JP2014220999A - 遠隔無線モータの制御法則処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】システムは、より低い重量、より小さなサイズ、より少ない熱の発生、より少ないエネルギーの使用が望まれる。
【解決手段】電気モータユニット１０４を作動させるための方法及び装置であり。情報１３２は、コントローラ１０６及び電気モータユニット１０４の間の無線通信リンク１１６を介して、電気モータユニット１０４から受信される。コマンド１３４は、受信された情報１３２から、電気モータユニット１０４のために識別される。識別されたコマンド１３４は、無線通信リンク１１６を介して、電気モータユニット１０４に送られる。
【選択図】図１

Description

本開示は、概して,電気モータシステムに関し、具体的には、電気モータシステムを制御することに関する。さらに、より具体的には、本開示は、電気モータシステムの中の電気モータユニットの作動を制御するための方法及び装置に関する。

電気モータは、電力を機械的な動力に変換する装置である。電気モータは、様々な用途に対して使用される。これらの用途は、ファン、ポンプ、ツール、ディスクドライブ、ドリル、並びにこれらの及び他の種類のプラットフォームの中で見られる他の種類の装置を含む。より一般的に使用されるようになった電気モータの１種は、ブラシレス電気モータである。この種類のモータは、直流を使用して作動される。

ブラシレス電気モータは、マイクロコントローラなどの装置を通じて制御される。マイクロコントローラは、制御法則を履行して、ブラシレス電気モータの作動を制御する。殊に、制御法則は、この種類の電気モータの効率及び作動を増加させるために使用される。

制御法則は、より複雑になり、数が増え、又はその両者によって、ブラシレス電気モータの望ましい効率を得る。制御法則が、より複雑になり、数が増えるので、制御法則を履行するマイクロコントローラはまた、より複雑になる。

例えば、より高密度の回路基板、より大きな回路基板、付加的な冷却、及び変更が必要とされる。これらの変更は、完全な電気モータシステムの全体に対して、重量、サイズ、熱の発生、エネルギーの使用、又はそれらのいくつかの組み合わせを増加する。さらに、付加的な冷却のために必要とされる冷却システムはまた、コントローラを冷却するためにより多くのエネルギーを使用する。結果として、電気モータシステムによって使用されるエネルギーの量はまた、望ましい状態よりも増加する。

さらに、特定の実装に応じて、より複雑なマイクロコントローラ、１以上のマイクロコントローラ、又は制御法則を処理するそれらの両者が存在する。結果として、より高密度又はより大きな回路基板が、マイクロコントローラを実装するために使用される。

これらのより複雑なマイクロコントローラはまた、より高い費用がかかる構成要素の使用をもたらす。結果として、電気モータシステムの費用は、利益と比較した上で、望ましい状態よりも増加する。

付加的なマイクロコントローラは、１つのマイクロコントローラが望ましく作動しない場合を考慮して、重複性（冗長性）のために使用される。２番目の重複性が存在しないならば、正しくなく作動しているマイクロコントローラは電気モータの中の不具合の原因となり、保守が必要となる。この保守は、電気モータの修理又は交換を含む。

より多くのマイクロコントローラの付加を伴って、付加的な熱、重量、スペース、及びエネルギーの使用が生じる。これらの増加は、これらの要因のうちの１以上が懸念事項となるいくつかの用途に対しては、実現可能性を否定するかもしれない。

より複雑なマイクロコントローラ、付加的なマイクロコントローラの使用、又はその両者を伴って、冷却システムは、マイクロコントローラを十分に冷却するために、より複雑に、より大きく、またはその両者になる。これらの冷却システムはまた、望ましい状態以上のエネルギーを使用する。

しかしながら、この種類の付加的な重複性は、重量、サイズ、熱の発生、及び使用される電気量を増加させる。結果として、この種類のシステムは、より低い重量、より小さなサイズ、より少ない熱の発生、より少ないエネルギーの使用、又はそれらのうちのいくつかの組み合わせが望まれる場合、価値がないかもしれない。

１つの解決法は、これらの要因のいくつかを低減する材料を使用することを含む。しかしながら、これらの材料は、望まれる値段よりも高価である。結果として、これらの種類の電気モータシステムは、重量、サイズ、熱の発生、エネルギーの使用、又はそれらのうちのいくつかの組み合わせが懸案事項となる種々の用途において使用できない。

より複雑なマイクロコントローラの使用を伴って、これらのマイクロコントローラは、電磁干渉に対してより影響を受け易い。電気モータは、これらの種類のマイクロコントローラの作動に影響する電磁干渉を発生する。

それゆえ、少なくとも上述の問題点のいくつかと、起こりうる他の問題点を考慮する方法及び装置を有することが望ましい。

本開示の実施形態は、コントローラを備える装置を提供する。コントローラは、当該コントローラ及び電気モータユニットの間の無線通信リンクを介して、電気モータユニットから情報を受信するように構成される。コントローラはさらに、受信した情報から電気モータユニットのためのコマンドを識別するように構成される。コントローラはまたさらに、識別したコマンドを、無線通信リンクを介して電気モータユニットに送るように構成される。

本開示の別の実施形態は、第１の位置の中に電気モータユニットを備え、第２の位置の中にコントローラを備える、電気モータシステムを提供する。コントローラは、当該コントローラ及び電気モータユニットの間の通信リンクを介して、電気モータユニットから情報を受信するように構成される。コントローラはさらに、受信した情報から電気モータユニットのためのコマンドを識別するように構成される。コントローラはまたさらに、識別したコマンドを、通信リンクを介して電気モータユニットに送るように構成される。

本開示のさらに別の実施形態は、電気モータユニットを作動するための方法を提供する。情報は、コントローラ及び電気モータユニットの間の無線通信リンクを介して、電気モータユニットから受信される。コマンドは、受信された情報から、電気モータユニットのために識別される。識別されたコマンドは、無線通信リンクを介して、電気モータユニットに送られる。

上述の特性及び機能は、本発明の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又は他の実施形態において組み合わせることができ、これらの実施形態のさらなる詳細は、後述の説明及び図面を参照して理解できるだろう。

例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の特性は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的な実施形態と、好ましい使用モード、さらにはその目的と特徴は、添付図面を参照しながら本発明の例示的な一実施形態の以下の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。
図１は、例示的な実施形態による、電気モータ環境のブロック図である。 図２は、例示的な実施形態による、電気モータシステムのブロック図である。 図３は、例示的な実施形態による、電気モータシステムの別の図解である。 図４は、例示的な実施形態による、電気モータシステムのさらに別の図解である。 図５は、例示的な実施形態による、電気モータユニットを作動させるための工程の流れ図である。 図６は、例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守方法を示すブロック図である。 図７は、例示的な実施形態が実装される、航空機のブロック図である。

例示的な実施形態は、１以上の異なる検討事項を認識し、且つ考慮している。例えば、例示的な実施形態は、近年、コントローラは電気モータと同じ位置にある、ということを認識し考慮に入れている。言い換えると、コントローラ及び電気モータは、同じ物理的なユニットの中にある。例示的な実施形態は、コントローラが電気モータから離れた位置に置かれ得る、ということを認識し考慮に入れている。このやり方において、電気モータは、重量、サイズ、熱の発生、エネルギーの使用、又は他の適切な検討事項のうちの少なくとも１つなどの要因が非常に重要になる位置の中に置かれる。

本明細書において、「〜の少なくとも１つ」という表現が列挙されたアイテムと共に使用される場合、当該列挙されたアイテムの１つ以上の各種組み合わせが可能であることを意味し、かつ、当該列挙された各アイテムのうちの１つだけあればよいことを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、限定しないが、「アイテムＡ」、「アイテムＡとアイテムＢ」、又は「アイテムＢ」を含む。この例は、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」も含む。もちろん、これらのアイテムの任意の組み合わせが存在し得る。他の例では、「〜のうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定しないが、「２個のアイテムＡ、１個のアイテムＢ、及び１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢ及び７個のアイテムＣ」、さらに他の好適な組み合わせであってもよい。アイテムは特定の対象物、物、又はカテゴリであってもよい。すなわち、「〜のうちの少なくとも１つ」は、アイテムの任意の組み合わせ及び任意の数がリストから使用され得ることを意味するが、列挙されたアイテムのすべてが必要となるわけではない。

例示的な実施形態は、電気モータからのコントローラの分離が、オペレータが遠隔制御を使用する近年使用されているシステムとは異なる、ということを認識し考慮に入れている。これらの種類のシステムは、遠隔からのユーザの入力を許容するが、制御法則を伴うコントローラは、未だ電気モータと同じ位置にある。

例示的な実施形態は、電気モータユニットを作動するための方法及び装置を提供する。１つの例示的な実施形態において、装置は、コントローラ及び電気モータユニットの間の無線通信リンクを介して、電気モータユニットから情報を受信し、受信した情報から電気モータユニットのためのコマンドを識別し、識別したコマンドを無線通信リンクを介して電気モータユニットに送る、ように構成されるコントローラを備える。

ここで図面を参照すると、具体的には、図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態による、電気モータ環境のブロック図が描かれている。電気モータ環境１００は、例示的な実施形態が実装される環境の実施例である。

電気モータ環境１００の中の電気モータシステム１０２は、任意の数の異なる構成要素を含む。描かれているように、電気モータシステム１０２は、電気モータユニット１０４及びコントローラ１０６を含む。

電気モータユニット１０４は、回転の又は線形なトルク又は動力を発生するように構成される。この例示的な実施例において、電気モータユニット１０４は、ブラシレス電気モータユニット１０８の形をとる。

コントローラ１０６は、これらの例示的な実施例の中のハードウェア装置である。コントローラ１０６は、ソフトウェアを含む。ハードウェアは、コントローラ１０６の作動を実行するために作動する回路を含む。この例示的な実施例において、コントローラ１０６は、電気モータユニット１０４へ送られる電流を制御するトランジスタの形におけるスイッチを駆動させるために使用される、スイッチのタイミング及びロジックなどの多くの他の物の中で、スイッチング周波数を変調するインパルス幅変調コントローラ（ＩＷＭＣ）の形をとる。殊に、コントローラ１０６は、電気モータユニット１０４の作動を制御する。

例示的な実施例では、ハードウェアは回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理装置、または任意の数の動作を実行するように構成された別の適する種類のハードウェアの形態を取ることができる。プログラム可能論理装置を有し、装置は任意の数の工程を実施するように構成されている。この装置はその後再構成される、又は任意の数の工程を実施するために永続的に構成されることができる。プログラム可能論理装置の実施例としては、たとえば、プログラム可能論理アレイ、プログラム可能アレイ論理、フィールドプログラム可能論理アレイ、フィールドプログラム可能ゲートアレイ、及び他の適するハードウェア装置が含まれる。また、工程は、無機構成要素と統合された有機構成要素で実施されてもよく、及び／又は人間を除く有機構成要素をもっぱら備えてもよい。例えば、工程は有機半導体に回路として実装することができる。

この例示的な実施例において、１群の制御法則１１０がコントローラ１０６の中に存在する。１群の制御法則１１０は、１以上の、処理、機能、又は電気モータユニット１０４の作動を制御するように構成される、いくつかの他のメカニズムである。描かれているように、１群の制御法則１１０は、ハードウェア、ソフトウェア、又はその２つの何らかの組み合わせの中に実装される。

１群の制御法則１１０は、望ましいやり方で、電気モータユニット１０４の作動を制御するために使用される。本明細書の中において使用されるように、「群の」は、１以上のアイテムを意味する。例えば、１群の制御法則１１０は、１以上の制御法則である。
図示されるように、電気モータユニット１０４は、第１の位置１１２の中に置かれる。コントローラ１０６は、第２の位置１１４の中に置かれる。第１の位置１１２は、第２の位置１１４に対して遠隔の位置である。

これらの例示的な実施例において、第１の位置の中の電気モータユニット１０４の配置、及び第２の位置１１４の中のコントローラ１０６の配置は、電気モータユニット１０４が、重量、サイズ、熱の発生、又はエネルギーの使用のうちの少なくとも１つにおいて、近年設計されている電気モータと比較して、低減されることを可能にする。コントローラ１０６に関してこれらの要因に影響を与える種々の構成要素は、電気モータユニット１０４とは異なる位置にある。言い換えると、コントローラ１０６のための回路及び冷却システムは、第１の位置１１２の中にある電気モータユニット１０４と一緒ではなくむしろ、第２の位置１１４の中にある。

この例示的な実施例において、電気モータユニット１０４及びコントローラ１０６は、通信リンク１１６を使用して通信する。通信リンク１１６は、種々の例示的な実施例において、様々な形をとる。例えば、通信リンク１１６は、無線通信リンク、有線通信リンク、光通信リンク、及び他の適切な種類の通信リンクのうちの１つから選択される。

１群の制御法則１１０に加えて、コントローラ１０６はまた、通信ユニット１１７を含む。通信ユニット１１７は、送信機１１８及び受信機１２０を含む。この特定の実施例において、電気モータユニット１０４は、電気モータ１２２及び通信ユニット１２４を含む。電気モータ１２２は、ブラシレス電気モータ１２６である。描かれているように、通信ユニット１２４は、送信機１２８及び受信機１３０を含む。

作動の間において、電気モータユニット１０４のための通信ユニット１２４の中の送信機１２８は、通信リンク１１６を介して情報１３２をコントローラ１０６に送るように構成される。コントローラ１０６のための通信ユニット１２４の中の受信機１２０は、電気モータユニット１０４から送信された情報１３２を受信するように構成される。例えば、情報１３２は、速度、電圧、電流、温度、又は電気モータ１２２の中の若しくは電気モータ１２２に関連する、センサによって発生される他の情報である。

情報１３２は、１群の制御法則１１０によって使用され、電気モータユニット１０４の作動、殊に、電気モータユニット１０４の中の電気モータ１２２の作動を制御する、任意の情報である。受信機１２０による情報１３２は、１群の制御法則１１０によって使用され、電気モータユニット１０４から受信した情報１３２から、電気モータユニット１０４のためのコマンド１３４を発生する。コントローラ１０６は、通信リンク１１６を介して、コントローラ１０６の中の１群の制御法則１１０によって識別されたコマンド１３４を送るように構成される。例えば、コマンド１３４は、無線通信リンクを介して、無線で送られる。

このやり方において、電気モータシステム１０２は、低減された、重量、サイズ、熱の発生、又は電気モータユニット１０４によるエネルギーの使用のうちの少なくとも１つを提供する。これらの例示的な実施例において、コントローラ１０６、電気モータユニット１０４、又はその両者における電磁干渉はまた、電気モータユニット１０４を第１の位置１１２に置き、コントローラ１０６を第２の位置１１４に置くことによって、低減される。第１の位置１１２及び第２の位置１１４は、電磁干渉を低減させるように選択される。

見られるように、第１の位置１１２の中の電気モータユニット１０４及び第２の位置１１４の中のコントローラ１０６を伴った電気モータシステム１０２は、重量、サイズ、熱の発生、エネルギーの使用、又は第１の位置１１２に対する他の適切な検討事項、に関する課題を低減する。これらの検討事項に影響を与える構成要素は、本例示的実施例においては、第２の位置１１４の中のコントローラ１０６の範囲内にある。これは、ユーザの入力が装置において受信され、電気モータユニットと同じ位置に置かれているコントローラに対して無線で通信される、遠隔制御入力を有する近年の市販の電気モータシステムとは対照的である。言い換えると、近年使用されている電気モータシステムは、オペレータからの遠隔入力を可能にする。しかしながら、制御法則は、電気モータユニットと同じ位置に実装される。

付加的に、電気モータシステム１０２はまた、第１の位置１１２の中の電気モータユニット１０４の配置、及び第２の位置１１４の中のコントローラ１０６の配置を伴った場合の、電磁干渉に関する低減された課題を有する。さらに、電気モータユニット１０４のサイズは、コントローラ１０６の中の構成要素が電気モータユニット１０４の中に置かれていないので、低減される。結果として、電気モータユニット１０４の配置における付加的な柔軟性が存在する。例えば、電気モータユニット１０４のサイズを低減させることによって、電気モータユニット１０４は、特定の位置が電気モータシステムに関してスペースの検討事項を有している場合、低減されたサイズに基づいてより多くの位置で使用可能である。この例示的な実施例において、電気モータシステム１０２は、遠隔無線モータ制御法則処理システムである。

図１の電気モータ環境１００の図解は、例示的な実施形態が実装されるやり方に対して、物理的な又は構造的な限定を表すことを意図していない。図示された構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素を使用することができる。いくつかの構成要素は、不要とすることもできる。また、いくつかの機能的な構成要素を図解するためにブロックが提示されている。例示的な実施形態を実装する際、これらのブロックのうちの１以上を、組み合わせたり、分割したり、及び異なるブロックの中へ組み合わせたり、分割したりすることができる。

例えば、コントローラ１０６は、電気モータユニット１０４に加えて、１以上の電気モータユニットを制御するように構成される。さらに他の例示的な実施例において、コントローラ１０６に加えて、１以上のコントローラが、使用されて電気モータユニット１０４を制御し、又は電気モータユニット１０４に加えて若しくは代えて、１以上の電気モータユニットを制御することができる。

他の例示的な実施例において、電気モータユニット１０４に加えて又は代えて、１以上の電気モータユニットがコントローラ１０６によって制御され得る。さらに他の例示的な実施例において、コントローラ１０６に加えて又は代えて、より多くのコントローラが使用されて、電気モータ環境１００の中の電気モータシステム１０２の中に存在する任意の他の電気モータユニットとともに、電気モータユニット１０４を制御することができる。複数のコントローラとともに、重複性が電気モータシステム１０２に対して提供される。

さらに、コントローラ１０６は、インパルス幅変調コントローラとは別の形をとり得る。例えば、コントローラ１０６はまた、いくつかの例示的な実施例において、パルス幅変調コントローラである。

次に図２を参照すると、例示的な実施形態による、電気モータシステムのブロック図が描かれている。電気モータシステム２００は、図１の電気モータシステム１０２の一実施例である。この例示的な実施例において、電気モータシステム２００は、電気モータユニット２０２及びコントローラ２０４を含む。コントローラ２０４は、制御法則回路を含む。

この例示的な実施例において、電気モータユニット２０２は、動力及び機械の構成要素を含む。描かれているように、電気モータユニット２０２は、ブラシレス直流（ＤＣ）電気モータ２０５、Ｈブリッジ２０６、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ドライバー２０８、レギュレータ２１０、送信機２１２、及び受信機２１４を含む。

この例示的な実施例において、Ｈブリッジ２０６、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ドライバー２０８、及びレギュレータ２１０は、電気モータユニット２０２が望ましい速度で望ましい方向に回転する原因となる回路である。電気モータユニット２０２の回転の方向及び速度は、コントローラ２０４から受信したコマンドに反応して生じる。この例示的な実施例において、コントローラ２０４は、コマンドを発生する電気回路を含む。

描かれているように、ホール効果装置（ＨＥＤ）リーディング２１６、分当たりの回転数（ＲＰＭ）リーディング２１８、及びフィードバックリーディング２２０は、送信機２１２によってコントローラ２０４に無線で送られる情報の例である。ホール効果装置（ＨＥＤ）リーディング２１６及び分当たりの回転数（ＲＰＭ）リーディング２１８は、ブラシレス直流（ＤＣ）電気モータ２０５の中のセンサから発生される情報である。ホール効果装置は、電気モータユニット２０２の角度位置などの情報を提供するために使用される。これらの例示的な実施例において、フィードバックリーディング２２０は、電流、電圧、及びＨブリッジ２０６からの他の適切な情報などの情報を含む。フィードバックリーディング２２０は、コントローラ２０４によって使用され、電気モータユニット２０２の作動を制御する情報である。

描かれているように、コントローラ２０４は、制御法則２２４がソフトウェアとして実装されるマイクロプロセッサ２２２を含む。付加的に、コントローラ２０４はまた、受信機２２６及び送信機２２８を含む。受信機２２６は、電気モータユニット２０２によって無線で送られる、ホール効果装置（ＨＥＤ）リーディング２１６、分当たりの回転数（ＲＰＭ）リーディング２１８、及びフィードバックリーディング２２０を、受信するように構成される。

描かれているように、制御法則２２４は、Ｈブリッジコマンド２３０及び電流コマンド２３２などのコマンドを識別するように構成される。これらのコマンドは、送信機２２８から無線で電気モータユニット２０２に送られる。電気モータユニット２０２の中の受信機２１４は、Ｈブリッジコマンド２３０及び電流コマンド２３２を受信する。描かれているように、Ｈブリッジコマンド２３０は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ドライバー２０８によって使用されて、ブラシレス直流（ＤＣ）電気モータ２０５が作動する周波数、そしてどのスイッチがＨブリッジ２０６の上で閉じたり開いたりするか、及びスイッチがいつ閉じたり開いたりするかを、調整する。電流コマンド２３２は、レギュレータ２１０によって使用されて、Ｈブリッジ２０６によってブラシレス直流（ＤＣ）電気モータ２０５に送られる電流の量を調整する。要約すると、Ｈブリッジコマンド２３０は、「どのスイッチが閉じたり開いたりするのか」及びそれらのスイッチがいつ「閉じたり開いたりするのか」を命令する。電流コマンド２３２は、「どれだけの長い時間、スイッチが閉じているのか開いているのか」を命令する。どれだけの長い時間、スイッチが閉じているのか開いているのかは、負荷サイクルとして言及される。

この例示的な実施例において、電気モータユニット２０２は、バッテリ２４０によって電力を供給される。コントローラ２０４は、交流（ＡＣ）のアウトレット２４２に接続される。付加的に、バッテリ２４４は、コントローラ２０４に対するバックアップ又は交流電源として役目を果たす。いくつかの場合において、バッテリ２４４は、交流アウトレット２４２に接続する代わりに使用される。もちろん、実施態様に応じて、電気モータユニット２０２はまた、交流アウトレット又は他の電気エネルギー源に接続される。

ここで図３を参照すると、例示的な実施形態による、電気モータシステムの別の図解が描かれている。電気モータシステム３００は、図１の電気モータシステム１０２の一実施例である。

この例示的な実施例において、電気モータシステム３００は、電気モータユニット３０２、コントローラ３０４、コントローラ３０６、コントローラ３０８、及びセレクター３１０を含む。電気モータユニット３０２は、電源３１２に接続される。コントローラ３０４は電源３１４に接続され、コントローラ３０６は電源３１６に接続され、さらにコントローラ３０８は電源３１８に接続される。これらの電源は、様々な形をとり得る。例えば、電源は、バッテリ、交流電源、又は他の適切な種類の電源のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例示的な実施例において、これらの電源は、特定の実施態様に応じて、異なるというよりもむしろ同じである。

この例示的な実施例において、電気モータユニット３０２によって発生される情報は、セレクター３１０を通じて、コントローラ３０４、コントローラ３０６、及びコントローラ３０８に送られる。言い換えると、セレクター３１０は、電気モータユニット３０２と無線で行ったり来たりの通信を行う、通信ユニットを含む。言い換えると、セレクター３１０は、セレクター３１０、コントローラ３０４、コントローラ３０６、及びコントローラ３０８の間で双方向の通信が存在する場合、コマンドを送りデータを受信する。

描かれているように、コントローラ３０４、コントローラ３０６、及びコントローラ３０８は、複数のコントローラであり、それらの全ては電気モータユニット３０２に対してコマンドを発生する。これらのコマンドは、セレクター３１０に送られる。セレクター３１０は、コントローラ３０４、コントローラ３０６、及びコントローラ３０８のうちの１つからコマンドを選択し、電気モータユニット３０２に送る。この例示的な実施例において、電気モータユニット３０２は、図２の電気モータユニット２０２を使用して実装される。セレクター３１０は、ボウターレゾリューションユニット（ｖｏｔｅｒ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）である。言い換えると、セレクター３１０は、コントローラのうちの１つから１組のコマンドを選択し、電気モータユニット３０２に送る。例えば、セレクター３１０は、コントローラ３０４、コントローラ３０６、及びコントローラ３０８からのコマンドを比較する。差異が存在するならば、セレクター３１０は、コントローラからの、最も多くの数のマッチ（ｍａｔｃｈｅｓ）を有するコマンドを選択する。望ましくないやり方において作動しているコントローラは、望ましい状態で作動している他のコントローラとは異なるコマンドを発生する。

このやり方において、望ましくないコマンドが電気モータユニット３０２に送られることは、セレクター３１０を伴って回避され得る。いくつかの場合において、コマンドは、単に選択されるよりもむしろ平均化され又は組み合わされる。

このやり方において、電気モータシステム３００の中のコントローラの構成は、重複性を提供する。この重複性は、コントローラ３０４、コントローラ３０６、及びコントローラ３０８のうちの１つが常に望ましい状態では作動していない、ということを考慮に入れる。このやり方において、電気モータユニット３０２の望ましくない作動は回避され得る。このやり方において、コントローラ３０４、コントローラ３０６、コントローラ３０８などのコントローラは、重複性のために提供され得るが、電気モータユニット３０２からは遠隔の位置にある。結果として、重量、体積、サイズ、熱、及びコントローラに関する他の要因は、電気モータユニット３０２に影響を与えない。結果として、電気モータユニット３０２は、既知の電気モータシステムに対して近年利用可能な位置とは異なる位置に置かれ得る。

次に図４を参照すると、例示的な実施形態による、電気モータシステムのさらに別の図解が描かれている。この描かれている実施例において、電気モータシステム４００は、電気モータ４０２、電気モータ４０４、電気モータ４０６、電気モータ４０８、コントローラ４１０、コントローラ４１２、コントローラ４１４、及びコントローラ４１６を含む。描かれているように、電気モータ４０２、電気モータ４０４、電気モータ４０６、及び電気モータ４０８は、電源４１８に接続される。

この例示的な実施例において、コントローラ４１０、コントローラ４１２、コントローラ４１４、及びコントローラ４１６は、コマンドセンター４１７を形成する。コマンドセンター４１７は、電気モータ４０２、電気モータ４０４、電気モータ４０６、及び電気モータ４０８の作動を制御するように構成される。描かれているように、コントローラ４１０、コントローラ４１２、コントローラ４１４、及びコントローラ４１６は、電源４２０に接続される。これらの電源の各々は、バッテリ、交流電源、又は何らかの他の適切な種類の電源である。

この例示的な実施例において、コントローラの各々は、１以上の電気モータを制御するように割り当てられる。さらに、種々のコントローラは、他のコントローラが望ましい状態で作動しない場合に、バックアップ又はフェイルオーバーとして働く。

例えば、電気モータ４０２、電気モータ４０４、電気モータ４０６、及び電気モータ４０８は、他の構造の作動を制御するために動かされ得る作動装置である。例えば、これらの電気モータは、航空機の操縦翼面を制御するための作動装置であり得る。他の例示的な実施例において、これらの電気モータは、ロボットアームのための作動装置である。例示的な実施例において、電気モータ４０２は、コントローラ４１０から発生されるコマンドから生じるエラーから回復することができる。電気モータ４０４は、間違ったコマンドを伴って作動することができない重要な作動装置である。さらに、この例示的な実施例において、電気モータ４０６及び電気モータ４０８は、電気モータ４０２及び電気モータ４０４が動いた後でなければ動くことができない。

描かれているように、コントローラ４１０は、電気モータ４０２を制御する。コントローラ４１２は、電気モータ４０４を制御する。コントローラ４１４及びコントローラ４１６は、電気モータ４０６及び電気モータ４０８が電気モータ４０２及び電気モータ４０４が動いた後でなければ動くことができないので、電気モータ４０４を制御することにおいて助けとなる。このやり方において、電気モータ４０４は、電気モータ４０４が望ましくない動きの原因となるコマンドに対する許容性を有していないので、望ましい量の重複性を有している。

この特定の実施例において、電気モータ４０２及び電気モータ４０４が動いた後に、コントローラ４１４は電気モータ４０６を制御し、コントローラ４１６は電気モータ４０８を制御する。望ましい重複性に応じて、コントローラ４１０及びコントローラ４１２はまた、電気モータ４０８を作動することにおいて助けとなる。

このやり方において、電気モータシステムのバルキネス（ｂｕｌｋｉｎｅｓｓ）に加わる構成要素は、電気モータそれら自身から離れた位置に置かれる。結果として、電気モータシステム４００は、ロボットアームの中などのスペースが検討事項となる場合の使用に対して特に適切である。他の特徴は、重量の低減、発熱の低減、並びに電気モータシステム４００及びコマンドセンター４１７の使用を伴う他の要因などとして提供される。別の実施態様は、アーム、レッグ、手、又は何らかの他の適切な実施態様などの、人口装具又は生物工学における手足の中に、電気モータシステム４００を実装することを含む。このやり方において、複数のコントローラは、この図において示される複数の無線通信リンクを介して、複数の電気モータユニットの中の任意の数の電気モータユニットの作動を制御するように構成される。

図２から図４の電気モータシステムに対する種々の構成の図解は、他の例示的な実施形態が実装されるやり方を限定することを意味しない。電気モータシステム２００、電気モータシステム３００、及び電気モータシステム４００は、電気モータシステムが例示的な実施形態にしたがってどのように実装されるのかということのいくつかの例を説明する目的で提供されてきた。

例えば、他の電気モータシステムは、図４に示される４つの電気モータとは異なる他の数の電気モータを含み得る。例えば、３つの電気モータ、７つの電気モータ、又はいつくかの他の数の電気モータが使用され得る。さらに、他の数のコントローラが存在し得る。例えば、６つのコントローラは、図４において示される４つの電気モータを制御するために使用される４つのコントローラの代わりに使用され得る。

別の例示的な実施例のように、他の種類の指示が無線通信の代わりに使用され得る。高周波信号が使用され得るが、他の種類の信号伝達もまた使用され得る。例えば、インターフェース又は光ケーブルを通って移動する光信号が使用され得る。

今度は図５を参照すると、例示的な実施形態による、電気モータユニットを作動させる工程の流れ図が描かれている。図５に示された工程は、図１の電気モータシステム１０２の中で実施される。殊に、これらの作動のいくつか又は全部は、コントローラ１０６の中の１群の制御法則１１０の中で実施される。

工程は、コントローラ及び電気モータユニットの間の無線通信リンクを介して、電気モータユニットから情報を受信することによって始まる（作動５００）。次に、コマンドが、受信された情報から、電気モータユニットのために識別される（作動５０２）。その後、工程は、識別されたコマンドを無線通信リンクを介して無線で電気モータユニットに送り（作動５０４）、それから後は工程が終了する。

図示した種々の実施形態での流れ図及びブロック図は、実施形態において実装可能な装置及び方法の構造、機能、及び作業を示している。これに関し、流れ図又はブロック図の各ブロックは、１つのモジュール、セグメント、機能、及び／又は作動若しくはステップの一部分を表わすことができる。例えば、複数のブロックのうちの１以上は、ハードウェア内のプログラムコードとして、又はプログラムコードとハードウェアの組合せとして実装可能である。ハードウェア内に実装した場合、ハードウェアは、例えば、流れ図又はブロック図の１以上の操作を実施するように製造又は構成された集積回路の形態をとり得る。プログラムコードとハードウェアとの組み合わせとして実装されると、この実装はファームウェアの形態を取ることがある。

例示的な一実施形態のいくつかの代替的な実装態様では、ブロックに記載された１以上の複数の機能は、図中に記載の順序を逸脱して現れることがある。たとえば、場合によっては、連続して示されている二つのブロックが略同時に実行でき、あるいはそれらのブロックは関係する機能によっては、時として逆順に実行されることがあり得る。また、流れ図またはブロック図に示されたブロックに加えて、他のブロックを追加できる。

本発明の実施形態は、図６に示す航空機の製造及び保守方法６００、及び図７に示す航空機７００の観点から説明することができる。ここで図６を参照すると、例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守方法のブロック図が描かれている。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法６００は、図７の航空機７００の仕様及び設計６０２、並びに材料の調達６０４を含む。

製造段階では、図７の航空機７００の構成要素及びサブアセンブリの製造６０６と、システムインテグレーション６０８とが行われる。それから、図７の航空機７００は、認可及び納品６１０を経て運航６１２される。航空会社などの顧客による運航６１２中、図７の航空機７００は、定期的な整備および保守６１４（改造、再構成、改修、およびその他の整備または点検を含み得る）がスケジューリングされる。

航空機の製造及び保守方法６００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータによって実施又は実行されることがある。これらの実施例では、オペレータは顧客であってもよい。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。

今度は図７を参照すると、例示的な実施形態が実装される航空機のブロック図が描かれている。この実施例では、航空機７００は、図６の航空機の製造及び保守方法６００によって生産されたものであり、複数のシステム７０４及び内装７０６を有する機体７０２を含む。システム７０４の例には、推進システム７０８、電気システム７１０、油圧システム７１２、および環境システム７１４のうちの１つ以上が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、自動車産業などの他の産業に種々の例示的な実施形態を適用することができる。

本明細書で具現化される装置および方法は、図６の航空機の製造および保守方法６００のうちの少なくとも１つの段階で採用可能である。

１つの例示的な実施例では、図６の構成要素及びサブアセンブリの製造６０６で生産される構成要素又はサブアセンブリは、図６で航空機７００の運航６１２中に生産される構成要素又はサブアセンブリと同様の方法で製作又は製造される。さらに別の実施例では、１以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、図６の構成要素及びサブアセンブリの製造６０６並びにシステムインテグレーション６０８などの生産段階で利用することができる。１以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、航空機７００が図６における運航６１２、及び／又は整備及び保守６１４の間に、利用することができる。任意の数の種々の例示的な実施形態の使用により、航空機７００の組立てを大幅に効率化すること、及び／又はコストを削減することができる。

１つの例示的な実施例では、図６の構成要素及びサブアセンブリの製造６０６で生産される構成要素又はサブアセンブリは、図６で航空機７００の運航６１２中に生産される構成要素又はサブアセンブリと同様の方法で製作又は製造される。例えば、電気モータシステムは、これらの種々の段階のうちの１以上の間において、航空機の中で使用するために製造され得る。

さらに別の実施例では、１以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、図６の構成要素及びサブアセンブリの製造６０６並びにシステムインテグレーション６０８などの生産段階で利用することができる。別の実施例のように、運航６１２の間に、１以上の実施形態が実施されて、電気モータの効率を増加させるやり方で、電気モータの作動を制御することができる。１以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、航空機７００が図６における運航６１２、及び／又は整備及び保守６１４の間に、利用することができる。任意の数の種々の例示的な実施形態の使用により、航空機７００の組立てを大幅に効率化すること、及び／又はコストを削減することができる。

それゆえ、例示的な実施例において、電気モータユニット１０４及びコントローラ１０６を物理的に分離した位置に有する電気モータシステム１０２は、費用、重量、サイズ、熱の発生、又はエネルギーの使用のうちの少なくとも１つを低減させる。電気モータシステム１０２はまた、増加された、柔軟性、重複性、及び近年の電気モータシステムでは今のところ不可能な他の特徴を提供する。電気モータユニット１０４からのコントローラ１０６の分離は、電気モータユニット１０４が近年において可能な位置とは別の他の位置でも使用されることを可能にする。

種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、完全な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、異なる例示の実施形態は、他の例示の実施形態と比較した際、異なる機能を提供することができる。

もちろん、種々の実施例が電気モータを航空機の中で使用することに関して説明されてきたが、例示的な実施形態は、他の用途における電気モータのために実装することが可能である。例えば、例示的な実施例による電気モータは、製造ツール、自動車、宇宙船、人工衛星、電車、家庭電化製品、又は他の適切な対象の中に実装され得る。例えば、ロケットにおいて、燃料タンクのための撹拌器は、電気モータシステムを例示的な実施形態にしたがって実装する。さらに別の例示的な実施例において、例示的な実施例にしたがって実装される電気モータシステムは、他の検討事項と同様に、低減された重量、より小さいサイズ、より少ない発熱、より少ないエネルギーの使用、低減されたコスト、増加された配置の柔軟性、増加された重複性のうちの少なくとも１つを伴う人間のインプラント（ｈｕｍａｎ ｉｍｐｌａｎｔｓ）の中で使用され得る。

さらに他の例示的な実施例において、例示的な実施形態による電気モータシステムは、ロボット、ロボット手術、ナノボット、又は他の適切な装置の中で使用され得る。例えば、これらの例示的な実施形態において、電気モータユニットの配置の増加された柔軟性は、電気モータユニットをコントローラから分離することによって存在する。結果として、電気モータユニットは、電気モータシステムのサイズのために、近年において実現不可能な位置の中で使用され得る。

上述した種々の実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、完全な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。例えば、いくつかの例示的な実施例は電気モータをブラシレス直流電気モータとして説明してきたが、他の例示的な実施例は、直流電気モータ又は交流モータなどの他の種類の電気モータを使用することができる。例えば、交流（ＡＣ）電気モータはまた、種々の例示的な実施例の中で使用可能である。

さらに、異なる例示の実施形態は、他の例示の実施形態と比較した際、異なる機能を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最も好ましく説明するため、及び他の当業者に対し、考慮される特定の用途に適したものとして様々な修正例で種々の実施形態の開示の理解を促すために選択及び記述されている。

１００ 電気モータ環境
１０２ 電気モータシステム
１０４ 電気モータユニット
１０６ コントローラ
１０８ ブラシレス電気モータユニット
１１０ 制御法則
１１２ 第１の位置
１１４ 第２の位置
１１６ 通信リンク
１１７ 通信ユニット
１１８ 送信機
１２０ 受信機
１２２ 電気モータ
１２４ 通信ユニット
１２６ ブラシレス電気モータ
１２８ 送信機
１３０ 受信機
１３２ 情報
１３４ コマンド
２００ 電気モータシステム
２０２ 電気モータユニット
２０４ コントローラ
２０５ ブラシレス直流電気モータ
２０６ Ｈブリッジ
２０８ 電界効果トランジスタドライバー
２１０ レギュレータ
２１２ 送信機
２１４ 受信機
２１６ ＨＥＤリーディング
２１８ ＲＰＭリーディング
２２０ フィードバックリーディング
２２２ マイクロプロセッサ
２２４ 制御法則
２３０ Ｈブリッジコマンド
２３２ 電流コマンド
２４０ バッテリ
２４２ ＡＣアウトレット
２４４ バッテリ
３００ 電気モータシステム
３０２ 電気モータユニット
３０４ コントローラ
３０６ コントローラ
３０８ コントローラ
３１０ セレクター
３１２ 電源
３１４ 電源
３１６ 電源
３１８ 電源
４００ 電気モータシステム
４０２ 電気モータ
４０４ 電気モータ
４０６ 電気モータ
４０８ 電気モータ
４１０ コントローラ
４１２ コントローラ
４１４ コントローラ
４１６ コントローラ
４１７ コマンドセンター
４１８ 電源
４２０ 電源
５００ 作動
５０２ 作動
５０４ 作動
６００ 航空機の製造及び保守方法
６０２ 仕様及び設計
６０４ 材料の調達
６０６ 構成要素及びサブアセンブリの製造
６０８ システムインテグレーション
６１０ 認可及び納品
６１２ 運航
６１４ 整備及び保守
７００ 航空機
７０２ 機体
７０４ システム
７０６ 内装
７０８ 推進システム
７１０ 電気システム
７１２ 油圧システム
７１４ 環境システム

Claims (10)

1. コントローラを備える装置であって、
   前記コントローラは、前記コントローラ及び電気モータユニットの間の無線通信リンクを介して、前記電気モータユニットから情報を受信し、
   受信した前記情報から前記電気モータユニットのためのコマンドを識別し、
   識別した前記コマンドを、前記無線通信リンクを介して、前記電気モータユニットに送るように構成される、装置。
2. 前記コントローラは、受信した前記情報から前記電気モータユニットのためのコマンドを識別するように構成される１群の制御法則を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記コントローラを含む、複数のコントローラをさらに備え、前記複数のコントローラは、前記コントローラ及び前記電気モータユニットの間の前記無線通信リンクを介して、前記電気モータユニットから前記情報を受信し、受信した前記情報から前記電気モータユニットのためのコマンドを識別するように構成される、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記複数のコントローラから前記電気モータユニットのための前記コマンドを受信し、前記複数のコントローラのうちの１つからの前記コマンドを選択し、選択した前記コマンドを、前記無線通信リンクを介して、前記電気モータユニットに送るように構成されるセレクターをさらに備える、請求項３に記載の装置。
5. 前記電気モータユニットを含む、複数の電気モータユニットをさらに備え、前記複数のコントローラは、前記無線通信リンクを含む、複数の無線通信リンクを介して、前記複数の電気モータユニットの中の任意の数の電気モータユニットの作動を制御するように構成される、請求項３又は４に記載の装置。
6. 前記電気モータユニットは、ブラシレス電気モータユニット、直流電気モータ、及び交流電気モータのうちの１つから選択される、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記コントローラは、インパルス幅変調コントローラである、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 第１の位置の中にある電気モータユニットと、
   第２の位置の中にあるコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記コントローラ及び前記電気モータユニットの間の通信リンクを介して、前記電気モータユニットから情報を受信し、受信した前記情報から前記電気モータユニットのためのコマンドを識別し、識別した前記コマンドを、前記通信リンクを介して、前記電気モータユニットに送るように構成される、電気モータシステム。
9. 前記通信リンクは、無線通信リンク、及び光通信リンクのうちの１つから選択される、請求項８に記載の電気モータシステム。
10. 電気モータユニットを作動させる方法であって、
    コントローラ及び前記電気モータユニットの間の無線通信リンクを介して、前記電気モータユニットから情報を受信することと、
    受信した前記情報から前記電気モータユニットのためのコマンドを識別することと、
    識別した前記コマンドを、前記無線通信リンクを介して、前記電気モータユニットに送ることとを含む、方法。

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