JP2019517241A - 効率を向上させたモータ及び駆動回路 - Google Patents

Abstract

モータの磁気エネルギーをモータシステムに戻す、改善された装置及び方法。モータ効率を向上させるべく、モータの磁界エネルギーの取り出しを向上させるために、改善されたバッテリシステム及び構成が開示される。電源は、第１の極及び第２の極を有する。位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、電源から電気エネルギーを受け取るように構成される。バッテリは、第１の極及び第２の極を有し、バッテリの第１の極は、位相コイルの磁界のエネルギーを受け取るように構成され、バッテリの第２の極は、電源の第１の極に結合され、且つ、電源の第１の極の極性とは反対である極性を有する。【選択図】図１

Description

モータは、一般に、固定子に対して回転する回転子を利用する。多くの電気モータは、回転子に印加される磁界によって、回転子の運動を引き起こす。そのようなモータは、スイッチ式リラクタンスモータ、可変スイッチ式リラクタンスモータ、インダクタモータ、永久磁石モータなどを含んでもよい。

しかしながら、回転子を回転させるために磁界を利用する標準的なモータは、磁界において失われるエネルギーによる損失をこうむる。これらのエネルギー損失は、これらのモータの性能を低下させ、動作効率の低減という結果をもたらす。

磁界のエネルギーを捕えると共に、モータにおけるエネルギー損失を低減させるための、デバイス、システム、及び方法の改善が望まれる。

本明細書で開示されるデバイス、システム、及び方法は、モータ効率の改善に対する必要性に取り組むと共に、磁界エネルギーを捕えるように設計される。

一実施形態において、第１の極及び第２の極を有する電源を含む、モータのための駆動回路が開示される。位相コイルは、電源の第１の極に結合されるが、該位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、電源から電気エネルギーを受け取るように構成される。スイッチは、位相コイルを電源の第２の極に結合させる。バッテリは、第１の極及び第２の極を有するが、バッテリの第１の極は、位相コイルの磁界のエネルギーを受け取るように構成され、バッテリの第２の極は、電源の第１の極に結合され、且つ、電源の第１の極の極性とは反対である極性を有する。

一実施形態において、回転子を含むモータが開示され、且つ電源は、第１の極及び第２の極を有する。固定子は、電源の第１の極に結合される位相コイルを含み、該位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、電源から電気エネルギーを受け取るように構成される。スイッチは、位相コイルを電源の第２の極に結合させる。バッテリは、第１の極及び第２の極を有し、バッテリの第１の極は、位相コイルの磁界のエネルギーを受け取るように構成され、バッテリの第２の極は、電源の第１の極に結合され、且つ、電源の第１の極の極性とは反対である極性を有する。

一実施形態において、駆動回路を有するモータを動作させるステップを含む方法が開示される。駆動回路は、第１の極及び第２の極を有する電源を含む。位相コイルは、電源の第１の極に結合され、該位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、電源から電気エネルギーを受け取るように構成される。スイッチは、位相コイルを電源の第２の極に結合させる。バッテリは、第１の極及び第２の極を有するが、バッテリの第１の極は、位相コイルの磁界のエネルギーを受け取るように構成され、バッテリの第２の極は、電源の第１の極に結合され、且つ、電源の第１の極の極性とは反対である極性を有する。

一実施形態において、第１の極及び第２の極を有する電源を含む、モータのための駆動回路が開示される。位相コイルは、電源の第１の極に結合され、該位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、電源から電気エネルギーを受け取るように構成される。スイッチは、位相コイルを電源の第２の極に結合させる。整流器は、位相コイルに結合され、且つ、整流された電流を作り出すために、位相コイルの磁界から生じる電流を整流するように構成される。電力貯蔵デバイスは、整流器から整流された電流を受け取るように構成され、且つ、整流された電流から生じるエネルギーを貯蔵する。

本明細書で開示されるシステム、装置、及び方法の特徴及び利点は、同システム、装置、及び方法が、明細書、特許請求の範囲、及び添付図面を参照することでより良く理解されるにつれて、正しく認識されるであろう。

図１は、本開示の実施形態による駆動回路の模式図を例示する。 図２は、本開示の実施形態による駆動回路の動作及び出力の試験結果の時間チャートを例示する。 図３Ａは、本開示の実施形態によるモータハウジングの側面図を例示する。 図３Ｂは、中線に沿って取り込まれた、図３Ａのモータハウジングの半分の正面図を例示する。 図３Ｃは、図３Ｂにおけるのと同じ中線に沿って取り込まれた、図３Ａのモータハウジングの半分の背面図を例示する。 図４は、本開示の実施形態による固定子の平面図を例示する。 図５は、本開示の実施形態による固定子の配線図の模式図を例示する。 図６は、本開示の実施形態による回転子の平面図を例示する。 図７は、本開示の実施形態による回転子及び固定子の平面図を例示する。 図８は、本開示の実施形態による駆動回路の模式図を例示する。 図９は、図８の駆動回路の変更版の模式図を例示する。 図１０は、本開示の実施形態による駆動回路の模式図を例示する。 図１１は、本開示の実施形態による固定子の配線図の模式図を例示する。 図１２は、本開示の実施形態による駆動回路の模式図を例示する。 図１３は、図１２の駆動回路の変更版の模式図を例示する。

図１は、本開示の実施形態による駆動回路１０の実施形態を例示する。駆動回路１０は、モータを動作させるために利用してもよい。モータは、機械的出力を作り出すために利用してもよい。

駆動回路１０は、１つ以上の位相コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃに電力を供給するために使用される電源１２を含んでもよい。電源１２は、バッテリ、ＤＣ連結装置、又は他の形態の電源を備えてもよい。好ましくは、電源１２は、再充電可能なように構成され、且つ、したがって、バッテリなどを備えてもよい。図１に示される実施形態では、電源１２は、位相コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃに対してＤＣ入力を作り出す。他の実施形態において、ＡＣ入力は、電源１２によって提供してもよい。

電源１２は２つの極を含む。図１に示されるように、電源１２は、正極１６及び負極１８を含む、反対の極性の極を有する。正極１６は、位相コイル１４ａの電源側に、即ち付点のない側に結合してもよい。

位相コイル１４ａは、磁界を形成するべく、自身に電流を通過させるように構成してもよい。位相コイル１４ａは、磁界を形成するべく、電源１２から電気エネルギーを受け取るように、電源１２から電流を引き出してもよい。位相コイル１４ａは、固定子の一部であると共に、固定子に結合させてもよく、且つ磁界は、回転子に運動を与えるために使用してもよい。位相コイル１４ａは、単一のコイルとして示されてはいるが、任意の数のコイル又は幹巻きが、位相コイル１４ａを備えてもよい。

スイッチ２０ａは、位相コイル１４ａのスイッチ側に、即ち付点のある側に結合させてもよい。スイッチ２０ａは、位相コイル１４ａのスイッチ側を、即ち付点のある側を電源１２の負極１８に結合させてもよく、その結果として、スイッチ２０ａが閉じられる場合、電流は、位相コイル１４ａ及びスイッチ２０ａを通過して、負極１８に達する。スイッチ２０ａは、半導体スイッチ、又は機械的スイッチ、若しくは電気機械的スイッチを備えてもよい。半導体スイッチが使用される実施形態では、トランジスタ、サイリスタ、光電セル、又は他の半導体スイッチのような、様々なタイプの半導体スイッチを使用してもよい。図１に示される実施形態では、位相コイル１４ａに結合されたコレクタ及び負極１８に結合されたエミッタを有するＮＰＮトランジスタを利用してもよい。

ダイオード２２ａは、位相コイル１４ａのスイッチ側に、即ち付点のある側に結合させてもよい。ダイオード２２ａはまた、スイッチ２０ａのコイル側に接続してもよい。ダイオード２２ａは、位相コイル１４ａに対して順方法にバイアスしてもよい。ダイオード２２ａはまた、整流器として役立たせてもよく、ここで該整流器は、整流された電流を作り出すべく、位相コイル１４ａの磁界によって作り出される電流を整流するためのものである。

電力貯蔵デバイスは、ダイオード２２ａを介して、位相コイル１４ａのスイッチ側に、即ち付点のある側に結合させてもよい。電力貯蔵デバイスは、バッテリ２４を備えてもよい。バッテリ２４は、２つの極を含んでもよい。図１に示されるように、バッテリ２４は、正極２６及び負極２８を含む、反対の極性の極を有する。正極２６は、位相コイル１４ａに結合してもよく、且つ負極２８は、電源１２の正極１６に結合してもよい。バッテリ２４は、密封された鉛蓄電池型バッテリを備えてもよい。他の実施形態において、ニッケル・カドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素（ＭｉＭＨ）、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）、リチウムイオンポリマー（Ｌｉ−ｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）、再利用可能なアルカリのような他の形態のバッテリ、又はその他の形態のバッテリを使用してもよい。電源１２がバッテリを備える実施形態では、バッテリは、密封された鉛蓄電池型バッテリを備えてもよい。バッテリはまた、ニッケル・カドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素（ＭｉＭＨ）、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）、リチウムイオンポリマー（Ｌｉ−ｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）、再利用可能なアルカリのような他の形態のバッテリ、又はその他の形態のバッテリを備えてもよい。

別の電力貯蔵デバイスは、ダイオード２２ａを介して、位相コイル１４ａのスイッチ側に、即ち付点のある側に結合させてもよい。電力貯蔵デバイスは、バッテリ３０を備えてもよい。バッテリ３０は、２つの極を備えてもよい。図１に示されるように、バッテリ３０は、正極３２及び負極３４を含む、反対の極性の極を有する。正極３２は、位相コイル１４ａに結合してもよく、且つ負極３４は、電源１２の負極１８に結合してもよい。バッテリ３０は、密封された鉛蓄電池型バッテリを備えてもよい。他の実施形態において、ニッケル・カドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素（ＭｉＭＨ）、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）、リチウムイオンポリマー（Ｌｉ−ｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）、再利用可能なアルカリのような他の形態のバッテリ、又はその他の形態のバッテリを使用してもよい。

スイッチ２０ａが閉じられる場合、電流は、位相コイル１４ａを通って、電源１２の負極１８へ流れる。位相コイル１４ａを通って流れる電流は、磁界を形成し、この磁界は、回転子に運動を与えるために使用される。エネルギーは、磁界に貯蔵される。スイッチ２０ａが開かれる場合、電流は、もはやスイッチ２０ａを通って流れない。磁界のエネルギーは、ダイオード２２ａを通して、バッテリ２４に移される。バッテリ２４の正極２６は、位相コイル１４ａの磁界のエネルギーを受け取る。バッテリ２４をまたぐ、結果として生じる電圧は、バッテリ２４を充電する。磁界のエネルギーは、バッテリ２４に移され、且つ、バッテリ２４に貯蔵される。磁界のエネルギーはまた、ダイオード２２ａを通して、バッテリ３０に移してもよい。バッテリ３０をまたぐ、結果として生じる電圧は、バッテリ３０を充電する。磁界のエネルギーは、バッテリ３０に移され、且つ、バッテリ３０に貯蔵される。

スイッチ２０ａが再び閉じられる場合、電流は、再びスイッチ２０ａを通って流れる。スイッチ２０ａが次に開かれる場合、バッテリ２４は、再び充電される。バッテリ２４に貯蔵されるエネルギーは、コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃの動作の中に入力として戻してもよく、又は、電源１２の中に入力してもよい。磁界のエネルギーは、したがって、システムに戻してもよい。スイッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが開かれる場合、バッテリ３０は、回路に対する損傷を防止するべく、余分な任意のエネルギーを貯蔵することに、及びこのエネルギーを有用に取り出すことに役立ってもよい。

一実施形態において、１つのバッテリ２４だけを利用してもよい。他の実施形態において、バッテリ３０も同様に利用してもよい。

バッテリ２４の極２８は、それが接続される電源１２の極１６とは反対の極性のものである。他の実施形態において、電源１２の各極１６、１８の極性、及び電源２４の各極２６、２８の極性は、バッテリ２４の極性２８が、それが接続される電源１２の極１６とは反対の極性のままの状態であるように、素早くひっくり返してもよい。

極２８が電源１２の極１６とは反対の極性である状態で、バッテリ２４を使用することによって、低いトルクリップル及びソフトチョッピングが作り出されるであろう。このことは、図２のグラフに表されるように、効率を増加させる。

バッテリ２４は、バッテリ２４をまたぐ電圧が、電源１２をまたぐ電圧に等しいように、又は電源１２をまたぐ電圧に満たないように構成してもよい。バッテリ２４の電圧を、電源１２の電圧に等しいように、又は電源１２の電圧に満たないように保つことで、駆動回路１０及びモータの効率及び動作の改善が提供されるであろう。バッテリ２４は、バッテリ２４の電圧が、電源１２の電圧に等しいままか、又は電源１２の電圧に満たないままであるような方法で構築してもよい。電源１２がバッテリである実施形態では、電源１２及びバッテリ２４の両方は、バッテリ２４をまたぐ電圧が、電源１２をまたぐ電圧に満たないように、又は電源１２をまたぐ電圧に等しいように構成してもよい。一実施形態において、バッテリ２４の電圧は、電源１２をまたぐ電圧に満たなくてもよい。

駆動回路１０は、多相構成のモータで使用してもよく、該モータでは、モータの望ましい出力を作り出すために、複数のコイルを順に活性化してもよい。図１では、三相の活性化を利用してもよく、その場合、コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、モータの望ましい出力をもたらすべく、順に動作する。位相コイル１４ｂは、位相コイル１４ａ及びそのそれぞれのスイッチ２０ａ並びにダイオード２２ａと同様な方法で、スイッチ２０ｂ及びダイオード２２ｂに結合させてもよい。位相コイル１４ｃは、位相コイル１４ａ及びそれぞれのスイッチ２０ａ並びにダイオード２２ａと同様な方法で、スイッチ２０ｃ及びダイオード２２ｃに結合させてもよい。

各位相コイル１４ｂ、１４ｃは、コイル１４ａに関して議論されるのと同じ方法で、バッテリ２４を充電するために、バッテリ２４に結合させてもよい。バッテリ２４の充電は、スイッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの連続した動作と共に、順に行ってもよい。各位相コイル１４ｂ、１４ｃは、コイル１４ａに関して議論されるのと同じ方法で、バッテリ３０を充電するために、バッテリ３０に結合させてもよい。バッテリ３０の充電は、スイッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの連続した動作と共に、順に行ってもよい。図１は三相構成として示されてはいるが、他の実施形態において、より多い又はより少ない数の位相を使用してもよい。

駆動回路１０は、スイッチ式リラクタンスモータ又は可変スイッチ式リラクタンスモータにおいて使用してもよい。コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃの活性化によって、それぞれのコイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃへ向かう、回転子の磁気引力が引き起こされるであろう。コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃを順に活性化することで、回転子の磁気引力が順に作り出され、これによって、望ましい方法で回転子を回転させる。制御装置３６は、回転子の望ましい回転を作り出すのに望ましいように、スイッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの各々を順に開閉するべく、使用してもよい。制御装置３６は、スイッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの動作を通して、順方向制御、逆方向制御、ランタイム制御、及び速度制御を制御するべく、使用してもよい。制御装置３６は、双方向性であるように構成してもよく、且つ、可変速度制御を含んでもよい。制御装置３６は、柔軟な速度制御を提供するように構成してもよく、ここで該柔軟な速度制御は、異なる種類の動作及びモータ応用に基づいて、動作速度を最適化するように構成してもよい。制御装置３６は、制御装置３６の望ましい動作及び対応するモータを提供するべく、プログラム可能であるように構成してもよい。

駆動回路１０は、１２／８構成のモータにおいて利用してもよいが、これは、１２個の固定子極及び８個の回転子極が使用されることを意味する。固定子は、円筒形状の外周部を有してもよい。モータは、スイッチ式リラクタンスモータ又は可変スイッチ式リラクタンスモータであってもよい。他の実施形態において、他の構成を利用してもよい、

図２は、図１で示された駆動回路１０の動作及び出力の試験結果の時間チャートを例示する。図２は、１２／８構成のスイッチ式リラクタンスモータにおける駆動回路１０の潜在的出力及び動作を示し、このモータでは、固定子は、円筒形状の外周部を有する。図２に示された動作及び出力は、駆動回路１０及びモータの異なる構成及び動作に応じて変わってもよい。

図２に示された各チャートについては、ミリ秒で表された時間が、水平軸上に示されている。

一番上のチャートは、コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃのそれぞれのコイルを通る位相電流を示す。一番上のチャートの垂直軸は、アンペア単位で表された位相電流を示す。各コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通る電流は、それぞれの線で示され、そこでは、位相Ａ電流は実線で示され、位相Ｂ電流は破線で示され、そして位相Ｃ電流は一点鎖線で表されている。位相Ｃは、例えば、活性化の間に、約０アンペアから、１００アンペアと１４０アンペアとの間の範囲まで増加することが示され、且つ、その後、それぞれのスイッチ２０ｃが閉じられると、それぞれのコイル１４ｃを通る電流の流れを遮断するべく、減少して約ゼロアンペアまで戻ることが示される。電流転換が終わる（３３ａ）まで、位相Ｃは、ソフトチョッピング期間３１ａまで増加することが示される。位相Ｃのソフトチョッピング３１ｂの別の期間は、それぞれのソフトチョッピング及び、位相Ｂ及び位相Ａの電流転換期間の終わりの後に存在する。位相Ｃのソフトチョッピング期間３１ｂは、電流転換が終わる（３３ｂ）まで存在する。

中央のチャートは、バッテリ２４に提供される電流を示す。中央のチャートの垂直軸は、アンペア単位で表された、バッテリ２４への電流を示す。バッテリ電流では、それぞれのコイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通る電流の流れを遮断するべく、それぞれのスイッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが閉じられる各瞬間に、スパイク３５ａ、３５ｂ、３５ｃが生じることが示される。それぞれのコイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃの磁界のエネルギーは、したがって、図２の中央のチャートに示されるスパイク３５ａ、３５ｂ、３５ｃの各瞬間に、バッテリ２４に提供される。

一番下のチャートは、駆動回路１０の回転子によって提供されるトルクを示す。一番下のチャートの垂直軸は、ニュートン・メートル単位で表された出力トルクを示す。トルクは、約１ニュートン・メートルと２ニュートン・メートルとの間で変わる。トルクス（登録商標）パイク３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、それぞれのコイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通る電流の流れを遮断するべく、それぞれのスイッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが閉じられる瞬間に現れる。

駆動回路１０は、９６％以上の、電力入力から電力出力へのモータ効率という結果をもたらすであろう。駆動回路１０が１２／８構成のモータにおいて使用される実施形態では、固定子は円筒形状の外周部を有し、且つ回転子及び固定子の長さは約６６ミリメートル（ｍｍ）であり、一分あたり３０００回転（ＲＰＭ）において４５００ワットの出力で、約９７．１％の効率が結果として生じるであろう。駆動回路１０が１２／８構成のモータにおいて使用される実施形態では、固定子は円筒形状の外周部を有し、且つ回転子及び固定子の長さは約７１ミリメートルであり、一分あたり３０００回転（ＲＰＭ）において１５００ワットの出力で、約９８％の効率が結果として生じるであろう。改善された効率はまた、（４５００ワット及び１５００ワットよりも小さい、及び４５００ワット及び１５００ワットよりも大きい）様々な出力レベル及びモータ構成で見られる。

図３Ａは、本開示の実施形態によるモータハウジング４１の側面図を例示する。モータハウジング４１は、固定子及び回転子を収容してもよい。固定子及び回転子は、１２／８構成の中にあってもよく、且つ固定子は、円筒形状の外周部を有してもよい。シャフト４３は、回転子からの回転力を伝えるために、ハウジング４１から外に延在してもよい。

モータハウジング４１は、図１に示された駆動回路１０と組み合わせて利用してもよい。バッテリ２４、３０、電源１２、及び制御装置３６は、モータハウジング４１の外部に位置付けてもよい。電気コネクタ４５は、制御装置３６に結合する目的で使用してもよい。位置センサ４７は、回転子の位置を決定し、且つ、そのような情報を制御装置３６に提供するために利用してもよい。位置センサ４７は、分解器、ホール効果センサ、又は他の形態の位置センサを備えてもよい。他の実施形態において、位置センサ４７を利用しなくてもよい。一実施形態において、バッテリ２４、３０、電源１２、及び制御装置３６は、ハウジング４１の内部に位置付けてもよい。一実施形態において、制御装置３６は、遠隔的に又はその場で、モータを制御してもよい。

モータハウジング４１の寸法は、以下の通りであってもよい。固定子及び回転子の長さは、約６０ミリメートルであってもよい。一実施形態において、固定子及び回転子の長さは、６６ミリメートルであってもよい。端部ベルを含むモータハウジング４１の長さ４９は、約１４０ミリメートルであってもよい。一実施形態において、長さ４９は、１３８ミリメートルであってもよい。モータハウジング４１から外に延在するシャフト４３の長さ５１は、約５０ミリメートルであってもよい。シャフト４３の直径５３は、約２５ミリメートルであってもよい。（固定子の極を除く）固定子の内側回転子空洞の直径５５は、約１３０ミリメートルであってもよい。

図３Ｂは、中線に沿って取り込まれたモータハウジング４１の半分の正面図を例示する。モータハウジング４１の外側直径（参照符号５７の２倍）は、約２１０ミリメートルであってもよい。モータハウジング４１の幅（参照符号５９の２倍）は、約１６５ミリメートルであってもよい。一実施形態において、モータハウジング４１の幅は、１６６ミリメートルであってもよい。モータハウジング４１の接続プレートための開口部の直径６１は、約１１ミリメートルであってもよい。

図３Ｃは、図３Ｂの中線に沿って取り込まれたモータハウジング４１の半分の背面図を例示する。

モータハウジング４１及びその部品の寸法は、望ましいように変えてもよい。図３Ａから図３Ｃに示されるモータ及びモータハウジング４１は、この出願の中で開示される任意の駆動回路と共に利用してもよい。

戻って図１を参照すると、一実施形態において、バッテリ２４又はバッテリ３０のいずれかを備える電力貯蔵デバイスは、分極したコンデンサを含むコンデンサのような、代替的形態の電力貯蔵デバイスを備えてもよい。他の実施形態において、他の形態の電力貯蔵デバイスを利用してもよい。電源１２は、一実施形態において、太陽パネルのような代替的形態の電源、又は他の形態の電源を備えてもよい。

図１に示される実施形態では、バッテリ２４の電力は、モータを動作させるための使用を目的として、システムの中に戻される。他の実施形態において、バッテリ２４又はバッテリ３０の電力は、外部デバイスに動力を供給するために、外部電源へ引き出してもよい。バッテリ２４又はバッテリ３０のいずれかは、ジャンパのような端子によって、又は他の形態の端子によって構成してもよく、このことは、システムからの除去、又は別のデバイスへの連結部からの除去を可能にする。駆動回路１０が、図３Ａから図３Ｃのモータハウジング４１と共に使用される実施形態では、バッテリ２４、３０は、モータハウジング４１の外部に位置付けてもよく、且つ、外部デバイスにつながるための、及び外部デバイスに電力を提供するための端子と共に構成してもよい。

駆動回路１０は、望ましいモータを作り出すために、回転子及び固定子との組み合わせにおいて使用してもよい。この開示の範囲は、本明細書で開示されるデバイス及びシステムに限定されず、これらのデバイス及びシステムを動作させる方法はもちろんのこと、これらのデバイス及びシステムを提供する方法を付加的に含む。例えば、方法は、駆動回路１０を有するモータを動作させるステップ、又は、該モータを提供するステップを含んでもよい。モータは、バッテリ２４の電圧が、電源１２の電圧に満たないように、又は電源１２の電圧に等しいように、若しくは電源１２の電圧にほんの少し満たないように、動作させてもよい。モータは、バッテリ２４の電圧が、電源１２の電圧に満たない状態で、又は電源１２の電圧に等しい状態で、若しくは電源１２の電圧にほんの少し満たない状態で維持されるように、動作させてもよい。モータは、バッテリ２４の電圧が、可変であるように、なおそのうえに、電源１２の電圧に満たないままか、又は電源１２の電圧に等しいままか、若しくは電源１２の電圧にほんの少し小さい満たないままであるように、動作させてもよい。該方法は、バッテリ２４、３０の１つ又は両方のエネルギーが、電源１２に戻されるように、又は、コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃの中に戻されるように、モータを動作させるステップを含んでもよい。

本明細書で議論される駆動回路、回転子、及び固定子は、スイッチ式リラクタンスモータ又は可変スイッチ式リラクタンスモータにおいて使用してもよいだけでなく、他のモータタイプの中では、ＡＣインダクタンスモータ構成又は永久磁石モータ構成において使用してもよい。

図４は、この出願で開示される駆動回路と共に使用してもよい固定子３８の実施形態を例示する。固定子３８は、四角形状の外周部を有する。四角形状の外周部は、図３Ａから図３Ｃに関して議論された固定子の、円筒形状の外周部とは異なる。固定子３８は、内側回転子空洞６５の周りに対称的に位置付けられた６つの固定子極４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆを含んでもよい。固定子極４０ａから４０ｆは、内側回転子空洞６５の中心に向けて内側に突出し、各々は、内側回転子空洞に面する湾曲した表面を備えた、実質的に長方形の形状を有する。一連の開口部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ、４２ｈは、内側回転子空洞６５と固定子３８の外周部との間で、固定子の周りに位置付けてもよい。開口部４２ａから４２ｈは、固定子３８を形成するべく、互いに対して固定子プレートを接続するために使用してもよい。付加的な開口部４４ａ、４４ｂａは、固定子３８を形成するべく、互いに対して固定子プレートを接続するために使用してもよい。

四角形状の固定子３８は、固定子の極４０ａから４０ｆの上に巻かれたコイルによって提供される、回転子に対する磁界の印加を改善するのに有利であろう。改善された磁束線は、内側回転子空洞６５と四角形状の外周部との間の、向上した表面エリアから生じてもよい。四角形状の外周部はまた、固定子プレートが位置を変えるのを妨げるであろう。このことは、コイルの磁界が、固定子プレートの接続ボルトと相互作用することによって生じるかもしれないノイズを低下させるであろう。四角形状の外周部はまた、モータハウジングに対する必要性を低下させることによって、製造コスト及び部品点数を低減させるであろう。（図６に示される）回転子の極の間隔はまた、電流を除去するための付加的な時間を提供するべく、位相誘導プロファイルにおいて大きな最大誘導領域を提供するであろう。

固定子３８の寸法は、以下の通りであってもよい。固定子３８の幅４６は、約１０インチであってもよい。固定子３８の高さもまた、約１０インチであってもよい。対向する固定子極の間の直径４８、又は内側回転子空洞６５の内側直径は、約４．３インチであってもよい。一実施形態において、直径４８は、４．３１７インチであってもよい。内側回転子空洞６５の外側直径５０（これは固定子極を除外する）は、約７．２インチであってもよい。一実施形態において、外側直径５０は、７．２５０インチであってもよい。固定子極の幅５２は、約１．２インチであってもよい。一実施形態において、幅５２は、約１．１７６０インチであってもよい。開口部４２ａから４２ｈの直径５４は、約０．６３インチであってもよい。一実施形態において、直径５４は、約０．６２５０インチであってもよい。固定子３８の外周部からの、角の開口部４２ａ、４２ｃ、４２ｅ、４２ｇの中心のオフセット５６は、約０．８８インチであってもよい。一実施形態において、オフセット５６は、約０．８７５０インチであってもよい。付加的な開口部４４ａ、４４ｂの直径５８は、約０．２５インチであってもよい。

他の実施形態において、固定子３８の構成、又は寸法は、望ましいように変えてもよい。

図５は、固定子３８の固定子極の周りに巻かれた位相コイル６０ａ、６０ｂ、６０ｃの実施形態を例示する。位相コイル６０ａは、固定子極４０ａの周りに巻いてもよい。位相コイル６０ａの配線は、対向する固定子極４０ｄ上の対抗するコイルに接続してもよい。位相コイル６０ｂは、固定子極４０ｂの周りに巻いてもよい。位相コイル６０ｂの配線は、対抗する固定子極４０ｅ上の対抗するコイルに接続してもよい。位相コイル６０ｃは、固定子極４０ｃの周りに巻いてもよい。位相コイル６０ｃの配線は、対抗する固定子極４０ｆ上の対抗するコイルに接続してもよい。位相コイル６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、内側回転子空洞内に位置付けられる回転子に対して回転する磁気引力を形成するべく、各々が順に活性化されるように配線してもよい。位相コイル６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、構造及び動作において、図１に関して議論された位相コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃに対応してもよい。

図６は、回転子６２の実施形態を例示し、ここで回転子６２は、この出願で開示される駆動回路と共に使用してもよい。回転子６２は、回転子６２の中心開口部６６から対称に外側に延在する４つの回転子極６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄを含む。回転子６２は、八角形状の中心部分６８を含み、中心部分６８は、回転子極６４ａから６４ｄを形成するべく、中心部分６８から外側に延在するＴ型の構造を有する。回転子極６４ａから６４ｄの外周部は、湾曲した形状を有してもよく、これは、固定子極４０ａから４０ｆの湾曲した形状と釣り合うであろう。Ｔ型の構造は、つまみ状体を備えてもよく、このつまみ状体は、固定子極が中心部分６８から延在する方向と実質的に垂直な方向に延在する。つまみ状体は、電流を除去するための付加的な時間を提供するのに有利であろうし、且つ、固定子極４０ａから４０ｆとの大きな重なり領域を提供するであろう。

回転子６２の寸法は、以下の通りであってもよい。回転子の中心開口部６６の直径７０は、約１．３８インチであってもよい。一実施形態において、直径７０は、１．３７５０インチであってもよい。回転子極６４ａから６４ｄの外周部の直径７２（極６４ａの外側表面から極６４ｃの外側表面まで、及び、また、極６４ｂの外側表面から極６４ｄの外側表面まで）は、約４．３インチであってもよい。一実施形態において、直径７２は、４．３２８０インチであってもよい。

回転子極６４ａから６４ｄの幅７４は、約１．６７インチであってもよい。一実施形態において、幅７４は、１．６６８０インチであってもよい。それぞれの回転子極６４ａから６４ｄの各ヘッドの高さ７６は、約０．４９インチであってもよい。一実施形態において、各ヘッドの高さ７６は、０．４９０８インチであってもよい。中心部分６８からの、それぞれの回転子極６４ａから６４ｄの各ヘッドのオフセット高さ７８は、０．３１インチであってもよい。一実施形態において、オフセット高さ７８は、０．３１２０インチであってもよい。

他の実施形態において、回転子６２の構成、又は寸法は、望ましいように変えてもよい。

一実施形態において、固定子３８及び対応する回転子６２の寸法は、以下の通りであってもよい。固定子３８の幅４６は、約４インチであってもよい。固定子３８の内側直径４８は、約１．７３インチであってもよい。一実施形態において、内側直径４８は、１．７２６８インチであってもよい。固定子３８の外側直径５０は、約２．９インチであってもよい。回転子極６４ａから６４ｄの幅７４は、約０．６７インチであってもよい。一実施形態において、幅７４は、０．６６７２であってもよい。それぞれの回転子極６４ａから６４ｄの各ヘッドのオフセット高さ７８は、約０．１２インチであってもよい。一実施形態において、それぞれの回転子極６４ａから６４ｄの各ヘッドのオフセット高さ７８は、約０．１２４８インチであってもよい。それぞれの回転子極６４ａから６４ｄの各ヘッドのオフセット高さ７８は、約０．１２インチであってもよい。回転子の中心開口部６６の直径７０は、約０．５５インチであってもよい。回転子極６４ａから６４ｄの外周部の直径７２は、約１．７３インチであってもよい。一実施形態において、回転子極６４ａから６４ｄの外周部の直径７２は、１．７３１２インチであってもよい。

図７は、図６の回転子６２と対をなす、図４及び図５の固定子３８を例示する。位相コイル配線（これは、図５に示されるようなものでもよい）は、図７に例示されていない。回転子６２は、固定子３８の内側回転子空洞の中に位置付けられる。回転子極６４ａから６４ｄは、回転子の少なくとも１つが固定子極からオフセットしているように、固定子極４０ａから４０ｆに対して向きが定められる。回転子６２及び固定子３８が、スイッチ式リラクタンスモータ又は可変リラクタンスモータにおいて使用される実施形態では、固定子極の１つからの回転子極のオフセットは、「ロックアップ」の可能性を減少させるが、「ロックアップ」においては、回転子極６４ａから６４ｄは、次のそれぞれの固定子極４０ａから４０ｆの方へ、もはや順に引っぱられることはない。

固定子３８及び回転子６２、並びにこれらの組み合わせは、図７に示されるように、駆動回路１０と共に利用してもよい。結果的に改善されたモータ効率は、固定子３８及び回転子６２の構造に基づいて、作り出してもよい。図３Ａから図３Ｃに示されるモータハウジング４１は、固定子３８の外周部の構造体を収容するように変更してもよい。固定子３８及び回転子６２、並びにこれらの組み合わせは、図７に示されるように、この出願において開示される任意の駆動回路と共に利用してもよい。

一実施形態において、それぞれの固定子３８及び回転子６２の固定子極及び回転子極の数は、望ましいように、増加させてもよい又は減少させてもよい。一実施形態において、固定子３８及び回転子６２は、１２個の固定子極及び８個の回転子極を有する、１２／８構成において利用してもよい。そのような実施形態は、この出願において開示される任意の駆動回路と共に利用してもよい。

図８は、本開示の実施形態による駆動回路８０の実施形態を例示する。駆動回路８０は、モータを動作させるために利用してもよい。モータは、機械的出力を作り出すために利用してもよい。

駆動回路８０は、図１に示される駆動回路１０と同様に構成してもよい。駆動回路８０は、しかしながら、図１に示されるバッテリ２４の等価物だけを含み、且つ、図１に示されるバッテリ３０の等価物を含まない。図１に関して議論されるように、バッテリ３０の等価物の存在は、ある実施形態において、利用してもよい、又は利用しなくてもよい。

駆動回路８０は電源８２を含み、この電源８２は、図１における電源１２に関して説明されるのと同様な構造及び動作を有する。電源８２は、位相コイル８４ａに電力を供給するために使用される。単一の位相コイル８４ａとしてのみ示されてはいるが、付加的な位相コイル１４ｂ及び１４ｃが、図１において電源１２に接続されるのと同様な方法で、付加的なコイルを電源８２に接続してもよい。

位相コイル８４ａは、図１における位相コイル１４ａに関して説明されるのと同様な構造及び動作を有してもよい。位相コイル８４ａが、磁界を形成するべく、電源８２から電気エネルギーを受け取るように、位相コイル８４ａを、電源８２の正極に結合させてもよい。位相コイル８４ａは、回転子に運動を与えるのに使用されるであろう磁界を形成するべく、自身に電流を通過させるように構成してもよい。

スイッチ８６ａは、図１におけるスイッチ２０ａに関して説明されるのと同様な構造及び動作を有してもよい。スイッチ８６ａは、位相コイル８４ａのスイッチ側を、即ち付点のある側を電源８２の負極に結合させてもよく、その結果として、スイッチ８６ａが閉じられる場合、電流は位相コイル８４ａ及びスイッチ８６ａを通って流れ、電源８２の負極に達する。

ダイオード８８ａは、図１におけるダイオード２２ａに関して説明されるのと同様な構造及び動作を有してもよい。ダイオード８８ａは、位相コイル８４ａに対して順方向にバイアスしてもよい。

電力貯蔵デバイスは、ダイオード８８ａを介して、位相コイル８４ａのスイッチ側に、即ち付点のある側に結合させてもよい。電力貯蔵デバイスは、バッテリ９０として構成してもよく、且つ、バッテリ２４を備える、図１に関して議論された電力貯蔵デバイスと同様な構造及び動作を有してもよい。バッテリ９０は、２つの極を含んでもよい。図８に示されるように、バッテリ９０は、正極９２及び負極９４を含む、反対の極性の極を有する。正極９２は、位相コイル８４ａに結合してもよく、且つ負極９４は、電源８２の正極に結合してもよい。

図８では、スイッチ８６ａ及びダイオード８８ａだけが示されているが、図１のスイッチ２０ｂ、２０ｃ及びダイオード２２ｂ、２２ｃと同様な付加的なスイッチ及びダイオードを、付加的な位相コイル及びバッテリ９０に結合させ、且つ、図１のスイッチ２０ｂ、２０ｃ及びダイオード２２ｂ、２２ｃと同様な方法で利用してもよい。

電流転換器９６及び、２つの抵抗器９８、１００を含む電圧分割器は、スイッチ８６ａの開閉を制御するために使用してもよい。電流転換器９６及び電圧分割器は、図１に関して議論される制御装置３６の動作と同様に、制御装置の一部として使用してもよい。電流転換器９６及び電圧分割器はまた、図８の付加的なスイッチを制御するために使用してもよいが、これは、図１において、制御装置３６がスイッチ２０ｂ、２０ｃを動作させるのと同様な方法で行われる。

主電源スイッチ１０２は、電源８２に結合させてもよく、且つ、位相コイル８４ａに対する、又は、もし存在する場合、回路の付加的なコイルに対する電力をオン又はオフするために使用してもよい。

動作において、スイッチ８６ａが閉じられる場合、電流は位相コイル８４ａを通って、電源８２の負極へ流れる。位相コイル８４ａを通って流れる電流は、磁界を形成し、この磁界は、回転子に運動を与えるために使用される。エネルギーは、磁界に貯蔵される。スイッチ８６ａが開かれる場合、電流は、もはやスイッチ８６ａを通って流れない。磁界のエネルギーは、ダイオード８８ａを通してバッテリ９０へ移される。バッテリ９０をまたぐ、結果として生じる電圧は、バッテリ９０を充電する。磁界のエネルギーは、バッテリ９０に移され、且つ、バッテリ９０に貯蔵される。

スイッチ８６ａが再び閉じられる場合、電流は、再びスイッチ８６ａを通って流れる。スイッチ８６ａが次に開かれる場合、バッテリ９０は、再び充電される。バッテリ９０に貯蔵されるエネルギーは、コイル８４ａの動作の中に入力として戻してもよく、又は、電源８２へ戻してもよい。磁界のエネルギーは、したがって、システムに戻してもよい。

バッテリ９０の極９４は、自身が接続される電源８２の極とは反対の極性のものである。バッテリ９０を、その極９４が電源８２の極とは反対の極性のものである状態で使用することによって、図２に示された結果と同様に、低いトルクリップル及びソフトチョッピングが作り出されるであろう。

バッテリ９０は、バッテリ９０をまたぐ電圧が、電源８２をまたぐ電圧に等しいように、又は電源８２をまたぐ電圧に満たないように構成してもよい。バッテリ９０の電圧を、電源８２の電圧に等しいように、又は電源８２の電圧に満たないように保つことで、駆動回路８０及びモータの改善された効率及び動作が提供されるであろう。バッテリ９０の電圧が、電源８２の電圧に等しいままか、又は電源８２の電圧に満たないままであるような方法で、バッテリ９０を構築してもよい。電源８２がバッテリである実施形態では、電源８２及びバッテリ９０の両方は、バッテリ９０をまたぐ電圧が、電源８２をまたぐ電圧に満たないように、又は電源８２をまたぐ電圧に等しいように構成してもよい。一実施形態において、バッテリ９０の電圧は、電源をまたぐ電圧８２に満たなくてもよい。

付加的な位相コイル、スイッチ、及びダイオードは、図１の駆動回路１０に関して議論されるように、多相構成で使用してもよい。駆動回路８０及びその部品は、駆動回路１０及びその部品に関して議論されるのと同様な方法で変更してもよい。

図９は、図８で示された駆動回路８０の変形例を例示するが、そこでは駆動回路１０４は、付加的な位相コイル１０６ａを含む。付加的な位相コイル１０６ａは、ダイオード８８ａを介してバッテリ９０に結合されるスイッチ側を、即ち付点のある側を有する。付加的な位相コイル１０６ａは、ダイオード１０８ａを介して電源８２に結合される非スイッチ側を、即ち付点のない側を有する。ダイオード１０８ａは、位相コイル１０６ａに対して順方向にバイアスされる。ダイオード１０８ａは、電源８２からの電流が、コイル１０６ａを通過するのを妨げてもよい。

位相コイル１０６ａは、位相コイル８４ａによって作り出された磁界が、位相コイル１０６ａに電流を誘発するという具合に、受動的であるように構成してもよい。位相コイル１０６ａは、したがって、位相コイル８４ａによって作り出される磁界のエネルギーを取り出すために使用してもよい。位相コイル１０６ａに誘発される電流は、ダイオード８８ａを介してバッテリ９０に移してもよい。そのため、磁界のエネルギーの取り出しにおける改善が、結果としてもたらされる。位相コイル１０６ａは、二次コイルと考えてもよく、且つ位相コイル８４ａは、一次コイルと考えてもよい。

位相コイル１０６ａは、位相コイル８４ａと共に、固定子極上に二本線の配置で巻いてもよい。他の実施形態において、固定子極上の付加的な巻き線（付加的な二次コイル）は、位相コイル８４ａの磁界のエネルギーを取り出すために使用してもよい。動力供給を受ける複数の一次コイルが利用される実施形態では（多相の実施形態では）、（位相コイル１０６ａと同様な）対応する付加的な二次コイルは、それぞれの一次位相コイルの各々に対して、磁界のエネルギーを取り出すために使用してもよい。

駆動回路１０４及びその部品は、駆動回路１０及びその部品に関して議論されるのと同様な方法で、変更してもよい。

図１０は、本開示の実施形態による駆動回路１１０の実施形態を例示する。駆動回路１１０は、モータを動作させるために利用してもよい。モータは、機械的出力を作り出すために利用してもよい。

駆動回路１１０は、図１に示される駆動回路１０と同様に構成してもよい。駆動回路１１０は、しかしながら、バッテリ１１４に結合しない付点のある側、即ちスイッチ側に関して、位相コイル１１２ａを含む。むしろ、付加的な位相コイル１１６ａ（又は二次的な位相コイル）は、位相コイル１１２ａによって作り出される磁界が、位相コイル１１６ａに電流を誘発するように、利用される。位相コイル１１６ａは、したがって、位相コイル１１２ａによって作り出される磁界のエネルギーを取り出すために使用してもよい。位相コイル１１６ａに誘発される電流は、ダイオード１２１ａを介してバッテリ１１４に移してもよい。そのため、磁界のエネルギーの取り出しにおける改善が、結果としてもたらされる。位相コイル１１６ａに誘発された電流はまた、ダイオード１２１ａを介してバッテリ１１８に移してもよい。

駆動回路１１０は、図１における電源１２に関して説明されるのと同様な構造及び動作を有する電源１２０を含む。電源１２０は、位相コイル１１２ａに電力を供給するために使用される。単一の位相コイル１１２ａとしてのみ示されているが、付加的な位相コイルを電源１２０に接続してもよく、これは、付加的な位相コイル１４ｂ及び１４ｃが、図１において電源１２に接続されるのと同様な方法で行われる。

位相コイル１１２ａは、図１における位相コイル１４ａに関して説明されるのと同様な構造及び動作を有してもよい。位相コイル１１２ａが、磁界を形成するべく、電源１２０から電気エネルギーを受け取るように、位相コイル１１２ａを電源１２０の正極に結合させてもよい。位相コイル１１２ａは、回転子に運動を与えるのに使用されるであろう磁界を形成するべく、自身に電流を通過させるように構成してもよい。

スイッチ１２２ａは、図１におけるスイッチ２０ａに関して説明されるのと同様な構造及び動作を有してもよい。スイッチ１２２ａは、位相コイル１１２ａのスイッチ側を、即ち付点のある側を電源１２０の負極に結合させてもよく、その結果として、スイッチ１２２ａが閉じられる場合、電流は、位相コイル１１２ａ及びスイッチ１２２ａを通過して、電源の負極に達する。

ダイオード１２１ａは、図１におけるダイオード２２ａに関して説明されるのと同様な構造及び動作を有してもよい。ダイオード１２１ａは、位相コイル１１６ａに対して順方向にバイアスしてもよい。ダイオード１２３ａは、電源１２０と、位相コイル１１６ａの付点のない側との間に結合させてもよい。ダイオード１２３ａは、電源１２０からの電流が位相コイル１１６ａを通過するのを妨げてもよい。

電力貯蔵デバイスは、ダイオード１２１ａを介して、位相コイル１１６ａの付点のない側に結合させてもよい。電力貯蔵デバイスは、バッテリ１１４として構成してもよく、且つ、バッテリ２４を備える、図１に関して議論された電力貯蔵デバイスと同様な構造及び動作を有してもよい。バッテリ１１４は、２つの極を含んでもよい。図１０に示されるように、バッテリ１１４は、正極１２５及び負極１２７を含む、反対の極性の極を有する。正極１２５は、位相コイル１１６ａに結合してもよく、且つ負極１２７は、電源１２０の正極に結合してもよい。

別の電力貯蔵デバイスは、ダイオード１２１ａを介して、位相コイル１１６ａのスイッチ側に、即ち付点のある側に結合させてもよい。電力貯蔵デバイスは、バッテリ１１８として構成してもよく、且つ、バッテリ３０を備える、図１に関して議論された電力貯蔵デバイスと同様な構造及び動作を有してもよい。バッテリ１１８は、２つの極を含んでもよい。図１０に示されるように、バッテリ１１８は、正極１２６及び負極１２８を含む、反対の極性の極を有する。正極１２６は、位相コイル１１６ａに結合してもよく、且つ負極１２８は、電源１２０の負極に結合してもよい。

図１０には、コイル１１２ａ、１１６ａ、スイッチ１２２ａ、及びダイオード１２１ａ、１２３ａだけが示されているが、図１のコイル１４ｂ、１４ｃ、スイッチ２０ｂ、２０ｃ、及びダイオード２２ｂ、２２ｃと同様な付加的なコイル、スイッチ、及びダイオードを、同様な方法で利用してもよい。付加的な二次コイル１１６ａ及びダイオード１２３ａは、それぞれの一次コイルの磁気エネルギーを取り出すために利用してもよい。制御装置は、図１の制御装置３６に関して説明されるのと同様な方法で、スイッチ１２２ａ又は複数のスイッチを動作させてもよい。

動作においては、スイッチ１２２ａが閉じられる場合、電流は、位相コイル１１２ａを通って、電源１２０の負極へ流れる。ダイオード１２３ａは、電流が位相コイル１１６ａを通って流れるのを妨げる。位相コイル１１２ａを通って流れる電流は磁界を形成し、この磁界は、回転子に運動を与えるために使用される。エネルギーは、磁界に貯蔵される。スイッチ１２２ａが開かれる場合、電流はもはやスイッチ１２２ａを通って流れない。磁界は二次コイル１１６ａに電流を誘発し、この電流は、ダイオード１２１ａを通って移され、バッテリ１１４、１１８にエネルギーとして貯蔵される。バッテリ１１４をまたぐ、結果として生じる電圧は、バッテリ１１４を充電する。磁界のエネルギーは、バッテリ１１４に移され、且つ、バッテリ１１４に貯蔵される。バッテリ１１８をまたぐ、結果として生じる電圧は、バッテリ１１８を充電する。磁界のエネルギーは、バッテリ１１８に移され、且つ、バッテリ１１８に貯蔵される。

スイッチ１２２ａが再び閉じられる場合、電流は、再びスイッチ１２２ａを通って流れる。スイッチ１２２ａが次に開かれると、バッテリ１１４は、再び充電される。バッテリ１１８もまた、充電されるであろう。バッテリ１１４に貯蔵されるエネルギーは、コイル１１２ａの動作の中に入力として戻してもよく、又は、電源１２０の中に入力してもよい。磁界のエネルギーは、したがって、システムに戻してもよい。

バッテリ１１４の極１２７は、それが接続される電源１２０の極とは反対の極性のものである。バッテリ１１４を、その極１２７が電源１２０の極とは反対の極性である状態で使用することによって、図２に示される結果と同様な、低いトルクリップル及びソフトチョッピングが作り出されるであろう。

バッテリ１１４は、バッテリ１１４をまたぐ電圧が、電源１２０をまたぐ電圧と等しいように、又は電源１２０をまたぐ電圧に満たないように構成してもよい。バッテリ１１４の電圧を、電源１２０の電圧に等しいように、又は電源１２０の電圧に満たないように保つことで、駆動回路１１０及びモータの改善された効率及び動作が提供されるであろう。バッテリ１１４は、バッテリ１１４の電圧が、電源１２０の電圧に等しいままか、又は電源１２０の電圧に満たないままであるような方法で構築してもよい。電源１２０がバッテリである実施形態では、電源１２０及びバッテリ１１４の両方は、バッテリ１１４をまたぐ電圧が、電源１２０をまたぐ電圧に等しいように、又は電源１２０をまたぐ電圧に満たないように構成してもよい。一実施形態において、バッテリ１１４の電圧は、電源１２０をまたぐ電圧に満たなくてもよい。

付加的な一次位相コイル、二次位相コイル、スイッチ、及びダイオードは、図１の駆動回路１０に関して議論されたような、多相構成において使用してもよい。駆動回路１１０及びその部品は、駆動回路１０及びその部品に関して議論されるのと同様な方法で変更してもよい。

図１１は、固定子１３０の固定子極１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅ、１３２ｆの周りに巻かれた位相コイル８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの実施形態を例示する。位相コイル８４ａ、１０６ａは、図９に示された一次位相コイル８４ａ及び二次位相コイル１０６ａに関して示されると共に説明されたものである。位相コイル８４ａ、１０６ａは、二本線の配置で、固定子極１３２ａの周りに巻いてもよい。位相コイル８４ａ、１０６ａの配線は、対抗する固定子極１３２ｄ上の対抗する二本線のコイルに接続してもよい。

固定子１３０は、三対のワイヤ（８４ａと１０６ａ；８４ｂと１０６ｂ；及び８４ｃと１０６ｃ）が使用されるように、多相巻線又は三相巻線で使用してもよい。各対は、それぞれの固定子極（極１３２ａ上の８４ａと１０６ａ；極１３２ｂ上の８４ｂと１０６ｂ；及び極１３２ｃ上の８４ｃと１０６ｃ）の周りに巻いてもよい。位相コイルの配線は、対抗する固定子極（１３２ｄ、１３２ｅ、及び１３２ｆ）上の対抗する二本線のコイルに接続してもよい。各対は、一次コイル（８４ａ、８４ｂ、８４ｃ）及び二次コイル（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）を含んでもよく、その場合、各一次コイルは、図９に関して議論された一次コイル８４ａと同様に構築されると共に動作し、且つ、各二次コイルは、図９に関して議論された二次コイル１０６ａと同様に構築されると共に動作する。位相コイル８４ａ、８４ｂ、８４ｃは、各々が、内側回転子空洞の中に位置付けられた回転子に対して、回転する磁気引力を形成するべく、順に活性化されるように配線してもよい。二次位相コイル１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、それぞれの一次位相コイル８４ａ、８４ｂ、８４ｃの磁界のエネルギーを取り出すように配線してもよい。

図１０の位相コイル１１２ａ、１１６ａは、図１１のコイル８４ａ、１０６ａに関して議論されるのと同様な方法で配線してもよい。図１１に関して議論されるように、多相巻線又は三相巻線を提供するために、付加的なコイルを提供してもよい。

他の実施形態において、巻線の数は、二本線巻線よりも増加することもあり得るであろうし、且つ、三本線巻線、四本線巻線、又はそれよりも多い数の巻線を含んでもよい。

この出願において開示された駆動回路の任意のものは、図９から図１１に関して開示された方法において、付加的な巻線（二本線又はそれよりも多い）又は二次コイルを含むように変更してもよい。一実施形態において、図１１に示されるそれぞれの固定子及び回転子の固定子極及び回転子極の数は、望ましいように、増加させてもよい又は減少させてもよい。一実施形態において、固定子及び回転子は、１２個の固定子極及び８個の回転子極を有する、１２／８構成で利用してもよい。そのような実施形態は、この出願において開示される任意の駆動回路と共に利用してもよい。

図１２は、本開示の実施形態による駆動回路１３４の実施形態を例示する。駆動回路１３４は、モータを動作させるために利用してもよい。モータは、機械的出力を作り出すために利用してもよい。

駆動回路１３４は、（モータ制御器１３８内に存在する）１つ以上の位相コイルに電力を供給するために使用される電源１３６を含んでもよい。電源１３６は、バッテリ（複数のバッテリが図１２に示される）、ＤＣ連結装置、又は他の形態の電源を備えてもよい。図１２に示される実施形態では、電源１３６は、（モータ制御器１３８内の）１つ以上の位相コイルに対して、ＤＣ入力を作り出す。他の実施形態において、電源１３６によって、ＡＣ入力を提供してもよい。

電源１３６は、２つの極を含む。図１２に示されるように、電源１３６は、正極１４０及び負極１４２を含む、反対極性の極を有する。

正極１４０は、（モータ制御器１３８内の）１つ以上の位相コイルに結合してもよい。１つ以上の位相コイルの各々は、この出願の中で議論される任意の位相コイルに関して議論されるのと同様な方法で、正極１４０に結合させてもよい。負極１４２は、この出願の中で議論される任意の位相コイルに関して議論されるのと同様な方法で、１つ以上の位相コイルの各々に結合してもよい。

モータ制御器１３８は、回転子、固定子、位相コイル、スイッチ、ダイオード、及び制御装置を含んでもよく、これらは、この出願の中で議論される方法で構成してもよい。モータ制御器１３８は、電気エネルギー出力１４４、１４６を提供するように構成してもよい。電気エネルギー出力１４４、１４６は、この出願の中で議論される方法で、コイルの１つの磁界のエネルギーから引き出してもよい。出力１４４、１４６は、それぞれのコイルの磁界によって提供されるエネルギーにおける振動によって、ＡＣ電流を備えてもよい。

出力１４４、１４６は、整流器１４８を通過させてもよい。整流器１４８は、電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４を充電するのに適したエネルギーの形態を提供するために、ＡＣ電流を整流するように構成してもよい。電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４の各々は、コンデンサを備えてもよい。他の実施形態において、電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４の各々は、バッテリ、又は別の形態の電力貯蔵デバイスを備えてもよい。様々なタイプの電力貯蔵デバイスの組み合わせを使用してもよい。

整流器１４８は、図１２に示されるような全波整流器を備えてもよく、又は他の実施形態において、別の形態の整流器を備えてもよい。

電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４は、整流器１４８を通過するエネルギーを貯蔵してもよい。電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４は、コイルの磁界によって作り出されるエネルギーを受け取ってもよい。電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４は、整流器からの整流された電流を受け取り、且つ、整流された電流から生じるエネルギーを貯蔵してもよい。電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４は、逆にエネルギーを電源１３６又は（モータ制御器１３８の中の）コイルに渡してもよい。他の実施形態において、図１の駆動回路１０を含む、本明細書で開示される他の駆動回路は、位相コイルの磁界から生じる電流を整流するために、全波整流器のような整流器を含むように変更してもよい。

電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４は、電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４をまたぐ電圧が、電源１３６をまたぐ電圧に等しいように、又は電源１３６をまたぐ電圧に満たないように構成してもよい。電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４の電圧を、電源１３６の電圧に等しいか、又は電源１３６の電圧に満たないように保つことで、駆動回路１３４及びモータの改善された効率及び動作が提供されるであろう。電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４は、電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４の電圧が、電源１３６の電圧に等しいままか、又は電源１３６の電圧に満たないままであるような方法で構築してもよい。一実施形態において、電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４の電圧は、電源１３６をまたぐ電圧に満たなくてもよい。

図１３は、図１２に示される実施形態の変形例を例示する。図１３に示される実施形態では、電源１３６の正極１４０は、モータ制御器１３８の正の入力に結合する。電源１３６の負極１４２は、モータ制御器１３８の負の入力に結合する。モータ制御器の出力１４４、１４６は、整流器１５９によって整流される以前に、変圧器１５８を通過する。この方法では、出力１４４、１４６によって提供されるＡＣ電流は、整流器１５９によって整流される以前に、変圧器１５８によって変化させてもよい。図１２に関して議論された実施形態と同様に、整流器１５９は、電力貯蔵デバイス１５０、１５２、１５４を充電するのに適したエネルギーの形態を提供するために、ＡＣ電流を整流するように構成してもよい。図１３における整流器１５９は、ダイオードとして示され、且つ、他の実施形態において、図１２に示される全波整流器のような、別の形態の整流器を備えてもよい。他の実施形態において、図１の駆動回路１０を含む、本明細書で開示される他の駆動回路は、位相コイルの磁界から生じる電流を変化させるための変圧器を含むように変更してもよい。変圧器は、変化させた電流を整流器に提供してもよい。

本明細書で開示される駆動回路は、望ましいモータを作り出すために、回転子及び固定子との組み合わせにおいて使用してもよい。この開示の範囲は、本明細書で開示されるデバイス及びシステムに限定されず、これらのデバイス及びシステムを動作させる方法はもちろんのこと、これらのデバイス及びシステムを提供する方法を付加的に含む。例えば、方法は、駆動回路の任意のものを有するモータを動作させるステップ、又は該モータを提供するステップを含んでもよい。モータは、回復用電力貯蔵デバイスの電圧が、電源の電圧に満たないように、又は電源の電圧に等しいように、若しくは電源の電圧にわずかに満たないように動作させてもよい。該方法は、電力貯蔵デバイス（これは、１つ以上のバッテリを備えてもよい）のエネルギーが、電源に戻されるように、又はコイルの中に戻されるように、モータを動作させるステップを含んでもよい。

本明細書で議論される駆動回路、回転子、及び固定子は、スイッチ式リラクタンスモータ又は可変スイッチ式リラクタンスモータにおいて使用されるだけでなく、他のモータタイプの中では、ＡＣインダクタンスモータ構成、又は永久磁石モータ構成においても使用されるであろう。

本明細書で開示される駆動回路、モータ、回転子、及び固定子は、ソースとしての太陽パネルのような電源と共に、敷設網の外で有利に使用してもよい。

駆動回路、モータ、回転子、及び固定子の任意のものは、中でも、産業制御、自動車、消費者、オフィス、電子バイク、人力車、及び水ポンプのような、様々な分野において使用してもよい。

産業制御分野は、中でも、電力供給インバータ、ＣＮＣマシン、ＵＰＳ（無停電電源）、モータ制御、運動制御装置、ロボット工学と自動化システム、エレベータ、振動式供給、及び切断スピンドルを含んでもよい。

自動車分野は、中でも、ワイヤ／ＡＢＳによるブレーキ、能動的サスペンション、シートとミラーの制御、及び電子パワーステアリングを含んでもよい。

消費者分野は、中でも、洗濯機、食器洗浄機、エアコン、冷蔵庫と冷凍庫のコンプレッサ、及びコンプレッサを含んでもよい。

オフィス分野は、中でも、テープ駆動装置、プリンタ、コピー機、磁気光駆動装置を含んでもよい。

水ポンプ分野は、中でも、プール、温泉、及び農場（収穫のためのポンプ）を含んでもよい。

本明細書で開示される駆動回路、モータ、回転子、及び固定子、並びに他の部品の特徴は、望ましい結果を作り出すために、置き換えてもよい、組み合わせてもよい、又は排除してもよい。

最後に、理解されるべきことであるが、本明細書の態様は、特定の実施形態を参照することによって強調されてはいるが、当業者であれば、これらの開示された実施形態が、本明細書で開示された主題の原理を単に例証するものであることを、容易に正しく認識するであろう。それ故に、開示された主題が、本明細書で説明される特定の方法論、実施要綱、及び／又は試薬などに決して限定されないということは、理解されるべきである。そのため、開示された主題の様々な変更例、変形例、又は代替的構成は、本明細書の精神から逸脱することなく、本明細書の教示に従って行うことが可能である。最後に、本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明することを目的としたものであり、且つ、本明細書で開示されたシステム、装置、及び方法の範囲を制限することを意図したものではない。本明細書で開示されたシステム、装置、及び方法の範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定される。したがって、システム、装置、及び方法は、正確に示され、且つ説明されるものに限定されない。

システム、装置、及び方法のある実施形態が、本明細書において説明されるが、それらの実施形態は、同実施形態を実行するための、発明者にとっては最もよく知られた様式を含んでいる。もちろん、これらの説明された実施形態に関する変形例は、先の説明を読むにあたり、当業者にとっては明らかとなるであろう。発明者は、熟練工がそのような変形例を適切なものとして使用することを期待し、且つ発明者は、システム、装置、及び方法が、本明細書で具体的に説明されるものとは別な方法で実施されることを意図する。したがって、システム、装置、及び方法は、明細書に添付された特許請求の範囲に記載された主題の全ての変更物及び等価物を含むが、このことは、適用可能な法律によって許可される通りである。そのうえ、本発明の全ての可能な変形例における上述の実施形態の任意の組み合わせは、本明細書において別段の指示がない限り、又は、別の方法で、文脈によって明らかに矛盾しない限り、システム、装置、及び方法によって包含される。

システム、装置、及び方法の代替的な実施形態、要素、又はステップをグループ化することは、制限することと解釈されるべきではない。各グループの構成要素は、個々に、又は本明細書で開示される他のグループの構成要素との任意の組み合わせにおいて、参照してもよく、且つ請求してもよい。予想されることであるが、グループの１つ以上の構成要素は、便利さ及び／又は特許要件を理由として、グループに含めてもよい、又はグループから削除してもよい。そのような任意の包含又は削除が生じる場合、本明細書は、変更されたグループを含むものとみなされ、したがって、添付された特許請求の範囲で使用される全てのマーカッシュグループの記述を満たす。

別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特性、項目、量、パラメータ、性質、期間などを表す全ての数は、「約」という用語によって、全ての事例において修飾されるものと理解されるべきである。本明細書で使用されるように、「約」という用語は、そのように修飾された特性、項目、量、パラメータ、性質、又は期間が、変化するかもしれない近似値を包含する、ということを意味する。「おおよその（おおよそ）」及び「実質的な（実質的に）」という用語は、陳述された量から変化するかもしれない量を表し、本明細書で議論される望ましい動作又はプロセスを、更に実施することが可能である。

システム、装置、及び方法を説明する文脈の中で（特に次の特許請求の範囲の文脈の中で）使用される「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」という用語及びそれらと同様の指示対象は、本明細書で別段の指示がない限り、又は、別の方法で、文脈によって明らかに矛盾しない限り、単一のもの及び複数のものの両方を含むと解釈されるべきである。本明細書で説明される全ての方法は、本明細書で別段の指示がない限り、又は、別の方法で、文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順番で実施することが可能である。本明細書で提供される任意の例及び全ての例、又は典型的な言葉（例えば、「のような」）を使用することは、システム、装置、及び方法を単により明白にすることを意図したものであり、且つ、別の方法で請求されるシステム、装置、及び方法の範囲に対して制限を与えるものではない。本明細書におけるいかなる言葉も、システム、装置、及び方法の実施に不可欠である、請求されていない任意の要素を示すものと解釈されるべきではない。

本明細書において参照され、且つ特定される全ての特許、特許刊行物、及び他の刊行物は、例えば、システム、装置、及び方法に関連して使用されるかもしれない、そのような刊行物に記載される構成及び方法論を説明し、且つ開示することを目的として、それらの全体が参照によって、本明細書に個々に且つ明白に組込まれる。これらの刊行物は、本出願の出願日の以前に、単に開示のために提供されるものである。この点に関して、何事も、発明者には、先行する発明のおかげで、又はその他の理由で、そのような開示を実際より以前の日に設定する資格はない、という承認として解釈されるべきではない。これらの文書の内容についての日付又は表現に関する全ての陳述は、出願人にとって利用可能な情報に基づいており、且つ、これらの文書の日付又は内容の正確性については、いかなる承認も構成しない。

Claims (20)

1. モータのための駆動回路であって：
   第１の極及び第２の極を有する電源と；
   前記電源の前記第１の極に結合される位相コイルであって、前記位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、前記電源から電気エネルギーを受け取るように構成される、位相コイルと；
   前記位相コイルを前記電源の前記第２の極に結合させるスイッチと；
   第１の極及び第２の極を有するバッテリであって、前記バッテリの前記第１の極は、前記位相コイルの前記磁界のエネルギーを受け取るように構成され、前記バッテリの前記第２の極は、前記電源の前記第１の極に結合され、且つ、前記電源の前記第１の極の極性とは反対である極性を有する、バッテリと；
   を備える、駆動回路。
2. 請求項１に記載の駆動回路であって、
   前記バッテリの電圧は、前記電源の電圧に等しいか、又は前記電源の電圧に満たない、駆動回路。
3. 請求項１に記載の駆動回路であって、
   前記バッテリの前記第１の極は、前記位相コイルに結合される、駆動回路。
4. 請求項１に記載の駆動回路であって、
   前記スイッチは、前記スイッチが閉じられる場合、前記位相コイルから前記電源の前記第２の極まで電流を通すように構成される、駆動回路。
5. 請求項１に記載の駆動回路であって、
   前記バッテリは、前記位相コイルの前記磁界から受け取ったエネルギーを、前記電源に戻すように構成される、駆動回路。
6. 請求項１に記載の駆動回路であって、
   前記バッテリは、前記スイッチが開かれる場合、前記位相コイルの前記磁界の前記エネルギーを受け取るように構成される、駆動回路。
7. 請求項１に記載の駆動回路であって、
   前記バッテリは第１のバッテリであり、且つ前記駆動回路は：
   第１の極及び第２の極を有する第２のバッテリであって、前記第２のバッテリの前記第１の極は、前記位相コイルに結合され、且つ、前記位相コイルの前記磁界のエネルギーを受け取るように構成され、前記第２のバッテリの前記第２の極は、前記電源の前記第２の極に結合され、且つ、前記電源の前記第２の極の極性と同じである極性を有する、第２のバッテリ、
   を更に備える、駆動回路。
8. 請求項７に記載の駆動回路であって、
   前記第２のバッテリの前記第２の極は、負の極性を有し、且つ前記電源の前記第２の極は、負の極性を有する、駆動回路。
9. 請求項１に記載の駆動回路であって、
   前記位相コイルは第１の位相コイルであり、且つ前記駆動回路は：
   前記電源の前記第１の極に結合される第２の位相コイルであって、前記第２の位相コイルは、前記第１の位相コイルの前記磁界によって誘発される電流を有するように構成される、第２の位相コイル、
   を更に備え、
   前記バッテリの前記第１の極は、前記第２の位相コイルの前記電流を受け取るように構成される、駆動回路。
10. 請求項１に記載の駆動回路であって、
    前記位相コイルは、前記モータの固定子に結合される、駆動回路。
11. 請求項１に記載の駆動回路であって、
    前記バッテリの前記第２の極は、負の極性を有し、且つ前記電源の前記第１の極は、正の極性を有する、駆動回路。
12. 請求項１に記載の駆動回路であって、
    前記位相コイルは第１の位相コイルであり、前記スイッチは第１のスイッチであり、且つ前記駆動回路は：
    前記電源の前記第１の極に結合される第２の位相コイルであって、前記第２の位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、前記電源から電気エネルギーを受け取るように構成される、第２の位相コイルと；
    前記第２の位相コイルを前記電源の前記第２の極に結合させる第２のスイッチと；
    前記電源の前記第１の極に結合された第３の位相コイルであって、前記第３の位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、前記電源から電気エネルギーを受け取るように構成される、第３の位相コイルと；
    前記第３の位相コイルを前記電源の前記第２の極に結合させる第３のスイッチと；
    を更に備え、
    前記バッテリの前記第１の極は、前記第２の位相コイルの前記磁界のエネルギー及び前記第３の位相コイルの前記磁界のエネルギーを受け取るように構成される、駆動回路。
13. 請求項１２に記載の駆動回路であって、
    前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、及び前記第３のスイッチの各々を開閉するための制御装置を更に備える、駆動回路。
14. モータであって：
    回転子と；
    第１の極及び第２の極を有する電源と；
    前記電源の前記第１の極に結合された位相コイルを含む固定子であって、前記位相コイルは、前記回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、前記電源から電気エネルギーを受け取るように構成される、固定子と；
    前記位相コイルを前記電源の前記第２の極に結合させるスイッチと；
    第１の極及び第２の極を有するバッテリであって、前記バッテリの前記第１の極は、前記位相コイルの前記磁界のエネルギーを受け取るように構成され、前記バッテリの前記第２の極は、前記電源の前記第１の極に結合され、且つ、前記電源の前記第１の極の極性とは反対である極性を有する、バッテリと；
    を備える、モータ。
15. 方法であって：
    駆動回路を有するモータを動作させるステップであって、前記駆動回路は：
    第１の極及び第２の極を有する電源と；
    前記電源の前記第１の極に結合される位相コイルであって、前記位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、前記電源から電気エネルギーを受け取るように構成される、位相コイルと；
    前記位相コイルを前記電源の前記第２の極に結合させるスイッチと；
    第１の極及び第２の極を有するバッテリであって、前記バッテリの前記第１の極は、前記位相コイルの前記磁界のエネルギーを受け取るように構成され、前記バッテリの前記第２の極は、前記電源の前記第１の極に結合され、且つ、前記電源の前記第１の極の極性とは反対である極性を有する、バッテリと；
    を含む、ステップ、
    を備える、方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記バッテリの電圧を、前記電源の電圧に満たないように維持するステップを更に備える、方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記モータを動作させる前記ステップは、前記バッテリから前記電源へエネルギーを戻すステップを含む、方法。
18. モータのための駆動回路であって：
    第１の極及び第２の極を有する電源と；
    前記電源の前記第１の極に結合された位相コイルであって、前記位相コイルは、回転子に運動を与えるための磁界を形成するべく、前記電源から電気エネルギーを受け取るように構成される、位相コイルと；
    前記位相コイルを前記電源の前記第２の極に結合させるスイッチと；
    前記位相コイルに結合される整流器であって、該整流器は、整流された電流を作り出すために、前記位相コイルの前記磁界から生じる電流を整流するように構成される、整流器と；
    前記整流器からの前記整流された電流を受け取ると共に、前記整流された電流から生じるエネルギーを貯蔵するように構成された電力貯蔵デバイスと；
    を備える、駆動回路。
19. 請求項１８に記載の駆動回路であって、
    前記整流器は全波整流器である、駆動回路。
20. 請求項１８に記載の駆動回路であって、
    前記位相コイルと前記整流器との間に結合された変圧器を更に備え、前記変圧器は、前記整流器によって整流される前記電流を作り出すために、前記位相コイルの前記磁界から生じる電流を変化させるように構成される、駆動回路。