(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動する方法であって、
電気角オフセットを計算するステップと、
１次元の力を生成する三相モータ用駆動方程式における電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記三相モータ内で１及び２次元の両方の力を生成することを可能とするステップと、
前記三相モータによって生成される前記２次元の力の両方が互いに独立して制御可能であるように前記三相モータを制御するために前記電気角オフセットを使用するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記電気角オフセットが、前記モータのプラテンの１または複数の測定位置座標及び１または複数の方向の所望のモータ力から判定されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータにおける前記２次元の力がマクスウェル力を含むようにするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記駆動方程式が前記モータ内で３次元の力を生成することを可能にするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータ内の前記３次元の力がマクスウェル力を含むようにするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記駆動方程式において前記電気角オフセットとともに巻き線相電流を使用するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記モータの１または複数の巻き線セットの最大定格力を使用して、前記モータの１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記１または複数の巻き線セットの少なくとも１つの最大定格力は、逆起電力及びモータの速度を使用して判定されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記モータの少なくとも１つの巻き線セットの最大電流増幅を使用して、前記モータの１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記モータの複数の巻き線の最大定格電力比を使用して、前記モータの１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータの開ループロール安定化をなすステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータの開ループピッチ安定化をなすステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
モータを駆動する方法であって、
電気角オフセットを計算するステップと、
モータ巻き線の駆動に関する三相モータ用駆動方程式に電気角の調整として前記電気角オフセットを代入し、前記三相モータにおいて１次元の力を生成するステップと、を含み、
前記電気角オフセットが判定されて、前記三相モータにおいて前記１次元の力を生成する駆動方程式が、前記モータにおいて２次元の力を同時に生成する駆動方程式と共通であり、
前記方法は、前記三相モータによって生成される前記２次元の力の両方が互いに独立して制御可能であるように前記三相モータを制御するために前記電気角オフセットを使用するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記モータにおいて前記２次元の力を同時に生成する駆動方程式がマクスウェル力を生成するように前記電気角オフセットを判定するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、前記モータにおいて前記少なくとも１次元の力を生成する駆動方程式が、前記モータにおいて前記３次元の力を同時に生成する駆動方程式と共通であるように前記電気角オフセットを判定するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記モータにおいて前記３次元の力を同時に生成する駆動方程式がマクスウェル力を生成するように前記電気角オフセットを判定することを特徴とする方法。
【請求項１７】
モータを駆動する装置であって、
電気角オフセットを演算する回路と、
１次元の力を生成する三相モータ用駆動方程式において電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記三相モータ内で１及び２次元の両方の力を生成することを可能とするように動作可能な増幅器と、を含み、
前記増幅器は、前記三相モータによって生成される前記２次元の力の両方が互いに独立して制御可能であるように前記三相モータを制御するために前記電気角オフセットを使用するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、前記電気角オフセットを、前記モータのプラテンの１または複数の測定位置座標と、１または複数の方向における所望のモータ力と、から判定するように動作可能な回路をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータ内の２次元の力がマクスウェル力を含むようにさらに動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１７に記載の装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記駆動方程式が前記モータ内で３次元の力を生成可能なようにさらに動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータ内の３次元の力がマクスウェル力を含むようにさらに動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１７に記載の装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角オフセットとともに巻き線相電流を使用するようにさらに動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１７に記載の装置であって、前記モータの１または複数の巻き線セットの最大定格力を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択する回路をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、前記１または複数の巻き線セットの最大定格力は、逆起電力及びモータの速度を使用して判定されることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１７に記載の装置であって、前記モータの１または複数の巻き線セットのうちの少なくとも１つの最大相電流増幅を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択する回路をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項１７に記載の装置であって、前記モータ１または複数の巻き線セットのうちの少なくとも１つの最大定格電力を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択する回路をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項１７に記載の装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータの開ループロール安定化をなすようにさらに動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項１７に記載の装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータの開ループピッチ安定化をなすようにさらに動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項２９】
コントローラーによって駆動される巻き線を有するモータであって、
前記コントローラーが、
電気角オフセットを演算する回路と、
１次元の力を生成する三相モータ用駆動方程式における電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記駆動方程式が前記三相モータにおいて１次元の力及び２次元の力の両方を生成することが可能とするように動作可能な増幅器と、を含み、
前記増幅器は、前記三相モータによって生成される前記２次元の力の両方が互いに独立して制御可能であるように前記三相モータを制御するために前記電気角オフセットを使用するようにさらに動作可能であることを特徴とするモータ。
【請求項３０】
請求項２９に記載のモータであって、前記コントローラーが、前記電気角オフセットを、前記モータのプラテンの１または複数の測定位置座標と、１または複数の方向における所望のモータ力と、から判定するように動作可能な回路をさらに含むことを特徴とするモータ。
【請求項３１】
請求項２９に記載のモータであって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータ内の２次元の力がマクスウェル力を含むようにさらに動作可能であることを特徴とするモータ。
【請求項３２】
請求項２９に記載のモータであって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記駆動方程式が前記モータ内で３次元の力を生成可能なようにさらに動作可能であることを特徴とするモータ。
【請求項３３】
請求項３２に記載のモータであって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータ内の３次元の力がマクスウェル力を含むようにさらに動作可能であることを特徴とするモータ。
【請求項３４】
請求項２９に記載のモータであって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角オフセットとともに巻き線相電流を使用するようにさらに動作可能であることを特徴とするモータ。
【請求項３５】
請求項２９に記載のモータであって、前記コントローラーが、前記モータの１または複数の巻き線セットの最大定格力を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するために動作可能な回路をさらに含むことを特徴とするモータ。
【請求項３６】
請求項３５記載のモータであって、前記１または複数の巻き線セットの最大定格力は、逆起電力及びモータの速度を使用して判定されることを特徴とするモータ。
【請求項３７】
請求項２９に記載のモータであって、前記コントローラーが、前記モータの１または複数の巻き線セットのうちの少なくとも１つの最大相電流増幅を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するために動作可能な回路をさらに含むことを特徴とするモータ。
【請求項３８】
請求項２９に記載のモータであって、前記コントローラーが、前記モータの１または複数の巻き線セットの最大定格電力を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するために動作可能な回路をさらに含むことを特徴とするモータ。
【請求項３９】
請求項２９に記載のモータであって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータの開ループロール安定化をなすようにさらに動作可能であることを特徴とするモータ。
【請求項４０】
請求項２９に記載のモータであって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータの開ループピッチ安定化をなすようにさらに動作可能であることを特徴とするモータ。
【請求項４１】
モータを整流するコントローラーを有する基板処理装置であって、
前記コントローラーが、
電気角オフセットを演算する回路と、
１次元の力を生成する三相モータ用駆動方程式における電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記駆動方程式が前記三相モータにおいて１次元の力及び２次元の力の両方を生成することを可能し、かつ前記三相モータによって生成される前記２次元の力の両方が互いに独立して制御可能であるように前記三相モータを制御するために前記電気角オフセットを使用することが可能とするように動作可能な増幅器と、
を含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４２】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記コントローラーが、前記電気角オフセットを、前記モータのプラテンの１または複数の測定位置座標と、１または複数の方向における所望のモータ力と、から判定するように動作可能な回路をさらに含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４３】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータ内の２次元の力がマクスウェル力を含むようにさらに動作可能であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４４】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記駆動方程式が前記モータ内で３次元の力を生成可能なようにさらに動作可能であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４５】
請求項４４に記載の基板処理装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータ内の３次元の力がマクスウェル力を含むようにさらに動作可能であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４６】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角オフセットとともに巻き線相電流を使用するようにさらに動作可能であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４７】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記コントローラーが、前記モータの１または複数の巻き線セットの最大定格力を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するために動作可能な回路をさらに含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４８】
請求項４７記載の基板処理装置であって、前記１または複数の巻き線セットの最大定格力は、逆起電力及びモータの速度を使用して判定されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４９】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記コントローラーが、前記モータの１または複数の巻き線セットのうちの少なくとも１つの最大電流増幅を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するために動作可能な回路をさらに含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項５０】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記コントローラーが、前記モータの１または複数の巻き線セットのうちの少なくとも１つの最大定格電力を使用して前記モータの前記１または複数の巻き線セットによって生成される力に関する所定のパラメータを選択するために動作可能な回路をさらに含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項５１】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータの開ループロール安定化をなすようにさらに動作可能であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５２】
請求項４１に記載の基板処理装置であって、前記増幅器が、前記駆動方程式において前記電気角を前記電気角オフセットによって調整して、前記モータの開ループピッチ安定化をなすようにさらに動作可能であることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで説明されている実施形態は電磁推進及び誘導ドライブの駆動方法及びシステムに関係するもので、特に、磁性的に浮揚した材料の輸送プラットフォームについてである。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板処理装置の略図が図1に示されている。見ても分かるように、図1の装置の処理モジュールは処理装置の輸送室周辺に放射状に置かれている。例えば、ロボットなどの移動装置の従来の2つあるいは3つの軸である輸送装置は処理モジュールの間の基板を輸送するために、輸送室の中心に配置されている。知っての通り、処理装置のスループットは輸送装置の取り扱い率によって制限されている。その上、従来のロボットは接合部、アーム、モータ、エンコーダーその他を含む多くの活性的な構成要素を必要とした。従来のロボットは通常自由度が制限されており、ロボットのために電力および制御を提供することは通常、輸送室のエンベロップの取り付けを必要としていた。開示された実施形態はこれらや以前のもののその他の問題点を克服するものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
開示された実施形態は調整電気角の計算を含むモータの駆動方式に向けられ、駆動方程式の共通セットがモータの中で1次元と2次元式両方の力を生成することを可能とするように、駆動方程式の中で電気角を使用する。
【０００４】
別の実施形態では、モータの駆動には調整電気角の計算と最低1次元の中でモータ内に力を生成するための駆動モータ巻き線のための駆動方程式へ調整電気角を入れることが含まれ、そこで、調整電気角が定量され、それによって最低1次元内のモータの中の力の生成のための駆動方程式が決められ、最低1次元における2つの中のモータでの力を同時に生成するための駆動方程式と共通である。
【０００５】
別の実施形態では、モータを駆動するための装置には、調整電気角を計算するための回路の構成部分、および駆動方程式内の調整電気角を使用するために稼働可能な増幅器が含まれ、これによって駆動方程式はモータ内で1次元と2次元の力の両方を生成することが可能である。
【０００６】
また、別の実施形態では、コントローラーによって駆動される巻き線のあるモータがあり、コントローラーには調整電気角を計算するための回路の構成部分が含まれるのと、共通組の駆動方程式がモータ内で1次元と2次元の力の両方を生成することができるように、共通組の駆動方程式の中の調整電気角を使用するために操作可能な増幅器がある。
【０００７】
更なる実施形態においては、基板処理装置には駆動方程式がモータ内で1次元と2次元の力の両方を生成することができるように、共通組の駆動方程式内で調整電気角を使用するための稼働可能な増幅器と調整電気角を計算するための回路の構成部分を含むモータを駆動するためのコントローラーが含まれている。
【０００８】
当発明の前述の見地およびその他の特徴は付随する図面と関連して、以下の説明の中で解説されていて、そこで：
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図1は以前の基板処理装置の略図である。
【図２Ａ】図2Aは開示された実施形態の特徴を組み入れた基板処理装置の略図である。
【図２Ｂ】図2Bは基板処理装置のコントローラーの略図である。
【図３】図3は開示された実施形態を実践するのに適した代表的なモータ構成の横断面略図である。
【図４】図4は開示された実施形態を実践するのに適した別のモータの構成部分である。
【図５】図5は巻き線一式の典型的な三相Y字状回路の構成の略図を示したものである。
【図６】図6は巻き線一式の典型的なデルタ構成の略図を示したものである。
【図７Ａ】図7Aはロレンツ力から発生するx方向の推進力とマクスウェル力から発生するy方向の誘導力を提供するフォーサーとプラテンとの間で作用する力ベクトルを示す。
【図７Ｂ】図7Bはロレンツ力から発生するx方向の推進力とマクスウェル力から発生するy方向の誘導力を提供するフォーサーとプラテンとの間で作用する力ベクトルを示す。
【図７Ｃ】図7Cはロレンツ力から発生するx方向の推進力とマクスウェル力から発生するy方向の誘導力を提供するフォーサーとプラテンとの間で作用する力ベクトルを示す。
【図７Ｄ】図7Dはロレンツ力から発生するx方向の推進力とマクスウェル力から発生するy方向の誘導力を提供するフォーサーとプラテンとの間で作用する力ベクトルを示す。
【図８】図8は図7A-7Dの実施形態のための解決プロセスを示す。
【図９Ａ】図9Aはロレンツ力から発生するx方向の推進力とマクスウェル力から発生するy方向の誘導力を提供するフォーサーとプラテンとの間で作用する力ベクトルを示す。
【図９Ｂ】図9Bはロレンツ力から発生するx方向の推進力とマクスウェル力から発生するy方向の誘導力を提供するフォーサーとプラテンとの間で作用する力ベクトルを示す。
【図９Ｃ】図9Cはロレンツ力から発生するx方向の推進力とマクスウェル力から発生するy方向の誘導力を提供するフォーサーとプラテンとの間で作用する力ベクトルを示す。
【図９Ｄ】図9Dはロレンツ力から発生するx方向の推進力とマクスウェル力から発生するy方向の誘導力を提供するフォーサーとプラテンとの間で作用する力ベクトルを示す。
【図１０】図10は図9A-9Dの実施形態のための解決プロセスを示す。
【図１１Ａ】図11Aはロレンツ力から発生するy方向における誘導力とx方向における推進力を提供するプラテンに作用する力ベクトルを示す。
【図１１Ｂ】図11Bはロレンツ力から発生するy方向における誘導力とx方向における推進力を提供するプラテンに作用する力ベクトルを示す。
【図１１Ｃ】図11Cはロレンツ力から発生するy方向における誘導力とx方向における推進力を提供するプラテンに作用する力ベクトルを示す。
【図１１Ｄ】図11Dはロレンツ力から発生するy方向における誘導力とx方向における推進力を提供するプラテンに作用する力ベクトルを示す。
【図１２】図12は図11A-11Dの実施形態のための解決プロセスを示す。
【図１３Ａ】図13Aは別の手本となる実施形態に応じた構成を持つモータによる線形推進システムの略図である
【図１３Ｂ】図13B1-13B2は異なる手本となる実施形態に応じたそれぞれの磁石配列の略図である。
【図１３Ｃ】図13Cは開示された実施形態との使用のための個別の巻き線の別の配置を示す。
【図１３Ｄ１】図13D1は異なる手本の実施形態に応じたそれぞれの巻き線配列の略図である。
【図１３Ｄ２】図13D2は異なる手本の実施形態に応じたそれぞれの巻き線配列の略図である。
【図１４】図14はaが力Faの方向とbが力Fbの方向を示す3次元モータ構成部分の巻き線一式の方向を示す。
【図１５】図15はロレンツ力を使用してx方向に推進力、z方向に持ち上げ、およびロレンツとマクスウェル力を使用してy方向に誘導構成部分を生成するための駆動を実行するための解決プロセスの図を示す。
【図１６】図16はロレンツ力によるxとz方向、およびマクスウェル力によるy方向内の誘導構成部分における推進力構成部分を生成するための駆動を行うための解決プロセスの図を示す。
【図１７】図17は全てロレンツ力によるxとz方向とy方向における誘導構成部分と推進力構成部分を生成するための駆動を行うための解決策の図を示す。
【図１８Ａ】図18Aは異なる角度の自由度に適用されるオープンループ安定化方法のための複数の力の図を示す。
【図１８Ｂ】図18Bは異なる角度の自由度に適用されるオープンループ安定化方法のための複数の力の図を示す。
【図１８Ｃ】図18Cは異なる角度の自由度に適用されるオープンループ安定化方法のための複数の力の図を示す。
【図１８Ｄ】図18Dは異なる角度の自由度に適用されるオープンループ安定化方法のための複数の力の図を示す。
【図１９】図19は開示された実施形態に適用されるモータ駆動の一般的なブロック図を示す。
【図２０Ａ】図20Aはまた、モータの横断面の略図であり、フォーサーとプラテンとの間で別の典型的な実施形態に応じて推進力と誘導力を生成するためのそれぞれの力のベクトルを示したものである。
【図２０Ｂ】図20Bはまた、モータの横断面の略図であり、フォーサーとプラテンとの間で別の典型的な実施形態に応じて推進力と誘導力を生成するためのそれぞれの力のベクトルを示したものである。
【図２０Ｃ】図20Cはまた、モータの横断面の略図であり、フォーサーとプラテンとの間で別の典型的な実施形態に応じて推進力と誘導力を生成するためのそれぞれの力のベクトルを示したものである。
【図２０Ｄ】図20Dはまた、モータの横断面の略図であり、フォーサーとプラテンとの間で別の典型的な実施形態に応じて推進力と誘導力を生成するためのそれぞれの力のベクトルを示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図2Aはこの中で開示されている実施形態を実践するために適している手本となる基板処理装置10の略図である。現在開示されている実施形態が基板処理に関して解説されているにもかかわらず、開示された実施形態は別の形式を持っていることを理解しなくてはならず、この中には磁力的に物体を移動するためのあらゆるシステムが含まれている。更に、適しているあらゆるサイズ、形あるいはタイプの要素あるいは材料を使うことが可能である。
【００１１】
開示された実施形態は磁気浮上材料の輸送プラットフォーム用の推進力と誘導システムに関連している。モータの力の方程式と特定の推進力と誘導力に基づいたモータの制御パラメータの計算のための式を含むモータの駆動方程式は、2次元と3次元両方のモータ構成のために供されている。
【００１２】
開示された実施形態は、同一のモータ駆動機能が最低、x方向における1次元推進力、x方向における1次元推進力2次元力とy方向における誘導力とを含む2次元力、およびx方向とz方向両方向の推進力とy方向における推進力とを含む3次元力を生成するために使用されるように、電気角オフセットを用いて駆動機能の共通セットを動かすために使用される電気角を調整することを含む。
【００１３】
言い換えると、電気角オフセットによって電気角を調整することによって、駆動方程式の共通セットを使って、モータ内で最低1、2、および3次元の力が生成される。
【００１４】
特に、モータ力方程式、モータ駆動方程式、およびモータ制御パラメータ計算はロレンツ力によってx方向に推進力を生成する2次元モータ構成のために供され、y方向にはロレンツとマクスウェル力による誘導が供される。別の実施形態にはモータ力方程式、モータ駆動方程式、およびモータ制御パラメータ計算がロレンツ力によってx方向に推進力を生成し、2次元モータ構成用にマクスウェルによってy方向に誘導が生成されることが含まれる。そして、また別の実施形態にはモータ力方程式、モータ駆動方程式、およびモータ制御パラメータ計算が2次元モータ構成用に主にロレンツ力を使用してy方向に誘導によってx方向に推進力を生成することが含まれている。
【００１５】
同様に、3次元モータ構成について、モータ力方程式、モータ駆動方程式、およびモータ制御パラメータ計算はx方向に推進力、ロレンツ力によるz方向への持ち上げ、そしてロレンツとマクスウェル力によるy方向への誘導を生成するために供される。付加的な実施形態には3次元モータ構成用にモータ力方程式、モータ駆動方程式、およびモータ制御パラメータ計算が含まれ、これらにはx方向に推進力、ロレンツ力によるz方向への持ち上げ、そしてロレンツとマクスウェル力によるy方向への誘導を生成するために供される。そしてまた別の実施形態には全てロレンツ力を使ってモータ力方程式、モータ駆動方程式、およびモータ制御パラメータ計算が含まれ、これらにはx方向に推進力、ロレンツ力によるz方向への持ち上げ、およびy方向への誘導を生成するために供される。
【００１６】
更なる実施形態には、オープンループ回転安定化、区別された力によるオープンループピッチ安定化、および配分された力によるオープンループピッチ安定化を含むオープンループ回転安定化による相駆動用のモータ力方程式、モータ駆動方程式、およびモータ制御パラメータ計算が含まれる。
【００１７】
図2Aに戻ると、装置10を処理する基板には、幾つかの搭載ポート12、環境的フロントエンドモジュール(EFEM)14、搭載ロック16、輸送室18、ひとつあるいは複数の処理モジュール20、およびコントローラー200が含まれていることがある。
【００１８】
EFEM 14には搭載ポート12から搭載ロック16まで基板を輸送可能な基板輸送装置（図には示されていない）が含まれることがある。搭載ポート12は複数の基板保管用金属容器を支持することが可能で、例えば、従来のFOUP金属狂喜あるいはその他の適切な基板保管装置などである。EFEM 14は搭載ロック16を通して輸送室18にインターフェースする。EFEM 14には更に、基板配列能力、バッチ取扱い能力、基板とキャリア識別能力あるいはその他を含んでいる場合がある。別の実施形態では、搭載ロック16は搭載ポート12と直接インターフェースし、搭載ロックがバッチ取扱い能力を持っているか、搭載ロックがFOUPからロックへ直接ウェーハーを移す能力を持っている場合がある。別の実施形態では、その他の搭載ポートと搭載ロック構成が供される。
【００１９】
図2Aにまだ関連して、処理装置10は例えば、200、300、450mm ウェーハー、フラットパネルディスプレー、あるいはその他適切の基板などの処理半導体基板用に使用される。それぞれの処理モジュールは例えば、エッチング、板金、金属被覆、リトグラフ、あるいはその他の基板処理技術などによって、ひとつあるいは複数の基板の処理が可能である。
【００２０】
少なくとも、基板輸送装置22は輸送室18に組み込まれている。この実施形態の中で、処理モジュール20が輸送室18の両側に取り付けられているが、他の実施形態において、処理モジュール20は室の片側に取り付けられるか、列あるいは縦面で反対側にそれぞれ取り付けられているか、輸送室18の反対側にお互いから離されて取り付けられているか、お互いに縦の方向に積み上げられている場合もある。
【００２１】
輸送装置22は通常、搭載ロック16と処理モジュール20あるいは処理室20の間の輸送基板用に輸送室18の中にひとつのキャリッジ24が置かれている。その他の実施形態では、複数のキャリッジが輸送装置に使用されている場合がある。更に、輸送室18は希望する長さと希望する数の処理モジュール20と連結できるよう、供される。輸送室18はその中に希望する数の輸送装置22を支持することが可能で、輸送装置22がいかなるような希望する処理モジュール20を輸送室18の上でお互い干渉し合わずに届くようにすることを可能にする。
【００２２】
この実施形態の中の輸送室18は通常六角形であるが、別の実施形態では、その他のふさわしい形を持っている場合がある。輸送室18は基板が処理モジュール20を通過することを可能にするよう、ポートが縦方向側壁18Sで形成されている。輸送室18には、輸送室に接続されている複数の処理モジュールの環境に相応する長さによって、大気、真空、超真空、不活性ガス、あるいはその他等の異なる環境的条件を含んでいる。ひとつの輸送室18のみが示されているが、基板処理に見合うよう、数に関係なく、輸送室を連結することができることを理解していなくてはならない。また、輸送室輸送室は中にひとつあるいは複数の処理モジュール20、搭載ロック16、あるいは搭載ポート12、あるいはひとつあるいは複数の処理モジュール20、搭載ロック16、あるいは搭載12を内部で延長し、輸送室18に輸送室を連結し、輸送メカニズムが侵入あるいは基板を処理モジュールに配られることを可能にすることを理解しなくてはならない。
【００２３】
輸送装置22はキャリッジ24を室18Fの前と室18Bの後との間の伸びているx軸に沿ってキャリッジ24を並進運動させるために、輸送室18に組み込まれている。輸送装置はまた、x軸に対して直角にy軸にそって誘導を供する。その他の実施形態では、輸送装置22はキャリッジをx軸とページの表面から突き出ているz軸に沿ってxとy軸に直角に並進運動させ、y軸に沿って誘導を供する。
【００２４】
キャリッジ24は自身で基板を輸送するか、基板輸送に適したその他のメカニズムを含む場合がある。例えば、キャリッジ24はひとつあるいは複数の基板、接合され他アーム、あるいは処理モジュールあるいは搭載ロック内で基板を拾うあるいは開放する基板用にエンドエフェクターを伸縮させるための可動な移動を保つよう、ひとつあるいは複数のエンドエフェクターに含まれる。実施形態によっては、キャリッジ24は側壁18Sに取り付けられている線形サポートあるいはドライブレールによって支持され、それには輸送室の床とトップを含み、室の長さを延長することによって、キャリッジ24が室の長さを横断することを可能にする。
【００２５】
輸送室18は幾つかの輸送区域18’、18’’を持っていて、複数の輸送装置がお互いに上を通過し、それは例えば、サイドレール、バイパスレールあるいは磁性停止区域であったりする。輸送区域は処理モジュールに関連した水平面によって定義された領域にある。また、輸送区域は処理モジュールに関連した垂直面によって定義された領域にある。
【００２６】
図2Bに関しては、コントローラー200にはコントローラー200の操作を制御するためのプログラムを持つ最低ひとつのコンピュータ読み込み可能媒体を持つCPU210が含まれている場合がある。多重通信用装置220と以下に解説されている巻き線を駆動するための増幅器230を持つ別のドライブ電子機器225が使用される。ドライブ電子機器225とコンピュータ読み込み可能媒体215は以下で解説されている機能と方程式を実行するためにどの組み合わせでもハードウェアとプログラムを供し、また、開示されている実施形態に応じた駆動機能を実施するために供される。開示されている実施形態の意味における回路の構成部分には、ハードウェア、ソフトウェアあるいはプログラム、または上述の2つの組み合わせが含まれている、と理解しなくてはならない。インターフェース235は輸送装置位置あるいは適用される力に関連した指示を受信するために含まれる。指示はユーザー、輸送装置と関連したセンサー、基板処理装置内の他のコントローラー、あるいは複数の基板処理装置を制御している制御システムから受信される。
【００２７】
コントローラー200は以下に解説されているように、巻き線を駆動し、多種多様の力の適用という結果になる。したがって、コントローラー200はオープンループとクローズドループ制御のための推進力、持ち上げおよび誘導力の好ましい組み合わせを積極的に生成するために巻き線を駆動する。
【００２８】
開示されている実施形態は輸送装置が水平と垂直に独立して可動できるよう、輸送装置を同時に動かし、中断させるひとつあるいは複数の線形ドライブシステムを実行する。したがって、複数の輸送装置はお互いにすれ違い、基板の輸送を互いに独立して行うことが可能である。実施形態により、それぞれの輸送装置は専用の線形ドライブモータによって動かされる。開示された実施形態は、更にあるいは別に、輸送装置が水平と垂直に独立して可動できるよう、輸送装置を同時に動かすひとつあるいは複数のロータリードライブシステムを実行する。
【００２９】
図3は開示された実施形態を実践するために適したモータの構成要素の略断面図である。モータは希望するように方向付けができる（示されている構成部分は一例として真上から見た場合を示している）。図3に示されている手本となる実施形態には、略図で示された手本となる線形推進力と誘導システム320が開示された実施形態に応じて、輸送装置22を動かすのに適しているように描かれている。一般的に、線形線形推進力と誘導システム320には巻き線セット322付きのフォーサーが含まれており、プラテン324を動かす（例えば、矢印Xによって示されたX方向）。実施形態によっては、プラテン324は適切なメカニズムあるいは構造によってz方向にて支持されている場合がある（示されていない）。この実施形態では、巻き線セット322は側壁330の内側あるいは外側に取り付けられており（輸送室18の上、横、あるいは床が含まれている）、室と側壁330によってプラテン324から隔離されている（フォーサー322とプラテン324との間で332の一部が間に置かれる）。その他の実施形態では、モータの巻き線が輸送室18の内側に設置されている。
【００３０】
プラテン324は例えば、プラテン324を巻き線セット322とインターフェースするためにひとつあるいは複数の磁石を持っている。他の実施形態で実現されるように、永久磁石は固定子の上に置かれ、巻き線は動かされたプラテンの上に置かれる。センサー336は例えば、耐磁性あるいはホールエフェクトセンサーはプラテン324の中に磁石の存在を感知し、正しい駆動を決めるために供される。更に、センサー336はプラテン324の正しい位置の定量のために使用される。
【００３１】
ポジションフィードバック装置340は正確な位置のフィードバック用に供される。装置340は例えば、誘電性あるいは光学性である。上述の誘電性の場合、励磁源342が供され、巻き線あるいはパターン346を励磁し、パターン346の間のカップリングを経由して、誘電的にレシーバに戻す。関連する段階と大きさの関係はプラテン324の場所を特定するのに使用される。IRタグのような識別タグ347が供され、リーダー348によって読み込まれ、局によってプラテン識別を決めるためにふさわしい局で供される。
【００３２】
別の実施形態では、巻き線セット322はプラテン324に搭載され、ひとつあるいは複数の磁石334は側壁330の内側あるいは外側に取り付けられる（輸送室の上、横、あるいは床を含む）。ひとつあるいは複数の磁石334は室と側壁330によってプラテン324から隔離される。他の実施形態では、ひとつあるいは複数の磁石334は輸送室18の室内に設置される。
【００３３】
図4は別の手本となる実施形態に応じた別のモータの構成を示した略図である。手本となるロータリー推進力と誘導システム410の真上から見た眺めは開示された実施形態に応じて示され、また、輸送装置22を動かすのにも適している。ロータリー推進力と誘導システム410には巻き線セット422を持つ固定子414があり、接線方向にローターの形で、プラテン425を動かす（図4の中で矢印Tによって示されている）。手本となる実施形態の中で描かれている固定子と回転子は例えば、2次元モータ部分の数を構成する（例としての目的で3つが示されている）3次元モータ（T力とX,Y力）を定義するために考慮され、以下でより詳しく解説する。プラテンあるいは回転子425は適切なメカニズムあるいは構造によって、z方向で支持されている（ページの平面に対して直角）。この実施形態では、固定子415は輸送室18の上、横、あるいは床を含む側壁330（図3）の外側あるいは内側に取り付けられ、側壁330によって室、プラテン、あるいは回転子425から隔離されている。別の実施形態では、固定子415は輸送室18の室内に設置されている。
【００３４】
磁石はプラテン425上に適切な構成で配分される。分かるように、別の統合では、巻き線が回転子の上と、固定子の永久磁石の上にある。開示された実施形態には巻き線セット422付きのプラテン425とインターフェースするために、最低2つの磁石430がある。ひとつあるいは複数のセンサー435は、例えば、耐磁性あるいはホールエフェクトセンサーで、プラテン425の中に磁石430があることを感知し、正しい駆動を決めるために供される。更に、センサー435はプラテン425の正しい位置の定量のために使用される。
【００３５】
別の実施形態では、巻き線セット422はプラテン425上に取り付けられ、磁石430は回転子415に取り付けられる。ひとつあるいは複数の固定子が取り付けられた磁石430は側壁330によって室とプラテン425から隔離される。他の実施形態では、磁石430は輸送室18の中にある。
【００３６】
図5は巻き線セット322、422の手本となる三相Y字状回路構成の略図である（図3と4を参照）。巻き線セット322、422には例えば三相あり、相0（350）、相1（355）、および相2（360）が増幅器回路365によって動かされる。
【００３７】
図6は例えば、増幅器回路370によって動かされる三相を含む巻き線セット322、422の手本となるデルタ構成を示す。
【００３８】
図7A-7Dはフォーサー321、422（図3と4も参照）とx方向に推進力を供する矢印によって指定されたプラテン324、425との間で動く力の方向、および、ロレンツとマクスウェル力から発生するy方向への誘導とロレンツ力からの手本となる実施形態を示す。図7A-7Dが線形推進力装置320の内容として示されている間、力の方向はロータリー推進力装置410にも適用される。 図7Aと7Bはフォーサー321、422とy方向における関連したマクスウェル構成部品によるx方向に適用される基本となる推進力であるプラテン324、425との間の力の方向を示し、図7Cと7Dは異なる動作特性のためにy方向に適用される誘導力となるプラテン425上で活動する力の方向を示す。 線形推進力装置320については、適用された力はx方向とプラテン324およびy方向におけるフォーサー321との間の隙間も含め、プラテン324の関連した位置の制御を供する。ロータリー装置410については、適用された力は接線T方向におけるプラテン425の関連した回転位置の制御を供し（図4を参照）、この実施形態では、xとy軸の平面における回転方向、およびプラテン425と固定子415との間の間隔の制御として定義されている。
【００３９】
図7A-7Dまでの実施形態のプラテン324、425は強磁性体材料から構成されている。ひとつあるいは複数の永久磁石334、430は別の極性の永久磁石を含んでいる。
【００４０】
この手本となる実施形態のために、モータ力方程式、モータ駆動方程式および式が指定された推進力と誘導力に基づいたモータ制御パラメータの計算は以下のようになる：
モータ力方程式
【００４１】
【数１】
0005517929.tif 000002
【００４２】
Fx     =      x方向で生成された力の合計(N)
Fy     =      y方向で生成された力の合計(N)
Fxj    =      x方向でj相によって生成された力、j = 0, 1, 2 (N)
Fyj    =      y方向でj相によって生成された力、j = 0, 1, 2 (N)
ij     =      電流の通っているj相、j = 0, 1, 2 (N)
Kfx    =      x方向における相の力の定数(N/A)
KfyL   =      y方向におけるロレンツ相の定数の力(N/A)
KfyM   =      y方向におけるマクスウェル相の定数の力 (N/A2)
x      =      x方向における位置 (m)
y      =      y方向における位置 (m)
θ      =      電気角(rad)
【００４３】
モータ駆動方程式は、例として、以下のように表される：
【００４４】
【数２】
0005517929.tif 000003
【００４５】
Iと△がモータ力のベクトルの大きさと方向を制御し：
I      =      相の電流の振幅(A)
△     =      電気角オフセット(rad)
（1.3）の観察から分かるように、例の中では、開示された実施形態には、x軸に沿った推進力からは別に制御可能であるy軸に沿った誘導力が発生するよう、電気角オフセット△を使って電気角θを調整することが含まれている。したがって、電気角θを電気角オフセット△によって調整すると、純粋な推進力を生成するための同じモータ駆動方程式がある程度お互いに独立して制御可能な推進力と誘導力の両方を生成するために使用される。
【００４６】
正弦波相電流は方程式（1.3）に応じて、空間ベクトル変調(SVM)を使って発生させることができ、それは例えば、三相Y字状回路巻き線構成のためにバス電圧の使用を最適化する。
【００４７】
xとY方向における結果としてのモータ力は一例として、
【００４８】
【数３】
0005517929.tif 000004
【００４９】
のように表現される：
【００５０】
【数４】
0005517929.tif 000005
【００５１】
（1.4）と（1.5）の中のある程度独立したモータ制御パラメータIと△は以下のように一例として得られる：
【００５２】
【数５】
0005517929.tif 000006
【００５３】
そこで
【００５４】
【数６】
0005517929.tif 000007
【００５５】
そして
【００５６】
【数７】
0005517929.tif 000008
【００５７】
開示された実施形態の目的に、ここで解説されている全ての円弧接線機能(atan)も四分円弧正反対の接線機能(atan2)として解釈される。「必要に応じて、言語を修正する」。
【００５８】
不均等性（1.18）は希望する力FｘとFｙ  のために強制を課する。これはつまり、ソリューションIと△を得るために、その種の強制が満たせる。（1.13）、（1.14）および（1.15）を考慮し、不均等性（1.18）は以下に書き換えられる：
【００５９】
【数８】
0005517929.tif 000009
【００６０】
拘束（1.19）とは、手本となる実施形態の中で希望する力がx方向に沿って与えられた場合、y方向に沿った力に対して最低限の物理的制限があることを意味する。
【００６１】
図7A-7Dの実施形態の中のプラテン324とフォーサー321は通常ある程度お互いに並行に保たれ、例えば、適切な構造、システムあるいは技術を使用する。図7A-7Dは力の方向が巻き線相0、相１、相2へ適用される異なる位置に依存する電流のためにx方向で推進構成要素を生成し、y方向で誘導構成要素を生成することを示している。
【００６２】
分かるように、巻き線セット322、422と強磁性プラテン324、425との間のマクスウェル力はお互いに惹き合うため、反対方向に力を生成するために、付加的なメカニズムが用いられる。これは例えば、ミラー構成要素の中で同じタイプの別の巻き線セットを使用することによって達成できる（示されていない）。手本となる実施形態の中には、推進と誘導力の間の拘束によって幾らかのカップリングがある（1.19）。例えば、特定の推進力を生成するために用いられる電流は幾らかの誘導力を発生する。ミラー構成要素の中にある同様のタイプの付加的な巻き線セットも希望すれば、付加的な誘導力のバランスを取るために使用され、ある程度の希望する大きさ用にx方向とy方向にそれぞれある程度切り離した力という結果になる。
【００６３】
図8はこの2次元実施形態のためのソリューションプロセス800を示す。ソリューションプロセス800はハードウェアあるいはソフトウェアとどのような組み合わせでも実行できる。プラテン324、425の計測されたx位置の座標805はフィードバック装置340（図3）から取り戻され、電気角定量回路810に供される。 電気角定量回路あるいはプログラム810は計測されたx位置座標805を2πと電気角θを定量するために巻き線セット322（図3B)のピッチを要因とする。計測されたy位置座標820はポジションフィードバック装置340（図3）から取り戻され、x方向のための予め定められた相の力の定数とy方向におけるロレンツとマクスウェル力のための予め定められた相の力の定数とが決定される相の力定数決定ブロック825に供される。xとy方向827での結果と希望する力は制御パラメータIと△をイールドするために、方程式（1.22）と（1.23）を用いるプログラム830あるいはパラメータ回路を制御するために適用される。電気角θ  815と制御パラメータIと△は各巻き線相のために駆動電流iを供するために方程式（1.3）を用いる。
【００６４】
図9A-9Dは、巻き線相0、相1、相2に加えられた異なる位置に依存した電流のためにロレンツ力を使ったx方向の推進力とマクスウェル力を使ったy方向の誘導力とを提供するフォーサー321（図3も参照）とプラテン324との間で作用する、矢印によって示された力ベクトルを示している。より詳しく述べると、図9Aと9Bは適用される最大推進力を本来もたらすプラテン324、425上に作用する力ベクトルを示し、図9Cと9Dはy方向への誘導と特にプラテン324、425上に作用する力の方向を示す。図7A-7Dの実施形態同様、図9A-9Dの実施形態のプラテン324、435は強磁性材料から構成され、永久磁石334、430は永久磁石910の別の極性を含み、巻き線セット322、422には3つの相がある。
【００６５】
この実施形態の中で、力のベクトルがx-y平面の中で作られ、x方向に推進構成要素、y方向に誘導構成要素が含まれている。線形推進実施形態320において、これはx方向へのフォーサーやy方向へのプラテン324とフォーサー321との間の間隔に関して強磁性プラテン324の関連する位置の制御を可能にする。ロータリー推進実施形態410においては、適用された力は、この実施形態でxとy軸の平面への回転方向として定義されているx方向へのプラテン425の関連する回転位置の制御と、プラテン425と固定子415との間の間隔の制御を供する。
【００６６】
上述のように、線形推進実施形態320プラテン324は適切なメカニズムあるいは構造によってz方向に支持されている。ロータリー推進実施形態410において、プラテンあるいは回転子425は適切なメカニズムあるいは構造によって、z方向に支持されている（ページの平面に対して直角）。
【００６７】
図9A-9Dの実施形態は推進用にロレンツ力を使用し、誘導用にマクスウェル力を使用する。y方向に沿ったロレンツ構成要素はマクスウェル構成要素に比べて取るに足らないものであると推定される。上述のように、巻き線と強磁性のプラテンとの間の力惹き合うため、反対方向への力を生成するために、付加的なメカニズム（示されていない）が使用される。これは、例えば、ミラー構成で同様のタイプの別の巻き線一式を使って達成することができる。前述したように、希望する推進力を生成するために推進力と誘導力との間の切断はミラー構成に同様のタイプの付加的な巻き線一式を配置することによって有効となる。
【００６８】
図9A-9Dの実施形態用のモータ力方程式は以下のように示される：
【００６９】
【数９】
0005517929.tif 000010
【００７０】
そこで
Fx     =      x方向へ生成された力の合計(N)
Fy     =      y方向へ生成された力の合計(N)
Fxj    =      x方向へのj相によって生成された力j = 0, 1, 2 (N)
Fyj    =      y方向へのj相によって生成された力j = 0, 1, 2 (N)
ij     =      相を通る電流j, j = 0, 1, 2 (N)
Kfx    =      x方向への相の力の定数(N/A)
Kfy    =      y方向への相の力の定数(N/A2)
x      =      x方向における位置 (m)
y      =      y方向における位置(m)
θ     =      電気角(rad)
【００７１】
モータの駆動方程式は例えば、以下のようになる：
【００７２】
【数１０】
0005517929.tif 000011
【００７３】
Iと△が制御パラメータで：
I      =      相電流の振幅 (A)
△     =      電気角のオフセット(rad)
方程式（2.3）は（1.3）と同じで、電気角オフセット△を使って電気角θを調整することはy軸沿いに誘導力を生成し、x軸沿いには推進力を生成することに注意しなくてはならない。したがって、電気角オフセット△によって電気角θを調整することによって、純粋な推進力を生成するための同じモータの駆動方程式が前述されているように、お互いからある程度切り離すために、推進力と誘導力の両方を生成するために使用される。
【００７４】
三相Y字状回路構成における巻き線セット322によって、正弦波相電流が方程式（2.3）に応じて、間隔ベクトル調整を使って発生する。
【００７５】
結果としてのモータ力は：
【００７６】
【数１１】
0005517929.tif 000012
【００７７】
そして推進力と誘導力のモータ力連結は以下のように表される：
【００７８】
【数１２】
0005517929.tif 000013
【００７９】
xとy方向への特定の力のための独立した制御パラメータIと△は以下のように得る：
【００８０】
【数１３】
0005517929.tif 000014
【００８１】
図9Aは相を0の電気角(θ)、0の電気角オフセット（△）、電流が通る0の相、Ｉｓｉｎ（２π／３）の1相を通る電流、およびＩｓｉｎ（２π／３）の2相を通る電流による相を動かすことによってx軸沿いに力が発生する典型的な方向915、920、925、930が示され、x方向(Fx)へ生成された力の合計が方程式3とy方向(Fy)へ生成された力の合計量は１．５ＩＫfxである。
【００８２】
図9Bは方程式3の電気角(θ)による相 、0の電気角オフセット（△）、電流が通る0の相、Ｉｓｉｎ（７π／６）の1相を通る電流、およびＩｓｉｎ（１１π／６）の2相を通る電流による相を動かすことによってx軸沿いに力が発生する典型的なベクトル932、934、936、938、940、942が示され、x方向(Fy)へ生成された力の合計が１．５ＩＫfxとy方向(Fy)へ生成された力の合計量は１．５Ｉ2Ｋfyである。
【００８３】
図9Cは0の電気角(θ)による相 、π/2の電気角オフセット（△）、電流が通る-Iの0の相、Isin(p/6)の1相を通る電流、およびIsin(5p/6)Isin(p/6)の2相を通る電流による相を動かすことによってx軸沿いに力が発生する典型的なベクトル944、946、948、950、952、954が示され、x方向(Fx)へ生成される力の合計量が0で、y方向(Fy)へ生成された力の合計量は１．５Ｉ2Ｋfyである。
【００８４】
図9Dはπ/2の電気角(θ)による相 、π/2の電気角オフセット（△）、電流が通る0の0相、Isin(2p/3)の1相を通る電流、およびIsin(4p/3)の2相を通る電流による相を動かすことによってy軸沿いに力が発生する典型的なベクトル956、958、960、962が示され、x方向(Fx)へ生成される力の合計量が0で、x方向(Fx)へ生成された力の合計が0とy方向(Fy)へ生成された力の合計量は１．５Ｉ2Ｋfyである。
【００８５】
図10は上述されているように、x方向にロレンツ力による推進構成要素、y方向にマクスウェル力によって誘導構成要素を生成するために駆動を行うための手本となるソリューションプロセス1000の図を示したものである。 ソリューションプロセス1000はどのハードウェアとソフトウェアの組み合わせにおいても実行可能である。プラテン324、425の計測されたx位置座標はポジションフィードバック装置340（図3）から取り戻すことができ、電気角定量回路あるいはプログラム1010に供される。1005電気角定量回路あるいはプログラム1010は計測されたx位置座標1005を2πと巻き線セット322（図B）のピッチを計算に入れ、電気角θ 1015を決める。計測されたy位置座標1020はポジションフィードバック装置340（図3）から取り戻され、xとy方向用の予め決められた相の力定数が得られる相力定数定量ブロック1025に供される。xとy方向1027への結果と希望する力はパラメータ回路あるいはプログラム1030に適用され、制御パラメータIと△をイールドするために、方程式（2.8）と（2.9）を行う。電気角θ 1215と制御パラメータIと△は各巻き線相用に駆動電流iを供するための方程式を使用する駆動機能1035に適用される。
【００８６】
図11A-11Dは矢印によって指定されたフォーサー321（図3を参照）とプラテン324との間で動く力のベクトルを示した代表的なモータの別の横断面略図で、x方向に推進、ロレンツ力を使ってy方向に誘導という結果になる。より詳しく述べると、別の手本となる実施形態に応じて、図11Aと11Bはフォーサー321、422とプラテン324、425との間で動く力のベクトルを示し、それらは特にy方向に誘導、という結果になる。図11A-11Dの実施形態において、プラテン324、425（図3-4を参照）は非強磁性材料から構成されており、永久磁石334、430には別の極性を持つ永久磁石1110を含む。線形推進実施形態320において、フォーサー321も非強磁性材料から構成されている。ロータリー推進実施形態410においては、固定子415が非強磁性材料から構成されている。
【００８７】
図11A-11Dは相0、１、および2をエネルギー化するために使用される異なる動力機能の異なる力の図を示す。実施形態はx方向への推進構成要素とy方向への誘導構成要素を含むx-y平面に力のベクトルを生成する。
【００８８】
線形推進実施形態320の中で、x方向のフォーサー321に関するプラテン324の位置とy方向のフォーサー321は独立した方法で制御される。上述されたように、プラテン324とフォーサー321はお互いに例えば、適切なメカニズムを使ってある程度並行に保たれるよう制御される。同様に、ロータリー推進実施形態410においては、この実施形態ではxとy軸の平面で回転式（例接線）方向、およびプラテン425とフォーサー422との間の間隔の制御として定義されたx方向へのプラテン425の回転位置の制御を供する適用された力である。分かるように、固定子全体に関する間隔は2次元量（ベクトル）で、その反面独立したフォーサー部分に関する間隔は与えられたフォーサー部分によって制御可能なスカラーである（他のフォーサーも貢献している）。プラテンあるいは回転子425は適切なメカニズムあるいは構造によってz方向に支持される（ページの平面に対角）。
【００８９】
実施形態は永久磁石の磁場を対象とした巻き線への位置依存型電流を適用することによって作られるロレンツ力を使用する。
【００９０】
以下のモータ力方程式が使用される：
【００９１】
【数１４】
0005517929.tif 000015
【００９２】
そこで
Fx     =      x方向に作られる力の合計 (N)
Fy     =      y方向に作られる力の合計 (N)
Fxj    =      x方向にj相によって作られた力 j = 0, 1, 2 (N)
Fyj    =      y方向にj相によって作られた力  j = 0, 1, 2 (N)
ij     =      電流が通る相  j, j = 0, 1, 2 (N)
Kfx    =      x方向への相の力の定数 (N/A)
Kfy    =      y方向への相の力の定数 (N/A)
x      =      x方向における位置(m)
y      =      y方向における位置(m)
θ     =      電気角(rad)
【００９３】
手本となる実施形態の中で、モータの駆動方程式は、以下のようになる：
【００９４】
【数１５】
0005517929.tif 000016
【００９５】
そこで Iと△がモータ力のベクトルの大きさと方向をそれぞれ制御する。より詳しく述べると：
I      =      相の電流の振幅(A); と
Δ      =      電気角オフセット (rad)
方程式（3.3）、（2.3）、および（1.3）は同じであることに注意する。したがって、上記の実施形態同様、電気角オフセット△を使って電気角θを調整することはy軸に沿って誘導力、x軸に沿って推進力を作る。したがって、電気角オフセット△による電気角θを調整することによって、純粋な推進力を作るための同じモータ駆動方程式がお互いにある程度切り離される推進力と誘導力の両方を作るために使用される。
【００９６】
三相Y字状回路構成における巻き線セット322、422によって、方程式（3.3）に応じた正弦波相電流が空間ベクトル変調を使って生成することができる。
【００９７】
以下のモータ力が結果である：
【００９８】
【数１６】
0005517929.tif 000017
【００９９】
そして独立した制御パラメータIと△の値は以下から得る：
【０１００】
【数１７】
0005517929.tif 000018
【０１０１】
図11Aは相を0の電気角(θ)、0の電気角オフセット（△）、0の0相を通る電流、Ｉｓｉｎ（２π／３）の相1を通る電流、Ｉｓｉｎ（４π／３）の相2を通る電流を動かすことからx軸に沿った力となり、x方向(Fx)に作られた力の合計は１．５ＩＫfx、およびy方向(Fy)における力の合計量は0である。
【０１０２】
図11Bは相を方程式3の電気角(θ)、0の電気角オフセット（△）、Iの相０を通して電流、Ｉｓｉｎ（７π／６）の相1を通して電流、およびＩｓｉｎ（１１π／６）の相2を通して電流によって相を動かすることからx軸沿いに力が発生し、x方向(Fx)  において作られた力の合計は１．５ＩＫfx、およびy(Fy)方向における力の合計量は0となる手本となるベクトル1132, 1134, 1136, 1138, 1140, 1142である。
【０１０３】
図11Cは相を方程式3の電気角(θ)、π/2の電気角オフセット（△）、-Iの相0を通して電流、Ｉｓｉｎ（π／６）の相1を通して電流、およびＩｓｉｎ（５π／６）の相2を通して電流によって相を動かすることからy軸沿いに力が発生し、x方向(Fx)  において作られた力の合計、およびy(Fy)方向における力の合計量は１．５ＩＫfyであり、手本となるベクトル1144、 1146、 1148、 1150、 1152、 1154である。
【０１０４】
図11Dは相をπ/2の電気角(θ)、π/2の電気角オフセット（△）、0の相0を通して電流、  Ｉｓｉｎ（２π／３）の相1を通した電流およびＩｓｉｎ（４π／３）の相2を通して電流によって相を動かすることからy軸沿いに力が発生し、x方向(Fx)  において作られた力の合計が0、およびy(Fy)方向における力の合計量は１．５ＩＫfyであり、手本となる方向1156、 1158、 1160、 1162である。別の実施形態では、図11A-11Dに示されているものに対して一般的に、マクスウェルタイプの力の影響を排除するために強磁性材料が避けられる。
【０１０５】
図12は上述されている推進と誘導構成部分を作るための駆動を行うソリューションプロセス1200の図を示す。ソリューションプロセス1200はどのハードウェアあるいはソフトウェアと組み合わせて実行しても構わない。プラテン324、425の計測されたx位置座標1205はポジションフィードバック装置340（図3）から取り戻され、電気角回路1210に供される。電気角定量回路1210は計測されたx位置座標1205を2πと巻き線セット322（図3B）のピッチによって因数分解し、電気角θ 1215を決める。計測されたy位置座標1220はポジションフィードバック装置340（図3）から取り戻され、xとyの予め決められた相の力定数が得られる相の力定数定量ブロック1225へ供される。xとy方向1227における結果と希望する力は制御パラメータIと△をイールドする方程式（3.6）と（3.7）を実行するパラメータ回路構成部分を制御するためあるいは回路構成部分またはプログラム1230に適用される。電気角θ 1215と制御パラメータIと△は各巻き線相に対して駆動電流を供する方程式（3.3）を実行する駆動機能1235に適用される。
【０１０６】
図20A-20Dを参照すると、別の手本となる実施形態に応じたモータの横断面図が示されており、異なる反応力状態（例、最大推進図20A-20Bと最大誘導図20C-20D）とフォーサーとプラテン（例、θ  =0、θ  =π/2）との間の異なる電気位置用にフォーサー321’とプラテン324’との間で活動する力のベクトルが描かれている。図20A-20Dに示されている手本となる実施形態の中のモータ構成は一般的に図3，4と7、9および11A-11Dに示され、前述されたものと似ている（そして同様の機能も同じように番号が振られている）。手本となる実施形態の中でプラテン上の磁石配列2010は例えば、強磁性を支持する材料の上に取り付けられ、したがって、モータはロレンツとマクスウェル力の両方を使用する。別の実施形態では、磁石配列は磁性材料の支持なしで置かれる。示されている手本となる実施形態では、フォーサー321’の巻き線配置が約π/3の間隔で置かれた相（例、相1、相2、相3）を持っている。分かるように、駆動方程式を持っている（手本となる実施形態では、一般的な式：
i = I sin[θ(x)-Δ+(π/3)i], i = 0,1,2)：
が図7A-7D、9A-9D、および11A-11Dに示され、前述されたように、同じ力の方向を発生するために、前述されたものと同様な方法で使用される（例は(1.1)-(1.23)を参照）。他の実施形態では、巻き線相はその他の適切な電気間隔で配置される。
【０１０７】
図13Aは3次元モータを持つ線形推進システムの略図である（例として、2台の3次元モータが示されている）。手本となる線形推進システムはロレンツ力を使ってx軸沿いに推進力を供し、ロレンツとマクスウェル力を使ってy軸沿いに誘導を供する物を示している。図4のロータリーモータ実施形態も3次元アプリケーション用に適応するべきことだと理解していただきたい。
【０１０８】
図13Aの中の実施形態には、輸送装置1305の片側に配置されている巻き線セット1310、1320、そして輸送装置1305の反対側に巻き線セット1315、1325が配置されていることが含まれている。巻き線セット1310、1315、1320、1325は増幅器1330によって動く。増幅器1330は巻き線セット1310、1315、1320、1325の個別の巻き線1365を別々あるいはひとまとめで動かすことが可能な多重チャンネル増幅器である。巻き線セット1310と1325は同じ方向を持ち、巻き線セット1315と1320から90度方向付けされている。
【０１０９】
輸送装置1305には磁石プラテン1335、1340が含まれている。磁石プラテン1335、1340は磁石の配列として配置され、輸送装置1305のそれぞれの反対側1345、1350の長さに沿って伸びている。ひとつの実施形態において、磁石の配列は別の北の極1355と南の極1360が巻き線セットに向いている。ポジションフィードバックシステムは、例えば、ポジションセンサー1390、1395の適切な数（例、ホールエフェクトセンサー）が例えば、輸送装置1305のx、y、とz座標の位置を感知するために供される。その他の適切なセンサーシステムを使用しても構わない。
【０１１０】
図13B-1-13B2は開示された実施形態と一緒に使用される磁石の配列のそれぞれ異なる典型的な配置1370、1370’を示す。図13B1に示されている手本となる実施形態では、磁石の列が曲がっているか、NとSの極性を持った別の列が外側に向いている。図13B2に示されている手本となる別の極性では、X方向に関連して希望するように角度がついている列に沿った別の極性に磁石が配置されている。その他の磁石の配列も使用される。
【０１１１】
図13Cは巻き線セット1310、1320、1315、1325（図13Aを参照）で配置されている個別の巻き線1365の典型的な配列を示す。この配列で、別の巻き線セット1365A、1365Bは90度オフセットの方向を向いている。示されている手本となる実施形態では、巻き線方向はXとZ軸とそれぞれ配列されている。
【０１１２】
図13D1に触れると、別の手本となる実施形態に応じた巻き線配列の略図が示されている。図13D1の中の手本となる実施形態には2つの巻き線区分1365A’と1365B’が描かれていて、それらは用例として、図13Aの中の巻き線セット1310、1320、1315、1325用に使用される。別の実施形態では、より多く、あるいはより少ない巻き線区分がある。手本となる実施形態では、巻き線区分は一般的に台形構成と呼ばれ、巻き線がX、Z軸に希望する角度にピッチされている。区分1365A’、1365B’の巻き線は対称的に反対のピッチを持っており、それぞれが図13D1に示されているように、力Fa、Fbを発生する。手本となる実施形態では、巻き線が重複している。別の実施形態では、巻き線はどのようにも希望する構成となっている。
【０１１３】
図13D2は開示された実施形態と一緒に使用する個別の巻き線の別の実施形態を示す。図13D2では、個別の巻き線1380と1385はお互いに90度向いており、重複するような配列で配置されている。巻き線のその他の適切な配列も意図されている。
【０１１４】
図13Aに再度戻ると、モータ力方程式が例えば次のように表される：
【０１１５】
【数１８】
0005517929.tif 000019
【０１１６】
そこで
【０１１７】
【数１９】
0005517929.tif 000020
【０１１８】
以下の公称値を使って：
Fa     =      a-方向で作った力の合計(N)
Fb     =      b-方向で作った力の合計(N)
Fx     =      x-方向で作った力の合計(N)
Fy     =      y-方向で作った力の合計(N)
Fz     =      z-方向で作った力の合計(N)
FAaj   =      a-方向で巻き線セットAのj相で作った力  j = 0, 1, 2 (N)
FAy    =      y-方向に巻き線セットAで作った力の合計(N)
FAyj   =      y-方向で巻き線セットAのj相で作った力、j = 0, 1, 2 (N)
FBbj   =      b-方向で巻き線セットBのj相で作った力 j = 0, 1, 2 (N)
FBy    =      y-方向に巻き線セットBで作った力の合計(N)
FByj   =      y-方向で巻き線セットBのj相で作った力 j = 0, 1, 2 (N)
IA     =      巻き線A用の相電流の振幅(A)
IB     =      巻き線B用の相電流の振幅(A)
iAj    =      巻き線セットAのj相を通る電流  j = 0, 1, 2 (N)
iBj    =      巻き線セットBのj相を通る電流j = 0, 1, 2 (N)
KAa    =      a-方向に巻き線セットAの相の力の定数(N/A)
KBb    =      b-方向に巻き線セットBの相の力の定数(N/A)
KAL    =      y-方向に巻き線セットAのロレンツ相の力の定数(N/A)
KAM    =      y-方向に巻き線セットAのマクスウェル相の力の定数(N/A2)
KBL    =      y-方向に巻き線セットBのロレンツ相の力の定数(N/A)
KBM    =      y-方向に巻き線セットBのマクスウェル相の力の定数(N/A2)
x      =      x方向における位置(m)
y      =      y方向における位置(m)
z      =      z方向における位置(m)
a      =      A 巻き線セットAの角度の方向(rad)
g      =      巻き線セットBの角度の方向(rad)
ΔA     =      巻き線セットAのための電気角オフセット(rad)
ΔB     =      巻き線セットBのための電気角オフセット(rad)
θA     =      巻き線セットAのための電気角(rad)
θB     =      巻き線セットBのための電気角(rad)
RpA    =      巻き線セットAの相抵抗(Ohms)
RpB    =      巻き線セットBの相抵抗(Ohms)
b      =      Y-方向の力は巻き線セットAとBとの間の因数のバランスを取る（装置なし）
【０１１９】
図14はaが力Fa  とbが力Fb  の方向を表す3次元モータ構成実施形態の巻き線セットの方向を示す。
【０１２０】
一例のために、次のモータ駆動方程式が使用される：
【０１２１】
【数２０】
0005517929.tif 000021
【０１２２】
そこで巻き線セットAとBによって作られる力の方向のIA, ΔA, IB, ΔB 制御の大きさと方向。
【０１２３】
方程式（4.6）と（4.7）は上記の（3.3）、（2.3）と（1.3）に酷似していることに注意する。したがって、電気角θA, θB   を電気角オフセットΔ A, ΔB によって調整すると、同じモータ駆動方程式がx方向での一次元推進力を作るため、ある程度切り離されるy方向の誘導力とx方向の推進力を含む2次元力が使用され、およびある程度お互いに切り離されるx方向とz方向両方への推進力とy方向への誘導力を含む3次元が使用される。
【０１２４】
言い換えると、電気角オフセットによって電気角を調整すると、最低一次元、2次元、3次元のある程度独立して制御可能な力が駆動方程式の共通セットを使って、モータの中で生成される。
【０１２５】
方程式（4.4）と（4.5）に応じた正弦波相電流は、例えば、空間ベクトル変調を使って三相Y字状回路の巻き線構成のために発生することが可能である。結果となるモータの力は例として次のように表される：
【０１２６】
【数２１】
0005517929.tif 000022
【０１２７】
外れた台形巻き線を使った実施形態（図13D1を参照）の場合：
【０１２８】
【数２２】
0005517929.tif 000023
【０１２９】
そこで直角の線形巻き線を使った実施形態（図13D2を参照）の場合：
【０１３０】
【数２３】
0005517929.tif 000024
【０１３１】
巻き線セット用の独立した制御パラメータIA, IB および ΔA, ΔB  は例えば以下のよう
になる：
【０１３２】
【数２４】
0005517929.tif 000025
【０１３３】
そこで
【０１３４】
【数２５】
0005517929.tif 000026
【０１３５】
（4.16）から（4.19）までのソリューションには、希望する力Fx, Fzおよび Fy  が与えられて、所見IA, ΔA, IB, および ΔB  を含む。これは例えば、以下の「力のバランスを取る状態」を強制することによって得られる：
【０１３６】
【数２６】
0005517929.tif 000027
【０１３７】
そこで
【０１３８】
【数２７】
0005517929.tif 000028
【０１３９】
が巻き線セットAとBそれぞれのy方向への力の貢献である。パラメータb  はy方向沿いの2つの巻き線セットとの間の関連する力の貢献を表す。もし、例えば、b=1  の場合、両方の巻き線セットがy力構成要素のために同じ貢献力を持っている。bは任意の時点で既知であり、定数でなくても構わない。
【０１４０】
手本となる実施形態において、モータ制御パラメータは以下のように表される：
【０１４１】
【数２８】
0005517929.tif 000029
【０１４２】
そこで、
【０１４３】
【数２９】
0005517929.tif 000030
【０１４４】
と
【０１４５】
【数３０】
0005517929.tif 000031
【０１４６】
推進力と誘導力のモータ力連結は以下のように表される：
【０１４７】
【数３１】
0005517929.tif 000032
【０１４８】
図13Aについてまだ触れるが、手本となる実施形態に応じた推進システムを持つ磁性的に浮揚した材料輸送システムには、反対の印を持つy力を発生する誘導システムの反対側に別の巻き線セット（1310、1325、1320、1315）があり、コントローラーがXとZ力からのY力をある程度切り離すために希望する反対側の巻き線の制御に影響することがある（前述されたように）。
【０１４９】
図15はx方向に推進力とロレンツ力を使ってz方向への持ち上げと上述のy方向にロレンツとマクスウェル力による誘導構成要素を生成するための駆動を行うためのソリューションプロセス1500の図を示す。ソリューションプロセス1500はどのハードウェアとソフトウェアの組み合わせでも行うことができる。計測されたxとzポジション座標1505はレシーバ1395（図13A）から取り戻され、xとzポジション座標をaとbの位置に移すポジション変換回路1510に供される（図14）。結果は電気角定量回路1515に供される。
【０１５０】
電気角定量回路1515は電気角θa  とθb  を決めるために2πと巻き線のピッチを因数分解する。計測されたyポジション座標1520はセンサーから取り戻され（図13Aのセンサー1390、1395に酷似）、aとb方向におけるAとB巻き線セットが予め決められた相の力の定数によって得られる相の力の定数の定量ブロック1525に供される。更に、y方向における巻き線セットAとB用のロレンツとマクスウェル相力定数が得られる。xとz方向1530における希望する力は回路あるいはaとb方向にxとz方向力に移すプログラム1535実行方程式（4.20）と（4.21）に適用される。aとb方向における力、相の力の定数の定量ブロック1525の結果、およびy方向1537の希望する力が巻き線セットAとBのための制御パラメータIA, IB および ΔA, ΔB  をイールドするために、プログラム1540が方程式（4.56）から（4.59）を使用するか、パラメータ回路を制御するために適用される。電気角θa およびθb  と巻き線セットAとB用の制御パラメータIA, IB および ΔA, ΔB  が駆動機能1545に適用され、巻き線セットAとBのそれぞれの巻き線相jのための駆動電流ia と ib  を供し、方程式（4.6）を実行する。
【０１５１】
図13Aの実施形態はまた、ロレンツ力によってx方向へ推進力、z方向に持ち上げ、およびマクスウェル力によってy方向に誘導を供するように設計される。
【０１５２】
上述したように、以下のモータ力方程式が一例として、以下のように定義される：
【０１５３】
【数３２】
0005517929.tif 000033
【０１５４】
そこで
KAy    =      y方向における巻き線セットAの相力定数(N/A2)
KBy    =      y方向における巻き線セットBの相力定数(N/A2)
【０１５５】
また、以下のモータ駆動方程式も使用される：
【０１５６】
【数３３】
0005517929.tif 000034
【０１５７】
上述されているように、（5.4）と（5.5）はそれぞれ（4.6）と（4.7）と同じであり、（3.3）、（2.3）、および（1.3）と似ている。電気角オフセットΔA,ΔB  によって巻き線セットの電気角θA, θB  を調整すると、ある程度お互いから切り離される最低1次元、2次元、および3次元の力を生成するために同じモータ駆動方程式が使用される。ここで説明されているその他の実施形態については、方程式（5.4）と（5.5）に応じた正弦波相電流が巻き線セットを構成する三相Y字状回路巻き線のために空間ベクトル変調を使って発生する。
【０１５８】
モータの力は例えば、以下のようになる：
【０１５９】
【数３４】
0005517929.tif 000035
【０１６０】
推進と誘導力のモータ力の連結は以下のように表される：
【０１６１】
【数３５】
0005517929.tif 000036
【０１６２】
外された台形巻き線を使用した実施形態については：
【０１６３】
【数３６】
0005517929.tif 000037
【０１６４】
その間、直角の線形巻き線を使用した実施形態については：
【０１６５】
【数３７】
0005517929.tif 000038
【０１６６】
巻き線セットAとB用の独立した制御パラメータIA, IB および ΔA, ΔBは以下に起因する：
【０１６７】
【数３８】
0005517929.tif 000039
【０１６８】
そこで
【０１６９】
【数３９】
0005517929.tif 000040
【０１７０】
図16は上述されているように、ロレンツ力を使ってxとz方向に推進構成部分、マクスウェル力を使ってy方向に誘導構成部分を生成するための駆動を行うためのソリューションプロセス1600の図を示す。 ソリューションプロセス1600はハードウェアあるいはソフトウェアのどの組み合わせでも使用できる。計測されたxとzポジション座標1605はレシーバ1395（図13A）から取り戻され、xとzポジション座標をaとb位置に移すプログラム1610あるいは位置変換回路に供される（図14）。結果は電気角定量回路1615に供される。
【０１７１】
電気角定量回路1615はaとbの位置を2πと巻き線のピッチを因数分解し、電気角θaおよびθbを決める。計測されたyポジション座標1620はセンサー（センサー1390、1395図13Aに酷似）から取り戻され、相の力の定数の定量ブロック1625に供され、a、b、およびy方向におけるAとB巻き線セット用の予め決められた相の力の定数が得られる。xとz方向1630における希望する力はxとz方向力をaとb方向への力に移す方程式（5.20）と（5.21）を使用するプログラム1635あるいは回路に適用される。aとb方向における力、相の力の定数定量ブロック1625の結果、およびy方向1637における希望する力はAとB組を巻くための制御パラメータIA, IB および ΔA, ΔB   をイールドするのに方程式（5.16）から（5.19）を使用するプログラムあるいはパラメータ回路を制御するために適用される。電気角θa およびθbとAとB組を巻くための制御パラメータIA, IB および Δ, ΔB  が駆動機能1645に適用され、方程式（5.4）と（5.5）を使ってAとB組を巻くための各巻相jに対して駆動電流ia および ibを供する。
【０１７２】
図13Aの実施形態はまた、x方向に推進力、z方向に持ち上げ、およびロレンツ力を使ってy方向に誘導を供する3次元力を供するように設計されている。
【０１７３】
この場合、モータ力方程式は前例では、以下のように表される：
【０１７４】
【数４０】
0005517929.tif 000041
【０１７５】
モータ駆動方程式は、例えば、以下のようになる：
【０１７６】
【数４１】
0005517929.tif 000042
【０１７７】
そこで、再びj = 0, 1 と 2 がそれぞれ0、1、および２を表し、IA, ΔA, IB, ΔB   がAとB組を巻くことによって生成される力のベクトルの大きさと方向を制御するための独立したパラメータである。
【０１７８】
他の実施形態については、（6.5）と（6.6）はそれぞれ（5.4）と（5.5）、および（4.6）と（4.7）と同じで、また、（3.3）、（2.3）、および（1.3）と酷似している。電気角オフセットΔA, ΔB    によって電気角θA, θB を調整すると、同じモータ駆動方程式がお互いから切り離された最低1次元、2次元、および3次元の力を生成するために使用される。
【０１７９】
方程式（6.6）と（6.7）に応じた正弦波相電流は例えば三相Y字回路巻き線構成用に空間ベクトル変調を使って生成することができる。
【０１８０】
以下のモータ力方程式は以下のような結果になる：
【０１８１】
【数４２】
0005517929.tif 000043
【０１８２】
外れた台形巻き線を使った手本となる実施形態（図13D1を参照）：
【０１８３】
【数４３】
0005517929.tif 000044
【０１８４】
その間、直角の線形巻き線を使った手本となる実施形態（図13D2を参照）：
【０１８５】
【数４４】
0005517929.tif 000045
【０１８６】
Fx, Fyおよび Fz の意味において、IA, ΔA, IB および ΔBを解くには、力のバランス状態が例えば以下のように使用される：
【０１８７】
【数４５】
0005517929.tif 000046
【０１８８】
パラメータb  は例えば以下に説明されているように、特定の規準を使うことで知られている。制御パラメータはしたがって、例えば、以下のように定義される：
【０１８９】
【数４６】
0005517929.tif 000047
【０１９０】
そして:
【０１９１】
【数４７】
0005517929.tif 000048
【０１９２】
そこで例えば：
【０１９３】
【数４８】
0005517929.tif 000049
【０１９４】
図17は例えば上述されているように、全てロレンツ力によってy方向に誘導構成部分、xとz方向にある程度切り離された推進構成部分を生成するための駆動を行うためのソリューションプロセス1700の図を示す。ソリューションプロセス1700は図16のソリューションプロセスに酷似しており、ハードウェアとソフトウェアのどの組み合わせにおいても実行できる。計測されたxとyポジション座標1705はセンサー（センサー1390、1395図13A同様のもの）から取り戻され、xとzポジション座標をaとb位置に移す位置変換回路あるいはプログラム1710に供される（図14）。結果は電気角定量回路1715に供され、電気角θaおよびθbを決めるために巻き線のピッチと2πによってaとb位置を因数分解する。計測されたy座標ポジション1720はレシーバ1395から取り戻され、相力定数定量ブロック1725に供され、a、b、およびy方向におけるAとBのワイディングセット用の予め決められた相の力の定数が得られる。xとz方向1730における希望する力は回路1735に適用され、方程式（6.22）と（6.23）を使用し、xとz方向力をaとbの方向への力に移す。aとb方向への力、相の力の定数定量ブロック1725の結果、およびy方向1737における希望する力はパラメータ回路に適用されるか、プログラム1740が方程式（6.19）から（6.22）を使って巻き線セットAとBのために制御パラメータIA, IB および ΔA, ΔB   をイールドする。巻き線セットAとB用の電気角θaおよびθbと制御パラメータIA, IB および ΔA, ΔBは駆動機能1745に適用され、方程式（5.4）と（5.5）を使用し、巻き線セットとAとBのそれぞれの巻き線相jのために駆動電流ia および ibを供する。
【０１９５】
上記の実施形態の中で説明されているパラメータb  の選択は異なる最適化規準によって得られる。関係している力のタイプによって、異なる規準が使用できる。例えば、ロレンツ力しかない場合、力の比率規準はより適切になる。もし後方電動力(BEMF)の効果が関係している場合、力の比率はそれに見合うよう、修正できる。もしマクスウェル力も関係している場合、bの選択は相振幅電流の比率に基づいて使用可能である。付加的な規準は巻き線によって消費される電力に基づいている。複数の規準が以下に説明されている。
【０１９６】
例えば、上述の実施形態の中にロレンツ力のみがあると仮定すると、ひとつの考えられる規準はb  を選択し、巻き線セットAとBの貢献が最大定格電流と結果的にy方向に沿った最大定格電流を考慮して選択することである。この規準は例えば、以下のように表される：
【０１９７】
【数４９】
0005517929.tif 000050
【０１９８】
そこで
【０１９９】
【数５０】
0005517929.tif 000051
【０２００】
（6.16）条件を使用し、
【０２０１】
【数５１】
0005517929.tif 000052
【０２０２】
規準（7.1）の一般化はBEMFの効果を考慮して得られ、バスあるいは供給電圧(Vbus)が0ではないように、最大可能相の電流振幅を制限する。
【０２０３】
巻き線セットAとBのための最大相の電流振幅は例えば、バス電圧、相抵抗、BEMFおよびモータ速度の意味で以下のように表される：
【０２０４】
【数５２】
0005517929.tif 000053
【０２０５】
IAMax  =      巻き線A用の相電流の最低定格振幅(A)
IBMax  =      巻き線B用の相電流の最低定格振幅(A)
wA     =      巻き線セットA用機械的角速度(rad/sec)
wB     =      巻き線セットB用機械的角速度(rad/sec)
【０２０６】
三相Y字状回路で巻く巻き線セット
【０２０７】
【数５３】
0005517929.tif 000054
【０２０８】
およびデルタ巻き巻き線セット用
【０２０９】
【数５４】
0005517929.tif 000055
。
【０２１０】
（7.5）と（7.6）を（7.2）と（7.3）で使用し、b  は以下のように計算される：
【０２１１】
【数５５】
0005517929.tif 000056
【０２１２】
で、速度に依存したbのための規準を供する。
【０２１３】
マクスウェルとロレンツ力がある実施形態においては、力と電流との間の関係は非線形である。この場合、以下で説明されているように、力の比率よりも相の電流振幅比率に基づいて規準を確立することが好ましい。
【０２１４】
【数５６】
0005517929.tif 000057
【０２１５】
BEMFの効果は上述荒れている
【０２１６】
【数５７】
0005517929.tif 000058
【０２１７】
と
【０２１８】
【数５８】
0005517929.tif 000059
【０２１９】
の計算に含むことができる。電流とはソリューション（6.18）と（6.20）あるいは（4.57）と（4.59）である。用語b  は適切なソリューションの代用後に（7.8）から得ることができる。
【０２２０】
別の実施形態では、相の電流振幅比率は電流と力の関係が線形（例えば、ロレンツ力が強い場合）である場合便利で、その理由は推進を供するために現在使用されている巻き線への間隔制御力を配給するためである。一例として、巻き線Aがx方向に力を供し、z方向に巻き線Bを供することを考慮しながら、システムがx方向に動かず、z方向で加速した場合、巻き線Aはy方向力の大部分を供する。逆に、x方向にシステムが加速し、z方向にあまり力を適用しない場合、巻き線Bはy方向の大部分を供することになる。
【０２２１】
一例として、付加的な規準が使用される：
【０２２２】
【数５９】
0005517929.tif 000060
【０２２３】
そこで、
【０２２４】
【数６０】
0005517929.tif 000061
【０２２５】
が巻き線セットd （d=AあるいはB）での合計電力および
【０２２６】
【数６１】
0005517929.tif 000062
【０２２７】
が巻き線セットd（d=AあるいはB）のための最大定格電力である。
【０２２８】
図18A-18Dにまた戻ると、相の駆動が例えばクローズドループポジション制御（図18Aを参照）をオープンループ安定化効果によって得ようとするために使用される。駆動は離散の力によってオープンループ回転安定化（図18Bを参照）、オープンループピッチ安定化（図18Cを参照）、およびオープンループピッチ安定化は配分された力（図18Dを参照）によって得て、行われる。
【０２２９】
図18A-18Dは図13Dで示されているものと同様の2次元巻き線から形成された3次元モータを持つ別の手本となる実施形態に応じた推進システムの横の高い位置から見た略図である。手本となる実施形態1810、1815においては、2台のモータがあり（例の目的として示されている）、ひとつはプラットフォーム1805の左側と、もうひとつは右側にある。モータは一緒に配線可能である（例、別々に制御されてはいない）。分かるように、オープンループ安定化による相の駆動の関連した長所として、それはモータが一緒に配線され、コントローラーハードウェアの複雑さが減らされるためである。図18Aについて述べると、オープンループ安定化のための相の駆動用の以下の方程式については、次の公称値が例として使用される：
Fz     =      z方向への力の合計 (N)
FzL    =      左側モータによって生成されたz方向への力 (N)
FzR    =      右側モータによって生成されたz方向への力(N)
I      =      相の電流の振幅(A)
ij     =      j相を通る電流、j = 0, 1, 2 (A)
K      =      力の定数(N/A)
Mx     =      x軸についてのモーメント(Nm)
p      =      モータのピッチ（2πの電気角変化に相当する）(m)
Rx     =      x軸周辺の回転(rad)
Δ      =      制御目的のために使用される電気角オフセット (rad)
θ      =      駆動目的で使用される電気角(rad)
【０２３０】
モータの力の方程式は、例えば、以下のように表される：
【０２３１】
【数６２】
0005517929.tif 000063
【０２３２】
そしてモータの駆動方程式は例えば、以下のようになる：
【０２３３】
【数６３】
0005517929.tif 000064
【０２３４】
そこでIが定数で△が制御パラメータである。
結果としてのモータの力は、例えば、以下のようになる：
【０２３５】
【数６４】
0005517929.tif 000065
【０２３６】
そして、制御パラメータ△は
【０２３７】
【数６５】
0005517929.tif 000066
【０２３８】
として確立される
図18Bについて述べると、手本となる実施形態において、オープンループ回転安定化のための方程式（例えば、X軸周辺の回転の場合において）が使用される：
【０２３９】
【数６６】
0005517929.tif 000067
【０２４０】
そこで
θL     =      左側モータ用の電気角(rad)
θR     =      右側モータ用の電気角(rad)
ΔL     =      左側モータ用に回転による外れに該当する電気角オフセット(rad)
ΔR     =      右側モータ用に回転による外れに該当する電気角オフセット(rad)
【０２４１】
そして以下のモータ駆動方程式が使用される：
【０２４２】
【数６７】
0005517929.tif 000068
【０２４３】
そこでIが定数で△が制御パラメータである。
結果としてのモータ力とモーメントは例えば、以下のようになる：
【０２４４】
【数６８】
0005517929.tif 000069
【０２４５】
示されている例を考慮して、プラットフォームの純粋な回転、つまり、x軸に関する回
転、 ΔL = -ΔR = ΔLR  および：
【０２４６】
【数６９】
0005517929.tif 000070
【０２４７】
分かるように、手本となる実施形態（例、オープンループ安定化）において、回転は小
さいと予測される。したがって、例えば、
【０２４８】
【数７０】
0005517929.tif 000071
【０２４９】
方程式が少ないと、以下のように表される：
【０２５０】
【数７１】
0005517929.tif 000072
【０２５１】
そこで、Mx  が安定化モーメントでK, dy, p, I および△に依存する回転のぎこちなさを供する。（注意すべきことは、手本となる実施形態の中で、振幅駆動は安定化モーメントを供さないことである（(Δ = p/2 T Mx = 0)）。
【０２５２】
したがって、制御パラメータ△は、以下のように確立される：
【０２５３】
【数７２】
0005517929.tif 000073
【０２５４】
方程式（8.7）と同様。他に、振幅Iと相△は手本となる実施形態の中で回転のぎこちなさの定数を保つために、一緒に計算される。別の方法として、振幅Iはy方向に誘導コント回転用のマクスウェル力を生成するために使用される。
【０２５５】
図18Cについて述べると、離散の力によるオープンループピッチ安定化のためのプラットフォーム上で動く力とモーメントを描いたモータの側面図が示されている。手本となる実施形態では、モータ1815には複数の離散モータ1815A、1815B（例、一例として、図の中では2台のモータ（巻き線セット）あるいはモータ（巻き線）区分が示されている）がプラットフォームの横に沿ってあることが含まれる。モータ1815A、1815B（例えば、1台は前の部分で、もう一台が後ろの部分）は単なる手本である。モータの巻き線は共通の駆動制御などのために、一緒に配線（接続）しても構わない。つまり、別々に制御されているわけではない。手本となる実施形態においては、モータの力の方程式は例えば、以下のように表される：
【０２５６】
【数７３】
0005517929.tif 000074
【０２５７】
そこで
FzF    =      前部モータによって生成されるz方向への力 (N)
FzR    =      後部モータによって生成されるz方向への力  (N)
θF     =      前部モータ用の電気角(rad)
θR     =      後部モータ用の電気角(rad)
ΔF     =      前部モータ用のピッチによる外れに相当する電気角オフセット (rad)
ΔR     =      後部モータ用のピッチによる外れに相当する電気角オフセット(rad)
【０２５８】
以下の手本となるモータ駆動方程式が使用される：
【０２５９】
【数７４】
0005517929.tif 000075
【０２６０】
そこでIが定数で、△が制御パラメータである
したがって、結果としてのモータの力とモーメントは例えば、以下のように表される：
【０２６１】
【数７５】
0005517929.tif 000076
【０２６２】
そこで
My     =      軸周辺のモーメント(Nm)
示されている例を考慮して、プラットフォームの純粋のピッチ、例えば、y軸のみに関する回転は、図18Cで描かれているように、ΔR = -ΔF = ΔFR そして：
【０２６３】
【数７６】
0005517929.tif 000077
【０２６４】
上述したオープンループ回転安定化の方法同様、オープンループピッチ安定化の描かれた手本となる実施形態において、プラットフォームのピッチは少ないと思われる。
したがって、
【０２６５】
【数７７】
0005517929.tif 000078
【０２６６】
= 少ない
そしてそれぞれ
【０２６７】
【数７８】
0005517929.tif 000079
【０２６８】
そこで
Ry     =      y軸周辺の回転 (rad)
およびMyは安定化モーメントでおよびK, dx, p, I および Δに応じてピッチのぎこちなさを供する。（上述されているように、手本となる実施形態において振幅駆動は安定化したモーメントを供さない場合がある(Δ = p/2 T My = 0)  ）。
【０２６９】
制御パラメータ△はしたがって、次のように確立される：
【０２７０】
【数７９】
0005517929.tif 000080
【０２７１】
方程式（8.7）と同様。上述されているのと同様に、別の選択肢として、振幅Iと相△はピッチの硬さを一定に保つために、手本となる実施形態の中では一緒に計算される。別の選択肢として、振幅Iはy方向へ誘導制御のためのマクスウェル力を生成するために使用できる。
【０２７２】
図18Dは別の手本となる実施形態に応じて、モータ1815’の側面図を示し、配分された力によるオープンループピッチ安定化を描いたものである。描かれた実施形態の中で、モータ1815’はシングルモータあるいはプラットフォームの側面にある程度継続的に沿って配分された巻き線セットである。
【０２７３】
手本となる実施形態の中で、力の配分は例えば、以下のように表される：
【０２７４】
【数８０】
0005517929.tif 000081
【０２７５】
そこで
fz     =      z力の配分(N/m)
ΔP     =      ピッチによる外れに相当する電気角オフセット(rad)
少ないピッチ角を考慮し、したがって
【０２７６】
【数８１】
0005517929.tif 000082
【０２７７】
= 少ない：
【０２７８】
【数８２】
0005517929.tif 000083
【０２７９】
力とモーメントの合計は例えば、以下のように表される：
【０２８０】
【数８３】
0005517929.tif 000084
【０２８１】
そこでMy がK, dx, p, I および Δ  に依存したピッチ硬さを供する安定化モーメントである。（上述されたように、振幅駆動は安定化モーメントを供しない(Δ = p/2 T My = 0).  ）。
制御パラメータは以下のように確立される：
【０２８２】
【数８４】
0005517929.tif 000085
【０２８３】
上記の実施形態同様、別の選択肢では、振幅Iと相△はピッチの硬さを一定に保つように、手本となる実施形態を一緒に計算することがある。別の選択肢として、振幅Iはy方向へ誘導制御のためのマクスウェル力を生成するために使用できる。手本となる実施形態の中で、前述されたものと同様の回転とピッチ安定化のケースの全てに同じように適用されるこのメカニズムは、回転あるいはピッチ計測がフィードバック使用のために可能である限り、クローズドループ方法にて硬さを制御することに使える。これにかかわらず、モータ振幅側のハードウェアの制御を簡単に保てる。
【０２８４】
図19は開示された実施形態（図13Aも参照）に適用される組み合わせた3次元制御（例、X、Z方向に推進力、Y方向に誘導）用の組み込まれたモータ駆動システム1900の全般的なブロックを示す。図19に描かれているシステムの位置は全般的に図15-17でより特定な方法で描かれている制御システムは位置と同様であり、似た機能が同様に番号が振られている。
【０２８５】
描かれている手本となる実施形態の中で、制御システム1900はロレンツ力を使ってXとZ方向（例、それぞれ推進力と持ち上げ、図13Aを参照）に輸送装置2135（図13Aの中の装置1305に酷似）あるいはプラテンの制御を有効にするためにフォーサーの巻き線の駆動を行い、Y方向（例、誘導）にはロレンツとマクスウェル力を前述したように同じ方法で使用する（図15も参照）。 別の実施形態、および前述されたように、制御システムは輸送の3次元制御用のフォーサーの駆動を有効にするために、例えば推進力と持ち上げにはロレンツ力、誘導にはマクスウェル力を使用するように配置される。手本となる実施形態では、前述されたものと全般的に同様な方法で、センサー2190からのポジションフィードバック情報（図13Aのセンサー1390、1395）、例えばXとZポジションなどはポジション変換1915に通信される。手本となる実施形態では、ポジション変換1915には相応する電気角  θA ,θB （例、フォーサー2115のA、B巻き線区分用；（図13C、13D1-13D2も参照）が含まれる。Yポジション等のポジションフィードバック情報はフォーサーの巻き線セット（例、フォーサーの巻き線セットA、B）用の力の定数パラメータを決めるために適切に配置された力の定数定量ブロック1925へ例えば通信される。分かるように、制御システム1900は輸送指示を有効にするために好ましいX、Y、Z力（例Fx, Fy, Fz）を識別するために配置された適切な指示プロセッサー（示されていない）を含むか、通信的に接続されている。図19で分かるように、手本となる実施形態では、希望する力のパラメータ1930が変換1935を強制するために通信され、それはx、y、z方向の力を巻き線参照フレーム（例、Fa, Fb, Fy  フォーサー2115がA、B巻き線を持っている例の中）に相当する力に移すために適切にプログラムされている。システムには前述されたものと同様の方法でIA, IB, ΔA, ΔBなどの駆動パラメータを定量するために配置されたプログラム1940あるいは駆動パラメータ定量回路を含むか、あるいは回路1945が電流ループ2130へ通信した結果としての駆動方程式を定義し、発電所/フォーサーの巻き線のために電流（例iAj, iBj, j=0,1,2）を供する駆動方程式を使用することによって、輸送の希望する3次元制御を有効にする。別の実施形態では、制御システムはその他の希望する位置を持っている。
【０２８６】
上記で開示されている実施形態はモータ力方程式、モータ駆動方程式、および2次元と3次元両方のモータ構成のための特定の推進力と誘導力に基づいたモータ制御パラメータ計算用の表し方を供します。開示された実施形態には駆動機能の共通セットを動かす電気角の調整が含まれ、それは電気角オフセットにより、同じモータ駆動機能がx方向に最低1次元の推進力を生成し、x方向に2次元の推進力およびy方向に誘導力、およびx方向とz方向の両方に推進力とy方向に誘導力を含む3次元力を含むことを生成するために使用される。更に、モータ力の方程式、モータ駆動方程式、およびモータ制御パラメータ計算はオープンループ安定化による相の駆動のために供され、これにはオープンループ回転の安定化、離散力によるオープンループっピッチ安定化、および配分された力によるオープンループピッチ安定化が含まれる。
【０２８７】
先行する説明は発明の例証であることを理解すべきである。数多くの別の選択肢や修正は分野に精通している者が発明から外れることなく行うことができる。それに従い、現在の発明は付した請求の範囲に入るその種の全ての選択肢、修正および派生品を受け入れることを意図としている。
【図１】
0005517929.tif 000086
【図２Ａ】
0005517929.tif 000087
【図２Ｂ】
0005517929.tif 000088
【図３】
0005517929.tif 000089
【図４】
0005517929.tif 000090
【図５】
0005517929.tif 000091
【図６】
0005517929.tif 000092
【図７Ａ】
0005517929.tif 000093
【図７Ｂ】
0005517929.tif 000094
【図７Ｃ】
0005517929.tif 000095
【図７Ｄ】
0005517929.tif 000096
【図８】
0005517929.tif 000097
【図９Ａ】
0005517929.tif 000098
【図９Ｂ】
0005517929.tif 000099
【図９Ｃ】
0005517929.tif 000100
【図９Ｄ】
0005517929.tif 000101
【図１０】
0005517929.tif 000102
【図１１Ａ】
0005517929.tif 000103
【図１１Ｂ】
0005517929.tif 000104
【図１１Ｃ】
0005517929.tif 000105
【図１１Ｄ】
0005517929.tif 000106
【図１２】
0005517929.tif 000107
【図１３Ａ】
0005517929.tif 000108
【図１３Ｂ１】
0005517929.tif 000109
【図１３Ｂ２】
0005517929.tif 000110
【図１３Ｃ】
0005517929.tif 000111
【図１３Ｄ１】
0005517929.tif 000112
【図１３Ｄ２】
0005517929.tif 000113
【図１４】
0005517929.tif 000114
【図１５】
0005517929.tif 000115
【図１６】
0005517929.tif 000116
【図１７】
0005517929.tif 000117
【図１８Ａ】
0005517929.tif 000118
【図１８Ｂ】
0005517929.tif 000119
【図１８Ｃ】
0005517929.tif 000120
【図１８Ｄ】
0005517929.tif 000121
【図１９】
0005517929.tif 000122
【図２０Ａ】
0005517929.tif 000123
【図２０Ｂ】
0005517929.tif 000124
【図２０Ｃ】
0005517929.tif 000125
【図２０Ｄ】
0005517929.tif 000126