(57)【要約】  特定の実施形態は、電気機械を用いる装置、方法、および／または、システムに方向付けられている。例えば、特定の実施形態は、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して回転する関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である電気機械に方向付けられている。
2014516240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械であって、
少なくとも１つの固定子と、
少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、
複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの回転子とを備え、
前記少なくとも１つのモジュールは、前記回転子が備えた前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、
前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して回転する関係にあり、
前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、
前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、
前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能であることを特徴とする電気機械。
【請求項２】
電気機械であって、
少なくとも１つの固定子と、
少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、
複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの滑動部とを備え、
前記少なくとも１つのモジュールは、前記滑動部が備えた前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、
前記少なくとも１つの滑動部は、前記少なくとも１つの固定子と直線の関係にあり、
前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、
前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、
前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能であることを特徴とする電気機械。
【請求項３】
電気機械であって、
少なくとも１つの固定子と、
少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、
複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの板状部材または回転子とを備え、
前記少なくとも１つのモジュールは、前記板状部材または前記回転子が備えた前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、
前記少なくとも１つの板状部材または回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して可動する関係にあり、
前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、
前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、
前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能であることを特徴とする電気機械。
【請求項４】
前記動作中の少なくとも１つの動作パラメータは、最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大出力、平均出力、最小出力、最大入力電圧、平均入力電圧、最小入力電圧、最大生成電圧、平均生成電圧、最小生成電圧、生成電圧の形状および周波数、ピーク入力電流、平均入力電流、最小入力電流、最大生成電流、平均生成電流、最小生成電流、最大トルク、平均トルク、最小トルク、トルク平滑度、活性化順序、加速率、保持角度の正確性の序列、角速度の分散の最小化、ブレーキ中の減速率、シャフトの直径、前記電気機械の最大半径、前記電気機械の最大長、前記電気機械の最大奥行き、前記電気機械の最大高、最大滑動距離、最小滑動距離、前記電気機械の最大重量、前記電気機械の最小重量、最大抵抗電力損失、および、ユニット冗長性および全体価格のうちの１つ又は複数から選ばれることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項５】
前記動作中の少なくとも１つの性能パラメータは、最大角速度、最大出力、生成中の出力電圧の偏差、要求生成電圧の維持、トルク平滑度、加速率、保持角度の正確性、角速度の分散の最小化、要求されたブレーキ中の減速率への適合度、最小抵抗電力損失、全体効率性、力率補正、機械的高調波消去、電気的高調波消去、再生成された出力電圧波形の正確性、および、生成周波数の正確性のうちの１つ又は複数から選ばれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項６】
前記電気機械の荷重配分比に対する電力は、１キロワットあたり５から１０００、５から１０、１０から１００、１０から５００、１０から５０、２０から１０００、２０から５０、５０から１００、５０から５００、１００から５００、または、５００から１０００キログラムの間であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項７】
前記少なくとも１つの回転子の絶対位置または相対位置を検知する少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサ、少なくとも１つの電力コマンド、少なくとも１つの駆動、生成、ブレーキ、および保持のコマンドのうちの１つ又は複数を含む少なくとも１つのモードコマンド、および、少なくとも１つの回転方向コマンドのうちの１つ又は複数の入力に応答する少なくとも１つの制御システムとをさらに備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項８】
前記少なくとも１つの制御システムは、駆動設定にあるか、前記少なくとも１つの駆動のモードコマンドを有しているか、であり、
前記少なくとも１つの制御システムは、運動を生成するために、前記少なくとも１つの電磁コイルにエネルギーを与えて磁石を吸引および反斥する、少なくとも１つのスイッチを駆動することを特徴とする請求項７に記載の電気機械。
【請求項９】
前記電気機械は、生成設定にあるか、電力を生成する少なくとも１つのモードコマンドを有しているか、であり、
前記少なくとも１つの制御システムは、１つ又は複数のコイルを外部の電力レールに接続する、少なくとも１つのスイッチを駆動することを特徴とする請求項７に記載の電気機械。
【請求項１０】
前記電気機械は、ブレーキ設定にあるか、前記少なくとも１つのブレーキのモードコマンドを有しているか、であり、
前記少なくとも１つの制御システムは、前記少なくとも１つの電磁コイルの両端を反対側の運動に接続する、少なくとも１つのスイッチを駆動することを特徴とする請求項７に記載の電気機械。
【請求項１１】
前記電気機械は、保持設定にあるか、前記少なくとも１つの保持のモードコマンドを有しているか、であり、
前記少なくとも１つの制御システムは、運動を停止するために、前記少なくとも１つの電磁コイルにエネルギーを与えて磁石を吸引および反斥する、少なくとも１つのスイッチを駆動することを特徴とする請求項７に記載の電気機械。
【請求項１２】
動作中の前記少なくとも１つの制御システムは、動作期間において略連続的に、前記少なくとも１つの動作パラメータ、前記少なくとも１つの性能パラメータ、またはこれらの組み合わせに関して、動作の１つ又は複数の適当な効率モードを決定することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１３】
前記電気機械は、１立方メーターあたり１００から２００００、１００から２００、１００から５００、２５０から５００、５００から１０００、５００から２０００、１０００から１００００、１０００から５０００、２０００から５０００、５０００から１００００，５０００から１５０００、または、１００００から２００００キロワットの間の電力分布を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの動作パラメータ、前記少なくとも１つの性能パラメータ、および前記電気機械におけるこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数は、略実時間で再構成されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの制御システムは、前記コイルの少なくとも３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または、１００％に対して、個別に制御を与えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１６】
モジュールがコイルを活性化させる順序は、前記電気機械の動作中に計算され、モジュールが活性化させる前記順序は、当該モジュールの配列における幾何学的位置に連続して基づくことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１７】
モジュールがコイルを活性化させる順序は、前記電気機械の動作中に計算され、モジュールが活性化させる前記順序は、センサのフィードバックに基づくことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１８】
モジュールがコイルを活性化させる順序は、前記電気機械の動作中に計算され、前記少なくとも１つのモジュールが活性化させる前記順序は、１つ又は複数の順序パターンの少なくとも一部によって決定されることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１９】
活性化順序にしたがって電力を与えられる、前記少なくとも１つの電磁力コイルの総数は、動作中に、コイルの総数からゼロまで変化することを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項２０】
前記電気機械は、少なくとも１つの制御モジュールにおいて集中制御されることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項２１】
１つ又は複数のモジュールが、前記電気機械の動作中に、当該電気機械の動作状態に略影響を与えることなく、個別に除去され、追加され、または置換されることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、およびこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能であり、
前記動作中の少なくとも１つの動作パラメータは、請求項４に列挙されたパラメータのうちの１つ又は複数から選択され、
前記動作中の少なくとも１つの性能パラメータは、請求項５に列挙されたパラメータのうちの１つ又は複数から選択されることを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の電気機械。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔相互参照〕
２０１１年６月１０日に出願されたオーストラリア仮出願番号２０１１９０２３１０は、その全体が参照によって組み込まれる。
【０００２】
〔技術分野〕
本開示は、様々な応用に適用される電動機／発電機、関連する方法、および／または、関連するシステムに広く関係する。本開示の一実施形態は、（１）可逆で、（２）電力および／またはＲＰＭレンジの一部において高トルクを効率よく出力でき、（３）電力および／またはＲＰＭレンジの一部において電力を効率よく出力でき、（４）所定の外部電力および／またはＲＰＭレンジの全体を略介して、高トルクを効率よく出力でき、（５）所定の外部電力および／またはＲＰＭレンジの全体を略介して、電力を効率よく出力でき、（６）小型で、（８）モジュール式で、または（７）これらの組み合わせの電動機／発電機に関係する。一実施形態は、例えば、直接駆動ホイールモータ、自走式装置、ポンプ、および／または、発電に利用される。
【０００３】
〔背景技術〕
様々な応用に電動機／発電機を用いることは公知である。例えば、自走式装置、ポンプ、および／または、発電に用いられる。従来の電動機／発電機は、特定の速度および出力の仕様において、概して良く動作する。しかし、速度または出力が変化するにつれて、上記従来の電動機／発電機は効率を落とす。装置が高い効率を維持して動作することを保証するために、当該装置は、低速で足りる場合であっても、より早い速度で動作する。あるいは、継続的なメンテナンスと、故障のリスクを増す可動部の数の大幅な増加とを必要とする、高価で重いトランスミッションシステムと連動している。
【０００４】
可変速駆動（Adjustable Speed Drive；ＡＳＤ）を可能にする既存のモータ駆動システムを改変することによって、適用先に応じたエネルギー節約を実現できる。しかし、従来のモータにＡＳＤを追加することは、費用のかかる試みとなる。電力を供給する頻度を変更する必要があり、高速な電流切り替えが要求され、これには巨大で高価な電気スイッチが必要となる。さらに、ひとたびモータの速度が調節されれば、当該モータはもはやピーク効率で動作しないため、効率の悪い領域で当該モータを動作させてしまい、当該モータをゆっくり動作させてエネルギーを節約する効果が弱められてしまう。
【０００５】
牽引電動機（traction electric motors）の構成は、様々なものが公知である。しかし、多くの適用先に対して、上記モータはその重量および体積が大きくなりすぎる傾向がある。ディスク形状のホイールモータを、ホイールに、または当該ホイールの内部に搭載し、直接駆動に用いることが同様に公知である。現時点では、例えば、ハイブリッド電気自動車（hybrid electric vehicles；ＨＥＶ）および電気自動車（electric vehicles；ＥＶ）における牽引モータの主流は、内側永久磁石同期機械（interior permanent magnet synchronous machine）である。他の同期設計と同様に、高出力の動作中に、磁気損失および熱発生に問題がある。回転子冷却は、ブラシレス直流モータにおけるものよりもずっと難しく、ピークポイント効率は概して低い。一般的に、誘導機は制御がより困難であり、その制御側は複雑かつモデリングにしたがわない。所定のトルク・速度レンジおよび制御温度に対して安定性を実現することは、ブラシレス直流モータにおけるそれよりも困難である。誘導機および切換式磁気抵抗機構（スイッチドリラクタンス機構；switched-reluctance machines）は、長年用いられてきたが、例えば、ＨＥＶおよびＥＶへの適用において、最適な性能を発揮する変更が求められている。
【０００６】
風力発電のような一適用例において、こうしたシステムはかさばりやすく、修理に費用がかさむ。それらは、ギアボックス、モータ、インバータ、および／または、変圧器から成り、異常が生じやすい複雑なシステムを構成する。
【０００７】
電動機／発電機に方向付けられた、改善されたシステム、装置、および方法が必要とされている。本開示は、ここでの説明から明らかなように、従来技術の不都合のうちの少なくとも１つを克服し、および／または改善することに方向付けられたものである。
【０００８】
〔概要〕
本概要は、一実施形態を例示するものである。装置、使用方法、製造方法、および／または、システムが、本明細書において開示される。本概要において開示されない実施形態もあるが、本開示の他の例または他の部分において開示される。
【０００９】
一実施形態は、電気機械に方向付けられている。ここで、当該電気機械は、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して回転する関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である。
【００１０】
一実施形態は、電気機械に方向付けられている。ここで、当該電気機械は、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つのスライダ（滑動部）とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つのスライダは、前記少なくとも１つの固定子と直線の関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である。
【００１１】
一実施形態は、電気機械に方向付けられている。ここで、当該電気機械は、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して回転する関係にある。
【００１２】
一実施形態は、電気機械に方向付けられている。ここで、当該電気機械は、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つのスライダとを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つのスライダは、前記少なくとも１つの固定子と直線の関係にある。
【００１３】
一実施形態は、モジュール式の、より柔軟で、より適応的な電気モータに方向付けられている。
【００１４】
一実施形態は、バッテリー寿命を１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、またはそれ以上に伸ばす電気自動車に適した電気モータに方向付けられている。
【００１５】
一実施形態は、同じ分野において競合する類似の電気モータより小さく、および／または、軽い電気モータに方向付けられている。サイズが小さいため、当該モータを搭載する箇所に多くの選択肢がある。例えば、乗り物において、当該モータはホイールに直接搭載される。本開示に係る実施形態の１つとテスラ社の電気モータとを比較すると、一実施形態は、荷重配分比に対して２倍出力する。一実施形態は、荷重配分比に対して、サイズおよび重量が略類似する三相電気機械のブラシレス永久磁石より２５％、５０％、１００％、１２５％、１５０％、２００％、２５０％、または３００％大きく出力する。
【００１６】
一実施形態において、ブラシレスの、軸方向磁束の電気モータの典型的構成は、中心を貫くシャフト上で回転可能に支持された円盤状（略平面なディスク形状）の１つ又は複数の回転子と、前記回転子は、当該回転子の周囲に円形配列で埋め込まれた、極配向が交番する高エネルギー永久磁石をそれぞれ有し、前記磁石の軸は前記シャフトと平行であり、前記回転子と並行に固定され、小さなエアギャップで分離する、円盤状の１つ又は複数の固定子と、前記固定子は、前記磁石と中心直径を同一とする当該固定子の周囲に、電磁コイルの円形アレイをそれぞれ有し、前記回転子の絶対位置および回転速度を検知するセンシング方法（または手段）と、前記センシング方法（または手段）からの入力と電力および回転方向コマンドとに応答して、回転運動を生成するために、前記電磁コイルにエネルギーを与えて前記磁石を吸引および反斥する制御システムとを含む。一構成の１つの利点は、高出力および／またはトルク密度、コイルによって生成される磁束の強さに比例して生み出されるトルクの大きさ、上記永久磁石の磁束の強さ、コイルおよび磁石アレイの有効径、および、それらの間のギャップである。同時に、固定子コイルのそれぞれに電流の流れ（フロー）の制御を与える電機通信を用いることによって、幅広いパワーおよびＲＰＭレンジにおいて高効率が実現され、原則としてフラットな効率曲線を描く。
【００１７】
本開示に係る一実施形態は、ブラシレスの、軸方向磁束の、直流電気モータの構成に方向付けられている。ここで、上記直流電気モータは、高パワーおよび／またはトルク密度を有し、以下に列挙するもののうちの１つ又は複数に該当する。（ａ）拡張されたＲＰＭレンジで高速な加速を実現する、（ｂ）軽量および／またはコンパクト形状を有し、様々な応用に適する、（ｃ）動作パラメータの所望の範囲において高効率を実現する複雑な制御機構（または手段）、（ｄ）最小の冷却仕様、（ｅ）頑健で、機械的および電気的に信頼性が高い、（ｆ）自動車から大型トラックおよび機械類までの車両に用いるのに適した構成の範囲において、標準的なコンポーネントの組み合わせで製造可能、（ｇ）非常に変化しやすい生成条件の範囲において、生成効率を最適化可能な風力発電機、潮力発電機、または波力発電機として使用可能、（ｈ）競争力のあるコストで製造可能。
【００１８】
一実施形態によれば、ブラシレスの、軸方向磁束の、直流電気モータは、電磁コイルがその周囲に円形配列で等間隔（または略等間隔）に埋め込まれた、１つ又は複数のディスク形状の固定子と、磁石がその周囲に円形配列で等間隔（または略等間隔）に埋め込まれた、１つ又は複数のディスク形状の回転子とを備え、当該配列は、前記電磁コイルの中心直径と同一または略同一の中心直径を有し、前記磁石は、交番する極配向（alternating pole orientation）を有し、前記回転子は、前記固定子と当該回転子との間にエアギャップを有して、当該固定子と平行（または略平行）に、回転可能に支持されている。前記固定子の中心部は、前記回転子を支持するシャフトが貫通するように切り抜かれており、回路基板が、前記シャフトと同軸に前記固定子から支持されており、前記回路基板は、制御システムからのコマンド信号によってアクティベートされ、前記電磁コイルに電力を与えて、前記回転子を回転させる半導体スイッチを含む。一実施形態において、前記回転子の絶対的瞬時位置に関する信号を生成するために、１つ又は複数のセンサが与えられてよい。一実施形態において、前記回転子の略絶対および／または略瞬時位置に関する信号を生成するために、１つ又は複数のセンサが与えられてよい。一実施形態において、前記永久磁石は十分に強力であり、希土類であってよく、前記電磁コイルは高レベルの磁束を生成する種類に属するが、高速の極性切換または極性反転を可能にする低い磁気抵抗を有するものである。一実施形態において、前記永久磁石は十分に強力であり、および／または、希土類であってよく、前記電磁コイルは高レベルの磁束を生成する種類に属する。一実施形態において、従来の形式の永久磁石および／または電磁コイルが、低コストな応用または様々な動作パラメータに合致することが要請される応用に対する電気モータにおいて、任意に用いられる。電流は、前記固定子の機構を介して前記半導体スイッチに供給され、強電流が最小のロスで前記半導体スイッチに流れ、前記固定子における前記電磁コイルの埋め込みによって、効果的な伝導冷却が実現される。一実施形態において、電流は、前記固定子の機構を介して前記半導体スイッチに供給され、適度な強電流が理想的な最小のロスで、１つ又は複数の半導体スイッチに流れ、前記固定子における前記電磁コイルの埋め込みによって、適度に効果的な伝導冷却が実現される。前記電磁コイルに即時隣接する前記スイッチの位置を調節することによって、最小ロスを有する低抵抗の導電経路が実現する。一実施形態において、前記電磁コイルの１つ又は複数に隣接（または略隣接）する前記スイッチの位置を調節することによって、適切な最小ロスを有する適度に低抵抗の導電経路が実現する。一実施形態において、前記特徴の１つ又は複数の組み合わせによれば、高パワー密度を有し、かつ／または、拡張されたＲＰＭレンジにおいて効率的に動作可能な電気モータを実現できる。一実施形態において、前記直流電気モータの制御システムは、複合論理回路を用いて、使用する動作パラメータに関して、動作が最も効率的となるモードを決定することによって、連続的に適応的であるように作られてよい。一実施形態において、前記直流電気��ータの制御システムは、論理回路を用いて、１つ又は複数の使用する動作パラメータに関して、動作が適当に効率的となるモードを決定または推定することによって、十分に連続的（または略連続的）に適応的であってよい。
【００１９】
本開示に係るこれら、および他の特徴、側面、および効果は、以下の説明、添付の請求項、および添付の図面を参照して、より良く理解されるだろう。
【００２０】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本開示の一実施形態に係る電気モータの長手方向の断面図である。
【００２１】
図２は、図１に示される上記電気モータが備えた固定子の第１側面の不完全正面図である。
【００２２】
図３は、図１に示される上記電気モータが備えた固定子の第２側面の不完全正面図である。
【００２３】
図４は、本開示の一実施形態に係る電磁コイルの部分切り取り図である。
【００２４】
図５は、一実施形態に係る、図１に示される上記電気モータが備えた回転子の正面図である。
【００２５】
図６は、一実施形態に係る、図１に示される上記電気モータが備えた回転子の正面図である。
【００２６】
図７は、図１に示される上記電気モータの電気および電子システムの概略図である。
【００２７】
図８は、一実施形態に係る上記固定子の導電領域におけるギャップ（間隙）を示す。
【００２８】
図９は、一実施形態に係る回転盤の構造を示す断面図である。
【００２９】
図１０は、一実施形態に係る２つの回転盤の構造を示す断面図である。
【００３０】
図１１は、一実施形態に係る３つの回転盤の構造を示す断面図である。
【００３１】
図１２は、一実施形態に係る回転盤およびコイルの構造を示す概略的上面図である。
【００３２】
図１３は、図１２に示される構造の透視図である。
【００３３】
図１４は、図１２および図１３に示される構造例を有する電気機械の一例である。
【００３４】
図１５は、一実施形態に係る回転盤およびコイルの構造における両側性の直線配置を示す側面図であり、直線構造における上記コイルに関して、磁石のレイアウトを示す。
【００３５】
図１６は、一実施形態に係る回転盤およびコイルの構造における単側性の直線配置を示す底面図であり、固定子とスライダとが含まれ、それぞれに対する運動方向を示す。
【００３６】
図１７は、図１６に示される回転盤およびコイルの構造における上記単側性の直線配置を示す断側面図であり、上記固定子における上記コイルの幾何学的位置を示す。
【００３７】
図１８は、一実施形態に係る、後端キャップを有さない、２つの磁気回転子と１つのコイル回転盤との間の磁力線の一例を示す側面図である。
【００３８】
図１９は、一実施形態に係る、鉄スチールの後端キャップを有する、２つの磁気回転子と１つのコイル回転盤との間の磁力線の一例を示す側面図である。
【００３９】
図２０は、一実施形態に係る、ハルバックアレイ（Halbach array）において位置合わせされた磁石から成る一番上の回転子を有する、２つの磁気回転子と１つのコイル回転盤との間の磁力線の一例を示す。
【００４０】
図２１は、一実施形態に係る、上記コイルが回路基板に搭載されている構成の等角図である。
【００４１】
図２２は、一実施形態に係る、電気機械に搭載された、図２１に示される上記回路基板の等角図である。
【００４２】
図２３は、一実施形態で用いられるＨブリッジスイッチトポロジーの一例を示す。
【００４３】
図２４は、一実施形態に係るモータ制御ユニット（Motor Control Unit；ＭＣＵ）、コイル制御ユニット（Coil Control Unit；ＣＣＵ）、コイル駆動制御機構の一例を示す。
【００４４】
図２５は、一実施形態に係るＣＣＵ機構を示す。
【００４５】
図２６は、一実施形態に係る、１：１：１の構成における１つ又は複数のＭＣＵおよびＣＣＵを示す。
【００４６】
図２７は、一実施形態に係る、１つのＣＣＵ（１：１：ｎの構成において１つ又は複数のＭＣＵによって制御されるもの）によって制御されるスイッチを示す。
【００４７】
図２８は、一実施形態に係る、複数のＣＣＵ（１：ｍ：ｎの構成において１つ又は複数のＭＣＵによって制御されるもの）によって制御されるスイッチを示す。
【００４８】
図２９は、制御器の構成例を示し、１：ｎの構成において、スイッチが１つ又は複数のＭＣＵによって直接制御される。
【００４９】
図３０は、一実施形態に係る、主制御装置を必要としないＣＣＵを示す。
【００５０】
図３１は、一実施形態に係る、単一のモータ制御ユニットが共通通信バスに接続され、上記コイル制御ユニットの１つ又は複数に接続されている構成を示す。
【００５１】
図３２は、一実施形態に係る、複数のモータ制御ユニットが共通通信バスに接続され、上記コイル制御ユニットの１つ又は複数に接続されている構成を示す。
【００５２】
図３３は、一実施形態に係る、それぞれのコイル制御ユニットが、他の全てのコイル制御のうちのいくつか又はすべてに直接接続されている構成を示す。
【００５３】
図３４は、一実施形態に係る、中央通信バス（トークン・リング）が用いられる構成を示す。
【００５４】
図３５は、一実施形態に係る、３つの冗長通信バスを備えた構成を示す。
【００５５】
図３６は、図１に詳細に示される上記電気機械のコンピュータ描画を示し、一実施形態に係る、適当な応用は、車両ホイールのハブにトラクションモータを含む。
【００５６】
図３７は、一実施形態に係る、既存の車両設計に含まれるサスペンションシステムに取り付けられた、図１に詳細に示される上記電気機械の写真を示す。
【００５７】
図３８は、車両のホイールハブの内側に取り付けられた、図３７に示される上記発電機を、異なる視点から写した写真を示す。
【００５８】
図３９は、図２２に示される上記発電機を備えたギアポンプを示す。
【００５９】
図４０は、一実施形態に係る、発電機の線形ソレノイド構成を写す写真である。
【００６０】
図４１は、一実施形態に係る、発電機の線形ソレノイド構成の概略上面図である。
【００６１】
図４２は、図４１に示される線形ソレノイド構成の概略部分側面図である。
【００６２】
図４３は、波形から電気エネルギーを利用するために適用される、一実施形態に係る、線形発電電気機械（linear generator electrical machine）の概略図である。
【００６３】
図４４は、一実施形態に係る、ＣＣＵおよびコイル駆動ユニットを含むモジュール設計の概略上面図である。
【００６４】
図４５は、図４４の切り取り上面図である。
【００６５】
図４６は、図４４に示されるモジュールの切り取り側面図であり、当該モジュールの内部機構および上記回転子の磁石のアライメントを示す。
【００６６】
図４７は、図４４に示されるモジュールの切り取り端面図である。
【００６７】
図４８は、一実施形態に係る、三相発電機の等角図である。
【００６８】
図４９は、図４８に示される実施形態のいくつかを重ね合わせることによって構成される、複数回転盤の実施形態である。
【００６９】
図５０は、一実施形態に係る、円形アレイに配置された磁石の形状の幾何学的特性を示す概略図である。
【００７０】
図５１は、一実施形態に係る、円形アレイに配置された円形磁石の形状の幾何学的特性を示す概略図である。
【００７１】
図５２は、一実施形態に係る、背中合わせで、共通回転シャフトを共有する２つの発電機から成る発電機の側面図である。
【００７２】
図５３は、図５２に示される発電機の側面図であり、当該実施形態は、共通磁気回転子を共有する。
【００７３】
図５４は、一実施形態に係る、磁石の総数が、コイルのステージ数が増加するにつれて減少することを示すグラフである。
【００７４】
図５５は、一実施形態に係る、トルクを比較したグラフである。
【００７５】
図５６は、一実施形態の電気抵抗により生じる電力ロスを比較したグラフである。
【００７６】
〔説明〕
本開示は、添付の図面によって図示される１つ又は複数の実施形態を参照して、詳細に説明される。例および実施形態は、説明方法として与えられるものであって、本開示の範囲を限定するものではない。また、一実施形態の一部として図示または説明される特徴はそれ自身によって用いられ、さらなる実施形態を与える１つ又は複数の他の実施形態とともに、一実施形態の一部として用いられるように、図示または説明される他の実施形態および他の特徴を与える。本開示は、そうした変形例および実施形態のみならず、他の変形例および／または改変例を包含することが理解されるだろう。一実施形態に含まれる１つ又は複数の特徴は、他の実施形態に含まれる１つ又は複数の特徴と組み合わせ可能であることも、理解されるだろう。さらに、特定の実施形態における単一の特徴または複数の特徴の組み合わせは、追加の実施形態を構成する。
【００７７】
本明細書（請求項、要約、および図面を含む）において開示される特徴は、明示的に説明しない限り、同一の、等価な、または類似の目的を有する代替の特徴によって置換可能である。したがって、明示的に説明しない限り、開示されたそれぞれの特徴は、一連の等価なまたは類似の特徴の一例である。
【００７８】
詳細な説明に用いられる標目は、読み手の参照を容易にするためにのみ含まれるものであって、本開示または請求項によって規定される主題を限定するために用いられるものではない。標目は、請求項の範囲または請求項の限定事項を解釈するものとして用いられるべきではない。
【００７９】
一実施形態は、固定子と、筐体に囲われた回転子とで構成される。上記回転子は、固定子の周囲に磁界を形成し、上記固定子は、上記磁界において阻害を生じさせる。ここで、当該磁界は、上記磁界における阻害を最小化する位置に上記回転子を移動させる。上記回転子は、シャフトに取り付けられた一連の永久磁石で構成される。上記固定子は、一連のコイルで構成され、筐体に取り付けられている。上記筐体は、上記回転子が上記磁界における阻害を最小化して回転可能にする軸受けを、収納している。一実施形態は、電気機械であって、少なくとも１つの回転子と、上記回転子において、または当該回転子と接触して使用される複数の磁石と、少なくとも１つの固定子と、上記固定子において、または当該固定子と接触して使用される複数のコイルとを含み、その構成は、筐体に一部含まれ、制御電子回路が、阻害を生成するそれぞれのコイルおよび／または一群のコイルにそれぞれの制御を与える発電機に方向付けられている。一実施形態において、上記制御電子回路は、上記阻害を生じる１つ又は複数のコイルおよび／または１つ又は複数のコイル群にそれぞれの制御を与える。一実施形態において、上記制御電子回路は、上記阻害を生じる上記コイルの少なくとも４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または１００％、または、コイル群の少なくとも４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または１００％にそれぞれの制御を与える。
【００８０】
一実施形態は、重要サイズ、重量低減、価格低減、またはこれらの組み合わせを与える一方で、その出力、効率、メンテナンス性、およびこれらの組み合わせを増加させる電気機械に方向付けられている。また、上記電気機械を使用する方法、上記電気機械を製造する方法、および／または、上記電気機械を含むシステムも開示される。
【００８１】
一実施形態は、適応的磁束アレイに方向付けられている。ここで、上記装置、方法、および／またはシステムは、実時間または略実時間のソフトウェア再構成可能な電動機／発電機である。開示される上記装置、方法、および／またはシステムは、モータ（motor、電動機）および発電機（generator）の両方として用いられ、電気機械（electrical machine）と称される。一実施形態の１つの利点は、実時間で、または略実時間でそれ自身を再構成する実施形態の能力であり、これによって上記機械、方法、および／またはシステムが、非常に幅広い動作速度および／または動作負荷に対して最適な設定を発見できる。そうした柔軟性が、多くの産業においてエネルギー節約をもたらす。ここに開示される一実施形態の他の利点は、巻き線の銅の量、電炉鋼の量、それを収納するために必要となるパッケージのサイズ、またはこれらの組み合わせを減らすことによって、コストを低減できることである。
【００８２】
例えば、電気機械において銅の巻き線の重量は、電流のサイズに比例する。すなわち、電流が大きいほど、巻き線は重くなる。この関係は線形的なものでなく、二次関数的なもの（quadratic）である。一実施形態は、この関係を効果的に分割統治（divide and conquer）する。一実施形態において、それぞれ（または、１つ又は複数の）独立したコイルは、比較的小さな電流を扱う。多くの小さなコイルを用いることによって、それぞれの（または、１つ又は複数の）コイルに流れる電流は低いままであるが、システム全体に流れる総電流は、素子の量および／または電気機械のコストに応じて線形に大きくなる。この二次関数的な関係を克服することによって、より大きな電気機械がより手ごろな価格で製造される。
【００８３】
例えば、伝統的な、３相の、作動して４１５Ｖの供給を出力する３００ｋｗの電気機械は、２４０アンペアのコイルの各相を通る電流を要求する。一例の実施形態において、巻き線は、３４個のコイルに分配され、各コイルあたりの電流は２１アンペアである。２つの構成を通じて、同じか、実質的に同じか、または類似する、抵抗による電力の浪費を得るために、伝統的な電気機械は、ワイヤの重量の１０倍を要求する。ある実施形態は、電気機械に向いている。ここで、抵抗による電力の損失（抵抗電力損失；resistive power loss）は、伝統的な電気機械の抵抗電力損失と実質的に同じであるが、その電気機械は、ワイヤの重量の、少なくとも、５００、４００、３００、２５０、２００、１５０、１００、７５、５０、２５、２０、１０、または５分の一である。ある実施形態は、実質的により少ない銅を使用する電気機械に向いている。ここで、抵抗電力損失は、より少ない数のコイルを備えた同様の機械の抵抗電力損失と実質的に同じである。節約された銅は、比較対象の機械に含まれるコイルの数ｄｎと比較した、本実施形態に含まれるコイルの数ｃｎに比例する。節約は、潜在的には、ｄｎ割るｃｎ倍の銅に達する。ある実施形態では、電気機械は、ブラシレスの永久磁石の、同様の電力を有する３相電気機械と比較して、５００から１００、１００から３００、５０から１００、１５０から２５０、３００から２５０、２２５から１７５、１５０から７５、７５から５０、５０から２５、２０から１０、１５から５分の一の重さのワイヤを要求する。
【００８４】
例えば、上述のようにワイヤが１０分の一である場合、ワイヤの周囲に巻き付けるために必要な鉄芯の量が削減される。その後、ユニット全体は実質的により小さな囲いに収容され得る。この囲みは、物質の質量をさらに削減する。高電流は、なお、装置の電力の入力からコイルまで伝送される必要がある。電気機械の躯体が、アルミニウムなどの良い導電体で構成されている場合、その躯体を導電体として使用することができる。これにより、使用される物質の質量がさらに削減される。この例では、ここで開示される例の電気機械例は、３００ｋｗの電気機械の重量を、数百キログラムから３４キログラムまで減量する。ここで開示されるある実施形態は、伝統的な電気機械と同じ出力を生じることが可能でありながら、少なくとも、９５％、９０％、８５％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、または２０％の減量がされた電気機械を提供する。ここで開示されるある実施形態は、伝統的な電気機械と実質的に同じ出力を生じることが可能でありながら、９５％から２０％、９０％から７０％、８５％から６０％、９０％から５０％、８０％から４０％、７０％から５０％、６０％から３０％、５０％から２０％、４０％から２０％、または３０％から２０％の間の減量がされた電気機械を提供する。
【００８５】
ある実施形態の他の利点は、各コイルを独立に制御する機能である。必要なトルクまたは利用可能なトルクが小さいとき、電気機械の一部の電源が切られてもよい。ある実施形態では、一つまたは複数のコイルを独立に制御する機能である。必要なトルクまたは利用可能なトルクが小さいとき、電気機械の一部の電源が切られてもよい。ある実施形態は、一つまたは複数のコイルを独立に制御する機能を備えた電気機械に向いている。ある実施形態は、複数のコイルのうち、少なくとも、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、または１００％の一つまたは複数のコイルを独立に制御する機能を備えた電気機械を向いている。ある実施形態は、１０から１００、２０から５０、５０から２００、２０から６０、３０から８０、または３０から６０の間のコイルを備えた電気機械に向いている。ここで、電気機械は、少なくとも、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、または１００％のコイルを独立に制御するように構成されている。開示されるいくつかの形態は、数多くのコイルを有するので、実質的に、機械の効率を最適化する精密な制御を行うことができる。
【００８６】
伝統的な電気機械は、コイルの相を切り換えるタイミングを変化させることによって、それらの最大効率を制御する。伝統的に、上記タイミングは、組み込み（アッセンブリ）またはインストールの際に、整流子（ブラシ）または駆動回路の周波数によって設定されている。そのため、速度および電力の変化が、電気機械の最大効率を低下させる。ある実施形態の他の利点は、それらが、コイルのタイミングを継続的に最適化するように構成され得ることである。このことは、同等の電力の電気機械の動作領域全体で累積した場合、例えば、４０％に達する効率の節約を提供する。ある実施形態は、複数のコイルのタイミングを、実質的に継続して、十分に継続して、継続して、非継続的に、または中間において、最適化するように構成されていてもよい。ある実施形態において、複数のコイルのタイミングを最適化する機能は、同等の電力の電気機械の動作領域全体で累積した場合、実質的に継続して、十分に継続して、継続して、非継続的に、または中間において、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、または６０%に達する効率の節約を提供する。
【００８７】
軸方向の構成において、本開示のある実施形態は、最小で２５％、永久磁石の総数を少なくしてもよい。節約されるパーセンテージの総計は、必要な回転子の数とともに増加する。回転子の両側面の磁場を１つよりも多く使用することによって、共通の回転子を共有することが達成され得る。例えば、２つの固定子において、４つの回転子モータから、１つの回転子が除去されて、２５％の節約となる。６つの固定子において、１２個の回転子モータから、５つの回転子が除去されて、４１％の節約のとなる。ある実施形態では、永久磁石の総数は、最小で１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％または７０％だけ少なくしてもよい。そして、なお、同等の電力の出力を提供する。
【００８８】
本開示のある実施形態は、多様な形状の磁石を収容してもよい。例えば、上記の形状は、円柱形、立方形、扇形、台形、または他の適切な形状であってよい。
【００８９】
滑らかなトルクのために、シヌソイド（sinusoid）形の力を適用することが適切であり得る。ある実施形態では、差し込みコイルのデザインを使用することにより、円柱形の磁石を使用して、滑らかなシヌソイド形の出力を生成することができる。差し込みコイルのデザインのさらなる結果は、磁石の体積が縮小されることである。ほとんどの軸性のフラックスモータは、台形の磁石を使用する。この磁石は、任意の直径、または台形の高さのために、より大きな磁気的な体積を占拠し、また必要とする。長い端部の長さ４０、短い端部の長さ１５、および高さ２５対、円形の磁石の直径２５の台形について、２９．２４％の体積の節約が達成される。最小の節約は、台形が四角形に近似するときに起こり、およそ２１％の最小の減少を与える。
【００９０】
ある実施形態は、電気機械がコイルよりも１つ多くの組の磁石を有し、電気機械によって発生されるトルクが実質的に滑らかであるようなシーケンス（sequence）において、コイルに電力を与えることができるように、円形に配列して、または実質的に円形に配列して構成されていてもよい。始動の際、トルクに若干の変化があることを確実にすることは、低い速度における滑らかな加速を確実にする。例えば、１７個のコイルの円形アレイを備えた実施形態は、３相の同等のものと比較して、一回転を通して、およそ３０分の１倍のトルクの変化を有する。少なくとも一つの円形アレイに複数のコイルを備えたある実施形態は、３相の同等のものと比較して、一回転を通して、５０分の１、４０分の１、３５分の１、３０分の１、２５分の１、２０分の１、１５分の１、１０分の１、５分の１のトルクの変化を有する。
【００９１】
〔磁石の体積の縮小〕
効率に関して、コイル内での理想的な切り換え波形はサイン波である。サイン波は、ただ１つの周波数要素、基礎周波数を有しており、高調波が信号内に含まれていなくてもよいことを保証する。理想的な矩形波は、基礎周波数（矩形波の周波数）と、そのフーリエ級数に含まれる無限に続く高調波とで構成されていてもよい。高調波という用語には、いくつもの欠点がある。高周波信号は、表皮効果として知られるように、導体の外側の端部に沿って伝わり易い。周波数が高いほど、信号は表皮のより近くを伝わる。ワイヤの抵抗は、電子が伝わる交差部の領域に比例する。そのため、ワイヤの抵抗は、そのワイヤを通る周波数に比例する。さらに高周波信号は、他の装置との干渉を引き起こす装置からは放出されやすい。この放出効果は、ＣＥ、ＦＣＣ、Ｃ−ｔｉｃｋおよび他のコンプライアンス標準を通るように、抑制され、フィルターを掛けられる必要がある。差し込みコイルのデザインと組み合わされた円形の磁石は、良好なサイン波の出力を生成する。円筒形の磁石の結果は、磁石の総体積の削減である。今、図５０を参照すると、台形の磁石の体積は、
【００９２】
【数１】
2014516240.tif 000003
【００９３】
円形の磁石の体積は、
【００９４】
【数２】
2014516240.tif 000004
【００９５】
また、比ａ：ｂは、台形の境界が円形の境界と交差しない条件を満足するとする。今、図５１を参照すると：コイルあたりの体積の節約は、
【００９６】
【数３】
2014516240.tif 000005
【００９７】
あるいは、
【００９８】
【数４】
2014516240.tif 000006
【００９９】
ある実施形態では、この節約は大きくなり得る。例えば、２５ｍｍの厚みの２つの回転子（１つは直径２５ｍｍの円筒形の磁石を含み、１つはａ＝３０、ｂ＝２０、ｃ＝２５の台形の磁石を含む）を比較した場合、円筒形の磁石における物質の節約は、２１．４６％になる。ある実施形態では、磁石における物質の節約は、少なくとも、１０％、１５％、２０％、３０％、４０％、５０％、または６０％になる。ある実施形態では、磁石における物質の節約は、１０％から６０％、１５％から２５％、１５％から４０％、２０％から６０％、２０％から３５％、３０％から６０％、または３５％から５５％までの間である。ある実施形態では、以下のように節約を計算することができる。
【０１００】
【数５】
2014516240.tif 000007
【０１０１】
最大（ピーク）電力に関して、矩形波によって、サイン波よりも大きな電力が伝送され得る。サイン波によってコイルに伝達され得る実効的な電力は、１割るルート２（およそ２／３）である。ここで、矩形波の実効的な電力は１である。矩形波対サイン波により変換され得る機械的なエネルギーの実効性は、少なくとも部分的に、コイルおよび磁石のデザインに依存する。
【０１０２】
〔共有された円盤を積み重ねることによる磁石の節約〕
ある実施形態では、図５２に示すように、装置は、２つのモータを背中合わせに結合することによって、より多くの電力を提供するように拡張されてもよい。重量の節約および／または費用の節約は、図５３に示すように、回転子を共有することによって達成され得る。この例では、磁石の総数は、内側の回転子（部材１５４および１５５）を共有化し、それらを組み合わせて１つの回転子（部材１５８）とすることによって、削減される。さらに、全ての回転子（合計で４枚）が遮蔽される必要がある共有しない構成とは異なり、外側の円盤（部材１５６および１５７）（板状部材）だけが、装置内の磁場を包含するために、地鉄（back iron）を必要とする。一般的に、地鉄は重いので、内側の回転子を共有することによる重量の節約は大きい。さらに、装置はよりコンパクトになり、組み合わせられる物質の質量が節約される。言い換えれば、磁石の総数（共有せず）は、
【０１０３】
【数６】
2014516240.tif 000008
【０１０４】
磁石の総数（中央の回転盤が共有されている）は、
【０１０５】
【数７】
2014516240.tif 000009
【０１０６】
先の合計数は、
【０１０７】
【数８】
2014516240.tif 000010
【０１０８】
後の合計数は、
【０１０９】
【数９】
2014516240.tif 000011
【０１１０】
図５４は、複数の固定子の間で共通の磁気回転子が共有されたときの磁石の数の削減を示すグラフである。この例は、１８個の磁石を備えた回転子に基づいているが、普遍的な傾向は、複数の実施形態において成立する。ｘ軸は固定子の数を示し、Ｙ軸は磁石の数を示す。共通の内側の回転盤１６２を共有する構成と、共有された回転盤１６１を備えない構成とが比較されている。これは、円盤が共有されたとき、必要な磁石の数が大きく節約される（そして、費用、空間、重量が節約される）ことを示す。ほぼ５０％またはより多くの円盤が使用される構成に向かって、直線的に、この節約の傾向が続く。
【０１１１】
〔トルクを滑らかにすること〕
単一の相のみ供給する伝統的なモータは、シャフトに対して、回転あたり２回しか最大電力を印加することができない。モータの構成の間での基本的な比較は、得られる回転トルクが、永久磁石に対するコイルの角度差のサインに比例する（ταｓｉｎ（Ｆ））ことを仮定することによって、使用されてもよい。
【０１１２】
この例の実施形態では、モータ内の相の数について、印加される電力は一定であることが仮定される。モータ内の相の数が増加するとともに、電力は、より均等に分配され、印加される。３つの相のモータは、回転あたり６回、シャフトに最大電力およびトルクを提供する。その最大瞬間電力は、単一相のモータよりも小さい。そのため、本開示のある実施形態は、独立に制御可能な、１７から１０２４の相を有していてもよい。ある実施形態は、独立に制御可能な、１７から１０２１、１９から１１８１、２９から１０９、５３から１２７、８９から２５７、２１１から３３１、１９９から５７７、４３３から７５１、５７７から１０５１、６１３から７５７、６１９から９１９、７７３から８５７、７８７から１０２１、または８１１から１２８３の相を有していてもよい。ある実施形態は、１０から１０５０、２０から４０、３０から５０、５０から１２００、７５から１５０、２００から５００、４００から１２００、６００から９００、または７００から１１００を有していてもよい。このことは、一回の回転を通してより均等に電力を分配する。そして、負荷に印加されるトルクが滑らかになるという結果が得られる。
【０１１３】
モータの１回転の間に生成される最大の瞬間トルクの単純な比較が、図５５に表されている。このグラフは、同じように評価した３相の電気機械１６５および１７相の電気機械１６３の、ｙ軸上の相対的なトルクを説明する。ｘ軸は、０から３６０度の範囲にわたってのモータの角度的な位置を示す。１７相の電気機械の構成は、他の電気機械の構成よりも、多くの相を実効的に有するので、ソフトウェアによる高度な制御、または、電気機械の他の制御を何ら必要とすることなしに、より一定なトルクおよびより滑らかなトルクを生成することができる。いくつかの適用例では、ソフトウェアのアルゴリズムおよびフィードバック制御を助けにして、さらに滑らかなトルクを達成することができる。他のモータの構成が生成することができる最大瞬間トルクは、１７相の電気機械のそれよりも大きい。しかしながら、伝送される電力は凡そ同じであり、他のモータの種類からの電力の多くは、短い発揮時間に印加されるので、制御することが困難である。
【０１１４】
開示されたある実施形態の特徴の１つは、コイルと磁石の組との間にオフセットがあってよいことである。すなわち、ｎ個のコイルおよびｎ＋１個の磁石がある場合、磁石は、コイルとともに、完全には整列することができない可能性がある。このことは、機械に印加されるトルクを滑らかにする効果を有するとともに、これらの実施形態の電気機械が、少なくとも１つのコイルの電源を投入することによって機械を切り換えることができることを確実にする。コイルと磁石との間にはオフセットが存在するため、モータをｎ相のモータにする効果を有する。伝統的な電気モータでは、必要な電力が小さい場合、各回転においてモータに印加される電力の量が低減される。このことは、生成されるトルクを非線形的に減少させる。開示されたある実施形態では、１つ以上のコイル（または各コイル）をデジタルで制御することができる。生成する最大瞬間トルクが小さいコイルの電源を切ってもよい。このことは、電力の低減に関して、非線形的なトルクの低減を引き起こす。
【０１１５】
図５６は、異なる数の相を有し、同等の電力を有する異なる電気機械において、電力が増大するとともに、抵抗損失によって生じる熱が非線形的に増加することを示す。１７相の機械１６６の実施形態は、実質的に等しい電力が入力される３相１６７の機械および２相１６８の機械と比較される。ｘ軸は、電力の割合の比較軸であり、ｙ軸は、抵抗熱による電力損失である。これは、コイルに入力される電力が０から１００％まで線形的に調整される場合（このことは、マイクロプロセッサの直接制御によって可能である）、ここで開示されるある実施形態が、電力を扱う性能において優れていることを示す。電力のより多くの相を有することは、供給される電流を、各相の間で実質的に等しく分割する。また、抵抗熱による電力の損失それ自体が、相の数という因子によって、非線形的に減少する。電力の損失は、一般的に、電流の自乗と、それの導電体の抵抗との積に等しいので、このことは、ある実施形態は、他のモータの類型と同じ電力を伝達するために、既存のモータの類型よりも、とても小さく、また／または軽くなり得ること、また／またはより大きな電力の要求および出力を扱うことができる可能性があることを意味する。
【０１１６】
〔トルクの滑らかさ  対  作動周波数〕
各瞬間に印加されるトルクは回転盤の角度の関数であるので、明白なトルクの滑らかさは、周波数によって変化する。すなわち、モータの速度が上昇するとともに、トルクの変化は不明瞭になってゆく。ある実施形態は、ｎ相で作動することができるので、１つ以上のコイル（または各コイル）は、単一相のモータと比較して、ｎ倍速く作動することができる。最適な位置においてコイルに印加される最大の電力を制限するために、デジタルのアルゴリズムを使用することによって、トルクをさらに滑らかにすることができる。このことは、最大トルクを少しだけ減少させる効果を有する可能性があるが、トルクの出力を実質的に滑らかにする。図５５は、いくつかの標準的なモータの類型と比較した、特定のデジタル軸流モータの実施例のトルクの優れた滑らかさを実証するグラフを示す。これらの実施形態におけるモータの利点の１つは、ｎ相のトルクの滑らかさの特性を保持したまま、各コイル（または１つ以上のコイル）に対する電力を個別に制御でき、十分に高い出力および／またはトルクを維持できることである。これらの実施形態は、トルクの滑らかさがより重要となる低回転にその場で変更する能力を有しており、モータが、情報処理機能の判断によって、滑らかなプロファイル、または、適切な最大トルクおよび／または出力（または高回転の最大トルクおよび／または出力）のプロファイルを適用してもよい。
【０１１７】
〔回転子〕
ここで開示される例の実施形態は、１つまたは複数の回転子を備えていてもよい。それらの目的の１つは、固定子コイルが、回転子内のトルクを誘導するように、電磁石の近傍で磁場を生成することである。磁石は、様々な方法で、回転子に固定することができる。例えば、接着したり、（２つまたはそれ以上の回転子の層の間に）締め付けたり、および／または、（周囲を囲む孔に）干渉するように嵌め込んだり、（例えば、ボルトで、糸で、または他の適切な方法で）機械的に固定したり、（選択した磁石および／または回転子の物質に適用されたときに）溶接したり、焼結したりしてもよいし、他の実効的な手段またはそれらの組み合わせでもよい。
【０１１８】
回転子は、多数の物質で構成されてよい。選択された回転子を構成する物質は、複数の回転子の間における磁場の選択された強さの他に、モータの適用例によって異なっていてもよい。ある実施形態では、２つの分離された回転子回転盤の間における軸方向の磁力によって、許容できない変形または実質的な変形が生じることを回避するために、選択された物質は、典型的には、十分なヤングモジュール（Young’s Modulus）である。使用される物質は、アルミニウム、ポリマー、例えばＨＤＰＥ（High density polyethylene）、他の適切な物質またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい（しかしながら、これらに限定されない）。
【０１１９】
磁気回転子：ある実施形態では、分離された磁石を接着するために焼結を使用することによって、分離された（回転子に取り付けられる）磁石、および、実質的な１つの構造に対する機械的な筐体の必要性が排除（または抑制）され得る。機械的な強度および／または耐久性を向上させるために、仕上げの塗装（例えば、ニッケル、エポキシ）が加えられてもよい。
【０１２０】
磁気抵抗構成：ある実施形態では、磁石の全部または部分を鉄片に交換することができる。その結果、磁気抵抗モータが構成される。インダクタンス構成：ある実施形態では、回転子内における１つまたは複数の、一部の、または全ての磁石をコイルに置換することによって、固定子コイルの磁場が、回転子コイル内に磁場を誘導するだろう。固定子コイルを、対称的な、または（回転子に対して）オフセットされた等価のコイルに電気的に結び付けることによって、対向する磁場が誘導され、その結果、回転力が生じ得る。物質の削減：いくつかの適用例では、回転子および／またはシャフトアッセンブリの回転の慣性を減少させることに利点がある。この目的のために、回転盤の形状は、円盤の機械的な構造にとって必須でない余分な物質を除去するような形状に変更されてもよい。
【０１２１】
シャフトおよびスペーサ：ある実施形態では、回転子アッセンブリは、シャフトを使用することによって、その全部または一部が、モータの囲いの中に位置していてもよい。このシャフトは、シャフトの回転軸における磁気回転盤の横方向の移動を縮小する、実質的に防止する、または、防止するために、一様でない直径を有してもよい。横方向の力は、シャフトから筐体内に吸収されてもよい。方法は、以下を含む（しかし、以下に限定されない）：軸方向へ推進するベアリングまたは他のボール、ピンまたは円錐形ベアリング；シャフトと、アッセンブリとの間における低摩擦面での干渉；シャフトは、複数の回転円盤の間における磁力による曲げが起こらないか、または、十分に低減されるように、十分な直径および／または剛性を有していてもよい。ある実施形態では、シャフトおよび／またはスペーサに使用され得る物質は、金属（例えば、鋼鉄、アルミニウム）、ポリマー、または他の適切な物質を含んでいる。トルクの伝達：ある実施形態では、トルクは、回転子内で一度誘導されたならば、機械的な方法によるシャフトへの直接固定か、外部の磁気円盤との間での磁気的な結合か、シャフトへの（例えばクラッチを介した）機械的な結合か、他の適切な手段か、またはそれらの組み合わせを介して伝達されることができる。ある実施形態では、２つ以上の回転盤を分離するために、シャフトを全体的に（または部分的に）取り除き、スペーサ、または複数のスペーサに置換することができる。これらの構成では、アッセンブリは、磁気サスペンションを用いることによって、囲いの中に位置づけられていてもよい。あるいは、ある実施形態では、回転子（または回転子の実質的な一部）の外側の放射状端部を支持する環状のベアリングが使用されてもよい。これらの構成は、使用されるベアリングの数によっては、回転子を軸方向に分離するための中央スペーサを使用してもよいし、使用しなくてもよい。
【０１２２】
〔磁石〕
ここで開示される電気機械のある実施形態は、異なる種類および／または形状の磁石を組み込んでいてもよい。磁石の目的の１つは、磁場を誘導することであり、吊り下げられた電磁コイルは、この磁場を通過する（そして、コイル／回転子に動力を誘導する）ことができる。適用可能な種類の磁石は、例えば以下を含む：希土類の磁石（ネオジム（Neodymium）、ネオジム−ホウ素（Neodymium-boron）、サマリウム−コバルトの合金（Samarium-cobalt alloys）またはそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない）；様々な種類の超伝導磁石；アルニコ（Alnico）、ビスマス（Bismano）、クニフェ（Cunife）、フェリコ（Ferico）、ホイスラー（Heusler）、メトグラス（Metglas）、および他の磁性合金またはそれらの組み合わせなどの物質（しかしこれらに限定されない）で構成された普通磁石および／または永久磁石；ワイヤコイルなどの電磁石（電磁場を誘導してもよい）；符号化された量子スピン効果を有する物質による磁場；誘導磁石。この誘導磁石内では、垂直方向または実質的に垂直方向に電磁場に対して露出した鉄物質が、電磁場に晒されることによって、電磁場の中央に向けて押し出されていてもよい；またはその組み合わせ。
【０１２３】
ある実施形態では、使用される磁石の形状は、以下のとおりである（しかし、以下に限定されない）：円柱形；立方形（適切な３Ｄ形状）；扇形。ここで、磁石は、その全体または一部が、小さな磁石のクラスターで構成されていてもよい。；台形；中実または中空（例えば、ドーナツ形または中空円筒）；実質的に同じ向きまたは反対向きの極性を持った集合；上記の構成が、角度および／または放射状の、オフセットを持って繰り返された構成；特定の適用例のための他の適切な形状、またはそれらの組み合わせ。磁石の厚さは、固定子の搭載台（マウント）／円盤の厚さに等しくてよい。コイルの厚さは、適用例に適切なように変化してよい。ある実施形態では、磁石およびコイルの数は、以下のように設定されていてもよいし、そうでなくてもよい：実質的に複数または全ての磁石およびコイルが、完全には整列しないことを保証するために、コイルの数は磁石の数に等しくない；コイルの数が磁石の数に等しい場合、磁石またはコイルの位置は、同心配列またはそれの組み合わせを、実質的に回避するか、回避するか、または削減するように、幾何学的なオフセットを持つ。ある実施形態では、磁石および／またはコイルは、以下のように整列していてもよい。磁石は、軸方向の磁束を有する構成のように、コイルとともに、軸方向に適切に配列していてもよいし、その逆であってもよい；磁石は、コイルに対して、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、または６５度まで、軸方向に適度にずれているか、またはその逆である；磁石は、円盤とともに、整列しているか、または実質的に整列している；磁石は、円盤に対して、実質的に垂直である、または垂直である；磁石は、他の適切な構成またはその組み合わせである。
【０１２４】
〔固定子〕
開示された電気機械のいくつかの構成は、電気コイルの位置を特定するために使用することができる１つ以上の固定子を組み込んでいてもよい。固定子は、筐体に対して直接的に組み込まれていてもよいし、独立していてもよいし、またはその組み合わせであってもよい。固定子のために選択される物質などは、「物質」の項目で概略的に説明された筐体の記載、または、ここの他で開示される型と同じ型に従う。選択された物質は、電気的に、かつ／または、熱的に、高い（または適切な）伝導性を有していてもよい。ある実施形態では、１つまたは複数の固定子は、導電体（電力の伝達体）、（電子機器およびコイルから筐体への）吸熱源（ヒ―トシンク）などとして使用されてもよいし、コイルおよび電子機器またはその組み合わせを機械的に支持していてもよい。ある実施形態では、１つまたは複数の固定子が、デジタルおよびアナログのいずれか一方の通信信号であって、電力層上またはそれ自体の層の上に重ねられられた通信信号を伝送することが可能であるか、またはその組み合わせであってもよい。そのため、固定子内の層は、電気伝導の目的のために使用される場合、互いから電気的に絶縁されていてもよい。ある実施形態では、絶縁方法は、強い陽極酸化処理を含んでいてもよい。強い陽極酸化処理では、プラスチックなどの複数の層の間で、物質を絶縁することを用いてもよいし、その組み合わせであってもよい。ある実施形態では、必要な物質および／またはその重量を削減するために、１つまたは複数の固定子内に、ギャップが含まれていてもよい。固定子が伝導物質なしで構成されているとき、コイルの周りで形成される渦電流を排除するために、ギャップが追加されていてもよい。例えば、図８に示されているように、固定子内には、電流が磁気コイルを通って流れるときに誘導される渦電流９３の伝導路を破壊する磁気コイル９２のための取り付け用孔の位置の近傍に、導電固定子９１のギャップ９０が導入される。ある実施形態では、コイルによって形成されたリングのどちらか一方の側面上に、２つの同心環状リングが放射状に形成されないように、ギャップが位置付けられている。
【０１２５】
〔コイル〕
開示された電気機械のある実施形態は、異なる種類および／または形状の導電コイルを組み込んでいてもよい。その目的は、電流を利用することによって、現存する電磁場を誘導し、かつ／または、変更し、モータの回転子が回転することを引き起こす力を生成することである。ある実施形態では、コイルは、モータからの熱および電流の要求の両方を扱うのに十分な物質で構成されていてもよい。コイルは、抵抗熱による電力損失が最小であることを確実にするために、電気抵抗を低下させるように構成されていてもよい。コイルは、十分な力を生成するのに十分に大きい磁場を提供するように構成されていてもよい。あるいは、その組み合わせであってもよい。一例のコイルが、図４に示されている。
【０１２６】
ある実施形態では、コイルは、空心として構成されていてもよい。導電物質は、コイルの中央に空気のギャップができるように、包まれているか、または巻かれている。コイルは、コイルの中央に空気のギャップが存在しない（またはほとんど存在しない）中実心である。ある実施形態では、コアは、慣用の導電物質（鉄または非鉄）で構成されていてもよいし、あるいは非導電物質（鉄または非鉄）で構成されていてもよい。高い透磁率を有する鉄物質は、磁界の強度を増大させる。ある実施形態では、コイルは、差し込み式であり、導電リボンおよび／またはシートで構成されていてもよい。リボンは、絶縁された鉄物質の層を挟み込むとともに、中心コアから外側へと渦巻き状に巻かれている。鉄物質は、リボンのループの数に比例する磁界を増大させることによって、絶縁体として、かつコア物質としての役割を果たす。磁界は、どちらか一方の側でサイン分布を有するコイルの中心で、最大強度に到達してもよい。ここで開示される様々な構成の組み合わせもまた考えられる。コイルは、１つまたは複数の以下の形状で構成されていてもよい。円形／円柱形、四角形／立方形、台形、中実または中空（空気のギャップがある）／環形、および他の適切な形状。
【０１２７】
ある実施形態では、電磁コイルは湾曲していたり、折り曲げられていてもよいし、かつ／または、１ピース以上の導電物質または十分な導電性がある物質で構成されていてもよい。コイルは、３Ｄ印刷されてもよいし、または他の方法で製造されてもよい。導電体は、コアに沿って３Ｄ印刷されてよい（２物質（またはそれ以上）の場合に、３Ｄ印刷が使用される）。導電体は、３Ｄ印刷され、そして、分離された工程において、コアが追加されてもよい。３Ｄ印刷は、選択的なレーザー焼結、選択的な電子ビーム溶解、および／または、他の選択的な析出技術を適用する。
【０１２８】
ある実施形態では、コイルは、接着剤／結合剤で、クランプで、機械的に、溶接で、固定子のプレートに直接的に３Ｄ印刷することで、またはその組み合わせで、固定子に付加されてよい。
【０１２９】
〔コイルの位置および／または磁石の位置〕
ある実施形態では、コイルおよび／または磁石は、多くの異なる物理的な構成において、組み合わせるか、または変更してもよい。ある実施形態では、軸方向の磁束の構成は、以下を含んで使用されていてもよい。軸方向に対して平行な、または実質的に平行な交流磁場を生成する、少なくとも１つ、２つ、または多数の磁石の回転盤、および、磁場の間にある複数のコイル。
【０１３０】
図９、１０、および１１は、電気機械の多数の異なる構成を例示する。図９は、ある実施形態に従う回転盤の構成の断面視を示す。円盤８（板状部材）は、シャフト１０、および、極方向が交番する磁石９４および９５（この例の実施形態では、１８個の磁石がある）および、コイル８８（この例の実施形態では、１７個のコイルがある）を有する。磁石は、円盤の外側の端部の近傍に、同心型の配列で配置されている。図１０は、図９に類似しているが、２つの回転子（コイル８８の周りにより集中した磁場を生成する素子８）を有する。２つの円盤の間には、スペーサ１２も示されている。図１１は、３つの円盤の構成である点で、図９に類似している。この構成は、追加の特別なコイルの円盤が追加されることによって、より大きな電力が加えられることを許容する。
【０１３１】
図６は、図９から１１に示された構成における回転盤８を見下ろした視界を示す。極性が交番する１８個の磁石９が示されており、磁石９は、回転盤８上に放射状に配置されている。シャフト１０の配置も示されている。
【０１３２】
開示された電気機械のある実施形態は、実質的に円形アレイの構成である（放射状に整列している）。ここで、複数の磁石および複数のコイルは、少なくとも１つの回転子のシャフトの一次軸に対して、軸方向に垂直（または実質的に垂直）であってよい。これらの実施形態では、軸方向に整列した普通の固定子モータの磁気的な性質は、詳細な木目状の、適応可能な、磁束制御という追加された利点に現れる。図１２は、回転盤９７の概略的な上面視を示す。ここで、ある実施形態によれば、磁石９４および９５は、回転子のシャフト１０に対して軸方向に垂直（または実質的に垂直）であり、また、少なくともその一部が円盤内に存在する。さらに、複数のコイル５も示されている。複数のコイル５もまた、回転子のシャフト１０に対して、軸方向に垂直（または実質的に垂直）であり、円盤の外側の径の周りに、同心の形態で配置されている。固定子９８は、磁石の周りで、放射状にコイル５を抱えているように見える。隙間のギャップ９６は、磁石とコイルとの間に見ることができる。図１３は、図１２の構成の俯瞰視を示す。図１４は、図１２および１３に示された例の構成で組み立てられた電気機械の写真である。
【０１３３】
ある実施形態では、構成は、線形的なスライダーの構成であってよい。図１５に示すように、これらの構成では、コイルおよび磁石は、交互に、極性を交番させながら、線形的に並んで配列される。各コイルのそれぞれの制御器を使用することによって、ある実施形態において適用される磁束の配列は、伝統的な線形モータまたはソレノイドと比較して、１つまたは複数の利点を有する。いくつかのコイルを切り換えかつ抱えることによって、磨滅する可能性がある機械的な機構を必要とすることなしに、回転子／スライダーの位置を磁気的に固定することができる。望むならば、この構成は、コイルに対する主電源の供給の極性を切り換えるための余分な制御なしで、矢印１００の前または後の両方に向かう線形的な動作を生成することに使用されることができる。線形的な構成の一使用例は、発電である。図示された実施形態が、機械的なエネルギーから電気的なエネルギーへの変換において高い効率を持つことは、潮または波のパワーなどの安定しない入力電力のプロファイルで、長い期間にわたって発電機を作動させる点で利点がある。回転モータの構成の場合のように、線形な構成は、他の線形モータまたは発電機に積み重ねてもよい。これにより、電力の出力の生成能力を増加させる一方で、内側のスライダー／回転子９９を共有することが可能になる。図１７は、考えられる線形モータの構成の断面を示し、磁石９５に関するコイル５の位置を示す。固定子の搭載台１０１に関するスライダー／回転子９９の動作方向を知ることができる。
【０１３４】
線形、実質的に線形、円形、実質的に円形、弧形、および／または、実質的に弧形であることに加えて、コイルおよび磁石の他の構成は、複数のコイルのうちの少なくとも１つの経路がアッセンブルされてもよい。ここで、複数の適切な磁石の１つまたは複数の配列が、コイルを追跡する。他の構成のいくつかは、線形、実質的に線形、円形、実質的に円形、扇形、および／または実質的に扇形であってもよい。
【０１３５】
開示された電気機械のある実施形態は、実質的に円形アレイの構成で（放射状に配列して）配置されていてもよい。ここで、複数の磁石および複数のコイルは、少なくとも１つの回転子のシャフトの一次軸方向に垂直（または実質的に垂直）であってよい。そのような実施形態は、通常の軸方向に配列した固定子モータの磁気特性を有しており、詳細な木目状の、適応可能な、磁束の制御という追加的な利点を備えている。
【０１３６】
〔エンドキャップ〕
束縛されていない磁界が、導電面に結合して、磁石の動作に対向する磁界を生成することが可能な渦電流を誘導してもよい。例えば、図１８は、均等に分布した磁石の線形配列による磁場の横断面図である。ここで、連続する磁石９５は、そのＮ極が上を向いており、残りの磁石９４は、そのＮ極が下を向いており、磁場の北極１０２および南極１０３を誘導する中央の電磁コイルを備えている。図１８は、遮蔽なしで外部に放射される磁場１０４を示す。図１９は、図１８に示されたシナリオにおいて、追加された鉄の遮蔽板１０５によって放射される電磁エネルギーの減少を示す。ある実施形態では、鉄による遮蔽の代わりに、ハルバッハ（Halbach）配列の構成が使用されてもよい。図２０は、一番上の円盤上に慣用のハルバッハ配列の磁石の構成を備えた図１８に示す適用例における、放射される電磁エネルギーの減少を示す。ハルバッハ配列の構成は、より小さい磁石１０６、および、対向する極性の磁石１０７を使用してもよい。より小さい磁石は、より大きい２つの磁石の間に位置しており、より大きな磁石の磁場に対して、実質的に垂直な磁場を有する。より小さな磁石は、最初のより大きな磁石から、次のより大きな磁石に向けて、磁線を屈曲させ、また、距離を縮小させる。磁束は、この距離の方向に、プレート１０８の終端を超えてループする。このことは、システムに鉄の遮蔽を追加する効果に近い効果を有する。そして、外部の電磁エネルギーを劇的に減少させる可能性がある。このことは、他の実施形態ではこの適用例に使用される鉄の遮蔽板の重量を節約する効果を有する。一方、鉄の遮蔽板１０５は、磁石の底面層に使用される。
【０１３７】
〔囲い〕
ここで議論される囲いは、様々な目的に貢献する。ある実施形態では、それは、移動する部材および回路基板を（部分的に、実質的に、または完全に）覆うかまたは囲むように、設計されていてもよい。それは、適所に、１つまたは複数のコイル、電子機器を保持し、コイルおよび／または電子機器から離間した吸熱源を提供することができる。それは、ベアリングを支持し、かつ／または、シャフト上における軸方向の力を吸収することができる。それは、電子機器から電気的なエネルギーをそらすための導電体として使用されてもよい。または、その組み合わせであってよい。囲いは、回転子のシャフトから印加される不可による変形に抵抗することができるほど強靭な物質（または物質の組み合わせ）で構成されていてもよい。加えて、ある実施形態では、筐体は、部分的に、電流が流れることを原因とする熱揺らぎに抵抗することができることが望ましい。これらの目的に適合する物質の例には、アルミニウム、ポリマーまたは他の適切な物質が含まれるが、これらに限定されない。
【０１３８】
ある実施形態では、囲いは電気的に伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。ある実施形態では、電力線および信号線は、電気の経路（トラック）を配置するものであってよいが、筐体自体は導電体として使用されない。ある実施形態では、筐体自体が導電体として使用されてよい。ある実施形態では、囲いの一部は、電気的に伝導性を有していてよく、典型的には、絶縁板によって分離された導電部材を備えていてよい。このような構成は、電力が、筐体を通じて直接的に（または間接的に）電子機器へ適用されることを可能にする。ある実施形態では、搭載点が、筐体の外側および／または内側に、直接的に（または間接的に）取り付けられてもよい。ある実施形態では、筐体の一部が、例えば信号を伝達するための導電体として使用されてもよい。筐体を通る多数の信号「線」を可能にするための導電部を絶縁するために、不導の部分が使用されてもよい。ある実施形態では、ＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）などの適切な技術を用いることによって、電力の構成および／または電子機器通信および／または他の信号が、高い周波数において、電力線に多重化されてもよい。本開示は、ここで議論された囲いの構成を組み合わせることも想定している。ある実施形態では、１つまたは複数の回路基板が、装置の筐体内に直接、経路付けられ、かつ／またはエッチングされた導電体／トラック／パッドに置換されてもよい。ある実施形態では、少なくとも回路基板の実質的な一部が、装置の筐体内に直接的に、経路付けられ、かつ／またはエッチングされた導電体／トラック／パッドに置換されてもよい。
【０１３９】
ある実施形態では、筐体の目的の１つは、電子機器（例えば、コイル）から熱を抽出することであってよい。この熱が、可能な限り効率的に、周囲を取り囲む筐体に伝達されることは役に立つ。ある実施形態では、実行される冷却方法には、以下の１つまたは複数が含まれる。能動的な冷却（強制的な空気の流れ）；能動的な冷却（強制的な液体の流れ）；能動的な冷却（冷凍）；受動的な冷却（熱パイプ／ポンプによる伝達）；受動的な冷却（対流熱フィン、リブ）；受動的な冷却（対流孔）；能動的または受動的冷却（対流チャネル）；チャンバー（熱の流れを集中させ、かつ／または方向付けるための、高い熱伝導性を持ち、密封された、静的な液体）；および、非電導性の液体で密閉された全体の囲い。
【０１４０】
ある実施形態では、回路基板（および、それに取り付けられた電子機器）は、外部または内部の力（線形的または角度方向のモータの加速）または振動を受けた際に動かないように搭載されてもよい。ある実施形態では、回路基板（およびそれに取り付けられた電子機器）は、外部または内部の力（線形的または角度方向のモータの加速）または振動を受けた際にほとんど動かないように搭載されてもよい。ある実施形態では、回路基板（およびそれに取り付けられた電子機器）は、外部または内部の力（線形方向または角度方向のモータの加速）または振動を受けたとき、実質的に安定するように搭載されていてもよい。ある実施形態では、回路基板（およびそれに取り付けられた電子機器）は、以下の方法のうちの１つまたは複数を用いて搭載されてもよい。移動または干渉させながら嵌め込むことによって回路基板を差し入れることができるように特定の形状に成型された筐体内の穴；モジュラー受け；２つの筐体素子の間に挟まれた回路基板；機械的な固定；またはクリップ留め；接着；または、他の永久的な接合。
【０１４１】
ある実施形態では、切り換え（スイッチング）回路が、筐体のフィン状の構成に（例えば、はんだ付けによって）取り付けられていてもよい。図２の素子３７および図１５の素子３７は、ある実施形態におけるこれらの位置を示す。
【０１４２】
図２１は、スイッチおよびコイルの構成を示す。ここで、電子機器のスイッチおよびドライバ１１１、１１２およびコイル８８は、モジュラー方式の回路基板上に集積され、搭載されている。機械的に束縛されていない適用例では、このことは、より柔軟な電気的解決法または機械的解決法を意味する。図２２は、円形に配列して搭載されたコイル１１４（図２１に示す）を備えた実施形態を示す。この実施形態は、２つのモータ制御ユニット１１３を使用して、コイルドライバ１１１の回路基板を介して、直接的にコイルを制御する。ある実施形態では、電気的な素子（および／または回路基板）は、他の受け部材および／または一次の筐体を取り外す必要なしに、モジュラー受けに取り付けられてもよい。モジュラー受けは、外部的に、一次の筐体に対して、差し込まれていても、留め掛けられていてもよいし、あるいは、他の方法で取り付けられていてもよい。ある実施形態では、電気的な素子（および／または回路基板）は、他の受け部材および／または一次の筐体を取り外す必要なしに、一次の筐体に外部的に取り付けることが可能なモジュラー受けとして構成されていてもよい。
【０１４３】
ある実施形態では、電気機械は、少なくとも１つの電気的なバス、および／または、少なくとも１つの光バスを含んでいてもよい。例えば、多数のマイクロコントローラが使用されているとき、マイクロプロセッサの間での内部的な通信は、典型的には、バスにのって発生する。このバスは、以下の方法の１つまたは複数のように、搭載され、かつ構成されてもよい。導電体（回路基板の溝のカット、または他の形で搭載する導電体）；光学的な導電体（筐体内への直接的なカット、カット面に適用される、および／または、筐体内の溝に挿入される反射被覆）；導電体を搭載するための他の適切な方法。ある実施形態では、光バスが使用されているとき、１つ以上のＣＣＵ上にある光学的な受信機は、バスとの境界面に搭載されていてもよい。そのために、ＣＣＵの位置は、光バスの周囲に接した配列であってもよい。
【０１４４】
ある実施形態では、筐体の他の機能は、１つまたは複数の内部構成を外部的な損傷から保護することであってよい。筐体の継ぎ目を防水にすることが望ましい可能性がある。筐体が振動／衝撃を吸収する被覆（例えば、エラストマーポリマー（elastomer polymer））で覆われているか、かつ／または、構成されていることが望ましい可能性がある。ある実施形態では、筐体は、主電源を切るスイッチの光学的な搭載点であってよい。
【０１４５】
ある実施形態では、１つまたは複数の電力信号および／または制御信号が、囲いを通過してもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの電力信号および／または制御信号が、囲いを通過してもよい。以下の１つまたは複数を用いるこれらの接続のために、マウントが提供されることができる。突起／クリップ、ボルト、リング／ソケット／クランプ、溶接点、および、搭載のための他の適切な方法。外部的な制御および／または情報の搭載のために、以下の１つまたは複数が使用されてもよい。スイッチマウント、キャリブレーションマウント（可変の、ある程度固定された制御）、および、埋め込み式のディスプレイ（ＬＣＤまたはその他）。マイクロバスのインタフェースのために、以下の１つまたは複数が使用されてもよい。ガルヴァーニ電気（直流電気）に関して絶縁された接続（光学、無線）ＵＳＢ、シリアル、他のデジタル接続およびアナログ接続、および、他の適切な方法または構造。ある実施形態では、機械的な出力を適用可能であるとき、機械的な出力のために、一次軸は、以下の１つ以上の方法で、筐体を通過してもよい。光学的な方法、ベアリングシール、可変の直径、孔を通過する密閉されていない経路（露出した内部のアッセンブリ）、および、点を通過するシャフトを密閉する他の方法。ある実施形態では、囲いが、さらに、磁気に結合する円盤の搭載点を有していてもよい。
【０１４６】
〔スイッチの構造〕
ある実施形態では、電気的に制御される１つ以上のスイッチが、コイルを通る電流の大きさおよび方向を制御するために使用されてもよい。これらのスイッチは、以下の１つまたは複数を含む分離した構成要素（例えば、トランジスタおよび／または他のシリコンスイッチ技術）で構成されていてもよい。ＩＧＢＴまたは他の類似技術；ＦＥＴまたは他のチャネル／フィールド効果トランジスタに基づく装置（ＭＯＳＦＥＴなど）；ＢＪＴまたは他のバイポーラトランジスタに基づく装置；ＥＣＰまたは他のエミッタ結合型のトランジスタ装置；トランジスタなどのデジタルスイッチ；シリコンカーバイドトランジスタ（silicon carbide transistor）；ダイアモンドスイッチ（diamond switch）；トライアック（Triac）；ダイオード；ＳＣＲ；他の適切な電気制御による切り換え技術；および、電気機械的なリレー。ある実施形態では、１つまたは複数のスイッチは、電磁コイルを駆動するために使用されてもよいし、また、他の方法で実現されてもよいし、また、以下の構成／装置の１つ以上で、全体または一部が構成されていてもよい。単一のスイッチ；Ｈ−ブリッジ（フルブリッジ）；高い側と低い側との間での切り換えを有するハーフブリッジ；両側スイッチの構成；単相の電圧源変換装置；ハーフブリッジ電圧源変換装置；ＡＣチョッパー調節装置；および、他の様々な１、２、３相および多層の構成。
【０１４７】
スイッチは、プラスチックのパッケージなしで取得され、１つまたは複数のコイル内に直接的に埋め込まれてもよい。スイッチは、１つまたは複数のコイルの製造工程の後または間のどちらかに、１つまたは複数のコイルの躯体内に集積されてもよい。ある実施形態では、２３を参照（ここで、高い側が８５および８９を切り換える）して、トランジスタは、コイルの高い側にバイアスがかかっていてもよい。正のフィールド効果トランジスタ（ＰＦＥＴ；Positive Field Effect Transistor）またはＰＮＰ（Positive Negative Positive）複接合トランジスタ（ＢＪＴ）を使用したとき、正の入力に関して、負の電圧が印加される。また、コントロールピンがゲートをオンしてもよい。ＰＮＰのＢＪＴ、およびＰＦＥＴは、一般的に、ＮＰＮ（Negative Positive Negative）のＢＪＴ、負のＦＥＴおよびＩＧＢＴよりも高価である。これらの装置は、制御の終端における電圧が負の終端における電圧よりも数ボルト高い場合にオンする。ある実施形態では、これを達成するために、以下の１つまたは複数が使用されてもよい。電荷ポンプ；絶縁されたＤＣ−ＤＣ変換器；分離した電力源；また、他の電圧昇圧方法が使用されてもよい。パルス幅の調整を用いることによって、コイルを通る電流の流れを変化させることができる。ある実施形態では、高い周波数においてスイッチがオンオフされてもよい。また、通電率（スイッチがオフする時間と比較したスイッチがオンする時間）を制御することによって、コイルを流れる電流の流量がこの通電率により制御される。スイッチがちょうどオン（１００％の通電率）である場合、コイルを最大量の電流が流れる。スイッチがオフ（０％の通電率）である場合、コイルを電流が全く流れない。スイッチが半分の時間オンで、かつ半分の時間オフである場合、電流は最大電流の５０％になり得るが、切り換え（スイッチング）周波数におけるコイルのインダクタンスが高すぎるか低すぎる場合には、左右される可能性がある。ある実施形態では、コイルを流れる電流の方向を反転させる必要がない場合、電圧源と、コイルと、接地面との間で、単一のスイッチを使用することができる。このことは、３つのスイッチの分、構成要素の総数を削減する。単一相のＡＣの構成において、正のレールおよび負のレールを生成するように、電圧を半分だけ調整することができる。そして、２つのレールは、電流の方向を変更するコイルによって、効率的に接地するために切り換えることができる。このことは、必要とされるスイッチの数を２つ削減する。いくつかの３相星形の構成では、電力を相から接地面へ流すことができるように、理想に近い電圧を有する相が切り換えられてもよい。いくつかのデルタ型の３相構成では、各相について、コイルのどちらか一方の終端に、２つのスイッチが要請されてもよい。この構成では、１つまたは複数の相から、１つまたは複数の他の相へと流れるように、電流を選択することができる。
【０１４８】
〔制御〕
ある実施形態では、１つまたは複数の電気的な構成要素の駆動操作に関して、１つまたは複数の制御機構が使用されてもよい。ハードウェアまたはソフトウェアの一方または両者で、１つまたは複数の制御機構が実現されてもよい。ある実施形態では、特定の例において活性化されるコイルの数は、０からコイルの総数までの間で変化してよい。この数の選択は、少なくとも部分的には、電流によるアクティブ制御機構に基づいていてよい。この決定は、主制御ユニット（ＭＣＵ；Main Control Unit）において、コイル制御ユニット（ＣＣＵ；Coil Control Unit）および／または外部のレベルで形成されてもよい。ある実施形態では、モータは、時計回りに、反時計回りに、または両方の方向に作動するように構成されていてもよい。ある実施形態では、動作を生成するために、コイルは、特定の瞬間にスイッチをオンおよびオフしてもよい。これらの瞬間は、以下の１つまたは複数によって決定されてもよい。
【０１４９】
Ａ．蓄積シーケンスは、観測（センサのフィードバックを介して取得される）、ストリーミング（外部装置を介して取得される）、予めの計算（モータ電子機器内に蓄積される）を含む。
【０１５０】
Ｂ．計算シーケンスは、シーケンスに基づいた活性化（コイルは、極性を交番するローテーションで、連続的にトグルで留められる）、最適な力の活性化（個別のフィードバックデータが、最適な力が回転子に印加されることを示すとき、コイルは活性化される）、最適な効率の活性化（コイルは、電力消費を最小限にするとともに、標的がモータのダイナミクスを作動させることを維持するように活性化される）、および、ランダムに基づいた活性化（コイルはランダムに活性化される）、パターンに基づいたシーケンス（コイルは予め定められたパターンで流れる）、周波数に基づくフィードバック（コイルは、駆動アナログ周波数信号に基づいて活性化する）。および、
Ｃ．所望のモータのパフォーマンスを達成する他の適切な駆動シーケンス。
【０１５１】
ある実施形態では、以下のように変化する条件に装置を適合させるための（ただし、以下に限定されない）、最適なドライバのルーチン／パターンを生成し、かつ／または選択するために、フィードバックが使用されてもよい。モータの動作のパフォーマンスを変更することが可能な温度の変化または他の一時的な力／圧力；枯渇したバッテリ／電圧供給の変化；発電機または適用例における機械的な出力の増大の要求；損傷および／または一般的な磨滅および裂傷によって引き起こされる装置のパラメータの変化；または、その組み合わせ。
【０１５２】
ある実施形態では、ある電気機械のパラメータは、センサのフィードバックまたはチューニングの他の方法を用いて調整されてもよい。例えば、機械の学習技術の使用、および／または、自動的なチューニング、内部的、外部的な動作、またはその組み合わせを使用することができる。
【０１５３】
ある実施形態では、アクティブ制御機構は、電力消費を削減し、かつ／または、電力消費をさらに最適化するいくつかの技術を使用することができる。例えば、以下の１つまたは複数を使用してもよい。アクティブコイルの総数の劇的な削減（トルクあたりの電力が低い）；アクティブコイルの電力の割合の劇的な削減（より滑らかなトルク）；逆起電力の再生／排除の最適化；および、コイルに印加される電力の正確な制御を可能にするための、コイルの駆動信号のパルス幅調整。
【０１５４】
ある実施形態では、故障を検知し、故障した装置の電源を自動的にオフするために、フィードバックの監視が使用されてもよい。例えば、以下の１つまたは複数である。コイルの電流の流出の防護／検知；過電圧／過電力の防護；過熱の防護；および、速度の過回転の防護。ある実施形態では、主制御器（単一でなくてよい）などの、仲介された主たる機構が使用されてもよい。主制御器は、３通りの投票機構を用いて得られる、主制御器の冗長さを保証するための、仲介された制御信号を有する。ある実施形態では、シャットダウン、再スタート、または、１つ以上の制御器の再構成を目的として、１つまたは複数の信号制御器をバイパスするために、外部信号が適用されてもよい。
【０１５５】
〔フィードバック〕
ある実施形態では、１つまたは複数の条件の下で最適化を実施するために、フィードバックが役に立つ可能性がある。しかしながら、特定の装置との協働でのみ費用に見合う可能性がある。フィードバックが必要でないとき、標準的な循環制御を使用してもよい。フィードバックは制御器（ＣＣＵまたはＭＣＵまたはその両者）によって利用されてもよい。ある実施形態では、フィードバックは、各装置に対してローカルで収集されてもよいし、遠隔的に収集されてもよい。また、制御部内で概略的に表されるように、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの一方で使用されてもよい。ある実施形態では、フィードバックは、１つまたは複数の装置にローカルで収集されてもよいし、遠隔的に収集されてもよい。また、ここで議論されているように、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの一方で使用されてもよい。ある実施形態では、フィードバックは、以下の方法のうち１つまたは複数で測定され、かつ／または、取得されてもよい。ＡＤＣを介してコイルに瞬間的に、あるいは、常時または実質的に常時印加される電圧；コイルまたは電力供給源を通る電流（接触せず（ホール効果）に、または接触して測定される）；逆起電力の測定（コイルが電力を受けていない間になされてもよい）；角度的な位置（ここで議論されたようにセンサーによって取得される）；磁場の強度または角度；温度；および加速度計を介した振動またはその他。ある実施形態では、回転子の角度的な位置は、以下の１つまたは複数を測定することによって取得されてもよい。絶対的な角度または位置；相対的な角度または位置；および速度。ある実施形態では、読み込みは、以下の１つまたは複数のように、センサを使用することによって達成されてもよい。ＧＭＲ、ＡＭＲなどの、ホール効果および／または他の磁気センサ技術；光学的な、またはその他の、回転し、かつ／または方形である符号器；現在にコンピュータのマウスで使用されているレーザ／光学的追跡装置などの位置／速度の検知センサ；および、ソフトウェア処理と組み合わせたカメラ。
【０１５６】
〔制御器の構造〕
ある実施形態では、軸方向磁束電気機械は、コイル駆動制御器、コイル制御ユニット（ＣＣＵ）、および／またはモーター制御ユニット（ＭＣＵ）を含んでいてもよい。ある実施形態では、１つ以上のコイルのそれぞれの制御を維持しながら、制御器のレイアウトは変えられてもよい。ある実施形態では、少なくとも、実質的に多数のコイルのそれぞれの制御を維持しながら、制御器のレイアウトは変えられてもよい。ある実施形態では、多数のコイルのうち、少なくとも、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、９９％あるいは１００％のコイルそれぞれの制御を維持しながら、制御器のレイアウトは変えられてもよい。制御器は、この開示に述べられているようにコイルを制御しながら、この開示に述べられているような「スイッチ」を駆動する。図２４は、典型的なモータ制御ユニット（ＭＣＵ）１１３と、コイル制御ユニット（ＣＣＵ）１１５と、それらに利用可能な通信バス１１６および１１７との間の典型的な関係を図示している。１つ以上のＭＣＵが、より多くのＣＣＵのうちの１つと通信してもよい。また、ある実施形態にしたがって、１つ以上のコイル８８のための１つ以上のコイルドライバ１１１を含むコイルドライバ構造も図示されている。ＣＣＵとＭＣＵとコイルドライバとの間の信号伝達は、ガルバニック絶縁されていてもよい。図２５は、ある実施形態に従い、ＣＣＵ構造１１５を図示している。
【０１５７】
マイクロコントローラ１１８は、上記装置を制御するために使用されてもよく、複数のセンサ１２１からデータを集めるために、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１２２を内蔵している。通信用送受信機１１９は、コマンドを受け取り、ＭＣＵとデータを交換できるように、マイクロコントローラのシリアルバス１２０に接続されている。上記マイクロコントローラは、デジタル・バスまたはＰＷＭを用いて、コイルドライバ１１１を制御する。上記コイルドライバは高電圧入力１２３を受け取り、コイル８８へ供給することを制御する。上記マイクロコントローラと低電力の他の周辺装置とには、高効率ＤＣ／ＤＣコンバータ１２４を配備されてもよい。ガルバニック絶縁は、いくつかの点８１で任意である。ある実施形態では、使用される制御器の数は、アプリケーションの特定のニーズに応じて変えられてもよい。図２６は、１個のモータ制御ユニット（ＭＣＵ）１１３が１つのコイル制御ユニット（ＣＣＵ）１１５と通信し、コイル制御ユニット（ＣＣＵ）１１５は、続いて、（例えば図２６に示すように）各スイッチおよび／またはスイッチドライバ１１４を制御する１：１：１構成を示している。コイル制御ユニット（ＣＣＵ）１１５は、１つ以上のＣＣＵによって制御される多数のスイッチを、（例えば図２７に示すように）１：ｎで制御するか、あるいは、（例えば図２８および図２９に示すように）ｍ：ｎ構成で制御する。モーター制御ユニット（ＭＣＵ）は、速度および／または他のコマンドを与えて、ＣＣＵを制御してもよいし、ＭＣＵが、ＣＣＵの必要を回避して、１つ以上のコイルを直接に制御してもよい。
【０１５８】
ある実施形態では、制御器は、多数通りのやり方で実現されてもよい。以下に１つ以上の例を挙げる。例えば、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサのような埋め込まれたシステムでのソフトウェアおよび／またはハードウェアの特徴を利用したり、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＡＳＩＣまたは他のＶＬＳＩ、あるいはプログラム可能なロジックデバイスを使用したり、基本制御ループを作成する古典的な電気的フィードバックトポロジー（接続形態）を使用したようなアナログ・システムとしたり、これらの組み合わせとしてもよい。
【０１５９】
図３０は、多数のマイクロプロセッサで構成された、ある実施形態を図示しており、主たる制御を行うプロセッサは、例えばあるＣＣＵ１１５であってよい。ある実施形態では、ＣＣＵ群は、主制御装置を必要とせずに、独立して動作してもよい。ある実施形態では、ＣＣＵ群は、共通のセンサ、または電気機械の動作に関する予測可能で一貫した読み取り機能を備えたセンサを使用することにより、同期的な動作を実現させ得るようにして、主制御装置を必要とせずに、独立して動作してもよい。ある実施形態では、モーターの速度および／または電力が一様（または実質的に一様）であって、システムへの唯一の入力が、電源のオンオフである場合、共通の通信バスを不要としてもよい。
【０１６０】
ある実施形態は、標準的なマスター・スレーブ構成のＭＣＵ（モータ制御ユニット）を対象にしている。その形態では、単一のモーター制御ユニットが共通の通信バスに接続され、その通信バスは、１つ以上のコイル制御ユニットに接続されている。ある実施形態は、標準的なマスター・スレーブ構成のＭＣＵ（モータ制御ユニット）を対象にし、単一のモーター制御ユニットが共通の通信バスに接続されているが、その通信バスは、複数のコイル制御ユニットのうちの少なくとも７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、９９％あるいは１００％に接続されている。図３１は、単一のモーター制御ユニット（ＭＣＵ）１１３が共通の通信バス１２５に接続された構成を示している。その通信バス１２５はコイル制御ユニット（ＣＣＵ）１１５の各々に接続されている。多数のマスタが容認された値になるように調停する冗長なマスター・スレーブ構成を対象にしている。例えば、２、３、４、５、６、７、８、９または１０基のＭＣＵが、ＣＣＵに対するコマンドを計算し得るが、たった１つのＭＣＵのコマンドが、調停法によって使用される。このやり方では、故障の事象において、故障したＭＣＵが“投票で追い出され”、それらのコマンドは廃棄されるであろうし、他のＭＣＵによって電源を切られることさえあり得る。他の実施形態は、故障に備えて余分のＭＣＵを含んでいてもよい。そのＭＣＵは、別のＭＣＵが故障したときにだけ、積極的にコマンドを送る。図３２は、コイル制御ユニット（ＣＣＵ）１１３の各々に接続された共通の通信バス１２５に、３つのモーター制御ユニット（ＭＣＵ）１１５が接続された構成を示している。ある実施形態では、１つ以上のコイル制御装置が複数のモータ制御ユニットと通信しない構成を持つことができる。ある実施形態では、１つ以上のＣＣＵが、センサデータを共有しながら、および／または共通の出力を与えながら、グループとしてともに動作してもよい。そのような実施形態では、共通バスを介した通信、または直接のピア・ツー・ピア通信が生じてもよい。そのような実施形態では、モータ制御ユニットは無くてもよい。図３３は、中央通信バスが存在せず、各ＣＣＵ１１３からの通信がポイントツーポイント１２６となっている構成を図示している。図３４は、ＣＣＵ１１３間の通信に、中央通信バス（トークンリング）１２７が使用される構成を図示している。両方の図３３および３４において、ＭＣＵは必要ない。
【０１６１】
ある実施形態では、ＣＣＵおよび／またはＭＣＵにデジタルロジックデバイスおよび／または他のデバイスを用意するための電源システムは、より高いか、より低い電圧を、それらのデバイスに使われる動作電圧に変換することが必要かもしれない。また、上記電源システムは、次のようなトポロジーを採ることができる。そのトポロジーとは、バック−ブーストのようなスイッチングをするＤＣ−ＤＣコンバータとか、線形調節などとか、変圧器とか、（分圧による）抵抗性の電源供給とか、光学的電力輸送とかである。ある実施形態では、電力が、制御ユニット、ＣＣＵ、ＭＣＵ、あらゆるモータおよび／または別の装置に供給されてもよい。そのようなやり方は、下記の１つ以上を含んでいてもよい。スイッチが、モータケースに搭載されるときのように、スイッチが使用するのと同じ（または実質的に同じ）電力供給を使うとか、ＲＦ／ＥＭの「浪費」あるいは「バックグラウンド」である環境での発電に発電機を適用する場合のように、ＥＭ誘導／発電によるとか、ＣＣＵ／ＭＣＵ装置などの各々につき、再充電可能または再充電不可能なバッテリーとか、太陽、風力、水力その他の形態の再生可能エネルギー源とか、多様な異なる電圧の単相、三相の幹線給電とかである。
【０１６２】
ある実施形態では、スイッチおよび／またはＣＣＵ／ＭＭＵのための電源は、安全の特徴として、１つ以上のＣＣＵあるいはコイルへの電源を切らせる電源制御オーバーライドを備えていてもよい。ここで議論されるように、これは適切なスイッチング・トポロジーによって実現することができる。
【０１６３】
ある実施形態では、ＭＭＵと外部制御器との間の通信、ＭＭＵと内部ＣＣＵおよび／または他の装置との間の通信は、下記方法の１つ以上を使用することによりガルバニック絶縁されてもよい。その方法とは、空間／空気中を通るファイバーあるいは成形プラスチックのような光導波路としての物理的媒体を介した光学的方法（赤外または他のスペクトル）とか、適切なスペクトルの無線周波数の方法、物理層技術の方法、および／または直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ；Direct Sequence Spread Spectrum）、Ｏ−ＱＰＳＫなどのような符号化の方法とか、ワイヤーおよび／または他の電導体材料を介した電導の方法とか、ＲＦ絶縁ＩＣ、変圧器、容量性光学的絶縁ＩＣまたはこれらの組み合わせのようなガルバニック絶縁技術を用いた絶縁の方法とかである。
【０１６４】
図３５は、２つの冗長通信バス１２８を備えた構成を図示している。ある実施形態では、通信層は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０あるいはより多くの冗長層を有していてもよい。ある実施形態では、制御器／ドライバ／ＭＣＵ１１５および／またはＣＣＵ１１３の間における装置内部の通信、および／または外部装置（例えばＭＣＵに対する乗物制御ユニット）との通信は、下記の技術と、および／または、ここに開示した物理層による１つ以上の実現様式と組み合わせた通信プロトコルとの１つ以上を含んでいてもよい。下記の技術とは、シングルエンド信号技術、直列および／または並列信号技術（例えばＵＡＲＴ、ＳＰＩあるいはＩ２Ｃ）、差動信号技術（例えばＣＡＮバスあるいはＲＳ４８５プロトコル）光学的ポイントツーポイント、および／または光学的バスおよびＲＦ通信である。
【０１６５】
図１を参照すれば、ブラシレスで軸方向磁束型の直流電動機１は、１つ以上の円盤状固定子を含み、上記固定子の各々（あるいは１つ以上）は、第１の環状導電素子４と第２の環状導電素子２とを含み、それらの導電素子は、電気的絶縁層３によって分離されていてもよい。ある実施形態では、その絶縁層は、カプトン（登録商標）のような高い誘電率値を持った機械的にタフな材料から作られてもよい。他の適切な材料が使用されてもよい。ある実施形態（図示せず）では、固定子は、それらの表面をしっかりと、実質的に、あるいは充分に、端にまで確実に及ぶように注意して陽極処理することにより電気的に分離されていてもよい。その陽極処理は、絶縁層に代えて、および／または絶縁膜に加えて採用される。固定子の周囲には、等間隔、あるいは実質的に等間隔に置かれた電磁コイル５の環状アレイが埋め込まれ、コイルからの熱は、環状導電素子の外面に伝えられてもよい。ある実施形態では、それらの素子は、適切な機械的強度および／または導電率を有したアルミニウムまたはマグネシウム合金のような軽材料から作られてもよい。上記外面は、より大きな熱放散表面積を与えるように、ひれ状またはリブ状になっていてもよい。他の適切な熱放散メカニズムあるいは方法が使用されてもよい。環状導電素子４は、径方向内側へ突き出るフィンガー（図３に３７として描かれた）を備えて形成されてもよい。上記フィンガーは、（ここでさらに述べる）電力導電体として採用される。また、環状の導電素子２からフィンガーを省略すると、１つ以上の積層回路基板６を収容する内部空間を作る。これらの積層回路基板６は、平行、実質的に平行、または他の適切な構成であってよい。ある実施形態（図示せず）では、回路基板は、内部導電体のシステムによって、部分的にあるいは全体的に置き換えられてもよい。ある実施形態では、回路基板は、固体スイッチ7が半田付けされた半田タグによって支持されてもよい。そのスイッチは、（こことは別のところで述べるように）環状導電素子4の上記フィンガーに順番に固着されている。ある実施形態（図示せず）では、回路基板は、伝導性のブラケット、絶縁性のブラケット柱、支柱あるいはそれらのコンビネーションをを含む適切な構造によって、固定子から支持される。電動機は、さらに、１つ以上の円盤状の回転子８をその周囲に含んでいてもよい。その周囲は、等間隔に置かれた（または実質的に等間隔に置かれた）強力な永久磁石９の環状アレイに埋め込まれていてもよい。そのアレイは、電磁コイルと同じ、または実質的に同じ直径を持っていてもよい。上記磁石は、交番する極配向を持っていてもよい。ある実施形態（図示せず）では、磁石の磁界とコイルの磁界とが交差するようになっていさえすれば、永久磁石のアレイおよび電磁コイルの直径は、等しくなくてもよい。ある実施形態（図示せず）では、上記アレイにおける永久磁石の各極は、同様の配向を持っていてもよい。ある実施形態（図示せず）では、上記アレイにおける永久磁石は、グループ分けされていてもよく、隣接したグループの極配向は逆向きになっている一方、各グループ内の磁石の極配向は共通していてもよい。ある実施形態（図示せず）では、上記アレイにおける永久磁石���、グループ分けされていてもよく、１つ以上のグループ群内の磁石の極配向は共通している一方、隣接したグループ群の極配向は逆向きになっていてもよい。ある実施形態（図示せず）では、不揃いの数の永久磁石でグループ分けされていてもよく、１つのグループ内の磁石の極配向は共通していてもよい。ある実施形態（図示せず）では、永久磁石は回転子の軸の深さの全体を通り抜けており、その軸に配向が平行、あるいは実質的に平行に向いているが、永久磁石の中心距離は、径の深さの半分までランダムに変位（径の意味における内方または外方に変位）している。ある実施形態では、その変位量（径の意味における内方または外方への変位量）は、径の深さの０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７０．８、または０．９であってよい。ある実施形態（図示せず）では、アレイ状の永久磁石は回転子の軸の深さの全体を通り抜けており、その軸に対して平行（あるいは実質的に平行）な状態から、０度と３０度との間の様々な程度の偏差で、共通して変位していてもよい。ある実施形態では、その様々な程度の偏差は、０度と３０度との間、０度から２０度まで、０度から４０度まで、５度から４０度まで、５度から３０度まで、５度から１０度まで、１０度から３０度まで、２０度から３５度まで、あるいは他の適切な範囲であってよい。ある実施形態（図示せず）では、アレイ状の永久磁石は回転子の軸の深さのほんの一部を通っており、その内部端は、回転子に埋め込まれた適切な磁性透過性材料のバック鉄心に、オプションで接している。ある実施形態（図示せず）では、永久磁石と電磁コイルとは、ここに開示した実施形態の可能な組み合わせによって構成されてもよい。回転子は、シャフト１０に対して、スプライン構造とされるか、さもなければ固定子に平行（または実質的に平行）に、電磁コイルと永久磁石との間にある空隙を持って固定される。その空隙のために、適切なスペーサ１１、１２、１３、１４がシャフト上に配置され、回転子同士を軸方向に正しく（または適切に）離した状態に維持するようになっている。上記シャフトの内部端は、電動機の筐体の端部プレート１５内に支持された適切なベアリング１６において、回転するように支持される。上記筐体は、端部プレート１５、環状導電素子４、環状導電素子２および複数の筐体１７、１８、１９、２０を含んでいてもよく、これらは、軸方向に挿通する複数の組み立てボルト２１によって、積層構造に保持される。積層された要素の外表面は、より大きな熱放散表面積を与えるように、ひれ状またはリブ状になっていてもよく、適切なシーラント（あるいは密閉手段）が隣接した面の間に施されてもよい。止めナット２５によってシャフトに固定された回転フランジ２３が、シャフトの外部端に固定される。複数の回転保持ボルト２４が、回転フランジに設けられている。筐体の外部端は、スラスト軸受ハウジング２２によって密閉されている。スラスト軸受ハウジング２２は、適切なスラスト軸受および適切な封止（あるいは密閉手段）（図示せず）に適応しており、シャフトを回転式に支持し、回転負荷を支持し、回転フランジとシャフトとを軸方向に保持し、かつ潤滑油の漏出あるいは汚染物質の進入を防止���るか、実質的に防止するか、あるいは十分に防止する。磁束のリターンパスを与えるために、適切な磁性透過性材料の環状バック鉄心２６が、回転子における固定子に面しない１つ以上の面（または各面）に設けられてもよい。その環状バック鉄心は、磁石が占める環状のゾーンを覆っている。回転子が固定子の間近に隣接しない面を有する代替実施形態（図示せず）では、バック鉄心は無くてもよく、磁石は、適切なハルバックアレイの形態を採る。電子ハウジング２７は、ハウジングの適切に配置された部分に、形成されるか、固定されるかして、制御回路基板３３を収容している。固体スイッチは、制御システム（図示せず）からの命令信号によって起動され、電磁コイルに電力を供給し、それによって回転子を回転させる。適切なセンサ（図示せず）が、回転子の瞬時の絶対位置に関するデータを提供するべく制御システムに送信される信号を生成するように設けられている。ある実施形態では、１つ以上の適切なセンサー（図示せず）が、データを提供するべく制御システムに送信される信号を生成するように設けられているが、そのデータは、１つ以上の回転子の絶対位置、実質的絶対位置または確実な絶対位置に関するデータ、および／または、瞬時、実質的に瞬時、適切な瞬時であって、相対的または実質的に相対的な位置に関するデータ、あるいはその任意の組み合わせであってよい。ある実施形態では、センサは、１つ以上の光学的センサ、および／または１つ以上のホール効果センサの形態をとる。ある実施形態（図示せず）では、回転子の位置を、駆動されていないコイルで発生する逆起電力を参照して決定してもよい。ある実施形態では、永久磁石は、強力または十分に強力な希土類型の磁石の形態をとることができ、適切な機械的締結によるボンディング、あるいは、回転子の中央に図示されているように、ともに締結された２つの部分の間に挟み込むことによって、回転子の軸方向の深さ内で、その位置が固定されていてもよい。ある実施形態（図示せず）は、より低コストの応用で採用され、および／または、異なる動作パラメータを満たすことを求められ、その場合、磁石は従来の形態を採る。回転子のボディ部は、十分に強く、および／または硬く作られており、それは、動作中および／または回転子が停止しているときに発生する磁力に適切に抗するためである。回転子のボディ部は、回転質量を減らすため、および／または、堅さを与えるため、オプションで、放射状のリブを備えた中実に、および／または部分的に中空に形成される。ある実施形態では、電磁コイルは図４に関して記述された形態で作られてもよく、磁極性の急速スイッチングおよび／または急速反転をさせる適切により低い磁気抵抗を持ちつつ、適切により高い磁束レベルを発生してもよい。ある実施形態（図示せず）では、従来の巻き線型あるいは巻きリボン型のボビン構造をしたコイルが、空気コアおよび／または適切な磁性透過性材料から成るコアを備えて採用されてもよい。ある様相では、コイルの構成は、必然的に、電流の最大化と、インダクタンス効果および／または少なくとも部分的なヒステリシスに起因した損失の最小化との妥協になるかもしれない。電流は環状導電素子４を介して固体スイッチに���給されてもよく、それによって、固体スイッチへ強電流が流れる。複数の適切な突起（図３に３４、３５として図示）が、電気導体の取り付けのために環状導電素子の周囲に設けられてもよい。電磁コイルは、固定子の軸方向の深さ内に埋め込まれてもよく、例えば高強度の高温エポキシ樹脂を用いて適所へボンディングされる、および／または、ポッティングされてもよい。その構成は、効率的な（あるいは適切に効率的な）伝導性の冷却を可能にする。固定子は、十分に強く、および／または硬く作られており、それは、動作中および／または回転子が停止しているときに発生する磁力に抗するためである。ある応用では、電動機が自動車用の直接駆動ホイールモータとして採用される場合、電動機は、筐体の端部プレート１５に設けられた取付ボルト孔２８に係合する適切な締結によって、乗り物のサスペンションに搭載されてもよい。
【０１６６】
ある応用では、電動機が自動車用の直接駆動ホイールモータとして採用される場合、永久磁石のアレイおよび電磁コイルのアレイの直径は、１５〜６０センチメートルの範囲となり、コイルの数は奇数であり、磁石の数はコイルの数より１つ以上多い。他の適切な範囲も使用されてよい。ある実施形態では、１８個の磁石が使用されてもよい。同様の動作原理を採用した他のある実施形態では、永久磁石および電磁コイルの数は、任意に２倍、３倍、４倍としてよく、コイルには、所望のトルクおよびＲＰＭを生成するために必要とされる電力が供給されてもよい。ある応用では、永久磁石の数および電磁コイルの数は、１、２、３、４、５、６、８、１０、１２、１４、２０あるいはそれ以上でもよく、コイルには、所望のトルクおよびＲＰＭを生成するために必要とされる電力が供給されてもよい。同様に、他の代替実施形態では、永久磁石および電磁コイルは、随時、同数とされてよい。同様に、他の代替実施形態では、永久磁石および電磁コイルは、随時、同数とされてよいが、起動時の磁気的な停滞を防止するために、非対称の配置とする。ある応用では、永久磁石および電磁コイルのアレイの直径が大きいほど、大きなトルクを発生させることができる。電動機の構成は、特別に設計された要素、標準的な要素、あるいはその組み合わせから創られる多くの組み合わせ、すなわち、単一の回転子および固定子の組み合わせから少なくとも１０個の回転子を使用する組み合わせまでを許容する。ある応用では、回転子の数は、少なくとも５、１０、１５、２０、あるいは２５であってよい。より多くの回転子および固定子を使用する組み合わせは、大型トラックおよび大量の土を動かす設備のような、大型装置あるいは大型機械の中で使用されてもよい。
【０１６７】
ある実施形態では、電子通信を行うために使用される固体スイッチは、電動機に必要とされる供給電圧を扱うことができる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であってよい。ｐ型（Ｐ−ＦＥＴ）およびｎ型（Ｎ−ＦＥＴ）の電界効果トランジスタは、その応用に適しているといえるが、ある実施形態において、チャージ・ポンプを組み込んだ集積回路によってＩＧＢＴの各々(あるいは１つ以上)の高圧側に電力を供給するＨ−ブリッジアレンジでは、ＩＧＢＴが採用されてもよい。ある実施形態において、例えば、チャージ・ポンプを組み込んだ集積回路によって１つ以上のＩＧＢＴの高圧側に電力を供給するＨ−ブリッジアレンジでは、ＩＧＢＴが採用されてもよい。電磁コイルの直近に隣接するＩＧＢＴの配置は、低抵抗性の短く効率的な誘導パスを提供できる。また、実質的に隣接した、または適切に隣接した、あるいは通信する状態のような他の配置も使用されてよい。採用されるＩＧＢＴの種類は、ヒートシンクを意図した大きな突起を与えるものであってもよいが、電気的な伝導性があってもよい。したがって、上記突起は、環状導電素子４のフィンガーに直接的にまたは間接的に固定されてもよく、その結果、ＩＧＢＴに、低抵抗性で効率的な電流供給パスを与え、空間を効率的に使用し、環状導電素子のひれ状またはリブ状の外表面に、効率的な熱伝導パスを設ける。
【０１６８】
図２および図３をさらに参照すると、複数の適切な突起３４，３５を環状導電素子の周囲に設け、各突起に設ける電気的導体であるコネクタ２９、３０を取り付けるようにしてもよい。１つ以上の電磁コイルの周囲に渦電流が発生するのを防ぐために（実質的に防ぐために、十分に防ぐために、または軽減するために）、電磁コイルに持たせた各開口から内側へ放射状に多かれ少なかれ延びたスロット３８を、切り取りよって、例えば交替フィンガ３７によって、作ってもよい。上記ＩＧＢＴは、スロット３８に部分的に備えられてもよい。そうすると、電磁コイルの巻き線に対する第１の接続（図４に４２として描かれた）が、スロットのかたわらを介して、共通接地プレート３９につながり、スロットの表面からの電気的な上記接続を絶縁するように適切な絶縁がなされる。電磁コイルの巻き線に対する第２の接続（図４に４１として描かれた）が、スロットの他のかたわらを介して、ＩＧＢＴにつながる。共通接地プレートへのＩＧＢＴの接続は４０でなされてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ４４、４６およびステップダウン式高圧タップ制御回路基板４３、４５が、回路基板６の内側エッジに搭載されてもよい。独立した２つの電源が、導電閉ループの存在を防ぐ、または実質的に防ぐために採用されてもよく、それにより、誘導電流が電子機能に悪影響を及ぼすのを防ぐ（実質的に防ぐ、または十分に防ぐ）。同様に、誘導電流が命令信号およびフィードバック信号を邪魔をするのを防ぐ、実質的に防ぐ、あるいは十分に防ぐために、内部回路および／または外部回路が、ガルバニック絶縁されていてもよい。ある実施形態では、ガルバニック絶縁は、赤外線送信回路４７および受信回路４８のような１組を各固定子に設けて使用することによって達成される。ある実施形態では、固定子（図７に８１として描かれた）の内側上のマイクロコントローラからの制御信号が、電磁（ＲＦ）絶縁構造または電磁（ＲＦ）絶縁技術を用いて、ガルバニック絶縁されてもよい。代替実施形態（図示せず）では、ガルバニック絶縁は、光学的、容量的、誘導的、電磁的、音響的、機械的構造または技術、あるいは目的に応じたそれらの組み合わせを通じて達成されてもよい。
【０１６９】
図４をさらに参照すると、ある実施形態では、電動機からの最大出力を達成するために、１２０ボルト、９０アンペアの電流を電磁コイルに供給する必要があるるかもしれない。ある実施形態では、電磁コイル５は、四角の断面形状をした適切な透磁性コア６１のまわりに、２つに分離した銅箔片４９〜５２等および５３〜５６等で巻かれていてもよい。その銅箔巻の周回の間に、長方形に特に型切りされた方向性珪素鋼板（grain-oriented silicon steel）５７〜６０を挟んでもよい。上記鋼板は、絶縁性化合物で被覆されていてもよいが、カット時に、絶縁されていない端部が、銅箔巻に対して露出する。実際、あるアプリケーションでは、このことは、コイルの機能上、最小の影響しかない。なぜなら、銅箔の抵抗がより低いために、鋼板を通る全電流の割合も最小だからである。上記銅箔巻の内側端部は、絶縁された導体４１に接続される。その導体４１は、２つの銅箔巻間のギャップを通り、かつ、上記適切な鋼板に適切に配置された開口を通って、引き出されている。また、その導体４１は、コイルとＩＧＢＴとの必要な接続をなすように、上記銅箔巻の外側端部４２とともに延び出ている。上記電磁コイルは、例えば高強度および高温のエポキシ樹脂接着剤を用いて、固定子中の場所に接合されてもよいし、ポッティングされてもよい。上記電磁コイルは、インダクタンス効果を弱め、それによって、極性切換率を最大化するために、銅箔で巻いてもよい。ある実施形態では、４００Ｈzの最大切換率が達成される。ある実施形態では、１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、４００Ｈｚ、５００のＨＺ、６００Ｈｚあるいは８００Ｈｚの最大切換率が達成される。異なる動作パラメータに合うようにしたある実施形態（図示せず）では、より高いかより低い切換率が達成される。逆起電力を弱めることによっても、所定速度で電動機を動かすのに必要な電圧を落とせる。ある実施形態（図示せず）では、電磁コイルは、その上記各実施形態を再現するために、銅および適切な強磁性体のコンピュータ制御された析出によって作られてもよい。そうして作られた組み物は、焼結によって、不変の形を与えられる。ある実施形態（図示せず）では、電磁コイルの銅箔部分は、コンピュータ制御された析出と電子ビーム溶接あるいは電子ビーム焼結とによって作られてもよく、それに続いて、あらかじめカットした方向性珪素鋼片を、銅箔の周回間の開口に滑り込ませてもよい。例えば、０．２ミリメートル厚で２５ミリメートルの最大有効幅を持った銅箔は、９０アンペアという所望の最大電流を通すことができる。他の適切な箔の構成が使用されてもよい。０．２３ミリメートルの厚さであれば、電磁コイル内の方向性珪素鋼の体積は、必要な磁束の強度を生成させるのに十分である。銅箔および方向性珪素鋼の各厚みは、実質的な指標を意図しているだけであり、代替実施形態では、適宜、より厚くても、より薄くてもよい。ある実施形態（図示せず）では、従来の巻き線型あるいは巻リボン型のボビン構成の電磁コイルが、空芯または適切な磁気透過性材料でできたコアとともに、採用されてもよい。別の代替実施形態では、電磁コイルは高温超伝導性の巻線で作られてもよい。上記コイルは、空芯とともに作られてもよく、かつ／または���液体窒素冷却の技術または手段が、適切な動作温度を維持するために採用されてもよい。
【０１７０】
図６をさらに参照すれば、ある実施形態では、横断面の形状が円形をした強力な（あるいは十分に強力な）永久磁石９が、ここで述べたような回転盤８の厚み内に埋め込まれていてもよい。適切なスロット６３が、回転盤に設けられてもよい。それは、回転子の回転質量を減らし、それによって回転子の角運動量を減らすとともに、電動機の筐体内に空気の軸方向の流れを作るためである。回転盤の中心穴６４は、シャフトの相補的なスプライニングを装備するために、スプライン構造となっている。図５をさらに参照すれば、ある実施形態では、強力な永久磁石９群は、形状が多少台形であってもよく、極配向を互い違いにした状態で互いに接していてもよい。ある実施例では、１つ以上の磁石が接していてもよい。あるアプリケーションでは、磁石群は、形状が多少台形であってもよく、極配向を互い違いにした状態で互いに接していてもよく、実質的に接していてもよい。これらの実施形態では、永久磁石群の径方向内側の端部は、回転盤の外縁に形成された相補的な形状に係合する（あるいは連絡する）形状になっていてもよいし、磁石群の側端部は、アレイ状の隣り合った磁石の相補的な形状に係合する（あるいは連絡する）形状になっていてもよいし、磁石群は、高強度の金属材料の周縁拘束バンド（図示せず）によって回転盤上の適所に保持されてもよい。回転盤の中心穴６２は、シャフトの相補的なスプライニングを装備するために、スプライン構造となっている。ある実施形態（図示せず）では、強力な永久磁石は、ほぼ台形の形状でよいが、ラジアルを通るその軸は、１つ以上が、２．５〜２０度の角度で、ラジアルにたいして傾いていてもよい。例えば、２．５〜５度、５〜２５度、５〜１０度あるいは１５〜２０度のような他の角度範囲も使用してよい。
【０１７１】
ある実施形態（図示せず）では、Ｈ−ブリッジ、マイクロコントローラおよびガルバニック絶縁手段を含むパワー・エレクトロニクスを含んだ個々の小型回路基板が、１つ以上の電磁コイルに隣接したステータディスクに置かれてもよい。その回路基板は、コイルの径方向外側に配置されるが、最小スペースを占有し、実質的にコイルの伝導性の冷却を禁じない。パワー・エレクトロニクスと電源入力との間の導体長さが縮まるので、抵抗性の加熱による損失を減じる。透明な高分子材料の輪は、マイクロコントローラへ制御信号を中継する導光管として機能する。ある実施形態（図示せず）では、ＩＧＢＴは、電磁コイルの銅で集積的に作られてもよい。
【０１７２】
図７を参照すると、反射型光学位置センサ６５およびホール効果センサ６６は、回転子位置関係信号を、マイクロプロセサをベースにした制御装置６７へ供給する。その制御装置は、マイクロコントローラ、プログラマブル論理回路、プログラムマブルゲート・アレイおよび／または他の特注ユニットの形式を任意にとる。電動機の内部７０から、上記制御装置は、電動機の外部７１上のガルバニック絶縁受信部７２へ、ガルバニック絶縁送信部６８を介して、データを送信し、ガルバニック絶縁受信部７２からマイクロコントローラ・ユニット７５へデータを送信する。同様に、マイクロコントローラ・ユニット７５は、ガルバニック絶縁送信部７３およびガルバニック絶縁受信部６９を介して、制御装置６７にデータを送信する。別々の双方向ガルバニック絶縁手段が、固定子ごとに必要となってもよい。マイクロコントローラ・ユニット７５から主制御ユニットに対して、データが導体７４を介して送受信される。マイクロコントローラ・ユニット７５は、マイクロコントローラ、プログラマブル論理回路、および／または他の特注ユニットの形式を任意にとる。マイクロコントローラ、プログラム可能論理回路および／または目的に合わせて作られた他の装置の形式を任意にとる。制御装置６７は、ガルバニック絶縁ユニット８１を介して、スイッチ・ドライバ８０、８２と通信する。ガルバニック絶縁ユニットは、ここで述べた１つ以上の動作原理を採用し、１つのガルバニック絶縁ユニットは、１つ以上の固定子に設けられる。電流は、導体８３、８４を介してＩＧＢＴのＨ−ブリッジ構成に供給され、ＩＧＢＴ８５、８６、８７、８９は、スイッチドライバによって制御される。電磁コイル８８はＨ−ブリッジに接続され、その結果、スイッチングによる電流反転が、コイルの磁極性を反転させる。電流が、導体７６を介して、ＤＣ−ＤＣダウンコンバータ７７に供給され、そのダウンコンバータは、絶縁されたＤＣ−ＤＣダウンコンバータ（スイッチング）７８および絶縁されたＤＣ−ＤＣダウンコンバータ（ロジック）７９に電流を供給する。上記ダウンコンバータ（スイッチング）は、電流をガルバニック絶縁ユニット８１、スイッチドライバおよびＩＧＢＴに供給し、コンバータ（ロジック）は、制御装置６７に電流を供給する。
【０１７３】
制御装置６７は、他のコイルから独立して、１つ以上の電磁コイルの任意の切り換えを許可する。パルス幅変調を用いて、コイルを駆動するための励起波形が生成され使用され得る。種々様々のコイル駆動プロファイルは、広範囲のＲＰＭおよび動作温度にわたる、効率および出力のリアルタイム最大化のために使用することができる。電動機の運転方法のある実施形態では、１つを除いた電磁コイルに同時に動力を供給し、動力を供給したコイルの磁極性を交番させながら、最大出力が維持されるようにしてもよい。続いて、動力を非供給としたコイルには、磁極性を逆にする動力が供給される結果、先行するコイル（回転子の回転方向の意味における先行）の磁極性と、次のコイル（同じ上記回転方向の意味における次）が動力を非供給とされる間に、対立する。このプロセスは、１つのコイルから次のコイルへと、１つ以上の永久磁石の移動を完遂させるべく、次々に動力が非供給になり再供給されるコイルで継続される。したがって、回転子の完全な回転にとって、コイルアレイにおける（極性反転を伴った）動力の非供給と再供給とを行うコイルの数は、アレイ中のコイルの総数の２乗によって与えられる。アレイ中で、動力を供給するコイルの数がｎである場合、電動機は、事実上、ｎ：１の比率で、電機的に連動する。電動機の運転方法のある実施形態では、磁石の周縁アレイ中のたった１つの磁石を各コイルが引き付けるように、回転子の１回転当たりにたった１回だけ１つ以上の電磁コイルに動力を供給することにより、最小の力が維持される。それにより、電動機は、事実上１:１の比率で、電機的に連動する。指定した電機的な連動を遂行するために、コイルに対する動力の供給および非供給を、様々な順序あるいは組み合わせにしてもよい。
【０１７４】
ある実施形態（図示せず）では、コギング効果を弱めるため、および／または、効率を最大化するために、動力を非供給とした電磁コイルの逆起電力を、マイクロコントローラのアナログ・デジタルコンバータを使用して、速度の代表的な範囲で記録する。動作中に、動力が通常供給されていない配列中の電磁コイルに対して、生成される磁束が、コイルの逆起電力効果と同等、あるいは実質的に同等になるレベルまで、動力を供給することによって、動力を供給していないコイルと永久磁石との間の磁気的相互作用を中和するようにしてもよい。そのメカニズムは、波動を解析し、正しい動力水準に切り換えられるようにする回生制動においても使用される。コイルの逆起電力の特性は、特定の速度、所要動力および動作温度、並びに、最適または最適に近い波動について、稼働時間中にさらに解析されてもよい。上記波動は、電動機の効率を可能な限り最大化するために、パルス幅変調を用いて生成される。ある実施形態では、そのような解析は、連続的な方式、不連続的な方式、あるいは他の適切な時間間隔で、自動的または実質的に自動的に行なわれてもよい。特定の速度、所要動力、動作温度、および、オプションとしての逆起電力またはこれらの組み合わせが検知されたときに、あらかじめ計算された波形パターン、または部分的にあらかじめ計算された波形パターンが、ルックアップテーブルに保存されてもよいし、呼び出されてもよい。ルックアップテーブルは、メタヒューリスティックなアルゴリズム、進化的アルゴリズム、従来の決定論アルゴリズム、他の適切な最適化技術あるいはこれらの組み合わせを用いて、任意に最適化される。ある実施形態では、適応制御は、組み込んだサポートベクトルマシンの使用を通じて、ニューラル・ネットワーク技術の使用を通じて、ファジー論理技術の使用を通じて、機械学習技術の他の適切なアプリケーションの使用を通じて、適切な適応制御技術の使用を通じて、あるいはこれらの組み合わせを通じて、稼働時間において最適化を行なうことにより履行されてもよい。
【０１７５】
ある実施形態（図示せず）では、固定子を所定温度に維持するという必要に応じて、きれいな冷却空気を、モータケースの内部に供給してもよい。汚染物質の進入を防止するため、または実質的に減らすために、ケース内を所定の最小圧力に維持する適切なバルブを通して、冷却空気を排気してもよい。冷却空気の供給は、電動機ケースに供給される前に、冷却された熱交換器中で任意に冷却される。ある別の実施形態（図示せず）では、液化冷却剤の流れは、電動機のケース壁および／または固定子内に形成された細路（galleries）に供給されてもよく、ケースから熱を奪うにつれて気化するようにしてもよい。冷却過程によって形成された蒸気は、適切な熱交換構成あるいはそれを再液化する手段中で、引かれ、圧縮され、冷却されてもよい。これらの実施形態では、液化冷却剤を、従来の冷却剤とするか、あるいは、高温超伝導性コイルが採用される場合に液体窒素とするかは、任意である。ある実施形態（図示せず）では、適切な冷却剤の流れが、電動機のケース壁および／または固定子内に形成された細路を通って循環してもよく、冷却剤によって奪われた熱は、それに続く適切な空冷式熱交換構成あるいは手段によって消される。
【０１７６】
ある実施形態（図示せず）では、電動機を発電機に使用してもよいし、電力生成条件を急速に変える間に、電力生成効率を最大化すべく、１つ以上の動作原理が採用されてもよい。そのような変動する電力生成条件は、例えば風力発電、潮汐発電および波力発電のような環境上の状況で経験するものかもしれない。
【０１７７】
ある実施形態（図示せず）では、電動機が電気自動車用の推進装置として使用される場合、それを車輪に組み込んだり、剛性シャフトまたは関節接合式シャフトを介して車輪を駆動したり、１つ以上のチェーンまたはベルトを介して車輪を駆動したり、車両の中央に電動機を固定したり、関節接合式シャフトを介してどちらかの側の車輪を駆動したり、１つ以上の車輪を駆動する油圧式モーターに動力を与える加圧された作動液の流れを生成したりすることは、いずれも任意である。
【０１７８】
〔模範的な実施形態の設計および製造の方法〕
次の例は、開示したある実施形態を使用して、設計および／または製造される多様な装置の例証となるものである。ここに開示した技術を用いて多数の装置が設計され構築されてもよいことを、ここに開示したアプローチを使用することによって熟考する。
【０１７９】
Ａ．この模範的な製造方法では、１つ以上の設計要件が与えられる。例えば、これらの要件は、装置のサイズ、装置の重量、装置の最大出力、電圧、作動停止あるいは発電に要する電圧、（最大出力を制御する）ピーク電流の引き込みまたは供給、電源（ＤＣ、単相、三相）への接続数、装置が走行するときの角速度の範囲、伝える必要があるトルク量、シャフトで吸収する必要がある最大トルク、あるいはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。装置を設計し製造するのに、他の特徴が使用されてもよいことは、理解されるべきことである。
【０１８０】
また、この情報は次のように処理されてもよい：まず、適切なモジュールを選択し、そのモジュールが必要な電圧を扱うことができ、十分な接触およびスイッチ（例えば単相とＤＣの２つ、三相デルタの３つ、三相星型のための４つ）を持つようにする。そして、各モジュールの定格電力は、必要な最大電力に分割される。次に、環状の配置にうまく嵌まるコイルの数を決めるために、モータの最大サイズを考慮する。これが回転盤のサイズになる。回転盤の数は、コイルの総数を、回転盤あたりのコイル数で割った数である。次に、このコイルの数は、モジュール中のコイルのインダクタンスが、所望の周波数で切り換わることができないような状態にならないことを保証する最大の角速度と照合される。周波数が高すぎるなら、回転盤あたりのコイルの数を減らして動作周波数を下げる結果となるように、直径を小さくすることができる。こうして、その後、装置を構築するために使用されるかもしれない設計情報を与える。
【０１８１】
Ｂ．この模範的な製造方法では、１つ以上の仕様書が提供される。この例の場合、作られる装置の仕様は次のとおりである。モータ出力３００ｋｗ、できるだけ軽量、好ましくは３０ｋｇ以下、４００ｍｍ未満の直径にフィットする必要があること、できるだけ高トルクであること、静止状態から滑らかに加速する必要があること、最高角速度３０００ ＲＰＭ、直流１２０ボルト、ピーク電流１５００アンペア。
【０１８２】
装置はさらに高いトルクおよび小規模を指定する。そして、鉄心、高出力の磁石。ＤＣ電源は２入力式になる。
【０１８３】
次は、選択された鉄心の３３０Ｖ、９０Ａ単相モジュールであり、１２０ボルト、最大電流９０Ａで運行し、ピーク電力は１０ｋｗである。この情報は最低３０個のコイルの必要を示す。最大のトルク平滑度を得るには、この仕様は、回転盤あたりのコイルより１つ多い磁石の必要を示す。したがって、４００ｍｍ直径の円に配列できる磁石の数を計算すると、１９までが適合するとわかる。この例において選択される磁石は、回転盤の周りに交番磁界を持てるように偶数であり、１つ少なくした偶数、つまり１８個の磁石である。
【０１８４】
次に、コイルの数が選択される。この例のようなあるアプリケーションでは、コイルの数は多くの場合、高調波を最小限にする素数であり、ここでは１７が、３４回転ごとに繰り返し作用し、最大角速度に対し１．５Ｈｚの高調波とする。最大角速度でのコイル切替最大周波数は、毎秒５０回転にコイル数１７を掛け算し、正負の切替を考慮に入れて２で割ると、４２５Ｈｚに等しくなる。
【０１８５】
こうすると、結局、１７個のコイルを持つ２つの固定子盤、合計３４コイル、総出力３２０ｋｗ（固定子盤あたり１つのコイルがどんな時点でもオフであるように）であり、１８個の磁石を持つ３つの回転盤となる。この設計に基づいて、１７個のコイルを装備するコイル用盤状固定子を備えた装置を作ってもよい。次のステップは、１８個のコイルを装備する磁性盤を設計製造し、かつ装置を一体に保持する外装およびベアリング支持部を設計製造することである。次に固定子盤にコイルを組み、回転盤に磁石を組み、装置を作る。次のステップは、１７個のコイルを制御し、かつブレーキング時に発電モードに切り替えるソフトウェアを修正することである。
【０１８６】
Ｃ．この模範的な製造では、３ＭＷ、重量は考慮せず、２０００ｍｍ未満の直径にフィットする必要があること、１２０ＲＰＭまでの回転、出力電圧は、三相の幹線に適合した５０Ｈｚで定格電流ＲＭＳ６５０アンペアに対し、３０００ボルトであるべきことという仕様が設定される。さらに、低速で高電圧、鉄心、多くの巻線、効率を最適化する低電流という仕様である。したがって、仕様として、三相電源は３出力式である。
【０１８７】
この仕様は、鉄心、４０００Ｖ、１０Ａ、三相モジュールの選択が必要であることを示す。３０００ボルトで走行し、１０Ａの最大電流、ピーク電力は３０ｋｗである。これは最低１００個のコイルの必要を示す。さらに、電圧生成を最大化するコイルに対し、角速度を最大化するために、大直径盤が、このアプリケーションに好適である。トルク平滑度は大した関心事ではないが、大きなブレードの高調波は関心事になり得るので、この例は、１つの盤あたりにコイルより１つ多い磁石の必要を示す。
【０１８８】
この情報に基づいて、次のステップは、２０００ｍｍ直径の円に配列できる磁石の数を計算することであり、１０４個までが適合するとわかる。コイルの数は、典型的には、高調波を最小化する素数になるので、この例では１０１個がうまくいく。
【０１８９】
こうして、最終構成として、１０１個のコイルを持つ固定子盤および１０２個の磁石を持つ２枚の回転盤に行き着く。
【０１９０】
次のステップは、１０１個のコイルを装備するコイル用盤状固定子を設計製造し、１０２個の磁石を装備する磁性盤を設計製造し、装置を一体に保持する外装およびベアリング支持部を設計製造することである。固定子盤にコイルを組み、回転盤に磁石を組み、一体にする。そして、１０１個のコイルを制御し、グリッドに同期し、３０００Ｖ、定格電流ＲＭＳに電圧を維持することを保証するソフトウェアを修正する。
【０１９１】
Ｄ．この模範的な例では、１ＧＷ、重量は考慮せず、サイズは考慮せず、３００ＲＰＭまでの回転、出力電圧は、三相の幹線周波数５０Ｈｚの主駆動回路において、定格電流ＲＭＳ３３３３３３アンペアに対し、３０００ボルトであるべきことという仕様になる。いくつかのパラメーターを変えることができるように、この仕様に多くの制約はない。しかしながら、この例は、例Ｃで概説したプロセスを使用する。別の要因は、１ＧＷの回転動力がシャフトに掛けられている場合に、剪断変形しない十分に強いシャフトとするために、直径が十分に大きいことを保証することである。この例では、１０１個のコイルを５１２層にし、総数５２２１個のモジュールを使用してもよい。
【０１９２】
Ｅ．この模範的な例において、２Ｋｗ、最大直径４００ｍｍ、３００ＲＰＭまでの回転、入力電圧単相２３０Ｖ、交流５０ｈｚ、価格制約条件という仕様になる。また、小さなモジュールを選択すること、空芯、１コイル当たりの最大１アンペアとなる。１コイルあたりの総計２３０Ｗ、単相のデッドポイントが出力全体に影響しないことを保証するために約１０を必要とし、１７を取ること。 コストを最小にするため、単一の回路基板上に結合スイッチおよびプロセッサを組み、固定子の周りにコイルを配置すること。
【０１９３】
〔アプリケーション〕
ある実施形態は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するように使用されてもよい。これは牽引に使用されてもよい。ある実施形態では、モータは、ダイレクトドライブのため、車輪室に直接搭載されてもよい。図３７および３８に示す写真を参照のこと。図３６は、牽引のアプリケーションに用いることができる典型的な電気機械を示しており、この設計についてのさらなる詳細は、図１で見ることができる。ある実施形態では、電気機械の外装は、その外装を、適切な締結によってサスペンションシステムに直接取り付け可能とする架台を備えていてもよく、および／または、既存のブレーキシステムが、電気機械の周りで使用されてもよい。車輪にモーターを直接取り付けることは、駆動シャフト、並びに可能性としてギアボックスおよびトランスミッションの重量を節約し、かつ、そのようなシステムの同じ機械的損失を被らないくらいにより効率的である。
【０１９４】
代替実施形態（図示せず）では、電動機が電気自動車の推進装置として使用される場合、電動機を車輪に組み込んだり、剛性シャフトまたは関節接合式シャフトを介して車輪を駆動したり、１つ以上のチェーンまたはベルトを介して車輪を駆動したり、車両の中央に電動機を固定したり、関節接合式シャフトを介してどちらかの側の車輪を駆動したり、１つ以上の車輪を駆動する油圧式モーターに動力を与える加圧された作動液の流れを生成したりすることは、いずれも任意である。
【０１９５】
さらに、あるアプリケーション、すなわちブレーキおよび／またはアクセルの電子制御を行う自動車では、自動車力学をコンピュータ制御する機会が、次の１つ以上の例を含んで存在する：
自動車が、先行する自動車と所定距離を維持する能動的巡航制御；
自動車が衝突を回避するために自動的にブレーキをかける衝突回避；
自動車が緊急停止を検知して、最大の有効なブレーキをかける急ブレーキアシスト；
個々の車輪速度が他の入力に応じて調節される、ソフトウェアによる能動的差動制御；
個々の車輪のブレーキ力が、自動車の安定性を維持するためにリアルタイムに調節される能動的ブレーキバイアス；
牽引アプリケーション用であり、持続的または間欠的な電流源。
【０１９６】
同様に、他の代替実施形態では、磁石および電磁コイルは、随時、同数とされてよいが、起動時の磁気的な停滞を防止するために、非対称の配置とすることが好ましい。あるアプリケーションでは、磁石および電磁コイルのアレイの直径が大きいほど、大きなトルクを発生させることができる。電動機の構成として、単一の回転子と固定子との組み合わせから、少なくとも１０個の回転子を使用した組み合わせまでのように、標準的な要素から作られた多くの組み合わせが可能である。より多くの回転子および固定子を使用した組み合わせは、大型トラックおよび大量の土を動かす装置のような大型機械に使用されてもよい。
【０１９７】
ある実施形態は、ポンプ・アプリケーションで使用されるような電気機械に関している。これらの実施形態は、そのような電気機械にふさわしいアプリケーションの中で使用されてもよい。ここに開示されたある実施形態は、歯車機構を必要とせずに、適切な高トルクを産出してもよく、例えば、低速で大量の水を移動させるようにポンプが構成されてもよい。水に伝達された慣性の量を減らすことによって、水を移動させるのに要する力は実質的に少なくなる。
【０１９８】
ある実施形態は、温泉プールとして使用されてもよいし、大量もしくは他の量の適切な固体、スラリーおよび／または液体を低速で移動させる必要がある採鉱、化学的操作および他のアプリケーションにおける各種用途のポンプとして使用されてもよい。図３９は、ある実施形態による電気機械を含むポンプの一例である。
【０１９９】
ある実施形態は、線形ソレノイドの構成および関連するアプリケーションに関している。これらの構成は、電気エネルギーを実質的な直線運動に変換するために使用されてもよい。従来のソレノイドに対する１つの利点は、コイルレベルごとに、所望の位置を追跡し、ビルトインフィードバック制御を用いて、適所に「ロックする」能力である。これらの実施形態は、１つ以上のコイルで使用されてもよいフィードバック制御を含んでいてもよい。これらの構成には、他の適応性のあるモータ構成のためにここで議論されるような類似の出力効率特性がある。１つの応用分野は、波動のような出力生成向けである。図４０は、単一の回転盤で単一の固定子の１構成例である。図４１は、磁石９４および９５の位置を示す同じ設計の概略平面図である。図４２は、概略等角図である。この図には、滑動式磁石マウント９９上に搭載された磁石９４および９５が示されている。コイル８８は固定子１０１の内側に位置していて見えない。コイル制御ユニットおよびスイッチング・エレクトロニクスの配置例は、１２９で示すことができる。ここに開示したモータ構成のように、線形の構成では、コイルおよび／または磁性盤を積層することによって、出力を上げるようにしてもよい。ある実施形態では、少なくとも２、３、４、５、６、８、１０あるいは２０以上のユニットが積層されてもよい。ある実施形態では、２〜４０、２〜１０、３〜１５、３〜６、４〜８、１０〜２５の各範囲、あるいは他の適切な範囲の積層ユニットが、あるアプリケーションにおいて使用されてもよい。ここで開示した線形構成の他の用途は次のものを含む:線形のダンパー、線形のスプリング／アクティブサスペンション・システム、アクチュエータ、コンベヤーベルト、エスカレータ、ファン、産業／採鉱等向け３相、機械類（採鉱および産業）、および／または磁気誘導ギヤリング。
【０２００】
他のアプリケーションは回生制動および／または発電であってもよい。回転式の力学的エネルギーアプリケーションのような再生可能エネルギーのアプリケーションに関して、いくつかのアプリケーション例は、風力発電、水力発電、火力発電および／または熱交換器、および／または蒸気タービンである。
【０２０１】
図４３は、波力発電で使用され得るシステムの概略側面図を示している。例えば、ここに開示したある磁束線形アレイを用いた波力発電機の典型的な構成は、連続的な（あるいは実質的に連続的か、部分的である）発電に使用することができる。図４３では、１つ以上の線形アレイ１３０が、水面１３２に、あるいは水面近くで浮かぶ浮き１３１に取り付けられてもよい。システムは、水本体の床１３３に固定（あるいは部分的に挿入）されてもよい。同図は、１つの線形アレイ１３４がいっぱいに伸び上がり、２つのアレイ１３５・１３５が、いっぱいに押し込まれた様子を示している。波が通るにつれて、Ｈ形状の浮き１３１を昇降させる。異なる構成が考察され、例えば、同様のアプローチが、回転式の軸方向磁束発生機および浮きが取り付けられたロングアームを使用して実施されてもよい。ある実施形態は、発電に使用でき、ある態様では大規模発電に適しているかもしれないモジュールインサートに関している。ここで議論されるように、開示されたある電気機械の設計の特徴の１つは、各コイル（あるいは１つ以上のコイル）が、それ自身に専用の制御回路を備えていてもよいということである。コイルおよびその支持電子部品は、小さくて熱くなる交換可能なモジュールに組み込まれてもよい。これにより、大型モータの現場における組立、および／または大型構成のメンテナンスにおいて有利である（不良があるコイルおよびエレクトロニクスはモータの分解が十分ではなくても、交換できる）。
【０２０２】
典型的な三相、単一回転盤、２メガワット、１０１個のモジュールという電気機械の実施形態が、図４４、４５、４６、４７および４８に示されている。図４４を参照すると、その設計は、モジュール１３７を含み、モジュール１３７は、１つのコイル８８と、モジュールを共用電気レールにも接続する搭載レール１４０、１４１、１４２、１４３と、モジュールを装置の中へ簡単に出し入れできるようにするハンドル１３８とから成っている。各モジュールはそれ自体が完成品であってもよい。図４５および４６は、モジュールの内側に組み込まれたエレクトロニクスの位置取りを示している。エレクトロニクスは、回路基板１４５上に配置される。電源スイッチ１１２は、それらのハンダタブ１３９が電源および搭載レール１４４に取付されるように配置される。他のエレクトロニクスは、電源スイッチ１１２、マイクロコントローラ７９、絶縁されたＤＣ−ＤＣコンバータおよび電源７９、光学的送受信機１１９、および巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）位置センサ１２１を含んでいる。代替実施形態では、様々な代替の相対的または絶対的位置センサが使用されてもよい。
【０２０３】
図４７は、三相共用レールおよびグランドに、モジュールを接続するスライダを示している。要素１４０は、モジュールをグランドに接続し、要素１４１は、モジュールを第１相に、要素１４２は、モジュールを第２相に、要素１４３は、モジュールを第３相に接続する。これらのスライダは、電気機械の動作中または静止時のいずれかに、モジュールが電気機械に対して出し入れされるようにもする。上記レールは、さらに、モジュールから電気機械へ熱を散らすことを促進する。図４７Ｂ は、電気機械シャーシの中への挿入１４６の方向を例示している。
【０２０４】
図４８は、１０１個のモジュールが装填され、簡素化のために除いているが、接地プレート、搭載台および筐体を備えた電気機械を例示している。この配置は、風力発電のアプリケーションに使用し得る。いくつかの特徴は、図４４〜４７に例示されたモジュールと、絶縁層１４８を用いて互いに絶縁された一続きの環状レール１４７とを含んでいる。その電源レールは、複式金属タブ１４９、１５０、１５１に接続することができる。２つの回転子８は、それらの周縁に取り付けられた永久磁石を備えている。回転子および固定子の中央に設けた切欠き１５２は、構造的な強度を維持しながら、材料および重量を節減する。
【０２０５】
一連の発光ダイオード（ＬＥＤ）および光学センサは、個々の（あるいは１以上の）モジュール（図４４に図示せず）列に搭載されてもよく、モジュール列は、反射する、および反射の少ない面または孔がコード化された区域から成る固定子（図４８に図示せず）を伴っている。モジュールに電力が供給されると、モジュール内部のマイクロコントローラがＬＥＤ群を点灯させ、センサ群は、接地プレートの上記コード化された区域が、反射しているか、あるいは、接地プレートからの反射が無いかどうかを検出する。マイクロコントローラは、センサーからの情報を使用して、通信バスで使用するアドレスを生成し、かつシステムにおけるその幾何学的な位置を知る。代替実施形態では、上記アドレスは、マイクロコントローラにおいてハード的にコード化することができ、その場合、磁気スイッチを介して、共用バスに沿った伝搬遅延を検出または測定するバスを介して、および／または、マスターバスシステムへアドレスを割り付ける他の適切な方法を介して、一連のスイッチおよびジャンパーによって設定される。このモジュール設計は、モジュールのうちのいくつか（あるいは多数）が故障しても、発電機が動作を維持できるように保証する。電気機械が動作を長時間保つことを保証して、動作中に装置を交換できるようにしなければ、発電機をシャットダウンすることが必要になる。モジュールが故障すると、モジュールは、その故障を電気機械の保全者に知らせ、モジュールを交換するように保全者に指示することができる。モジュール上のオプションのインジケータは、交換がなされるときに、不具合のあるモジュールを見つける支援をすることができる。モジュールは、十分に小さく、および／または、運ぶために十分軽くてよいので、風力発電機の電気機械のような電気機械まで交換部品を運び届けることは、容易に成し遂げられる。これは開示されたある実施形態に対する有用な利点であり、時間および／または原価主義の点から、修理およびメンテナンスを改善する。
【０２０６】
これら発電機の開示されたある実施形態は、回転子を共有し、発電能力を増加させる同じシャフトに背中合わせにして連結させてもよい。これらの発電機を積層すると、ここに開示したある利点に帰着する。１０ＭＷの発電機のバージョンが図４９に例示されている。これらのモジュラーユニット１５３を積層してもよく、その場合、全出力がシャフトにかかるときに、剪断変形しない十分な強度の１つのシャフト１０に沿って、複数の回転盤を備えた実施形態を産む。同じ電源レール１４９〜１５１は各発電機に１ラインに接続するために使われるが、抵抗性の電力損を最小化するために、異なる導体を使用することができる。発電機またはモータは、様々な電力またはサイズのほとんどの仕様に合うようにカスタムに設計されてもよい。ある実施形態では、少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、５１２個のモジュラーユニットが組み合わせられてもよい。ある実施形態では、２〜４０個、２〜６個、３〜９個、４〜１２個、５〜１６個、５〜２５個、あるいは１０〜５１２個の範囲で、ユニットが組み合わせられてもよい。
【０２０７】
さらに、モジュールにコンデンサを加えるとともに、スイッチおよびコイルを降圧型、昇圧型、または昇降圧型のいずれかに構成して、特定周波数で特定電圧を生成するように、装置はソフトウェアによって駆動されてもよいし、昇圧または降圧変圧器が不要であって、相当なスペースおよび原価の削減を加えた電源グリッドに、装置が直接接続されてもよい。さらに、発電はソフトウェアで停止されてもよい。
【０２０８】
ある実施形態では、電気機械を回すのに必要なトルクは、発電しているコイルの数に依存する。電気機械を回すのに必要なトルクは、おそらく、実質的にリアルタイムに（あるいはリアルタイムに）、増加および／または減少する。シャフトが、風力発電のように変動する電源によって回されている場合、電気機械は、実質的に一定の回転速度を維持するのに必要なトルクを継続的に（あるいは他の適切な期間）最適化してもよい。静止状態から加速する場合、電気機械は、装置の回転を開始するのに必要なトルクを最小化してもよい。
【０２０９】
十分に高効率で発電機を稼働させるために十分に高い角速度でシャフトが回転しているように、風力タービンおよび他の発電機は、シャフトの角速度を上げるためのギアボックスをしばしば必要とする。ここに開示したある実施形態の電気機械の回転子は、適切に大きな直径を有しているので、それらがコイルを通過するにつれて、充分な発電量を産むために、装置の端の相対速度は十分な速度になっている。この技術が発電機自体に組み込まれるなら、インバータおよび他のそういったコントローラは必要なくなる。
【０２１０】
次の非制限的な例は、ここで開示されたある実施形態をさらに例示するものである。
【０２１１】
〔例１Ａ．１〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して回転する関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である電気機械。
【０２１２】
〔例１Ａ．２〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つのスライダとを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つのスライダは、前記少なくとも１つの固定子と直線の関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である電気機械。
【０２１３】
〔例１Ａ．３〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つのスライダとを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの回転子は、前記固定子と直線、略直線、円形状、略円形状、アーチ状、略アーチ状、またはこれらの組み合わせの関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である電気機械。
【０２１４】
〔例１Ａ．４〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの板状部材または回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの板状部材または回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して可動する関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である電気機械。
【０２１５】
〔例１Ａ．５〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁気誘導ループ（magnetic induction loops）が取り付けられた少なくとも１つの板状部材または回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁気誘導ループと間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの板状部材または回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して可動する関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である電気機械。
【０２１６】
〔例１Ａ．６〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁気抵抗投影部（magnetic reluctance projections）が取り付けられた少なくとも１つの板状部材または回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁気抵抗投影部と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの板状部材または回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して可動する関係にあり、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である電気機械。
【０２１７】
〔例１Ａ．７〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して回転する関係にある電気機械。
【０２１８】
〔例１Ａ．８〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つのスライダとを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つのスライダは、前記少なくとも１つの固定子と直線の関係にある電気機械。
【０２１９】
〔例１Ａ．９〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの回転子は、前記固定子と直線、略直線、円形状、略円形状、アーチ状、略アーチ状、またはこれらの組み合わせの関係にある電気機械。
【０２２０】
〔例１Ａ．１０〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの板状部材または回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの板状部材または回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して可動する関係にある電気機械。
【０２２１】
〔例１Ａ．１１〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁気抵抗投影部が取り付けられた少なくとも１つの板状部材または回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁気抵抗投影部と間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの板状部材または回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して可動する関係にある電気機械。
【０２２２】
〔例１Ａ．１２〕
電気機械であって、少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールと、複数の磁気誘導ループが取り付けられた少なくとも１つの板状部材または回転子とを備え、前記少なくとも１つのモジュールは、前記複数の磁気誘導ループと間隔を空けた関係にあり、前記少なくとも１つの板状部材または回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して可動する関係にある電気機械。
【０２２３】
〔例２Ａ．１〕
前記〔例１Ａ．７〕から〔例１Ａ．１２〕のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である。
【０２２４】
〔例２Ａ．２〕
前記〔例１Ａ．７〕から〔例１Ａ．１２〕のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定される。
【０２２５】
〔例２Ａ．３〕
前記〔例１Ａ．７〕から〔例１Ａ．１２〕のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能である。
【０２２６】
〔例２Ａ．４〕
前記〔例１Ａ．７〕から〔例１Ａ．１２〕のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である。
【０２２７】
〔例２Ａ．５〕
前記〔例１Ａ．７〕から〔例１Ａ．１２〕のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能である。
【０２２８】
〔例２Ａ．６〕
前記〔例１Ａ．７〕から〔例１Ａ．１２〕のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である。
【０２２９】
〔例２Ａ．７〕
前記〔例１Ａ．７〕から〔例１Ａ．１２〕のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能である。
【０２３０】
〔例３Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記動作中の１つ又は複数の動作パラメータは、最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大出力、平均出力、最小出力、最大入力電圧、平均入力電圧、最小入力電圧、最大生成電圧、平均生成電圧、最小生成電圧、生成電圧の形状および周波数、ピーク入力電流、平均入力電流、最小入力電流、最大生成電流、平均生成電流、最小生成電流、最大トルク、平均トルク、最小トルク、トルク平滑度（torque smoothness）、活性化順序（activation sequence）、加速率、保持角度の正確性の序列（order of accuracy of hold angle）、角速度の分散の最小化、ブレーキ中の減速率（rate of deceleration during breaking）、シャフトの直径、前記電気機械の最大半径、前記電気機械の最大長、前記電気機械の最大奥行き、前記電気機械の最大高、最大滑動距離（maximum slide distance）、最小滑動距離（minimum slide distance）、前記電気機械の最大重量、前記電気機械の最小重量、最大抵抗電力損失（maximum resistive power loss）、および、ユニット冗長性（unit redundancy）および全体価格（overall price）のうちの１つ又は複数から選ばれる。
【０２３１】
〔例４Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記動作中の少なくとも１つの動作パラメータは、最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大出力、平均出力、最小出力、最大入力電圧、平均入力電圧、最小入力電圧、最大生成電圧、平均生成電圧、最小生成電圧、生成電圧の形状および周波数、ピーク入力電流、平均入力電流、最小入力電流、最大生成電流、平均生成電流、最小生成電流、最大トルク、平均トルク、最小トルク、トルク平滑度、活性化順序、加速率、保持角度の正確性の序列、角速度の分散の最小化、ブレーキ中の減速率、シャフトの直径、前記電気機械の最大半径、前記電気機械の最大長、前記電気機械の最大奥行き、前記電気機械の最大高、最大滑動距離、最小滑動距離、前記電気機械の最大重量、前記電気機械の最小重量、最大抵抗電力損失、および、ユニット冗長性および全体価格のうちの１つ又は複数から選ばれる。
【０２３２】
〔例４Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記動作中の少なくとも１つの性能パラメータは、最大角速度、最大出力、生成中の出力電圧の偏差、要求生成電圧の維持、トルク平滑度、加速率、保持角度の正確性、角速度の分散の最小化、要求されたブレーキ中の減速率への適合度、最小抵抗電力損失、全体効率性、力率補正（power factor correction）、機械的高調波消去（mechanical harmonic cancelation）、電気的高調波消去（electrical harmonic cancelation）、再生成された出力電圧波形の正確性、および、生成周波数の正確性のうちの１つ又は複数から選ばれる。
【０２３３】
〔例４Ａ．３〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記動作中の１つ又は複数の性能パラメータは、最大角速度、最大出力、生成中の出力電圧の偏差、要求生成電圧の維持、トルク平滑度、加速率、保持角度の正確性、角速度の分散の最小化、要求されたブレーキ中の減速率への適合度、最小抵抗電力損失、全体効率性、力率補正、機械的高調波消去、電気的高調波消去、再生成された出力電圧波形の正確性、および、生成周波数の正確性のうちの１つ又は複数から選ばれる。
【０２３４】
〔例４Ａ．４〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、およびこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能であり、前記動作中の少なくとも１つの動作パラメータは、前記〔例４Ａ．３〕に列挙されたパラメータのうちの１つ又は複数から選択され、前記動作中の少なくとも１つの性能パラメータは、前記〔例４．２〕に列挙されたパラメータのうちの１つ又は複数から選択される。
【０２３５】
〔例５Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルは、略円形に配置された、または軸方向磁束に沿って配置された複数の電磁コイルを含む。
【０２３６】
〔例６Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルおよび前記複数の磁石は、角度をつけてオフセットされた配置、または放射状にオフセットされた配置にある。
【０２３７】
〔例７Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルに含まれるコイルの数は、前記複数の磁石に含まれる磁石の数と同じではない。
【０２３８】
〔例８Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の電磁コイルに含まれるコイルの数は、前記複数の磁石に含まれる磁石の数と同じであり、同心アライメント（concentric alignment）を防ぐために、前記複数の電磁コイルと前記複数の磁石との間隔は、幾何学的にオフセットされている。
【０２３９】
〔例９Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルに含まれるコイルの数は、前記複数の磁石に含まれる磁石の数より少なくとも１つ少ない。
【０２４０】
〔例１０Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の電磁コイルは、前記複数の磁石に対して軸方向に沿って配置されている。
【０２４１】
〔例１１Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の電磁コイルは、前記複数の磁石に対して少なくとも５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、または４５°の角度をつけるように、軸方向に沿わずに（axially misaligned）配置されている。
【０２４２】
〔例１２Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の電磁コイルは、前記少なくとも１つの固定子に対して軸方向に沿って配置され、前記複数の磁石は、前記少なくとも１つの回転子に対して軸方向に沿って配置されている。
【０２４３】
〔例１３Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の電磁コイルは、前記少なくとも１つの固定子に対して略垂直または垂直であり、前記複数の磁石のコイルは、前記少なくとも１つの回転子に対して略垂直または垂直である。
【０２４４】
〔例１４Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械は、動作中の機械力による変形に、適切に耐えるのに機械的に十分である筐体（enclosure）をさらに備えている。
【０２４５】
〔例１５Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械は、熱伝導性の筐体をさらに備えている。
【０２４６】
〔例１６Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械は、１つ又は複数の電子スイッチに対する伝導体として用いられる筐体をさらに備えている。
【０２４７】
〔例１７Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械の荷重配分比に対する電力は、１キロワットあたり５、１０、２０、５０、１００、５００、１０００キログラムである。
【０２４８】
〔例１７Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械の荷重配分比に対する電力は、１キロワットあたり５から１０００、５から１０、１０から１００、１０から５００、１０から５０、２０から１０００、２０から５０、５０から１００、５０から５００、１００から５００、または５００から１０００キログラムの間である。
【０２４９】
〔例１８Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械の荷重配分比に対する電力は、サイズおよび重量が略類似する三相電気機械のブラシレス永久磁石（brushless permanent magnet three phase electrical machine）より１０％、２５％、５０％、１００％、１２５％、１５０％、２００％、２５０％、３００％、５００％、１０００％大きい。
【０２５０】
〔例１８Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械の荷重配分比に対する電力は、サイズおよび重量が略類似する三相電気機械のブラシレス永久磁石よりも、１０％から１０００％、１０％から２５％、１０％から１００％、２５％から５０％、２５％から１５０％、５０％から２５０％、５０％から１００％、１００％から１２５％、１００％から２５０％１２５％から１５０％、１５０％から３００％、２００％から１０００％、２５０％から５００％、２５０％から１０００％、または、５００％から１０００％大きい。
【０２５１】
〔例１９Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械は、前記少なくとも１つの回転子の絶対位置または相対位置を検知する少なくとも１つのセンサと、前記少なくとも１つのセンサ、少なくとも１つの電力コマンド、少なくとも１つの駆動、生成、ブレーキ、および保持のコマンドのうちの１つ又は複数を含む少なくとも１つのモードコマンド、および、少なくとも１つの回転方向コマンドのうちの１つ又は複数の入力に応答する少なくとも１つの制御システムとをさらに備えている。
【０２５２】
〔例１９Ａ．２〕
前記〔例１９Ａ．１〕に係る電気機械において、前記少なくとも１つの制御システムは、駆動設定にあるか、前記少なくとも１つの駆動のモードコマンドを有しているか、であり、前記少なくとも１つの制御システムは、運動を生成するために、前記少なくとも１つの電磁コイルにエネルギーを与えて前記複数の磁石を吸引および反斥する、少なくとも１つのスイッチを駆動する。
【０２５３】
〔例１９Ａ．３〕
前記〔例１９Ａ．１〕に係る電気機械において、前記電気機械は、生成設定にあるか、電力を生成する少なくとも１つのモードコマンドを有しているか、であり、前記少なくとも１つの制御システムは、１つ又は複数のコイルを外部の電力レールに接続する、少なくとも１つのスイッチを駆動する。
【０２５４】
〔例１９Ａ．４〕
前記〔例１９Ａ．１〕に係る電気機械において、前記電気機械は、ブレーキ設定にあるか、前記少なくとも１つのブレーキのモードコマンドを有しているか、であり、前記少なくとも１つの制御システムは、前記少なくとも１つの電磁コイルの両端を反対側の運動に接続する、少なくとも１つのスイッチを駆動する。
【０２５５】
〔例１９Ａ．５〕
前記〔例１９Ａ．１〕に係る電気機械において、前記電気機械は、保持設定にあるか、前記少なくとも１つの保持のモードコマンドを有しているか、であり、前記少なくとも１つの制御システムは、運動を停止するために、前記少なくとも１つの電磁コイルにエネルギーを与えて前記複数の磁石を吸引および反斥する、少なくとも１つのスイッチを駆動する。
【０２５６】
〔例２０Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、動作中の前記少なくとも１つの制御システムは、動作期間において略連続的に、前記少なくとも１つの動作パラメータに関して、動作の１つ又は複数の適当な効率モードを決定する。
【０２５７】
〔例２０Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、動作中の前記少なくとも１つの制御システムは、動作期間において略連続的に、前記少なくとも１つの動作パラメータ、前記少なくとも１つの性能パラメータ、またはこれらの組み合わせに関して、動作の１つ又は複数の適当な効率モードを決定する。
【０２５８】
〔例２１Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械は、当該電気機械のＲＰＭレンジの５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、または、１００％を超える効率で動作可能である。
【０２５９】
〔例２２Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械は、１立方メーターあたり、約１００，５００、１０００、２０００、５０００、１００００、または、２００００キロワットの電力分布を有する。
【０２６０】
〔例２２Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械は、１立方メーターあたり、少なくとも１００、５００、１０００、２０００、５０００、１００００、または、２００００キロワットの電力分布を有する。
【０２６１】
〔例２２Ａ．３〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械は、１００から２００００、１００から２００、１００から５００、２５０から５００、５００から１０００、５００から２０００、１０００から１００００、１０００から５０００、２０００から５０００、５０００から１００００、５０００から１５０００、または、１００００から２００００キロワットの間の電力分布を有する。
【０２６２】
〔例２３Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械の前記少なくとも１つの動作パラメータは、略実時間で再構成される。
【０２６３】
〔例２３Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの動作パラメータ、前記少なくとも１つの性能パラメータ、および前記電気機械におけるこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数は、略実時間で再構成される。
【０２６４】
〔例２４Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの制御システムは、前記複数のコイルの少なくとも３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または、１００％に対して、個別に制御を与える。
【０２６５】
〔例２５Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械の前記少なくとも１つの動作パラメータは、略実時間で再構成され、性能の最適な設定は、動作速度および動作負荷のうちの１つ又は複数の５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、または、１００％に決定され、実装される。
【０２６６】
〔例２６Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数のコイルのタイミングは、当該複数のコイルのタイミングを連続的に最適化するために、略実時間で再構成される。
【０２６７】
〔例２６Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのコイルのタイミングは、当該少なくとも１つのコイルのタイミングを連続的に最適化するために、略実時間で再構成される。
【０２６８】
〔例２７Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、永久磁石の総数は、最低１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、または、７０％まで減少し、三相電気機械のブラシレス永久磁石と同程度の出力を依然与える。
【０２６９】
〔例２７Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、永久磁石の総数は、最低１０％から７０％、１０％から２５％、２０％から５０％、１５％から３５％、２０％から５５％、２５％から５０％、３０％から６０％、３５％から５０％、４０％から６０％、４５％から７０％、または、５０％から７０％の間まで減少し、三相電気機械のブラシレス永久磁石と同程度の出力を依然与える。
【０２７０】
〔例２８Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数のコイルは、同程度の出力を有する三相電気機械のブラシレス永久磁石より、約１０００、５００、１００、５０、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５回少ない変化を回転によるトルクに生じる。
【０２７１】
〔例２８Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数のコイルは、同程度の出力を有する三相電気機械のブラシレス永久磁石より、１０００から１００、１０００から１００、５００から１００、５００から２０、１００から５、１００から３０、５０から１０、４０から１５、３５から１０、３０から１５、２５から１０、２０から５、１５から５、または、１０から５回の間だけ少ない変化を回転によるトルクに生じる。
【０２７２】
〔例２９Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の磁石は、同程度の出力を有する三相電気機械のブラシレス永久磁石より、少なくとも１０％、１５％、２０％、３０％、４０％、５０％、または、６０％だけ材料を節約している。
【０２７３】
〔例２９Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の磁石は、同程度の出力を有する三相電気機械のブラシレス永久磁石より、１０％から６０％、１０％から３０％、１５％から３０％、２０％から５０％、３０％から５０％、４０％から６０％、または、５０％から７０％の間だけ材料を節約している。
【０２７４】
〔例３０Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、出力あたりの抵抗電力損失が同程度である三相電気機械のブラシレス永久磁石に含まれる銅を、少なくとも１０％、１５％、２０％、３０％、４０％、１００％、２００％、１０００％より多く節約している。
【０２７５】
〔例３０Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、出力あたりの抵抗電力損失が同程度である三相電気機械のブラシレス永久磁石に含まれる銅を、少なくとも１０％から１００％、１５％から４０％、２０％から１００％、２０％から２００％、３０％から１０００％、４０％から１５０％、１００％から２００％、２００％から５００％、２００％から１０００％、５００％から１０００％の間より多く節約している。
【０２７６】
〔例３１Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記固定子は、アルミニウム、スチール、銅、ポリエチレン、アクリル、ポリマー補強されたカーボンファイバ、ポリマー補強されたグラスファイバ、他の金属、プラスチックおよび／または複合材料、または、これらの組み合わせによって製造され、適切な剛性を有する。
【０２７７】
〔例３２Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記回転子は、アルミニウム、スチール、銅、ポリエチレン、アクリル、ポリマー補強されたカーボンファイバ、ポリマー補強されたグラスファイバ、他の金属、プラスチックおよび／または複合材料、または、これらの組み合わせによって製造され、適切な剛性を有する。
【０２７８】
〔例３３Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記筐体は、アルミニウム、スチール、銅、ポリエチレン、アクリル、ポリマー補強されたカーボンファイバ、ポリマー補強されたグラスファイバ、他の金属、プラスチックおよび／または複合材料、または、これらの組み合わせによって製造され、適切な剛性を有する。
【０２７９】
〔例３４Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記回転子またはスライダにおける磁界は、希土又は他の永久磁石の従来形式を用いて生成される。
【０２８０】
〔例３５Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の磁界生成器は、電流を誘導し、磁界を生成する金属材料のループまたはコイルのうちの１つ又は複数である。
【０２８１】
〔例３６Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の磁界生成器は、磁界の方向を変える強磁性物質の一片である。
【０２８２】
〔例３７Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールに含まれる前記少なくとも１つのスイッチは、空間、コスト、またはその両方を節約するために、同一の回路基板に組み立てられている。
【０２８３】
〔例３７Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールに含まれる前記少なくとも１つのスイッチは、同一の回路基板に組み立てられている。
【０２８４】
〔例３８Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールに含まれる前記少なくとも１つの電磁コイルは、空間、コスト、またはその両方を節約するために、単一のユニットとして組み立てられている。
【０２８５】
〔例３８Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールに含まれる前記少なくとも１つの電磁コイルは、単一のユニットとして組み立てられている。
【０２８６】
〔例３９Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、分離された固定子の構造なしに、前記少なくとも１つの固定子を構築するために、１つ又は複数の他のモジュールに取り付けられた筐体を有する。
【０２８７】
〔例４０Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の磁石のうちの１つ又は複数は、その周囲に筐体を有し、前記複数の磁石のうちの１つ又は複数は、１つ又は複数の他の磁石に取り付けられ、少なくとも１つのシャフトに接続する少なくとも１つの回転子を形成する。
【０２８８】
〔例４１Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、他のモジュールに対する前記少なくとも１つのモジュールと、前記少なくとも１つの固定子との物理的な位置は、制御ソフトウェアにハード・コード（hard coded）されている。
【０２８９】
〔例４２Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、他のモジュールに対する前記少なくとも１つのモジュールと、前記少なくとも１つの固定子との物理的な位置は、スイッチ、はんだブリッジ（solder bridges）、ジャンパ（jumpers）、裁断プリント基板回路のトラック（cutting printed circuit tracks）、電気的に接続および切断する他の適切な方法、またはこれらの組み合わせを用いて構築された電気的接続の１つ又は複数の順列によって、符号化されている。
【０２９０】
〔例４３Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、他のモジュールに対する前記少なくとも１つのモジュールと、前記少なくとも１つの固定子との物理的な位置は、前記モジュールの位置を符号化する一連の電気的接触、光の反射、磁力、または、これらの組み合わせによって、前記少なくとも１つの固定子において、前記少なくとも１つのモジュールが挿入される位置の近傍で検知される。
【０２９１】
〔例４４Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械であって、前記〔例４１Ａ〕、〔例４２Ａ〕、および、〔例４３Ａ〕の、１つ又は複数の組み合わせの電気機械である。
【０２９２】
〔例４５Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルは、前記少なくとも１つの固定子の周囲に配置される。
【０２９３】
〔例４６Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械は、少なくとも１つのシャフトをさらに備えている。
【０２９４】
〔例４７Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルは、前記少なくとも１つの回転子の周囲に配置され、前記少なくとも１つの電磁コイルの１つ又は複数、前記少なくとも１つの電磁コイルのうちの複数、または前記少なくとも１つの電磁コイルのうちの複数の一部の中心直径と略同一の中心直径を有する。
【０２９５】
〔例４９Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルは、前記少なくとも１つの回転子の周囲に配置され、前記少なくとも１つの電磁コイルの１つ又は複数、前記少なくとも１つの電磁コイルのうちの複数、または前記少なくとも１つの電磁コイルのうちの複数の一部の中心直径と略同一の中心直径を有し、前記複数の磁石のうちの２以上は、交番する極配向（alternating pole orientation）を有する。
【０２９６】
〔例５０Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記複数の磁石に含まれる２以上の磁石は、交番する極配向を有する。
【０２９７】
〔例５１Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの固定子と前記少なくとも１つの回転子との間に、間隙がある。
【０２９８】
〔例５２Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルの相対重量は、略同程度の抵抗損失を有する単一相の電気機械と比較して、コイル総数の逆数と略等しい。
【０２９９】
〔例５２Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械は、ｎ個のコイルを有し、略同程度の抵抗損失を有する単一相の電気機械と比較して、略１／（ｎ−１）から１／（ｎ＋１）までの重量を有する。
【０３００】
〔例５３Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる１つ又は複数の順序は、前記電気機械が動作する間に計算され、前記少なくとも１つのモジュールが活性化させる前記順序は、当該モジュール配列における幾何学的位置に連続して基づく。
【０３０１】
〔例５３Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、機械が動作する間に計算され、モジュールが活性化させる前記順序は、当該モジュール配列における幾何学的位置に連続して基づく。
【０３０２】
〔例５４Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記１つ又は複数のモジュールがコイルを活性化させる順序は、電気機械が動作する間に計算され、少なくとも１つのモジュールが活性化させる前記順序は、センサのフィードバックに少なくとも一部基づく。
【０３０３】
〔例５４Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、機械が動作する間に計算され、モジュールが活性化させる前記順序は、センサのフィードバックに基づく。
【０３０４】
〔例５５Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、機械が動作する間に計算され、モジュールが活性化させる前記順序は、順序のパターンによって決定される。
【０３０５】
〔例５５Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、機械が動作する間に計算され、前記少なくとも１つのモジュールが活性化させる前記順序は、１つ又は複数の順序のパターンの少なくとも一部によって決定される。
【０３０６】
〔例５６Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、機械が動作する間に計算され、前記少なくとも１つのモジュールが活性化させる前記順序は、１つ又は複数の最適電力使用計画の少なくとも一部に基づいて決定される。
【０３０７】
〔例５７Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、あらかじめ決定されて記憶されており、当該順序は、センサのフィードバックから少なくとも一部由来するものである。
【０３０８】
〔例５８Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、あらかじめ決定されて記憶されており、前記順序の実体は、前記モジュールに記憶された、あらかじめ計算されたデータに由来するものである。
【０３０９】
〔例５８Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、あらかじめ決定されて記憶されており、前記順序の実体は、前記モジュールに記憶された、あらかじめ計算されたデータに少なくとも一部由来するものである。
【０３１０】
〔例５９Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、あらかじめ決定されて記憶されており、前記順序の実体は、通信バスを介した外部モジュールに由来するものである。
【０３１１】
〔例５９Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、あらかじめ決定されて記憶されており、前記順序の実体は、１つ又は複数の通信バスを介した、１つ又は複数の外部モジュールに由来するものである。
【０３１２】
〔例６０Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、モジュールがコイルを活性化させる順序は、前記例のうちの１つ又は複数に基づいて決定されるか、前記例のうちの１つ又は複数に基づいて由来するものであるか、または、その両方である。
【０３１３】
〔例６１Ａ．１〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記活性化順序にしたがって電力を与えられたコイルの総数は、動作中にコイル総数からゼロまで変化し得る。
【０３１４】
〔例６１Ａ．２〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記活性化順序にしたがって電力を与えられた前記少なくとも１つの電磁コイルの総数は、動作中にコイル総数からゼロまで変化してよい。
【０３１５】
〔例６２Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つの電磁コイルの活性化の総数は、センサのフィードバックに基づいてもよいし、基づかなくてもよい。
【０３１６】
〔例６３Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械は、少なくとも１つの制御モジュールにおいて集中制御されている。
【０３１７】
〔例６４Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械は、独立して動作する１つ又は複数のモジュールにおいて分散制御されている。
【０３１８】
〔例６５Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械の制御は、２以上の所定のモジュールの間で仲裁される。
【０３１９】
〔例６６Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、１つ又は複数のモジュールが、前記電気機械の動作中に、当該電気機械の動作状態に略影響を与えることなく、個別に除去され、追加され、または置換される。
【０３２０】
〔例６７Ａ〕
前記〔例６６Ａ〕に係る電気機械において、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または、１０つのモジュールが、前記電気機械の動作中に、当該電気機械の動作状態に略影響を与えることなく、個別に除去され、追加され、または置換される。
【０３２１】
〔例６８Ａ〕
前記〔例６６Ａ〕に係る電気機械において、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または、１０つのモジュールが、前記電気機械の動作中に、当該電気機械の動作状態に略影響を与えることなく、個別に除去され、追加され、または置換される。
【０３２２】
〔例６９Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールのうちの１つ又は複数は、前記電気機械の電源が落ちている間に、個別に除去され、追加され、または置換される。
【０３２３】
〔例７０Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、それぞれのモジュールによって使用される前記少なくとも１つの動作パラメータのうちの１つ又は複数は、前記電気機械の動作中に、センサのフィードバックに少なくとも一部基づいて動的に調整される。
【０３２４】
〔例７１Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、それぞれのモジュールによって使用される前記少なくとも１つの動作パラメータのうちの１つ又は複数は、前記電気機械の動作中に動的に調整され、使用される調整方法は、機械学習のアルゴリズムを含んでもよいし、含まなくてもよい。
【０３２５】
〔例７２Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記電気機械の制御システムは、初期の出力または入力の回転軸に対して、時計回りおよび反時計回りの両方向でモータが動作することを許可する。
【０３２６】
〔例７３Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールのうちの１つ又は複数は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその両方で実装された１つ又は複数の安全システムをさらに含み、フィードバックベースのイベントが生じた場合、コイルの電源を自動的に落とす。
【０３２７】
〔例７４Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールのうちの１つ又は複数は、１つ又は複数のモジュールに対する１つ又は複数の拡張電源の安全遮断制御入力（external power safety cut-off control inputs）を含む。当該入力は、触覚スイッチ（tactile switches）またはデジタルタッチパネルまたは通信バスの形式をとり、当該遮断は、それぞれのモジュールにおいて初期の制御器をバイパス（bypass）するように設計されている。
【０３２８】
〔例７５Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールの１つ又は複数は、１つ又は複数のモジュールに対する１つ又は複数の拡張電源の安全遮断制御入力をさらに含み、当該入力は、触覚スイッチ、デジタルタッチパネル、通信バス、またはこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数であってよく、当該遮断は、前記少なくとも１つのモジュールの１つ又は複数において、初期の制御器をバイパスするように設計されている。
【０３２９】
〔例７６Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械は、前記少なくとも１つのモジュールは、コギング効果を弱めて効率を改善するために、当該モジュールに含まれるコイルからの逆起電力（back EMF）を検知する少なくとも１つのセンサをさらに含み、電力を遮断されたコイルの逆起電力は、動作中に、少なくとも１つのコイル制御ユニットに含まれるアナログデジタル変換器を用いて、速度の代表レンジ（representative range）で記録され、前記電力を遮断されたコイルは、前記逆起電力を略ネゲート（substantially negates）し、当該電力を遮断されたコイルと前記複数の磁石との間の磁力相互作用を無効化する電圧を与えられ、さらに、コギング効果を弱めるために、配列に含まれる１つ又は複数のコイルについて、前記手順を繰り返してもよい。
【０３３０】
〔例７７Ａ〕
前記例は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせで、いずれも実装される。
【０３３１】
〔例７８Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械は、前記少なくとも１つのモジュールは、当該少なくとも１つのモジュールに含まれるコイルに加わる電圧を検知する１つ又は複数のセンサをさらに含む。
【０３３２】
〔例７９Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械は、前記少なくとも１つのモジュールは、当該少なくとも１つのモジュールに流れる電流の流れを検知する１つ又は複数のセンサをさらに含む。
【０３３３】
〔例８０Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、当該少なくとも１つに含まれるコイルからの逆起電力を検知する１つ又は複数のセンサをさらに含む。
【０３３４】
〔例８１Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、前記電気機械が備えた前記１つ又は複数の回転子の絶対位置または相対位置を検知する１つ又は複数のセンサをさらに含む。
【０３３５】
〔例８２Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、当該少なくとも１つのモジュールの位置に関して、前記電気機械が備えた前記少なくとも１つの回転子の速度を検知する１つ又は複数のセンサをさらに含む。
【０３３６】
〔例８３Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、当該少なくとも１つのモジュールの周囲または前記電気機械の他の表面の周辺の熱温度（thermal temperature）を検知する１つ又は複数のセンサをさらに含む。
【０３３７】
〔例８４Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、少なくとも１つの磁界の強度、角度、および方向のうちの１つ又は複数を検知する１つ又は複数のセンサをさらに含む。
【０３３８】
〔例８５Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、前記少なくとも１つのモジュールは、振動を検知するために、加速度を検知する１つ又は複数のセンサをさらに含む。
【０３３９】
〔例８６Ａ〕
ここで開示された特徴を含む前記すべての例の１つ又は複数、またはこれらの組み合わせに係る電気機械を用いる方法。
【０３４０】
〔例８７Ａ〕
ここで開示された特徴を含む前記すべての例の１つ又は複数、またはこれらの組み合わせに係る電気機械を用いるシステム。
【０３４１】
〔例８８Ａ〕
ここで開示された特徴を含む前記すべての例の１つ又は複数、またはこれらの組み合わせに係る特徴を含むモジュール。
【０３４２】
〔例８９Ａ〕
ここで開示された特徴を含む前記すべての例の１つ又は複数、またはこれらの組み合わせに係る特徴を含む電気機械の制御システム。
【０３４３】
〔例９０Ａ〕
ここで開示された特徴を含む前記すべての例の１つ又は複数、またはこれらの組み合わせに係る特徴を含むモジュールの制御システム。
【０３４４】
〔例９１Ａ〕
前記すべての例のうちの１つ又は複数に係る電気機械において、少なくとも１つの適応制御が、機械学習のアルゴリズムである少なくとも１つのサポートベクトルマシン、ニューラルネットワークアルゴリズム、ファジーロジックアルゴリズムのうちの１つ又は複数を用いて、または、他の適当な適応制御技術を用いて、前記電気機械の動作中に最適化が実行されることによって実装されている。
【０３４５】
本開示は、ここで説明された特徴の実現可能な組み合わせを含むと、解釈されるべきである。
【０３４６】
説明された上記特徴の組み合わせによって、要請されているように、高い電力およびトルク密度で、幅広いパワーおよびＲＰＭレンジに対して電気モータが効率的に動作可能となる。また、標準的なコンポーネントの組み合わせが一緒に組み立てられ、電気モータの構成のレンジを与える。
【０３４７】
説明したアプローチ例は、ソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアの適当な組み合わせによって実行され、これらの特定の組み合わせに限定されない。ここで説明したアプローチ例を実現するコンピュータプログラム命令は、磁気ディスクまたは他の磁気メモリ、光ディスク（例えば、ＤＶＤ）または他の光メモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または他の適当なメモリ（フラッシュメモリ、メモリカードなど）などの、有形の（tangible）固定された（non-transitory）コンピュータ読み取り可能な記録媒体に具現されている。
【０３４８】
また、本開示は、特定の実施形態を参照して説明された。しかし、前述した実施形態以外の特定の形態で本開示を具現可能であることは、当業者には自明である。上記実施形態は、説明するためのものに過ぎず、限定するものと解釈すべきでない。本開示の範囲は、前述した説明よりむしろ添付の請求項によって与えられ、請求項の範囲に含まれる変形および等価なものは、ここに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０３４９】
【図１】本開示の一実施形態に係る電気モータの長手方向の断面図である。
【図２】図１に示される上記電気モータが備えた固定子の第１側面の不完全正面図である。
【図３】図１に示される上記電気モータが備えた固定子の第２側面の不完全正面図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る電磁コイルの部分切り取り図である。
【図５】一実施形態に係る、図１に示される上記電気モータが備えた回転子の正面図である。
【図６】一実施形態に係る、図１に示される上記電気モータが備えた回転子の正面図である。
【図７】図１に示される上記電気モータの電気および電子システムの概略図である。
【図８】一実施形態に係る上記固定子の導電領域におけるギャップ（間隙）を示す。
【図９】一実施形態に係る回転盤の構造を示す断面図である。
【図１０】一実施形態に係る２つの回転盤の構造を示す断面図である。
【図１１】一実施形態に係る３つの回転盤の構造を示す断面図である。
【図１２】一実施形態に係る回転盤およびコイルの構造を示す概略的上面図である。
【図１３】図１２に示される構造の透視図である。
【図１４】図１２および図１３に示される構造例を有する電気機械の一例である。
【図１５】一実施形態に係る回転盤およびコイルの構造における両側性の直線配置を示す側面図であり、直線構造における上記コイルに関して、磁石のレイアウトを示す。
【図１６】一実施形態に係る回転盤およびコイルの構造における単側性の直線配置を示す底面図であり、固定子とスライダとが含まれ、それぞれに対する運動方向を示す。
【図１７】図１６に示される回転盤およびコイルの構造における上記単側性の直線配置を示す断側面図であり、上記固定子における上記コイルの幾何学的位置を示す。
【図１８】一実施形態に係る、後端キャップを有さない、２つの磁気回転子と１つのコイル回転盤との間の磁力線の一例を示す側面図である。
【図１９】一実施形態に係る、鉄スチールの後端キャップを有する、２つの磁気回転子と１つのコイル回転盤との間の磁力線の一例を示す側面図である。
【図２０】一実施形態に係る、ハルバックアレイ（Halbach array）において位置合わせされた磁石から成る一番上の回転子を有する、２つの磁気回転子と１つのコイル回転盤との間の磁力線の一例を示す。
【図２１】一実施形態に係る、上記コイルが回路基板に搭載されている構成の等角図である。
【図２２】一実施形態に係る、電気機械に搭載された、図２１に示される上記回路基板の等角図である。
【図２３】一実施形態で用いられるＨブリッジスイッチトポロジーの一例を示す。
【図２４】一実施形態に係るモータ制御ユニット（Motor Control Unit；ＭＣＵ）、コイル制御ユニット（Coil Control Unit；ＣＣＵ）、コイル駆動制御機構の一例を示す。
【図２５】一実施形態に係るＣＣＵ機構を示す。
【図２６】一実施形態に係る、１：１：１の構成における１つ又は複数のＭＣＵおよびＣＣＵを示す。
【図２７】一実施形態に係る、１つのＣＣＵ（１：１：ｎの構成において１つ又は複数のＭＣＵによって制御されるもの）によって制御されるスイッチを示す。
【図２８】一実施形態に係る、複数のＣＣＵ（１：ｍ：ｎの構成において１つ又は複数のＭＣＵによって制御されるもの）によって制御されるスイッチを示す。
【図２９】制御器の構成例を示し、１：ｎの構成において、スイッチが１つ又は複数のＭＣＵによって直接制御される。
【図３０】一実施形態に係る、主制御装置を必要としないＣＣＵを示す。
【図３１】一実施形態に係る、単一のモータ制御ユニットが共通通信バスに接続され、上記コイル制御ユニットの１つ又は複数に接続されている構成を示す。
【図３２】一実施形態に係る、複数のモータ制御ユニットが共通通信バスに接続され、上記コイル制御ユニットの１つ又は複数に接続されている構成を示す。
【図３３】一実施形態に係る、それぞれのコイル制御ユニットが、他の全てのコイル制御のうちのいくつか又はすべてに直接接続されている構成を示す。
【図３４】一実施形態に係る、中央通信バス（トークン・リング）が用いられる構成を示す。
【図３５】一実施形態に係る、３つの冗長通信バスを備えた構成を示す。
【図３６】図１に詳細に示される上記電気機械のコンピュータ描画を示し、一実施形態に係る、適当な応用は、車両ホイールのハブにトラクションモータを含む。
【図３７】一実施形態に係る、既存の車両設計に含まれるサスペンションシステムに取り付けられた、図１に詳細に示される上記電気機械の写真を示す。
【図３８】車両のホイールハブの内側に取り付けられた、図３７に示される上記発電機を、異なる視点から写した写真を示す。
【図３９】図２２に示される上記発電機を備えたギアポンプを示す。
【図４０】一実施形態に係る、発電機の線形ソレノイド構成を写す写真である。
【図４１】一実施形態に係る、発電機の線形ソレノイド構成の概略上面図である。
【図４２】図４１に示される線形ソレノイド構成の概略部分側面図である。
【図４３】波形から電気エネルギーを利用するために適用される、一実施形態に係る、線形発電電気機械（linear generator electrical machine）の概略図である。
【図４４】一実施形態に係る、ＣＣＵおよびコイル駆動ユニットを含むモジュール設計の概略上面図である。
【図４５】図４４の切り取り上面図である。
【図４６】図４４に示されるモジュールの切り取り側面図であり、当該モジュールの内部機構および上記回転子の磁石のアライメントを示す。
【図４７】図４４に示されるモジュールの切り取り端面図である。
【図４８】一実施形態に係る、三相発電機の等角図である。
【図４９】図４８に示される実施形態のいくつかを重ね合わせることによって構成される、複数回転盤の実施形態である。
【図５０】一実施形態に係る、円形アレイに配置された磁石の形状の幾何学的特性を示す概略図である。
【図５１】一実施形態に係る、円形アレイに配置された円形磁石の形状の幾何学的特性を示す概略図である。
【図５２】一実施形態に係る、背中合わせで、共通回転シャフトを共有する２つの発電機から成る発電機の側面図である。
【図５３】図５２に示される発電機の側面図であり、当該実施形態は、共通磁気回転子を共有する。
【図５４】一実施形態に係る、磁石の総数が、コイルのステージ数が増加するにつれて減少することを示すグラフである。
【図５５】一実施形態に係る、トルクを比較したグラフである。
【図５６】一実施形態の電気抵抗により生じる電力ロスを比較したグラフである。
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月13日(2014.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械であって、
少なくとも１つの固定子と、
少なくとも１つの電磁コイルおよび少なくとも１つのスイッチを含み、前記少なくとも１つの固定子に取り付けられた少なくとも１つのモジュールとを備え、
前記電気機械における前記少なくとも１つのモジュールの量および構造は、１つ又は複数の動作パラメータに一部基づいて決定され、
前記少なくとも１つのモジュールは、独立して制御可能であり、
前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、および、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能であることを特徴とする電気機械。
【請求項２】
複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの回転子と、
複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの滑動部と、
複数の磁石が取り付けられた少なくとも１つの板状部材と、
のうちの１つをさらに備え、
前記少なくとも１つのモジュールは、前記回転子、前記滑動部、前記板状部材の各々が備えた前記複数の磁石と間隔を空けた関係にあり、
前記少なくとも１つの滑動部は、前記少なくとも１つの固定子と直線の関係にあり、
前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して回転する関係にあり、
前記少なくとも１つの板状部材または回転子は、前記少なくとも１つの固定子に対して可動する関係にあることを特徴とする請求項１に記載の電気機械。
【請求項３】
前記動作中の少なくとも１つの動作パラメータは、最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大出力、平均出力、最小出力、最大入力電圧、平均入力電圧、最小入力電圧、最大生成電圧、平均生成電圧、最小生成電圧、生成電圧の形状および周波数、ピーク入力電流、平均入力電流、最小入力電流、最大生成電流、平均生成電流、最小生成電流、最大トルク、平均トルク、最小トルク、トルク平滑度、活性化順序、加速率、保持角度の正確性の序列、角速度の分散の最小化、ブレーキ中の減速率、シャフトの直径、前記電気機械の最大半径、前記電気機械の最大長、前記電気機械の最大奥行き、前記電気機械の最大高、最大滑動距離、最小滑動距離、前記電気機械の最大重量、前記電気機械の最小重量、最大抵抗電力損失、および、ユニット冗長性および全体価格のうちの１つ又は複数から選ばれることを特徴とする請求項１または２に記載の電気機械。
【請求項４】
前記動作中の少なくとも１つの性能パラメータは、最大角速度、最大出力、生成中の出力電圧の偏差、要求生成電圧の維持、トルク平滑度、加速率、保持角度の正確性、角速度の分散の最小化、要求されたブレーキ中の減速率への適合度、最小抵抗電力損失、全体効率性、力率補正、機械的高調波消去、電気的高調波消去、再生成された出力電圧波形の正確性、および、生成周波数の正確性のうちの１つ又は複数から選ばれることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項５】
前記電気機械の荷重配分比に対する電力は、１キロワットあたり５から１０００、５から１０、１０から１００、１０から５００、１０から５０、２０から１０００、２０から５０、５０から１００、５０から５００、１００から５００、または、５００から１０００キログラムの間であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項６】
前記少なくとも１つの回転子の絶対位置または相対位置を検知する少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサ、少なくとも１つの電力コマンド、少なくとも１つの駆動、生成、ブレーキ、および保持のコマンドのうちの１つ又は複数を含む少なくとも１つのモードコマンド、および、少なくとも１つの回転方向コマンドのうちの１つ又は複数の入力に応答する少なくとも１つの制御システムとをさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項７】
前記少なくとも１つの制御システムは、駆動設定にあるか、前記少なくとも１つの駆動のモードコマンドを有しているか、であり、
前記少なくとも１つの制御システムは、運動を生成するために、前記少なくとも１つの電磁コイルにエネルギーを与えて磁石を吸引および反斥する、少なくとも１つのスイッチを駆動することを特徴とする請求項６に記載の電気機械。
【請求項８】
前記電気機械は、生成設定にあるか、電力を生成する少なくとも１つのモードコマンドを有しているか、であり、
前記少なくとも１つの制御システムは、１つ又は複数のコイルを外部の電力レールに接続する、少なくとも１つのスイッチを駆動することを特徴とする請求項６に記載の電気機械。
【請求項９】
前記電気機械は、ブレーキ設定にあるか、前記少なくとも１つのブレーキのモードコマンドを有しているか、であり、
前記少なくとも１つの制御システムは、前記少なくとも１つの電磁コイルの両端を反対側の運動に接続する、少なくとも１つのスイッチを駆動することを特徴とする請求項６に記載の電気機械。
【請求項１０】
前記電気機械は、保持設定にあるか、前記少なくとも１つの保持のモードコマンドを有しているか、であり、
前記少なくとも１つの制御システムは、運動を停止するために、前記少なくとも１つの電磁コイルにエネルギーを与えて磁石を吸引および反斥する、少なくとも１つのスイッチを駆動することを特徴とする請求項６に記載の電気機械。
【請求項１１】
動作中の前記少なくとも１つの制御システムは、動作期間において略連続的に、前記少なくとも１つの動作パラメータ、前記少なくとも１つの性能パラメータ、またはこれらの組み合わせに関して、動作の１つ又は複数の適当な効率モードを決定することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１２】
前記電気機械は、１立方メーターあたり１００から２００００、１００から２００、１００から５００、２５０から５００、５００から１０００、５００から２０００、１０００から１００００、１０００から５０００、２０００から５０００、５０００から１００００，５０００から１５０００、または、１００００から２００００キロワットの間の電力分布を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの動作パラメータ、前記少なくとも１つの性能パラメータ、および前記電気機械におけるこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数は、略実時間で再構成されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの制御システムは、前記コイルの少なくとも３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、または、１００％に対して、個別に制御を与えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１５】
前記モジュールのコイル活性化順序は、前記電気機械の動作中に計算され、モジュールが活性化する順序は、当該モジュールの配列における幾何学的位置に順番に基づくことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１６】
前記モジュールのコイル活性化順序は、前記電気機械の動作中に計算され、モジュールが活性化する順序は、センサフィードバックに基づくことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１７】
前記モジュールのコイル活性化順序は、前記電気機械の動作中に計算され、前記少なくとも１つのモジュールが活性化する順序は、１つ又は複数の順序パターンの少なくとも一部によって決定されることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１８】
活性化順序にしたがって電力を与えられる、前記少なくとも１つの電磁力コイルの総数は、動作中に、コイルの総数からゼロまで変化することを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項１９】
前記電気機械は、少なくとも１つの制御モジュールにおいて集中制御されることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項２０】
１つ又は複数のモジュールが、前記電気機械の動作中に、当該電気機械の動作状態に略影響を与えることなく、個別に除去され、追加され、または置換されることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の電気機械。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのモジュールは、動作中の少なくとも１つの動作パラメータ、動作中の少なくとも１つの性能パラメータ、およびこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数に少なくとも一部基づいて、再構成可能であり、
前記動作中の少なくとも１つの動作パラメータは、請求項３に列挙されたパラメータのうちの１つ又は複数から選択され、
前記動作中の少なくとも１つの性能パラメータは、請求項４に列挙されたパラメータのうちの１つ又は複数から選択されることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の電気機械。
【国際調査報告】
2014516240.tif 000068
2014516240.tif 000069
2014516240.tif 000070
2014516240.tif 000071
2014516240.tif 000072
2014516240.tif 000073