(57)【要約】  電動回転マシンのための回転磁界を生成するよう動作可能なステータであって、複数の導電部分が形成された回路基板を備え、複数の導電部分は多相構成で接続され、相は、回路基板の第１の面にて、複数の要素として配置された導電部分であり、１つの要素が、半径方向に延びる半径方向部分を含み、半径方向部分には、半径方向部分の近位端部にて、近位端部から第１の角度方向の方向成分をもって延在する近位部分が接続され、半径方向部分の遠位端部にて、遠位端部から第２の反対の角度方向の方向成分をもって延在する遠位部分が接続され、近位及び遠位は磁界の回転中心に関して定義され、角度方向は回転中心の周りに定義される、導電部分と、回路基板の第２の面にて、複数の対応する要素を備える導電部分であり、近位部分は第２の反対の角度方向の方向成分をもって延在し、遠位部分は第１の角度方向の方向成分をもって延在する、導電部分と、を備える、ステータ。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動回転マシンのための回転磁界を生成するよう動作可能なステータであって、前記ステータは、複数の導電部分が形成された少なくとも１つの回路基板を備えており、複数の前記導電部分は、多相構成で接続されており、１つの相が、
１つ以上の前記回路基板の第１の面において、複数の要素として配置された導電部分であり、１つの要素が、半径方向に延在する半径方向部分を備えており、前記半径方向部分には、前記半径方向部分の近位端部において、前記近位端部から第１の角度方向の方向成分をもって延在する近位部分が接続されており、前記半径方向部分の遠位端部において、前記遠位端部から第２の反対の角度方向の方向成分をもって延在する遠位部分が接続されており、近位及び遠位は前記磁界の回転中心に関して定義され、前記角度方向は前記回転中心の周りに定義される、導電部分と、
１つ以上の前記回路基板の第２の面において、複数の対応する要素を備える導電部分であり、前記対応する要素の前記近位部分は前記第２の反対の角度方向の方向成分をもって延在しており、前記対応する要素の前記遠位部分は前記第１の角度方向の方向成分をもって延在している、導電部分と、を備えている、ステータ。
【請求項２】
前記第１の面の前記要素が実質的にＳ字形の形状を有し、前記第２の面の前記要素が実質的にＺ字形の形状を有する、請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記第１の面の前記近位部分が、前記第２の面の前記近位部分に接続されている、請求項１又は２に記載のステータ。
【請求項４】
前記第１の面の前記遠位部分が、前記第２の面の前記遠位部分に接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項５】
前記接続が、１つ以上の前記基板を貫通して延在するビアを備えている、請求項３又は４に記載のステータ。
【請求項６】
同じ面の隣り合う要素が、前記角度方向に５〜２０°だけオフセットしている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項７】
前記第１の面及び前記第２の面の各々において、前記相が、同じ面に互いに隣り合って配置され同じ構成の少なくとも２つの要素から成る相互接続された配列を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項８】
前記面において、複数の前記相の前記配列が順次交互している、請求項７に記載のステータ。
【請求項９】
相ごとに、複数の前記面の前記配列が連続的に相互接続されている、請求項７又は８に記載のステータ。
【請求項１０】
前記導電部分が少なくとも１つの更なる回路基板の第３の面及び第４の面に更に配置されており、前記第３の面及び前記第４の面における前記導電部分の前記配置はそれぞれ、前記第１の面及び前記第２の面におけるものに対応しており、対応する相の要素は重ね合わせられ、かつ／又は前記角度方向にオフセットしているが、動作可能に近接して前記相の対応する磁極を形成する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１１】
複数の前記相が、１つ以上の前記回路基板の厚さ方向の中央に配置された中央面に対して対称に配置されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１２】
飲食用の液体を泡立てる装置であって、
前記液体を収容する容器が取り付けられる容器取付部分と、
前記液体を泡立てるように構成された撹拌システムと、を備え、前記システムは、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のステータを備えており、前記ステータは、取り付けられる容器の外部に配置されており、前記ステータは、取り付けられる容器内に配置される回転撹拌器を回転させるトルクを伝達するための回転磁界を生成するように構成されている、装置。
【請求項１３】
前記ステータが、取り付けられる容器の基部の相当部分にわたって延在している、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記液体を収容する容器と、前記容器内に配置するための回転撹拌器と、を更に備え、前記回転撹拌器は、前記ステータによって生成された前記磁界から前記回転撹拌器にトルクを伝達するための磁極を形成する１つ以上の撹拌器用磁石を備えている、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置を使用して飲食用の液体を泡立てる方法であって、
前記ステータの導電部分に電気エネルギを印加することにより、回転磁界を生成することと、
前記磁界から回転撹拌器にトルクを印加することにより、液体を収容するための容器内に配置された前記回転撹拌器を回転させることと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動回転マシンのためのステータ、及び飲料若しくは食料の泡立てのためのステータを備える装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料の調製中に、飲料若しくは食品、又はそれらの成分を泡立てること（すなわち、エアポケットの捕捉により泡に通気すること）が望ましい。１つの例は、ラッテ又はカプチーノを形成するように、添加されたコーヒーと共に泡立てられたミルクである。更なる例は、卵白又はクリームのムースへの泡立てである。
【０００３】
したがって、泡立て工程を自動化するための様々な装置が存在する。そのような１つの装置の例は、国際公開第２００６／０５０９００号に開示されており、泡立てられる液体を収容するための容器の内部に、泡立て用に回転される回転撹拌器が配置されている。具体的には、回転撹拌器は、撹拌システムの一部であり、この撹拌システムは、回転撹拌器に組み込まれた撹拌用永久磁石と、容器の外部に配置された駆動用永久磁石と、駆動用磁石を回転するように動作可能なロータと、を更に備え、駆動用磁石の回転が、撹拌器用磁石にトルクを伝達するための回転磁界を生じさせる。
【０００４】
具体的には、ロータは、容器の下に配置され電動モータによって駆動される。そのような配置に伴う欠点は、装置の筐体が、共にかさばってサイズの制約を筐体に課すモータ及び駆動用磁石を収容しなければならないことであり、これは、材料の浪費及び調理台上のスペースの節約の理由により望ましくない。更なる欠点は、駆動用磁石がその磁化の程度によって泡立て器に印加することができるトルクの量が制約されることである。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、小型の撹拌システムのための電動モータステータを提供することである。
【０００６】
製造及び／又は組立に費用効率が高いステータを提供することは、有利であろう。
【０００７】
回転撹拌器に高いトルクを印加することができるステータを提供することは、有利であろう。
【０００８】
本発明の目的は、請求項１に記載のステータ、請求項１２に記載の装置及び請求項１５に記載の方法により達成される。
【０００９】
本発明の第１の態様により、電動回転マシン用のステータが本明細書で開示される。電動回転マシンは、パンケーキモータ又は軸状ロータモータなどのモータを備えることができる。電動回転マシンは、発電機を備えることができる。好ましくは、電動回転マシンは第２の態様に係る装置を備える。
【００１０】
ステータは、電動回転マシンのための回転磁界を生成するよう動作可能であり、ステータは、複数の導電部分が形成された少なくとも１つの回路基板を備えており、複数の導電部分は多相構成で接続されており、１つの相が、１つ以上の回路基板の第１の面において、複数の要素として配置された導電部分であって、１つの要素が、半径方向に（即ち、厳密に半径方向に、若しくは概ね半径方向に）延在している半径方向部分を備えており、半径方向部分には、半径方向部分の近位端部において、近位端部から第１の角度方向の方向成分（即ち、磁界の回転中心における基準点、及び基準点から延在している任意の基準方向を有する、極座標系を用いると、基準点における基準方向から特定の角度方向の延伸成分）をもって延在している近位部分が接続されており、半径方向部分の遠位端部において、この遠位端部から第２の反対の角度方向の方向成分をもって延在している、遠位部分が接続されており、近位及び遠位は磁界の回転中心に関して定義され、当該角度方向は当該回転中心の周りに定義される、複数の導電部分と、１つ以上の回路基板の第２の面において、複数の対応する（即ち、形状が対応するが、半径方向部分に一致した線に沿って折り返されている）要素を備える複数の導電部分であり、当該対応する要素の遠位部分及び近位部分は第１の面のものと反対の角度方向の方向成分をもって延在している（即ち、第１の面の遠位部分は第２の面の遠位部分と反対の角度方向に延在しており、第１の面の近位部分は第２の面の近位部分と反対の角度方向に延在している）、複数の導電部分と、を備える。概して、半径方向部分、遠位部分及び近位部分は直線状であるが、代替的に、それらは部分的に湾曲していてもよい。磁界の回転中心（即ち、基準点）の周りに、第１の角度方向は反時計方向又は時計方向のうちの一方であることができ、第２の角度方向は反時計方向又は時計方向のうちの他方であることができる。
【００１１】
それゆえ、半径方向部分及び近位部分の反対の延伸は、面の間における要素の好都合な接続を可能にする。概して、遠位部分は、回転中心から遠ざかる半径方向の更なる方向成分をもって延在している。概して、近位部分は、回転中心へ向かう半径方向の更なる方向成分をもって延在している。
【００１２】
有利に、ステータの要素の構成は、複数の相を構成する導電部分の高密度の充填を可能にする。それゆえ、ステータは高強度磁界を生成し、それゆえ、ロータへ高いトルクを伝えることができる。
【００１３】
有利に、要素の上述の配列は、費用効果的に、かつ適応的に形成することができる。具体的には、組み立ての間に、どの要素を相互接続するべきかを選定することによって、相の数及び相の構成を選択することができる。更に、第２の面は第１の面と同じプリントを含み、それゆえ、複数の同じプリントが形成され、第１の面及び第２の面を形成するよう適切に配向され得る。
【００１４】
ステータは、一般的に円盤形状とすることができる。ステータは、一般的に磁界の回転軸に垂直に配置することができる。１つ以上の回路基板は、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate）（ＰＥＴ）又はガラス繊維強化（ガラス繊維）エポキシ樹脂などの非導電材料を含む。導電材料は、一般的に銅などの金属を含む。導電材料は、既知の手段、例えば、エッチング又は印刷により、回路基板に形成することができる。好都合に、導電部分は、高いレベルの精度で簡便に形成される。
【００１５】
２つの面に配置された導電部分を備える例では、当該面は単一の回路基板の両面、又は２つの回路基板の片面を含み得る。同様の仕方で、更なる面及び回路基板を追加することができる。更なる面を含む配置では、更なる面の要素は、対応する配列を含み得、例えば、第３の面は第１の面に対応しており、第４の面は第２の面に対応しているなどする。
【００１６】
ステータは、１つ又は複数の（例えば、２つ、３つ、４つ、６つなどの１つ〜２０個の数）の当該回路基板を備えることができ、複数の当該基板は、好ましくはその中心が磁界の回転軸と整列された、スタックの形態で（例えば、概ねの完全に重複する配置で層状に）配置されている。複数の回路基板は、積層体を形成するように一体に固定、例えば、接着される。好都合に、複数の基板は、ステータ内の高電流密度を可能にし、したがって、高トルクの伝達のための高磁界強度を可能にする。ステータは、回路基板を備えることができ、この回路基板の片面又は両面に導電部分が形成されている。好都合に、回路基板の両面に導電部分を形成することにより、ステータ内の高電流密度が可能になり、したがって、高トルクの伝達のための高磁界強度が可能になる。隣り合う面が導電部分を備える複数の回路基板が存在する例では、電気絶縁体、例えば、ガラス繊維、エポキシ樹脂などのｉｓｏｌａｎｔが、好ましくは回路基板の間に配置される。
【００１７】
多相構成は、任意の好適な複数の相、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つの相を含む。好ましくは、３相構成が用いられる。本明細書での相は、電動モータに関して慣例的に定義され、例えば、それぞれの相は、電流が流れると特定の位置に静磁界を生成するように配置された導電部分の独立配置を含む。回転磁界は、相を通る電流を逐次切り換えることにより実現され、例えば、相は、矩形波又は他の好適な波形を有する電流の印加により切り換えられる。それぞれの相の導電部分は、例えば、２、３、４、５、又は他の好適な数の極の対を有する多極となるように配置することができる。好都合に、複数の極の対を有することにより、滑らかなトルク伝達が可能になり、特に、上述の方法のうちの１つを使用して、多くの極の複合配置を回路基板に簡便に精密に形成することができる。当該多相多極構成は、好ましくは、ロータ、例えば、第２の態様に係る回転撹拌器の対応する多極永久磁石配置にトルクを伝達するための回転磁界を生成するように構成されている。
【００１８】
要素は、好ましくは、第１の面では実質的にＳ字状の形状を有する。要素は、好ましくは、第２の面では実質的にＺ字状の形状を有する。概して、第２の面は第１の面と同じ要素の配列を含むが、要素の逆の隊形を有する。
【００１９】
第１の面の近位部分は第２の面の近位部分に接続されていてもよい。第１の面の遠位部分は第２の面の遠位部分に接続されていてもよい。当該接続は概して、好ましくは当該部分の先端において、任意選択的に１つ以上の基板を貫通して延在している、ビアを備えている。一般的に、ビアは、貫通して延在しているタイプとすることができる。好都合に、ビアがアクティブ部分の位置付け／配置と干渉しない、したがって、磁界生成と干渉しないので、要素のアクティブ部分の効率は向上する。
【００２０】
相は、導電部分を備える面ごとに（即ち、第１の面及び第２の面、並びに第３の面及び第４の面を含む更なる任意選択的な例について）、互いに隣り合って配置され同じ構成の少なくとも２つの（例えば、２つ、３つ、４つ、又は５つ以上の）要素から成る相互接続された配列を含み得る。（例えば当該配列の、又は一般的に）面上の隣り合う要素は、当該角度方向に５〜４５°又は５〜２０°だけ、好ましくは約１５°だけオフセットしていてもよい。面上において、複数の相の（即ち、導電部分を含む面ごとに）配列は好ましくは順次交互している。好ましくは、相ごとに、複数の面の配列が連続的に相互接続されている。
【００２１】
導電部分は少なくとも１つの更なる回路基板の第３の面及び第４の面に更に配置されていてもよく、第３の面及び第４の面における導電部分の配列はそれぞれ、第１の面及び第２の面形成におけるものに対応しており、対応する相の（例えば、当該配列の）要素は重ね合わせられ、かつ／又は角度方向にオフセットしているが、動作可能に近接して相の対応する磁極をする。
【００２２】
相ごとに、要素はアクティブ部分に配置されていてもよく、各アクティブ部分は、当該トルクを伝達するための磁極を生成するように構成されている。アクティブ部分は、トルクを伝達するための極の対のＮ極又はＳ極を生成することとして定義することができる。アクティブ部分は第１の面の要素の配列、及び第２の面当該の要素の配列を含み、配列は互いに接続されている。具体的には、アクティブ部分は、概して、要素について、半径方向部分、及び半径方向部分に動作可能に近接して配置された遠位部分及び／又は近位部分の領域を含む。一般的に、アクティブ部分は、面において磁界の回転軸を中心として周囲方向に等間隔で配置されている。相ごとに、隣り合うアクティブ部分は、好ましくは、連続的に相互接続されており、交互の極性の磁極を生成するように構成されている。
【００２３】
複数の相は、回路基板の厚さ方向の中央に配置された中央面に対して対称に配置されていてもよく、例えば、単一の回路基板を用いた２面配置については、相は第１の面及び第２の面に均等に分散されており、２つの回路基板を用いた４面配置については、相は第１の面〜第４の面に均等に分散されている。好都合に、上述した相の対称配置により、回転撹拌器における磁界強度は、相ごとに実質的に同じになり、結果として効率の増大と共にロータへのより均一なトルクの伝達をもたらす。
【００２４】
要素は、太さ（即ち、ステータの面方向に）０．２５〜２ｍｍとすることができる。アクティブ部分の要素は、遠位部分及び／又は近位部分よりも太さが細く、半径方向部分に沿って高密度に充填することができ、例えば、それらは遠位部分及び／又は近位部分における太さの５０％又は７５％未満である。好都合に、相互接続部分の増大した幅により、熱放散を向上することができる。
【００２５】
本発明の第２の態様により、飲食用の液体を泡立てるための（例えば、通気する又は泡立たせるための）（例えば、エンドユーザによる家庭用の）装置が本明細書で開示され、この装置は、当該液体を収容する容器が取り付けられる（例えば、着脱可能に又は恒久的に取り付ける）容器取付部分と、当該液体を泡立てるように構成された撹拌システムであって、当該システムは第１の態様に係るステータを備えており、当該ステータは、取り付けられる容器の外部に（例えば、取り付けられる容器の基部の真下に）配置されており、当該ステータは、取り付けられる容器内に配置される回転撹拌器を回転させるトルクを伝達するための回転磁界を生じさせるように構成されている。したがって、回転撹拌器及びステータは、電気モータを形成する。したがって、回転磁界は、取り付けられる容器内に延在して、内部で回転する。
【００２６】
したがって、装置のステータが、永久磁石を駆動するモータを装置内に配置して備える従来技術と比較して特に小型であるので、本発明の目的は達成される。更に、回路基板に導電部分が形成されたステータは、コイルワイヤ配置と比較した場合に、簡便に精密に形成することができる。更に、これにより熱放散が向上している。
【００２７】
ステータは、一般的に磁界の回転軸に垂直に配置することができる。ステータは、好ましくは、取り付けられる容器の基部に平行に延在している。ステータは、取り付けられる容器の基部の実質的部分、例えば、取り付けられる容器の基部の面積の少なくとも９０％の重複又は全てに延在することができる。好都合に、大きな表面積に磁界が生成され、したがって、回転撹拌器内に大量のトルクを誘導することができる。ステータは、好ましくは、取り付けられる容器の基部に平行に延在する。ステータは、好ましくは、容器の基部に隣接して配置され、例えば、取り付けられる容器の座は、ステータ、及び間の任意選択の絶縁材を有するステータの座によって少なくとも部分的に支持される。容器取付部分は、容器の恒久的又は着脱可能な取付、例えば、接着、圧入、又はねじ嵌合のために構成することができる。好都合に、着脱可能な容器は、洗浄するために取り外すことができる。容器の近位のステータの外面は、容器を取り付けるための保護コーティングを含むことができる。好都合に、装置は小型である。
【００２８】
装置は、取付部分に取り付けるための、液体を収容する容器（例えば、容器は取付部分に取り付けることができる）を備えることができる。装置は、容器内に配置するための回転撹拌器（例えば、回転撹拌器は容器内に配置することができる）を備えることができ、回転撹拌器は、ステータによって生成された磁界から回転撹拌器（例えば、回転撹拌器の他の構成要素）にトルクを伝達するための磁極を形成する１つ以上の撹拌器用磁石を備えている。
【００２９】
容器は、基部に、回転撹拌器の位置決め用の位置決め部材を含むことができる。位置決め部材は、好ましくは、容器が取り付けられたときに磁界の回転の中心にあるように配置される。
【００３０】
回転撹拌器は、回転軸回りに周囲に配置された磁極のアレイを含むことができる。極は、個別の磁石、例えば、単一の極の対を含む磁石、又は複数の極の対を含む磁石で形成することができる。
【００３１】
本発明の第３の態様により、第２の態様に係る装置を使用して飲食用の液体を泡立てる方法が本明細書で開示され、当該方法は、電気エネルギをステータの導電部分に印加することにより回転磁界を生成することと、磁界から回転撹拌器にトルクを印加することにより、液体を収容するための容器内に配置される回転撹拌器を回転することと、を含む。方法は、泡立てられる液体で容器を充填することを含むことができる。回転磁界を生成することは、例えば、プロセッサにより、ステータの相の間で電流を逐次切り換えることを含むことができる。
【００３２】
第４の態様により、第１の態様によるステータを備える電動回転マシンが本明細書で開示される。電動回転マシンは、パンケーキモータ又は軸状ロータモータなどのモータを備えることができる。電動回転マシンは、発電機を備えることができる。電動回転マシンは、第２の態様による装置を備えることができる。電動回転マシンは、回転運動を出力するためのロータを備えることができ、当該ロータは、及びステータの磁界との相互作用のための永久磁石のアレイを備える。
【００３３】
本発明の上記の諸態様は、任意の好適な組み合わせで組み合わせることができる。更には、本明細書における様々な特徴を、上記の諸態様のうちの１つ以上と組み合わせることにより、具体的に図示及び説明されたもの以外の組み合わせを提供することができる。本発明の更なる目的及び有利な特徴は、「特許請求の範囲」、「発明を実施するための形態」、及び添付の図面から明らかとなるであろう。
【００３４】
本発明をよりよく理解し、その実施形態がどのように実行され得るかを示すために、ここで例として以下の添付の図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】エンドユーザの飲食用の液体を泡立てる装置の一実施形態の例示的な断面図である。
【図２】図１の装置用の制御システムのブロック図である。
【図３】図１の装置のステータ、特に、当該ステータの第１の面に配置された第１の相を示す。
【図４】当該ステータの当該第１の面に配置された相１〜３を示す。
【図５】装置の当該ステータ、特に、当該ステータの第２の面に配置された第１の相を示す。
【図６ａ】推測（supposition）図３及び図５の相から得られた相１の説明図である。
【図６ｂ】図６ａと同じ例から得られた相２の説明図である。
【図６ｃ】図６ａと同じ例から得られた相３の説明図である。
【図６ｄ】２面配置を示す図６ａ〜図６ｃの推測を示す説明図である。
【図７ａ】図６ｄに対応するが、７．５°回転させられ、２つの追加の面配置を提供する、説明図である。
【図７ｂ】４面配置を示す、図７ａ及び図６ｄの推測である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
泡立てるための装置
図１に一例を示す泡立てるための装置２は、第１のレベルで、トルクを回転撹拌器に伝達する基部ユニット４と、エンドユーザの飲食用の液体を収容する容器６と、液体を泡立てる回転撹拌器８と、を備え、それらは、以下に順次説明する。
【００３７】
基部ユニット
基部ユニット４は、磁界によりトルクを回転撹拌器８に伝達し、第１のレベルで、筐体１０と、容器取付部分１２と、撹拌システム１４と、任意選択的にヒータ１６と、制御システム１８と、を備えており、それらは、以下に順次説明する。
【００３８】
筐体
筐体１０は、第１のレベルの構成要素を収容して支持し、水平に配置された支持表面の当接部用の基部２２と、他の第１のレベルの構成要素を取り付けるための本体２０と、を備える。
【００３９】
容器取付部分
容器取付部分１２は、容器６を基部ユニット４に取り付けるように動作可能である。容器取付部分１２は、容器の恒久的取付のために構成することができ、例えば、容器を結合することができる、容器を位置決めするための表面を備えている。好ましくは、容器取付部分１２は、容器の着脱可能な取付のために構成され、例えば、圧入、又はねじ嵌合を含む。着脱可能な取付の利点は、洗浄のために容器６を基部ユニット４から取り外すことができることである。取付部分１２は、容器６を取り付けるための外面に任意選択の保護コーティング（例えば、絶縁ラッカー、又はガラス繊維エポキシ樹脂）を有するステータを備えることができる。
【００４０】
撹拌システム
撹拌システム１４は、機械的撹拌により、具体的には、磁界によって回転撹拌器８にトルクを伝達することにより、容器６内の液体を泡立てるように動作可能であり、ステータ２４と、回転撹拌器８と、任意選択のコア３０と、を備えている。
【００４１】
ステータ２４は、位相電気エネルギを受信して、回転磁界を生成するように動作可能である。ステータ２４は、導電部分が形成された少なくとも１つの回路基板を備えており、後により詳細に説明する。
【００４２】
回転撹拌器８は、ステータ２４により生成された回転磁界との相互作用のために、回転軸回りに周囲に配置された磁極のアレイを含む。回転撹拌器８の撹拌器用磁石２６は、極を形成し、永久磁界の能力がある磁気的硬質材料を含む。磁石８は、回転磁界との磁石の相互作用から導出されるトルクの回転撹拌器８の残部への伝達のために構成される。磁石２６は、個別のユニットを、それぞれがＮ極及びＳ極を含んで、含むことができる。あるいは、ユニットのうちの１つ以上は、例えば、環状のリングに一体化することができる。回転撹拌器８の他の構成要素は、後でより詳細に説明する。
【００４３】
任意選択のコア３０は、回転磁界を高めるためのものであり、一般的に、鉄などの強磁性金属を含む。コア３０は、一般的に、容器６の遠位のステータ２４の面の近位に配置された、軸方向に配置されたトロイド又は環状リングである。
【００４４】
ヒータ
任意選択のヒータ１６は、容器６内の液体を加熱するよう動作可能である。好ましくは、ヒータ１６は、電磁誘導により回転撹拌器８を加熱するように動作可能な誘導コイルを備えている。あるいは、ヒータは、容器６を加熱してもよく、例えば、ヒータは、伝導により加熱するための抵抗素子を備えている。
【００４５】
制御システム
図２に一例を示す制御システム１８は、撹拌システム１４及び任意選択のヒータを制御するように動作可能であり、一般的に、ユーザインターフェース３２と、任意選択のセンサ３４と、プロセッサ３６と、電源３８と、を備えており、これらは、順次説明する。
【００４６】
ユーザインターフェース３２は、エンドユーザがプロセッサ３６と相互作用することができるハードウェアを備えており、したがって、このハードウェアに動作可能に接続される。より具体的には、ユーザインターフェースは、ユーザからのコマンドを受信し、ユーザインターフェース信号は、上記コマンドを、プロセッサ３６に入力として送信する。コマンドは、例えば、泡立て工程及び／又は加熱工程を実行する命令とすることができる。ユーザインターフェース３２のハードウェアは、任意の好適な１つ以上の装置を備えることができ、例えば、このハードウェアは、ジョイスティックボタン又は押しボタンなどのボタン、ジョイスティック、ＬＥＤ、グラフィックＬＤＣ又はキャラクタＬＤＣ、タッチ感知ボタン及び／又はスクリーンエッジボタンを備えるグラフィカルスクリーンのうちの、１つ以上を備えている。
【００４７】
任意選択のセンサ３４は、工程を監視するための入力を提供するために、プロセッサ３６に動作可能に接続される。センサ４０は、典型的には、液体温度センサと、液体レベルセンサと、説明するようにステータに対する回転撹拌器８の磁石の位置を感知するための位置センサ（例えば、ホールセンサ）と、のうちの１つ以上を備えている。
【００４８】
プロセッサ３６は、一般的に、入力、すなわち、ユーザインターフェース３２からのコマンド、及び／又はセンサ３４からの信号を受信し、メモリユニット上に記憶されたプログラムコード（又は、プログラム論理）に従って、その入力を処理し、一般的に泡立て工程及び／又は加熱工程である出力を提供するように動作可能である。工程は、開ループ制御、又はより好ましくはセンサ３４からの入力信号をフィードバックとして使用した閉ループ制御で実行することができる。プロセッサ３６は、一般的には、集積回路として、典型的にはマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラとして配置された、メモリ、入力及び出力システム構成要素を備えている。プロセッサ３６は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどのプログラム可能な論理装置、コントローラなどのアナログ集積回路などの、他の好適な集積回路を備えることができる。プロセッサ３６はまた、上述の集積回路、すなわち、複数のプロセッサのうちの１つ以上を備えてもよい。ステータ制御用のプロセッサの好適な構成要素の一例は、ＭａｘｏｎによるＥＳＣＯＮ  ３６／３モータコントローラであり、これは更なるプロセッサによって制御することができる。
【００４９】
プロセッサ３６は、一般的に、プログラムコード及び任意選択的にデータの記憶用のメモリユニットを備えている。通例、プログラムコードは泡立てプロセスをコード化する。メモリユニットは、典型的には、プログラムコード及び動作パラメータ記憶用の不揮発性メモリ、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュと、データ記憶用の揮発性メモリ（ＲＡＭ）とを備えている。メモリユニットは、別個の及び／又は（例えば、プロセッサのダイ上に）集積されたメモリを備えることができる。
【００５０】
電源３８は、プロセッサ３６、撹拌システム１４、及びヒータ１６に電気エネルギを供給するように動作可能である。電源３８は、電池、又は交流電源を受電して調整するユニットなどの、様々な手段を含むことができる。
【００５１】
容器
図１に一例を示す容器６は、泡立てるための液体を収容するように動作可能である。典型的には、容器は、０．２〜０．５リットルの容量を有する。容器６は、円筒形（６）とすることができる。容器は、一般的に、磁界に対して好適に透過性の材料、例えば、ガラスで形成される。
【００５２】
容器内で泡立てられる液体は、一般的に、食品を含む任意の飲用の液体である。典型的には、液体は、ミルクである、又はミルクを含む。
【００５３】
回転撹拌器
図１に一例を示す回転撹拌器８は、容器６内の液体を撹拌してその泡立ちを生じさせるために回転するように動作可能である。回転撹拌器８は、軸方向に延在する本体４０と、撹拌部分２８及び撹拌器用磁石２６を支持するために本体４０から半径方向に延在する支持部分４２と、を備えている。撹拌部分２８は、回転すると流体撹拌を生じさせるように外形を付ける（図示するように）、又は別の方法で形成する（例えば、孔を備える）ことができる。本体４０は、端部に、容器６の相補的位置決め部分と係合するように構成された位置決め部材、例えば、本体４０又は容器６のうちの１つの、本体４０又は容器６の他方の空洞内に挿入するための延長部分を備えている。
【００５４】
回転撹拌器８の撹拌器用磁石２６の配置及び極構成は、ステータ２４の極に対して相補的であり、例えば、ステータが８極、すなわち４つの極の対を含む、図３及び図４に示す後述する例示的ステータ構成に対して、回転撹拌器内に同じ数の極が存在し、磁界の回転の中心から相補的半径方向距離に配置される。
【００５５】
ステータ
理想化したものを図１に示すステータ２４は、１つ以上の回路基板４４、並びに回路基板の第１の表面６６Ａ及び第２の表面６６Ｂに配置された複数の導電部分４６を備えている。ステータ２４は、回転撹拌器８に近接して動作可能なように、容器６の基部の近位に配置することができ、そのような配置を図１に示す。具体的には、ステータは、容器６の基部に完全に又は少なくとも部分的に（例えば、基部の表面積の少なくとも８０％又は９０％を覆うことにより）重複することができる。典型的には、ステータ２４は、中心に配置された関連付けられた磁界の回転軸を有する円盤形状であるが、他の形状を含むことができることが理解されるであろう。ステータの直径（円盤形状の場合）は、５ｃｍ〜１５ｃｍとすることができる。個別の回路基板の厚さは、好適な熱伝導のために、例えば、１．６ｍｍ±０．１５ｍｍなどの１〜２に選択される。
【００５６】
導電部分４６及び１つ以上の回路基板４４は、説明するように様々な構成を有することができる。導電部分及び回路基板は、多極（例えば、２、３、４、６、又はより多くの極の対）、多相（例えば、２、３、４、又はより多くの相）のモータ構成をもたらすように配置され、この構成は、回転撹拌器８の撹拌器用磁石２６を備えるロータを組み込む。より具体的には、ステータ及びロータは、ブラシレスＤＣ又はＡＣ同期モータ構成をもたらすように構成される。導電部分４６は、磁極を生成するためのアクティブ部分４８を形成するように配置される。極は、相内で接続され、個別の相は、磁界の回転を生じさせるように逐次切り換えることができる。具体的には、アクティブ部分は、極の対の１つの極（すなわち、Ｎ又はＳ方向の磁界ベクトルを有する）を生成するように構成される。
【００５７】
導電部分４６は、１つ以上の回路基板４４の少なくとも２つの面６６Ａ、６６Ｂ、例えば、単一の回路基板の両面又は複数の基板の積層物の２つの面に配置されている。１つ以上の当該回路基板の第１の面６６Ａにおいて、導電部分４６は複数の要素４８として配置されている。図３に、要素４８の一例が示される（図３は第１の相の要素のみを示す）。本明細書では、要素４８の向きを定義する際に極座標系を用いることが都合よい。極座標系は、磁界の回転中心（これはステータ２４の概ね中心でもある）における基準点６８、及び紙面の上に向かって任意に延在する基準方向７０を用いて定義される。極座標系に従って、遠位及び近位は基準点６８に対して定義される。更に、要素４８を備える線は、基準点６８の周りの第１又は第２の角度方向に、半径方向内向き若しくは外向きに延在するベクトル成分を有すると考えることができる。
【００５８】
要素４８は、概ね半径方向に延在する、半径方向部分５０を備えている。半径方向部分５０の近位端部において接続されているのは、半径方向部分５０から、第１の角度方向（本明細書では反時計方向）の第１の方向成分をもって、かつ半径方向内向きの第２の方向成分をもって延在する、近位部分５４である。より具体的には、半径方向に延在する部分５０と近位部分５４との間の角度は１２０〜１６０°の範囲内にあり、好ましくは、それは約１４０°である。半径方向部分５０の遠位端部において同様の仕方で接続されているのは、半径方向部分５０から、第２の反対の角度方向（即ち、本明細書では時計方向）の第１の方向成分をもって、かつ半径方向外向きの第２の方向成分をもって延在する、遠位部分５２である。より具体的には、半径部分５０と遠位部分５２との間の角度は１１０〜７０°の範囲内にあり、好ましくは、それは約９０°である。特に、第１の面６６Ａにおいて、要素４８は、概ね「Ｓ」に似た形状を有する。
【００５９】
要素４８は互いに通例５〜２０°だけオフセットしている（図示の例ではオフセットは１５°である）。概して、面の要素は全てそれらの配置において等間隔になっている。一例では、単一の要素４８は相を含み、隣り合う要素は異なる相を含む。代替的に、好ましい例では、相は、互いに隣り合う複数（例えば２つ、３つ、４つ又は５つ以上）の要素５４の配列５６を含み、他の相の同様の配列がそれに隣り合って配置されている。図３では、このような配列５６を有する２つの要素を備える第１の相のみが示され、図４は、残りの相２及び３が追加された同じ配列５６を示す。特に、相のためには、面に等間隔に分布させられた任意の好適な数の配列５６が存在し得、その量が相の磁極の数を形成する。図３及び図４の例では、相ごとに４つの配列５６が９０°の間隔で配置されている。図４は特に、相１  ５８、相２  ６０及び相３  ６２の順次配置を示す。図４から、要素の上述の配列及びそれらの構成は、ステータ２４における導電部分４６の極めて高密度の充填、及びそれゆえ、著しく高効率のステータを可能にすることが理解されるであろう。
【００６０】
第２の面６６Ｂでは、要素４８は、図５に示されるように、第１の面のものに対応するが、半径方向部分５０に沿って折り返された形状を有する。より具体的には、近位部分５４は、半径方向部分５０から、第２の角度方向（本明細書では時計方向）の第１の方向成分をもって、かつ半径方向内向きの第２の方向成分をもって延在する。同様の仕方で、遠位部分５２は、半径方向部分４８から、第１の角度方向（本明細書では反時計方向）の第１の方向成分をもって、かつ半径方向外向きの第２の方向成分をもって延在する。第２の面において、要素４８は、概ね「Ｚ」に似た形状を有する。
【００６１】
次に、３相構成の例示的な第１の相を示す図３及び図５における例を参照して、第１の面と第２の面との間の相の接続が説明される。具体的には、第１の面の近位部分５０の先端が第２の面の近位部分５０の先端に接続されている。同様の仕方で、第１の面の遠位部分５２の先端が第２の面の遠位部分５２の先端に接続されている。より具体的には、当該先端はビア６４を備える。ビア６４は、一般的に、スルーホールタイプ（例えば、１つ以上の回路基板を貫通して延在する）であるが、他の好適な配置、例えば、止まり穴タイプ、菊穴タイプが想定される。互いの方へ向かう点を有する、対応する遠位部分及び近位部分の配置のゆえに、接続が単純化される。
【００６２】
図３及び図５における例を参照すると、ビア６４ａ〜６４ａｆは、ビア６４の相互接続、及び従来の流れの表記により、結果として生ずる電流の流れの方向を順次示す。本例では、電流は、ビア６４ａにおいて、相１を含む回路に入り、ビア６４ａｆにおいて出る。具体的には、ビア６４ｐがビア６４ｑに接続し、配列５６の最も時計方向の要素４８の回路を、配列５６内の要素４８のうちの最も反時計方向のものの回路に接続する。代替的に、２つの回路は接続されていなくてもよい。即ち、電流はビア６４ａにおいて相１の第１の回路に入り、ビア６４ｐにおいて出、電流はビア６４ｑにおいて相１の第２の回路に入り、ビア６４ａｆにおいて出る。図６ａは、第１の相のみについて、第２の面６８Ｂのものと重ね合わせられた第１の面６８Ａの要素の相互接続を概略的に示す。
【００６３】
ステータ２４の極を形成するアクティブ部分を形成する、半径方向部分５０、並びに遠位部分５２及び近位部分５４の半径方向部分５０の近位の領域からビア６４が遠ざけられているため、ビア６４のこのような配置は特に有利である。こうして、ステータの効率が高められる。
【００６４】
面の要素は、それらの接続によって、任意の好適な数の相、特定の数の極、及び配列５６内における特定の数の要素のために構成することができることは理解されるであろう。
【００６５】
電流方向が従来の流れの表記に従って示されている、図６ａの図を特に参照すると、第１の面６６Ａ及び第２の面６６Ｂにおける要素４８の配列は協働して、ステータ２４の極を形成するアクティブ部分を形成することが伺える。具体的には、磁界ベクトルの方向が示されている。本例では、８つの磁極、即ち、４つの極の対が存在する。具体的には、アクティブ部分は複数の面で連続的に相互接続されており、交互の極性の磁極を生成するように構成されている。図６ｂ及び図６ｃは、第２及び第３のそれぞれの相についての対応する図を示す。これにより、図６ａの図はそれぞれ３０°及び６０°だけ実効的に回転させられている。図６ｄは、第１の面及び第２の面のために重ね合わせられた相１〜３の図を示す。
【００６６】
以上において、相は、１つ以上の回路基板の２つの面に分布させられているように説明されたが、代替例では、相は、２つを超える面に、即ち、増大した磁場強度、及びそれゆえ、トルクを印加するよう動作可能なステータを得るために、分布させられていてもよい。後者の構成の一例は、例えば、積層物としての２つの回路基板を有し、全ての面が利用されるか、又は４つの回路基板を有し、各々の片面が利用される、４つの面を含む。より具体的には、このような配置は、図６ｄの相の図を、７．５°（あるいは相ごとに、対応する半径方向部分４８が互いに整列し、かつ／又は動作可能に近接して回転方向にオフセットし、同じアクティブ部分を形成するような他の好適な量）だけ回転させることによって達成することができる。図７ａは、反時計回り方向に７．５°回転させられたときの図６ｄの相の図の同等物を示し、図７ｂは、図６ｄ及び図７ａの、結果として生ずる４つの面の推測を示す。このような仕方で更なる面を追加することができることは理解されるであろう。
【００６７】
ステータ２４が複数の回路基板を備え、複数の回路基板の隣り合う面が導電部分４６を備える場合には、当該基板の隣り合う面は、ガラス繊維エポキシ樹脂、例えば、Ｔａｉｗａｎ  Ｕｎｉｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙによるプリプレグＴＵ−７６８又はＴＵ−７６８Ｐなどの電気絶縁コーティングにより、電気的に絶縁することができることが理解されるであろう。
【００６８】
上述の配置の利点は、相が、１つ以上の回路基板の厚さ方向の中央に配置された中央面に対して対称に配置されていることである。このような対称配置は、効率の増大と共に回転撹拌器へのトルクのより均一な伝達をもたらす。
【００６９】
プロセッサ３６は、相を通して印加される電流を制御するように構成される。生成された磁界の角周波数は、可変及び／又は一定、すなわち基準周波数を有する位相ロックループとすることができる。ロータ、例えば、回転撹拌器８の位置は、光学エンコーダ、磁気エンコーダ（例えば、レゾルバ、シンクロ等）などの位置センサ、ホール効果センサによって転流させることができる。後者がコスト及びサイズのゆえに好ましい。
【００７０】
上述したステータは、本明細書で説明した液体を泡立てるための装置以外に、電動回転マシンに組み込むことができる。例えば、電動回転マシンは、パンケーキモータ又は軸状ロータモータなどのモータを備えることができる。電動回転マシンは、あるいは発電機を備えることができる。
【符号の説明】
【００７１】
２  装置
４  基部ユニット
１０  筐体
２０  本体
２２  基部
１２  容器取付部分
１４  撹拌システム
２４  ステータ
４４  回路基板
６６  面
４６  導電部分
５８、６０、６２  相１〜３
５６  要素の配列
４８  要素
５０  半径方向部分
５２  遠位部分
５４  近位部分
６４  ビア
２６  撹拌器用磁石
２８  （撹拌器８の）撹拌部分
３０  コア
１６  ヒータ
１８  制御システム
３２  ユーザインターフェース
３４  センサ
３６  プロセッサ
３８  電源
６  容器
８  回転撹拌器
４０  本体
４２  支持部分
２６  （撹拌システム１４の）撹拌器用磁石
２８  （撹拌システム１４の）撹拌部分
【図１】
2018526954.tif 000003
【図２】
2018526954.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018526954.tif 000007
【図６ａ】
2018526954.tif 000008
【図６ｂ】
2018526954.tif 000009
【図６ｃ】
2018526954.tif 000010
【図６ｄ】
2018526954.tif 000011
【図７ａ】
2018526954.tif 000012
【図７ｂ】
2018526954.tif 000013
【国際調査報告】
2018526954.tif 000014
2018526954.tif 000015