JP2023515987A - 非接触式電力伝送及びその運動デバイス - Google Patents

Abstract

電力が静止部から可動部に非接触で利用可能になる非接触式電気運動装置は固定子を備え、この固定子の断面は、導体及び中空空間を囲む磁化可能な外壁を含み、磁化可能な外壁は空隙を形成する不連続部を有し、縦断面の固定子及び中空空間はレールを形成する。可動部は、レールに沿って進行するための中空空間内に適合するシューまたはスライダーを有し、可動子は、通過するときに任意の所与の場所で空隙を非接触で埋める。空隙が閉じられると、磁気回路は、磁化可能な外壁全体にわたって形成され、シューまたはスライダーを通過する。可動子は、電流を閉磁気回路から誘導可能であるコイルを有する。【選択図】図１０

Description

関連出願
本願は、２０２０年２月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／９８２，０８５号の米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権の利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、概して、電源と負荷との間で相対運動がある場合に特に、電源から電気負荷まで電力を供給するためのシステムに関し、より具体的には、例えば、運動が回転ではなく直線である場合、または回転に加えて直線である場合、そして、さらに、精密運動が必要である場合、運動デバイスのための改善された非接触式電力供給システムに関する。

直線運動電気システムは、工業オートメーションシステムに特に適用できる。そのようなシステムは、通常、製品部品を１つ以上のステーションに搬送するために使用される可動要素を含む。各ステーションでは、特定の製造プロセスは製品部品に適用される。最新の自動化システムは、製造時間及び搬送時間を達成可能な最小値に短縮するために、非常に高速で正確な搬送システムを使用している。その目的のために、非常に正確な位置決めシステムを使用する。処理される製品部品は、位置決めシステムによって駆動される可動キャリッジに置かれる。

様々なセンサ及びアクティベータを動作するために、可動キャリッジで電力を利用可能にする必要があることがよくある。第１の例では、可動キャリッジは、モータがトラックの一部であるリニアモータに取り付けられる、またはキャリッジに固定されたモータによって動かされる。別の例では、キャリッジの位置を制御するために位置エンコーダが必要であり、位置エンコーダ及び／またはキャリッジは、一般に、電源を必要とする。別の例では、回転運動及び直線運動の両方が存在するように、製品部品を所望の方向に向けるために回転テーブルが必要になり得る。

可動キャリッジに電力を提供するために、一般に可撓ケーブルが使用され、ケーブルチェーンに配置され得る。高速移動が必要なときはいつでも、これらのケーブルアセンブリが振動を誘発して、キャリッジの移動に悪影響を及ぼし、故障しがちになる。いくつかのシステムでは、スライドブラシを使用して、電気エネルギーを伝送する。ブラシの寿命は限られており、電気ノイズが発生するため、ブラシの使用は比較的低速のシステムに制限される。

ケーブルチェーン及びブラシは、コストが増え、システムの信頼性を低下させ得る。したがって、非接触であり、ブラシまたは可撓性の可動ケーブルのいずれかを必要としない、可動キャリッジに電力を提供することが可能なシステムを提供することが望まれている。

ディバンらによる特許５，３４１，２８０号では、可撓ケーブルの摩擦も移動も伴わない、そのような非接触式電力伝送システムが開示されている。高強度ＡＣ電流が静的導体に流れ、磁気コアが可動要素のスライドに固定され、可動要素が静的導体に沿って摺動することにより、可動要素が誘導によって電力を収集し得る。この解決策の欠点は、エネルギーを収集するために使用される磁気コアの重量が比較的重く、キャリッジの達成可能な最大加速度が低下することである。

本実施形態に従ったシステムは、固定子部分及び少なくとも１つの可動子を含む。

固定子では、強磁性材料の長い中空プロファイルが所望の線形経路に沿って配置される。線形経路は、任意の閉じた形状または開いた形状であり得る。長いプロファイルの断面は、好ましくは、長方形の形状を有し、上側に、好ましくは中央位置に開口部を伴う。かなりの大きさの断面サイズの２つの導電体は、開口部の両側で、中空プロファイルの内側に伸びる。高強度の交流（ＡＣ）電流は、これら２つの導体に、反対方向または逆位相で流れる。

経路に沿って移動可能な可動子は、コイルが巻かれる強磁性材料で作られたコアを含む。コア形状はプロファイルの開口部に挿入され、固定子プロファイルと接触することなく経路に沿って摺動する。可動子が経路に沿って摺動するとき、コアは２つの磁気回路を閉じ、コアの両側で固定子導体の周りに小さな空隙を伴う。これらの磁気回路に誘導された磁束は、コア内の可動子コイルを横断し、電力を可動子コイルに誘導する。そのとき、可動子と固定子との間の電気的接触なしに、可動子で電力が利用可能になる。

本発明の実施形態に従って、電力は静止部から可動部に非接触で利用可能になる非接触式電気運動装置が設けられ得、本装置は、
固定子であって、固定子の断面は、少なくとも２つの導体及び中空空間を囲む磁化可能な外壁を含み、磁化可能な外壁は少なくとも１つの空隙を形成する不連続部を有し、不連続部は固定子を２つの半分の固定子に分離し、縦断面の固定子及び中空空間はレールを形成する、固定子と、
可動子であって、可動子は、中空空間内に適合し、レールに沿って進行するように構成された第１の部分を有し、可動子は、空隙を閉じ、各々、固定子の半分のそれぞれ及び第１の部分に、磁化可能な外壁全体にわたって閉磁気回路を形成するために、通過するとき、任意の所与の場所で空隙を実質的に閉じ、可動子は、電流が閉磁気回路から誘導可能であるコイルを含む、可動子と、を備える。

一実施形態では、少なくとも２つの導体は、各々、固定子の半分のそれぞれに位置し、導体は、逆位相で各々交流を移送するように構成される。

一実施形態では、可動子は、固定子に沿って連続する位置まで固定子に沿って移動して、閉磁気回路を形成するように構成され、複数の位置の他の位置に開磁気回路がある。

一実施形態では、空隙の長さは、固定子に沿って縦方向に延在する。

一実施形態では、空隙の高さは磁化可能な外壁の厚さである。

一実施形態では、閉磁気回路は２つの閉磁気回路及び２つの空隙を含み、各閉磁気回路は固定子の半分の周りに延在し、次に、空隙の第１の部分を通って、可動子の第１の部分まで延在し、次に、空隙の第２の部分を通って、固定子の半分に戻り、可動子は可動子の現在の位置で空隙の両方を埋める。

一実施形態では、可動子は、少なくとも１つのホイール、または１つのホイール及び１つのスライダー、または２つのホイールもしくは２つのスライダー、または３つ以上のホイール、あるいはホイール及びスライダーの他の組み合わせを含む。

一実施形態では、可動子はモータを備え、モータはコイルに誘導された電流から電力供給される。

一実施形態では、複数の可動子が単一の固定子に挿入される。

一実施形態では、各可動子は運動センサまたは位置センサを含み、センサからのフィードバックに基づいて、中央制御装置から固定子に沿って移動するように無線で制御される。

一実施形態では、固定子はガントリーブリッジであり、可動子はガントリーブリッジに取り付けられる。

本発明の第２の態様に従って、レール及び可動子を含む非接触式電気運動装置が設けられ、レールは中空であり、開放ギャップを有し、可動子は、中空内に適合するシューと、開放ギャップを通って延在するネックとを有し、可動子はレールに沿って進むように構成され、レールは、少なくとも１つの通電導体を囲み、磁化可能であり、また、可動子も磁化可能であり、通過するとき開放ギャップを閉じ、シューの全体にわたって磁気回路を形成し、可動子は、さらに、磁気回路から電流を誘導するためにシューの周りにコイルを含み、それによって、搭載電力を可動部に非接触で提供する。

特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び／または科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様または同等の方法及び材料が、本発明の実践または試験で使用できるが、例示的な方法及び／または材料は下記に説明される。矛盾する場合、定義を含む特許明細書が優先する。さらに、材料、方法、及び例は、例示にすぎず、必ずしも限定することを意図するものではない。

本明細書では、本発明のいくつかの実施形態は、単に例として添付の図面を参照して説明される。ここで、特に詳細に図面を参照して、示される詳細が例として本発明の実施形態の説明に役立つ考察の目的のためのものであることを強調するものである。これに関して、図面を用いた説明は、本発明の実施形態がどのように実践され得るかを当業者に明らかにする。

Ｄｉｖａｎらによる先行技術特許第５，３４１，２８０号の図４の図面を参照用に示す。 本発明の実施形態による、簡略化された概略斜視図である。 図２の線Ａによって画定された平面における図２の実施形態の簡略化された断面図である。 図２の線Ｂによって画定された平面における図２の実施形態の簡略化された断面図である。 本発明の実施形態による、いくつかのキャリッジが１つの閉ループ固定子上にあり、非接触で電力を収集するマルチキャリッジシステムの簡略化された概略図である。 本発明の実施形態による、固定子導体に高電流強度を駆動するために使用される変圧器の簡略化された概略断面図である。 図６に示される変圧器の一次側に電流を流すために高出力ドライブがどのように使用されるかを示す簡略化された概略図であり、また、その変圧器の二次側によって固定子導体に高強度電流を流す方法も示す。 可動電気ケーブルを使用して、一般的なタイプのオーバーヘッドクレーンの簡略化された概略図である。 可動電気ケーブルがない、本発明の実施形態に従って実装されたオーバーヘッドクレーンの概略図である。 本発明のさらなる実施形態による、固定子及び可動子の簡略化された断面概略図である。

本発明は、概して、電源と負荷との間で相対運動がある場合に特に、電源から電気負荷まで電力を供給するためのシステムに関し、より具体的には、例えば、運動が回転ではなく直線である場合、または回転に加えて直線である場合、そして、さらに、精密運動が必要である場合、改善された非接触式電力供給システムに関する。

本発明の実施形態は、電力が静止部から可動部に非接触で利用可能になる非接触式電気運動装置を提供し得る。断面が磁化可能な外壁を含む固定子は、導体及び中空空間を囲み、磁化可能な外壁は空隙を形成する不連続部を有する。縦断面の固定子及び中空空間はレールを形成する。可動部は、レールに沿って進行するための中空空間内に適合するシューまたはスライダーを有し、可動子は、通過するときに任意の所与の場所で空隙を非接触で埋める。「非接触充填」という用語は、可動子の材料が固定子の壁とほぼ接触するまで空隙を埋めるが、実際には接触しないため、かなり小さい空隙が残ることを意味する。しかしながら、空隙のアスペクト比は、磁気抵抗を大幅に低下するように変更され、実行可能な磁気回路が形成される。空隙が効果的に閉じられると、磁化可能な外壁全体にわたって磁気回路が形成され、シューまたはスライダーを通過する。可動子は、電流を閉磁気回路から誘導可能であるコイルを有する。

本発明のいくつかの実施形態をより深く理解するために、まず、図１に示される既知のデバイスの構造及び動作について言及する。

図１は、Ｄｉｖａｎらによる米国特許第５，３４１，２８０号に記載された先行技術を示す。一次変換器３８は、導電体４０に電流を駆動する。導電体４０は、折り返し部を有する移動経路に沿って配置される。２つの磁気コア５６及び５８は電流導体を両方向に包囲し、導体と接触することなく経路に沿って滑動する。巻線５２は２つの磁気コアの周りに巻かれ、電力は巻線端４６で利用可能である。

磁気コアは可動要素に固定される。従来の設計ルールに従って、磁気コアの重量は可動要素に提供される電力に比例する。かなりの電力が必要なときはいつでも、可動要素の重量の一部である設計重量によって最大加速度が制限される。

長い経路が必要なときはいつでも、導体支持構造を使用する必要がある。これらの構造は可動コアを横断し得、コア内に空隙を設ける必要がある。空隙を可能な限り小さくするために、これらの構造は薄型に設計する必要がある。ディバンらは、比較的高コストで比較的壊れやすい構造をもたらす設計（米国特許第５，３４１，２８０号の図７及び図８）を提案している。

ディバンの実施形態では、導電体４０は屋外にある。十分な効率を得るために、導体４０内の電流の高周波が必要とされる。屋外で流れるこの高強度で高周波の電流は、望ましくない強力な電気放射線を生成し、近くにある他の機器に干渉する可能性がある。

本明細書で下記に説明される本実施形態では、非接触式電力システム（ＣＰＳ）が説明されており、可動子に加えられる重量の量が低下し、構造全体が簡略化され得、電気放射線の量ひいては干渉の範囲が最小化される。

明確にするために、以下の説明は、ＣＰＳの好ましい向きに言及しているが、ＣＰＳは、必要な動作に適した任意の方法で向きを変えてもよい。

本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の記述で記載される、ならびに／または図面及び／もしくは実施例に示される、構造の詳細ならびに構成要素及び／または方法の配列に必ずしも限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能である、または様々な方法で実践もしくは実行することが可能である。

図２を参照すると、本発明に従った非接触式電力システム（ＣＰＳ）の一実施形態の簡略化された斜視図が示される。ＣＰＳ２００は、固定子２０１、２０３ａ、２０３ｂと、少なくとも１つの可動子２０２、２０４、２０５とを含む。可動子は、定義された所望の経路に沿って摺動できる。定義された経路は、例えば、直線、曲線、円形の形状であり得る。

固定子は、好ましくは積層された鉄または電気鋼等の磁化可能な材料の長いプロファイル２０１を含む。長いプロファイル２０１は、中空の内部が壁内に囲まれた長方形の中空形状の断面を有し、その上面に開口部またはギャップ２０６を有し、ギャップの高さは壁の厚さである。長いプロファイル２０１は、移動経路全体に沿って延在し、移動のための軌道を定義し得る。図２では、固定子の短く直線的な部分だけが示される。図２では直線形状が示されるが、可動子の所望の経路をたどるために任意の湾曲形状または円形形状を使用できることを理解する必要がある。

固定子内では、２つの大きな導体２０３ａ及び導体２０３ｂは、開口部の各々の側に配置される。交流（ＡＣ）電流は導体２０３ａ及び導体２０３ｂに反対方向または逆位相で流れる。

可動子は、垂直部分またはネック２０４と水平部分２０５とを含み、両方とも積層された電気鋼等の磁性材料で作られる。シュー２０２を形成するために、垂直部分２０４の基部の周りにコイルが巻かれ得る。可動子は、長いプロファイル２０１の開口部２０６の内側の経路に沿って摺動し、シューは固定子の内側に含まれる。

図３を参照すると、図２のＣＰＳの断面は、図２の破線Ａによって画定された平面に示される。この図では、可動子コアアセンブリ２０５及び２０４が２つの磁気回路３０１ａ及び３０１ｂをどのように作成しているかが分かる。磁性材料で作られたコア２０４の垂直部分は、磁束の経路を提供する。磁気回路３０３ａは、小さい空隙３０３ａ及び３０２を除いて、高透磁率の磁性材料内を伸び、固定子内で自由に移動することを可能にするために空隙を横断する必要がある。対称的に、磁気回路３０３ｂは、同様に、小さな空隙３０３ｂ及び３０２を除いて、高透磁率の磁性材料に配置される。導体２０３ａ内の電流は断面を出て、磁気回路３０１ａ内を反時計回り方向に流れる磁束を生成する。対称的に、導体２０３ｂ内の電流は断面に入り、磁気回路３０１ｂ内を時計回り方向に流れる磁束を生成する。

コアの垂直部分２０４の内側では、両方の磁束が同じ方向に流れ、周囲のコイル２０２に電源を誘導する。固定子との電気的接触なしに、可動子で電力が利用可能になる。

ここで図２のＣＰＳのさらなる断面である図４を参照すると、今回、断面は図２の破線Ｂによって画定された平面内にある。断面の平面は可動子を含まない高さに切り取られている。ＣＰＳの効率のために、固定子のインダクタンスは低くなり得る。図４では、長いプロファイル２０１が２つの導体２０３ａ及び導体２０３ｂの周りに磁気回路４０１を作成していることが分かる。しかしながら、２０３ａ及び２０３ｂを流れる電流は等しく、方向または位相が反対であるため、磁気回路４０１によって囲まれる全電流はゼロである。結果として、回路内の磁束はゼロになり、２０３ａ及び２０３ｂによって形成された回路のインダクタンスは非常に低くなる。したがって、これらの導体に比較的高い周波数で大電流を駆動することが可能であり、可動子にかなりの電力を伝送することを可能にする。

別の態様では、磁気回路４０１は、導体２０３ａ及び導体２０３ｂの周りにシールドを作成し、ＣＰＳの外側に実質的に磁場が放射されないようにする。これにより、電気的干渉に敏感な他のシステムに近接して、またはそれと組み合わせてＣＰＳの使用が可能になる。

ここで図５を参照すると、これは、本発明の実施形態に従ったＣＰＳを使用して有利に実装され得るマルチキャリッジシステム５００の簡略図である。

上述のプロファイル２０１と同様の長いプロファイルを含み、図２の導体２０３ａ及び導体２０３ｂと同様の囲まれた導体を有するＣＰＳ固定子５０１は、閉ループ経路に沿って配置される。交流電流は、電源５０４によって固定子導体で駆動される。固定子５０１に沿って、５つの独立した可動子５０１ａ～５０１ｄが摺動可能に挿入される。各可動子は、固定子によって定義されたトラックに沿って摺動し、ベアリングまたはホイール（図示しない）によって導かれ得る。上記に説明したように、各可動子は固定子から電力を収集する。各可動子は、５０３ａ～５０３ｄとして象徴的に示される独自のモータによって推進され、モータは収集された電力を使用して電力供給される。可動子のモータは、回転型またはリニア型のいずれの種類であり得る。各可動子は、また、可動子の位置を制御するモータコントローラを含み得、また、コントローラもＣＰＳによって電力供給される。一例では、モータ制御装置は中央制御装置と無線通信し、次に、各可動子の位置及び速度は中央制御装置によって制御される。

先行技術の既存のマルチキャリッジシステムは、モータごとに個別の位置制御を有し、多数のドライバを利用して、それぞれが固定子の小さな部分を制御する。各キャリッジの移動を制御するために、中央制御装置は、キャリッジに近接する固定子の部分のドライバを作動させる。しかしながら、これらの既存のマルチキャリッジシステムは、多数のドライブを含むため、非常に高価であり、非常に複雑なソフトウェアを必要とする。本発明の実施形態のＣＰＳによって電力供給されるマルチキャリッジシステムは、固定子全体を単一のユニットとして駆動し得るので、かなり低コストで実装され得る。

固定子の導体２０３ａ及び導体２０３ｂに必要な高強度ＡＣ電流を駆動するために、変圧器を使用し得る。ここで図６を参照すると、そのような変圧器６００の断面が示される。変圧器６００は、２つの開放空気体積６０４ａ及び６０４ｂを包囲する２つの磁気回路６０３ａ及び６０３ｂを形成する磁気コア６０２を有する。巻数Ｎの一次コイル６０１は、両方の磁気回路に共通の磁気コアの中央部分の周りに巻かれている。ＣＰＳ固定子の２つの導体２０３ａ及び導体２０３ｂは、各々、開放空気体積６０４ａ及び６０４ｂの残りの空間を通って伸びる。

ここで図７を参照すると、変圧器６００が破線で囲まれて示される。導体２０３ａ及び導体２０３ｂは、変圧器を横断するように示され、それらの端部は、変圧器を横断した後、接続導体７０３によって接続される。固定子の長いプロファイルの一部が７０４として示される。この部分位置で、２つの導体２０３ａ及び導体２０３ｂは、長いプロファイルを出て、変圧器６００を横断する。変圧器６００を横断した後、それらの端部７０５ａ及び７０５ｂは、導体７０３によって電気的に接続される。

また、各々７０６ａ及び７０６ｂとして示される導体２０３ａ及び導体２０３ｂの他端も、導体７０２によって電気的に接続される。図７では、これらの他の端部は固定子７０４の同じ部分に示される。これは、図５のように固定子が閉路を形成する場合である。固定子が閉路を形成しないときはいつでも、接続７０２は導体２０３ａ及び導体２０３ｂの端部に適用される。

最後に、両端で一緒に接続された２つの導体２０３ａ及び導体２０３ｂは、変圧器６００を通って伸びる導電体の単一の閉ループを構成する。この閉ループは、変圧器６００の１ターンの短絡二次コイルを構成する。変圧器の法則により、電流ＩがＮターンの一次コイル６０１に流れる場合、電流Ｎ×Ｉが１ターンの短絡二次コイルに流れ、ひいては、導体２０３ａ及び導体２０３ｂに流れる。

したがって、変圧器６００によって、高強度電流が固定子導体２０３ａ及び導体２０３ｂに流れ得る。これにより、一般に入手可能なＡＣ電源７０１を使用して、ＣＰＳ固定子導体に高強度電流を駆動することが可能になる。

非常に長い経路が必要なときはいつでも、ＣＰＳ固定子はいくつかのセクションに分割され得、各セクションは、図６及び図７を参照して上記に説明したように、独自の電源を有する。

別の例示的な用途では、本発明の実施形態に従ったＣＰＳは、オーバーヘッドクレーンまたはオーバーヘッドガントリーで有利に実装でき、したがって、可動ケーブルの必要性がなくなる。

図８では、工場設定でよく見られ得る一般的に認識されているオーバーヘッドガントリーの概略図が示される。ビーム８０３は、両端で２つの壁８０１及び壁８０２に固定される。クレーンコントローラ８０７は、ホイール、ギア、モータ、及び電気コントローラを含む。クレーンコントローラ８０７は、電気モータ８０４によってビーム８０３に沿って摺動し得る。クレーン本体から吊り下げられたフック８０５は、操作する物体を固定するために設けられている。フックの垂直位置は、モータ８０９によって制御される。クレーンの手動操作のためにハンドコントローラ８０８が設けられている。可撓ケーブル８０６を使用して、電力をコントローラ及びモータに接続する。

図８に概略的に示されるように、ケーブル８０６は、通常、曲げられまたはコイル状にされ、コイルはビームに沿って摺動できるスライダーに固定され、クレーンコントローラの自由な移動を可能にし得る。クレーンが集中的に使用されるときはいつでも、ケーブル８０６の移動により、摺動要素に汚れが堆積することにより摩擦の増加を被り得る。さらに、クレーンを繰り返し使用することによるケーブル８０６の折り曲げ及び展開は、ケーブルの故障をもたらし、その結果、クレーンの損傷、動作不能、及び危険な動作をもたらし得る。

図９では、本発明の実施形態に従ったＣＰＳを使用するクレーンの実施態様が概略的に示される。オーバーヘッドクレーンは、ケーブル８０６が使用されないこと、ビーム９０３が本発明の実施形態に従ったＣＰＳ固定子を含むこと、及びＣＰＳ導体の電流を駆動するために電流発生器９０６が追加されることを除いて、図８に示されるものと同じ構成要素を有する。クレーンコントローラは、ＣＰＳによって通電され、クレーンの移動を制御し、ＣＰＳの実装により、クレーンの操作性の信頼性及び安全性の向上をもたらす。さらに、メンテナンスコストも削減される。

電力が可動要素に非接触で伝送されるＣＰＳの他の多くの用途を考案できることは、当業者には明らかである。

ここで、本発明に従ったＣＰＳの代替の実施形態の概略断面図を示す図１０を参照する。ＣＰＳ１０００は、固定子１００３及び少なくとも１つの可動子１００１を含む。可動子１００１は、ホイール１００２ａ～１００２ｃによって固定子１００３上を進み得る。固定子は断面に垂直な方向に延在し、移動経路を定義する。この経路は、任意の曲線タイプであり得る。

固定子は、好ましくは積層された鉄または電気鋼等の磁化可能な材料の２つの長いプロファイル１００４ａ～１００４ｂを含む。長いプロファイル１００４ａ～１００４ｂは、各々、長方形の中空空洞１００６ａ及び１００６ｂを形成する。これらの２つの長いプロファイル１００４ａ及び１００４ｂは固定子１００３内に配置され、それにより、空洞１００６ａ及び１００６ｂが互いに対面し、可動子に固定された短いプロファイル部分１００８の移動を可能にするように離間される。長いプロファイル１００６ａ及び１００６ｂは、可動子の移動経路全体に沿って延在する一方、可動子に固定された短いプロファイル部分１００８は、可動子の範囲内の短い経路に沿って延在する。

固定子の内側では、２つの大きな導体１００５ａ及び導体１００５ｂが各々空洞１００６ａ及び１００６ｂの内側に配置される。交流電流は、導体１００５ａ及び導体１００５ｂに、各々、逆位相で流れる。

可動子には、好ましくは積層された磁化可能な材料で作られたプロファイルの短い部分１００８が取り付けられる。２つの長いプロファイル１００４ａ及び１００４ｂならびにプロファイル部分１００８は、大きな面積の薄い空隙１００７ａ～１００７ｄを提供するように成形される。

プロファイル部分１００８の中間部分にコイル１００９が巻かれている。

図１０の実施形態に従ったＣＰＳは、下記に説明されるように機能する。

可動子が存在しない位置では、２つの長いプロファイル１００４ａ及び１００４ｂは磁気回路１０１１（四角い形状の点線）を形成し、それらの間の間隔が大きいため磁気抵抗が非常に高くなる。さらに、導電体１００５ａ及び導電体１００５ｂを流れる２つの電流は、逆方向、またはＡＣでは逆位相であり、磁気回路１０１１に逆方向の磁束を誘導するため、固定子１０３のインダクタンスは非常に低く、固定子の外側に放射される電磁放射線は無視できる。

可動部がギャップを埋める場所で、２つの磁気回路１０１０ａ～１０１０ｂは、導体１００５ａ及び導体１００５ｂのそれぞれの周りに形成される。電流によって誘導された２つの磁束は、コイル１００９内を同じ方向に流れ、コイル１００９内に電力を誘導する。したがって、可動子に電力が供給される。例えば、電気モータを可動子に取り付けて、可動子を駆動できる。エンコーダ、デジタル通信インターフェース、デジタル入出力等の他の電気デバイスまたは電子デバイスを可動子で使用できる。

「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語及びそれらの複合体は、「限定ではないが、～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」を意味する。

「～から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」という用語は、「含み、～に限定される（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｎｄ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」ことを意味する。

本明細書で使用する場合、文脈上明らかに別段に示される場合を除き、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」という単数形は、複数の指示対象を含む。

明確にするために別個の実施形態の文脈において説明される本発明の特定の特徴は、また、単一の実施形態において組み合わせて提供され得、本発明の説明は、そのような実施態様が本明細書に明確に記載されるかのように解釈されることが理解される。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈において説明される本発明の様々な特徴は、別々に、もしくは任意の適切な副次的な組み合わせで提供され得、または本発明の任意の他の説明された実施形態に対する修正として適切であり得、本発明の説明は、そのような別個の実施形態、副次的な組み合わせ、及び修正された実施形態が本明細書に明確に記載されるかのように解釈される。様々な実施形態の文脈で説明される特定の特徴は、実施形態がそれらの要素なしでは機能しない場合を除いて、それらの実施形態の本質的な特徴と見なすべきではない。

本発明をその特定の実施形態に関連して説明しているが、多くの代替案、修正、及び変形が当業者には明らかであろうことは明白である。したがって、添付の特許請求の範囲の主旨及び広い範囲に含まれるそのような全ての代替案、修正、及び変形を包含することが意図される。

本明細書に記述される全ての刊行物、特許、及び特許出願は、個別の刊行物、特許、または特許出願のそれぞれが、参照により本明細書に組み込まれることが明確及び個別に示されるのと同程度に、明細書への参照により全体が本明細書に組み込まれる。さらに、本願におけるいずれかの参考文献の引用または特定は、そのような参考文献が本発明の先行技術として利用可能であるということの承認として解釈するべきではない。セクションの見出しが使用されている範囲内において、それらは必ずしも限定的であると解釈するべきではない。さらに、本願のいずれかの優先権書類（複数可）は、本明細書により、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (12)

1. 電力が静止部から可動部に非接触で利用可能になる非接触式電気運動装置であって、前記非接触式電気運動装置は、
   固定子であって、前記固定子の断面は、少なくとも２つの導体及び中空空間を囲む磁化可能な外壁を含み、前記磁化可能な外壁は少なくとも１つの空隙を形成する不連続部を有し、前記不連続部は前記固定子を２つの半分の固定子に分離し、縦断面の前記固定子及び中空空間はレールを形成する、前記固定子と、
   可動子であって、前記可動子は、前記中空空間内に適合し、前記レールに沿って進行するように構成された第１の部分を有し、前記可動子は、前記空隙を閉じ、各々、前記固定子の半分のそれぞれ及び前記第１の部分に、前記磁化可能な外壁全体にわたって閉磁気回路を形成するために、通過するとき、任意の所与の場所で前記空隙を実質的に閉じ、前記可動子は、電流が前記閉磁気回路から誘導可能であるコイルを含む、前記可動子と、
   を備える、非接触式電気運動装置。
2. 前記少なくとも２つの導体は、各々、前記固定子の半分のそれぞれに位置し、前記導体は、逆位相で各々交流を移送するように構成される、請求項１に記載の非接触式電気運動装置。
3. 前記可動子は、前記固定子に沿って連続する位置まで前記固定子に沿って移動して、前記閉磁気回路を形成するように構成され、前記位置の他の位置に開磁気回路がある、請求項２に記載の非接触式電気運動装置。
4. 前記空隙の長さは前記固定子に沿って縦方向に延在する、請求項１～３のいずれか１項に記載の非接触式電気運動装置。
5. 前記空隙の高さは前記磁化可能な外壁の厚さである、請求項４に記載の非接触式電気運動装置。
6. 前記閉磁気回路は２つの閉磁気回路及び２つの空隙を含み、各閉磁気回路は前記固定子の半分の周りに延在し、次に、前記空隙の第１の部分を通って、前記可動子の前記第１の部分まで延在し、次に、前記空隙の第２の部分を通って、前記固定子の前記半分に戻り、前記可動子は前記可動子の現在の位置で前記空隙の両方を埋める、請求項１～５のいずれか１項に記載の非接触式電気運動装置。
7. 前記可動子は少なくとも１つのホイールを備える、請求項１～６のいずれか１項に記載の非接触式電気運動装置。
8. 前記可動子はモータを含み、前記モータは、前記コイルに誘導された前記電流から電力供給される、請求項１～７のいずれか１項に記載の非接触式電気運動装置。
9. 複数の可動子が単一の固定子に挿入される、請求項１～８のいずれか１項に記載の非接触式電気運動装置。
10. 各可動子は運動センサまたは位置センサを含み、前記センサからのフィードバックに基づいて、中央制御装置から前記固定子に沿って移動するように無線で制御される、請求項９に記載の非接触式電気運動装置。
11. 前記固定子はガントリーブリッジであり、前記可動子は前記ガントリーブリッジに取り付けられる、請求項１～１０のいずれか１項に記載の非接触式電気運動装置。
12. レール及び可動子を含む非接触式電気運動装置であって、前記レールは中空であり、開放ギャップを有し、前記可動子は、前記中空内に適合するシューと、前記開放ギャップを通って延在するネックとを有し、前記可動子は前記レールに沿って進むように構成され、前記レールは、少なくとも１つの通電導体を囲み、磁化可能であり、また、前記可動子も磁化可能であり、通過するとき前記開放ギャップを閉じ、前記シューの全体にわたって磁気回路を形成し、前記可動子は、さらに、前記磁気回路から電流を誘導するために前記シューの周りにコイルを含み、それによって、搭載電力を可動部に非接触で提供する、非接触式電気運動装置。

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