(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却システムが不要な電気モータを制御する方法及び装置を提供する。【解決手段】電気モータ１０４の動作に関する情報から所望の動作条件を満たす開閉周波数１１４を識別し、識別された前記開閉周波数１１４で前記電気モータ１０４に供給される電流の開閉を制御する。【選択図】図１
2014207852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータ（１０４）の動作に関する情報から所望の動作条件を満たす開閉周波数（１１４）を識別し、識別された前記開閉周波数（１１４）で前記電気モータ（１０４）に供給される電流の開閉を制御するように構成されたコントローラ（１０８）
を備える装置。
【請求項２】
前記コントローラ（１０８）が、
前記電気モータ（１０４）の動作に関する前記情報を受信し、受信した前記情報から前記所望の動作条件を満たす前記開閉周波数（１１４）を識別するように構成された周波数識別子（１２０）と、
識別された前記開閉周波数（１１４）で、前記電気モータ（１０４）に供給される前記電流の開閉を制御するように構成された周波数コントローラ（１２２）と
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
さらに、
前記情報を生成するように構成されたセンサシステム（１３２）
を備える、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記電気モータ（１０３）が、
前記電気モータ（１０４）の動作によって発生する熱に関する情報を受信し、前記電気モータ（１０４）の動作によって発生する熱に関する前記情報から所望の動作温度を満たす開閉周波数（１１４）を識別し、識別された前記開閉周波数（１１４）で、前記電気モータ（１０４）に供給される電流の開閉を制御するように構成されたコントローラ（１０８）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
電気モータ（１０４）を制御する方法であって、
前記電気モータ（１０４）の動作に関する情報から所望の動作条件を満たす開閉周波数（１１４）を識別する（３００）ことと、
識別された前記開閉周波数（１１４）で、前記電気モータ（１０４）に供給される電流の開閉を制御する（３０２）ことと
を含む方法。
【請求項６】
前記識別するステップ（３００）と前記制御するステップ（３０２）が、前記電気モータ（１０４）の動作中に動的に行われる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記開閉周波数（１１４）が、前記電気モータ（１０４）の動作条件（１２８）の変化に応じて変更される、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記情報が、モータ負荷（２００）、スイッチのグループ（１２４）の温度の変化率（２０２）、前記電気モータ（１０４）の温度、前記電気モータ（１０４）のステータ（２０６）の温度、前記電気モータ（１０４）の最高温度、又は前記スイッチのグループ（１２４）の所望温度（２０４）のうちの少なくとも一つから選択される、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。  
【請求項９】
前記識別するステップ（３００）は、
下記式、
【数１】
2014207852.tif 000006
にしたがって、前記電気モータ（１０４）の効率の識別に基づいて受信した前記情報から前記電気モータ（１０４）の前記所望の動作条件を満たす前記開閉周波数（１１４）を識別することを含み、上記式においてｅは効率、τは前記電気モータ（１０４）のトルク、ω  は毎分回転数、Ｖｉｎは前記電気モータ（１０４）に印加される電圧、ｉｉｎは前記電気モータ（１０４）に印加される電流である、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記識別するステップ（３００）は、
開閉周波数のグループに対する平均効率のグループを識別することと、
動作パラメータの規則に違反する前記平均効率のグループの最大平均効率から前記開閉周波数（１１４）を識別することと
を含む、請求項５から９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して，電気モータシステム、具体的には電気モータシステムを制御することに関するものである。またさらに具体的には、本発明は、モータコントローラが、電流を電気モータに供給する開閉周波数を制御する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気モータは、電力を機械力に変換するデバイスである。電気モータは、様々な用途に使用される。これら用途には、ファン、ポンプ、ツール、ディスクドライブ、ドリル、及びこれらの種類及び他の種類のプラットフォームに設置される他の種類のデバイスが含まれる。    
【０００３】
ブレシレス電気モータは、よく使われるタイプの電気モータである。ブラシレス電気モータでは、コントローラは電気モータの巻線の電流を変化させるように構成される。具体的には、ある周波数において電流を開閉することにより、同相の巻線に印加される電流の振幅が変化し、これによりモータが回転する。電流の開閉は、トランジスタの形態のスイッチを使用して行われる。    
【０００４】
ブラシレス電気モータの性能及び耐久性は、熱により制約される。熱により磁石が弱まり、巻線の設置に望ましくない不一致が生じ、他の悪影響をもたらす。さらに、動作環境によっても、電気モータは所望以上に熱にさらされる。
【０００５】
この結果、電気モータの寿命は所望よりも短くなりうる。加えて、電気モータは所望通りに動作しない。この場合、修理、交換、又は修理と交換の両方が所望よりも早く、又はより多く行われる。
【０００６】
加えて、電気モータによって発生した熱は、電気モータ付近にある他のデバイスに悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、電気モータによって発生した熱により、この他のデバイスが所望通りに動作しない場合がある。
【０００７】
現在は、電気モータによって発生した熱は、冷却システムを介して管理される。冷却システムには、ファン、液体冷却デバイス、及び電気モータから熱を分散させる他の適切なシステムが含まれる。
【０００８】
しかしながら、冷却システムの使用により、電気モータの費用が増加する。さらに、冷却システムはまた、空間を使用し、電気モータシステムの重量を増加させる。さらに、動作中の冷却システムを使用することによって、電気モータシステムの効率が低下する。加えて、ある場合において、重量の増加に対して利用可能な空間の量により、冷却システムの使用が望ましくない、又は不可能になる。
【０００９】
したがって、少なくとも上記の問題点の幾つかと、起こりうる他の問題点を考慮する方法及び装置を有することが望ましい。
【発明の概要】
【００１０】
本開示の一実施形態は、コントローラを備える装置を提供する。コントローラは、電気モータの動作に関する情報から所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別するように構成される。コントローラはさらに、識別された開閉周波数で電気モータへ供給される電流の開閉を制御するように構成される。    
【００１１】
本発明の別の実施形態により、電気モータ及びコントローラを備える電気モータシステムが提供される。このコントローラは、電気モータの動作によって発生する熱に関する情報を受信するように構成される。コントローラはまた、電気モータの動作によって発生する熱に関する情報から所望の動作温度を満たす開閉周波数を識別するようにも構成される。コントローラはさらに、識別された開閉周波数で電気モータへ供給される電流の開閉を制御するように構成される。  
【００１２】
さらに別の実施形態では、電気モータを制御する方法が提供される。所望の動作条件を満たす開閉周波数は、電気モータの動作に関する情報から識別される。識別された開閉周波数で、電気モータへ供給される電流の開閉が制御される。    
【００１３】
さらに、本発明は、下記の条項による実施形態を含む。
【００１４】
条項１  装置であって、
電気モータの動作に関する情報から所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別し、識別された開閉周波数で電気モータへ供給される電流の開閉を制御するように構成されたコントローラ
を備える装置。
【００１５】
条項２  コントローラは、電気モータの動作中に開閉周波数を動的に変化させるように構成される、条項１に記載の装置。
【００１６】
条項３  電気モータの動作条件の変化に応じて開閉周波数が変化する、条項２に記載の装置。
【００１７】
条項４  コントローラが、
電気モータの動作に関する情報を受信し、受信した情報から所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別するように構成された周波数識別子と、
識別された開閉周波数で、電気モータへ供給される電流の開閉を制御するように構成された周波数コントローラ
を備える、条項１に記載の装置。
【００１８】
条項５  コントローラがさらに、
周波数コントローラに接続されたスイッチのグループを備え、
スイッチのグループは、電気モータへ電流が送られる時に開閉周波数で開閉するように構成される、条項４に記載の装置。
【００１９】
条項６  さらに、
情報を生成するように構成されたセンサシステム
を備える、条項１に記載の装置。
【００２０】
条項７  情報が、モータ負荷、スイッチのグループの温度変化率、電気モータの温度、又は電気モータのステータの温度のうちの少なくとも一つから選択される動作条件のグループを含む、条項４に記載の装置。  
【００２１】
条項８  コントローラが、電気モータの動作に関する情報を識別し、事象に応じて情報から電気モータの所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別するように構成される、条項１に記載の装置。
【００２２】
条項９  事象が、周期的事象、非周期的事象、温度の変化、電気モータの負荷の変化、又はオペレータによって起動された事象のうちの一つから選択される、条項８に記載の装置。
【００２３】
条項１０  所望の動作条件が、効率又は電力のうちの少なくとも一つから選択される、条項１に記載の装置。
【００２４】
条項１１  コントローラが、下記に示すように、電気モータの効率の識別に基づいて、受信した情報から電気モータの所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別するように構成される、条項１に記載の装置。
【００２５】
【数１】
2014207852.tif 000003
上記式において、ｅは効率、τは電気モータのトルク、ωは毎分回転数、Ｖｉｎは電気モータに印加される電圧、そしてｉｉｎは電気モータに印加される電流である。
【００２６】
条項１２  電気モータが、ブラシレス電気モータである、条項１に記載の装置。
【００２７】
条項１３  電気モータシステムであって、
電気モータと、
電気モータの動作によって発生した熱に関する情報を受信し、電気モータの動作によって発生した熱に関する情報から所望の動作温度に合う開閉周波数を識別し、識別された開閉周波数で電気モータへ供給される電流の開閉を制御するように構成されるコントローラ
を備える電気モータシステム。
【００２８】
条項１４  電気モータを制御する方法であって、
電気モータの動作に関する情報から所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別することと、
識別された開閉周波数で電気モータへ供給される電流の開閉を制御すること
とを含む方法。
【００２９】
条項１５  識別するステップと、制御するステップは、電気モータの動作中に動的に行われる、条項１４に記載の方法。
【００３０】
条項１６  開閉周波数は、電気モータの動作条件の変化に応じて変化する、条項１５に記載の方法。
【００３１】
条項１７  識別するステップと、制御するステップは、電気モータのコントローラによって行われる、条項１４に記載の方法。
【００３２】
条項１８  情報は、モータ負荷、スイッチのグループの温度の変化率、電気モータの温度、電気モータのステータの温度、電気モータの最高温度、又はスイッチのグループの所望の温度のうちの少なくとも一つから選択される、条項１４に記載の方法。  
【００３３】
条項１９  識別するステップが、
下記に示すように、電気モータの効率の識別に基づいて、受信した情報から電気モータの所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別すること
を含む、条項１４に記載の方法。
【００３４】
【数２】
2014207852.tif 000004
【００３５】
上記式において、ｅは効率、τは電気モータのトルク、ωは毎分回転数、Ｖｉｎは電気モータに印加される電圧、そしてｉｉｎは電気モータに印加される電流である。
【００３６】
条項２０  識別するステップが、
下記に示すように、電気モータの効率の識別に基づいて、受信した情報から電気モータの所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別すること
を含む、条項１４に記載の方法。
【００３７】
特徴、及び機能は、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るか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【００３８】
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的実施形態と、好ましい使用モードと、さらにはその目的と特徴は、添付図面を参照して本発明の一実施形態の以下の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施形態による電気モータ環境のブロック図である。
【図２】一実施形態による開閉周波数の識別を示す図である。
【図３】一実施形態による電気モータを制御するプロセスのフロー図である。
【図４】一実施形態による開閉周波数を識別するプロセスのフロー図である。
【図５】一実施形態による動作パラメータを扱う規則の表である。
【図６】開閉周波数の識別を再開するために使用される事象の表である。
【図７】一実施形態による異なるモータ負荷に対するシステム効率のグラフである。
【図８】一実施形態による異なるトルク量に対する電気モータのステータの温度のグラフである。
【図９】一実施形態による航空機の製造及び保守方法をブロック図の形態で示したものである。
【図１０】一実施形態を実施可能な航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
例示の実施形態は、一又は複数の異なる検討事項を認識し、考慮している。例えば、例示の実施形態は、電気モータによって発生する熱量が、電気モータへの電流が開閉される周波数に依存することを認識し、考慮している。例示の実施形態は、現在使用される電気モータは、固定開閉周波数を使用するコントローラを有することを認識し、考慮している。言い換えると、トランジスタが動作する、又は切り替えられる周波数は一定に保たれ、通常コントローラの動作限界によって定義される。
【００４１】
例示の実施形態は、電気モータの動作条件、又は電気モータの周辺環境に応じて開閉周波数を変化させることは、電気モータが位置決めされる電気モータシステムの効率を上げるために利用されることを認識し、考慮している。例えば、例示の実施形態は、モータの動作条件、又は電気モータの周辺環境に応じて周波数を変化させることで、電気モータによって発生する熱が減少することを認識し、考慮している。    
【００４２】
さらに、例示の実施形態は、開閉周波数を変化させて、電気モータシステムの効率を全体的に上げることができることを認識し、考慮している。例示の実施形態はまた、開閉周波数を変化させて、電気モータシステムの種々のコンポーネントによって発生する熱を減少させることができることも認識し、考慮している。これらのコンポーネントには、例えば、コントローラ、電気モータ、及び他の適切なコンポーネントが含まれる。
【００４３】
例示の実施形態は、電気モータシステムの全体効率を上げるための開閉周波数、及び電気モータシステムの一又は複数のコンポーネントによって発生する熱を減少させるための開閉周波数がある場合において同じ周波数であることを認識し、考慮している。その他の場合、目的に応じて異なる開閉周波数が選択される。
【００４４】
したがって、例示の実施形態により、電気モータを制御する方法及び装置が提供される。所望の動作条件を満たす開閉周波数は、電気モータの動作に関する情報から識別される。電気モータへ供給される電流の開閉は、識別された開閉周波数で制御される。この種の開閉周波数の変更は、モータの動作中に動的に行われる。
【００４５】
ここで図面を参照する。特に図１は、一実施形態による電気モータ環境のブロック図を示すものである。電気モータ環境１００は、例示の実施形態を実施可能な環境の一例である。
【００４６】
電気モータ環境１００の電気モータシステム１０２には、任意の数の異なるコンポーネントが含まれる。図示したように、電気モータシステム１０２は、電気モータ１０４、電源１０６、及びコントローラ１０８を含む。
【００４７】
電気モータ１０４は、回転又は線形トルク又は力を発生させるように構成される。これらの実施例において、電気モータ１０４はブラシレス電気モータ１１０の形態である。
【００４８】
電源１０６は、コントローラ１０８を介して電気モータ１０４へ電流１１２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は、バッテリ、交流電流を直流電流に変換する電源ユニット、発電機、又は他の何らかの適切なコンポーネントのうちの少なくとも１つから選択される。  
【００４９】
本明細書において、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムの一又は複数の様々な組み合わせが使用可能であり、且つ列挙された各アイテムのうちの一つだけあればよいということを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」は、限定しないが、アイテムＡ、アイテムＡとアイテムＢ、又はアイテムＢを含む。この例は、アイテムＡ、アイテムＢおよびアイテムＣ、又はアイテムＢおよびアイテムＣも含む。言うまでもなく、これらのアイテムの任意の組み合わせが存在する。他の例では、「〜のうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定しないが、アイテムＡのうちの２個、アイテムＢのうちの１個、及びアイテムＣのうちの１０個、アイテムＢのうちの４個及びアイテムＣのうちの７個、また他の好適な組み合わせであってもよい。このアイテムは、特定のオブジェクト、物、又はカテゴリである。言い換えれば、少なくとも１つとは、列挙されたアイテムから、任意のアイテムの組み合わせ、および任意の数のアイテムを使用することができるが、列挙されたすべてのアイテムが必要ではないことを意味する。
【００５０】
コントローラ１０８は、このような実施例ではハードウェアデバイスである。コントローラ１０８はソフトウェアを含む。ハードウェアは、コントローラ１０８内でこれらの操作を実行するよう動作する回路を含む。    
【００５１】
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）、プログラマブル論理デバイス、又は任意の数の作業を実施するように構成された他の好適な形式のハードウェアであってもよい。プログラマブル論理デバイスにより、デバイスは任意の数の工程を実施するように構成されている。このデバイスはその後再構成する、又は任意の数の工程を実施するために永続的に構成することができる。プログラム可能論理デバイスの例としては、たとえば、プログラム可能論理アレイ、プログラム可能アレイ論理、フィールドプログラム可能論理アレイ、フィールドプログラム可能ゲートアレイ、及び他の適するハードウェアデバイスが含まれる。加えて、これらのプロセスは無機コンポーネントと統合された有機コンポーネント内で実行されてよく、及び／又はこれらのプロセスは人間以外の有機コンポーネントで全体的に構成されてよい。たとえば、これらのプロセスは有機半導体の回路として実装可能である。
【００５２】
この実施例において、コントローラ１０８は、所望の動作状態１１６のグループを満たす開閉周波数１１４を識別するように構成される。アイテムを参照する際にここで使用されるように、「グループ」は、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、所望の動作条件１１６のグループは、一又は複数の所望の動作条件である。実施例において、所望の動作条件１１６のグループは、効率、動力、又は他の望ましい動作条件のうちの少なくとも一つから選択される。これらの実施例では、効率は、電気モータシステム１０２の効率である。この効率は、電気モータ１０４又はコントローラ１０８のうちの少なくとも一つによって発生する熱の減少に基づくものである。動力は、電気モータシステム１０２によって生じる動力又はトルクである。    
【００５３】
開閉周波数１１４は、電気モータ１０４の動作に関する情報１１８から識別される。コントローラ１０８は、開閉周波数１１４で電気モータ１０４への電流１１２の開閉を制御する。
【００５４】
この実施例では、コントローラ１０８は、任意の数の異なるコンポーネントからなる。例えば、コントローラ１０８は周波数識別子１２０、周波数コントローラ１２２、及びスイッチ１２４を含む。    
【００５５】
図示したように、周波数識別子１２０は情報１１８を受ける。電気モータ１０４の動作に関する情報１１８には、様々な種類の情報が含まれる。情報１１８は、電気モータ１０４、コントローラ１０８、電源１０６の動作、及び電気モータ環境１００の他の条件についての任意の情報を含む。例えば、電気モータ環境１００の電気モータ１０４周囲の他のデバイス又はコンポーネントについての情報が考慮される。    
【００５６】
これらの実施例では、情報１１８は動作条件１２８のグループを含む。この実施例において、動作条件１２８のグループは、所望の動作条件１１６のグループの所望の条件に反して、電気モータ環境１００において検出された又は検知された動作条件である。加えて、情報１１８は、動作パラメータ１３０のグループも含む。これらの実施例では、動作パラメータ１３０のグループは、所望の動作条件１１６の一又は複数のグループから選択される。動作パラメータ１３０のグループの動作パラメータは、閾値、範囲、又はその他何らかの種類のパラメータである。動作パラメータにより、制約、又は所望の動作範囲又は条件が定義される。
【００５７】
動作条件１２８のグループは様々な形態をとりうる。例えば、動作条件１２８のグループは、モータ負荷、スイッチのグループの温度の変化率、モータの温度、モータのステータの温度、又は電気モータ１０４の動作に関する他の適切な動作条件のうちの少なくとも一つを含む。動作条件１２８のグループの他の動作条件の例は、湿度、気流速度、冷却流速度、及び他の適切な条件である。
【００５８】
図示したように、周波数識別子１２０は、情報１１８の動作パラメータ１３０のグループも使用する。動作パラメータ１３０のグループは、例えば、電気モータの最高温度、又はスイッチのグループの所望の温度、又は他の適切なパラメータのうちの少なくとも一つを含む。    
【００５９】
周波数識別子１２０は開閉周波数１１４を選択する。情報１１８の受信、及び開閉周波数１１４の選択は、電気モータ１０４の動作中に動的に行われる。加えて、開閉周波数１１４の選択は、電気モータ１０４の動作から事前に収集された情報１１８を使用して、電気モータ１０４の動作に対して行われる。    
【００６０】
周波数コントローラ１２２は、スイッチ１２４の開閉を制御するように構成される。周波数コントローラ１２２は、周波数識別子１２０によって識別される開閉周波数１１４を使用する。  
【００６１】
図示したように、スイッチ１２４は、オンとオフの位置の間で開閉し、電源１０６から電気モータ１０４への電流１１２の流れを制御する。具体的には、スイッチ１２４は、コントローラ１０８の周波数コントローラ１２２によって制御され、電流１１２が電気モータ１０４へ送られる時に、開閉周波数１１４において開閉するように構成される。具体的には、コントローラ１０８は、電気モータ１０４へ送られる電流１１２を制御するトランジスタの形態のスイッチ１２４を駆動させるのに使用する開閉周波数１１４を変調するインパルス幅変調コントローラ（ＩＷＭＣ）の形態である。電流１１２は、電気モータ１０４全体の電圧を制御するのに使用される。
【００６２】
この実施例では、開閉周波数１１４は、電気モータ１０４の速さを制御するのに使用されるものと同じ周波数ではない。開閉周波数１１４は、電気モータ１０４の速さを制御するのに使用される周波数よりも高い。    
【００６３】
例えば、開閉周波数１１４は、ある非限定的な実施例において約２０ｋＨｚである。開閉周波数１１４では、１２０００Ｋの開閉が毎分行われる。他方では、電気モータ１０４の毎分回転数は、例えば７０００ｒｐｍである。以上のように、開閉周波数１１４は通常、電気モータ１０４の回転よりも高い。その結果、開閉周波数１１４と電気モータ１０４の回転の差により、電気モータ１０４の回転の速さは開閉周波数１１４の影響を受ける。この実施例において、開閉周波数１１４は、電気モータ１０４の回転に影響を与えないように選択される。その代わりに、開閉周波数１１４は、電気モータ１０４内の巻線の電流を制御するように選択される。電流の開閉を使用して、電気モータ１０４内の異なる巻線全体の電流の振幅を制御して、電気モータ１０４を回転させる。    
【００６４】
このような例示の実施例では、センサシステム１３２は動作条件１２８のグループを検出し送信する。動作条件１２８のグループは、情報１１８の一部としてコントローラ１０８に送信される。センサシステム１３２は、電気モータ１０４の動作に関する動作条件１２８のグループを検出するように構成される。    
【００６５】
図示したように、センサシステム１３２はセンサのグループを含む。センサシステム１３２のセンサのグループのうちの一つのセンサは、様々な形態をとる。例えば、センサは熱電対、電流センサ、電圧センサ、サーミスタ、又は他の適切なデバイスのうちの少なくとも一つから選択される。  
【００６６】
さらに、この実施例では、コントローラ１０８は２つの部分に分かれた情報１１８を受信する。例えば、コントローラ１０８は、情報１１８の動作条件１２８のグループにおいて、電気モータ１０４によって発生する熱を受信する。コントローラ１０８は、情報１１８の動作条件１２８のグループにおいて、コントローラ１０８によって発生する熱を受信する。この２つの情報１１８により、コントローラ１０８は、ある例示の実施例において、コントローラ１０８と電気モータ１０４によって発生した熱のバランスが取れるように、開閉周波数１１４を選択する。したがって、これらのコンポーネントのうちの一つの熱の低下と、他のコンポーネントの熱の上昇のバランスが取れる。
【００６７】
図１の電気モータ環境１００の図は、例示の実施形態を実装できる方法に対する物理的または構造的な制限を示唆することを意図していない。図示されたコンポーネントに加えて又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかのコンポーネントは不必要になることもある。またブロックは、幾つかの機能的なコンポーネントを示すために表示されている。実施形態において実装される場合、一又は複数のこれらのブロックは結合、分割、又は異なるブロックに結合及び分割される。
【００６８】
例えば、センサシステム１３２は、図示したような個別のコンポーネントではなく、電気モータシステム１０２の一部である。別の実施例では、コントローラ１０８は、電気モータ１０４から離れたブロックで示しているが、電気モータ１０４の一部として統合されてもよい。
【００６９】
次に、図２を参照する。図２は、例示の実施形態による開閉周波数の識別を示す図である。この例示の実施例では、コントローラ１０８の周波数識別子１２０は、開閉周波数１１４を識別するための入力として動作条件１２８のグループを受信する。図示したように、動作条件１２８のグループは、開閉周波数１１４を識別するための入力としてモータ負荷２００、コントローラの温度の変化率２０２、コントローラの温度２０４、ステータの温度２０６、及びステータの温度の変化率２０７を含む。
【００７０】
図示したように、モータ負荷２００は、負荷に応じて電気モータ１０４によって生じたトルクである。コントローラの温度の変化率２０２は、スイッチ１２４の温度の変化である。コントローラの温度２０４は、スイッチ１２４の温度である。ステータの温度２０６は、電気モータ１０４の一又は複数のステータの温度である。このような例示の実施例では、動作条件１２８のグループのこのような動作条件は、間接的な測定値から直接測定されるまたは推定される。例えば、熱電対を使用して、温度と温度の変化が測定される。別の実施例として、温度と温度の変化は、電気モータ１０４へ送られる電流、またはスイッチ１２４の開閉周波数１１４の測定値から間接的に推定される。
【００７１】
このような４つの動作条件において、周波数識別子１２０は、電気モータ１０４の動作中の計算結果として、開閉周波数１１４を識別するために計算を行う。動作条件１２８のグループが変化すると、開閉周波数１１４が変化して、電気モータ１０４、または電気モータシステム１０２、または電気モータ環境１００の他のコンポーネントの動作条件１２８のグループが改善される。言い換えれば、開閉周波数１１４は、動作条件１２８のグループを変化させて、所望の動作条件１１６のグループに向かって増大する又は所望の動作条件１１６のグループを満たすように変化させる。この例示の実施例では、動作条件１２８のグループは、電気モータ１０４、コントローラ１０８の温度、又は他の何らかの動作条件のうちの少なくとも一つである。    
【００７２】
このような例示の実施例では、動作条件１２８のグループの改善は、電気モータ１０４又はコントローラ１０８のうちの少なくとも一つの温度の低下である。この温度の低下の結果、電気モータシステム１０２の動作効率が上がる。効率の改善により、電気モータ１０４又はコントローラ１０８のうちの少なくとも一つの寿命が延びる。
【００７３】
この例示の実施例では、コントローラの温度２０４、及びコントローラの温度の変化率２０２は、開閉周波数１１４に対する限界を識別するために使用される。例えば、動作パラメータ１３０のグループには、コントローラの最高温度２０８が含まれる。周波数識別子１２０により、開閉周波数１１４の値が識別される。この値は開閉周波数１１４の最適値であるが、この値により、コントローラの温度２０４がコントローラの最高温度２０８を超える場合には、この値は開閉周波数１１４には使用されない。
【００７４】
ある実施例では、コントローラ１０８は冷却される。この冷却は、受動的又は能動的な熱伝達システムを使用して行われる。この結果、冷却により、開閉周波数１１４の値が高くなり、コントローラの最高温度２０８が回避される。
【００７５】
さらに、このような例示の実施例では、コントローラ１０８の加熱を防止するために追加のステップが使用される。例えば、コントローラの温度の変化率２０２を使用して、コントローラ１０８の温度の上昇率が所望よりも高いか否かが判断される。コントローラの最高温度２０８、及びコントローラの温度の最大変化率２１２は、動作パラメータ１３０のグループである。これらの動作パラメータを使用することによって、コントローラの温度２０４がコントローラの最高温度２０８を超過する、又は超える可能性が低下する。
【００７６】
このように、周波数識別子１２０により、電気モータシステム１０２の効率が上がるような開閉周波数１１４が識別される。この効率を使用して、ステータの温度２０６、及びコントローラの温度２０４が制御される。    
【００７７】
例えば、開閉周波数１１４は、電気モータ１０４のステータによって発生する熱を減少させるように増加される。この開閉周波数１１４の変更は、ステータによって発生する熱を減少させ、電気モータ１０４を冷却するように一時的に行われる。この増加は、コントローラ１０８が、開閉周波数１１４の増加によって発生する熱の上昇に耐えうる限り行われる。
【００７８】
さらに、異なる例示の実施例では、電気モータ１０４の動作中に開閉周波数１１４が識別される。この開閉周波数１１４の識別の結果、電気モータ１０４の動作中に開閉周波数１１４が変更される。開閉周波数１１４の変更は、電気モータ環境１００の変化に応じて行われる。例えば、電気モータ環境１００の温度の変化は、電気モータ１０４又はコントローラ１０８のうちの少なくとも一つが熱を発生させ、温度が上昇するような結果となるようにもたらされる。
【００７９】
例えば、電気モータシステム１０２は航空機において使用される。航空機が高度を変えると、電気モータ環境１００の温度が変化する。その結果、開閉周波数１１４もまた変化し、この変化には、電気モータシステム１０２が航空機で使用される際に電気モータ環境１００の温度が変化することが考慮される。別の実施例では、電気モータ環境１００の他のデバイスの動作によっても、電気モータ１０４周囲の温度が変化する。この温度の変化は、開閉周波数１１４の識別にも影響を与える。
【００８０】
このように、開閉周波数１１４は、電気モータ環境１００の変化に応じて動的に変更される。この変更は、所望の動作条件１１６のグループに基づいて電気モータ１０４の所望レベルの性能を維持するために行われる。    
【００８１】
動作条件１２８のグループと動作パラメータ１３０のグループの特定例を示したが、他の動作条件、及び動作パラメータをこの図面に示す動作条件、及び動作パラメータに加えて、又はその代わりに使用することができる。
【００８２】
図１および図２の電気モータ環境１００、および異なるコンポーネントの図は、物理的又は構造的な限定を示唆するものではなく、例示の実施形態が実施可能である。図示されたコンポーネントに加えて又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかのコンポーネントは不必要になることもある。またブロックは、幾つかの機能的なコンポーネントを示すために表示されている。実施形態において実装される場合、一又は複数のこれらのブロックは結合、分割、又は異なるブロックに結合及び分割される。
【００８３】
例えば、センサシステム１３２は、図示したような個別のコンポーネントではなく、電気モータシステム１０２の一部である。別の実施例では、コントローラ１０８は、電気モータ１０４から離れたブロックで示しているが、電気モータ１０４の一部として統合されてもよい。
【００８４】
別の実施例では、コントローラ１０８は例示の実施例においてインパルス幅変調コントローラ（ＩＷＭＣ）を使用して実装されているが、コントローラ１０８は他の方法でも実装可能である。例えば、コントローラ１０８をパルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラを使用して実装することもできる。
【００８５】
ここで図３を参照すると、一実施形態による電気モータを制御するプロセスのフローチャートが示される。図３に示すプロセスは、図１のコントローラ１０８で実施される。
【００８６】
このプロセスは、電気モータの動作に関する情報から所望の動作条件を満たす開閉周波数を識別することによって開始される（工程３００）。これらの例示の実施例では、動作条件はモータの最高温度であってもよい。ある例示の実施例では、追加の動作条件が考慮される。例えば、一を超える動作条件が考慮される時、所望の動作条件のグループの一部として、コントローラの最高温度も考慮される。    
【００８７】
加えて、工程３００は、電気モータに対して識別された事前情報から、電気モータを動作させる前に実施される。他の例示の実施例では、工程３００はモータが動作中にも行われる。このように、開閉周波数は、電気モータの動作に関する情報が変化すると開閉周波数が変化するように表示される。
【００８８】
このプロセスは次に、識別された開閉周波数で、電気モータへの電流の開閉を制御し（工程３０２）、その後プロセスは終了する。
【００８９】
ここで図４を参照する。図４は、例示の実施形態による開閉周波数を識別するプロセスのフロー図である。図４に図解されたプロセスは、工程３００が実行される方法の一実施例である。
【００９０】
この例示の実施例のプロセスを使用して、所望の開閉周波数が識別される。この実施例で示すプロセスは、開閉周波数のグループが、選択された開閉周波数のグループの異なる開閉周波数に対して、電気モータの効率を識別するために使用される周波数の掃引を使用する。具体的には、図３に示す工程は、所望の開閉周波数を識別するのに使用される効率対開閉周波数を識別する実証的プロセスを提供するものである。
【００９１】
プロセスは開閉周波数のグループから開閉周波数を選択することによって開始される（工程４００）。開閉周波数のグループは、これらの例示の実施例においてプロセスが掃引する周波数全体の範囲である。例えば、周波数のグループは、約２０〜８０ｋＨｚであり、ステップサイズは約１０ｋＨｚである。この周波数の範囲により、周波数の掃引において使用される開閉周波数のグループが形成される。この例示の実施例では、開閉周波数は例えば２０ｋＨｚ等の範囲の下端部において開始する。
【００９２】
プロセスは次に電気モータの情報を識別する（工程４０２）。このような例示の実施例では、電気モータの情報は例えば、印加電圧、印加電流、毎分回転数、及び電気モータのトルクである。
【００９３】
このプロセスは次に、電気モータの情報を使用して効率値を識別する（工程４０４）。この例示の実施例では、電気モータの効率値は下記式により識別される。
【００９４】
【数３】
2014207852.tif 000005
【００９５】
上記式において、ｅは効率、τは電気モータのトルク、ωは電気モータの毎分回転数、Ｖｉｎは電気モータへ印加される電圧、及びｉｉｎは電気モータへ印加される電流である。
【００９６】
工程４０４において識別される効率は、瞬間効率である。言い換えれば、効率は特定の時点に対するものである。
【００９７】
種々の時点で所望の数の効率値が識別されているか否かが判断される（工程４０６）。この例示の実施例では、サンプルが取られ平均される期間は例えば、約１秒である。当然ながら、約０．５秒、約３．０秒、又は他の何らかの適切な期間等の他の期間も使用される。所望の数の効率値が識別されていない場合には、プロセスは工程４０４に戻る。
【００９８】
そうでない場合、このプロセスは次に、識別された効率値を平均して、その開閉周波数に対する平均効率値を得る（工程４０８）。開閉周波数、及び開閉周波数の平均効率値が記憶される（工程４１０）。
【００９９】
開閉周波数のグループの中に未処理の開閉周波数があるか否かが判断される（工程４１２）。処理されていない別の開閉周波数がある場合、プロセスは工程４００へ戻る。    
【０１００】
開閉周波数のグループの中のすべての開閉周波数が処理されている場合、開閉周波数のグループに対し平均効率のグループが識別される。プロセスでは次に、開閉周波数のグループに対して識別された平均効率のグループから最大平均効率が選択される（工程４１４）。工程４１４のこの時点で、周波数グループの平均効率のプロファイルが存在する。このプロファイルは、電気モータが動作中の現在の時間に実質的に近い期間に対するものである。最大平均効率は、工程４１４のこのプロファイルから選択される。
【０１０１】
平均効率のグループの最高平均効率から開閉周波数を選択することは、動作パラメータに違反する可能性がある。最大平均効率が動作パラメータに違反するものであるか否かが判断される（工程４１６）。動作パラメータは、動作パラメータ１３０のグループの動作パラメータである。    
【０１０２】
工程４１６では、最大平均効率に関する開閉周波数を使用して、開閉周波数を使用した場合に、モータの最高温度、コントローラの最高温度、又は動作パラメータによって指定されるほかの何らかの条件等の動作パラメータを超過しているか否かが判断される。
【０１０３】
例えば、開閉周波数が高いと、電気モータのコントローラが、開閉周波数が低い場合と比べて、より迅速に加熱される。さらに、開閉周波数が高いと、電気モータのステータが開閉周波数が低い場合と比べて、より早く冷却される。動作パラメータにより、開閉周波数がどの程度高くなるかを制限する閾値又は範囲値が指定される。
【０１０４】
動作パラメータに違反しない場合、プロセスでは、最大平均効率に関する開閉周波数が開閉周波数として選択される（工程４１８）。このプロセスでは次に、開閉周波数のグループから別の開閉周波数が、電気モータへの電流の開閉を制御するのに使用される開閉周波数として選択される（工程４２０）。工程４１６を再度参照する。動作パラメータに違反する場合、プロセスは上述のように工程４２０にも進む。工程４２０では、開閉周波数は、動作パラメータに違反しない次の最高平均効率に対する開閉周波数である。この次の最高平均効率の開閉周波数は、動作パラメータに違反しなくなるまで使用される。この判断は、次の開閉周波数の掃引において行われる。
【０１０５】
プロセスはその後、事象が起こるまで待機する（工程４２２）。事象が起きた後、プロセスは次に工程４００に戻る。このような例示の実施例では、事象は様々な形態をとる。例えば、事象は周期的事象、又は非周期的事象である。    
【０１０６】
周期的事象は、選択された時間の経過である。期間はたとえば、２分、５分、７分、又は他の何らかの期間である。この時間の経過によって、以前選択された開閉周波数が無効になる、又はもうそれ以上使用されない。この時点で、新たな開閉周波数が識別される。このように、開閉周波数のグループの平均効率は、モータシステムが現在遭遇している動作条件を反映させる現在のプロファイルを有するように、新たにされる。    
【０１０７】
非周期的事象はたとえば、温度の変化、電気モータの負荷の変化、オペレータ起動の事象、閾値よりも大きい動作条件の変化、又は他の何らかの適切な種類の事象である。例えば、非周期的事象は、閾値を超える、又は範囲外となる動作条件の変化である。    
【０１０８】
当然ながら、他の技術を使用して開閉周波数を識別することができる。測定する代わりに、モデル及びシミュレーションを使用して、異なる動作条件に対する最適な開閉周波数を識別することもできる。加えて、この特定の実施例においては約２０〜８０ｋＨｚの範囲を示したが、他の範囲の周波数を使用して、コントローラのスイッチによって電気モータへの電流の開閉を制御することができる。特定の周波数、又は周波数の範囲は、特定のコンポーネントによって変わる。例えば異なる周波数は、他とは対照的に、ある種のモータ、及びこれらの応用形態により適切なものである。加えて、使用される周波数にはほかの要因も影響する。例えば、コントローラのスイッチ又は他のコンポーネントの種類も、特定の周波数、又は周波数の範囲を選択する要因として使用される。    
【０１０９】
図示した異なる実施形態でのフロー図及びブロック図は、実例となる実施形態で実装可能な装置及び方法の構造、機能、及び作業を示している。これに関し、フロー図又はブロック図の各ブロックは、１つの工程又はステップの１つのモジュール、セグメント、機能及び／又は部分を表わすことができる。例えば、ブロックの一又は複数は、ハードウェア内のプログラムコードとして、又はプログラムコードとハードウェアの組合せとして実施可能である。ハードウェアにおいて実施されるとき、ハードウェアは、例えば、フロー図又はブロック図の一又は複数の工程を実施するように製造又は構成された集積回路の形態をとることができる。プログラムコードとハードウェアを結合させて実施されるときは、ファームウェアの形態となる。
【０１１０】
例示的な一実施形態の幾つかの代替的な実装態様では、ブロックに記載された一又は複数の機能は、図中に記載の順序を逸脱して現れることがある。たとえば、場合によっては、連続して示されている二つのブロックが略同時に実行でき、あるいはそれらのブロックは関係する機能によっては、時として逆順に実行されることがあり得る。また、フロー図またはブロック図に示されたブロックに加えて、他のブロックを追加できる。
【０１１１】
ここで図５を参照すると、例示の実施形態による動作パラメータの取扱規則の表が図解されている。この例示の実施例において、表５００は、動作パラメータ違反を管理する規則の形態の方策である。具体的には、開閉周波数は、動作パラメータ規則の違反となりうる平均効率のグループの最高平均効率から識別される。
【０１１２】
この実施例では、表５００は規則５０２、規則５０４、規則５０６、及び規則５０８を含む。この例示の実施例では、表５００は規則についての動作パラメータの列５１３、制約条件の列５１４、処置の列５１６を含む。この例示の実施例では、規則５０２、規則５０４、規則５０６、及び規則５０８が約２０〜８０ｋＨｚの開閉周波数の範囲に適用される。      
【０１１３】
規則５０２において、動作パラメータはステータの最高温度である。この実施例においては、ステータの最高温度を超えた場合に、規則５０２の制約違反となる。ステータの最高温度を超えた時の対処は、この実施例において、開閉周波数を約４０ｋＨｚに設定することである。
【０１１４】
表５００において、規則５０４はステータの最高温度の上昇率と、ステータの最高温度を含む動作パラメータに対するものである。これらパラメータの制約は、ステータの最高温度の上昇率を超過し、ステータの最高温度が少なくとも９０％である時に違反となる。規則５０４が呼び出されると、対処として開閉周波数が約４０ｋＨｚに設定される。
【０１１５】
次に、規則５０６において、動作パラメータはコントローラの最高温度である。この動作パラメータの制約条件は、コントローラの最高温度を超過した時に違反となる。この規則の対処として、開閉周波数が約２０ｋＨｚに設定される。
【０１１６】
この実施例において規則５０８では、動作パラメータはコントローラの最高温度上昇率と、コントローラの最高温度である。これらのパラメータの制約条件は、コントローラの最高温度上昇率を超過し、コントローラの最高温度が少なくとも９０％である時に違反となる。この実施例では、対処として開閉周波数が約２０ｋＨｚに設定される。
【０１１７】
図５の表５００の規則の図は限定的なものではなく、他の規則も実行可能である。さらに、特定の値を開閉周波数の値の例として示したが、開閉周波数に対しこの図に示したもの以外の他の値を使用することができる。異なる実装態様においては、選択される開閉周波数の値は、ある動作パラメータの制約条件に違反した時に、所望の動作条件を付与する値として選択される。他の例示の実施例において、規則は電気モータの動作条件に対してのみ使用される。さらに別の例示の実施例では、規則には、コントローラ、又は電気モータのうちの少なくとも一つによって発生する熱の影響を受ける他のデバイスに対するものも含まれる。当然ながら、規則は、電気モータシステムの動作を管理する目的の、すべての条件、制約条件、パラメータ、又は他の要因を考慮している。
【０１１８】
次に図６を参照する。図６は、例示の実施形態による、開閉周波数の識別を再開するのに使用される事象の表である。この例示の実施例において、表６００は、図４のプロセスを再開する元となる事象の実施例を識別するものである。
【０１１９】
この実施例では、表６００には、記載事項６０２及び記載事項６０４が含まれる。記載事項６０２は、開閉周波数を識別する周波数の掃引は、事象が、開閉周波数が最後に識別されてからの毎分回転数の１０％の増加又は減少に対する制約である場合に実施されることを示す。記載事項６０４は、事象が、開閉周波数が最後に識別されてからトルクが少なくとも１０％増加した又は減少したことである場合、上述したように周波数の掃引を行うことによって、周波数が再識別されるべきであることを示す。
【０１２０】
当然ながら、記載事項６０２と記載事項６０４の事象の図は、開閉周波数を識別するプロセスを再開するのに使用されるある事象の実施例である。言うまでもなく、特定の実装態様により、その他の種類の事象を使用することができる。例えば、電気モータの選択距離内にある他のデバイスの温度が、ある閾値よりも高い温度である場合に、事象が用いられる。別の実施例として、事象は期間の有効期限であってよく、この結果、上述したように掃引プロセスによって再度開閉周波数が識別される。
【０１２１】
ここで図７を参照する。図７は、例示の実施形態による異なるモータ負荷のシステム効率を示すグラフである。グラフ７００では、Ｘ軸７０２はＮ−ｃｍの単位のモータ負荷である。図示したように、ｙ軸７０４は％で表された電気モータシステムのシステム効率である。    
【０１２２】
この例示の実施例では、システム効率は、コントローラ及び電気モータのうちの少なくとも一つで発生する加熱として定義される。システム効率は、コントローラ及び電気モータのうちの少なくとも一つの温度が上がると低下する。この特定の実施例では、モータシステムの効率は、出力を入力で割ったものを使用して計算される。この特定の実施例において、効率は直接熱の影響を受ける。加熱がさらに起こると、作業を行うのに使用される代わりに、より多くの力が熱の形態で分散される。
【０１２３】
この例示の実施例では、ライン７０６は、約２０ｋＨｚの開閉周波数のシステム効率を表す。ライン７０８は、約４０ｋＨｚの開閉周波数のシステム効率を表す。ライン７１０は、約８０ｋＨｚの開閉周波数のシステム効率を表す。これらのラインによって表されるデータは、例示の実施例において２ｈｐリングモータを使用して生成される。
【０１２４】
図示したように、開閉周波数が低いと、開閉周波数が高い場合に比べ、システム効率が高くなる。このシステム効率の差は、この実施例においては約２００Ｎ−ｃｍにおいて見られる。例えば、ライン７１０の開閉周波数が速いと、開閉周波数が低い場合に比べシステム効率が低下し、これは電気モータに課された負荷に左右される。この結果、モータ負荷が変わると、開閉周波数が低い開閉周波数、例えば２０ｋＨｚまで低下し、これにより、例えば８０ｋＨｚなどの高い開閉周波数に比べてシステム効率が上がる。      
【０１２５】
種々の周波数を掃引することにより、低い開閉周波数よりも効率的な開閉周波数が識別される。例えば、図７のグラフ７００においては、３００Ｎ−ｍを超える高負荷においてライン７０６に見られるように、約２０ｋＨｚは最も効率のよい開閉周波数である。ライン７１０に見られるような約２００〜３００Ｎ−ｃｍ  ８０ｋＨｚ等の中間範囲は、開閉周波数としてより良い選択である。
【０１２６】
負荷が変わるごとに開閉周波数を変えることによって、モータシステムの効率が、固定の開閉周波数を使用した場合と異なり、高いレベルに維持される。このように、例示の実施形態により実施される電気モータシステムの効率は、現在使用されている電気モータシステムと比べ改善される。
【０１２７】
ここで図８を参照する。図８は、例示の一実施形態により示す異なるトルク量に対する電気モータのステータの温度のグラフである。グラフ８００において、Ｘ軸８０２はＮ−ｃｍの単位のトルクである。図示したように、ｙ軸７０４はステータの温度を摂氏で表したものである。    
【０１２８】
この例示の実施例では、ライン８０６は、約２０ｋＨｚの開閉周波数のステータの温度を表している。ライン８０８は、約４０ｋＨｚの開閉周波数のステータの温度を表している。ライン８１０は、約８０ｋＨｚの開閉周波数のステータの温度を表している。これらのラインによって表されるデータは、例示の実施例において２ｈｐリングモータを使用して生成される。
【０１２９】
この実施例から分かるように、開閉周波数が高いほど、種々のトルクレベルに対するステータの温度が低くなる。例えば、約５００Ｎ−ｃｍのトルクに対し、約８０ｋＨｚのステータの温度は約２０ｋＨｚ又は約４０ｋＨｚのステータの温度よりも低い。
【０１３０】
これら例示の実施例では、ステータの鉄柱における渦電流の分散が縮小するため、熱産生が低下する。開閉周波数の増加により、電気モータの渦電流が低減する。その結果、電気モータの温度も低下する。
【０１３１】
開閉周波数が高いと、コントローラにおける熱産生が増加する。この熱産生の増加は、開閉損失の増加により熱産生が増すために起こる。この結果、コントローラと電気エンジンによって発生する熱のバランスが取れる。このように、発生し表示される熱の配分は、種々の例示の実施例では、コントローラと電気モータ間に配分される。  
【０１３２】
本発明の実施形態は、図９に示す航空機の製造及び保守方法９００、及び図１０に示す航空機１０００の観点から説明することができる。まず図９を参照する。図９は、一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。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法９００は、図１０の航空機１０００の仕様及び設計９０２、並びに材料の調達９０４を含む。    
【０１３３】
製造段階では、図１０の航空機１０００のコンポーネント及びサブアセンブリの製造９０６と、システム統合９０８とが行われる。その後、図１０の航空機１０００は認可および納品９１０を経て運航９１２に供される。顧客による運航９１２中、図１０の航空機１０００は、定期的な整備および点検９１４（改造、再構成、改修、およびその他の整備または点検を含み得る）がスケジューリングされる。
【０１３４】
航空機の製造及び保守方法９００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータによって実施又は実行されることがある。これらの実施例では、オペレータは顧客である。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。
【０１３５】
図１０は、例示的な一実施形態を実施可能な航空機のブロック図である。この実施例では、航空機１０００は、図９の航空機の製造及び保守方法９００によって製造されたものであり、複数のシステム１００４及び内装１００６を有する機体１００２を含む。システム１００４の例には、一又は複数の推進システム１００８、電気システム１０１０、油圧システム１０１２、および環境システム１０１４が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、自動車産業などの他の産業に異なる実施形態を適用することができる。
【０１３６】
本明細書で具現化した装置及び方法は、図９の航空機の製造及び保守方法９００のうちの少なくとも一つの段階で使用可能である。    
【０１３７】
一つの例示的な実施例では、図９のコンポーネント及びサブアセンブリの製造９０６で製造されるコンポーネント又はサブアセンブリは、図９で航空機１０００の運航中９１２に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造しうる。さらに別の実施例では、一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を、図９のコンポーネント及びサブアセンブリの製造９０６並びにシステム統合９０８などの製造段階で利用することができる。一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を、航空機１０００が図９における運航９１２、及び／又は整備及び保守９１４の間に、利用することができる。任意の数の種々の例示的な実施形態の利用により、航空機１０００の組立てを大幅に効率化すること、及び／又はコストを削減することができる。    
【０１３８】
一つの例示的な実施例では、図９のコンポーネント及びサブアセンブリの製造９０６で製造されるコンポーネント又はサブアセンブリは、図９で航空機１０００の運航中９１２に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造しうる。例えば、電気モータシステムは、これら種々の段階のうちの一又は複数の実行中に航空機に使用するために製造される。    
【０１３９】
さらに別の実施例では、一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を、図９のコンポーネント及びサブアセンブリの製造９０６並びにシステム統合９０８などの製造段階で利用することができる。別の実施例では、運航９１２中に、一又は複数の例示の実施形態を実施して、電気モータの効率が上がるように電気モータの動作を制御する。一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を、航空機１０００が図９における運航９１２、及び／又は整備及び保守９１４の間に、利用することができる。任意の数の種々の例示的な実施形態の利用により、航空機１０００の組立てを大幅に効率化すること、及び／又はコストを削減することができる。    
【０１４０】
したがって、例示の実施形態により、電気モータシステムを制御する方法及び装置が提供される。種々の例示の実施例では、電気モータの開閉周波数は、電気モータが動作する動作温度が低下するように制御される。さらに、種々の例示の実施例は、開閉周波数の選択に温度等の電気モータの周辺環境の動作条件の変化も考慮されることを考慮している。    
【０１４１】
このように、電気モータの動作効率は、様々な動作条件に対して向上する。例えば、開閉周波数は、様々な動作条件において過熱を抑えるように熱の分散を管理するために制御される。
【０１４２】
例示の実施例では、コントローラは、負荷、コントローラの温度、コントローラの温度の変化率、ステータの温度、及びほかの動作条件等の様々な動作条件の関数として開閉周波数を変更するように構成される。この情報を元に、開閉周波数は、モータシステムの効率を上げるように選択される。加えて、コントローラの加熱は、高い開閉周波数の使用の増加とともに、コントローラの過熱が低減するように考慮される。
【０１４３】
さらに、電気モータシステム１０２のコントローラ１０８は、電気モータ１０４の開閉周波数１１４を変更することにより、他の機構を提供する。例えば、開閉周波数１１４の変更により、電気モータ１０４によって生成される電子シグネチャが削減される。これは、ミッションにおいて電子シグネチャを削減することが重要である航空機において特に有用である。  
【０１４４】
ある例示の実施例では、航空機は無人航空機（ＵＡＶ）である。モータ及びアクチュエータの電子シグネチャを削減することにより、無人航空機が検出され追尾されにくくなる。
【０１４５】
別の応用形態には、冷却のためにできる限り低い周波数を選択することが含まれる。この周波数はしかしながら、電気モータ周辺にいる人に聞かれる可能性がある。例えば、機上において、この開閉周波数が低い場合、アクチュエータの音が聞かれる。この低い開閉周波数は、モータのコントローラを低温に維持するために選択される。この開閉周波数は、開閉周波数によって発生する音が他のノイズによってかき消される場合に、飛行段階において使用される。航空機のノイズが小さい他の飛行段階に対しては、高い開閉周波数が選択される。さらに、開閉周波数の選択は、乗客又は乗務員がどこに位置している、又は位置していないかによっても変化する。
【０１４６】
さらに別の実施例では、例示の実施形態は、潜水艦等の船によって発生する音を低減するように実施される。開閉周波数１１４は、サマリーのシグネチャを削減するように選択される。シグネチャには、潜水艦の電磁シグネチャと、可聴シグネチャの両方が含まれる。
【０１４７】
加えて、例示の実施例を、所望の動作条件１１６のグループとしての効率に対して開閉周波数１１４を選択することに関して説明してきたが、開閉周波数１１４は他の任意の理由で選択することができる。例えば、開閉周波数１１４は、最大効率ではなく、電気モータ１０４によって発生する力又はトルクの増加に対して選択される。
【０１４８】
この種の開閉周波数１１４の選択は、電気モータを有する自動車等の輸送手段において特に有用である。効率よりも力を要する場合、開閉周波数１１４はその所望の動作条件に基づいて選択される。この結果、開閉周波数１１４は、所望の動作条件の変更に基づいて選択され開閉される。例えば、加速には力が必要であり、その一方で、航続には効率が必要である。
【０１４９】
種々の実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提供されているものであり、網羅的な説明であること、又は開示された形態に実施形態を限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。    
【０１５０】
例えば、例示の実施例を航空機の電気モータでの使用に関して説明してきたが、種々の実施例を他のプラットフォームに実装可能である。例えば、例示の実施形態を他の種類のプラットフォームに適用することができる。プラットフォームは、例えば、移動式プラットフォーム、固定式プラットフォーム、陸上構造物、水上構造物、及び宇宙構造物であってもよい。より具体的には、プラットフォームは、水上艦、戦車、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、電気輸送手段、ハイブリッド輸送手段、電気航空機、ハイブリッド航空機、発電所、橋、ダム、家、製造施設、建造物、及び他の好適なプラットフォームであってもよい。
【０１５１】
さらに、異なる実施形態は、他の実施形態と比べて、種々の特徴を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。
【符号の説明】
【０１５２】
１００    電気モータ環境
１０２    電気モータシステム
１０４    電気モータ
１０６    電源
１０８    コントローラ／計算
１１０    ブラシレス電気モータ
１１２    電流
１１４    開閉周波数
１１６    所望の動作条件のグループ
１１８    情報
１２０    周波数識別子
１２２    周波数コントローラ
１２４    スイッチ
１２８    動作条件のグループ／入力
１３０    動作パラメータのグループ／動作条件のグループ
１３２    センサシステム
２００    モータ負荷（トルク）
２０２    コントローラの温度の変化率
２０４    コントローラの温度
２０６    ステータの温度
２０７    ステータの温度の変化率
２０８    コントローラの最大温度
２１２    コントローラの温度の最大変化率
５００    動作パラメータ違反を管理する規則の形態の方策を示す表
６００    図４のプロセスを再開する元となる事象の実施例を識別するための表
７００    異なるモータ負荷のシステム効率を示すグラフ
７０２    Ｎ−ｃｍの単位のモータ負荷を示すＸ軸
７０４    ％で表された電気モータシステムのシステム効率を示すｙ軸
７０６    約２０ｋＨｚの開閉周波数のシステム効率を表すライン
７０８    約４０ｋＨｚの開閉周波数のシステム効率を表すライン
７１０    約８０ｋＨｚの開閉周波数のシステム効率を表すライン
８００    異なるトルク量に対する電気モータのステータの温度のグラフ
８０６    約２０ｋＨｚの開閉周波数のステータの温度を表すライン
８０８    約４０ｋＨｚの開閉周波数のステータの温度を表すライン
８１０    約８０ｋＨｚの開閉周波数のステータの温度を表すライン
９００    航空機の製造及び保守方法
９０２    仕様及び設計
９０４    材料の調達
９０６    構成部品及びサブアセンブリの製造
９０８    システム統合
９１０    認可及び納品
９１２    運航
９１４    整備及び保守
１０００    航空機
１００２    機体
１００４    システム
１００６    内装
１００８    推進システム
１０１０    電気システム
１０１２    油圧システム
１０１４    環境システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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2014207852000002.pdf
2014207852000003.pdf
2014207852000004.pdf