用于無(wú)刷電機(jī)控制的方法和設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種可變磁阻馬達(dá)負(fù)載繪制設(shè)備包括：框架；界面，所述界面設(shè)置在構(gòu)造用于安裝可變磁阻馬達(dá)的框架上；靜態(tài)負(fù)載單元，所述靜態(tài)負(fù)載單元安裝至所述框架并且聯(lián)接至所述可變磁阻馬達(dá)；以及控制器，所述控制器可通信地聯(lián)接至所述靜態(tài)負(fù)載單元和所述可變磁阻馬達(dá)，所述控制器構(gòu)造為：選擇所述可變磁阻馬達(dá)的至少一個(gè)馬達(dá)相位、給所述至少一個(gè)馬達(dá)相位供能、以及從至少所述靜態(tài)負(fù)載單元接收馬達(dá)操作數(shù)據(jù)，用于繪制和生成一批馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱表。
【專利說(shuō)明】用于無(wú)刷電機(jī)控制的方法和設(shè)備
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)是于2013年11月13日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/903, 745號(hào)的非臨時(shí)申請(qǐng) 案并且要求其權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002] 1、技術(shù)領(lǐng)域 示例性實(shí)施例大體上涉及電機(jī)，并且更加具體地涉及電機(jī)的控制。
[0003] 2、相關(guān)發(fā)展簡(jiǎn)介 通常，需找可變(或者開(kāi)關(guān))磁阻馬達(dá)(VRM)來(lái)作為無(wú)刷直流馬達(dá)的成本有效替代。可變 磁阻馬達(dá)不需要磁鐵并且其機(jī)械構(gòu)造簡(jiǎn)單，然而，由于例如相位電流、轉(zhuǎn)子電氣位置、扭矩 和幾何結(jié)構(gòu)之間的高度非線性關(guān)系，所以可變磁阻馬達(dá)用于精確控制的用途仍然具有挑戰(zhàn) 性?？勺兇抛桦姍C(jī)的精確控制的其中一個(gè)主要挑戰(zhàn)在于:在轉(zhuǎn)子的任何給定位置處提供平 穩(wěn)且無(wú)漣波的預(yù)先詳細(xì)說(shuō)明扭矩?？勺兇抛桉R達(dá)內(nèi)在的扭矩漣波可以是由于建模不確定 性。因此，可變磁阻馬達(dá)的性能可以取決于使期望的扭矩與相位電流和位置相關(guān)的準(zhǔn)確換 向模型的存在。此外，典型的反饋環(huán)路(如傳統(tǒng)的現(xiàn)成放大器中的）通常針對(duì)固定電感設(shè)計(jì) 且最佳地微調(diào)，可變磁阻馬達(dá)通常不具有固定電感。在可變磁阻馬達(dá)中，馬達(dá)線圈或者繞組 電感中的變化是期望的，這是因?yàn)檫@是可變磁阻馬達(dá)生成機(jī)械扭矩的主要機(jī)構(gòu)。
[0004] 例如，在機(jī)器人伺服應(yīng)用中，伺服性能可以受到致動(dòng)器或者馬達(dá)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影 響。緩慢馬達(dá)響應(yīng)可以限制伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在機(jī)器人伺服應(yīng)用中使用馬達(dá)作為致動(dòng) 器，通常假設(shè)馬達(dá)響應(yīng)比伺服環(huán)路快至少一個(gè)數(shù)量級(jí)并且在系統(tǒng)模型中通常忽視該馬達(dá)響 應(yīng)，在無(wú)刷直流馬達(dá)中尤其是如此。然而，可變磁阻馬達(dá)具有相當(dāng)緩慢的響應(yīng)從而可以保證 對(duì)換向策略進(jìn)行一定調(diào)節(jié)以便補(bǔ)償緩慢響應(yīng)。這樣，可以需要對(duì)用于定位伺服應(yīng)用的可變 磁阻馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行大體上的瞬時(shí)扭矩控制。瞬時(shí)扭矩控制可以通過(guò)例如數(shù)字電子控制器 來(lái)提供，數(shù)字電子控制器可以通過(guò)作為馬達(dá)位置和所需要的瞬時(shí)扭矩的函數(shù)的每個(gè)馬達(dá)相 位來(lái)控制電流。根據(jù)馬達(dá)位置和扭矩確定每個(gè)馬達(dá)相位中所需要的電流可以稱為電流換 向。在三相永磁無(wú)刷馬達(dá)(其中，三相位電流隔開(kāi)120度）中，通過(guò)每個(gè)馬達(dá)繞組的電流是正 弦曲線并且是轉(zhuǎn)子位置和扭矩的獨(dú)特限定的函數(shù)。另一方面，可變磁阻馬達(dá)中的相位電流 不是正弦曲線，而是具有源自馬達(dá)扭矩曲線的形狀。馬達(dá)的馬達(dá)扭矩曲線是從馬達(dá)模型的 有限元分析測(cè)量出的或者確定出的。通常，對(duì)于開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)，扭矩可以是馬達(dá)位置以及每 個(gè)相位電流的函數(shù)。電流換向的目的是確定每個(gè)馬達(dá)相位中的作為馬達(dá)位置和馬達(dá)扭矩的 函數(shù)的所需電流。有利的是，在控制可變磁阻馬達(dá)時(shí)使扭矩漣波的效果最小化。同樣有利的 是提供最佳換向方案，該最佳換向方案提供方法來(lái)計(jì)算每個(gè)馬達(dá)相位中的電流從而完成一 個(gè)或多個(gè)最優(yōu)化準(zhǔn)則。進(jìn)一步有利的是提供控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)緩和針對(duì)可變磁阻馬達(dá) 的準(zhǔn)確換向模式的依賴性。
【附圖說(shuō)明】
[0005] 在下面的說(shuō)明書中結(jié)合附圖對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述方面和其它特征進(jìn)行了解 釋，在附圖中： 圖1A至圖1D是根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的基底處理工具的示意圖； 圖1E和圖1F是根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的可變磁阻馬達(dá)的部分的示意圖； 圖2示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的示例性表； 圖3示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的另一個(gè)示例性表； 圖4是根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的在圖1E和圖1F中示出的可變磁阻馬達(dá)的部分的示 意圖； 圖5是根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的等扭矩生成站的示意圖； 圖5A示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的流程圖； 圖6示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的等扭矩曲線表的部分； 圖7示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的示例性對(duì)照表； 圖8A和圖8B示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的關(guān)于轉(zhuǎn)子位置的示例性相位電流表； 圖9A和圖9B示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的關(guān)于轉(zhuǎn)子位置的示例性馬達(dá)輸入功 率表； 圖10A和圖10B示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的等扭矩曲線表的部分； 圖11A和圖11B是根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的可變磁阻馬達(dá)的部分的示意圖； 圖12和圖13示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的運(yùn)輸設(shè)備及其控制系統(tǒng)的示意圖； 圖14和圖15示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的示例性對(duì)照表； 圖16示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的示例性對(duì)照表;以及 圖17示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面，由此提供了一種開(kāi)關(guān)磁阻無(wú)刷電機(jī)或者馬達(dá)以及其 最佳換向方案或者策略。換向方案或者策略指的是根據(jù)馬達(dá)位置和期望扭矩確定每個(gè)馬達(dá) 相位中的電流。盡管將參照附圖對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面進(jìn)行描述，但應(yīng)理解，所公開(kāi)的實(shí) 施例的方面可以以多種形式來(lái)體現(xiàn)。此外，可以使用任何適當(dāng)尺寸、形狀或者類型的元件或 者材料。
[0007] 參照?qǐng)D1A至圖1D，其示出了并入本文進(jìn)一步公開(kāi)的所公開(kāi)實(shí)施例的方面的基底處 理設(shè)備或者工具的示意圖。
[0008] 參照?qǐng)D1A和圖1B，示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的處理設(shè)備，諸如例如半導(dǎo) 體工具站1090。盡管附圖中示出了半導(dǎo)體工具，但本文描述的所公開(kāi)的實(shí)施例的方面可以 應(yīng)用至采用機(jī)器人操縱器的任何工具站或者應(yīng)用。在該示例中，工具1090示出為群簇工具， 然而，所公開(kāi)的實(shí)施例的方面可以應(yīng)用至任何適當(dāng)?shù)墓ぞ哒?，諸如例如線性工具站，諸如在 圖1C和圖1D中所示出的和在如下申請(qǐng)案中所描述的線性工具站：于2006年5月26日提交的 標(biāo)題為 "Linearly Distributed Semiconductor Workpiece Processing Tool" 的美國(guó)專 利申請(qǐng)第11/442，511號(hào)，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。工具站1090通常包括大氣前 端1000、真空裝載鎖1010和真空后端1020。在其它方面中，工具站可以具有任何適當(dāng)?shù)臉?gòu) 造。前端1000、裝載鎖1010和后端1020中的每一個(gè)的部件均可以連接至控制器1091，控制器 1091可以是任何適當(dāng)?shù)目刂萍軜?gòu)的一部分，諸如例如群簇架構(gòu)控制器?？刂葡到y(tǒng)可以是具 有主控制器、群簇控制器和自主式遠(yuǎn)程控制器的閉合環(huán)路控制器，諸如在如下申請(qǐng)案中所 公開(kāi)的控制器：于2005年7月11日提交的標(biāo)題為"Scalable Motion Control System"的美 國(guó)專利申請(qǐng)第11/178，615號(hào)，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。在其它方面中，可以利 用任何適當(dāng)?shù)目刂破骱?或控制系統(tǒng)。
[0009] 在一個(gè)方面中，前端1000通常包括裝載端口模塊1005和微環(huán)境1060,諸如例如，裝 備前端模塊(EFEM)。裝載端口模塊1005可以是:箱打開(kāi)器/裝載器到工具標(biāo)準(zhǔn)(BOLTS)的界 面（其符合用于300 mm的裝載端口的SEMI標(biāo)準(zhǔn)E15.1、E47.1、E62、E19.5或E1.9)、前開(kāi)口或 底開(kāi)口箱/艙箱和盒。在其它方面中，裝載端口模塊可以構(gòu)造為200 _的晶圓界面或者任何 其它適合的基底界面，諸如例如，更大或者更小的晶圓或者平坦面板或者平坦面板顯示器。 盡管在圖1A中示出了兩個(gè)裝載端口模塊，但在其它方面中，可以將任何適當(dāng)數(shù)量的裝載端 口模塊并入到前端1〇〇〇中。裝載端口模塊1005可以構(gòu)造為從高架運(yùn)輸系統(tǒng)、自動(dòng)引導(dǎo)車輛、 人員引導(dǎo)車輛、軌道引導(dǎo)車輛或者從任何其它適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸方法接收基底載具或者盒1050。 裝載端口模塊1005可以通過(guò)裝載端口 1040與微環(huán)境1060交界。裝載端口 1040可以允許基底 通過(guò)基底盒1050與微環(huán)境1060之間。微環(huán)境1060通常包括任何適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移機(jī)器人1013,轉(zhuǎn) 移機(jī)器人1013可以并入本文描述的公開(kāi)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面。在一個(gè)方面中，機(jī)器人 1013可以是軌道安裝機(jī)器人，諸如例如，在美國(guó)專利第6,002,840號(hào)中描述的軌道安裝機(jī)器 人，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。微環(huán)境1060可以為多個(gè)裝載端口模塊之間的基底 轉(zhuǎn)移提供受控清潔區(qū)域。
[0010] 真空裝載鎖1010可以位于微環(huán)境1060與后端1020之間并且連接至微環(huán)境1060和 后端1020。應(yīng)注意，本文使用的術(shù)語(yǔ)"真空"可以表示諸如ΚΓ 5 Torr或更小的高真空，基底在 該高真空中進(jìn)行處理。裝載鎖1010通常包括大氣和真空狹槽閥。狹槽閥可以提供環(huán)境隔離， 環(huán)境隔離用于在從大氣前端裝載基底之后退離裝載鎖以及用于當(dāng)以諸如氮?dú)獾亩栊詺怏w 給鎖通氣時(shí)保持運(yùn)輸室中的真空。裝載鎖1010還可以包括校準(zhǔn)器1011，該校準(zhǔn)器1011用于 使基底的基準(zhǔn)點(diǎn)與期望的處理位置對(duì)齊。在其它方面中，真空裝載鎖可以位于處理設(shè)備的 任何適當(dāng)位置中并且具有任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。
[0011]真空后端1020通常包括運(yùn)輸室1025、一個(gè)或多個(gè)處理站1030以及任何適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移 機(jī)器人1014,該轉(zhuǎn)移機(jī)器人1014可以包括本文描述的公開(kāi)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面。轉(zhuǎn)移 機(jī)器人1014將在下文進(jìn)行描述并且可以位于運(yùn)輸室1025內(nèi)以運(yùn)輸裝載鎖1010與多個(gè)處理 站1030之間的基底。處理站1030可以通過(guò)多種沉積、蝕刻或其它類型的處理方式在基底上 操作以便在該基底上形成電路或者其它期望的結(jié)構(gòu)。典型的處理包括但不限于使用真空的 薄膜處理，諸如等離子蝕刻或者其它蝕刻處理、化學(xué)氣相沉積（CVD)、等離子氣相沉積 (PVD )、諸如離子注入等注入、計(jì)量、快速熱處理(RTP )、干法剝離原子層沉積(ALD )、氧化/擴(kuò) 散、形成氮化物、真空光刻、外延生長(zhǎng)(EPI)、引線接合器和蒸發(fā)或者使用真空壓力的其它薄 膜處理。處理站1030連接至運(yùn)輸室1025,以便允許將基底從運(yùn)輸室1025傳遞至處理站1030， 并且反之亦然。
[0012] 現(xiàn)在參照?qǐng)D1C，示出了線性基底處理系統(tǒng)2010的示意平面圖，其中，工具界面段 2012安裝至運(yùn)輸室模塊3018，以便使界面段2012通常面向（例如，朝內(nèi)）運(yùn)輸室3018的縱軸X 但與其偏移。運(yùn)輸室模塊3018可以通過(guò)將其它運(yùn)輸室模塊3018A、3018I、3018J附接至如在 美國(guó)專利申請(qǐng)第11/442,511號(hào)中描述的界面2050、2060、2070而在任何適當(dāng)?shù)姆较蛏涎由欤?上述申請(qǐng)案在前面以引用的方式并入了本文。每個(gè)運(yùn)輸室模塊3018、3019六、30181、3018了包 括任何適當(dāng)?shù)幕走\(yùn)輸2080，基底運(yùn)輸2080可以包括本文描述的公開(kāi)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè) 方面，用于在整個(gè)處理系統(tǒng)2010中運(yùn)輸基底并且將該基底運(yùn)輸?shù)嚼缣幚砟KPM中以及從 其運(yùn)輸出去。如可以實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)室模塊均能夠保持隔離或者受控的大氣環(huán)境(例如，N2、清 潔空氣、真空）。
[0013] 參照?qǐng)D1D，示出了示例性處理工具410的示意正視圖，諸如可以是沿著線性運(yùn)輸室 416的縱軸X截取。在圖1D中示出的公開(kāi)實(shí)施例的方面中，工具界面段12可以代表性地連接 至運(yùn)輸室416。在該方面中，界面段12可以限定工具運(yùn)輸室416的一端。如在圖1D中看到的， 運(yùn)輸室416可以具有另一個(gè)工件入口/出口站412,例如，在界面站12的相對(duì)端。在其它方面 中，可以提供用于從運(yùn)輸室插入/移除工件的其它入口 /出口站。在一個(gè)方面中，界面段12和 入口 /出口站412可以允許從工具上裝載和卸載工件。在其它方面中，工件可以從一端裝載 到工具上并且從另一端移除。在一個(gè)方面中，運(yùn)輸室416可以具有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)移室模塊 18B和18i。每個(gè)室模塊均能夠保持隔離或者受控的大氣環(huán)境(例如，N2、清潔空氣、真空）。如 前面所提到的，運(yùn)輸室模塊18B和18i、裝載鎖模塊56A和56B以及形成在圖1D中示出的運(yùn)輸 室416的工件站的構(gòu)造/布置均僅是示例性的，并且在其它方面中，運(yùn)輸室可以具有以任何 期望的模塊化布置來(lái)設(shè)置的更多或者更少的模塊。在所示出的方面中，站412可以是裝載 鎖。在其它方面中，裝載鎖模塊可以位于端部入口/出口站(類似于站412)之間，或者毗鄰的 運(yùn)輸室模塊(類似于模塊18i)可以構(gòu)造為作為裝載鎖來(lái)操作。如前面還提到的，運(yùn)輸室模塊 18B和18i具有位于其中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸設(shè)備26B和26i，該對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸設(shè)備26B和 26i可以包括本文描述的公開(kāi)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面。各個(gè)運(yùn)輸室模塊18B和18i的運(yùn)輸 設(shè)備26B和26i可以協(xié)作以提供在運(yùn)輸室中線性地分布的工件運(yùn)輸系統(tǒng)420。在該方面中，運(yùn) 輸設(shè)備26B可以具有普通SCARA臂構(gòu)造(盡管在其它方面中，運(yùn)輸臂可以具有任何其它期望 的布置，諸如蛙形腿構(gòu)造、伸縮構(gòu)造、雙向?qū)ΨQ構(gòu)造等）。在圖1D中示出的公開(kāi)實(shí)施例的方面 中，運(yùn)輸設(shè)備26B的臂可以布置為提供可以稱作快速交換布置的布置，該布置允許運(yùn)輸迅速 地與拾取/放置位置交換晶圓，下文也將對(duì)該拾取/放置位置作進(jìn)一步描述。運(yùn)輸臂26B可以 具有適合的驅(qū)動(dòng)段，諸如下文所描述的驅(qū)動(dòng)段，以便為每個(gè)臂提供任何適當(dāng)數(shù)量的自由度 (例如，通過(guò)Z軸運(yùn)動(dòng)繞著肩部和肘部關(guān)節(jié)獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)）。如在圖1D中看到的，在該方面中，模 塊56A、56、30 i可以填隙地位于轉(zhuǎn)移室模塊18B和18 i之間并且可以限定出適當(dāng)?shù)奶幚砟K、 裝載鎖、緩沖站、計(jì)量站或者任何其它期望的站。例如，諸如裝載鎖56A和56以及工件站30i 等填隙模塊可以分別具有固定工件支架/架565、5651、5652、3051、3052或者工件，該固定工 件支架/架565、5651、5652、3051、3052可以與運(yùn)輸臂協(xié)作以便實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸，該工件沿著運(yùn)輸室 的線性軸X通過(guò)運(yùn)輸室的長(zhǎng)度方向。舉例來(lái)說(shuō)，工件可以通過(guò)界面段12裝載到運(yùn)輸室416中。 可以通過(guò)使用界面段的運(yùn)輸臂15將工件放置在裝載鎖模塊56A的支架上。在裝載鎖模塊56A 中，工件可以通過(guò)模塊18B中的運(yùn)輸臂26B而在裝載鎖模塊56A與裝載鎖模塊56之間移動(dòng)，并 且以相似和連續(xù)地方式，通過(guò)使用臂26i(在模塊18i中）而在裝載鎖56與工件站30i之間移 動(dòng)以及通過(guò)使用模塊18i中的臂26i而在站30i與站412之間移動(dòng)。該過(guò)程可以完全顛倒或者 部分顛倒以便朝著相反的方向移動(dòng)工件。因此，在一個(gè)方面中，工件可以沿著軸X在任何方 向上移動(dòng)并且沿著運(yùn)輸室移動(dòng)至任何位置，并且可以裝載到與運(yùn)輸室相連通的任何期望的 模塊(處理或者其它）以及從該任何期望的模塊卸載。在其它方面中，可以不在運(yùn)輸室模塊 18B和18i之間提供具有靜態(tài)工件支架或者架的填隙運(yùn)輸室模塊。在這些方面中，毗鄰運(yùn)輸 室模塊的運(yùn)輸臂可以使工件直接從端部執(zhí)行器通過(guò)或者一個(gè)運(yùn)輸臂傳遞至另一個(gè)運(yùn)輸臂 的端部執(zhí)行器從而使工件移動(dòng)通過(guò)運(yùn)輸室。處理站模塊可以通過(guò)多種沉積、蝕刻或者其它 類型的處理方式在基底上操作以便在該基底上形成電路或者其它期望的結(jié)構(gòu)。處理站模塊 連接至運(yùn)輸室模塊，以便允許將基底從運(yùn)輸室傳遞至處理站并且反之亦然。美國(guó)專利申請(qǐng) 序列號(hào)11/442, 511中描述了與圖1D中示出的處理設(shè)備具有相似的一般特征的處理工具的 適合示例，上述申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容在之前以引用的方式并入了本文。
[0014]本文描述的最佳換向方案是如下方案:該方案提供方法來(lái)計(jì)算無(wú)刷電機(jī)的每個(gè)相 位中的電流從而完成一個(gè)或多個(gè)最優(yōu)化準(zhǔn)則。在所公開(kāi)的實(shí)施例的方面中，最佳換向方案 可以使遭受到某種約束的扭矩大體上最大化，下文將更加詳細(xì)地描述該約束。本文描述的 換向方案可以適用于任何馬達(dá)類型，但為了示例性目的，在本文中是參照例如可變磁阻馬 達(dá)進(jìn)行示出的。圖1E和圖1F示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的具有無(wú)源轉(zhuǎn)子的無(wú)刷電機(jī) 的部分。在圖1E和圖1F中示出的直接驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的示例性構(gòu)造是具有旋轉(zhuǎn)構(gòu)造的這種機(jī) 器的代表，并且用于便于描述本文的實(shí)施例的方面。應(yīng)注意，下文進(jìn)一步描述的實(shí)施例的方 面以相似的方式應(yīng)用至線性無(wú)刷電機(jī)。在一個(gè)方面中，如上文提到的，具有無(wú)源轉(zhuǎn)子的無(wú)刷 電機(jī)可以是連接至任何適當(dāng)?shù)目刂破?00的可變或者開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)100,如本文中描述的， 該控制器400構(gòu)造為控制馬達(dá)100的操作。在一個(gè)方面中，控制器400可以具有分布式架構(gòu)， 其大體上類似于標(biāo)題為"Scalable Motion Control System"的美國(guó)專利第7，904，182號(hào) 中描述的分布式架構(gòu)，該專利的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
[0015] 此處，可變磁阻馬達(dá)100包括:殼體101、設(shè)置在該殼體內(nèi)的至少一個(gè)定子103、以及 與至少一個(gè)定子103中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子102。至少一個(gè)定子103中的每一個(gè) 可以具有任何適當(dāng)數(shù)量的定子凸極103P(例如，沒(méi)有磁鐵），每個(gè)定子凸極103P具有馬達(dá)繞 組或者線圈104。至少一個(gè)轉(zhuǎn)子102中的每一個(gè)也可以具有任何適當(dāng)數(shù)量的轉(zhuǎn)子凸極102P， 從而轉(zhuǎn)子構(gòu)造為與定子一起形成閉合的磁通量回路。僅僅為了示例性目的，將可變磁阻馬 達(dá)100示出為具有六個(gè)轉(zhuǎn)子極和八個(gè)定子極的四相馬達(dá)，但在其它方面中，可變磁阻馬達(dá)可 以具有任何適當(dāng)數(shù)量的馬達(dá)相位、任何適當(dāng)數(shù)量的轉(zhuǎn)子極以及任何適當(dāng)數(shù)量的定子極。此 處，至少一個(gè)轉(zhuǎn)子102設(shè)置在相應(yīng)定子103內(nèi)或者在其它方面大體上由相應(yīng)定子103包圍，但 在其它方面中，定子可以設(shè)置在相應(yīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)或者在其它方面大體上由相應(yīng)轉(zhuǎn)子包圍。同樣， 在該方面中，一個(gè)或多個(gè)定子/轉(zhuǎn)子對(duì)可以布置在堆棧中（例如，沿著可變磁阻馬達(dá)100的旋 轉(zhuǎn)軸彼此軸向地間隔隔開(kāi)），然而，在其它方面中，定子/轉(zhuǎn)子對(duì)可以布置為嵌套構(gòu)造，其中， 每個(gè)定子/轉(zhuǎn)子對(duì)徑向地嵌套或者在其它方面大體上由另一個(gè)定子/轉(zhuǎn)子對(duì)包圍?？勺兇抛?馬達(dá)100可以構(gòu)造為在大氣環(huán)境和/或真空環(huán)境中操作，其中，馬達(dá)的固定部件與真空條件 隔離，例如，如在如下專利申請(qǐng)案中所描述的：于2013年11月13日提交的標(biāo)題為"Sea 1 ed Robot Drive"的具有的代理人案號(hào)為390P014939-US (-#1)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案，其全 部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文?？勺兇抛桉R達(dá)還可以包括如在如下專利申請(qǐng)案中描述的特 征：于2013年11月13日提交的標(biāo)題為"Axial Flux Motor"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第 390P014680-US (-#1)號(hào)，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
[0016] 如可以實(shí)現(xiàn)的，至少一個(gè)轉(zhuǎn)子102中的每一個(gè)可以聯(lián)接至任何適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)軸組件 110的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)軸。在該方面中，將驅(qū)動(dòng)軸組件110示出為具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的同軸驅(qū)動(dòng)軸組 件，但在其它方面中，可以具有多于或者少于兩個(gè)的驅(qū)動(dòng)軸，其中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)軸與無(wú)刷電機(jī) 的相應(yīng)轉(zhuǎn)子和定子對(duì)(例如，馬達(dá))相對(duì)應(yīng)。在其它方面中，驅(qū)動(dòng)軸組件可以包括并排布置的 單個(gè)驅(qū)動(dòng)軸或者同軸驅(qū)動(dòng)軸。如可以實(shí)現(xiàn)的，驅(qū)動(dòng)軸組件110可以連接至任何適當(dāng)?shù)难b置， 諸如機(jī)器人運(yùn)輸裝置111。該機(jī)器人運(yùn)輸裝置111可以是例如任何適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸臂，包括但不 限于:雙向?qū)ΨQ機(jī)器人臂組件、SCARA型機(jī)器人臂組件、伸縮機(jī)器人臂組件、具有空動(dòng)開(kāi)關(guān)的 機(jī)器人臂組件、或者包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人臂且利用同軸或者并排驅(qū)動(dòng)軸的任何其它適當(dāng) 的機(jī)器人臂組件?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3,示出了根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的、針對(duì)單個(gè)馬達(dá) 相位上的不同電流強(qiáng)度的扭矩與位置曲線。在一個(gè)方面中，同樣參照?qǐng)D1E和圖1F，每個(gè)馬達(dá) 相位可以包括兩個(gè)線圈104,這兩個(gè)線圈104串聯(lián)的連線并且定位為彼此直徑地相對(duì)，然而， 在其它方面中，每個(gè)馬達(dá)相位可以包括任何適當(dāng)數(shù)量的線圈，該線圈以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭B 線并且相對(duì)于彼此位于任何適當(dāng)?shù)奈恢?。通常，可以給其中兩個(gè)馬達(dá)相位供能以便生成期 望的或者在其它方面預(yù)定的扭矩大小和方向，除了在例如如下電氣位置中之外:在該位置 中，僅有一個(gè)馬達(dá)相位貢獻(xiàn)于馬達(dá)扭矩，如圖3中所示出的，其中，當(dāng)例如轉(zhuǎn)子約為0度、15度 和30度時(shí)僅給單個(gè)馬達(dá)相位供能。應(yīng)理解，約為0度、15度和30度的馬達(dá)位置僅僅是示例性 的，并且在其它方面中，僅僅給單個(gè)馬達(dá)相位供能的轉(zhuǎn)子位置可以是任何適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子位置， 這取決于定子極和轉(zhuǎn)子極的數(shù)量以及其它馬達(dá)構(gòu)造因素。
[0017] 大體上已經(jīng)提出了幾種方法來(lái)限定期望的相位電流或者期望的換向策略，以便針 對(duì)任何給定時(shí)間和轉(zhuǎn)子位置來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的扭矩量。這些方法試圖通過(guò)如下方式來(lái)使扭矩漣 波最小化:假定可以通過(guò)諸如圖2中示出的測(cè)量值的測(cè)量值來(lái)獨(dú)立地量化每個(gè)相位扭矩貢 獻(xiàn)。然而，這些方法通常忽視了一旦給鄰近相位供能時(shí)該鄰近相位的效果。例如，隨著給鄰 近線圈供能，其中一個(gè)有源線圈的電感就會(huì)改變。這樣，例如在圖2和圖3中示出的扭矩曲線 的形狀可以取決于鄰近相位的電流而改變。如不考慮當(dāng)給鄰近線圈供能時(shí)有源線圈的電感 的變化，則這可以導(dǎo)致可變磁阻馬達(dá)100的扭矩漣波。
[0018] 在所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)方面中，提供了用于獲得換向策略的方法，該方法可以 自然而然地捕獲互感的效果(例如，當(dāng)給相鄰線圈供能時(shí)，對(duì)一個(gè)線圈的電感的效果)并且 因此大體上使可變磁阻馬達(dá)的換向中的扭矩漣波的效果最小化?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4和圖5,在一 個(gè)方面中，換向策略包括:提供一種設(shè)備，例如，扭矩值生成站510,可變磁阻馬達(dá)100連接至 該設(shè)備（圖5A，框550)。該站或者設(shè)備提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)表征無(wú)刷電機(jī) 的電流、位置和期望的扭矩(或者力）（例如，如可以應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)或者線性馬達(dá)布置)三者之 間的關(guān)系?？勺兇抛桉R達(dá)100可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞皆谝慌辔浑娏魃线\(yùn)轉(zhuǎn)（例如，一個(gè)或 多個(gè)相位換向相位電流發(fā)生變化以產(chǎn)生預(yù)定扭矩）（圖5A，框551)和/或在一批轉(zhuǎn)子電氣位 置處運(yùn)轉(zhuǎn)（例如，針對(duì)不同扭矩在不同轉(zhuǎn)子位置處測(cè)量相位電流）（圖5A，框552)，該一批相 位電流和該一批轉(zhuǎn)子電氣位置表示可變磁阻馬達(dá)100的操作范圍。記錄所測(cè)量的電流、扭矩 和轉(zhuǎn)子電氣位置（圖5A，框553)并且可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)目刂破?00'來(lái)記錄和/或繪制預(yù)定 電氣位置處的扭矩曲線(例如，值)和相位電流組合(例如，針對(duì)給定轉(zhuǎn)子位置生成一批扭矩 電流表）（圖5A，框554)。在一個(gè)方面中，扭矩值生成站510可以包括任何適當(dāng)?shù)目蚣?20,任 何適當(dāng)?shù)呢?fù)載單元500和可變磁阻馬達(dá)100安裝至該框架520。在一個(gè)方面中，負(fù)載單元500 可以是靜態(tài)負(fù)載單元?？勺兇抛桉R達(dá)100可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞铰?lián)接至負(fù)載單元500以便向 可變磁阻馬達(dá)100提供操作電阻?？勺兇抛桉R達(dá)100和/或輔助單元500可以通信地連接至例 如控制器400'，該控制器400'用于操作可變磁阻馬達(dá)100以及記錄/繪制馬達(dá)扭矩，并且更 加具體地，用于使任何適當(dāng)數(shù)量的位置足以描述整個(gè)轉(zhuǎn)子循環(huán)或者周期(例如，360度的電 氣位置）中在等扭矩曲線、對(duì)應(yīng)相位電流和轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系。這些值的格式可以以任何 適合于編程控制器的方式表示，諸如例如，如下文將進(jìn)一步描述的查閱表。應(yīng)注意，根據(jù)另 一個(gè)方面，可以通過(guò)使用諸如數(shù)值方法或者有限元建模等建模技術(shù)來(lái)生成數(shù)據(jù)或者值，這 些數(shù)據(jù)或者值表征期望的形式和特征的可變磁阻馬達(dá)的所生成的扭矩(力）、電流和位置之 間的關(guān)系。
[0019] 在該方面中，可變磁阻馬達(dá)100的定子103在圖4中示出。此處，示意性地示出了定 子線圈和定子線圈的示例性接線方式，并且為了清晰已經(jīng)省略了轉(zhuǎn)子。如上文所描述的，每 個(gè)馬達(dá)相位A至D包括串聯(lián)連線的兩個(gè)直徑地相對(duì)的線圈。例如，馬達(dá)相位A包括線圈104A1 和104A2，馬達(dá)相位B包括線圈104B1和104B2，馬達(dá)相位C包括線圈104C1和104C2，以及馬達(dá) 相位D包括線圈104D1和104D2。此外，在其它方面中，馬達(dá)可以具有以任何適當(dāng)?shù)姆绞讲贾?和接線的多于或者少于四個(gè)的相位。每個(gè)馬達(dá)相位的終端引線可以接線至任何適當(dāng)?shù)南鄳?yīng) 電流源，諸如例如，關(guān)于相位A和相位B的IjPI 2。在一個(gè)方面中，每個(gè)電流源可以獨(dú)立的設(shè)置 (例如，通過(guò)任何適當(dāng)?shù)目刂破?00'）以通過(guò)其相應(yīng)的相位生成期望的電流。在給定轉(zhuǎn)子位 置處，以預(yù)定電流給相位A和相位B供能并且負(fù)載單元500記錄合成的靜態(tài)扭矩。在每個(gè)轉(zhuǎn)子 位置處且在給定相位A中的電流^寸，相位B中的電流1 2在例如0至任何適當(dāng)?shù)念A(yù)定最大電流 值之間變化。在一個(gè)方面中，預(yù)定最大電流值可以是可變磁阻馬達(dá)100的操作范圍的最壞條 件。該過(guò)程(例如，使相位B針對(duì)轉(zhuǎn)子位置和相位A電流的恒定值發(fā)生變化)針對(duì)一批電流 和1 2以及一批轉(zhuǎn)子電氣位置重復(fù)，例如，表示可變磁阻馬達(dá)100的操作范圍的一批電流和一 批轉(zhuǎn)子電氣位置。例如，操作范圍可以在約〇電角度至約360電角度之間。在一批電流和一批 轉(zhuǎn)子電氣位置中的每個(gè)點(diǎn)處，均關(guān)于對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子電氣位置和對(duì)應(yīng)相位電流組合測(cè)量和繪制靜 態(tài)扭矩，以便形成一批等扭矩曲線（圖5A，框553)。如之前所提到的，在其它方面中，馬達(dá)的 特征數(shù)據(jù)可以通過(guò)建?；蛘吣M而生成。等扭矩曲線(例如，在轉(zhuǎn)子的給定電氣位置處的恒 定扭矩的曲線）的示例性繪制或者表在圖6中示出。應(yīng)注意，盡管這里使用術(shù)語(yǔ)"曲線"來(lái)描 述和示出等扭矩曲線，但其例述僅僅是示例性的目的，并且在其它方面中，可以以任何適當(dāng) 的表格形式來(lái)表不使相位電流與扭矩和轉(zhuǎn)子位置相關(guān)的等扭矩曲線，該表格形式包括相位 電流值、扭矩值和轉(zhuǎn)子位置值。在圖6中，等扭矩曲線與5度的轉(zhuǎn)子電氣位置相對(duì)應(yīng)，但應(yīng)理 解，等扭矩曲線可以由多于一個(gè)轉(zhuǎn)子電氣位置生成。
[0020] 應(yīng)注意，上文描述的等扭矩表的生成可重復(fù)地用于任何給定馬達(dá)或者馬達(dá)族(例 如，兩個(gè)或者更多個(gè)馬達(dá)，其具有大體上相同的操作特征，諸如定子極數(shù)量、轉(zhuǎn)子極數(shù)量、定 子極與轉(zhuǎn)子極之間的氣隙等）。照此，可以針對(duì)具有任何適當(dāng)?shù)念A(yù)定操作特征的任何適當(dāng)?shù)?馬達(dá)生成上文描述的等扭矩表，并且本文關(guān)于所公開(kāi)實(shí)施例的方面描述的換向方案可以應(yīng) 用至任何這些適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)。
[0021] 再次參照?qǐng)D1E，控制器400可以包括位置控制環(huán)路（圖12和圖13)，該位置控制環(huán)路 將在下文進(jìn)行描述，該位置控制環(huán)路可以構(gòu)造為:在給定的轉(zhuǎn)子電氣位置和時(shí)間詳細(xì)說(shuō)明 期望的或者在其它方面預(yù)定的扭矩量。任何適當(dāng)?shù)膿Q向算法(諸如，下文所描述的換向算 法)可以詳細(xì)說(shuō)明相位A至相位D中的一個(gè)中的電流。表(諸如上文所生成的表，該表的一部 分在圖6中示出）可以位于存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)器可由控制器400訪問(wèn)或者包含在控制器400 中，以便給控制器400提供額外相位的相應(yīng)電流。例如，換向算法可以詳細(xì)說(shuō)明相位A的相位 電流ii，并且控制器可以構(gòu)造為從表中獲得相位B的針對(duì)任何給定扭矩和轉(zhuǎn)子的電角度的 相應(yīng)相位電流i 2,從而減小可變磁阻馬達(dá)的扭矩漣波。圖7示出了針對(duì)傳統(tǒng)的未補(bǔ)償扭矩漣 波馬達(dá)換向以及補(bǔ)償扭矩漣波馬達(dá)換向（例如，根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面)的扭矩與轉(zhuǎn)子 位置的示例性對(duì)照?qǐng)D。如可從圖7中看到的，根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面的對(duì)扭矩漣波進(jìn)行 補(bǔ)償(見(jiàn)曲線700)大體上減小了扭矩漣波的效果(其性質(zhì)來(lái)自同時(shí)被供能的相鄰相位的相 互效果，如在圖7中所證明的，其中，當(dāng)僅僅給一個(gè)相位供能時(shí)，兩條曲線的扭矩相等）。 [0022]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面，再次參照?qǐng)D1E和圖1F且如本文所描述的，馬達(dá)100的 扭矩可以是馬達(dá)位置以及每個(gè)相位電流的函數(shù)。同樣，針對(duì)給定扭矩，可以不具有唯一的相 位電流組(見(jiàn)例如圖6中的表），該表示出了可能的相位電流值的大體上無(wú)窮個(gè)組合數(shù)量以 便實(shí)現(xiàn)給定扭矩。同樣參照?qǐng)D8A，示出了例如處于恒定扭矩的馬達(dá)100的相位A和相位B的相 位電流變化的示例。轉(zhuǎn)子位置中的間隔在〇度至15度的范圍中，僅僅給相位A和相位B供能并 且相位C和相位D中的電流（同樣見(jiàn)圖4)大體上為零。此處，由于相位A驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子102,所以可 以將其稱為顯性相位，并且可以將相位B稱為潛伏相位，隨著轉(zhuǎn)子在定子極103P之間移動(dòng)， 相位B的電流不斷增加或者升高以驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子極經(jīng)過(guò)給定定子極103P時(shí)，相位B變 為顯性相位并且相位A變?yōu)闈摲辔?，從而相位A中的相位電流減小或者下降。如可以從圖 8A中看到的，在一個(gè)方面中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子102時(shí)，相位電流的升高和/或下降可以提供為線性 形狀函數(shù)以便使電流的改變是線性的。在其它方面中，參照?qǐng)D8B，使相位電流發(fā)生變化的另 一個(gè)可能的方案示出為轉(zhuǎn)子位置的函數(shù)以便產(chǎn)生恒定扭矩。此處，相位電流的升高和/或下 降提供為二次形狀函數(shù)。如可以實(shí)現(xiàn)的，相位電流的升高和下降可以提供為任何適當(dāng)?shù)男?狀函數(shù)。如同樣可以實(shí)現(xiàn)的，用于使相位電流升高的形狀函數(shù)可以與用于使相位電流下降 的形狀函數(shù)不同。
[0023]仍然參照?qǐng)D4、圖8A和圖8B，如上文所指出的，示出了當(dāng)轉(zhuǎn)子102從約0度轉(zhuǎn)動(dòng)至約 15度時(shí)，在恒定扭矩下相位A和相位B中的相位電流變化的示例。在其它示例中，轉(zhuǎn)子可以在 任何適當(dāng)?shù)慕嵌然蛘呋《戎g轉(zhuǎn)動(dòng)。如同樣在上文指出的，在從約0度至與15度之間的該間 隔中，相位C和相位D的相位電流大體上為零。在一個(gè)方面中，針對(duì)馬達(dá)100,相位電流信號(hào)可 以是周期性的，大約每15度的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期，并且可以針對(duì)約0度至約15度的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 間隔而生成相位電流。如可以從圖中看到的，在約0度至約15度間隔中，相位A和相位B是有 源的，并且在約15度至約30度的間隔中，相位B和相位C是有源的，等等。在約15度至約30度 間隔中，相位B中的電流的曲線可以大體上類似于圖8A和圖8B中針對(duì)相位A所示出的曲線 (例如，在約0度至約15度間隔中），并且在約15度至約30度間隔中，相位C中的相位電流的曲 線可以大體上類似于圖8A和圖8B中針對(duì)相位B所示出的曲線。如可以實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，大體上相同的周期性關(guān)系適用于其它相位對(duì)B-C、C-D和D-A。在其它方面中，可以為該相 位對(duì)提供任何適當(dāng)?shù)闹芷谛躁P(guān)系。在該方面中，在任何給定的轉(zhuǎn)子位置處，最多兩個(gè)相位是 有源的并且剛好處于約15度間隔處，其中一個(gè)相位變?yōu)闊o(wú)源并且新相位變?yōu)橛性础?br>[0024]在一個(gè)方面中，本文描述的換向方案可以使用一個(gè)或多個(gè)扭矩表，諸如上文參照 圖6所描述的扭矩表，其針對(duì)任何適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)間隔（諸如，上文提到的約0度至約15度間隔） 將馬達(dá)扭矩制作為相位電流iA和i B以及馬達(dá)位置Θ的函數(shù)。在一個(gè)方面中，扭矩表可以解析 地表示為： r 您 f_'-) ai 其中，扭矩τ是取決于位置的。在其它方面中，扭矩表可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量的（例如，如 上文參照扭矩曲線生成站510所描述的）。在其它方面中，扭矩表可以通過(guò)例如馬達(dá)模型的 有限元分析來(lái)計(jì)算。在其它方面中，扭矩表可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞缴?。?yīng)注意，盡管本文 描述的換向方案將關(guān)于上文所提到的約15度的間隔來(lái)描述，但在其它方面中，本文描述的 換向方案可以應(yīng)用至任何適當(dāng)?shù)拈g隔。
[0025]參照約15度的周期性(其在其它方面中可以是任何適當(dāng)?shù)拈g隔），相位電流iA和iB 的恰當(dāng)邊界條件可以建立為： iA=0在 θ=15度 [2] 以及 iB=0在 θ=〇度 [3] 為了解答在例如圖3Α和圖3Β中示出的兩個(gè)相位電流，可以將該約15度的間隔大體上劃 分為兩半或者子間隔，一半為約〇度至約7.5度，并且另一半為約7.5度至約15度。在每個(gè)子 間隔中，其中一個(gè)相位電流由例如如上文所描述的任何適當(dāng)?shù)男螤詈瘮?shù)限定，并且余下的 相位電流可以從例如諸如圖6中示出的任何適當(dāng)扭矩表來(lái)確定。
[0026]參照?qǐng)D9Α和圖9Β，由供能相位(在該示例中，給相位Α和相位Β供能）消耗的總電功 率Pc示出為以任何適當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，在該示例中作為示例性目的，該轉(zhuǎn)數(shù)為約60 rpm。圖9A中的功率曲線與圖8A中的相位電流相對(duì)應(yīng)，并且圖9B中的功率曲線與圖8B中的相 位電流相對(duì)應(yīng)。此處，為了示例性目的，可以在馬達(dá)的可用功率上放置約束以便該可用功率 為約540 W。在其它方面中，該功率可以約束為任何適當(dāng)?shù)闹?，諸如例如，馬達(dá)的額定功率由 本文中所描述的方案來(lái)?yè)Q向。扭矩可以調(diào)節(jié)為使得峰值功率消耗落在約540 W功率約束之 下。如可以在圖9A和圖9B中看到的，在該示例中，在約60 rpm時(shí)，與約540 W的功率約束相對(duì) 應(yīng)的扭矩對(duì)于圖8A的線性形狀函數(shù)為約7.1 Nm并且對(duì)于圖8B的二次形狀函數(shù)為約7.2 Nm。 應(yīng)注意，在一個(gè)方面中，形狀函數(shù)的斜率也可以被約束，諸如，針對(duì)如將在下文描述的向相 位供電的總線的電壓。
[0027]在所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)方面中，可以提供一種方法來(lái)檢測(cè)相位電流，該相位電 流使針對(duì)輸入功率的給定限制的馬達(dá)扭矩最大化，其中，上文參照?qǐng)D8A和圖8B所描述的形 狀函數(shù)由馬達(dá)功率消耗的約束代替。通常，馬達(dá)的單個(gè)相位上的電壓降可以書寫為： ?δ?： ->>>>>>>>>>>>>'. ? ：?^ ? 其中，V是相位上的電壓，i是相位電流，R是相位電阻，并且^^是針對(duì)馬達(dá)角位置θ 和電流i的通量匝鏈速率。同樣， Mf, I) is? Ι)：? in 其中，L(0，i)是電感。這樣，相位上的電壓可以改寫為： V您_ '您.蠢..冬您?' γ ? 并且用電流i乘以方程式[6]的兩側(cè)則得到功率等式：
...m. 這樣，基于例如方程式[7]，可以針對(duì)相位電流iA和iB、相位電阻R、和通量匝鏈 %! 和分別將馬達(dá)功率消耗或者總功率的約束書寫為：
1:8:)... 其中，"表示馬達(dá)的機(jī)械功率輸出（τ是馬達(dá)扭矩并且I是角速度），1#歎和知2較 表示馬達(dá)繞組或者線圈中的電阻功率損失，并且
表示儲(chǔ)存在馬達(dá)中 的磁場(chǎng)能。應(yīng)注意，在一個(gè)方面中，扭矩可以由例如如在如下申請(qǐng)案中描述的運(yùn)輸裝置111 (圖1)的運(yùn)動(dòng)分析來(lái)詳細(xì)說(shuō)明：于20 12年8月30日提交的標(biāo)題為"Time-Optimal Trajectories for Robotic Transfer Devices" 的國(guó)際專利第PCT/US2012/052977號(hào)（TO 公開(kāi)號(hào)2013/033289)以及于2012年9月13日提交的標(biāo)題為"Method for Transporting a Substrate with a Substrate Transport"的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/614,007號(hào)，其全部?jī)?nèi)容 以引用的方式并入本文。在其它方面中，扭矩（和/或角速度)可以由馬達(dá)傳感器實(shí)時(shí)地獲 得，并且功率可以由例如控制器400調(diào)節(jié)，以便總功率大體上保持在P max之下。給定馬達(dá)的扭 矩，就可以從上文描述的等扭矩表來(lái)確定相位電流iA和iB。在其它方面中，相位電流可以以 任何適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)確定。在一個(gè)方面中，約束方程式[8]可以與等扭矩表以及方程式[2]和 [3]的相位電流邊界條件一起來(lái)確定在例如約0度至約15度的轉(zhuǎn)子位置(或者任何其它適當(dāng) 的轉(zhuǎn)子位置）中的相位電流i A和iB(或者上文提到的相位電流對(duì)的任何其它適當(dāng)?shù)南辔浑?流)。
[0028] 在所公開(kāi)的實(shí)施例的另一個(gè)方面中，可以提供一種方法用于確定相位電流，該相 位電流使得針對(duì)輸入功率的給定限制的馬達(dá)扭矩最大化，其中，上文參照?qǐng)D8A和圖8B所描 述的形狀函數(shù)由相位電壓V bus上的約束代替。例如，給定如上文在方程式[6]中所描述的相 位上的電壓，則每個(gè)相位(例如，在該示例中為相位A和相位B)中的電壓上的約束可以書寫 為：
其中，_.和:_|可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)從例如等扭矩表、馬達(dá)模型、從馬達(dá)傳感器或者以任 何其它適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)確定。在一個(gè)方面中，約束方程式[8]可以與等扭矩表以及方程式[2] 和[3]的相位電流邊界條件一起來(lái)確定在例如約0度至約15度的轉(zhuǎn)子位置(或者任何其它適 當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子位置）中的相位電流iA和i B(或者上文提到的相位電流對(duì)的任何其它適當(dāng)?shù)南辔浑?流）。在一個(gè)方面中，約束方程式[9]和[10]可以與等扭矩表以及方程式[2]和[3]的相位電 流邊界條件一起來(lái)確定在例如約〇度至約15度的轉(zhuǎn)子位置(或者任何其它適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子位置） 中的相位電流i A和iB(或者上文提到的相位電流對(duì)的任何其它適當(dāng)?shù)南辔浑娏鳎?br>[0029] 在所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)方面中，可以提供另一個(gè)換向方案，其中，實(shí)現(xiàn)了最小功 率Pmin，如下文所描述的。此處，期望的扭矩是從例如如上文提到的運(yùn)輸裝置111 (圖1 )的位 置控制環(huán)路得知的。參照?qǐng)D10A和圖10B，等扭矩表(其大體上類似于上文所描述的等扭矩 表)可以用于以任何適當(dāng)?shù)姆绞结槍?duì)給定扭矩和馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置來(lái)確定相位電流，諸如i A和 iB。例如，在一個(gè)方面中，可以沿著期望的等扭矩線路來(lái)識(shí)別唯一的相位電流組iA和iB(同樣 見(jiàn)圖6)，從而在相位A和相位B內(nèi)實(shí)現(xiàn)最小耗散功率。在其它方面中，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通過(guò)數(shù)值 分析等來(lái)確定最小功率Pmin。一旦實(shí)現(xiàn)最小功率，則可以將針對(duì)給定期望扭矩并且在相應(yīng)轉(zhuǎn) 子位置處的對(duì)應(yīng)相位電流i A和iB記錄到諸如例如表中。上文的方程式[9]和[10]可以用于驗(yàn) 證:與給定扭矩和扭矩位置的Pmin相關(guān)聯(lián)的相位電流i A和iB可以符合由總線電壓Vbus施加的 約束。
[0030]在所公開(kāi)的實(shí)施例的另一個(gè)方面中，實(shí)時(shí)比較器換向方案可以用于操作馬達(dá)100。 例如，控制器400可以包括電流反饋環(huán)路，該電流反饋環(huán)路導(dǎo)致線圈電感在馬達(dá)100的實(shí)時(shí) 操作期間改變。該電流反饋環(huán)路可以允許扭矩補(bǔ)償，該扭矩補(bǔ)償處理馬達(dá)100中的扭矩漣波 的效果。例如，參照?qǐng)D12和圖13，控制器400可以包括存儲(chǔ)器400M、位置環(huán)路模塊1200、換向 環(huán)路模塊1201、電流環(huán)路模塊、扭矩漣波估算器、以及電感模型模塊。馬達(dá)100可以包括馬達(dá) 相位系統(tǒng)模塊100M1和馬達(dá)磁回路系統(tǒng)模塊100M2。此處，例如，期望的軌線和實(shí)際狀態(tài)反饋 輸入到位置環(huán)路模塊1200中，該位置環(huán)路模塊1200構(gòu)造為計(jì)算待由馬達(dá)100施加的期望扭 矩。該期望扭矩輸入到換向環(huán)路模塊1201中，該換向環(huán)路模塊1201可以構(gòu)造為使用馬達(dá)的 實(shí)際位置和速度(如通過(guò)例如馬達(dá)傳感器所確定的）來(lái)計(jì)算待施加在馬達(dá)100中的期望相位 電流。該期望相位電流輸入到電流環(huán)路模塊1202中，該電流環(huán)路模塊1202可以將實(shí)際相位 電流作為反饋以計(jì)算在馬達(dá)100的相應(yīng)線圈104的終端處的相位電壓。 陶]電感模型模塊塵(其中，電感模塊可以表示為麵）可以構(gòu)造為：導(dǎo)致馬 達(dá)100的電感針對(duì)例如馬達(dá)的實(shí)際位置和實(shí)際相位電流的變化，從而使電流環(huán)路模塊可以 更好地利用其控制增益來(lái)實(shí)現(xiàn)更加現(xiàn)實(shí)的電感并且更好地應(yīng)對(duì)可變電感馬達(dá)中存在的電 感的較大變化。如可以實(shí)現(xiàn)的，由電流環(huán)路模塊1202生成的相位電壓可以導(dǎo)致一些扭矩漣 波。為了減弱該扭矩漣波，可以向相位電壓施加相位電壓校正信號(hào)。扭矩漣波估算器1203可 以使用估算電感、實(shí)際相位電流、通量匝鏈速率、實(shí)際位置、實(shí)際速度、和期望扭矩中的一個(gè) 或多個(gè)來(lái)實(shí)時(shí)地計(jì)算恰當(dāng)?shù)南辔浑妷盒Ｕ谏蓪?shí)際扭矩時(shí)，該恰當(dāng)?shù)南辔浑妷盒Ｕ龑?導(dǎo)致馬達(dá)磁回路100M2的輸出中的扭矩漣波減小。
[0032]扭矩漣波估算器使用的通量匝鏈速率(其可以書寫為I;)可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞?進(jìn)行測(cè)量，諸如通過(guò)使用圖11A和圖11B中示出的傳感器或者耦合線圈1100來(lái)測(cè)量，其可以 位于相應(yīng)線圈上或者與相應(yīng)線圈相鄰。在其它方面中，傳感器1100可以位于用于測(cè)量通量 匝鏈的任何適當(dāng)位置處。傳感器1100可以是獨(dú)立線圈，其定位為：當(dāng)給相位線圈104供能時(shí) (例如，由于換向而進(jìn)行的供能），就在傳感器1100中感應(yīng)到在定子極103P內(nèi)生成的磁通量 匝鏈。通量匝鏈相對(duì)于線圈1100上的電阻、電流和終端電壓的改變速率由上面的方程式[4] 限定。通過(guò)將傳感器1100連接至高阻抗通道(諸如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器或者任何其它適當(dāng)?shù)母?阻抗通道），可以忽略相關(guān)聯(lián)的電流并且剩下的就是終端電壓(見(jiàn)下文的方程式[11])，該終 端電壓大體上是所述定子極上的通量匝鏈的變化速率的直接測(cè)量值。， 每個(gè)馬達(dá)相位可以具有其自身的傳感器1100，該傳感器1100構(gòu)造為針對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)子位置 111] 提供通量匝鏈速率。
[0033]應(yīng)注意，由扭矩漣波估算器執(zhí)行的扭矩漣波補(bǔ)償包括:對(duì)馬達(dá)輸出生成的實(shí)際扭 矩進(jìn)行間接測(cè)量的能力。將該實(shí)際扭矩的間接測(cè)量與期望扭矩作比較，以便使扭矩漣波估 算器可以計(jì)算將使得實(shí)際扭矩接近期望扭矩的相位電壓校正。實(shí)際扭矩的間接測(cè)量可以源 自如下方程式：
…一 [12] 通過(guò)使用方程式[12]和通量匝鏈(見(jiàn)上文的方程式[5])，可以從如下方程式計(jì)算實(shí)際 扭矩的間接測(cè)量：
[13] 其中，通量匝鏈|如上文所描述那樣測(cè)量(見(jiàn)方程式[11 ])，電感| = 是根據(jù)經(jīng) 驗(yàn)通過(guò)使用查閱表、模型或者以任何其它適當(dāng)?shù)姆绞剿_定的，并且表達(dá)式|可以從例如 電流和速度反饋來(lái)計(jì)算或者以任何其它適當(dāng)?shù)姆绞接?jì)算。
[0034] 可以從更改的相位電壓（例如，在扭矩漣波估算器1203施加相位電壓校正之后更 改的相位電壓)生成合成相位電流，該合成相位電流又可以用于生成由馬達(dá)磁回路100M2提 供的實(shí)際扭矩。慣性設(shè)備1205(其可以大體上類似于上文描述的運(yùn)輸裝置111)對(duì)通過(guò)生成 該慣性設(shè)備1205的相應(yīng)加速度、速度和位置所施加的實(shí)際扭矩作出反應(yīng)。該慣性設(shè)備的加 速度、速度和位置裝置接著反饋到如圖12和圖13中示出的恰當(dāng)控制環(huán)路模塊。
[0035]在本文描述的公開(kāi)實(shí)施例的方面中，扭矩-電流-位置關(guān)系反映出：例如，在期望扭 矩和轉(zhuǎn)子位置處于時(shí)間上固定的穩(wěn)態(tài)條件下，馬達(dá)扭矩是馬達(dá)位置和相位電流的函數(shù)。如 果扭矩或者轉(zhuǎn)子位置隨著時(shí)間變化，如在機(jī)器人應(yīng)用中的情況一樣，則使用靜態(tài)扭矩關(guān)系 的有效性可以由馬達(dá)動(dòng)力學(xué)的響應(yīng)速度確定。馬達(dá)動(dòng)力學(xué)的測(cè)量值是馬達(dá)的扭矩階躍響應(yīng) 速度。圖14示出了命令為約3 Nm的扭矩的無(wú)刷DC馬達(dá)的扭矩輸出。馬達(dá)扭矩階躍響應(yīng)（例 如，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間）可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行測(cè)量。圖14還示出了可變磁阻馬達(dá)(其具有 與無(wú)刷DC馬達(dá)相似的波形因子）的扭矩階躍響應(yīng)。從圖14和圖15中可以看到的是，無(wú)刷DC馬 達(dá)具有比可變磁阻馬達(dá)更快的響應(yīng)時(shí)間。應(yīng)注意，可變磁阻馬達(dá)中的扭矩曲線可以始于大 體上的零斜率，而無(wú)刷DC馬達(dá)上的扭矩曲線可以始于非零斜率。這是因?yàn)樵陂_(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá) 中，扭矩-電流的關(guān)系是二次關(guān)系，而在無(wú)刷DC馬達(dá)中的扭矩-電流關(guān)系是線性關(guān)系。因此， 可預(yù)期的是，與無(wú)刷DC馬達(dá)相比，傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)在零電流和扭矩附近可以具有固有 的低響應(yīng)時(shí)間。在所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)方面中，系統(tǒng)和方法(諸如，可以以適當(dāng)算法進(jìn)行 體現(xiàn))允許開(kāi)關(guān)磁阻馬達(dá)在接近零扭矩/電流范圍中響應(yīng)得更快，如下文進(jìn)一步所描述的。 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的方面，可變磁阻馬達(dá)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以如接下來(lái)所指示那樣得到改 進(jìn)。給宙加下方程忒，
?:Μ_1
??Β) 其中，τ?是可變(或者，開(kāi)關(guān))磁阻馬達(dá)扭矩，"i"是相位電流，"θ"是轉(zhuǎn)子位置，并且"f (Θ)"表示對(duì)轉(zhuǎn)子位置的依賴性;接著從方程式[15]可知，可變磁阻馬達(dá)(諸如，馬達(dá)100)的 動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以是相位電流的函數(shù);可變磁阻馬達(dá)(dT VRM/dt)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)隨著相位電流的增 加而增加;并且當(dāng)沒(méi)有電流通過(guò)線圈104時(shí)（圖1E和圖1F)，該動(dòng)態(tài)響應(yīng)大體上為零。
[0036] 在所公開(kāi)的實(shí)施例的該方面中，再次參照?qǐng)D1E和圖1F，換向方案是在零扭矩處具 有非零相位電流。非零相位電流可以在馬達(dá)的其它相位中產(chǎn)生"偏置扭矩"，從而馬達(dá)的動(dòng) 態(tài)響應(yīng)時(shí)間增加(例如，更快）（例如，梯度在T=0之間，并且需要的扭矩T d_nd改變）。在四相 位馬達(dá)(諸如，馬達(dá)100)中，給兩個(gè)相位供能(被供能的相位由馬達(dá)位置確定)在一個(gè)方向上 產(chǎn)生扭矩，并且給余下兩個(gè)相位供能在相反的方向上產(chǎn)生扭矩。名義上地，僅僅取決于扭矩 的方向給兩個(gè)相位供能。此處，換向方案給所有四個(gè)相位供能，以便當(dāng)馬達(dá)需要的扭矩大體 上為零時(shí)，由于兩個(gè)相位A和B導(dǎo)致的正扭矩通過(guò)由于余下兩個(gè)相位C和D導(dǎo)致的負(fù)扭矩而達(dá) 到平衡，并且凈扭矩為零。以平衡的方式(例如，從而使得凈扭矩大體上為零或者達(dá)到平衡） 給所有四個(gè)相位A-D供能，這甚至在馬達(dá)100的零扭矩狀態(tài)下大體上提供非零電流并且改進(jìn) 可變磁阻致動(dòng)器(或者有效寬帶）的響應(yīng)時(shí)間，如由方程式[15]所表述的。
[0037] 作為示例，如果在給定馬達(dá)位置處，相位A和相位B產(chǎn)生正馬達(dá)扭矩，并且相位C和 相位D產(chǎn)生負(fù)馬達(dá)扭矩，并且期望扭矩是T，并且ΛΤ是選擇的偏置扭矩補(bǔ)償值，并且函數(shù)f表 示扭矩-電流-位置關(guān)系，則相位電流可以定義為：
11:11 1 if V 其中，iA、iB、ic和iD分別是相位A-D中的相位電流。此處，凈馬達(dá)扭矩可以大體上等于T 并且偏置扭矩補(bǔ)償值ΛΤ可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭x擇為任意較小值。偏置扭矩補(bǔ)償值ΛΤ可 以導(dǎo)致相位電流增加，該相位電流可以從換向關(guān)系(諸如上文所描述的那些換向關(guān)系)來(lái)確 定。圖16示出了響應(yīng)于如下馬達(dá)的例如約3 Nm的命令扭矩的馬達(dá)扭矩階躍響應(yīng):無(wú)刷DC馬 達(dá)、沒(méi)有相位電流偏置的可變磁阻馬達(dá)(基本VRM)、具有恒定相位電流偏置的可變磁阻馬達(dá) (例如，當(dāng)產(chǎn)生非平衡扭矩（即，Td_ nd)時(shí)，偏置大體上不會(huì)隨著馬達(dá)的致動(dòng)而改變）、以及具 有可變相位電流偏置的可變磁阻馬達(dá)(例如，當(dāng)產(chǎn)生非平衡扭矩（即，T demand)時(shí)，偏置隨著馬 達(dá)的致動(dòng)而改變）。圖16示出了不同馬達(dá)構(gòu)造的期望扭矩的響應(yīng)曲線，以進(jìn)行對(duì)比。圖中的 虛線部分表示穩(wěn)態(tài)操作條件的近似表現(xiàn)，并且包含進(jìn)來(lái)是為了完整性，在其它方面其與本 文描述的特征的方面無(wú)關(guān)。如可以在圖16中看到的，具有恒定相位電流偏置的可變磁阻馬 達(dá)的響應(yīng)(升高)時(shí)間比基本VRM(沒(méi)有扭矩偏置)減少得更多（即，更快速的響應(yīng)），并且具有 可變相位電流偏置的可變磁阻馬達(dá)的響應(yīng)時(shí)間比具有恒定相位電流偏置的可變磁阻馬達(dá) 的響應(yīng)時(shí)間減少得更多。為了使馬達(dá)功率的損失最小化，可以根據(jù)應(yīng)用的需要和確定將補(bǔ) 償扭矩設(shè)置為非零值。在一個(gè)方面中，可以施加非零相位電流以便在任何適當(dāng)?shù)臅r(shí)間（例 如，在預(yù)定時(shí)段內(nèi)或者在要求需要的T de?and的期望時(shí)間之前的預(yù)定時(shí)間）產(chǎn)生補(bǔ)償扭矩（圖 17,框1700)(即，可以將補(bǔ)償扭矩當(dāng)作剛好在要求該需要扭矩之前施加的預(yù)加扭矩），而不 是與需要扭矩一致地施加。同樣，如在圖16中示出的，時(shí)變扭矩補(bǔ)償曲線可以產(chǎn)生比恒定扭 矩補(bǔ)償更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在一個(gè)方面中，為了使例如機(jī)器人運(yùn)輸應(yīng)用中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快，諸 如控制器400等控制器可以構(gòu)造為:在機(jī)器人操縱器(諸如，圖1E中的運(yùn)輸裝置111)移動(dòng)開(kāi) 始時(shí)或者剛好在這之前(例如，利用預(yù)加扭矩命令以產(chǎn)生如上文描述的預(yù)加扭矩)使偏置扭 矩升高(例如，設(shè)置為預(yù)定起始值）（圖17,框1701)，并且在移動(dòng)開(kāi)始時(shí)和/或在達(dá)到需要或 者最大扭矩和/或加速度(例如，由運(yùn)輸裝置運(yùn)載的基底的加速度)之前使該偏置扭矩降低 (例如，減小到小于預(yù)定起始值的值)（圖17,框1702)。偏置扭矩的該升高和降低可以大體上 防止或者在其它方面則減少機(jī)器人操縱器針對(duì)期望的拾取或放置目標(biāo)作出任何"過(guò)量行 動(dòng)"（例如，移動(dòng)超過(guò)）。在一個(gè)方面中，升高偏置扭矩曲線和降低偏置扭矩曲線可以選擇為 多個(gè)數(shù)量級(jí)，該多個(gè)數(shù)量級(jí)的持續(xù)時(shí)間比機(jī)器人操縱器的移動(dòng)持續(xù)時(shí)間短(例如，與機(jī)器人 操縱器移動(dòng)的持續(xù)時(shí)間相比，升高持續(xù)時(shí)間和降低持續(xù)時(shí)間可以忽略不計(jì)）。在其它方面 中，升高曲線和降低曲線可以具有任何適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間。在一個(gè)方面中，升高偏置扭矩曲線 和降低偏置扭矩曲線在零扭矩處可以具有大體上的零斜率，并且升高持續(xù)時(shí)間和降低持續(xù) 時(shí)間可以由可用總線電壓和/或馬達(dá)線圈電感確定。如可以實(shí)現(xiàn)的，可以在機(jī)器人操縱器移 動(dòng)的多于一個(gè)區(qū)域處提供偏置扭矩(例如，在移動(dòng)開(kāi)始處、在移動(dòng)結(jié)束處和/或在移動(dòng)開(kāi)始 和結(jié)束之間的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處）。在一個(gè)方面中，扭矩偏置的升高可以是偏置扭矩的逐漸增 加。在另一個(gè)方面中，偏置扭矩的下降可以取決于期望的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。
[0038]如上文所描述的，控制器400(圖1E)可以具有分布式架構(gòu)，該分布式架構(gòu)包括類似 于在美國(guó)專利第7,904，182號(hào)(其全部?jī)?nèi)容之前以引用的方式并入了本文）中描述的控制器 的高水平控制器和低水平控制器。在一個(gè)方面中，等扭矩表可以位于一個(gè)或多個(gè)高水平控 制器中，從而換向方案的方面(其可以包括任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算、比較、向可變磁阻馬達(dá)發(fā)送命 令、監(jiān)控可變磁阻馬達(dá)的操作特征、更改馬達(dá)的扭矩輸出等)可以由一個(gè)或多個(gè)低水平控制 器來(lái)執(zhí)行。
[0039] 如可以實(shí)現(xiàn)的，所公開(kāi)的實(shí)施例的方面可以單獨(dú)地使用或者以任何適當(dāng)?shù)慕M合使 用。
[0040] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，提供了一種可變磁阻馬達(dá)負(fù)載繪制設(shè) 備。該設(shè)備包括:框架;界面，該界面設(shè)置在構(gòu)造用于安裝可變磁阻馬達(dá)的框架上;靜態(tài)負(fù)載 單元，該靜態(tài)負(fù)載單元安裝至框架并且聯(lián)接至可變磁阻馬達(dá)；以及控制器，該控制器可通信 地聯(lián)接至靜態(tài)負(fù)載單元和可變磁阻馬達(dá)。該控制器構(gòu)造為:選擇可變磁阻馬達(dá)的至少一個(gè) 馬達(dá)相位、給該至少一個(gè)馬達(dá)相位供能、以及從至少靜態(tài)負(fù)載單元接收馬達(dá)操作數(shù)據(jù)，用于 繪制和生成一批馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱表。
[0041] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器構(gòu)造為從靜態(tài)負(fù)載單元和可變磁 阻馬達(dá)接收馬達(dá)操作數(shù)據(jù)，其中，馬達(dá)操作數(shù)據(jù)包括靜態(tài)馬達(dá)扭矩、用于至少相應(yīng)馬達(dá)相位 的每個(gè)的相應(yīng)相位電流、和馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置中的至少一個(gè)。
[0042] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器構(gòu)造為從馬達(dá)操作數(shù)據(jù)生成作為 轉(zhuǎn)子位置和相鄰的馬達(dá)相位的相位電流的函數(shù)的恒定扭矩值。
[0043] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器構(gòu)造為生成與每個(gè)恒定扭矩值相 關(guān)聯(lián)的最小功率值并且將該最小功率值提供在查閱表中。
[0044] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器構(gòu)造為生成馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱 表，其中，每個(gè)馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱表包括一批恒定扭矩值和給定轉(zhuǎn)子位置的相應(yīng)相位電流。
[0045] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器構(gòu)造為，針對(duì)與每個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)子位 置相對(duì)應(yīng)的一批預(yù)定轉(zhuǎn)子位置，給一批預(yù)定電流組合處的相鄰馬達(dá)相位供能，并且從靜態(tài) 負(fù)載單元接收每個(gè)預(yù)定電流組合的合成靜態(tài)扭矩。
[0046] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器構(gòu)造為，針對(duì)每個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)子位置 和預(yù)定第一馬達(dá)相位電流，使額外的馬達(dá)相位電流或者額外的相位電流的任何適當(dāng)?shù)慕M合 發(fā)生變化。
[0047] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器構(gòu)造為從合成靜態(tài)扭矩生成扭矩 值，并且繪制該扭矩值和每個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)子位置的相關(guān)聯(lián)的相位電流組合以便形成一批馬達(dá)操 作數(shù)據(jù)查閱表。
[0048] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，提供了一種方法，該方法用于表征確定 可變磁阻馬達(dá)的馬達(dá)負(fù)載的扭矩、電流和位置這三者之間的關(guān)系。該方法包括:提供靜態(tài)負(fù) 載單元;將可變磁阻馬達(dá)聯(lián)接至靜態(tài)負(fù)載單元;選擇該可變磁阻馬達(dá)的至少一個(gè)馬達(dá)相位； 給該至少一個(gè)馬達(dá)相位供能；通過(guò)使用控制器從至少一個(gè)靜態(tài)負(fù)載單元接收馬達(dá)操作數(shù) 據(jù)；以及通過(guò)使用該控制器來(lái)繪制和生成一批馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱表。
[0049] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該方法進(jìn)一步包括:通過(guò)使用控制器從 靜態(tài)負(fù)載單元和可變磁阻馬達(dá)接收馬達(dá)操作數(shù)據(jù)，其中，馬達(dá)操作數(shù)據(jù)包括靜態(tài)馬達(dá)扭矩、 用于至少相應(yīng)馬達(dá)相位的每個(gè)的相應(yīng)相位電流、和馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置中的至少一個(gè)。
[0050] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該方法包括:通過(guò)使用控制器從馬達(dá)操 作數(shù)據(jù)生成作為相位電流和轉(zhuǎn)子位置的函數(shù)的恒定扭矩值。
[0051 ]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器構(gòu)造為生成與每個(gè)恒定扭矩值相 關(guān)聯(lián)的最小功率值并且將該最小功率值提供在查閱表中。
[0052]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，每個(gè)馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱表包括:一批恒 定扭矩值和針對(duì)給定轉(zhuǎn)子位置的相應(yīng)相位電流。
[0053]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該方法包括:通過(guò)使用控制器給一批預(yù) 定轉(zhuǎn)子位置的一批預(yù)定電流組合處的馬達(dá)相位供能，并且從靜態(tài)負(fù)載單元接收針對(duì)預(yù)定電 流組合和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子位置中的每一個(gè)的合成靜態(tài)扭矩。
[0054] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該方法包括:通過(guò)使用控制器使額外的 馬達(dá)相位電流針對(duì)每個(gè)預(yù)定馬達(dá)位置和預(yù)定第一馬達(dá)相位電流發(fā)生變化。
[0055] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該方法包括:通過(guò)使用控制器從合成靜 態(tài)扭矩生成扭矩值，并且繪制每個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)子位置的相關(guān)聯(lián)的相位電流組合和該扭矩值以便 形成一批馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱表。
[0056] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，一種方法包括:將負(fù)載聯(lián)接至可變磁阻 馬達(dá)的輸出軸;通過(guò)使用可變磁阻馬達(dá)在輸出軸上生成一批靜態(tài)扭矩；調(diào)節(jié)可變磁阻馬達(dá) 的轉(zhuǎn)子位置；以及通過(guò)使用控制器記錄馬達(dá)數(shù)據(jù)，該馬達(dá)數(shù)據(jù)包括可變磁阻馬達(dá)的相鄰相 位的靜態(tài)扭矩值、轉(zhuǎn)子位置、和相位電流。
[0057] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，針對(duì)一批靜態(tài)扭矩中的每個(gè)靜態(tài)扭矩值 的相鄰相位，記錄一批相位電流組合。
[0058] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，針對(duì)一批轉(zhuǎn)子位置中的每個(gè)轉(zhuǎn)子位置生 成一批靜態(tài)扭矩。
[0059] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該方法包括:通過(guò)使用控制器來(lái)繪制每 個(gè)轉(zhuǎn)子位置的相應(yīng)相位電流組合和一批靜態(tài)扭矩以便形成數(shù)據(jù)查閱表。
[0060] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該方法包括:通過(guò)使用控制器給一批預(yù) 定轉(zhuǎn)子位置的一批預(yù)定電流組合處的馬達(dá)相位供能，并且記錄針對(duì)預(yù)定電流組合和相應(yīng)轉(zhuǎn) 子位置中的每一個(gè)的合成靜態(tài)扭矩。
[0061] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該方法包括:通過(guò)使用控制器使額外的 馬達(dá)相位電流針對(duì)每個(gè)預(yù)定馬達(dá)位置和預(yù)定第一馬達(dá)相位電流發(fā)生變化。
[0062] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，提供了一種電機(jī)。無(wú)刷電機(jī)包括:無(wú)源轉(zhuǎn) 子，該無(wú)源轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子極;定子，該定子具有至少一個(gè)定子極和與至少一個(gè)定子 極的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的相位線圈，該相位線圈構(gòu)造為在位于轉(zhuǎn)子與定子之間的磁回路中建立通 量，其中，轉(zhuǎn)子和定子限定出預(yù)定電機(jī)波形因子；以及控制器，該控制器構(gòu)造為控制流向每 個(gè)相位線圈的電流以便生成預(yù)定轉(zhuǎn)子扭矩，該控制器編程有至少預(yù)定恒定扭矩值和相關(guān)相 位電流值，從而使該控制器基于該預(yù)定恒定扭矩值和相關(guān)相位電流值而確定用于生成需要 的轉(zhuǎn)子扭矩的每個(gè)相位線圈的電流。
[0063]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，該預(yù)定恒定扭矩值和相關(guān)相位電流值是 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)生成的值。
[0064]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，無(wú)刷電機(jī)的預(yù)定恒定扭矩值和相關(guān)相位 電流值是從系統(tǒng)建模分析生成的，該系統(tǒng)建模分析包括數(shù)值建模分析或者有限元分析中的 一個(gè)。
[0065] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，無(wú)刷電機(jī)包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)造或者線性構(gòu)造的 可變磁阻馬達(dá)。
[0066] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，無(wú)刷電機(jī)包括可變磁阻馬達(dá)，該可變磁 阻馬達(dá)構(gòu)造用于在真空環(huán)境中操作。
[0067] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，無(wú)源轉(zhuǎn)子是無(wú)線圈和無(wú)磁鐵的轉(zhuǎn)子。
[0068] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，相關(guān)相位電流值是一批相位電流值，從 而每個(gè)相位電流矢量產(chǎn)生一批相位電流值所共用的預(yù)定恒定扭矩值。
[0069] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，控制器編程有與每個(gè)預(yù)定恒定扭矩值相 關(guān)聯(lián)的最小功率值。
[0070] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，預(yù)定恒定扭矩值和相關(guān)的功率值和相位 電流值對(duì)于具有與預(yù)定電機(jī)波形因子類似的波形因子的每個(gè)電機(jī)是可換向的。
[0071] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，相關(guān)相位電流值是預(yù)測(cè)量電流值。
[0072] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，恒定扭矩值和相關(guān)相位電流值形成涉及 扭矩、轉(zhuǎn)子位置和電機(jī)相位的相位電流強(qiáng)度的一個(gè)或多個(gè)換向表。
[0073] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，提供了一種可變磁阻馬達(dá)控制器。該控 制器包括:一個(gè)或多個(gè)傳感器，該一個(gè)或多個(gè)傳感器構(gòu)造為測(cè)量可變磁阻馬達(dá)的預(yù)定操作 特征；電流環(huán)路模塊，該電流環(huán)路模塊構(gòu)造為向可變磁阻馬達(dá)提供相位電壓；以及扭矩漣波 估算器，該扭矩漣波估算器構(gòu)造為基于預(yù)定操作特征生成大體上的實(shí)時(shí)相位電壓校正信號(hào) 并且將該實(shí)時(shí)相位電壓校正信號(hào)應(yīng)用至相位電壓以便減弱可變磁阻馬達(dá)的扭矩漣波效果。
[0074] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，預(yù)定操作特征包括:馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置、馬達(dá) 轉(zhuǎn)子角速度、每個(gè)馬達(dá)相位的相位電流、通量匝鏈速率、和每個(gè)相位的電感中的一個(gè)或多 個(gè)。
[0075] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，通量匝鏈速率是從測(cè)量值來(lái)確定。
[0076] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，一個(gè)或多個(gè)傳感器包括:在每個(gè)馬達(dá)相 位線圈處或者與每個(gè)馬達(dá)相位線圈相鄰的耦合線圈，該耦合線圈構(gòu)造為測(cè)量與相應(yīng)馬達(dá)相 位線圈相關(guān)聯(lián)的通量匝鏈。
[0077]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，電感是通過(guò)控制器從查閱表或者馬達(dá)模 型獲得的估算電感。
[0078] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，可變磁阻馬達(dá)控制器包括電感模塊，該 電感模塊構(gòu)造為確定馬達(dá)的電感相對(duì)于馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置和相位電流的變化。
[0079] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，扭矩漣波估算器包括位于期望馬達(dá)扭矩 與實(shí)際馬達(dá)扭矩之間的實(shí)時(shí)比較器，從而相位電壓校正信號(hào)使得實(shí)際馬達(dá)扭矩接近期望的 馬達(dá)扭矩。
[0080] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，提供了一種無(wú)刷電機(jī)。無(wú)刷電機(jī)包括:無(wú) 源轉(zhuǎn)子，該無(wú)源轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子極;定子，該定子具有至少一個(gè)定子極和與至少一個(gè) 定子極的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的相位線圈，該相位線圈構(gòu)造為在位于轉(zhuǎn)子與定子之間的磁回路中建 立通量，其中，轉(zhuǎn)子和定子限定出預(yù)定電機(jī)波形因子；以及控制器，該控制器構(gòu)造為控制流 向每個(gè)相位線圈的電流以便生成預(yù)定轉(zhuǎn)子扭矩，該控制器編程為向零扭矩的馬達(dá)輸出處的 每個(gè)相位線圈提供非零相位電流。
[0081] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，提供至每個(gè)相位線圈的非零相位電流實(shí) 現(xiàn)大體上等于零的凈扭矩。
[0082] 根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面，非零相位電流使無(wú)刷電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí) 間實(shí)現(xiàn)減少(即，響應(yīng)速度增加）。
[0083]應(yīng)理解，上述說(shuō)明書僅僅是對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的方面進(jìn)行的解釋說(shuō)明。本領(lǐng)域中的 技術(shù)人員在不偏離所公開(kāi)實(shí)施例的方面的條件下可以設(shè)想出多種替換和修改。相應(yīng)地，所 公開(kāi)實(shí)施例的方面意在涵蓋落在所附權(quán)利要求書的范圍中的所有此替代、修改和變型。進(jìn) 一步地，在互不相同的從屬權(quán)利要求或者獨(dú)立權(quán)利要求中引述了的不同特征，這并不表示 不可以有利地使用這些特征的組合，這些組合包含在本發(fā)明的方面的范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可變磁阻馬達(dá)負(fù)載繪制設(shè)備，其包括： 框架； 界面，所述界面設(shè)置在構(gòu)造用于安裝可變磁阻馬達(dá)的框架上； 靜態(tài)負(fù)載單元，所述靜態(tài)負(fù)載單元安裝至所述框架并且聯(lián)接至所述可變磁阻馬達(dá)；以 及 控制器，所述控制器可通信地聯(lián)接至所述靜態(tài)負(fù)載單元和所述可變磁阻馬達(dá)，所述控 制器構(gòu)造為:選擇所述可變磁阻馬達(dá)的至少一個(gè)馬達(dá)相位、給所述至少一個(gè)馬達(dá)相位供能、 以及從至少所述靜態(tài)負(fù)載單元接收馬達(dá)操作數(shù)據(jù)，用于繪制和生成一批馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱 表。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造為從所述靜態(tài)負(fù)載單元和所述可 變磁阻馬達(dá)接收馬達(dá)操作數(shù)據(jù)，其中，所述馬達(dá)操作數(shù)據(jù)包括靜態(tài)馬達(dá)扭矩、用于每個(gè)至少 相應(yīng)馬達(dá)相位的相應(yīng)相位電流、和馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置中的至少一個(gè)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造為從所述馬達(dá)操作數(shù)據(jù)生成作為 相鄰馬達(dá)相位的相位電流和轉(zhuǎn)子位置的函數(shù)的恒定扭矩值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造為生成與每個(gè)恒定扭矩值相關(guān)聯(lián) 的最小功率值并且將所述最小功率值提供在查閱表中。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造為生成馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱表，其 中，每個(gè)馬達(dá)操作數(shù)據(jù)查閱表包括一批恒定扭矩值和給定轉(zhuǎn)子位置的對(duì)應(yīng)相位電流。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造為，針對(duì)與每個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)子位置相 對(duì)應(yīng)的一批預(yù)定轉(zhuǎn)子位置，給一批預(yù)定電流組合處的相鄰馬達(dá)相位供能，并且從所述靜態(tài) 負(fù)載單元接收每個(gè)所述預(yù)定電流組合的合成靜態(tài)扭矩。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造為，針對(duì)每個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)子位置和預(yù) 定第一馬達(dá)相位電流，使額外的馬達(dá)相位電流或者額外的相位電流的任何適當(dāng)?shù)慕M合發(fā)生 變化。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造為從所述合成靜態(tài)扭矩生成扭矩 值，并且繪制每個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)子位置的相關(guān)聯(lián)的相位電流組合和所述扭矩值以形成一批馬達(dá)操 作數(shù)據(jù)查閱表。9. 一種方法，其包括： 將負(fù)載聯(lián)接至可變磁阻馬達(dá)的輸出軸； 在具有所述可變磁阻馬達(dá)的所述輸出軸上生成一批靜態(tài)扭矩； 調(diào)節(jié)所述可變磁阻馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置；以及 使用控制器記錄馬達(dá)數(shù)據(jù)，所述馬達(dá)數(shù)據(jù)包括所述可變磁阻馬達(dá)的相鄰相位的相位電 流、靜態(tài)扭矩值和轉(zhuǎn)子位置。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，針對(duì)所述一批靜態(tài)扭矩中的每個(gè)靜態(tài)扭矩值的 相鄰相位，記錄一批相位電流組合。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，針對(duì)一批轉(zhuǎn)子位置中的每個(gè)轉(zhuǎn)子位置，生成一批 靜態(tài)扭矩。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括:使用所述控制器來(lái)繪制每個(gè)轉(zhuǎn)子位置 的相應(yīng)相位電流組合和所述一批靜態(tài)扭矩以形成數(shù)據(jù)查閱表。13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括:使用所述控制器來(lái)給處于一批預(yù)定轉(zhuǎn) 子位置的一批預(yù)定電流組合的馬達(dá)相位供能，并且記錄每個(gè)所述預(yù)定電流組合的合成靜態(tài) 扭矩值和相應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置。14. 一種無(wú)刷電機(jī)，其包括： 無(wú)源轉(zhuǎn)子，所述無(wú)源轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子極； 定子，所述定子具有至少一個(gè)定子極和與所述至少一個(gè)定子極的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的相位線 圈； 其中，所述相位線圈構(gòu)造為在位于所述轉(zhuǎn)子與定子之間的磁回路中建立通量，其中，所 述轉(zhuǎn)子和定子限定出預(yù)定電機(jī)波形因子；以及 控制器，所述控制器構(gòu)造為控制流向每個(gè)相位線圈的電流以生成預(yù)定轉(zhuǎn)子扭矩，所述 控制器編程有至少預(yù)定恒定扭矩值和相關(guān)相位電流值，從而使所述控制器基于所述預(yù)定恒 定扭矩值和相關(guān)相位電流值而確定用于生成需要的轉(zhuǎn)子扭矩的每個(gè)相位線圈的電流。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述預(yù)定恒定扭矩值和相關(guān)相位電流值是 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)生成的值。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述無(wú)刷電機(jī)的所述預(yù)定恒定扭矩值和相 關(guān)相位電流值是從包括數(shù)值建模分析或者有限元分析中的一個(gè)的系統(tǒng)建模分析生成的。17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)或者線性構(gòu)造的可變磁阻馬 達(dá)。18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其進(jìn)一步包括構(gòu)造為在真空環(huán)境中操作的可變 磁阻馬達(dá)。19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述無(wú)源轉(zhuǎn)子是無(wú)線圈和無(wú)磁鐵的轉(zhuǎn)子。20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述相關(guān)相位電流值是一批相位電流值， 從而每個(gè)相位電流矢量產(chǎn)生所述一批相位電流值所共用的預(yù)定恒定扭矩值。21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述控制器編程有與每個(gè)所述預(yù)定恒定扭 矩值相關(guān)聯(lián)的最小功率值。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述預(yù)定恒定扭矩值和相關(guān)的功率值和相 位電流值對(duì)于具有與所述預(yù)定電機(jī)波形因子類似的波形因子的每個(gè)電機(jī)是可換向的。23. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述相關(guān)相位電流值是預(yù)測(cè)量電流值。24. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述恒定扭矩值和相關(guān)相位電流值形成涉 及扭矩、轉(zhuǎn)子位置和馬達(dá)相位的相位電流強(qiáng)度的一個(gè)或多個(gè)換向表。25. -種無(wú)刷電機(jī)，其包括： 無(wú)源轉(zhuǎn)子，所述無(wú)源轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子極； 定子，所述定子具有至少一個(gè)定子極和與所述至少一個(gè)定子極的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的相位線 圈； 其中，所述相位線圈構(gòu)造為在位于所述轉(zhuǎn)子與定子之間的磁回路中建立通量，其中，所 述轉(zhuǎn)子和定子限定出預(yù)定電機(jī)波形因子；以及 控制器，所述控制器構(gòu)造為控制流向每個(gè)相位線圈的電流以便生成預(yù)定轉(zhuǎn)子扭矩，所 述控制器編程為向在零扭矩的馬達(dá)輸出處的每個(gè)相位線圈提供非零電流。26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，提供至每個(gè)相位線圈的非零相位電流實(shí)現(xiàn) 大體上等于零的凈扭矩。27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的無(wú)刷電機(jī)，其中，所述非零相位電流實(shí)現(xiàn)所述無(wú)刷電機(jī)的動(dòng) 態(tài)響應(yīng)時(shí)間的減小。
【文檔編號(hào)】H02P25/08GK105900332SQ201480073094
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年11月13日
【發(fā)明人】J.T.穆拉, N.斯皮克, A.高利克, J.克里什納薩米
【申請(qǐng)人】布魯克斯自動(dòng)化公司