"第1のエネルギー306源と、第2のエネルギー源308と、固定子302であって、前記第1のエネルギー源306に結合された第1のセットの巻線と、前記第2のエネルギー源308に結合された第2のセットの巻線とを備えた固定子302と、回転子304と、前記第1および第2のエネルギー源306、308に結合されたコントローラ318であって、前記第1のエネルギー源306を制御して第1の電流を前記第1のセットの巻線に供給し、前記第2のエネルギー源308を制御して第2の電流を前記第2のセットの巻線に供給し、前記回転子の角度位置を検出し、前記第1のセットの巻線に流れる前記第1の電流を検出し、前記第2のセットの巻線に流れる前記第2の電流を検出し、前記回転子の前記角度位置、前記検出された第1の電流および前記検出された第2の電流に基づいて前記第1の電流の最適移相角を決定し、前記最適移相角に基づいて前記第1のエネルギー源306を制御し、前記第1のセットの巻線に供給される前記第1の電流を修正するように構成されたコントローラ318とを備えた電気機械300。前記コントローラ318に結合された軸エンコーダ324をさらに備え、前記軸エンコーダ324が前記回転子304の前記角度位置を検出するように構成された、請求項1記載の電気機械。前記第1のセットの巻線が交流界磁巻線であり、前記第2のセットの巻線が直流界磁巻線である、請求項1記載の電気機械。前記第1のセットの巻線が第1の極数P1を有し、前記第2のセットの巻線が第2の極数P2を有し、前記第2の極数P2が前記第1の極数P1より少ない、請求項1記載の電気機械。前記回転子304が巻線のない突極を備え、前記突極P3が、式P3=P1-P2/2によって決定される、請求項4記載の電気機械。P2≧4であり、かつ、P1≧12である、請求項4記載の電気機械。前記第1のセットの巻線に結合されたインバータ314をさらに備え、前記インバータ314が、前記第1の電流を前記第1のセットの巻線に送達するように構成された、請求項1記載の電気機械。前記コントローラ318と前記インバータ314の間に結合された補償回路328をさらに備え、前記補償回路328が、前記コントローラ318と前記インバータ314の間の信号の変動利得および時間遅れを補償するように構成された進み/遅れ回路を備えた、請求項7記載の電気機械。前記コントローラ318がコンピュータ可読記憶媒体を備え、前記コンピュータ可読記憶媒体が、複数の最適移相角プロファイルをその上に保存するように構成された、請求項1記載の電気機械。前記コントローラ318が、前記回転子304の前記角度位置、前記第1のセットの巻線の前記検出された第1の電流、および前記第2のセットの巻線の前記検出された第2の電流に基づいて、前記複数の最適移相角プロファイルから最適移相角プロファイルを選択するように構成された、請求項9記載の電気機械。したがって、トルク密度が高く、高効率な比較的低コストの高速自己縦続電気機械を提供することが望ましい。本発明の一態様によれば、第1のエネルギー源と、第2のエネルギー源と、固定子とを備えた電気機械が提供され、固定子は、第1のエネルギー源に結合された第1のセットの巻線、および第2のエネルギー源に結合された第2のセットの巻線を備えている。電気機械は、さらに、回転子と、第1および第2のエネルギー源に結合されたコントローラとを備えており、コントローラは、第1のエネルギー源を制御して第1の電流を第1のセットの巻線に供給し、また、第2のエネルギー源を制御して第2の電流を第2のセットの巻線に供給するように構成されている。また、コントローラは、回転子の角度位置を検出し、第1のセットの巻線に流れる第1の電流を検出し、第2のセットの巻線に流れる第2の電流を検出し、回転子の角度位置、検出された第1の電流および検出された第2の電流に基づいて第1の電流の最適移相角を決定するように構成されている。コントローラは、最適移相角に基づいて第1のエネルギー源を制御し、第1のセットの巻線に供給される第1の電流を修正する。本発明の他の態様によれば、複数の巻線を有する電気機械を励起するための方法であって、第1のセットの固定子巻線に流れる第1の電流を検出するステップであって、第1の電流がインバータを介して第1のセットの固定子巻線に供給される、ステップと、第2のセットの固定子巻線に流れる第2の電流を検出するステップと、回転子の角度位置を検出するステップとを含む方法が開示される。また、この方法には、第1のセットの固定子巻線の検出された第1の電流、第2のセットの固定子巻線の検出された第2の電流、および回転子の検出された角度位置に基づいて第1の電流の最適移相角を決定するステップと、インバータの第1の電流が第1のセットの固定子巻線に最適移相角の第1の電流を供給し、それにより回転子に最適トルクが生成されるよう、決定された最適移相角に基づいて第1の電流の移相角を修正するステップが含まれる。本発明の他の態様によれば、インバータに電流コマンドを印加して電気機械に流れる電流および端子電圧を制御するためのモータ駆動コントローラが開示される。モータ駆動コントローラは、回転子の角度位置を検出し、固定子の第1のセットの巻線に流れる第1の電流を検出し、固定子の第2のセットの巻線に流れる第2の電流を検出するように構成されている。モータ駆動コントローラは、さらに、回転子の検出された角度位置、第1のセットの巻線に流れる検出された第1の電流、および第2のセットの巻線に流れる検出された第2の電流に基づく第1の電流の最適移相角を決定し、決定された最適移相角に基づいて最適移相角デマンドを生成するように構成されている。モータ駆動コントローラは、第1のセットの巻線に結合されているインバータに最適移相角デマンドを入力し、インバータは、固定子と回転子の間のエアギャップに最適な合成起磁力MMFが得られるよう、第1のセットの巻線に流れる第1の電流を修正するように構成されている。様々な他の特徴および利点については、以下の詳細な説明および図面から明らかになるであろう。図面は、本発明を実施するための現在企図されている実施形態を示す。電気車両牽引応用例およびハイブリッド電気車両牽引応用例を含めて、様々な応用例に使用するための、トルク密度が高く、高効率な比較的低コストの電気機械を提供するためのシステムが示されている。多くのタイプの電気機械が駆動モータ応用例と発電応用例に利用されているが、高速応用例電気車両牽引応用例およびハイブリッド電気車両牽引応用例などのための選択肢は、通常、コストおよび/または性能上の制約によって制限されている。上で指摘したように、多くの電気車両およびハイブリッド電気車両には、製造コストが高く、高速で機械的な故障を招く危険性がある内部永久磁石IPM電気機械が利用されている。しかしながら、本発明の実施形態には、この業界に従来からあるコスト上または性能上の制約なしに高速で動作させることができる自己縦続電気機械が組み込まれている。本発明の実施形態による自己縦続電気機械には、2組の巻線を有する固定子、および巻線を有していない強磁性回転子が含まれており、磁気抵抗を介して回転子にトルクが生成される。第1のセットの巻線は第1の極数P1を有しており、第2のセットの巻線は、第1の極数P1より少ない第2の極数P2を有している。一方、回転子は、極数がP3の突極を有しており、P3=P1-P2/2式1である。突極の数P3をこのように構成することにより、回転子は少数の極を有することができ、一方、固定子は多数の極を有することができる。本明細書においてさらに詳細に説明されるように、固定子と回転子のこのような極数の差により、固定子後方鉄statorbackironを著しく少なくすることができ、延いては電気機械の総体積を小さくし、総重量を軽くすることができる。電気機械の体積および重量を節約することは、厳しいパッケージング制約を有する応用例例えば電気牽引応用例およびハイブリッド電気牽引応用例には特に有用である。これまで、高速自己縦続電気機械の開発は、広い速度範囲を有する電気機械に見られる不安定性の問題によって妨げられてきた。このような不安定性は、主として固定子巻線の極と回転子の極の間の相互作用であって、個々の極の数に大きく左右される相互作用によるものである。したがって不安定性を除去し、機械の性能を改善するために回避しなければならない極数の特定の組合せがある。例えば、特に問題であることが判明している個々の固定子巻線の極数の組合せの1つは、P2=2式2およびP1≧P24式3である。P2=2の場合、P1は、式3から6になることは明らかである。高速自己縦続電気機械の場合、極数P1を有する第1のセットの巻線は、通常、交流巻線交流電流を受け取るとして使用され、一方、極数P2を有する第2のセットの巻線は、直流巻線直流電流を受け取るとして使用される。したがってこの例の場合、6極巻線は交流巻線であり、この6極巻線が2極直流巻線によって変調され、それにより主4極成分を有する合成起磁力MMFが生成される。上記式1によれば回転子は4極回転子であり、この4極回転子が固定子の主4極成分と相互作用する。回転子の極と固定子の極の間のこのような相互作用によって、中負荷から大負荷で回転子にトルクが生成されることになるが、2極直流巻線はその極ピッチが大きいため、容易に対称性を失い、この対称性の損失によって交流信号が非対称に変調されることになる。このような非対称変調は、固定子と回転子の間のエアギャップの合成MMFを著しく劣化させ、そのために発達した回転子トルクが小さくなり、同期を失い、不安定になる。このような不安定性およびトルクの低下を最小化するために、本発明の実施形態は、極数P1およびP2の選択に対する制限を利用し、効率的な自己縦続電気機械の開発において、広い速度範囲にわたって動作可能にすることができる。これらの制限は、以下の式によって表される。P1≠P2式4P1≧P28式5P2≧4式6P1≧12式7およびP1-P2/2≧n2式8上式でn=2、4、6、8、...である。式4~式8に関して上で表された極数制限を堅持することにより、式2および式3に基づく極数を使用することによって生じる不安定性および回転子のトルクの低減を回避することができ、それにより本発明の高速自己縦続電気機械の性能が改善される。図1は、本発明の一実施形態による固定子巻線分布を示す。固定子の従来のフレームおよび磁気材料は、図1には示されていない。固定子巻線102は、交流巻線として使用することができる12極巻線P1=12である。この12極巻線の位相当たりの極当たりのスロットS/P/Pは2に等しく、スロット106の総数は72個であるもっと多くの、あるいはもっと少ないスロット106を利用することも可能である。図1には合計36個のスロット106しか示されていないが、巻線分布は対称であり、したがって図を分かり易くするために72個のスロット106のうちの36個のみが示されていることを理解されたい。一方、固定子巻線104は、S/P/Pが6である4極巻線P2=4であり、直流巻線として利用されている。図1には示されていないが、固定子巻線102および固定子巻線104は、それぞれ、対応する個々の固定子巻線に独立して供給される電力を受け取ることを理解されたい。固定子巻線102が交流巻線であり、固定子巻線104が直流巻線である図1に示されている固定子巻線構成を使用すると、固定子巻線102に流れる交流電流は、回転子軸に負荷がかかっていない場合、固定子巻線104に流れる直流電流から電気角180度の移相を有することになる。図2は、所与の時間瞬時におけるこのような無負荷状態下での巻線102および巻線104に対する巻線MMFのグラフを示す。グラフ202は、12極交流巻線である固定子巻線102のMMF波形を示している。方形波形204は、固定子巻線102の理想MMF波形を示しており、また、波形206は、無負荷における固定子巻線102の基本または実際のMMF波形を示している。同様に、グラフ208は、4極直流巻線である固定子巻線104のMMF波形を示している。方形波形210は、この例では直流巻線の理想MMF波形であり、波形212は固定子巻線104の基本MMF波形である。交流巻線固定子巻線102および直流巻線固定子巻線104は、いずれも同時に電力が供給されるため、固定子と回転子の間のエアギャップの総MMF分布は、固定子巻線102および固定子巻線104によって生成されるMMFの合計に対応する。図2のグラフ214は、この合成エアギャップMMFを示しており、波形216は、無負荷における合成エアギャップMMFを示している。グラフ214によって示されている強力な合成4極MMFは、回転子極と相互作用して無負荷において大きい軸トルクを生成する。図2には、無負荷において回転子に大きい軸トルクを生成する強力な合成MMFが示されているが、回転子軸に負荷が印加されるとき、直流電流固定子巻線104に流れる電流に対応するからの交流電流固定子巻線102に流れる電流に対応するの電気角180度の移相は、強力な合成MMFをエアギャップに生成するには適切ではない。したがって、高速自己縦続機械の性能を最大化し、安定性を保証するためには、可変負荷で強力な合成エアギャップMMFを維持することができるよう、交流電流の移相角を調整可能にすることが重要である。次に図3を参照すると、高速自己縦続機械の性能および安定性を最適化するように構成されたシステム300が示されている。システム300は、固定子302および突極回転子304を備えている。回転子304は、図3では突極回転子として示されているが、回転子304は任意の適切な構成例えば丸い構成にすることができることを理解されたい。図3には示されていないが、固定子302は、図1および図2に関連して上で説明したように、異なる極数を有する2組の巻線を備えていることを理解されたい。第1の直流電源306は、第1のセットの固定子巻線のための電力を直流リンク310を介して送り、一方、第2の直流電源308は、第2のセットの固定子巻線に直流電流を直流リンク312を介して出力する。直流リンク310は、直流リンク310からの直流電流を交流電流に変換するインバータ314に結合されている。この交流電流は、次に、インバータ314からライン316を介して第1のセットの固定子巻線に出力される。したがって第1のセットの固定子巻線は交流巻線であり、一方、第2のセットの固定子巻線は直流巻線である。また、システム300は、固定子302と回転子304の間のエアギャップに、所与の軸負荷で最適な合成MMFが存在することを保証するように構成されたコントローラ318を備えている。そのために、コントローラ318は、ライン320を介して交流ライン316から電流信号を受け取り、また、ライン322を介して直流ライン312から電流信号を受け取る。交流ライン316上の電流は、3つの交流ライン316のうちの2つのライン上の電流センサ317を介して検出されることが好ましい。1つまたは複数の電流センサ317を使用して直流ライン312上の電流を検出することも可能である。また、コントローラ318は、ライン326を介して、回転子角度位置を測定するように構成された軸位置エンコーダ324に結合されている。別法として、回転子角度位置は、回転子軸に配置されたリゾルバによって決定することも可能である。コントローラ318は、検出された交流電流、検出された直流電流および検出された回転子角度位置に基づいて、直流電流に対する最適交流電流移相角を決定する。最適移相角は、コントローラ318内に配置されているコンピュータ可読記憶媒体に保存されていることが好ましいルックアップテーブルに保存されている複数の最適移相角プロファイルから選択される。所与の交流電流、直流電流、および回転子角度位置に対する最適移相角が選択された後で、その最適移相角がコントローラ318からライン330を介してインバータ314に送られる。進み/遅れ回路を含むことができる補償回路328は、変動利得および時間遅れがあればそれを補償し、インバータ314に送られる信号を安定させるために、コントローラ318とインバータ314の間のラインに配置されている。この方法によれば、インバータ314は、直流電流に対する決定済み最適移相角を有する交流電流を生成することができ、延いては固定子302と回転子304の間のエアギャップに最適な合成MMFが生成される。図3に関連して上で説明した構成の下では、システム300は、連続的に変化する負荷および速度で回転子軸に最適トルクを生成することができ、また、安定した自己縦続電気機械の動作が広い速度範囲にわたって維持される。したがって、トルク密度が高く、高効率な比較的低コストの電気機械が得られる。上で言及したルックアップテーブルに保存される複数の最適移相角プロファイルを決定するためには、本発明の一実施形態は、可変動作パラメータで複数の静的測定を実行することを必要とする。図4は、この最適移相角を決定するために実行される方法400を示す。ステップ402で、軸位置エンコーダ、トルクトランスデューサおよび静負荷を備えた自己縦続電気機械が準備され、静負荷は、システムの完全な定格トルクを生成することができる。次に、ステップ404で、直流巻線に供給される直流電流が例えば10アンペアに固定され、一方、交流巻線に供給される電流が、10アンペアから、最大定格交流電流の100に到達するまで同じ増分例えば10の増分で変更される。ステップ406で、回転子のゼロ負荷角度における交流電流と直流界磁電流の間の移相角が電気角180度で測定が開始される。この測定は、基準無負荷ポイントと見なされる。次に、ステップ408で、負荷角度が5度に設定され、交流巻線に供給される電流が10アンペアに設定され、直流巻線に供給される電流が同じく10アンペアに設定され、トルクが記録される。次に、ステップ410で、直流電流に対する交流電流の移相が10度の増分で変更され、10度の増分毎にトルクが記録される。ステップ412で、最大トルクが決定されるまで、様々な移相角に対してこのプロセスが繰り返される。これらの静的測定から最大トルクが決定されると、ステップ414で、最適移相角、負荷角度、直流電流および交流電流がルックアップテーブルに記録される。これらの値は、ルックアップテーブル中の一点を表しており、所与の負荷角度および所与の直流電流ならびに交流電流で最大トルクを達成するために必要な最適移相角プロファイルを表している。所与の負荷角度および所与の直流電流ならびに交流電流に対する最適移相角プロファイルが決定された後で、ステップ416で異なる負荷角度および異なる交流電流-直流電流の組合せが選択され、すべての最適移相角が決定され、ルックアップテーブルに保存されるまで、ステップ410~414に関連して上で説明したプロセスが繰り返される。最適移相角の上記決定は、複数の初期静的測定を使用して実行されているが、所与の負荷角度、交流電流および直流電流に対する最適移相角の有限要素解析または自動決定を使用することも可能であることが同じく想定されている。本発明の上記実施形態を利用することにより、トルク密度および効率が高く、低コストな電気機械を実現することができる。さらに、システムの受動回転子は、回転子巻線がなく、構築が単純であり、また、電気車両応用例およびハイブリッド電気車両応用例には特に重要である高速例えば10,000rpm環境に敏感でない。さらに、電気機械の同期磁気抵抗動作により、多くの電気機械にしばしば信頼性の問題をもたらすブラシおよび/またはスリップリングの必要がなくなる。また、既に指摘したように、固定子巻線の極数が多いため、固定子後方鉄を著しく少なくすることができ、それにより自己縦続電気機械の全体的な体積および重量が削減され、この自己縦続電気機械が、厳しいパッケージング状況を要求する応用例例えば電気牽引応用例およびハイブリッド電気牽引応用例にとってより適したものになる。開示されている方法および装置の技術的な貢献は、これらの方法および装置により、高速自己縦続電気機械を制御するためのコンピュータ実施技法が提供され、それによりトルク密度および効率が高く、低コストな電気機械が提供されることである。したがって、本発明の一実施形態によれば、第1のエネルギー源と、第2のエネルギー源と、固定子とを備えた電気機械が提供され、固定子は、第1のエネルギー源に結合された第1のセットの巻線、および第2のエネルギー源に結合された第2のセットの巻線を備えている。電気機械は、さらに、回転子と、第1および第2のエネルギー源に結合されたコントローラとを備えており、コントローラは、第1のエネルギー源を制御して第1の電流を第1のセットの巻線に供給し、また、第2のエネルギー源を制御して第2の電流を第2のセットの巻線に供給するように構成されている。また、コントローラは、回転子の角度位置を検出し、第1のセットの巻線に流れる第1の電流を検出し、第2のセットの巻線に流れる第2の電流を検出し、回転子の角度位置、検出された第1の電流および検出された第2の電流に基づいて第1の電流の最適移相角を決定するように構成されている。コントローラは、最適移相角に基づいて第1のエネルギー源を制御し、第1のセットの巻線に供給される第1の電流を修正する。本発明の他の実施形態によれば、複数の巻線を有する電気機械を励起するための方法であって、第1のセットの固定子巻線に流れる第1の電流を検出するステップであって、第1の電流がインバータを介して第1のセットの固定子巻線に供給される、ステップと、第2のセットの固定子巻線に流れる第2の電流を検出するステップと、回転子の角度位置を検出するステップとを含む方法が開示される。また、この方法には、第1のセットの固定子巻線の検出された第1の電流、第2のセットの固定子巻線の検出された第2の電流、および回転子の検出された角度位置に基づいて第1の電流の最適移相角を決定するステップと、インバータの第1の電流が第1のセットの固定子巻線に最適移相角の第1の電流を供給し、それにより回転子に最適トルクが生成されるよう、決定された最適移相角に基づいて第1の電流の移相角を修正するステップが含まれる。本発明のさらに他の実施形態によれば、インバータに電流コマンドを印加して電気機械に流れる電流および端子電圧を制御するためのモータ駆動コントローラが開示される。モータ駆動コントローラは、回転子の角度位置を検出し、固定子の第1のセットの巻線に流れる第1の電流を検出し、固定子の第2のセットの巻線に流れる第2の電流を検出するように構成されている。モータ駆動コントローラは、さらに、回転子の検出された角度位置、第1のセットの巻線に流れる検出された第1の電流、および第2のセットの巻線に流れる検出された第2の電流に基づく第1の電流の最適移相角を決定し、決定された最適移相角に基づいて最適移相角デマンドを生成するように構成されている。モータ駆動コントローラは、第1のセットの巻線に結合されているインバータに最適移相角デマンドを入力し、インバータは、固定子と回転子の間のエアギャップに最適な合成起磁力MMFが得られるよう、第1のセットの巻線に流れる第1の電流を修正するように構成されている。本書では、例を使用し、最良の形態を含む本発明を開示し、すべての当業者が、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用すること、また組み込まれている任意の方法の実施することを含めて、本発明の実践を可能にしている。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思いつく他の例を包含することができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言とは異ならない構造要素をそれらが有している場合、あるいは特許請求の範囲の文言とはわずかに異なるにすぎない均等な構造要素をそれらが含んでいる場合、本特許請求の範囲に包含されることが意図されている。"