JP2017109726A - プロペラ駆動式乗物用の複雑さを低減したリングモータ設計 - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラ駆動式乗物用の複雑さを低減したリングモータ設計を提供する。
【解決手段】モータ２００は、回転子２５０の中心ハブ２７０を通じて結合された固定子２１０と回転子とを備える。固定子は、周方向に配置された複数の巻線２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを有する支持リング２２０を有する。回転子は、回転するプロペラとして作動するように構成され、かつ中心ハブ、回転子支持リング２８０、及び複数のブレード２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄを有する。回転子支持リングは、周方向に配置された複数の磁極２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃを有する。各特定のブレードは、回転子支持リングに個々に結合される。
【選択図】図２

Description

本発明の開示は、一般的にプロペラ駆動式乗物のためのモータに関し、より具体的には、プロペラ駆動式乗物用の複雑さを低減したリングモータ設計に関する。

典型的なプロペラ駆動式乗物では、トルクは、モータからプロペラハブを通してプロペラブレード内に伝達される。この動力の伝達は、ハブ、プロペラブレード、及びハブからブレードの接続点上の大きい応力、並びに摩擦による動力損失に関連付けられる。

一実施形態により、乗物は、１又は２以上のモータと制御システムとを備える。各モータは、固定子と回転するプロペラとして構成された回転子とを有する。固定子と回転子は、固定子の中心部分に結合された回転子の中心ハブを通して接続される。固定子は、支持リングと支持リングの周りに周方向に配置された複数の巻線とを有する。回転子は、支持リングと、支持リングの周りに周方向に配置された複数の磁極と、複数のブレードとを有する。各ブレードは、回転子支持リングに個々に結合される。制御システムは、固定子の巻線への電力を制御し、それによって回転子を回転させることにより、モータによって生成される推力を制御する。

一部の実施形態の技術的利点は、保守オーバーホール間の作動時間（ＴＢＯ）の増加と典型的なプロペラ駆動式乗物と比べた高いエンジン効率とを可能にするモータ−プロペラ結合の提供を含むことができる。一部の実施形態は、ハブ及びハブからブレードの接続上の応力を低減することができる。一部の実施形態は、モータからプロペラへの動力伝達中に失われる動力を低減することができる。一部の実施形態は、より小型かつ軽量のモータを提供することができる。一部の実施形態は、新しくより効率的なプロペラブレード設計を可能にすることができる。他の技術的利点は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲から当業者には容易に明らかであろう。更に、特定の利点を上記に列挙したが、様々実施形態は、列挙した利点の全て、一部を含み、又はどれも含まない場合がある。

本発明の開示及びその利点のより完全な理解のために、ここで添付図面と合わせて以下の説明を参照する。

ある一定の実施形態により複雑さを低減したリングモータを利用することができる例示的乗物を示す図である。 ある一定の実施形態により図１の乗物に使用することができる複雑さを低減したリングモータの一実施形態を示す図である。 ある一定の実施形態により図１の乗物に使用することができる複雑さを低減したリングモータの一実施形態を示す図である。 ある一定の実施形態により図１の乗物に使用することができる複雑さを低減したリングモータの別の実施形態を示す図である。 ある一定の実施形態により図１の乗物に使用することができる複雑さを低減したリングモータの別の実施形態を示す図である。 ある一定の実施形態により図２、３、４Ａ、及び４Ｂの複雑さを低減したリングモータに使用可能な回転子支持リング及び固定子支持リングの実施形態を示す図である。 ある一定の実施形態により図２、３、４Ａ、及び４Ｂの複雑さを低減したリングモータに使用可能な回転子支持リング及び固定子支持リングの実施形態を示す図である。 図１の乗物の制御システムによって使用することができる例示的コンピュータシステムを示す図である。

典型的なプロペラ駆動式乗物では、プロペラはモータにより中心点から駆動される。動力は、トルクの形でモータからハブを通してプロペラブレードへ伝達される。機械的に簡単なシステムでは、ハブを通じた動力伝達は、摩擦及び他の機械的な非効率性のために低い燃料効率をもたらす場合がある。更に、ハブを通じたプロペラの駆動は、作動中のエンジンからのトルクとプロペラブレードの撓みによるトルクとを含む大きい応力にハブからプロペラの構成要素を露出する。時間と共に、これらの力は、ハブ、プロペラ、及びハブからプロペラの接続点に亀裂をもたらす場合があり、その結果、修理、及び最後には構成要素交換を必要とする場合がある。修理費用は高額な場合があり、乗物運用コストに対する増加額の総計は、構成要素を修理又は交換している間の乗物の使用不能損失により一層悪化する。

増加するブレード撓みと必須の故障前構成要素保守とに起因して、ハブ上の応力及び結果として生じる運用コストは、プロペラ駆動式航空機に対しては一層大きいものになる。ブレード撓みは、ほとんどのプロペラ駆動式乗物に存在するが、この問題は、作動の高速性及び進行媒質の相対的なムラのために航空機でより重要である。ブレード撓みが大きいほど、ハブ及びハブからプロペラの接続での大きい応力に繋がり、早期の構成要素故障と交換及び修理費用増加とをもたらす。更に、作動中の構成要素故障による破壊的な影響を回避するために、航空機の主要構成要素は、一般的に、厳密な保守工程表に従って故障前にオーバーホールされる。故障前保守オーバーホール間の作動期間（オーバーホール間時間又はＴＢＯ）は、乗物作動時間と特定構成要素の予想される寿命予想値とに基づいている。従って、プロペラ駆動式航空機に関して、ハブ上の応力増大は、故障構成要素の修理及び交換の増加による乗物運用コストに影響を及ぼすだけでなく、減少したＴＢＯによる保守費用増加をももたらす場合がある。更に、プロペラがさらされる応力のために、プロペラは、一般的に、エンジンよりも遥かに短い寿命と遥かに短いＴＢＯを有する。

本発明の開示の教示は、乗物運用コストを低減して多くのタイプの乗物に使用することができる改良されたより効率的なモータを提供することが望ましいことを認めている。以下に、モータの回転子及びプロペラを単一可動構成要素に結合することにより、低減された運用コスト、及び他の望ましい特徴を提供することができるプロペラ駆動式乗物用の複雑さを低減したリングモータ設計を説明する。回転子とプロペラの結合により、ハブを通してプロペラを駆動する必要がなくなり、その結果、燃費を増加させることのあるモータ起因の動力損失を最小にする。更に、開示する実施形態は、ハブへのモータの応力を低減することができ、それによって構成要素寿命及びＴＢＯを増加させることができる。更に、プロペラブレードをブレードの空力中心で回転子支持リングに取り付けることにより、開示する実施形態は、最大トルクを必要とする場所及びプロペラブレードからの最大推力が供給される場所でモータからプロペラブレードへ動力を印加する。プロペラブレードをブレードの空力中心で回転子支持リングに取り付けることにより、燃費、構成要素寿命、及びＴＢＯの改善をもたらすことができる。例えば、その空力中心で取り付けたプロペラブレードと共に回転子支持リングを駆動する電気モータを利用する実施形態において、モータとブレードのＴＢＯは等しいとすることができ、実質的に無限とすることができる。

図１は、ある一定の実施形態により複雑さを低減したリングモータを利用することができる例示的乗物１００を示している。乗物１００は、１又は２以上のモータ１２０（例えば、１２０ａ及び１２０ｂ）と制御システム１３０とを含むことができる。制御システム１３０は、あらゆる適切な手段によってモータ１２０に通信的に結合される。図示の例では、乗物１００は航空機であり、２つのモータ１２０ａ及び１２０ｂを含む。一部の実施形態において、乗物１００はあらゆる他の適切なプロペラ駆動式乗物とすることができる。一例として限定ではなく、乗物１００は、無人航空機（ＵＡＶ）、航空機（例えば、飛行機、ヘリコプターなど）、水上又は水中船舶、ホバークラフト、又はあらゆる他の適切な乗物とすることができる。

一般的に、乗物１００は移動を生成するために１又は２以上のモータを利用する。モータ１２０は、図１に示すように水平構成に向けることができ、又は垂直構成に向けることができる（すなわち、ヘリコプター、バイコプター、トリコプター、クワッドコプターなど）。一部の実施形態において、制御システム１３０は、電力又は制御信号を１又は２以上のモータ１２０に与え、モータ１２０を回転させて推力を生成させる。モータ１２０が生成した推力は、乗物１００の移動を引き起こす。

一部の実施形態において、乗物１００は、図１に示すのと同じ方向への移動を与えるために、同じ大きさと向きの１又は２以上のモータ１２０を含むことができる。別の実施形態において、乗物１００は、同じか又は異なる方向への移動を与えるために、異なる大きさと向きの１又は２以上のモータ１２０を含むことができる。一例として、モータ１２０ａは乗物１００の前進移動をもたらす推力を与えるように向けることができるが、一方、モータ１２０ｂは乗物１００の後退移動をもたらす推力を与えるように向けることができる。別の例として、乗物１００は、大きいモータ１２０ａと小さいモータ１２０ｂを含むことができる。この例では、モータ１２０ａは、特定速度での乗物１００の前進移動をもたらす推力を与えるように向けることができるが、一方、モータ１２０ｂは、前進移動より低速度での乗物１００の後退移動をもたらす推力を与えるように向けることができる。

一部の実施形態において、乗物１００は、複数方向への乗物１００の移動を与える１又は２以上のモータ１２０を含むことができる。一例として、乗物１００は、望ましい方向への移動を達成するようにモータからの推力を向ける固定子ピッチブレード（例えば、以下で説明する固定子ピッチブレード２４０ａ−２４０ｎ）によって前方又は逆方向への移動を与える単一モータ１２０を含むことができる。一部の実施形態において、１又は２以上のモータ１２０は、モータにより生成される推力が乗物１００の移動を妨げるか又は止めるように向けるか又は調節可能にすることができる。例えば、モータ１２０は、モータ１２０により生成される推力を乗物１００の移動方向とは反対に向けることによってブレーキとして使用することができる。モータ１２０のある一定の実施形態を図２及び３に関連して以下で詳細に説明する。

一部の実施形態において、制御システム１３０は、モータ１２０に電力又は制御信号を与えることによって乗物１００の移動を制御することができるあらゆる適切な物理的形態のあらゆる適切なシステムとすることができる。一部の実施形態において、制御システム１３０は、１又は２以上の固定子ピッチブレード（例えば、固定子ピッチブレード２４０ａ−２４０ｎ）の移動を制御することによってモータ１２０が生成する推力を誘導することができる。制御システム１３０は、図６に関連して以下で説明するコンピュータシステム６００のようなあらゆる適切なコンピュータシステムとすることができる。一部の実施形態において、制御システム１３０は、コンピュータシステム６００に加えて又はその代わりに特別設計のハードウエアを含むことができる。例えば、制御システム１３０は、ＵＡＶの移動を示すように設計された遠隔制御ユニットとすることができる。

図２及び３は、図１のモータ１２０として使用可能な、複雑さを低減したリングモータ２００を示している。リングモータ２００は、固定子２１０、回転子２５０、及び複数のプロペラブレード２６０（例えば、２６０ａ−２６０ｄ）を含む。一部の実施形態において、固定子２１０の一部分は中心回転子ハブ２７０を通して回転子２５０に結合される。一部の実施形態において、プロペラブレード２６０は、以下で詳細に説明するように、プロペラブレード２６０の空力中心２６５（例えば、２６５ａ−２６５ｄ）で又はそれに近接してあらゆる適切な手段によって回転子２５０に結合される。

一般的に、リングモータ２００は、プロペラブレード２６０を直接に回転子２５０に取り付けることにより、典型的なモータに関連付けられた問題及び非効率性を取り除く。制御システム１３０によって供給されるか又はそうでなければ制御される電流は、固定子２１０の複数の巻線（すなわち、固定子巻線であり、「固定子磁石」とも呼ばれる）に電力を与え、回転子２５０及びプロペラブレード２６０を回転させて推力を生成させる。一部の実施形態において、以下で説明するように複数のピッチブレード２４０を制御して傾けることにより、推力を誘導することができる。

一部の実施形態において、固定子２１０は、固定子支持リング２２０と固定子巻線２３０（すなわち、２３０ａ−２３０ｎ）とを含むことができる。図示の例は、固定子支持リング２２０の外側全周囲に取り付けられた固定子巻線２３０を示すが、一部の実施形態において、固定子巻線２３０は、固定子支持リング２２０の内側に取り付けることができ、又は支持リング２２０に組み込むことができる。更に、一部の実施形態において、固定子巻線２３０は、固定子支持リング２２０周りの周方向に配置された固定子巻線２３０の部分集合を含むことができる。このような実施形態において、その部分集合は、真円周を作るのに必要とされる固定子巻線２３０の数より少ない。一部の実施形態において、固定子巻線２３０は、固定子２１０のコスト及び重量を低減するが、依然として作動を可能にするように、支持リング２２０の周りに等間隔で配置することができる。

一部の実施形態において、リングモータ２００は、複数のピッチブレード２４０（例えば、２４０ａ−２４０ｄ）を含むことができる。一部の実施形態において、ピッチブレード２４０を支持リング２２０に結合させることができる。一部の実施形態において、１又は２以上のピッチブレード２４０は回転可能であり、制御システム１３０によって方向的に制御することができる。例えば、ピッチブレード２４０は、固定子支持リング２２０の中心から半径方向外方に延びる軸線の周りに回転するように構成することができる。別の実施形態において、ピッチブレード２４０は静止しており、ただ予め決められた方向の推力を可能にするだけである。

一部の実施形態において、回転子２５０は、回転子支持リング２８０、回転するプロペラとして機能するように構成された複数のプロペラブレード２６０（例えば、２６０ａ−２６０ｄ）、及び複数の磁極２９０（例えば、２９０ａ−２９０ｎ）を含むことができる。一部の実施形態において、プロペラブレード２６０は、回転子支持リング２８０と共に又はそうでなければそれに組み込んで製造され、その結果、単一かつ均一なユニットを形成する。例えば、プロペラブレード２６０及び回転子支持リング２８０は、プラスチック又は金属のようなあらゆる適切な材料を使用する付加製造（例えば、３次元印刷）を使用して一緒に形成することができる。

一部の実施形態において、各プロペラブレード２６０は、空力中心２６５及び接続点２６７を含むことができる。一般的に、空力中心２６５は、プロペラブレード２６０に作用する全ての力（すなわち、抗力及び印加トルク）を所望方向の移動を生成する単一力に結合するという解決を可能にするプロペラブレード２６０上の位置である。言い換えれば、最大トルク（ブレードの回転移動）は、ブレードが最大推力（乗物全体の前方移動）を加えるのと同じ点でブレードに加えられる。一部の実施形態において、空力中心２６５は、モータ２００からのトルクを最も効率的に推力に変換するプロペラブレード２６０上の位置とすることができる。ハブ２７０ではなく、プロペラブレード２６０の空力中心でトルクを加えることにより、典型的なハブ駆動プロペラの片持梁問題は低減され、又は完全に取り除かれる。

接続点２６７は、プロペラブレード２６０が回転子支持リング２８０に結合する位置であり、プロペラブレード２６０に沿うあらゆる適切な位置とすることができる。一部の実施形態において、プロペラブレード２６０は実質的に回転子支持リング２８０を超えて延びず、接続点２６７とプロペラブレード２６０の先端との距離は、ゼロからプロペラブレード全長の５％までの間とすることができる。一部の実施形態において、プロペラブレード２６０は回転子支持リング２８０を超えて延びることができ、接続点２６７は空力中心２６５に近接するか又はそれに等しいとすることができる（すなわち、接続点２６７と空力中心は同じ位置とすることができる）。接続点２６７の空力中心への近接度は、乗物１００の大きさとシステム必要性とに基づいてかなり変わる。一部の実施形態において、接続点２６７と空力中心２６５の距離は、プロペラブレード２６０の全長の５から１０％までとすることができる。別の実施形態において、接続点２６７と空力中心２６５の距離は、プロペラブレード２６０の全長の１から５％まで又は０から１％までとすることができる。

一部の実施形態において、固定子２１０の中心部分は回転子ハブ２７０に結合され、回転子ハブ２７０は、更に回転子２５０（又はその一部）に結合される。一部の実施形態において、固定子２１０は、ロッド及び軸受接続部のような剛性接続部を通じてハブ２７０に結合される。

一部の実施形態において、回転子磁極２９０は、回転子支持リング２８０の内側全周囲に取り付けられる。一部の実施形態において、回転子磁極２９０は、支持リング２８０の外側に取り付けることができ、又は回転子支持リング２８０の中に組み込むことができる。一部の実施形態において、回転子磁極２９０は、回転子支持リング２８０周りの周方向に配置された磁極の部分集合を含むことができる。このような実施形態において、その部分集合は、真円周を作るのに必要とされる回転子磁極２９０の数よりも少ない。一部の実施形態において、回転子磁極２９０は、回転子２５０のコスト及び重量を低減するが、依然として作動を可能にするように、回転子支持リング２８０の周りに等間隔で配置することができる。

一部の実施形態において、リングモータ２００の構成要素（例えば、固定子２１０、回転子２５０、及びプロペラブレード２６０）は、あらゆる望ましい用途に対して望ましい推力を得るために、一緒に又は別々にスケーリングすることができる。例えば、リングモータ２００は、有人機及び小型の無人ＵＡＶに対して適切なスケールを有することができる。一部の実施形態において、２又は３以上のリングモータ２００を利用して望ましい推力を生成することができる。本発明の開示は、あらゆるプロペラ駆動式乗物で利用されるリングモータ２００の適切な数、大きさ、及び向きを予想することができる。

作動中、制御システム１３０は、固定子２１０の固定子巻線２３０に電力を供給するか又はそうでなければ電力を制御して回転子磁極２９０に磁場を誘導し、それによって回転子２５０を回転させる。回転子２５０の回転はプロペラブレード２６０を回転させ、それによって推力を生成する。一部の実施形態において、ピッチブレード２４０は、その推力を制御するか又は誘導して乗物１００の移動を生成する。一部の実施形態において、１又は２以上のピッチブレード２４０は回転可能であり、乗物１００の多方向又は多次元移動を可能にするために、制御システム１３０によって方向的に制御することができる。一部の実施形態において、多方向又は多次元移動はまた、上述とは異なるか又は同様な大きさの複数のリングモータ２００を利用することによって生成することができる。

図４Ａ及び４Ｂは、図１のモータ１２０として使用可能な、複雑さを低減したリングモータ４００を示している。上述のリングモータ２００と同様に、リングモータ４００は、固定子支持リング２２０、回転子支持リング２８０、複数のプロペラブレード２６０、中心回転子ハブ２７０、及び複数の固定子ピッチブレード２４０を含む。更に、モータ４００はまた、モータ４００の構成要素を保護するためのカバーを提供するダクトケーシング４１０を含む。更に、固定子ピッチブレード２４０が固定子支持リング２２０に結合された図２及び３のモータ２００とは違って、モータ４００の固定子ピッチブレード２４０は、固定子支持リング２２０とは別とすることができるダクト式ファン固定子４２０に結合される。

図５Ａ及び５Ｂは、図２、３、４Ａ、及び４Ｂの複雑さを低減したリングモータ２００及び４００に使用可能な回転子支持リング２８０及び固定子支持リング２２０の実施形態を示している。上記に及び図５Ａ及び５Ｂにより詳細に示すように、固定子支持リング２２０は固定子巻線２３０を含み、回転子支持リング２８０は回転子磁極２９０を含む。一部の実施形態において、固定子巻線２３０はソレノイドとすることができ、回転子磁極２９０は永久磁石とすることができる。一部の実施形態において、回転子磁極２９０は約１２ｍｍの幅を含むことができる。一部の実施形態において、回転子磁極２９０と固定子支持リング２２０に最も近い回転子支持リングの縁部との間の距離は、約１ｍｍとすることができる。

一部の実施形態において、固定子巻線２３０は、図５Ａ及び５Ｂに示すように、間隙５１０を含む固定子支持リング２２０内の空洞に収容することができる。一部の実施形態において、間隙５１０を取り囲む固定子支持リング２２０の部分は図示のように先細とすることができる。一般的に、全磁力線は、固定子支持リング２２０及び回転子支持リング２８０の内部に閉じ込められ、固定子支持リング２２０及び回転子支持リング２８０は鋳鉄のような強磁性材料から製造することができる。これらの磁力線は、間隙５１０を通る以外には漏れ出ることができない。間隙５１０周りの開口部を先細にすることで、磁力線の相互作用する領域が増加し、磁力線は、固定子巻線２３０を収容する空洞内により効率的に案内される。これは、回転子支持リング２８０と固定子支持リング２２０の間の間隙を可能な限り小さく保つことに加えて、モータ２００及び４００の効率を増加させるのに役立つ。

図６は、例示的コンピュータシステム６００を説明している。コンピュータシステム６００は、図１の制御システム１３０によって利用することができる。特定の実施形態において、１又は２以上のコンピュータシステム６００は、本明細書に説明するか又は図示する１又は２以上の方法の１又は２以上の段階を実行する。特定の実施形態において、１又は２以上のコンピュータシステム６００は、本明細書に説明するか又は図示する機能を提供する。特定の実施形態において、１又は２以上のコンピュータシステム６００上で実行されるソフトウエアは、本明細書に説明するか又は図示する１又は２以上の方法の１又は２以上の段階を実行し、又は本明細書に説明するか又は図示する機能を提供する。特定の実施形態は、１又は２以上のコンピュータシステムの１又は２以上の部分を含む。本明細書において、コンピュータシステムへの言及は、該当する場合はコンピュータデバイスを包含することができ、逆も同様である。更に、コンピュータシステムへの言及は、該当する場合は１又は２以上のコンピュータシステムを包含することができる。

本発明の開示は、あらゆる適切な数のコンピュータシステム６００を考えている。本発明の開示は、あらゆる適切な物理的形態を取るコンピュータシステム６００を考えている。例示的に限定ではなく、コンピュータシステム６００は、内蔵型コンピュータシステム、システムオンチップ（ＳＯＣ）、シングルボードコンピュータシステム（ＳＢＣ）（例えば、コンピュータオンモジュール（ＣＯＭ）又はシステムオンモジュール（ＳＯＭ）など）、デスクトップコンピュータシステム、ラップトップ又はノートブックコンピュータシステム、双方向型キオスク、メインフレーム、コンピュータシステム網、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、サーバ、タブレット型コンピュータシステム、又はこれらの２又は３以上の組合せとすることができる。適切である場合に、コンピュータシステム６００は、１又は２以上のコンピュータシステム６００を含み、集合型又は分散型であり、複数の位置を張り、複数の機械を張り、複数のデータセンターを張り、又は１又は２以上のネットワークに１又は２以上のクラウド構成要素を含むことのできるクラウドに属するとすることができる。適切である場合に、コンピュータシステム６００は、実質的な空間的又は時間的制限なしで、本明細書に説明するか又は図示する１又は２以上の方法の１又は２以上の段階を実行することができる。一例として限定ではなく、１又は２以上のコンピュータシステム６００は、リアルタイム又はバッチモードで、本明細書に説明するか又は図示する１又は２以上の方法の１又は２以上の段階を実行することができる。１又は２以上のコンピュータシステム６００は、適切である場合に、本明細書に説明するか又は図示する１又は２以上の方法の１又は２以上の段階を様々な時間に又は様々な位置で実行することができる。

特定の実施形態において、コンピュータシステム６００は、プロセッサ６０２、メモリ６０４、ストレージ６０６、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース６０８、通信インタフェース６１０、及びバス６１２を含む。本発明の開示は、特定数の特定構成要素を特定配置で有する特定のコンピュータシステムを説明かつ図示するが、本発明の開示は、あらゆる適切な数のあらゆる適切な構成要素をあらゆる適切な配置で有するあらゆる適切なコンピュータシステムを考えている。

特定の実施形態において、プロセッサ６０２は、コンピュータプログラムを構成するものなどの命令を実行するためのハードウエアを含む。一例として限定ではなく、命令を実行するために、プロセッサ６０２は、内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリ６０４、又はストレージ６０６から命令を取り出して（又は取得して）それらを解読して実行し、次に１又は２以上の結果を内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリ６０４、又はストレージ６０６に書き込む。特定の実施形態において、プロセッサ６０２は、データ、命令、又はアドレスのための１又は２以上の内部キャッシュを含むことができる。本発明の開示は、適切である場合に、あらゆる適切な数のあらゆる適切な内部キャッシュを含むプロセッサ６０２を考えている。一例として限定ではなく、プロセッサ６０２は、１又は２以上の命令キャッシュ、１又は２以上のデータキャッシュ、及び１又は２以上の変換索引バッファ（ＴＬＢ）を含むことができる。命令キャッシュ内の命令は、メモリ６０４又はストレージ６０６内の命令のコピーとすることができ、命令キャッシュはプロセッサ６０２によるそれらの命令の取り出しを高速化することができる。データキャッシュ内のデータは、プロセッサ６０２で実行される命令がそれに対して演算するメモリ６０４又はストレージ６０６内のデータ、引き続きプロセッサ６０２で実行される命令によるアクセスのための又はメモリ６０４又はストレージ６０６への書込みのためのプロセッサ６０２で以前に実行された命令の結果、又は他の適切なデータのコピーとすることができる。データキャッシュは、プロセッサ６０２による読取又は書込作動を高速化することができる。ＴＬＢは、プロセッサ６０２のための仮想アドレス変換を高速化することができる。特定の実施形態において、プロセッサ６０２は、データ、命令、又はアドレスのための１又は２以上の内部レジスタを含むことができる。本発明の開示は、適切である場合に、あらゆる適切な数のあらゆる適切な内部レジスタを含むプロセッサ６０２を考えている。適切である場合に、プロセッサ６０２は、１又は２以上の演算論理ユニット（ＡＬＵ）を含み、マルチコアプロセッサであり、又は１又は２以上のプロセッサ６０２を含むとすることができる。本発明の開示は特定のプロセッサを説明かつ図示するが、本発明の開示はあらゆる適切なプロセッサを考えている。

特定の実施形態において、メモリ６０４は、プロセッサ６０２を実行する命令又はプロセッサ６０２がそれに対して演算するデータを格納するための主メモリを含む。一例として限定ではなく、コンピュータシステム６００は、ストレージ６０６又は別のソース（例えば、別のコンピュータシステム６００など）からメモリ６０４へ命令をロードすることができる。プロセッサ６０２は、次に、その命令をメモリ６０４から内部レジスタ又は内部キャッシュにロードすることができる。命令を実行するために、プロセッサ６０２は、内部レジスタ又は内部キャッシュから命令を取り出してそれらを解読することができる。命令の実行中又は実行後に、プロセッサ６０２は、１又は２以上の結果（中間結果又は最終結果とすることができる）を内部レジスタ又は内部キャッシュに書き込むことができる。プロセッサ６０２は、次に、それらの結果の１又は２以上をメモリ６０４に書き込むことができる。特定の実施形態において、プロセッサ６０２は、内部レジスタ又は内部キャッシュ内の又はメモリ６０４内の（ストレージ６０６又は他とは対照的に）命令だけを実行し、１又は２以上の内部レジスタ又は内部キャッシュ内の又はメモリ６０４内の（ストレージ６０６又は他とは対照的に）データだけに対して演算する。１又は２以上のメモリバス（各々がアドレスバス及びデータバスを含むことができる）は、プロセッサ６０２をメモリ６０４に結合することができる。バス６１２は、以下に説明するように１又は２以上のメモリバスを含むことができる。特定の実施形態において、１又は２以上のメモリ管理ユニット（ＭＭＵ）は、プロセッサ６０２とメモリ６０４の間に存在して、プロセッサ６０２が要求するメモリ６０４へのアクセスを容易にする。特定の実施形態において、メモリ６０４はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。このＲＡＭは、適切である場合は揮発性メモリとすることができる。適切である場合に、このＲＡＭは、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）又は静的ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）とすることができる。更に、適切である場合に、このＲＡＭは、単一ポート又はマルチポートのＲＡＭとすることができる。本発明の開示は、あらゆる適切なＲＡＭを考えている。メモリ６０４は、適切である場合は１又は２以上のメモリ６０４を含むことができる。本発明の開示は、特定のメモリを説明かつ図示するが、本発明の開示はあらゆる適切なメモリを考えている。

特定の実施形態において、ストレージ６０６は、データ又は命令のための大容量ストレージを含む。一例として限定ではなく、ストレージ６０６は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フロッピーディスクドライブ、フラッシュメモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ドライブ、又はこれらの２又は３以上の組合せを含むことができる。ストレージ６０６は、適切な場合に、取外し可能又は取外し不能（すなわち、固定）媒体を含むことができる。ストレージ６０６は、適切である場合に、コンピュータシステム６００の内部又は外部に存在するものとすることができる。特定の実施形態において、ストレージ６０６は、不揮発性の半導体メモリである。特定の実施形態において、ストレージ６０６は読取専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。適切である場合に、このＲＯＭは、マスクプログラムドＲＯＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、電気的書替可能ＲＯＭ（ＥＡＲＯＭ）、又はフラッシュメモリ、又はこれらの２又は３以上の組合せとすることができる。本発明の開示は、あらゆる適切な物理的形態を取る大容量ストレージ６０６を考えている。ストレージ６０６は、適切である場合に、プロセッサ６０２とストレージ６０６間の通信を容易にする１又は２以上のストレージ制御ユニットを含むことができる。適切である場合に、ストレージ６０６は、１又は２以上のストレージ６０６を含むことができる。本発明の開示は特定のストレージを説明かつ図示するが、本発明の開示はあらゆる適切なストレージを考えている。

特定の実施形態において、Ｉ／Ｏインタフェース６０８は、ハードウエア、ソフトウエア、又はその両方を含み、コンピュータシステム６００と１又は２以上のＩ／Ｏデバイス間の通信のための１又は２以上のインタフェースを提供する。コンピュータシステム６００は、適切である場合に、これらのＩ／Ｏデバイスの１又は２以上を含むことができる。これらのＩ／Ｏデバイスの１又は２以上は、人間とコンピュータシステム６００間の通信を可能にすることができる。一例として限定ではなく、Ｉ／Ｏデバイスは、キーボード、キーパッド、マイクロフォン、マウス、プリンタ、スキャナ、スピーカ、スチルカメラ、スタイラス、タブレット、タッチスクリーン、トラックボール、ビデオカメラ、別の適切なＩ／Ｏデバイス、又はこれらの２又は３以上の組合せを含むことができる。Ｉ／Ｏデバイスは、１又は２以上のセンサを含むことができる。本発明の開示は、あらゆる適切なＩ／Ｏデバイスと、それらに対するあらゆる適切なＩ／Ｏインタフェース６０８とを考えている。適切である場合に、Ｉ／Ｏインタフェース６０８は、これらのＩ／Ｏデバイスの１又は２以上を駆動するために１又は２以上のデバイス又はソフトウエアドライバを含むことができる。Ｉ／Ｏインタフェース６０８は、適切である場合に、１又は２以上のＩ／Ｏインタフェース６０８を含むことができる。本発明の開示は、特定のＩ／Ｏインタフェースを説明かつ図示するが、本発明の開示は、あらゆる適切なＩ／Ｏインタフェースを考えている。

特定の実施形態において、通信インタフェース６１０は、ハードウエア、ソフトウエア、又はその両方を含み、コンピュータシステム６００と１又は２以上の別のコンピュータシステム６００又は１又は２以上のネットワークとの間の通信（例えば、パケットベースの通信）のための１又は２以上のインタフェースを提供する。一例として限定ではなく、通信インタフェース６１０は、イーサネット（登録商標）又は他の有線ベースのネットワークと通信するためのネットワークインタフェースコントローラ（ＮＩＣ）又はネットワークアダプタ、又はＷｉ−Ｆｉネットワークのような無線ネットワークと通信するための無線ＮＩＣ（ＷＮＩＣ）、又は無線アダプタを含むことができる。本発明の開示は、あらゆる適切なネットワークとそのためのあらゆる適切な通信インタフェース６１０とを考えている。一例として限定ではなく、コンピュータシステム６００は、アドホックネットワーク、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、又はインターネットの１又は２以上の部分、又はこれらの２又は３以上の組合せと通信することができる。これらのネットワークの１又は２以上のうちの１又は２以上の部分は、有線又は無線とすることができる。一例として、コンピュータシステム６００は、無線ＰＡＮ（ＷＰＡＮ）（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） ＷＰＡＮなど）、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク、Ｗｉ−ＭＡＸネットワーク、携帯電話ネットワーク（例えば、汎ヨーロッパデジタル移動通信システム（ＧＳＭ（登録商標）））、又は他の適切な無線ネットワーク、又はこれらの２又は３以上の組合せと通信することができる。コンピュータシステム６００は、適切である場合に、これらのネットワークのいずれかに対するあらゆる適切な通信インタフェース６１０を含むことができる。通信インタフェース６１０は、適切である場合に、１又は２以上の通信インタフェース６１０を含むことができる。本発明の開示は、特定の通信インタフェースを説明かつ図示するが、本発明の開示はあらゆる適切な通信インタフェースを考えている。

特定の実施形態において、バス６１２は、コンピュータシステム６００の構成要素を相互に結合するハードウエア、ソフトウエア、又はその両方を含む。一例として限定ではなく、バス６１２は、アクセラレーテッドグラフィックポート（ＡＧＰ）又は他のグラフィックバス、拡張業界標準アーキテクチャ（ＥＩＳＡ）、フロントサイドバス（ＦＳＢ）、ハイパトランスポート（ＨＴ）相互接続、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、インフィニバンド相互接続、ローピンカウント（ＬＰＣ）、メモリバス、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、ペリフェラルコンポーネント相互接続（ＰＣＩ）バス、ＰＣＩエクスプレス（ＰＣＩｅ）バス、シリアルアドバンスドテクノロジアタッチメント（ＳＡＴＡ）バス、ビデオエレクトロニクススタンダードアソシエーションローカル（ＶＬＢ）バス、又は別の適切なバス、又はこれらの２又は３以上の組合せを含むことができる。バス６１２は、適切である場合は１又は２以上のバス６１２を含むことができる。本発明の開示は、特定のバスを説明かつ図示するが、本発明の開示はあらゆる適切なバス又は相互接続を考えている。

コンピュータシステム６００の構成要素は、一体化するか又は分離することができる。一部の実施形態において、コンピュータシステム６００の構成要素の各々は、単一シャーシ内に収容することができる。コンピュータシステム６００の作動は、より多く、より少ない、又は他の構成要素によって実行することができる。更に、コンピュータシステム６００の作動は、ソフトウエア、ハードウエア、他の論理部、又はこれらのあらゆる適切な組合せを含むことのできるあらゆる適切な論理部を使用して実行することができる。

本明細書において、１又は複数のコンピュータ可読非一時的ストレージ媒体は、適切である場合に、１又は２以上の半導体ベースの又は他の集積回路（ＩＣ）（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）など）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ハイブリッドハードドライブ（ＨＨＤ）、光ディスク、光ディスクドライブ（ＯＤＤ），光磁気ディスク、光磁気ドライブ、フロッピーディスケット、フロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ）、磁気テープ、半導体ドライブ（ＳＳＤ）、ＲＡＭドライブ、セキュアデジタルカード又はドライブ、あらゆる他の適切なコンピュータ可読非一時的ストレージ媒体、又はこれらの２又は３以上のあらゆる適切な組合せを含むことができる。コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体は、適切である場合に、揮発性、不揮発性、又は揮発性と不揮発性の組合せとすることができる。本明細書において、別途明確に又は文脈により別途指摘しない限り、「又は」は網羅的であって排他的ではない。従って、本明細書では、別途明確に又は文脈により別途指摘しない限り、「Ａ又はＢ」は、「Ａ、Ｂ，又はその両方」を意味する。更に、「及び」は、別途明確に又は文脈により別途指摘しない限り、両方と別々の両方である。従って、本明細書では、別途明確に又は文脈により別途指摘しない限り、「Ａ及びＢ」は、「ＡとＢ、両方で又は別々で」を意味する。

本発明の開示の範囲は、本明細書に説明するか又は図示する例示的実施形態に対する当業者が理解することになる全ての修正、代用、変形、改造、及び修正を含む。本発明の開示の範囲は、本明細書に説明するか又は図示する実施例に限定されない。更に、本発明の開示では本明細書のそれぞれの実施形態を特定の構成要素、要素、機能、作動、又は段階を含むとして説明かつ図示したが、これらの実施形態のいずれもは、当業者が理解することになる本明細書のどこかで説明するか又は図示する構成要素、要素、機能、作動、又は段階の全てのあらゆる組合せ又置換を含むことができる。更に、特許請求の範囲における特定の機能を実行するように適応される、配置される、機能を含む、構成される、可能にされる、作動可能である、又は作動する装置又はシステム、又は装置又はシステムの構成要素への言及は、それが又はその特定機能が起動される、オンにされる、又はアンロックされるか否かにかかわらず、その装置、システム、又は構成要素が適応される、配置される、可能である、構成される、可能にされる、作動可能である、又は作動する限り、その装置、システム、構成要素を包含する。

１００ 複雑さを低減したリングモータを利用することができる乗物
１２０ １又は２以上のモータ
１３０ 制御システム

Claims (20)

1. １又は２以上のモータを備え、前記各モータは、
   固定子支持リングの周りに周方向に配置された複数の巻線を有する前記固定子支持リングと、前記固定子支持リングに結合された複数のピッチブレードと、を有する固定子と、
   回転するプロペラとして構成された回転子であって、前記固定子の一部分に結合するように構成された中心ハブと、回転子支持リングの周りに周方向に配置された複数の磁極を有する前記回転子支持リングと、複数のブレードの各特定のブレードが、該特定のブレードの空力中心に近接して前記回転子支持リングに結合されている前記複数のブレードと、を有する前記回転子と、を備え、
   更に、前記固定子の前記複数の巻線への電力を制御することによって前記１又は２以上のモータによって生成される推力を制御するように構成された制御システムを備える、
   乗物。
2. 潜水艇、ホバークラフト、無人航空機（ＵＡＶ）、無人水上乗物、又は無人水中乗物である請求項１に記載の乗物。
3. 航空機又は船舶である請求項１に記載の乗物。
4. 前記回転子は、それらの空力中心で結合されないブレードを有する回転子よりも長いオーバーホール間時間（ＴＢＯ）を有する請求項１に記載の乗物。
5. 前記固定子の前記複数のピッチブレードは、前記固定子支持リングの中心から半径方向に延びる軸線の周りに回転するように構成され、
   前記制御システムは、更に、前記複数のピッチブレードの前記動きを制御するように作動可能である、請求項１に記載の乗物。
6. 前記中心ハブは、ロッド及び軸受接続部を有することを特徴とする請求項１に記載の乗物。
7. 固定子支持リングの周りに周方向に配置された複数の巻線を有する前記固定子支持リングを有する固定子と、
   回転するプロペラとして構成された回転子であって、
   前記固定子の一部分に結合するように構成された中心ハブと、
   回転子支持リングの周りに周方向に配置された複数の磁極を有する前記回転子支持リングと、
   複数のブレードの各特定のブレードが、該特定のブレードの空力中心に近接して前記回転子支持リングに結合されている前記複数のブレードと、を有する前記回転子と、
   前記固定子支持リングに結合された複数のピッチブレードと、
   を備えるモータ。
8. 前記固定子の前記複数の巻線への電力を制御することによって前記回転子を回転させるように構成された制御システムを更に備える請求項７に記載のモータ。
9. 前記固定子の前記複数のピッチブレードは、前記固定子支持リングの中心から半径方向に延びる軸線の周りに回転し、それによって該複数のピッチブレードのピッチを調節するように構成される請求項７に記載のモータ。
10. 前記複数のピッチブレードの前記移動を制御するように構成された制御システムを更に備える請求項９に記載のモータ。
11. 固定子支持リングの周りに周方向に配置された複数の巻線を有する固定子支持リングを有する固定子と、
    回転するプロペラとして構成された回転子であって、
    前記固定子の一部分に結合するように構成された中心ハブと、
    回転子支持リングの周りに周方向に配置された複数の磁極を有する前記回転子支持リングと、
    複数のブレードの各特定のブレードが前記回転子支持リングに結合されている前記複数のブレードと、を有する回転子と、
    を備えるモータ。
12. 前記固定子の前記複数の巻線への電力を制御することによって前記回転子を回転させるように構成された制御システムを更に備える請求項１１に記載のモータ。
13. 前記固定子は、前記固定子支持リングに結合された複数のピッチブレードを更に備える請求項１１に記載のモータ。
14. 前記固定子の前記複数のピッチブレードは、前記固定子支持リングの中心から半径方向に延びる軸線の周りに回転するように構成される請求項１３に記載のモータ。
15. 前記複数のピッチブレードの前記移動を制御するように構成された制御システムを更に備える請求項１４に記載のモータ。
16. 前記回転子支持リングに結合された前記複数のブレードは、前記特定のブレードの空力中心に近接して結合される請求項１１に記載のモータ。
17. 各特定のブレードが、該特定のブレードの先端に近接して前記回転子支持リングに結合される請求項１１に記載のモータ。
18. 前記複数のブレード及び前記回転子支持リングは、付加製造を使用して単一ユニットとして製造される請求項１１に記載のモータ。
19. 前記中心ハブは、剛性接続部を通じて前記固定子の中心部分に結合するように構成される請求項１１に記載のモータ。
20. 前記剛性接続部は、ロッド及び軸受接続部を有する請求項１９に記載のモータ。

Images