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技術 平行コイルを備えたファントム電気モーターシステム

出願人 ザ・ボーイング・カンパニー
発明者 ブライアン・ジェイ・ティロットソンペン・ゼンスティーヴン・リチャード・コーリー
出願日 2015年8月27日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-167642
公開日 2016年5月16日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2016-082865
状態 特許登録済
技術分野 飛行船・気球・飛行機 電磁波による給配電方式 交流電動機の制御一般 同期機
主要キーワード 静止プラットフォーム 位相順序 逆行運動 人員運搬車 陸上車 初期位置θ 誘導回路 開始サイクル
関連する未来課題
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図面 (20)

課題

電気モーターを動作させるための方法及び装置を提供する。

解決手段

送信コイルからの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸を有し、且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルにおいて送信磁場を受信する。一組の共鳴周波数のうちの共鳴周波数は、一組の受信コイルの他の受信コイルのものとは異なる。送信磁場が、共鳴周波数に一致するように選択された周波数を有する場合に、共鳴周波数を有する一組の受信コイルのうちの受信コイルにおいて、受信磁場が発生する。受信磁場は、電気モーターの回転子引き付ける。

概要

背景

電気モーター電動機)は、電力機械的力に変換するデバイスである。電気モーターは多様な応用に使用され得る。例えば、限定されることなく、電気モーターは、ファンポンプ、ツール、ディスクドライブドリル、他のタイプのデバイスを駆動するのに使用され得る。電気モーターは多様な環境において使用され得る。例えば、電気モーターは、航空機や他の乗り物等の固定された又は移動する多様なプラットフォームにおける応用に使用され得る。

電気モーターは、航空機において使用され、航空機の多様な機能を行い得る。例えば、限定されることなく、航空機の電気モーターを用いて、飛行制御面を動かし、着陸装置上げ下げし、又は、航空機の他の機能を行い得る。電気モーターの一般的な問題は、電気モーターのサイズ、コスト及び重量である。これらの要因を低減することが望まれている。

電気モーターの一種類はファントムモーターである。ファントムモーターは、ブラシレスモーターの一種である。ファントムモーターのトランスミッターは、振動する周波数を有する磁場を生じさせる。この磁場がモーターに動力を与え、モーターを制御する。磁場は、ファントムモーターの各コイルで直接生じる共鳴誘導結合によって、ファントムモーターに動力を与える。

ファントムモーターシステムにおけるファントムモーターの部品若しくはトランスミッター、又はこれら両方は、希望よりもコストがかかることが多い。そのコストは、一部にはパーツ数と、組み立てコストとに基づいたものとなる。例えば、組み立ては、コイルを巻くことや、ラミネート積層体)を積むことを含む。

更に、ファントムモーターシステムの重量が、希望よりも重くなることが多い。鉄の磁心及び銅の巻線が、ファントムモーターシステムの重量に加わる。また、ファントムモーターシステムのこれら部品は、希望よりもサイズを大きくし、かさばるものにし得る。結果として、ファントムモーターシステムを使用可能な応用は、ファントムモーターシステムのサイズ、コスト、及び重量のうち一つ以上に基づいて制限され得る。

概要

電気モーターを動作させるための方法及び装置を提供する。送信コイルからの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸を有し、且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルにおいて送信磁場を受信する。一組の共鳴周波数のうちの共鳴周波数は、一組の受信コイルの他の受信コイルのものとは異なる。送信磁場が、共鳴周波数に一致するように選択された周波数を有する場合に、共鳴周波数を有する一組の受信コイルのうちの受信コイルにおいて、受信磁場が発生する。受信磁場は、電気モーターの回転子引き付ける。

目的

従って、上述の問題、並びに他の考えられる問題のうち少なくとも一部を考慮した方法及び装置が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

磁性体(130)から成る回転子(120)と、送信コイル(116)からの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸(132)を有し、且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイル(122)とを備えた装置であって、前記一組の受信コイルのうちの受信コイルが、前記一組の受信コイルのうちの他の受信コイルとは異なる前記一組の共鳴周波数のうちの共鳴周波数を有し、送信磁場が前記受信コイルの前記共鳴周波数に対して選択された周波数を有する場合に、前記受信コイルが、前記回転子を引き付ける受信磁場を発生させる、装置。

請求項2

前記一組の軸が、回転子軸(128)に実質的に平行な向き、及び、前記回転子軸に実質的に垂直な向きのうち一方から選択された向きを有する、請求項1に記載の装置。

請求項3

前記回転子が、回転子軸周りに回転可能な回転子であって、前記一組の受信コイルが固定位置を有する、回転子、及び、固定された回転子であって、前記一組の受信コイルが回転子軸周りに回転可能である、回転子のうち一方である、請求項1に記載の装置。

請求項4

前記送信磁場を発生させる前記送信コイルを有するトランスミッター(114)、及び、前記一組の受信コイルに接続された一組のキャパシタ(124)であって、前記一組の受信コイルの前記一組の共鳴周波数を設定する一組のキャパシタ(124)のうち少なくとも一方を更に備える請求項1に記載の装置。

請求項5

前記回転子が回転子空間(210)内で回転し、前記一組の受信コイルのうちの受信コイルの第一部分(220、224、228)が、前記回転子空間の第一面の上に配置され、該受信コイルの第二部分が、前記回転子空間の第一面に対向する前記回転子空間の第二面の上に配置され、前記受信コイルの第一部分が、キャパシタによって前記受信コイルの第二部分に接続されていること、及び、前記回転子及び前記一組の受信コイルが、ワイヤレス動力を受けるファントムモーター(200)の一部であり、トランスミッター(114)が制御装置(106)の一部であり、前記ファントムモーター及び前記制御装置がファントムモーターシステム(112)を形成することのうち少なくとも一方を特徴とする請求項1に記載の装置。

請求項6

前記トランスミッターが、前記送信コイルを含む複数の送信コイルを備える、請求項5に記載の装置。

請求項7

前記送信磁場の磁力線からの前記一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、前記一組の軸の向きを変更する傾斜調整システム(160)を更に備えた請求項1に記載の装置。

請求項8

前記回転子及び前記一組の受信コイルが、プラットフォーム(104)に関連した電気モーター(102)を形成し、前記プラットフォーム(104)が、移動プラットフォーム静止プラットフォーム上構造、水上若しくは水中構造、宇宙構造、航空機無人航空機無人陸上車、水上艦、戦車人員運搬車列車宇宙船宇宙ステーション人工衛星潜水艦自動車発電所、橋、ダム、家、製造工場建造物義肢人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ生物医学的インプラントロボットアーム、及び、ナノロボットのうちの一つから選択されている、請求項1に記載の装置。

請求項9

電気モーターを動作させる方法であって、送信コイル(116)からの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸(132)を有し、且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイル(122)において送信磁場を受信するステップ(2200)であって、前記一組の共鳴周波数のうちの共鳴周波数が、前記一組の受信コイルのうちの他の受信コイルのものとは異なる、ステップ(2200)と、前記送信磁場が、前記共鳴周波数に一致する選択された周波数を有する場合に、前記共鳴周波数を有する前記一組の受信コイルのうちの受信コイルにおいて受信磁場を発生させるステップ(2202)であって、前記受信磁場が前記電気モーターの回転子(120)を引き付ける、ステップ(2202)とを備えた方法。

請求項10

前記一組の受信コイルに対して位置決めされた前記送信コイルにおいて前記送信磁場を発生させるステップ(2102)を更に備えた請求項9に記載の方法。

請求項11

前記一組の受信コイルの全てが一組の受信磁場をサイクル中に発生させるように、該サイクルにわたって前記送信磁場の送信周波数を変更するステップ(2100、2102、2104)を更に備えた請求項9に記載の方法。

請求項12

前記回転子が回転子空間(210)内で回転し、前記一組の受信コイルのうちの受信コイルの第一部分(220、224、228)が、前記回転子空間の第一面の上に配置され、該受信コイルの第二部分が、前記回転子空間の第一面に対向する前記回転子空間の第二面の上に配置され、前記受信コイルの第一部分が、キャパシタによって前記受信コイルの第二部分に接続されていること、及び、前記回転子及び前記一組の受信コイルが、前記送信磁場を通してワイヤレスで動力を受け取るファントムモーターの一部であることのうち少なくとも一方を特徴とする請求項9に記載の方法。

請求項13

前記送信磁場の磁力線からの前記一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、前記一組の軸の向きを変更するステップ(2100、2102、2104)を更に備えた請求項9に記載の方法。

請求項14

前記回転子が、回転子軸(128)周りに回転可能な回転子であって、前記一組の受信コイルが固定位置を有する、回転子、及び、固定された回転子であって、前記一組の受信コイルが回転子軸周りに回転可能である、回転子のうち一方である、請求項9に記載の方法。

請求項15

前記回転子及び前記一組の受信コイルが、プラットフォーム(104)に関連した電気モーター(102)を形成し、前記プラットフォーム(104)が、移動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸上構造、水上若しくは水中構造、宇宙構造、航空機、無人航空機、無人陸上車、水上艦、戦車、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造工場、建造物、義肢、人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ、生物医学的インプラント、ロボットアーム、及び、ナノロボットのうちの一つから選択されている、請求項9に記載の方法。

技術分野

0001

本開示は、一般的に電気モーターステム係り、特に、ブラシレス電気モーターに関し、特に、平行コイルを備えたファントムモーターの方法及び装置に関する。

背景技術

0002

電気モーター(電動機)は、電力機械的力に変換するデバイスである。電気モーターは多様な応用に使用され得る。例えば、限定されることなく、電気モーターは、ファンポンプ、ツール、ディスクドライブドリル、他のタイプのデバイスを駆動するのに使用され得る。電気モーターは多様な環境において使用され得る。例えば、電気モーターは、航空機や他の乗り物等の固定された又は移動する多様なプラットフォームにおける応用に使用され得る。

0003

電気モーターは、航空機において使用され、航空機の多様な機能を行い得る。例えば、限定されることなく、航空機の電気モーターを用いて、飛行制御面を動かし、着陸装置上げ下げし、又は、航空機の他の機能を行い得る。電気モーターの一般的な問題は、電気モーターのサイズ、コスト及び重量である。これらの要因を低減することが望まれている。

0004

電気モーターの一種類はファントムモーターである。ファントムモーターは、ブラシレスモーターの一種である。ファントムモーターのトランスミッターは、振動する周波数を有する磁場を生じさせる。この磁場がモーターに動力を与え、モーターを制御する。磁場は、ファントムモーターの各コイルで直接生じる共鳴誘導結合によって、ファントムモーターに動力を与える。

0005

ファントムモーターシステムにおけるファントムモーターの部品若しくはトランスミッター、又はこれら両方は、希望よりもコストがかかることが多い。そのコストは、一部にはパーツ数と、組み立てコストとに基づいたものとなる。例えば、組み立ては、コイルを巻くことや、ラミネート積層体)を積むことを含む。

0006

更に、ファントムモーターシステムの重量が、希望よりも重くなることが多い。鉄の磁心及び銅の巻線が、ファントムモーターシステムの重量に加わる。また、ファントムモーターシステムのこれら部品は、希望よりもサイズを大きくし、かさばるものにし得る。結果として、ファントムモーターシステムを使用可能な応用は、ファントムモーターシステムのサイズ、コスト、及び重量のうち一つ以上に基づいて制限され得る。

発明が解決しようとする課題

0007

従って、上述の問題、並びに他の考えられる問題のうち少なくとも一部を考慮した方法及び装置が望まれている。例えば、現状利用可能なファントムモーターシステムと比較してコストと重量とのうち少なくとも一方が低いファントムモーターシステムが望まれている。

課題を解決するための手段

0008

例示的な一実施形態では、装置は、磁性体から成る回転子と、一組の受信コイルとを備える。一組の受信コイルは、送信コイルからの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸を有し、また、一組の共鳴周波数を有する。一組の受信コイルのうちの一受信コイルは、一組の受信コイルのうちの他の受信コイルとは異なる一組の共鳴周波数のうちの一共鳴周波数を有し、送信磁場が、受信コイルの共鳴周波数に対して選択された周波数を有する場合に、受信コイルが、回転子を引き付ける受信磁場を発生させるようにする。

0009

他の例示的な実施形態では、電気モーターの動作方法が与えられる。送信コイルからの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸を有し且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルにおいて、送信磁場を受信する。一組の共鳴周波数のうちの一共鳴周波数は、一組の受信コイルのうち他の受信コイルのものと異なる。送信磁場が共鳴周波数に一致する選択周波数を有する場合に、受信磁場が、共鳴周波数を有する一組の受信コイルのうち一受信コイルにおいて発生する。受信磁場は、電気モーターの回転子を引き付ける。

0010

本開示の多様な実施形態における特徴及び機能は、独立して達成可能であり、また、更なる他の実施形態において組み合わせ可能であり、更なる詳細は、以下の説明及び図面を参照して理解できるものである。

0011

例示的な実施形態の特徴であると考えられる新規特徴は、添付の特許請求の範囲に与えられている。しかしながら、例示的な実施形態、好ましい使用形態、更なる課題、その特徴は、添付図面と共に本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、最も良く理解されるものである。

図面の簡単な説明

0012

例示的な実施形態に係る電気モーターシステム環境ブロック図である。
例示的な実施形態に係るファントムモーターの図である。
例示的な実施形態に係るファントムモーターの平面図である。
例示的な実施形態に係るファントムモーターの一部の断面図である。
例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフである。
例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の位置の図である。
例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の位置の図である。
例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の位置の図である。
例示的な実施形態に係る回転子が移動するにつれた受信コイルの共鳴周波数を示すグラフである。
例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数のグラフである。
例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数のグラフである。
例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフである。
例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフである。
例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフである。
例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフである。
例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフである。
例示的な実施形態に係る電気モーターシステムの図である。
例示的な実施形態に係る送信コイルに対する受信コイルの最初の向きの図である。
例示的な実施形態に係る受信コイルについての傾斜した向きの図である。
例示的な実施形態に係るファントムモーターの図である。
例示的な実施形態に係る送信磁場の発生を示すフローチャートである。
例示的な実施形態に係る電気モーターの動作を示すフローチャートである。
例示的な実施形態に係る回転子及び電気モーターの位置を識別するためのプロセスのフローチャートである。
例示的な実施形態に係る受信コイルの軸を整列させるためのプロセスのフローチャートである。

実施例

0013

例示的な実施形態では、一以上の異なる検討事項を認識及び考慮している。例えば、例示的な実施形態は、ファントムモーターシステムのコスト、重量、サイズのうち少なくとも一つを低減する一方法として、コイルの数を減らすようにファントムモーターシステムを設計するということを認識及び考慮している。例えば、例示的な実施形態では、こうしたパラメータを低減し得る一方法として、送信コイルが発生させる外場をファントムモーターシステムのモーター部分の固定子の受信コイルと整列させるのに必要な送信コイルの数を減らすファントムモーターシステムを使用するということを認識及び考慮している。現状使用されているファントムモーターシステムは三つの送信コイルを有する。

0014

そこで、例示的な実施形態は、モーターシステム用の方法及び装置を提供する。例示的な一例では、装置は、送信機と、ワイヤレス電気モーターとを備える。特に、ワイヤレス電気モーターはファントムモーターであり得る。

0015

例えば、送信コイルの数を減らし得る一方法では、モーターの固定子の受信コイルの向きを選択する。例えば、受信コイルは、回転子の回転軸から半径方向(放射状)に配置され得る。つまり、コイルを通る軸が回転子の回転子軸に実質的に垂直になるように、コイルが配置され得る。例示的な実施形態は、このタイプの受信コイルの向きによって、単一の送信コイルが使用可能となることを認識及び考慮している。送信コイルは、回転軸に平行な向きを有し得る。

0016

例示的な他の例では、電気モーターは、回転子と、一組の受信コイルとを有し得る。回転子は回転子軸周りに回転し、また、回転子は磁性体から成る。一組の受信コイルは、回転子軸に実質的に平行な向きの一組の軸を有する。受信コイルは、その一組のコイルについての一組の共鳴周波数を有する。例示的な例では、一組のコイルのうちの一コイルは、一組のコイルの他のコイルと異なる共鳴周波数を有し、送信磁場がコイルの共鳴周波数に対して選択された周波数を有する場合に、コイルが、回転子を引き付ける受信磁場を発生させるようになる。本願において、“一組”とは、一つ又は複数のものを意味する。例えば、一組の受信コイルは、一つ又は複数の受信コイルである。

0017

例示的な例では、送信コイルに対する受信コイルの多様な向きは、受信コイルの軸が、送信コイルが発生させる送信磁場の磁力線と実質的に平行な向きになるように選択される。このようにして、受信コイルの向きは、送信コイルからワイヤレスで動力を受ける電気モーターの効率を増大させるように選択され得る。

0018

図面、特に図1を参照すると、例示的な実施形態に係る電気モーターシステム環境のブロック図が示されている。この例示的な例では、電気モーターシステム環境100は電気モーターシステム102を含む。

0019

電気モーターシステム102は、プラットフォーム104と関連している。一つの部品が他の部品と“関連”しているとは、説明される例において、その関連性が物理的な関連性であるというものである。例えば、第一の部分が第二の部品と物理的に関連しているとは、第二の部品に固定されていること、第二の部品に結合されていること、第二の部品に取り付けられていること、第二の部品に溶接されていること、第二の部分に留められていること、第二の部品に接続されていること、また他の適切な方法で関連していることのうち少なくとも一つによるものであるとされ得る。また、第一の部品は、第三の部品を用いて第二の部品に接続され得る。また、第一の部品が、第二の部品の一部として形成されること、第二の部品の延長であること、又はその両方であることによっても、第二の部品に物理的に関連しているとされ得る。

0020

この例示的な例では、プラットフォーム104は、多様な形態をとり得る。例えば、プラットフォーム104は、移動プラットフォーム静止プラットフォーム上構造、水上、水中構造、宇宙構造のうち一つから選択され得る。より具体的には、プラットフォームは、航空機、無人航空機無人陸上車、水上艦、戦車人員運搬車列車宇宙船宇宙ステーション人工衛星潜水艦自動車発電所、橋、ダム、家、製造工場建造物義肢人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ生物医学的インプラントロボットアームナノロボット、他の適切なプラットフォームであり得る。

0021

図示されるように、電気モーターシステム102は、制御装置106及び電気モーター108を含む。例示的な例では、電気モーターシステム102は、ファントムモーターシステム110であり得て、その電気モーター108はファントムモーター112である。図示されるように、電気モーター108がファントムモーター112の形をとる場合、動力は、ワイヤレスでファントムモーター112に送られる。つまり、ファントムモーター112は、ファントムモーター112を動作させるための電力を供給する電力ケーブルワイヤを有さない。

0022

例示的な例では、制御装置106はトランスミッター114を含む。図示されるように、トランスミッター114は、電気モーター108の動作を制御する。例えば、トランスミッター114は、送信磁場118の形で動力を供給する送信コイル116を含む。

0023

図示されるように、電気モーター108は、複数の異なる部品から成る。例示的な例では、電気モーター108は回転子120と、一組の受信コイル122と、一組のキャパシタ124と、筐体126とを含む。

0024

回転子120は回転子軸128周りに回転する。回転子120は磁性体130から成る。磁性体130は、例示的な例において磁場を生じさせるあらゆる材料であり得る。磁性体130が発生させる磁場は、外部印加磁場応答して生じる。

0025

例示的な例では、一組の受信コイル122は一組の軸132を有する。図示されるように、一組の軸132は回転子軸128に対して実質的に平行に向けられる。一組の受信コイル122は、一組の共鳴周波数134を有する。

0026

図示されるように、一組のキャパシタ124は、一組の受信コイル122に電気的に接続される。一組のキャパシタ124が一組の受信コイル122に接続される場合、一組のキャパシタ124は、一組の受信コイル122についての一組の共鳴周波数134を設定する。例示的な例では、受信コイルが共鳴周波数を有すると説明される場合、その説明は、受信コイルと、受信コイルに接続されたキャパシタとが、共鳴周波数を有する回路を形成することを意味する。

0027

一組の受信コイル122が一組の共鳴周波数134についての異なる値を有するように、一組のキャパシタ124は異なる値を有し得る。例えば、一組の受信コイル122のうちの受信コイル136は、一組の受信コイル122のうちの他の受信コイルと異なる一組の共鳴周波数134のうちの共鳴周波数138を有する。つまり、受信コイル136が、キャパシタ140と共に、共鳴周波数138を有する回路を形成する。

0028

例示的な一例では、一組の共鳴周波数134の各々が一意である。つまり、一組の共鳴周波数134のいずれもが、一組の共鳴周波数134のうちの他の共鳴周波数と同じ値を有さない。

0029

図示されるように、一組の受信コイル122のうちの受信コイル136は、一組のキャパシタ124のうちのキャパシタ140に電気的に接続される。この例示的な例では、受信コイル136及びキャパシタ140は誘導回路を形成し、受信コイル136が共鳴周波数138を有するようになる。誘導回路はLC回路である。例示的な例では、共鳴周波数138は、受信コイル136及びキャパシタ140によって形成されるLC回路周辺インピーダンスが略ゼロである周波数である。

0030

この例示的な例では、送信磁場118が、受信コイル136の共鳴周波数138に対して選択された周波数を有する場合に、受信コイル136が、回転子120を引き付ける受信磁場142を発生させる。つまり、受信磁場142が回転子120の一部分を引き付けて、回転子120を回転させて、回転子120のその部分が受信コイル136に向けて移動するようになる。

0031

選択された周波数144を有する送信磁場118は、受信磁場142を発生させる大きさを有し得る。特に、送信磁場118の選択された周波数144は、受信コイル136に受信磁場142を発生させる共鳴周波数138であり得る。選択された周波数144は、共鳴周波数138と同じ値を有し得る。

0032

例示的な例では、共鳴周波数138は、受信コイル136が発生させる受信磁場142が、この例示的な例の回転子120を引き付けるのに十分なものとなる周波数である。例示的な例では、この引き付け(引力)は、回転子120が受信コイル136に向けて移動することを意味する。つまり、受信コイル136は固定されていて回転せず、回転子120が回転する。つまり、回転子120は回転子軸128周りに回転可能であり、一組の受信コイル122は固定位置を有する。この図示されている例では、一組の受信コイル122は、電気モーター108の固定子145の一部である。選択された周波数144を有する送信磁場118は、受信磁場142を発生させる大きさを有し得る。特に、送信磁場118の選択された周波数144は、受信コイル136に受信磁場142を発生させる共鳴周波数138であり得る。

0033

このようにして、受信コイル122のそれぞれを、一組の受信磁場146(受信磁場142を含む)を発生させるように作動させる。一組の受信磁場146の発生は、回転子120が所望の方向に所望の速度で移動するようなものとなり得る。また、一組の受信磁場146の発生は、回転子120が所望のトルクを有するようにもし得る。

0034

例示的な一例では、一組の受信コイル122のうちの複数の受信コイルを同時に作動させて、受信磁場146を同時に発生させ得る。複数の受信コイル122が、受信磁場146を同時に発生させる場合、それらの周波数における複数の受信磁場146は異なる大きさを有し得る。

0035

この例示的な例では、送信磁場118についての送信周波数148は、一組の受信コイル122の全てが作動して一組の受信磁場146を発生させるように変化し得る。送信周波数148が一組の共鳴周波数134のうちの全ての共鳴周波数と等しくなるように時間と共に送信周波数148を変化させることが、サイクル150にわたって生じる。特に、サイクル150は、一組の受信コイル122を作動させて一組の受信磁場146を発生させるように、送信周波数148が変化する時間周期である。

0036

図示されるように、筐体126は電気モーター108の部品を保持する構造である。例示的な例では、回転子120と、一組の受信コイル122と、一組のキャパシタ124のうち少なくともいずれかが、筐体126内に配置される。この例示的な例では、トランスミッター114は筐体126の外に配置される。

0037

また、電気モーターシステム102は、傾斜調整システム160を含み得る。傾斜調整システム160は、一組の受信コイル122の向きを変更するデバイスである。このようにして、一組の軸132の向きを変更し得る。一組の軸132の向きの変更は、送信磁場118の磁力線164からの一組の軸132の逸脱の大きさに基づいたものとなり得る。一組の軸132の整列は、電気モーター108の動作中、電気モーター108の動作前、電気モーター108の動作後、又はこれらの組み合わせにおいて行われ得る。この向きの変更は、動作条件の変更に応答して電気モーター108の所望のレベルの性能が得られるように為され得る。

0038

この例示的な例では、傾斜調整システム160は取り付けシステム166を含み得て、その取り付けシステム166に、一組の受信コイル122が移動可能に接続される。また、傾斜調整システム160が一組の受信コイル122の向きを能動的(アクティブ)に変更する場合、傾斜調整システム160はセンサーシステム168も含み得て、一組の受信コイル122の一組の軸132に対する送信磁場118の磁力線164の整列を検出する。また、傾斜調整システム160は、アクチュエータシステム170も含み得て、一組の受信コイル122の向きを変更して、一組の軸132の向きを変更する。

0039

一組の軸132の向きの調整が受動的パッシブ)に行われる場合、センサーシステム168及びアクチュエータシステム170は電気モーター108に必要ない。代わりに、一組の受信コイル122と相互作用する送信磁場118に応答して取り付けシステム166を移動させることによって、一組の受信コイル122が、それらの向きを変更し得る。

0040

図1の電気モーターシステム環境100の例示は、例示的な実施形態が実施可能な方法についての物理的又は構造的制限を意味するものではない。他の部品が、例示されている部品に加えて又は代えて、使用され得る。一部の部品は不必要となり得る。また、ブロックは、機能部品を例示するためのものである。例示的な実施形態を実施する場合には、一つ以上のブロックが、異なるブロックに結合され、分割され、又は、結合及び分割され得る。

0041

例えば、制御装置106は、トランスミッター114を含む。図示されていないが、制御装置106は、トランスミッター114に動力を発生させる電源も含み得る。また、制御装置106は、トランスミッター114に加えて又は代えて、別のトランスミッターも含み得る。他の例では、電気モーター108に加えて又は代えて、一つ以上の電気モーターが電気モーターシステム102において使用され得る。例示的な他の例では、回転子120の引き付け(引力)は、回転子120が回転するのではなくて、受信コイル136が回転子120に向けて移動することを意味し得る。つまり、例示的な一部の例では、受信コイル136が回転子軸128周りに回転し得る一方で、回転子120は固定されていて回転しない。

0042

次に、図2を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの図が示されている。この図示されている例では、ファントムモーター200は等角図で示されている。ファントムモーター200は、図1にブロックで示されるファントムモーター112の実施形態の一例である。

0043

図示されるように、ファントムモーター200は、三つの受信コイル、つまり、受信コイルA202と、受信コイルB204と、受信コイルC206とを有する。この例示的な例では、回転子208は筐体210の中に配置される。回転子208は、この例示的な例では透視図で示されている。

0044

筐体210は、非導電性材料から成り得る。非導電性材料を筐体210に使用すると、振動磁場が受信コイルA202、受信コイルB204、及び受信コイルC206に到達することを低減又は防止し得る電流を減らすことができる。

0045

例示的な例では、回転子208は回転子軸212周りに回転し得る。図示されるように、受信コイルA202は軸214を有し、受信コイルB204は軸216を有し、受信コイルC206は軸218を有する。これら受信コイルの軸は、それぞれの受信コイルの中心を通って延伸する。この例示的な例では、各受信コイルは、シリンダーを形成するように巻かれたワイヤ又は金属線を有し、そのシリンダーは、この図示されている例のシリンダーの中心を通って延伸する軸を有する。例示的な他の例では、コイルは、シリンダー以外の他の形状を有し得る。

0046

軸214、軸216、及び軸218は、回転子軸212に対して実質的に平行に向けられる。更に、軸214、軸216、及び軸218は、互いに実質的に平行に向けられる。

0047

また、この例示的な例では、各受信コイルは二つの部分を有する。図示されるように、受信コイルA202は第一部分220及び第二部分(図示せず)を有し、受信コイルB204は第一部分224及び第二部分226を有し、受信コイルC206は第一部分228及び第二部分230を有する。

0048

図示されるように、受信コイルA202の第一部分220、受信コイルB204の第一部分224、及び、受信コイルC206の第一部分228は、回転子208の第一面232の上に配置される。受信コイルA202の第二部分(図示せず)、受信コイルB204の第二部分226、及び、受信コイルC206の第二部分230は、回転子208の第二面234の上に配置される。

0049

より具体的には、受信コイルA202の第一部分220、受信コイルB204の第一部分224、及び、受信コイルC206の第一部分228は、回転子208を含む筐体210によって画定される空間の第一面の上に配置されている。同様に、受信コイルA202の第二部分(図示せず)、受信コイルB204の第二部分226、及び、受信コイルC206の第二部分230は、筐体210によって画定される空間の第二面の上に配置される。このようにして、受信コイルの第一部分及び第二部分は、互いに対向して配置されるが、受信コイルを通って延伸する軸に対して整列される。

0050

例示的な例では、キャパシタは受信コイルに接続される。図示されるように、受信コイルA202はキャパシタA(図示せず)を有し、受信コイルB204はキャパシタB242を有し、受信コイルC206はキャパシタC244を有する。これらキャパシタが、各コイルについて共鳴周波数を設定する。図示されるように、各コイルが他のコイルの共鳴周波数の値とは異なる共鳴周波数の値を有するように、キャパシタは異なる値を有する。

0051

この例示的な例では、受信コイルは平行な磁場ベクトルによって励磁され、即ち、受信コイルA202については磁場ベクトル236、受信コイルB204については磁場ベクトル238、受信コイルC206については磁場ベクトル240によって励磁される。これらの磁場ベクトルは、送信コイル(図示せず)によって発生し、対応する受信コイルに磁場を発生させる。このようにして、ファントムモーター200に、ワイヤレスで動力が与えられる。

0052

次に、図3を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの平面図が示されている。この図では、ファントムモーター200の平面図は、図2の3‐3の方向の図で示されている。

0053

この図では、回転子208は、第一端部300及び第二端部302の両端を有する細長の回転子として示されている。この図に見て取れるように、キャパシタA304は受信コイルA202に接続される。

0054

次に、図4を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの一部の断面図が示されている。この図示されている例では、ファントムモーター200の一部の断面図は、図3の線4‐4に沿って見たものである。

0055

この図では、受信コイルA202の第二部分400が示されている。第一部分220は、空隙402が存在するように回転子208に対して位置決めされる。受信コイルA202の第二部分400は、空隙404が存在するように回転子208に対して位置決めされる。空隙402及び空隙404は、筐体210によって画定される空間の一部である。つまり、例示される例では、受信コイルA202は、回転子208に接触しない。例示される例では、空隙402及び空隙404は可能な限り小さくされ得る。

0056

また、第一部分220は、ワイヤ406によって第二部分400に接続される。第一部分220をキャパシタA304を通して第二部分400に接続することによって、回路が完成する。図示されるように、キャパシタA340は、受信コイルA202の第一部分220及び第二部分400に直列に接続される。第一部分220は、具体的な実施形態に応じて、第二部分400と同じ数の巻線又は異なる数の巻線を有し得る。

0057

受信コイルA202が励磁されると、受信コイルA202は、受信コイルA202の第一部分220と第二部分400との間に位置する空隙402と空隙404との間の空間内の回転子208を引き付ける磁場を発生させる。この空間を回転子空間と称することにする。図示されるように、受信コイルA202の励磁は、トランスミッター(図示せず)の送信コイルからの磁場によって生じる。

0058

次に、図5を参照すると、例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフが示されている。図示されるように、グラフ500は、図1のブロックに示される送信コイル116が発生させる送信磁場118等の、送信コイルが発生させる送信磁場についての送信周波数を示す。

0059

この例示的な例では、グラフ500は、送信周波数をy軸502に示し、時間をx軸504に示す。y軸502の送信周波数は、図2の受信コイルA202、受信コイルB204、及び受信コイルC206に磁場を発生させる周波数を示す。x軸504の時間は、回転子の回転周期を示す。この例示的な例では、x軸504の各単位が、回転子が一回転する時間を表し、これは、周波数範囲に対して2サイクルである。

0060

図示されるように、ΦA帯506は、受信コイルA202が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。ΦB帯508は、受信コイルB204が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。ΦC帯510は、受信コイルC206が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。

0061

例示的な例では、図2図4に示される回転子208が回転するにつれて、送信磁場の共鳴周波数が変化する。この変化が、回転子208を回転させ、これは、整流とも称される。

0062

送信コイルが発生させる磁場は、コイルの三つ全ての軸に対して平行であるが、受信コイルの周波数帯内の選択された周波数を有する受信コイルのみが磁場を発生させる。受信コイルが発生させる磁場は、送信磁場の周波数が受信コイルの共鳴周波数に近づくにつれて増大し、その周波数が受信コイルの共鳴周波数から離れるにつれて減少する。

0063

この例では、線512は、ABCの位相順序での回転子208の回転について送信コイルが発生させる磁場の周波数を示す。この図示されている例では、Aは、受信コイルA202を表し、Bは、受信コイルB204を表し、Cは、受信コイルC206を表す。

0064

送信コイルによるこの送信パターンは、CBAの方向で回転子208を移動させるように繰り返され得る。この移動は、受信コイルが磁化されて磁場を発生させるシーケンスの半分の速さである角周波数で生じる。例えば、受信コイルがABCABCのシーケンス順で磁化される場合、回転子208の端部は、受信コイルと以下のように整列する:第一端部200がAと整列し、第二端部302がBと整列し、第一端部300がCと整列し、第二端部302がAと整列し、第一端部300がBと整列し、第二端部302がCと整列する。このシーケンスは、回転子208が一回転すると完了する。この例では、回転子208の第一端部300はACBのシーケンスに従い、これは、この例のコイルが磁化されるシーケンスとは逆方向である。

0065

次に、図6図8を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の位置の図が示されている。図6には、例示的な実施形態に係る回転子の開始位置が示されている。図6では、回転子208は、コイルを作動させて磁場を発生させる前の開始位置にあると示されている。

0066

例示的な例では、θは回転子208の位置である。初期位置では、θ=0度であり、回転子208の第二端部302が、受信コイルA202と直接的に整列している。図示されるように、回転子208は矢印600の方向に回転する。図示されるように、矢印600は、回転子208の運動の角速度(ωrotor)を表す。この速度は、ラジアン/秒の単位で表され得る。

0067

次に、図7には、例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の他の位置が示されている。この図では、回転子208は、θ=20度の位置へと矢印600の方向に更に移動している。第二端部302は、受信コイルA202から離れて移動している。

0068

図8では、例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の他の位置が示されている。図示されるように、回転子208は、θ=90度の位置へと矢印600の方向に更に移動している。この位置では、第二端部302は、受信コイルA202から四半回転して90度移動している。回転子208が四半回転すると、回転子は、受信コイルAと最も整列していない。

0069

この図では、第二端部302は、受信コイルA202から最も離れて移動している。第二端部302がコイルA202から離れて移動すると、第一端部300が受信コイルA202に向けて移動する。

0070

共鳴周波数は、各受信コイルに関連するキャパシタによって設定されるが、回転子208の移動が、例示される例の受信コイルの共鳴周波数を変更し得る。つまり、コイル及びキャパシタによって設定された受信コイルの共鳴周波数が、回転子208が受信コイルに対して相対的に移動するにつれて、変化する。

0071

次に、図9を参照すると、例示的な実施形態に係る回転子が移動するにつれた受信コイルの共鳴周波数を示すグラフが示されている。図示されるように、グラフ902のx軸900は、回転子208の回転子位置θを度単位で示し、y軸904は共鳴周波数を示す。

0072

例示的な例では、ΦAは、受信コイルA202についての共鳴周波数であり、ΦBは、受信コイルB204についての共鳴周波数であり、ΦCは、受信コイルC206についての共鳴周波数である。この例示的な例では、線906は、受信コイルA202についての共鳴周波数(ΦA)を表す。線908は、受信コイルB204についての共鳴周波数(ΦB)を表し、線910は、受信コイルC206についての共鳴周波数(ΦC)を表す。

0073

グラフ902に見て取れるように、各受信コイルについての共鳴周波数は、回転子208の位置の関数として変化する。つまり、回転子208が変化して異なる位置に移動すると、各受信コイルについての共鳴周波数が変化する。

0074

回転子208がθ=90度の位置にあると、回転子208の強磁性体は、受信コイルA202から最も離れていて、受信コイルA202の磁気インダクタンスLは、最小値を有する。線906の共鳴周波数ΦAは、ω=(LC)−1/2で与えられ、θ=90度の時に最大である。

0075

回転子208が受信コイル202A202に向けて移動すると、受信コイルA202のインダクタンスLが増大し、線906のΦAが低下する。θ=180度において、回転子208がコイルA202に最も近くなると、インダクタンスが最大値に達し、ΦAが最小値に達する。回転子208が受信コイルA202を通り過ぎて、θ=270度に向けて移動すると、図示されるように、線906のΦAが再び上昇する。

0076

例示的な例では、受信コイルB204は、受信コイルA2020用のキャパシタよりも大きなキャパシタに接続される。結果として、受信コイルB204についての線908のΦBは、受信コイルA202についての線906のΦAよりも低い共鳴周波数範囲で動作する。受信コイルB204は、受信コイルA202から120度の位置にあり、回転子208が二つの端部を有するので、線908のΦBの上昇及び低下は、回転子208の運動の60度分だけ、線906のΦAより遅れる。

0077

図示されるように、受信コイルC206は、受信コイルA202及び受信コイルB204用のキャパシタよりも大きなキャパシタに接続される。結果として、受信コイルC206についてのΦCは、三つの受信コイルのうち最低の共鳴周波数範囲を有する。線910のΦCの上昇及び低下は、線906のΦAより120度遅れる。

0078

次に、図10を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数のグラフが示されている。この図では、グラフ1000は、送信周波数に対する回転子の位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、x軸1002は回転子208についての回転子位置θを度単位で示し、y軸1004は共鳴周波数を示す。

0079

図示されている例では、線1006は、受信コイルA202についての共鳴周波数(ΦA)を表し、線1008は、受信コイルB204についての共鳴周波数(ΦB)を表し、線1010は、受信コイルC206についての共鳴周波数(ΦC)を表す。線1012は、回転子208の異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の周波数を表す。送信コイルの周波数は、送信周波数とも称される。

0080

この図では、送信周波数の変化が回転子208を回転させている。この図示されている例では、開始サイクルはABCである。

0081

受信コイルが作動すると、その受信コイルは磁場を発生させる。受信コイルは、トランスミッターからエネルギー受け取り、そのエネルギーを、受信磁場を発生させる電流に変換する。受信磁場は、受信コイルに向けて回転子208を引き付ける。

0082

例えば、受信コイルA202に関して、受信コイルA202は、受信磁場を発生させるように作動し、回転子208を、θ=0度又はθ=180度のいずれか近い方に引き寄せる。

0083

例示的な他の例では、トランスミッターは、回転子208についての回転子位置を知らない。線1012について時刻t0(1014)に示されているように、トランスミッターは、受信コイルA202について可能な最高の共鳴周波数における送信周波数で送信コイルから送信磁場を送信し始める。

0084

そして、線1012に図示されているように、送信周波数が低下する。時刻t1(1016)において、線1012の送信周波数は、回転子208の現在の位置θに対応するコイルA202の共鳴周波数に達する。グラフ1000では、θは略140度である。

0085

受信コイルA202についての共鳴周波数において、受信コイルA202が励磁されて、回転子208を引き付け始める。回転子208が受信コイルA202の近くに移動するにつれて、受信コイルA202の共鳴周波数は減少する。ファントムモーター200に対する負荷が回転子のトルクを超えない限り、受信コイルA202の共鳴周波数が送信周波数と同じ速度で減少するのに十分な速さで、回転子208が受信コイルA202に向けて移動する。

0086

時刻t2(1018)において、線1012の送信周波数は、受信コイルA202について可能な最低共鳴周波数に達する。これと同時に、回転子208は、θ=180度の位置の回転子208として、コイルA202と整列する。

0087

送信周波数は低下し続けて、受信コイルA202についての共鳴周波数とは一致しないようになる。結果として、受信コイルA202がオフになり、受信磁場を発生させなくなる。今度は、送信周波数は、受信コイルB204についての共鳴周波数と一致する。受信コイルB204が作動して、回転子208を引き付ける受信磁場を発生させる。回転子208は、受信コイルB204に最も近い位置であるθ=240度に向けて移動する。

0088

グラフ1000の時刻t3(1020)において、線1012に示される送信周波数は、受信コイルB204について可能な最低共鳴周波数に達する。これと同時に、回転子208が受信コイルB204と整列する。回転子208はθ=240度にある。線1012に示されるように、送信周波数は低下し続ける。受信コイルB204はオフになり、磁場を発生させなくなる。

0089

今度は、送信周波数は、受信コイルC206についての共鳴周波数と一致する。結果として、受信コイルC206が作動して、回転子208が、受信コイルC206の最も近い位置に引き付けられる。回転子208は、θ=300度に向けて移動する。

0090

時刻t4(1022)において、線1012の送信周波数は、受信コイルC206について可能な最低共鳴周波数に達する。これと同時に、回転子208が、θ=300度の位置の回転子208として、コイルC206と整列する。

0091

時刻t4(1022)において、トランスミッターが、受信コイルA202についての共鳴周波数範囲の上限近くに送信周波数を切り替える。受信コイルC206はオフになり、受信コイルA202が作動する。今度は、回転子208が、回転子208についてθ=360度である受信コイルA202の次の位置に引き付けられる。そして、時刻t5(1024)に達すると、サイクルが繰り返される。

0092

次に、図11を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数のグラフが示されている。この図では、グラフ1100は、送信周波数に対する回転子位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、x軸1102は、回転子208についての回転子位置θを度単位で表し、y軸1104は共鳴周波数を表す。

0093

図示されている例では、線1106は、受信コイルA202についての共鳴周波数(ΦA)を表し、線1108は、受信コイルB204についての共鳴周波数(ΦB)を表し、線1110は、受信コイルC206についての共鳴周波数(ΦB)を表す。線1112は、回転子208の異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の送信周波数を表す。

0094

グラフ1100は、回転子208の初期位置θが受信コイルA202の位置よりも僅かに進んでいる際の開始サイクルを示す。この例では、線1112に示されるように、送信周波数は、時刻t0(1114)において受信コイルA202について可能な最高共鳴周波数で開始し、減少していく。時刻t1(1116)では、送信周波数は、受信コイルA202の現状での共鳴周波数に一致している。

0095

この例では、回転子208は、θ=220度の位置にある。結果として、最初、回転子208は、θ=180度の受信コイルA202に向けて戻されるように引き寄せられる。

0096

時刻t2(1118)において、線1112に示されるように、送信周波数は、受信コイルA202について可能な最低共鳴周波数に達する。また、時刻t2(1118)において、回転子208は、受信コイルA202と整列して、θ=180度にある。

0097

線1112の送信周波数は低下し続けて、受信コイルA202の共鳴周波数とは一致しないようになる。結果として、受信コイルA202はオフになり、受信磁場を発生させなくなる。

0098

今度は、送信磁場の送信周波数は、受信コイルB204についての共鳴周波数と一致する。受信コイルB204が作動して、回転子208が、回転子208についてθ=240度である受信コイルBの最も近い位置に引き付けられる。図示されるように、θ=240度は、回転子208の現状の位置から進んでいる位置である。結果として、回転子208は、その初期の逆行移動を停止して、図6に示されるように、矢印600の方向に進み始める。この例の逆行移動は、回転子208の所望の移動と逆方向の回転子208の移動である。

0099

続いて、回転子208が進み、図5に示されるように、送信周波数が、高周波数から低周波数、そして高周波数にジャンプして戻るサイクルを続ける。例えば、時刻t3(1120)において、受信コイルB204が作動しなくなり、受信コイルC206が作動する。時刻t4(1122)において、送信周波数がジャンプして、受信コイルC206が作動しなくなり、受信コイルA202が作動し、時刻t5(1124)においてサイクルが終了する。

0100

次に、図12を参照すると、例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間のグラフが示されている。図示されているように、グラフ1200は、送信コイルが発生させる送信磁場についての送信周波数を示す。

0101

この例示的な例では、グラフ1200は、y軸1202に送信周波数を示し、x軸1204に時間を示す。y軸1202の送信周波数は、受信コイルA202、受信コイルB204、受信コイルC206に磁場を発生させる周波数を示す。x軸1204の時間は、回転子の回転周期を示す。

0102

図示されるように、ΦA帯1206は、受信コイルA202が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。この例では、ΦB帯1208は、受信コイルB204が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲であり、ΦC帯1210は、受信コイルC206が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。

0103

図示されているように、線1212は、回転子208について送信コイルが発生させる磁場の周波数を示す。線1212の送信周波数が変化する様子は、送信周波数のジャンプを示し、図5の送信周波数についての線512と比較して、より複雑である。線1212に示される送信周波数は、図5の線512の送信周波数と比較してより効率的なファントムモーター200の動作を生じさせる。線1212に従う送信周波数を用いることで、回転子208を回転させるのに用いられない又は回転子208の逆回転を生じさせる送信周波数は減る。

0104

次に、図13を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフが示されている。この図では、グラフ1300は、送信周波数に対する回転子位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、x軸1302は、回転子208についての回転子位置θを度単位で示し、y軸1304は共鳴周波数を示す。

0105

図示されている例では、線1306は、受信コイルA202についての共鳴周波数(ΦA)を表し、線1308は、受信コイルB204についての共鳴周波数(ΦB)を表し、線1310は、受信コイルC206についての共鳴周波数(ΦC)を表す。線1312は、回転子208について異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の送信周波数を表す。

0106

グラフ1300において、線1312は、図12の線1212に示されるのと同じ周波数サイクルを有する。この例示的な例では、線1312は、図10の線1012よりも不連続である。

0107

送信周波数の変化のサイクルは、その周波数が受信コイルA202についての共鳴周波数の上にある時刻t0(1314)において開始し、時刻t1(1316)において受信コイルA202の共鳴周波数に減少する。線1312は、時刻t2(1318)において、θ=180度における回転子208の位置での受信コイルA02の最小共鳴周波数から、θ=180の回転子208の位置での受信コイルB204の共鳴周波数に直接ジャンプする。

0108

時刻t3(1320)において、送信周波数は、受信コイルC206についての共鳴周波数に低下する。時刻t4(1322)において、送信周波数は、受信周波数202についての共鳴周波数に増大し、時刻5(1324)においてサイクルが完了する。

0109

線1312の送信周波数の変化に関して、受信コイルA202に、受信コイルA202の共鳴周波数に近い送信周波数で磁場を発生させ続けるのに時間が無駄にされない。代わりに、受信コイルB204が直ちに回転子208を進めるように引き付け始める。

0110

同様に、時刻t3(1320)における受信コイルB204についての共鳴周波数から受信コイルC206についての共鳴周波数への線1312の送信周波数の転移は、直ちに回転子を引き付けて、受信コイルC06に向けて移動させる。時刻t4(1322)における受信コイルC206についての共鳴周波数から受信コイルA202についての共鳴周波数への送信周波数の転移は、直ちに受信コイルA202の実際の共鳴周波数に一致し、順方向トルクを発生させて、回転子208を受信コイルA202に向けて移動させる。

0111

図14には、例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフが示されている。この図示されている例では、グラフ1400は、送信コイルが発生させる送信磁場についての送信周波数を示す。

0112

この例示的な例では、グラフ1400は、y軸1402に送信周波数を示し、x軸1404に時間を示す。y軸1402の送信周波数は、受信コイルA202、受信コイルB204、及び受信コイルC206に磁場を発生させる周波数を示す。x軸1404の時間は、回転子の回転の周期を示す。

0113

図示されるように、ΦA帯1406は、受信コイルA202が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。この例では、ΦB帯1408は、受信コイルB204が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲であり、ΦB帯1410は、受信コイルC206が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。

0114

上述の送信周波数の例は、ABC位相シーケンスを用いたファントムモーター200について説明されている。場合によっては、ファントムモーター200は、複数の方向で動作し得る。ファントムモーター200が双方向性モーターである場合、CBAのシーケンス順が使用され得る。図示されているように、線1412は、CBAのシーケンス順を用いた回転子208について送信コイルが発生させる磁場の周波数を示す。

0115

図示されているように、略0から略0.5までの回転子周期である第一サイクルにおいて、線1412の送信周波数は、受信コイルA202について可能な最高共鳴周波数において開始する。回転子208が受信コイルA202との整列から略90度外れると、この送信周波数が受信コイルA202を作動させる。略0.5の回転子周期において開始する後続のサイクルは、受信コイルB204と整列している回転子に対応する受信コイルA202についての共鳴周波数にある線1412の送信周波数で開始する。

0116

次に、図15を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフが示されている。この図では、グラフ1500は、送信周波数に対して回転子位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、x軸1502は、回転子208についての回転子位置θを度単位で示し、y軸1504は共鳴周波数を示す。

0117

図示されている例では、線1506は、受信コイルA202についての共鳴周波数(ΦA)を表し、線1508は、受信コイルB204についての共鳴周波数(ΦB)を表し、線1510は、受信コイルC206についての共鳴周波数(ΦC)を表す。線1512は、回転子208の異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の送信周波数を表す。

0118

グラフ1500において、線1512は、送信周波数についてCBAのサイクルを用いた回転子208の異なる位置における送信周波数を示す。線1512は、CBAの位相シーケンスにおいて回転子208を移動させる一サイクルを示す。

0119

線1512において、送信周波数は、時刻t0(1514)から時刻t1(1516)まで減少する。時刻t1(1516)において、線1512の周波数は、受信コイルA202についての共鳴周波数に一致する。この例では、回転子208は、回転子208についてθ=180度である受信コイルA202に最も近い位置に引き付けられる。

0120

線1512に見て取れるように、送信周波数は減少し続ける。時刻t2(1518)において、線1512の送信周波数は、受信コイルA202について可能な最低共鳴周波数に達する。

0121

CBAのシーケンス方向で移動し続ける回転子208について、線1512の送信周波数は、受信コイルC206についての共鳴周波数にジャンプする。最高の共鳴周波数は、θ=180度の位置の回転子208に対応する。この送信周波数は、受信コイルC206についての共鳴周波数範囲の上限に近い。

0122

例示的な例では、受信コイルC206が作動する。回転子208が、受信コイルC206に引き付けられる。回転子208はθ=120度に向けて移動する。グラフ1500に示されているように、線1512の送信周波数が時刻t2(1518)から時刻t3(1520)まで低下すると、回転子208は、θ=120度の位置に引き付けられ続ける。時刻t3(1520)において、送信周波数は、受信コイルC206について可能な最低共鳴周波数に達する。線1512の送信周波数は、θ=120度である回転子208の位置に対応する受信コイルB204の共鳴周波数にジャンプする。この送信周波数は、受信コイルB204についての共鳴周波数の上限に近く、受信コイルB204が作動する。

0123

回転子208は、θ=60度の回転子208の位置である受信コイルBの最も近い位置に引き付けられる。線1512に見て取れるように、送信周波数が時刻t3(1520)から時刻t4(1522)まで低下すると、回転子208がこの位置に引き付けられ続ける。時刻t4(1522)において、線1512の送信周波数は、受信コイルB204について可能な最低共鳴周波数に達する。

0124

線1512に示される送信周波数は、時刻t4(1522)において、θ=60度の位置の回転子208に対応する受信コイルA202についての共鳴周波数にジャンプする。この送信周波数は、受信コイルA202についての共鳴周波数の上限に近い。受信コイルA202が作動し、回転子208が、回転子208についてのθ=0度の受信コイルA202の最も近い位置に引き付けられる。線1512の送信周波数が時刻t4(1522)から時刻t5(1524)まで低下すると、回転子208はこの位置に引き付けられ続ける。グラフ1500に示されるサイクルは、CBAの位相シーケンスで繰り返される。

0125

次に、図16を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフが示されている。この図では、グラフ1600は、送信周波数に対する回転子位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、x軸1602は、回転子208についての回転子位置θを度単位で示し、y軸1604は共鳴周波数を示す。

0126

図示されている例では、線1606は、受信コイルA202についての共鳴周波数(ΦA)を表し、線1608は、受信コイルB204についての共鳴周波数(ΦB)を表し、線1610は、受信コイルC206についての共鳴周波数(ΦC)を表す。線1612は、回転子208の異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の送信周波数を表す。

0127

グラフ1600において、線1612は、送信周波数についてCBAのサイクルを用いた回転子208の異なる位置における送信周波数を示す。グラフ1600の線1612は、所望の方向に移動する前に回転子208がその回転子208の所望の回転方向と逆方向に移動する逆行CBA開始サイクルを示す。

0128

図16は、初期回転子位置が、第一の受信コイルA202の位置の後ろではなくて僅かに前である場合に、同じシーケンスの送信周波数がどのようにしてモーターを始動させるのかを示す。この例示的な例では、時刻t1から時刻t2までの期間中の初期逆行運動の後に、回転子がCBAの方向に連続的に移動する。

0129

送信周波数は、時刻t0(1614)における受信コイルA202についての共鳴周波数程度の周波数から、時刻t1(1616)における受信コイルA202についての共鳴周波数に低下する。送信周波数は、時刻t1(1616)から時刻t2(1618)まで減少する。時刻t2(1618)において、送信周波数は、受信コイルC206についての共鳴周波数に低下する。時刻t2(1618)から時刻t3(1620)まで、送信周波数は減少する。

0130

時刻t3(1620)において、送信周波数は、受信コイルB204の共鳴周波数にジャンプして、時刻t4(1622)まで減少する。時刻t4(1622)において、送信周波数は、コイルA202についての共鳴周波数にジャンプする。送信周波数は、サイクルが終わる時刻t5(1624)まで減少する。

0131

次に、図17を参照すると、例示的な実施形態に係る電気モーターシステムの図が示さされている。図示されるように、電気モーターシステム1700は、図1にブロックで示される電気モーターシステム102の実施形態の一例である。

0132

図示されるように、電気モーターシステム1700は送信コイル1702及びファントムモーター1704を含む。ファントムモーター1704は、有効領域1712及び有効領域1714内の何処においても使用され得る。ファントムモーター1704についての有効領域は、送信コイル1702が発生させる送信磁場のベクトルが、送信磁場に応答して受信コイルが発生させる受信磁場の所望のレベルを与える領域である。例えば、有効領域1712及び有効領域1714は、ファントムモーター1704が、そのファントムモーター1704の動作に対する所望の速度、トルク、他のパラメータのうち少なくとも一つを有して回転する領域であり得る。

0133

上限及び下限の距離に関して、送信コイル1702に対する有効領域1712と有効領域1714の各々は、許容可能なトルクリップルについての下限を有する。この例では、下限は、任意の二つの受信コイル間の距離の略二倍である。この例示的な例では、距離に対する上限は、送信コイルによって形成される磁気双極子の大きさと、所望のトルクを生じさせるのに受信コイルにおいて必要とされる最小磁場強度とによって決定される。磁場強度は、磁気双極子の大きさに比例し、送信コイルからの距離の三乗反比例し、また、受信コイルの位置と送信コイルの“磁気赤道”との間の角度に依存して1から2の間の値を有する係数に反比例する。

0134

送信コイル1702に対するファントムモーター1704の位置決めは、現状使用されているファントムモーターと比較して、あまり制約されない。また、ファントムモーター1704における受信コイルの向きも、現状利用されているファントムモーターと比較して、あまり制約されない。

0135

送信コイルをファントムモーターから離して配置できるので、ファントムモーター1704は多様な応用において使用され得る。例えば、ファントムモーター1704は、の表面にファスナを取り付けるロボットに配置され得る。

0136

ファントムモーター1704が有効領域1712又は有効領域1714内に配置されるように位置決めされた送信コイル1702から、ファントムモーター1704に動力が送られ得る。このようにして、扱いにくいケーブル及びその支持構造を省くことができる。ケーブルの必要性がなくなることで、翼にファスナを取り付ける速度を上昇させ得る。

0137

例示的な一例では、ファントムモーター1704及び送信コイル1702は互いに相対的に移動し得る。こうした移動は、ファントムモーター1704と送信コイル1702との間の距離及び向きの変化を含み得る。この例示的な例では、一つ以上の追加の送信コイルを用いて、ファントムモーター1704に動力を与える適切な向きの磁場を発生させ得る。

0138

次に、図18及び図19を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの受信コイルの調整の図が示されている。まず、図18を参照すると、例示的な実施形態に係る送信コイルに対する受信コイルの初期向きの図が示されている。

0139

この例示的な例では、電気モーターシステムの受信コイルA1800、受信コイルB1802、受信コイルC1804、及び送信コイル1806が示されている。他の部品は、例示的な実施形態に係る受信コイルが調整される方法を説明するのに邪魔になるので、図示していない。

0140

図示されるように、受信コイルA1800は軸1808を有し、受信コイルB1802は軸1810を有し、受信コイルC1804は軸1812を有する。これらの軸は、回転子軸1814に実質的に平行であるとして示されている。回転子軸1814は、回転子(図示せず)がその周りで回転する軸である。

0141

この例示的な例に示されるように、送信コイル1806が発生させる送信磁場1816は、受信コイルに対する所望のレベルの動力を与えない磁場である。この例示的な例では、送信コイル1816は磁力線1818を有する。磁力線1818は、軸1808、軸1810、軸1812に実質的に平行ではない。結果として、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804による受信磁場の発生は、望まれるほど効率的なものではなくなり得る。

0142

次に、図19を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルの傾斜した向きの図が示されている。この例では、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804が、図18の元々の向きと比較して、送信磁場1816の磁力線1818に対するより良い整列を与えるように傾斜している。この例示的な例では、軸1808、軸1810、及び軸1812は回転子軸1814に実質的に平行ではない。一方で、軸1808、軸1810、及び軸1812は、磁力線1818に実質的に平行になるように向けられている。

0143

例えば、軸1808、軸1810、及び軸1812の角度は、90度に近いか、又は、90度に等しくなり得る。この向きでは、コイル軸の平均方向は回転子軸1814に平行である。軸の角度が90度に等しい場合、その方向は平行ではなくなり得る。つまり、コイル軸の軸1808、軸1810、軸1812は、回転軸1814周りに対称であり、各コイル軸は、回転子軸1814と同一平面上にある。

0144

例示的な例では、軸1808、軸1810、及び軸1812の各々は、各受信コイルの位置における送信磁場1816の磁力線1818と実質的に平行であり、送信磁場1816は、回転子(図示せず)の位置において回転子軸1814に実質的に平行である。

0145

他の例示的な例では、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804が送信コイル1806の“磁気赤道”に近い場合、又は、送信コイル1806から受信コイルA1800、受信コイルB1802、受信コイルC1804までの距離が任意の二つの受信コイル間の距離の略二倍よりも大きい場合、軸1808、軸1810、及び軸1812は回転子軸1814に実質的に平行である。受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804が送信コイル1806により近い場合、特に、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804が、送信コイル1806の一方又は他方の極により近い場合、軸1808、軸1810、及び軸1812は、図18に示される向きからより大きな傾斜を有し得る。受信コイルの軸1808、軸1810、及び軸1812の平均方向は、依然として回転子軸1814に平行であり、各受信コイルの軸は、回転子軸1814と同一平面上にある。

0146

これらの例示的な例では、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804の向きは、回転子が回転する動作の前、間、又は後に変更され得る。向きの変化は、受動的又は能動的に生じ得る。

0147

例えば、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804は、送信磁場1816に応答してこれらの受信コイルが向きを変更することを可能にする傾斜調整システムに関連し得る。つまり、送信磁場1816が、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804の向きを変更する力を与える。このようにして、軸1808、軸1810、及び軸1812が、電気モーターのより効率的な動作を提供するように変更された向きを有し得る。

0148

他の例では、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804の向きを、傾斜調整システムによって能動的に変更し得る。例えば、傾斜調整システムは、向きを変更するように受信コイルを移動させるアクチュエータシステムを含み得る。

0149

このようにして、傾斜調整システムは、送信磁場の磁力線からの一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、これら受信コイルの一組の軸の向きを変更する傾斜調整システムとなり得る。

0150

更に、例示的な一部例では、軸1808、軸1810、及び軸1812の向きが異なり得る。つまり、磁力線1818が、受信コイルA1800、受信コイルB1802、及び受信コイルC1804を通って延伸し、また、軸1808、軸1810、及び軸1812のそれぞれに対して整列している様子に依存して、軸1808が、軸1810又は軸1812とは異なる向きを有し得る。

0151

次に、図20を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの図が示されている。図示されるように、ファントムモーター2000は、図1のブロックに示されるファントムモーター112の実施形態の一例である。図示されるように、ファントムモーター2000は、受信コイルA2002、受信コイルB2004、及び受信コイルC2006を含む。更に、ファントムモーター2000は、回転子2008を含む。

0152

図示されるように、受信コイルA2002、受信コイルB2004、及び受信コイルC2006は、他の例に示されるようなシリンダー形状を有していない。代わりに、非シリンダー状のコイルが、受信コイルA2002、受信コイルB2004、及び受信コイルC2006に使用されている。

0153

これら受信コイルは、弧またはリングの一部の形状をしている。この構成及び他の構成を用いて、ファントムモーター2000の空間を効率的に利用することができる。更に、受信コイルA2002、受信コイルB2004、及び受信コイルC2006の弧形状は、回転子2008が運動する範囲のより大きな部分に広がり得る。

0154

このようにして、材料及びエネルギーがより効率的に使用され得る。また、このタイプの形状の受信コイルA2002、受信コイルB2004、及び受信コイルC2006は、ファントムモーター2000の動作時におけるトルクリップルを減らし得る。

0155

他の部品も存在しているが、この図には示していない。例えば、ファントムモーター2000は、キャパシタ、筐体、この図に示されていない他の部品も含む。回転子2008は、図6の回転子208と実質的に同じサイズ及び形状を有する。この例では、受信コイルA2002、受信コイルB2004、及び受信コイルC2006によって、回転子20008の一部が隠れている。

0156

図2図20のファントムモーターの図及びファントムモーターの動作を示すグラフは、例示的な実施形態に係る他のファントムモーターの実施を制限するものではない。例えば、図2及び図4では、受信コイルが回転子208の両側に部分を有しているが、他の例示的な例では、受信コイルは、回転子208の一方の側のみに配置され得る。このようにして、ファントムモーターのコストが削減され得る。回転子208の一方の側のみにコイルを有することで生じ得るトルクのねじれの増大を考慮するように、回転子軸、又はベアリング、又はそれら両方が設計され得る。

0157

他の例では、図面に示される三つの受信コイル以外の数のコイルが使用され得る。例えば、四つの受信コイル、六つの受信コイル、又は他の数の受信コイルが使用され得る。

0158

また、制御装置が、送信周波数が変化するサイクル周期を変更し得る。このようにして、モーターの速度を制御し得る。例えば、制御装置は、電気モーターを始動させる際に徐々に速度が上昇し、電気モーターを停止させる際に徐々に速度が減少するようにサイクル周期を制御し得る。更に、送信磁場の大きさは、ファントムモーター200が発生させ得るトルクの大きさを変更するように選択され得る。

0159

図2図4図6図8図17図19に示される多様な部分を、図1の部品と組み合わせ得て、図1の部品と共に使用し得て、又は組み合わせ且つ共に使用し得る。また、図2図4図6図8図17図19の部品の一部は、図1にブロックで示される部品を物理的構造としてどのように実施することができるのかという例示的な例であり得る。

0160

多様な例示的な例は、部品が行う動作を説明している。例示的な実施形態では、部品は、説明される動作を行うように構成される。例えば、部品は、その部品によって行うことができるとして例示的な実施形態において説明されている動作を行う性能がその部品に与えられるような構成又は設計を有し得る。

0161

次に、図21を参照すると、例示的な実施形態に係る送信磁場の発生を示すフローチャートが示されている。図21に示されるプロセスは、図1の電気モーターシステム環境100において実施され得る。特に、図21に示される多様な工程が、図1の電気モーターシステム102において実施され得る。

0162

プロセスは、一組の受信コイルについての共鳴周波数に基づいて、送信磁場についての送信周波数を選択することで開始する(工程2100)。工程2100において、送信周波数は、受信コイルについての共鳴周波数に基づいたものとなり得る。

0163

次に、プロセスは、選択された送信周波数を用いて、送信磁場を発生させる(工程2102)。工程2102では、送信周波数を有する送信磁場が、一組の受信コイルに対して相対的に位置決めされた送信コイルにおいて発生する。

0164

送信コイルが磁場を発生させ続けているかどうかの決定を行う(工程2104)。送信コイルが送信磁場を発生させ続けている場合、プロセスは工程2100に戻る。そうでなければ、プロセスは終了する。

0165

図21では、送信周波数が、受信コイルについての共鳴周波数を全て含むように変化し得る。送信周波数が変化する間の時間周期をサイクルと称し得る。更に、送信磁場は、例示的な例における電気モーターの動力を与える。結果として、電気モーターに対するケーブルやワイヤ接続は必要とされない。

0166

次に、図22を参照すると、例示的な実施形態に係る電気モーターの動作を示すフローチャートが示されている。図22に示されるプロセスは、図1にブロックで示される電気モーターシステム環境100において実施され得る。特に、図22に示される多様な工程は、図1にブロックで示される電気モーターシステム102において実施され得る。

0167

プロセスは、回転子軸に実質的に平行な向きの一組の軸を有し、また、一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルにおいて送信磁場を受信することで始まる(工程2200)。工程2200では、一組の共鳴周波数のうち一共鳴周波数は、一組の受信コイルの他の受信コイルのものと異なる。

0168

次に、プロセスは、送信磁場が共鳴周波数に一致する選択された周波数を有する場合に、共鳴周波数を有する一組の受信コイルのうち一受信コイルにおいて受信磁場を発生させ(工程2202)、その後、プロセスが終了する。受信磁場は、電気モーターの回転子を引き付ける。例示的な一例では、回転子は、回転子空間内で回転して、一組のコイルのうちの受信コイルの第一部分が回転子空間の第一面に配置され、受信コイルの第二部分が、回転子空間の第一面と対向する回転子空間の第二面に配置される。例示的な他の例では、センサーを用いて、回転子が移動を開始する前に回転子の位置を測定し得る。

0169

次に、図23を参照すると、例示的な実施形態に係る回転子及び電気モーターの位置を識別するためのプロセスのフローチャートが示されている。図23に示されるプロセスは、図1にブロックで示される制御装置106において実施され得る。このプロセスは、図1にブロックで示される送信コイル116を流れる電流、電圧、それらの組み合わせの大きさを感知するセンサーを使用し得る。プロセスは、回転子120の位置を識別し、図1にブロックで示される送信磁場118を発生させるのにその情報を用いる。

0170

プロセスは、回転子の移動を防止するように送信磁場の大きさを設定することで始まる(工程2300)。次に、プロセスは送信磁場を発生させる(工程2302)。選択されたレベルにおいて、回転子に送られる動力は、例示的な例において回転子が回転しないものである。次に、プロセスは、回転子の移動を防止する速度で送信周波数を掃引スイープ)する(工程2304)。送信周波数の掃引は、回転子を回転させるようにコイルが応答しない速度におけるものである。つまり、このタイプの送信周波数の変化は、回転子の運動を防止するように行われる。

0171

送信周波数の掃引は、受信コイルをある程度で励磁する。例示的な例では、共鳴周波数は、他の周波数と比較して、トランスミッターからより多くのパワーを吸収する。

0172

プロセスは、送信周波数の掃引中に各周波数において送信コイルに入れられるパワー(電力)を測定する(工程2306)。工程2306では、プロセスは、パワーを識別するために、送信コイルの電流若しくは電圧、又はそれら両方を測定する。

0173

プロセスは、受信コイルにおいて共鳴が生じる送信周波数を識別する(工程2308)。識別された送信周波数は、受信コイルについて識別された共鳴周波数である。例示的な一例では、制御装置は、三つの共鳴周波数(各位相について一つずつ)を検出するが、それら共鳴周波数のうち二つのみを追跡する。例えば、追跡される送信周波数は、最高のもの(受信コイルA202についての位相)と、最低のもの(受信コイルC206についての位相)であり得る。受信コイルA202及び受信コイルC206についての共鳴周波数を両方用いて、回転子208の位置を識別し得る。

0174

プロセスは、識別された共鳴周波数から二つの共鳴周波数を選択する(工程2310)。この例示的な例では、一つの位相のみの共鳴周波数では、回転子の位置が明確に決まらない。何故ならば、同じ共鳴周波数が、回転子の二つの位置において生じるからである。工程2308において識別された共鳴周波数のうち、二つの送信周波数の任意の二つの位相の共鳴周波数が、回転子の位置を一意に決めるのに十分なものとなる。つまり、この例では、回転子の位置を識別するのに、より多くの共鳴周波数を使用することができるが、必要ではない。

0175

次に、プロセスは、二つの共鳴周波数に基づいて、回転子の位置を識別し(工程2312)、その後、プロセスが終了する。例示的な例では、制御装置は、二つの共鳴周波数をルックアップテーブル又は数学的計算の入力として用いて、回転子の位置を推定し得る。この推定に基づいて、制御装置は、所望の方向に回転子208を移動させるのに最初に作動させるべき受信コイルについて、送信磁場において用いられる送信周波数を識別する。このようにして、望まない方向での移動が減るか又は防止され得る。

0176

次に、図24を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルの軸を整列させるためのプロセスのフローチャートが示されている。図24に示されるプロセスは、図1にブロックで示される電気モーターシステム環境100において実施され得る。特に、図24に示される多様な工程は、電気モーターシステム102において実施され得る。更に、それら多様な工程を、図1の傾斜調整システム160を用いて行い得る。

0177

プロセスは、送信コイルが発生させる送信磁場の磁力線に対する、一組の受信コイルについての一組の軸の整列を識別することで始まる(工程2400)。所望のレベルの整列が一組の軸と磁力線との間に存在しているかどうかの決定が行われる(工程2402)。所望のレベルの整列が存在していると、プロセスは工程2400に戻る。他方、所望のレベルの整列が存在していないと、プロセスは、送信磁場の磁力線からの一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、一組の軸の向きを変更する(工程2404)。次に、プロセスは工程2400に戻る。工程2404において、一組の軸の向きの変更は、一組の受信コイルの向きを変更することによって行われる。

0178

図24に示される工程は、一組の軸の能動的な調整を行う場合に行われる工程の例である。磁力線の識別は、磁場センサー又は数学的モデルを用いて行われ得る。受信コイルの向きの変化は、アクチュエータを用いて行われ得る。

0179

この例示的な例では、受信コイルは、電気モーターシステム102に移動可能に取り付けられ、受信コイルが、受信コイルの軸の向きを変更するように移動することができるようにする。軸の傾斜の調整が受動的に行われる場合、受信コイルは、磁場検出調整を行わずに、送信磁場に応答して、その向きを変更し得る。

0180

図示された多様な実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法の考えられる一部実施形態の構造、機能性、及び動作を例示するものである。この点に関して、フローチャート及びブロック図における各ブロックは、モジュールセグメント、機能、工程又はステップの一部のうち少なくとも一つを表すものであり得る。

0181

例示的な実施形態の代替的な一部実施形態では、ブロックに記された機能が、図面に記された順序とは異なって生じ得る。例えば、その機能性に応じて、場合によっては、連続して示される二つのブロックが実質的に同時に行われ得て、また、場合によっては、ブロックが、逆の順序で行われ得る。また、フローチャート又はブロック図に示されるブロックに加えて、他のブロックが追加され得る。

0182

以上のように、例示的な実施形態は、電気モーターシステム用の方法及び装置を提供する。特に、例示的な実施形態は、電気モーターシステムのトランスミッターからの磁場を用いてワイヤレスで電気モーターに動力が与えられるという電気モーターシステム用の方法及び装置を提供する。例えば、電気モーターシステムはファントムモーターシステムであり得る。例示的な例を用いると、ファントムモーターシステムの重量若しくはコスト、又は重量及びコストの両方が、現状使用されているファントムモーターシステムよりも低くなり得る。例えば、トランスミッターは、現状使用されているファントムモーターシステムと比較して少ない数の送信コイルを用いる。このようにして、コスト及び重量が、現状使用されているファントムモーターシステムと比較して、両方とも節約され得る。

0183

更に、例示的な実施形態に従って実施されるファントムモーターシステムは、多様な部品の構成や配置をより柔軟なものにし得る。例えば、受信コイルの向きが、送信コイルが三つの受信コイルについての空間内に実質的に均一な分極及び強度を生じさせることをより簡単にし得る。

0184

例示的な例の電気モーターは、現状使用されている電気モーターと比較して位置決めをより柔軟なものにするトランスミッターからワイヤレスで動力が与えられる多様な応用において使用され得る。

0185

例示的な実施形態に係る電気モーター、例えば図1の電気モーター108は、義肢で使用され得る。また、電気モーターはインプラントにおいて使用され得る。他のワイヤレス電気モーターと比較した電気モーター108のサイズ、重量及びコストの減少は、より小さなインプラントのサイズ、より少ないメンテナンス、また、新規タイプのインプラントを実現し得る。より少ないメンテナンスは、典型的にはインプラント内に配置され得るバッテリーや他の電源の交換が不要になることに因るものであり得る。例示的な更に他の例では、電気モーター108は、電源を積まない小型無人航空機UAV,unmanned aerial vehicle)において使用され得る。例えば、電気モーター108を、無期限で飛ぶことのできる一組の小型無人飛行機に使用して、天候データや森の情報等のデータを得ることができる。

0186

例示的な他の例では、電気モーター108をナノロボットにおいて使用し得る。例えば、電気モーター108を、殺虫剤ロボットのアクチュエータとして使用し得る。アクチュエータは、ナノロボットの関節を制御し得る。例示的な更に他の例では、電気モーター108を、航空機等の製品を製造する際のロボットアーム又は他のロボットデバイスに使用し得る。電気モーター108を用いて、製造施設配線を減らすことができる。更に、配線の量を減らすことによって、ロボットアームの重量も減少して、ロボットアームを動かして、工程を行うのにより小さなモーターを使用することができるようになる。

0187

他の例では、制御装置が電気モーターと同じ箇所に存在しているようなモーターシステムでは熱によってより頻繁なメンテナンスが必要とされ得る場所に、電気モーター108を配置し得る。電気モーター108を用いると、トランスミッター及び制御装置を、電気モーター108から離れていて、電気回路寿命にとってより適切な環境に配置し得る。更に、電気モーター108の制御装置に用いられる電子回路のサイズを減少させる必要がなくなり得る。何故ならば、そうした部品は、電気モーター108から離れて配置され得るからである。結果として、より小さな電気機器に対するコストを削減し得る。

0188

更に、本開示は、以下の項に係る実施形態を有する。

0189

項1
磁性体から成る回転子と、送信コイルからの磁力線に実質的な平行な向きの一組の軸を有し、且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルとを備えた装置であって、一組の受信コイルのうちの一受信コイルが、一組の受信コイルのうちの他の受信コイルと異なる一組の共鳴周波数のうちの一共鳴周波数を有し、送信磁場が、受信コイルの共鳴周波数に対して選択された周波数を有する場合に、受信コイルが回転子を引き付ける磁場を発生させる、装置。

0190

項2
一組の軸が、回転子軸に対して実質的に平行な向き、及び、回転子軸に対して実質的に垂直な向きのうち一方から選択された向きを有する、項1に記載の装置。

0191

項3
回転子が回転子軸周りに回転可能であり、一組の受信コイルが固定位置を有する、項1に記載の装置。

0192

項4
回転子が固定されていて、一組の受信コイルが回転子軸周りに回転可能である、項1に記載の装置。

0193

項5
送信磁場を発生させる送信コイルを有するトランスミッターを更に備えた項1に記載の装置。

0194

項6
一組の受信コイルに接続された一組のキャパシタを更に備え、一組のキャパシタが、一組の受信コイルの一組の共鳴周波数を設定する、項1に記載の装置。

0195

項7
回転子が回転子空間内で回転し、一組の受信コイルのうちの一受信コイルの第一部分が、回転子空間の第一面の上に配置され、受信コイルの第二部分が、回転子空間の第一面に対向する回転子空間の第二面の上に配置され、受信コイルの第一部分が、キャパシタによって受信コイルの第二部分に接続されている、項1に記載の装置。

0196

項8
回転子及び一組の受信コイルが、ワイヤレスで動力を受け取るファントムモーターの一部であり、トランスミッターが制御装置の一部であり、ファントムモーター及び制御装置がファントムモーターシステムを形成する、項1に記載の装置。

0197

項9
トランスミッターが、前記送信コイルを含む複数の送信コイルを備える、項5に記載の装置。

0198

項10
送信磁場の磁力線からの一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、一組の軸の向きを変更する傾斜調整システムを更に備えた項1に記載の装置。

0199

項11
回転子及び一組の受信コイルが、プラットフォームに関連する電気モーターを形成し、そのプラットフォームが、移動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸上構造、水上若しくは水中構造、宇宙構造、航空機、無人航空機、無人陸上車、水上艦、戦車、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造工場、建造物、義肢、人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ、生物医学的インプラント、ロボットアーム、及び、ナノロボットのうちの一つから選択されている、項1に記載の装置。

0200

項12
電気モーターを動作させるための方法であって、送信コイルからの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸を有し、且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルにおいて送信磁場を受信するステップであって、一組の共鳴周波数のうちの一共鳴周波数が一組の受信コイルのうちの他の受信コイルのものと異なる、ステップと、送信磁場が共鳴周波数に一致する選択された周波数を有する場合に、共鳴周波数を有する一組の受信コイルのうちの一受信コイルにおいて受信磁場を発生させるステップであって、受信磁場が電気モーターの回転子を引き付ける、ステップとを備えた方法。

0201

項13
一組の受信コイルに対して相対的に位置決めされた送信コイルにおいて送信磁場を発生させるステップを更に備えた項12に記載の方法。

0202

項14
一サイクルにわたって送信磁場の送信周波数を変更して、一組の受信コイルの全てがそのサイクル中に一組の受信磁場を発生させるようにするステップを更に備えた項12に記載の方法。

0203

項15
回転子が回転軸空間内で回転し、一組の受信コイルのうちの受信コイルの第一部分が回転子空間の第一面の上に配置され、受信コイルの第二部分が、回転子空間の第一面に対向する回転子空間の第二面の上に配置され、受信コイルの第一部分がキャパシタによって受信コイルの第二部分に接続されている、項12に記載の方法。

0204

項16
回転子及び一組の受信コイルが、送信磁場を通してワイヤレスで動力を受け取るファントムモーターの一部である、項12に記載の方法。

0205

項17
送信磁場の磁力線からの一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、一組の軸の向きを変更するステップを更に備えた項12に記載の方法。

0206

項18
回転子が回転子軸周りに回転して、一組の受信コイルが固定位置を有する、項12に記載の方法。

0207

項19
回転子が固定されていて、一組の受信コイルが回転子軸周りに回転可能である、項12に記載の方法。

0208

項20
回転子及び一組の受信コイルが、プラットフォームに関連する電気モーターを形成し、そのプラットフォームが、移動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸上構造、水上若しくは水中構造、宇宙構造、航空機、無人航空機、無人陸上車、水上艦、戦車、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造工場、建造物、義肢、人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ、生物医学的インプラント、ロボットアーム、及び、ナノロボットのうちの一つから選択されている、項12に記載の方法。

0209

多様な例示的実施形態について例示及び説明目的で説明してきたが、これは、包括的なものではなく、開示される実施形態に限定することを目的としたものでもない。多様な修正及び変更が当業者には明らかである。更に、多様な例示的実施形態は、他の望ましい実施形態と比較してより多様な特徴を提供するためのものであり得る。選択された実施形態は、実施形態の原理、実際の応用を最も良く説明し、また、当業者が多様な実施形態の開示を、想定される特定の使用に適した多様な修正と共に理解するために、選択され説明されているものである。

0210

100電気モーターシステム環境
102 電気モーターシステム
104プラットフォーム
106制御装置
108 電気モーター
110ファントムモーターシステム
112 ファントムモーター
114トランスミッター
116送信コイル
118 送信磁場
120回転子
122 一組の受信コイル
124 一組のキャパシタ
126筐体
128回転子軸
130磁性体
132 一組の軸
134 一組の共鳴周波数
136 受信コイル
138 共鳴周波数
140 キャパシタ
142 受信磁場
144 選択された周波数
145固定子
146 一組の受信磁場
148送信周波数
160傾斜調整システム
164磁力線
166取り付けシステム
168センサーシステム
170 アクチュエータシステム

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