JP2008515382A - 超小型高性能モータコントローラ及びこのコントローラの使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
出力トルク対近接読取りの較正は、DSP(デジタル信号プロセッサ)300が、ウォームホイールトルクを計算することを可能にし、これは、次いで、例えば、最大トルクを能動的に制限することによってロボットハンドの指を保護するため、制御アルゴリズムに組み込まれ得る。
本明細書中に開示したすべての特許、公開特許出願及び他の参考文献は、本明細書によって、参照によりそっくりそのまま明確に組み込まれる。
当業者は、せいぜい日常的な実験を用いて、本明細書中に記述した本発明の特定の実施形態と同等の多くの形態を認識し、又は確認するこができる。このような均等物は、特許請求の範囲に包含されることが企図される。
101 鋳造体
102 光学レンズ
104 溝
106 電気接点
108 保護エポキシ
114 同心円筒段部
116 位置合わせピン
118 係合部
120 コントローラ面
122 皿ばねワッシャ
124 キャップスレッド
130 エンコーダレンズ面
Claims (38)
- 出力要素及び少なくとも一つのステータ巻線とを有するモータ用のコントローラであって、
モータの少なくとも一つの相巻線における電流を制御する電力回路と、
電力回路を制御する信号回路と、
前記電力回路及び信号回路に共通の電気接地と、
前記電気接地、電力回路及び信号回路の間の電気コネクタとを備え、
前記電力回路、信号回路、電気接地及び電気コネクタは、超小型であり、コントローラの動作中、前記電気接地全体にわたって実質的に同じ電位を作り出すコントローラ。 - 前記コントローラのコンパクト性は、少なくとも約20ワット/立方センチメートルの伝送電力密度によって特徴付けられる請求項1のコントローラ。
- 前記電気コネクタは、非常に低いインダクタンスによって特徴付けられる請求項1のコントローラ。
- 外部コネクタを更に備え、該外部コネクタはコモンモードチョークを含む請求項1のコントローラ。
- 前記電力回路の電流を観測するセンサを更に備え、前記電気コネクタはまた該センサを電力回路に接続する請求項1のコントローラ。
- 前記電気コネクタは、アイソレータを全く有さない連続電気接続部を与える請求項1又は5のコントローラ。
- 前記接地は、非常に低いインダクタンスを有する導電体の平面である請求項1のコントローラ。
- EMIを管理する遮蔽を更に備えた請求項1のコントローラ。
- 熱伝導性及び電気絶縁性の鋳造体を更に備え、該鋳造体は、コントローラを少なくとも部分的に収容して、コントローラ内に発生した熱をその外側面へと伝える伝導熱路を与える請求項1のコントローラ。
- 前記鋳造体は、コントローラ内の任意の地点からコントローラの外側面への熱伝導路が所定値未満であるように構成され、熱放散のための内部熱伝達が主に伝導性であり、かつコントローラ内に実質的に等温の温度勾配を作り出すのに十分であるようにされる請求項9のコントローラ。
- 温度センサを更に備え、該センサは、コントローラ内に配置された単一の温度センサを含む請求項10のコントローラ。
- 前記鋳造体を構成する材料はエポキシである請求項9のコントローラ。
- 前記鋳造体は、コントローラへの流体流を阻止するようにコントローラを封止する請求項9〜12のいずれか一のコントローラ。
- 前記鋳造体は、前記電力回路及び信号回路のホットスポット構成要素と熱伝導直接接触する請求項9のコントローラ。
- 前記鋳造体に対する前記所定値は、約1〜3cm以下又は約2cm以下であり、鋳造体の熱伝導率は約1W/m-Kを超える請求項10〜12のいずれか一のコントローラ。
- 前記鋳造体の外側に、鋳造体と熱伝達関係のヒートシンクを更に備えた請求項9のコントローラ。
- 前記ヒートシンクは前記モータのハウジングである請求項16のコントローラ。
- 前記鋳造体は、鋳造体から周囲環境への伝熱を助長するため、前記ヒートシンクと接触していない外側面に溝を有する請求項16のコントローラ。
- 前記溝は、コントローラの外側の導体を保持するように構成される請求項18のコントローラ。
- 前記溝は、該溝に受け入れた前記導体と電気接続するように適合された、コントローラの前記電気コネクタの一つに対する電気接点を収容する請求項19のコントローラ。
- 前記電力回路は、PC基板、該PC基板上の外周に取り付けられた複数のパワートランジスタと、該複数のパワートランジスタに対して配置されるDC−DC変圧器とを含む請求項9のコントローラ。
- 前記パワートランジスタは、外側を向きかつ前記鋳造体と伝導熱伝達関係にある熱伝導背部を有するFETである請求項21のコントローラ。
- 前記電力回路の電流を観測するセンサを更に備え、前記巻線は複数の巻線であり、該センサは、該各巻線を流れる電流を測定する単流センサである請求項1のコントローラ。
- 前記単流センサは、高精度抵抗器にわたって接続される高速動作アンプを含む請求項23のコントローラ。
- 前記電気コネクタは、前記抵抗器の一つのリードを前記接地に接続する請求項23のコントローラ。
- 位置センサを更に備え、該位置センサはエンコーダを含み、該エンコーダは、モータの出力の位置を検出し、また、コントローラ上の同じ箇所に配置されてコントローラと一体である請求項1又は9のコントローラ。
- 前記電気コネクタは、前記位置検出情報を与えるため、前記エンコーダを前記信号回路に接続する請求項26のコントローラ。
- 前記エンコーダコネクタは、約10mm未満の長さを有する請求項27のコントローラ。
- 前記エンコーダは光学エンコーダである請求項27又は28のコントローラ。
- 前記エンコーダは、前記コントローラ内に閉じ込められ、コントローラの嵩に対する追加の体積を全くもたらさない請求項26のコントローラ。
- 前記コントローラの外側の第2の電気コネクタと、前記コントローラの少なくとも一つの追加の一つとを更に備え、該第2の電気コネクタは、これらコントローラとこれらコントローラに関連したモータとのネットワークを形成する請求項1のコントローラ。
- 前記第2の電気コネクタは、モータのモータ巻線の通電を調整すると共に、ネットワーク化されたモータ及びコントローラ間の電力の分配を制御するため、前記各コントローラの前記信号回路を相互に接続する請求項30のコントローラ。
- 前記モータは、外力の作用を受けた場合、前記ネットワーク全体にわたって分配され得る電力の発電機として機能する請求項31のコントローラ。
- モータのステータ相巻線に通電する駆動回路とこの通電のための制御回路とを有するモータコントローラであって、
前記コントローラの実質的にすべてを封止する絶縁材からなる鋳造体を備え、該鋳造体は、該鋳造体が、熱源から鋳造体の外部への伝導を用いて前記回路の動作によって生じた熱を放散するように、十分に熱伝導性があるように構成されかつ寸法付けされるモータコントローラ。 - 前記コントローラのコンパクト性は、少なくとも約20ワット/立方センチメートルの伝送電力密度によって特徴付けられる請求項33のコントローラ。
- ロータの回転位置を決定するため、前記マトリックス内に配置され、前記制御回路に電気的に接続され、かつ、前記サーボモータに近接して配置される位置センサを更に備え、該位置センサ及び該コントローラは、一体型モータ制御ユニットを形成する請求項33のモータコントローラ。
- 前記コントローラ及びこれに関連したモータは、少なくとも一つの他の前記コントローラ及びこれに関連したモータに電気的に接続されて、モータ−コントローラのネットワークを形成する請求項33のモータコントローラ。
- 複数の巻線を有するステータとロータを有する電気モータのためのコントローラにして、遠隔電源に接続されるコントローラであって、
ロータの位置を決定するセンサと、
コントローラ内の温度を決定するセンサと、
各ステータ巻線を流れる電流を決定するセンサと、
複数の相軸においてステータ巻線に通電する駆動電子機器回路と、
前記モータを作動させるために前記駆動電子機器回路を制御する、前記位置センサ及び前記電流センサに応答する制御電子機器回路と、
前記位置、温度及び電流センサ及び前記駆動及び制御電子機器回路用でかつ該コントローラと前記モータとの間の、該コントローラ内の電気接続部と、
前記駆動通信電子機器回路及び前記位置、温度及び電流センサをサポートしかつ少なくとも部分的に閉じ込める電気絶縁構造体にして、熱伝導性であり、少なくとも前記駆動電子機器回路及び前記通信電子機器回路に対して、これら電子機器回路が作り出す熱のための主要路となるために配置される電気絶縁構造体とを備え、
前記サポート構造体は、コントローラの動作が作り出す熱が効率的に放散される程十分に小さく、コントローラは全体として十分に小さく、前記電気接続部が作り出すリアクタンス、及び、コントローラを通ってモータ発電機へと及びモータ発電機から流れる固有電力に対して測定される、コントローラにおける関連したパワーロスが、異なる軸における電力潮流が正及び負となる程十分に低く、
該コントローラのコンパクト性は、少なくとも約20ワット/立方センチメートルの伝送電力密度によって特徴付けられるコントローラ。
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