JP2022166135A - 渦電流反発モータ - Google Patents
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Abstract
Description
転子との間に斥力を生じさせるとともに、前記少なくとも1つの固定子コイルに直流電流が流れると、一方向の磁場を形成して、前記少なくとも1つの固定子コイルと前記回転子との間に引力を生じさせて、前記回転子を前記軸周りに回転させる。
材料内に発生をもたらす周波数の磁場が、電気モータにおける回転子の重量を低減する態様で用いられる。
、回転子116の位置を、渦電流128によって起こる、位置感知コイルを流れる交流電流の変化によって特定することができる。
によって、固定子コイル118における交流電流130の流れを制御する。すなわち、制御部200は、回転子116の位置134に基づいて、スイッチ202をオンオフする。回転子116の位置134は、図1に示したセンサーシステム110によって特定される。
代えて、他の情報を特定してもよい。例えば、センサーシステム110は、電気モータ108に関する温度、速度、トルク、磁場レベル、又は、他の何らかの所望の情報から選択された少なくとも1つの情報を特定してもよい。
06の中心線318からオフセットしている状態である。すなわち、端部316は、固定子コイル306の中心を通り過ぎた状態にある。この例示的な実施例において、オフセットは度数で測定される。オフセットは、例えば、1°又は2°である。
ル310に交流電流600が送られ、固定子コイル310がオンになる。すなわち、回転子302の端部317が固定子コイル310の中心線324を過ぎた位置まで回転すると、固定子コイル310に交流電流600が送られる。固定子コイル310に交流電流600が流れると、交流磁場602が形成される。
定子コイル304を電気モータ300に用いてもよい。
ンの状態のまま、数度回転する。回転子302の端部316が固定子コイル310を通り過ぎると、同様のシーケンスが行われる。
ある。交流磁場1102の大部分は、層912内に流れる渦電流1104によってブロックされる。
0は、直流電流供給源1302である。電流制御システム1304は、制御部1306、セレクタスイッチ1308、及び、セレクタスイッチ1310を含む。
ってコンデンサ1312のキャパシタンス(C)の値を決定する。
)としては、表皮深さが、回転子のコアを被覆する層の厚みの半分未満となる周波数を選択してもよい。
形態の一例である。
が得られる。
、セグメント、機能、または動作もしくは工程の一部のうちの少なくとも1つを表わしうる。例えば、ブロックのうちの1つ又は複数は、プログラムコード、ハードウェア、あるいは、プログラムコードとハードウェアの組み合わせとして実施してもよい。ハードウェアで実施する場合、当該ハードウェアは、例えば、フローチャート又はブロック図における1つ又は複数の工程を行うように製造または構成された集積回路の形態をとりうる。プログラムコードとハードウェアの組み合わせとして実施する場合、ファームウェアの形態で実施されうる。
複数の固定子コイル(118)と、
前記回転子(116)の位置(134)に基づいて前記固定子コイル(118)に流れる交流電流(130)を制御する電流制御システム(112)と、を含んでおり、
前記固定子コイル(118)は、前記固定子コイル(118)に交流電流(130)が流れると前記回転子(116)に渦電流(128)が生成されるように、前記回転子(116)に隣接して配置されており、
前記固定子コイル(118)のうちの少なくとも1つの固定子コイル(136)と前記回転子(116)との間の斥力(140)が前記回転子(116)を前記軸(122)周りに回転させるように、前記少なくとも1つの固定子コイル(136)に交流電流(130)が流れると、前記少なくとも1つの固定子コイル(136)が交流磁場(138)を形成し、前記回転子(116)に渦電流(128)を生じさせる、装置。
。
交流電流供給源(1204)及び直流電流供給源(1202)に接続された固定子コイル(118)と、前記回転子(116)の位置(134)に基づいて前記固定子コイル(118)に流れる交流電流(130)及び直流電流を制御する電流制御システム(112)と、を含んでなり、前記固定子コイル(118)のうちの少なくとも1つの固定子コイル(136)は、前記少なくとも1つの固定子コイル(136)に交流電流(130)が流れると、交流磁場(138)を形成して、前記少なくとも1つの固定子コイル(136)と前記回転子(116)との間に斥力(140)を生じさせるとともに、前記少なくとも1つの固定子コイル(136)に直流電流(1210)が流れると、一方向の磁場(1008)を形成して、前記少なくとも1つの固定子コイル(136)と前記回転子(116)との間に引力(1010)を生じさせて、前記回転子(116)を前記軸(122)周りに回転させる、デュアル周波数電気モータ(900)。
前記交流電流の前記制御は、前記固定子コイル(118)のうちの少なくとも1つの固定子コイル(136)に交流電流(130)が流れると、前記電気モータにおける回転子(116)と前記少なくとも1つの固定子コイル(136)との間に斥力(140)が発生するように、前記回転子(116)の位置(134)に基づいて行う、電気モータ(108)の制御方法。
前記少なくとも1つの固定子コイル(136)と前記回転子(116)との間の引力(1010)が前記回転子(116)を軸(122)周りに回転させるように、前記少なくとも1つの固定子コイル(136)に流れる直流電流(1210)を制御することを更に含む、付記23に記載の方法。
前記回転子(116)が前記少なくとも1つの固定子コイル(136)に対する第2位置にある時に、前記電気モータ(108)の前記少なくとも1つの固定子コイル(136)に交流電流(130)を送ることであって、前記少なくとも1つの固定子コイル(136)と前記回転子(116)との間の斥力(140)が、前記回転子(116)を前記軸(122)周りに回転させることと、を含む、電気モータ(108)の制御方法。
Claims (15)
- 導電性材料を含む回転子であって、軸周りに回転可能な回転子と、
複数の固定子コイルと、
前記回転子の位置に基づいて前記固定子コイルに流れる交流電流を制御する電流制御システムと、を含み、
前記固定子コイルは、前記固定子コイルに交流電流が流れると前記回転子に渦電流が生成されるように、前記回転子に隣接して配置されており、
前記固定子コイルのうちの少なくとも1つの固定子コイルと前記回転子との間の斥力が前記回転子を前記軸周りに回転させるように、前記少なくとも1つの固定子コイルに交流電流が流れると、前記少なくとも1つの固定子コイルが交流磁場を形成し、前記回転子に渦電流を生じさせる、装置。 - 前記回転子の位置が、前記回転子の端部が前記少なくとも1つの固定子コイルに隣接する状態になると、前記電流制御システムは、前記少なくとも1つの固定子コイルに前記交流電流を送る、請求項1に記載の装置。
- 前記導電性材料が、導電性の強磁性材料又は導電性の非強磁性材料から選択された少なくとも1つであるか、
前記固定子コイルの各々が、前記固定子コイルのうちの他の固定子コイルとは異なる共振周波数を有しており、
前記固定子コイルに対する無線電磁結合によって前記固定子コイルに電力を送信するように構成された電源をさらに含み、送信された前記電力が前記固定子コイルに流れる交流電流となるか、の少なくとも1つの構成を備える、請求項1に記載の装置。 - 前記導電性の強磁性材料が、鉄、酸化鉄、ニッケル、又は、サマリウムコバルトから選択された少なくとも1つであるか、
前記導電性の非強磁性材料が、アルミニウム、銅、金、インターカレートされたグラフェン、鉛、銀、錫、チタン、又は、亜鉛から選択された少なくとも1つであるか、の少なくとも1つの構成を備える、請求項3に記載の装置。 - 前記電流制御システムは、
前記固定子コイルに接続された複数のスイッチであって、前記スイッチのうちの少なくとも1つのスイッチが閉位置にある時に、前記少なくとも1つのスイッチが前記少なくとも1つの固定子コイルに前記交流電流を送る複数のスイッチと、
前記回転子の前記位置に基づいて前記固定子コイルを流れる前記交流電流を制御する際に、前記スイッチを制御する制御部と、を含み、
前記少なくとも1つの固定子コイルと前記回転子との間の前記斥力が前記回転子を前記軸周りに回転させるように、前記固定子コイルのうちの前記少なくとも1つの固定子コイルに前記交流電流が流れると、前記少なくとも1つの固定子コイルが交流磁場を形成し、前記回転子に渦電流を生じさせる、請求項1に記載の装置。 - 前記制御部は、前記固定子コイルのうち、前記回転子の前記位置において、前記回転子の端部が位置合わせ状態となっている少なくとも1つの固定子コイルに流れる交流電流を切り替えるように構成されているか、
前記制御部は、ソリッドステート回路、シリコン制御整流器、又は、トライアック(TRIAC)のうちの少なくとも1つを含んで構成されているか、の少なくとも1つの構成を備える、請求項5に記載の装置。 - 前記回転子の前記位置を示すロータリーエンコーダをさらに含むか、
前記回転子の前記位置に基づく前記回転子における前記渦電流に反応する一群の位置感知コイルをさらに含んでおり、前記制御部が、前記一群の位置感知コイルを用いて、前記回転子の前記位置を特定するか、の少なくとも1つの構成を備える、請求項5に記載の装置。 - 前記固定子コイルの第1端部は、交流電流供給源に接続されており、前記電流制御システムは、前記固定子コイルの第2端部に接続された電気ブラシと、前記軸の周りに配置された電気的接点と、を含み、前記電気的接点は、電源に接続されるとともに、所与のパターンに配置されることにより、電気的接点が軸周りに回転すると、電気ブラシが回転子の様々な位置の電気的接点と接触して、前記固定子コイルに流れる交流電流を制御するか、
前記斥力が、前記回転子の任意の静止位置から前記回転子を回転させるのに十分なものとなるように、前記固定子コイルが前記回転子に隣接して配置されているか、
前記渦電流が、前記交流磁場と相互作用すると前記斥力を生じさせ、前記斥力のうちの接線方向の力が、前記回転子を前記軸周りに回転させるトルクを生じさせるか、の少なくとも1つの構成を備える、請求項1に記載の装置。 - 前記回転子は、
強磁性材料を含むコアと、
前記コアに設けられた層と、を含み、前記層は導電性の非強磁性材料を含んでおり、
前記電流制御システムは、前記固定子コイルに流れる直流電流及び前記交流電流を制御することにより、前記回転子の引き付けおよび反発を選択的に行う、請求項1に記載の装置。 - 前記固定子コイル及び直流電流供給源に並列に接続されたコンデンサをさらに含み、前記コンデンサは、前記コンデンサに蓄積された電荷から前記交流電流を生成する、請求項9に記載の装置。
- 前記交流電流の第1周波数は、前記回転子の回転の第2周波数から独立している、請求項1に記載の装置。
- 前記交流電流の前記第1周波数は、約10kHz以上である、請求項11に記載の装置。
- 電気モータの複数の固定子コイルに流れる交流電流を制御することを含み、
前記交流電流の前記制御は、前記固定子コイルのうちの少なくとも1つの固定子コイルに交流電流が流れると、前記電気モータにおける回転子と前記少なくとも1つの固定子コイルとの間に斥力が発生するように、前記回転子の位置に基づいて行う、電気モータの制御方法。 - 前記回転子の前記位置を特定することを更に含み、
前記回転子の前記位置の前記特定は、ロータリーエンコーダ、前記回転子に関連付けられた接点、又は、位置感知コイルのうちの少なくとも1つを用いて行われる、請求項13に記載の方法。 - 前記回転子は、強磁性材料から形成されたコア、及び、前記コアを包み込む層を含んでおり、前記層は、導電性の非強磁性材料を含んでおり、
前記少なくとも1つの固定子コイルと前記回転子との間の引力が前記回転子を軸周りに回転させるように、前記少なくとも1つの固定子コイルに流れる直流電流を制御することを更に含む、請求項13に記載の方法。
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