JP2021153386A - ロータリープラットフォームを駆動するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロータリープラットフォームを駆動するための装置を提供する。【解決手段】1つの例示的な装置は、回転軸の周りで回転する回転子プラットフォームを含む。装置はまた、回転子プラットフォームに取り付けられて回転子プラットフォーム磁場を提供するリング磁石を含む。装置はまた、平坦な取り付け面を含む固定子プラットフォームを含む。装置はまた、平坦な取り付け面に沿って配置された複数の導電性構造体を含む。導電性構造体は、回転軸の周りの回転子プラットフォームの回転に応答して、リング磁石に対して所定の距離内に留まる。導電性構造体は、リング磁石と少なくとも部分的に重なる導電経路を画定するために電気的に結合される。装置はまた、電流を導電経路に流す回路を含む。電流は、回転子プラットフォームが回転軸の周りで回転するように回転子プラットフォーム磁場と相互作用する固定子プラットフォーム磁場を発生させる。【選択図】図4C
Description
関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、2016年10月28日に出願された米国特許出願第15/337,525号に基づく優先権を主張し、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
[0001] 本出願は、2016年10月28日に出願された米国特許出願第15/337,525号に基づく優先権を主張し、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 本明細書中で別段に示されない限り、本節に記載される材料は、本出願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、そして本節に含まれることによって先行技術であると承認されるわけではない。
[0003] ロータリージョイント装置は、2つの構造(例えば、固定子と回転子)の間に相対回転を生じさせることによって動作する電気機械システムにおいて、一方の構造と他方の構造との間で電力および/または電気信号を伝達するためにしばしば使用される。ロータリージョイント装置を使用する例示的なシステムは、とりわけ、遠隔感知システム(例えば、RADAR、LIDAR等)およびロボットシステム(例えば、マイクロフォン、スピーカ、ロボット構成要素等を方向付けるためのもの)を含む。
[0004] 一例では、装置は、第1の側面を有する第1のプラットフォームと、第1のプラットフォームの第1の側面と少なくとも部分的に重なる第2の側面を有する第2のプラットフォームとを含む。第1の側面は、第1のプラットフォームの回転軸の周りの第1のプラットフォームの回転に応答して、第2の側面に対して所定の距離内に留まる。この装置はまた、回転軸の周りに円形配置で第1のプラットフォームに取り付けられた複数の磁石を含む。複数の磁石は第1プラットフォーム磁場を提供する。装置はまた、回転軸の周りに実質的に同一平面上に配置された状態で第2のプラットフォームに含まれる複数の導電性構造体を含む。複数の導電性構造体は、導電経路を画定する。装置はまた、電流を導電経路に流す回路を含む。電流は、第1のプラットフォームが回転軸の周りで回転するように第1プラットフォーム磁場と相互作用する第2プラットフォーム磁場を発生させる。
[0005] 別の例では、装置の第2のプラットフォームに対しておよび第1のプラットフォームの回転軸の周りで装置の第1のプラットフォームを回転させるための方法が開示される。第1のプラットフォームは、第1のプラットフォームの回転軸の周りの回転に応答して、第2のプラットフォームに対して所定の距離内に留まる。この方法は、第2のプラットフォームに含まれかつ第1のプラットフォームの回転軸の周りに延びる導電経路に電流を流すことを含む。導電経路は、実質的に同一平面上に配置された複数の導電性構造体によって画定される。電流は、第1のプラットフォームが回転軸の周りで回転するように第1プラットフォーム磁場と相互作用する第2プラットフォーム磁場を発生させる。この方法はまた、電流を変調して回転軸の周りの第1のプラットフォームの向きを調整して目標の向きを達成することを含む。
[0006] さらに別の例では、装置は、回転子プラットフォームの回転軸の周りで回転する回転子プラットフォームを含む。この装置はまた、回転子プラットフォームに取り付けられて回転子プラットフォーム磁場を提供するリング磁石を含む。リング磁石は回転軸と同心である。装置はまた、平坦な取り付け面を含む固定子プラットフォームを含む。装置はまた、平坦な取り付け面に沿って配置された複数の導電性構造体を含む。複数の導電性構造体は、回転軸の周りの回転子プラットフォームの回転に応答して、リング磁石に対して所定の距離内に留まる。複数の導電性構造体は、リング磁石と少なくとも部分的に重なる導電経路を画定する。装置はまた、電流を導電経路に流す回路を含む。電流は、回転子プラットフォームを回転軸の周りで回転させる力を誘導するために回転子プラットフォーム磁場と相互作用する固定子プラットフォーム磁場を発生させる。
[0007] さらに別の例では、装置の第2のプラットフォームに対しておよび第1のプラットフォームの回転軸の周りで装置の第1のプラットフォームを回転させるためのシステムが開示される。第1のプラットフォームは、第1のプラットフォームの回転軸の周りの回転に応答して、第2のプラットフォームに対して所定の距離内に留まる。このシステムは、第2のプラットフォームに含まれかつ第1のプラットフォームの回転軸の周りに延びる導電経路に電流を流すための手段を備える。導電経路は、実質的に同一平面上に配置された複数の導電性構造体によって画定される。電流は、第1のプラットフォームが回転軸の周りで回転するように第1プラットフォーム磁場と相互作用する第2プラットフォーム磁場を発生させる。このシステムはまた、電流を変調して回転軸の周りの第1のプラットフォームの向きを調整して目標の向きを達成するための手段を備える。
[0008] これらおよび他の態様、利点、および代替的態様は、添付の図面を適宜参照しながら以下の詳細な記載を読むことによって当業者には明らかになるであろう。
[0021] 以下の詳細な記載は、添付の図面を参照して、開示される実装形態の様々な特徴および機能を記載する。図面中、文脈上別段の指示がない限り、同様の符号は同様の構成要素を識別する。本明細書に記載の説明に役立つ実装形態は、限定的であることを意味しない。開示された実装形態の特定の態様は、多種多様な異なる構成で配置および組み合わせることができることを当業者は容易に理解するであろう。
I.概要
[0022] 例の中で、ロータリージョイント装置は2つのプラットフォームを含み、それらは、2つのプラットフォーム間の相対的な回転に応答して第1のプラットフォーム(固定子および回転子プラットフォームの一方)の第1の側面が第2のプラットフォーム(固定子および回転子プラットフォームの他方)の第2の側面に対して所定の距離内に留まるように配置される。一例では、2つのプラットフォームは、2つのプラットフォームの共通軸を中心とした2つのプラットフォームのうちのいずれかの回転に応答して(所定の距離だけ分離された)2つのそれぞれの側面間の重なりを維持するように同心状に配置された円形ディスクを含むことができる。
[0022] 例の中で、ロータリージョイント装置は2つのプラットフォームを含み、それらは、2つのプラットフォーム間の相対的な回転に応答して第1のプラットフォーム(固定子および回転子プラットフォームの一方)の第1の側面が第2のプラットフォーム(固定子および回転子プラットフォームの他方)の第2の側面に対して所定の距離内に留まるように配置される。一例では、2つのプラットフォームは、2つのプラットフォームの共通軸を中心とした2つのプラットフォームのうちのいずれかの回転に応答して(所定の距離だけ分離された)2つのそれぞれの側面間の重なりを維持するように同心状に配置された円形ディスクを含むことができる。
[0023] いくつかの実装態様では、装置は、第1のプラットフォームの回転軸の周りに実質的に円形の配置で第1のプラットフォームに取り付けられた複数の磁石も含む。一例では、複数の磁石は、第2のプラットフォームの第2の側面に面するディスクの側面(例えば第1の側面)に円形のディスクの周囲に沿って配置された永久磁石(例えばフェリ磁性体等)として実装することができる。さらに、この例では、各磁石は、円形配置内の隣接する磁石と比較して反対の磁極性を有する第2のプラットフォームに面する磁極を有することができる。この構成では、例えば、磁場成分が隣接する磁石の間に広がり、第1プラットフォーム複合磁場を形成することができる。別の例では、複数の磁石は、リング磁石の隣接するセクタ間で交互になる磁極性を有するように磁化されたプリントリング磁石として実装することができる。
[0024] いくつかの実装形態では、装置はまた、回転軸の周りに実質的に同一平面上に配置された状態で第2のプラットフォームに含まれる複数の導電性構造体を含む。例えば、導電性構造体は、プリント回路基板(PCB)の第1の層に配置されたパターン化トレースまたはトラックとして実装することができる。さらに、場合によっては、第2のプラットフォームは、同じく同一平面上にある(例えば、PCBの第2の層に配置された)第2の複数の導電性構造体も含む。第1の層および第2の層の導電性構造体は、(例えば、PCB「ビア」等を介して)電気的に結合されて、回転軸の周りに延在して複数の磁石のうちの1つまたは複数に少なくとも部分的に重なるコイルを形成し得る。
[0025] いくつかの実装形態では、装置はまた、導電性構造体の1つまたは複数を含む導電経路を通して電流を流す回路も含む。回路は、例えば、とりわけ、電源、電圧調整器、電流増幅器、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、コントローラ、配線の任意の組み合わせを含み得る。結果として、例えば、電流は、導電経路(例えば、コイル)に、複数の磁石に関連する第1プラットフォーム磁場と相互作用する第2プラットフォーム磁場を発生させることができる。さらに、磁場間の相互作用は、第2のプラットフォームに対しておよび回転軸の周りで第1のプラットフォームを回転させる力(および/またはトルク)を誘発することができる。
[0026] この構成では、場合によっては、装置は、2つのプラットフォームに組み込まれたPCBモータによって第1のプラットフォーム(例えば、回転子)の回転を制御することを可能にすることができる。したがって、物理的に別個のアクチュエータが第1のプラットフォームに結合される実装形態の代わりに、この実装形態は、ロータリージョイント装置内の空間のコンパクトかつ/または効率的な使用のために、回転子および固定子プラットフォームに含まれたおよび/または取り付けられた構成要素としてアクチュエータを物理的に実装することによって小型ロータリージョイント構成により適しているかもしれない。
[0027] いくつかの実装形態では、複数の導電性構造体は、回転軸の周りに延びる複数の別々の導電経路を画定するように構成することができる。例えば、回転軸の周りに延びる第1の通電コイルは、導電性構造体のサブセットを電気的に結合することによって形成することができる。さらに、導電性構造体の別のサブセットを電気的に結合することによって、第2のコイルを第1のコイルと交互配置することができる。その結果、この例では、第1のプラットフォーム内の複数の磁石と重なる第2のプラットフォームの領域に導電性材料(すなわち複数のコイルまたは巻線)を密に詰めることができ、それにより、装置が第1のプラットフォームに作用する誘導力またはトルクをより正確に制御するために巻線またはコイルの数を選択的に調整することを効率的にできるようにする。したがって、いくつかの実装形態では、複数の導電性構造体は、実質的に均一な距離だけ離間した複数の離間した導電性構造体を含み得る。加えて、いくつかの例では、複数の離間した構造体のうちの隣接する構造体は、それぞれ異なる導電経路またはコイルに含まれてもよい。
[0028] さらに、いくつかの実装形態では、装置は、第2のプラットフォーム内の導電性構造体の円形配置内の2つの特定の隣接する導電性構造体間に間隙を含むことができる。例えば、2つの特定の構造体は、複数の離間した構造体のうちの他の構造体間の実質的に均一な距離よりも大きい距離だけ離間することができる。これらの実装態様では、装置はまた、第1プラットフォーム磁場内および2つの特定の構造体の間に配置されて磁場センサの位置における第1プラットフォーム磁場の特性を示す出力を提供する磁場センサ(例えば、ホール効果センサ等)を含む。例えば、PCB実装形態では、磁場センサおよび2つの特定の導電性構造体をPCBの同じ側または層に沿って配置することができる。あるいは、例えば、2つの特定の導電性構造体をPCBの第1の層に(例えば、第1のプラットフォームに面するPCBの側に沿って)含むことができ、磁場センサをPCBの第2の層に(例えば、第1のプラットフォームに面する側とは反対側のPCBの側に沿って)取り付けることができる。他の例も可能である。
[0029] このプロセスを通して、装置は次に、磁場センサからの出力に基づいて回転軸の周りの第1のプラットフォームの向きを決定することができる。例えば、センサは、センサが配置されている間隙または切り欠き領域と少なくとも部分的に重なる2つの隣接する磁石の間の磁場の角度を測定することができる。装置は次に、センサからの角度測定値を処理して追跡し、回転軸の周りの第1のプラットフォームの向きを決定することができる。さらに、2つの特定の構造体間の間隙は、2つの隣接する磁石に関連する磁場と第2のプラットフォーム内の導電性構造体を通って流れる電流に関連する磁場との間の干渉を減らすことを可能にし得る。その結果、例えば、センサ測定の信頼性および精度を向上させることができる。
[0030] この構成では、例えば、装置は、第1のプラットフォームを回転させるアクチュエータと、第1のプラットフォームの向きを測定および/または追跡するためにアクチュエータによって使用されるのと同じ複数の磁石を使用する磁気エンコーダとの機能を組み合わせることができる。そうすることによって、例えば、アクチュエータおよび磁気エンコーダ(または他のタイプのエンコーダ)のための別々の構成要素(例えば、磁石等)を含む装置と比較して、装置のサイズ、組立コスト、およびメンテナンスコストを低減することができる。
[0031] さらに、いくつかの実装形態では、第1のプラットフォーム内の複数の磁石は、複数の磁石のうちの他の磁石の対応する特性と差別化する特性を有するように構成された指標磁石を含み得る。一例では、特性は、複数の磁石の円形配置に対する指標磁石の位置移動または回転変位に関連し得る。他の例では、特性は、特に、磁化強度、磁化方向、および/または磁化パターンの任意の組み合わせに関係し得る。
[0032] いくつかの例では、第1プラットフォーム磁場は、指標磁石に関連する第1プラットフォーム磁場の領域(例えば、指標磁石と指標磁石に隣接する磁石との間に延在する第1プラットフォーム磁場の一部)に不規則性を有することがある。さらに、磁場センサの出力はこの不規則性を示すことができ、装置はこの指示を第1のプラットフォームが回転軸の周りの「指標」向きまたは位置にあることを検出するための基礎として使用することができる。結果として、装置は、第1のプラットフォームの指標向きまたは位置を検出した後に、第1のプラットフォームの回転の範囲および方向を追跡することによって、回転軸の周りの第1のプラットフォームの絶対位置または向きを決定することができる。
[0033] 他の例示的な配置、構成、機能、および動作も可能であり、本明細書において例示的実装形態内でより詳細に記載される。
II.例示的な電気機械システムおよび装置
[0034] 例示的な実施形態を実装することができるシステムおよび装置を、これからさらに詳細に記載する。概して、本明細書に開示されている実施形態は、可動構成要素を含む任意の電気機械システムと共に使用することができる。例示的なシステムは、システムの可動構成要素と他の部分との間のパワーおよび/または信号の伝送を提供することができる。本明細書に記載の説明に役立つ実施形態は、乗り物の他の構成要素とおよび/または互いに通信するセンサおよび車輪などの可動構成要素を有する乗り物を含む。しかしながら、例示的な電気機械システムはまた、とりわけ、センサプラットフォーム(例えば、RADARプラットフォーム、LIDARプラットフォーム、方向検知プラットフォーム等)、ロボット装置、産業用システム(例えば、組立ライン等)、医療機器(例えば、医用撮像装置等)、または移動体通信システムなど、他の装置内に実装され得るかまたは他の装置の形態を取り得る。さらに、「乗り物」という用語は、本明細書では、例えば、とりわけ、空中の乗り物、船舶、宇宙船、車、トラック、バン、セミトレーラートラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード乗り物、倉庫輸送乗り物、農場乗り物、または軌道上を移動するキャリヤ(例えば、ジェットコースター、トロリー、トラム、列車等)を含むあらゆる移動物体を包含するように広く解釈されることに留意されたい。
[0034] 例示的な実施形態を実装することができるシステムおよび装置を、これからさらに詳細に記載する。概して、本明細書に開示されている実施形態は、可動構成要素を含む任意の電気機械システムと共に使用することができる。例示的なシステムは、システムの可動構成要素と他の部分との間のパワーおよび/または信号の伝送を提供することができる。本明細書に記載の説明に役立つ実施形態は、乗り物の他の構成要素とおよび/または互いに通信するセンサおよび車輪などの可動構成要素を有する乗り物を含む。しかしながら、例示的な電気機械システムはまた、とりわけ、センサプラットフォーム(例えば、RADARプラットフォーム、LIDARプラットフォーム、方向検知プラットフォーム等)、ロボット装置、産業用システム(例えば、組立ライン等)、医療機器(例えば、医用撮像装置等)、または移動体通信システムなど、他の装置内に実装され得るかまたは他の装置の形態を取り得る。さらに、「乗り物」という用語は、本明細書では、例えば、とりわけ、空中の乗り物、船舶、宇宙船、車、トラック、バン、セミトレーラートラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード乗り物、倉庫輸送乗り物、農場乗り物、または軌道上を移動するキャリヤ(例えば、ジェットコースター、トロリー、トラム、列車等)を含むあらゆる移動物体を包含するように広く解釈されることに留意されたい。
[0035] 図1は、例示的実施形態による乗り物100を示す。特に、図1は、乗り物100の右側面図、正面図、後面図、および上面図を示している。図1では、乗り物100は車として示されているが、上述のように、他の種類の乗り物も可能である。さらに、乗り物100は自律的に動作するように構成することができるが、本明細書に記載の実施形態は、自律的に動作するように構成されていない、または半自律的に動作するように構成される乗り物にも適用可能である。したがって、乗り物100は限定的であることを意味しない。示されるように、乗り物100は、5つのセンサユニット102、104、106、108、および110と、車輪112によって例示される4つの車輪とを含む。
[0036] いくつかの実施形態では、センサユニット102〜110は、他の可能性の中でもとりわけ、全地球測位システムセンサ、慣性測定ユニット、無線検出および測距(RADAR:radio detection and ranging)ユニット、カメラ、レーザ距離計、光検出および測距(LIDAR:light detection and ranging)ユニット、または音響センサなどのセンサの任意の組み合わせを含み得る。
[0037] 図示のように、センサユニット102は、車輪112が取り付けられている乗り物100の底面とは反対側の乗り物100の上面に取り付けられている。また、センサユニット104〜110は、乗り物100の上面以外の各側面にそれぞれ取り付けられている。図示のように、センサユニット104は乗り物100の前面に位置付けられ、センサ106は乗り物100の後面に位置付けられ、センサユニット108は乗り物100の右側面に位置付けられ、センサユニット110は乗り物100の左側面に位置付けられる。
[0038] センサユニット102〜110は乗り物100上の特定の位置に取り付けられるように示されているが、いくつかの実施形態では、センサユニット102〜110は乗り物100の内側または外側のいずれかの他の位置に取り付けることができる。例えば、図示のようにセンサユニット108は乗り物100の後方確認ミラーに取り付けられているが、センサユニット108は乗り物100の右側面に沿った別の場所に位置付けられてもよい。さらに、5つのセンサユニットが示されているが、いくつかの実施形態では、より多いまたは少ないセンサが乗り物100に含まれてもよい。しかしながら、例示のために、センサユニット102〜110は図示のように位置付けられている。
[0039] いくつかの実施形態では、センサユニット102〜110のうちの1つまたは複数は、センサを移動可能に取り付けることができる1つまたは複数の可動マウントを含むことができる。可動マウントは、例えば回転プラットフォームを含み得る。代替的または追加的に、可動マウントは傾斜プラットフォームを含み得る。傾斜プラットフォームに取り付けられたセンサは、例えば、所与の範囲の角度および/または方位角内で傾斜させることができる。可動マウントは他の形態も取り得る。
[0040] いくつかの実施形態では、センサユニット102〜110の1つまたは複数は、センサおよび/または可動マウントを動かすことによってセンサユニット内のセンサの位置および/または向きを調整するように構成された1つまたは複数のアクチュエータを含み得る。例示的なアクチュエータは、とりわけ、原動機、空気圧アクチュエータ、油圧ピストン、継電器、ソレノイド、および圧電アクチュエータを含む。
[0041] 図示のように、乗り物100は、乗り物を駆動面に沿って移動させるべく回転するように構成された車輪112などの1つまたは複数の車輪を含む。いくつかの実施形態では、車輪112は、車輪112のリムに結合された少なくとも1つのタイヤを含み得る。この目的のために、車輪112は、金属とゴムの任意の組み合わせ、または他の材料の組み合わせを含み得る。乗り物100は、示されているものに加えて、または示されているものの代わりに、1つまたは複数の他の構成要素を含むことができる。
[0042] 図2は、例示の実施形態による、乗り物200の簡略ブロック図である。乗り物200は、例えば乗り物100と同様であり得る。示されるように、乗り物200は、推進システム202、センサシステム204、制御システム206、周辺機器208、およびコンピュータシステム210を含む。他の実施形態では、乗り物200は、より多い、より少ない、または異なるシステムを含み得、各システムは、より多い、より少ない、または異なる構成要素を含み得る。さらに、示されているシステムおよび構成要素は、任意の数の方法で組み合わせるまたは分割することができる。
[0043] 推進システム202は、乗り物200に動力運動を提供するように構成することができる。図示のように、推進システム202は、エンジン/原動機218、エネルギー源220、トランスミッション222、および車輪/タイヤ224を含む。
[0044] エンジン/原動機218は、内燃機関、電動機、蒸気機関、およびスターリングエンジンの任意の組み合わせであり得るかまたはそれらを含み得る。他の原動機およびエンジンも同様に可能である。いくつかの実施形態では、推進システム202は複数の種類のエンジンおよび/または原動機を含み得る。例えば、ガソリン−電気ハイブリッド車は、ガソリンエンジンと電動機とを含むことができる。他の例も可能である。
[0045] エネルギー源220は、エンジン/原動機218に全体的にまたは部分的に動力を供給するエネルギー源であり得る。すなわち、エンジン/原動機218は、エネルギー源220を機械的エネルギーに変換するように構成され得る。エネルギー源220の例には、ガソリン、ディーゼル、プロパン、他の圧縮ガス系燃料、エタノール、太陽電池パネル、電池、および他の電力源が含まれる。エネルギー源220は、追加的または代替的に、燃料タンク、電池、コンデンサ、および/またはフライホイールの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、エネルギー源220は、乗り物200の他のシステムにもエネルギーを供給することができる。
[0046] トランスミッション222は、エンジン/原動機218から車輪/タイヤ224に機械的動力を伝達するように構成することができる。このために、トランスミッション222は、ギアボックス、クラッチ、差動装置、駆動シャフト、および/または他の要素を含むことができる。トランスミッション222が駆動シャフトを含む実施形態では、駆動シャフトは、車輪/タイヤ224に結合されるように構成されている1つまたは複数のアクスルを含むことができる。
[0047] 乗り物200の車輪/タイヤ224は、一輪車、二輪車/オートバイ、三輪車、または車/トラックの四輪形式を含む様々な形式で構成することができる。6つ以上の車輪を含むものなど、他の車輪/タイヤ形式も同様に可能である。いずれの場合も、車輪/タイヤ224は、他の車輪/タイヤ224に対して差動的に回転するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、車輪/タイヤ224は、トランスミッション222に固定的に取り付けられる少なくとも1つの車輪と、駆動面と接触する可能性のある車輪のリムに結合される少なくとも1つのタイヤとを含み得る。車輪/タイヤ224は、金属とゴムの任意の組み合わせ、または他の材料の組み合わせを含み得る。推進システム202は、追加的または代替的に、示されたもの以外の構成要素を含み得る。
[0048] センサシステム204は、乗り物200および/または乗り物200が配置されている環境に関する情報を感知するように構成された任意の数のセンサ、ならびにセンサの位置および/または向きを修正するように構成された1つまたは複数のアクチュエータ236を含み得る。図示のように、センサシステム204は、全地球測位システム(GPS)226、慣性測定ユニット(IMU)228、RADARユニット230、レーザ距離計および/またはLIDARユニット232、ならびにカメラ234を含む。センサシステム204は、例えば、乗り物200の内部システム(例えば、O2モニタ、残量計、エンジンオイル温度等)を監視するセンサを含む追加のセンサを同様に含み得る。他のセンサも可能である。いくつかの例では、センサシステム204は、それぞれの位置(例えば、上面、底面、前面、後面、右側面、左側面等)で乗り物にそれぞれ取り付けられた複数のセンサユニットとして実装され得る。
[0049] GPS226は、乗り物200の地理的位置を推定するように構成された任意のセンサ(例えば位置センサ)を含み得る。この目的のために、例えば、GPS226は地球に対する乗り物200の位置を推定するように構成されるトランシーバを含み得る。IMU228は、慣性加速度に基づいて乗り物200の位置および向きの変化を感知するように構成された方向センサの任意の組み合わせを含み得る。例示的なIMUセンサは、加速度計、ジャイロスコープ、他の方向センサ等を含む。RADARユニット230は、無線信号を使用して乗り物200が配置されている環境内の物体を検知するように構成された任意のセンサを含み得る。いくつかの実施形態では、物体を感知することに加えて、RADARユニット230は、物体の速度および/または進行方向を感知するように構成されてもよい。
[0050] レーザ距離計またはLIDARユニット232は、光を使用して乗り物200が配置されている環境内の物体を感知するように構成された任意のセンサを含み得る。特に、レーザ距離計またはLIDARユニット232は、1つまたは複数の光線を発するように構成された1つまたは複数の光源と、1つまたは複数の光線の反射を検出するように構成された検出器とを含み得る。レーザ距離計またはLIDAR232は、コヒーレント(例えば、ヘテロダイン検出を使用して)またはインコヒーレント検出モードで動作するように構成され得る。いくつかの例では、LIDARユニット232は複数のLIDARを含むことができ、各LIDARは乗り物200の周囲の環境の特定の領域を走査するのに適した特定の位置および/または構成を有する。
[0051] カメラ234は、乗り物200の環境の画像を取り込むことができる任意のカメラ(例えば、スチルカメラ、ビデオカメラ等)を含むことができる。アクチュエータ236は、システム204のセンサの1つまたは複数の位置、向きおよび/または指向方向を調整するように構成された任意のタイプのアクチュエータを含むことができる。例示的なアクチュエータは、とりわけ、原動機、空気圧式アクチュエータ、油圧ピストン、継電器、ソレノイド、および圧電アクチュエータを含む。センサシステム204は、追加的または代替的に、示されたもの以外の構成要素を含み得る。
[0052] 制御システム206は、乗り物200および/またはその構成要素の動作を制御するように構成することができる。この目的のために、制御システム206は、操舵ユニット238、スロットル240、制動ユニット242、センサ融合アルゴリズム244、コンピュータビジョンシステム246、ナビゲーションまたは経路設定システム248、および障害物回避システム250を含み得る。
[0053] 操舵ユニット238は、乗り物200の進行方向を調整するように構成された機構の任意の組み合わせとすることができる。スロットル240は、エンジン/原動機218の動作速度、ひいては乗り物200の速度を制御するように構成された機構の任意の組み合わせとすることができる。制動ユニット242は乗り物200を減速するように構成された機構の任意の組み合わせとすることができる。例えば、制動ユニット242は、車輪/タイヤ224の速度を落とすために摩擦を使用することができる。いくつかの例では、制動ユニット242はまた、車輪/タイヤ224の運動エネルギーを電流に変換することができる。
[0054] センサ融合アルゴリズム244は、センサシステム204からのデータを入力として受け取るように構成されたアルゴリズム(またはアルゴリズムを格納するコンピュータプログラム製品)とすることができる。データは、例えば、センサシステム204のセンサで感知された情報を表すデータを含み得る。センサ融合アルゴリズム244は、例えば、カルマンフィルタ、ベイジアンネットワーク、本明細書の方法の機能のいくつかのためのアルゴリズム、または任意の他のアルゴリズムを含み得る。センサ融合アルゴリズム244はさらに、例えば、乗り物100が配置されている環境内の個々の物体および/または特徴の評価、特定の状況の評価、および/または特定の状況に基づいて考えられる衝突の評価を含む、センサシステム204からのデータに基づいて様々な査定を提供するように構成され得る。
[0055] コンピュータビジョンシステム246は、例えば交通信号や障害物を含む、乗り物200が配置されている環境内の物体および/または特徴を識別するために、カメラ234によってキャプチャされた画像を処理および分析するように構成される任意のシステムであり得る。この目的のために、コンピュータビジョンシステム246は、物体認識アルゴリズム、ストラクチャー・フロム・モーション(SFM)アルゴリズム、ビデオトラッキング、または他のコンピュータビジョン技術を使用することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータビジョンシステム246はさらに、環境のマッピング、物体の追跡、物体の速度の推定等を行うように構成することができる。
[0056] ナビゲーションおよび経路設定システム248は、乗り物200の運転経路を決定するように構成された任意のシステムであり得る。ナビゲーションおよび経路設定システム248は、乗り物200の動作中に運転経路を動的に更新するようにさらに構成され得る。いくつかの実施形態では、ナビゲーションおよび経路設定システム248は、乗り物200の運転経路を決定するために、センサ融合アルゴリズム244、GPS226、LIDARユニット232、および/または乗り物200の環境の1つまたは複数の所定のマップからのデータを組み込むように構成され得る。障害物回避システム250は、乗り物200が配置されている環境内の障害物を識別、評価、および回避または別の方法で上手く通り抜けるように構成された任意のシステムとすることができる。制御システム206は、追加的または代替的に、示されたもの以外の構成要素を含み得る。
[0057] 周辺機器208(例えば、入力インターフェース、出力インターフェース等)は、乗り物200が外部センサ、他の乗り物、外部コンピューティング装置、および/またはユーザと対話することを可能にするように構成され得る。この目的のために、周辺機器208は、例えば、無線通信システム252、タッチスクリーン254、マイクロフォン256、および/またはスピーカ258を含み得る。
[0058] 無線通信システム252は、直接または通信ネットワークを介して、1つまたは複数の他の乗り物、センサ、または他のエンティティに無線式に結合するように構成された任意のシステムであり得る。この目的のために、無線通信システム252は、直接または通信ネットワークを介して、他の乗り物、センサ、サーバ、または他のエンティティと通信するためのアンテナおよびチップセットを含み得る。一般に、チップセットまたは無線通信システム252は、とりわけ、ブルートゥース、IEEE802.11(いずれかのIEEE802.11改訂を含む)に記載の通信プロトコル、セルラー技術(GSM、CDMA、UMTS、EV−DO、WiMAX、またはLTEなど)、Zigbee、専用短距離通信(DSRC)、および無線周波数識別(RFID)通信などの無線通信(たとえば、プロトコル)の1つまたは複数のタイプに従って通信するように配置され得る。無線通信システム252は他の形態も取り得る。
[0059] タッチスクリーン254は、乗り物200にコマンドを入力するための入力インターフェースとしてユーザによって使用され得る。この目的のために、タッチスクリーン254は、とりわけ、静電容量感知、抵抗感知、または表面弾性波プロセスを介してユーザの指の位置および動きの少なくとも一方を感知するように構成され得る。タッチスクリーン254は、タッチスクリーン表面に対して平行または平面方向、タッチスクリーン表面に垂直な方向、またはその両方の指の動きを感知することが可能であり得、またタッチスクリーン表面に加えられる圧力のレベルを感知することも可能であり得る。タッチスクリーン254は、1つまたは複数の半透明または透明絶縁層と、1つまたは複数の半透明または透明導電層とから形成されてもよい。タッチスクリーン254は他の形態も取り得る。
[0060] マイクロフォン256は、乗り物200のユーザから音声(例えば、ボイスコマンドまたは他の音声入力)を受信するように構成されてもよい。同様に、スピーカ258は、乗り物200のユーザに音声を出力するように構成されてもよい。周辺機器208は、追加的にまたは代替的に、示されたもの以外の構成要素を含んでもよい。
[0061] コンピュータシステム210は、推進システム202、センサシステム204、制御システム206、および周辺機器208のうちの1つまたは複数にデータを送信し、からデータを受信し、と対話し、および/または、を制御するように構成され得る。このために、コンピュータシステム210は、システムバス、ネットワーク、および/または他の接続機構(図示せず)によって推進システム202、センサシステム204、制御システム206、および周辺機器208のうちの1つまたは複数に通信可能にリンクされ得る。
[0062] 一例では、コンピュータシステム210は、燃料効率を改善するためにトランスミッション222の動作を制御するように構成されてもよい。別の例として、コンピュータシステム210は、カメラ234に環境の画像をキャプチャさせるように構成されてもよい。さらに別の例として、コンピュータシステム210は、センサ融合アルゴリズム244に対応する命令を記憶し実行するように構成されてもよい。他の例も可能である。
[0063] 示されるように、コンピュータシステム210は、プロセッサ212およびデータ記憶装置214を含む。プロセッサ212は、1つまたは複数の汎用プロセッサおよび/または1つまたは複数の専用プロセッサを含むことができる。プロセッサ212が2つ以上のプロセッサを含む限り、そのようなプロセッサは別々にまたは組み合わせて動作することができる。データ記憶装置214は、他の可能性の中でもとりわけ、光学式、磁気式、および/または有機式記憶装置などの1つまたは複数の揮発性および/または1つまたは複数の不揮発性記憶構成要素を含み得、データ記憶装置214はプロセッサ212と全体的にまたは部分的に一体化されてもよい。
[0064] いくつかの実施形態では、データ記憶装置214は、様々な乗り物機能を実行するためにプロセッサ212によって実行可能な命令216(例えば、プログラム論理)を含む。データ記憶装置214は、推進システム202、センサシステム204、制御システム206、および/または周辺機器208のうちの1つまたは複数にデータを送信し、からデータを受信し、と対話し、および/または、を制御するための命令を含む追加の命令も含み得る。いくつかの実施形態では、データ記憶装置214は、センサシステム204内の1つまたは複数のセンサについての較正データも含む。例えば、較正データは、以前に得られたセンサ測定値とセンサへの1つまたは複数の所定の入力との間のマッピングを含み得る。コンピュータシステム210は、追加的または代替的に、示されたもの以外の構成要素を含み得る。
[0065] 電源260は、乗り物200の構成要素の一部または全部に電力を供給するように構成することができる。この目的のために、電源260は、例えば、充電式リチウムイオン電池または鉛蓄電池を含むことができる。いくつかの実施形態では、電池の1つまたは複数のバンクは電力を供給するように構成されることができる。他の電源材料および構成も同様に可能である。いくつかの実施形態では、電源260およびエネルギー源220は、例えばいくつかの全電気自動車のように、1つの構成要素として一緒に実装され得る。
[0066] いくつかの実施形態では、乗り物200は、示されているものに加えてまたはその代わりに1つまたは複数の要素を含むことができる。例えば、乗り物200は、1つまたは複数の追加のインターフェースおよび/または電源を含み得る。他の追加の構成要素も同様に可能である。そのような実施形態では、データ記憶装置214は、追加の構成要素を制御および/またはそれと通信するためにプロセッサ212によって実行可能な命令をさらに含み得る。さらにまた、構成要素およびシステムのそれぞれは乗り物200に一体化されるように示されているが、いくつかの実施形態において、1つまたは複数の構成要素またはシステムは有線または無線接続を用いて乗り物200に取り外し可能に取り付けられるかまたは別の方法で(機械的または電気的に)接続することができる。
III.例示的なロータリージョイントの構成
[0067] 例の中で、ロータリージョイントは、電気機械システムの2つの構造間のインターフェースとして構成されてもよく、2つの構造の一方または両方は、他方の構造に対して回転するか別の方法で移動するように構成される。そのために、いくつかの実装形態では、ロータリージョイントの一部(たとえば、回転子)を例示のシステムの一方の構造に結合し、別の部分(たとえば、固定子)を例示のシステムの他方の構造に結合することができる。追加的または代替的に、いくつかの実装形態では、ロータリージョイントは、互いに回転し合う(または移動し合う)2つの構造間に配置された構造内に含まれてもよい。例えば、例示的なロータリージョイントは、2つのロボットリンクを連結するロボットジョイント内に配置され得る。他の実装形態も同様に可能である。
[0067] 例の中で、ロータリージョイントは、電気機械システムの2つの構造間のインターフェースとして構成されてもよく、2つの構造の一方または両方は、他方の構造に対して回転するか別の方法で移動するように構成される。そのために、いくつかの実装形態では、ロータリージョイントの一部(たとえば、回転子)を例示のシステムの一方の構造に結合し、別の部分(たとえば、固定子)を例示のシステムの他方の構造に結合することができる。追加的または代替的に、いくつかの実装形態では、ロータリージョイントは、互いに回転し合う(または移動し合う)2つの構造間に配置された構造内に含まれてもよい。例えば、例示的なロータリージョイントは、2つのロボットリンクを連結するロボットジョイント内に配置され得る。他の実装形態も同様に可能である。
[0068] 図3は、例示的実施形態による、ロータリージョイントを含む装置300の簡略ブロック図である。例えば、装置300は、任意の乗り物100、200、および/または任意の他の電気機械システムなどの電気機械システムの可動構成要素間のインターフェースとして使用することができる。したがって、例えば、装置300は、とりわけ、センサユニット102、104、106、108、110、センサシステム204に含まれるセンサを取り付ける回転プラットフォームなど、システム(またはサブシステム)の2つの可動構成要素間の動力伝達を容易にするロータリージョイントとして物理的に実装することができる。示されるように、装置300は、第1のプラットフォーム310および第2のプラットフォーム330を含む。
[0069] 第1のプラットフォーム310は、回転子または他の可動構成要素を含むか、またはそれに結合されてもよい。例えば、プラットフォーム310は、プラットフォーム330に対してかつプラットフォーム310の回転軸(例えば、回転子軸)を中心に回転するように構成することができる。したがって、例の中では、プラットフォーム310は、ロータリージョイント構成の回転プラットフォームとして構成することができる。示されるように、プラットフォーム310は、センサ312、コントローラ314、通信インターフェース316、電力インターフェース318、および1つまたは複数の磁石320を含む。
[0070] いくつかの例では、プラットフォーム310は、プラットフォーム310の様々な構成要素を支持および/または取り付けるのに適した任意の固体材料を含み得る。例えば、プラットフォーム310は、プラットフォーム310の通信インターフェース316および/または他の構成要素を取り付けるプリント回路基板(PCB)を含み得る。この場合のPCBはまた、プラットフォーム310の1つまたは複数の構成要素(例えば、センサ312、コントローラ314、通信インターフェース316、電力インターフェース318等)を互いに電気的に結合するための回路(図示せず)を含むことができる。この場合のPCBは、取り付けられた構成要素がプラットフォーム330の対応する側面に面するかまたはその反対側のプラットフォーム310の側面に沿うように配置することができる。この構成により、例えば、プラットフォーム310および330は、プラットフォーム330に対するプラットフォーム310の回転に応答して互いに所定の距離内に留まり得る。
[0071] センサ312は、センサシステム204の1つまたは複数のセンサ、乗り物100に含まれる1つまたは複数のセンサ、および/またはプラットフォーム310に取り付けることができる他の任意のセンサなど、プラットフォーム310に取り付けられたセンサの任意の組み合わせを含み得る。例示的なセンサの非網羅的リストは、他の例の中でもとりわけ、方向センサ(例えば、ジャイロスコープ)、遠隔感知デバイス(例えば、RADAR、LIDAR等)、音響センサ(例えば、マイクロフォン)を含み得る。
[0072] コントローラ314は、第1のプラットフォーム310の構成要素のうちの1つまたは複数を動作させるように構成することができる。そのために、コントローラ314は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、データ記憶装置、論理回路、および/または装置300の1つまたは複数の構成要素を動作させるように構成された任意の他の回路の任意の組み合わせを含むことができる。一実装形態では、コンピューティングシステム210と同様に、コントローラ314は、センサ312、インターフェース316等を操作するためにデータ記憶装置(例えばデータ記憶装置214)に格納されている命令(例えば命令216)を実行する1つまたは複数のプロセッサ(たとえばプロセッサ212)を含む。別の実施形態では、コントローラ314は、代替的にまたは追加的に、装置300の1つまたは複数の構成要素を動作させるために本明細書に記載の機能およびプロセスの1つまたは複数を実行するように配線された回路を含む。一例では、コントローラ314は、センサ312によって収集されたセンサデータを受信し、そのセンサデータを示す変調された電気信号を通信インターフェース316に提供するように構成することができる。例えば、センサデータは、センサ312の測定された向き、周囲環境のスキャン、検出された音、および/またはセンサ312の任意の他のセンサ出力を示し得る。
[0073] 通信インターフェース316は、プラットフォーム310と330との間でデータおよび/または命令を送信(例えば信号302)および/または受信(例えば信号304)するように構成された無線または有線通信構成要素(例えば送信機、受信機、アンテナ、光源、光検出器等)の任意の組み合わせを含み得る。一例では、通信インターフェース316が光通信インターフェースである場合、インターフェース316は、プラットフォーム330に含まれる光検出器による受信のために変調光信号302を発するように構成された1つまたは複数の光源を含むことができる。例えば、信号302は、センサ312によって収集されたセンサデータを示すことができる。さらに、この例では、インターフェース316は、プラットフォーム330から発せられた変調光信号304を受信するための光検出器を含むことができる。例えば、信号304は、プラットフォーム310に結合されたセンサ312および/または他の任意の構成要素を操作するための命令を示し得る。この場合、コントローラ314は、インターフェース316を介して検出された受信した命令に基づいてセンサ312を動作させることができる。
[0074] 電力インターフェース318は、プラットフォーム310と330との間の無線(または有線)電力伝送用に構成された1つまたは複数の構成要素を含み得る。例として、インターフェース318は、プラットフォーム310の1つまたは複数の構成要素(例えば、センサ312、コントローラ314、通信インターフェース316等)に電力を供給するための電流を誘導するために変圧器コイルを通って延びる磁束を受けるように構成された変圧器コイル(図示せず)を含み得る。例えば、変圧器コイルはプラットフォーム330に含まれる対応する変圧器コイルの反対側のプラットフォーム310の中心領域の周りに配置することができる。さらに、例えば、装置300はまた、インターフェース318内の変圧器コイル(および/またはプラットフォーム330内に含まれる変圧器コイル)を通って延び、それぞれの変圧器コイルを通して磁束を案内する磁気コア(図示せず)を含み、それによって2つのプラットフォーム間の電力伝送の効率を改善し得る。他の構成も可能である。
[0075] 磁石320は、鉄、強磁性化合物、フェライト等などの強磁性材料、および/またはプラットフォーム310の第1プラットフォーム磁場を発生させるように磁化される他の任意の材料から形成することができる。
[0076] 一実装形態では、磁石320は、プラットフォーム310の回転軸の周りに実質的に円形の配置で複数の磁石として実装することができる。例えば、磁石320は、プラットフォーム330に向かっておよび/またはそれを通って延びる統合された磁場を生成するように回転軸と同心の円に沿って配置することができる。さらに、例えば、磁石320の隣接する磁石は、プラットフォーム330に面する所与の磁石の表面に沿った所与の磁石の磁極が同様の表面に沿った隣接する磁石の磁極の反対になるように交互の方向に磁化することができる。例えば、この配置では、磁場は所与の磁石の表面からプラットフォーム330に向かって、次いで隣接する磁石の表面に向かって広がり得る。さらに、別の磁場が、所与の磁石の表面からプラットフォーム330に向かって、次いで別の隣接する磁石に向かって広がり得る。
[0077] 別の実装形態では、磁石320は、第1のプラットフォームの回転軸と同心の単一のリング磁石として実装することができる。この実装態様では、リング磁石は、上述の複数の磁石の磁化パターンと同様の磁化パターンを有するように磁化することができる。例えば、リング磁石は、複数のリングセクタ(例えば、それぞれの半径方向軸の間のリング磁石の領域)を有するプリント磁石として実装することができる。この例では、リング磁石の隣接するリングセクタは、プラットフォーム330に面する複数の交互の磁極を定めるように交互の方向に磁化することができる。
[0078] 図示のように、磁石320は任意選択的に指標磁石322を含むことができる。指標磁石322は磁石320のうちの他の磁石の特性と差別化する特性を有するように構成された磁石(例えば強磁性材料等)を含むことができる。
[0079] 磁石320が円形配置の複数の磁石を含む第1の例では、指標磁石322はプラットフォーム310の回転軸に対して第1の距離に配置することができ、磁石320内の他の磁石は回転軸に対して第1の距離とは異なる第2の距離に配置することができる。追加的または代替的に、例えば、指標磁石322は、他の磁石と第2のプラットフォームとの間の実質的に均一な距離に対して第2のプラットフォームに対してオフセット距離に配置することができる。追加的または代替的に、例えば、指標磁石322は、1つまたは複数の隣接する磁石に対して特定の分離距離で配置することができる。この場合、他の磁石は、特定の分離距離とは異なる実質的に均一な分離距離だけ離間することができる。
[0080] 第2の例では、指標磁石322は、磁石320内の他の磁石の第2のサイズとは異なる第1のサイズ(例えば、幅、長さ、深さ等)を有することができる。
[0081] 第3の例では、指標磁石322は、磁石320内の他の磁石の第2の磁化強度とは異なる第1の磁化強度(例えば、磁束密度、磁場強度等)を有するように磁化することができる。
[0082] 第4の例では、指標磁石322は、磁石320内の他の磁石の磁化パターンと比較して異なる磁化パターンを有するように磁化することができる。例えば、指標磁石322の第1の部分は、第1の方向に磁化することでき(例えばN極がプラットフォーム330の方を指向する)、指標磁石322の第2の部分は第1の方向と反対の第2の方向に磁化することができ(例えばS極がプラットフォーム330の方を指向する)、その一方、磁石320内の他の磁石は単一の方向に磁化することができる(例えば、N極またはS極のうちの一方のみがプラットフォーム330の方を向いている)。
[0083] 磁石320が単一のリング磁石を含む第5の例では、指標磁石322は、第1の方向に磁化された第1の部分と、反対方向に磁化された第2の部分とを含む、磁石320の指標リングセクタとして実装することができる。代替的にまたは追加的に、第2の部分は、第1の部分を囲み、指標リングセクタに隣接する2つのリングセクタと接続する磁石320の磁化領域として物理的に実装することができる。
[0084] 磁石320が単一のリング磁石を含む第6の例では、複数の磁石を含む実装形態について上述した様々な差別化特性は、リング磁石の磁化特性を調整することによって同様に実装することができる。一例では、指標リングセクタは、他のリングセクタの実質的に均一なサイズに対して異なるサイズ(例えば、角度幅等)を有することができる。別の例では、指標リングセクタは、他のリングセクタ間の対応する実質的に均一な距離とは異なる距離だけ隣接リングセクタから分離することができる(例えば、リング磁石の減磁領域等によって指標リングセクタを囲む)。
[0085] 第2のプラットフォーム330は、上記の説明に沿って、ロータリージョイント構成の固定子プラットフォームとして構成することができる。例えば、プラットフォーム310の回転軸は、プラットフォーム330に対して所定の距離内に留まりながらプラットフォーム310がプラットフォーム330に対して回転するようにプラットフォーム330を通って延びることができる。示されるように、プラットフォーム330は、コントローラ334、通信インターフェース336、電力インターフェース338、複数の導電性構造体340、回路350および磁場センサ390を含む。したがって、例えば、プラットフォーム330は、プラットフォーム330に取り付けられているか、別の方法でプラットフォーム330に結合されている様々な構成要素を支持するのに適した固体材料の任意の組合せから形成することができる。例えば、プラットフォーム330は、1つまたは複数の構成要素(例えば、インターフェース336、338、センサ390等)を取り付ける回路基板を備えることができる。
[0086] コントローラ390は、例えば、コントローラ314と同様に、様々な物理的実装(例えば、プロセッサ、論理回路、アナログ回路、データ記憶装置等)を有することができる。さらに、それぞれコントローラ314、通信インターフェース316、および信号302と同様に、コントローラ390は通信インターフェース336を操作してデータまたは命令の送信を示す信号304を送信することができる。例えば、コントローラ390は、センサ312および/またはプラットフォーム310の任意の他の構成要素を操作するための命令を示す変調無線信号を提供するようにインターフェース336(例えば、送信機、アンテナ、光源等)を操作することができる。さらに、例えば、コントローラ390は、プラットフォーム310から送信された変調信号302を示す変調電気信号をインターフェース336から受信することができる。
[0087] したがって、通信インターフェース336は、信号302および304を介したプラットフォーム310と330との間の通信を容易にするために、通信インターフェース316と同様に実装することができる。
[0088] 電力インターフェース338は、電力インターフェース318と同様に構成することができ、したがって、プラットフォーム310と330との間の電力伝送を容易にするために電力インターフェース318と連動して動作させることができる。例として、インターフェース338は、変圧器コイル(図示せず)を含むことができ、コントローラ334は変圧器コイルを通して電流を流すように構成することができる。次いで、電流は、電力インターフェース318の対応する変圧器コイル(図示せず)を通って延びる磁束を発生させて、対応する変圧器コイルを通る電流を誘導することができる。したがって、誘導電流は、プラットフォーム310の1つまたは複数の構成要素に電力を供給することができる。さらに、場合によっては、装置300はまた、プラットフォーム310の回転軸に沿っておよび電力インターフェース318および338のそれぞれの変圧器コイル(図示せず)を通って延びる磁気コア(図示せず)を含み得る。例えば、磁気コアは、電力インターフェース338の変圧器コイルによって生成された磁束を電力インターフェース318の変圧器コイルを介して案内して、プラットフォーム310と330との間の電力伝送の効率を改善することができる。
[0089] 導電性構造体340は、磁石320によって生成された第1プラットフォーム磁場と重なるようにプラットフォーム310の回転軸の周りに延在する導電性経路を画定するために互いに電気的に結合される導電性材料(例えば、銅、他の金属等)の部分を含み得る。一例として、導電性構造体340は、プラットフォーム310の回転軸と同心である円に沿って第1の同一平面上に配置された第1の複数の導電性構造体を含むことができる。さらに、この例では、導電性構造体340はまた、第1の複数の導電性構造体と平行に重なるように第2の同一平面上に配置された第2の複数の導電性構造体を含み得る。例えば、回路基板の実装形態では、第1の複数の導電性構造体は回路基板の単一層に沿って配置またはパターン化することができ、第2の複数の導電性構造体は回路基板の別の層に沿って配置またはパターン化することができる。
[0090] 上記の例を続けると、装置300は、例えば、回路基板の2つの層の間の穿孔を通って延びる導電性材料(例えば、ビア)などの複数の電気接点(図示せず)も含むことができる。電気接点は、第1の複数の導電性構造体を第2の複数の導電性構造体に結合して、第1のプラットフォームの磁石320の円形の配列と重なるように回転軸の周りに延びる1つまたは複数の導電コイルを画定する。次いで、回路350(および/またはコントローラ334)は、1つまたは複数の電流を1つまたは複数のコイルに流して、その1つまたは複数のコイル内に延在する第2プラットフォーム磁場を発生させることができる。次に、第1プラットフォーム磁場は第2プラットフォーム磁場と相互作用してプラットフォーム310に作用する力またはトルクを提供することができる。誘導された力は次にプラットフォーム310をその回転軸の周りで回転させることができる。さらに、場合によっては、回路350(および/またはコントローラ334)は、コイルを通って流れる電流を調整することによって第2プラットフォーム磁場を変調することができる。そうすることによって、例えば、装置300は、回転軸の周りのプラットフォーム310の回転の方向または速度を制御することができる。
[0091] したがって、回路350は、導電性構造体340を流れる電流を供給および変調するように構成された、配線、導電材料、コンデンサ、抵抗器、増幅器、フィルタ、比較器、電圧調整器、コントローラ、および/または任意の他の回路の任意の組合せを含み得る。例えば、回路350は、第2プラットフォーム磁場を修正し、それによってプラットフォーム310を回転させるための特定の回転特性(例えば方向、速度等)を達成するために電流を調整するように構成されてもよい。
[0092] 磁場センサ390は、磁石320に関連する第1プラットフォーム磁場の1つまたは複数の特性(例えば、方向、角度、大きさ、磁束密度等)を測定するように構成されてもよい。例えば、センサ390は、磁石320および/または第1プラットフォーム磁場と重なるように配置された1つまたは複数の磁力計を含み得る。例示的なセンサの非網羅的リストは、とりわけ、陽子磁力計、オーバーハウザー効果センサ、セシウム蒸気センサ、カリウム蒸気センサ、回転コイルセンサ、ホール効果センサ、磁気抵抗素子センサ、フラックスゲート磁力計、超伝導量子干渉素子(SQUID)センサ、微小電気機械システム(MEMS)センサ、およびスピン交換緩和フリー(SERF)原子センサを含む。一実装形態では、センサ390は、直交座標系表現(例えば、x−y−z軸成分)または他のベクトル場表現に従ってセンサ390の位置における第1プラットフォーム磁場の角度(および/または大きさ)の指示を出力する3次元(3D)ホール効果センサを含み得る。
[0093] したがって、装置300は、回転軸周りのプラットフォーム310の向きまたは位置を決定するための基礎として、センサ390からの出力を使用することができる。例として、センサ390は、磁石320の2つの隣接する磁石の間に延在する第1プラットフォーム磁場の一部と重なるように配置することができる。第1のプラットフォーム310が回転するにつれて、例えば、その部分の角度はセンサ390の位置において変化し得、したがって、回路350(および/またはコントローラ334)は、2つの隣接する磁石に対するセンサ390の位置を推定するためにセンサ390からの出力をサンプリングすることができる。
[0094] したがって、この構成では、装置300は、プラットフォーム310を作動させること、およびプラットフォーム310の向きを測定すること(例えば、磁気エンコーダ)の両方のための構成要素として磁石320を使用することができる。この構成により、削減されたコストおよびよりコンパクトな設計でアクチュエータおよび磁気エンコーダを提供することができる。
[0095] さらに、いくつかの実装形態では、センサ390は、構造体340によって画定されたコイルと交差する円形経路に沿って配置することができる。例えば、構造体340内の2つの特定の構造体は、構造体340内の他の隣接する構造体間の均一な距離より長い所与の距離だけ離間することができる。さらに、センサ390をこれら2つの特定の構造体の間に配置することができる。この構成により、例えば、センサ390を磁石320に近接した距離に配置しながら、センサ390による第1プラットフォーム磁場の測定値との第2プラットフォーム磁場による干渉を軽減することができる。
[0096] 磁石320が指標磁石322を含む実装形態では、指標磁石322と指標磁石322に隣接する1つまたは複数の磁石との間に延びる第1プラットフォーム磁場の特定の部分は、第1プラットフォーム磁場の他の部分に対して1つまたは複数の差別化特性を有することができる。例として、指標磁石322が、回転軸と磁石320の他の磁石との間の実質的に均一な距離とは異なる距離で、プラットフォーム310の回転軸に対して位置決めされている場合、第1プラットフォーム磁場の特定部分の方向は、他の部分のそれぞれの方向とは異なり得る。したがって、いくつかの例では、回路350(および/またはコントローラ334)は、この差の検出を、センサ390が指標磁石322または指標磁石322と隣接磁石との間の領域と重なるプラットフォーム310の向きと関連付けることができる。このプロセスを通じて、例えば、装置300は、センサ390の出力を指標磁石322の位置に対するプラットフォーム310のある範囲の向きにマッピングすることができる。
[0097] いくつかの実装形態では、装置300は、示されているものよりも少ない構成要素を含み得る。例えば、装置300は、指標磁石322、センサ390、および/または図示されている他の任意の構成要素なしで実装することができる。さらに、いくつかの実装形態では、装置300は、示されているものに加えてまたはその代わりに1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、プラットフォーム310および/または340は、追加のまたは代替のセンサ(たとえば、マイクロフォン256等)、コンピューティングサブシステム(たとえば、ナビゲーションシステム248等)、および/または乗り物100および200の任意の構成要素などの任意の他の構成要素を含み得る。さらに、示されている様々な機能ブロックは、示されているものとは異なる配置で配置または組み合わせることができることに留意されたい。例えば、プラットフォーム310に含まれる構成要素のいくつかは、プラットフォーム330に代替的に含まれるか、または装置300の別個の構成要素として実装されてもよい。
[0098] 図4Aは、例示的実施形態による、ロータリージョイントを含む装置400の側面図を示す。例えば、装置400は装置300と類似していてもよく、乗り物100および200などの電気機械システムと共に使用することができる。示されているように、装置400は、それぞれプラットフォーム310および330と同様の回転子プラットフォーム410および固定子プラットフォーム430を含む。図示の例では、プラットフォーム410の側面410aは、プラットフォーム430の側面430aに対して所定の距離408で配置されている。プラットフォーム410は、回転軸406を中心に回転する回転子プラットフォームとして構成することができる。さらに、プラットフォーム430は、軸406を中心としたプラットフォーム410の回転に応答してプラットフォーム410に対して距離408内に留まる固定子プラットフォームとして構成することができる。いくつかの例では、側面410aはプラットフォーム410の平坦な取付面(例えば回路基板の外層)に対応し得る。同様に、例えば、側面430aはプラットフォーム430の平坦な取付面に対応し得る。説明の便宜上、装置400のいくつかの構成要素は図4Aから省略されていることに留意されたい。
[0099] 例えば、図4Bに示される断面図では、プラットフォーム410の側面410aはページ外を指向する。図4Bに示すように、装置400は、磁石420、422、424、426によって例示される複数の磁石、およびマウント428も含む。
[0100] 磁石420、422、424、426は、磁石320と同様であり得る。例えば、図示のように、磁石420、422、424、426は、回転軸406の周りに実質的に円形の配置で取り付けられる。いくつかの例では、磁石320と同様に、複数の磁石(例えば420、422、424、426等)の隣接する磁石をそれぞれ交互の方向に磁化することができる。例えば、示されるように、磁石420は、ページ内を指向する方向に磁化され(例えば、文字「S」によって示されるS極がページ外を指向する)、磁石422は、ページ外を指向する方向に磁化され(例えば、文字「N」によって示されるN極がページ外を指向する)、磁石424は磁石420と同じ方向に磁化されるなどである。したがって、いくつかの例では、示されるように、複数の磁石(例えば、420、422、424、426等)のそれぞれの磁化方向は、軸406に対して実質的に平行であり得る。
[0101] マウント428は、回転軸406の周りに円形配置で複数の磁石(例えば、420、422、424、426等)を支持するように構成された任意の構造を含むことができる。そのために、マウント428は、円形の配置で複数の磁石を支持するのに適した任意の固体構造(例えば、プラスチック、アルミニウム、他の金属等)を含むことができる。例えば、図示のように、マウント428は(円形)縁部428aと428bとの間に延びるリング形状を有することができる。さらに、示されるように、マウント428は、円形配置で複数の磁石を収容する窪みを含み得る。例えば、図示のように、マウント428は、磁石426を収容するように成形された(壁428cと428dとの間の)窪みを含む。したがって、例えば組み立て中に、複数の磁石をマウント328のそれぞれの窪みにはめ込み、複数の磁石を円形配置で配置することを容易にすることができる。さらに、示されるように、リング状マウント428は、軸406に対して同心円状に配置され得る(例えば、軸406はリング状マウント428の中心軸と整列される)。したがって、例えば、円形縁部428a、428b、および磁石420、422、424、426等は、軸406を中心としたプラットフォーム410の回転に応答して軸406に対してそれぞれ所与の距離内に留まることができる。
[0102] いくつかの例では、指標磁石322と同様に、装置400内の少なくとも1つの磁石は、他の磁石の共通の特性とは異なる1つまたは複数の特性を有する指標磁石として構成することができる。図示のように、例えば、磁石422は、他の磁石(例えば420、424、426等)と軸406との間の距離とは異なる軸406に対する距離で取り付けられている。これを容易にするために、示されているように、指標磁石422を収容する窪み(例えば、窪みの周りに延びる壁428eによって画定される)は、磁石420、424、426等を収容するそれぞれの窪みよりも短い長さを有することができる。結果として、指標磁石422は、取り付けられると、磁石420、424、426等よりも縁部428a(および軸406)に近いかもしれない。
[0103] プラットフォーム410は、図4Bに示されるものに追加の構成要素を含み得ることに留意されたい。一実装態様では、マウント428は、プリント回路基板(PCB)または他の回路基板の周囲に沿って配置することができる。別の実装形態では、マウント428は回路基板の表面または層に沿って配置することができる。実装形態にかかわらず、例えば、軸406と縁部428aとの間の側面410aの領域を使用して、プラットフォーム310の任意の構成要素などの1つまたは複数の構成要素を取り付けることができる。
[0104] 一例では、図示のように、プラットフォーム410は、縁部410bによって画定された中心間隙を含むことができる。この例では、プラットフォーム410は、縁部410bの周りに配置された変圧器コイル(図示せず)を含み得る。さらに、この例では、装置400は、プラットフォーム430の同様の変圧器コイル(図示せず)によって生成された磁束を案内するために中心間隙を通って延びる磁気コア(図示せず)を含むことができる。したがって、例えば、電力インターフェース318および338に関する上の考察と一致して、2つのプラットフォーム410と430との間で電力を伝送することができる。別の例では、プラットフォーム410は、プラットフォーム410の縁部428aと410bとの間の領域に1つまたは複数の無線送信機または受信機(例えば、光源、光検出器、アンテナ等)を含むことができる。したがって、例えば装置300と同様に、装置400は、プラットフォーム410と430との間で電力を伝送しおよび/または信号を通信するように構成することができる。
[0105] 図4Cに示される断面図では、プラットフォーム430の側面430aはページ外を指向している。図4Dに示されるプラットフォーム430の断面図は、側面430aと実質的に平行なプラットフォーム430の層の図に対応し得る。例として図4Aを参照し直すと、図4Dに示される層は、側面430aと430bとの間の層に対応し得る。別の例では、図4Dに示される層は、プラットフォーム430の側面430b上にパターン化された導電性材料に対応し得る。一実装形態では、プラットフォーム430は、多層回路基板(例えばPCB)として物理的に実装され得る、またはそこに埋め込まれた多層PCBを備え得る。そのために、図4Cに示される1つまたは複数の構成要素は、PCBの外層に沿ってパターン化された導電性材料(例えば、トラック、トレース、銅等)に対応し得、また図4Dに示される1つまたは複数の構成要素は、PCBの別の層に沿ってパターン化された導電性材料に対応し得る。他の実装形態も同様に可能である。
[0106] 図4Cおよび4Dに示されるように、装置400はまた、リード線432、434、436、438によって例示される複数の電力リード線、構造体442、444、446、448、450、452、454、456、458、459によって例示される第1の複数の隣接する導電性構造体、構造体472、474、476、478、480、482、484、486、489によって例示される第2の複数の隣接する導電性構造体、接点462、464、466、468によって例示される複数の電気接点、磁場センサ490、およびコネクタ492、494を含む。
[0107] 電力リード線432、434、436、438等は、それぞれ、第1および第2の複数の導電性構造体のうちの1つまたは複数を電源、電圧調整器、電流増幅器、またはそれぞれのリード線に結合されたそれぞれの導電性トラックを通って流れる1つまたは複数の電流を提供または調整する他の回路(例えば、回路350)に電気的に結合するように構成され得る。
[0108] 第1の複数の導電性構造体(442、444、446、448、450、452、454、456、458、459等)は、導電性構造体340と同様に、軸406の周囲に円形配置で導電材料(例えば、銅等)を含むことができる。例えば、図4Cに示されるように、第1の複数の導電性構造体は、軸406と同心である円440と441との間に延在する。円440と441との間の側面430aの領域は、例えば、回転子プラットフォーム410の複数の磁石420、422、424、426等と少なくとも部分的に重なり得る。さらに、図4Cに示すように、各導電性構造体(例えば構造体442等)は、各構造体が円440と交差する場所で円440(および441)の半径に対して傾斜している。さらに、第1の複数の導電性構造体は実質的に同一平面上にある。したがって、例えば、構造体442、444、446、448、450、452、454、456、458、459等は、回路基板(例えば、PCB)の単一層に沿ってパターン化導電性トラックとして形成することができる。
[0109] 同様に、図4Dでは、第2の複数の導電性構造体(472、474、476、478、480、482、484、486、488、489等)は、(例えばPCBの第2層に沿って)実質的に同一平面上にある円形の配置になっている。したがって、例えば、第1の複数の導電性構造体は、第2の複数の構造体と複数の磁石との間の第2の距離より短い、複数の磁石(420、422、424、426等)に対する第1の距離で存在し得る。
[0110] さらに、構造体472、474、476、478、480、482、484、486、488、489等は、それぞれ、円470と471との間に延びる。円470および471は、例えば、円440および441と同様であり得、したがってそれぞれ円440および441の半径と同様の半径で軸406と同心状であり得る。さらに、図4Dの各導電性構造体(例えば構造体472等)は、各構造体が円470と交差する場所で円470(および471)に対して傾斜角で配置されている。しかしながら、図4Dの第2の複数の構造体は、図4Cの第1の複数の構造体の傾斜角とは反対の傾斜角にある。例えば、構造体442(図4C)は、円440から時計回りに傾斜して示されている。一方、構造体472(図4D)は、円470から反時計回りに傾斜して示されている。
[0111] 第1の複数の構造体(442、444、446、448、450、452、454、456、458、459等)と第2の複数の構造体(472、474、476、478、480、482、484、486、488、489等)との間の電気的結合を促すため、電気接点462、464、466、468等は、それぞれの接点のそれぞれの位置で重なるそれぞれの導電性構造体を接続するためにページに垂直な方向にPCBを通って延在する導電性材料(例えば、ビア)を含むことができる。例えば、接点462は導電性構造体442(図4C)を導電性構造体472(図4D)に電気的に結合し、接点464は導電性構造体444(図4C)を導電性構造体474(図4D)に電気的に結合するなどである。
[0112] この構成では、プラットフォーム430の両方の層内の導電性構造体は、軸406の周りに延びる1つまたは複数の導電経路を形成することができる。例えば、第1の電流は、第1の電流がリード線436に到達するまで、リード線432、構造体442、接点462、構造体472、接点466、構造体446等をこの順序で備える第1の導電経路に沿って流れることができる。したがって、例えば、第1の電流は、隣接する構造体444を通って流れることなく、構造体442から構造体472に流れることができる。同様に、例えば、第2の電流は、第2の電流がリード線438に到達するまで、リード線434、構造体444、接点464、構造体474、接点468、構造体448等をこの順序で備える第2の導電経路を通って流れることができる。したがって、第1の導電経路は軸406の周りに延びる第1のコイルを形成し、第2の導電経路は軸406の周りに延びる第2のコイルを形成することができる。
[0113] いくつかの実装形態では、図4Cに示される第1の層のリード線432、434等は、電源(図示せず)の第1の端子に(直接または間接的に)接続可能であり、および図4Dに示される第2の層のリード線436、438等は電源の第2の端子に接続することができる。その結果、これらの実装態様において、プラットフォーム430の各コイルまたは導電経路は同じ電流の一部を搬送することができる。例えば、これらの実装における各コイルは、並列回路構成において他のコイルに接続されてもよい。
[0114] 実装形態にかかわらず、電流が第1および第2の複数の同一平面上の導電性構造体を通って流れるとき、電気的に結合された導電性構造体によって形成されたコイルを通して固定子プラットフォーム磁場が発生する。次いで、固定子プラットフォーム磁場は、回転子プラットフォーム410内の磁石に関連する回転子プラットフォーム磁場と相互作用して、軸406の周りでプラットフォーム410を回転させるトルクまたは力を生じさせることができる。固定子プラットフォーム磁場は、例えば、それぞれの導電経路(またはコイル)を通って流れるそれぞれの電流の方向に依存して、時計回りまたは反時計回りの方向に、上述の第1および第2の導電経路によって画定されたコイル内に延び得る。
[0115] したがって、いくつかの例では、図4Cおよび図4Dに示す導電性構造体を電気的に結合して、コアレスPCBモータコイルを形成することができる。例えば、図4Cに示す第1の複数の導電性構造体は、図4Cおよび4Dに示す2つの層の間の電気絶縁層(例えば、プラスチック等)などの絶縁材料によって、図4Dに示す第2の複数の導電性構造体から分離することができる。この場合、固定子プラットフォーム磁場は絶縁材料を通って延びることができる。しかしながら、他の例では、図4Cと4Dの2つの層の間に透磁性コア(図示せず)を挿入して、発生した固定子プラットフォーム磁場を方向付けることができる。例えば、プラットフォーム430の中間層(図示せず)は、図4Cと4Dの2つの層の間に配置された導電材料を含み得る。この場合、中間層内の導電材料はまた、第1の複数の導電性構造体および第2の複数の導電性構造体と重なり合うことができる。結果として、中間層の導電材料は、したがって、軸406の周りにおよび図4Cおよび4Dに示される2つの層に沿って延在するそれぞれの導電経路によって画定されるコイルの内側に固定子プラットフォーム磁場を方向付けることによって固定子プラットフォーム磁場を増強する磁気コアとして構成することができる。
[0116] 磁場センサ490は、センサ390と同様であり得る。その目的のために、センサ490は、プラットフォーム410の磁石(例えば、420、422、424、426等)によって生成された回転子プラットフォーム磁場を測定するように構成された、ホール効果センサ等などの任意の磁力計を含み得る。したがって、例えば、コンピューティングシステム(例えば、コントローラ334、回路350等)は、センサ490からの出力に基づいて、軸406を中心とするプラットフォーム410の向きを決定することができる。
[0117] これを促すために、いくつかの例では、センサ490は、プラットフォーム410の回転子プラットフォーム磁場と実質的に重なるプラットフォーム430内の位置に配置することができる。例えば、図4Cに示すように、センサ490は、円440と441との間の領域(プラットフォーム410の磁石と少なくとも部分的に重なる領域)に配置される。さらに、第1および第2の複数の導電性構造体によって画定されるコイルまたは導電経路間に延びる固定子プラットフォーム磁場による干渉を軽減するために、プラットフォーム430の軸406の周りに延びるコイル形状の導電経路の一部を、センサ490が配置されているプラットフォーム430の領域において遮断または修正することができる。
[0118] 図4Cに示すように、例えば、第1の複数の導電性構造体は、実質的に均一な距離だけ離間している複数の離間した導電性構造体を含む。例えば、示されるように、構造体442、444は実質的に均一な距離だけ離され、構造446、448もまた実質的に均一な距離だけ離される。さらに、図4Cに示される第1の複数の導電性構造体は、実質的に均一な距離よりも大きい距離だけ離される2つの隣接する構造体を含み得る。例えば、図示のように、隣接する構造体454および456はより大きな距離で離されている。同様に、例えば、第2の複数の導電性構造体(図4Dに示す)もまた、第2の複数の構造体の他の構造体間の実質的に均一な距離よりも大きい距離だけ離された2つの隣接構造体(例えば484、486)を含む。したがって、図4Cに示されるように、センサ490は、構造体454と456との間に(すなわち、軸406の周りに延びるコイル形状の導電経路における「間隙」内に)配置され得る。
[0119] この配置を促すために、センサ490が配置されている領域から離れる方に(例えば、円440と441の間の領域の外側等に)延びるコネクタ492および494を使用して、コイル状の導電経路の一部とコイル状の導電経路の残りの部分とを電気的に結合することができる。そのために、コネクタ492および494は、センサ490の位置において固定子プラットフォーム磁場の影響を低減するためにセンサ490から適切な距離に成形および/または配置された導電性材料(例えば、銅、金属、金属化合物等)を含み得る。
[0120] 例えば、図示のように、コネクタ492は、電気接点を介して、導電性構造体454(図4C)を導電性構造体489(図4D)に電気的に結合する。同様に、コネクタ494は、導電性構造体484(図4D)を導電性構造体459(図4C)に電気的に結合する。図示されていないが、プラットフォーム430はまた、センサ490の位置で固定子プラットフォーム磁場を低減しながら軸406の周りに追加の導電経路を電気的に接続するように構成された追加のコネクタ(例えばコネクタ492または494と同様)を含み得る。第1の例では、コネクタ(図示せず)は構造体452(図4C)を構造体488(図4D)に電気的に結合することができる。第2の例では、コネクタ(図示せず)は構造体450(図4C)を構造体486(図4D)に電気的に結合することができる。第3の例では、コネクタ(図示せず)は構造体480(図4D)を構造体456(図4C)に電気的に結合することができる。第4の例では、コネクタ(図示せず)は構造体482(図4D)を構造体458(図4C)に電気的に結合することができる。
[0121] さらに、コネクタ492および494は同じPCB層(例えば側面430a)に沿って配置されて示されているが、いくつかの例では、1つまたは複数のコネクタは代替的に、図4Dに示す層またはプラットフォーム430の別の層(図示せず)に沿って配置することができる。さらに、磁気センサ490は、プラットフォーム430の側面430aに取り付けられて示されているが、いくつかの例では、センサ490は、プラットフォーム430の異なる側面(例えば、側面430b)または導電性構造体454、456、484、486間の回転子プラットフォーム磁場の一部内の他の任意の位置に沿って代替的に配置することができる。例えば、第2の複数の導電性構造体472、474、476、478、480、482、484、486、488、489等がプラットフォーム430の側面430bに沿って配置されている実装形態において、センサ490は構造体484と486の間に代替的に取り付けることができる。センサ490の他の位置も可能である(例えば側面430aと430bの間等)。
[0122] さらに、いくつかの例では、プラットフォーム430は、例えばプラットフォーム330に含まれる構成要素(たとえば、通信インターフェース335、電力インターフェース338等)のうちのいずれかなど、示されるものよりも多くの構成要素を含むことができる。例として図4Cを参照し直すと、プラットフォーム430は回路基板(例えばPCB)として実装することができ、軸406と円440との間の領域は、とりわけ、電力インターフェース構成要素(例えば変圧器コイル)および/または通信インターフェース構成要素(例えば、無線送信機、光源、検出器等)を含むことができる。
[0123] 装置400および/またはその構成要素について図4A〜4Dに示される形状、寸法、および相対位置は、必ずしも一定の縮尺ではなく、説明に都合良く示されるように描かれているにすぎないことに留意されたい。そのために、例えば、装置400および/またはその1つまたは複数の構成要素は、他の形態、形状、配置、および/または寸法も同様に有することができる。また、装置400は、とりわけ、装置300の任意の構成要素(例えば、インターフェース、センサ、コントローラ等)など、示されているものより少ないまたは多い構成要素を含み得ることにも留意されたい。一例では、図4Cおよび4Dの各層に6本のリード線が示されているが、装置400は、軸406の周りに延びる異なる数の導電経路用に、それより多いまたは少ないリード線を含むことができる。別の例では、装置400はプラットフォーム410内に特定数の磁石を含んで示されているが、装置400は代替的により多くのまたはより少ない磁石を含むことができる。
[0124] 図5は、例示的実施形態による、回転子プラットフォームの向きと磁場センサからの出力との間の関係の概念図500である。図5は、回転子プラットフォーム410が軸406を中心にして一定の速度で時計周り方向に完全に回転するシナリオを示す。そのために、図500のプロットの水平軸は、プラットフォーム410の初期の向きからプラットフォーム410が軸406周りで完全な(例えば360度の)回転に回転するまでの時間を(例えば秒で)示し得る。シナリオでは、センサ490は、センサ490の位置における回転子プラットフォーム磁場(例えばベクトル場)の3D表現を提供するように構成され得る。したがって、凡例502に示されているX曲線、Y曲線、およびZ曲線は、それぞれ、センサ490によって測定された磁場のx成分、y成分、およびz成分に対応し得る。このために、プロットX、Y、Zについて、図500のプロットの垂直軸は、測定された磁場を(例えば単位テスラで)示し得る。さらに、凡例502に示される曲線「atan2(Z、X)」は、出力のz成分およびx成分への「atan2」関数の適用に基づいて計算された磁場角度に対応し得る。atan2計算は、z成分出力をx成分出力で割ったもののアークタンジェントを計算することと同様であり得る。しかしながら、アークタンジェント計算とは異なり、atan2関数は、平面の正のx軸と平面上の座標(X、Z)によって与えられる点との間の出力角度を単位ラジアンで提供する。例えば、atan2で計算された角度は、反時計回りの角度についての正の値(例えば、Z>0)と、時計回りの角度についての負の値(例えば、Z<0)とを含み得る。そうすることによって、単純なアークタンジェント計算とは異なり、atan2は−πラジアンからπラジアンの範囲の出力を提供することができ、同時にゼロによる除算の問題も回避する(例えば、x成分の値がゼロの場合)。そのために、「atan2(Z、X)」の曲線について示されるように、垂直軸は角度計算を(例えば単位ラジアンで)示し得る。
[0125] 図4Cを参照し直すと、Y曲線によって示されるy成分は、センサ490を通って軸406に向かって延びるy軸に沿った回転子プラットフォーム磁場の成分に対応し得る。Z曲線によって示されるz成分は、センサ490を通ってページ外に延びるz軸に沿った回転子プラットフォーム磁場の成分に対応し得る。Z曲線によって示されるx成分は、y軸およびz軸に垂直である(例えば直交する)センサ490のx軸に沿った回転子プラットフォーム磁場の成分に対応し得る。
[0126] この構成では、例えば、図500に示すZ曲線の最大値は、センサ490が、z軸の正の方向に磁化される磁石(例えばS極がページ外を指向している)と整列しているプラットフォーム410の向きに対応し得る。例えば、矢印504におけるz最大値は、磁石420がセンサ490と整列するプラットフォーム410の向きを示す。さらに、Z曲線の最小値は、センサ490が、z軸の負の方向に磁化される磁石(例えば、N極がページ外を指向している)と整列するプラットフォーム410の向きに対応し得る。例えば、矢印506におけるz最小値は、磁石426がセンサ490と整列しているプラットフォーム410の向きを示す。
[0127] したがって、この構成では、2つの隣接する磁石の間のプラットフォーム410の向きの指標を、z成分およびx成分に対するatan2計算として計算することができる(例えば、「atan2(Z、X)」曲線)。この計算は、例えば、コントローラ334および/または回路350によって実行することができる。atan2(Z、X)曲線は、任意の2つの磁石間のプラットフォーム410の正規化された向きを表す。例えば、センサ490が磁石と整列するプラットフォーム410の各向きは、(z軸の方向に依存して)ゼロラジアンの値またはパイラジアンの値に対応し得る。したがって、本明細書における様々な装置およびシステム(たとえば、乗り物100、200、装置300、400)は、任意の2つの磁石に対するプラットフォーム410の向きのマッピングとしてatan2(Z、X)計算を使用することができる。
[0128] さらに、上述のように、指標磁石を使用して、軸406周りのプラットフォーム410の絶対的な向きの計算を容易にすることができる。例として図4Cを参照し直すと、指標磁石422はプラットフォーム410の他の磁石(例えば420、424、426等)と比較して軸406に対してオフセット距離(すなわち、センサ490のy軸に沿ったオフセット)に配置される。結果として、例えば、センサ490によって測定された回転子プラットフォーム磁場のy成分は、センサ490が磁石420と424との間の領域と重なるプラットフォーム410の向きの異常を経験する可能性がある。矢印508は、そのような領域(例えば、磁石420と424との間)にあるセンサ490に関連するy最大値を指す。示されるように、y最大値508は、図500の他のy曲線のy最大値よりも著しく低い。したがって、y成分異常は、プラットフォーム410の指標位置を検出し、次いで異なる磁石対間の他の位置を指標位置または向きに対するプラットフォーム410の絶対的な向きとしてマッピングするために装置400によって使用され得る。
[0129] さらに、示されるように、y成分異常は、x成分測定値およびz成分測定値から実質的に独立している。したがって、指標磁石422のy軸方向の変位により、装置400は、(例えば、x成分およびz成分を使用して)プラットフォーム410の向きを測定し、同時にy成分を使用して指標向きを検出することが可能になる。
[0130] 図6は、例示的実施形態による、ロータリージョイントを含む別の装置600の断面図である。例えば、装置600は装置300および400と同様であり得る。そのために、装置600は、側面610aを有する回転子プラットフォーム610を含み、これらはそれぞれ、側面410aおよび回転子プラットフォーム410と同様である。さらに、図示のように、装置600は回転軸606、磁石620、624、626、およびマウント628を含み、これらはそれぞれ軸406、磁石420、424、426、およびマウント428と同様である。
[0131] 上述のように、いくつかの例では、指標磁石422は、センサ490のy軸に沿った変位(すなわち、軸406までの距離)以外の代替または追加の差別化特性を有することができる。例えば、指標磁石422とは異なり、指標磁石622は、軸606までの距離がプラットフォーム610の他の磁石(例えば、620、624、626等)と同じである。しかしながら、示されるように、指標磁石622は他の磁石と比較してより小さいサイズ(例えば長さ)を有する。その結果、指標磁石622は、装置600が軸606の周りのプラットフォーム610の指標向きを識別することを可能にする(例えば、y最大値508に類似の)異常を同じく呈し得る。
[0132] 図7は、例示的実施形態による、ロータリージョイントを含む別の装置700の断面図である。例えば、装置700は、装置300、400、600と同様であり得る。そのために、装置700は、回転子プラットフォーム410および側面410aとそれぞれ同様の回転子プラットフォーム710および側面710aを含む。さらに、図示のように、装置700は、それぞれ軸406、磁石420、424、426、およびマウント428と同様の回転軸706、磁石720、724、726、およびマウント728を含む。
[0133] しかしながら、指標磁石422とは異なり、指標磁石722は、軸706までの距離がプラットフォーム710の他の磁石(例えば、720、724、726等)と同じである。代わりに、示されるように、指標磁石722は他の磁石723に隣接して(例えば、軸706の周りの磁石の円形配置で磁石722を収容する窪み内に)配置される。さらに、磁石723は、磁石722の磁化方向とは反対の方向に磁化され得る(例えば、S極「S」がページ外を指向することによって示される)。したがって、磁石723は、装置700が軸706の周りのプラットフォーム710の指標位置または向きを識別することを可能にする(例えば、y最大値508に類似の)異常を呈するように、指標磁石722によって提供される磁場を歪ませることがある。
[0134] 代替的に、図示されていないが、磁石722および723は、一方向に沿って磁化されている部分(例えば、S極がページ外を指向している)と、反対方向に沿って磁化されている別の部分(例えば、N極がページ外を指向している)とを含む単一の磁石(たとえば、プリント磁石等)として実装することができる。
[0135] 図8は、例示的実施形態による、ロータリージョイントを含む別の装置800の断面図である。例えば、装置800は装置300、400、600、700と同様であり得る。そのために、装置800は、それぞれ回転子プラットフォーム410および側面410aと同様の回転子プラットフォーム810および側面810aを含む。さらに、図示のように、装置800は、軸406と同様の回転軸806を含む。図示のように、装置800は、磁石320と同様のリング磁石820も含む。
[0136] 上述のように、いくつかの例では、磁石320は単一のリング磁石として実装することができる。したがって、図示のように、リング磁石820は、装置400の複数の磁石420、422、424、426等の代わりに使用することができる例示的な単一磁石の実装形態である。例えば、リング磁石820は、装置400内の磁石の配置に類似した磁化パターン(例えば、交互の方向に磁化された磁石820の隣接領域等)を有するプリント磁石として物理的に実装することができる。
[0137] 例えば、リング磁石820の第1のリングセクタ(例えば、環状セクタ等)は、半径822と824との間の角度幅を有する磁石820の領域に対応し得る。図示のように、第1のリングセクタは、ページ内を指向する(軸806に平行な)第1の方向に磁化されるリング磁石820の磁化領域であり得る。これは、第1のリングセクタの白い背景および文字「S」(すなわち、S極がページ外を指向している)によって示されている。同様に、例えば、(第1のリングセクタに隣接する)リング磁石820の第2のリングセクタは、半径824と826の間の角度幅を有する磁石820の領域に対応し得る。さらに、図示のように、第2のリングセクタの少なくとも一部は、第1のリングセクタの方向と反対の方向に磁化されている。これは、第2のリングセクタの異なる背景パターンおよび文字「N」(すなわち、N極がページ外を指向している)によって示されている。
[0138] 加えて、(半径824と826の間の)第2のリングセクタは、指標磁石422の代替の実装態様を示す。示されるように、半径824と826の間の領域は、指標リングセクタの一部を第1の方向に沿って磁化し(例えば「N」N極がページ外を指向する)および指標リングセクタの別の部分(例えば、半径822、824および半径826、828の間の隣接するリングセクタと同じ磁化方向「S」S極を有する白い背景を有する部分)を反対方向に沿って磁化することによって指標リングセクタとして構成される。したがって、リング磁石820の指標リングセクタは、磁場センサ(例えば、センサ390、490等)の出力に異常(例えば、y最大値508に類似する)を同じく提供し、軸806周りの回転子プラットフォーム810の絶対的な位置または向きの決定を容易にすることができる代替的な「指標磁石」の実装形態を示す。
[0139] 加えて、磁石820が装置400の磁石420、422、424、426等に取って代わる例示的なシナリオにおいて、導電性構造体442、444、446、448、450、452、454、456、458、459等は、軸406周りのプラットフォーム410の回転に応答して磁石820に対して所定の距離408内に留まり得る。さらに、このシナリオにおいて、導電性構造体の1つまたは複数によって画定される導電経路は、プラットフォーム410が軸406を中心に回転するとき、リング磁石820と少なくとも部分的に重なったままであり得る。
IV.例示的な方法およびコンピュータ可読媒体
[0140] 図9は、例示的実施形態による方法900のフローチャートである。図9に示される方法900は、例えば、乗り物100、200、および/または装置300、400、600、700、800のうちのいずれかとともに使用され得る方法の実施形態を提示する。方法900は、ブロック902〜904のうちの1つまたは複数によって示されるように、1つまたは複数の操作、機能、または動作を含み得る。ブロックは連続した順序で示されているが、これらのブロックはいくつかの例では並行して、および/または本明細書に記載されたものとは異なる順序で実行されてもよい。また、様々なブロックは、より少ないブロックに結合され、追加のブロックに分割され、および/または所望の実装に基づいて除去されてもよい。
[0140] 図9は、例示的実施形態による方法900のフローチャートである。図9に示される方法900は、例えば、乗り物100、200、および/または装置300、400、600、700、800のうちのいずれかとともに使用され得る方法の実施形態を提示する。方法900は、ブロック902〜904のうちの1つまたは複数によって示されるように、1つまたは複数の操作、機能、または動作を含み得る。ブロックは連続した順序で示されているが、これらのブロックはいくつかの例では並行して、および/または本明細書に記載されたものとは異なる順序で実行されてもよい。また、様々なブロックは、より少ないブロックに結合され、追加のブロックに分割され、および/または所望の実装に基づいて除去されてもよい。
[0141] さらに、方法900ならびに本明細書に開示される他のプロセスおよび方法に関して、フローチャートは、本実施形態の1つの可能な実践の機能性および操作を示す。この点に関して、各ブロックは、モジュール、セグメント、製造または操作プロセスの一部、またはプロセス内の特定の論理機能またはステップを実施するためにプロセッサによって実行可能な1つまたは複数の命令を含むプログラムコードの一部を表し得る。プログラムコードは、例えば、ディスクまたはハードドライブを含む記憶装置などの任意の種類のコンピュータ可読媒体に記憶することができる。コンピュータ可読媒体は、例えばレジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、およびランダムアクセスメモリ(RAM)のような短期間データを記憶するコンピュータ可読媒体などの非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体はまた、例えば、読み取り専用メモリ(ROM)、光ディスクまたは磁気ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ(CD−ROM)のような、二次的または持続的長期記憶などの非一時的媒体を含み得る。コンピュータ可読媒体はまた、他の任意の揮発性または不揮発性記憶システムであり得る。コンピュータ可読媒体は、例えばコンピュータ可読記憶媒体、または有形記憶装置と見なすことができる。
[0142] さらに、方法900ならびに本明細書に開示される他のプロセスおよび方法に関して、図9の各ブロックは、プロセス内の特定の論理機能を実行するように配線されている回路を表し得る。
[0143] 方法900は、装置の固定子プラットフォーム(例えば、第2のプラットフォーム330等)に対して、および回転子プラットフォームの回転軸(例えば軸406等)の周りで装置(例えば装置300等)の回転子プラットフォーム(例えば、第1のプラットフォーム310等)を回転させるための例示的な方法である。したがって、いくつかの例では、回転子プラットフォームは、上の考察と一致して、回転軸を中心とした回転子プラットフォームの回転に応答して、固定子プラットフォームに対して所定の距離(例えば、距離408等)内に留まることができる。
[0144] ブロック902において、方法900は、固定子プラットフォーム内に含まれかつ回転子プラットフォームの回転軸の周りに延びる導電経路に電流を流すことを含む。例として、装置300は、導電経路に電流を供給する回路350(例えば、電源、電圧調整器、電流増幅器、配線等)を含み得る。そのために、例えば、導電経路は、互いに電気的に結合される第1の複数の同一平面上の導電性構造体(例えば、構造体442、444、446、448、450、452、454、456、458、459等のうちの1つまたは複数)によって画定することができる。さらに、例えば、導電経路はまた、第2の複数の同一平面上の導電性構造体(例えば、構造体472、474、476、478、480、482、484、486、488、489等のうちの1つまたは複数)を含むことができ、これらは、第1の複数の同一平面構造に平行でありかつそれに電気的に結合されて、回転軸の周りに延びるコイルを形成する。
[0145] したがって、上述のように、コイル(すなわち、平面導電性構造体の配置)を流れる電流は、回転子プラットフォームが回転軸の周りを回転するように回転子プラットフォームの回転子プラットフォーム磁場と相互作用する固定子プラットフォーム磁場を生成することができる。例えば、磁場の相互作用は、回転子プラットフォームを回転軸周りで(提供される電流の方向に依存して)時計回りまたは反時計回りの方向に回転させるトルクまたは力を誘発し得る。
[0146] ブロック904において、方法900は、電流を変調して回転軸の周りの第1のプラットフォームの向きを調整して目標の向きを達成することを含む。例として、センサ312がプラットフォーム310に取り付けられたジャイロスコープ(例えば方向)センサであるシナリオを考える。このシナリオにおいて、コントローラ314(または344)は、センサ312からの出力を処理し、センサ312が特定の目標方向変化(例えば、ゼロの値等)を測定するまでプラットフォーム310を回転させるように構成され得る。このシナリオにおいて、回路350は電流を変調して、プラットフォーム310を、センサ312によって測定された方向または速度の変化とは反対の特定の方向および/または速度で回転させることができる。他のシナリオも可能である。
[0147] したがって、いくつかの実装形態では、方法900はまた、回転子プラットフォームの回転の特性(たとえば、回転速度、回転加速度、回転方向等)を変調することも含む。追加的にまたは代替的に、いくつかの実装形態では、方法900はまた、上の考察と一致して、磁場センサ(例えば、センサ490)の出力を取得することと、磁場センサの出力に基づいて回転軸の周りの回転子プラットフォームの向きを決定することとを含む。
[0148] 本明細書に記載された構成は単に例示を目的としていることを理解されたい。したがって、当業者であれば、他の構成および他の要素(例えば、機械、インターフェース、機能、順序、および機能のグループ化等)を代わりに使用することができ、いくつかの要素は所望の結果に応じて完全に省略できることを認識するだろう。さらに、記載された要素の多くは、任意の適切な組み合わせおよび位置で、離散型構成要素または分散型構成要素として、あるいは他の構成要素と併せて実装され得る機能的エンティティであり、あるいは独立した構造として記載される他の構造的要素は組み合されてもよい。
[0149] 本明細書中、様々な態様および実施形態が開示されているが、他の態様および実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書に開示された様々な態様および実施形態は例示を目的としており、限定を意図するものではなく、その真の範囲は以下の特許請求の範囲によって、かかる特許請求の範囲に与えられる均等物の全範囲とともに示される。本明細書で使用される用語は特定の実施形態を記載することのみを目的としており、限定することを意図するものではないこともまた理解されるべきである。
Claims (20)
- 第1の側面を有する第1のプラットフォームと、
前記第1のプラットフォームの前記第1の側面と少なくとも部分的に重なる第2の側面を有する第2のプラットフォームであって、前記第1の側面は、前記第1のプラットフォームの回転軸の周りの前記第1のプラットフォームの回転に応答して、前記第2の側面に対して所定の距離内に留まる、第2のプラットフォームと、
前記回転軸の周りに円形配置で前記第1のプラットフォームに取り付けられ、第1プラットフォーム磁場を提供する複数の磁石と、
前記回転軸の周りに実質的に同一平面上に配置された状態で前記第2のプラットフォームに含まれ、導電経路を画定する複数の導電性構造体と、
電流を前記導電経路に流す回路であって、前記電流は、前記第1のプラットフォームが前記回転軸の周りで回転するように前記第1プラットフォーム磁場と相互作用する第2プラットフォーム磁場を発生させる、回路と
を備えた装置。 - 前記複数の磁石が第1の磁石と、前記第1の磁石に隣接する第2の磁石とを備え、前記第1の磁石は、前記回転軸と実質的に平行である第1の方向に磁化され、前記第2の磁石は、前記第1の方向と反対の第2の方向に磁化される、請求項1に記載の装置。
- 前記複数の導電性構造体が第1の複数の導電性構造体であり、前記装置が、
前記第1の複数の導電性構造体の前記実質的に同一平面上の配置に対して実質的に平行な第2の実質的に同一平面上の配置内の第2の複数の導電性構造体であって、前記第1の複数の導電性構造体が前記複数の磁石に対して第1の距離のところにあり、前記第2の複数の導電性構造体が前記複数の磁石に対して第2の距離のところにある、第2の複数の導電性構造体と、
前記第1の複数の導電性構造体を前記第2の複数の導電性構造体に電気的に結合して前記回転軸の周りに延びるコイルを形成する複数の電気接点であって、前記コイルが前記導電経路を含む、複数の電気接点と
をさらに備える、請求項1に記載の装置。 - 前記装置が回路基板をさらに備え、前記第1の複数の導電性構造体が前記回路基板の第1の層に配置され、前記第2の複数の導電性構造体が前記回路基板の第2の層に配置され、前記複数の電気接点が前記第1の層と前記第2の層との間の電気接続部を備える、請求項3に記載の装置。
- 前記複数の導電性構造体が、
第1の導電性構造体と、
第2の導電性構造体と、
前記第1の導電性構造体に隣接する第3の導電性構造体と、を備え、前記第2の導電性構造体は、前記電流が前記第3の導電性構造体を流れることなく前記第1の導電性構造体および前記第2の導電性構造体を流れるように、前記第1の導電性構造体に電気的に結合される、請求項1に記載の装置。 - 前記導電経路が第1の導電経路であり、前記複数の導電性構造体が第2の導電経路を同じく画定し、前記回路が第2の電流を前記第2の導電経路に流し、前記第2の電流が、前記第1プラットフォーム磁場と相互作用する前記第2プラットフォーム磁場を同じく発生させる、請求項1に記載の装置。
- 前記複数の導電性構造体が、実質的に均一な距離だけ離間された複数の離間された導電性構造体を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記複数の導電性構造体が、前記実質的に均一な距離より大きな距離だけ離間された第1および第2の隣接する導電性構造体をさらに備え、前記装置が、
前記第1および第2の隣接する導電性構造体の間で前記第2のプラットフォームに含まれた磁場センサをさらに備え、前記磁場センサは前記磁場センサの位置における前記第1プラットフォーム磁場の1つまたは複数の特性を示す出力を提供し、前記回路は前記磁場センサからの前記出力に基づいて前記回転軸周りの前記第1のプラットフォームの向きを決定する、請求項7に記載の装置。 - 前記1つまたは複数の特性が、前記磁場センサの位置における前記第1プラットフォーム磁場の角度を含む、請求項8に記載の装置。
- 前記複数の磁石が、前記複数の磁石のうちの他の磁石の対応する特性と異なる特性を有する指標磁石を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記指標磁石が前記回転軸に対して第1の距離で配置され、前記他の磁石が前記回転軸に対して第2の距離で配置される、請求項10に記載の装置。
- 前記指標磁石が第1のサイズを有し、前記他の磁石が前記第1のサイズと異なる第2のサイズを有する、請求項10に記載の装置。
- 前記指標磁石が第1の磁化強度を有する磁性材料を含み、前記他の磁石が第2の磁化強度を有する磁性材料を含む、請求項10に記載の装置。
- 装置の第1のプラットフォームを、前記装置の第2のプラットフォームに対しておよび前記第1のプラットフォームの回転軸の周りで回転させるための方法であり、前記第1のプラットフォームは、前記第1のプラットフォームの前記回転軸の周りの回転に応答して、前記第2のプラットフォームに対して所定の距離内に留まる方法であって、
前記第2のプラットフォームに含まれかつ前記第1のプラットフォームの回転軸の周りに延びる導電経路に電流を流すことであって、前記導電経路は、実質的に同一平面上に配置された複数の導電性構造体によって画定され、前記電流は、前記第1のプラットフォームが前記回転軸の周りで回転するように第1プラットフォーム磁場と相互作用する第2プラットフォーム磁場を発生させる、電流を流すことと、
前記電流を変調して前記回転軸の周りの前記第1のプラットフォームの向きを調整して目標の向きを達成することと
を含む方法。 - 前記第1のプラットフォームの前記回転の特性を調整するために前記電流を変調することであって、前記特性が前記回転の方向または速度を含む、変調すること
をさらに含む、請求項14に記載の方法。 - 前記第2のプラットフォームに含まれた磁場センサであって前記複数の導電性構造体のうちの2つの特定の隣接する導電性構造体の間に配置された磁場センサの出力を取得することであって、前記複数の導電性構造体が、実質的に均一な距離だけ離間された複数の離間された導電性構造体を含み、前記2つの特定の隣接する導電性構造体が前記実質的に均一な距離よりも大きな距離だけ離間される、取得することと、
前記磁場センサの前記出力に基づいて前記回転軸の周りの前記第1のプラットフォームの向きを決定することと
をさらに含む、請求項14に記載の方法。 - 回転子プラットフォームの回転軸の周りで回転する回転子プラットフォームと、
前記回転子プラットフォームに取り付けられて回転子プラットフォーム磁場を提供するリング磁石であって、前記回転軸と同心であるリング磁石と、
平坦な取り付け面を含む固定子プラットフォームと、
前記平坦な取り付け面に沿って配置された複数の導電性構造体であって、前記回転軸の周りの前記回転子プラットフォームの回転に応答して、前記リング磁石に対して所定の距離内に留まり、前記リング磁石と少なくとも部分的に重なる導電経路を画定する複数の導電性構造体と、
電流を前記導電経路に流す回路であって、前記電流は、前記回転子プラットフォームを前記回転軸の周りで回転させる力を誘導するために前記回転子プラットフォーム磁場と相互作用する固定子プラットフォーム磁場を発生させる回路と
を備える装置。 - 前記リング磁石が複数のリングセクタを含み、前記複数のうちの第1のリングセクタが前記回転軸と実質的に平行な第1の方向に磁化され、前記第1のリングセクタに隣接する第2のリングセクタが前記第1の方向と反対の第2の方向に磁化される、請求項17に記載の装置。
- 前記複数のリングセクタが、前記複数のリングセクタのうちの他のリングセクタの対応する特性と異なる特性を有するように磁化された指標リングセクタを含む、請求項18に記載の装置。
- 前記指標リングセクタが、前記指標リングセクタの第2の部分の磁化の方向と反対の方向に磁化された第1の部分を含む、請求項19に記載の装置。
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