JP4350147B2 - 電気モータ又は発電機 - Google Patents
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- 電気モータと、発電機と、再生電気モータとからなる装置群から選択された装置の回転速度、効率、トルク及びパワーを制御する構成体であって、
前記装置は、与えられたロータ軸を中心として所定のロータ経路に沿って回転できるように支持されたロータと、アモルファス金属磁心を含む動的に付勢可能及び消勢可能な複数の電磁石を有するステータとを含み、
前記電磁石は、相互に離間し、前記所定のロータ経路に隣接しており、それによって、電磁石に隣接する与えられた点から次の連続する電磁石に隣接する与えられた点までの前記ロータの特定の点の移動が、1デューティ・サイクルを画定する、構成体において、
a)或るデューティ・サイクルの任意の与えられた点における前記ロータの前記ステータに対する位置と回転速度とを決定し、対応する信号を生じる位置検出器構成体と、
b)前記信号に応答し、所定の装置制御設定を用いて前記ステータの電磁石の付勢及び消勢を制御するコントローラであって、各デューティ・サイクルに対して、前記装置の速度、効率、トルク及びパワーを制御するために複数の付勢及び消勢パラメータの任意の組合せを制御することができるコントローラと、
を備え、前記ステータは、
c)両方で少なくとも1つの磁極片を画定する全体アモルファス金属磁心と電気コイル・アレイとを含んでおり、前記全体アモルファス金属磁心は、個別的に形成されたアモルファス金属の複数の磁心片によって構成されている、少なくとも1つの付勢可能な電磁石アセンブリと、
d)前記磁極片が前記ロータ構成部の前記回転経路に隣接して位置決めされるように、前記電磁石アセンブリを支持する誘電性電磁石ハウジングであって、前記電磁石ハウジングの中に形成された磁心片開口を有し、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を相互に隣接する位置に保持することにより前記全体アモルファス金属磁心を形成する誘電性電磁石ハウジングと、
を備えており、
e)前記電磁石アセンブリは複数の磁極片を含み、前記電磁石アセンブリの前記磁極片はそれぞれが個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくとも1つは前記磁極片のそれぞれを相互に磁気結合する電磁ヨークを形成するトロイダル・リングである
ことを特徴とする構成体。 - 請求項1記載の構成体において、
前記付勢及び消勢パラメータは、
(i)前記ステータの電磁石が各デューティ・サイクルに対して付勢される連続的な継続時間であるデューティ・サイクル付勢時間と、
(ii)前記デューティ・サイクルの間に前記ロータの回転位置に対して前記デューティ・サイクル付勢時間が開始及び停止する時間である前記デューティ・サイクル付勢時間の開始/停止点と、
(iii)前記デューティ・サイクルによって画定される周期内の選択された時間間隔の間に前記電磁石を付勢及び消勢することによる、前記電磁石のパルス幅変調である前記デューティ・サイクル付勢時間の変調と、
を含むことを特徴とする構成体。 - 請求項1記載の構成体において、
前記位置検出器構成体は、前記ロータと共に回転できるように支持されたエンコーダ・ディスクと、前記エンコーダ・ディスクと極めて密接して配列された光センサのアレイとを含み、
前記エンコーダ・ディスクは、トラックのそれぞれの中に形成された離間した位置指示開口を備えた複数の同心円状のトラックを有し、
前記光センサのそれぞれは、前記同心円状のトラックの中の関連する1つに対応し、
前記光センサは、それに関連する同心円状のトラックに隣接して位置決めされ、それによって、前記センサは、それに関連する同心円状のトラックの中に形成された位置指示開口の存在を検出して、前記ステータに対する前記ロータの位置を検出することができることを特徴とする構成体。 - 請求項3記載の構成体において、
前記コントローラは、前記位置検出器構成体のエンコーダ・ディスクが、前記ステータに対する前記ロータの位置の変化を検出して、前記ロータが回転しているときの前記ステータに対する前記ロータの回転速度を決定するレートを用いる手段を含むことを特徴とする構成体。 - 請求項4記載の構成体において、
前記コントローラは、このコントローラ自体が前記電磁石をいつ付勢及び消勢すべきかを制御するのに用いる複数の時間周期に各デューティ・サイクルを分割することを可能にする時間単位でインクリメントしてカウントすることができるカウンタ構成体を更に含むことを特徴とする構成体。 - 請求項1記載の構成体において、前記ロータは少なくとも1つの永久超磁石を含むことを特徴とする構成体。
- 電気モータと、発電機と、再生電気モータとからなる装置群から選択された装置の回転速度、効率、トルク及びパワーを制御する方法であって、
前記装置は、与えられたロータ軸を中心として所定のロータ経路に沿って回転できるように支持されたロータと、アモルファス金属磁心を含む動的に付勢可能及び消勢可能な複数の電磁石を有するステータとを含み、前記ステータは、
i)両方で少なくとも1つの磁極片を画定する全体アモルファス金属磁心と電気コイル・アレイとを含んでおり、前記全体アモルファス金属磁心は、個別的に形成されたアモルファス金属の複数の磁心片によって構成されている、少なくとも1つの付勢可能な電磁石アセンブリと、
ii)前記磁極片が前記ロータ構成部の前記回転経路に隣接して位置決めされるように、前記電磁石アセンブリを支持する誘電性電磁石ハウジングであって、前記電磁石ハウジングの中に形成された磁心片開口を有し、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を相互に隣接する位置に保持することにより前記全体アモルファス金属磁心を形成する誘電性電磁石ハウジングと、
を備えており、
iii)前記電磁石アセンブリは複数の磁極片を含み、前記電磁石アセンブリの前記磁極片はそれぞれが個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくとも1つは前記磁極片のそれぞれを相互に磁気結合する電磁ヨークを形成するトロイダル・リングであり、
前記電磁石は、相互に離間し前記所定のロータ経路に隣接しており、或る電磁石に隣接する与えられた点から次の連続する電磁石に隣接する与えられた点までの前記ロータの特定の点の移動が、1デューティ・サイクルを画定する、装置の回転速度、効率、トルク及びパワーを制御する方法において、
a)前記デューティ・サイクルの任意の与えられた点における前記ロータの前記ステータに対する位置と回転速度とを決定し、対応する信号を生じるステップと、
b)前記信号を用い、所定の装置制御設定を選択し且つ用いて前記ステータの電磁石の付勢及び消勢を制御し、それによって、各デューティ・サイクルに対して、前記コントローラが、前記装置の速度、効率、トルク及びパワーを制御するために複数の付勢及び消勢パラメータの任意の組合せを制御することができる、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項7記載の方法において、
前記付勢及び消勢パラメータは、
(i)前記ステータの電磁石が各デューティ・サイクルに対して付勢される連続的な継続時間であるデューティ・サイクル付勢時間と、
(ii)前記デューティ・サイクルの間に前記ロータの回転位置に対して前記デューティ・サイクル付勢時間が開始及び停止する時間である前記デューティ・サイクル付勢時間の開始/停止点と、
(iii)前記デューティ・サイクルによって画定される周期内の選択された時間間隔の間に前記電磁石を付勢及び消勢することによる前記電磁石のパルス幅変調である前記デューティ・サイクル付勢時間の変調と、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項7記載の方法において、
前記ロータの位置を決定する前記ステップは、前記ロータと共に回転するように支持されたエンコーダ・ディスクと、前記エンコーダ・ディスクと極めて密接して配列された光センサのアレイとを用いて、前記ロータの位置を検出するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項9記載の方法において、
前記エンコーダ・ディスクは、トラックのそれぞれの中に形成された位置指示開口を備えた複数の同心円状のトラックを有し、
前記光センサのそれぞれは、前記同心円状のトラックの中の関連する1つに隣接して位置決めされ、それによって、前記光センサは、それに関連する同心円状のトラックの中に形成された位置指示開口の存在を検出し、これによって、前記センサが前記ステータに対する前記ロータの位置を検出することを可能にすることを特徴とする方法。 - 請求項10記載の方法において、
前記電磁石の付勢及び消勢を制御する前記ステップは、前記エンコーダ・ディスクが、前記ステータに対する前記ロータの位置の変化を検出して、前記ロータが回転しているときの前記ステータに対する前記ロータの回転速度を決定するレートを用いるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11記載の方法において、
前記電磁石の付勢及び消勢を制御する前記ステップは、
(i)前記ロータの回転速度と、
(ii)前記電磁石をいつ付勢及び消勢すべきかを制御する複数の時間周期に各デューティ・サイクルを分割することを可能にする時間単位でインクリメントしてカウントすることができるカウンタ構成体と、の組合せを用いるステップを含むことを特徴とする方法。 - 電気モータと、発電機と、再生電気モータとからなる装置群から選択された装置の回転速度、効率、トルク及びパワーを制御する方法であって、
前記装置は、与えられたロータ軸を中心として所定のロータ経路に沿って回転できるように支持されたロータと、アモルファス金属磁心を含む動的に付勢可能及び消勢可能な複数の電磁石を有するステータとを含み、前記ロータは少なくとも1つの永久超磁石を含み、前記ステータは、
i)両方で少なくとも1つの磁極片を画定する全体アモルファス金属磁心と電気コイル・アレイとを含んでおり、前記全体アモルファス金属磁心は、個別的に形成されたアモルファス金属の複数の磁心片によって構成されている、少なくとも1つの付勢可能な電磁石アセンブリと、
ii)前記磁極片が前記ロータ構成部の前記回転経路に隣接して位置決めされるように、前記電磁石アセンブリを支持する誘電性電磁石ハウジングであって、前記電磁石ハウジングの中に形成された磁心片開口を有し、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を相互に隣接する位置に保持することにより前記全体アモルファス金属磁心を形成する誘電性電磁石ハウジングと、
を備えており、
iii)前記電磁石アセンブリは複数の磁極片を含み、前記電磁石アセンブリの前記磁極片はそれぞれが個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくとも1つは前記磁極片のそれぞれを相互に磁気結合する電磁ヨークを形成するトロイダル・リングであり、
前記電磁石は、相互に離間し前記所定のロータ経路に隣接しており、或る電磁石に隣接する与えられた点から次の連続する電磁石に隣接する与えられた点までの前記ロータの特定の点の移動が、1デューティ・サイクルを画定する、前記装置の回転速度、効率、トルク及びパワーを制御する方法において、
a)前記デューティ・サイクルの任意の与えられた点における前記ロータの前記ステータに対する位置と回転速度とを決定し、対応する信号を生じるステップと、
b)前記信号を用い、所定の装置制御設定を選択し且つ用いて前記ステータの電磁石の付勢及び消勢を制御し、それによって、各デューティ・サイクルに対して、前記コントローラが、前記装置の速度、効率、トルク及びパワーを制御するために複数の付勢及び消勢パラメータの任意の組合せを制御することができる、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項13記載の方法において、
前記付勢及び消勢パラメータは、
(i)前記ステータの電磁石が各デューティ・サイクルに対して付勢される連続的な継続時間であるデューティ・サイクル付勢時間と、
(ii)前記デューティ・サイクルの間に前記ロータの回転位置に対して前記デューティ・サイクル付勢時間が開始及び停止する時間である前記デューティ・サイクル付勢時間の開始/停止点と、
(iii)前記デューティ・サイクルによって画定される周期内の選択された時間間隔の間に前記電磁石を付勢及び消勢することによる前記電磁石のパルス幅変調である前記デューティ・サイクル付勢時間の変調と、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項13記載の方法において、
前記ロータの位置を決定する前記ステップは、前記ロータと共に回転するように支持されたエンコーダ・ディスクと、前記エンコーダ・ディスクと極めて密接して配列された光センサのアレイとを用いて、前記ロータの位置を検出するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項15記載の方法において、
前記エンコーダ・ディスクは、トラックのそれぞれの中に形成された位置指示開口を備えた複数の同心円状のトラックを有し、
前記光センサのそれぞれは、前記同心円状のトラックの中の関連する1つに隣接して位置決めされ、それによって、前記光センサは、それに関連する同心円状のトラックの中に形成された位置指示開口の存在を検出し、これによって、前記センサが前記ステータに対する前記ロータの位置を検出することを可能にすることを特徴とする方法。 - 請求項16記載の方法において、
前記電磁石の付勢及び消勢を制御する前記ステップは、前記エンコーダ・ディスクが、前記ステータに対する前記ロータの位置の変化を検出して、前記ロータが回転しているときの前記ステータに対する前記ロータの回転速度を決定するレートを用いるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項17記載の方法において、
前記電磁石の付勢及び消勢を制御する前記ステップは、
(i)前記ロータの回転速度と、
(ii)前記電磁石をいつ付勢及び消勢すべきかを制御する複数の時間周期に各デューティ・サイクルを分割することを可能にする時間単位でインクリメントしてカウントすることができるカウンタ構成体との組合せを用いるステップを含むことを特徴とする方法。
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