(57)【要約】  本発明は、多相モーター用の新しい制御システムを提供する。本制御システムは、各位相巻線を励磁するための励磁回路と、位相巻線を励磁するために励磁回路に送られる制御信号を生成するため、モーターの個々の位相への位相電流を定めるための制御回路とを含んでいる。モーターの少なくとも１つの位相が失陥すると、モード選択回路は、制御回路が、非修正モードか又は故障修正モードの何れかで作動できるようにする。非修正モードの作動では、作動状態に留まっている位相への位相電流は、修正されないまま維持される。故障修正モードでは、作動状態に留まっている位相への位相電流は、事前に設定されたパラメータに従って修正される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定子位相構成要素と１つの回転子を有する多相モーター用の制御システムであって、前記各固定子位相構成要素が心材要素上に形成されている位相巻線を備えている、制御システムにおいて、
各位相巻線を励磁するために前記固定子位相巻線に接続されている励磁回路と、
前記位相巻線を励磁するために前記励磁回路に送られる制御信号を生成するため、前記モーターの個々の位相への位相電流を定めるための制御回路と、
前記モーターの或る位相が失陥したとき、前記制御回路が第１及び第２作動モードの何れか作動できるようにするためのモード選択回路と、を備えており、
前記第１作動モードでは、作動状態に留まっている位相への位相電流が修正されないまま維持され、
前記第２作動モードでは、作動状態に留まっている位相への位相電流が、事前に設定されたパラメータに従って修正されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１モードでは、前記制御回路は、失陥した位相に対応する位相巻線を励磁できないように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２モードでは、前記制御回路は、作動状態に留まっている位相と失陥した位相の間の距離に従って、作動状態に留まっている位相への位相電流を修正するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２モードでは、前記制御回路は、作動状態に留まっている位相への位相電流を、失陥した位相に対して所定の位相角に配置されている位相位置における事前に設定された最大電流強度に従って修正するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２モードでは、前記制御回路は、作動状態に留まっている位相への位相電流を、最大電流強度の位相位置に対して９０度ずれた位相角における事前に設定された最小電流強度に従って修正するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
位相電流修正のための前記事前に設定されたパラメータは、ユーザーの嗜好に従って特注仕様で作られることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記事前に設定されたパラメータは、合計トルクとトルク脈動波の間に所望の平衡状態を実現するために特注仕様で作られることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
複数の固定子位相構成要素と１つの回転子を有する多相モーター用の制御システムであって、前記各固定子位相構成要素が心材要素上に形成されている位相巻線を備えている、制御システムにおいて、
各位相巻線を励磁するために前記固定子位相巻線に接続されている励磁回路と、
前記位相巻線を励磁するために前記励磁回路に送られる制御信号を生成するため、前記モーターの個々の位相への位相電流を定めるための制御回路と、
前記モーターの或る位相の失陥に応じて、前記制御回路が、事前に設定されたパラメータに従って、作動状態に留まっている位相への位相電流を修正できるようにする、故障修正回路と、を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項９】
前記制御回路は、作動状態に留まっている位相と失陥した位相の間の位相角距離に従って、前記作動状態に留まっている位相への位相電流を修正するように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御回路は、作動状態に留まっている位相への位相電流を、失陥した位相に対して所定の位相角に配置されている位相位置における事前に設定された最大電流強度に従って修正するように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記制御回路は、作動状態に留まっている位相への位相電流を、最大電流強度の位相位置に対して９０度ずれた位相角における事前に設定された最小電流強度に従って修正するように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
位相電流修正のための前記事前に設定されたパラメータは、ユーザーの嗜好に従って特注仕様で作られることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記事前に設定されたパラメータは、合計トルクとトルク脈動波の間に所望の平衡状態を実現するために特注仕様で作られることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
多相モーターを制御する方法において、
前記モーターの或る位相が失陥したとき、第１作動モードと第２作動モードの間で選択を行う段階と、
前記第１作動モードでは、作動状態に留まっている位相への修正されないままの位相電流を維持する段階と、
前記第２作動モードでは、事前に設定されたパラメータに従って、前記作動状態に留まっている位相への位相電流を修正する段階と、から成ることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記第１作動モードで、失陥した位相に対応する位相巻線を励磁できないようにする段階を更に含んでいることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
多相モーターを制御する方法において、
位相の失陥を検出する段階と、
事前に設定されたパラメータに従って、作動状態に留まっている位相への位相電流を修正する段階と、から成ることを特徴とする方法。
【請求項１７】
作動状態に留まっている位相への位相電流は、前記作動状態に留まっている位相と失陥した位相の間の位相角距離に従って修正されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
作動状態に留まっている位相への位相電流は、失陥した位相に対して所定の位相角に配置されている位相位置における事前に設定された最大電流強度に従って修正されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
作動状態に留まっている位相への位相電流は、最大電流強度の位相場所に対して９０度ずれた位相角における事前に設定された最小電流強度に従って修正されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
位相電流修正のための前記事前に設定されたパラメータは、ユーザーの嗜好に従って特注仕様で作られることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記事前に設定されたパラメータは、合計トルクとトルク脈動波の間に所望の平衡状態を実現するために特注仕様で作られることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、電気モーターに関しており、特に、多相電気モーターの故障許容作動を実現するための制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば軍用品のような、重要な機能を果たす電気モーターでは、位相失陥が発生したような事態でも、モーターが作動し続けることが重要である。従って、包括的な故障許容は、モーター設計の重要な視点になっている。従来は、モーターには、故障許容作動をサポートする冗長要素が備えられている。
【０００３】
例えば、米国特許第４，４３４，３８９号には、永久磁化回転子と、何組かの冗長巻線セットを備えた固定子とを有するブラシレスＤＣモーターが開示されている。回転子は、４つ又はそれ以上の磁極を備えて形成されている。４極モーターでは２セットの固定子巻線が用いられ、６極モーターでは３セットの固定子巻線が用いられ、８極モーターでは４セットの固定子巻線が用いられる。各セットの巻線は、３相励磁では、Ｙ字、デルタ又は星型形状に接続される。各セットの巻線の個々の巻線の電流の切り替えは、整流子によって機械的に、又は個々のセットの巻線に連結されている整流回路によって電気的に行われる。モーターの可動部分と静止部分の間の相対位置の検出は、対応する整流回路に独立して連結されている独立した位置センサーのセットによって行われる。整流回路は、最大トルクでは同時に作動し、１つ又は複数の回路又は巻線に失陥が生じた場合は、利用できるトルクが下がることになる。
【０００４】
つまり、設計及び作動のコストが高くなる複雑な巻線パターンという犠牲の下で、冗長性が提供されている。
【０００５】
従って、冗長性要素無しに、モーターの故障許容作動を実現する制御システムを開発することが望まれている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，４３４，３８９号
【特許文献２】米国特許出願第１０／１７３，６１０号
【特許文献３】米国特許出願第０９／８２６，４２２号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、位相失陥が生じたときモーターの作動を継続させるために冗長要素を必要とすることの無い、多相モーター用の画期的な制御システムを提供する。位相失陥が生じた場合、本発明の制御システムは、何らの故障修正手続を実行する必要無しに、モーターが作動できるようにする。
【０００８】
更に、本発明の制御システムは、故障修正することなく作動させるか、又は適切な故障修正手続を実行するか、の選択肢を提供することによって、ユーザーに高い柔軟性を提供する。更に、位相失陥が生じた際にモーターの特性を定義する故障修正パラメータが、ユーザーの嗜好に従って作られる。
【０００９】
制御システムは、複数の固定子位相構成要素と１つの回転子を有するモーターを制御するために設けられている。各固定子位相構成要素は、心材上に形成されている位相巻線を備えている。制御システムは、各位相巻線を励磁するために固定子位相巻線に接続されている励磁回路と、位相巻線を励磁するために励磁回路に送られる制御信号を生成するため、モーターの個々の位相への位相電流を定めるための制御回路とを備えている。モーターの少なくとも１つの位相が失陥すると、モード選択回路は、制御回路が非修正モード又は故障修正モードの何れかで作動できるようにする。
【００１０】
非修正モードの場合は、作動可能な状態にある位相への位相電流が修正されないまま維持されるのに対して、故障修正モードでは、残っている位相への位相電流が事前に設定されたパラメータに従って修正される。制御回路は、失陥した位相に対応する位相巻線の励磁を使用不能にする。
【００１１】
本発明の或る実施形態によれば、故障修正モードで位相電流を修正するための事前に設定されたパラメータは、失陥した位相に対応する位相角で最大電流強度を、そして失陥した位相に対して９０度ずれた位相角で最小電流強度を含んでいる。事前に設定されたパラメータに基づいて、制御回路は、或る他の位相が失陥した後で、残っている位相と失陥した位相の間の位相角の距離即ちオフセットに従って、作動可能な状態に留まっている位相への位相電流を修正する。
【００１２】
位相電流修正のための事前に設定されたパラメータは、モーターの合計トルクとトルク脈動波の間の所望の平衡状態を実現するため、ユーザーの嗜好に従って特注仕様で作られる。
【００１３】
本発明のこの他の利点は、当業者には以下の詳細な説明から容易に理解頂けるであろうが、以下の説明では、単に、本発明を実施するに際し最適なモードと考えられるものを例解することによって、本発明の好適な実施形態のみを図示し、説明する。理解頂けるように、本発明は、この他の異なる実施形態でも実施可能であり、本発明の幾つかの細部は、本発明から逸脱することなく、様々な明白な細目で修正を加えることができる。従って、図面と説明は、本質的に例証を目的としており、本発明に制限を加えるものではないと理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、Maslov他による２００１年４月５日出願の同時係属中の米国特許出願第０９／８２６，４２２号に開示されているような電気モーターを制御するのに適用することができるが、この他、様々な他の永久磁石モーター及び切り換え式リラクタンスモーターと共に使用することもでき、上記特許出願を参考文献としてここに援用する。図１は、前記出願に記載されているモーター１０の回転子及び固定子要素を示す代表的な図であり、その開示をここに援用する。回転子２０は、円筒形のバックプレート２５に沿って実質的に均等に分布している永久磁石２１を有する環状リング構造体である。
【００１５】
永久磁石は、環状リングの内周に沿って磁性が交互する回転子極である。回転子は、固定子部材３０を取り囲んでおり、回転子及び固定子部材は、環状の半径方向空隙によって分離されている。固定子３０は、空隙に沿って均等に分布している複数の均一な構造の電磁心材部分を備えている。各心材部分は、空隙に面する表面３２を有する２つの極を形成している略Ｕ字型の磁気構造３６を備えている。極の対の脚部には巻線３８が巻かれているが、心材部分は、極の対を連結している部分に形成された１つの巻線を受け入れるように構成してもよい。
【００１６】
各固定子電磁心材構造体は別々になっており、隣接する固定子心材要素からは磁気的に分離されている。固定子要素３６は、磁気的に透過できない支持構造体に固定され、環状リング構造を形成している。この構造は、隣接する固定子極グループからの漂遊変圧器磁束効果の発散を排除している。固定子電磁石は、従って、それぞれの回転子位相を備えた自律ユニットである。以下に述べる本発明の概念は、全ての位相巻線を支持する一体式の回転子心材を含む他の永久磁石モーター構造にも適用することができる。
【００１７】
図２は、本発明によるモーター制御システムのブロック図である。制御システムは、図１に示す回転子２０と固定子３０を備えている多相モーター１０を制御するためのコントローラー２１０を含んでいる。固定子は、電力電子（ＰＥ）回路２２０により供給される駆動電流によって切替可能に励磁される複数の位相巻線を有している。例えば、図２は、７つの固定子位相巻線に設けられたＰＥ回路２２０−１から２２０−７を示している。しかしながら、本発明は、どの様な数のモーター位相にも適用することができる。各ＰＥ回路は、ドライバ要素を介してコントローラー２１０によって制御される電子スイッチのセットを含んでいる。スイッチのセットは、International RectifierのＩＲＦＩＺ４８Ｎ−ＮＤのような複数のＭＯＳＦＥＴ  Ｈブリッジを備えている。ゲートトライバは、IntersilのＭＯＳＦＥＴゲートドライバＨＩＰ４０８２ＩＢを備えている。
【００１８】
コントローラー２１０は、１つ又は複数のユーザー入力と、作動中に検出されるモーターの状態のための複数の入力を有している。各位相巻線の電流は、複数の電流センサー２３０のそれぞれによって検出され、その出力はコントローラー２１０に送られる。コントローラーは、このための複数の入力を有していてもよいし、代わりに、電流センサーからの信号を多重化して、１つのコントローラー入力に接続てもよい。F.W.BellのＳＭ−１５のようなホール効果電流センサーを電流センサー２３０に用いてもよい。
【００１９】
回転子位置センサー２４０は、コントローラー２１０の別の入力に接続されており、コントローラーに位置信号を送る。位置センサーは、ホール効果装置（Allegro Microsystemsの９２Ｂ５３０８）、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサー、容量型ロータリーセンサー、リードスイッチ、アモルファスセンサーを含むパルスワイヤーセンサー、リゾルバ、光センサーのような、どの様な既知の感知手段を備えていてもよい。位置センサー２４０の出力は速度概算器２４２に送られ、速度概算器２４２は位置信号を速度信号に変換してコントローラー２１０の別の入力に送る。
【００２０】
コントローラー２１０は、Texas Instrumentのデジタル信号プロセッサＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ＡＰＧのようなマイクロプロセッサ又は等価なマイクロコントローラーを備えている。所望の位相電流を作り出すために、コントローラー２１０は、以下の制御電圧を生成する。
Ｖｉ（ｔ）＝ＬｉｄＩｄｉ／ｄｔ＋ＲｉＩｉ＋Ｅｉ＋ｋｓｉｅｉ
ここに、
Ｖｉ（ｔ）は位相巻線に掛かる電圧
Ｉｄｉ（ｔ）は所望のトルクを得るために作り出される所望の位相電流
Ｉｉ（ｔ）は位相電流
Ｒｉは巻線の抵抗
Ｅｉ（ｔ）は逆起電力
Ｌｉは巻線の自己インダクタンス
ｋｓｉは電流のループフィードバック利得
ｅｉは位相電流のエラーである。
【００２１】
コントローラー２１０の出力における制御電圧Ｖｉ（ｔ）は、ユーザーが要求したトルクを得るのに必要な計算電圧値を表している。作動時、コントローラー２１０は、所望のトルクを得るのに必要な各位相の位相電流Ｉｄｉ（ｔ）を定め、先に示した式に基づいて各位相への制御信号Ｖｉ（ｔ）を作る。制御信号Ｖｉ（ｔ）は、各位相巻線を個々に励磁するためＰＥ回路２２０に連続して供給される。ゲートドライバを介して、各ＰＥ回路２２０のスイッチセットは、巻線の選択されたの順序がコントローラー内で確立された順序と釣り合うように起動される。各連続制御信号Ｖｉ（ｔ）は、対応する位相巻線で検出される特定の電流に関係している。コントローラーの作動は、Maslov他の２００２年６月１９日出願の同時係属中の米国特許出願第１０／１７３，６１０号に詳細に開示されており、同出願を参考文献としてここに援用する。
【００２２】
コントローラー２１０は、モーター１０の少なくとも１つの位相が失陥したときに実行される故障許容作動のモードを選択するための故障許容モード選択器２５０を含んでいる。故障許容モード選択器２５０は、ユーザーがプログラムできるか、又はモーターの状態に従って制御できるレジスタ又は電子回路である。代わりに、モード選択器２５０を、コントローラー２１０の外側に配置してもよい。以下に詳細に説明するように、位相失陥が生じた場合、故障許容モード選択器２５０は、コントローラー２１０が、以下の故障許容モード、即ち非修正モードと故障修正モードの何れかで作動できるようにする。
【００２３】
非修正モードでは、少なくとも１つの位相が失陥したとき、コントローラー２１０は、モーター１０の残りの位相の位相電流Ｉｄｉ（ｔ）を修正しない。そうではなく、失陥した位相に対応するＰＥ回路２２０を制御して、各位相巻線を励磁できないようにする。
【００２４】
故障修正モードでは、位相失陥が生じた場合、コントローラー２１０は、故障修正ユニット２６０と相互作用し、規定の故障修正アルゴリズムに従って、作動状態に留まっている位相の位相電流Ｉｄｉ（ｔ）を修正する。例えば、故障修正ユニット２６０は、作動状態に留まっている位相の位相電流Ｉｄｉ（ｔ）を修正するための所定のパラメータのセットが入ったルックアップテーブルを備えている。以下に述べるように、このパラメータのセットは、ユーザーの嗜好に従って特注仕様で作られる。
【００２５】
図３は、本発明のモーター制御システムの故障許容作動を示す単純化したフローチャートである。コントローラー２１０は、その入力を監視し、モーター位相の失陥を検出する（ステップ３０２）。例えば、位相失陥は、モーターの各位相毎に位相電流Ｉｉ（ｔ）を測定する電流センサー２３０を使って検出される。何れかの電流センサー２３０が所定の期間に対する異常な数値の位相電流Ｉｉ（ｔ）を検出すれば、コントローラー２１０が位相失陥状態を検出して、失陥した位相を特定する（ステップ３０４）。
【００２６】
例えば、或る位相への位相電流Ｉｉ（ｔ）が突然ゼロに下がり、所定の期間に正常な軌道に戻らない場合、コントローラー２１０は、その位相の回路が切れていると判断する。更に、或る位相への位相電流Ｉｉ（ｔ）が突然事前に設定した限界を超えて上がり、所定の期間に正常な軌道に戻らない場合、コントローラー２１０は、その位相の回路が短絡していると判断する。
【００２７】
従って、位相の失陥を検出するために、コントローラー２１０は、各位相の位相電流エラーを監視する。位相電流エラーは、所望の位相電流Ｉｄｉ（ｔ）と、各電流センサーによって測定される実際の位相電流Ｉｉ（ｔ）の間の差である。各位相の所望の位相電流Ｉｄｉ（ｔ）は、コントローラー２１０によって、トルク要件に従って、位置センサー２４０と速度概算器２４２によって求められた位置と速度に基づいて定められる。或る位相の位相電流エラーの絶対値が所定の期間に対する事前に設定された限界を超えた場合、コントローラー２１０は、何れかの位相が失陥した位相であるとみなす。
【００２８】
位相失陥が検出されると、コントローラー２１０は、故障許容モード選択器２５０を検査し、規定の故障許容モードの作動を確立する（ステップ３０６）。モード選択器２５０は、位相失陥の状態が検出された場合に、非修正モードか又は故障修正モードの何れで作動するかを、ユーザーがコントローラー２１０に要求することによって、事前にプログラムされる。
【００２９】
代わりに、モード選択器２５０は、位相失陥が検出されたときに、モーターの状態に依って適切な故障許容モードの作動を選択するよう自動制御してもよい。例えば、少なくとも１つの位相が失陥した場合、所定数の残りの位相への位相電流Ｉｉ（ｔ）が或る閾値レベルを超えていれば、モード選択器２５０は、非修正モードの作動を設定するように制御される。この場合、残っている位相への位相電流値の修正は、モーターの合計トルク値を下げることになる。或る状況では、合計トルクが下がるのは望ましくない。
【００３０】
従って、位相失陥が検出されたとき、コントローラー２１０は、残っている位相について電流センサー２３０が検出した位相電流値を、閾値レベルと比較する。所定数の位相への位相電流値が閾値レベルを超えていれば、コントローラー２１０は、モード選択器２５０を制御して非修正モードを設定する。そうでなければ、故障修正モードが設定される。
【００３１】
従って、ステップ３０６で、コントローラー２１０は、故障修正モードが設定されないと判断すると、非修正モードの作動に切り換える（ステップ３０８）。非修正モードの作動では、コントローラー２１０は、失陥した位相に対応するＰＥ回路２２０を制御してその位相の巻線を励磁できないようにする。非修正モードでは、作動状態に留まっている位相に関係するモーターパラメーターは、その位相電流を含め、位相失陥にもかかわらず修正されない。
【００３２】
ステップ３０６で、コントローラー２１０は、故障修正モードが設定されると判断すると、故障修正モードの作動に切り換える（ステップ３１０）。故障修正モードでは、コントローラー２１０は、作動状態に留まっている位相の所望の位相電流Ｉｄｉ（ｔ）を、規定の故障修正アルゴリズムに従って修正する。
【００３３】
図４は、故障修正モードの作動で実行される代表的な故障修正アルゴリズムを示している。コントローラー２１０は、失陥した位相ｊを識別し（ステップ３１２）、失陥した位相ｊと作動状態に留まっている各位相ｋの間の位相角オフセット又は距離Ｄｊｋを計算するが、ここに、ｊとｋは１からＮの整数であり、Ｎはモーター１０内の位相の数である。
【００３４】
更に、制御器２１０は、ユーザーの要求したトルクτの値と、速度概算器２４２が求めたモーター速度ωを入手する（ステップ３１６）。これらの値は、故障修正ユニット２６０の中に入っている故障修正ルックアップテーブルにアクセスするための指標として用いられる。故障修正ルックアップテーブルには、残っている各位相ｋの所望の位相電流強度の計算に用いられるパラメータＩ１とＩ２が入っている。パラメータＩ１は、失陥した位相ｊに対して所定の位相角に配置された位相位置における最大電流強度を表す。例えば、最大電流強度になるのは、失陥した位相ｊに対応する位相位置である。パラメータＩ２は、最大電流強度の位相位置から９０度ずれた位相角における最小電流強度を表す。故障修正ルックアップテーブルでは、パラメータＩ１とＩ２は、様々な組み合わせの要求されたトルクと目下の速度に対して提供される。
【００３５】
ステップ３１８では、コントローラー２１０は、故障修正ルックアップテーブルにアクセスし、ステップ３１６で求められたトルクと速度に対するパラメータＩ１とＩ２を入手する。これらのパラメータに基いて、コントローラー２１０は、ステップ３２０で、作動状態に留まっている各位相ｋに関する所望の位相電流の振幅Ｉｋを、Ｉｋ＝Ｉ１‐（Ｉ１−Ｉ２）ｘＤｊｋ／９０度として求める。失陥した位相ｊに対する所望の位相電流の振幅Ｉｊは、０に設定される。従って、各位相ｋに対する所望の位相電流の振幅は、位相ｋの失陥した位相からの距離に依って、Ｉ１とＩ２の間で設定される。各位相に対する修正された所望の位相電流を使って、コントローラー２１０は、各ＰＥ回路２２０に供給されて対応する位相の巻線を励磁する制御電圧Ｖｉ（ｔ）を求める。
【００３６】
図５は、パラメータＩ１とＩ２に従って位相電流を修正することを伴う故障修正アルゴリズムを示す図である。例えば、パラメータＩ１は、失陥した位相ｊに対応する位相における位相電流強度を表しており、パラメータＩ２は、失陥した位相ｊに対して９０度ずれた位相角における位相電流強度を表している。コントローラー２１０は、失陥した位相ｊに近い或る位相への位相電流強度を修正して、失陥した位相ｊからもっと離れている或る位相の位相電流強度より高くする。具体的には、失陥した位相ｊに最も近い位相ｊ−１の修正された位相電流強度は、次の位相ｊ−２の修正された位相電流強度より高く、位相ｊ−２の修正された位相電流強度は、失陥した位相ｊから最も遠い位相ｊ−（Ｎｓ‐１）／２の修正された位相電流強度より高い。強度Ｉ０は、位相ｊが失陥する前の各位相の位相電流値である。
【００３７】
図６Ａと６Ｂは、７相モーターの位相電流を示す図であり、それぞれ、本発明の故障修正アルゴリズムに従って、故障修正していない場合と故障修正した場合を示している。これらの図は、位相３が失陥し、位相３への位相電流が０に設定された場合を示している。故障修正しない場合、作動状態に留まっている位相１、２と４−７への位相電流は、強度１０が、例えば１０Ａに設定される（図Ａ）。故障修正すれば、コントローラー２１０は、作動状態の位相１、２及び４−７への位相電流の強度を、Ｉ１とＩ２の間の範囲に設定する。例えば、Ｉ１は１２Ａに設定され、Ｉ２は５Ａに設定される。
【００３８】
本発明の故障修正アルゴリズムは、コントローラー２１０が、作動状態に留まっている位相の間の位相電流の分布をやり直して、各位相からのトルクの寄与を再び平衡させる。図７は、各位相によって作り出されるトルク、即ち、位相電流の正弦波形状への、正常な作動モードにおける７相モーターの各位相からのトルクの寄与を示す図である。全位相が作動状態にあるので、全位相の合計トルクは、例えば３５Ｎｍで、実際に脈動波は無い。
【００３９】
図８は、位相３が失陥しているが、残りの作動状態に留まっている位相１、２、４−７への位相電流は修正されていないときの、これら作動状態の位相それぞれからのトルク寄与を示す図である。この図に示すように、位相の失陥によって、例えば、２５から３５Ｎｍの間で変動する合計トルクに対し、０．１７に等しい相当なトルク脈動波が生じる。
【００４０】
図９は、位相３が失陥し、残りの作動状態に留まっている位相１、２、４−７への位相電流が、本発明の故障修正アルゴリズムに従って分配し直されたときの、これら作動状態の位相それぞれからのトルク寄与を示す図である。この図に示すように、トルク脈動波は、２３から２５Ｎｍの間で変動する合計トルクに対し、約０．０４に下がっている。
【００４１】
合計トルク値とトルク脈動波の間に所望の平衡状態を実現するために、故障修正パラメータＩ１とＩ２の値は、ユーザーの嗜好に従って特注仕様で作られる。従って、故障修正ユニット２６０には、トルクと速度の各組み合わせに対する数セットの故障修正パラメータＩ１とＩ２が入っている。
【００４２】
例えば、或る位相が失陥した後でモーターの最大トルクを実現するには、パラメータＩ２は、パラメータＩ１のレベルになるよう選択しなければならない。更に、これら両方のパラメータを、可能な最大電流値に設定しなければならない。しかしながら、そのような選択は、トルク脈動波を大きくすることになる。その結果、モーターは平衡が崩れた状態になる。或る位相が失陥したときにトルクの脈動波を最小にしてモーターを平滑に作動させるには、パラメータＩ１とＩ２の値の間の最適な差を実験的に確立することもできる。
【００４３】
この様に、本発明の制御システムによって制御されるモーターは、位相失陥が生じたときにその作動を継続させるための冗長要素を必要としない。本制御システムは、ユーザーの嗜好とモーターの状態次第で、故障修正を行って又は行わずにモーターが故障許容作動できるようにすることによって、ユーザーに高い柔軟性を提供する。更に、或る位相が失陥したときにモーターの特性を決める故障修正パラメータは、ユーザーの嗜好に従って特注仕様で作られる。
【００４４】
以上、本発明を、モーターの各電気的位相毎に分離された磁気回路の例を使って開示してきたが、本発明は、共通磁気経路を含んでいるモーターのような他のモーター装置にも適用することができる。従って、本発明は、ここに記載している本発明の概念の範囲内で変更及び修正を加えることができる旨理解頂きたい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に使用される構成の回転子及び固定子を示す代表的な図面である。
【図２】本発明の故障許容制御システムを示す単純化したブロック図である。
【図３】本発明の故障許容モード選択手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の代表的な故障修正アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】本発明の故障修正モードにおける位相電流修正のための代表的な事前に設定されたパラメータを示す図である。
【図６Ａ】故障修正モードにおける位相電流修正を示す図である。
【図６Ｂ】故障修正モードにおける位相電流修正を示す図である。
【図７】モーターの合計トルクを実現するために各位相によって生成されるトルクを示す図である。
【図８】モーターの合計トルクを実現するために各位相によって生成されるトルクを示す図である。
【図９】モーターの合計トルクを実現するために各位相によって生成されるトルクを示す図である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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