据条款21所述的方法，其中，所述转子连接到从空气动力操纵面、螺旋桨和轮中的一个中选择的装置。
条款23.根据条款19所述的方法，其中，传感器系统被配置为生成关于所述盘的所述位置的信息。
条款24.一种系统，该系统包括：液压电机系统；磁阻电机系统，其中，所述磁阻电机系统作为用于所述液压电机系统的增压器；以及控制器，该控制器与所述电动机关联，所述控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置并且基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流。
条款25.一种电动机系统，该电动机系统包括：与第一电动机关联的第一控制器，该第一控制器被配置为识别第一盘相对于具有与第一板物理上关联的第一线圈的所述第一板的第一位置并且基于所述第一盘的所述位置来控制发送到所述第一线圈的电流；以及与第二电动机关联的第二控制器，该第二控制器被配置为识别第二盘相对于具有与第二板物理上关联的第二线圈的所述第二板的位置，并且基于所述第二盘的所述位置来控制发送到所述第二线圈的电流，其中，所述第一控制器和所述第二控制器被配置为并行操作。
条款26.一种电动机系统，该电动机系统包括：控制器，该控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置并且基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流；以及与所述控制器关联的电动机，其中，所述控制器还被配置为接收被命令的转臂位置，识别当前转臂位置，并且生成针对所述盘的速率命令。
这些特征和功能能够被独立地实现在本公开的各个实施方式中，或者可以在能够参照以下描述和附图看到另外的细节的其它的实施方式中被组合。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是例示性实施方式的特性的新颖特征。然而，将在结合附图阅读时通过参照本公开的例示性实施方式的以下详细描述来最好地理解例示性实施方式以及优选使用模式、另外的目标及其特征，其中：
图1是根据例示性实施方式的电动机环境的框图的例示；
图2是根据例示性实施方式的磁阻电机的例示；
图3是根据例示性实施方式的磁阻电机的分解图的例示；
图4是根据例示性实施方式的磁阻电机中的板上的盘的例示；
图5是根据例示性实施方式的板的顶面的例示；
图6是根据例示性实施方式的用于识别盘的位置的等式的例示；
图7是根据例示性实施方式的用于识别盘的位置的控制器中的部件的例示；
图8是根据例示性实施方式的盘的位置的例示；
图9是根据例示性实施方式的用于识别盘的位置的控制器中的部件的例示；
图10是根据例示性实施方式的电动机控制系统的例示；
图11是根据例示性实施方式的具有增压器的液压电机系统的例示；
图12是根据例示性实施方式的电动机组的例示；
图13是根据例示性实施方式的电流控制器的框图的例示；
图14是根据例示性实施方式的占空比状态的表的例示；
图15是根据例示性实施方式的四象限控制的例示；
图16是根据例示性实施方式的用于控制电动机的操作的过程的流程图的例示；
图17是根据例示性实施方式的用于识别盘在电动机中的位置的过程的流程图的例示；
图18是根据例示性实施方式的用于操作电动机系统的过程的流程图的例示；
图19是根据例示性实施方式的用于控制发送到电动机的电流的过程的流程图的例示；
图20是根据例示性实施方式的数据处理系统的框图的例示；
图21是根据例示性实施方式的飞机制造和服务方法的框图的例示；以及
图22是可以实现例示性实施方式的飞机的框图的例示。
具体实施方式
例示性实施方式辨识并考虑到许多考虑事项。例如，例示性实施方式辨识并考虑到电动机的平稳移动可能是期望的一种类型的磁阻电机是虚拟椭圆装置(VED)。利用这种电动机，盘被安装在相对于具有线圈的板的磁极上。
例示性实施方式辨识并考虑到盘的位置可以基于线圈中的电流相对于具有线圈的板移动。例如，盘可以移动，使得盘的外围的最近点响应于发送到线圈的电流的变化而改变位置。这种移动可以是不发生盘的旋转的章动运动。
例示性示例辨识并考虑到盘的位置可以被用来向线圈发送电流以提供盘的期望运动。例示性实施方式还辨识并考虑到可以用来识别盘的位置的一个方式是通过针对盘的位置识别定时的模拟。换句话说，这些模拟可以识别相对于具有线圈的板，盘的外围的最近点对于在虚拟椭圆装置的操作期间的给定时间点被预期在哪里。基于这些模拟，可以生成用于向线圈发送电流以移动盘的命令。然而，这种解决方案未考虑到环境因素可能改变虚拟椭圆装置操作的定时或方式。结果，电机的操作可能不如期望的那样平稳。
因此，例示性实施方式提供了用于控制具有盘的电动机的方法和设备，所述盘具有带在电动机的操作期间改变的最近点的外围。该设备包括控制器。该控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的板的位置，并且基于盘的位置来控制发送到线圈的电流。盘被配置为移动，使得盘与板之间的最近点沿着盘的外围改变。
例示性实施方式还辨识并考虑到按期望水平的准确度识别盘的位置可能比期望的更难。结果，在识别盘的位置时的准确度不如期望的那样好的情况下移动可能不如期望的那样平稳。因此，在例示性实施方式中，可以基于线圈的电感来识别盘的位置。可以在电动机的操作期间测量电感。此外，可以在电动机的操作期间而不是通过根据模拟基于时间预测位置来识别位置。可以在电动机的操作期间使用测量结果、计算结果或二者来识别位置。
现在参照图，具体地参照图1，根据例示性实施方式描绘电动机环境的框图的例示。电动机环境100是可以实现例示性实施方式的环境的示例。
如所描绘的，电动机环境100包括电动机系统102。如所描绘的，电动机系统102包括电动机组104、电源106、控制器108和传感器系统110。在电动机组104中可以存在不同类型的电机。例如，可以从磁阻电机、可变磁阻电机、虚拟椭圆装置或其它适合类型的电机中的一个中选择电动机组104中的电动机。在这个例示性示例中，电动机组104可以是直流(DC)电动机。
如所例示的，电动机组104采取磁阻电机组112的形式。如在此参照项所使用的“组”意指一个或更多个项。例如，电动机组104是一个或更多个电动机。
电源106通过控制器108向电动机组104供应电流114。电源106可以采取各种形式。例如，可以从电池、将交流转换为直流的电源单元、发电机或某种其它适合的部件中的至少一个中选择电源106。
如本文所使用，短语“…中的至少一个”当与项的列表一起使用时，意味着可以使用所列举的项中的一个或更多个的不同组合并且仅列表中的各项中的一个可能是需要的。例如，“项A、项B或项C中的至少一个”可以包括但不限于项A、项A和项B或项B。这个示例还可以包括项A、项B和项C或项B和项C。当然，可以存在这些项的任何组合。在其它示例中，“...中的至少一个”可以是例如但不限于两项A、一项B和十项C；四项B和七项C；以及其它适合的组合。项可以是特定的对象、事物或类别。换句话说，...中的至少一个意指项的任何组合，并且可以从列表中使用许多项，但是并非列表中的所有项是需要的。
在这些例示性示例中控制器108是硬件装置。控制器108可以包括软件。硬件可以包括操作来在控制器108中执行操作的电路。
在例示性示例中，硬件可以采取电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件或被配置为执行许多操作的某种其它适合类型的硬件的形式。利用可编程逻辑器件，装置被配置为执行许多操作。装置可以在以后被重新配置或者可以被永久地配置为执行许多操作。例如，可编程逻辑器件的示例包括可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列以及其它适合的硬件器件。另外，过程可以被实现在集成有无机部件的有机部件中，并且/或者可以完全由排除人类的有机部件组成。例如，过程可以作为电路被实现在有机半导体中。
可以在计算机系统116中实现控制器108。计算机系统116可以包括一个或更多个计算机。当在计算机系统116中存在超过一个计算机时，这些计算机可以通过诸如网络的通信介质彼此通信。
在这个例示性示例中，控制器108被配置为控制电动机组104的操作。具体地，控制器108可以控制磁阻电机组112内的磁阻电机118。在这个示例中磁阻电机118是电动机。如所描绘的，磁阻电机118包括盘120、板122和线圈124。在这个例示性示例中，线圈124与板122物理上关联。
当一个部件与另一部件“物理上关联”时，该关联在所描绘的示例中是物理关联。例如，第一部件(诸如线圈124)可以被认为通过被固定到第二部件(诸如板122)、结合到第二部件、安装到第二部件、焊接到第二部件、系到第二部件和/或按照某种其它适合的方式连接到第二部件而与第二部件物理上关联。第一部件还可以使用第三部件连接到第二部件。第一部件还可以被认为通过被形成为第二部件的一部分、第二部件的延伸或二者而与第二部件物理上关联。
在这个例示性示例中，盘120是物理结构。盘120可以具有有圆形形状、椭圆形形状或某种其它适合的形状的横截面。盘120的三维形状例如可以是椭圆球体、半球或某种其它适合的三维形状。
并且，盘120被配置为具有相对于板122的最近点126。最近点126可以沿着盘120相对于板122的表面140的外围128。在一些例示性示例中，最近点126可以是盘120与板122之间的点，在那里发生两个部件之间的接触，而在一些其它例示性示例中，在最近点126处不发生两个部件之间的接触。
盘120可以由与线圈124中的磁场相互作用的许多不同材料组成。在例示性示例中，盘120可以包括具有被配置为支持在它本身内形成磁场的磁导率的任何材料，其中磁场具有期望水平。例如，盘120可以由铁磁材料组成。可以从诸如铁、镍、钴、包含这些材料中的一种或更多种的金属合金的材料以及其它适合的材料中选择盘120的材料。
盘120被配置为移动，使得盘120与板122之间的最近点126沿着盘120的外围128改变。在例示性示例中，盘120的移动130是通过控制发送到磁阻电机118中的线圈124的电流114来生成的。在一些例示性示例中，盘120可以采取摇摆板的形式。
如所描绘的，控制器108被配置为识别盘120相对于具有与板122物理上关联的线圈124的板122的位置132。此外，控制器108被配置为基于位置132来控制发送到线圈124的电流114。这种控制导致盘120移动，使得盘120与板122之间的最近点126沿着盘120的外围128改变。
在这个例示性示例中，盘120按章动运动而移动。这个章动运动可以是盘120的摆动，以在无需使盘120旋转的情况下改变最近点126。
利用对位置132的识别，控制器108可以控制发送到线圈124的电流114，使得发生盘120的移动130。控制可以是这样的，即对于盘120来说移动130可以是平稳、阶跃式或某种其它类型的期望移动中的至少一种。
在例示性示例中，位置132使用传感器系统110来识别。传感器系统110是硬件系统并且可以包括软件。如所描绘的，传感器系统110被配置为生成关于盘120的位置132的信息134。在例示性示例中，传感器系统110可以由电感传感器、编码器、霍尔效应传感器、激光测距仪、相机、距离传感器、电流传感器或某种其它适合类型的传感器中的至少一种组成。
信息134可以采取各种形式。例如，信息134可以包括用来计算位置132的测量结果或其它适合类型的信息。
例如，信息134可以包括为线圈124测量的电感。结果，信息134可以由控制器108用来基于由传感器系统110为线圈124测量的电感来识别盘120相对于具有与板122物理上关联的线圈124的板122的位置132。在其它例示性示例中，传感器系统110可以根据线圈124中的电感的测量结果来计算位置132，并且发送位置132作为由控制器108识别的信息134。
当按期望水平的准确度识别位置132时，可以控制电流114，使得移动130具有诸如平稳移动的期望移动。按照这种方式，磁阻电机118可以连接到平台138中的装置136。磁阻电机118可以移动装置136或装置136中的一组部件中的至少一个。
装置136可以采取不同的形式。例如，可以从空气动力操纵面、螺旋桨、轮以及某种其它适合的装置中的一个中选择装置136。平台138也可以采取不同的形式。例如，可以从以下各项中的一个中选择平台138：移动平台、固定平台、陆基结构、水基结构、天基结构、飞机、无人机、钻井设备、电动起重机、风车、绞车、水面舰艇、坦克、人员运输车、火车、航天器、空间站、卫星、潜艇、汽车、发电厂、桥梁、水坝、房屋、制造工厂、建筑物、机器人、机械臂、电动推进系统以及某种其它适合类型的平台。
图1中的电动机环境100的例示不意在暗示对可以用来实现例示性实施方式的方式的物理或架构构成限制。可以使用除所例示的部件之外和/代替所例示的部件的其它部件。一些部件可能是不必要的。并且，这些块被呈现来例示一些功能部件。这些块中的一个或更多个当被实现在例示性实施方式中时可以被组合、划分或组合并划分为不同的块。
例如，控制器108还可以被配置为识别第二盘相对于具有与第二板物理上关联的第二线圈的第二板的第二位置，并且基于第二盘的第二位置来控制发送到第二线圈的电流。这些部件可以位于电动机组104中的另一电动机中。
在这个例示性示例中，板122和线圈124作为单独的功能部件被示出。在其它例示性示例中，可以将这两个功能部件实现为线圈124与板122集成在一起的单个物理结构。
接下来参照图2，根据例示性实施方式描绘磁阻电机的例示。在这个例示中，磁阻电机200是图1中以块形式示出的磁阻电机118的实施方式的示例。在这个特定示例中，磁阻电机200是虚拟椭圆装置。
磁阻电机200包括外壳204。外壳204具有第一部分206和第二部分208。第一部分206用幻影示出以提供位于外壳204内的其它部件的视图。如可以在此视图中看到的，磁阻电机200还包括板210、线圈212、柱214、传感器216、盘218、转子220和轴222。
如可以在此视图中看到的，线圈212和传感器216与板210物理上关联。柱214从板210延伸并支承盘218。
线圈212是图1中以块形式示出的线圈124的物理实施方式的示例。在这个例示性示例中，线圈212可以是许多线圈。如本文所使用的“许多”意指一个或更多个。例如，许多线圈212是线圈212中的一个或更多个。
可以向线圈212发送电流以引起盘218的移动。传感器216是可以在图1中以块形式示出的传感器系统110中的传感器的物理实施方式的示例。在这个示例中，传感器216被配置为检测线圈212的电感。传感器216被配置为根据线圈212中检测到的电感来生成关于盘218相对于板210的位置的信息。
转子220具有啮合盘218的表面230上的第二齿228的表面226上的第一齿224。盘218的移动引起转子220的移动。具体地，盘218的移动在箭头234的方向上引起转子220的旋转。
轴222从转子220的表面232延伸出外壳204的第一部分206中的开口236。在所描绘的示例中，轴222被配置为连接到诸如空气动力操纵面、螺旋桨、轮或某种其它适合的装置的装置。磁阻电机200还被配置为连接到诸如图1中以块形式示出的控制器108的控制器。
接下来参照图3，根据例示性示例描绘磁阻电机的分解图的例示。在此视图中，看到转子220的轴承300。轴承300被配置为使转子220保持在外壳204的第一部分206中，使得转子220可以在箭头234的方向上旋转。
现在转向图4，根据例示性实施方式描绘磁阻电机中的板上的盘的例示。在这个例示中，盘218被示出在从板210的顶面426延伸的柱214上。其它部件未示出以避免使盘218相对于板210的定位的说明混淆。
在这个例示中，线圈212与板210物理上关联。线圈212包括线圈A400、线圈B402和线圈C404。在这个例示性示例中，可以按照期望的方式向线圈A400、线圈B402和线圈C404发送电流以移动盘218。可以在不同时间以不同水平向线圈A400、线圈B402和线圈C404发送电流以按照期望的方式移动盘218。例如，所期望的移动可以是盘218的平稳移动、阶梯式移动或某种其它适合类型的移动中的至少一种。
如所描绘的，盘平面408贯穿盘218。板平面410贯穿板210。盘平面408和盘218具有法线412。板平面410和板210具有法线413。在这个示例中，板平面410和法线413是基准平面和法线。
盘平面408和法线412可以随着盘218相对于板210移动而改变。盘平面408和法线412可以被用来识别盘218相对于板210的位置。
在这个示例中，传感器414、传感器416和传感器418是传感器216的示例并且与板210物理上关联。传感器414被配置为生成关于线圈A400中的电感的信息，传感器416被配置为生成关于线圈B402中的电感的信息，并且传感器418被配置为生成关于线圈C404中的电感的信息。
关于线圈212中的一个或更多个中的电感的信息可以被用来识别法线412。具体地，关于线圈212的电感的信息可以由图1中以块形式示出的控制器108用来识别图4中的盘218的位置。
例如，盘218的位置可以包括盘218到板210的最近点422。在这个示例中最近点422沿着盘218的外围424。在最近点422处，盘218可以或可能不接触板210。
在盘218的移动期间，盘218相对于板210的最近点422改变。在这个示例中，盘218和最近点422在箭头428的方向上移动。如所描绘的，盘218的移动是章动运动而不是旋转运动。可以控制流过线圈212的电流的变化以控制盘218的移动。当流过线圈212的电流改变时，线圈212中的电感可以由传感器414、传感器416和传感器418检测到，以生成用于识别盘218的位置的信息。
接下来转向图5，根据例示性实施方式描绘板的顶面的例示。如所描绘的，线圈A400具有中心500，线圈B402具有中心502，并且线圈C404具有中心504。
可以基于线圈212的中心的位置来描述线圈212的位置。例如，线圈A400的中心500具有坐标(Xa,Ya)，线圈B402的中心502具有坐标(Xb,Yb)，并且线圈C404的中心504具有坐标(Xc,Yc)。
并且，可以为线圈212测量电感。在例示性示例中，线圈A400的电感是La，线圈B402的电感是Lb，并且线圈C404的电感是Lc。
如所描绘的，x轴线506和y轴线508可以位于板平面410上。可以将最近点422描述为相对于x轴线506的角度510。可以通过测量线圈212的电感并针对盘平面408识别等式来识别最近点422。
现在转向图6，根据例示性实施方式描绘用于识别盘的位置的等式的例示。图6所例示的等式是可以被用来识别诸如图4中的盘平面408的平面的位置的等式的示例。这些等式还可以被用来识别盘平面408的法线向量。
等式600是平面的标准等式。在这个示例中，等式600被用来识别图4中的盘平面408。如所描绘的，x、y和z是盘平面408中的坐标的值。
等式600中的常量a、b、c和d分别可以使用等式602、等式604、等式606和等式608来计算。在这个示例中，LA是线圈A400的电感，LB是线圈B402的电感，并且LC是线圈C404的电感。
还可以在计算a、b、c和d时使用线圈A400、线圈B402和线圈C404的位置。具体地，可以使用线圈A400、线圈B402和线圈C404的中心的位置。
如所例示的，xA是线圈A400的中心500的x值并且yA是线圈A400的中心500的y值。XB是线圈B402的中心502的x值并且yB是线圈B402的中心502的y值。XC是线圈C404的中心504的x值并且tC是线圈C404的中心504的y值。线圈212的这些位置以及线圈212中的每一个的电感导致对值a、b、c和d的识别。
使用等式602、等式604、等式606和等式608计算出的不同值a、b、c和d可以在等式600中用来识别盘平面408。等式600表示盘平面408在三维空间中的等式。
还可以利用等式610使用值a、b和c来识别盘平面408的法线412。在这个例示性示例中，等式610中的[a,b,c]对应于法线412的[x,y,z]。换句话说，[a,b,c]向使用等式600计算出的盘平面提供法线向量法线412。
图1中的控制器108然后使用如由等式610识别的法线412来识别盘218上相对于板平面410的最近点422。如参照图7所描述的，可以通过计算角度来识别最近点422。
接下来参照图7，根据例示性实施方式描绘用于识别盘的位置的控制器中的部件的例示。在此图中示出了用于识别控制电动机的盘的位置的控制器108中的部件的示例。如所描绘的，控制器108包括法线向量计算器700、叉积生成器702和最近点识别器704。在这个示例中，这些部件被配置为计算图2中的盘218的位置。
如所描绘的，法线向量计算器700被配置为接收电感信息706和线圈位置信息708。电感信息706包括如图2-5所示的线圈212的电感的测量值。例如，当线圈212包括如图4-5所示的线圈A400、线圈B402和线圈C404时，电感信息包括LA、LB和LC。
线圈位置信息708包括线圈212的位置。可以按照许多方式对线圈位置212的位置进行描述。例如，位置可以是线圈212的中心的坐标。例如，这些中心可以是如图5所示的中心500、中心502和中心504。这些位置坐标对应于输入到如以上图6所描述的等式602、等式604、等式606和等式608中的位置。
法线向量计算器700使用等式602、等式604和等式606来计算盘法线向量710。盘法线向量710是图4中的法线412的向量，并且可以被定义为图6中的等式610中所示的[a,b,c]或[x,y,z]。换句话说，使用线圈212的中心的位置以及线圈212中的每一个的电感，法线向量计算器700识别盘法线向量710。
叉积生成器702从法线向量计算器700接收盘法线向量710。叉积生成器702还接收板210的板法线向量712。板法线向量712是图4中看到的板平面410的法线413的向量。在这个例示性示例中，板法线向量712被定义为[0,0,1]。
叉积生成器702根据盘法线向量710和板法线向量712的叉积来生成向量714。向量714被描述为[Xn,Yn,Zn]。在例示性示例中，向量714与盘法线向量710和板法线向量712二者相互正交。
叉积生成器702基于向量714向最近点识别器704发送向量信息716。在这个例示性示例中，向量信息716包括来自向量714的XN和YN。
利用向量信息716，最近点识别器704识别最近点422的角度510。在这个例示性示例中，角度510被识别为Φ＝arctan(Yn/Yn)。在其它例示性示例中，除XN和YN之外，最近点识别器704还可以使用其它信息，或使用代替XN和YN的其它信息来识别最近点422。
对角度510的识别被用来确定盘平面408的位置。利用所识别的盘平面408的位置，控制器108可以按照期望的方式实时地转换(commutate)。例如，因为控制器108具有盘平面408的准确位置，所以控制器108可以接通并断开图1中到线圈212的电流114以按照期望的方式移动盘平面408。在一些示例中，控制器108可以使用由角度510识别的盘平面408的位置来与利用当前使用的系统相比更平稳地操作盘平面408。
接下来转向图8，根据例示性实施方式描绘盘的位置的例示。在这个例示性示例中，基准平面800与板平面410平行。盘平面408与基准平面800皆具有中心802。
如所描绘的，在这个例示性示例中角度804表示节距。角度804是盘平面408的法线412与基准平面800的法线413之间的角度。
在这个例示性示例中，ZI是基准平面800的法线413并且E3是盘平面408的法线412。E2'是由叉积生成器702生成的向量叉积的结果向量，其对应于图7中的向量714。E1'是第二叉积生成器的根据E2'与E3的叉积计算出的结果向量。结果得到的向量E1'提供用于确定节距角的分量信息。
可以使用图9所描述的过程使用图6中的等式按照与角度510相似的方式进行对角度804的识别。计算盘平面408的节距角可以被用来识别齿轮齿何时分离。当节距角减小了将使齿轮齿滑动的量时可能发生这种情形。齿轮齿是如图2中看到的第一齿224和第二齿228。例如，当节距角具有比节距角的期望角度小大约2度的值时可以将齿轮齿认为是分离的。对盘的节距角的识别可以被用来按照期望的方式根据图2-4确定盘218何时不与转子220啮合。
另外，节距角的变化也可以是由于图2-3中的磁阻电机200的外壳204内的异物而堵塞的指示。如果检测到这种情形，则可以按照解除堵塞或去除外来碎片的这样的方式关闭或操纵磁阻电机200。
参照图9，根据例示性实施方式描绘用于识别盘的位置的控制器中的部件的例示。在此图中示出了图1中用于识别控制电动机的盘的位置的控制器108中的部件的示例。如所描绘的，控制器108包括位移单元900、盘法线计算器902、第一叉积生成器904、第二叉积生成器906和节距识别器908。在这个示例中，这些部件被配置为计算图2中的盘218的节距。如所描绘的，节距在图8中是角度804。
如所描绘的，位移单元900接收电感信息910。电感信息910由线圈212的电感的测量值组成。
位移单元900基于电感信息910来识别垂直位移914。位移单元900被用来将电感信息910转换为空间信息，因为需要三个空间维度来计算节距角。
随着盘平面408越来越靠近图2-5中看到的线圈212，电感在最大值处。在最高点处电感在最小值处。因此，能够使用线性外推等式z＝-k*(L-Lmax)来识别垂直位移914，其中L是线圈在一时间段的电感，Lmax是接触电感，并且k是常数。按照这种方式，电感信息910被转换为由z表示的垂直位移。虽然线性外推法是可以用来识别位移的方式，但是还可以使用其它技术。例如，另一技术可以是用于考虑到电感的几何依赖来提供更高准确度的高阶多项式逼近。
盘法线计算器902从位移单元900接收垂直位移914。另外，盘法线计算器902还接收线圈位置信息912。如以上参照图7所描述的，线圈位置信息912是线圈212的位置。
盘法线计算器902识别盘法线向量916。在这个特定示例中，使用图6所例示的等式602、等式604和等式606进行这种识别。盘法线向量916被定义为[a,b,c]。
第一叉积生成器904接收盘法线向量916作为输入。另外，第一叉积生成器904还接收板法线向量918作为输入。在这个例示性示例中，板法线向量918被定义为[0,0,1]。第一叉积生成器904根据盘法线向量916和板法线向量918的叉积生成向量920。向量920被定义为[Xn,Yn,Zn]。
第二叉积生成器906接收向量920和盘法线向量916作为输入。第二叉积生成器906生成这两个向量的叉积从而产生向量922。在这个例示性示例中，向量922被定义为[Xm,Ym,Zm]。
第二叉积生成器906向节距识别器908发送向量信息924。在这个例示性示例中，向量信息924包括[Xm,Ym,0]和[Xm,Ym,Zm]。在该例示性示例中，A＝[xm,ym,0]并且B＝[xm,ym,zm]。如所描绘的，A向量的z分量被设置为等于零，因为感兴趣角度是B向量与B向量到线圈平面上的投影之间的角度。如所描绘的，B表示第一叉积生成器904中的先前叉积的向量。如所描绘的，A是将A置于x和y平面在z分量被设置为等于零的情况下基于B的向量。
节距识别器908识别角度804。在这个例示性示例中角度804是节距角。角度804被识别为θ＝acrcos(A*B/(|A|*|B|))。
对角度804的识别被用来确定盘218是否正偏离期望的啮合角度。啮合角度是在图2中转子220上的第一齿224和盘218上的第二齿228彼此啮合的角度。来自啮合角度的变化可能导致盘218相对于转子220的滑动是大于选择阈值的变化。换句话说，如果使用角度804识别的盘218的节距变得小于围绕啮合角度的容限，则盘218可能相对于转子220滑动。容限例如可以是大约-2度。这种情形可能降低磁阻发电机800的性能。
对节距角(角度804)的识别可以被用来指示何时可以采取行动以减少或防止盘218的滑动。可以将控制器实现为控制法则以在角度804指示盘218可能相对于转子220滑动的情况下实现预防性措施。例如，可以采取的一个动作可以是增加电流，使得可以针对所期望的啮合角度按角度804的期望值保持盘218。
对角度804的识别还可以被用来确定是否存在影响转子220上的第一齿224与盘218上的第二齿228的啮合的外来碎片。另外，如果检测到外来碎片的存在，则动作也可以由控制器108启动来去除或减少外来碎片的影响。
利用所识别的盘平面408的节距，控制器108可以按照期望的方式实时地转换。例如，因为控制器108具有盘平面408的准确节距，所以控制器108可以接通并断开到线圈212的电流，以按照期望的方式来移动盘平面408。
在图10中，根据例示性实施方式描绘电动机控制系统的例示。在这个示例中，更详细地示出了使用图1中的控制器108的图2中的磁阻电机200的操作。
如所例示的，控制器108包括位置识别器1000、位置跟踪器1002、速度转换器1004、位置跟踪器1006、位置跟踪器1008、换向器1010和电流跟踪器1012。位置识别器1000是针对图7和图9所示的部件的实施方式的一个示例。换句话说，位置识别器1000包括用于计算角度510、角度804或角度510和角度804二者的部件，以识别盘平面408的位置。
在这个例示性示例中，位置识别器1000接受与图4中的线圈A400、线圈B402和线圈C404对应的电感测量结果LA、LB和LC。如参照图7和图9所描述的，位置识别器1000然后输出盘平面408的角位置。角位置可以包括角度510、角度804、二者，或其它适合的角位置信息。
如所描绘的，位置跟踪器1002接受来自用户的用于操作磁阻电机200的命令。这些命令可以包括磁阻电机200的被命令的转臂位置1001。具体地，被命令的转臂位置1001可以是转臂在磁阻电机200中的偏转。位置跟踪器1002将被命令的转臂位置1001与转臂位置1003进行比较。转臂位置1003可以是转臂的当前位置。如果被命令的转臂位置1001不和转臂位置1003匹配，则位置跟踪器1002提供表示被命令的转臂位置1001与转臂位置1003之间的差的误差值。
位置跟踪器1002然后生成针对盘平面408的速率命令1005。速率命令1005被用来使盘平面408前进到期望位置，使得转臂可以处于被命令的转臂位置1001中。在这个示例中，速率命令1005可以是针对盘平面408的自旋命令。
如所描绘的，速度转换器1004将速度转换为增量速度。速度转换器使用等式βcmd＝β+Δβcmd来计算输出速度，其中β是位置识别器1000的输出并且Δβcmd是速率命令1005。
在这个描绘的示例中，位置跟踪器1006计算所测量的轴位置β与速率命令1005之间的差。位置跟踪器1008计算盘平面408的被命令的位置与盘平面408的测量位置α之间的差。
在这个例示性示例中，换向器1010控制磁阻电机200中的线圈212中的电流。线圈212中电流的定时是基于变得使转臂前进所需的盘平面408的位置以及盘平面408的速率和距离来计算出的。换句话说，开关的顺序以及线圈212的电流的大小被确定。开关的这个顺序然后可以由控制器108采用来按照期望的顺序向线圈212发送电流。
如所描绘的，电流跟踪器1012是电流控制块。在这个示例中，电流跟踪器1012包括电流跟踪器1014、电流跟踪器1016和电流跟踪器1018。电流跟踪器1014监测并控制线圈A400中的电流，电流跟踪器1016监测并控制线圈B402中的电流，并且电流跟踪器1018监测并控制线圈C404中的电流。基于由电流跟踪器1012中的每一个监测的电流，可以向开关系统1020发送电流命令1019以增加或减小线圈A400、线圈B402和线圈C404中的每一个中的电流的大小。
在这个例示性示例中，磁阻电机200包括开关系统1020、线圈212和传感器1026。开关系统1020包括控制到线圈212的电流的开关1022。电流命令1019命令开关1022接通和断开。
在这个例示性示例中开关系统1020是连接到电源和线圈212的硬件。电流命令1019可以命令开关1022开关或者按照某种其它适合的方式操作。
如所例示的，针对线圈A400、线圈B402和线圈C404取得电流测量结果1024。电流测量结果1024可以由ia、ib和ic表示，并且分别与线圈A400、线圈B402和线圈C404关联。在这个示例中，针对线圈212中的每一个的电流测量结果1024被输入到电流跟踪器1012中。可以使用电流传感器(未示出)来取得电流测量结果1024。
在这个描绘的示例中，传感器1026包括传感器414、传感器416、传感器418和位置传感器1028。传感器414、传感器416和传感器418分别针对线圈A400、线圈B402和线圈C404来生成电感测量结果1025。如上所述，电感测量结果1025包括LA、LB和LC，并且将输入提供到位置识别器1000中以计算位置信息。位置传感器1028测量转臂位置1003。在这个例示性示例中位置传感器1028可以是径向位置传感器。转臂位置1003被发送到位置跟踪器1002以与被命令的转臂位置1001进行比较。
如所描绘的，操作器负载1030可以是在磁阻电机200上的物理负载。在这个示例中，电力滤波器1032可以是输入电力的滤波器。
按照这种方式，反馈回路被创建为使得可以更准确地控制线圈212中的电流。而且，盘平面408由控制器108控制，使得转臂移向被命令的位置。进而，可以动态地改变发送到开关1022的电流命令1019以按照期望的方式操作线圈212。结果，磁阻电机200可以高效地且平稳地操作。
转向图11，根据例示性实施方式描绘具有增压器的液压电机系统的例示。在这个例示性示例中，示出了液压电机系统1100和磁阻电机系统1102。磁阻电机系统1102可以是针对具有图1中以块形式示出的控制器108的磁阻电机118的一个实施方式的示例。
如所描绘的，液压电机系统1100和磁阻电机系统1102正在并行操作。在一些示例中，磁阻电机系统1102可以是用于液压电机系统1100的增压器。当磁阻电机系统1102是增压器时，磁阻电机系统1102可以为操作器负载1104提供附加力。
在这个例示性示例中，位置命令1106被发送到液压执行机构控制器1108。位置命令1106可以是液压活塞1109的期望位置。液压执行机构控制器1108然后生成用于操作液压电机系统1100的速率命令1110。具体地，速率命令1110可以是用于操作液压电机系统1100中的液压阀1111和液压活塞1109的命令。在这个例示性示例中，可以测量液压活塞1109的位置并且可以将位置1113输入到液压执行机构控制器1108中以生成新速率命令。
液压执行机构控制器1108还可以将速率命令1110发送到磁阻电机系统1102中的控制器1112。按照这种方式，可能发生液压执行机构控制器1108和控制器1112的操作之间的同步。磁阻电机系统1102中的控制器1112可以是针对图1中的控制器108的实施方式的一个示例。控制器1112可以使用速率命令1110来按照期望的方式操作磁阻电机1114。如上所述，例如，控制器1112可以使用速率命令1110来改变盘平面在磁阻电机1114中的位置。作为示例，控制器1112可以使用位置识别器、位置跟踪器、电感传感器、位置传感器以及其它部件或参照图2-10所讨论的部件的组合来控制磁阻电机系统1102的操作，以为操作器负载1104提供附加力。
因此，利用液压电机系统1100中的控制器1112，可以执行移动或定位液压阀1111、液压活塞1109或二者中的至少一个的增加的准确度。结果，可能存在更多的可控性以便对操作器负载1104执行操作。
现在参照图12，根据例示性实施方式描绘电动机组的例示。电动机组1200可以是针对图1中的电动机组104的实现的一个示例。
电动机组1200包括具有控制器1206的磁阻电机1202以及具有控制器1208的磁阻电机1204。在这些例示性示例中，磁阻电机1202和磁阻电机1204可以是并行操作的虚拟椭圆装置。磁阻电机1202和磁阻电机1204可以并行操作，以在操作器负载1210上提供期望水平的力。
如所描绘的，磁阻电机1202和磁阻电机1204各自包括图2所示的磁阻电机200中所示的部件。控制器1206和控制器1208包括参照图10中的控制器108所描述的部件。例如，控制器1206和控制器1208分别可以包括用于监测并计算磁阻电机1202和磁阻电机1204的位置和速率信息的位置识别器、位置跟踪器、速度转换器、换向器、电流跟踪器和其它部件。
在这个例示性示例中，反馈1212被从磁阻电机1202发送到控制器1206，同时反馈1214被从磁阻电机1204发送到控制器1208。反馈1212可以包括磁阻电机1202中的转臂的位置信息、磁阻电机1202中的线圈的电感测量结果、电流测量结果、磁阻电机1202内的盘的角位置以及控制器1206可以用来更改磁阻电机1202内的部件的位置的其它适合类型的反馈。反馈1214可以包括磁阻电机1204中的转臂的位置信息、磁阻电机1204中的线圈的电感测量结果、电流测量结果、磁阻电机1204内的盘的角位置以及控制器1208可以用来更改磁阻电机1204内的部件的位置的其它适合类型的反馈。如上所述，反馈1212和反馈1214分别可以由控制器1206和控制器1208内的各种部件使用。
另外，在这个例示性示例中，控制器1206和控制器1208可以彼此通信。例如，控制器1206可以向控制器1208发送操作信息1216。操作信息1216可以包括例如速率命令、转子位置信息、电感测量结果以及其它适合类型的信息。操作信息1216可以由控制器1206和控制器1208用来根据需要并行操作磁阻电机1202和磁阻电机1204。
图2-12所示的不同部件可以与图1中的部件组合、与图1中的部件一起使用或这两者的组合。另外，图2-12中的部件中的一些可以是图1中以块形式示出的部件如何能够被实现为物理结构的例示性示例。
此外，图2-10中的磁阻电机200的例示不意在限制可以用来实现其它例示性实施方式的方式。例如，尽管针对磁阻电机200示出了三个线圈，但是在其它例示性示例中可以使用其它数量的线圈。例如，可以使用两个线圈、五个线圈、八个线圈或某个其它数量的线圈。此外，可以在一个或更多个不同的象限中操作例示性示例中的不同电动机。
接下来转向图13，根据例示性实施方式描绘电流控制器的框图的例示。在这个例示性示例中，可以在图1中的控制器108中实现电流控制器1300。具体地，电流控制器1300可以被用来为发送到图1中的电动机组104的电流114选择值的范围。可以在电流流过图1中的磁阻电机118中的线圈124的同时执行电流114的这种控制。
电流控制器1300被配置为随着电流114在磁阻电机118的操作期间改变而控制发送到电动机组104的电流114的大小。换句话说，当被命令的电流被识别以便向电动机组104发送电流114时，大小的范围可以被用来基于该被命令的电流向磁阻电机118发送电流114。在这些例示性示例中，被命令的电流是被发送到电动机组104的电流114的大小的值。
在这个例示性示例中，电流控制器1300包括许多部件。如所描绘的，电流控制器1300包括极限计算器1302、占空比状态识别器1304和开关命令生成器1306。
极限计算器1302接收被命令的电流(icmd)1308作为输入。极限计算器1302根据被命令的电流1308识别电流上限(iUL)1310和电流下限(iLL)1312。这两个值识别被命令的电流1308的范围。在这个例示性示例中，可以按照许多不同的方式进行识别。例如，电流上限1310可以是icmd+k并且电流下限312可以是icmd–k。如所描绘的，在例示性示例中k是常数并且可以被选择为任何期望的值。在其它例示性示例中，与识别电流下限1312相比，当识别电流上限1310时常量可以是不同的。
按照这种方式，可以控制电流114在被命令的电流1308具有由电流上限1310和电流下限1312定义的极限的范围内在线圈124中流动。
占空比状态识别器1304从极限计算器1302接收电流上限1310和电流下限1312作为输入。另外，占空比状态识别器1304还接收反馈电流ib1314作为输入。这些输入被用来识别占空比状态1316。反馈电流ib1314是流过线圈212的电流。
占空比状态1316被发送到开关命令生成器1306。开关命令生成器1306根据占空比状态1316生成开关命令1318。这些开关命令是针对控制器108中的开关的，所述开关控制电流从电源到诸如磁阻电机118的电动机的发送。
开关命令1318对控制电压跨越电动机的线圈(诸如磁阻电机118中的线圈124)的瞬时施加的开关进行控制，以改变电流的大小。这些开关例如可以是图10中的开关1022。电压的施加由于线圈中的电流大小的变化而针对给定占空比随着时间的推移而改变。
占空比提供跨越线圈施加电压的时间片段。在这个时间片段期间，跨越绕组施加的电压影响绕组中的电流的大小。
按照这种方式，反馈电流ib1314提供用于识别占空比的信息。反馈电流ib1314与被命令的电流1308的比较在这个例示性示例中用来识别占空比状态1316。如所描绘的，根据占空比状态1316识别的占空比被应用于开关以按照期望的方式改变线圈中的电流。
接下来转向图14，根据例示性实施方式描绘来自图13的占空比状态1316的表的例示。在这个例示性示例中，表1400例示了可以由占空比状态识别器1304针对占空比状态1316而识别的占空比状态。
在这个例示性示例中，表1400包括条件列1402和占空比状态列1404。如所例示的，表1400包括条目1406、条目1408、条目1410和条目1412。根据诸如电流上限1310、电流下限1312和反馈电流ib1314的输入，在条件列1402中可以满足特定条件以针对特定条目来识别占空比状态列1404中的占空比状态。
结果，恒定增益值可能是主动改变占空比所不必要的。换句话说，对占空比的在磁阻电机118的操作期间不变地改变占空比的主动控制是不必要的。因此，不需要占空比改变以使反馈电流与被命令的电流之间的误差最小化的比例-积分-微分(PID)技术的使用。
替代地，该例示性示例基于所测量的电流与被命令的电流上限和下限之间的逻辑比较来识别占空比状态1316。在这个示例中，所测量的电流是反馈电流ib1314。在该例示性示例中，占空比状态1316例如可以是增加电流状态(100％占空比)、电流衰减状态(0％占空比)和再生电流(-100％占空比)。可以在特定实施方式中使用其它数量的状态。状态被标识并与范围一起用来按照比当前使用的控制系统简单的方式控制针对磁阻电机118而命令的电流。
围绕被命令的电流的“控制的严密度”能够在磁阻电机118的操作期间改变。换句话说，范围可以改变。可以选择范围的变化以减少电流摆幅。换句话说，第一电流范围可以被选择并且在磁阻电机118的操作期间逐渐减小。
按照这种方式，图13中的电流控制器1300可以提供使得电流114能够在被命令的电流1308的范围内并使用电流控制器1300变化的能力。也就是说，控制器108可以识别当应该向图1中的线圈124发送电流114时识别的盘120的位置132。另外，控制器108还可以被配置为识别控制线圈124内的电流。一旦电流114正流过线圈124，就可以使用图13中的电流控制器1300来执行这种控制。
图13中的电流控制器1300以及图14中的表1400的例示不意在限制可以用来实现其它电流控制器的方式。例如，其它数量的条目、条件或占空比可能存在以用于识别图13中的占空比状态1316。
用于使用状态或范围中的至少一种的电流控制器1300的这种控制器与磁阻电机118的变化电感关联。因为电感相对于时间而改变，所以可能不使用传统的比例-积分-微分(PID)控制器中使用的恒定增益值。增益常数对电感的恒定值有益。利用随着的时间推移而改变的电感，增益常数也将必须随着的时间推移而改变。结果，电流控制器1300使用围绕被命令的电流的范围来告诉电流控制器1300何时从增加电流切换到惯性滑行(coast)到再生。与这种控制联接的位置计算器被配置为提供磁阻电机118的期望水平的平稳转换和操作。
接下来参照图15，根据例示性实施方式描绘四象限控制的例示。在这个例示性示例中，可以在多种情况下使用图1中的电动机系统102。具体地，控制器108可以被用来控制器图1中的电动机组104在如由图表1500例示的四个象限中操作。控制器108被配置为在图表1500所例示的四个象限中的一个或更多个中控制电动机组104的操作。
如所描绘的，图表1500例示了转矩与速度的关系。X轴线1502表示速度。Y轴线1504表示转矩。在这个例示性示例中，例示了第一象限1506、第二象限1508、第三象限1510和第四象限1512。第一象限1506表示速度在第一方向上同时转矩在第一方向上的电机的加速。第二象限1508表示转矩在反向上然而速度在正向上的电机制动。第三象限1510表示电机在转矩在第二方向上并且速度在第二方向上情况下的加速。第四象限1512表示相反运行的电动机的制动。在这个象限中，速度在反向上然而转矩在正向上。
可以控制例示性示例中的不同电动机在图15所描述的四个不同象限中的一个或更多个中操作。例如，图1中的控制器108可以控制磁阻电机118在第一象限1506、第二象限1508、第三象限1510和第四象限1512中的一个或更多个中操作。
现在参照图16，根据例示性实施方式描绘用于控制电动机的操作的过程的流程图的例示。可以在电动机系统102中实现图16所例示的过程以控制图1中的电动机组104。例如，可以将所例示的不同操作实现为控制磁阻电机118。
所述过程通过识别盘在磁阻电机中相对于具有与板物理上关联的线圈的板的位置而开始(操作1600)。此后，所述过程基于盘的位置来控制发送到线圈的电流(操作1602)，此后过程终止。盘120被配置为移动，使得盘120与板122之间的最近点126随着图1中的板122沿着盘120的外围128改变。在这些例示性示例中，在电动机的操作期间动态地执行这些操作。
现在参照图17，根据例示性实施方式描绘用于识别盘在电动机中的位置的过程的流程图的例示。图17所例示的过程是针对图16中的操作1600的一个实施方式的示例。
所述过程通过基于针对线圈测量的电感来识别盘的第一法线向量而开始(操作1700)。所述过程然后生成盘的第一法线向量和板的第二法线向量的叉积(操作1702)。基于盘的第一法线向量和板的第二法线向量的叉积来识别盘相对于板的最近点的角位置(操作1704)，此后过程终止。
接下来参照图18，根据例示性实施方式描绘用于操作电动机系统的过程的流程图的例示。图18所例示的过程可以由用于图1中的磁阻电机118的控制器108来实现。
所述过程通过向控制器发送被命令的转臂位置而开始(操作1800)。这个被命令的转臂位置可以是由磁阻电机118的用户输入的偏转位置x。
接下来，所述过程识别当前转臂位置(操作1802)。所述过程然后将被命令的转臂位置与当前转臂位置进行比较(操作1804)。做出关于当前转臂位置是否等于被命令的转臂位置的确定(操作1806)。如果当前转臂位置和被命令的转臂位置相等，则所述过程返回到操作1800。
如果当前转臂位置和被命令的转臂位置不相等，则过程生成盘平面命令(操作1808)。这个盘平面命令可以是用来改变盘平面408相对于线圈212的位置的角位置或速度命令。换句话说，这个盘平面命令可能导致盘平面408相对于板平面410章动。
此后，基于盘平面命令生成电流命令(操作1810)。这个电流命令可以是用于增加或减小线圈212中的一个或更多个中的电流的大小的命令。所述过程然后基于电流命令来改变线圈中的电流(操作1812)。线圈212中的电流的变化可以使盘平面408章动。
接下来，测量线圈中的每一个中的电流(操作1814)。所述过程然后将所测量的电流与被命令的电流进行比较(操作1816)。做出关于被命令的电流和所测量的电流是否相等的确定(操作1818)。
如果被命令的电流和所测量的电流不相等，则生成新电流命令(操作1820)，此后过程终止。这个电流命令还可以增加或减小线圈212中的电流的大小。例如，当所测量的电流小于被命令的电流时，开关1022可以闭合以跨越线圈212施加全电源电压。
在其它示例中，当所测量的电流离被命令的电流在期望阈值内时，开关1022可以开关以提供连续的异步再循环。在其它的示例中，如果所测量的电流高于期望的，则所有开关1022可以断开以跨越线圈212提供全负电源电压。
如上所述，返回到操作1818，如果被命令的电流和所测量的电流相等，则过程返回到操作1800。按照这种方式，反馈回路被创建来提供对线圈212的动态控制以按照期望的方式操作盘平面408。
现在参照图19，根据例示性实施方式描绘用于控制发送到电动机的电流的过程的流程图的例示。可以在图13中的电流控制器1300中实现图19所例示的过程。
所述过程通过接收用于电动机的被命令的电流而开始(操作1900)。此后，所述过程识别电动机的电流的范围(操作1902)。该范围可以由上限和下限定义。在这个例示性示例中被命令的电流在该范围内。
所述过程然后基于线圈中流动的电流来识别电动机的占空比状态(操作1904)。基于反馈电流识别占空比状态(操作1906)。在这个例示性示例中反馈电流是电动机的线圈中流动的电流。还可以使用电流上限和电流下限中的至少一个来识别占空状态。可以使用诸如图14中的表1400的表来识别占空比状态。
所述过程基于所识别的占空比状态将电流发送到电动机(操作1908)，此后过程终止。可以通过生成对在控制器108中控制电流到电动机的发送的开关进行控制的开关命令来将电流发送到电动机。电流到电动机的发送可以通过控制电压跨越线圈的施加的开关而发生。在该例示性示例中，可以将电流发送到一个或更多个线圈。
可以在操作期间在电动机的操作期间重复这个过程任何次数。电流的这种控制可以提供电动机的期望操作。
不同描绘的实施方式中的流程图和框图例示了例示性实施方式中的设备和方法的一些可能的实施方式的架构、功能性和操作。在这点上，流程图或框图中的各个块可以表示操作或步骤的模块、段、功能和/或一部分。例如，这些块中的一个或更多个可以作为程序代码、用硬件或程序代码和硬件的组合被实现。当用硬件实现时，硬件例如可以采取被制造或配置为执行流程图或框图中的一个或更多个操作的集成电路的形式。当被实现为程序代码和硬件的组合时，这些实施方式可以采取固件的形式。
在例示性实施方式的一些替代实施方式中，块中所指出的一个或多个功能可以不按图中所指出的顺序发生。例如，在一些情况下，根据所涉及的功能性，可以基本上同时执行相继示出的两个块，或者有时可以按照相反顺序执行这些块。并且，除流程图或框图所例示的块之外还可以添加其它块。
现在转向图20，根据例示性实施方式描绘数据处理系统的框图的例示。数据处理系统2000可以被用来实现图1中的计算机系统116。在这个例示性示例中，数据处理系统2000包括通信框架2002，所述通信框架2002在处理器单元2004、存储器2006、永久存储部2008、通信单元2010、输入/输出(I/O)单元2012与显示器2014之间提供通信。在这个示例中，通信框架可以采取总线系统的形式。
处理器单元2004用来执行可以被加载到存储器2006中的软件的指令。根据特定实施方式，处理器单元2004可以是许多处理器、多处理器核或某种其它类型的处理器。
存储器2006和永久存储部2008是存储装置2016的示例。存储装置是能够在暂时基础和/或永久基础上存储信息(诸如例如但不限于数据、函数形式的程序代码和/或其它适合的信息)的任一件硬件。在这些例示示例中，存储装置2016还可以被称为计算机可读存储装置。在这些示例中，存储器2006例如可以是随机存取存储器或任何其它适合的易失性或非易失性存储装置。根据特定实施方式，永久存储部2008可以采取各种形式。
例如，永久存储部2008可以包含一个或更多个部件或装置。例如，永久存储部2008可以是硬盘驱动器、闪存、可写光盘、可写磁带或上述的某种组合。由永久存储部2008使用的介质也可能是可拆卸的。例如，可拆卸的硬盘驱动器可以被用于永久存储部2008。
在这些例示性示例中，通信单元2010提供与其它数据处理系统或装置的通信。在这些例示性示例中，通信单元2010是网络接口卡。
输入/输出单元2012允许利用可以连接到数据处理系统2000的其它装置输入和输出数据。例如，输入/输出单元2012可以通过键盘、鼠标和/或某种其它适合的输入装置来为用户输入提供连接。此外，输入/输出单元2012可以向打印机发送输出。显示器2014提供向用户显示信息的机制。
操作系统、应用和/或程序的指令可以位于通过通信框架2002与处理器单元2004通信的存储装置2016中。不同实施方式的过程可以由处理器单元2004使用计算机实现的指令来执行，所述指令可以位于存储器(诸如存储器2006)中。
这些指令被称为可以由处理器单元2004中的处理器读取并执行的程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码。可以将不同实施方式中的程序代码具体实现在不同的物理或计算机可读存储介质(诸如存储器2006或永久存储部2008)上。
程序代码2018以函数形式位于可选择性地拆卸的计算机可读介质2020上，并且可以被加载到数据处理系统2000上或者传送到数据处理系统2000以由处理器单元2004执行。在这些例示性示例中，程序代码2018和计算机可读介质2020形成计算机程序产品2022。在一个示例中，计算机可读介质2020可以是计算机可读存储介质2024或计算机可读信号介质2026。
在这些例示性示例中，计算机可读存储介质2024是用来存储程序代码2018的物理或有形存储装置，而不是传播或发送程序代码2018的介质。
另选地，可以使用计算机可读信号介质2026将程序代码2018传送到数据处理系统2000。计算机可读信号介质2026例如可以是包含程序代码2018的传播数据信号。例如，计算机可读信号介质2026可以是电磁信号、光学信息和/或任何其它适合类型的信号。可以通过通信链路(诸如无线通信链路、光纤电缆、同轴电缆、电线和/或任何其它适合类型的通信链路)发送这些信号。
针对数据处理系统2000而例示的不同部件不意在对可以用于实现不同实施方式的方式的架构构成限制。可以在包括除针对数据处理系统2000而例示的那些部件之外和/或代替针对数据处理系统2000而例示的那些部件的部件的数据处理系统中实现不同的例示性实施方式。图20所示的其它部件能够根据所示的例示性实施方式而变化。可以使用能够运行程序代码2018的任何硬件装置或系统来实现不同的实施方式。
可以在如图21所示的飞机制造和服务方法2100以及如图22所示的飞机2200的上下文中描述本公开的例示性实施方式。可以在制造和服务方法2100的各个阶段期间制造电动机组104中的电机。另外，可以在制造设备时使用电动机组104中的一个或更多个。在其它的示例中，可以在电动机组104的维修或返工期间将控制器108集成在电动机组104中。
首先转向图21，根据例示性实施方式描绘飞机制造和服务方法的框图的例示。在预生产期间，飞机制造和服务方法2100可以包括图22中的飞机2200的规格与设计2102以及材料采购2104。
在生产期间，图22中的飞机2200的部件和子组件制造2106和系统集成2108发生。此后，图22中的飞机2200可以经历认证与交付2110以便被置于服务中2112。在通过客户服务中2112的同时，安排图22中的飞机2200进行例行维修与保养2114，所述例行维修与保养2114可以包括修改、重新配置、翻新以及其它维修或保养。
飞机制造和服务方法2100的过程中的每一个可以由系统集成商、第三方和/或运营商执行或实行。在这些示例中，运营商可以是客户。出于本描述的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞机制造商和主系统转包商；第三方可以包括但不限于任何数量的厂商、转包商和供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
现在参照图22，描绘了可以实现例示性实施方式的飞机的框图的例示。在这个示例中，飞机2200是通过图21中的飞机制造和服务方法2100生产的并且可以包括具有多个系统2204的机体2202和内饰2206。系统2204的示例包括推进系统2208、电气系统2210、液压系统2212和环境系统2214中的一个或更多个。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航天示例，但是不同的例示性实施方式可以应用于其它工业，诸如汽车工业。可以在图21中的飞机制造和服务方法2100的阶段中的至少一个阶段期间采用本文所具体实现的设备和方法。
在一个例示性示例中，在图21中的部件和子组件制造2106中生产的部件或子组件可以被按照与在飞机2200是在图21中的服务中2112的同时生产的部件或子组件相似的方式制作或制造。作为又一个示例，可以在生产阶段(诸如图21中的部件和子组件制造2106以及系统集成2108)期间利用一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。可以在飞机2200在服务中2112的同时和/或在图21中的维修与保养2114期间利用一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。许多不同的例示性实施方式的使用可以大大地加快飞机2200的组装和/或降低飞机2200的成本。
因此，例示性实施方式提供用于电动机的方法和设备。例示性示例可以被用来控制电动机。可以设计控制器108，使得它可以提供对电动机组104的更精确控制。例如，控制器108可以按期望水平的平稳度控制电动机组104的移动。在一些例示性示例中，控制器108也可以将电动机组104的移动控制为阶跃式的。
在其它示例中，可以在针对电动机的操作的四个象限中的一个或更多个中提供控制。在其它的示例中，控制器108可以控制合作地操作的超过一个的电动机。
按照这种方式，控制器108可以按期望水平的准确度和效率提供一个或更多个电动机的四象限控制。这个期望水平的准确度可以导致对飞机航空操纵面的更准确控制、对飞机推进系统的更高效控制、液压电机系统的附加备用电源以及磁阻电机的操作方面的增加的平稳度以及其它益处。
对不同的例示性实施方式的描述已被呈现用于例示和描述的目的，而不旨在为详尽的或以所公开的形式限于这些实施方式。许多修改和变化对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。
此外，不同的例示性实施方式与其它例示性实施方式相比可以提供不同的特征。例如，尽管所描绘的示例针对磁阻电机，但是其它例示性示例可以应用于电机的诸如转子的转动部相对于线圈的位置、对转子的移动的控制或二者是期望的其它类型的电动机。例如，其它例示性实施方式可以应用于无电刷直流电机。所选择的一个或多个实施方式被选取和描述，以便最好地说明实施方式的原理和实际应用，并且以便使得本领域普通技术人员能够针对具有如适合于所设想的特定用途的各种修改的各种实施方式来理解本公开。

Claims (24)

1.一种设备，该设备包括：
控制器，该控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置并且基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流，其中，所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变。
2.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：
转子，该转子具有与所述盘上的第二齿啮合的第一齿，其中，所述盘的移动引起所述转子的旋转。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述盘以及具有所述线圈的所述板形成电机，并且其中，所述电机被配置为连接到从空气动力操纵面、螺旋桨和轮中的一个中选择的装置。
4.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：
传感器系统，该传感器系统被配置为生成关于所述盘的所述位置的信息。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述传感器系统由电感传感器、编码器、霍尔效应传感器、激光测距仪、相机、距离传感器或电流传感器中的至少一种组成。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被配置为基于为所述线圈测量的电感来识别所述盘相对于具有与所述板物理上关联的所述线圈的所述板的所述位置。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器包括：
法线向量计算器，该法线向量计算器被配置为根据所述线圈的电感信息和线圈位置信息来识别所述盘的盘法线向量；
叉积生成器，该叉积生成器被配置为根据所述盘法线向量和板法线向量的叉积来识别向量；以及
最近点识别器，该最近点识别器被配置为根据从所述叉积生成器接收的向量信息来识别所述最近点的角度，其中，所述向量信息基于所述向量。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述盘是第一盘，所述板是第一板，所述线圈是第一线圈，所述位置是第一位置，以及所述控制器还被配置为识别第二盘相对于具有与第二板物理上关联的第二线圈的所述第二板的第二位置并且基于所述第二盘的所述第二位置来控制发送到所述第二线圈的电流。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述盘按章动运动而移动。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述盘和所述板形成从磁阻电机、可变磁阻电机和虚拟椭圆装置中的一个中选择的电动机。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被配置为基于所述线圈中流动的所述电流来识别电动机的占空比状态并且基于所述电动机的所述占空比状态来生成用于在范围内控制发送到所述线圈的所述电流的电流命令。
12.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：
电动机，该电动机包括所述盘、所述板和所述线圈；以及
液压电机系统，其中，所述控制器被配置为控制所述液压电机系统的操作。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器、所述盘和所述板形成位于从以下各项中的一个中选择的平台中的电动机：移动平台、固定平台、陆基结构、水基结构、天基结构、飞机、无人机、钻井设备、电动起重机、风车、绞车、水面舰艇、坦克、人员运输车、火车、航天器、空间站、卫星、潜艇、汽车、发电厂、桥梁、水坝、房屋、制造工厂、建筑物、机器人、机械臂以及电动推进系统。
14.一种电动机系统，该电动机系统包括：
电动机，该电动机具有盘和板，所述板具有与所述板物理上关联的线圈，所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变；以及
控制器，该控制器被配置为基于为所述线圈测量的电感来识别所述盘相对于所述板的位置并且基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流。
15.根据权利要求14所述的电动机系统，该电动机系统还包括：
转子，该转子具有与所述盘上的第二齿啮合的第一齿，其中，所述盘的移动引起所述转子的旋转。
16.根据权利要求14所述的电动机系统，该电动机系统还包括：
传感器系统，该传感器系统被配置成为所述线圈测量所述电感。
17.根据权利要求14所述的电动机系统，其中，所述控制器包括：
法线向量计算器，该法线向量计算器被配置为根据所述线圈的电感信息和线圈位置信息来识别所述盘的盘法线向量；
叉积生成器，该叉积生成器被配置为根据所述盘法线向量和板法线向量的叉积来识别向量；以及
最近点识别器，该最近点识别器被配置为根据从所述叉积生成器接收的向量信息来识别所述最近点的角度，其中，所述向量信息基于所述向量。
18.根据权利要求14所述的电动机系统，其中，所述盘按章动运动而移动。
19.一种用于控制电动机的操作的方法，该方法包括以下步骤：
识别步骤，识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置；以及
控制步骤，基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流，其中，所述盘被配置为移动，使得所述盘与所述板之间的最近点沿着所述盘的外围改变。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述识别步骤包括：
基于为所述线圈测量的电感来识别所述盘的第一法线向量；
生成所述盘的所述第一法线向量和所述板的第二法线向量的叉积；以及
基于所述盘的所述第一法线向量和所述板的所述第二法线向量的所述叉积来识别所述盘相对于所述板的所述最近点的角位置。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述盘的移动引起具有与所述盘上的第二齿啮合的第一齿的转子的旋转。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述转子连接到从空气动力操纵面、螺旋桨和轮中的一个中选择的装置。
23.根据权利要求19所述的方法，其中，传感器系统被配置为生成关于所述盘的所述位置的信息。
24.一种系统，该系统包括：
液压电机系统；
磁阻电机系统，其中，所述磁阻电机系统作为用于所述液压电机系统的增压器；以及
控制器，该控制器与所述磁阻电机系统关联，所述控制器被配置为识别盘相对于具有与板物理上关联的线圈的所述板的位置并且基于所述盘的所述位置来控制发送到所述线圈的电流。
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