(57)【要約】  特に上記電気モータの効率を回転速度範囲のほぼ全体に亘って最適化することができるよう、ロータ及び複数のモータ巻線を含む電気モータと、この電気モータを制御及び／又は調整するためのモータコントローラとを備えた外科用機械を改良するために、上記外科用機械の回転速度範囲全体が、低速回転速度のための少なくとも１つの低速回転速度範囲と、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲における回転速度よりも高速の回転速度のための少なくとも１つの高速回転速度範囲とに分割されること、上記電気モータを制御及び／又は調整するための第１の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの低速回転速度範囲において実施可能であるよう、上記モータコントローラが設計されること、及び、上記電気モータを制御及び／又は調整するための第２の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの高速回転速度範囲において実施可能であること、が提案される。
2008508002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ及び少なくとも２つのモータ巻線を含む電気モータ（１４）と、前記電気モータ（１４）を制御及び／又は調整するためのモータコントローラ（２４）とを備えた外科用機械（１０）であって、
前記外科用機械（１０）の回転速度範囲全体（３０，３２）が、低速回転速度のための少なくとも１つの低速回転速度範囲（３０）と、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲における回転速度よりも高速の回転速度のための少なくとも１つの高速回転速度範囲（３２）とに分割されること、
前記電気モータ（１４）を制御及び／又は調整するための第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）が前記少なくとも１つの低速回転速度範囲（３０）において実施可能であるよう、前記モータコントローラ（２４）が設計されること、及び、
前記電気モータ（１４）を制御及び／又は調整するための第２の制御及び／又は調整方法（Ｂ）が、前記少なくとも１つの高速回転速度範囲（３２）において実施可能であること、
を特徴とする外科用機械（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の機械において、上記第１及び／又は第２の制御及び／又は調整方法（Ａ、Ｂ）が、パルス幅変調（PWM）方法であることを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の機械において、上記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）が、全てのモータ巻線に電流を同時に供給可能な空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法であることを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の機械において、上記電気モータ（１４）がブラシレスDCモータであることを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の機械において、上記電気モータ（１４）がセンサレス電気モータであることを特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の機械において、
上記電気モータ（１４）が回転速度検出センサを含むこと、及び、
上記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）が、上記外科用機械（１０）を制御及び／又は調整する方法であって、上記モータコントローラ（２４）が前記回転速度検出センサにより決定される実回転速度に応じて上記電気モータ（１４）に制御信号を与えるような方法となるよう、上記モータコントローラ（２４）が設計されること、
を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項６に記載の機械において、
上記電気モータ（１４）の実回転速度を検出するためにホールシステムが設けられること、及び、
前記ホールシステムが上記回転速度検出センサを有すること、
を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の機械において、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲（３０）と上記少なくとも１つの高速回転速度範囲（３２）との間の回転速度限界値（Dlimit1，Dlimit2）が不変であることを特徴とするもの。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の機械において、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲（３０）と上記少なくとも１つの高速回転速度範囲（３２）との間の回転速度限界値（Dlimit1，Dlimit2）が可変であることを特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の機械において、上記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）から上記第２の制御及び／又は調整方法（Ｂ）への切り替えが第１の切り替え回転速度（Dlimit1）で行われ、かつ、上記第２の制御及び／又は調整方法（Ｂ）から上記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）への切り替えが第２の切り替え回転速度（Dlimit2）で行われるよう、上記モータコントローラ（２４）が設計されることを特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１０に記載の機械において、上記第１の切り替え回転速度（Dlimit1）が上記第２の切り替え回転速度（Dlimit2）以上であることを特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の機械において、上記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）から上記第２の制御及び／又は調整方法（Ｂ）への切り替えが、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲（３０）から上記少なくとも１つの高速回転速度範囲（３２）に移行する時と、これとは逆の時に自動的に行われるよう、上記モータコントローラ（２４）が設計されることを特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の機械において、上記電気モータ（１４）が３つのモータ巻線を含むことを特徴とするもの。
【請求項１４】
ロータ及び少なくとも２つのモータ巻線を含む電気モータと、前記電気モータを制御及び／又は調整するためのモータコントローラとを備えた外科用機械の操作方法であって、
前記外科用機械の回転速度範囲全体が、低速回転速度のための少なくとも１つの低速回転速度範囲と、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲における回転速度よりも高速の回転速度のための少なくとも１つの高速回転速度範囲とに分割されること、
前記電気モータを制御及び／又は調整するための第１の制御及び／又は調整方法が、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲において実施されること、及び、
前記電気モータを制御及び／又は調整するための第２の制御及び／又は調整方法が、前記少なくとも１つの高速回転速度範囲において実施されること、
を特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、上記第１及び／又は第２の制御及び／又は調整方法が、パルス幅変調（PWM）方法であることを特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の方法において、上記第１の制御及び／又は調整方法が、空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法であって、全てのモータ巻線に電流が同時に供給されるような方法であることを特徴とするもの。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれかに記載の方法において、ブラシレスDCモータが電気モータとして使用されることを特徴とするもの。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれかに記載の方法において、センサレス電気モータが電気モータとして使用されることを特徴とするもの。
【請求項１９】
請求項１４〜１７のいずれかに記載の方法において、
上記モータが回転速度検出センサを含むこと、及び、
上記第１の制御及び／又は調整方法が、上記外科用機械を制御及び／又は調整する方法であって、上記モータコントローラが前記回転速度検出センサにより決定される実回転速度に応じて上記電気モータに制御信号を与えるような方法であること、
を特徴とするもの。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
上記電気モータの実回転速度を検出するためにホールシステムが設けられること、及び、
前記ホールシステムが上記回転速度検出センサを有すること、
を特徴とするもの。
【請求項２１】
請求項１４〜２０のいずれかに記載の方法において、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲と上記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値が、上記機械の操作中、不変のままであることを特徴とするもの。
【請求項２２】
請求項１４〜２０のいずれかに記載の方法において、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲と上記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値が、上記機械の操作中に変化することを特徴とするもの。
【請求項２３】
請求項１４〜２２のいずれかに記載の方法において、
上記第１の制御及び／又は調整方法から上記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが第１の切り替え回転速度で行われること、及び、
上記第２の制御及び／又は調整方法から上記第１の制御及び／又は調整方法への切り替えが第２の切り替え回転速度で行われること、
を特徴とするもの。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、上記第１の切り替え回転速度が上記第２の切り替え回転速度以上であることを特徴とするもの。
【請求項２５】
請求項１４〜２４のいずれかに記載の方法において、上記第１の制御及び／又は調整方法から上記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲から上記少なくとも１つの高速回転速度範囲に移行する時と、これとは逆の時に自動的に行われることを特徴とするもの。
【請求項２６】
請求項１４〜２５のいずれかに記載の方法において、３つのモータ巻線を備えた電気モータが使用されることを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及び少なくとも２つのモータ巻線を含む電気モータと、前記電気モータを制御及び／又は調整するためのモータコントローラとを備えた外科用機械に関する。
【０００２】
更に、本発明は、ロータ及び少なくとも２つのモータ巻線を含む電気モータと、前記電気モータを制御及び／又は調整するためのモータコントローラとを備えた外科用機械の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭で述べた種類の外科用機械は数多くのものが知られており、特に、ドリル、ミリングマシン、のこぎりが知られている。これらは、上記電気モータをある一定の回転速度で動作させるために、上記電気モータ用モータコントローラにより制御信号を生成することで操作される。電気モータのタイプによっては、回転速度は毎分70,000回転にまで達し得る。しかしながら、その構造のために、電気モータの効率は全ての回転速度において同じでなく、とりわけ最適なものには必ずしもならない。
【特許文献１】WO 98/06338
【特許文献２】US 2003/0155878 A1
【特許文献３】US 5,268,622
【特許文献４】WO 96/01521 (US 5,107,151、US 5,677,605)
【特許文献５】US 5,689,159
【特許文献６】WO 97/50171
【特許文献７】US 2002/044472 (US 6,653,149 B2)
【特許文献８】WO 2004/036755 (US 6,819,078 B2)
【特許文献９】WO 03/052919 A2 (US 6,885,163 B2)
【非特許文献１】Felix Jenny/Dieter Wueest, "Steuerverfahren fuer selbstgefuehrte Stromrichter", (C) 1995 vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zuerich und B.G. Teubner Stuttgart
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、特に上記電気モータの効率を回転速度範囲のほぼ全体に亘って最適化することができるよう、外科用機械及び外科用機械の操作方法を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、冒頭で述べた種類の外科用機械において、本発明に従い、次のようにすることで達成される。即ち、上記外科用機械の回転速度範囲全体が、低速回転速度のための少なくとも１つの低速回転速度範囲と、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲における回転速度よりも高速の回転速度のための少なくとも１つの高速回転速度範囲とに分割されること、上記電気モータを制御及び／又は調整するための第１の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの低速回転速度範囲において実施可能であるよう、上記モータコントローラが設計されること、及び、上記電気モータを制御及び／又は調整するための第２の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの高速回転速度範囲において実施可能であること、である。
【０００６】
本発明に従い既知の外科用機械を更に改良したものは、上記電気モータの回転速度範囲にそれぞれ適合した制御及び／又は調整方法を用いることができる、という利点を有する。特に、２つより多くの回転速度範囲を定義し、ある回転速度範囲から別の回転速度範囲にそれぞれ移行する時に、それぞれ使用される制御及び／又は調整方法も又切り替えられること、が考えられる。このようにして、上記電気モータの効率を動作中に最適化することができるだけではなく、例えば、動作中の上記電気モータの実回転速度を、その回転速度に応じて、最適化された方法で決定することもできる。
【０００７】
上記第１及び／又は第２の制御及び／又は調整方法が、パルス幅変調（PWM）方法であると有利である。この方法によれば、特に、DCモータを簡単かつ最適化された方法で操作することができる。とりわけ、搬送周波数をデジタル電圧又は電流信号に重ね合わせることで、正弦波電流及び電圧の挙動を生成することができる。
【０００８】
本発明の好適な実施形態によれば、上記第１の制御及び／又は調整方法は、全てのモータ巻線に電流を同時に供給可能な空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法でもよい。SVPWM方法は、従来のパルス幅変調（PWM）方法に対して、次のような利点を有する。即ち、全てのモータ巻線に電流を同時に供給することができ、その結果、特に低速回転速度において滑らかでジャークのない電気モータの動作も可能になる、という利点である。更に、全てのモータ巻線に電流が同時に供給可能であることにより、停止状態からのモータの起動がかなり改善される。
【０００９】
上記電気モータがブラシレスDCモータである場合、上記機械は特に費用対効果に優れ、要求される保守管理の強度は比較的低くなる。
【００１０】
上記電気モータは、センサレス電気モータであると好ましい。このことは、上記電気モータの実回転速度を決定するための回転速度検出センサがこの電気モータに設けられない又は配置されない、ということを意味する。このような電気モータは、センサを備えたモータよりもかなり費用対効果に優れている。更に、上記外科用機械の全体的な構造も簡単にされる。これは、モータに設ける必要のある接続要素がより少なくなるからである。更に、このことは次のような利点を有する。即ち、分解可能な外科用機械において、上記モータコントローラを回転速度検出センサ及び／又は位置センサに接続するための接点に関して、腐食の問題が生じ得ない、という利点である。このような接点には小さな電圧又は電流が通常加えられるため、接点の僅かな腐食さえも電気モータの実回転速度の決定に誤りをもたらす可能性がある。本発明によれば、このようなことは正に起こり得ない。
【００１１】
これとは別に、有利な態様として、次のようにすることも可能である。即ち、上記モータが回転速度検出センサを含み、かつ、上記第１の制御及び／又は調整方法が、上記外科用機械を制御及び／又は調整する方法であって、上記モータコントローラが前記回転速度検出センサにより決定される実回転速度に応じて上記電気モータに制御信号を与えるような方法となるよう、上記モータコントローラが設計されること、である。更に、上記回転速度検出センサが上記電気モータのロータの位置を決定するようにしてもよい。特に上記電気モータの低速回転速度時に回転速度検出センサを使用することは、次のような利点を有する。即ち、例えば上記１つ又は複数のモータ巻線で生成されるCEMF（逆起電力）を決定することによる場合と比較して、かなり正確に上記回転速度を決定することができる、という利点である。回転速度が高速になると、生成される誘導電圧も高くなる。このような場合には、とりわけ、CEMF（逆起電力）を決定する方が適当である。これにより、検出される信号の処理を向上させることができる。
【００１２】
上記電気モータの実回転速度を検出するためにホールシステムが設けられ、かつ、このホールシステムが上記回転速度検出センサを有する場合、上記機械の特に簡単な構成が得られる。回転速度検出センサとしてのホールセンサは、特に小さくして上記電気モータに直接組み込むことが可能である。
【００１３】
本発明の好適な実施形態によれば、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲と上記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は不変としてもよい。この場合、上記少なくとも２つの制御及び／又は調整方法間での切り替えを、常に、所望の回転速度限界値にて行うことができる。
【００１４】
本発明の更なる好適な実施形態によれば、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲と上記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は可変としてもよい。従って、操作状況に応じ、上記少なくとも２つの制御及び／又は調整方法間での切り替えを個別に変更することが可能である。その際、切り替えポイントを所望の方法で変えることもできる。
【００１５】
次のようにすることにより、上記少なくとも２つの制御及び／又は調整方法間での切り替えが一定的に行われることを簡単な方法で防ぐことができる。即ち、上記第１の制御及び／又は調整方法から上記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが第１の切り替え回転速度で行われ、かつ、上記第２の制御及び／又は調整方法から上記第１の制御及び／又は調整方法への切り替えが第２の切り替え回転速度で行われるよう、上記モータコントローラを設計すること、である。こうして、２つの切り替えポイントを、特に、上記低速回転速度範囲から上記高速回転速度範囲に移行する時と、これとは逆の時に規定することができる。従って、上記切り替えの時間を分離することができる。つまり、上記モータの実回転速度の変化が小さい場合は、必ずしも別の制御及び／又は調整方法へと即座に切り替える必要がない。
【００１６】
原則として、上記第１の切り替え回転速度が上記第２の切り替え回転速度よりも小さいことが考えられる。もっとも、上記第１の切り替え回転速度が上記第２の切り替え回転速度以上であると特に便利である。こうすると、上記高速回転速度範囲への切り替えは、上記高速回転速度範囲から上記低速回転速度範囲への切り替えよりも高速の切り替え回転速度で行われる。これにより、次のようなものが得られる。即ち、上記一方の制御及び／又は調整方法と上記他方の制御及び／又は調整方法の双方が、ある一定の回転速度に対して、上記電気モータの回転速度が増加するのか或いは減少するのかに応じて使用される範囲を備えた、いわばヒステリシス曲線とでも言うべきものである。
【００１７】
原則として、操作者が所望の回転速度範囲を特定し、対応する上記制御及び／又は調整方法を実施するよう、上記機械を設計することが可能である。もっとも、本発明の好ましい実施形態によれば、次のようにしてもよい。即ち、上記第１の制御及び／又は調整方法から上記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲から上記少なくとも１つの高速回転速度範囲に移行する時と、これとは逆の時に自動的に行われるよう、上記モータコントローラを設計することである。上記機械のこのような独創的な設計によれば、操作者は、上記機械が動作する回転速度を特定するだけでよい。
【００１８】
上記電気モータが３つのモータ巻線を含む場合、上記機械の構成は特に簡単なものになる。このような電気モータは、その構成上数多くの変形例を許容し、とりわけ費用対効果にも優れている。
【００１９】
冒頭で述べた目的は、冒頭で述べた種類の方法において、本発明に従い、次のようにすることで達成される。即ち、上記外科用機械の回転速度範囲全体が、低速回転速度のための少なくとも１つの低速回転速度範囲と、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲における回転速度よりも高速の回転速度のための少なくとも１つの高速回転速度範囲とに分割されること、上記電気モータを制御及び／又は調整するための第１の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの低速回転速度範囲において実施されること、及び、上記電気モータを制御及び／又は調整するための第２の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの高速回転速度範囲において実施されること、である。
【００２０】
外科用機械は、本発明に係る方法により有利に操作することができる。これにより、次のような理由から、その全体的な効率を向上させることができる。即ち、上記電気モータの回転速度に応じて最適な制御及び／又は調整方法をそれぞれ選択することができる、という理由である。
【００２１】
上記第１及び／又は第２の制御及び／又は調整方法がパルス幅変調（PWM）方法である場合、DCモータを特に簡単な方法で駆動することができる。
【００２２】
特に低速回転時及び上記電気モータの起動時は、上記第１の制御及び／又は調整方法が空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法であると特に便利である。この空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法においては、全てのモータ巻線に電流が同時に供給される。この方法によれば、特に低速回転速度時に、上記モータの効率を向上させることが可能となる。というのも、電流が供給される上記モータ巻線により上記ロータの位置に応じてこのロータに付与される力を、従来のように電流が供給される電気モータに比べて最適にすることができるからである。
【００２３】
ブラシレスDCモータが電気モータとして好適に使用される。このようなモータは費用対効果に優れ、保守管理が行い易い。
【００２４】
センサレス電気モータが電気モータとして使用される場合、上記外科用機械の接点の数を減らすことができる。更に、このようなモータは製造費用対効果にかなり優れる。
【００２５】
上記方法の更なる好適な変形例によれば、次のようにすることも可能である。即ち、上記モータが回転速度検出センサを含み、かつ、上記第１の制御及び／又は調整方法が、上記外科用機械を制御及び／又は調整する方法であって、上記モータコントローラが前記回転速度検出センサにより決定される実回転速度に応じて上記電気モータに制御信号を与えるような方法であるようにすること、である。特に低速回転速度時において、回転速度検出センサにより、上記電気モータの実回転速度を簡単かつ正確に決定することができる。
【００２６】
上記電気モータの実回転速度を検出するためにホールシステムが設けられ、かつ、このホールシステムが上記回転速度検出センサを有する場合、上記方法の実施は特に簡単になる。ホールシステムは、数多くの用途においてその価値を証明済みである。ホールセンサは、特に小さくして上記電気モータに直接組み込むことが可能である。
【００２７】
上記少なくとも１つの低速回転速度範囲と上記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は、上記機械の操作中、不変のままであると好ましい。このようにして、上記方法は最大限に単純化される。
【００２８】
しかしながら、本発明に係る方法の更なる好適な変形例によれば、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲と上記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は、上記機械の操作中に変化する。この方法によれば、現在の操作状況に応じて切り替え回転速度値を設定することが可能となる。
【００２９】
次のようにすることが便利である。即ち、上記第１の制御及び／又は調整方法から上記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが第１の切り替え回転速度で行われ、かつ、上記第２の制御及び／又は調整方法から上記第１の制御及び／又は調整方法への切り替えが第２の切り替え回転速度で行われること、である。これにより、切り替えポイントを、上記低速回転速度範囲から上記高速回転速度範囲に移行する時と、これとは逆の時に、所望の方法で設定することができる。従って、特に、上記機械が上記切り替え回転速度の範囲内の回転速度で動作している場合に、頻繁に切り替えることを避けることができる。切り替えが一定的に行われると、上記外科用機械の操作に悪影響を及ぼし、特に、その動作の円滑性に支障を来す。
【００３０】
上記第１の切り替え回転速度が上記第２の切り替え回転速度以上であると好ましい。こうすると、上記低速回転速度範囲から上記高速回転速度範囲への切り替えは、これとは逆の場合よりも高速の切り替え回転速度で行われる。
【００３１】
次のようにすることが有利である。即ち、上記第１の制御及び／又は調整方法から上記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが、上記少なくとも１つの低速回転速度範囲から上記少なくとも１つの高速回転速度範囲に移行する時と、これとは逆の時に自動的に行われること、である。
【００３２】
この場合、操作者は、上記外科用機械に対する所望の回転速度を特定するだけでよく、異なる制御及び／又は調整方法の間で起こり得る切り替えに従事する必要はない。
【００３３】
３つのモータ巻線を備えた電気モータが使用される場合、上記方法の実施は特に簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
更なる説明のため、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態を次に説明する。
【００３５】
図１に、参照数字１０によりその全体を表した外科用アキュムレータ機を示す。この外科用アキュムレータ機はハウジング１２を有し、ハウジング１２の一部においてこのハウジング部分の長手軸に平行に電気モータ１４（アキュムレータ機１０の図示されていない駆動軸を駆動する）が配置される。前記駆動軸の端にはカップリング１６が配置されており、カップリング１６によってアキュムレータ機１０はいかなる種類の用具にも、例えば、ドリル、ミル、のみ、必要なら特別なカップリングによって鋸刃にも接続可能である。
【００３６】
ハンドル１８（パワーパック２０が挿入可能である）が、電気モータ１４を受容するハウジング１２の上記ハウジング部分から直交方向に突き出ている。パワーパック２０は、充電式バッテリー２２及びモータコントローラ２４を含む。アキュムレータ機１０を起動するため、電源／速度プッシュボタン２６及び操作モード選択スイッチ２８（電気モータ１４の長手軸に略平行に、ハンドル１８内へと押し込むことができる）が設けられる。
【００３７】
電気モータ１４はセンサレスモータである。即ち、電気モータ１４のロータの動き又は位置を検出するための回転速度検出センサがない。
【００３８】
モータコントローラ２４は、電気モータ１４の回転速度範囲が２つの部分範囲（即ち、低速回転速度範囲３０と高速回転速度範囲３２。これらは図２に図示されている）に分割されるよう設計される。更に、モータコントローラ２４は、電気モータ１４を操作するための２つの異なる制御及び／又は調整方法を実施することを許容する。第１の方法が空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法であり、図２及び３においてＡとして概略的に示されている。第２の方法が従来のパルス幅変調（PWM）方法であり、図２及び３においてＢとして図示されている。
【００３９】
位置センサ及び回転速度検出センサを含む回転速度検出システムを備えた電気モータ１４の場合には、上記制御及び／又は調整方法Ａは次のような方法でもよい。即ち、電気モータ１４の実回転速度が、この回転速度検出センサによって決定されかつモータコントローラ２４によって処理される制御及び／又は調整方法である。空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法や、更に従来のパルス幅変調（PWM）方法では、電気モータ１４の実回転速度はCEMF（逆起電力）の検出により決定される。
【００４０】
以下では、図２及び３を参照しつつ、上記制御及び／又は調整方法Ａから上記制御及び／又は調整方法Ｂに切り替える際の処理を更に詳しく説明する。
【００４１】
操作者が電源／速度プッシュボタン２６を起動すると、アキュムレータ機１０は稼働状態にされる。起動／停止は、図２において参照数字３４で表される。操作者が電気モータ１４の回転速度を上げる場合、切り替え回転速度Dlimit1に達するまで、モータコントローラ２４は制御及び／又は調整方法Ａを実施する。切り替え回転速度Dlimit1に達すると、モータコントローラ２４は制御及び／又は調整方法Ｂに自動的に切り替える。電気モータ１４の最大回転速度Dmaxに達するまで、電気モータ１４はモータコントローラ２４によって上記制御及び／又は調整方法Ｂで操作される。電気モータ１４の要求回転速度が操作者によって再び下げられる場合、電気モータ１４の回転速度が切り替え回転速度Dlimit1より低くなっても、切り替え回転速度Dlimit2に達するまでは制御及び／又は調整方法Ｂが維持される。切り替え回転速度Dlimit2に達しこれを下回って初めて、モータコントローラ２４は制御及び／又は調整方法Ａに再び切り替える。もっとも、要求回転速度が再び上げられる場合、制御及び／又は調整方法Ｂへの切り替えは切り替え回転速度Dlimit1を上回ってから行われるのみである。
【００４２】
この切り替えパターンの結果、図２における低速回転速度範囲３０と高速回転速度範囲３２との間に、重なり範囲が形成される。この重なり範囲は、その全体が参照数字３６で表される。重なり範囲３６では、モータコントローラ２４は制御及び／又は調整方法Ａと制御及び／又は調整方法Ｂの双方を実施することができる。いずれの方法が実施されるかは、要求回転速度が切り替え回転速度Dlimit2よりも低い実回転速度から上げられるのか、それとも切り替え回転速度Dlimit1よりも高い速度から下げられるのか、によって決まる。これにより、全体として見れば図２に示すヒステリシス状の曲線が得られ、重なり範囲３６の周りを反時計方向に動くことができる。
【００４３】
図３によれば、２つの制御及び／又は調整方法ＡとＢの間で切り替えを行うためのモータコントローラ２４の操作のモードが明らかになるであろう。起動点において、電気モータ１４は停止状態にある。起動されると、モータコントローラ２４は制御及び／又は調整方法Ａを実施する。時点tnにおける実回転速度が周期的な間隔で決定される。時点tnにおいて実回転速度を決定した後、この実回転速度が切り替え回転速度Dlimit1を下回るか否かが判定される。前記回転速度が切り替え回転速度Dlimit1を下回れば、この回転速度が０に等しいか否かが判定される。０に等しければ、モータコントローラ２４は電気モータ１４の動作を停止させる。前記実回転速度が切り替え回転速度Dlimit1を下回るが０よりも大きければ、更に、制御及び／又は調整方法Ａが実施される。
【００４４】
時点tnにおいて決定された実回転速度が切り替え回転速度Dlimit1を上回れば、モータコントローラ２４は制御及び／又は調整方法Ｂに切り替える。時点tn+1における実回転速度を周期的な間隔で決定し、その後以前に決定された時点tnにおける実回転速度と比較する、ということが続けられる。時点tn+1における実回転速度が時点tnにおける実回転速度を上回れば、モータコントローラ２４は制御及び／又は調整方法Ｂを実施し続ける。しかしながら、時点tn+1における実回転速度が時点tnにおける実回転速度を下回れば、前記実回転速度は切り替え回転速度Dlimit2と比較される。前記実回転速度が切り替え回転速度Dlimit2を上回れば、上記モータコントローラは制御及び／又は調整方法Ｂを実施し続ける。そうでなければ、モータコントローラ２４は制御及び／又は調整方法Ａに自動的に切り替える。
【００４５】
上記２つの制御及び／又は調整方法ＡとＢの間での切り替えは、特に、次のような利点を有する。即ち、空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法は高速回転速度で望ましくない減衰効果を示し、この減衰効果はモータ損失を引き起こしアキュムレータ機１０の効率に悪影響を及ぼす。このような空間ベクトルパルス幅変調（SVPWM）方法が低速回転速度で実施され、高速回転速度ではこれを使用する必要がない、という利点が得られる。
【００４６】
上記モータコントローラにおける上記２つの制御及び／又は調整方法Ａ及びＢは、ハードウェアベースもしくはソフトウェアベースで実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】外科用アキュムレータ機を概略表示したもの。
【図２】図１に示すアキュムレータ機のモータコントローラの切り替えダイアグラム。
【図３】図１に示すアキュムレータ機の操作のための図２の切り替えダイアグラムに対応するフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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