(57)【要約】ロータ及びステータが、回転軸線を中心に互いに関して同心で、環状リングのように各々構成された、ロータリー電気モータ。ロータ又はステータ部材のいずれかが、電磁石極のグループを形成し、該グループは環状リングの角度的な広がりに沿って実質的に等しい距離に配置され、各グループは、磁気的に絶縁された磁性材料を有し、他のグループから分離されている。他の部材は、部材の間に形成された半径方向のエアギャップの角度的な広がりに沿って、交互の磁極性で実質的に等しい距離に配置された複数の永久磁石極を有し、永久磁石極は、共通の磁性リターンパスを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石極のグループが環状リングの形状に構成されたステータを有し、
前記グループは環状リングの角度的な広がり方向に沿って実質的に等距離に配置され、各グループは磁気的に絶縁した磁性材料を含み、他のグループから分離されており、
回転軸線と同心の環状ロータとを有し、
該環状ロータは、前記環状ロータと環状のステータとの間に半径方向のエアギャップを形成するように環状のステータと同心であり、エアギャップの角度的な広がりに沿って、交互の磁極性で実質的に等距離に配置された複数の永久磁石極を有し、前記永久磁石極は、共通の磁性リターンパスを備えた、ロータリー電気モータであって、
電磁石極の各グループが、ステータとロータとの間の起電相互作用を駆動するようにスイッチ可能にエネルギーを与えるコイルを有する、ことを特徴とするロータリー電気モータ。
【請求項２】
各ステータグループの極が単一ペアだけからなり、各極は、該ペアの他の極の磁極性と反対の磁極性を形成する用に構成されたコイルを有し、極ペアコイルのスイッチされた付勢が、極ペアの磁極性を反対にするように作用する、ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー電気モータ。
【請求項３】
ロータ位置センサを更に備え、コイルの付勢を切り替えるスイッチングの信号がセンサに応じて生成される、ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー電気モータ。
【請求項４】
前記位置センサが、レゾルバを備え、
前記モータが前記信号を生成するためのエンコーダを更に有する、
ことを特徴とする請求項３に記載のロータリー電気モータ。
【請求項５】
各ステータグループの極の間の角度的な広がりの距離が、ステータの周囲にわたって実質的に均等であり、隣接するグループのステータ極の間の角度的な距離とは異なる、ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー電気モータ。
【請求項６】
各ステータグループの極の間の角度的な広がりの距離が、ロータの隣接する永久磁石極の間の角度的な距離とは独立している、ことを特徴とする請求項５に記載のロータリー電気モータ。
【請求項７】
各ステータグループの極の間の角度的な広がりの距離が、ロータの隣接する永久磁石極の間の角度的な距離とは異なる、ことを特徴とする請求項６に記載のロータリー電気モータ。
【請求項８】
ステータ極が、エアギャップに沿って実質的に等しい角度的な距離で延びる磁極面を有し、ロータ永久磁石極が、エアギャップに沿って実質的に等しい角度的な距離で延びる磁極面を有し、ステータ磁極面の角度的な広がりがロータ磁極面の角度的な広がりと異なる、ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー電気モータ。
【請求項９】
ステータ磁極面が、ギャップによって分離され、各グループ内の隣接するステータ磁極面の間のギャップが、実質的に等しく、隣接するステータグループの間のギャップとは異なる、ことを特徴とする請求項８に記載のロータリー電気モータ。
【請求項１０】
ロータ磁極面が、ギャップによって実質的に均一に分離され、隣接するロータ磁極面の間のギャップが、ステータグループ内の隣接するステータ磁極面の間のギャップとは異なる、ことを特徴とする請求項９に記載のロータリー電気モータ。
【請求項１１】
ロータがステータを取り囲む、ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー電気モータ。
【請求項１２】
ステータグループの数が、奇数であり、各ステータグループ内の極の数が偶数である、ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー電気モータ。
【請求項１３】
各ステータグループがステータ環状リング構造体に別々に取り付けられ、それにより個々のステータグループ及びそれに関連したスイッチング付勢回路コンポーネントの取り外し及び交換が独立して容易である、ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー電気モータ。
【請求項１４】
前記モータが更に、
プレート部材と、
回転軸線に配置されたシャフト部材と、
を有し、
前記ステータグループの各々が、回転軸線から半径方向に間隔を隔てて前記プレート部材に固定され、
前記プレート部材が前記シャフト部材に取り付けられ、
たことを特徴とする請求項１３に記載のロータリー電気モータ。
【請求項１５】
前記半径方向に隔てられた間隔が、ステータ環状リングの内径及び外径の境界の間の半径方向の距離よりも大きい、ことを特徴とする請求項１４に記載のロータリー電気モータ。
【請求項１６】
前記モータがロータハウジングを更に有し、ロータ環状ロータが、回転軸線から半径方向に隔てられた間隔でハウジング内に取り付けられ、ロータハウジングがベアリングを介してシャフトを中心に回転するジャーナルである、ことを特徴とする請求項１３に記載のロータリー電気モータ。
【請求項１７】
ステータ及びロータを備えたロータリー電気モータが、
回転軸線を中心に同心に配置され、軸エアギャップによって互いに離れた第１及び第２の環状リング部材を有し、
前記第１の部材が電磁石極のグループからなり、該グループがその環状リングに沿って実質的に等しい距離で配置され、各グループが磁気的に絶縁された磁性材料からなり、他のグループから分離され、
前記第２の部材が、エアギャップに沿って交互の磁極性で実質的に等しい距離で配置された複数の永久磁石極を有し、永久磁石極がその環状リングに沿って共通の磁性リターンパスを有し、
電磁石極の各グループが、現在のシーケンシャル、非シーケンシャル、又はランダム励起スキームにより、第１及び第２の部材の間の起電相互作用を駆動するようにスイッチ可能に付勢されるコイルを有する、
ことを特徴とするロータリー電気モータ。
【請求項１８】
ロータがステータを取り囲むことを特徴とする、請求項１７に記載のロータリー直流電気モータ。
【請求項１９】
ステータが前記第１の環状リング部材を有し、ロータが前記第２の環状リング部材を有する、ことを特徴とする請求項１８に記載のロータリー電気モータ。
【請求項２０】
環状ステータが、回転軸線から第１の半径方向距離の内側境界と、回転軸線から第２の半径方向距離の外側境界とを有し、前記内側及び外側境界の間の半径方向距離が、前記第１の半径方向距離よりも短い、ことを特徴とする請求項１９に記載のロータリー電気モータ。
【請求項２１】
ステータが前記第２の環状リング部材を有し、ロータが前記第１の環状リング部材を有する、ことを特徴とする請求項１８に記載のロータリー電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリー直流電気モータに関し、特に、回転軸を中心に同心に配置され、軸線エアギャップによって互いに分離された、第１及び第２の環状リング部材を備えたモータに関し、部材の１つは、個々に磁気的に分離されて巻かれた電気磁気極グループを有する。
【背景技術】
【０００２】
直流モータは、幅広い用途で使い道が多い。デバイスに備え付けられたDCモータのバッテリ電源の有用性は、ACモータ駆動に関する有効性が容易でないのに対して、可搬性を容易にする。幅広い機能の用途に関して、マイクロプロセッサベースのシステムのような電子コントロールは、当たり前になっている。バッテリの開発が進むにつれ、且つ、用途の広い電子制御が広がるにつれ、燃焼エンジンに代わることができるような、車に関する十分な直流モータ駆動を提供する挑戦がより切実になった。Shkondinの米国特許第5,164,623号は、車を直接駆動する車輪に取り付けられたモータの実装を提案した一例である。その特許は、かかる構成は、電気自動車、自転車、車椅子のようなものに適用可能であることを提示する。
【０００３】
直流モータのコイルの電気制御エンジンは、モータ特性のより柔軟な管理の見通しを提案する。かかるコイルと一緒に永久磁石を使用することは、現在の消費を制限するのに好都合である。Heidelberg等の米国特許第4,754,207号は、連続的に別の極性の複数の永久磁石の連続リングから構成されたロータを有する直流モータを記載する。複数の電気的スイッチ可能な電磁石極を有するステータが、放射状エアギャップによってロータ磁石から円周に分離されている。種々の隣接ステータ電磁石は、相グループを形成する。各グループにおいて隣接した電磁石極の内側ベース部分は、連続磁気フラックスパスを形成するように互いに接触する表面領域にある。電磁気回路は、電磁石の隣接するグループの間の転移点で故障する。センサは、個々の電磁石コイルの電気的スイッチを管理するようにロータとステータ要素との間の相対的な回転位置を検出する。共通のグループに属する電磁石は、グループごとに共通なある電気的スイッチング手段で同時にスイッチされる。隣接するグループの電磁石のコイルは、異なる相のものであり、異なる時間でスイッチされたものである。
【０００４】
ステータコイルスイッチエネルギの実行における関心事は、不規則回転のような都合の悪い結果の回避である。例えば、全てのモータ相コイルの同時のスイッチングは、振動する出力トルクを生じさせることができる。サクセス変化によるこれらの影響の緩和は、異なる時間で全ての相を適切にスイッチングすることにより、又は、周辺のステータの中心に対称的に配置された所定のコイル結合を同時にスイッチングすることにより得られ、ロータの永久磁石極を備えた所定の位置関係を持ちこたえる。しかしながら、一つの極のコイルの変更されたエネルギのためのフラックス変化が、隣接する極のフラックスに影響するとき、コイルが連続磁気回路パスにリンクされているならば、異なる時間で隣接するコイルのスイッチングは、有害な影響を導く。
【０００５】
Heidelberg等は、別々の磁気回路パスにおいて複数のステータ極をグルーピングすることによりいくらか広げてこの問題を緩和した。隣接するグループの間の不連続な磁気回路パスは、磁気フラックスの絶縁に影響し、かくして、グループの間の磁気フラックスインターフェースのようなトランスを低減する。しかしながら、グループの全ての極は、巻かれ、同時にスイッチされ、トルクリプルの影響は依然として存在する。Heidelberg等は、グループのいくつかの極が巻かれておらず、及び／又は、グループ内の全ての極の極構造が均一な構成でないという修正を提供し、かくして、トルクリプルと、隣接する極の間のフラックス干渉の影響を抑止する。かかる修正は、トルク特性を犠牲にしている。少数の極が巻かれているならば、フラックス生成能力は低減する。巻かれていない極は、トルクに対して寄与せず、ロータ永久磁石と反対方向に影響しあう。Heidelberg等による不均一な極構成の修正は、不均一な極コイルに取り付けられる。かかる構成は、製造プロセスを面倒にさせ、モータ効率を弱める。
【０００６】
簡便な製造に従順で、十分柔軟な動作特性が可能になる改良されたモータの必要性は残る。特定の車両駆動環境では、最小のパワー消費で高いトルク出力能力を維持しながら、幅広いスピード範囲でスムーズな作動を達成することが強く望まれる。かかる車両モータ駆動は、不便を最小にして、パーツの交換のための種々の構造コンポーネントに容易にアクセスすることができる利点を提供する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の必要性、少なくともその一部を満たし、ロータ及びステータ部材が各々、回転軸を中心として互いに関して同心に、環状リングとして構成されたロータリー直流電動モータを供給する。ロータ又はステータ部材のいずれかが電磁石極ペアのグループを形成し、グループは環状リングの環状の広がりに沿って実質的に等距離に配置され、各グループは、磁気的に絶縁された磁性材料を備え、他のグループから分離される。他の部材は、部材の間に形成された半径方向のエアギャップの環状の広がりに沿って交互の磁極性で実質的に等距離に配置された複数の永久磁石極を有し、該永久磁石極は共通の磁性リターンパスを有する。電磁石極ペアの各グループの極はコイルで巻かれ、コイルは、ステータとロータとの間の起電の相互作用を駆動するためにスイッチ可能に付勢される。従って、偶数の極、極ペアあたり２つが各電磁石グループに関して設けられる。各極ペアの極は、反対のＮ／Ｓ極性を提供するように反対に巻かれる。
【０００８】
各グループが、複数の極を有し、各グループが単一の極ペアだけを有するのが好ましい。単一の極ペアだけのスイッチ付勢（ここではコイルの電流が反転する）は、特定の極ペアに関して有害なフラックスの影響なしに極の磁極性の変更を助ける。他の極グループから独立した極ペアの磁性パスの絶縁は、極ペアコイルの付勢がスイッチされたとき、隣接するグループのフラックストランスの影響を除去する。グループ内の追加の極ペアの不足は、グループ内のかかる影響を妨げる。
【０００９】
各グループに関してスイッチされたコイル付勢の適当なタイミングにより、モータを通じてスムーズな起電力の発生が達成される。特定のグループのスイッチのタイミングの精密で最適な相及びシーケンスは、電磁石極の特定の構造構成、永久磁石極、種々の極の間の間隔、及び、他の構造的な相互関係に依存する。特定のモータ構成に関するスイッチングシーケンスの最適なタイミングの決定の際、スイッチングスキームの実装は、ロータとステータとの間の相対的な位置に依存する。スイッチングは、位置センサによって生成された信号に応答して電気的活性又は機械的整流子によって実行することができる。種々の位置検出手段が当該技術分野で周知であるが、いかなるものも係る信号を生成するのに用いることができ、レゾルバが使用できるのは好ましい。次いで、レゾルバ出力は、制御回路に基づいたマイクロプロセッサに適用するための信号をエンコードするためのエンコーダによって使用され得る。
【００１０】
本発明が、種々のモータ駆動用途の適用に有用であるので、ロータがステータを取り囲むように構成され、ロータが車両ホイールに直接取り付けられるハウジングに固定された、車両駆動に進歩的には適している。従って、環状ロータは回転軸から実質的に半径方向に離れている。ロータハウジングは、ベアリングを介して回転軸で静的なシャフトを中心に、回転に関してジャーナル接続されている。ロータが永久磁石からなる実施形態では、多数の永久磁石が、環状リングに沿って実質的に均等に配置されうる。プログラムされたマイクロプロセッサが、非常に高いレートのスイッチング信号を生成することができるので、広い車両スピードのレンジが、トランスミッションギアシフトの必要なしで利用可能である。別々の電磁石のグループが、ステータリングの境界の内径と外径との間の半径方向の距離よりも実質的に大きいのが好ましい、半径方向の距離だけ回転軸線から離れた相対的に薄い環状ステータリングを形成し、シャフトに固定される。電磁石極ペアが薄い環状リングに形成された絶縁磁性構造を各々構成する本発明の構成は、進歩的な効果を見出す。この配置で、永久磁石ロータとの最適な相互作用のため半径方向のエアギャップで、実質的な損失又は有害なトランス干渉効果がなく、フラックスは集中する。その結果、バッテリ生活を著しく広げる高い効率で非常に高いトルクが得られる。
【００１１】
更なる利点として、各ステータグループは、ステータ環状リング構造体に別々に固定され、個々のステータグループの取り外し及び交換が容易である。従って、例えば、極構造体又はコイルに障害が生じて、特定のステータコイルグループが損傷したならば、ステータユニット全体を取り外し又は交換することなく、個々のステータグループを交換することができる。関連する利点として、多数の単一極ペアステータグループの使用において、一又はそれ以上の特定の電磁石極グループ付勢が上手くいかなくても、モータは、十分な仕方で作動し続けることができる。
【００１２】
本発明の更なる利点は、極の間の間隔と、ステータ及びロータ磁極面寸法が相対的に互いに独立しており、大きく広げられることである。特定の構造構成に関して最適になるようにタイミングスイッチ付勢スキームをプログラムすることができる。オペレーションで特定の利点を見出しうる好ましい実施形態では、以下の構造的特徴を実装する。奇数のステータグループが利用される。ステータ極は、実質的に均一な角度で延びたエアギャップに磁極面を有する。永久磁石ロータ極は、エアギャップに実質的に等しい角度の大きさで延びたものであり、ステータ磁極面の寸法とは異なるものである。各ステータグループの磁極面の中心の間の角度的な距離は、ステータの周囲を通して実質的に均一であり、隣接するグループのステータ磁極面の中心の間の角度的な距離とは異なる。各ステータグループの磁極面の中心の間の角度的な距離はまた、ロータの隣接する永久磁石極の中心の間の角度的な距離とも異なる。各グループ内の隣接するステータ磁極面の間のギャップは、全てのグループに関して実質的に等しく、隣接するステータグループの間のギャップとは異なる。ロータ磁極面は、ギャップにより実質的に均一に分離され、隣接するロータ磁極面の間のギャップは、ステータグループ内の隣接するステータ磁極面の間のギャップとは異なる。
【００１３】
本発明の更なる利点は、以下の詳細な説明からこの技術分野の当業者に容易に明らかになるものであり、本発明の好ましい実施形態は、本発明を実施する最良の実施形態を単に例示して示したに過ぎない。本発明から逸脱することなく、本発明は他の及び異なる実施形態で実施することができ、その種々の詳細は、種々の明らかな態様で修正可能であることは理解され得る。従って、図面及び詳細な説明は全く例示であり、限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明のモータの好ましい実施形態のステータ及びロータレイアウトの平面図である。ロータ部材１０は、筒状バックプレート１４に沿って実質的に平等に配置された１６の永久磁石１２を備えた環状リング構造である。永久磁石は、環状リングの内側周囲に沿って磁極性が交互になるロータ極である。バックプレートは、隣接する永久磁石極１２の間で磁界のリターンパスとして役立つ磁性透過材料からなる。ロータは、ステータ部材２０を取り囲み、ロータ及びステータ部材は、半径方向のエアギャップによって分離されている。ステータ２０は、７つのエレメントからなり、即ち、エアギャップに沿って均等に配置された均一な構造の極ペア２２のグループからなる。各ステータグループは、エアギャップで隔てられた２つの磁極面２６を備えたＵ型磁性構造体２４を有する。各ステータグループ構造体は、隣接するグループから分離され、磁気的に絶縁されている。極ペアの脚は、コイル２８で巻かれている。各ステータグループのコイルは、付勢のＤＣソースに接続されたとき、同時に活性化するように一緒に接続されている。コイルは、各極ペアの極に対して反対のN/S磁性を提供するように構成され、それにより電磁石を構成する。付勢の極性の反転は、極ペアの磁極性の反転に影響する。半径方向のエアギャップに沿ったステータコイル付勢の適当な時間のスイッチングは、エアギャップにわたってステータとロータとの間の磁力の相互作用を介して生じる起電力に影響する。
【００１５】
ロータ永久磁石極は、エアギャップに沿って全て均一に環状に延び、均一な広がりの環状ギャップによって互いに分離されている。均一な関係を条件として、ロータ磁極面の実際の距離及びその間のギャップは、変化させることができ、用途環境により最適化することができる。ロータ極の数はいくつでも採用することができ、図１に示した１６は、単なる例示の目的であることを理解すべきである。ステータ磁極面は、全て均一に環状に延び、ロータ環状磁極面のものとは異なる寸法であるのが望ましい。
【００１６】
ステータエレメント２４は、以下により詳細に記載する仕方で、非磁性透過支持構造体に固定され、ステータエレメントは、環状リング構造を形成する。各ステータグループ内の極は、全てのステータグループに関して均一な半径方向のギャップにより分離される。これらのギャップの広さは、隣接するステータグループの極の間の空間から異なる。ステータ極ギャップ及びグループ間隔は、ロータ環状極ギャップから各々異なる。ステータ環状構造の半径方向の広がり、即ち、内径と外径の間の距離は、回転の中心軸線とステータの内径との間の距離よりも実質的に小さい。この比較的狭い半径方向ステータ寸法は、エアギャップで集束される各ステータエレメント構造体内に好ましいフラックス密度を提供する。この構成の効果、及び、隣接するステータ極グループからの散らばったトランスフラックスの影響が無いことにより、高トルク出力が効果的に得られうる。
【００１７】
ステータとロータ極との間の位置関係が相対的に独立していることにより、極の数と寸法との設定が柔軟にできる。加えられたステータ極グループの数が最適な性能を発揮するのに好ましいとき、この数は７つに限定されず、図示したものは例示に過ぎない。同様に、各ステータ極ペアグループが、共通の絶縁磁性透過構造を共有する複数の極ペアを有し、それらは各グループにおいて偶数の極である。広いスピード範囲にわたって精密な制御を得ることを望む動作環境では、多数のステータ及びロータ極を実装することができる。かかる実装は、使用されうる制御システムの制御能力と調整され、それ故、多数の個々のステータグループがまた設定されうる。モータが種々の特定の用途をサポートすることができるので、本発明は車両を駆動するための特定の進んだ用途にも適用でき、モータ構造はホイール内に収容される。架かる環境では同心ロータ及びステータ部材は、回転軸から実質的に半径方向に離れた、ホイールリム内に配置される。大きなリム直径は、大きな複数の個々のロータ及びステータ極を適応させるのに十分な部屋を提供し、かくして、制御の柔軟性を容易にする。
【００１８】
図２は、図１のモータ環境のロータ及びステータアセンブリの斜視図である。バックプレート１４及び永久磁石１２を備えた環状ロータは、リングハウジング部材３０によって囲われ、それはアルミニウム又は他の非磁性又は非鉄材料からなる。この筒状ロータ構造内に、ステータグループは２つのプレート３２によって固く固定され、図２では一方のみを示す。図３は、回転軸でシャフト３４を横切る部分からみたステータ構造体の切り取り図である。各プレート３２は、外径を有する固い円形構造体であり、その中心部で円形の切り抜き部分を有し、それが内径を構成する。内径は、シャフト３４に適合するように寸法決めされ、シャフト部材に固定される。プレート周辺に沿って、プレートは、ステータエレメントの穴と対応して適合するように適当に間隔が隔てられた穴を備える。各プレート３２は、シャフト３４に固定され、互いに適当に離れて、各軸側の適合する穴を介してステータエレメントを間に挟んで固定する。プレートは、ユニット全体を交換することなく、損傷したり、修理の必要がある個々のステータエレメントの取り外し及び交換を容易にするために選択的に取り外すことができる。ステータエレメントの各々が交換できるので、ステータのメンテナンスは比較的簡単な問題であり、プレートの間の位置を適切に適合させてスペアのステータエレメントを挿入し、コイルの終端に接続させることである。
【００１９】
図４は、特に、自動車、オートバイ、自転車などの車両ホイールを駆動する際に使用するのに適した、本発明のこの実施形態のモータ構造を図示する部分詳細断面図である。静止したシャフト３４、プレート３２，ステータコウゾ歌２４及びコイル２８は、ハウジング４０内に収容され、環状ロータバックプレート１４及び永久磁石１２が取り付けられる。ハウジング４０は、ブッシュ３６及びベアリング３８を介してプレート３２の各面でシャフトにジャーナル軸受け接続される。ハウジング４０は、シャフト３４を中心にロータを介して駆動するように回転する車両ホイールの側面部分を構成する。リングハウジング部材３０は、ハウジング４０とロータとに固く取り付けられ、車両のタイヤを取り付けるリムとして機能する。図５は、図４の一部において部分的に示したモータ構造の分解図であり、図６は、ホイールハブ部分のアセンブリの斜視図外観図である。コネクタ部４２は、自転車タイプの環境でのモータの使用を例示するために設けられたものであり、各コネクタ部４２は、自転車のフォーク（二股部）のそれぞれの部分に取り付けることができる。図面はまた、種々のエレメントを組み立てるための、種々の標準的なワッシャ、ナット、及びボルトエレメントの使用を例示的に図示する。当該技術分野で周知のいかなる適当な手段も種々のエレメントのアセンブリに使用することができることを理解すべきである。
【００２０】
図７は、本発明の図１の実施形態のモータを駆動するための制御システムを説明するブロック図である。個々のステータ電磁石コイル２０に関する付勢電流は、バッテリ供給ソース５０によって提供される。ステータコイルのスイッチされた付勢が、周知の機械的な整流子構造体を使用して実装されるので、電子スイッチング回路は普通のものになり、優れた制御の利点を提供する。それ故、スイッチング回路５２を介してバッテリ５０にステータコイル２０を接続するのが好ましい。スイッチング回路５２は、コントローラ５４の管理下で、モータコイルに対して個別に、バッテリ付勢を供給することができ、極性をスイッチすることができる、周知のコントロールされた双方向電子回路を有する。コントローラ５４は好ましくは、ステータとロータとの間の関連する移動に応じて生成されたフィードバック信号に従ってスイッチング回路５２に適当な時間に制御信号を適用するようにプログラムされた、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は、同様なものを有する。コントローラによって利用するモータフィードバック信号を生成することができる種々の位置センサは、当該技術分野で知られている。レゾルバ５６は、ロータ１０と回転するように取り付けられ、ロータ環状位置の信号表示を生成する。これらの信号は、コントローラによって適当に使用するためにエンコーダ５８によってエンコードされる。コントローラは、ステータエレメントの特定の寸法構成に基づいて、受信されたエンコーダ信号と適合する、最適な時間の制御信号を出力するようにプログラムすることができる。従って、プログラミングは、ステータ及びロータ極の数、ステータグルーピングの数、ステータ及びロータ極の寸法、及び、モータ構造体の種々のギャップの寸法を考慮する。たとえ個々のステータエレメントグループが機能することができないとしても、最適にプログラムされた管理電子スイッチモードで作動する上記構造体から得られた優れたモータトルク及びスピード特性が、十分なオペレーションを可能にする。従って、ステータエレメント部品を交換するのは便利なので、かかる状況の車両は、かかる時間まで使用し続けることができる。
【００２１】
図８は、ロータが、半径方向のエアギャップを介して永久磁石ステータを取り囲む極ペアの個々の電磁石グループを有する実施形態の概略平面図である。この態様では、この平面図は、２０００年５月１６日に米国出願したシリアル番号09/571,174号の発明者の同時継続出願に開示された構造と同様であり、この開示はリファレンスとしてここに組み入れる。この実施形態のエレメントのアセンブリと構成は、図２乃至６に図示した実施形態と類似する。
【００２２】
この開示では、本発明の好ましい実施形態だけを示し、説明したが、それは広い用途の数例である。本発明は、他の種々の組み合わせ及び状況に使用することができ、ここで説明した本発明の概念の範囲内で変更又は修正をすることができることを理解すべきである。例えば、本発明のモータは、車両の駆動に加えて幅広い用途に使用可能である。好ましくは、車両駆動の実装では、ロータはステータを取り囲んだが、他の用途では、ステータを取り囲むステータを利用する利点を見出すことができ得る。従って、各内側及び外側環状部材が、ステータ又はロータの何れかを有し、及び、電磁石のグループ又は永久磁石リングの何れかを有する発明も企図の範囲内である。また、コイルが巻かれた突き出た極を例示したが、コイルは、その代わり、突き出ていないスロット構造に提供されてもよい。
【００２３】
特定の電磁石付勢シーケンスが種々の理由に応じて変化することを認識すべきである。電磁石の付勢は、エアギャップの周囲に沿って又は異なる仕方で連続してスイッチされる。個別にプログラムされた時間でスイッチされるけれども、電磁石グループは全ての時間で全て付勢されうる。逆に言えば、個々の電磁石は、所定の連続して導入され、ランダムに導入され、又は、不連続に導入されたインターバルで電源が断たれることもある。
【００２４】
本発明は、直流モータに関してここに例示してきたが、当業者は、同期タイプ交流モータ、及び、種々のパルス波形によって付勢可能なコイルエレメントを備えたモータにこの原理を適用することができ得る。従って、モータを駆動する電源のソースは、バッテリに限定されず、例えば、交流ソースも含み得る。かかる交流ソースは、直流、又は、パルス波形供給に変換可能であり、交流同期モータのようなモータを駆動するためにはかかる変換なしで利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のモータの好ましい実施形態のステータ及びロータレイアウトの平面図である。
【図２】図１の実施形態のステータ及びロータ極構造の３次元斜視図である。
【図３】本発明のステータ構造を図示する、図２の断面を部分的に切り取った図である。
【図４】特に車両ホイールを駆動する際に使用するのに適した、本発明のモータ構造を図示する部分詳細断面図である。
【図５】図４の一部において部分的に示したモータ構造の分解図である。
【図６】本発明に関するモータを包含するホイールハブハウジングアセンブリの斜視図外観図である。
【図７】本発明のモータを駆動するためのコントロールシステムの概略ブロック図である。
【図８】ロータが、半径方向のエアギャップを介して永久磁石ステータを周囲に配置した極ペアの独立した電磁石グループを有する、本発明の変形実施形態の概略平面図である。
【図１】
2005522174.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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