知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-17
(54)【発明の名称】モータを制御するためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H02P 21/22 20160101AFI20240709BHJP
【ＦＩ】
H02P21/22
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024500202
(86)(22)【出願日】2022-07-07
(85)【翻訳文提出日】2024-03-04
(86)【国際出願番号】 US2022036417
(87)【国際公開番号】W WO2023283378
(87)【国際公開日】2023-01-12
(31)【優先権主張番号】63/219,096
(32)【優先日】2021-07-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520456860
【氏名又は名称】タウ モーターズ，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100134832
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 文雄
(74)【代理人】
【識別番号】100165308
【弁理士】
【氏名又は名称】津田 俊明
(74)【代理人】
【識別番号】100115048
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 康弘
(72)【発明者】
【氏名】ペニントン ウォルター ウェズリー サード
(72)【発明者】
【氏名】スウィント イーサン バジェット
(72)【発明者】
【氏名】ダ コスタ アンソニー
(72)【発明者】
【氏名】ルビン マシュー ジェイ．
【テーマコード（参考）】
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H505CC05
5H505DD06
5H505EE30
5H505EE41
5H505EE49
5H505GG04
5H505HB02
5H505JJ03
5H505JJ04
5H505KK06
5H505LL22
5H505LL24
5H505LL41
5H505LL43
(57)【要約】
モータを制御およびシミュレートするためのシステムおよび方法が提供される。電子モータコントローラは、現在モータ情報と、現在モータ情報およびモータの回転基準系に基づいてモータ制御パラメータセットとを決定する。回転基準フレームは、ステータＤ軸成分における意図出力応答と直接直交ゼロロータ（ＤＱＮＲ）基準系のロータ界磁（Ｒ）成分をデカップリングする独立した入力チャネルを有する。電子モータコントローラは、さらに、モータ制御パラメータセットに基づいてモータを制御する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータを制御する方法であって、電子モータコントローラを用いて、現在モータ情報を決定するステップと、
前記電子モータコントローラを用いて、前記現在モータ情報および前記モータの回転基準系に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するステップであって、前記回転基準系は、ステータのＤ軸成分における意図出力応答および直接直交ゼロロータ（ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有するステップと、
前記電子モータコントローラにより、前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータを制御するステップと、
を含む方法。
【請求項2】
前記現在モータ情報を決定するステップは、前記モータのロータに関するロータ位置角を決定するステップと、
前記電子モータコントローラにより、前記ロータのロータ界磁電流および前記モータのステータのそれぞれのコイルを通るステータ電流を含むモータ電流を決定するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記モータの前記回転基準系は、励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）およびリーケージインダクタンス軸（Ｋ軸）を有するＭＫ基準系である、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子モータコントローラにより、励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御とを含む前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記ＭＫ基準系において、前記ステータおよび前記ロータの間のリーケージ電流は、ゼロと推定される、あるいは、ステータ対ロータ巻数比は、前記ステータおよび前記ロータの間の前記リーケージ電流をゼロに等しくなるように調整される、請求項３に記載の方法。
【請求項6】
前記モータの前記回転基準系は、加算モード軸（ＳＭ軸）および差分モード軸（ＤＭ軸）を有するＳＭ／ＤＭ基準系である、請求項２に記載の方法。
【請求項7】
前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子モータコントローラにより、加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、
前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御と、
を有し、前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子モータコントローラにより、前記現在モータ情報を前記モータ制御パラメータセットに対応付ける検索表にアクセスするステップであって、前記検索表は、モータ情報の入力セットから前記回転基準系への基準系変換に基づいて設定されるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記現在モータ情報を前記回転基準系に変換し、変換済み現在モータ情報を生成するステップと、
前記変換済み現在モータ情報に基づいて、前記回転基準系における制御軸のためのモータ制御を決定するステップと、
前記モータ制御を前記回転基準系より前記モータ制御パラメータセットに変換するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記モータは、巻線界磁同期モータ、永久磁石同期モータ、あるいはハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期モータである、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
電子プロセッサを有する電子モータコントローラを含むモータシステムであって、前記電子モータコントローラは、
現在モータ情報を決定し、
前記現在モータ情報と、ステータのＤ軸成分における意図出力応答および直接直交ヌルロータ（ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有するモータの回転基準系とに基づいてモータ制御パラメータセットを決定し、
前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータを制御する少なくとも１つの信号を生成するように構成される、モータシステム。
【請求項12】
前記現在モータ情報を決定するために、前記電子モータコントローラは、前記モータのロータに関するロータ位置角を決定し、
前記ロータのロータ界磁電流および前記モータのステータのそれぞれのコイルを通るステータ電流を含むモータ電流を決定するように構成される、請求項１１に記載のモータシステム。
【請求項13】
前記モータの前記回転基準系は、励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）およびリーケージインダクタンス軸（Ｋ軸）を有するＭＫ基準系である、請求項１２に記載のモータシステム。
【請求項14】
前記モータ制御パラメータセットを決定するために、前記電子モータコントローラは、励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御とを含む前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するように構成される、請求項１３に記載のモータシステム。
【請求項15】
前記ＭＫ基準系において、前記ステータおよび前記ロータの間のリーケージ電流は、ゼロと推定される、あるいは、ステータ対ロータ巻数比は、前記ステータおよび前記ロータの間の前記リーケージ電流をゼロに等しくなるように調整される、請求項１３に記載のモータシステム。
【請求項16】
前記モータの前記回転基準系は、加算モード軸（ＳＭ軸）および差分モード軸（ＤＭ軸）を有するＳＭ／ＤＭ基準系である、請求項１２に記載のモータシステム。
【請求項17】
前記モータ制御パラメータセットを決定するために、前記電子モータコントローラは、加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御とを含む前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するように構成される、請求項１６に記載のモータシステム。
【請求項18】
前記モータ制御パラメータセットを決定するために、前記電子モータコントローラは、記現在モータ情報を前記モータ制御パラメータセットに対応付ける検索表にアクセスするステップであって、前記検索表は、モータ情報の入力セットから前記回転基準系への基準系変換に基づいて設定されるように構成される、請求項１１に記載のモータシステム。
【請求項19】
前記モータ制御パラメータセットを決定するために、前記電子モータコントローラは、前記現在モータ情報を前記回転基準系に変換し、変換済み現在モータ情報を生成し、
前記変換済み現在モータ情報に基づいて、前記回転基準系における制御軸のためのモータ制御を決定し、
前記モータ制御を前記回転基準系より前記モータ制御パラメータセットに変換するように構成される、請求項１１に記載のモータシステム。
【請求項20】
前記モータと、前記モータおよび前記電子モータコントローラに結合されるモータ駆動回路であって、前記少なくとも１つの制御信号を受信し、かつ、前記モータを駆動するように構成されるモータ駆動回路と、をさらに含む、請求項１１に記載のモータシステム。
【請求項21】
前記モータは、巻線界磁同期モータ、永久磁石同期モータ、あるいはハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期モータである、請求項１１に記載のモータシステム。
【請求項22】
モータをシミュレートする方法であって、電子コントローラにより、少なくとも１つの初期モータ仕様を決定するステップと、
前記電子コントローラにより、少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータを決定するステップと、
前記電子コントローラにより、前記モータの回転基準系に基づいたモータ制御を用いて、前記少なくとも１つの初期モータ仕様および前記少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータに係るモータをシミュレートするステップであって、前記回転基準系は、ステータのＤ軸成分における意図出力応答および直接直交ゼロロータ（ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有するステップと、
前記モータの前記シミュレーションに基づいて、前記回転基準系におけるシミュレーション結果を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項23】
前記モータの回転基準系に基づいたモータ制御を用いるステップは、前記電子コントローラにより、現在モータ情報を決定するステップと、
前記電子コントローラにより、前記現在モータ情報および前記回転基準系の制御軸に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するステップと、
前記電子コントローラにより、前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータのための少なくとも１つの制御信号を生成するステップと、
を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記モータの前記回転基準系は、励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）およびリーケージインダクタンス軸（Ｋ軸）を有するＭＫ基準系である、請求項２３に記載の方法。
【請求項25】
前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子コントローラにより、励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御とを含む前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項26】
前記モータの前記回転基準系は、加算モード軸（ＳＭ軸）および差分モード軸（ＤＭ軸）を有するＳＭ／ＤＭ基準系である、請求項２３に記載の方法。
【請求項27】
前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子コントローラにより、加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、
前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御と、
を有し、前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記電子コントローラにより、少なくとも前記初期モータ仕様および前記モータ動作シミュレーションパラメータの一方の群から選択される値に対する修正値を有する修正モータパラメータを決定するステップと、前記電子コントローラにより、前記モータの前記回転基準系に基づいたモータ制御を用いて、前記修正モータパラメータに係る前記モータをシミュレート
するステップと、
前記モータの前記シミュレーショに基づいて、前記回転基準系における更なるシミュレーション結果を生成するステップと、
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項29】
前記電子コントローラにより、前記シミュレーションの結果および前記更なるシミュレーションの結果に基づいて、前記モータに所望の効果を提供するモータパラメータを示すステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項30】
前記モータは、巻線界磁同期モータ、永久磁石同期モータ、あるいはハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期モータである、請求項２２に記載の方法。
【請求項31】
電子プロセッサを有する電子コントローラを含むモータシステムであって、前記電子コントローラは、
少なくとも１つの初期モータ仕様を決定し、
少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータを決定し、
前記モータの、ステータのＤ軸成分における意図出力応答および直接直交ゼロロータ（ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有する回転基準系に基づいたモータ制御を用いて、前記少なくとも１つの初期モータ仕様および前記少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータに係るモータをシミュレートし、
前記モータの前記シミュレーションに基づいて、前記回転基準系におけるシミュレーション結果を生成するように構成される、モータシステム。
【請求項32】
前記回転基準系に基づいたモータ制御を用いるために、前記電子コントローラは、さらに、
現在モータ情報を決定し、
前記現在モータ情報および前記回転基準系の制御軸に基づいてモータ制御パラメータセットを決定し、
前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータのための少なくとも１つの制御信号を生成するように構成される、請求項３１に記載のモータシステム。
【請求項33】
前記モータの前記回転基準系は、励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）およびリーケージインダクタンス軸（Ｋ軸）を有するＭＫ基準系である、請求項３２に記載のモータシステム。
【請求項34】
前記モータ制御パラメータセットを決定するために、前記電子コントローラは、さらに励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御とを含む前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するように構成される、請求項３３に記載のモータシステム。
【請求項35】
前記モータの前記回転基準系は、加算モード軸（ＳＭ軸）および差分モード軸（ＤＭ軸）を有するＳＭ／ＤＭ基準系である、請求項３２に記載のモータシステム。
【請求項36】
前記モータ制御パラメータセットを決定するために、前記電子コントローラは、さらに加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御とを行い、前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するように構成される、請求項３５に記載のモータシステム。
【請求項37】
前記電子コントローラは、さらに、少なくとも前記初期モータ仕様および前記モータ動作シミュレーションパラメータの一方の群から選択される値に対する修正値を有する修正モータパラメータを決定し、
前記モータの前記回転基準系に基づいたモータ制御を用いて、前記修正モータパラメータに係る前記モータをシミュレートし、
前記モータの前記シミュレーショに基づいて、前記回転基準系における更なるシミュレーション結果を生成するように構成される、請求項３１に記載のモータシステム。
【請求項38】
前記電子コントローラは、さらに、前記シミュレーションの結果および前記更なるシミュレーションの結果に基づいて、前記モータに所望の効果を提供するモータパラメータを示すように構成される、請求項３７に記載のモータシステム。
【請求項39】
前記モータは、巻線界磁同期モータ、永久磁石同期モータ、あるいはハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期モータである、請求項３１に記載のモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年７月７日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｗｏｕｎｄ Ｆｉｅｌｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ」と題する米国仮出願第６３／２１９，０９６号に対する優先権を主張し、その全内容を参照により本明細書に援用する。
本出願は、２０２１年７月７日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｗｏｕｎｄ Ｆｉｅｌｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ」と題する米国仮出願第６３／２１９，０９６号に対する優先権を主張し、その全内容を参照により本明細書に援用する。
【0002】
（連邦政府による資金提供を受けた研究に関する記載）
該当しない。
該当しない。
【背景技術】
【0003】
様々なタイプの電気モータが多くの産業や場面で生産され、使用されている。同期モータは、ＡＣ電源信号（例えば、ステータの各位相に対して１つの信号）によって駆動され、ロータの回転を引き起こすステータを有する交流（ＡＣ）モータである。より詳細には、ステータのステータ巻線内のＡＣ電源信号は、ロータの回転を引き起こすためにロータの１つの磁界または複数の磁界と相互作用する磁界を生成する。ロータの回転は、一般に交流電源電流の周波数に同期する。ロータは永久磁石ロータでも巻線界磁ロータであってもよい。巻線界磁ロータの場合、電流がロータの１つまたは複数の界磁巻線に供給され、ロータの１つの磁界または複数の磁界を生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
巻線界磁同期（ＷＦＳ）モータを効率的に駆動するために、特定の時間および振幅でステータ巻線とロータ巻線とへの電流の印加を制御することは困難である。例えば、モータコントローラは、インバータを制御して、ロータの現在位置及びモータの他の特徴に基づいてモータの各位相に交流信号を供給することができる。回転ロータと相互作用するそれぞれのステータ巻線の磁界の物理特性は、モータの効率的な駆動をもたらすために作り出して解決することに挑戦である複雑な数学的問題につながる。
【0005】
いくつかのシステムでは、モータコントローラは、モータ制御を簡単化するために回転基準系を用いて動作する。例えば、モータの特性値（静止基準系内）は、クラークアンドパーク変換に基づく変換を使用して、測定されて、直接直交ゼロ（ＤＱＮ）空間、またはＤＱＮ＋ロータ（Ｒ）空間または基準系（ＤＱＮＲ、ＲＤＱＮｕｌｌ、およびＲＤＱΦ基準系とも呼ばれる）に変換されることができる。言い換えると、モータの特性値（例えば、ステータ電流、ロータ電流、及びロータ位置）は、Ｄ軸値、Ｑ軸値、Ｎ軸（又はO軸）値、及びＲ（ロータ界磁）値に変換することができる。ステータが交流信号の周波数で回転する回転基準系を使用することによって、交流信号を直流信号（すなわち、Ｄ、Ｑ、Ｎ、およびＲ値）として扱うことができ、制御信号を決定するための計算を単純化することができる。決定されたＤＱＮおよびＲ値に基づいて、所望のＤＱＮおよびＲ値を計算し、次いで、モータを制御するために、静止基準系内のステータ制御値およびロータ制御値に戻すように変換されることができる。
【0006】
永久磁石（ＰＭ）同期モータに対して、ＷＦＳモータのためのＲＤＱＮ制御方式において、ロータは、ＰＭ同期とＷＦＳモータの両方に存在する可能性がある（ステータ）Ｄ軸およびＱ軸の間の結合状態に加えて、（ステータ）Ｄ軸およびＲ（ロータ界磁）の間の付加的なクロスカップリングを提供する。言い換えると、ＰＭ同期モータおよびＷＦＳモータの両方に対して、Ｄ軸における変化がＱ軸に影響を与え、Ｑ軸における変化がＤ軸に影響を与える。しかし、ＷＦＳモータに対しては、Ｄ軸における変化がＲに影響し、Ｒにおける変化がＤ軸に影響するという点では、付加的な制御の複雑性が存在する。Ｄ軸およびＲ成分の間のクロスカップリングは、少なくともいくつかの場合において、ステータとロータとの間の固有エアギャップより、無視できないほどのリーケージ電流と、意図されたものと異なる有効なロータ－ステータ巻数比率とをもたらす。これらのクロスカップリングは、複雑性を増し、ＷＦＳモータの高性能用途のためのモータおよびモータコントローラを設計するための課題を提示した。
【0007】
クロスカップリングは、ある次元の変化が別の次元の変化も誘導する場合に発生する。例えば、Ｄ軸電圧の変化はまた、ロータ界磁電流および磁束の変化を作り出す。同様に、ロータ界磁電圧の変化もステータＤ軸電流の変化を誘導する。クロスカップリングは、ある次元の変化が別の次元の１％を超える、１０％を超える、または５０％を超える変化を誘導するときに、存在するまたは認識可能であるとして記述されてもよい。クロスカップリングは、「タイト」又は「ルーズ」と説明することができ、この場合、誘導された変化が大きいほど、カップリングはタイトになる。クロスカップリングは、１つの次元の変化が、第２の次元における１～１０％、１０～２０％の間、１０％未満、または２０％未満の誘導された変化が生じる場合に、ルーズと見なされてもよい。クロスカップリングは、１つの次元の変化が３０～５０％の間、５０～９０％の間、３０％を超える、または５０％を超える第２次元の誘導された変化が生じる場合に、タイトであるとみなされてもよい。２つの次元（または変数あるいは成分）は、１つの次元の変化が別の次元の誘導された変化が生じない場合、または０．５％または１％などのような閾値を上回る別の次元の誘導された変化が生じない場合に、デカップリングされたとみなされてもよい。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願明細書に記載される実施形態は、Ｄ軸成分における意図出力応答をロータ界磁（Ｒ）成分からデカップリングする独立の入力チャネルを有する回転基準系を使用または依存するモータコントローラに関する。例えば、いくつかの実施形態では、モータコントローラは、励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）、リーケージインダクタンス軸（Ｋ軸）、直交軸（Ｑ軸）、及びＮｕｌｌ軸（Ｎ軸）を含むＭＫ(回転）基準系に変換するためにＭＫ変換を使用又は依存してもよい。加えて、いくつかの実施形態では、モータコントローラは、加算モード軸（ＳＭ軸）、差分モード軸（ＤＭ軸）、直交軸（Ｑ軸）、およびＮｕｌｌ軸（Ｎ軸）を含む、ＳＭ／ＤＭ(回転）基準系に変換するためのＳＭ／ＤＭ変換を使用または依存してもよい。Ｄ軸成分の所望の出力応答をロータ磁場（Ｒ）成分からデカップリングすることにより、ＷＦＳモータシステムを対角化し、ＷＦＳモータの設計および／または制御を簡素化する。
【0009】
一実施形態では、巻線界磁同期モータを制御するための方法が提供される。この方法は、電子モータコントローラを用いて、現在モータ情報を決定するステップを含む。この方法は、さらに、前記電子モータコントローラを用いて、前記現在モータ情報および前記モータの回転基準系に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するステップを含む。前記回転基準系は、ステータのＤ軸成分における意図出力応答および直接直交ゼロロータ（ｄｉｒｅｃｔ－ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ－ｎｕｌｌ－ｒｏｔｏｒ，ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有する。この方法は、さらに、前記電子モータコントローラにより、前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータを制御するステップを含む。
【0010】
別の事例では、モータシステムが提供される。このモータシステムは、電子プロセッサを有する電子モータコントローラを含む。電子モータコントローラは、現在モータ情報を決定し、前記現在モータ情報と、巻線界磁同期モータの回転基準系とに基づいてモータ制御パラメータセットを決定するように構成される。前記回転基準系は、ステータのＤ軸成分における意図出力応答および直接直交ゼロロータ（ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有する。電子モータコントローラは、さらに、前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータを制御する少なくとも１つの信号を生成するように構成される。
【0011】
別の事例では、巻線界磁同期モータをシミュレートするための方法が提供される。前記方法は、電子コントローラにより、少なくとも１つの初期モータ仕様を決定するステップを含む。前記方法は、さらに、前記電子コントローラにより、少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータを決定するステップを含む。前記方法は、さらに、前記電子コントローラにより、前記モータの回転基準系に基づいたモータ制御を用いて、前記少なくとも１つの初期モータ仕様および前記少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータに係るモータをシミュレートするステップを含む。前記回転基準系は、ステータのＤ軸成分における意図出力応答および直接直交ゼロロータ（ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有する。前記方法は、さらに、前記モータの前記シミュレーションに基づいて、前記回転基準系におけるシミュレーション結果を生成するステップを含む。
【0012】
別の事例では、モータシステムが提供される。前記モータシステムは、電子プロセッサを有する電子モータコントローラを含む。前記電子モータコントローラは、少なくとも１つの初期モータ仕様を決定し、少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータを決定するように構成される。前記電子モータコントローラは、さらに、前記モータの回転基準系に基づいたモータ制御を用いて、前記少なくとも１つの初期モータ仕様および前記少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータに係る巻線界磁同期モータをシミュレートするように構成される。前記回転基準系は、ステータのＤ軸成分における意図出力応答および直接直交ゼロロータ（ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有する。前記電子モータコントローラは、さらに、前記モータの前記シミュレーションに基づいて、前記回転基準系におけるシミュレーション結果を生成するように構成される。
【0013】
本開示の前述の態様および他の態様および利点は、以下の説明から明らかになる。本明細書においては、その一部をなす添付図面も参照し、１つまたは複数の実施形態を図示している。これらの実施形態は、必ずしも発明の全範囲を示すものではないが、発明の範囲を解釈するために、特許請求の範囲および本明細書を参照している。以下の説明において、異なる図における同様の部分は、同様の符号を付与している。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】いくつかの実施形態による巻線界磁同期モータ（ＷＦＳ）のためのモータシステムの図である。
【図3】いくつかの実施形態によるステータの駆動回路およびロータの駆動回路を示す図である。
【図4】いくつかの実施形態によるＷＦＳモータを制御するためのプロセスを示す図である。
【図5】いくつかの実施形態による、ＭＫ基準系に基づいてＷＦＳモータを制御するプロセスを示す図である。
【図6】いくつかの実施形態による、ＷＦＳモータを制御するためのレギュレータを示す図である。
【図7】いくつかの実施形態による、ＳＭ／ＤＭ基準系に基づいてＷＦＳモータを制御するプロセスを示す図である。
【図8】いくつかの実施形態による、ＷＦＳモータを制御するための多入力多出力（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）コントローラを示す図である。
【図9A】異なる基準系について、ロータ電流対ステータのＤ軸電流の図である。
【図9B】異なる基準系について、ロータ電流対ステータのＤ軸電流の図である。
【図9C】異なる基準系について、ロータ電流対ステータのＤ軸電流の図である。
【図9D】異なる基準系について、ロータ電流対ステータのＤ軸電流の図である。
【図9E】異なる基準系について、電流対磁束の図である。
【図9F】異なる基準系について、電流対磁束の図である。
【図10】いくつかの実施形態によるモータデザインシステムの図である。
【図11】いくつかの実施形態による、ＷＦＳモータのデザインおよび／またはモデリングのためのシミュレーション結果を生成するプロセスを示す図である。
【図12】いくつかの実施形態によるシミュレーションシステムを示す図である。
【図13】いくつかの実施形態によるＷＦＳモータの一部のエアギャップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
１つ以上の実施形態が、以下の説明および添付の図面に記載され、かつ、図示されている。これらの実施形態は、本明細書に提供される具体的な細部に限定されず、種々の方法で修正され得る。さらに、本明細書に記載されていない他の実施形態が存在してもよい。また、多数の成分によって行われる機能は、単一の成分によって集約され、実行されてもよい。同様に、１つの成分によって実行されるとして本明細書で説明される機能は、分散された方法で多数の成分によって実行されてもよい。さらに、特定の機能を実行するものとして説明される成分もまた、本明細書に記載されていない追加の機能を実行することができる。たとえば、ある方法で「構成される」あるデバイスまたは構造は、少なくともその方法で構成されるが、リストされていない方法でも構成されることも可能である。
【0016】
本出願で使用される場合、「非一時的コンピュータ可読媒体」は、すべてのコンピュータ可読媒体を含むが、一時的な伝播信号からなるものではない。したがって、非一時的コンピュータ可読媒体は、例えば、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【0017】
さらに、本明細書で使用される表現および用語は、説明のためのものであり、限定と見なされるべきではない。例えば、本明細書における「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目およびその同等物ならびに追加の項目を包含することを意味する。さらに、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」および「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は広く使用され、直接的および間接的な接続および結合の両方を包含し、物理的または電気的な接続または結合を指すことができる。さらに、２つ以上の項目と共に使用される段階「および／または」は、項目を個別におよび両方の項目を一緒にカバーすることを意図している。例えば、「ａおよび／またはｂ」は、ａ、ｂ、ならびにａおよびｂの場合をカバーする。
【0018】
図１は、いくつかの実施形態による、巻線界磁同期モータシステム１００を示す。ＷＦＳモータシステム１００は、電源１０５と、モータ制御システム１１０と、巻線界磁同期モータ１１５とを含む。電源１０５は、モータ制御システム１１０に直流（ＤＣ）電力を供給する。ある実施形態では、電源１０５は、モータ制御システム１１０にＤＣ電力を供給するＤＣ電源１２０を含む。直流電源１２０は、例えば、１つまたは複数の電池、光起電性電池などである。いくつかの実施形態では、電源１０５は、商用グリッドまたは外部発電機であってもよいＡＣ電源１３０から代替電流（ＡＣ）による電力を受け取るＡＣ／ＤＣ整流器１２５を含む。これらの実施形態において、ＡＣ／ＤＣ整流器１２５は、モータ制御システム１１０にＤＣ電力を出力する。ある実施形態では、ＡＣ電源１３０は、電源１０５の一部である（例えば、部位風力発電機または発電機のケースで）。ある実施形態では、電源１０５は、ＤＣ電源１２０とＡＣ／ＤＣ整流器１２５の両方を含み、電源１０５からモータ制御システム１１０へのＤＣ電力は、一方または両方の電源から供給される。
【0019】
モータ制御システム１１０は、ＤＣ電源１０５からモータ１１５への電力の印加を制御し、モータ１１５の回転を駆動するように構成される。より詳しくは、モータ制御システム１１０は、電子プロセッサ１４０及びメモリ１４５（まとめて、プロセッシング回路と称する）を備えるモータコントローラ１３５、モータ駆動回路１５０、モータセンサ１５５、及び入力／出力装置１６０を含む。一般的に、モータコントローラ１３５は、モータセンサ１５５から受信した信号に基づいてモータ１１５の特性をモニタリングし、これらの特性に基づいて、モータ駆動回路１５０に制御信号を供給し、ＤＣ電源１０５からモータ１１５への電力印加を制御することにより、モータ１１５の回転を駆動する。
【0020】
入力／出力装置１６０は、ディスプレイ、タッチスクリーン、タッチスクリーンディスプレイ、キーボード、マウス、プッシュボタン、ダイヤル、ペダル、マイクロフォン、スピーカ等のうちの１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、入力／出力装置１６０は、動作パラメータ、例えばモータ速度指令またはモータトルク指令を受信し、動作パラメータをモータコントローラ１３５に供給するように構成される。これに応じて、モータコントローラ１３５は、モータセンサ１５５からの信号と組み合わせて、動作パラメータを使用して、ＤＣ電源１０５からモータ１１５への電力の印加を制御し、モータ１１５の回転を駆動する。入力／出力装置１６０は、モータ制御システム１１０におけるその他構成要素の近くまたは遠隔に位置してもよく、１つまたは複数の中間通信ネットワークまたはインターフェースを介してその他の構成要素に接続されてもよい。
【0021】
モータセンサ１５５は、モータ１１５のロータの位置を決定するための電流センサ１６５、電圧センサ１６７、および位置センサ１７０を含む。いくつかの実施形態では、追加の、またはより少ないモータのセンサがモータセンサ１５５に含まれる。例えば、モータセンサ１５５はまた、１つ又は複数の振動センサ、温度センサなどを含むことができる。いくつかの実施形態では、モータ１１５の各ステータの位相及び／又は各ロータ位相について、電流及び／又は電圧センサが提供される。いくつかの例では、モータコントローラ１３５は、モータの特性値を直接的に感知するのではなく、第１モータ特性値（例えば、電流又は電圧）を推測する。したがって、一部の実施形態では、例えば、電流センサ１６５のうちの１つ以上は、モータシステム１００に含まれない。例えば、モータコントローラ１３５は、（例えば、逆起電力（ｂａｃｋ ｅｍｆ）を検知することにより）ステータアセンブリ１８０上の電圧センサ１６７を介してロータ電流又はモータ構成の状態を決定するように構成することができる。別の実施形態では、モータコントローラ１３５は、センシング電圧および／または電流を探知することにより、増加インダクタンスのおよびその変化を推測し、それらを経時的に変化させるように構成される。
【0022】
いくつかの実施形態では、位置センサ１７０は、センサの近くを通過する回転中のロータの磁界をモータ１１５のロータ位置を示す指標として検知して出力するように構成されるホール効果センサである。いくつかの事例では、位置センサ１７０は、モータ１１５のロータの回転位置を示す出力を提供するロータリエンコーダ（例えば、光学式又は機械式）である。加えて、いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、単独の位置センサ１７０がモータセンサ１５５に含まれなくてもいいように、モータ１１５の電流および／または電圧に対するモニタリングを通じてロータ位置を導出する「センサレス」制御を実施する。モータコントローラ１３５は、逆起電力推定（例えば、ステータ巻線の電圧変化に基づく）、又は高周波信号注入もしくは摂動を通じて、ロータの位置又は回転速度を決定してもよい。例えば、モータコントローラ１３５は、摂動をモータアセンブリ１９０に注入して、モータアセンブリ１９０が意味のある時間にわたって定常状態で動作しないようにすることができる。このような信号は、例えば識別不能な位置、又はステータとロータとの間の力のエネルギー交換等の観測不能な状態を防止するために使用することができる。典型的には、例えばトルクリップルを生じるようなトルクの発生との相互作用を防止するために、モータアセンブリ１９０の基本周波数よりも少なくとも１～２倍、２～５倍、または５～１０倍の高い周波数を有する摂動が選択される。
【0023】
メモリ１４５は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、または他の非一時的コンピュータ可読媒体のうちの１つ以上を含む。電子プロセッサ１４０は、とりわけ、メモリ１４５からの命令およびデータを受信し、例えば、図４、図５、および図７におけるプロセス４００、５００、および７００のそれぞれを含む、本明細書に記載のモータコントローラ１３５の機能を実施するための命令を実行するように構成される。例えば、メモリ１４５は、とりわけ、モータ１１５のための制御技術を規定する制御ソフトウェアを含む。以下にさらに詳述するように、一般に、電子プロセッサ１４０は、制御ソフトウェアを実行することにより、モータ１１５の特性値をモニタリングし、動作パラメータ（例えば、モータ指令）を受信し、動作パラメータおよびモニタリングを通じて得られた特性値に従ってモータ駆動回路１５０を駆動するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたモータコントローラ１３５の機能を実行するためにメモリ１４５からソフトウェアを実行する代わりに、またはそれに加えて、電子プロセッサ１４０は、これらの機能性いくつかまたはすべてを実行するために構成された１つ以上のハードウェア回路素子を含む。
【0024】
モータコントローラ１３５、電子プロセッサ１４０、およびメモリ１４５はそれぞれ、単一のユニットとして図示されているが、一部の実施形態では、これらの構成要素のうちの１つ以上が分散式構成要素である。例えば、ある実施形態では、電子プロセッサ１４０は、１つ以上のマイクロプロセッサ及び／又はハードウェアの回路要素を含んでいる。
【0025】
ＷＦＳモータ１１５はステータアセンブリ１８０およびロータアセンブリ１８５を含む。ステータアセンブリ１８０は、ステータコアと、ステータコア上の複数のステータ巻線とを含み、複数のステータ巻線は、ロータアセンブリ１８５を回転させる磁界を誘導する電流により選択的に駆動される。ステータコアは、例えば複数の積層体により形成された積層スタックであってもよい。積層スタックは、半径方向の内方（外側ステータの場合）又は半径方向の外方（内側ステータの場合）に延びる歯を有するほぼ環状のプロフィールを有してもよい。ステータ巻線は、歯の周りに巻回されてもよく、または、歯の間のスロットを埋める導体を含んでもよい。ロータアセンブリ１８５は、ロータコアと、１つ又は複数の界磁巻線とを含み、複数の界磁巻線は、ロータアセンブリ１８５を回転させるように、ステータアセンブリ１８０の磁界と相互作用する磁界を誘導する電流により選択的に駆動される。ロータコアは、例えば、複数の積層により形成された積層スタックであってもよい。積層スタックは、半径方向の内方（外側ロータの場合）又は半径方向の外方（内側ロータの場合）に延びる歯を有する略環状のプロフィールを有してもよい。ロータ巻線は、歯の周りに巻回されてもよく、または、歯の間のスロットを埋める導体を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ１８５は、永久磁石および界磁巻線（すなわち、ハイブリッド永久磁石－巻線界磁ロータ）の組合せを含む。
【0026】
本開示内で提供される実施例は、主に巻線界磁同期モータ（例えば、ＷＦＳモータ１１５）に関して説明されるが、一部の実施例では、使用されるモータは、非巻線界磁モータである。例えば、いくつかの実施形態では、ＷＦＳモータ１１５は、永久磁石同期モータのような非巻線界磁モータとして実装され、この非巻線界磁モータは、本明細書で説明するシステムおよび処理で使用される。
【0027】
また、よく知られているように、入力された電力から機械的な電力を出力する電気モータとして動作する電気機械も逆に動作し、入力された機械的な電力から電力を出力する発電機として動作することがある。したがって、記載の簡素化のため、本明細書に記載される電気機械は、一般に、モータ（例えば、ＷＦＳモータ１１５）と称されるが、電気モータおよび発電機の両方として動作し得る発電機およびデバイスも包含することを意味する。
【0028】
図２は、いくつかの実施形態によるある態様をさらに詳しく示されたシステム１００のブロック図である。例えば、図２は、両方とも駆動回路１５０（図１参照）の一部である、ステータ駆動回路２００とロータ駆動回路２０５とを示している。ステータ駆動回路２００は、ＤＣ電源１０５からＤＣステータバス２１０上のＤＣ電力と、モータコントローラ１３５からの制御信号とを受け取る。ＤＣステータバス２１０は、ポジティブレッグ（正（＋）ＶDC_statorバスレッグ）及びネガティブレッグ（負（－）ＶDC_statorバスレッグ）を有する。ステータ駆動回路２００は、ＤＣ電源１０５から受け取った電力を、モータコントローラ１３５から受け取った制御信号に基づいてステータアセンブリ１８０のステータ巻線に選択的に印加する。
【0029】
ステータ駆動回路２００は、例えば、ブリッジ構成で接続された複数の電力スイッチング素子を含む。電力スイッチング素子は、例えば、電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)(例えば、金属－酸化物－半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ））、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチングデバイスである。ステータ駆動回路２００は、ステータアセンブリ１８０の位相ごとの出力端子を有してもよい。例えば、三相を有するステータアセンブリ１８０の実施形態において、ステータ駆動回路２００は、それぞれがステータアセンブリ１８０のそれぞれの位相の端子に接続された３つの出力端子を含むことができる。モータコントローラ１３５は、ステータ駆動回路２００を制御して、各出力端子において正弦波駆動信号を生成して、ステータアセンブリ１８０の各位相をそれぞれの正弦波駆動信号で駆動することができる。
【0030】
図示の実施形態では、ステータ駆動回路２００は、ステータアセンブリ１８０の三相Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに対応する３つのノードでステータアセンブリ１８０に接続されている。各位相は、位相に関連するノード（例えば、Ａノード、Ｂノード、またはＣノード）と共通ノード１９１との間に結合された１つまたは複数の巻線を含む。図２では、位相に関連付けられた各ノードと共通ノード１９１との間に１つの代表的な巻線が示されている。いくつかの実施形態では、ステータアセンブリ１８０は、追加の位相及び／又は巻線を含む。駆動回路２００は、ステータアセンブリ１８０の各位相に対して交流駆動信号を供給するそれぞれの出力ノードを含むことができる。
【0031】
ロータ駆動回路２０５は、ＤＣ電源１０５から直流電力と、モータコントローラ１３５からの制御信号とを受け取る。より詳細には、ロータ駆動回路２０５は、ＤＣ電源１０５からＤＣロータバス２１５上の直流電力受け取る。ＤＣロータバス２１５は、ポジティブレッグ（正（＋）ＶDC_rotorバスレッグ）及びネガティブレッグ（負（－）ＶDC_rotorバスレッグ）を有している。ＤＣステータバス２１０及びロータバス２１５は連結されているように図示される構成がいくつかの実施形態において共有することができるが、他の実施形態においては、ＤＣ電源１０５はそれぞれのバスへの独立した連結を含むことができる。例えば、独立した接続を用いて、各バスに異なるＤＣ電圧レベルを供給することができる。例えば、ある実施形態では、ＤＣステータバス２１０は、モータ１１５の動作中において、ＤＣロータバス２１５の電圧レベル（例えば１２Ｖまたは別のレベル）よりもかなり高い電圧レベル（例えば４００Ｖまたは別のレベル）を有することができる。いくつかの実施形態では、ＤＣロータバス２１５は、（例えば、ＤＣ電源１０５への直接的な導通接続がない）絶縁バスであってもよく、ＤＣ電源１０５は、無線リンク（例えば、誘導性リンクまたは容量性リンク）を介して、ＤＣロータバス２１５に電力を供給する。
【0032】
ロータ駆動回路２０５は、（例えば、ＤＣロータバス２１５から）ＤＣ電源１０５から受け取った電力を、モータコントローラ１３５から受け取った制御信号に基づいてロータアセンブリ１８５の１つまたは複数のロータ巻線に選択的に印加する。ロータ駆動回路２０５は、例えば、ブリッジ構成で接続された複数の電力スイッチング素子を含む。電力スイッチング素子は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）(例えば、金属－酸化物－半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ））、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチングデバイスである。ロータ駆動回路２０５は、ロータアセンブリ１８５の独立制御可能な各巻線（又は巻線のセット）のための出力端子又は一対の出力端子を含むことができる。図示の実施形態では、ロータ駆動回路２０５は、２つのノードにおいてロータアセンブリ１８５に接続されており、２つのノード間に図示された代表的な巻線１９２を備えている。いくつかの実施形態では、ロータアセンブリ１８５は追加の位相及び／又は巻線を含む。ロータ駆動回路２０５は、ロータアセンブリ１８５の各位相に対して交流駆動信号を供給するそれぞれの出力ノード（または一対のノード）を含むことができる。
【0033】
ロータ駆動回路２０５は、静止している（すなわち、回転していない）電源１０５と、ロータアセンブリ１８５の１つまたは複数の回転する巻線との間の電力結合を提供する。従って、ロータ駆動回路２０５は、静止部及び回転部を含むことができる。例えば、ロータ駆動回路２０５は、固定部と回転部との間における導電接続を提供するスリップリングを含むことができる。このスリップリングは、回転部の一部としての１つ以上の導体と、静止部の一部としての１つ以上の導電ブラシとを含んでもよい。複数の導体のそれぞれは、ロータアセンブリ１８５のロータ軸又は別の一部に結合して、それと共に回転することができる。複数の導電性ブラシは、スリップリングの導体ごと少なくとも一つの導電性ブラシを含んでおり、スリップリングがロータアセンブリ１８５と共に回転するとき、スリップリングの関連する導体との電気接続を維持する。それぞれの導電性ブラシは、ロータ駆動回路２０５のそれぞれの出力ノードとして機能することができる。スリップリング上の導体は、ロータ巻線が提供されるノード（例えば、巻線１９２）として機能することができる。
【0034】
図２に図示されるように、モータコントローラ１３５は、電流センサ１６５及び位置センサ１７０のような、１つ又は複数のセンサからの出力信号を受信するための入力２１２を含むことができる。いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、ロータのロータ位置角（θ）、ロータアセンブリ１８５のロータ界磁電流（ＩＲ）、ステータ界磁アセンブリ１８０のステータ界磁電流（ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）、ロータ界磁電圧（ＶＲ）、およびステータ界磁電圧（ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）のうちの１つ以上のような、受信した出力信号に基づいてＷＦＳモータ１１５の現在モータ情報を決定することができる。いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、電流の測定値と組み合わされるＷＦＳモータ１１５の既知の特性値（例えば、巻線における既知の抵抗およびインダクタンス）に基づいて電圧を推測することに基づいて、または１つまたは複数の電圧センサ１６７（図１参照）からの出力に基づいて、電圧の測定値を決定する。追加のステータ位相（すなわち、３つよりも多い）及び／又は追加の独立した制御可能なロータ界磁が提供されるいくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、さらにこれらの追加のステータ位相及び／又はロータ界磁のそれぞれのための電流及び／又は電圧を決定することができる。加えて、前述のように、いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、推定値（例えば、上記の「センサレス」位置検知の検討を参照）に基づいて、本モータの現在モータ情報の１つ以上の態様について、異なるセンサを用いて判断する。
【0035】
図３は、いくつかの実施形態によるステータ駆動回路３００及びロータ駆動回路３５０を示している。ステータ駆動回路３００は、図２に示すステータ駆動回路２００の一例である。ロータ駆動回路３５０は、図２に示すロータ駆動回路２０５の一例である。ステータ駆動回路３００は、インバータブリッジ構成の６つの電力スイッチング素子３０５ａ～ｆを含む。電力スイッチング素子３０５ａ～ｆのそれぞれは、有効化または無効化されるように、モータコントローラ１３５からのそれぞれの制御信号によって制御される。ステータ駆動回路３００は、電力スイッチング素子３０５ａ，ｂ、３０５ｃ，ｄ、および３０５ｅ，ｆのそれぞれのペアにおける中間点に結合された３つの出力３１０を含む。それぞれの出力３１０は、ステータアセンブリ１８０のそれぞれの位相（例えば、図２に示すノードＡ、Ｂ、Ｃ）に結合することができる。ステータ駆動回路２００は、電流又は電圧により制御されることができる。
【0036】
ロータ駆動回路３５０は、４つの電力スイッチング素子３５５ａ～ｄを含む。電力スイッチング素子３５５ａ～ｄのそれぞれは、有効化または無効化されるよう、モータコントローラ１３５からのそれぞれの制御信号によって制御される。ロータ駆動回路３５０は、２つの出力ノード３６０ａおよび３６０ｂを含み、それらの間は、ロータ巻線１９２によって結合されている。
【0037】
いくつかの実施形態では、図３に例示されたもの以外の駆動回路がステータ駆動回路２００、ロータ駆動回路２０５、またはその両方として使用される。例えば、ステータ駆動回路２００は、より細かい制御を提供し、そして、例えばリップルを低減するために付加的なレベルを有するスイッチブリッジのような、異なったスイッチブリッジ構成を使用することができる。加えて、いくつかの実施形態では、ステータ駆動回路２００は、電源として電圧源１０５を使用する電圧制御型回路ではなく、電流源を電源（例えば、電源１０５によって提供される）として使用する電流制御型回路であってもよい。同様に、ロータ駆動回路２０５は、付加的なレベルを有するスイッチブリッジを用いることができ、及び／又は電流源を有する電流制御型回路とすることができる。
【0038】
上述したように、本明細書に記載される実施形態によれば、Ｒ軸及びＤ軸と比較し、デカップリングされた出力応答を提供し、それにより、ＤＱＮＲ基準系内のロータ界磁（Ｒ）成分からステータＤ軸成分における意図出力応答をデカップリングするような、独立した入力チャネル（又は制御入力チャネル）を有する回転基準系を使用する又は依存するモータコントローラに関する。例えば、いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）、リーケージインダクタンス軸（Ｋ軸）、直交軸（Ｑ軸）、およびＮｕｌｌ軸（Ｎ軸）を含むＭＫ(回転）基準系に変換するためのＭＫ変換を使用するまたは依存することができる。言い換えれば、Ｍ軸は、モータの合計インダクタンスを制御し、ステータおよびモータのための等価回路における磁化電流を表し（例えば、変圧器模型）、Ｋ軸は、リーケージインダクタンスを制御し、変圧器の合計リーケージ電流を表すことができる。Ｍ軸、Ｋ軸、Ｑ軸、およびＮ軸は、ＭＫ基準系における独立した入力チャネル（または独立した制御チャネル）とみなすことができる。ＭＫ基準系は、ＭＫＱ、ＭＫＱＮ、ＭＫＱＮｕｌｌ、またはＭＫＱO基準系とも呼ばれることがある。別の例として、いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、加算モード軸（ＳＭ軸）、差分モード軸（ＤＭ軸）、直交軸（Ｑ軸）、およびＮｕｌｌ軸（Ｎ軸）を含む、ＳＭ／ＤＭ(回転）基準系に変換するためのＳＭ／ＤＭ変換を使用するまたは依存することができる。ＳＭ軸、ＤＭ軸、Ｑ軸、Ｎ軸は、ＳＭ／ＤＭ 基準系の独立した入力チャネル（または独立した制御チャネル）とみなすことができる。ＳＭ／ＤＭ基準系は、ＳＭ／ＤＭ Ｑ、ＳＭ／ＤＭ ＱＮ、ＳＭ／ＤＭ ＱＮｕｌｌ、またはＳＭ／ＤＭ ＱO基準系とも呼ばれることがある。
【0039】
ＭＫおよびＳＭ／ＤＭ基準系の両方とも、ステータＤ軸とも呼ばれるＤ軸と、ロータ制御またはロータＤ軸とも呼ばれるロータ界磁（Ｒ）との間の結合に着目して記述する。これらの基準系において、結合は、ＷＳＭモータ１１５のエアギャップ界磁エネルギーが、ロータ電流及び／又はステータＤ軸電流から独立に、又は同時に得られることを意味する。エアギャップ界磁エネルギーは、ＭＫ基準系ではＭ軸で表され、ＳＭ基準系ではＳＭ軸で表される。各基準系の他の軸であるＫ軸およびＤＭ軸は、各成分（ロータまたはステータ）のリーケージインダクタンスに蓄積されるエネルギーであり、エアギャップをわたって見られないロータおよびステータ側からのエネルギーを表す。
【0040】
ＭＫ基準系は、ロータ界磁（Ｒ）からＤ軸における意図出力応答をデカップリングし、コントローラは、ＭＫ基準系内のＭ軸およびＫ軸成分を調整することにより、ＤＱＮＲ基準系内のロータ界磁（Ｒ）成分にほとんどまたはまったく変化を生じさせずに、最終的にＤ軸成分を変化させる、あるいは、ＤＱＮＲ基準系内のＤ軸成分にほとんどまたはまったく変化を生じさせずに、最終的にロータ界磁（Ｒ）成分を変化させることができる。したがって、ＭＫ基準系は、Ｄ軸成分の意図出力応答をロータ界磁（Ｒ）成分からデカップリングする独立した入力チャネルを有する。その理由は、ＭＫ基準系を介して、コントローラ１３５は、（ｉ）ロータ界磁（Ｒ）成分における意図されない変化を引き起こさない、またはわずかな意図されない変化（例えば、０．５％または１％のような閾値未満の変化）しか引き起こさないＤ軸成分の変化を制御し、あるいは、（ｉｉ）Ｄ軸成分における意図されない変化を引き起こさない、またはわずかな変化（例えば、０．５％または１％のような閾値未満の変化）しか引き起こさないロータ界磁（Ｒ）成分の変化を制御するように構成される。言い換えれば、モータシステム１００は、ＲＤＱＮ基準系のＲ成分及びＤ成分と比較し、デカップリングされた入力／出力システムを提供し、かつ、Ｄ軸成分に対する意図出力応答をロータ界磁（Ｒ）成分からデカップリングするＭＫ基準系を使用して対角化される、又は対角化に近づく。言い換えれば、ＭＫ基準系は、ＷＦＳモータ１１５のＤＱＮＲ基準系内のＤ軸成分およびロータ界磁（Ｒ）成分を独立に、またはほぼ独立に制御するために、モータコントローラ１３５によって調整可能な成分（Ｍ軸およびＫ軸成分）を含む。デカップリングされた成分を有する対角化されたシステムは、ＷＦＳモータ１１５の設計及び／又は制御を簡素化することができる。さらに、いくつかの実施形態では、別の軸（例えば、Ｄ軸）の変化に基づいて、１つの軸（例えば、ロータ界磁（Ｒ）成分）の変化を引き起こすことが役立つ場合がある。これらの成分の結合により、このような変化が従来では制御不可能で予測不可能な副産物であったが、ＭＫ基準系を用いることにより、モータコントローラ１３５は、このような変化を制御することができる（または、上述のように、これらの変化を防止する）。
【0041】
ＳＭ／ＤＭ基準系は、ロータ界磁（Ｒ）からＤ軸における意図出力応答をデカップリングし、コントローラは、ＳＭ／ＤＭ基準系内のＳＭ軸およびＤＭ軸成分を調整することにより、ＤＱＮＲ基準系内のロータ界磁（Ｒ）成分にほとんどまたはまったく変化を生じさせずに、最終的にＤ軸成分を変化させる、あるいは、ＤＱＮＲ基準系内のＤ軸成分にほとんどまたはまったく変化を生じさせずに、最終的にロータ界磁（Ｒ）成分を変化させることができる。したがって、ＳＭ／ＤＭ基準系は、Ｄ軸成分の意図出力応答をロータ界磁（Ｒ）成分からデカップリングする独立した入力チャネルを有する。その理由は、ＭＫ基準系を介して、コントローラ１３５は、（ｉ）ロータ界磁（Ｒ）成分における意図されない変化を引き起こさない、またはわずかな変化（例えば、１％、５％、１０％、および２０％のような閾値未満の変化）しか引き起こさないＤ軸成分の変化を制御し、あるいは、（ｉｉ）Ｄ軸成分における意図されない変化を引き起こさない、またはわずかな変化（例えば、１％、５％、１０％、および２０％のような閾値未満の変化）しか引き起こさないロータ界磁（Ｒ）成分の変化を制御するように構成される。ＳＭ／ＤＭ基準系を用いることにより、モータシステム１００は、ＷＦＳモータ１１５の設計及び／又は制御を簡素化することができる。言い換えれば、ＳＭ／ＤＭ基準系は、ＷＦＳモータ１１５のＤＱＮＲ基準系内のＤ軸成分およびロータ界磁（Ｒ）成分を独立に、またはほぼ独立に制御するために、モータコントローラ１３５によって調整可能な成分（ＳＭ軸およびＤＭ軸成分）を含む。
【0042】
ＭＫ基準系およびＳＭ／ＤＭ基準系は、ステータおよびロータのリーケージが等しい（または等しいと仮定される）場合、あるいは、ＷＦＳモータ１１５の見かけの巻数比を調整した後など、特定の場合では類似または同等の基準系となる可能性がある。しかし、巻数比、ステータリーケージ、ロータリーケージについて、基準系の自由度を用いてステータおよびロータの間の見かけの相当リーケージ比（apparent equal-leakage ratio）を仮定することにより、ＭＫ基準系は、リーケージ成分（Ｋ軸）を基準系のその他の成分から完全にデカップリングすることができる。いくつかの場合には、ＭＫ基準系は、ロータとステータのＤ軸との間の巻数比の付与に依存してもよい。
【0043】
ＳＭ／ＤＭおよびＭＫ基準系とは対照的に、ＲＤＱＮ基準系は、Ｒ軸とステータのＤ軸とのエネルギーを区別することはできない。つまり、ＲＤＱＮ基準系は、エネルギー源がＷＦＳモータの共通軸（Ｄ軸）上のステータまたはロータから来ているかどうかを示すまたは説明することができない。ＳＭ／ＤＭおよびＭＫ基準系は、ＷＦＳモータ１１５のこのエネルギー流れについての洞察を提供し、ＷＦＳモータ１１５のロータおよびステータのそれぞれに対する特有の制御に変換する。
【0044】
図４は、巻線界磁同期モータを制御するプロセス４００を示す図である。プロセス４００は、モータシステム１００によって実行されるものとして説明される。しかしながら、いくつかの実施形態では、プロセス４００は別のモータシステムによって実施することができる。加えて、プロセス４００のブロックは特定の順序で図示されているが、いくつかの実施形態において、１つ以上のブロックは、部分的にまたは全体的に並行して実行されてもよく、図４に図示されているのとは異なった順序で実行され、またはバイパスされてもよい。
【0045】
ブロック４０５において、モータコントローラ１３５は、現在モータ情報を決定する。例えば、上述したように、モータコントローラ１３５は、受信された出力信号に基づいて、ＷＦＳモータ１１５に関する現在モータ情報を決定することができる。これらの決定は、直接（例えば、電流センサからの電流または位置センサからの回転位置を決定する）に行われ、または推測（例えば、電流センサの出力およびモータ１１５のその他の既知の特性値に基づいて電圧を決定し、または感知された電流または電圧に基づいてロータの回転位置を決定する）で行われることができる。図２を参照して、現在モータ情報は、ロータのロータ位置角（θ）、ロータ回転速度（ω）、ロータアセンブリ１８５のロータ界磁電流（例えばＩＲ）、ステータ界磁アセンブリ１８０のステータ界磁電流（例えばＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）、ロータ界磁電圧（例えばＶＲ）、及びステータ界磁電圧（例えばＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）の１つまたは複数を含むことができる。より少ない又は追加のステータ位相（即ち、２つの位相又は３つよりも多い位相）及び／又は追加の独立で制御可能なロータ界磁が提供されるいくつの実施形態では、モータコントローラ１３５は、これらの追加のステータ位相及び／又はロータ界磁のそれぞれのための電流及び／又は電圧をさらに決定することができる。
【0046】
ブロック４１０において、モータコントローラ１３５は、現在モータ情報とモータの回転基準系とに基づいて設定されるモータ制御パラメータセットを決定する。ここで、回転基準系は、ステータＤ軸成分における意図出力応答と、直接直交ゼロロータ（ＤＱＮＲ）基準系におけるロータ界磁（Ｒ）成分とをデカップリングするための独立した入力チャネルを有する。例えば、回転基準系は、相互インダクタンス軸と呼ばれる場合もある励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）、およびリーケージインダクタンス（Ｋ軸）を含むＭＫ基準系であってもよい。いくつかの実施形態では、現在モータ情報およびＭＫ基準系のＭ軸に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するために、モータコントローラ１３５は、励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、および直交電流（ＩＱ）に基づいて、モータ制御パラメータセットに関する所望のモータ電圧（ＶＲ、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）を決定する。例えば、現在モータ情報によって示されるモータ制御パラメータセットに関するに対する所望のモータ電圧（ＶＲ、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）を決定するために、モータコントローラ１３５は、（ｉ）図５（以下でさらに説明する）のプロセス５００を実装し、および／または（ｉｉ）ロータ位置角、ロータ界磁電流、およびステータ電流（例えば、θ、ＩＲ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）を所望のモータ電圧（例えば、ＶＲ、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）にマッピングする検索表（ｌｏｏｋｕｐ ｔａｂｌｅ）にアクセスすることができる。ここで、検索表は、例示のモータ電流および例示のロータ位置角の入力セットを合成励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、合成リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、及び合成Ｑ電流（ＩＱ）を含む出力セットに変換するＭＫ変換に基づいて埋められる。
【0047】
別の例として、回転基準系は、加算モード軸（ＳＭ軸）および差分モード軸（ＤＭ軸）を含むＳＭ／ＤＭ基準系であってもよい。加算モード軸は、ステータＤ軸とＲＤＱＮ基準系のＲ界磁成分との和を表し、差分モード軸は、巻数正規化ベース、すなわち、アンペアターン（ａｍｐ－ｔｕｒｎｓ）および１巻回あたりの起電力（ｖｏｌｔｓ－ｐｅｒ－ｔｕｒｎ）に関する、ステータＤ軸とＲＤＱＮ基準系のＲ界磁成分との差分を表す。ロータおよびステータＤ軸上の巻数は、物理的な巻数または任意の値に基づいて選択することができる。ＭＫ変換は、ＳＭ／ＤＭ変換の特例であり、２つのコイルのリーケージインダクタンスが同じになるようにロータおよびステータＤ軸上の巻数が選択される。Ｒ成分は、ロータＤ軸成分として呼ばれることがある。ＳＭ／ＤＭ基準系において、加算モード電流（ＩＳＭ）、加算モード電圧（ＶＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、および差分モード電圧（ＶＤＭ）が次の式のように定義される。
【数1】
【0048】
ロータＤ軸電流（ＩＲ＿Ｄ）は、ロータのある位相の界磁巻線を通る電流の測定値であり得る（例えば、電流センサによって測定される、または他の方法で決定される）。ロータＤ軸電圧（ＶＲ＿Ｄ）は、ロータのある位相の界磁巻線にかかる電圧の測定値であり得る（例えば、電圧センサによって測定される、または他の方法で決定される）。ステータＤ軸電流（ＩＳ＿Ｄ）は、モータ電流（ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）およびロータ角度（θ）を決定し、これらの値にＤＱＮ変換を適用することによって決定され得る。同様に、ステータＤ軸電圧（ＶＳ＿Ｄ）は、モータ電圧（ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）およびロータ角度（θ）を決定し、これらの値にＤＱＮ変換を適用することによって決定され得る。加算モード（ＳＭ）および差分モード（ＤＭ）は、それぞれＤＱＮＲ基準系におけるコモンモード（ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ）および差分モードとも呼ばれることがある。
【0049】
いくつかの実施形態では、現在モータ情報およびＳＭ／ＤＭ基準系のＳＭ軸に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するために、モータコントローラ１３５は、ロータ位置角およびモータ電流によって示される、加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、および直交電流（ＩＱ）に基づいて、ＶＲ、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣを含むモータ制御パラメータセットに関する所望のモータ電圧を決定する。例えば、現在モータ情報によって示されるモータ制御パラメータセットに関する所望のモータ電圧（ＶＲ、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）を決定するために、モータコントローラ１３５は、（ｉ）図７（以下でさらに説明する）のプロセス７００を実装し、および／または（ｉｉ）ロータ位置角、ロータ界磁電流、およびステータ電流（例えば、θ、ＩＲ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）を所望のモータ電圧（例えば、ＶＲ、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）にマッピングする検索表にアクセスすることができる。ここで、検索表は、例示のモータ電流および例示のロータ位置角の入力セットを合成加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、および直交電流（ＩＱ）の出力セットに変換するＳＭ／ＤＭ変換に基づいて埋められる。
【0050】
モータ制御パラメータセットは、例えば、ステータアセンブリ１８０の各位相（各ステータ位相）及びロータアセンブリ１８５における独立して制御可能な各界磁（各ロータ界磁）を制御するための制御パラメータのセットであり得る。例えば、モータ制御パラメータセットは、各ステータ位相に対して、及び独立して制御可能な各ロータ界磁について、所望の電圧及び／又は電流を含むことができる。上述のように、モータは、２つの固定ステータ位相、３つの固定ステータ位相、又はより多い固定ステータ位相を含むことができ、かつ、１つのロータ位相、２つのロータ位相、又はより多いロータ位相を含むことができる。モータコントローラ１３５は、ステータ駆動回路２００及びロータ駆動回路２０５の各電力スイッチング素子について、各所望の電圧及び／又は電流をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号の各対応デューティサイクルにマッピングする（例えば、検索表を使用する）ことができる。いくつかの実施例では、各電力スイッチング素子について、これらの特定のデューティサイクルは、モータ制御パラメータセット、またはモータ制御パラメータセットの一部と見なされる。
【0051】
ブロック４１５において、モータコントローラ１３５は、モータ制御パラメータセットに基づいてモータを制御する。例えば、いくつかの実施形態では、ブロック４１５において、モータコントローラ１３５は、ＷＦＳモータ１１５を駆動するために、モータ制御パラメータセットに基づいて、制御信号を生成し、モータ駆動回路１５０に対して出力する。例えば、制御信号は、ステータ駆動回路２００及びロータ駆動回路２０５のそれぞれの電力スイッチング要素によって受信し、ステータ駆動回路２００及びロータ駆動回路２０５のそれぞれの電力スイッチング要素を制御し、特定の電力スイッチング要素を有効化または無効化し、あるいは、特定の電力スイッチング要素を特定のレートまたはデューティサイクルに切り替えることができる。いくつかの実施例では、モータ制御パラメータセットは、電力スイッチング素子ごとの制御信号に対するデューティサイクルを含む。他のいくつかの実施例では、ブロック４１５において、モータコントローラ１３５は、モータ制御パラメータセットを（例えば、検索表または数式を用いて）特定の制御信号に変換する。例えば、モータ制御パラメータセットは、ステータ駆動回路３００のための６つの制御信号、および電力スイッチング素子３０５ａ～ｆのそれぞれに一つずつの制御信号に変換することができるＶＡ、ＶＢ、ＶＣに関する特定の値と、ロータ駆動回路３５０のための４つの制御信号に変換することができる、ＶＲに関する１つの特定の値とを含むことができる。
【0052】
いくつかの実施形態では、プロセス４００は、巻線界磁同期モータ、永久磁石同期機械、ハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期機械、または別の種類の機械として実装されるモータ１１５を用いて実行されることができる。したがって、プロセス４００は、電気モータを制御するための処理、または同期モータを制御するための処理として言及されることができる。プロセス４００によって制御されるモータ１１５が永久磁石同期機である実施形態では、存在する自由度は少なく、例えば、ロータ界磁が永久磁石によって大きく固定される。このように、永久磁石は、（磁束が能動的に変調され得るロータ巻線とは対照的に）Ｍ軸磁束に寄与する。即ち、Ｍ軸磁束は、ステータの相対的寄与と組み合わせて、エアギャップにおける界磁に対する磁石（または複数の磁石）の寄与によって表すことができる。この理解により、Ｍ軸及びＫ軸を制御するために、ステータを制御する（例えば、本明細書に記載の処理を使用する）ことができる。いくつかの実施形態では、磁束鎖交空間において、磁石の起磁力（ＭＭＦ）は、以下にさらに記載される（例えば、それぞれ図５および７を参照する）ように、ＲＤＱＮからＭＫＱへの変換、およびＲＤＱＮからＳＭ／ＤＭへの変換におけるＲを表すことができる。
【0053】
図５は、現在モータ情報とＭＫ基準系のＭ軸に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するプロセス５００を示している。ある実施形態では、モータコントローラ１３５は、図４のブロック４１０を実行するプロセス５００を実装する。プロセス５００は、モータシステム１００によって実行されるものとして説明される。しかしながら、いくつかの実施形態では、プロセス５００は別のモータシステムによって実行されてもよい。加えて、プロセス５００のブロックは特定の順序で図示されているが、いくつかの実施形態において、複数のブロックのうちの１つ以上は、部分的にまたは全体として並行して実行されてもよく、図５に図示されているのとは異なった順序で実行されてもよく、またはバイパスされてもよい。
【0054】
ブロック５０５において、モータコントローラ１３５は、現在モータ情報をＭＫ基準系に変換する。例えば、いくつかの実施形態によるプロセス５００では、現在モータ情報は、ロータ位置（θ）、ステータコイルの電流（ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）、およびロータ界磁巻線の電流（ＩＲ）を含むことができる。次に、モータコントローラ１３５は、ＭＫ変換を用いて、θ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ、およびＩＲを励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、および直交電流（ＩＱ）に変換することができる。例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（静止）基準系から（回転)ＭＫＱＮ基準系へ変換するために適用されるＭＫ変換は、下記の式のように定義されることができる。
【数2】
【0055】
例えば、ＩＭ、ＩＫ、ＩＱ、およびＩＮｕｌｌを決定するのに、モータコントローラ１３５は、ＭＫ変換にＩＡ、ＩＢ、ＩＣ、およびＩＲによる一次元電流マトリクスを乗算して、ＩＭ，ＩＫ、ＩＱ、およびＩＮｕｌｌによるＭＫ基準系内の一次元電流マトリクスを得ることができる。例えば、モータコントローラ１３５は、以下の式の演算を行ってもよい。
【数3】
【0056】
いくつかの実施形態では、以上で提供されたような直接変換ではなく、現在モータ情報は、最初にＤＱＮＲ基準系に変換され、次にＤＱＮＲ基準系からＭＫ基準系に変換される。例えば、ＤＱＮＲ基準系からＭＫＱＮ基準系へ変換するために適用されるＭＫ変換は、下記の式によって定義される。
【数4】
【0057】
同様に、Ｄ軸及びＲ軸の値をＭ軸及びＫ軸の値に変換するには、以下の変換を用いることができる。
【数5】
【0058】
ＭＫ基準系は、Ｍ軸およびＫ軸の間の励磁インダクタンスがゼロであること、またはＭ軸およびＫ軸の間の励磁インダクタンスが、ステータ対ロータの巻数比を調整することによって強制的にゼロにすることができると推測してもよい。誘導結合２コイルシステム（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｗｏ－ｃｏｉｌ ｓｙｓｔｅｍ）では、巻数比は、Ｒ軸およびＤ軸要素内に蓄積されたリーケージエネルギーが等しく、Ｍ軸およびＫ軸エネルギーが独立（すなわち、クロスカプリングがない）になるように選択され得る。言い換えれば、１：１の巻数比（物理的）でＤ軸がロータの２倍のリーケージインダクタンスを有する場合、このモデルでＲ／Ｄリーケージインダクタンスは等しくなるように等エネルギー巻数比を見つけることができるが、実際の（物理的）巻数比は１：１にはならない。調整された（非物理的）巻数比は、検索表、事前に定義された利得係数、または動作中（ｏｎ－ｔｈｅ－ｆｌｙ）に調整できる利得を用いて見出し、選択することができる。ある場合には、調整された巻数比に基づくロータ値は、実際の（物理的）巻数比に基づくロータ値（Ｒ）と区別するために、Ｒ’と呼ばれることがあるが、この用語はここでの議論では使用しない。
【0059】
巻数比を調整して、このモデルまたはコントローラ内のＲ／Ｄリーケージインダクタンスを等しくするために、ＭＫ基準系に変換される前に静止基準系内の現在モータ情報の値を調整することができる。例えば、モータコントローラ１３５は、ロータＲのリーケージインダクタンス及びＤ軸のリーケージインダクタンスを決定し、それらのインダクタンス値を検索表または数式を用いて、調整された巻数比を決定することができる。ロータＲ及びＤ軸のリーケージインダクタンスは、例えば、モータの定数値としてメモリに記憶され、又はモータコントローラ１３５の検索表によってマッピングされることにより、モータ電流を決定してもよい。あるいは、いくつかの実施例では、モータコントローラ１３５は、事前定義された調整された巻数比を使用することができる。次に、モータコントローラ１３５は、調整された巻数比によって、現在モータ情報の各状態変数の値（例えば、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ、ＩＲ）を調整し、ＭＫ基準系のためにＲ／Ｄリーケージインダクタンスを等しくさせることができる。
【0060】
この巻数比に基づく調整は、いくつかの方法で行うことができる。例えば、この調整は、ステータに反映されるロータの態様から行うことができ、ここで、ロータは巻数（ｎ）だけ調整される。あるいは、この調整は、ロータに反映され、ステータのためにｎ巻で補正することができる。別の例では、巻数比の調節は、任意の値で修正または調節することができ、その後、モータコントローラ１３５は、その参考値で動作することができる。
【0061】
ブロック５１５に関して以下で示されるように、モータコントローラ１３５は、ＭＫ基準系から静止基準系に戻るように変換した後、決定された値に調整された巻数比を乗算することで得られる物理的巻数比に基づいて、さらに戻るように調整してもよい。
【0062】
また、現在モータ情報は、励磁インダクタンス設定点電流（ＩＭ＿ＳＰ）、リーケージインダクタンス設定点電流（ＩＫ＿ＳＰ）、及び直交設定点電流（ＩＱ＿ＳＰ）のような、ＭＫ基準系内のそれぞれの軸に対する設定点値を含むまたは示すことができる。これらの設定値は、図４のブロック４０５の一部として決定されてもよい。例えば、これらの設定点値（目標値とも呼ばれる）は、事前定義され、ブロック４０５の一部としてメモリ（例えば、メモリ１４５）から取得され得る。あるいは、これらの設定点値は、入力／出力装置１６０から受信したモータ速度指令またはモータトルク指令から決定することができる。すなわち、モータコントローラ１３５は、モータ速度指令またはモータトルク指令を受信して、関連性を定義する検索表または数式を用いて、指令を設定点値にマッピングすることができる。
【0063】
ブロック５１０において、モータコントローラ１３５は、ＭＫ基準系内における所望のＭＫモータ制御パラメータセットを生成する。所望のＭＫモータ制御パラメータセットは、例えば、励磁インダクタンス電圧（ＶＭ）、リーケージインダクタンス電圧（ＶＫ）、および直交電圧（ＶＱ）のような、ＭＫ基準系の１つまたは複数の制御軸に対する所望の電圧を含む。モータコントローラ１３５は、設定点値（ＩＭ＿ＳＰ、ＩＫ＿ＳＰ、およびＩＱ＿ＳＰ）とＭＫ軸に関する決定された（実際の）電流値（ＩＭ、ＩＫ、ＩＱ）との間のそれぞれの誤差に基づいて、所望のＭＫモータ制御パラメータセットを生成してもよい。例えば、ＩＭがＩＭ＿ＳＰより小さい場合、モータコントローラ１３５は、所望のＭ軸電圧（ＶＭ）を増やすことができる。言い換えると、少なくとも一部の実施形態では、モータコントローラ１３５は、ＭＫ軸（ＶＭ、ＶＫ、ＶＱ）に関する電圧値を変化させることによって、ＭＫ軸（ＩＭ、ＩＫ、ＩＱ）に関する電流値をほぼ目標値（ＩＭ＿ＳＰ、ＩＫ＿ＳＰ、およびＩＱ＿ＳＰ）になるように調整するレギュレータを実装してもよい。
【0064】
いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、前述のレギュレータを実装するために、１つ以上の比例、積分、微分（ＰＩＤ）コントローラを実装または含む。このようなＰＩＤコントローラの一例が、図６に提供され、以下にさらに説明される。
【0065】
ブロック５１５において、モータコントローラ１３５は、所望のＭＫモータ制御パラメータセットを、ＭＫ基準系からモータ制御パラメータセット（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｒ、θ基準系）の静止基準系に戻すように変換する。例えば、モータコントローラ１３５は、ＭＫ基準系（ＶＭ、ＶＫ、ＶＱ）の各軸に関する所望の電圧を、モータ制御パラメータセット（図４のブロック４１０およびブロック４１５で参照される）として機能し得るＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲに変換してもよい。いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、下記の式のような逆ＭＫ変換を有するブロック５１５の変換を実施する。
【数6】
【0066】
例えば、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲを決定するために、モータコントローラは、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲの静止ＡＢＣＲ基準系内の一次元電圧マトリクスを得るように、ＶＭ，ＶＫ、ＶＱ、ＶＮｕｌｌの一次元電圧マトリクスによって逆ＭＫ変換を乗算することができる。
【0067】
いくつかの実施形態では、上記で提供された直接変換ではなく、所望のＭＫモータ制御パラメータセットは、最初にＤＱＮＲ基準系に変換され、次に、ＤＱＮＲ基準系から静止基準系に変換される。例えば、ＭＫＱＮ基準系からＤＱＮＲ基準系に変換するために適用されるＭＫ変換は、下記の式によって定義されることができる。
【数7】
【0068】
巻数比を調整してこのモデル内のＲ／Ｄリーケージインダクタンスが等しくなる例では、所望のＭＫモータ制御パラメータセットが静止基準系に戻された後に、モータコントローラ１３５は、さらに、これらの値（例えば、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲ）に、調整した巻数比の逆数を掛けることにより、モータの物理的な巻数比を計算することができる。言い換えれば、以前の巻数比調整は、元に戻される又は反転されることができる。
【0069】
図５のプロセス５００の記述は、ＭＫ基準系からの変換またはＭＫ基準系への変換を含み、３つのステータ位相および１つのロータ位相を有するＷＦＳモータに関して提供される。しかしながら、前述のように、本明細書に記載する実施形態は、異なった個数のステータ位相及び／又はロータ位相を有するモータにも同様に適用可能である。そのような実施形態には、ＭＫ基準系への変換およびＭＫ基準系からの変換は、ここに記載される同様の原理を用いて、追加の位相を考慮するために更新することができる。
【0070】
加えて、いくつかの実施形態において、プロセス５００は、巻線界磁同期モータ、永久磁石同期機械、ハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期機械、または別の種類の同期機械として実装されるモータ１１５について実行されてもよい。永久磁石同期機械がプロセスの対象であるモータ１１５として提供される実施形態では、Ｍ軸磁束は、ステータの相対的寄与と組み合わされて、エアギャップにおける界磁に対する永久磁石の寄与によって表されることができる。したがって、いくつかの実施形態では、磁束鎖交空間において、マグネットの起磁力（ＭＭＦ）は、ＲＤＱＮからＭＫＱへの変換におけるＲを表すことができる。
【0071】
上述のように、図６は、Ｋ、Ｍ、およびＱ軸間の利用可能な電圧を（この順番の優先順位で）優先し、図５のブロック５１０に記述されるレギュレーションを実現するＰＩＤコントローラと、同様にブロック５０５およびブロック５１５に記述される変換を実行するための変換ブロックとを含む例示的なレギュレータ６００（例えば、モータコントローラ１３５によって実装される）を提供する。いくつかの実施形態では、Ｋ軸、Ｍ軸、およびＱ軸の間で利用可能な電圧を（この順番の優先順位で）優先する別の制御装置またはレギュレータが、ブロック５１０のレギュレーションを実行するために使用される。ブロック６０５から始まり、モータコントローラ１３５は、図４のブロック４０５に関して説明されるように、現在モータ情報（例えば、θ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ、およびＩＲ）を決定する。いくつかの実施形態では、ブロック６０７において、モータコントローラ１３５は、図５のブロック５０５に関して説明したように、このモデルにおけるＲ／Ｄリーケージインダクタンスが等しくなるように、ＭＫ基準系について巻数比を調整する。変換ブロック６１０において、モータコントローラ１３５は、図５のブロック５０５に関して説明したように、現在モータ情報をＭＫ基準系に変換し、ＩＱ、ＩＭ、及びＩＫを生成する。ＩＱ、ＩＭ、及びＩＫのそれぞれは、Ｋ軸レギュレーションブロック６２０、Ｍ軸レギュレーションブロック６３０、及びＱ軸レギュレーションブロック６４０のそれぞれに供給される。
【0072】
Ｋ軸レギュレーションブロック６２０は、Ｋ軸誤差判定ブロック６２２、Ｋ軸ＰＩＤコントローラ６２４、ＶＫ最小／最大推定器６２６、およびＶＫサチュレータ６２８を含む。Ｍ軸レギュレーションブロック６３０は、Ｍ軸誤差判定ブロック６３２、Ｍ軸ＰＩＤコントローラ６３４、ＶＭ最小／最大推定器６３６、およびＶＭサチュレータ６３８を含む。Ｑ軸レギュレーションブロック６４０は、Ｑ軸誤差判定ブロック６４２、Ｑ軸ＰＩＤコントローラ６４４、ＶＱ最小／最大推定器６４６、およびＶＱサチュレータ６４８を含む。
【0073】
Ｋ軸誤差判定ブロック６２２は、ＩＫ＿ｓｐおよび変換ブロック６１０からのＩＫを受け取り、ＩＫとＩＫ＿ｓｐとの差異を示すＫ誤差値を出力する。Ｋ誤差値は、ＶＫサチュレータ６２８に最初のＶＫ出力を提供するＫ軸ＰＩＤコントローラ６２４に供給される。ＶＫサチュレータ６２８はまた、ＶＫ最小および／または最大値をＶＫ最小／最大推定器６２６から受け取る。次に、ＶＫサチュレータ６２８は、最初のＶＫ出力及びＶＫの最小及び／又は最大値に基づいて所望のＶＫを出力する。例えば、最初のＶＫがＶＫの最大値よりも大きい場合、ＶＫサチュレータ６２８は、ＶＫの最大値を出力し、最初のＶＫがＶＫの最小値よりも小さい場合、ＶＫサチュレータ６２８は、ＶＫの最小値を出力してもよい。最初のＶＫがＶＫ最小値とＶＫ最大値の間にあるとき、ＶＫサチュレータ６２８は、最初のＶＫをＶＫとして出力することができる。
【0074】
いくつかの実施形態では、ＶＫ最小／最大推定器６２６は、ロータバス電圧、ステータバス電圧、およびモータ１１５の巻数比に基づいて最小および／または最大値を決定することができる。例えば、図３に示すような駆動回路を用いて、下記の式を満たすと、
ここで、
下記の式を用いて、ＶＫの最大値および最小値を定義することができる。
ここで、ｋは利得係数、Ｎはステータ対ロータの巻数比、ＶＳ＿ｍａｘは最大ステータバス電圧、ＶＲ＿ｍａｘは最大ロータバス電圧、ＶＲ＿ｍｉｎは最小ロータバス電圧である。一般的に、少なくともいくつかの実施形態では、物理的にロータ又はステータ上の巻数が増加すると（すなわち、物理的な巻数比が増加すると）、Ｍ軸の電圧制限がより厳しくなる。他の実施形態では、予め決定された電圧限界のような異なった電圧限界を選択することができる。
【数8】
【数9】
【数10】
【0075】
いくつかの実施形態では、ＶＫ最小／最大推定器６２６は、ステータバス電圧（ＶＳ）およびロータ回転速度（ω）に基づいてＶＫ最小および／または最大値を決定することができる。
【0076】
いくつかの例では、ＶＫサチュレータ６２８はまた、積分飽和現象を防止または制限するために、Ｋ軸ＰＩＤコントローラ６２４にアンチワインドアップ信号を出力する。例えば、アンチワインドアップ信号は、積分飽和現象が発生する可能性があるとき、Ｋ軸ＰＩＤコントローラ６２４の積分器を固定（ｃｌａｍｐｉｎｇ）させることができる。
【0077】
Ｍ軸誤差判定ブロック６３２は、ＩＭ＿ＳＰおよび変換ブロック６１０からのＩＭを受け取り、ＩＭとＩＭ＿ＳＰとの差異を示すＭ誤差値を出力する。Ｍ誤差値は、ＶＭサチュレータ６３８に最初のＶＭ出力を提供するＭ軸ＰＩＤコントローラ６３４に供給される。ＶＭサチュレータ６３８はまた、ＶＭ最小値および／または最大値をＶＭ最小／最大推定器６３６から受け取る。次に、ＶＭサチュレータ６３８は、最初のＶＭ出力及びＶＭの最小値及び／又は最大値に基づいて所望のＶＭを出力する。例えば、最初のＶＭがＶＭの最大値よりも大きい場合、ＶＭサチュレータ６３８は、ＶＭの最大値を出力し、最初のＶＭがＶＭ最小値よりも小さい場合、ＶＭサチュレータ６３８は、ＶＭの最小値を出力することができる。また、最初のＶＭがＶＭ最小値とＶＭ最大値の間にある場合、ＶＭサチュレータ６３８は、最初のＶＭをＶＭとして出力してもよい。ＶＭ最小／最大推定器６３６は、所望のＶＫ（ＶＫレギュレーションブロック６２０によって提供される）、ロータバス電圧、ステータバス電圧、およびモータ１１５の巻数比に基づいて、最小および／または最大値を決定することができる。例えば、図３に示す駆動回路を用いて、下記の式を満たすと、
ここで、
次の式を用いて、ＶＭの最大値および最小値を定義できる。
ここで、ＶＫ＿ｓｐはＫ軸電圧設定点であり、Ｎはステータ対ロータ巻数比であり、ＶＲ＿ｍａｘは最大ロータバス電圧であり、ＶＲ＿ｍｉｎは最小ロータバス電圧である。
【数11】
【数12】
【数13】
【0078】
いくつかの実施形態では、ＶＭ最小／最大推定器６３６は、ステータバス電圧（ＶＳ）、ロータ回転速度（ω）、およびＶＫに基づいてＶＭの最小値および／または最大値を決定することができる。
【0079】
いくつかの実施形態では、ＶＭサチュレータ６３８はまた、積分飽和現象を防止または制限するために、Ｍ軸ＰＩＤコントローラ６３４にアンチワインドアップ信号を出力する。例えば、アンチワインドアップ信号は、積分飽和現象が発生する可能性があるとき、Ｍ軸ＰＩＤコントローラ６３４の積分器を固定（ｃｌａｍｐｉｎｇ）させることができる。
【0080】
Ｑ軸誤差判定ブロック６４２は、ＩＱ＿ＳＰおよび変換ブロック６１０からのＩＱを受け取り、ＩＱとＩＱ＿ＳＰとの差異を示すＱ誤差値を出力する。Ｑ誤差値は、ＶＱサチュレータ６４８に最初のＶＱ出力を提供するＱ軸ＰＩＤコントローラ６４４に供給される。ＶＱサチュレータ６４８はまた、ＶＱ最小値および／または最大値をＶＱ最小／最大推定器６４６から受け取る。次に、ＶＱサチュレータ６４８は、最初のＶＱ出力及びＶＱの最小値及び／又は最大値に基づいて所望のＶＱを出力する。例えば、最初のＶＱがＶＱの最大値よりも大きい場合、ＶＱサチュレータ６４８は、ＶＱの最大値を出力し、最初のＶＱがＶＱ最小値よりも小さい場合、ＶＱサチュレータ６４８は、ＶＱの最小値を出力することができる。最初のＶＱがＶＱの最大値とＶＱの最小値との間にあるとき、ＶＱサチュレータ６４８は、最初のＶＱをＶＱとして出カすることができる。ＶＱ最小／最大推定器６４６は、所望のＶＫ（ＶＫレギュレーションブロック６２０によって提供される）、所望のＶＭ（ＶＭレギュレーションブロック６３０によって提供される）、ロータバス電圧、ステータバス電圧、及びモータ１１５の巻数比に基づいて、最小値及び／又は最大値を決定することができる。例えば、図３に示すような駆動回路を用いて、下記の式を満たすと、
次の式を用いて、ＶＱの最大値および最小値を定義することができる
ここで、
【数14】
【数15】
【数16】
【0081】
ここで、ＶＭｓｐは、Ｍ軸電圧設定点であり、ＶＤｓｐは、Ｄ軸電圧設定点であり、ＶＫｓｐは、Ｋ軸電圧設定点であってもよい。これらの電圧設定点は、電流設定点ＩＫ＿ｓｐ、ＩＭ＿ｓｐ、およびＩＱ＿ｓｐと同様に、事前定義され、メモリから検索されるまたは入力／出力装置１６０から受信したモータ速度指令またはモータトルク指令から決定されてもよい。
【0082】
いくつかの実施形態では、ＶＱ最小／最大推定器６４６は、ステータバス電圧（ＶＳ）、ロータ回転速度（ω）、ＶＫ、およびＶＭに基づいてＶＱ最小値および／または最大値を決定することができる。
【0083】
いくつかの実施形態では、ＶＱサチュレータ６４８はまた、積分飽和現象を防止または制限するために、Ｑ軸ＰＩＤコントローラ６４４にアンチワインドアップ信号を出力する。例えば、アンチワインドアップ信号は、積分飽和現象が発生する可能性があるとき、Ｑ軸ＰＩＤコントローラ６４４の積分器を固定（ｃｌａｍｐｉｎｇ）させることができる。
【0084】
図６を参照して説明すると、レギュレータ６００においては、Ｍ軸制御よりもＫ軸制御が優先され、Ｑ軸制御よりもＭ軸制御が優先される。従って、最初にＫ軸レギュレーションブロック６２０はＶＫを提供し、次にＭ軸レギュレーションブロック６３０はＶＭ（ＶＫに依存する）を提供し、次にＱ軸レギュレーションブロック６４０はＶＱ（ＶＫおよびＶＭに依存する）を提供する。この優先順位が選択されるのは、Ｋ軸上の変動がＭ軸上よりもはるかに速くなる可能性があり、Ｋ軸上における命令権限のロスにより、ステータおよびロータ上のシステムにおける過電流を引き起こす可能性がある。さらに、Ｑ軸制御を最低の優先度に割り当てることが許容されることの理由は、例えば、（ｉ）ステータ対ロータの巻数比が一般的に高く、（ｉｉ）ＶＤ（およびＶＤを逆ＭＫ変換で計算するために使用され得るＶＭ及びＶＫ）が比較的狭い範囲に制限され、そして（ｉｉｉ）ＶＤに直交するＶＱが比較的自由であり、１巻回あたりの起電力（ｖｏｌｔｓ－ｐｅｒ－ｔｕｒｎ）について、Ｒ／Ｄ（又はＭ／Ｋ）軸よりも大きい制御権限により有利である。
【0085】
最小／最大推定器６２６、６３６、６４６によれば、許容範囲外になることなく、３つの軸（Ｋ、Ｍ、Ｑ）の間で利用可能なステータバス電圧を優先的に割り当てることが可能になる。上述の例では、ＶＫ最小／最大推定器６２６、ＶＭ最小／最大推定器６３６、およびＶＱ最小／最大推定器６４６は、選択されたＶＫがＶＭの最小値および最大値に影響を与え、選択されたＶＫおよびＶＭがＶＱの最小値および最大値に影響を与えるような、カスケード構成（ｃａｓｃａｄｅｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）になっている。このカスケード配置は、Ｋ、Ｍ、及びＱ制御軸の間で利用可能なステータバス電圧がより好ましく利用されることを可能にする。しかしながら、他の実施形態では、入力されるパラメータ（例えば、ステータバス電圧（Ｖｓ）、電流（例えば、ＩＫ、ＩＭ、及びＩＱ）、及び／又はロータ回転速度（ω））を受信し、ＶＫ、ＶＭ、及びＶＱのための最大値及び最小値を決定する並列式（非カスケード式）の最小／最大推定器を設けることができる。並列式の最小／最大推定器は、検索表を使用する、または入力パラメータを使用してリアルタイム演算を実行し、出力のための最大値および最小値を生成することができる。並列式の最小／最大推定器は、依然として、Ｑ軸に対してＫ軸およびＭ軸を優先し、Ｍ軸に対してＫ軸を優先することができる（例えば、より高い優先度を有する軸のために、より大きな電圧範囲またはより高い最大電圧値を提供することによって実現する）。並列式の最小／最大推定器はさらに、カスケード式推定器と同様に、それぞれのＫ、Ｍ、Ｑ軸サチュレータ６２８、６３８、６４８に、最大値および最小値を提供することができる。
【0086】
変換ブロック６５０において、モータコントローラ１３５は、ＭＫ基準系（例えば、所望のＶＱ、ＶＭ、およびＶＫ）から所望のＭＫモータ制御パラメータセットを、図５のブロック５１５に関して説明したように、静止基準系におけるモータ制御パラメータセット（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｒ、θ基準系）に戻すように変換する。いくつかの実施形態では、ブロック６５２において、モータコントローラ１３５は、モータの物理的巻数比を考慮し、さらにこれらの値（例えば、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲ）を調整された巻数比で乗算することができる。ブロック６０５に戻って、モータコントローラ１３５は、次に、図４のブロック４１５に関して説明したような、ブロック６５２によって提供されたモータ制御パラメータセットを使用して、（例えば、ステータ駆動回路及びロータ駆動回路を介して）ＷＦＳモータ１１５を制御することができる。
【0087】
図６の各ブロックは、モータコントローラ１３５の１つ以上のハードウェア回路又はソフトウエアブロック（例えば、メモリ１４５に記憶され、電子プロセッサ１４０によって実行される）であってもよい。
【0088】
いくつかの実施形態では、レギュレータ６００の１つ以上のブロックは、リアルタイム計算を実行する回路または処理要素ではなく、１つ以上の検索表で実装される。例えば、検索表は、ブロック６１０、６２０、６３０、６４０、６５０のうちの１つ以上を、個別にまたは組み合わせて置き換えることができる。例えば、ブロック６１０のいくつかの実施形態では、ＭＫ基準系内の変換値（例えば、ＩＱ、ＩＭ、ＩＫ）をリアルタイムで計算するために、現在モータ情報にＭＫ変換を適用することによる変換を実行するのではなく、現在モータ情報は、現在モータ情報に関する可能な値にマッピングされた変換値を有し、予めロードされた検索表に提供される。言い換えれば、現在モータ情報は、予め埋められた検索表を使用して、変換値にマッピングされる。検索表は、現在モータ情報に関する可能値の複数のセットを取り、それぞれのセットに対してＭＫ変換を実施し、そして結果として得られる変換値を検索表に格納することによって、予め埋められることができる。検索表を収容するために、追加のメモリ空間を使用することができるが、ＭＫ変換を使用するリアルタイム計算に比べて、変換時間を短縮することができる。同様に、ブロック６５０のいくつかの実施形態では、所望のＭＫモータ制御パラメータセット（例えば、所望のＶＱ、ＶＭ、ＶＫ）に逆ＭＫ変換を適用し、リアルタイムでＭＫ基準系から静止基準系への変換を実行するのではなく、所望のＭＫモータ制御パラメータセットは、所望のＭＫモータ制御パラメータセットの可能値にマッピングされた変換値（例えば、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲ）を予めロードされた検索表に提供される。同様に、レギュレーションブロック６２０、６３０、６４０のそれぞれは、複数の検索表で個別に置換されてもよく、または、それぞれのブロックの可能値を所望のＭＫモータ制御パラメータセット（例えば、所望のＶＱ、ＶＭ、ＶＫ）にマップする１つの検索表で全体的に置換されてもよい。
【0089】
図４のブロック４１０に関して述べたように、いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、ロータ位置角、ロータ界磁電流、およびステータ電流（例えば、θ、ＩＲ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）を所望のモータ電圧（例えば、ＶＲ、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）にマッピングする検索表にアクセスすることができる。ここで、検索表は、例示の複数のモータ電流値および例示のロータ位置角による入力セットを、合成励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、合成リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、および合成Ｑ電流（ＩＱ）による出力セットに変換するＭＫ電流変換に基づいて埋められる。例えば、レギュレータ６００は、現在モータ情報（例えば、θ、ＩＲ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）をモータ制御パラメータセット（例えば、静止基準系内のＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲに）にマッピングする検索表に置き換えることができる。ここで、検索表は、レギュレータ６００のようなＭＫ変換に依存するレギュレータに、現在モータ情報の可能値の複数のセットを提供し、かつ、特定の結果セットを生成するための可能値のセットに対する関連付けを有する結果モータ制御パラメータセットを検索表に格納する。
【0090】
上記の実施形態では、検索表は、モータコントローラ１３５のメモリ１４５に格納されてもよく、又は電子プロセッサ１４０の単独のハードウェア（又は集積回路（ＩＣ））として実装されてもよい。いくつかの事例では、検索表は、メモリ１４５又は電子プロセッサ１４０のＩＣにおける多入力多出力（ＭＩＭＯ）表である。
【0091】
従って、上に記載された通り、図４のブロック４１０は、回転基準系がＭＫ基準系である場合で実施可能であり、かつ、例えば、モータコントローラ１３５は、図５の処理５００を実施可能であり、あるいは、検索表にアクセス可能である。さらに、上述のように、図４のブロック４１０は、回転基準系がＳＭ／ＤＭ基準系である場合に実施可能であり、かつ、例えば、モータコントローラ１３５は、図７のプロセス７００を実施し、あるいは、検索表にアクセスする。
【0092】
図７に移ると、プロセス７００は、現在モータ情報と、ステータのＤ軸成分における意図出力応答およびロータ（Ｒ）成分をデカップリングする独立の入力チャンネルを有するＳＭ／ＤＭ基準系とに基づいて、モータ制御パラメータセットを決定する。いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、図４のブロック４１０を実現するプロセス７００を実行する。プロセス７００は、モータシステム１００によって実行されるものとして説明される。しかしながら、いくつかの実施形態では、プロセス７００は別のモータシステムによって実施することができる。加えて、プロセス７００の各ブロックは特定の順序で図示されているが、いくつかの実施形態において、ブロックのうちの１つ以上は、部分的にまたは全体として並行して実行されてもよく、図７に図示されているのとは異なった順序で実行され、またはバイパスされてもよい。
【0093】
ブロック７０５において、モータコントローラ１３５は、現在モータ情報をＳＭ／ＤＭ基準系に変換する。例えば、処理５００のある実施形態では、現在モータ情報は、ロータ位置角（θ）、ステータコイルの電流（ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）、およびロータ界磁巻線の電流（ＩＲ）を含むことができる。次に、モータコントローラ１３５は、ＳＭ／ＤＭ変換を用いて、θ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ、ＩＲを加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、および直交電流（ＩＱ）に変換することができる。
【0094】
例えば、静止ＡＢＣＲ基準系から（回転）ＳＭ／ＤＭ基準系へ（そしてより詳細には、ＳＭ、ＤＭ、Ｑ、ヌル（Ｎｕｌｌ）基準系へ）変換するために適用されるＳＭ／ＤＭ変換は、下記の式で定義される。
ここで、ＳＭ／ＤＭ基準系の場合、以下の式が満たされる。
【数17】
【数18】
【0095】
例えば、ＩＳＭ、ＩＤＭ、ＩＱ、ＩＮｕｌｌを決定するために、モータコントローラ１３５は、ＩＳＭ、ＩＤＭ、ＩＱ、ＩＮｕｌｌのＳＭ／ＤＭ基準系内の１次元電流行列を得るように、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ、ＩＲの１次元電流行列をＳＭ／ＤＭ変換によって乗算することができる。例えば、モータコントローラ１３５は、以下の式に沿う演算を行ってもよい。
【数19】
【0096】
いくつかの実施形態では、上記で提供された直接変換ではなく、現在モータ情報は、最初にＲＤＱＮ基準系に変換され、次に、ＲＤＱＮ基準系からＳＭ／ＤＭ基準系に変換される。
【0097】
また、現在モータ情報は、加算モード設定点電流（ＩＳＭ＿ＳＰ）、差分モード設定点電流（ＩＤＭ＿ＳＰ）、直交設定点電流（ＩＱ＿ＳＰ）を含む、ＳＭ／ＤＭ基準系内の各軸の設定点値を含むまたは示すことができる。これらの設定点値は、図４のブロック４０５の一部として決定されてもよい。例えば、これらの設定点値（目標値とも呼ばれる）は、事前に定義され、ブロック４０５の一部としてメモリ（例えば、メモリ１４５）から取得されることができる。あるいは、これらの設定点値は、入力／出力装置１６０から受信したモータ速度指令またはモータトルク指令から決定することができる。すなわち、モータコントローラ１３５は、モータ速度指令またはモータトルク指令を受信し、関連性を規定する検索表または式を用いて、これらの指令を設定点値にマッピングすることができる。
【0098】
ブロック７１０において、モータコントローラ１３５は、ＳＭ／ＤＭ基準系内における所望のＳＭ／ＤＭモータ制御パラメータセットを生成する。所望のＳＭ／ＤＭモータ制御パラメータセットは、例えば、加算モード電圧（ＶＳＭ）、差分モード電圧（ＶＤＭ）、および直交電圧（ＶＱ）を含む、ＳＭ／ＤＭ基準系の１つまたは複数の制御軸における所望の電圧を含む。モータコントローラ１３５は、設定点値（ＩＳＭ＿ＳＰ、ＩＤＭ＿ＳＰ、ＩＱ＿ＳＰ）と、ＳＭ／ＤＭ軸の決定された（実際）電流値（ＩＳＭ、ＩＤＭ、ＩＱ）との間のそれぞれの誤差に基づいて、所望のＳＭ／ＤＭモータ制御パラメータセットを生成することができる。例えば、ＩＳＭがＩＳＭ＿ＳＰよりも小さい場合、モータコントローラ１３５は、所望のＳＭ軸電圧（ＶＳＭ）を増加させることができる。言い換えれば、少なくともいくつかの実施形態において、モータコントローラ１３５は、ＳＭ／ＤＭ軸における電流値（ＩＳＭ、ＩＤＭ、ＩＱ）を、ＳＭ／ＤＭ軸における電圧値（ＶＳＭ、ＶＤＭ、ＶＱ）を変化させることによって、ほぼ設定点値（ＩＳＭ＿ＳＰ、ＩＤＭ＿ＳＰ、およびＩＱ＿ＳＰ）になるように規制するレギュレータを実装してもよい。
【0099】
いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、前述の規制を実装するために、１つ以上の比例、積分、微分（ＰＩＤ）コントローラを実行または含む。例えば、図６のシステム６００は、ＳＭ／ＤＭ基準系のために、Ｍ軸要素（例えば、ＩＭおよびＩＭ＿ＳＰ）をＳＭ軸要素（例えば、ＩＳＭおよびＩＳＭ＿ＳＰ）に置き換え、Ｋ軸要素をＤＭ軸要素に置き換え、そしてＭＫ変換ブロック６１０および逆ＭＫ変換ブロック６５０をそれぞれＳＭ／ＤＭ変換ブロックおよび逆ＳＭ／ＤＭ変換ブロックに置き換えることができる。したがって、これらの実施形態では、レギュレーションブロック６２０はＳＭ軸レギュレーションブロックであり、レギュレーションブロック６３０はＤＭ軸レギュレーションブロックであってもよい。
【0100】
ブロック７１５において、モータコントローラ１３５は、所望のＳＭ／ＤＭモータ制御パラメータセットを、ＳＭ／ＤＭ基準系からモータ制御パラメータセットの静止基準系に戻すように変換する。例えば、モータコントローラ１３５は、ＳＭ／ＤＭ基準系の各軸における所望の電圧（ＶＳＭ、ＶＤＭ、ＶＱ）を、モータ制御パラメータセット（図４のブロック４１０および４１５で参照）として作用するＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、およびＶＲに変換することができる。いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、下記の式のように、逆ＳＭ／ＤＭ変換によってブロック７１５の変換を実行する。
ここで、ＳＭ／ＤＭ基準系の場合、以下の式が満たされる。
【数20】
【数21】
【0101】
例えば、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ及びＶＲを決定するために、モータコントローラ１３５は、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、及びＶＲの静止ＡＢＣＲ基準系内の一次元電圧マトリクスを得るように、ＶＳＭ、ＶＤＭ、ＶＱ、及びＶＮｕｌｌの一次元電圧マトリクスを逆ＳＭ／ＤＭ変換で乗算してもよい。
【0102】
いくつかの実施形態では、上記で提供されたような直接変換ではなく、所望のＳＭ／ＤＭモータ制御パラメータセットは、最初にＲＤＱＮ基準系に変換され、次に、ＲＤＱＮ基準系から静止基準系に変換される。
【0103】
図４のブロック４１０に述べたように、いくつかの実施形態では、モータコントローラ１３５は、ロータ位置角、ロータ界磁電流、およびステータ電流（例えば、θ、ＩＲ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）を所望のモータ電圧（例えば、ＶＲ、ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）にマッピングする検索表にアクセスすることができる。ここで、検索表は、静止基準系成分（例えば、θ、ＩＲ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）の入力セットをＳＭ／ＤＭ成分（例えば、ＩＳＭ、ＩＤＭ、ＩＱ）の出力セットに変換するＳＭ／ＤＭ変換に基づいて埋められる。例えば、ＳＭ／ＤＭ成分を制御するためのリアルタイムレギュレータ（例えば、レギュレータ６００に類似するが、ＳＭ／ＤＭ基準系のための構成）は、現在モータ情報（例えば、θ、ＩＲ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ）をモータ制御パラメータセット（例えば、静止ステータ基準系内のＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲ）にマッピングする検索表に置き換えることができる。ここで、検索表は、ＳＭ／ＤＭ変換に依存するレギュレータに現在モータ情報の可能値セットを提供し、かつ、特定の結果セットを生成するための可能値のセットに対する関連付けを有する結果モータ制御パラメータセットを検索表に格納する。
【0104】
上記の実施形態では、検索表は、モータコントローラ１３５のメモリ１４５に格納され、又は電子プロセッサ１４０の単独のハードウェア（又は集積回路（ＩＣ））として実装されてもよい。いくつかの事例では、検索表は、メモリ１４５又は電子プロセッサ１４０のＩＣにおける多入力多出力（ＭＩＭＯ）表である。
【0105】
いくつかの実施形態では、ＭＩＭＯコントローラ８００は、モータコントローラ１３５の一部である、あるいはモータコントローラ１３５として動作し、ＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系に基づいてモータ１１５を制御することができる。ＭＩＭＯコントローラ８００は、例えば、プロセス４００の機能またはそのサブセットを実現するように設計され構成された、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ， ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ， ＦＰＧＡ）であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ＭＩＭＯコントローラ８００は、ＭＫ基準系のためのレギュレータ６００、あるいはＳＭ／ＤＭ基準系のために変更されたものを組み込むことができる。いくつかの実施形態では、ＭＩＭＯコントローラ８００は、プロセス４００又はそのサブセットを実施するために、上述のように、１つ又は複数の検索表を含むことができる。例えば、検索表は、ＭＫ変換および逆ＭＫ変換に基づいて、またはＳＭ／ＤＭ変換および逆ＳＭ／ＤＭ変換に基づいて、現在モータ情報（例えば、ブロック４０５で決定される）をモータ制御セット（例えば、ブロック４１５で適用される）にマッピングするように予め埋めることができる。いくつかの実施形態では、ＭＩＭＯコントローラ８００は、（例えば、変換またはレギュレータ制御の）リアルタイム計算と（例えば、リアルタイムで計算されない残りの変換またはレギュレータ制御のための）検索表との組合せを含む。例えば、図６を参照して、いくつかの実施形態では、変換６１０及び変換６５０は、検索表によって実装されることができ、一方、レギュレータブロック６２０、６３０、６４０は、リアルタイム計算用の回路を含む。さらに、図６を引き続き参照することで、他の実施形態では、変換６１０および変換６５０は、リアルタイム計算により実装され、レギュレータブロック６２０、６３０、６４０は、検索表によって実装されてもよい。計算用の回路及び検索表の様々な他の組合せを使用して、他の実施形態におけるＭＩＭＯコントローラ８００の機能を実装することが可能である。
【0106】
図示のように、ＭＩＭＯコントローラ８００は、現在モータ情報（ω、θ、ＩＲ、ＩＡ、ＩＢ、及びＩＣ）を受け取り、モータ制御セット（ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＲ）を出力する。いくつかの実施形態において、ＭＩＭＯコントローラ８００によって出力されるモータ制御セットは、ステータ駆動回路２００及びロータ駆動回路２０５を直接的に制御するためのＰＷＭ信号又は他の制御信号を含む。さらに他の実施形態では、現在モータ情報は、電流信号に加えてまたはその代わりに、静止基準系内に１つ以上の電圧信号を含んでもよい。加えて、いくつかの実施形態では、モータ制御セットの出力は、電圧信号に加えてまたはその代わりに、静止基準系内に１つ以上の電流信号を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＭＩＭＯコントローラ８００は、リストされたそれぞれの入力を示す明示的な値を受信するのではなく、他の入力からの１つまたは複数の入力の値を推測することができる（例えば、経時的な回転位置（θ）に基づく回転速度（ω）を推測する）。
【0107】
さらに、静止基準系からＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準座標系へ、およびＭＫ基準座標系またはＳＭ／ＤＭ基準座標系から固定基準座標系への、上記で提供された特定の変換行列は、三相ステータおよび単相ロータを有するＷＦＳモータに対して提供される。しかし、これは単なる具体的な例であり、いくつかの実施形態では、これらの概念及び変換は、２相ステータ、３相を超える位相を有するステータ、及び／又は同様の原理に基づく２相以上のロータを有するＷＦＳモータに拡張され、適用される。このような実施形態では、追加の位相を考慮するために変換行列を更新する。例えば、以下の節では、上記に提供されたＭＫ基準系およびＳＭ／ＤＭ基準系に対する変換の基礎となる原理および計算の追加的説明を提供する。加えて、以下の図９Ａ～図９Ｆの記述に基づいて、六相ステータ及び四相ロータを有するモータについて、静止基準系からＭＫ基準系へ変換するための例示的変換が提供される。
【0108】
プロセス７００は、巻線界磁同期モータとして実装されたモータ１１５に実行されてもよいが、プロセス７００は、永久磁石同期機械または永久磁石および巻線の両方によるロータを有するハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期モータとして実装される他の形態のモータ１１５に実行されてもよい。プロセスの対象であるモータ１１５が永久磁石同期機械である実施形態では、鎖交磁束空間において、磁石の起磁力（ＭＭＦ）は、ＲＤＱＮからＳＭ／ＤＭ変換におけるＲを表すことができる。
【0109】
（ロータ／ステータＤ軸磁束鎖交のデカップリング）
ＷＦＳモータ１１５のようなＷＦＳモータは、ロータ界磁内及びステータＤ軸の両方において、ロータの磁束鎖交（ｒｏｔｏｒ ｆｌｕｘ ｌｉｎｋａｇｅ）と電流との間、並びにステータＤ軸の磁束鎖交と電流との間は、強い結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を有することができる。一般に、磁束鎖交は、コイル（例えば、ロータまたはステータ巻線）を通る磁束に、磁束が通るコイルの巻数を乗算したものを意味する。この強いＲ－Ｄ結合により、合計で４つの成分（Ｄ、Ｑ、Ｎ、Ｒ）を有するＤＱＮＲ基準系において、２つの成分のＳＭ／ＤＭサブ系を作成することができる。
ＷＦＳモータ１１５のようなＷＦＳモータは、ロータ界磁内及びステータＤ軸の両方において、ロータの磁束鎖交（ｒｏｔｏｒ ｆｌｕｘ ｌｉｎｋａｇｅ）と電流との間、並びにステータＤ軸の磁束鎖交と電流との間は、強い結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を有することができる。一般に、磁束鎖交は、コイル（例えば、ロータまたはステータ巻線）を通る磁束に、磁束が通るコイルの巻数を乗算したものを意味する。この強いＲ－Ｄ結合により、合計で４つの成分（Ｄ、Ｑ、Ｎ、Ｒ）を有するＤＱＮＲ基準系において、２つの成分のＳＭ／ＤＭサブ系を作成することができる。
【0110】
Ｒ－Ｄ結合を分離して扱う場合、下記の式が提供される。ここで、λＲおよびλＤは、それぞれロータ界磁およびステータＤ軸に関する磁束鎖交を表し、ＬＲおよびＬＤは、それぞれロータおよびステータＤ軸に関する自己インダクタンスを表し、ＬＲ，Ｄは、ロータおよびステータＤ軸の励磁インダクタンスを表す。
【数22】
【0111】
ロータ界磁およびステータＤ軸の自己インダクタンスは、励磁インダクタンスおよびリーケージインダクタンスにデカップリングできる。ここで、下記の式に示すように、ほとんどの場合、リーケージインダクタンス（ＬＲ，ＲおよびＬＤ，Ｄ）は、関連する励磁インダクタンス（ＬＲ，Ｄ）よりはるかに小さい。
【数23】
【数24】
【数25】
【0112】
この結果、下記の行列になる。
【数26】
【0113】
２自由度系において、ＳＭ／ＤＭ変換マトリクスは下記の形式になることが可能である。
この行列を用いて、ＲおよびステータＤ軸成分を次の式のように変換することができる。
【数27】
【数28】
【0114】
一方、逆変換は、下記の式によって表すことができる。
【数29】
【0115】
逆変換は順方向変換に近似している。係数の大きさを維持する選択肢を用いることにより、２自由度に関するＳＭ／ＤＭ変換マトリクスは、それ自身の逆行列である。より一般的には、自由度が３以上の場合、変換行列の転置は逆行列になる。ここで、下記の式のような一例を示す。
【数30】
【数31】
【数32】
【数33】
【数34】
【数35】
【0116】
上記の各式に照らして、新たなインダクタンス行列を下記の式のように定式化できる。
【数36】
【数37】
【数38】
【数39】
【0117】
ステータおよびロータの両方のリーケージインダクタンスはほぼ同じ大きさの小さな正数であるので、非対角項は対角項よりもはるかに小さく、クロスカプリングは、ほとんどないことを意味する。
【0118】
ＭＫ基準系は、ロータおよびステータのＤ軸リーケージインダクタンスがほぼ等しいシナリオから由来するので、行列が次の式のように単純化される。
【数40】
【0119】
加えて、ＭＫ基準系を使用するために、コントローラ（例えば、コントローラ１３５）は、例えば、上記の図６に説明されたように、非物理的巻数比を通じて、ロータおよびステータのＤ軸リーケージインダクタンスが等しくなるように、人工的に強制することができる。一方、独立したＭ軸およびＫ軸コントローラは、モータシステムにおける有意な外乱を排除することが可能である。さらに、２つの結合されたインダクタ（たとえば、密結合または高度結合インダクタ）を備えたモータシステムでは、巻数比および２つのリーケージインダクタンスの決定は、補償のために使用できる１つの自由度を有する。
【0120】
ＲＤＱ Ｎｕｌｌ表示に関する拡張されたケース、次のサブ行列を代入することができる。
【数41】
【数42】
【0121】
ＷＦＳモータから近似すると、ロータおよびステータのＱ軸またはＮｕｌｌ軸の間における励磁インダクタンスが非常に小さい。同様に、Ｑ軸およびＮｕｌｌ軸を持つステータＤ軸励磁インダクタンスもかなり小さい。したがって、モータシステム１００は、これらの項目をゼロに近似して、インダクタンス行列を簡素化することができる。例えば、ＲＤＱ Ｎｕｌｌ空間行列は、次の式のようになり得る。
この行列において、ＲＤＱ Ｎｕｌｌ基準系は、Ｒ成分およびＤ成分の例外を除いて、ほぼデカップリングされたシステムを提供する。
【数43】
【0122】
ＭＫ基準系では、次の行列に示すように、Ｍ軸鎖交磁束がＫ軸電流からデカップリングされ、Ｋ軸鎖交磁束がＭ軸電流からデカップリングされるように、行列は対角化されている。
【数44】
【0123】
図に示すように、ＭＫ基準系は、ステータおよびロータの磁界（従来はＲＤ空間で見られる）を通じてモータシステムのデカップリングされた図、および制御を提供する。これは、機械の所望のデカップリングされた出力応答（例えば、インダクタンス、電流、磁束鎖交など、およびそれらに関連する制御）のための、独立した入力制御、または入力チャネルを提供する。
【0124】
このため、ＳＭ／ＤＭおよびＭＫ変換は、Ｒ軸およびＤ軸の成分間のクロスカプリング完全にまたは実質的に排除する。例えば、Ｒの変化量は、Ｄ軸において１％、５％、１０％、または２０％未満の変化を誘発する可能性があり、Ｄ軸の変化量は、Ｒにおける１％、５％、１０％、または２０％未満の変化を誘発する可能性がある。したがって、ＭＫ基準系およびＳＭ／ＤＭ基準系は、Ｄ軸成分の意図出力応答およびＤＱＮＲ基準系のロータ界磁（Ｒ）成分をデカップリングする独立入力チャネルを提供する。
【0125】
加えて、上述のＭＫ変換は、ノルムされ（ｎｏｒｍｅｄ）、かつ、電力不変であり、状態変数（例えば、電圧および／または電流）の大きさは、変換全体にわたって維持されることを意味する。上述のＳＭ／ＤＭ変換は、ノルムされていないので、状態変数の大きさは、変換全体を通して維持されない場合がある。
【0126】
図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれＲＤＱＮ基準系及びＳＭ／ＤＭ基準系内の値の例示的な分布を示している。これらにおいては、ＳＭ／ＤＭ基準系（及びＭＫ基準系内において、同様に存在する）によって提供されるロータ及びステータＤ軸における意図出力応答のデカップリングを強調している。より詳細には、図９Ａは、例示的なＷＦＳモータをモニタリングすることにより、ＩＲ（ロータ界磁電流）及びＩＤ（ステータＤ軸電流）のペアの異なるサンプルの分布を示すグラフ９００を示す。図示のように、ＩＲおよびＩＤは、これらのサンプルが多くの異なったモータシナリオで取得されているにもかかわらず、密結合され、かつ、領域９０５に集中している。したがって、モータコントローラは、実際のモータ状態が異なっていても、同様のＩＲおよびＩＤを生じるので、あるモータ状態を他のモータ状態と区別することができない場合がある。
【0127】
対照的に、図９Ｂは、同じようなサンプルの分布に関するグラフ９２５を示しているが、ＳＭ／ＤＭ基準空間におけるＩＳＭおよびＩＤＭのペアを示す。図示のように、ＩＳＭ及びＩＤＭは、より広く分布されているので、ロータおよびステータＤ軸における出力応答は、デカップリングされて、モータコントローラまたは他のシステムは、異なるモータ状態のそれぞれをより簡単に区別することができる。これにより、より正確な計算（例えば、より高い数値精度、およびより良い補間能力）が可能になる。特定の実施形態では、例えば、（例えば、図５のプロセス５００または図７のプロセス７００を実装するために）検索表またはＭＩＭＯ制御装置の文脈で使用されるとき、これは、より高い精度を提供するだけでなく、メモリに保持されるデータがより少なく（例えば、充分な計算のために検索表を構成するデータの大きさ）、および／またはより高速な動作時間を提供する。さらに、このような付加の解決策を有するＭＫおよびＳＭ／ＤＭ基準空間において、コントローラおよびＷＦＳモータの間の目立たない挙動が排除されるので、コントローラが有する制御の余裕を増加させることができる。
【0128】
図９Ｃ及び図９Ｄは、ＲＤＱＮ基準系及びＳＭ／ＤＭ基準系における値の分布の他の例をそれぞれ示しており、ＳＭ／ＤＭ基準系によって提供されるロータ及びステータＤ軸における意図出力応答のデカップリングを強調している（また、ＭＫ基準系にも同様に存在する）。より詳細には、図９Ｃは、ロータ界磁電流（ＩＲ）およびロータ磁束（ψＲ）ペアに関する異なるサンプルの分布を示すグラフ９５０を示し、ここで、ロータ磁束（ψＲ）がロータ磁束鎖交（λＲ）（すなわち、λＲ＝ψＲ×Ｎ ロータの巻き数）に正比例する。同様に、グラフ９５５は、ステータＤ軸電流（ＩＤ）及びステータＤ軸磁束（ψＤ）のペアに関する異なるサンプルの分布を示し、ここで、ステータＤ軸磁束（ψＤ）は、ステータＤ軸磁束鎖交磁束（λＤ）（すなわち、λＤ＝ψＤ×Ｎ ロータの巻き数）に正比例する。図示のように、グラフ９５０のＩＲ及びψＲは、グラフ９５５のＩＤ及びψＤに密結合されている。更に、ロータ磁束（ψＲ）はロータ磁束鎖交（λＲ）に正比例し、ステータＤ軸磁束（ψＤ）はステータＤ軸磁束鎖交（λＤ）に正比例するので、拡張により、ＩＲおよびλＲもＩＤおよびλＤに密結合されている。このため、グラフ９５０における線は、グラフ９５５における線に密に近似する。言い換えれば、あるグラフの１つの次元の変化は、他のグラフの１つの次元の変化にほぼ直接的に反映される。したがって、ＩＲ／ＩＤの状態が異なっていても（場合によっては大幅に異なっている）、λＲ／λＤについて類似の状態をもたらすので、モータコントローラは、いくつかのモータ状態を他のモータ状態と区別することができない場合がある。
【0129】
対照的に、図９Ｄは、グラフ９５０および９５５と同じサンプルの分布を示すグラフ９６０および９６５を示すが、ＳＭ／ＤＭ基準空間において、ＩＳＭおよびλＳＭのペア（グラフ９６０において）とＩＤＭおよびλＤＭのペア（グラフ９６５において）を表現する。図示されるように、グラフ９６０内のプロット線は、グラフ９６５内のプロット線（グラフ９６０内の湾曲プロット線対グラフ９６５内の線形または区分的線形プロット線）とは異なる形状を有する。加えて、グラフ９６０内のプロット線は、グラフ９６５内のプロット線とは異なる応答パターンを有する（グラフ９６０内の集中プロット線対グラフ９６５内の間隔を開けたプロット線）。従って、これらのグラフは、ロータ及びステータのＤ軸における意図出力応答がデカップリングされるように、磁束鎖交値がより広く分布されていることを示し、モータコントローラ又は他のシステムは、互いに異なったモータ状態をより簡単に区別することができる。
【0130】
図９Ｅおよび図９Ｆは、同様に、ＲＤＱＮ基準系およびＳＭ／ＤＭ基準系における数値の分布に関する別の例をそれぞれ示す。ここで、図９Ｆは、ＲＤＱＮ基準系内における数値のプロットを示し、ここで、ｘ軸でステータＤ軸電流（ＩＤ）を表し、ｙ軸でＱ軸電流（ＩＱ）を表し、およびｚ軸でロータ磁束（ψＲ）を表している。図９Ｅは、ＳＭ／ＤＭ基準系内における数値のプロットを示し、ｘ軸で差分モード電流（ＩＤＭ）を表し、ｙ軸でＱ軸電流（ＩＱ）を表し、およびｚ軸で加算モード磁束（ψＳＭ）を表している。図９Ａ～Ｄ同様、ＲＤＱＮ基準系における数値の分布を示す図９Ｅと比較して、ロータおよびステータＤ軸の意図出力応答のデカップリングを示す図９ＦのＳＭ／ＤＭ基準系において、これらの数値はより広く分布されている。
【0131】
上述のように、ＭＫ基準系およびＳＭ／ＤＭ基準系は、モータ制御のために使用されてもよい。加えて、基準系、特にＳＭ／ＤＭ基準系は、モータデザインおよびシステムモデリングのために使用されてもよい。例えば、ＳＭ／ＤＭ基準系は、より対角化されたシステムとなるようにＷＦＳモータ（例えばＷＦＳモータ１１５）を設計する、あるいは、ＳＭ／ＤＭ基準系に図示または示されるメトリックの意味に基づいた目的機能を最大化または改善するようにモータをデザインまたは成形するために使用されてもよい。
【0132】
上述のように、ＭＫ変成器及びＳＭ／ＤＭ変換はまた、本明細書で提供される三相ステータ及び単相ロータとは異なった個数のステータ及びロータ位相を有するモータに使用することができる。３つを超えるステータ位相及び／又は１つを超えるロータ位相を有するモータに対しては、該当モータは、ｎ個のサブシステムを有するシステムとして定義することができ、ここで、それぞれのサブシステムは、ＲＤＱOｎ基準系のような独立した回転基準系である。各サブシステムについて、Ｒ軸およびステータＤ軸がＱ軸およびＮｕｌｌ軸に直交するという近似により、以下の式を満たす。
【数45】
【0133】
さらに、Ｎ個のサブシステムにおける第ｎ個のサブシステムに対するＳＭ／ＤＭ変換マトリクスは、下記の式により定義される。
ここで、αは１（インピーダンス不変）または１／√２（ノルム不変）のいずれかである。
【数46】
【0134】
これらのサブ行列は、ロータの位相毎に追加された行および列を有するＡＢＣｎ－ｔｏ－ＤＱOＮ行列でつながることが可能である。例えば、下記の式のように、６相ステータ及び２相ロータを有するモータについて、静止基準系からＲＤＱO基準系に変換するための変換が提供される。ここで、静止基準系は、Ａ０、Ｂ０、Ｃ０、Ａ１、Ｂ１、およびＣ１として６つのステータ位相を表し、Ｒ０およびＲ１として２つのロータ位相を表す。ＲＤＱO基準系は、モータを本質的に２つの独立した回転機械またはモータとして表し、Ｄ０、Ｑ０、Ｎ０、Ｒ０（第１機械）とＤ１、Ｑ１、Ｎ１、およびＲ１（第２機械）との成分セットを有する２つのサブシステムとも呼ばれる。
【数47】
【0135】
次に、ＲＤＱO成分セットのそれぞれは、前述のようにＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系に変換することができる。例えば、６相ステータ、２相ロータの場合、インダクタンス行列は次の式のような形式になる。
【数48】
【0136】
次に、２つのＲＤＱOサブシステムのＳＭ／ＤＭ変換行列は次の式のようになる。
ここで、αは１（インピーダンス不変、ＳＭ／ＤＭの場合）または１／√２（ノルム不変、ＭＫの場合）のいずれかである。
【数49】
【0137】
ＲＡＢＣからＳＭＤＭＱOへの変換は、下記の式に示す２つの変換の行列積であってもよい。
【数50】
【0138】
これらの変換の結果として、モータは、例えば、いくつかの例では２つのＳＭ／ＤＭ基準系サブシステム（例えば、ＳＭ０、ＤＭ０、Ｑ０、O０およびＳＭ１、ＤＭ１、Ｑ１、O１）として表され、またいくつかの例では２つのＭＫ基準系サブシステム（例えば、Ｍ０、Ｋ０、Ｑ０、O０およびＭ１、Ｋ１、Ｑ１、O１）として表されることができる。
【0139】
図１０は、ステータＤ軸成分の意図出力応答およびＤＱＮＲ基準系におけるロータ成分をデカップリングする回転基準系を用いて、ＷＦＳモータ１１５のようなＷＦＳモータをデザインおよび／またはモデリングするためのモータデザインシステム１０００を例示する。システム１０００は、電子プロセッサ１０１０およびメモリ１０１５を有するシミュレーションコントローラ１００５を含む。シミュレーションコントローラ１００５は、図１１のプロセス１１００に関して以下にさらに詳述されるように、入力／出力装置１０２０と通信して、モータ仕様およびシミュレーションパラメータを受信し、シミュレーション結果を送信する。
【0140】
メモリ１０１５は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、またはシミュレーションソフトウェア１０２５およびモータ制御ソフトウェア１０３０を格納する他の一時的でないコンピュータ読取可能媒体のうちの１つ以上を含む。電子プロセッサ１０１０は、とりわけ、メモリ１０１５から命令およびデータを受信し、命令を実行することにより、例えば、図１１のプロセス１１００を含む、本明細書で説明されるシミュレーションコントローラ１００５の機能を実行するように構成される。例えば、電子プロセッサ１０１０は、ＷＦＳモータをデザインおよびモデリングするためのシミュレーションソフトウェア１０２５を実行するように構成される。
【0141】
シミュレーションコントローラ１００５、電子プロセッサ１０１０、およびメモリ１０１５は、それぞれ単一のユニットとして図示されているが、いくつかの実施形態において、これらの構成要素のうちの１つ以上は、分布式構成要素である。例えば、いくつかの実施形態では、電子プロセッサ１０１０は、１つ以上のマイクロプロセッサ及び／又はハードウェアの回路要素を含んでいる。さらに、分布式構成要素は、互いに遠隔的に位置することができ、例えば、ネットワーク（例えば、ローカルネットワーク、広域ネットワーク（例えば、インターネット）、または別のネットワーク）によって、互いの間の通信が可能になるように接続される。
【0142】
入力／出力装置１０２０は、ディスプレイ、タッチスクリーン、タッチスクリーンディスプレイ、キーボード、マウス、プッシュボタン、ダイヤル、ペダル、マイクロフォン、スピーカ等のうちの１つまたは複数を含み、ユーザからの入力を受信し、ユーザに出力を提供することができる。いくつかの実施形態では、入力／出力装置１０２０は、モータ仕様およびシミュレーションパラメータを受信し、これらの仕様およびパラメータをシミュレーションコントローラ１００５に提供するように構成される。シミュレーションコントローラ１００５は、ＷＦＳモータをデザインおよびモデリングするために、これらの仕様およびパラメータを使用するように構成される。シミュレーションコントローラ１００５は、モータ仕様及びシミュレーションパラメータに基づいて、シミュレーション結果を出力するように構成される。入力／出力装置１０２０は、モータデザインシステム１０００の他の構成要素の近くに設けられてもよく、または遠隔的な位置に設けられ、１以上の中間通信ネットワークまたはインターフェースを介して接続されてもよい。一部の実施形態では、入力／出力装置１０２０は、シミュレーションコントローラ１００５と通信しているクライアント計算装置（例えば、デスクトップコンピュータまたはラップトップコンピュータ）に組み込まれる。
【0143】
図１１は、ステータＤ軸成分の意図出力応答およびＤＱＮＲ基準系におけるロータ界磁成分をデカップリングする回転基準系を用いて、ＷＦＳモータ１１５のようなＷＦＳモータをデザインおよび／またはモデリングするためのシミュレーション結果を生成するプロセス１１００を示している。プロセス１１００は、モータデザインシステム１０００によって実行されるものとして説明される。しかし、いくつかの実施形態では、プロセス１１００は別のモータデザインシステムによって実現することができる。加えて、プロセス１１００のブロックは特定の順序で図示されているが、いくつかの実施形態において、１つ以上のブロックは、部分的にまたは全体的に並行して実行されてもよく、図１１に図示されているのとは異なった順序で実行されてもよく、またはバイパスされてもよい。
【0144】
ブロック１１０５において、シミュレーションコントローラ１００５は、初期モータ仕様を決定する。初期モータ仕様は、ロータコア寸法（例えば、内側直径、外側直径、及び／又は長さ）と、ロータの歯の数、寸法、及び位置と、ロータの極の数および位置と、
ロータの永久磁石の数、寸法、位置、および界磁特性と、ロータの巻線またはコンダクターの数、寸法、位置、および伝導特性と、ステータコア寸法（例えば、内側直径、外側直径、及び／又は長さ）と、ステータの歯の数、寸法、及び位置と、ステータの極の数および位置と、ステータの積層の数および寸法と、ステータの巻線またはコンダクターの数、寸法、位置、および伝導特性と、バックアイアンの寸法および特性と、その他のモータの特性との１つ以上を示してもよい。いくつかの実施形態では、初期モータ仕様は、手動的データエントリー（例えば、英数字値の入力、ラジオボタン等の選択、その他グラフィカルユーザインターフェースを介する操作）および／または１つ以上のコンピュータ支援製図（ＣＡＤ）によるファイルの形態で受け取ることができる。
ロータの永久磁石の数、寸法、位置、および界磁特性と、ロータの巻線またはコンダクターの数、寸法、位置、および伝導特性と、ステータコア寸法（例えば、内側直径、外側直径、及び／又は長さ）と、ステータの歯の数、寸法、及び位置と、ステータの極の数および位置と、ステータの積層の数および寸法と、ステータの巻線またはコンダクターの数、寸法、位置、および伝導特性と、バックアイアンの寸法および特性と、その他のモータの特性との１つ以上を示してもよい。いくつかの実施形態では、初期モータ仕様は、手動的データエントリー（例えば、英数字値の入力、ラジオボタン等の選択、その他グラフィカルユーザインターフェースを介する操作）および／または１つ以上のコンピュータ支援製図（ＣＡＤ）によるファイルの形態で受け取ることができる。
【0145】
シミュレーションコントローラ１００５は、例えば、入力／出力装置１０２０及び／又はメモリ１０１５から初期モータ仕様を受信することができる。いくつかの実例において、初期モータ仕様の１以上の仕様が、（例えば、入力／出力装置１０２０によって）シミュレーションコントローラ１００５に直接示される、またはメモリ１０１５から直接得られる。いくつかの例では、シミュレーションコントローラ１００５は、他のデータから、またはシミュレーションコントローラ１００５によって受信されたまたは決定された、初期モータ仕様における他の仕様から、初期モータ仕様の１つ以上の仕様を導出することができる。
【0146】
ブロック１１１０において、シミュレーションコントローラ１００５は、モータ動作シミュレーションパラメータを決定する。いくつかの実施形態では、モータ動作シミュレーションパラメータは、ロータバス電圧、ステータバス電圧、大気温度、モータ速度、モータトルク、ステータ電流の大きさ、ロータ電流の大きさ、および他のパラメータのうちの１つ以上を含む。このようなパラメータはそれぞれ、シミュレートされる単一の値または一連の値であってもよい。例えば、モータスピードパラメータは、モータがシミュレートされる速度指令値の範囲を含むことができる。同様に、モータトルクパラメータは、モータがシミュレートされるトルク指令値の範囲を含むことができる。シミュレーションコントローラ１００５は、例えば、入力／出力装置１０２０及び／又はメモリ１０１５からモータ動作シミュレーションパラメータを受信することができる。
【0147】
ブロック１１１５において、シミュレーションコントローラ１００５は、ステータＤ軸成分の意図出力応答およびＤＱＮＲ基準系におけるロータ成分をデカップリングする独立の入力チャンネルを有する回転基準系に基づいた制御方式を用いて、ＷＦＳモータを定義する初期モータ仕様と、モータ動作シミュレーションパラメータとに基づいて、ＷＦＳモータをシミュレートする。ＷＦＳモータをシミュレートするために、シミュレーションコントローラ１００５は、ＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系を使用して、図４のプロセス４００に従って制御をシミュレーションしてもよい。例えば、図１２を参照すると、シミュレーションシステム１２００が示され、これは、ブロック１１１５を実行するために、シミュレーションソフトウェア１０２５およびモータ制御ソフトウェア１０３０の実行を通してシミュレーションコントローラ１００５によって生成されることができる。より詳細には、シミュレーションコントローラ１００５は、モータ制御ソフトウェア１０３０を実行して、シミュレーションモータコントローラ１２０５を提供し、かつ、シミュレーションソフトウェア１０２５を実行して、シミュレーションＷＦＳモータ１２１０を提供することができる。シミュレーションモータコントローラ１２０５は、図４のプロセス４００を実行して、シミュレーションＷＦＳモータ１２１０の制御をシミュレートすることができる。例えば、シミュレーションモータコントローラ１２０５は、図６のレギュレータ６００の実装、図８のＭＩＭＯコントローラ８００の実装、又は上述したＭＫ基準系もしくはＳＭ／ＤＭ基準系コントローラの別の態様であってもよい。
【0148】
シミュレーションモータコントローラ１２０５は、静止基準系内のシミュレーションＷＦＳモータ１２１０からセンサデータを受信し、静止基準系内のシミュレーションＷＦＳモータ１２１０に制御信号を提供することができる。シミュレーションＷＦＳモータ１２１０は、モータを定義する初期モータ仕様を受け取り、あるいは、シミュレーションモータコントローラ１２０５から、静止基準系内のシミュレートされた制御信号を受け取ることができる。次に、シミュレーションＷＦＳモータ１２１０は、それらの信号および初期モータ仕様に基づいてＷＦＳモータの制御をシミュレートし、それに応じて、シミュレーションモータコントローラ１２０５に提供するための、静止基準系内で更新されたシミュレートされたセンサ信号を生成することができる。上述のように、シミュレーションＷＦＳモータ１２１０は、シミュレーションソフトウェア１０２５の実行によって実装されてもよい。シミュレーションソフトウェア１０２５は、Ａｎｓｙｓ Ｍａｘｗｅｌｌ（登録商標）、Ａｌｔａｉｒ Ｆｌｕｘ（登録商標）、ＦＥＭＭ、Ｊｍａｇ（登録商標）、Ｇｍｓｈ、または他の電磁要素解析ソフトウェアなどの公知のモータシミュレーションソフトウェアであってもよい。
【0149】
図５のプロセス５００に関して記載されるような、ＭＫ基準系に基づいた制御を実装する場合、シミュレーションモータコントローラ１２０５は、モータ動作シミュレーションパラメータの一部として受信された速度指令またはトルク指令を、（例えば、速度指令またはトルク指令を設定点値にマッピングする検索表を使用して）Ｍ、Ｋ、およびＱ軸に関する設定点値に変換することができる。さらに、シミュレーションモータコントローラ１２０５は、図６のレギュレータ６００に関して説明したように、シミュレーションＷＦＳモータのための受信されたシミュレートされたセンサデータを静止基準系からＭＫ基準系へ変換し、ＭＫ基準系内にシミュレートされた制御信号を生成し、シミュレートされたＷＦＳモータを制御するために、シミュレートされた制御信号を静止基準系に変換することができる。他の例では、シミュレーションコントローラ１００５は、上述の図６のレギュレータ６００以外の、ＭＫ基準系に基づいた制御技術を使用し（例えば、１つ以上の検索表を使用して）、制御をシミュレートしてもよい。
【0150】
ＳＭ／ＤＭ基準系に基づいた制御を実装する場合、図７のプロセス７００に関して記載されるように、シミュレーションモータコントローラ１２０５は、モータ動作シミュレーションパラメータの一部として受信された速度指令またはトルク指令を、（例えば、速度指令またはトルク指令を設定点値にマッピングする検索表を使用する）ＳＭ、ＤＭ、およびＱ軸に関する設定点値に変換することができる。さらに、シミュレーションモータコントローラ１２０５は、図８のＭＩＭＯコントローラ８００に関して説明したように、シミュレーションＷＦＳモータのための受信されたシミュレートされたセンサデータを静止基準系からＳＭ／ＤＭ基準系へ変換し、ＳＭ／ＤＭ基準系内にシミュレートされた制御信号を生成し、シミュレーションＷＦＳモータを制御するために、シミュレートされた制御信号を静止基準系に変換することができる。他の例では、シミュレーションコントローラ１００５は、上述の図８のＭＩＭＯコントローラ８００以外のＳＭ／ＤＭ基準系に基づいた制御技術を使用して（例えば、ＳＭ／ＤＭ基準系に対応して変形された図６のレギュレータ６００に類似するレギュレータを使用する）、制御をシミュレーションしてもよい。
【0151】
ブロック１１２０において、シミュレーションコントローラ１００５は、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系などのような、ステータＤ軸成分の意図出力応答およびＤＱＮＲ基準系におけるロータ界磁成分をデカップリングする独立の入力チャンネルを有する回転基準系にシミュレーション結果を生成する。例えば、シミュレーション結果は、モータシミュレーション動作パラメータ、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系内のシミュレートされた制御信号、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系内のシミュレートされたセンサ信号、静止基準系内のシミュレートされた制御信号、および静止基準系内のシミュレートされた制御信号より１つ以上を含む時系列データを有する結果データセットを有してもよい。この結果データセットは、シミュレーションモータコントローラ１２０５による制御に基づいた、シミュレーションＷＦＳモータ１２１０のシミュレーションの間に記録され、表または他のデータ収集形式として出力されてもよい。追加または代替として、シミュレーション結果は、この時系列データのサブセット、又はこの時系列データから導出された情報を提供することができる。この結果データセットは、メモリ１０１５に格納されてもよく、および／または入力／出力装置１０２０へ（例えば、電子ディスプレイ上の表示、さらなる装置への送信、または格納のために）出力されてもよい。
【0152】
図１１のプロセス１１００に関して記載されるように、ステータＤ軸成分内の意図出力応答、およびＤＱＮＲ基準系（例えば、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系）のロータ界磁成分をデカップリングする独立した入力チャネルを有する回転基準系を使用し、ＷＦＳモータをシミュレートすることによって、より効率的なシミュレーションを実行し、新たな洞察を提供し、および／またはシミュレーションを簡素化することができる。
【0153】
効率向上の第１の事例として、より分散された鎖交磁束マップが、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系（例えば、図９Ａ～９Ｆ参照）内に生成され得るので、ＷＦＳモータ１２１０は、より少ない動作パラメータでシミュレートされ、特定のモータデザインにとって有益である結果データセットを得ることができる。例えば、ＲＤＱ基準系を使用して同レベルの情報を得るためには、たとえそれができたとしても、ＷＦＳモータ１２１０は、劣った情報を生成するのに、追加の動作パラメータ（例えば、より細かい粒度で）でシミュレートされる必要がある。したがって、シミュレーション自体が、処理タイムや処理電力など、より少ない資源を使用する可能性がある。効率向上の第２的な事例として、ＷＦＳモータ１２１０は、より少ない動作パラメータでシミュレートすることが可能であるため、より小さな結果データセットが生成され、より少ないメモリ記憶領域を占有する可能性がある。
【0154】
さらに、モータデザインに関する新たな洞察が、プロセス１１００を使用して提供されることができる。これは、以前では分析および調整が困難であった特定のモータ特性を改善または最適化するために、設計変更が可能になる。例えば、ＳＭ／ＤＭ基準系を使用して、磁極面の形状を設計し、所定の設計のためのリーケージ成分（例えば、ＤＭ軸またはＫ軸成分）を低減することができる。いくつかの事例では、ＳＭ／ＤＭ基準系は、ＷＦＳモータのアクティブ磁極について、ロータの磁極面からエアギャップまでの近傍を管理することにより、リーケージ成分を低減するための磁極面を実証することができる。例えば、図１３を参照して、３つのステータ位相（Ａ、Ｂ、Ｃ）を有するＷＦＳモータ１３００（ＷＦＳモータ１１５またはシミュレーションＷＦＳモータ１２１０の一例であり得る）におけるリーケージを減少させるために、Ａ相ステータ磁極（Ａ相ステータ磁極の中心が極１３１０として識別される）をオーバーラップするロータ磁極面１３０５との間のエアギャップを最小化または減少させてもよい。一方、ロータ磁極面１３０５は、Ｂ相およびＣ相の極に位置合わせるロータ磁極面１３０５の端部１３１５でステータからステップバックするまたは広がる（エアギャップを増加させる）ことができる。プロセス１１００によって生成される結果データセット、および特に、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系内のシミュレートされたセンサ信号を見ることによって、デザインのリーケージ成分を容易に特定することができる。シミュレーションコントローラ１００５は、様々な極形状についてプロセス１１００を繰り返し実行して、モータについて所望のリーケージ成分を達成する特定の極形状を特定してもよい。例えば、繰り返しごとに、シミュレーションコントローラ１００５について、初期モータ仕様を修正されたモータ仕様に置き換えて、さらなるモータデザイン（例えば、修正された磁極形状を有するデザイン）をシミュレーションし、分析してもよい。シミュレーションコントローラ１００５は、それぞれのデザインについて、生成されたシミュレーション結果を比較し、最良または適切なリーケージ成分（例えば、最高のＭ軸インダクタンスまたは最低のＫ軸インダクタンス）を提供する設計を特定してもよい。シミュレーションコントローラ１００５は、（例えば、入力／出力装置１０２０を介して）最良の又は適切なリーケージ成分を提供するデザインを示す出力をブロック１１２０の一部として生成することができる。
【0155】
別の例では、ＳＭ／ＤＭ基準系を使用して、巻線パターンを設計し、所定の設計について、リーケージ成分（例えば、ＤＭ軸またはＫ軸成分）を低減することができる。いくつかの事例では、ＳＭ／ＤＭ基準系は、例えば、ステータ上に巻線をオーバーラップすることによってリーケージ成分を低減する巻線パターンを実証することができる。例えば、巻線パターンは、ＳＭ／ＤＭ基準系を使用してモデリングされることにより、ＷＦＳモータが、別のモデリングされた巻線パターンと比較してより対角化されるため、より有利であると判断することができる。例えば、システム磁束をシフトするための、共用スロットを使用する巻線パターン、または二重層巻線は、ＳＭ／ＤＭ基準系内でモデリングされてもよい。プロセス１１００によって生成された結果データセット、特に、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系内のシミュレートされたセンサ信号を見ることによって、特定の巻線設計によるリーケージ成分の結果を容易に示すことができる。
【0156】
いくつかの実施形態では、プロセス１１００は、様々な巻線設計に対して繰り返し実行されて、モータについて所望のリーケージ成分を達成する特定の巻線設計を特定してもよい。例えば、繰り返しごとに、シミュレーションコントローラ１００５は、更新されたモータ仕様および／またはモータ動作シミュレーションパラメータで、ＷＦＳモータをシミュレートしてもよい。いくつかの例では、シミュレーションコントローラ１００５は、それぞれの巻線設計について生成されたシミュレーション結果を比較し、最良または適切なリーケージ成分（例えば、最高のＭ軸インダクタンスまたは最低のＫ軸インダクタンス）を提供する設計を特定することができる。シミュレーションコントローラ１００５は、（例えば、入力／出力装置１０２０を介して）最良または適切なリーケージ成分を提供する巻線設計を示す出力をブロック１１２０の一部として生成することができる。
【0157】
特定のＷＦＳモータおよび潜在的用途に応じて、異なったデザイン基準を適用する場合がある。例えば、低漏洩磁束鎖交（ＤＭ）を有するモータをデザインすることにより、例えば、ステータからロータへの効率的なワイヤレス電力伝送の用途、またはより高速な電磁気的応答のために有利である。一般に、モータコントローラの分解能は、漏洩磁束鎖交（ＤＭ）が低下するにつれて増大するはずである。したがって、ＳＭ／ＤＭ基準系は、特定の用途に十分なモータデザインを達成するために、これらの特徴のバランスをとるのをアシストすることができる。
【0158】
一部の実施形態では、シミュレーションコントローラは、所望のモータパラメータが特定されるようにプロセス１１００を繰り返す自動化設計プロセスを実装する。例えば、プロセス１１００の繰り返しごとに、シミュレーションコントローラ１００５は、以前のモータシミュレーションに使用された１つまたは複数の初期モータ仕様および／またはモータ動作シミュレーションパラメータについての修正値を含む、１つまたは複数の修正モータパラメータを決定してもよい。シミュレーションコントローラ１００５は、繰り返しごとに、（例えば、修正されなかった以前のシミュレーションのモータ仕様および／またはモータ動作シミュレーションパラメータとともに）修正されたモータパラメータを使用してＷＦＳモータをシミュレートしてもよい。シミュレーションより、シミュレーションコントローラ１００５は、上記のように、回転基準系（例えば、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系）内においてまたは回転基準系に基づいて、さらなるシミュレーション結果を生成してもよい。次いで、シミュレーションコントローラ１００５は、繰り返し行ったシミュレーションのうちの１つ以上からのさらなるシミュレーション結果を分析して、モータに所望の影響（例えば、最大化、最小化、またはモータ特性の改善）を提供するモータパラメータ（例えば、繰り返し行ったシミュレーションのうちの１つからのモータ仕様および／またはモータ動作シミュレーションパラメータ）を特定してもよい。所望の効果は、リーケージ電流の最大化または最小化など、前述の効果の１つであり得る。次に、シミュレーションコントローラ１００５は、所望の影響を提供するモータパラメータの指標を（例えば、モータパラメータを明示する、または該当モータパラメータを有する設計の繰り返しを特定することによって）出力してもよい。この指標は、入力／出力ユニット１６０（例えば、表示用、格納用、または送信用）に提供されてもよい。
【0159】
いくつかの実施形態では、シミュレーションコントローラは、プロセス１１００が異なるモータ仕様および／またはモータ動作シミュレーションパラメータの一定範囲内について繰り返され、生成されたシミュレーション結果が分析され、特定の特性（例えば、モータの特定の特性の最大化、最小化、または改善）を提供するための設計（および関連するモータパラメータ）を実行する自動化デザインプロセスを実装する。例えば、プロセス１１００の最初の実行後に、（ブロック１１０５の）モータ仕様および／または（ブロック１１１０の）モータ動作シミュレーションパラメータのうちの１つ以上が摂動されてもよい（例えば、増分または減分される）。ＷＦＳモータ１２１０は、更新された仕様および／またはパラメータを用いて再度シミュレートされてもよい（ブロック１１１５）。シミュレーションコントローラ１００５は、シミュレーション結果を（ブロック１１２０の一部として）実行から分析し、所望の目標（例えば、Ｍ軸インダクタンスを最大化または増加させる、および／またはＫ軸インダクタンスを最小化または減少させる）に向かって、特定の変数または変数のセットを修正する方向にデザインプロセスを導くことができる。例えば、仕様またはパラメータの変化が、出力が所望の目標（例えば、Ｍ軸インダクタンスを増加させる）に向かって右側方向に移動するように変数が改善される場合、コントローラは、仕様またはパラメータをさらに変化させて（例えば、場合によって、それをさらに増加させる、またはそれをさらに減少させる）、シミュレーションを再実行することができる。変化が変数に悪影響を及ぼす（例えば、Ｍ軸インダクタンスを低下させる）場合、コントローラは、仕様またはパラメータを逆方向に変更し、シミュレーションを再実行することができる。
【0160】
この処理は、特定の変数又は変数のセットを改善する特定のモータ仕様又は動作パラメータの値を特定するために、繰り返し実行されてもよい。例えば、シミュレーションコントローラ１００５は、シミュレーション結果のセットから、特定の変数または変数のセットを比較し、所望の目標に最も近くまたは最も充足する変数を特定することができる。例えば、シミュレーションコントローラ１００５は、この分析の一部として、様々のシミュレーション方向からの変数を比較する、および／または変数を所定の閾値（例えば、最小の性能レベルまたは所望の性能レベルに関連付けられる）と比較してもよい。次いで、シミュレーションコントローラ１００５は、特定された変数に関連付けられる特定の仕様および／または操作パラメータを特定し、（例えば、入力／出力装置１０２０に）示すことができる。
【0161】
さらに、シミュレーションコントローラ１００５は、複数のモータデザインシミュレーションを実施するための、モータ仕様または動作パラメータのための境界条件（例えば、範囲）およびステップサイズを受信してもよい。シミュレーションコントローラ１００５は、モータ仕様及び動作パラメータの範囲の各段階について各モータデザインをシミュレーションし、各シミュレーションについて生成されたシミュレーション結果を互いに対して分析することができる。シミュレーションコントローラ１００５は、シミュレーション結果の設定から、特定の変数または変数のセットを比較し、所望の目標に最も近くまたは最も充足する変数を特定してもよい。例えば、シミュレーションコントローラ１００５は、この分析の一部として、様々のシミュレーション方向からの変数を比較する、および／または変数を所定の閾値（例えば、最小の性能レベルまたは所望の性能レベルに関連付けられる）と比較してもよい。次いで、シミュレーションコントローラ１００５は、特定された変数に関連付けられる特定の仕様および／または操作パラメータを特定し、（例えば、入力／出力装置１０２０に）示すことができる。
【0162】
いくつかの実施形態では、モータの複数シミュレーション（例えば、様々な仕様および／またはシミュレーションパラメータで）が発生すると、シミュレーションコントローラ１００５は、これらのシミュレーションを並行に、部分的に並行に、または直列に実行してもよい。
【0163】
さらに、ＷＦＳモータをモデリングすることは、プロセス１１００を使用することによって簡素化されることができる。例えば、ＳＭ／ＤＭ基準系は、ＷＦＳモータ上の複数の位相（例えば、３つまたは６つの位相の間で選択する）を選択するために使用されてもよい。位相を増加することにより、励磁成分またはリーケージ成分を管理するために、追加の精度のための追加制御軸が導入される。しかし、ＳＭ／ＤＭ基準系は、制御軸（例えば、各相毎に１つ）をＳＭ／ＤＭ基準系のＳＭ軸、ＤＭ軸、およびＱ軸成分に変換することによって、これらの追加制御軸のモデリングを単純化することができる。
【0164】
更なる例では、ＳＭ／ＤＭ基準系を使用して、巻線の種類（例えば、硬質導電バーまたは集中巻線）および個々のスロットまたは歯の制御の種類を選択することができ、ここで、各スロットまたは歯の個別制御は、利用可能な設計オプションである。同様に、それぞれの追加の制御可能な巻線により、追加の制御軸が導入される。このため、励磁成分またはリーケージ成分を管理するための追加の精度が提供されるが、モータ制御およびモデリングが複雑になる。しかし、ＳＭ／ＤＭ基準系は、制御軸（例えば、各相毎に１つ）をＳＭ／ＤＭ基準系のＳＭ軸、ＤＭ軸、およびＱ軸成分に変換することによって、これらの追加制御軸のモデリングを単純化することができる。
【0165】
プロセス１１００のいくつかの実施形態では、Ｄ軸の意図出力応答およびロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする回転基準系がブロック１１２０で使用されず、ブロック１１１５で使用され、またはブロック１１１５で使用されず、ブロック１１２０で使用される。例えば、いくつかの実施形態では、ブロック１１１５において、モータは、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系に基づいた制御方式を使用することなく、標準的な制御技術（例えば、ＲＤＱＮ基準系内の技術）を使用して制御される。次に、ブロック１１２０において、結果データセットがＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系に生成される、またはＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系に翻訳される。これは、たとえモータがＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系を使用してシミュレートされなかったとしても、依然として貴重な洞察を提供することができる。さらに、いくつかの実施形態では、ブロック１１１５において、モータは、上述のように、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系に基づいた制御方式で制御される。しかしながら、ブロック１１２０において、結果データセットは、静止基準系またはＲＤＱＮ基準系のような、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭ基準系以外の基準系内に生成される、または翻訳される。
【0166】
加えて、図１１のプロセス１１００は、シミュレーションＷＦＳモータに関して説明されるが、いくつかの実施形態では、ＷＦＳモータ１１５のような物理的なＷＦＳモータが、プロセス１１００に従って制御され、結果データセットを生成してもよい。例えば、モータコントローラ１３５は、（例えば、入力／出力装置１６０からの）モータ命令と、（例えば、モータ駆動回路１５０への）静止基準系内の制御信号と、（例えば、モータセンサ１５５からの）静止基準系内のセンサ信号と、ＭＫ又はＳＭ／ＤＭ基準系内の制御信号と、ＭＫ又はＳＭ／ＤＭ基準系内のセンサ信号との１つ以上を含む時系列データを有する結果データセットを記録又は出力することができる。上述のように、ＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系内の結果データセットは、例えば、ＲＤＱ基準系または静止基準系内では利用できないＷＦＳモータ１１５の特性に対する新たな洞察を提供することができる。
【0167】
実施形態によっては、ＭＫまたはＳＭ／ＤＭに基づいた制御を機械の状態空間モデリングにも使用する場合がある。例えば、シミュレーションコントローラ１００５は、Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ（登録商標）社のＭａｔｌａｂ（登録商標）／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）等の既知のシミュレーションソフトウェア（例えば、シミュレーションソフトウェア１０２５の一部として組み込まれる）を実行してもよい。シミュレーションコントローラ１００５は、このシミュレーションソフトウェアを実行して、モータ１１５のようなＷＦＳモータの状態空間モデリングを行ってもよい。例えば、シミュレーションコントローラ１００５は、ＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系内のＷＦＳモータ１１５の状態空間モデルを受信してもよい。シミュレーションコントローラ１００５は、次に、ブロック１１１０に関して上述したように、シミュレーション動作パラメータを受信してもよい。次に、シミュレーションコントローラ１００５は、モデリングされたＷＦＳモータの状態空間のシミュレーションを実行して、ＭＫ基準系またはＳＭ／ＤＭ基準系におけるシミュレーション結果を生成してもよい。いくつかの例では、ＷＦＳモータ内のクロスカップリングは、他の基準系における関連する電磁気的回路のシミュレーションの成功を妨げることがある。例えば、他の基準系におけるＷＦＳモータのクロスカプリングをシミュレートする場合、シミュレーションソフトは、システムの磁束を効果的に微分したり、補間したりすることができないように、数値計算的不安定性に関連する問題を作り出すことがある。しかし、ＭＫ空間またはＳＭ／ＤＭ空間でモデリングすると、数値計算の安定性および状態変数を通して微分し補間する性能を維持し、シミュレーションを順調に完了させることができる。
【0168】
本開示は、１つまたは複数の実施形態を説明してきたが、明示的に述べられたものを除いて、多くの均等物、代替物、変形、および修正が可能であり、本出願の範囲内であることを理解されたい。
【0169】
（更なる例示）
例１は、モータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、電子モータコントローラを用いて、現在モータ情報を決定するステップと、前記電子モータコントローラを用いて、前記現在モータ情報および前記モータの回転基準系に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するステップであって、前記回転基準系は、ステータＤ軸成分の意図出力応答およびＤＱＮＲ基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有するステップと、前記電子モータコントローラにより、前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータを制御するステップとを含む。
例１は、モータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、電子モータコントローラを用いて、現在モータ情報を決定するステップと、前記電子モータコントローラを用いて、前記現在モータ情報および前記モータの回転基準系に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するステップであって、前記回転基準系は、ステータＤ軸成分の意図出力応答およびＤＱＮＲ基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有するステップと、前記電子モータコントローラにより、前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータを制御するステップとを含む。
【0170】
例２は、例１によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記現在モータ情報を決定するステップは、前記モータのロータに関するロータ位置角を決定するステップと、前記電子モータコントローラにより、前記ロータのロータ界磁電流および前記モータのステータのそれぞれのコイルを通るステータ電流を含むモータ電流を決定するステップと、を含む。
【0171】
例３は、例１または例２によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータの前記回転基準系は、励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）およびリーケージインダクタンス軸（Ｋ軸）を有するＭＫ基準系である。
【0172】
例４は、例１から例３のいずれか１つの例によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子モータコントローラにより、励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御と、を有し、前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するステップを含む。
【0173】
例５は、例１から例４のいずれか１つの例によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記ＭＫ基準系において、前記ステータおよび前記ロータの間のリーケージ電流は、ゼロと推定される、あるいは、ステータ対ロータ巻数比は、前記ステータおよび前記ロータの間の前記リーケージ電流をゼロに等しくなるように調整される。
【0174】
例６は、例１または例２によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータの前記回転基準系は、加算モード軸（ＳＭ軸）および差分モード軸（ＤＭ軸）を有するＳＭ／ＤＭ基準系である。
【0175】
例７は、例１、例２、および例６のいずれか１つの例によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子モータコントローラにより、加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御と、を有し、前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するステップを含む。
【0176】
例８は、例１から例７のいずれか１つの例によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子モータコントローラにより、前記現在モータ情報を前記モータ制御パラメータセットに対応付ける検索表にアクセスするステップであって、前記検索表は、モータ情報の入力セットから前記回転基準系への基準系変換に基づいて設定されるステップを含む。
【0177】
例９は、例１から例８のいずれか１つの例によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記現在モータ情報を前記回転基準系に変換し、変換済み現在モータ情報を生成するステップと、前記変換済み現在モータ情報に基づいて、前記回転基準系における制御軸のためのモータ制御を決定するステップと、前記モータ制御を前記回転基準系より前記モータ制御パラメータセットに変換するステップと、を含む。
【0178】
例１０は、例１から例８のいずれか１つの例によるモータを制御する方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータは、巻線界磁同期モータ、永久磁石同期モータ、あるいはハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期モータである。
【0179】
例１１は、モータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、電子コントローラにより、少なくとも１つの初期モータ仕様を決定するステップと、前記電子コントローラにより、少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータを決定するステップと、前記電子コントローラにより、前記モータの回転基準系に基づいたモータ制御を用いて、前記少なくとも１つの初期モータ仕様および前記少なくとも１つのモータ動作シミュレーションパラメータに係るモータをシミュレートするステップであって、前記回転基準系は、ステータＤ軸成分の意図出力応答およびＤＱＮＲ基準系におけるロータ界磁成分（Ｒ）をデカップリングする独立の入力チャンネルを有するステップと、前記モータの前記シミュレーションに基づいて、前記回転基準系におけるシミュレーション結果を生成するステップと、を含む。
【0180】
例１２は、例１１によるモータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータの回転基準系に基づいたモータ制御を用いるステップは、前記電子コントローラにより、現在モータ情報を決定するステップと、前記電子コントローラにより、前記現在モータ情報および前記回転基準系の制御軸に基づいてモータ制御パラメータセットを決定するステップと、前記電子コントローラにより、前記モータ制御パラメータセットに基づいて前記モータのための少なくとも１つの制御信号を生成するステップと、を含む。
【0181】
例１３は、例１１または例１２によるモータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータの前記回転基準系は、励磁インダクタンス軸（Ｍ軸）およびリーケージインダクタンス軸（Ｋ軸）を有するＭＫ基準系である。
【0182】
例１４は、例１１から例１３のいずれか１つの例によるモータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子コントローラにより、励磁インダクタンス電流（ＩＭ）、リーケージインダクタンス電流（ＩＫ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御とを有し、前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するステップを含む。
【0183】
例１５は、例１１または例１２によるモータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータの前記回転基準系は、加算モード軸（ＳＭ軸）および差分モード軸（ＤＭ軸）を有するＳＭ／ＤＭ基準系である。
【0184】
例１６は、例１１、例１２、および例１５のいずれか１つの例によるモータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータ制御パラメータセットを決定するステップは、前記電子コントローラにより、加算モード電流（ＩＳＭ）、差分モード電流（ＩＤＭ）、直交電流（ＩＱ）、およびヌル電流（Ｉｎｕｌｌ）に基づいて、前記ロータのロータ界磁電圧のためのロータ電圧制御と、前記ステータのそれぞれのコイルを通るステータ電圧のためのステータ電圧制御とを有し、前記モータ制御パラメータセットにおける所望のモータ電圧を決定するステップを含む。
【0185】
例１７は、例１１から例１６のいずれか１つの例によるモータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、前記電子コントローラにより、少なくとも前記初期モータ仕様および前記モータ動作シミュレーションパラメータの一方の群から選択される値に対する修正値を有する修正モータパラメータを決定するステップと、前記電子コントローラにより、前記モータの前記回転基準系に基づいたモータ制御を用いて、前記修正モータパラメータに係る前記モータをシミュレートするステップと、前記モータの前記シミュレーショに基づいて、前記回転基準系における更なるシミュレーション結果を生成するステップと、をさらに含む。
【0186】
例１８は、例１７によるモータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記電子コントローラにより、前記シミュレーションの結果および前記更なるシミュレーションの結果に基づいて、前記モータに所望の効果を提供するモータパラメータを示すステップをさらに含む。
【0187】
例１９は、例１１から例１８のいずれか１つの例によるモータをシミュレートする方法、装置、および／またはモータを制御する方法をプロセッサが実行可能な指令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記モータは、巻線界磁同期モータ、永久磁石同期モータ、あるいはハイブリッド永久磁石－巻線界磁同期モータである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【国際調査報告】