(57)【要約】磁気駆動システムを連続的且つ冗長に監視するシステムは、磁気駆動システムに結合した温度検知器を含む。温度検知器は送信器に結合され、送信器は、温度検知器の温度を表す出力信号を発生させる。システムは、送受信器及び制御装置を含み、送受信器は、送信器に結合され、送信器の出力信号を受信するように構成される。制御装置は、送受信器及び磁気駆動システムに通信可能に結合され、送受信器から受信した１つ又は複数の信号に基づいて磁気駆動システムの動作を制御するように構成される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気駆動システムの上に組み付けられた温度検知器と、
前記温度検知器に結合されて当該温度検知器の温度を示す信号を発生する送信器と、
前記送信器に結合されて前記信号を受信するように構成された送受信器と、
前記送受信器及び前記磁気駆動システムに通信可能に結合されて、当該送受信器から受信した１以上の信号に基づいて、当該磁気駆動システムの動作を制御するように構成された制御装置と、
を備えたことを特徴とする磁気駆動システムの温度監視システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記温度検知器の温度を閾値温度に対して比較し、当該温度検知器の温度の当該閾値温度に対する比較結果に応じて前記磁気駆動システムに命令するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の磁気駆動システムの温度監視システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記温度検知器の温度が前記閾値温度より高い場合、前記磁気駆動システムに遮断信号を出力するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の磁気駆動システムの温度監視システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記送受信器が出力信号を受信しない場合、前記磁気駆動システムに遮断信号を出力するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の磁気駆動システムの温度監視システム。
【請求項５】
前記磁気駆動システムの導体ロータの上に磁気中心線に略沿って組み付けられた複数の熱電対を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の磁気駆動システムの温度監視システム。
【請求項６】
前記閾値温度は、予め定められた温度限界の８０パーセントに設定されることを特徴とする請求項２に記載の磁気駆動システムの温度監視システム。
【請求項７】
各々が非鉄導電性材料から構成される本体を有する一対をなす同軸の導体ロータを有して、モータシャフトに結合された導体ロータアセンブリ、及び、前記一対をなす同軸の導体ロータの間に位置決めされてそれぞれから離間してエアギャップを画成するとともに、対応する磁石セットをそれぞれ有する一対の磁石ロータを有して、負荷シャフトに結合された磁気ロータアセンブリを有する磁気駆動システムと、
前記一対をなす同軸の導体ロータの上に組み付けられた複数の熱電対と、
前記複数の熱電対に結合されて、前記複数の熱電対それぞれの熱接点の温度を示す信号を発生するように構成された熱電対送信器と、
前記熱電対送信器に通信可能に結合されて、前記複数の熱電対にそれぞれ対応する信号を受信するように構成された送受信器と、
前記送受信器及び前記磁気駆動システムと通信可能に結合されて、前記複数の熱電対それぞれの温度について前記送受信器を連続的に走査するように構成された制御装置と、
を備えたことを特徴とする温度監視システム。
【請求項８】
前記送受信器は、前記送信器に対しワイヤレスに結合されていることを特徴とする請求項７に記載の温度監視システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記複数の熱電対それぞれの温度を閾値温度に対して比較し、前記複数の熱電対それぞれの温度の当該閾値温度に対する比較結果に応じて前記磁気駆動システムに命令するように構成されたことを特徴とする請求項７に記載の温度監視システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記複数の熱電対それぞれの温度のうち少なくとも１つが前記閾値温度より高い場合、又は、前記送受信器が前記複数の熱電対にそれぞれ対応する信号を受信しない場合、前記磁気駆動システムに遮断信号を送信するように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の温度監視システム。
【請求項１１】
前記磁気駆動システムは、前記エアギャップを調節するために、前記一対をなす同軸の導体ロータに対して前記一対の磁石ロータを軸方向に変位させるように構成された作動器を更に備えたことを特徴とする請求項９に記載の温度監視システム。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記複数の熱電対それぞれの温度のうち少なくとも１つが前記閾値温度より高い場合、又は、前記送受信器が前記複数の熱電対にそれぞれ対応する信号を受信しない場合、前記磁気駆動システムに遮断信号を送信するように構成されたことを特徴とする請求項１１に記載の温度監視システム。
【請求項１３】
前記遮断信号は、前記モータシャフトを駆動するモータへの電力供給を解除するように、前記磁気駆動システムに命令することを特徴とする請求項１２に記載の温度監視システム。
【請求項１４】
前記遮断信号は、前記エアギャップが最大エアギャップまで増大するように、前記一対をなす同軸の導体ロータに対して前記一対の磁石ロータをそれぞれ変位させるように、前記作動器に命令することを特徴とする請求項１２に記載の温度監視システム。
【請求項１５】
磁気駆動システムの温度を測定する工程と、
測定結果たる前記温度を閾値温度に対して比較する工程と、
温度どうしの比較結果に応じた信号を前記磁気駆動システムに送信する工程と、
を備えたことを特徴とする磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項１６】
前記磁気駆動システムの温度を測定する工程は、
前記磁気駆動システムに結合された温度検知器の温度を示す出力信号を、送受信器に結合された送信器から発生する工程
を有することを特徴とする請求項１５に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項１７】
前記測定結果たる前記温度を閾値温度に対して比較する工程は、
前記磁気駆動システムの温度を示す出力信号を受信するように構成された送受信器に対し、制御装置を通信可能に結合する工程と、
前記磁気駆動システムの前記温度を前記閾値温度に対して比較するために、前記送受信器を連続的に走査する工程と、
を有することを特徴とする請求項１５に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項１８】
前記温度のうち少なくとも１つが前記閾値温度より高い場合、又は、前記送受信器が出力信号を受信しない場合、前記磁気駆動システムを停止させる工程と、
前記温度が前記閾値温度以下であるとともに、前記送受信器が前記出力信号を受信した場合、前記磁気駆動システムの動作を継続させる工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１７に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項１９】
前記閾値温度を設定する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項２０】
前記閾値温度は、等式
閾値温度＝（最大許容温度）−温度上昇／秒×システム応答時間
により決定されることを特徴とする請求項１９に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項２１】
前記温度どうしの比較結果に応じた信号を前記磁気駆動システムに送信する工程は、
前記磁気駆動システムに結合されたたモータへの電力供給を解除する工程と、前記磁気駆動システムのエアギャップを最大エアギャップまで増大する工程と、のうち少なくとも１つの工程
を有することを特徴とする請求項１５に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項２２】
前記磁気駆動システムの温度を測定する工程は、
複数の熱電対を前記磁気駆動システムに結合する工程と、
前記複数の熱電対それぞれに対し、当該複数の熱電対それぞれの熱接点の温度を示す信号を発生する送信器を結合する工程と、
前記信号を受信するように構成された送受信器を前記送信器に結合する工程と、
を有することを特徴とする請求項１５に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項２３】
前記複数の熱電対は、磁気中心線に沿って前記磁気駆動システムに結合されていることを特徴とする請求項２２に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項２４】
受信器に結合されて前記磁気駆動システムの前記温度を示す出力信号を受信するように構成された制御装置に対し指示器を結合する工程と、
前記温度が前記閾値温度より高い場合、前記指示器を通じてユーザに通知する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【請求項２５】
前記指示器は、可聴アラーム、ブザー、ゲージ、及び発光ダイオード（ＬＥＤ）のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の磁気駆動システムの温度監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１３年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／７８６，２２３号に対する、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張するものであり、その内容全体が本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は、温度監視装置、システム及び方法に関し、より詳細には、磁気駆動システムの温度監視に関する。
【背景技術】
【０００３】
固定ギャップ磁気カップリング及び／又は可変速度駆動システムを含むことができる磁気駆動システムは、モータからのトルクを、エアギャップを横切って負荷に伝達することによって動作する。機器の駆動側と被駆動側との間に機械的な接続部は存在しない。トルクは、駆動装置の一方の側の強力な希土類磁石と、他方の側の誘導される磁場との相互作用によって生成される。
可変速度駆動システム等の場合、エアギャップの間隔を変えることによってトルクを伝達する量を制御でき、したがって速度制御を可能にする。
【０００４】
磁気駆動システムは、典型的には、磁気ロータアセンブリ及び導体ロータアセンブリを含む。希土類磁石を含む磁気ロータアセンブリは、負荷に取り付けられる。導体ロータアセンブリは、モータに取り付けられる。導体ロータアセンブリは、アルミニウム、銅又は真鍮等の導電材料製のロータを含む。可変速度駆動システム等、一部の磁気駆動システムでは、磁気駆動システムは、磁石ロータと導体ロータとの間のエアギャップの間隔を制御する作動構成要素も含む。
【０００５】
導体ロータアセンブリ及び磁気ロータアセンブリの相対回転により、エアギャップを横切る強力な磁気結合が誘発される。磁石ロータと導体ロータとの間のエアギャップの間隔を変えることによって、出力速度が制御される。出力速度は調整可能であり、制御可能であり、再現可能である。
【０００６】
磁気誘導の原理には、磁石と導体との間の相対運動を必要とする。これは、出力速度が入力速度よりも常に低いことを意味する。速度の差は、すべりとして既知である。通常、全定格モータ速度における動作中のすべりは１％〜３％である。
【０００７】
導体ロータに対する磁石の相対運動によって、導体材料において渦電流が誘導される。渦電流は、それ自体の磁場を生成する。トルクを磁石ロータから導体ロータに伝えることを可能にするのは、永久磁場と、誘導された渦電流の磁場との相互作用である。導体材料における渦電流により、導体材料内に電気的な加熱が生じる。
【０００８】
高いエネルギー量を発生させる機器と組み合わせて多種多様な環境で使用すると、磁気駆動システム内に熱が発生し、爆発しやすい環境をもたらすことが多い。従来の方法には、被駆動側、即ち負荷側のトルク及び速度特性に基づいて発生した熱を推定し、且つ駆動側、即ちモータ側の動作速度を推定すること、並びに限界温度を設定することを伴う。
しかし、そのような従来の方法は、多数の可動部品を有する磁気駆動システムの予測不可能な性質を適切に考慮していない。例として、いくつかの例では、使用用途及びそれらに関連する推定負荷の多様さにより、不正確な限界温度の設定をもたらす場合がある。いくつかの例では、負荷側は、コンベア製品又は負荷側の運動を妨げる他の破片でジャムが発生することがあり、この結果、過剰な熱量が生じる。更に他の例では、推定した熱の発生が、周囲温度が予想よりも高いことがあるために不正確である場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本明細書で説明する実施形態は、磁気駆動システムの温度を正確で、効率的且つロバストな様式で連続して監視する装置、システム及び方法を提供する。いくつかの実施形態では、温度が規定の温度閾値を超えたことに応じて、適切な命令を磁気駆動システムに与える。命令には、モータの動作停止及び／又はエアギャップの調節を含むことができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態によれば、磁気駆動システムの温度を監視するシステムは、磁気駆動システムの上に組み付けた温度検知器、温度検知器に結合した送信器、送信器に結合した送受信器、並びに送受信器及び磁気駆動システムに通信可能に結合した制御装置を含むものとして要約できる。
送受信器は、温度検知器の温度を表す信号を発生でき、送受信器は、信号を受信するように構成できる。制御装置は、送受信器から受信した１つ又は複数の信号に基づいて磁気駆動システムの動作を制御するように構成できる。
【００１１】
別の実施形態によれば、温度監視システムは、磁気駆動システム、複数の熱電対、熱電対送信器、送受信器及び制御装置を含むものとして要約できる。
磁気駆動システムは、モータシャフトに結合した導体ロータアセンブリ及び負荷シャフトに結合した磁気ロータアセンブリを含むことができ、導体ロータアセンブリは、一対の同軸導体ロータを含み、導体ロータは、非鉄導電性材料から構成される本体を有し、磁気ロータアセンブリは、それぞれが対応する磁石セットを含む一対の磁石ロータを含み、マグネットロータは、一対の同軸導体ロータの間に位置決めされ、エアギャップを画成するために導体ロータから離間する。複数の熱電対は、導体ロータ上に組み付けることができ、熱電対送信器は、複数の熱電対に結合でき、熱電対送信器は、各熱電対の熱接点の温度を表す信号を発生させるように構成される。更に、送受信器は、熱電対送信器に通信可能に結合でき、対応する信号を受信するように構成される。制御装置は、送受信器及び磁気駆動システムと通信可能に結合され、それぞれの熱電対の温度のために送受信器を連続的に走査するように構成される。
【００１２】
更に別の実施形態によれば、磁気駆動システムの温度を監視する方法は、磁気駆動システムの温度を測定すること、温度と閾値温度とを比較すること、及び比較に応じて磁気駆動システムに信号を送信すること、を含むものとして要約できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による温度監視システムを示す概略部分等角図である。
【図２】明確にするために特定の構成要素を除いた、図１の温度監視システムの正面図である。
【図３】線３−３に沿った、図１の温度監視システムの断面図である。
【図４】明確にするために特定の構成要素を除いた、図１の温度監視システムの正面図である。
【図５】明確にするために特定の構成要素を除いた、図１の温度監視システムの上部図である。
【図６】一実施形態による温度監視システムの構成要素の機能ブロック図である。
【図７】別の実施形態による温度監視システムを示す部分等角図である。
【図８】温度監視システムの一実施形態による、監視中の磁気駆動システムの温度を示すグラフである。
【図９】温度監視システムの一実施形態による、監視中の磁気駆動システムの温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明は、磁気駆動システムの温度監視に関して使用するための装置、システム及び方法を対象とする。説明及び対応する図面は、当業者が本発明の実施形態の製作、使用を可能にする十分な情報を当業者に提供することを意図する。しかし、この詳細な説明全体を読み、図面を検討したそのような当業者は、本発明の要旨から逸脱することなく、例示し説明する実施形態に対して修正を行い、及び／又は要素をこれらの実施形態から除去し得ることが了解されよう。そのような修正及び変更は、関連する特許請求の範囲内にある限り、全て本発明の範囲内にあることを意図する。
【００１５】
文脈によって別途要求されない限り、本明細書及び以下の特許請求の範囲を通して、「備える」という用語及びその変化形は、オープンで包括的な意味、すなわち、「〜を含むがそれらに限定されない」として解釈されるべきである。
【００１６】
本明細書を通して、「１つの実施形態」又は「一実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じた種々の箇所における「１つの実施形態では」又は「一実施形態では」という表現の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及するものではない。更に、特定の特徴、構造又は特性を、１つ又は複数の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせることができる。
【００１７】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する単数形（“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”）は、内容によって別途はっきりと指示されない限り、複数の指示対象を含む。「又は」という用語は概して、内容によって別途はっきりと指示されない限り、「及び／又は」を含む意味で使用されることにも留意されたい。
【００１８】
図１〜図５は、磁気駆動システム１２の温度を有利に連続的且つ重複して監視する一実施形態による温度監視システム１０を示す。
磁気駆動システム１２は、磁気ロータアセンブリ１４及び導体ロータアセンブリ１６を含む。磁気ロータアセンブリ１４は、一対の磁気ロータ１８を含む。磁気ロータ１８は、互いに離間し、一方の磁石ロータ１８は、負荷シャフト２０の近位に位置決めされ、他方は、モータシャフト２２の近位に位置決めされる。磁石ロータ１８のそれぞれは、裏当てディスク２６（例えば鉄裏当てディスク）により裏当てした磁石ディスク２４（例えば非鉄磁石ディスク）を備える。磁石ロータ１８は、負荷シャフト２０上に組み付けられ、負荷シャフト２０と同時に回転する。
図２に最も良く示されるように、対応する磁石ロータ１８の磁石ディスク２４のそれぞれは、それぞれの永久磁石２１を中に受け入れるための円形に並んだ複数の長方形ポケット１９を含む。
【００１９】
導体ロータアセンブリ１６は、モータ１３のモータシャフト２２上に組み付けられ、モータシャフト２２と同時に回転する。導体ロータアセンブリ１６は、スペーサ３２により互いから離間する一対の導体ロータ３０を含む。導体ロータ３０のそれぞれは、端部リング３４を含む。端部リング３４内側の対向する側に結合されるのは、導体リング３６、３７である。導体リング３６、３７は、一般に、銅、アルミニウム、真鍮等の非鉄材料、又は他の非鉄金属を含む。導体リング３６、３７は、エアギャップ３８によってそれぞれの磁石ロータ１８から離間される。エアギャップ３８は、固定エアギャップ（例えば図７）であっても、調節可能エアギャップであってもよい。例として、一部の磁気駆動システム１２は、作動器アセンブリ３９を含むことができる。作動器アセンブリ３９は、公知の様式で磁気ロータアセンブリ１４に結合される。作動器アセンブリ３９は、磁気駆動システム１２のエアギャップ３８が調節可能であるように、導体ロータアセンブリ１６に対して磁気ロータアセンブリ１４を制御可能に移動するように構成される。
更に、図１〜図５に示す実施形態では、導体ロータアセンブリ１６はモータシャフト２２上に組み付けられ、磁気ロータアセンブリ１４は負荷シャフト２０上に組み付けられているが、代替的に、導体ロータアセンブリ１６を負荷シャフト２０上に組み付け、磁気ロータアセンブリ１４をモータシャフト２２上に組み付けることができる。このようにすると、導体ロータ３０は負荷シャフト２０と同時に回転でき、磁石ロータ１８はモータシャフト２２と同時に回転できる。
【００２０】
磁気駆動システム１２は、導体ロータアセンブリ１６外側の対向する側に結合されるヒートシンク要素４０を更に含む。ヒートシンク要素４０は、締結、溶接、接着又は他の適切な手段を介して導体ロータアセンブリ１６に結合できる。
【００２１】
上記のように、磁気駆動システムは、一般にすべりの原理を受けて動作する。導体材料における渦電流は、導体材料内に電気的な加熱を生じさせる。レンツの法則を使用すると、発生する熱量は以下のように計算できる。
すべりによる熱＝Ｋ×トルク×すべり速度、これにより、ｋ×Ｔ×（ωＭ−ωＬ）をもたらし、式中、Ｔはモータトルクであり、ωＭは毎分回転数（「ＲＰＭ」）のモータ速度であり、ωＬはＲＰＭの出力速度であり、ｋはシャフト力をＫＷ又は選択した任意の他の力の単位に変換するための定数である。特に、そのような計算は、磁気駆動システムにより生じた熱を推定できる一方で、外部条件及び動作環境を考慮しないだけでなく、最も高い熱量が生じた正確な場所も考慮しない。
【００２２】
温度監視システム１０及び本発明で説明する他の実施形態は、望ましくは、磁気駆動システムを連続的且つ重複して監視し、測定した温度に応じて適切な命令を与える。
図１〜図５を引き続き参照する。図４〜図５に最もよく示されるように、温度監視システム１０は、複数の温度検知器４２を含む。温度検知器４２は、熱電対、サーミスタ、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、及び／又は他の温度検知デバイスを備えることができる。非限定的な例として、図１〜図５に示される温度監視システム１０は、熱電対を備える。しかし、他の温度検知デバイスも、本開示の範囲内である。
温度検知器４２は、磁気駆動システム１２の上に組み付けた送信器４４に結合される。送信器４４は、ヒートシンク要素４０の上にあり、締結器によりそれぞれの端部リング３４に結合される。他の実施形態では、送信器４４は、あらゆる他の適切な位置に位置決めできる及び／又は磁気駆動システム１２から離して位置決めできる。送信器４４は、複数の入力コネクタを含み、コネクタは、それぞれの温度検知器４２を受け入れるように構成される。例として、図１〜図５に示す送信器４４は、６つの入力コネクタを含む。６つの入力コネクタのそれぞれは、一般に、互いに隔離した６つの通路を画成し、温度検知器４２のそれぞれの近位端に結合するように構成される。しかし、送信器４４はあらゆる数の入力コネクタを含み得ることが了承されよう。更に、入力コネクタは、例えばＪ型、Ｋ型、Ｎ型、Ｒ型熱電対等、多種多様な温度検知器を受け入れるように構成できる。
【００２３】
各温度検知器４２（例えば４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ）の遠位端４６は、磁気駆動システム１２上の、温度を測定すべき場所に結合され、この場所は、通常、温度検知器４２が熱電対を備える場合に熱接点と呼ぶことができる。
図４〜図５に最もよく示されるように、温度検知器４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄの遠位端４６は、導体リング３６、３７に結合される。遠位端４６は、はんだ付け、接着、締結又はあらゆる他の適切な手段を介して導体リング３６、３７に結合できる。
【００２４】
より詳細には、それぞれの検知器４２ａ、４２ｂの遠位端４６は、導体リング３６の厚さ部を通して略中間に延在し、導体リング３６は、磁気駆動システム１２のモータ１３側上に位置決めされる。更に、遠位端４６は、磁気中心線４７に略沿って位置決めされる。
図２及び図３に最もよく示されるように、磁気中心線４７は、同軸リングにより画成され、この同軸リングは、それぞれの磁石ロータディスク２４の永久磁石２１の中心線が画成する経路を円周方向に辿り、導体リング３６、３７上に突出する。同様に、それぞれの検知器４２ｃ、４２ｄの遠位端４６は、導体リング３７の厚さ部を通して略中間（即ち負荷側）に、磁気中心線４７に沿って延在する。
本出願人は、実験を通じて、このような遠位端４６の位置決めが磁気駆動システム１２の温度の読取りの正確さを有利に改善することを発見した。というのは、そのような場所は、磁気駆動システム１２の最も高温の場所に存在するためである。
図１〜図５の実施形態に示される温度検知器４２は、導体リング３６内に位置するが、他の実施形態では、温度検知器４２はあらゆる他の適切な場所に位置できる。
【００２５】
図１〜図５を引き続き参照する。温度監視システム１０は、基準温度を測定する更なる温度検知器４２を含むことができる。例として、更なる温度検知器の遠位端は、基準温度の測定を実現するために、磁気駆動システム１２の他の構成要素に結合できる。遠位端は、磁石ロータ１８のそれぞれの裏当てディスク２６、又は例えば最少の熱発生しか被ることがない他の構成要素に結合できる。温度監視システム１０は、周囲温度を測定して導体ロータ３０の温度を確立し、導体ロータ３０の温度を周囲温度に対して比較できる。
このようにして、温度監視システム１０は、周囲温度をリアルタイムで連続的に測定、監視できる。したがって、有利には正確な読取りをもたらし、且つ磁気駆動システムの変動しやすい動作環境の不確かさも考慮できる。
【００２６】
温度検知器４２により測定した様々な温度は、例えば温度検知器４２が熱電対を備える場合、冷接点と熱接点との間の温度差の温度勾配を表す入力電圧信号を提供できる。代替的に、温度検知器４２がＲＴＤを備える場合、抵抗信号を提供できる。このようにして、送信器４４は、温度を決定するそれぞれの信号を処理し、対応する信号を出力できる。
【００２７】
送信器４４は、送受信器４８に更に結合される。送信器４４は、図１〜図５の実施形態に示すように送受信器４８にワイヤレスに結合できるか、又は有線接続により公知の様式で結合できる。
【００２８】
送受信器４８は、送信器４４と電子通信するように構成され、送受信器４８が温度検知器４２の温度測定値を制御装置５０に伝達するように制御装置５０と送信器４４との間にインターフェースをもたらす。送受信器４８は、制御装置５０にワイヤレスに結合できるか、又は図１〜図５の実施形態に示すＵＳＢケーブル等の有線接続を通じて結合できる。
制御装置５０は、限定はしないが、１つ又は複数のプロセッサ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＧＰＡ）及び／又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、メモリデバイス、バス、電源等を含むことができる。例えば、制御装置５０は、１つ又は複数のメモリデバイスと通信するプロセッサを含むことができる。バスは、内部又は外部電源をプロセッサに連結できる。メモリは、例えば１つ又は複数のバッファ、レジスタ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は読取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含む様々な形態を取ることができる。いくつかの実施形態では、制御装置５０は、コンピュータ（例えばデスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ等）、ネットワーク（例えばローカルネットワーク、ＷｉＦｉ（登録商標）ネットワーク等）或いは移動デバイス（例えばスマートフォン、携帯電話等）等の外部デバイス又はシステムに通信可能に結合できる。制御装置５０は、画面等の表示装置及び入力デバイスも含むことができる。入力デバイスは、キーボード、タッチパッド等を含むことができ、温度監視システム１０を制御するためにユーザが操作できる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、制御装置５０は、閉ループシステム又は開ループシステムを有する。例えば、制御装置５０は、閉ループシステムを有することができ、それによりモータ１３、したがってモータシャフト２２への電力は、１つ又は複数の温度検知器４２からのフィードバック信号に基づいて制御され、この温度検知器４２は、１つ又は複数の温度特性又はあらゆる他の測定可能な対象パラメータを示す１つ又は複数の信号を送信（送る）ように構成される。次に、これらの読取りに基づき、制御装置５０は、モータ１３の動作を調節できる。
いくつかの実施形態では、制御装置５０の閉ループシステムは、更に及び／又は代替的に、１つ又は複数の温度検知器４２からのフィードバック信号に基づいて作動器アセンブリ３９、したがってエアギャップ３８を制御するように構成でき、これらの温度検知器４２は、１つ又は複数の温度特性又はあらゆる他の対象パラメータを示す１つ又は複数の信号を送信（送る）するように構成される。次に、これらの読取りに基づき、制御装置５０は、作動器アセンブリ３９の動作を調節できる。代替的に、温度監視システム１０は、開ループシステムとすることができ、この開ループシステムでは、モータ１３及び／又は作動器アセンブリ３９の動作をユーザ入力によって設定する。
【００３０】
更に、制御装置５０には、様々なプログラムを記憶できる。ユーザは、温度特性及び所望の目標温度閾値を考慮するプログラムを選択できる。例として、温度閾値は、特定の磁気駆動システム及び／又は特定のモータに基づいて設定できる。制御装置５０は、モータにジャムが発生した場合を含めて、磁気駆動システムの最大トルク及びモータ速度に基づいて閾値温度を決定するプログラムを実行できる。いくつかの実施形態では、閾値温度は、以下の式に基づいて設定される。
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特定の磁気駆動システム及びモータの最大可能速度に基づき決定され、「ｔｓ」は、温度監視システムの合計応答時間であり、最大許容可能温度は、磁気駆動システムの最大温度であり、この最大温度は、磁気駆動システムを完全速度、最大トルクで動作させ、続いて負荷におけるジャム発生条件を受けることに基づいて決定される。
いくつかの実施形態では、閾値温度は、閾値温度の特定パーセンテージに設定できる。例として、閾値温度は、決定した閾値温度の６０％〜８０％であるように設定できる。このようにして、更なる保護バッファを温度監視システム１０に有利に提供できる。
【００３１】
制御装置５０は、様々な温度検知器の温度測定値と閾値温度とを比較するようにプログラムできる。例として、制御装置５０は、様々な温度検知器４２の温度を決定するために、送受信器４８を連続的に走査するようにプログラムを実行できる。
制御装置５０は、温度測定値が閾値温度又は閾値温度の選択したパーセンテージを超えたときにモータ１３への電力供給を停止又は解除するモータ動作プログラムを実行できる。制御装置５０は、磁石ロータアセンブリ１４と導体ロータアセンブリ１６との間のエアギャップ３８を制御するようにプログラムすることもできる。エアギャップ３８は、作動器アセンブリ３９又はあらゆる他のデバイスにより、磁石ロータ１８と導体ロータ３０との間の相対運動によって調節できる。
【００３２】
図６は、温度監視システムの使用法を示す機能ブロック図を示す。温度監視システムは、少なくとも１つの検知モジュール５１、制御モジュール５２及び応答モジュール５６、５８を含む。
検知モジュール５１は、磁気駆動システム１２に結合した複数の温度検知器４２を備える。温度検知器４２は、送信器４４に通信可能に結合され、送信器４４は、対応する信号を処理してそれぞれの温度検知器４２の温度を決定する。送信器４４は、送受信器４８に更に結合される。他でより詳細に説明するように、送信器４４は、ワイヤレスに、又は有線接続を通じて送受信器４８に結合できる。このようにして、送受信器４８は、磁気駆動システム１２の温度を表す１つ又は複数の信号を送信器４４から受信する。
【００３３】
制御モジュール５２は、制御装置５０を備える。制御装置５０は、送受信器４８に結合され、送受信器４８と通信する。制御装置５０のプロセッサ及び制御回路は、磁気駆動システム１２上に組み付けた温度検知器４２の温度を表す信号を送受信器４８から受信する。プロセッサは、磁気駆動システム１２の温度を比較するための情報を使用する。より詳細には、プロセッサは、複数の温度検知器４２が表す磁気駆動システム１２の温度と、設定閾値温度とを比較する。
【００３４】
温度が閾値温度を上回る場合、又は信号を受信しない場合、応答モジュール５６に基づき、制御装置５０は、対応する出力信号を送信することによって、モータ１３の１つ又は複数の構成要素にモータ１３の動作を停止するように命令する。モータ１３は、電源供給を解除する、モータの特定の構成要素を分離する等による多種多様な方法で停止できる。
反対に、温度が閾値温度を下回る場合、及び信号を受信した場合、制御装置５０は、モータ１３の１つ又は複数の構成要素に動作を継続するように命令し、これらの構成要素は、回転力を伝達して負荷６０を駆動する。このようにして、磁気駆動システムの温度は、有利に連続的に監視でき、例えばジャム発生の場合に、温度が設定閾値を超えた場合、温度監視システム１０は、モータ１３の動作を停止させ、磁気駆動システム１２の過熱を防止できる。
【００３５】
代替又は追加として、温度が閾値温度を上回る場合、及び／又は信号を受信しない場合、応答モジュール５８に基づき、制御装置５０は、対応する出力信号を送信することによって、作動器アセンブリ３９の１つ又は複数の構成要素に磁気駆動システム１２のエアギャップ３８を調節するように命令する。より詳細には、制御装置５０は、作動器アセンブリ３９に磁気ロータ１８を導体ロータ３０に対して最大エアギャップ位置まで軸方向に移動させるように命令する。このようにすると、磁石ロータ１８と導体ロータ３０との間の回転力を実質的になくすことができる。これによって、有効に磁気駆動システム１２を停止し、磁気駆動システム１２の過熱を防止できる。
【００３６】
図７は、別の実施形態による温度監視システム１１０を示す。温度監視システム１１０は、磁気ロータアセンブリ１１４が導体ロータアセンブリ１１６に対して固定式に位置決めされる変形形態を提供する。したがって、制御装置１５０は、磁気駆動システム１１２の温度が設定閾値温度を下回った場合、又はフィードバック信号を温度検知器１４２から受信した場合、モータ１１３の１つ又は複数の構成要素に動作を継続するように命令するように構成される。反対に、制御装置１５０は、温度が閾値温度を超えた場合、及び／又はフィードバック信号が温度検知器１４２のいずれからも受信されない場合、モータ１１３の１つ又は複数の構成要素に、モータ１１３の動作を停止させるように命令するように構成される。
【００３７】
図８は、縦軸が温度監視システムの一実施形態に従って測定した温度に対応するグラフである。温度監視システムは、調節可能なエアギャップを有する磁気駆動システムに関連して使用される。
図８に示すように、温度トリガは、温度閾値の約８０％に設定した。温度検知器（即ち熱電対２３）が設定閾値温度に達したとき、制御モジュールは、モータへの電力供給を解除することによってモータを停止させる出力信号を送信した。短時間の遅れの後、温度は、モータ速度の低下につれて下がった。
【００３８】
図９は、縦軸が温度監視システムの一実施形態に従って測定した温度に対応するグラフである。温度監視システムは、固定エアギャップを有する磁気駆動システムに関連して使用される。
図９に示すように、温度トリガは、温度閾値の約８０％に設定した。温度検知器（即ち熱電対１）が設定閾値温度に達したとき、制御モジュールは、モータへの電力供給を解除することによってモータを停止させる出力信号を送信した。やはり、短時間の遅れの後、温度は、モータ速度の低下につれて下がった。
【００３９】
上述した様々な実施形態は、有利には、磁気駆動システムを連続的且つ冗長に監視する方法を提供できる。例として、磁気駆動システムを監視する方法は、１つ又は複数の温度検知器を磁気駆動システムに結合することを含み得る。温度検知器は、送信器に結合して、温度に対応する適切な信号を処理できる。
【００４０】
方法は、送受信器を送信器及び制御装置に通信可能に結合することを含むことができ、送受信器は、磁気駆動システムの温度を制御装置に伝達する。方法は、閾値温度を設定すること、温度と設定閾値温度とを比較すること、及び比較に応じて出力信号を送信することを更に含むことができる。
いくつかの実施形態では、出力信号は、温度が閾値温度を下回る場合、及びフィードバック信号が制御装置により受信された場合に、磁気駆動システムに結合したモータに動作を継続するように命令することを表すことができる。いくつかの実施形態では、出力信号は、温度が閾値温度である又は温度が閾値温度を超えた場合に、モータの動作を停止させることを表すことができる。いくつかの実施形態では、出力信号は、作動器に、磁気駆動システムを最大エアギャップ位置に位置決めするように命令することを表すことができる。
【００４１】
方法は、指示器を制御装置に結合することを更に含むことができる。指示器は、温度が閾値温度を超えた場合及び／又はフィードバック信号が制御装置により受信されない場合に、ユーザに伝達するように構成できる。指示器は、可聴アラーム、ブザー、ゲージ及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることができる。
【００４２】
更に、上述した種々の実施形態を組み合わせて更なる実施形態を提供できる。上記で詳述した説明を踏まえて、これら及び他の変更を実施形態に対して行うことができる。概して、以下の特許請求の範囲では、使用される用語は、明細書において開示される特定の実施形態及び特許請求の範囲に特許請求の範囲を限定するように解釈すべきではなく、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲と共に全ての可能な実施形態を含むように解釈すべきである。したがって、特許請求の範囲は本開示によって限定されない。
【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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【国際調査報告】
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