JP2015039286A - アクティブ‐アクティブ冗長モータギアシステム - Google Patents

Abstract

【課題】モータの冗長性、速度加算、またはブレーキシステムを必要としない電気モータ制御アクチュエータを提供する。
【解決手段】固定子ケース２４に拘束されている少なくとも４つのコイル素子２６を有する。ドライブプレート２８は、章動運動のために支点５６によって支持され、かつ少なくとも４つのコアセグメントを有し、各々のコアセグメントは、起動に際して吸引するための少なくとも４つのコイル素子２６のそれぞれの１つに関連する。制御プロセッサは、受信した位置指令および受信したウォブル角度インプットに応答して、起動のために、少なくとも４つのコイル素子の各々に独立した電流制御を提供し、それにより、少なくとも４つのコイル要素がドライブプレート上において純粋なトルク和の構成で動作するように誘導される。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は概して、電気モータに関し、より具体的には、モータの動作を妨げることなく一または複数のコイルまたはコントローラの故障を許容する冗長動作のための複数のコイルを備えた３相バーチャルエリプティカルモータ（ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｍｏｔｏｒ）に関する。

大型民間航空機の主要な飛行制御翼面のための電気機械式アクチュエータは、冗長性を提供するために複雑な機械的連結を必要とする。これらの連結は、大変な作業であり、追加の故障モードおよび複雑で重大な組立公差の制約を導入する。典型的には、システムは、２つの独立したモータの速度加算を使用する。これは、各モータがブレーキを有すること、および１つのモータが負荷を駆動することを許容し、かつ故障条件下ではそのブレーキを適用して他のモータが動作することを許容する差動装置に接続されていることを必要とする。これは複数のギアの噛み合いおよび軸受支持体を含む複雑な機械システムである。この精密機械は、効率性がより低い可能性があり、それによりシステムのパフォーマンスが減少する。ブレーキは、さらに潜在的な故障箇所であり、システムの信頼性を減少させる。

したがって、故障耐性モードで動作するためにモータの冗長性、速度加算、またはブレーキシステムを必要としない電気モータ制御アクチュエータを提供することが望ましい。

本明細書の実施形態は、固定子ケース内に拘束されている少なくとも４つのコイル素子を有する、フォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ（ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｔ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ）を提供する。ドライブプレートは、章動運動のための支点によって支持され、かつ少なくとも４つのコアセグメントを有し、各々のコアセグメントは、起動時に吸引するための少なくとも４つのコイル素子のそれぞれの１つに関連する。制御プロセッサは、受信した位置指令および受信したウォブル角度インプットに応答して、起動のために、少なくとも４つのコイル素子の各々に独立した電流制御を提供し、それにより、少なくとも４つのコイル要素がドライブプレート上において純粋なトルク和の構成で動作するように誘導される。

本実施形態は、ドライブプレートに取り付けられた回転フランジを提供することにより航空機表面用のアクチュエータに用いることが可能であり、該回転フランジは、空力表面に関連する作動要素への接続に適合する。

開示される実施形態を用いるアクチュエータを制御する方法は、位置指令を受信することによって達成される。章動ドライブプレートのウォブル角度が決定され、かつ複数の少なくとも４つの固定コイル素子のうちの少なくとも３つに対する電流が順次制御され、それにより、ドライブプレートの章動が誘導され、受信した位置指令と一致するウォブル角度が達成される。

さらに、本発明は、下記の条項による実施形態を含む。

条項１−固定子ケースに拘束されている少なくとも５つのコイル素子と、
章動運動のための支点によって支持され、かつ少なくとも５つのコアセグメントを有し、その各々が起動に際して吸引するための少なくとも５つのコイル素子のそれぞれの１つに関連する、ドライブプレートと、および
受信した位置指令および受信したウォブル角度インプットに応答して、起動のために、少なくとも５つのコイル素子の各々に独立した電流制御を提供し、前記少なくとも５つのコイル要素がドライブプレート上において純粋なトルク和の構成で動作する、制御プロセッサと
を備える、フォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項２−各コイル素子が、
固定コアと、および
コイル内に電流を導入する際にコアの磁化のための固定コアと動作可能に関連するコイルと、
を備える、条項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項３−ドライブプレートには、外側ペリサイクリックギア（ｏｕｔｅｒ ｐｅｒｉｃｙｃｌｉｃ ｇｅａｒ）および内側ペリサイクリックギア（ｉｎｎｅｒ ｐｅｒｉｃｙｃｌｉｃ ｇｅａｒ）が組み込まれ、
外側ペリサイクリックギアの嵌め込み係合に適合した反応ペリサイクリックギアを有する反応プレートと、および
内側ペリサイクリックギアの嵌め込み係合に適合したドライブペリサイクリックギアを有するドライブプレートと
をさらに備える、条項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項４−反応プレートに接続され、かつ構造体に取り付けるための固定接続部を有する、ケースと、および
ドライブプレートに取り付けられ、かつ作動要素への接続に適合した、回転フランジと
をさらに備える、条項３に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項５−ケース内でドライブプレートを回転自在に支持するように適合されたブッシングをさらに備える、条項４に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項６−制御プロセッサにウォブル角度インプットを提供する少なくとも２つの位置センサをさらに備える、条項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項７−少なくとも２つの位置センサが、６つの位置センサを備える、条項６に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項８−少なくとも５つのコイル素子が、６つのコイル素子を備え、少なくとも５つのコアセグメントが、６つのコアセグメントを備える、条項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項９−少なくとも５つのコイル素子の各々に関連する永久磁石をさらに備える、条項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項１０−前記制御プロセッサが、ウォブル角度に基づいてアクチュエータの現在位置を決定し、かつ受信した位置指令に基づいてドライブプレートを現在位置から所望位置まで回転させるのに必要なトルク指令を決定するためのプログラムされたソフトウェアモジュールを含む、条項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項１１−空力表面と、および
フォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータと
を備える航空機の制御翼面システムであって、
該フォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータが、
固定子ケースに拘束されている少なくとも５つのコイル素子と、
章動運動のための支点によって支持され、かつ少なくとも５つのコアセグメントを有し、その各々が起動に際して吸引するための少なくとも５つのコイル素子のそれぞれの１つに関連する、ドライブプレートと、
ドライブプレートに取り付けられ、かつ空力表面に関連する作動要素への接続に適合した、回転フランジと、および
受信した位置指令および受信したウォブル角度インプットに応答して、起動のために、少なくとも５つのコイル素子の各々に独立した電流制御を提供し、前記少なくとも５つのコイル要素がドライブプレート上において純粋なトルク和の構成で動作する、制御プロセッサとを有する、
航空機の制御翼面システム。

条項１２−ドライブプレートには、外側ペリサイクリックギアおよび内側ペリサイクリックギアが組み込まれ、
外側ペリサイクリックギアの嵌め込み係合に適合した反応ペリサイクリックギアを有する反応プレートと、
内側ペリサイクリックギアの嵌め込み係合に適合したドライブペリサイクリックギアを有するドライブプレートと、
ドライブプレート、コイル素子、および反応プレートを封入するケースであって、
反応プレートに接続され、かつ構造体に取り付けるための固定接続部を有する、ケースと
をさらに備える、条項１１に記載の航空機の制御翼面システム。

条項１３−ケース内でドライブプレートを回転自在に支持するように適合されたブッシングをさらに備える、条項１１に記載の航空機の制御翼面システム。

条項１４−制御プロセッサにウォブル角度インプットを提供する少なくとも２つの位置センサをさらに備える、条項１１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項１５−少なくとも２つの位置センサが、６つの位置センサを備える、条項１４に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項１６−少なくとも５つのコイル素子が、６つのコイル素子を備え、少なくとも５つのコアセグメントが、６つのコアセグメントを備える、条項１１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項１７−少なくとも５つのコイル素子の各々に関連する永久磁石をさらに備える、条項１１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。

条項１８−位置指令を受信することと、
支点に備え付けられた章動ドライブプレートのウォブル角度を決定することと、および
ドライブプレート内の関連するコアセグメントを吸引するために、複数の少なくとも５つの固定コイル素子のうちの少なくとも３つに対して電流を順次制御し、それにより、ドライブプレートの章動を誘導し、受信した位置指令と一致するウォブル角度を達成することと
を含む、アクチュエータを制御する方法。

条項１９−電流を順次制御するステップが、各コイル内の電流調節を行い、そのコイルと関連するセクターに対して、計算されたウォブル角度変化を達成することを含み、前記電流調節は、任意の他のコイル素子に対する電流制御から独立している、条項１８に記載のアクチュエータを制御する方法。

条項２０−複数の少なくとも５つの固定コイル素子が、１２０度で離間された３つのコイル素子の第１セットおよび３つのコイル素子の第２セットを備え、第２セット内の各コイルは第１セット内の２つのコイルに介在し、
故障したコイルを特定することと、
故障したコイルを含む３つのコイルの第１セットへの制御電力を取り除くことと、および
コイルの第２セットに対して電流を１．７倍に増加させることと
をさらに含む、条項１８に記載のアクチュエータを制御する方法。

既に説明した特徴、機能および利点は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することが可能であり、またはさらなる別の実施形態で組み合わせることが可能であり、その詳細は以下の説明および図面を参照すると理解できる。

図１は、翼に組み込まれた本発明の実施形態による、例示的な空力表面アクチュエータ（ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｔｕａｔｏｒ）の等角投影破断図である。 図２は、アクチュエータの実施形態の詳細図である。 図３は、バーチャルエリプティカル電気モータの要素を示す第１のパースペクティブ内のアクチュエータの分解図である。 図４は、第２のパースペクティブ内のアクチュエータの分解図である。 図５は、例示的な実施形態のコイルシステムの等角図である。 図６Ａは、ロータギア、ならびに出力プレートおよび反応プレートのドライブギアの係合の側面図である。 図６Ｂは、ロータギア、および明瞭に示すために反応プレートを除いた出力プレートの係合の側面図である。 図７は、アクチュエータ制御要素のブロック図である。 図８は、故障条件を含むアクチュエータの制御のための、本明細書に開示されるシステムの実施形態を用いる方法のフロー図である。

本開示に示される各図は、提示される実施形態の態様の変形例を示し、違いのみが詳細に説明される。

本明細書に開示されている実施形態は、独立して動作するが、すべて同じ出力プレート上で速度加算工程の代わりに純粋なトルク和で動作する、３つを超えるコイルセグメントを備えるバーチャルエリプティカル電気モータを用いたアクチュエータを提供する。任意のコイルが故障するか、あるいはコイル用コントローラがコイルの動作停止に失敗すると、トルクの合計は減少するが、残りのコイルに対する増大したトルク指令により、故障したコイルからのトルクの欠如が調整される。故障したコイルまたはそのコントローラは、コイルの純粋なトルク和工程のために、モータの動作に対して全く影響をもたず、フォールトが起きた後にシステムをオンラインにもってくる遷移時間は必要とされない。

図面を参照すると、図１は、航空機の制御翼面システムを提供する補助翼、スポイラ、またはフラップなどの空力表面１２を有する航空機の翼１０を示す。本実施形態によるアクチュエータ１４は、作動力の反応のための翼構造要素１８などの固定構造体に対する固定接続部１６を有する。ドライブ接続部２０は、空力表面１２の作動要素に取り付けられる。

アクチュエータ１４は、図２に詳細に示される。固定接続部１６は、アクチュエータ用のケース２２から直接延在する。ドライブ接続部２０は、回転フランジ２１から延在する。示される実施形態については、固定接続部１６およびドライブ接続部２０は、作動ロッド内のモノボールベアリング内で受け入れられる円筒形端部要素として示される。代替的な実施形態では、続いてより詳細に説明される、回転フランジ２１または回転出力プレートに直接接続されたロッド端部またはフランジなどの他の接続構成、およびアクチュエータケース２２が用いられうる。

図３および４の分解図に示されるように、アクチュエータには、複数の固定子コイル素子２６（図３に示され、続いて図５に関連してより詳細に説明される）を支持する固定子ケース２４を有するバーチャルエリプティカル電気モータが組み込まれる。示される実施形態では、６つの固定子コイル素子２６が示されるが、代替的な実施形態では、４つよりも大きい任意の数が用いられうる。ドライブプレート２８には、固定子コイル素子２６のための一致するコアセグメント３０（図４に示される）が組み込まれる。コアセグメント３０は、ドライブプレート２８をセクターに分割し、各セクターはコイル素子２６に関連する。ドライブプレート２８は、外周に近接する外側ペリサイクリックギアリング３２および外側ギアリングから半径方向内方にある内側ペリサイクリックギアリング３４をさらに有する。固定または反応ギアプレート３６には、ドライブプレート２８上の外側ペリサイクリックギアリング３２と嵌め込み係合する反応ペリサイクリックギアリング３８（図４に示される）が組み込まれる。回転出力プレート４０には、ドライブプレート２８上の内側ペリサイクリックギアリング３４と係合するための回転ドライブペリサイクリックギアリング４２（図４に示される）が組み込まれる。ブッシング４４は、回転出力プレート４０を支持する。バーチャルエリプティカル電気モータは、固定子ケース２４が受け入れられるベース４６を有するアクチュエータケース２２内で支持される。カバー４８は、ボルト４７でベース４６に取り付けられ、ブッシング４４を支持する。反応リング５０は、反応ギアプレート３６をボルト４９および５１のそれぞれでカバー４８に係合させる。回転フランジ２１は、回転出力プレート４０にボルト４１で取り付けられる。

固定子ケース２４および固定子コイル素子２６の詳細は、図５に示される。従来の電気モータとは違って、各々の固定子コイル素子２６の駆動用コイル５２は、固定コア５４上に位置する。電流の導入によるコイル５２の起動に際して、コア５４は、ドライブプレート２８上の対応しかつ一致するコアセグメント３０を吸引する。ドライブプレート２８は、ウォブルプレートとして、図６Ａおよび６Ｂに示される支点５６によって支持され、コイル５２の順次的な起動とともに支点上で章動する。動作中、ドライブプレート２８内の第１の一致するコアセグメント３０（図４に示される）は、矢印５７で示されているように、関連する固定子コイル素子２６（図３および５に示される）へと電磁的に引き付けられ、ドライブプレート２８の正反対の部分は、反応ギアプレート３６および回転出力プレート４０に対して押圧され、それとともに、外側ペリサイクリックギアリング３２および内側ペリサイクリックギアリング３４（図３に示される）の関連する部分が反応ペリサイクリックギアリング３８およびドライブペリサイクリックギアリング４２（図４に示される）によってそれぞれ係合する。コイル５２を順次的に起動させることにより、ドライブプレート２８が支点５６上で章動する。ペリサイクリックギアの性質により、下降するギアが半径方向外方向に動く一方で、半径方向内方向の上昇するギアに相対運動がもたらされる。回転出力プレート４０上の回転ペリサイクリックギア４２に対してドライブプレート２８の内側ペリサイクリックギア３４を順次的に係合させてかつ駆動させることにより、ドライブプレート２８が支点５６の周りを章動するにつれて、回転出力プレート４０が回転するように駆動される。アクチュエータケース２２（ベース４６およびカバー４８によって形成される）に対する回転運動の反応は、反応リング３６上の反応ペリサイクリックギア３８に係合するドライブプレートの外側ペリサイクリックギア３２によってもたらされる。外側および反応ペリサイクリックギア上に１８０個の歯、ならびに内側およびドライブペリサイクリックギア上に１７９個に歯がある例示的な実施形態では、１８０対１のギア比が達成され、生成されたトルクに対する高い機械的利点とともに非常に正確な制御が可能になる。

バーチャルエリプティカル電気モータの制御は、指令されたトルクに応答して、一または複数の位置センサを用い、かつコイル素子２６を起動させる、ドライブプレート２８のウォブル角度を測定することによって達成される。各コイル素子は、すべての他のコイルとは独立して指令を受ける。図７に示されるように、位置センサ６０および電流センサ６２は、各コイル素子に関連する（図面で示される実施形態では、６つの位置センサおよび６つ電流センサ）。代替的な実施形態では、９０度または１２０度で離間される最低２つの位置センサ、例えばドイツのオルテンブルグにあるマイクロエプシロン社（ＭＩＣＲＯ−ＥＰＳＩＬＯＮ ＭＥＳＳＴＥＣＨＮＩＫ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ）から入手可能な渦電流プローブが用いられる可能性があり、それによりウォブル角度の行列式を完全に計算することができる。制御プロセッサ６４は、飛行制御コンピュータまたは類似する指令デバイスからアクチュエータ１４のための位置指令６５、および位置センサ６０および電流センサ６２からのインプットを受信する。制御プロセッサ６４には、ウォブル角度に基づいてアクチュエータの現在位置を決定７０し、かつ受信した位置指令に基づいてドライブプレート２８を現在位置から所望位置まで回転させるのに必要なトルク指令を決定７２するためのプログラムされたソフトウェアモジュールが組み込まれる。計算された電流出力７４が、起動のために、ケーブル６６（図３および４に示される）を通して各コイル素子に順次的に印加され、所望の位置にドライブプレート２８が章動する結果となる。取り付けケーブル６８（図３および４に示される）を通して提供される位置センサからのフィードバックを通して、起動されたコイル素子内の電流は制御プロセッサ６４によって制御され、それにより、そのコイル素子、および他のコイル素子を参照することなく位置センサによって決定された位置に対して所望の位置変化が達成される。したがって、その素子に対するコイル素子またはコントローラの故障は、所望の位置変化のために隣接するコイル素子に追加の電流が適用されるので、モータの動作を阻害しない。コイル素子は、純粋なトルク和で動作し、ドライブプレート２８の章動をもたらす。

制御プロセッサの動作は、図８のフロー図に示される。バーチャルエリプティカル電気モータのアクチュエータを制御する方法は、章動ドライブプレートを引きおろし、かつ押さえつけることによって、ベースまたはゼロ回転子位置（ｚｅｒｏ ｒｏｔｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を決定することによって開始する（ステップ８００）。ドライブプレートは、固定子が既知および通常の方法でドライブプレートに対して力を印加するために、既知のおよび有効な位置になければならない。少なくとも１つのコイルが、そのコイル（完全に停止している）に対して最大傾斜角になるまでドライブプレートを引くために、励磁される。位置センサによる位置測定は、次いでゼロ位置を確立する。次いで位置指令が受信される（ステップ８０２）。章動ドライブプレートのウォブル角度は、位置センサからのインプットに基づいて制御プロセッサにより決定され、それにより、固定子コイルの位置に対するドライブプレートのダウンポイントの相対位置が確立される（ステップ８０４）。電流のインプットは、次いで、複数の少なくとも５つの固定コイル素子のうちの少なくとも３つに対して電流を印加するために、制御プロセッサによって順次的に制御され、それにより、ドライブプレートの章動が誘導され、受信した位置指令と一致するウォブル角度が達成される（ステップ８０６）。コイルに対する電流の印加は、力ベクトルの印加として決定される。位置測定を使用して、すべての固定子コイルに対して電流の大きさの組み合わせが印加される。これらの電流によって生成された力は、磁気吸引を通して、回転子上のベクトルとして１つにまとまり、所望のホールドダウンおよびトルクを生成する。これらのベクトルは、互いに独立しており、それらの固定子位置において力を印加することしかできない。回転子の完全な制御を提供するために、９０度より大きい角度で間隔を空けて離間した３つのベクトルのみが必要とされる。これらの電流は、回転子がそのサイクルを通して動くにつれて変調される。電流は、動作可能であるならば、すべてのコイル素子に順次的に印加されうる。電流は各コイル内で調整され、そのコイルと関連するセクターに対して、計算されたウォブル角度変化が達成され、それは任意の他のコイル素子に対する電流制限から独立している（電流制御から独立した電流調節）（ステップ８０８）。５つ以上のコイルの任意の構成では、任意の単一コイルの故障および非隣接のコイルの任意の２重故障は、少なくとも３つの残りのコイルが、１６０度より小さい角度で互いに離間する結果となる。より多くの数のコイルに関しては、少なくとも３つのコイルが、３つのコイルのうちの任意の２つのコイルの間で１６０度より小さい角度で残りのコイルの間に残る限り、複数のコイル故障は調整されうる。

例示的な一実施形態では、６つのコイルおよび回転子コアセグメントは、それぞれ固定子の周りに１２０度で間隔を空けて離間した３つのコイル（３つのコイル素子）からなる２つの独立したセットを、第１セットの各コイルが第２セットの２つのコイルに介在する状態で提供する。位置測定を使用して、固定子コイルの各セットに対して電流の大きさの組み合わせが印加される。これらの電流によって生成された力は、磁力によって、回転子上のベクトルとして１つにまとまり、所望のホールドダウンおよびトルクを生成する。これらの電流は、回転子がそのサイクルを通して動くにつれて変調される。すべての力が独立しているため、３相電流の２つのセットは、相対的な回転子位置によって修正されたトルク指令に比例する。ベクトル和の大きさは、何らかの誤差（例えば、位置、速度、加速度）に応答して、モータコントローラによって制御される。すべてのコイルおよび／またはコントローラがアクティブな場合、個別のコイルは、回転子の全サイクルまたはウォブルにわたって平均電流を有することになる。一または複数のコイルが動作しなくなると、動作しなくなったコイルを含む３つのコイルのセットは非励磁化され、所望の力を生成するのに必要なベクトル和は、同一のままでなければならないため、残りのコイル内の平均電流は単純に１．７倍されて損失を補てんする。それ以外の変更は必要とされない。

コイル素子の故障をさらに調整するために、永久磁石５８は、図５に示される各コイル素子２６と関連することができ、それにより、ドライブプレート２８のコアセグメント３０のための追加のホールドダウン力が供給される。関連するコイル５２が固定コア５４の磁化のために励磁されておらず、それにより、ドライブプレート２８を非アクティブなコイルの上に持ち上げるためにギア反応の任意の傾向を中和する場合でも、章動ドライブプレート２８は各コアセグメントを関連する永久磁石に近接して順次的に配置し、磁石はドライブプレート２８内のコアセグメント３０のための吸引力を提供する。これは、ドライブプレートが、故障したコイルのセクターを通してウォブルする能力を高める。示された実施形態では、永久磁石５８は、ドライブプレート２８の章動の周囲との緊密な接触のために、固定子ケース２４の外周に近接して位置付けされる。

ドライブプレート内の関連するコアセグメントを吸引するために関連するコイルおよび固定コアとともに少なくとも５つのコイル素子を提供することにより、１つのコイル素子の故障は、バーチャルエリプティカル電気モータの動作に影響することはない。前述のように３つのコイルからなるセット２つで動作する６つのコイルシステム内で電流能力を７０％オーバーサイジングすることは、コイルのセットが、動作していないコイル素子と関連するセクターを通してドライブプレートの章動をオーバードライブさせるために十分な電流を受信することを可能にする。システム内に組み込まれた各追加コイル素子は、モータ内の追加の非隣接の故障コイルを許容する能力を提供することになる。本明細書に記載されている実施形態の例示的な６つのコイル素子構成は、６つのコイルすべてが独立して制御されて動作するとき、モータの動作に影響を与えることなく、３つの非隣接コイルまたは２つの隣接コイルの故障を調整する。

ここで本発明の様々な実施形態を特許法で要求されるように詳しく説明してきたが、当業者は本明細書に開示された特定の実施形態への変形例および代替例を認識するだろう。上記変形例は、下記の請求項に定義された本発明の範囲および目的に含まれるものである。

１０ 航空機の翼
１２ 空力表面
１４ アクチュエータ
１６ 固定接続部
１８ 翼構造要素
２０ ドライブ接続部
２２ アクチュエータ用のケース
２１ 回転フランジ
２２ アクチュエータケース
２４ 固定子ケース
２６ 固定子コイル素子
２８ ドライブプレート
３０ コアセグメント
３２ 外側ペリサイクリックギアリング
３４ 内側ペリサイクリックギアリング
３６ 固定または反応ギアプレート、反応リング
３８ 反応ペリサイクリックギアリング
４０ 回転出力プレート
４２ 回転ドライブペリサイクリックギアリング
４４ ブッシング
４６ ベース
４７ ボルト
４８ カバー
５０ 反応リング
４９、５１ ボルト
５２ 駆動用コイル
５４ 固定コア
５６ 支点
５８ 永久磁石
５７ 矢印
６６ ケーブル
６８ 取り付けケーブル

Claims (13)

1. 固定子ケースに拘束されている少なくとも５つのコイル素子と、
   章動運動のために支点によって支持され、かつ少なくとも５つのコアセグメントを有し、各々の前記コアセグメントが起動に際して吸引するための前記少なくとも５つのコイル素子のそれぞれの１つに関連する、ドライブプレートと、および
   受信した位置指令および受信したウォブル角度インプットに応答して、起動のために、前記少なくとも５つのコイル素子の各々に独立した電流制御を提供し、前記少なくとも５つのコイル要素がドライブプレート上において純粋なトルク和の構成で動作する、制御プロセッサと
   を備える、フォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
2. 各コイル素子が、
   固定コアと、および
   コイル内に電流を導入する際に前記コアの磁化のための前記固定コアと動作可能に関連するコイルと、
   を備える、請求項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
3. 前記ドライブプレートには、外側ペリサイクリックギアおよび内側ペリサイクリックギアが組み込まれ、
   前記外側ペリサイクリックギアの嵌め込み係合に適合した反応ペリサイクリックギアを有する反応プレートと、および
   前記内側ペリサイクリックギアの嵌め込み係合に適合したドライブペリサイクリックギアを有するドライブプレートと
   をさらに備える、請求項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
4. 前記反応プレートに接続され、かつ構造体に取り付けるための固定接続部を有する、ケースと、および
   前記ドライブプレートに取り付けられ、かつ作動要素への接続に適合した、回転フランジと
   をさらに備える、請求項３に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
5. 前記ケース内で前記ドライブプレートを回転自在に支持するように適合されたブッシングをさらに備える、請求項４に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
6. 前記制御プロセッサに前記ウォブル角度インプットを提供する少なくとも２つの位置センサをさらに備える、請求項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
7. 前記少なくとも２つの位置センサが、６つの位置センサを備える、請求項６に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
8. 前記少なくとも５つのコイル素子が、６つのコイル素子を備え、前記少なくとも５つのコアセグメントが、６つのコアセグメントを備える、請求項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
9. 前記少なくとも５つのコイル素子の各々に関連する永久磁石をさらに備える、請求項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
10. 前記制御プロセッサが、ウォブル角度に基づいてアクチュエータの現在位置を決定し、かつ前記受信した位置指令に基づいて前記ドライブプレートを現在位置から所望位置まで回転させるのに必要なトルク指令を決定するためのプログラムされたソフトウェアモジュールを含む、請求項１に記載のフォールトトレラントバーチャルエリプティカル電気モータ。
11. 位置指令を受信することと、
    支点に備え付けられた章動ドライブプレートのウォブル角度を決定することと、および
    前記ドライブプレート内の関連するコアセグメントを吸引するために、複数の少なくとも５つの固定コイル素子のうちの少なくとも３つに対して電流を順次制御し、それにより、前記ドライブプレートの章動を誘導し、前記受信した位置指令と一致するウォブル角度を達成することと
    を含む、アクチュエータを制御する方法。
12. 前記電流を順次制御するステップが、各コイル内の電流調節を行ない、そのコイルと関連するセクターに対して、計算されたウォブル角度変化を達成することを含み、前記電流調節は、任意の他のコイル素子に対する電流制御から独立している、請求項１１に記載のアクチュエータを制御する方法。
13. 前記複数の少なくとも５つの固定コイル素子が、１２０度で離間された３つのコイル素子の第１セットおよび３つのコイル素子の第２セットを備え、前記第２セット内の各コイルは前記第１セット内の２つのコイルに介在し、
    故障したコイルを特定することと、
    前記故障したコイルを含む前記３つのコイルの第１セットへの制御電力を取り除くことと、および
    前記コイルの第２セットに対して電流を１．７倍に増加させることと
    をさらに含む、請求項１１に記載のアクチュエータを制御する方法。

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