(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体から成る回転子と、
複数の受信コイルであって、該複数の受信コイルのうちの各受信コイルが、軸と、該複数の受信コイルのうちの他の各受信コイルの共鳴周波数とは異なる共鳴周波数とを有し、該複数の受信コイルのうちの各受信コイルが発生させる受信磁場が前記回転子を引き付けるように前記回転子に対して位置決めされている複数の受信コイルと、
送信コイルであって、該送信コイルが発生させる送信磁場の磁力線が前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの軸に実質的に平行に前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルを通過するように前記複数の受信コイルに対して位置決めされている送信コイルと、
前記送信コイルを制御して、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの共鳴周波数に対応する複数の異なる送信周波数において順に送信磁場を発生させることによって、各受信コイルに順に受信磁場を発生させるように構成された制御装置と、を備える電気モーターシステム。
【請求項２】
前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの軸が、回転子軸に実質的に平行な向き、及び、前記回転子軸に実質的に垂直な向きのうち一方から選択された向きを有する、請求項１に記載の電気モーターシステム。
【請求項３】
前記回転子が回転子軸周りに回転可能である、請求項１に記載の電気モーターシステム。
【請求項４】
前記複数の受信コイルが回転子軸周りに回転可能である、請求項１に記載の電気モーターシステム。
【請求項５】
複数のキャパシタであって、該複数のキャパシタのうちの各キャパシタが、前記複数の受信コイルのうちの一つの受信コイルに接続され、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの共鳴周波数を設定する、複数のキャパシタを更に備える請求項１に記載の電気モーターシステム。
【請求項６】
前記回転子が回転子空間内で回転し、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの第一部分が、前記回転子空間の第一面上に配置され、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの第二部分が、前記回転子空間の第一面に対向する前記回転子空間の第二面上に配置されている、請求項１に記載の電気モーターシステム。
【請求項７】
前記送信磁場の磁力線に平行な向きからの前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの軸の向きの逸脱の大きさに基づいて、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの軸の向きを変更する傾斜調整システムを更に備える請求項１に記載の電気モーターシステム。
【請求項８】
移動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸上構造、水上若しくは水中構造、宇宙構造、航空機、無人航空機、無人陸上車、水上艦、戦車、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造工場、建造物、義肢、人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ、生物医学的インプラント、ロボットアーム、及び、ナノロボットのうちの一つから選択されたプラットフォーム用の請求項１に記載の電気モーターシステム。
【請求項９】
電気モーターを動作させる方法であって、
複数の受信コイルにおいて送信磁場を受信することであって、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルが前記送信磁場の磁力線に実質的に平行な向きの軸を有し、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルが前記複数の受信コイルのうちの他の各受信コイルの共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を有し、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルが該受信コイルの共鳴周波数において前記送信磁場を受信することに応答して受信磁場を発生させ、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルが発生させる受信磁場が前記電気モーターの回転子を引き付けるように前記複数の受信コイルが前記電気モーターの回転子に対して位置決めされることと、
送信コイルを制御して、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの共鳴周波数に対応する複数の異なる送信周波数において順に送信磁場を発生させることによって、各受信磁場に順に受信磁場を発生させることと、を備える方法。
【請求項１０】
前記送信コイルを制御して送信磁場を発生させることが、一サイクルで前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルが受信磁場を発生させるように該一サイクルにわたって前記送信磁場の送信周波数を変更することを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記回転子が回転子空間内で回転し、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの第一部分が、前記回転子空間の第一面上に配置され、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの第二部分が、前記回転子空間の第一面に対向する前記回転子空間の第二面上に配置される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記送信磁場の磁力線に平行な向きからの前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの軸の向きの逸脱の大きさに基づいて、前記複数の受信コイルのうちの各受信コイルの軸の向きを変更することを更に備える請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記回転子が回転子軸周りに回転可能である、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の受信コイルが回転子軸周りに回転可能である、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記電気モーターが、移動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸上構造、水上若しくは水中構造、宇宙構造、航空機、無人航空機、無人陸上車、水上艦、戦車、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造工場、建造物、義肢、人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ、生物医学的インプラント、ロボットアーム、及び、ナノロボットのうちの一つから選択されたプラットフォーム用である、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に電気モーターシステムに係り、特に、ブラシレス電気モーターに関し、特に、平行コイルを備えたファントムモーターの方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モーター（電動機）は、電力を機械的力に変換するデバイスである。電気モーターは多様な応用に使用され得る。例えば、限定されることなく、電気モーターは、ファン、ポンプ、ツール、ディスクドライブ、ドリル、他のタイプのデバイスを駆動するのに使用され得る。電気モーターは多様な環境において使用され得る。例えば、電気モーターは、航空機や他の乗り物等の固定された又は移動する多様なプラットフォームにおける応用に使用され得る。
【０００３】
電気モーターは、航空機において使用され、航空機の多様な機能を行い得る。例えば、限定されることなく、航空機の電気モーターを用いて、飛行制御面を動かし、着陸装置を上げ下げし、又は、航空機の他の機能を行い得る。電気モーターの一般的な問題は、電気モーターのサイズ、コスト及び重量である。これらの要因を低減することが望まれている。
【０００４】
電気モーターの一種類はファントムモーターである。ファントムモーターは、ブラシレスモーターの一種である。ファントムモーターのトランスミッターは、振動する周波数を有する磁場を生じさせる。この磁場がモーターに動力を与え、モーターを制御する。磁場は、ファントムモーターの各コイルで直接生じる共鳴誘導結合によって、ファントムモーターに動力を与える。
【０００５】
ファントムモーターシステムにおけるファントムモーターの部品若しくはトランスミッター、又はこれら両方は、希望よりもコストがかかることが多い。そのコストは、一部にはパーツ数と、組み立てコストとに基づいたものとなる。例えば、組み立ては、コイルを巻くことや、ラミネート（積層体）を積むことを含む。
【０００６】
更に、ファントムモーターシステムの重量が、希望よりも重くなることが多い。鉄の磁心及び銅の巻線が、ファントムモーターシステムの重量に加わる。また、ファントムモーターシステムのこれら部品は、希望よりもサイズを大きくし、かさばるものにし得る。結果として、ファントムモーターシステムを使用可能な応用は、ファントムモーターシステムのサイズ、コスト、及び重量のうち一つ以上に基づいて制限され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、上述の問題、並びに他の考えられる問題のうち少なくとも一部を考慮した方法及び装置が望まれている。例えば、現状利用可能なファントムモーターシステムと比較してコストと重量とのうち少なくとも一方が低いファントムモーターシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例示的な一実施形態では、装置は、磁性体から成る回転子と、一組の受信コイルとを備える。一組の受信コイルは、送信コイルからの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸を有し、また、一組の共鳴周波数を有する。一組の受信コイルのうちの一受信コイルは、一組の受信コイルのうちの他の受信コイルとは異なる一組の共鳴周波数のうちの一共鳴周波数を有し、送信磁場が、受信コイルの共鳴周波数に対して選択された周波数を有する場合に、受信コイルが、回転子を引き付ける受信磁場を発生させるようにする。
【０００９】
他の例示的な実施形態では、電気モーターの動作方法が与えられる。送信コイルからの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸を有し且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルにおいて、送信磁場を受信する。一組の共鳴周波数のうちの一共鳴周波数は、一組の受信コイルのうち他の受信コイルのものと異なる。送信磁場が共鳴周波数に一致する選択周波数を有する場合に、受信磁場が、共鳴周波数を有する一組の受信コイルのうち一受信コイルにおいて発生する。受信磁場は、電気モーターの回転子を引き付ける。
【００１０】
本開示の多様な実施形態における特徴及び機能は、独立して達成可能であり、また、更なる他の実施形態において組み合わせ可能であり、更なる詳細は、以下の説明及び図面を参照して理解できるものである。
【００１１】
例示的な実施形態の特徴であると考えられる新規特徴は、添付の特許請求の範囲に与えられている。しかしながら、例示的な実施形態、好ましい使用形態、更なる課題、その特徴は、添付図面と共に本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、最も良く理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的な実施形態に係る電気モーターシステム環境のブロック図である。
【図２】例示的な実施形態に係るファントムモーターの図である。
【図３】例示的な実施形態に係るファントムモーターの平面図である。
【図４】例示的な実施形態に係るファントムモーターの一部の断面図である。
【図５】例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフである。
【図６】例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の位置の図である。
【図７】例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の位置の図である。
【図８】例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の位置の図である。
【図９】例示的な実施形態に係る回転子が移動するにつれた受信コイルの共鳴周波数を示すグラフである。
【図１０】例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数のグラフである。
【図１１】例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数のグラフである。
【図１２】例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフである。
【図１３】例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフである。
【図１４】例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフである。
【図１５】例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフである。
【図１６】例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフである。
【図１７】例示的な実施形態に係る電気モーターシステムの図である。
【図１８】例示的な実施形態に係る送信コイルに対する受信コイルの最初の向きの図である。
【図１９】例示的な実施形態に係る受信コイルについての傾斜した向きの図である。
【図２０】例示的な実施形態に係るファントムモーターの図である。
【図２１】例示的な実施形態に係る送信磁場の発生を示すフローチャートである。
【図２２】例示的な実施形態に係る電気モーターの動作を示すフローチャートである。
【図２３】例示的な実施形態に係る回転子及び電気モーターの位置を識別するためのプロセスのフローチャートである。
【図２４】例示的な実施形態に係る受信コイルの軸を整列させるためのプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
例示的な実施形態では、一以上の異なる検討事項を認識及び考慮している。例えば、例示的な実施形態は、ファントムモーターシステムのコスト、重量、サイズのうち少なくとも一つを低減する一方法として、コイルの数を減らすようにファントムモーターシステムを設計するということを認識及び考慮している。例えば、例示的な実施形態では、こうしたパラメータを低減し得る一方法として、送信コイルが発生させる外場をファントムモーターシステムのモーター部分の固定子の受信コイルと整列させるのに必要な送信コイルの数を減らすファントムモーターシステムを使用するということを認識及び考慮している。現状使用されているファントムモーターシステムは三つの送信コイルを有する。
【００１４】
そこで、例示的な実施形態は、モーターシステム用の方法及び装置を提供する。例示的な一例では、装置は、送信機と、ワイヤレス電気モーターとを備える。特に、ワイヤレス電気モーターはファントムモーターであり得る。
【００１５】
例えば、送信コイルの数を減らし得る一方法では、モーターの固定子の受信コイルの向きを選択する。例えば、受信コイルは、回転子の回転軸から半径方向（放射状）に配置され得る。つまり、コイルを通る軸が回転子の回転子軸に実質的に垂直になるように、コイルが配置され得る。例示的な実施形態は、このタイプの受信コイルの向きによって、単一の送信コイルが使用可能となることを認識及び考慮している。送信コイルは、回転軸に平行な向きを有し得る。
【００１６】
例示的な他の例では、電気モーターは、回転子と、一組の受信コイルとを有し得る。回転子は回転子軸周りに回転し、また、回転子は磁性体から成る。一組の受信コイルは、回転子軸に実質的に平行な向きの一組の軸を有する。受信コイルは、その一組のコイルについての一組の共鳴周波数を有する。例示的な例では、一組のコイルのうちの一コイルは、一組のコイルの他のコイルと異なる共鳴周波数を有し、送信磁場がコイルの共鳴周波数に対して選択された周波数を有する場合に、コイルが、回転子を引き付ける受信磁場を発生させるようになる。本願において、“一組”とは、一つ又は複数のものを意味する。例えば、一組の受信コイルは、一つ又は複数の受信コイルである。
【００１７】
例示的な例では、送信コイルに対する受信コイルの多様な向きは、受信コイルの軸が、送信コイルが発生させる送信磁場の磁力線と実質的に平行な向きになるように選択される。このようにして、受信コイルの向きは、送信コイルからワイヤレスで動力を受ける電気モーターの効率を増大させるように選択され得る。
【００１８】
図面、特に図１を参照すると、例示的な実施形態に係る電気モーターシステム環境のブロック図が示されている。この例示的な例では、電気モーターシステム環境１００は電気モーターシステム１０２を含む。
【００１９】
電気モーターシステム１０２は、プラットフォーム１０４と関連している。一つの部品が他の部品と“関連”しているとは、説明される例において、その関連性が物理的な関連性であるというものである。例えば、第一の部分が第二の部品と物理的に関連しているとは、第二の部品に固定されていること、第二の部品に結合されていること、第二の部品に取り付けられていること、第二の部品に溶接されていること、第二の部分に留められていること、第二の部品に接続されていること、また他の適切な方法で関連していることのうち少なくとも一つによるものであるとされ得る。また、第一の部品は、第三の部品を用いて第二の部品に接続され得る。また、第一の部品が、第二の部品の一部として形成されること、第二の部品の延長であること、又はその両方であることによっても、第二の部品に物理的に関連しているとされ得る。
【００２０】
この例示的な例では、プラットフォーム１０４は、多様な形態をとり得る。例えば、プラットフォーム１０４は、移動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸上構造、水上、水中構造、宇宙構造のうち一つから選択され得る。より具体的には、プラットフォームは、航空機、無人航空機、無人陸上車、水上艦、戦車、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造工場、建造物、義肢、人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ、生物医学的インプラント、ロボットアーム、ナノロボット、他の適切なプラットフォームであり得る。
【００２１】
図示されるように、電気モーターシステム１０２は、制御装置１０６及び電気モーター１０８を含む。例示的な例では、電気モーターシステム１０２は、ファントムモーターシステム１１０であり得て、その電気モーター１０８はファントムモーター１１２である。図示されるように、電気モーター１０８がファントムモーター１１２の形をとる場合、動力は、ワイヤレスでファントムモーター１１２に送られる。つまり、ファントムモーター１１２は、ファントムモーター１１２を動作させるための電力を供給する電力ケーブルやワイヤを有さない。
【００２２】
例示的な例では、制御装置１０６はトランスミッター１１４を含む。図示されるように、トランスミッター１１４は、電気モーター１０８の動作を制御する。例えば、トランスミッター１１４は、送信磁場１１８の形で動力を供給する送信コイル１１６を含む。
【００２３】
図示されるように、電気モーター１０８は、複数の異なる部品から成る。例示的な例では、電気モーター１０８は回転子１２０と、一組の受信コイル１２２と、一組のキャパシタ１２４と、筐体１２６とを含む。
【００２４】
回転子１２０は回転子軸１２８周りに回転する。回転子１２０は磁性体１３０から成る。磁性体１３０は、例示的な例において磁場を生じさせるあらゆる材料であり得る。磁性体１３０が発生させる磁場は、外部印加磁場に応答して生じる。
【００２５】
例示的な例では、一組の受信コイル１２２は一組の軸１３２を有する。図示されるように、一組の軸１３２は回転子軸１２８に対して実質的に平行に向けられる。一組の受信コイル１２２は、一組の共鳴周波数１３４を有する。
【００２６】
図示されるように、一組のキャパシタ１２４は、一組の受信コイル１２２に電気的に接続される。一組のキャパシタ１２４が一組の受信コイル１２２に接続される場合、一組のキャパシタ１２４は、一組の受信コイル１２２についての一組の共鳴周波数１３４を設定する。例示的な例では、受信コイルが共鳴周波数を有すると説明される場合、その説明は、受信コイルと、受信コイルに接続されたキャパシタとが、共鳴周波数を有する回路を形成することを意味する。
【００２７】
一組の受信コイル１２２が一組の共鳴周波数１３４についての異なる値を有するように、一組のキャパシタ１２４は異なる値を有し得る。例えば、一組の受信コイル１２２のうちの受信コイル１３６は、一組の受信コイル１２２のうちの他の受信コイルと異なる一組の共鳴周波数１３４のうちの共鳴周波数１３８を有する。つまり、受信コイル１３６が、キャパシタ１４０と共に、共鳴周波数１３８を有する回路を形成する。
【００２８】
例示的な一例では、一組の共鳴周波数１３４の各々が一意である。つまり、一組の共鳴周波数１３４のいずれもが、一組の共鳴周波数１３４のうちの他の共鳴周波数と同じ値を有さない。
【００２９】
図示されるように、一組の受信コイル１２２のうちの受信コイル１３６は、一組のキャパシタ１２４のうちのキャパシタ１４０に電気的に接続される。この例示的な例では、受信コイル１３６及びキャパシタ１４０は誘導回路を形成し、受信コイル１３６が共鳴周波数１３８を有するようになる。誘導回路はＬＣ回路である。例示的な例では、共鳴周波数１３８は、受信コイル１３６及びキャパシタ１４０によって形成されるＬＣ回路周辺のインピーダンスが略ゼロである周波数である。
【００３０】
この例示的な例では、送信磁場１１８が、受信コイル１３６の共鳴周波数１３８に対して選択された周波数を有する場合に、受信コイル１３６が、回転子１２０を引き付ける受信磁場１４２を発生させる。つまり、受信磁場１４２が回転子１２０の一部分を引き付けて、回転子１２０を回転させて、回転子１２０のその部分が受信コイル１３６に向けて移動するようになる。
【００３１】
選択された周波数１４４を有する送信磁場１１８は、受信磁場１４２を発生させる大きさを有し得る。特に、送信磁場１１８の選択された周波数１４４は、受信コイル１３６に受信磁場１４２を発生させる共鳴周波数１３８であり得る。選択された周波数１４４は、共鳴周波数１３８と同じ値を有し得る。
【００３２】
例示的な例では、共鳴周波数１３８は、受信コイル１３６が発生させる受信磁場１４２が、この例示的な例の回転子１２０を引き付けるのに十分なものとなる周波数である。例示的な例では、この引き付け（引力）は、回転子１２０が受信コイル１３６に向けて移動することを意味する。つまり、受信コイル１３６は固定されていて回転せず、回転子１２０が回転する。つまり、回転子１２０は回転子軸１２８周りに回転可能であり、一組の受信コイル１２２は固定位置を有する。この図示されている例では、一組の受信コイル１２２は、電気モーター１０８の固定子１４５の一部である。選択された周波数１４４を有する送信磁場１１８は、受信磁場１４２を発生させる大きさを有し得る。特に、送信磁場１１８の選択された周波数１４４は、受信コイル１３６に受信磁場１４２を発生させる共鳴周波数１３８であり得る。
【００３３】
このようにして、受信コイル１２２のそれぞれを、一組の受信磁場１４６（受信磁場１４２を含む）を発生させるように作動させる。一組の受信磁場１４６の発生は、回転子１２０が所望の方向に所望の速度で移動するようなものとなり得る。また、一組の受信磁場１４６の発生は、回転子１２０が所望のトルクを有するようにもし得る。
【００３４】
例示的な一例では、一組の受信コイル１２２のうちの複数の受信コイルを同時に作動させて、受信磁場１４６を同時に発生させ得る。複数の受信コイル１２２が、受信磁場１４６を同時に発生させる場合、それらの周波数における複数の受信磁場１４６は異なる大きさを有し得る。
【００３５】
この例示的な例では、送信磁場１１８についての送信周波数１４８は、一組の受信コイル１２２の全てが作動して一組の受信磁場１４６を発生させるように変化し得る。送信周波数１４８が一組の共鳴周波数１３４のうちの全ての共鳴周波数と等しくなるように時間と共に送信周波数１４８を変化させることが、サイクル１５０にわたって生じる。特に、サイクル１５０は、一組の受信コイル１２２を作動させて一組の受信磁場１４６を発生させるように、送信周波数１４８が変化する時間周期である。
【００３６】
図示されるように、筐体１２６は電気モーター１０８の部品を保持する構造である。例示的な例では、回転子１２０と、一組の受信コイル１２２と、一組のキャパシタ１２４のうち少なくともいずれかが、筐体１２６内に配置される。この例示的な例では、トランスミッター１１４は筐体１２６の外に配置される。
【００３７】
また、電気モーターシステム１０２は、傾斜調整システム１６０を含み得る。傾斜調整システム１６０は、一組の受信コイル１２２の向きを変更するデバイスである。このようにして、一組の軸１３２の向きを変更し得る。一組の軸１３２の向きの変更は、送信磁場１１８の磁力線１６４からの一組の軸１３２の逸脱の大きさに基づいたものとなり得る。一組の軸１３２の整列は、電気モーター１０８の動作中、電気モーター１０８の動作前、電気モーター１０８の動作後、又はこれらの組み合わせにおいて行われ得る。この向きの変更は、動作条件の変更に応答して電気モーター１０８の所望のレベルの性能が得られるように為され得る。
【００３８】
この例示的な例では、傾斜調整システム１６０は取り付けシステム１６６を含み得て、その取り付けシステム１６６に、一組の受信コイル１２２が移動可能に接続される。また、傾斜調整システム１６０が一組の受信コイル１２２の向きを能動的（アクティブ）に変更する場合、傾斜調整システム１６０はセンサーシステム１６８も含み得て、一組の受信コイル１２２の一組の軸１３２に対する送信磁場１１８の磁力線１６４の整列を検出する。また、傾斜調整システム１６０は、アクチュエータシステム１７０も含み得て、一組の受信コイル１２２の向きを変更して、一組の軸１３２の向きを変更する。
【００３９】
一組の軸１３２の向きの調整が受動的（パッシブ）に行われる場合、センサーシステム１６８及びアクチュエータシステム１７０は電気モーター１０８に必要ない。代わりに、一組の受信コイル１２２と相互作用する送信磁場１１８に応答して取り付けシステム１６６を移動させることによって、一組の受信コイル１２２が、それらの向きを変更し得る。
【００４０】
図１の電気モーターシステム環境１００の例示は、例示的な実施形態が実施可能な方法についての物理的又は構造的制限を意味するものではない。他の部品が、例示されている部品に加えて又は代えて、使用され得る。一部の部品は不必要となり得る。また、ブロックは、機能部品を例示するためのものである。例示的な実施形態を実施する場合には、一つ以上のブロックが、異なるブロックに結合され、分割され、又は、結合及び分割され得る。
【００４１】
例えば、制御装置１０６は、トランスミッター１１４を含む。図示されていないが、制御装置１０６は、トランスミッター１１４に動力を発生させる電源も含み得る。また、制御装置１０６は、トランスミッター１１４に加えて又は代えて、別のトランスミッターも含み得る。他の例では、電気モーター１０８に加えて又は代えて、一つ以上の電気モーターが電気モーターシステム１０２において使用され得る。例示的な他の例では、回転子１２０の引き付け（引力）は、回転子１２０が回転するのではなくて、受信コイル１３６が回転子１２０に向けて移動することを意味し得る。つまり、例示的な一部の例では、受信コイル１３６が回転子軸１２８周りに回転し得る一方で、回転子１２０は固定されていて回転しない。
【００４２】
次に、図２を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの図が示されている。この図示されている例では、ファントムモーター２００は等角図で示されている。ファントムモーター２００は、図１にブロックで示されるファントムモーター１１２の実施形態の一例である。
【００４３】
図示されるように、ファントムモーター２００は、三つの受信コイル、つまり、受信コイルＡ２０２と、受信コイルＢ２０４と、受信コイルＣ２０６とを有する。この例示的な例では、回転子２０８は筐体２１０の中に配置される。回転子２０８は、この例示的な例では透視図で示されている。
【００４４】
筐体２１０は、非導電性材料から成り得る。非導電性材料を筐体２１０に使用すると、振動磁場が受信コイルＡ２０２、受信コイルＢ２０４、及び受信コイルＣ２０６に到達することを低減又は防止し得る電流を減らすことができる。
【００４５】
例示的な例では、回転子２０８は回転子軸２１２周りに回転し得る。図示されるように、受信コイルＡ２０２は軸２１４を有し、受信コイルＢ２０４は軸２１６を有し、受信コイルＣ２０６は軸２１８を有する。これら受信コイルの軸は、それぞれの受信コイルの中心を通って延伸する。この例示的な例では、各受信コイルは、シリンダーを形成するように巻かれたワイヤ又は金属線を有し、そのシリンダーは、この図示されている例のシリンダーの中心を通って延伸する軸を有する。例示的な他の例では、コイルは、シリンダー以外の他の形状を有し得る。
【００４６】
軸２１４、軸２１６、及び軸２１８は、回転子軸２１２に対して実質的に平行に向けられる。更に、軸２１４、軸２１６、及び軸２１８は、互いに実質的に平行に向けられる。
【００４７】
また、この例示的な例では、各受信コイルは二つの部分を有する。図示されるように、受信コイルＡ２０２は第一部分２２０及び第二部分（図示せず）を有し、受信コイルＢ２０４は第一部分２２４及び第二部分２２６を有し、受信コイルＣ２０６は第一部分２２８及び第二部分２３０を有する。
【００４８】
図示されるように、受信コイルＡ２０２の第一部分２２０、受信コイルＢ２０４の第一部分２２４、及び、受信コイルＣ２０６の第一部分２２８は、回転子２０８の第一面２３２の上に配置される。受信コイルＡ２０２の第二部分（図示せず）、受信コイルＢ２０４の第二部分２２６、及び、受信コイルＣ２０６の第二部分２３０は、回転子２０８の第二面２３４の上に配置される。
【００４９】
より具体的には、受信コイルＡ２０２の第一部分２２０、受信コイルＢ２０４の第一部分２２４、及び、受信コイルＣ２０６の第一部分２２８は、回転子２０８を含む筐体２１０によって画定される空間の第一面の上に配置されている。同様に、受信コイルＡ２０２の第二部分（図示せず）、受信コイルＢ２０４の第二部分２２６、及び、受信コイルＣ２０６の第二部分２３０は、筐体２１０によって画定される空間の第二面の上に配置される。このようにして、受信コイルの第一部分及び第二部分は、互いに対向して配置されるが、受信コイルを通って延伸する軸に対して整列される。
【００５０】
例示的な例では、キャパシタは受信コイルに接続される。図示されるように、受信コイルＡ２０２はキャパシタＡ（図示せず）を有し、受信コイルＢ２０４はキャパシタＢ２４２を有し、受信コイルＣ２０６はキャパシタＣ２４４を有する。これらキャパシタが、各コイルについて共鳴周波数を設定する。図示されるように、各コイルが他のコイルの共鳴周波数の値とは異なる共鳴周波数の値を有するように、キャパシタは異なる値を有する。
【００５１】
この例示的な例では、受信コイルは平行な磁場ベクトルによって励磁され、即ち、受信コイルＡ２０２については磁場ベクトル２３６、受信コイルＢ２０４については磁場ベクトル２３８、受信コイルＣ２０６については磁場ベクトル２４０によって励磁される。これらの磁場ベクトルは、送信コイル（図示せず）によって発生し、対応する受信コイルに磁場を発生させる。このようにして、ファントムモーター２００に、ワイヤレスで動力が与えられる。
【００５２】
次に、図３を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの平面図が示されている。この図では、ファントムモーター２００の平面図は、図２の３‐３の方向の図で示されている。
【００５３】
この図では、回転子２０８は、第一端部３００及び第二端部３０２の両端を有する細長の回転子として示されている。この図に見て取れるように、キャパシタＡ３０４は受信コイルＡ２０２に接続される。
【００５４】
次に、図４を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの一部の断面図が示されている。この図示されている例では、ファントムモーター２００の一部の断面図は、図３の線４‐４に沿って見たものである。
【００５５】
この図では、受信コイルＡ２０２の第二部分４００が示されている。第一部分２２０は、空隙４０２が存在するように回転子２０８に対して位置決めされる。受信コイルＡ２０２の第二部分４００は、空隙４０４が存在するように回転子２０８に対して位置決めされる。空隙４０２及び空隙４０４は、筐体２１０によって画定される空間の一部である。つまり、例示される例では、受信コイルＡ２０２は、回転子２０８に接触しない。例示される例では、空隙４０２及び空隙４０４は可能な限り小さくされ得る。
【００５６】
また、第一部分２２０は、ワイヤ４０６によって第二部分４００に接続される。第一部分２２０をキャパシタＡ３０４を通して第二部分４００に接続することによって、回路が完成する。図示されるように、キャパシタＡ３４０は、受信コイルＡ２０２の第一部分２２０及び第二部分４００に直列に接続される。第一部分２２０は、具体的な実施形態に応じて、第二部分４００と同じ数の巻線又は異なる数の巻線を有し得る。
【００５７】
受信コイルＡ２０２が励磁されると、受信コイルＡ２０２は、受信コイルＡ２０２の第一部分２２０と第二部分４００との間に位置する空隙４０２と空隙４０４との間の空間内の回転子２０８を引き付ける磁場を発生させる。この空間を回転子空間と称することにする。図示されるように、受信コイルＡ２０２の励磁は、トランスミッター（図示せず）の送信コイルからの磁場によって生じる。
【００５８】
次に、図５を参照すると、例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフが示されている。図示されるように、グラフ５００は、図１のブロックに示される送信コイル１１６が発生させる送信磁場１１８等の、送信コイルが発生させる送信磁場についての送信周波数を示す。
【００５９】
この例示的な例では、グラフ５００は、送信周波数をｙ軸５０２に示し、時間をｘ軸５０４に示す。ｙ軸５０２の送信周波数は、図２の受信コイルＡ２０２、受信コイルＢ２０４、及び受信コイルＣ２０６に磁場を発生させる周波数を示す。ｘ軸５０４の時間は、回転子の回転周期を示す。この例示的な例では、ｘ軸５０４の各単位が、回転子が一回転する時間を表し、これは、周波数範囲に対して２サイクルである。
【００６０】
図示されるように、ΦＡ帯５０６は、受信コイルＡ２０２が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。ΦＢ帯５０８は、受信コイルＢ２０４が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。ΦＣ帯５１０は、受信コイルＣ２０６が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。
【００６１】
例示的な例では、図２〜図４に示される回転子２０８が回転するにつれて、送信磁場の共鳴周波数が変化する。この変化が、回転子２０８を回転させ、これは、整流とも称される。
【００６２】
送信コイルが発生させる磁場は、コイルの三つ全ての軸に対して平行であるが、受信コイルの周波数帯内の選択された周波数を有する受信コイルのみが磁場を発生させる。受信コイルが発生させる磁場は、送信磁場の周波数が受信コイルの共鳴周波数に近づくにつれて増大し、その周波数が受信コイルの共鳴周波数から離れるにつれて減少する。
【００６３】
この例では、線５１２は、ＡＢＣの位相順序での回転子２０８の回転について送信コイルが発生させる磁場の周波数を示す。この図示されている例では、Ａは、受信コイルＡ２０２を表し、Ｂは、受信コイルＢ２０４を表し、Ｃは、受信コイルＣ２０６を表す。
【００６４】
送信コイルによるこの送信パターンは、ＣＢＡの方向で回転子２０８を移動させるように繰り返され得る。この移動は、受信コイルが磁化されて磁場を発生させるシーケンスの半分の速さである角周波数で生じる。例えば、受信コイルがＡＢＣＡＢＣのシーケンス順で磁化される場合、回転子２０８の端部は、受信コイルと以下のように整列する：第一端部２００がＡと整列し、第二端部３０２がＢと整列し、第一端部３００がＣと整列し、第二端部３０２がＡと整列し、第一端部３００がＢと整列し、第二端部３０２がＣと整列する。このシーケンスは、回転子２０８が一回転すると完了する。この例では、回転子２０８の第一端部３００はＡＣＢのシーケンスに従い、これは、この例のコイルが磁化されるシーケンスとは逆方向である。
【００６５】
次に、図６〜図８を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の位置の図が示されている。図６には、例示的な実施形態に係る回転子の開始位置が示されている。図６では、回転子２０８は、コイルを作動させて磁場を発生させる前の開始位置にあると示されている。
【００６６】
例示的な例では、θは回転子２０８の位置である。初期位置では、θ＝０度であり、回転子２０８の第二端部３０２が、受信コイルＡ２０２と直接的に整列している。図示されるように、回転子２０８は矢印６００の方向に回転する。図示されるように、矢印６００は、回転子２０８の運動の角速度（ωｒｏｔｏｒ）を表す。この速度は、ラジアン／秒の単位で表され得る。
【００６７】
次に、図７には、例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の他の位置が示されている。この図では、回転子２０８は、θ＝２０度の位置へと矢印６００の方向に更に移動している。第二端部３０２は、受信コイルＡ２０２から離れて移動している。
【００６８】
図８では、例示的な実施形態に係るファントムモーターの回転子の他の位置が示されている。図示されるように、回転子２０８は、θ＝９０度の位置へと矢印６００の方向に更に移動している。この位置では、第二端部３０２は、受信コイルＡ２０２から四半回転して９０度移動している。回転子２０８が四半回転すると、回転子は、受信コイルＡと最も整列していない。
【００６９】
この図では、第二端部３０２は、受信コイルＡ２０２から最も離れて移動している。第二端部３０２がコイルＡ２０２から離れて移動すると、第一端部３００が受信コイルＡ２０２に向けて移動する。
【００７０】
共鳴周波数は、各受信コイルに関連するキャパシタによって設定されるが、回転子２０８の移動が、例示される例の受信コイルの共鳴周波数を変更し得る。つまり、コイル及びキャパシタによって設定された受信コイルの共鳴周波数が、回転子２０８が受信コイルに対して相対的に移動するにつれて、変化する。
【００７１】
次に、図９を参照すると、例示的な実施形態に係る回転子が移動するにつれた受信コイルの共鳴周波数を示すグラフが示されている。図示されるように、グラフ９０２のｘ軸９００は、回転子２０８の回転子位置θを度単位で示し、ｙ軸９０４は共鳴周波数を示す。
【００７２】
例示的な例では、ΦＡは、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数であり、ΦＢは、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数であり、ΦＣは、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数である。この例示的な例では、線９０６は、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数（ΦＡ）を表す。線９０８は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数（ΦＢ）を表し、線９１０は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数（ΦＣ）を表す。
【００７３】
グラフ９０２に見て取れるように、各受信コイルについての共鳴周波数は、回転子２０８の位置の関数として変化する。つまり、回転子２０８が変化して異なる位置に移動すると、各受信コイルについての共鳴周波数が変化する。
【００７４】
回転子２０８がθ＝９０度の位置にあると、回転子２０８の強磁性体は、受信コイルＡ２０２から最も離れていて、受信コイルＡ２０２の磁気インダクタンスＬは、最小値を有する。線９０６の共鳴周波数ΦＡは、ω＝（ＬＣ）−１／２で与えられ、θ＝９０度の時に最大である。
【００７５】
回転子２０８が受信コイル２０２Ａ２０２に向けて移動すると、受信コイルＡ２０２のインダクタンスＬが増大し、線９０６のΦＡが低下する。θ＝１８０度において、回転子２０８がコイルＡ２０２に最も近くなると、インダクタンスが最大値に達し、ΦＡが最小値に達する。回転子２０８が受信コイルＡ２０２を通り過ぎて、θ＝２７０度に向けて移動すると、図示されるように、線９０６のΦＡが再び上昇する。
【００７６】
例示的な例では、受信コイルＢ２０４は、受信コイルＡ２０２０用のキャパシタよりも大きなキャパシタに接続される。結果として、受信コイルＢ２０４についての線９０８のΦＢは、受信コイルＡ２０２についての線９０６のΦＡよりも低い共鳴周波数範囲で動作する。受信コイルＢ２０４は、受信コイルＡ２０２から１２０度の位置にあり、回転子２０８が二つの端部を有するので、線９０８のΦＢの上昇及び低下は、回転子２０８の運動の６０度分だけ、線９０６のΦＡより遅れる。
【００７７】
図示されるように、受信コイルＣ２０６は、受信コイルＡ２０２及び受信コイルＢ２０４用のキャパシタよりも大きなキャパシタに接続される。結果として、受信コイルＣ２０６についてのΦＣは、三つの受信コイルのうち最低の共鳴周波数範囲を有する。線９１０のΦＣの上昇及び低下は、線９０６のΦＡより１２０度遅れる。
【００７８】
次に、図１０を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数のグラフが示されている。この図では、グラフ１０００は、送信周波数に対する回転子の位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、ｘ軸１００２は回転子２０８についての回転子位置θを度単位で示し、ｙ軸１００４は共鳴周波数を示す。
【００７９】
図示されている例では、線１００６は、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数（ΦＡ）を表し、線１００８は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数（ΦＢ）を表し、線１０１０は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数（ΦＣ）を表す。線１０１２は、回転子２０８の異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の周波数を表す。送信コイルの周波数は、送信周波数とも称される。
【００８０】
この図では、送信周波数の変化が回転子２０８を回転させている。この図示されている例では、開始サイクルはＡＢＣである。
【００８１】
受信コイルが作動すると、その受信コイルは磁場を発生させる。受信コイルは、トランスミッターからエネルギーを受け取り、そのエネルギーを、受信磁場を発生させる電流に変換する。受信磁場は、受信コイルに向けて回転子２０８を引き付ける。
【００８２】
例えば、受信コイルＡ２０２に関して、受信コイルＡ２０２は、受信磁場を発生させるように作動し、回転子２０８を、θ＝０度又はθ＝１８０度のいずれか近い方に引き寄せる。
【００８３】
例示的な他の例では、トランスミッターは、回転子２０８についての回転子位置を知らない。線１０１２について時刻ｔ０（１０１４）に示されているように、トランスミッターは、受信コイルＡ２０２について可能な最高の共鳴周波数における送信周波数で送信コイルから送信磁場を送信し始める。
【００８４】
そして、線１０１２に図示されているように、送信周波数が低下する。時刻ｔ１（１０１６）において、線１０１２の送信周波数は、回転子２０８の現在の位置θに対応するコイルＡ２０２の共鳴周波数に達する。グラフ１０００では、θは略１４０度である。
【００８５】
受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数において、受信コイルＡ２０２が励磁されて、回転子２０８を引き付け始める。回転子２０８が受信コイルＡ２０２の近くに移動するにつれて、受信コイルＡ２０２の共鳴周波数は減少する。ファントムモーター２００に対する負荷が回転子のトルクを超えない限り、受信コイルＡ２０２の共鳴周波数が送信周波数と同じ速度で減少するのに十分な速さで、回転子２０８が受信コイルＡ２０２に向けて移動する。
【００８６】
時刻ｔ２（１０１８）において、線１０１２の送信周波数は、受信コイルＡ２０２について可能な最低共鳴周波数に達する。これと同時に、回転子２０８は、θ＝１８０度の位置の回転子２０８として、コイルＡ２０２と整列する。
【００８７】
送信周波数は低下し続けて、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数とは一致しないようになる。結果として、受信コイルＡ２０２がオフになり、受信磁場を発生させなくなる。今度は、送信周波数は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数と一致する。受信コイルＢ２０４が作動して、回転子２０８を引き付ける受信磁場を発生させる。回転子２０８は、受信コイルＢ２０４に最も近い位置であるθ＝２４０度に向けて移動する。
【００８８】
グラフ１０００の時刻ｔ３（１０２０）において、線１０１２に示される送信周波数は、受信コイルＢ２０４について可能な最低共鳴周波数に達する。これと同時に、回転子２０８が受信コイルＢ２０４と整列する。回転子２０８はθ＝２４０度にある。線１０１２に示されるように、送信周波数は低下し続ける。受信コイルＢ２０４はオフになり、磁場を発生させなくなる。
【００８９】
今度は、送信周波数は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数と一致する。結果として、受信コイルＣ２０６が作動して、回転子２０８が、受信コイルＣ２０６の最も近い位置に引き付けられる。回転子２０８は、θ＝３００度に向けて移動する。
【００９０】
時刻ｔ４（１０２２）において、線１０１２の送信周波数は、受信コイルＣ２０６について可能な最低共鳴周波数に達する。これと同時に、回転子２０８が、θ＝３００度の位置の回転子２０８として、コイルＣ２０６と整列する。
【００９１】
時刻ｔ４（１０２２）において、トランスミッターが、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数範囲の上限近くに送信周波数を切り替える。受信コイルＣ２０６はオフになり、受信コイルＡ２０２が作動する。今度は、回転子２０８が、回転子２０８についてθ＝３６０度である受信コイルＡ２０２の次の位置に引き付けられる。そして、時刻ｔ５（１０２４）に達すると、サイクルが繰り返される。
【００９２】
次に、図１１を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数のグラフが示されている。この図では、グラフ１１００は、送信周波数に対する回転子位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、ｘ軸１１０２は、回転子２０８についての回転子位置θを度単位で表し、ｙ軸１１０４は共鳴周波数を表す。
【００９３】
図示されている例では、線１１０６は、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数（ΦＡ）を表し、線１１０８は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数（ΦＢ）を表し、線１１１０は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数（ΦＢ）を表す。線１１１２は、回転子２０８の異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の送信周波数を表す。
【００９４】
グラフ１１００は、回転子２０８の初期位置θが受信コイルＡ２０２の位置よりも僅かに進んでいる際の開始サイクルを示す。この例では、線１１１２に示されるように、送信周波数は、時刻ｔ０（１１１４）において受信コイルＡ２０２について可能な最高共鳴周波数で開始し、減少していく。時刻ｔ１（１１１６）では、送信周波数は、受信コイルＡ２０２の現状での共鳴周波数に一致している。
【００９５】
この例では、回転子２０８は、θ＝２２０度の位置にある。結果として、最初、回転子２０８は、θ＝１８０度の受信コイルＡ２０２に向けて戻されるように引き寄せられる。
【００９６】
時刻ｔ２（１１１８）において、線１１１２に示されるように、送信周波数は、受信コイルＡ２０２について可能な最低共鳴周波数に達する。また、時刻ｔ２（１１１８）において、回転子２０８は、受信コイルＡ２０２と整列して、θ＝１８０度にある。
【００９７】
線１１１２の送信周波数は低下し続けて、受信コイルＡ２０２の共鳴周波数とは一致しないようになる。結果として、受信コイルＡ２０２はオフになり、受信磁場を発生させなくなる。
【００９８】
今度は、送信磁場の送信周波数は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数と一致する。受信コイルＢ２０４が作動して、回転子２０８が、回転子２０８についてθ＝２４０度である受信コイルＢの最も近い位置に引き付けられる。図示されるように、θ＝２４０度は、回転子２０８の現状の位置から進んでいる位置である。結果として、回転子２０８は、その初期の逆行移動を停止して、図６に示されるように、矢印６００の方向に進み始める。この例の逆行移動は、回転子２０８の所望の移動と逆方向の回転子２０８の移動である。
【００９９】
続いて、回転子２０８が進み、図５に示されるように、送信周波数が、高周波数から低周波数、そして高周波数にジャンプして戻るサイクルを続ける。例えば、時刻ｔ３（１１２０）において、受信コイルＢ２０４が作動しなくなり、受信コイルＣ２０６が作動する。時刻ｔ４（１１２２）において、送信周波数がジャンプして、受信コイルＣ２０６が作動しなくなり、受信コイルＡ２０２が作動し、時刻ｔ５（１１２４）においてサイクルが終了する。
【０１００】
次に、図１２を参照すると、例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間のグラフが示されている。図示されているように、グラフ１２００は、送信コイルが発生させる送信磁場についての送信周波数を示す。
【０１０１】
この例示的な例では、グラフ１２００は、ｙ軸１２０２に送信周波数を示し、ｘ軸１２０４に時間を示す。ｙ軸１２０２の送信周波数は、受信コイルＡ２０２、受信コイルＢ２０４、受信コイルＣ２０６に磁場を発生させる周波数を示す。ｘ軸１２０４の時間は、回転子の回転周期を示す。
【０１０２】
図示されるように、ΦＡ帯１２０６は、受信コイルＡ２０２が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。この例では、ΦＢ帯１２０８は、受信コイルＢ２０４が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲であり、ΦＣ帯１２１０は、受信コイルＣ２０６が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。
【０１０３】
図示されているように、線１２１２は、回転子２０８について送信コイルが発生させる磁場の周波数を示す。線１２１２の送信周波数が変化する様子は、送信周波数のジャンプを示し、図５の送信周波数についての線５１２と比較して、より複雑である。線１２１２に示される送信周波数は、図５の線５１２の送信周波数と比較してより効率的なファントムモーター２００の動作を生じさせる。線１２１２に従う送信周波数を用いることで、回転子２０８を回転させるのに用いられない又は回転子２０８の逆回転を生じさせる送信周波数は減る。
【０１０４】
次に、図１３を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフが示されている。この図では、グラフ１３００は、送信周波数に対する回転子位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、ｘ軸１３０２は、回転子２０８についての回転子位置θを度単位で示し、ｙ軸１３０４は共鳴周波数を示す。
【０１０５】
図示されている例では、線１３０６は、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数（ΦＡ）を表し、線１３０８は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数（ΦＢ）を表し、線１３１０は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数（ΦＣ）を表す。線１３１２は、回転子２０８について異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の送信周波数を表す。
【０１０６】
グラフ１３００において、線１３１２は、図１２の線１２１２に示されるのと同じ周波数サイクルを有する。この例示的な例では、線１３１２は、図１０の線１０１２よりも不連続である。
【０１０７】
送信周波数の変化のサイクルは、その周波数が受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数の上にある時刻ｔ０（１３１４）において開始し、時刻ｔ１（１３１６）において受信コイルＡ２０２の共鳴周波数に減少する。線１３１２は、時刻ｔ２（１３１８）において、θ＝１８０度における回転子２０８の位置での受信コイルＡ０２の最小共鳴周波数から、θ＝１８０の回転子２０８の位置での受信コイルＢ２０４の共鳴周波数に直接ジャンプする。
【０１０８】
時刻ｔ３（１３２０）において、送信周波数は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数に低下する。時刻ｔ４（１３２２）において、送信周波数は、受信周波数２０２についての共鳴周波数に増大し、時刻５（１３２４）においてサイクルが完了する。
【０１０９】
線１３１２の送信周波数の変化に関して、受信コイルＡ２０２に、受信コイルＡ２０２の共鳴周波数に近い送信周波数で磁場を発生させ続けるのに時間が無駄にされない。代わりに、受信コイルＢ２０４が直ちに回転子２０８を進めるように引き付け始める。
【０１１０】
同様に、時刻ｔ３（１３２０）における受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数から受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数への線１３１２の送信周波数の転移は、直ちに回転子を引き付けて、受信コイルＣ０６に向けて移動させる。時刻ｔ４（１３２２）における受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数から受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数への送信周波数の転移は、直ちに受信コイルＡ２０２の実際の共鳴周波数に一致し、順方向トルクを発生させて、回転子２０８を受信コイルＡ２０２に向けて移動させる。
【０１１１】
図１４には、例示的な実施形態に係る送信磁場についての送信周波数・対・時間を示すグラフが示されている。この図示されている例では、グラフ１４００は、送信コイルが発生させる送信磁場についての送信周波数を示す。
【０１１２】
この例示的な例では、グラフ１４００は、ｙ軸１４０２に送信周波数を示し、ｘ軸１４０４に時間を示す。ｙ軸１４０２の送信周波数は、受信コイルＡ２０２、受信コイルＢ２０４、及び受信コイルＣ２０６に磁場を発生させる周波数を示す。ｘ軸１４０４の時間は、回転子の回転の周期を示す。
【０１１３】
図示されるように、ΦＡ帯１４０６は、受信コイルＡ２０２が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。この例では、ΦＢ帯１４０８は、受信コイルＢ２０４が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲であり、ΦＢ帯１４１０は、受信コイルＣ２０６が励磁されて磁場を発生させる周波数範囲である。
【０１１４】
上述の送信周波数の例は、ＡＢＣ位相シーケンスを用いたファントムモーター２００について説明されている。場合によっては、ファントムモーター２００は、複数の方向で動作し得る。ファントムモーター２００が双方向性モーターである場合、ＣＢＡのシーケンス順が使用され得る。図示されているように、線１４１２は、ＣＢＡのシーケンス順を用いた回転子２０８について送信コイルが発生させる磁場の周波数を示す。
【０１１５】
図示されているように、略０から略０．５までの回転子周期である第一サイクルにおいて、線１４１２の送信周波数は、受信コイルＡ２０２について可能な最高共鳴周波数において開始する。回転子２０８が受信コイルＡ２０２との整列から略９０度外れると、この送信周波数が受信コイルＡ２０２を作動させる。略０．５の回転子周期において開始する後続のサイクルは、受信コイルＢ２０４と整列している回転子に対応する受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数にある線１４１２の送信周波数で開始する。
【０１１６】
次に、図１５を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフが示されている。この図では、グラフ１５００は、送信周波数に対して回転子位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、ｘ軸１５０２は、回転子２０８についての回転子位置θを度単位で示し、ｙ軸１５０４は共鳴周波数を示す。
【０１１７】
図示されている例では、線１５０６は、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数（ΦＡ）を表し、線１５０８は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数（ΦＢ）を表し、線１５１０は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数（ΦＣ）を表す。線１５１２は、回転子２０８の異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の送信周波数を表す。
【０１１８】
グラフ１５００において、線１５１２は、送信周波数についてＣＢＡのサイクルを用いた回転子２０８の異なる位置における送信周波数を示す。線１５１２は、ＣＢＡの位相シーケンスにおいて回転子２０８を移動させる一サイクルを示す。
【０１１９】
線１５１２において、送信周波数は、時刻ｔ０（１５１４）から時刻ｔ１（１５１６）まで減少する。時刻ｔ１（１５１６）において、線１５１２の周波数は、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数に一致する。この例では、回転子２０８は、回転子２０８についてθ＝１８０度である受信コイルＡ２０２に最も近い位置に引き付けられる。
【０１２０】
線１５１２に見て取れるように、送信周波数は減少し続ける。時刻ｔ２（１５１８）において、線１５１２の送信周波数は、受信コイルＡ２０２について可能な最低共鳴周波数に達する。
【０１２１】
ＣＢＡのシーケンス方向で移動し続ける回転子２０８について、線１５１２の送信周波数は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数にジャンプする。最高の共鳴周波数は、θ＝１８０度の位置の回転子２０８に対応する。この送信周波数は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数範囲の上限に近い。
【０１２２】
例示的な例では、受信コイルＣ２０６が作動する。回転子２０８が、受信コイルＣ２０６に引き付けられる。回転子２０８はθ＝１２０度に向けて移動する。グラフ１５００に示されているように、線１５１２の送信周波数が時刻ｔ２（１５１８）から時刻ｔ３（１５２０）まで低下すると、回転子２０８は、θ＝１２０度の位置に引き付けられ続ける。時刻ｔ３（１５２０）において、送信周波数は、受信コイルＣ２０６について可能な最低共鳴周波数に達する。線１５１２の送信周波数は、θ＝１２０度である回転子２０８の位置に対応する受信コイルＢ２０４の共鳴周波数にジャンプする。この送信周波数は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数の上限に近く、受信コイルＢ２０４が作動する。
【０１２３】
回転子２０８は、θ＝６０度の回転子２０８の位置である受信コイルＢの最も近い位置に引き付けられる。線１５１２に見て取れるように、送信周波数が時刻ｔ３（１５２０）から時刻ｔ４（１５２２）まで低下すると、回転子２０８がこの位置に引き付けられ続ける。時刻ｔ４（１５２２）において、線１５１２の送信周波数は、受信コイルＢ２０４について可能な最低共鳴周波数に達する。
【０１２４】
線１５１２に示される送信周波数は、時刻ｔ４（１５２２）において、θ＝６０度の位置の回転子２０８に対応する受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数にジャンプする。この送信周波数は、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数の上限に近い。受信コイルＡ２０２が作動し、回転子２０８が、回転子２０８についてのθ＝０度の受信コイルＡ２０２の最も近い位置に引き付けられる。線１５１２の送信周波数が時刻ｔ４（１５２２）から時刻ｔ５（１５２４）まで低下すると、回転子２０８はこの位置に引き付けられ続ける。グラフ１５００に示されるサイクルは、ＣＢＡの位相シーケンスで繰り返される。
【０１２５】
次に、図１６を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルについての共鳴周波数を示すグラフが示されている。この図では、グラフ１６００は、送信周波数に対する回転子位置の関数として共鳴周波数を示す。図示されるように、ｘ軸１６０２は、回転子２０８についての回転子位置θを度単位で示し、ｙ軸１６０４は共鳴周波数を示す。
【０１２６】
図示されている例では、線１６０６は、受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数（ΦＡ）を表し、線１６０８は、受信コイルＢ２０４についての共鳴周波数（ΦＢ）を表し、線１６１０は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数（ΦＣ）を表す。線１６１２は、回転子２０８の異なる位置において送信コイルが発生させる送信磁場の送信周波数を表す。
【０１２７】
グラフ１６００において、線１６１２は、送信周波数についてＣＢＡのサイクルを用いた回転子２０８の異なる位置における送信周波数を示す。グラフ１６００の線１６１２は、所望の方向に移動する前に回転子２０８がその回転子２０８の所望の回転方向と逆方向に移動する逆行ＣＢＡ開始サイクルを示す。
【０１２８】
図１６は、初期回転子位置が、第一の受信コイルＡ２０２の位置の後ろではなくて僅かに前である場合に、同じシーケンスの送信周波数がどのようにしてモーターを始動させるのかを示す。この例示的な例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間中の初期逆行運動の後に、回転子がＣＢＡの方向に連続的に移動する。
【０１２９】
送信周波数は、時刻ｔ０（１６１４）における受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数程度の周波数から、時刻ｔ１（１６１６）における受信コイルＡ２０２についての共鳴周波数に低下する。送信周波数は、時刻ｔ１（１６１６）から時刻ｔ２（１６１８）まで減少する。時刻ｔ２（１６１８）において、送信周波数は、受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数に低下する。時刻ｔ２（１６１８）から時刻ｔ３（１６２０）まで、送信周波数は減少する。
【０１３０】
時刻ｔ３（１６２０）において、送信周波数は、受信コイルＢ２０４の共鳴周波数にジャンプして、時刻ｔ４（１６２２）まで減少する。時刻ｔ４（１６２２）において、送信周波数は、コイルＡ２０２についての共鳴周波数にジャンプする。送信周波数は、サイクルが終わる時刻ｔ５（１６２４）まで減少する。
【０１３１】
次に、図１７を参照すると、例示的な実施形態に係る電気モーターシステムの図が示さされている。図示されるように、電気モーターシステム１７００は、図１にブロックで示される電気モーターシステム１０２の実施形態の一例である。
【０１３２】
図示されるように、電気モーターシステム１７００は送信コイル１７０２及びファントムモーター１７０４を含む。ファントムモーター１７０４は、有効領域１７１２及び有効領域１７１４内の何処においても使用され得る。ファントムモーター１７０４についての有効領域は、送信コイル１７０２が発生させる送信磁場のベクトルが、送信磁場に応答して受信コイルが発生させる受信磁場の所望のレベルを与える領域である。例えば、有効領域１７１２及び有効領域１７１４は、ファントムモーター１７０４が、そのファントムモーター１７０４の動作に対する所望の速度、トルク、他のパラメータのうち少なくとも一つを有して回転する領域であり得る。
【０１３３】
上限及び下限の距離に関して、送信コイル１７０２に対する有効領域１７１２と有効領域１７１４の各々は、許容可能なトルクリップルについての下限を有する。この例では、下限は、任意の二つの受信コイル間の距離の略二倍である。この例示的な例では、距離に対する上限は、送信コイルによって形成される磁気双極子の大きさと、所望のトルクを生じさせるのに受信コイルにおいて必要とされる最小磁場強度とによって決定される。磁場強度は、磁気双極子の大きさに比例し、送信コイルからの距離の三乗に反比例し、また、受信コイルの位置と送信コイルの“磁気赤道”との間の角度に依存して１から２の間の値を有する係数に反比例する。
【０１３４】
送信コイル１７０２に対するファントムモーター１７０４の位置決めは、現状使用されているファントムモーターと比較して、あまり制約されない。また、ファントムモーター１７０４における受信コイルの向きも、現状利用されているファントムモーターと比較して、あまり制約されない。
【０１３５】
送信コイルをファントムモーターから離して配置できるので、ファントムモーター１７０４は多様な応用において使用され得る。例えば、ファントムモーター１７０４は、翼の表面にファスナを取り付けるロボットに配置され得る。
【０１３６】
ファントムモーター１７０４が有効領域１７１２又は有効領域１７１４内に配置されるように位置決めされた送信コイル１７０２から、ファントムモーター１７０４に動力が送られ得る。このようにして、扱いにくいケーブル及びその支持構造を省くことができる。ケーブルの必要性がなくなることで、翼にファスナを取り付ける速度を上昇させ得る。
【０１３７】
例示的な一例では、ファントムモーター１７０４及び送信コイル１７０２は互いに相対的に移動し得る。こうした移動は、ファントムモーター１７０４と送信コイル１７０２との間の距離及び向きの変化を含み得る。この例示的な例では、一つ以上の追加の送信コイルを用いて、ファントムモーター１７０４に動力を与える適切な向きの磁場を発生させ得る。
【０１３８】
次に、図１８及び図１９を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの受信コイルの調整の図が示されている。まず、図１８を参照すると、例示的な実施形態に係る送信コイルに対する受信コイルの初期向きの図が示されている。
【０１３９】
この例示的な例では、電気モーターシステムの受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、受信コイルＣ１８０４、及び送信コイル１８０６が示されている。他の部品は、例示的な実施形態に係る受信コイルが調整される方法を説明するのに邪魔になるので、図示していない。
【０１４０】
図示されるように、受信コイルＡ１８００は軸１８０８を有し、受信コイルＢ１８０２は軸１８１０を有し、受信コイルＣ１８０４は軸１８１２を有する。これらの軸は、回転子軸１８１４に実質的に平行であるとして示されている。回転子軸１８１４は、回転子（図示せず）がその周りで回転する軸である。
【０１４１】
この例示的な例に示されるように、送信コイル１８０６が発生させる送信磁場１８１６は、受信コイルに対する所望のレベルの動力を与えない磁場である。この例示的な例では、送信コイル１８１６は磁力線１８１８を有する。磁力線１８１８は、軸１８０８、軸１８１０、軸１８１２に実質的に平行ではない。結果として、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４による受信磁場の発生は、望まれるほど効率的なものではなくなり得る。
【０１４２】
次に、図１９を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルの傾斜した向きの図が示されている。この例では、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４が、図１８の元々の向きと比較して、送信磁場１８１６の磁力線１８１８に対するより良い整列を与えるように傾斜している。この例示的な例では、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２は回転子軸１８１４に実質的に平行ではない。一方で、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２は、磁力線１８１８に実質的に平行になるように向けられている。
【０１４３】
例えば、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２の角度は、９０度に近いか、又は、９０度に等しくなり得る。この向きでは、コイル軸の平均方向は回転子軸１８１４に平行である。軸の角度が９０度に等しい場合、その方向は平行ではなくなり得る。つまり、コイル軸の軸１８０８、軸１８１０、軸１８１２は、回転軸１８１４周りに対称であり、各コイル軸は、回転子軸１８１４と同一平面上にある。
【０１４４】
例示的な例では、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２の各々は、各受信コイルの位置における送信磁場１８１６の磁力線１８１８と実質的に平行であり、送信磁場１８１６は、回転子（図示せず）の位置において回転子軸１８１４に実質的に平行である。
【０１４５】
他の例示的な例では、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４が送信コイル１８０６の“磁気赤道”に近い場合、又は、送信コイル１８０６から受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、受信コイルＣ１８０４までの距離が任意の二つの受信コイル間の距離の略二倍よりも大きい場合、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２は回転子軸１８１４に実質的に平行である。受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４が送信コイル１８０６により近い場合、特に、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４が、送信コイル１８０６の一方又は他方の極により近い場合、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２は、図１８に示される向きからより大きな傾斜を有し得る。受信コイルの軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２の平均方向は、依然として回転子軸１８１４に平行であり、各受信コイルの軸は、回転子軸１８１４と同一平面上にある。
【０１４６】
これらの例示的な例では、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４の向きは、回転子が回転する動作の前、間、又は後に変更され得る。向きの変化は、受動的又は能動的に生じ得る。
【０１４７】
例えば、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４は、送信磁場１８１６に応答してこれらの受信コイルが向きを変更することを可能にする傾斜調整システムに関連し得る。つまり、送信磁場１８１６が、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４の向きを変更する力を与える。このようにして、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２が、電気モーターのより効率的な動作を提供するように変更された向きを有し得る。
【０１４８】
他の例では、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４の向きを、傾斜調整システムによって能動的に変更し得る。例えば、傾斜調整システムは、向きを変更するように受信コイルを移動させるアクチュエータシステムを含み得る。
【０１４９】
このようにして、傾斜調整システムは、送信磁場の磁力線からの一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、これら受信コイルの一組の軸の向きを変更する傾斜調整システムとなり得る。
【０１５０】
更に、例示的な一部例では、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２の向きが異なり得る。つまり、磁力線１８１８が、受信コイルＡ１８００、受信コイルＢ１８０２、及び受信コイルＣ１８０４を通って延伸し、また、軸１８０８、軸１８１０、及び軸１８１２のそれぞれに対して整列している様子に依存して、軸１８０８が、軸１８１０又は軸１８１２とは異なる向きを有し得る。
【０１５１】
次に、図２０を参照すると、例示的な実施形態に係るファントムモーターの図が示されている。図示されるように、ファントムモーター２０００は、図１のブロックに示されるファントムモーター１１２の実施形態の一例である。図示されるように、ファントムモーター２０００は、受信コイルＡ２００２、受信コイルＢ２００４、及び受信コイルＣ２００６を含む。更に、ファントムモーター２０００は、回転子２００８を含む。
【０１５２】
図示されるように、受信コイルＡ２００２、受信コイルＢ２００４、及び受信コイルＣ２００６は、他の例に示されるようなシリンダー形状を有していない。代わりに、非シリンダー状のコイルが、受信コイルＡ２００２、受信コイルＢ２００４、及び受信コイルＣ２００６に使用されている。
【０１５３】
これら受信コイルは、弧またはリングの一部の形状をしている。この構成及び他の構成を用いて、ファントムモーター２０００の空間を効率的に利用することができる。更に、受信コイルＡ２００２、受信コイルＢ２００４、及び受信コイルＣ２００６の弧形状は、回転子２００８が運動する範囲のより大きな部分に広がり得る。
【０１５４】
このようにして、材料及びエネルギーがより効率的に使用され得る。また、このタイプの形状の受信コイルＡ２００２、受信コイルＢ２００４、及び受信コイルＣ２００６は、ファントムモーター２０００の動作時におけるトルクリップルを減らし得る。
【０１５５】
他の部品も存在しているが、この図には示していない。例えば、ファントムモーター２０００は、キャパシタ、筐体、この図に示されていない他の部品も含む。回転子２００８は、図６の回転子２０８と実質的に同じサイズ及び形状を有する。この例では、受信コイルＡ２００２、受信コイルＢ２００４、及び受信コイルＣ２００６によって、回転子２０００８の一部が隠れている。
【０１５６】
図２〜図２０のファントムモーターの図及びファントムモーターの動作を示すグラフは、例示的な実施形態に係る他のファントムモーターの実施を制限するものではない。例えば、図２及び図４では、受信コイルが回転子２０８の両側に部分を有しているが、他の例示的な例では、受信コイルは、回転子２０８の一方の側のみに配置され得る。このようにして、ファントムモーターのコストが削減され得る。回転子２０８の一方の側のみにコイルを有することで生じ得るトルクのねじれの増大を考慮するように、回転子軸、又はベアリング、又はそれら両方が設計され得る。
【０１５７】
他の例では、図面に示される三つの受信コイル以外の数のコイルが使用され得る。例えば、四つの受信コイル、六つの受信コイル、又は他の数の受信コイルが使用され得る。
【０１５８】
また、制御装置が、送信周波数が変化するサイクル周期を変更し得る。このようにして、モーターの速度を制御し得る。例えば、制御装置は、電気モーターを始動させる際に徐々に速度が上昇し、電気モーターを停止させる際に徐々に速度が減少するようにサイクル周期を制御し得る。更に、送信磁場の大きさは、ファントムモーター２００が発生させ得るトルクの大きさを変更するように選択され得る。
【０１５９】
図２〜図４、図６〜図８、図１７〜図１９に示される多様な部分を、図１の部品と組み合わせ得て、図１の部品と共に使用し得て、又は組み合わせ且つ共に使用し得る。また、図２〜図４、図６〜図８、図１７〜図１９の部品の一部は、図１にブロックで示される部品を物理的構造としてどのように実施することができるのかという例示的な例であり得る。
【０１６０】
多様な例示的な例は、部品が行う動作を説明している。例示的な実施形態では、部品は、説明される動作を行うように構成される。例えば、部品は、その部品によって行うことができるとして例示的な実施形態において説明されている動作を行う性能がその部品に与えられるような構成又は設計を有し得る。
【０１６１】
次に、図２１を参照すると、例示的な実施形態に係る送信磁場の発生を示すフローチャートが示されている。図２１に示されるプロセスは、図１の電気モーターシステム環境１００において実施され得る。特に、図２１に示される多様な工程が、図１の電気モーターシステム１０２において実施され得る。
【０１６２】
プロセスは、一組の受信コイルについての共鳴周波数に基づいて、送信磁場についての送信周波数を選択することで開始する（工程２１００）。工程２１００において、送信周波数は、受信コイルについての共鳴周波数に基づいたものとなり得る。
【０１６３】
次に、プロセスは、選択された送信周波数を用いて、送信磁場を発生させる（工程２１０２）。工程２１０２では、送信周波数を有する送信磁場が、一組の受信コイルに対して相対的に位置決めされた送信コイルにおいて発生する。
【０１６４】
送信コイルが磁場を発生させ続けているかどうかの決定を行う（工程２１０４）。送信コイルが送信磁場を発生させ続けている場合、プロセスは工程２１００に戻る。そうでなければ、プロセスは終了する。
【０１６５】
図２１では、送信周波数が、受信コイルについての共鳴周波数を全て含むように変化し得る。送信周波数が変化する間の時間周期をサイクルと称し得る。更に、送信磁場は、例示的な例における電気モーターの動力を与える。結果として、電気モーターに対するケーブルやワイヤ接続は必要とされない。
【０１６６】
次に、図２２を参照すると、例示的な実施形態に係る電気モーターの動作を示すフローチャートが示されている。図２２に示されるプロセスは、図１にブロックで示される電気モーターシステム環境１００において実施され得る。特に、図２２に示される多様な工程は、図１にブロックで示される電気モーターシステム１０２において実施され得る。
【０１６７】
プロセスは、回転子軸に実質的に平行な向きの一組の軸を有し、また、一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルにおいて送信磁場を受信することで始まる（工程２２００）。工程２２００では、一組の共鳴周波数のうち一共鳴周波数は、一組の受信コイルの他の受信コイルのものと異なる。
【０１６８】
次に、プロセスは、送信磁場が共鳴周波数に一致する選択された周波数を有する場合に、共鳴周波数を有する一組の受信コイルのうち一受信コイルにおいて受信磁場を発生させ（工程２２０２）、その後、プロセスが終了する。受信磁場は、電気モーターの回転子を引き付ける。例示的な一例では、回転子は、回転子空間内で回転して、一組のコイルのうちの受信コイルの第一部分が回転子空間の第一面に配置され、受信コイルの第二部分が、回転子空間の第一面と対向する回転子空間の第二面に配置される。例示的な他の例では、センサーを用いて、回転子が移動を開始する前に回転子の位置を測定し得る。
【０１６９】
次に、図２３を参照すると、例示的な実施形態に係る回転子及び電気モーターの位置を識別するためのプロセスのフローチャートが示されている。図２３に示されるプロセスは、図１にブロックで示される制御装置１０６において実施され得る。このプロセスは、図１にブロックで示される送信コイル１１６を流れる電流、電圧、それらの組み合わせの大きさを感知するセンサーを使用し得る。プロセスは、回転子１２０の位置を識別し、図１にブロックで示される送信磁場１１８を発生させるのにその情報を用いる。
【０１７０】
プロセスは、回転子の移動を防止するように送信磁場の大きさを設定することで始まる（工程２３００）。次に、プロセスは送信磁場を発生させる（工程２３０２）。選択されたレベルにおいて、回転子に送られる動力は、例示的な例において回転子が回転しないものである。次に、プロセスは、回転子の移動を防止する速度で送信周波数を掃引（スイープ）する（工程２３０４）。送信周波数の掃引は、回転子を回転させるようにコイルが応答しない速度におけるものである。つまり、このタイプの送信周波数の変化は、回転子の運動を防止するように行われる。
【０１７１】
送信周波数の掃引は、受信コイルをある程度で励磁する。例示的な例では、共鳴周波数は、他の周波数と比較して、トランスミッターからより多くのパワーを吸収する。
【０１７２】
プロセスは、送信周波数の掃引中に各周波数において送信コイルに入れられるパワー（電力）を測定する（工程２３０６）。工程２３０６では、プロセスは、パワーを識別するために、送信コイルの電流若しくは電圧、又はそれら両方を測定する。
【０１７３】
プロセスは、受信コイルにおいて共鳴が生じる送信周波数を識別する（工程２３０８）。識別された送信周波数は、受信コイルについて識別された共鳴周波数である。例示的な一例では、制御装置は、三つの共鳴周波数（各位相について一つずつ）を検出するが、それら共鳴周波数のうち二つのみを追跡する。例えば、追跡される送信周波数は、最高のもの（受信コイルＡ２０２についての位相）と、最低のもの（受信コイルＣ２０６についての位相）であり得る。受信コイルＡ２０２及び受信コイルＣ２０６についての共鳴周波数を両方用いて、回転子２０８の位置を識別し得る。
【０１７４】
プロセスは、識別された共鳴周波数から二つの共鳴周波数を選択する（工程２３１０）。この例示的な例では、一つの位相のみの共鳴周波数では、回転子の位置が明確に決まらない。何故ならば、同じ共鳴周波数が、回転子の二つの位置において生じるからである。工程２３０８において識別された共鳴周波数のうち、二つの送信周波数の任意の二つの位相の共鳴周波数が、回転子の位置を一意に決めるのに十分なものとなる。つまり、この例では、回転子の位置を識別するのに、より多くの共鳴周波数を使用することができるが、必要ではない。
【０１７５】
次に、プロセスは、二つの共鳴周波数に基づいて、回転子の位置を識別し（工程２３１２）、その後、プロセスが終了する。例示的な例では、制御装置は、二つの共鳴周波数をルックアップテーブル又は数学的計算の入力として用いて、回転子の位置を推定し得る。この推定に基づいて、制御装置は、所望の方向に回転子２０８を移動させるのに最初に作動させるべき受信コイルについて、送信磁場において用いられる送信周波数を識別する。このようにして、望まない方向での移動が減るか又は防止され得る。
【０１７６】
次に、図２４を参照すると、例示的な実施形態に係る受信コイルの軸を整列させるためのプロセスのフローチャートが示されている。図２４に示されるプロセスは、図１にブロックで示される電気モーターシステム環境１００において実施され得る。特に、図２４に示される多様な工程は、電気モーターシステム１０２において実施され得る。更に、それら多様な工程を、図１の傾斜調整システム１６０を用いて行い得る。
【０１７７】
プロセスは、送信コイルが発生させる送信磁場の磁力線に対する、一組の受信コイルについての一組の軸の整列を識別することで始まる（工程２４００）。所望のレベルの整列が一組の軸と磁力線との間に存在しているかどうかの決定が行われる（工程２４０２）。所望のレベルの整列が存在していると、プロセスは工程２４００に戻る。他方、所望のレベルの整列が存在していないと、プロセスは、送信磁場の磁力線からの一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、一組の軸の向きを変更する（工程２４０４）。次に、プロセスは工程２４００に戻る。工程２４０４において、一組の軸の向きの変更は、一組の受信コイルの向きを変更することによって行われる。
【０１７８】
図２４に示される工程は、一組の軸の能動的な調整を行う場合に行われる工程の例である。磁力線の識別は、磁場センサー又は数学的モデルを用いて行われ得る。受信コイルの向きの変化は、アクチュエータを用いて行われ得る。
【０１７９】
この例示的な例では、受信コイルは、電気モーターシステム１０２に移動可能に取り付けられ、受信コイルが、受信コイルの軸の向きを変更するように移動することができるようにする。軸の傾斜の調整が受動的に行われる場合、受信コイルは、磁場検出調整を行わずに、送信磁場に応答して、その向きを変更し得る。
【０１８０】
図示された多様な実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法の考えられる一部実施形態の構造、機能性、及び動作を例示するものである。この点に関して、フローチャート及びブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、工程又はステップの一部のうち少なくとも一つを表すものであり得る。
【０１８１】
例示的な実施形態の代替的な一部実施形態では、ブロックに記された機能が、図面に記された順序とは異なって生じ得る。例えば、その機能性に応じて、場合によっては、連続して示される二つのブロックが実質的に同時に行われ得て、また、場合によっては、ブロックが、逆の順序で行われ得る。また、フローチャート又はブロック図に示されるブロックに加えて、他のブロックが追加され得る。
【０１８２】
以上のように、例示的な実施形態は、電気モーターシステム用の方法及び装置を提供する。特に、例示的な実施形態は、電気モーターシステムのトランスミッターからの磁場を用いてワイヤレスで電気モーターに動力が与えられるという電気モーターシステム用の方法及び装置を提供する。例えば、電気モーターシステムはファントムモーターシステムであり得る。例示的な例を用いると、ファントムモーターシステムの重量若しくはコスト、又は重量及びコストの両方が、現状使用されているファントムモーターシステムよりも低くなり得る。例えば、トランスミッターは、現状使用されているファントムモーターシステムと比較して少ない数の送信コイルを用いる。このようにして、コスト及び重量が、現状使用されているファントムモーターシステムと比較して、両方とも節約され得る。
【０１８３】
更に、例示的な実施形態に従って実施されるファントムモーターシステムは、多様な部品の構成や配置をより柔軟なものにし得る。例えば、受信コイルの向きが、送信コイルが三つの受信コイルについての空間内に実質的に均一な分極及び強度を生じさせることをより簡単にし得る。
【０１８４】
例示的な例の電気モーターは、現状使用されている電気モーターと比較して位置決めをより柔軟なものにするトランスミッターからワイヤレスで動力が与えられる多様な応用において使用され得る。
【０１８５】
例示的な実施形態に係る電気モーター、例えば図１の電気モーター１０８は、義肢で使用され得る。また、電気モーターはインプラントにおいて使用され得る。他のワイヤレス電気モーターと比較した電気モーター１０８のサイズ、重量及びコストの減少は、より小さなインプラントのサイズ、より少ないメンテナンス、また、新規タイプのインプラントを実現し得る。より少ないメンテナンスは、典型的にはインプラント内に配置され得るバッテリーや他の電源の交換が不要になることに因るものであり得る。例示的な更に他の例では、電気モーター１０８は、電源を積まない小型無人航空機（ＵＡＶ，ｕｎｍａｎｎｅｄ  ａｅｒｉａｌ  ｖｅｈｉｃｌｅ）において使用され得る。例えば、電気モーター１０８を、無期限で飛ぶことのできる一組の小型無人飛行機に使用して、天候データや森の情報等のデータを得ることができる。
【０１８６】
例示的な他の例では、電気モーター１０８をナノロボットにおいて使用し得る。例えば、電気モーター１０８を、殺虫剤ロボットのアクチュエータとして使用し得る。アクチュエータは、ナノロボットの関節を制御し得る。例示的な更に他の例では、電気モーター１０８を、航空機等の製品を製造する際のロボットアーム又は他のロボットデバイスに使用し得る。電気モーター１０８を用いて、製造施設の配線を減らすことができる。更に、配線の量を減らすことによって、ロボットアームの重量も減少して、ロボットアームを動かして、工程を行うのにより小さなモーターを使用することができるようになる。
【０１８７】
他の例では、制御装置が電気モーターと同じ箇所に存在しているようなモーターシステムでは熱によってより頻繁なメンテナンスが必要とされ得る場所に、電気モーター１０８を配置し得る。電気モーター１０８を用いると、トランスミッター及び制御装置を、電気モーター１０８から離れていて、電気回路の寿命にとってより適切な環境に配置し得る。更に、電気モーター１０８の制御装置に用いられる電子回路のサイズを減少させる必要がなくなり得る。何故ならば、そうした部品は、電気モーター１０８から離れて配置され得るからである。結果として、より小さな電気機器に対するコストを削減し得る。
【０１８８】
更に、本開示は、以下の項に係る実施形態を有する。
【０１８９】
項１
磁性体から成る回転子と、送信コイルからの磁力線に実質的な平行な向きの一組の軸を有し、且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルとを備えた装置であって、一組の受信コイルのうちの一受信コイルが、一組の受信コイルのうちの他の受信コイルと異なる一組の共鳴周波数のうちの一共鳴周波数を有し、送信磁場が、受信コイルの共鳴周波数に対して選択された周波数を有する場合に、受信コイルが回転子を引き付ける磁場を発生させる、装置。
【０１９０】
項２
一組の軸が、回転子軸に対して実質的に平行な向き、及び、回転子軸に対して実質的に垂直な向きのうち一方から選択された向きを有する、項１に記載の装置。
【０１９１】
項３
回転子が回転子軸周りに回転可能であり、一組の受信コイルが固定位置を有する、項１に記載の装置。
【０１９２】
項４
回転子が固定されていて、一組の受信コイルが回転子軸周りに回転可能である、項１に記載の装置。
【０１９３】
項５
送信磁場を発生させる送信コイルを有するトランスミッターを更に備えた項１に記載の装置。
【０１９４】
項６
一組の受信コイルに接続された一組のキャパシタを更に備え、一組のキャパシタが、一組の受信コイルの一組の共鳴周波数を設定する、項１に記載の装置。
【０１９５】
項７
回転子が回転子空間内で回転し、一組の受信コイルのうちの一受信コイルの第一部分が、回転子空間の第一面の上に配置され、受信コイルの第二部分が、回転子空間の第一面に対向する回転子空間の第二面の上に配置され、受信コイルの第一部分が、キャパシタによって受信コイルの第二部分に接続されている、項１に記載の装置。
【０１９６】
項８
回転子及び一組の受信コイルが、ワイヤレスで動力を受け取るファントムモーターの一部であり、トランスミッターが制御装置の一部であり、ファントムモーター及び制御装置がファントムモーターシステムを形成する、項１に記載の装置。
【０１９７】
項９
トランスミッターが、前記送信コイルを含む複数の送信コイルを備える、項５に記載の装置。
【０１９８】
項１０
送信磁場の磁力線からの一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、一組の軸の向きを変更する傾斜調整システムを更に備えた項１に記載の装置。
【０１９９】
項１１
回転子及び一組の受信コイルが、プラットフォームに関連する電気モーターを形成し、そのプラットフォームが、移動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸上構造、水上若しくは水中構造、宇宙構造、航空機、無人航空機、無人陸上車、水上艦、戦車、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造工場、建造物、義肢、人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ、生物医学的インプラント、ロボットアーム、及び、ナノロボットのうちの一つから選択されている、項１に記載の装置。
【０２００】
項１２
電気モーターを動作させるための方法であって、送信コイルからの磁力線に実質的に平行な向きの一組の軸を有し、且つ一組の共鳴周波数を有する一組の受信コイルにおいて送信磁場を受信するステップであって、一組の共鳴周波数のうちの一共鳴周波数が一組の受信コイルのうちの他の受信コイルのものと異なる、ステップと、送信磁場が共鳴周波数に一致する選択された周波数を有する場合に、共鳴周波数を有する一組の受信コイルのうちの一受信コイルにおいて受信磁場を発生させるステップであって、受信磁場が電気モーターの回転子を引き付ける、ステップとを備えた方法。
【０２０１】
項１３
一組の受信コイルに対して相対的に位置決めされた送信コイルにおいて送信磁場を発生させるステップを更に備えた項１２に記載の方法。
【０２０２】
項１４
一サイクルにわたって送信磁場の送信周波数を変更して、一組の受信コイルの全てがそのサイクル中に一組の受信磁場を発生させるようにするステップを更に備えた項１２に記載の方法。
【０２０３】
項１５
回転子が回転軸空間内で回転し、一組の受信コイルのうちの受信コイルの第一部分が回転子空間の第一面の上に配置され、受信コイルの第二部分が、回転子空間の第一面に対向する回転子空間の第二面の上に配置され、受信コイルの第一部分がキャパシタによって受信コイルの第二部分に接続されている、項１２に記載の方法。
【０２０４】
項１６
回転子及び一組の受信コイルが、送信磁場を通してワイヤレスで動力を受け取るファントムモーターの一部である、項１２に記載の方法。
【０２０５】
項１７
送信磁場の磁力線からの一組の軸の逸脱の大きさに基づいて、一組の軸の向きを変更するステップを更に備えた項１２に記載の方法。
【０２０６】
項１８
回転子が回転子軸周りに回転して、一組の受信コイルが固定位置を有する、項１２に記載の方法。
【０２０７】
項１９
回転子が固定されていて、一組の受信コイルが回転子軸周りに回転可能である、項１２に記載の方法。
【０２０８】
項２０
回転子及び一組の受信コイルが、プラットフォームに関連する電気モーターを形成し、そのプラットフォームが、移動プラットフォーム、静止プラットフォーム、陸上構造、水上若しくは水中構造、宇宙構造、航空機、無人航空機、無人陸上車、水上艦、戦車、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家、製造工場、建造物、義肢、人工臓器、埋め込み型薬物ポンプ、生物医学的インプラント、ロボットアーム、及び、ナノロボットのうちの一つから選択されている、項１２に記載の方法。
【０２０９】
多様な例示的実施形態について例示及び説明目的で説明してきたが、これは、包括的なものではなく、開示される実施形態に限定することを目的としたものでもない。多様な修正及び変更が当業者には明らかである。更に、多様な例示的実施形態は、他の望ましい実施形態と比較してより多様な特徴を提供するためのものであり得る。選択された実施形態は、実施形態の原理、実際の応用を最も良く説明し、また、当業者が多様な実施形態の開示を、想定される特定の使用に適した多様な修正と共に理解するために、選択され説明されているものである。
【符号の説明】
【０２１０】
１００  電気モーターシステム環境
１０２  電気モーターシステム
１０４  プラットフォーム
１０６  制御装置
１０８  電気モーター
１１０  ファントムモーターシステム
１１２  ファントムモーター
１１４  トランスミッター
１１６  送信コイル
１１８  送信磁場
１２０  回転子
１２２  一組の受信コイル
１２４  一組のキャパシタ
１２６  筐体
１２８  回転子軸
１３０  磁性体
１３２  一組の軸
１３４  一組の共鳴周波数
１３６  受信コイル
１３８  共鳴周波数
１４０  キャパシタ
１４２  受信磁場
１４４  選択された周波数
１４５  固定子
１４６  一組の受信磁場
１４８  送信周波数
１６０  傾斜調整システム
１６４  磁力線
１６６  取り付けシステム
１６８  センサーシステム
１７０  アクチュエータシステム
【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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