JP2016540471A - リラクタンスモータシステム - Google Patents

Abstract

電動モータの動作を制御するための方法及び装置が提供される。制御部は、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するように構成されている。制御部は、更に、ディスクの位置に基づいてコイルに流す電流を制御するように構成されている。ディスクは、当該ディスクとプレートとの間の最接近点がディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、概してモータシステムに関し、特に、電動モータシステムの制御に関する。より具体的には、本開示は、リラクタンスモータシステムを制御するための方法及び装置に関する。

電動モータは、電力を機械的な動力に変換する装置である。電動モータは、様々な用途に用いられる。これらの用途には、ファン、ポンプ、ツール、ディスクドライブ、ドリル、及び、これらや他のタイプのプラットフォームに設けられる他の装置が含まれる。

電動モータの１つにリラクタンスモータがある。リラクタンスモータとは、例えば、非同期リラクタンスモータ、可変リラクタンスモータ、切替リラクタンスモータ、可変リラクタンスステッピングモータ、又は、他の同様のモータである。

これらのタイプのモータは、所望のコストで所望レベルの電力密度を達成することができる。リラクタンスモータは、所望レベルの精度で位置を保持する能力を有する。また、リラクタンスモータは、他のタイプの電動モータと比較して、位置決めの精度が高く、小さいサイズで所望レベルのトルクを発生させることもできる。このようなタイプのモータは、様々な用途に好適である。例えば、リラクタンスモータは、航空機の空気力学的（aerodynamic）動翼を所定位置に動かすために用いられる。例えば、リラクタンスモータは、安定板、方向舵、フラップ、エルロン、及び他の適切な動翼を所望の位置に動かすために用いられる。更に、リラクタンスモータは、航空機の推進にも用いられる。

可変リラクタンスモータは、所望レベルのトルク及び位置決め精度を有するが、所望レベルの円滑さを保ってリラクタンスモータを動かすことは非常に困難である。したがって、上述した問題のうち少なくともいくつかと、その他の考えられる問題を考慮にいれた方法及び装置を有することが望ましい。

１つの例示的な実施形態において、装置は、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するように構成された制御部を含む。前記制御部は、更に、ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている。前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている。

他の例示的な実施形態において、電動モータシステムは、電動モータと制御部とを含む。前記電動モータは、コイルが物理的に関連付けられたプレート、及び、ディスクを有しており、前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている。前記制御部は、計測された前記コイルのインダクタンスに基づいて、プレートに対する前記ディスクの位置を特定するように構成されている。前記制御部は、更に、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている。

更に他の例示的な実施形態において、電動モータの動作を制御する方法が提供される。コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置が特定される。前記コイルに流す電流は、前記ディスクの位置に基づいて制御される。前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている。

他の例示的な実施形態において、システムは、油圧モータシステムと、リラクタンスモータシステムと、当該リラクタンスモータと関連付けられた制御部と、を含む。前記リラクタンスモータシステムは、前記油圧モータシステムのブースタとして動作する。前記制御部は、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するように構成されている。前記制御部は、更に、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている。

更に他の例示的な実施形態において、電動モータシステムは、第１電動モータに関連付けられた第１制御部と、第２電動モータに関連付けられた第２制御部と、を含む。前記第１制御部は、第１コイルが物理的に関連付けられた第１プレートに対する第１ディスクの位置を特定するように構成されている。前記第１制御部は、更に、前記第１ディスクの位置に基づいて、前記第１コイルに流す電流を制御するように構成されている。前記第２制御部は、第２コイルが物理的に関連付けられた第２プレートに対する第２ディスクの位置を特定するように構成されている。前記第２制御部は、更に、前記第２ディスクの位置に基づいて前記第２コイルに流す電流を制御するように構成されている。前記第１制御部及び前記第２制御部は、並行に動作するように構成されている。

更に他の例示的な実施形態において、電動モータシステムは、制御部と、当該制御部に関連付けられた電動モータと、を含む。前記制御部は、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するように構成されている。前記制御部は、更に、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている。前記制御部は、更に、ロータアーム指令位置を受信し、現在のロータアーム位置を特定するとともに、前記ディスクに対する変化量コマンドを生成する。

更に、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。

付記１．コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するとともに、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている制御部を含み、前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている、装置。

付記２．前記ディスクの第２歯と噛合する第１歯を有するロータを更に含み、前記ディスクが動くことにより前記ロータが回転する、付記１に記載の装置。

付記３．前記ディスク、及び、前記コイルを有する前記プレートは、モータを形成し、当該モータは、空気力学的動翼、プロペラ、及びホイールのうち選択された１つの装置に接続するように構成されている、付記２に記載の装置。

付記４．前記ディスクの位置に関する情報を生成するように構成されているセンサシステムを更に含む、付記１に記載の装置。

付記５．前記センサシステムは、インダクタセンサ、エンコーダ、ホール効果センサ、レーザレンジファインダ、カメラ、距離センサ、又は、電流センサのうち少なくとも１つで構成されている、付記４に記載の装置。

付記６．前記制御部は、計測された前記コイルのインダクタンスに基づいて、前記コイルが物理的に関連付けられた前記プレートに対する前記ディスクの位置を特定するように構成されている、付記１に記載の装置。

付記７．前記制御部は、前記コイルのインダクタンス情報及びコイル位置情報から、前記ディスクのディスク法線ベクトルを特定するように構成されている法線ベクトル算出部と、前記ディスク法線ベクトルとプレート法線ベクトルとのクロス積からベクトルを特定するように構成されているクロス積生成器と、前記クロス積生成器から受信したベクトル情報から前記最接近点の角度を特定するように構成されている最接近点特定部と、を含み、前記ベクトル情報は、前記ベクトルに基づいている、付記１に記載の装置。

付記８．前記ディスクは第１ディスクであり、前記プレートは第１プレートであり、前記コイルは第１コイルであり、前記位置は、第１位置であり、前記制御部は、第２コイルが物理的に関連付けられた第２プレートに対する第２ディスクの第２位置を特定するとともに、前記第２ディスクの前記第２位置に基づいて前記第２コイルに流す電流を制御するように更に構成されている、付記１に記載の装置。

付記９．前記ディスクは、傾斜転動を行う、付記１に記載の装置。

付記１０．前記ディスク及び前記プレートは、リラクタンスモータ、可変リラクタンスモータ、及びバーチャル楕円装置から選択された１つの電動モータを形成する、付記１に記載の装置。

付記１１．前記制御部は、前記コイルを流れる電流に基づいて、電動モータのデューティー比状態を特定するとともに、前記電動モータの前記デューティー比状態に基づいた範囲内で、前記コイルに流す電流を制御するための電流コマンドを生成するように構成されている、付記１に記載の装置。

付記１２．前記ディスクと、前記プレートと、前記コイルとを含む電動モータと、油圧モータシステムと、を更に含み、前記制御部は、前記油圧モータシステムの動作を制御するように構成されている、付記１に記載の装置。

付記１３．前記制御部、前記ディスク、及び前記プレートは、電動モータを構成しており、当該電動モータは、可動式プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上ベースの構造体、水上ベースの構造体、宇宙ベースの構造体、航空機、無人航空機、穿孔機、電動クレーン、風車、ウィンチ、水上艦、戦車、軍用人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家屋、製造施設、建物、ロボット、ロボットアーム、及び、電気推進システムから選択されたプラットフォームに設けられている、付記１に記載の装置。

付記１４．コイルが物理的に関連付けられたプレート、及び、ディスクを有する電動モータを含み、前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されており、計測された前記コイルのインダクタンスに基づいて、前記プレートに対する前記ディスクの位置を特定するとともに、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている制御部を更に含む、電動モータシステム。

付記１５．前記ディスクの第２歯と噛合する第１歯を有するロータを更に含み、前記ディスクが動くことにより前記ロータが回転する、付記１４に記載の電動モータシステム。

付記１６．前記コイルのインダクタンスを計測するように構成されているセンサシステムを更に含む、付記１４に記載の電動モータシステム。

付記１７．前記制御部は、前記コイルのインダクタンス情報及びコイル位置情報から、前記ディスクのディスク法線ベクトルを特定するように構成されている法線ベクトル算出部と、前記ディスク法線ベクトルとプレート法線ベクトルとのクロス積からベクトルを特定するように構成されているクロス積生成器と、前記クロス積生成器から受信したベクトル情報から前記最接近点の角度を特定するように構成されている最接近点特定部と、を含み、前記ベクトル情報は、前記ベクトルに基づいている、付記１４に記載の電動モータシステム。

付記１８．前記ディスクは、傾斜転動を行う、付記１４に記載の電動モータシステム。

付記１９．電動モータの動作を制御する方法であって、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定することと、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御することと、を含み、前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている、方法。

付記２０．前記特定する工程は、前記コイルのインダクタンスに基づいて、前記ディスクの第１法線ベクトルを特定することと、前記ディスクの前記第１法線ベクトルと前記プレートの第２法線ベクトルとのクロス積を生成することと、前記ディスクの前記第１法線ベクトルと前記プレートの前記第２法線ベクトルとの前記クロス積に基づいて、前記プレートに対する前記ディスクの前記最接近点の角度位置を特定することと、を含む、付記１９に記載の方法。

付記２１．前記ディスクが動くことにより、前記ディスクの第２歯と噛合する第１歯を有するロータが回転する、付記１９に記載の方法。

付記２２．前記ロータは、空気力学的動翼、プロペラ、及びホイールから選択される１つの装置に接続されている、付記２１に記載の方法。

付記２３．センサシステムは、前記ディスクの位置に関する情報を生成するように構成されている、付記１９に記載の方法。

付記２４．油圧モータシステムと、前記油圧モータシステムのブースタとして動作するリラクタンスモータと、前記リラクタンスモータシステムと関連付けられ、且つ、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するとともに、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている制御部と、を含むシステム。

付記２５．第１電動モータと関連付けられ、且つ、第１コイルが物理的に関連付けられた第１プレートに対する第１ディスクの位置を特定するとともに、前記第１ディスクの位置に基づいて前記第１コイルに流す電流を制御するように構成されている第１制御部と、第２電動モータと関連付けられ、且つ、第２コイルが物理的に関連付けられた第２プレートに対する第２ディスクの位置を特定するとともに、前記第２ディスクの位置に基づいて、前記第２コイルに流す電流を制御するように構成されている第２制御部と、を含み、前記第１制御部及び前記第２制御部は、並行に動作するように構成されている、電動モータシステム。

付記２６．コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するとともに、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている制御部と、前記制御部に関連付けられた電動モータと、を含み、前記制御部は、更に、ロータアーム指令位置を受信し、現在のロータアーム位置を特定するとともに、前記ディスクに対する変化量コマンドを生成するように構成されている、電動モータシステム。

特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に達成可能であり、また、他の実施形態との組み合わせも可能である。この詳細については、以下の記載と図面から明らかになるであろう。

例示的な実施形態に特有のものと考えられる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態、並びに、好ましい使用形態、更にその目的及び利点は、以下に示す添付の図面と共に本開示の例示的な実施形態の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。
例示的な実施形態による、電動モータ環境のブロック図である。 例示的な実施形態による、リラクタンスモータを示す図である。 例示的な実施形態による、リラクタンスモータを示す分解図である。 例示的な実施形態による、リラクタンスモータにおけるプレート上のディスクを示す図である。 例示的な実施形態による、プレートの上面を示す図である。 例示的な実施形態による、ディスクの位置を特定する演算式を示す図である。 例示的な実施形態による、ディスクの位置を特定するための制御部内のコンポーネントを示す図である。 例示的な実施形態による、ディスクの位置を示す図である。 例示的な実施形態による、ディスクの位置を特定するための制御部内のコンポーネントを示す図である。 例示的な実施形態による、電動モータ制御システムを示す図である。 例示的な実施形態による、ブースタを有する油圧モータシステムを示す図である。 例示的な実施形態による、一組の電動モータが示されている。 例示的な実施形態による、電流制御部を示すブロック図である。 例示的な実施形態による、デューティー比状態の表を示す図である。 例示的な実施形態による、四象限制御を示す図である。 例示的な実施形態による、電動モータの動作を制御するためのプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、電動モータにおけるディスクの位置を特定するためのプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、電動モータシステムを動作させるためのプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、電動モータに流す電流を制御するためのプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、データ処理システムを示すブロック図である。 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。 例示的な実施形態が実施可能な航空機を示すブロック図である。

例示的な実施形態においては、いくつかの事項が認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態においては、リラクタンスモータの一種であり円滑な動作が望まれる電動モータとして、バーチャル楕円装置（virtual ellipse device: VED）が挙げられることが認識及び考慮されている。このタイプの電動モータにおいては、コイルを有するプレートに対して、ディスクがポール(pole)上に配置されている。

例示的な実施形態においては、コイルの電流に基づいて、ディスクの位置が、コイルを有するプレートに対して移動することが認識及び考慮されている。例えば、ディスクは、当該ディスクの外縁の最接近点の位置が、コイルを流れる電流の変化に応答して変化するように、動くことができる。このような動きには、ディスクの回転が生じない傾斜転動（nutating motion）がある。

例示的な実施形態においては、ディスクの位置を利用してコイルに電流を流し、ディスクを所望通り動かすことが認識及び考慮されている。また、例示的な実施形態においては、ディスクの位置を特定する一態様として、ディスクの位置のタイミングを特定するシミュレーションを用いることも認識及び考慮されている。すなわち、これらのシミュレーションにより、バーチャル楕円装置の動作中のある時点において、ディスクの外縁の最接近点が、コイルを有するプレートに対してどこに位置すると予想されるかを特定することができる。これらのシミュレーションに基づき、ディスクを動かすためにコイルに電流を流すためのコマンドが生成される。しかしながら、この解決法は、環境要因により、バーチャル楕円装置が動作するタイミングや態様が変化しうることを考慮していない。結果として、モータの動作が所望通り円滑に行わないこともある。

したがって、例示的な実施形態においては、外縁を有するディスクを含むとともに、動作中に、当該外縁において最接近点が変化するように構成された電動モータを制御するための方法及び装置が提供される。上記装置は、制御部を含む。制御部は、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するとともに、ディスクの位置に基づいてコイルに流す電流を制御するように構成されている。ディスクは、当該ディスクとプレートとの間の最接近点がディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている。

また、例示的な実施形態においては、所定レベルの精度でディスクの位置を特定することが非常に困難であることが認識及び考慮されている。結果として、ディスクの位置の特定が所望通り精度良く行われない場合、動きが所望通り平滑でない場合がある。したがって、例示的な実施形態においては、コイルのインダクタンスに基づいて、ディスクの位置が特定される。インダクタンスは、電動モータの動作中に計測される。更に、上記位置は、シミュレーションから時間に基づいて予想されるのではなく、電動モータの動作中に特定される。上記位置は、電動モータの動作中に、計測、計算、又は、これら両方を用いて特定される。

ここで、図面、特に図１を参照すると、例示的な実施形態による電動モータ環境のブロック図が示されている。電動モータ環境１００は、例示的な実施形態を実施可能な環境の一例である。

図示のように、電動モータ環境１００は、電動モータシステム１０２を含む。図示のように、電動モータシステム１０２は、一組の電動モータ１０４と、電源１０６と、制御部１０８と、センサシステム１１０とを含む。一組の電動モータ１０４は、異なるタイプのモータを含みうる。例えば、一組の電動モータ１０４のうち１つのモータは、リラクタンスモータ、可変リラクタンスモータ、バーチャル楕円装置、又は他の適切なモータであってもよい。この図示例においては、一組の電動モータ１０４は、直流（ＤＣ）電動モータであってもよい。

図示のように、一組の電動モータ１０４は、一組のリラクタンスモータ１１２の形態をとる。本明細書において、「一組の」という表現をアイテムと共に用いる場合、１つ又は複数のアイテムをいうものとする。例えば、一組の電動モータ１０４は、１つ又は複数の電動モータをいう。

電源１０６は、制御部１０８を通じて一組の電動モータ１０４に電流１１４を供給する。電源１０６は、様々な形態をとりうる。例えば、電源１０６として、バッテリ、交流電流を直流電流に変換する電源部、発電器、又は、他の適切なコンポーネントのうち少なくとも１つを選択することができる。

本明細書において、「少なくとも１つの」という語句がアイテムのリストと共に用いられる場合は、リストアップされたアイテムの１つ又は複数の様々な組み合わせを使用してもよいということであり、リストのアイテムの１つだけを必要とする場合もあることを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、又はアイテムＣのうち少なくとも１つ」は、限定するものではないが、アイテムＡ、アイテムＡとアイテムＢ、又はアイテムＢを含みうる。また、この例では、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を含む場合もある。勿論、これらのアイテムのあらゆる組み合わせが存在する。他の例において、「少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、２個のアイテムＡと、１個のアイテムＢと、１０個のアイテムＣ；４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ；又は、他の適切な組み合わせであってもよい。アイテムは、ある特定の対象、物、又はカテゴリーであってもよい。すなわち、「少なくとも１つの」とは、あらゆる組み合わせのアイテム及びあらゆる数のアイテムをリストから使用してもよいが、リスト上の全てのアイテムを必要とするわけではないということを意味する。

制御部１０８は、これらの例示的な例においては、ハードウェア装置である。制御部１０８は、ソフトウェアを含みうる。ハードウェアは、制御部１０８において機能を実行するように動作する回路を含みうる。

本実施例では、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）、プログラマブルロジックデバイス、又は、所定数の処理を行うように構成された他の適切なタイプのハードウェアの形態であってもよい。プログラマブルロジックデバイスを用いる場合、当該デバイスは、所定数の処理を行うように構成してもよい。このデバイスは、後に構成を変更してもよいし、所定数の処理を行うように恒久的な構成としてもよい。プログラマブルロジックデバイスの例としては、プログラマブルロジックアレイ、プログラマブルアレイロジック、フィールドプログラマブルロジックアレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び、他の適切なハードウェアデバイスが挙げられる。また、プロセスは、無機要素が組み込まれた有機要素によって実施してもよいし、人間を除く有機要素によって全体を構成してもよい。例えば、プロセスは、有機半導体の回路として実現してもよい。

制御部１０８は、コンピュータシステム１１６にて実現される。コンピュータシステム１１６は、１つ又は複数のコンピュータを含みうる。複数のコンピュータがコンピュータシステム１１６に存在する場合、これらのコンピュータは、ネットワークなどの通信媒体を通じて互いに通信することができる。

この図示例においては、制御部１０８は、一組の電動モータ１０４の動作を制御するように構成されている。特に、制御部１０８は、一組のリラクタンスモータ１１２内のリラクタンスモータ１１８を制御することができる。リラクタンスモータ１１８は、この例においては、電動モータである。図示のように、リラクタンスモータ１１８は、ディスク１２０と、プレート１２２と、コイル１２４とを含む。この図示例において、コイル１２４は、プレート１２２と物理的に関連付けられている。

１つのコンポーネントが他のコンポーネントと「物理的に関連付けられている」場合、この関連付けは、図示例における物理的関連付けをいう。例えば、コイル１２４などの第１コンポーネントは、プレート１２２などの第２コンポーネントに対する固定、接合、搭載、溶接、締結、及び／又は、他の適切な方法での接続により、当該第２コンポーネントに物理的に関連付けられていると看做すことができる。第１コンポーネントは、第３コンポーネントを用いて、第２コンポーネントに更に接続されてもよい。第１コンポーネントは、第２コンポーネントの一部、第２コンポーネントの延長部、又は、これら両方として形成することにより、第２コンポーネントと物理的に関連付けられると看做してもよい。

この図示例においては、ディスク１２０は、物理的構造体である。ディスク１２０は、円形、楕円形、又は他の適切な形状の断面を有する。ディスク１２０の三次元形状は、例えば、楕円体、半球、又は、他の適切な三次元形状であってもよい。

また、ディスク１２０は、プレート１２２に対して最接近点１２６を有するように構成されている。最接近点１２６は、プレート１２２の表面１４０に対し、ディスク１２０の外縁１２８に沿うものである。いくつかの例においては、最接近点１２６は、ディスク１２０とプレート１２２との間の点であって、２つのコンポーネント間で接触が発生する位置である。他の例においては、最接近点１２６において、２つのコンポーネント間の接触は発生しない。

ディスク１２０は、コイル１２４の磁界と相互作用する種々な材料で構成することができる。図示例においては、ディスク１２０は、内部で所定のレベルの磁界が形成されるのを補助する任意の透磁性材料を含みうる。例えば、ディスク１２０は、強磁性材料で構成することができる。ディスク１２０の材料は、鉄、ニッケル、コバルト、これらの材料のうち１つ又は複数を含む金属合金などの材料、及び他の適切な材料から選択することができる。

ディスク１２０は、当該ディスク１２０とプレート１２２との間の最接近点１２６がディスク１２０の外縁１２８に沿って変化しながら動くように構成されている。図示例においては、ディスク１２０の運動１３０は、リラクタンスモータ１１８のコイル１２４に送られる電流１１４を制御することにより行われる。ディスク１２０は、いくつかの図示例では、傾斜プレート（wobble plate）であってもよい。

図示のように、制御部１０８は、コイル１２４がプレート１２２と物理的に関連付けられた状態において、当該プレート１２２に対するディスク１２０の位置１３２を特定するように構成されている。更に、制御部１０８は、位置１３２に基づいて、コイル１２４に流す電流１１４を制御するように構成されている。この制御により、ディスク１２０は、当該ディスク１２０とプレート１２２との間の最接近点１２６がディスク１２０の外縁に沿って変化しながら動く。

この図示例においては、ディスク１２０は、傾斜転動を行う。この傾斜転動は、ディスク１２０を回転させずに最接近点１２６を変化させるためのディスク１２０の揺動運動である。

位置１３２の特定により、制御部１０８は、コイル１２４に送る電流１１４を制御して、ディスク１２０に運動１３０を行わせることができる。この制御は、運動１３０が、ディスク１２０の平滑な動き、段階的な動き、又は、他の所望の動きのうち少なくとも１つとなるように行われてもよい。

図示例においては、位置１３２は、センサシステム１１０を用いて特定する。センサシステム１１０は、ハードウェアシステムであり、ソフトウェアを含みうる。図示のように、センサシステム１１０は、ディスク１２０の位置１３２に関する情報１３４を生成するように構成されている。図示例においては、センサシステム１１０は、インダクタンスセンサ、エンコーダ、ホール効果センサ、レーザレンジファインダ、カメラ、距離センサ、電流センサ、又は、他の適切なタイプのセンサのうち少なくとも１つで構成することができる。

情報１３４は、様々な形態をとりうる。例えば、情報１３４は、位置１３２を計算するために用いられる計測値、又は、他の適切なタイプの情報を含みうる。

例えば、情報１３４は、コイル１２４について計測されたインダクタンスを含みうる。したがって、情報１３４は、制御部１０８により用いられてもよく、これにより、当該制御部は、センサシステム１１０により計測されたコイル１２４のインダクタンスに基づいて、コイル１２４がプレート１２２と物理的に関連付けられた状態において、プレート１２２に対するディスク１２０の位置１３２を特定することができる。他の例においては、センサシステム１１０は、コイル１２４のインダクタンスの計測値から位置１３２を計算して、当該位置１３２を、制御部１０８により特定される情報１３４として送信してもよい。

所望レベルの精度で位置１３２が特定されると、運動１３０が平滑運動などの所望の運動になるように電流１１４を制御することができる。このようにして、リラクタンスモータ１１８は、プラットフォーム１３８における装置１３６に接続することができる。リラクタンスモータ１１８は、装置１３６における少なくとも１つのコンポーネント、又は、装置１３６における一組のコンポーネントを動かすことができる。

装置１３６は、様々な形態をとりうる。例えば、装置１３６は、空気力学的動翼、プロペラ、ホイール、及び、他の適切な装置のうち１つが選択される。プラットフォーム１３８もまた、様々な形態をとりうる。例えば、プラットフォーム１３８として、可動式プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上ベースの構造体、水上ベースの構造体、宇宙ベースの構造体、航空機、無人航空機、ドリル装置、電動クレーン、風車、ウィンチ、水上艦、戦車、軍用人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家屋、製造施設、建物、ロボット、ロボットアーム、電気推進システム、及び、他の適切なタイプのプラットフォームのうち１つを選択してもよい。

図１における電動モータ環境１００の説明は、例示的な実施形態を実施する態様に対して物理的又は構造的な限定を加えるものではない。図示されたコンポーネントに加えて、又はこれらのコンポーネントに代えて、他のコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは、必要としない場合もある。また、図中のブロックは、機能コンポーネントを示す。これらのブロックのうち１つ又は複数は、例示的な実施形態において実施する際には、組み合わせたり、分割したり、組み合わせてから異なるブロックに分割したりすることができる。

例えば、制御部１０８は、第２コイルが物理的に関連付けられた第２プレートに対する第２ディスクの第２位置を特定するとともに、第２ディスクの第２位置に基づいて、第２コイルに流す電流を制御するように更に構成されてもよい。これらのコンポーネントは、一組の電動モータ１０４における他の電動モータに設けられていてもよい。

この図示例において、プレート１２２及びコイル１２４は、別個の機能コンポーネントとして示されている。他の例においては、これら２つの機能コンポーネントは、コイル１２４がプレート１２２と一体化した１つの物理的構造体として実現してもよい。

次に図２を参照すると、同図には、例示的な実施形態によるリラクタンスモータが示されている。この図において、リラクタンスモータ２００は、図１にブロック形式で示されたリラクタンスモータ１１８の一実装例である。この特定の例において、リラクタンスモータ２００は、バーチャル楕円装置である。

リラクタンスモータ２００は、ハウジング２０４を含む。ハウジング２０４は、第１部分２０６と第２部分２０８とを有する。第１部分２０６は、ハウジング２０４内の他のコンポーネントが見えるように仮想線で示されている。この図から分かるように、リラクタンスモータ２００は、更に、プレート２１０と、コイル２１２と、支柱２１４と、センサ２１６と、ディスク２１８と、ロータ２２０と、シャフト２２２とを含む。

この図から分かるように、コイル２１２及びセンサ２１６は、プレート２１０に物理的に関連付けられている。支柱２１４は、プレート２１０から延びており、ディスク２１８を支持する。

コイル２１２は、図１にブロック形式で示されるコイル１２４を物理的に実現した例である。この図示例において、コイル２１２は、所定数のコイルであってもよい。本明細書における「所定数の」とは、１つ又は複数を意味する。例えば、所定数のコイル２１２とは、１つ又は複数のコイル２１２である。

コイル２１２に電流を流すことにより、ディスク２１８を動かすことができる。センサ２１６は、図１にブロック形式で示されるセンサシステム１１０内のセンサを物理的に実現した例である。この例では、センサ２１６は、コイル２１２のインダクタンスを検出するように構成されている。センサ２１６は、コイル２１２で検出されたインダクタンスから、プレート２１０に対するディスク２１８の位置に関する情報を生成するように構成されている。

ロータ２２０は、表面２２６に第１歯２２４を有しており、当該第１歯は、ディスク２１８の表面２３０における第２歯２２８と噛合する。ディスク２１８が動くと、ロータ２２０も動く。具体的には、ディスク２１８が動くと、矢印２３４の方向にロータ２２０が回転する。

シャフト２２２は、ロータ２２０の表面２３２から、ハウジング２０４の第１部分２０６における開口部２３６を通って延出している。この図示例では、シャフト２２２は、空気力学的動翼、プロペラ、ホイール、又は、他の適切な装置に接続可能に構成される。リラクタンスモータ２００もまた、図１にブロック形式で示す制御部１０８などの制御部に接続可能に構成される。

次に図３を参照すると、例示的な実施形態によるリラクタンスモータの分解図が示されている。同図には、ロータ２２０用のベアリング３００が示されている。ベアリング３００は、ハウジング２０４の第１部分２０６内のロータ２２０を保持して、当該ロータ２２０を矢印２３４の方向に回転を許容するように構成されている。

次に図４を参照すると、同図には、例示的な実施形態による、リラクタンスモータにおけるプレート上のディスクが示されている。この図において、ディスク２１８は、プレート２１０の上面４２６から延びる支柱２１４上に配置されている。プレート２１０に対するディスク２１８の位置が不明瞭にならないようにするため、他のコンポーネントは図示していない。

この図において、コイル２１２は、プレート２１０と物理的に関連付けられている。コイル２１２は、コイルＡ４００と、コイルＢ４０２と、コイルＣ４０４とを含む。この図示例では、コイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４に対して、電流を所望の態様で流すことにより、ディスク２１８を動かす。コイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４に対して、異なるレベルで異なる時点において電流を流すことにより、所望の態様でディスク２１８を動かすことができる。所望の動きとは、例えば、ディスク２１８の円滑な動き、段階的な動き、又は、他の適切なタイプの動きのうち少なくとも１つを指す。

図示のように、ディスク面４０８は、ディスク２１８全体に広がっている。プレート面４１０は、プレート２１０全体に広がっている。ディスク面４０８及びディスク２１８は、法線４１２を有する。プレート面４１０及びプレート２１０は、法線４１３を有する。プレート面４１０及び法線４１３は、この例では、基準となる面及び法線である。

ディスク面４０８及び法線４１２は、プレート２１０に対するディスク２１８の動きに応じて変化する。ディスク面４０８及び法線４１２は、プレート２１０に対するディスク２１８の位置を特定するために用いられる。

この例において、センサ４１４、センサ４１６、及びセンサ４１８は、センサ２１６の例であり、プレート２１０と物理的に関連付けられている。センサ４１４は、コイルＡ４００のインダクタンスに関する情報を生成するように構成されている。センサ４１６は、コイルＢ４０２のインダクタンスに関する情報を生成するように構成されている。センサ４１８は、コイルＣ４０４のインダクタンスに関する情報を生成するように構成されている。

コイル２１２のうち１つ又は複数のインダクタンスに関する情報は、法線４１２を特定するために用いることができる。具体的には、コイル２１２のインダクタンスに関する情報は、図１にブロック形式で示す制御部１０８が、図４に示すディスク２１８の位置を特定するために用いられる。

例えば、ディスク２１８の位置は、プレート２１０に対するディスク２１８の最接近点４２２を含みうる。この例では、最接近点４２２は、ディスク２１８の外縁４２４沿いに位置する。最接近点４２２において、ディスク２１８は、プレート２１０に必ずしも接触していなくてもよい。

ディスク２１８が動いている間、プレート２１０に対するディスク２１８の最接近点４２２は変化する。この例において、ディスク２１８及び最接近点４２２は、矢印４２８の方向に動く。図示のように、ディスク２１８の動きは、回転運動ではなく、傾斜転動である。コイル２１２を流れる電流の変化を制御することにより、ディスク２１８の動きを制御することができる。コイル２１２を流れる電流が変化すると、センサ４１４、センサ４１６、及びセンサ４１８により、コイル２１２のインダクタンスが検出され、ディスク２１８の位置を特定するための情報が生成される。

次に、図５を参照すると、同図には、例示的な実施形態によるプレートの上面が示されている。図示のように、コイルＡ４００は中心５００を有し、コイルＢ４０２は中心５０２を有し、コイルＣ４０４は中心５０４を有する。

コイル２１２の位置は、コイル２１２の中心の位置に基づいて表される。例えば、コイルＡ４００の中心５００は、座標（Ｘａ，Ｙａ）を有し、コイルＢ４０２の中心５０２は、座標（Ｘｂ，Ｙｂ）を有し、コイルＣ４０４の中心５０４は、座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を有する。

また、コイル２１２についてのインダクタンスが計測される。この図示例では、コイルＡ４００のインダクタンスはＬａであり、コイルＢ４０２のインダクタンスはＬｂであり、コイルＣ４０４のインダクタンスはＬｃである。

図示のように、ｘ軸５０６及びｙ軸５０８は、プレート面４１０上に位置する。最接近点４２２は、ｘ軸５０６に対する角度５１０として表される。最接近点４２２は、コイル２１２のインダクタンスを計測するとともに、ディスク面４０８の演算式を求めることにより特定される。

次に図６を参照すると、同図には、例示的な実施形態による、ディスクの位置を特定する演算式が示されている。図６に示す演算式は、図４に示すディスク面４０８などの面の位置を特定するために用いられる演算式の例である。演算式は、ディスク面４０８の法線ベクトルの特定にも用いられる。

方程式６００は、面の標準演算式である。この例では、演算式６００は、図４に示すディスク面４０８を特定するために用いられる。図示のように、ｘ、ｙ、及びｚは、ディスク面４０８における座標の値である。

演算式６００における定数ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれ、演算式６０２、演算式６０４、演算式６０６、及び演算式６０８を用いて計算することができる。この例では、Ｌ_Aは、コイルＡ４００のインダクタンスであり、Ｌ_Bは、コイルＢ４０２のインダクタンスであり、Ｌ_Cは、コイルＣ４０４のインダクタンスである。

また、コイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４の位置を用いて、ａ、ｂ、ｃ、及びｄを計算することもできる。特に、コイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４の中心位置を用いることができる。

図示のように、ｘ_Aは、コイルＡ４００の中心５００のｘ値であり、ｙ_Aは、コイルＡ４００の中心５００のｙ値である。ｘ_Bは、コイルＢ４０２の中心５０２のｘ値であり、ｙ_Bは、コイルＢ４０２の中心５０２のｙ値である。ｘ_cは、コイルＣ４０４の中心５０４のｘ値であり、ｙ_cは、コイルＣ４０４の中心５０４のｙ値である。これらのコイル２１２の位置、及び、コイル２１２の各々のインダクタンスにより、値ａ、ｂ、ｃ、及びｄを求めることができる。

演算式６０２、演算式６０４、演算式６０６、及び演算式６０８を用いて計算された異なる値ａ、ｂ、ｃ、ｄを、演算式６００で用いることにより、ディスク面４０８を特定することができる。演算式６００は、三次元空間におけるディスク面４０８の演算式を表すものである。

演算式６１０にａ、ｂ、及びｃの値を用いることによりディスク面４０８の法線４１２も特定することもできる。この図示例においては、演算式６１０における［ａ、ｂ、ｃ］は、法線４１２の［ｘ、ｙ、ｚ］に対応する。つまり、［ａ、ｂ、ｃ］は、法線ベクトル、すなわち法線４１２を、演算式６００を用いて計算されるディスク面について与えるものである。

次に、図１に示す制御部１０８は、演算式６１０により特定された法線４１２を用いて、プレート面４１０に対するディスク２１８の最接近点４２２を特定する。図７を参照して説明するように、最接近点４２２は、角度を計算することにより特定することができる。

次に図７を参照すると、例示的な実施形態による、ディスクの位置を特定するための制御部におけるコンポーネントが示されている。同図には、電動モータを制御するディスクの位置を特定するための制御部１０８におけるコンポーネントの例が示されている。図示のように、制御部１０８は、法線ベクトル算出部７００と、クロス積生成器７０２と、最接近点特定部７０４とを含む。この例において、これらのコンポーネントは、図２におけるディスク２１８の位置を計算するように構成されている。

図示のように、法線ベクトル算出部７００は、インダクタンス情報７０６及びコイル位置情報７０８を受信するように構成されている。インダクタンス情報７０６は、図２〜５に示すコイル２１２のインダクタンスの計測値を含む。例えば、図４〜５に示すように、コイル２１２が、コイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４を含む場合、インダクタンス情報は、Ｌ_A、Ｌ_B、及びＬ_Cを含む。

コイル位置情報７０８は、コイル２１２の位置を含む。コイル２１２の位置は、いくつかの方法で表すことができる。例えば、上記位置は、コイル２１２の中心の座標であってもよい。これらの中心は、例えば、図５に示す中心５００、中心５０２、及び、中心５０４であってもよい。これらの位置座標は、上述した図６における演算式６０２、演算式６０４、演算式６０６、及び、演算式６０８に入力される位置に対応する。

法線ベクトル算出部７００は、演算式６０２、演算式６０４、及び、演算式６０６を用いて、ディスク法線ベクトル７１０を計算する。ディスク法線ベクトル７１０は、図４における法線４１２のベクトルであり、図６における演算式６１０に示される［ａ，ｂ，ｃ］又は［ｘ，ｙ，ｚ］として定義することができる。すなわち、コイル２１２の中心位置とコイル２１２の各々のインダクタンスとを用いて、法線ベクトル算出部７００は、ディスク法線ベクトル７１０を特定する。

クロス積生成器７０２は、法線ベクトル算出部７００からディスク法線ベクトル７１０を受信する。クロス積生成器７０２は、更に、プレート２１０のプレート法線ベクトル７１２を受信する。プレート法線ベクトル７１２は、図４に示されるプレート面４１０における法線４１３のベクトルである。この図示例において、プレート法線ベクトル７１２は、［０，０，１］と定義される。

クロス積生成器７０２は、ディスク法線ベクトル７１０とプレート法線ベクトル７１２とのクロス積からベクトル７１４を生成する。ベクトル７１４は、［Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ］で表される。図示例では、ベクトル７１４と、ディスク法線ベクトル７１０及びプレート法線ベクトル７１２の両方とが互いに直交している。

クロス積生成器７０２は、ベクトル７１４に基づいて、ベクトル情報７１６を最接近点特定部７０４に送信する。この図示例においては、ベクトル情報７１６は、ベクトル７１４のＸ_N及びＹ_Nを含む。

ベクトル情報７１６を用いて、最接近点特定部７０４は、最接近点４２２の角度５１０を特定する。この図示例においては、角度５１０は、Φ＝arctan（Ｙｎ／Ｙｎ）として特定される。他の例においては、最接近点特定部７０４は、Ｘ_N及びＹ_Nに加えて、又は、これらに代えて、他の情報を用いることにより最接近点４２２を特定してもよい。

特定された角度５１０は、ディスク面４０８の位置を算出するために用いられる。制御部１０８は、特定されたディスク面４０８の位置を用いて、リアルタイムで所望の態様にて整流を行うことができる。例えば、制御部１０８は、ディスク面４０８の正確な位置を有している。このため、制御部１０８は、コイル２１２に対して図１に示す電流１１４のオンオフ切替を行い、所望の態様でディスク面４０８を動かすことができる。いくつかの例においては、制御部１０８は、角度５１０により特定されるディスク面４０８の位置を用いて、現行のシステムを用いるよりも平滑にディスク面４０８を動作させることができる。

次に図８を参照すると、例示的な実施形態によるディスクの位置が示されている。この図示例においては、基準面８００は、プレート面４１０と平行である。ディスク面４０８及び基準面８００は共に、中心８０２を有する。

図示のように、角度８０４は、この例では傾斜（pitch）を表す。角度８０４は、ディスク面４０８の法線４１２と、基準面８００の法線４１３との間の角度である。

この図示例において、Ｚ_Iは、基準面８００の法線４１３であり、ｅ₃’は、ディスク面４０８の法線４１２である。ｅ₂’は、クロス積生成器７０２により生成されるベクトルクロス積の結果のベクトルであり、図７におけるベクトル７１４に対応している。ｅ₁’は、ｅ₂’とｅ₃’とのクロス積から第２クロス積生成器により計算されるベクトルである。結果として得られるベクトルｅ₁’は、傾斜角を求めるための成分情報を提供する。

角度８０４の特定は、図９で説明するプロセスを用いて図６に示す演算式を用いることにより、角度５１０と同様の方法で行うことができる。ディスク面４０８の傾斜角の計算は、どの時点でギア歯が外れるかを特定するために用いることができる。この状況は、ギア歯のスリップが生じると考えられる程度まで傾斜角が小さくなる場合に起こりうる。ギア歯とは、図２に示す第１歯２２４及び第２歯２２８である。例えば、傾斜角の値が、その所望の角度よりも約２度小さい場合に、ギア歯が外れると考えられる。ディスクの傾斜角の特定は、図２〜４に示すディスク２１８が、どの時点でロータ２２０と所望の態様で係合していないかを特定するために用いることもできる。

更に、傾斜角の変化は、図２〜３に示すリラクタンスモータ２００のハウジング２０４内の異物による詰まりを示す指標となりうる。このような状況が検出されると、リラクタンスモータ２００は、運転停止されるか、或いは、詰まりの解消又は異物の除去を行うように操作される。

図９を参照すると、例示的な実施形態による、ディスクの位置を特定するための制御部内のコンポーネントが示されている。同図には、電動モータを制御するディスクの位置を特定するための、図１に示す制御部１０８におけるコンポーネントの例が示されている。図示のように、制御部１０８は、変位部９００と、ディスク法線算出部９０２と、第１クロス積生成器９０４と、第２クロス積生成器９０６と、傾斜特定部９０８とを含む。この例において、これらのコンポーネントは、図２におけるディスク２１８の傾斜を計算するように構成されている。図示のように、この傾斜は、図８における角度８０４である。

図示のように、変位部９００は、インダクタンス情報９１０を受信する。インダクタンス情報９１０は、コイル２１２のインダクタンスの測定値で構成される。

変位部９００は、インダクタンス情報９１０に基づいて、垂直変位９１４を特定する。変位部９００は、インダクタンス情報９１０を空間情報に変換するために用いられるが、これは、傾斜角の計算には３つの空間次元が必要だからである。

ディスク面４０８が、図２〜５に示すコイル２１２に近づくと、インダクタンスは最大になる。インダクタンスは、最も高い位置で最小となる。したがって、Ｌをある期間におけるコイルのインダクタンス、Ｌ_maxを接触インダクタンス、ｋを定数とすると、垂直変位９１４は、線形外挿式ｚ＝−ｋ＊（Ｌ−Ｌ_max）を用いて特定することができる。このように、インダクタンス情報９１０は、ｚで表される垂直変位に変換される。線形外挿法は、変位を特定する方法であるが、他の技術を用いることも可能である。例えば、他の技術として、インダクタンスの幾何学的依存性（geometrical dependency）が与えられれば、より高次な多項近似法（higher order polynomial approximation）を用いて精度を向上させることができる。

ディスク法線算出部９０２は、変位部９００から垂直変位９１４を受信する。ディスク法線算出部９０２は、更に、コイル位置情報９１２を受信する。図７を参照して先に述べたように、コイル位置情報９１２とは、コイル２１２の位置である。

ディスク法線算出部９０２は、ディスク法線ベクトル９１６を特定する。この特定の例においては、図６に示される演算式６０２、演算式６０４、及び演算式６０６を用いて、上記特定が行われる。ディスク法線ベクトル９１６は、［ａ，ｂ，ｃ］として定義される。

第１クロス積生成器９０４は、ディスク法線ベクトル９１６の入力を受ける。第１クロス積生成器９０４は、更に、プレート法線ベクトル９１８の入力を受ける。この図示例において、プレート法線ベクトル９１８は、［０，０，１］と定義される。第１クロス積生成器９０４は、ディスク法線ベクトル９１６とプレート法線ベクトル９１８とのクロス積からベクトル９２０を生成する。ベクトル９２０は、［Χｎ，Ｙｎ，Ζｎ］として定義される。

第２クロス積生成器９０６は、ベクトル９２０及びディスク法線ベクトル９１６の入力を受ける。第２クロス積生成器９０６は、これら２つのベクトルのクロス積であるベクトル９２２を生成する。この図示例において、ベクトル９２２は、［Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ］と定義される。

第２クロス積生成器９０６は、ベクトル情報９２４を傾斜特定部９０８に送信する。この図示例においては、ベクトル情報９２４は、［Ｘｍ，Ｙｍ，０］及び［Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ］を含む。この図示例においては、Ａ＝［ｘｍ，ｙｍ，０］であり、Ｂ＝［ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ］である。図示のように、Ａベクトルのｚ成分は、ゼロと等しく設定されている。これは、対象の角度が、Ｂベクトルと、コイル面に対する当該Ｂベクトルの射影との間の角度だからである。図示のように、Ｂは、第１クロス積生成器９０４における前回のクロス積のベクトルを表す。図示のように、Ａは、Ｂに基づいたベクトルであり、ｚ成分をゼロにすることにより、Ａをｘ及びｙ面に配置したものである。

傾斜特定部９０８は、角度８０４を特定する。角度８０４は、この図示例では、傾斜角である。角度８０４は、Θ＝arccos（Ａ＊Ｂ／（｜Ａ｜＊｜Ｂ｜））で特定される。

特定された角度８０４は、ディスク２１８が所望の噛合角度から外れているか否かを特定するために用いられる。噛合角度とは、図２において、ロータ２２０の第１歯２２４と、ディスク２１８の第２歯２２８とが互いに噛合する角度である。噛合角度は、所定の閾値を超えて変化すると、ディスク２１８がロータ２２０に対してスリップする恐れがある。すなわち、角度８０４を用いて特定されるディスク２１８の傾斜が、噛合角度の許容値を下回ると、ディスク２１８は、ロータ２２０に対してスリップする場合がある。上記許容値は、例えば、約−２度である。この状況下では、リラクタンスモータ２００の性能が低下する恐れがある。

特定された傾斜角、すなわち角度８０４は、ディスク２１８のスリップを抑制又は防止するための動作をいつ実行するかを示すために用いることができる。ディスク２１８がロータ２２０に対してスリップする可能性を角度８０４が示す場合、その防止策を実施するように、制御部を構成してもよい。実行する動作の一例としては、電流を増大することにより、所望の噛合角度に対して角度８０４が所望の値を有するようにディスク２１８を保持することが考えられる。

特定した角度８０４は、ロータ２２０の第１歯２２４とディスク２１８の第２歯２２８との噛合に影響を与える異物が存在するか否かを判定するためにも用いることができる。更に、異物が検出された場合、制御部１０８は、異物の影響を排除又は低減するための動作を開始することもできる。

特定されたディスク面４０８の傾斜を用いて、制御部１０８は、リアルタイムで所望の態様にて整流を行うことができる。例えば、制御部１０８は、ディスク面４０８の正確な傾斜を把握しているため、制御部１０８は、コイル２１２に対する電流のオンオフ切替を行い、所望の態様でディスク面４０８を動かすことができる。

図１０には、例示的な実施形態による電動モータ制御システムが示されている。この例においては、図１の制御部１０８を用いた図２のリラクタンスモータ２００の動作の詳細が示されている。

図示のように、制御部１０８は、位置特定部１０００と、位置トラッカ１００２と、速度変換部１００４と、位置トラッカ１００６と、位置トラッカ１００８と、整流器１０１０と、電流トラッカ１０１２とを含む。位置特定部１０００は、図７及び図９に示すコンポーネントの一実施例である。すなわち、位置特定部１０００は、ディスク面４０８の位置を特定するために、角度５１０、又は、角度８０４、又は、角度５１０と角度８０４との両方を計算するコンポーネントを含む。

この図示例においては、位置特定部１０００は、図４に示すコイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４に対応するインダクタンス計測値Ｌ_A、Ｌ_B、及びＬ_cを受け取る。次に、位置特定部１０００は、図７及び図９を参照して説明したように、ディスク面４０８の角度位置を出力する。角度位置は、角度５１０、角度８０４、これら両方、又は、他の適切な角度位置情報を含みうる。

図示のように、位置トラッカ１００２は、ユーザからリラクタンスモータ２００の動作についてのコマンドを受け取る。これらのコマンドは、リラクタンスモータ２００のロータアーム指令位置１００１を含みうる。具体的には、ロータアーム指令位置１００１は、リラクタンスモータ２００におけるロータアームの変位（deflection）であってもよい。位置トラッカ１００２は、ロータアーム指令位置１００１とロータアーム位置１００３とを比較する。ロータアーム位置１００３は、ロータアームの現在位置であってもよい。ロータアーム指令位置１００１がロータアーム位置１００３と一致しない場合、位置トラッカ１００２は、ロータアーム指令位置１００１とロータアーム位置１００３との差を表すエラー値を送信する。

次に、位置トラッカ１００２は、ディスク面４０８の変化量コマンド１００５を生成する。変化量コマンド１００５は、ロータアームがロータアーム指令位置１００１に配置されるように、ディスク面４０８を所望の位置まで進めるために用いられる。この例においては、変化量コマンド１００５は、ディスク面４０８の回転コマンドであってもよい。

図示のように、速度変換部１００４は、速度を増分速度（incremental velocity）に変換する。速度変換部１００４は、演算式β_cmd＝β＋Δβ_cmdを用いて出力速度を計算する。ここで、βは位置特定部１０００の出力であり、Δβ_cmdは変化量コマンド１００５である。

この図示例においては、位置トラッカ１００６は、計測されたシャフト位置であるβと変化量コマンド１００５との差分を計算する。位置トラッカ１００８は、指令されたディスク面４０８の位置と、計測されたディスク面４０８の位置であるαとの差分を計算する。

この図示例においては、整流器１０１０は、リラクタンスモータ２００のコイル２１２を流れる電流を制御する。コイル２１２を流れる電流のタイミングは、ディスク面４０８の位置と、ロータアームの回転移動に必要なディスク面４０８の速度及び距離とに基づいて計算する。すなわち、切替の順序及びコイル２１２の電流の大きさが算出される。この切替の順序は、コイル２１２に対して所望の順序で電流を送るために、制御部１０８により用いられる。

図示のように、電流トラッカ１０１２は、電流制御ブロックである。この例においては、電流トラッカ１０１２は、電流トラッカ１０１４と、電流トラッカ１０１６と、電流トラッカ１０１８とを含む。電流トラッカ１０１４は、コイルＡ４００における電流を監視及び指令し、電流トラッカ１０１６は、コイルＢ４０２における電流を監視及び指令し、電流トラッカ１０１８は、コイルＣ４０４における電流を監視及び指令する。コイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４の各々における電流の大きさを増加又は減少させるために、電流トラッカ１０１２の各々により監視された電流に基づき、電流コマンド１０１９を切替システム１０２０に送信してもよい。

この図示例においては、リラクタンスモータ２００は、切替システム１０２０と、コイル２１２と、センサ１０２６とを含む。切替システム１０２０は、コイル２１２に対する電流を制御するスイッチ１０２２を含む。電流コマンド１０１９は、スイッチ１０２２に対して、オンオフ状態の切替を指令する。

切替システム１０２０は、この図示例においては、電源及びコイル２１２に接続されたハードウェアである。電流コマンド１０１９は、スイッチ１０２２に対して、トグル式のオンオフ切替又は他の適切な態様での動作を指令することができる。

図示のように、コイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４の電流計測値１０２４が取得される。電流測定値１０２４は、ｉ_a、ｉ_b、及びｉ_cで表され、それぞれコイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４に関連付けられる。この例においては、コイル２１２の各々の電流計測値１０２４は、電流トラッカ１０１２に入力される。電流計測値１０２４は、電流センサ（不図示）を用いて取得してもよい。

この図示例においては、センサ１０２６は、センサ４１４と、センサ４１６と、センサ４１８と、位置センサ１０２８とを含む。センサ４１４、センサ４１６、及びセンサ４１８は、コイルＡ４００、コイルＢ４０２、及びコイルＣ４０４それぞれのインダクタンス計測値１０２５を生成する。インダクタンス計測値１０２５は、Ｌ_A、Ｌ_B、及びＬ_cを含み、上述したように、位置情報を計算するために位置特定部１０００へ入力される。位置センサ１０２８は、ロータアーム位置１００３を計測する。位置センサ１０２８は、この図示例においては、径方向位置センサである。ロータアーム位置１００３は、位置トラッカ１００２に送信され、ロータアーム指令位置１００１と比較される。

図示のように、エフェクタ負荷１０３０は、リラクタンスモータ２００に対する物理的負荷であってもよい。この例においては、パワーフィルタ１０３２は、入力電源のフィルタであってもよい。

このようにして、フィードバックループが形成され、コイル２１２における電流をより正確に制御することができる。更に、ロータアームが指令位置に移動するように、制御部１０８によりディスク面４０８が制御される。これに対して、スイッチ１０２２に送信される電流コマンド１０１９が動的に変更され、コイル２１２が所望の態様で機能する。この結果、リラクタンスモータ２００は、効率的且つ平滑に動作することができる。

図１１を参照すると、例示的な実施形態による、ブースタを有する油圧モータシステムが示されている。この図示例には、油圧モータシステム１１００とリラクタンスモータシステム１１０２とが示されている。リラクタンスモータシステム１１０２は、図１にブロック形式で示す制御部１０８を有するリラクタンスモータ１１８の一実施例である。

図示のように、油圧モータシステム１１００及びリラクタンスモータシステム１１０２は並行に動作する。いくつかの例においては、リラクタンスモータシステム１１０２は、油圧モータシステム１１００のブースタであってもよい。リラクタンスモータシステム１１０２がブースタである場合、リラクタンスモータシステム１１０２は、エフェクタ負荷１１０４に対して付加的な力を与えることができる。

この図示例においては、位置コマンド１１０６が油圧アクチュエータ制御部１１０８に送信される。位置コマンド１１０６は、油圧ピストン１１０９の所望の位置である。次に、油圧アクチュエータ制御部１１０８は、油圧モータシステム１１００の動作のための変化量コマンド１１１０を生成する。具体的には、変化量コマンド１１１０は、油圧モータシステム１１００における油圧バルブ１１１１及び油圧ピストン１１０９を動作させるためのコマンドである。この図示例では、油圧ピストン１１０９の位置を計測して、位置１１１３を油圧アクチュエータ制御部１１０８に入力することにより、新たな変化量コマンドを生成してもよい。

油圧アクチュエータ制御部１１０８は、リラクタンスモータシステム１１０２における制御部１１１２に対して変化量コマンド１１１０を送信することもできる。このようにして、油圧アクチュエータ制御部１１０８の動作と制御部１１１２の動作との間の同期が可能となる。リラクタンスモータシステム１１０２における制御部１１１２は、図１に示す制御部１０８の一実施例である。制御部１１１２は、変化量コマンド１１１０を用いて、所望の態様でリラクタンスモータ１１１４を動作させることができる。例えば、制御部１１１２は、上述したように、変化量コマンド１１１０を用いて、リラクタンスモータ１１１４のディスク面の位置を変化させることができる。一例として、制御部１１１２は、図２〜１０を参照して説明した、位置特定部、位置トラッカ、インダクタンスセンサ、位置センサ、及び、他のコンポーネント又はコンポーネントの組み合わせを用いてリラクタンスモータシステム１１０２の動作を制御することにより、エフェクタ負荷１１０４に対して付加的な力を与えることができる。

したがって、油圧モータシステム１１００の制御部１１１２により、油圧バルブ１１１１、油圧ピストン１１０９、又はこれらの両方についての動きや位置決めのうち少なくとも１つの精度を高めることができる。結果として、エフェクタ負荷１１０４の動作において、より優れた制御性を実現することができる。

次に図１２を参照すると、例示的な実施形態による、一組の電動モータが示されている。一組の電動モータ１２００は、図１に示す一組の電動モータ１０４の一実施例である。

一組の電動モータ１２００は、制御部１２０６を有するリラクタンスモータ１２０２と、制御部１２０８を有するリラクタンスモータ１２０４とを含む。リラクタンスモータ１２０２及びリラクタンスモータ１２０４は、これらの図示例においては、並行に動作するバーチャル楕円装置であってもよい。リラクタンスモータ１２０２及びリラクタンスモータ１２０４は、エフェクタ負荷１２１０に対して所望レベルの力を与えるために並行に動作することができる。

図示のように、リラクタンスモータ１２０２及びリラクタンスモータ１２０４は、各々が、図２に示すリラクタンスモータ２００のコンポーネントを含む。制御部１２０６及び制御部１２０８は、図１０に示す制御部１０８を参照しながら説明したコンポーネントを含む。例えば、制御部１２０６及び制御部１２０８は、リラクタンスモータ１２０２及びリラクタンスモータ１２０４それぞれの監視を行うとともに位置及び移動情報を計算するための、位置特定部、位置トラッカ、速度変換器、整流器、電流トラッカ、及び、他のコンポーネントを含みうる。

この図示例においては、フィードバック１２１２が、リラクタンスモータ１２０２から制御部１２０６へ送信され、フィードバック１２１４が、リラクタンスモータ１２０４から制御部１２０８へ送信される。フィードバック１２１２は、リラクタンスモータ１２０２におけるロータアームの位置情報と、リラクタンスモータ１２０２におけるコイルのインダクタンス計測値と、電流の計測値と、リラクタンスモータ１２０２内のディスクの角度位置と、リラクタンスモータ１２０２内のコンポーネントの位置を変更するために制御部１２０６が用いると考えられる他の適切なタイプのフィードバックとを含みうる。フィードバック１２１４は、リラクタンスモータ１２０４におけるロータアームの位置情報と、リラクタンスモータ１２０４におけるコイルのインダクタンス計測値と、電流の計測値と、リラクタンスモータ１２０４内のディスクの角度位置と、リラクタンスモータ１２０４内のコンポーネントの位置を変更するために制御部１２０８が用いると考えられる他の適切なタイプのフィードバックとを含みうる。フィードバック１２１２及びフィードバック１２１４は、上述したように、制御部１２０６及び制御部１２０８内の様々なコンポーネントにより用いられてもよい。

更に、この図示例においては、制御部１２０６及び制御部１２０８は、互いに通信可能である。例えば、制御部１２０６は、制御部１２０８に対して動作情報１２１６を送信することができる。動作情報１２１６は、例えば、変化量コマンド、ロータ位置情報、インダクタンス計測値、及び他の適切なタイプの情報を含みうる。動作情報１２１６は、リラクタンスモータ１２０２及びリラクタンスモータ１２０４を所望通り並行して動作させるために、制御部１２０６及び制御部１２０８によって用いられてもよい。

図２〜１２に示す様々なコンポーネントは、図１に示すコンポーネントと組み合わせてもよいし、図１に示すコンポーネントと共に用いてもよいし、これら両方を行ってもよい。更に、図２〜１２に示すコンポーネントのいくつかは、図１にブロック形式で示すコンポーネントを物理的構造体として実現した例である。

更に、図２〜１０に示すリラクタンスモータ２００の例は、他の例示的な実施形態を実施する態様に限定を加えるものではない。例えば、リラクタンスモータ２００に対して３つのコイルが示されているが、他の例においては、これ以外の数のコイルを用いてもよい。例えば、２つのコイル、５つのコイル、８つのコイル、又は、これら以外の数のコイルを用いてもよい。更に、実施例における様々な電動モータは、１つ又は複数の象限（quadrants）で動作させてもよい。

次に図１３を参照すると、例示的な実施形態による電流制御部のブロック図が示されている。この図示例において、電流制御部１３００は、図１に示す制御部１０８であってよい。具体的には、電流制御部１３００は、図１に示す一組の電動モータ１０４に送る電流１１４の値の範囲を選択するために用いてもよい。この電流１１４の制御は、電流が、図１に示すリラクタンスモータ１１８のコイル１２４を流れる状況において行うことができる。

電流制御部１３００は、リラクタンスモータ１１８の動作中における電流１１４の変化に従って、一組の電動モータ１０４に送る電流１１４の大きさを制御するように構成されている。すなわち、一組の電動モータ１０４に対して電流１１４を送るための指令電流が特定されると、その大きさに対する範囲を用いて、当該指令電流に基づき、電流１１４がリラクタンスモータ１１８に供給される。これらの図示例においては、指令電流は、一組の電動モータ１０４へ送られる電流１１４の大きさの値である。

この図示例においては、電流制御部１３００は、所定数のコンポーネントを含む。図示のように、電流制御部１３００は、制限算出部１３０２と、デューティー比特定部１３０４と、切替コマンド生成器１３０６とを含む。

制限算出部１３０２は、指令電流（ｉ_cmd）１３０８の入力を受信する。制限算出部１３０２は、指令電流１３０８から、電流上限（ｉ_UL）１３１０及び電流下限（ｉ_LL）１３１２を特定する。これら２つの値は、指令電流１３０８の範囲を特定する。この図示例においては、上記特定は、様々な方法で行うことができる。例えば、電流上限１３１０は、ｉ_cmd＋ｋであり、電流下限１３１２は、ｉ_cmd−ｋである。この例においては、ｋは定数であり、所望の値を任意に選択することができる。他の例においては、定数は、電流上限１３１０を特定する場合と電流下限１３１２を特定する場合とでは異なっていてもよい。

このようにして、電流上限１３１０及び電流下限１３１２により制限を規定して、電流１１４が指令電流１３０８の範囲内でコイル１２４を流れるように、当該電流を制御することができる。

デューティー比特定部１３０４は、制限算出部１３０２から電流上限１３１０及び電流下限１３１２を受信する。更に、デューティー比特定部１３０４は、フィードバック電流ｉ_b１３１４の入力を受信する。これらの入力は、デューティー比状態１３１６を特定するために用いられる。フィードバック電流ｉ_b１３１４は、コイル２１２を流れる電流である。

デューティー比状態１３１６は、切替コマンド生成器１３０６に送信される。切替コマンド生成器１３０６は、デューティー比状態１３１６から切替コマンド１３１８を生成する。これらの切替コマンドは、電源からリラクタンスモータ１１８などの電動モータへの電流の供給を制御する、制御部１０８のスイッチに対するコマンドである。

切替コマンド１３１８は、電動モータのコイル、例えば、リラクタンスモータ１１８のコイル１２４への一時的な電圧の印加を制御するスイッチに対する制御を行う。これらのスイッチは、例えば、図１０に示すスイッチ１０２２である。電圧の印加は、コイルの電流の大きさを変化させるための所定のデューティー比で時間と共に変化する。

デューティー比は、コイルに電圧が印加される時間の割合である。この期間中、巻き線に印加される電圧は、当該巻き線を流れる電流の大きさに影響を与える。

このようにして、フィードバック電流ｉ_b１３１４は、デューティー比を特定するための情報を提供する。この図示例では、フィードバック電流ｉ_b１３１４と指令電流１３０８との比較を用いて、デューティー比状態１３１６を特定する。図示のように、デューティー比状態１３１６から特定されたデューティー比をスイッチに適用して、コイルを流れる電流を所望の態様で変化させる。

次に図１４を参照すると、例示的な実施形態による、図１３に示すデューティー比状態１３１６の表が示されている。この図示例においては、表１４００は、デューティー比状態１３１６のためのデューティー比特定部１３０４により特定されうるデューティー比状態を示す。

この図示例においては、表１４００は、条件欄１４０２とデューティー比状態欄１４０４とを含む。図示のように、表１４００は、項目１４０６と、項目１４０８と、項目１４１０と、項目１４１２とを含む。電流上限１３１０、電流下限１３１２、及びフィードバック電流ｉ_b１３１４などの入力に応じて、条件欄１４０２において特定の条件が満たされ、デューティー比状態欄１４０４の特定の項目におけるデューティー比状態が特定される。

この結果、デューティー比を能動的に変化させるために定数のゲイン値を用いる必要はなくなると考えられる。すなわち、デューティー比を能動的に制御して、リラクタンスモータ１１８の動作中に絶えずデューティー比を変化させる必要はなくなる。したがって、デューティー比を変更してフィードバック電流と指令電流との間の誤差を最小限にするための比例‐積分‐微分（ＰＩＤ）技術は不要となる。

これに代えて、本実施例では、計測された電流と、指令電流の上限及び下限との論理比較に基づいて、デューティー比状態１３１６が特定される。この例においては、計測された電流は、フィードバック電流ｉ_b１３１４である。図示例においては、デューティー比状態１３１６は、例えば、電流増加状態（デューティー比 １００％）、電流減衰状態（デューティー比 ０％）、及び回生電流（デューティー比 −１００％）などが考えられる。特定の実施形態においては、上記以外の状態を用いてもよい。状態を特定し、範囲と共に用いることにより、現在用いられている制御システムよりも単純に、リラクタンスモータ１１８に対して指令される電流を制御することができる。

指令電流についての「制御の厳格さ」は、リラクタンスモータ１１８の動作中に変更可能である。すなわち、範囲は、変更することができる。範囲の変更は、電流の揺れ（swing）を低減するように選択してもよい。すなわち、第１電流範囲を選択し、リラクタンスモータ１１８の動作中に徐々に縮小してもよい。

このようにして、図１３に示す電流制御部１３００は、当該電流制御部１３００を用いて指令電流１３０８の範囲内で電流１１４を変化させる機能を提供することができる。すなわち、制御部１０８は、図１に示すコイル１２４に対して電流１１４を流す際に、ディスク１２０の位置１３２を特定することができる。更に、制御部１０８は、コイル１２４内における電流の制御を特定するように構成することもできる。この制御は、電流１１４がコイル１２４を流れ始めると、図１３に示す電流制御部１３００を用いて行うことができる。

図１３に示す電流制御部１３００及び図１４に示す表１４００は、他の電流制御部を実施する態様に限定を加えるものではない。例えば、図１３に示すデューティー比状態１３１６を特定するために、上記以外の項目、条件、又はデューティー比を設定してもよい。

状態又は範囲のうち少なくとも一方を用いるタイプの制御部である電流制御部１３００は、リラクタンスモータ１１８において変化するインダクタンスに関連付けられる。インダクタンスは時間に対して変化するため、従来の比例‐積分‐微分（ＰＩＤ）制御部で用いられる一定のゲイン値は不要と考えらえる。ゲイン定数は、インダクタンスの定数値に適している。インダクタンスが時間と共に変化すると、ゲイン定数も時間と共に変化させなければならない。結果として、電流制御部１３００は、指令電流の範囲を用いて、電流制御部１３００がどのタイミングで電流増加から惰性状態や回生へ切り替えるかを特定する。このタイプの制御部と接続されている位置算出部は、リラクタンスモータ１１８を所望のレベルで平滑に整流及び操作できるように構成されている。

次に図１５を参照すると、同図には、例示的な実施形態による四象限制御が示されている。この図示例においては、複数の場面で、図１に示す電動モータシステム１０２を用いることができる。具体的には、制御部１０８は、図１に示す一組の電動モータ１０４を制御して、グラフ１５００に示すような四象限で当該電動モータを動作させるために用いることができる。制御部１０８は、グラフ１５００に示す四象限のうち１つ又は複数において、一組の電動モータ１０４の動作を制御するように構成されている。

図示のように、グラフ１５００は、速度に対するトルクを示している。Ｘ軸１５０２は、速度を表す。Ｙ軸１５０４は、トルクを表す。この図示例においては、第１象限１５０６、第２象限１５０８、第３象限１５１０、及び、第４象限１５１２が示されている。第１象限１５０６は、速度が第１方向であってトルクが第１方向である、モータの加速を表す。第２象限１５０８は、トルクが逆方向であって、速度が正方向である、モータのブレーキを表す。第３象限１５１０は、トルクが第２方向であって速度が第２方向であるモータの加速を表す。第４象限１５１２は、逆方向に駆動するモータのブレーキを表す。この象限においては、速度は逆方向であり、トルクは正方向である。

図示例における異なる電動モータに対して制御を行い、図１５に示す４つの異なる象限のうち１つ又は複数で動作させることができる。例えば、図１に示す制御部１０８は、リラクタンスモータ１１８を制御して、第１象限１５０６、第２象限１５０８、第３象限１５１０、及び第４象限１５１２のうち１つ又は複数において当該制御部を動作させることができる。

次に図１６を参照すると、例示的な実施形態による、電動モータの動作を制御するプロセスのフローチャートが示されている。図１６に示されるプロセスは、電動モータシステム１０２において実施することにより、図１に示す一組の電動モータ１０４を制御することができる。例えば、説明する様々な工程は、リラクタンスモータ１１８を制御するために行うことができる。

プロセスを開始すると、まず、リラクタンスモータにおいて、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定する（工程１６００）。次に、このプロセスにおいて、ディスクの位置に基づいてコイルに流す電流を制御して（工程１６０２）、その後、プロセスを終了する。ディスク１２０は、図１に示すプレート１２２に対して、ディスク１２０とプレート１２２との間の最接近点１２６がディスク１２０の外縁１２８に沿って変化しながら動くように構成されている。これらの例において、これらの工程は、電動モータの動作中に動的に行われる。

次に図１７を参照すると、例示的な実施形態による、電動モータにおけるディスクの位置を特定するプロセスのフローチャートが示されている。図１７に示されるプロセスは、図１６に示す工程１６００の一実施例である。

プロセスを開始すると、まず、計測したコイルのインダクタンスに基づいて、ディスクの第１法線ベクトルを特定する（工程１７００）。次に、このプロセスにおいて、ディスクの第１法線ベクトルとプレートの第２法線ベクトルとのクロス積を生成する（工程１７０２）。ディスクの第１法線ベクトルとプレートの第２法線ベクトルとのクロス積に基づいて、プレートに対するディスクの最接近点の角度位置を特定し（工程１７０４）、その後、プロセスを終了する。

次に図１８を参照すると、例示的な実施形態による、電動モータシステムを動作させるためのプロセスのフローチャートが示されている。図１８に示すプロセスは、図１に示すリラクタンスモータ１１８における制御部１０８により実行することができる。

プロセスを開始すると、まず、ロータアーム指令位置を制御部に送信する（工程１８００）。このロータアーム指令位置は、リラクタンスモータ１１８のユーザにより入力される変位位置ｘであってもよい。

次に、このプロセスにおいて、現在のロータアーム位置を特定する（工程１８０２）。次に、このプロセスにおいて、ロータアーム指令位置を現在のロータアーム位置と比較する（工程１８０４）。現在のロータアーム位置がロータアーム指令位置と等しいか否かを判定する（工程１８０６）。現在のロータアーム位置とロータアーム指令位置が等しい場合、プロセスは工程１８００に戻る。

現在のロータアーム位置とロータアーム指令位置が等しくない場合、ディスク面コマンドを生成する（工程１８０８）。このディスク面コマンドは、コイル２１２に対してディスク面４０８の位置を変更するために用いられる角度位置又は速度についてのコマンドであってもよい。言い換えれば、このディスク面コマンドにより、ディスク面４０８は、プレート面４１０に対して傾斜転動を行うことができる。

その後、ディスク面コマンドに基づいて電流コマンドを生成する（工程１８１０）。この電流コマンドは、コイル２１２の１つ又は複数における電流量を増加又は低減するためのコマンドであってもよい。次にこのプロセスにおいて、電流コマンドに基づき、コイルを流れる電流を変化させる（工程１８１２）。コイル２１２を流れる電流の変化により、ディスク面４０８は傾斜転動を行うことができる。

次に、コイルの各々における電流を計測する（工程１８１４）。次に、このプロセスにおいて、計測した電流と指令された電流とを比較する（工程１８１６）。指令された電流と計測された電流が等しいか否かを判定する（工程１８１８）。

指令された電流と計測された電流とが等しくない場合、新たな電流コマンドを生成し（工程１８２０）、その後、プロセスを終了する。この電流コマンドは、コイル２１２における電流量を更に増加又は低減するものであってもよい。例えば、計測された電流が指令された電流よりも少ない場合、スイッチ１０２２を閉じて、コイル２１２に対して十分な電源電圧を供給する。

他の例においては、計測された電流が、指令電流に対して所望の閾値内であれば、スイッチ１０２２をオンオフ切替することにより、継続して非同期の再循環を行う。更に他の例においては、計測された電流が高すぎる場合、全てのスイッチ１０２２を開放して、コイル２１２に対して最大の負の電源電圧を供給する。

工程１８１８に戻って、指令された電流と計測された電流が等しい場合、上述したように、プロセスは工程１８００に戻る。このようにして、コイル２１２の動的制御を行って、所望の態様でディスク面４０８を操作するためのフィードバックループが形成される。

次に図１９を参照すると、例示的な実施形態による、電動モータに流す電流を制御するためのプロセスのフローチャートが示されている。図１９に示すプロセスは、図１３に示す電流制御部１３００において実行することができる。

プロセスを開始すると、まず、電動モータの指令電流を受け取る（工程１９００）。その後、このプロセスにおいて、電動モータに対する電流の範囲を特定する（工程１９０２）。上記範囲は、上限及び下限により定義することができる。この例においては、指令電流は、範囲内である。

次に、このプロセスにおいて、コイルを流れる電流に基づいて、電動モータのデューティー比状態を特定する（工程１９０４）。デューティー比状態は、フィードバック電流に基づいて特定される（工程１９０６）。フィードバック電流は、この例においては、電動モータのコイルを流れる電流である。デューティー比状態は、電流上限と電流下限のうち少なくとも一方を用いて特定することもできる。デューティー比状態は、図１４に示す表１４００などの表を用いて特定することができる。

このプロセスにおいて、特定されたデューティー比状態に基づいて電動モータへ電流を送り（工程１９０８）、その後、プロセスを終了する。電流は、スイッチコマンドを生成することにより、電動モータに送ることができる。このスイッチコマンドは、電動モータに対する電流の供給を制御する制御部１０８においてスイッチを制御するコマンドである。電動モータに対する電流の供給は、コイルに対する電圧の印加を制御するスイッチによって実現することができる。この例においては、電流は、１つ又は複数のコイルに送ることができる。

このプロセスは、電動モータの動作中、何回繰り返してもよい。この電流制御により、電動モータは所望の動作を行うことができる。

図示された様々な実施形態のフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法のいくつかの考えられる実施態様の構造、機能、及び動作を示すものである。この点では、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は、動作若しくはステップの一部を表す。例えば、これらのブロックのうち１つ又は複数は、プログラムコードとして実現されてもよいし、ハードウェアで実現されてもよいし、プログラムコード及びハードウェアの組み合わせで実現されてもよい。ハードウェアにおいて実現する場合、当該ハードウェアは、例えば、フローチャート又はブロック図における１つ又は複数の工程を実行するように製造又は構成された集積回路の形態をとりうる。プログラムコードとハードウェアの組み合わせとして実現する場合、ファームウェアの形態で実現されうる。

例示的な実施形態のいくつかの代替の態様において、ブロックで述べられている１つ又は複数の機能は、図で述べられている順序とは異なる順序で実行してもよい。例えば、いくつかのケースにおいては、関連する機能に応じて、連続して示されている２つのブロックは実質的に同時に実行されてもよいし、逆の順序で実行されてもよい。また、フローチャート又はブロック図に示されたブロックに対して、さらに他のブロックを追加してもよい。

次に図２０を参照すると、例示的な実施形態による、データ処理システムのブロック図が示されている。データ処理システム２０００は、図１に示すコンピュータシステム１１６を実現するために用いることができる。この例においては、データ処理システム２０００は、通信フレームワーク２００２を含み、当該通信フレームワークは、プロセッサユニット２００４と、メモリ２００６と、永続記憶装置２００８と、通信ユニット２０１０と、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２０１２と、表示部２０１４との間の通信を実現する。この例では、通信フレームワークは、バスシステムの形態である。

プロセッサユニット２００４は、メモリ２００６に読み込み可能なソフトウェアに対する指示を実行するように機能する。プロセッサユニット２００４は、特定の用途に応じて、所定数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他のタイプのプロセッサであってもよい。

メモリ２００６及び永続記憶装置２００８は、記憶装置２０１６の例である。記憶装置は、例えば、限定するものではないが、データ、関数形式のプログラムコードなどの情報や、一時的及び／又は永続的な他の適切な情報を保存できる任意のハードウェアである。記憶装置２０１６は、これらの例においては、コンピュータ読取り可能記憶装置とも呼ばれる場合がある。メモリ２００６は、これらの例では、例えば、ランダムアクセスメモリ、又は、任意の他の適切な揮発性又は不揮発性の記憶媒体であってもよい。永続記憶装置２００８は、特定の用途に応じて様々な形態をとることができる。

例えば、永続記憶装置２００８は、１つ又は複数のコンポーネント又は装置を含むことができる。例えば、永続記憶装置２００８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書き換え可能光ディスク、書き換え可能磁気テープ、又は、これらの組合せであってもよい。永続記憶装置２００８により用いられる媒体は、着脱可能であってもよい。例えば、着脱可能なハードドライブを、永続記憶装置２００８に使用することができる。

通信ユニット２０１０は、これらの実施形態では、他のデータ処理システム又は装置と通信を行う。これらの実施例では、通信ユニット２０１０は、ネットワークインタフェースカードである。

入出力ユニット２０１２は、データ処理システム２０００に接続可能な他の装置とのデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット２０１２は、キーボード、マウス、及び／又は、いくつかの他の適切な入力装置を介して、ユーザ入力用の接続を提供することができる。更に、入出力ユニット２０１２は、プリンタに出力を送信できる。表示部２０１４は、ユーザに情報を表示する機構である。

オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又は、プログラムに対する指示は、記憶装置２０１６に保存でき、当該記憶装置は、通信フレームワーク２００２を介して、プロセッサユニット２００４と通信を行う。様々な実施形態の処理は、コンピュータにより実施される命令を用いて、プロセッサユニット２００４により実行することができ、これらの命令は、メモリ２００６などのメモリに保存されていてもよい。

これらの命令は、プロセッサユニット２００４内のプロセッサによって読み取り及び実行可能なプログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又は、コンピュータ読取り可能プログラムコードと呼ばれる。様々な実施形態におけるプログラムコードは、メモリ２００６又は永続ストレージ２００８などの様々な物理的記憶媒体又はコンピュータ読取り可能記憶媒体上で具現化することができる。

プログラムコード２０１８は、コンピュータ読取り可能媒体２０２０に関数形式で保存されている。この媒体は、選択的に着脱可能であり、プロセッサユニット２００４が実行するために、データ処理システム２０００に読み込むことも、そこに転送することもできる。プログラムコード２０１８及びコンピュータ読取り可能媒体２０２０は、これらの実施例では、コンピュータプログラム製品２０２２を形成している。一例では、コンピュータ読取り可能媒体２０２０は、コンピュータ読取り可能記憶媒体２０２４、又は、コンピュータ読取り可能信号媒体２０２６であってもよい。

これらの実施例では、コンピュータ読取り可能記憶媒体２０２４は、プログラムコード２０１８の伝播又は伝達を行う媒体ではなく、プログラムコード２０１８の保存に使用される物理的又は有形の記憶装置である。

これに代えて、プログラムコード２０１８は、コンピュータ読取り可能な信号媒体２０２６を用いてデータ処理システム２０００に伝送することもできる。コンピュータ読取り可能信号媒体２０２６は、例えば、プログラムコード２０１８を含む伝播データ信号であってもよい。例えば、コンピュータ読取り可能信号媒体２０２６は、電磁信号、光信号、及び／又は、任意の他の適切なタイプの信号であってもよい。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、ワイヤ、及び／又は、任意の他の適切なタイプの通信リンク等を介して送信することができる。

データ処理システム２０００について、様々なコンポーネントを図示したが、これらは、様々な実施形態を実現する態様に構造上の限定を加えるものではない。データ処理システム２０００用に示したコンポーネントに加える部品、及び／又は、それら部品に代わる部品を含むデータ処理システムにおいても、様々な例示的な実施形態を実施することができる。図２０に示す他のコンポーネントは、図示している実施例から変更することができる。様々な実施形態では、プログラムコード２０１８を実行可能な任意のハードウェア装置又はシステムを使用してもよい。

本開示の例示的な実施形態を図２１においては、航空機の製造及び保守方法２１００に関連させ、図２２においては航空機２２００に関連させて説明する。一組の電動モータ１０４におけるモータは、製造及び保守方法２１００の様々な段階で製造することができる。更に、一組の電動モータ１０４のうち１つ又は複数は、製造装置において用いることができる。更に他の例においては、制御部１０８は、一組の電動モータ１０４の整備又は再加工中に、一組の電動モータ１０４に組み込むことができる。

まず、図２１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示されている。生産開始前において、航空機の製造及び保守方法２１００は、図２２に示した航空機２２００の仕様決定及び設計２１０２と、材料調達２１０４とを含む。

生産中には、図２２に示す航空機２１００の部品及び小組立品の製造２１０６、並びに、システムインテグレーション２１０８が行われる。その後、図２２に示す航空機２２００は、認可及び納品２１１０の工程を経て、使用２１１２に入る。顧客による使用２１１２中は、図２２の航空機２２００は、定例の整備及び保守２１１４に組み込まれる。これは、改良、再構成、改修、及び他の整備又は保守を含みうる。

航空機の製造及び保守方法２１００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又は、オペレーターによって実行又は実施することができる。これらの例において、オペレーターは顧客であってもよい。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。

次に図２２を参照すると、例示的な実施形態を実施可能な航空機がブロック図で示されている。この例において、航空機２２００は、図２１に示した航空機の製造及び保守方法２１００によって生産され、複数のシステム２２０４及び内装２２０６を備えた機体２２０２を含みうる。システム２２０４の例としては、１つ又は複数の推進系２２０８、電気系２２１０、油圧系２２１２、および環境系２２１４が挙げられる。また、その他のシステムをいくつ含んでもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として示しているが、種々の例示的な実施形態を、例えば自動車産業等の他の産業に適用してもよい。本明細書において具現化される装置及び方法は、図２１に示した航空機の製造及び保守方法２１００おける、少なくとも１つの段階において、採用することができる。

例えば、図２１に示す部品及び小組立品の製造２１０６において製造される部品及び小組立品は、図２１に示す航空機２２００の使用２１１２中に製造される部品及び小組立品と同様に製造されてもよい。更に別の例として、１つ又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組合せは、図２１に示す部品及び小組立品の製造２１０６及びシステムインテグレーション２１０８などの生産段階において用いることができる。１つ又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、図２１に示す航空機２２００の使用２１１２及び／又は整備及び保守２１１４の段階で用いることができる。様々な例示的な実施形態を用いることによって、実質的に、航空機２２００の組み立て速度を速めたり、コストを削減したりすることができる。

したがって、例示的な実施形態は、電動モータのための方法及び装置を提供する。図示している例は、電動モータを制御するために用いることができる。制御部１０８は、一組の電動モータ１０４をより正確に制御できるように設計される。例えば、制御部１０８は、一組の電動モータ１０４が所望レベルの平滑さを保って動くように制御することができる。いくつかの例においては、制御部１０８は、更に、一組の電動モータ１０４の動きを段階的に制御することができる。

他の例においては、電動モータの四象限の動作のうち１つ又は複数において、上記制御を行うことができる。更に別の例において、制御部１０８は、並行して動作する複数の電動モータを制御することができる。

このようにして、制御部１０８は、所望レベルの精度及び効率で１つ又は複数の電動モータの四象限制御を行うことができる。この所望レベルの精度により、航空機の航空操縦面（aero-control surface）のより正確な制御、航空機の推進系のより効率的な制御、油圧モータシステムの付加的なバックアップ電源の確保、及び、リラクタンスモータのより平滑な動作などの利点をもたらすことができる。

様々な例示的な実施形態の説明は、例示及び説明のために提示したものであり、全てを網羅することや、開示した形態での実施に限定することを意図するものではない。多くの改変又は変形が当業者には明らかであろう。

さらに、例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる特徴をもたらす場合がある。例えば、説明した例は、リラクタンスモータに関するものであるが、他の例は、コイルに対するロータなどのモータの回転部分の位置や、ロータの動きの制御、又は、これらの両方が望まれる、他のタイプの電動モータに適用することができる。例えば、他の例示的な実施形態は、ブラシレス直流モータに適用することができる。選択した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するために、且つ、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の変形を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。

Claims (24)

1. コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するとともに、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている制御部を含み、前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている、装置。
2. 前記ディスクの第２歯と噛合する第１歯を有するロータを更に含み、前記ディスクが動くことにより前記ロータが回転する、請求項１に記載の装置。
3. 前記ディスク、及び、前記コイルを有する前記プレートは、モータを形成し、当該モータは、空気力学的動翼、プロペラ、及びホイールのうち選択された１つの装置に接続するように構成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記ディスクの位置に関する情報を生成するように構成されているセンサシステムを更に含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記センサシステムは、インダクタセンサ、エンコーダ、ホール効果センサ、レーザレンジファインダ、カメラ、距離センサ、又は、電流センサのうち少なくとも１つで構成されている、請求項４に記載の装置。
6. 前記制御部は、計測された前記コイルのインダクタンスに基づいて、前記コイルが物理的に関連付けられた前記プレートに対する前記ディスクの位置を特定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
7. 前記制御部は、
   前記コイルのインダクタンス情報及びコイル位置情報から、前記ディスクのディスク法線ベクトルを特定するように構成されている法線ベクトル算出部と、
   前記ディスク法線ベクトルとプレート法線ベクトルとのクロス積からベクトルを特定するように構成されているクロス積生成器と、
   前記クロス積生成器から受信したベクトル情報から前記最接近点の角度を特定するように構成されている最接近点特定部と、を含み、前記ベクトル情報は、前記ベクトルに基づいている、請求項１に記載の装置。
8. 前記ディスクは第１ディスクであり、前記プレートは第１プレートであり、前記コイルは第１コイルであり、前記位置は、第１位置であり、前記制御部は、第２コイルが物理的に関連付けられた第２プレートに対する第２ディスクの第２位置を特定するとともに、前記第２ディスクの前記第２位置に基づいて前記第２コイルに流す電流を制御するように更に構成されている、請求項１に記載の装置。
9. 前記ディスクは、傾斜転動を行う、請求項１に記載の装置。
10. 前記ディスク及び前記プレートは、リラクタンスモータ、可変リラクタンスモータ、及びバーチャル楕円装置から選択された１つの電動モータを形成する、請求項１に記載の装置。
11. 前記制御部は、前記コイルを流れる電流に基づいて、電動モータのデューティー比状態を特定するとともに、前記電動モータの前記デューティー比状態に基づいた範囲内で、前記コイルに流す電流を制御するための電流コマンドを生成するように構成されている、請求項１に記載の装置。
12. 前記ディスクと、前記プレートと、前記コイルとを含む電動モータと、
    油圧モータシステムと、を更に含み、前記制御部は、前記油圧モータシステムの動作を制御するように構成されている、請求項１に記載の装置。
13. 前記制御部、前記ディスク、及び前記プレートは、電動モータを構成しており、当該電動モータは、可動式プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上ベースの構造体、水上ベースの構造体、宇宙ベースの構造体、航空機、無人航空機、穿孔機、電動クレーン、風車、ウィンチ、水上艦、戦車、軍用人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家屋、製造施設、建物、ロボット、ロボットアーム、及び、電気推進システムから選択されたプラットフォームに設けられている、請求項１に記載の装置。
14. コイルが物理的に関連付けられたプレート、及び、ディスクを有する電動モータを含み、前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されており、
    計測された前記コイルのインダクタンスに基づいて、前記プレートに対する前記ディスクの位置を特定するとともに、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている制御部を更に含む、電動モータシステム。
15. 前記ディスクの第２歯と噛合する第１歯を有するロータを更に含み、前記ディスクが動くことにより前記ロータが回転する、請求項１４に記載の電動モータシステム。
16. 前記コイルのインダクタンスを計測するように構成されているセンサシステムを更に含む、請求項１４に記載の電動モータシステム。
17. 前記制御部は、
    前記コイルのインダクタンス情報及びコイル位置情報から、前記ディスクのディスク法線ベクトルを特定するように構成されている法線ベクトル算出部と、
    前記ディスク法線ベクトルとプレート法線ベクトルとのクロス積からベクトルを特定するように構成されているクロス積生成器と、
    前記クロス積生成器から受信したベクトル情報から前記最接近点の角度を特定するように構成されている最接近点特定部と、を含み、前記ベクトル情報は、前記ベクトルに基づいている、請求項１４に記載の電動モータシステム。
18. 前記ディスクは、傾斜転動を行う、請求項１４に記載の電動モータシステム。
19. 電動モータの動作を制御する方法であって、
    コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定することと、
    前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御することと、を含み、前記ディスクは、当該ディスクと前記プレートとの間の最接近点が前記ディスクの外縁に沿って変化しながら動くように構成されている、方法。
20. 前記特定する工程は、
    前記コイルのインダクタンスに基づいて、前記ディスクの第１法線ベクトルを特定することと、
    前記ディスクの前記第１法線ベクトルと前記プレートの第２法線ベクトルとのクロス積を生成することと、
    前記ディスクの前記第１法線ベクトルと前記プレートの前記第２法線ベクトルとの前記クロス積に基づいて、前記プレートに対する前記ディスクの前記最接近点の角度位置を特定することと、を含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記ディスクが動くことにより、前記ディスクの第２歯と噛合する第１歯を有するロータが回転する、請求項１９に記載の方法。
22. 前記ロータは、空気力学的動翼、プロペラ、及びホイールから選択される１つの装置に接続されている、請求項２１に記載の方法。
23. センサシステムは、前記ディスクの位置に関する情報を生成するように構成されている、請求項１９に記載の方法。
24. 油圧モータシステムと、
    前記油圧モータシステムのブースタとして動作するリラクタンスモータと、
    前記リラクタンスモータシステムと関連付けられ、且つ、コイルが物理的に関連付けられたプレートに対するディスクの位置を特定するとともに、前記ディスクの位置に基づいて前記コイルに流す電流を制御するように構成されている制御部と、を含むシステム。

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