KR20190025546A - 개선된 효율 모터 및 구동회로 - Google Patents

개선된 효율 모터 및 구동회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20190025546A
KR20190025546A KR1020187034776A KR20187034776A KR20190025546A KR 20190025546 A KR20190025546 A KR 20190025546A KR 1020187034776 A KR1020187034776 A KR 1020187034776A KR 20187034776 A KR20187034776 A KR 20187034776A KR 20190025546 A KR20190025546 A KR 20190025546A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pole
phase coil
battery
power source
magnetic field
Prior art date
Application number
KR1020187034776A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102473264B1 (ko
Inventor
레지날드 가르시아
Original Assignee
레지날드 가르시아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레지날드 가르시아 filed Critical 레지날드 가르시아
Publication of KR20190025546A publication Critical patent/KR20190025546A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102473264B1 publication Critical patent/KR102473264B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H02P25/092—Converters specially adapted for controlling reluctance motors
    • H02P25/0925—Converters specially adapted for controlling reluctance motors wherein the converter comprises only one switch per phase
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H02P25/098—Arrangements for reducing torque ripple
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/40—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of reluctance of magnetic circuit of generator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

모터의 자기 에너지를 모터 시스템으로 되돌리는 향상된 장치 및 방법이 개시된다. 향상된 배터리 시스템 및 구성은 모터의 자기 에너지 회수를 향상시키고 모터 효율을 향상시킨다. 전원은 제1 극 및 제2 극을 가진다. 위상 코일은 회전자에 운동을 부여하는 자기장을 형성하기 위해 전원으로부터 전기 에너지를 수신하도록 구성된다. 배터리는 제1극 및 제2 극을 가지며, 배터리의 제1 극은 위상 코일의 자기장의 에너지를 수신하도록 구성되고, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극에 연결되며 전원의 제1 극의 극성과 반대인 극성을 가진다.

Description

개선된 효율 모터 및 구동회로
본 발명은 개선 효율을 가진 모터 및 구동회로에 관한 것이다.
모터는 일반적으로 고정자에 대해 회전하는 회전자를 사용한다. 많은 전기 모터는 회전자에 가해진 자기장을 통해 회전자의 운동을 유발한다. 이러한 모터는 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motors), 가변 스위치 릴럭턴스 모터, 인덕터 모터, 영구 자석 모터 등을 포함할 수 있다.
그러나, 자기장을 이용하여 회전자를 회전시키는 표준 모터는 자기장 손실 에너지로 손실을 유발한다. 이러한 에너지 손실로 인해 이들 모터의 성능이 저하되어 운영 효율성이 저하될 수 있다.
자기장의 에너지를 포착하고 모터의 에너지 손실을 줄이는 향상된 장치, 시스템 및 방법이 바람직한다.
본 발명은 개선된 모터 효율의 요구를 해결하고 자기장 에너지의 포획하도록 설계된 개시된 장치, 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 극 및 제2 극을 갖는 전원을 포함하는 모터용 구동회로가 개시된다. 위상 코일은 전원의 제1 극에 연결되고, 위상 코일은 전원로부터 전기 에너지를 수용하여 회전자에 운동을 부여하기 위한 자기장을 형성하도록 구성된다. 스위치는 위상 코일을 전원의 제2 극에 연결한다. 배터리는 제1 극 및 제2 극을 가지며, 배터리의 제1 극은 위상 코일의 자기장의 에너지를 수용하도록 구성되며, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극에 연결되는데, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극성과 반대의 극성을 가진다.
일 실시예에서, 회전자와, 제1 극 및 제2 극을 갖는 전원을 포함하는 모터가 개시된다. 고정자는 전원의 제1 극에 결합된 위상 코일을 포함하고, 위상 코일은 전원으로부터 전기 에너지를 수용하여 회전자에 운동을 부여하기 위한 자기장을 형성하도록 구성된다. 스위치는 위상 코일을 전원의 제2 극에 연결한다. 배터리는 제1 극 및 제2 극을 가지며, 배터리의 제1 극은 위상 코일의 자기장의 에너지를 수용하도록 구성되며, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극에 연결되는데, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극성과 반대의 극성을 가진다.
일 실시예에서, 구동회로를 갖는 모터를 작동시키는 것을 포함하는 방법이 개시된다. 구동회로는 제1 극 및 제2 극을 갖는 전원을 포함한다. 위상 코일은 전원의 제1 극에 연결되고, 위상 코일은 전원으로부터 전기 에너지를 수용하여 회전자에 운동을 부여하기 위한 자기장을 형성하도록 구성된다. 스위치는 위상 코일을 전원의 제2 극에 연결한다. 배터리는 제1 극 및 제2 극을 가지며, 배터리의 제1 극은 위상 코일의 자기장의 에너지를 수용하도록 구성되며, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극에 연결되는데, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극성과 반대의 극성을 가진다.
일 실시예에서, 제1 극 및 제2 극을 갖는 전원을 포함하는 모터용 구동회로가 개시된다. 위상 코일은 전원의 제1 극에 연결되고, 위상 코일은 전원으로부터 전기 에너지를 수용하여 회전자에 운동을 부여하기 위한 자기장을 형성하도록 구성된다. 스위치는 위상 코일을 전원의 제2 극에 연결한다. 정류기는 위상 코일에 결합되고 정류된 전류를 생성하기 위해 위상 코일의 자기장으로부터 생성된 전류를 정류하도록 구성된다. 축전 장치는 정류기로부터 정류된 전류를 수신하고 정류된 전류로부터 생성된 에너지를 저장하도록 구성된다.
본 발명에 따르면 전술한 과제를 달성할 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템, 장치 및 방법의 특징 및 이점은 명세서, 청구 범위 및 첨부 도면을 참조하여 보다 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로의 개략도를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동회로의 동작 및 출력의 테스트 결과의 타임 차트.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 하우징의 측면도.
도 3b는 중간선을 따라 절취된 도 3a의 모터 하우징의 절반의 정면도.
도 3c는 도 3a의 모터 하우징의 절반을, 도 3b와 동일한 중간선을 따라 절취한 후면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자의 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자의 배선도의 개략적인 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자의 평면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 및 고정자의 평면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로를의 개략적인 도면.
도 9는 도 8의 구동회로의 변형된 버전의 개략적인 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로의 개략도적인 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자의 배선도의 개략도인 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로의 개략적인 도면.
도 13은도 12의 구동회로의 변형된 버전의 개략도인 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(10)의 실시예를 도시한다. 구동회로(10)는 모터를 동작시키는데 이용될 수 있다. 모터는 기계적 출력을 생성하는데 사용될 수 있다.
구동회로(10)는 하나 이상의 위상 코일(14a,14b,14c)에 전력을 공급하기 위해 사용되는 전원(12)을 포함할 수 있다. 전원(power source)(12)은 배터리, DC 링크, 또는 다른 형태의 전원을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전원(12)은 재충전 가능하도록 구성되고, 따라서 배터리 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 전원(12)은 위상 코일(14a,14b,14c)에 DC 입력을 생성한다. 다른 실시예에서, 전원(12)에 의해 AC 입력이 제공될 수 있다.
전원(12)은 2 개의 극을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전원(12)은 양극(16) 및 음극(18)을 포함하여 반대 극성의 극을 갖는다. 양극(16)은 위상 코일(14a)의 전원측 또는 도트가 없는 측(undotted side)에 연결될 수 있다.
위상 코일(14a)은 전류가 통과하여 자기장을 형성하도록 구성될 수 있다. 위상 코일(14a)이 전원(12)으로부터 전기 에너지를 수용하여 자기장을 형성하도록 전류는 전원(12)으로부터 인출될 수 있다. 위상 코일(14a)은 고정자의 일부일 수 있고 고정자에 결합될 수 있으며, 자기장은 회전자에 운동을 부여하는데 사용될 수 있다. 위상 코일(14a)은 단일 코일로서 도시되어 있지만, 임의의 수의 코일이거나 또는 래핑(wrapping)이 위상 코일(14a)을 포함할 수 있다.
스위치(20a)는 위상 코일(14a)의 스위치 측 또는 도트 측에 결합될 수 있다. 스위치(20a)는 위상 코일(14a)의 스위치 측 또는 도트측을 전원(12)의 음극(18)에 연결하여 스위치(20a)가 닫혀질 때 전류는 위상 코일(14a) 및 스위치(20a)를 통과한다. 스위치(20a)는 반도체, 또는 기계적 또는 전기 기계적 스위치를 포함할 수 있다. 반도체 스위치가 사용되는 실시예에서, 트랜지스터, 사이리스터(thyristors), 광전지 또는 다른 반도체 스위치와 같은 다양한 유형의 반도체 스위치가 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 위상 코일(14a)에 연결된 컬렉터 및 음극(18)에 연결된 이미터를 갖는 NPN 트랜지스터가 이용될 수 있다.
다이오드(22a)는 위상 코일(14a)의 스위치 측 또는 도트측에 결합될 수 있다. 다이오드(22a)는 스위치(20a)의 코일 측에 결합될 수도 있다. 다이오드(22a)는 위상 코일(14a)에 대해 순방향 바이어스될 수 있다. 다이오드(22a)는 또한 위상 코일(14a)의 자기장에 의해 생성된 전류를 정류하여 정류된 전류를 생성하기 위한 정류기로서의 역할을 수행할 수 있다.
축전 장치는 다이오드(22a)를 통해 위상 코일(14a)의 스위치 측 또는 도트측에 결합될 수 있다. 축전 장치는 배터리(24)를 포함할 수 있다. 배터리(24)는 2 개의 극을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(24)는 양극(26) 및 음극(28)을 포함하여 반대 극성의 극을 갖는다. 양극(26)은 위상 코일(14a)에 연결될 수 있고 음극(28)은 전원(12)의 양극(16)에 결합될 수 있다. 배터리(24)는 밀봉된 납산 배터리를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 니켈 카드뮴(NiCd), 니켈 - 금속 수소화물(NiMH), 리튬 이온, 리튬 이온 폴리머, 재사용 가능한 알칼리 또는 다른 형태의 배터리 등이 사용될 수 있다. 전원(12)이 배터리를 포함하는 실시예에서, 배터리는 밀봉된 납산 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 또한 니켈 카드뮴(NiCd), 니켈-금속 하이드라이드(NiMH), 리튬 이온, 리튬 이온 폴리머, 재사용 가능한 알칼리를 포함하거나 또는 다른 형태의 배터리가 사용될 수 있다.
다른 축전 장치는 다이오드(22a)를 통해 위상 코일(14a)의 스위치 측 또는 도트측에 결합될 수 있다. 축전 장치는 배터리(30)를 포함할 수 있다. 배터리(30)는 2 개의 극을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(30)는 양극(32) 및 음극(34)을 포함하는 반대 극성의 극을 갖는다. 양극(32)은 위상 코일(14a)에 연결될 수 있고, 음극(34)은 전원(12)의 음극(18)에 결합될 수 있다. 배터리(30)는 밀봉된 납산 배터리를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 니켈 카드뮴(NiCd), 니켈 -금속 수소화물(NiMH), 리튬 이온, 리튬 이온 폴리머, 재사용 가능한 알칼리를 포함하거나 또는 다른 형태의 배터리가 사용될 수 있다.
스위치(20a)가 폐쇄되면, 전류는 위상 코일(14a)을 통해 전원(12)의 음극(18)으로 흐른다. 위상 코일(14a)을 통해 흐르는 전류는 회전자에 운동을 부여하는데 사용되는 자기장을 형성한다. 에너지는 자기장에 저장된다. 스위치(20a)가 개방될 때, 전류는 더 이상 스위치(20a)를 통해 흐르지 않는다. 자기장의 에너지는 다이오드(22a)를 통해 배터리(24)로 전달된다. 배터리(24)의 양극(26)은 위상 코일(14a)의 자기장의 에너지를 수용한다. 그 결과 배터리(24) 양단의 전압은 배터리(24)를 충전한다. 자기장의 에너지는 배터리(24)로 전달되어 배터리(24)에 저장된다. 자기장의 에너지는 또한 다이오드(22a)를 통해 배터리(30)로 전달될 수 있다. 그 결과 배터리(30) 양단의 전압은 배터리(30)를 충전한다. 자기장의 에너지는 배터리(30)로 전달되어 배터리(30)에 저장된다.
스위치(20a)가 다시 폐쇄되면 전류가 다시 흐른다. 스위치(20a)가 개방되면 배터리(24)는 다시 충전된다. 배터리(24)에 저장된 에너지는 코일(14a,14b,14c)의 동작으로 다시 입력되거나 전원(12)에 입력될 수 있다. 그에 따라 자기장의 에너지는 시스템으로 회수된다. 배터리(30)는, 스위치(20a,20b,20c)가 개방될 때, 생성된 초과 에너지를 저장하여 회로의 손상을 방지하고 에너지의 회수에 이용한다.
일 실시예에서, 배터리(24)만이 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 배터리(30)도 이용될 수 있다.
배터리(24)의 극(28)은 연결되는 전원(12)의 극(16)과 반대 극성을 갖는다. 다른 실시예에서, 전원(12)의 각각의 극(16,18)과 배터리(24)의 각각의 극(26, 28)의 극성은, 배터리(24)의 극(28)이 연결되는 전원(12)의 극(16)과 반대되는 극성을 유지하도록 플립(flipped) 된다.
전원(12)의 극(16)과 반대 극성의 극(28)을 가지도록 배터리(24)를 사용하는 것은 낮은 토크 리플 및 부드러운 쵸핑을 생성 할 수 있으며, 이는 도 2의 챠트에 나타난 것 같이 효율을 증가시킨다.
배터리(24)는 배터리(24) 양단의 전압이 전원(12) 양단 전압 이하가 되도록 구성될 수 있다. 배터리(24)의 전압을 전원(12)의 전압 이하로 유지하는 것은 구동회로(10) 및 모터의 개선된 효율 및 작동을 제공한다. 배터리(24)는 배터리(24)의 전압이 전원(12)의 전압과 동일하거나 그 이하로 유지되는 방식으로 구성될 수 있다. 전원(12)이 배터리인 실시예에서, 전원(12) 및 배터리(24)는, 배터리(24) 양단의 전압이 전원(12) 양단의 전압보다 작거나 같도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 배터리(24)의 전압은 전원(12) 양단의 전압보다 낮을 수 있다.
구동회로(10)는 다중위상 구성의 모터에 사용될 수 있는데, 여기서 모터의 원하는 출력을 생성하기 위해 다수의 코일이 순차적으로 활성화될 수 있다. 도 1에서, 모터의 원하는 출력을 달성하기 위해, 코일(14a,14b,14c)이 순차적으로 작동하는 3상 활성화가 이용될 수 있다. 위상 코일(14b)은, 위상 코일(14a) 및 그 각각의 스위치(20a) 및 다이오드(22a)와 유사한 방식으로, 스위치(20b) 및 다이오드(22b)에 결합될 수 있다. 위상 코일(14c)은, 위상 코일(14a) 및 그 각각의 스위치(20a) 및 다이오드(22a)와 유사한 방식으로, 스위치(20c) 및 다이오드(22c)에 결합될 수 있다.
각 위상 코일(14b,14c)은 코일(14a)과 관련하여 논의된 것과 유사한 방식으로 배터리(24)를 충전하기 위해 배터리(24)에 연결될 수 있다. 배터리(24)의 충전은 스위치(20a,20b,20c)의 순차적인 동작의 순서로 일어날 수 있다. 각 위상 코일(14b,14c)은 코일(14a)과 관련하여 논의된 것과 유사한 방식으로 배터리(30)를 충전하기 위해 배터리(30)에 연결될 수 있다. 배터리(30)의 충전은 스위치(20a,20b,20c)의 순차적인 동작의 순서로 일어날 수 있다. 도 1은 3상 구성으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 더 많거나 적은 수의 위상이 사용될 수 있다.
구동회로(10)는 스위치 릴럭턴스 모터 또는 가변 스위치 릴럭턴스 모터에 사용될 수 있다. 코일(14a,14b,14c)의 활성화는 각각의 코일(14a,14b,14c)을 향한, 회전자에 의한 자기 인력(attraction)을 유발할 수 있다. 순차적 코일(14a,14b,14c)의 활성화는 회전자가 원하는 방식으로 회전하게 하는 순서로 회전자의 자기 인력을 생성할 수 있다. 제어기(36)는 회전자의 원하는 회전을 생성하기 위해 원하는대로 차례대로 스위치(20a,20b,20c) 각각을 개방하고 폐쇄하는데 사용될 수 있다. 제어기(36)는 스위치(20a,20b,20c)의 동작을 통해 순방향, 역방향, 실행 시간 및 속도 제어를 제어하는데 사용될 수 있다. 제어기(36)는 양방향으로 구성될 수 있으며 가변 속도 제어를 포함할 수 있다. 제어기(36)는, 상이한 종류의 동작 및 모터 애플리케이션에 기초하여 동작 속도를 최적화하도록 구성될 수 있는, 가변 속도 제어를 제공하도록 구성될 수 있다. 제어기(36)는 제어기(36) 및 대응하는 모터의 원하는 동작을 제공하도록 프로그래밍 가능하도록 구성될 수 있다.
구동회로(10)는 12/8 구성의 모터에 이용될 수 있는데, 이는 12 개의 고정자 극과 8 개의 회전자 극이 사용되는 것을 의미한다. 고정자는 원통형 외주를 가질 수 있다. 모터는 스위치드 릴럭턴스 모터 또는 가변 스위치 릴럭턴스 모터일 수 있다. 다른 실시예들에서, 다른 구성들이 이용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 구동회로(10)의 동작 및 출력의 테스트 결과의 타임 차트를 도시한다. 도 2는 12/8 구성의 스위치드 릴럭턴스 모터에서의 구동회로(10)의 전위(potential) 출력 및 동작을 도시한다. 고정자는 원통형 외주를 갖는다. 도 2에 도시된 동작 및 출력은 구동회로(10) 및 모터의 상이한 구성 및 동작에 따라 변할 수 있다.
도 2에 도시된 각각의 차트에서, 밀리초 단위의 시간이 수평축 상에 도시된다.
최상단의 차트는 코일(14a,14b,14c) 각각을 통과하는 위상 전류를 도시한다. 최상위 차트의 수직축은 위상 전류를 암페어로 나타낸다. 각각의 코일(14a,14b,14c)을 통과하는 전류는 각각의 선으로 도시되는데, A 위상 전류는 실선으로, B 위상 전류는 대쉬 선으로, C 위상 전류는 도트-대쉬 선으로 표시된다. 예를 들어, 위상(C)은 활성화 동안 약 0 암페어에서 100 내지 140 암페어 범위에서 증가하는 것으로 도시되고, 각각의 스위치(20c)가 폐쇄될 때 약 0 암페어로 다시 감소하여, 각각의 코일(14c)를 통해 흐르는 전류를 컷오프한다. 위상(C)은 정류가 끝날 때까지(commutation end) 소프트 쵸핑 주기(31a)로 증가하는 것으로 도시되어있다. 위상 C의 소프트 쵸핑(soft chopping)(31b)의 또 다른 기간은 위상 B 및 A의 각각의 소프트 쵸핑 및 정류 기간의 종료 후에 발생한다. 위상 C의 소프트 쵸핑 기간(31b)은 정류 끝까지 발생한다(33b).
중간 차트는 배터리(24)에 제공된 전류를 도시한다. 중간 차트의 수직축은 배터리(24)에 대한 전류를 암페어 단위로 나타낸다. 배터리 전류는 각각의 스위치(20a,20b,20c)가 폐쇄되는 각각의 경우에 스파이크(35a, 35b, 35c)로 도시되어 각각의 코일(14a,14b,14c)을 통한 전류를 컷오프 한다. 따라서, 각각의 코일(14a,14b,14c)의 자기장의 에너지는 도 2의 중간 차트에 도시된 스파이크(35a, 35b,35c)의 각각의 순간에서 배터리(24)에 제공된다.
최하부 차트는 구동회로(10)의 회전자에 의해 제공된 토크를 도시한다. 최하부 차트의 수직축은 출력 토크를 뉴톤 미터로 나타낸다. 토크는 약 1 뉴턴 미터와 2 뉴턴 미터 사이에서 변동한다. 각각의 스위치(20a,20b,20c)가 폐쇄되는 각각의 순간에 토크 스파이크(37a, 37b, 37c)가 나타나고 각각의 코일(14a,14b,14c)을 통한 전류가 컷오프된다.
구동회로(10)는 96% 이상의 전력 입력대 전력 출력의 모터 효율을 가져온다. 구동회로(10)가 원통형 외주면을 가진 고정자와, 약 66 밀리미터(mm)의 긴 회전자 및 고정자를 갖는 12/8 구성의 모터에 사용되는 실시예에서, 약 97.1%의 효율은3000RPM(분당 회전 수)에서 4,500 와트 출력을 제공한다. 구동회로(10)가 원통형 외주면을 가진 고정자와, 약 71밀리미터(mm)의 긴 회전자 및 고정자를 갖는 12/8 구성의 모터에 사용되는 실시예에서, 약 98%의 효율은 분당 3000 회전(RPM)에서 1,500 와트 출력을 제공한다. 향상된 효율은 다양한 출력 레벨(4,500 와트 및 1,500 와트 미만 및 초과) 및 모터 구성에서도 볼 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 하우징(41)의 측면도를 도시한다. 모터 하우징(41)은 고정자 및 회전자를 수용할 수 있다. 고정자 및 회전자는 12/8 구성일 수 있고, 고정자는 원통형 외주를 가질 수 있다. 샤프트(43)는 회전자로부터 회전 동력을 전달하기 위해 하우징(41)으로부터 연장될 수 있다.
모터 하우징(41)은 도 1에 도시된 구동회로(10)와 조합하여 이용될 수 있다. 배터리(24,30), 전원(12) 및 제어기(36)는 모터 하우징(41)의 외부에 위치될 수 있다. 전기 커넥터(45)는 제어기(36)에 결합하기 위해 이용될 수 있다. 위치 센서(47)는 회전자의 위치를 결정하고 제어기(36)에 그러한 정보를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 위치 센서(47)는 리졸버(resolver), 홀 효과 센서 또는 다른 형태를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 위치 센서(47)는 이용되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 배터리(24, 30), 전원(12) 및 제어기(36)는 하우징(41)의 내측에 위치될 수 있다. 일 실시예에서 제어기(36)는 원격 또는 현장에서 모터를 제어 할 수 있다.
모터 하우징(41)의 치수는 다음과 같을 수 있다. 고정자 및 회전자의 길이는 약 60 밀리미터일 수 있다. 일 실시예에서, 고정자 및 회전자의 길이는 66 밀리미터일 수 있다. 엔드 벨(end bells)을 포함하는 모터 하우징(41)의 길이(49)는 약 140 밀리미터일 수 있다. 일 실시예에서, 길이(49)는 138 밀리미터일 수 있다. 모터 하우징(41)으로부터 외측으로 연장되는 샤프트(43)의 길이(51)는 약 50 밀리미터일 수 있다. 샤프트(43)의 직경(53)은 약 25 밀리미터일 수 있다. 고정자의 내부 회전자 공동의 직경(55)(고정자 자극 제외)은 약 130 밀리미터일 수 있다.
도 3b는 중간선을 따라 절취한 모터 하우징(41)의 절반의 정면도를 도시한다. 모터 하우징(41)의 외경(기준 번호(57) 두배)은 약 210 밀리미터일 수 있다. 모터 하우징(41)의 폭(기준 번호59)의 두 배)은 약 165 밀리미터일 수 있다. 일 실시예에서, 모터 하우징(41)의 폭은 166 밀리미터일 수 있다. 모터 하우징(41)의 플레이트들을 연결하기위한 개구의 직경(61)은 약 11 밀리미터일 수 있다.
도 3c는 도 3b의 중간선을 따라 절취한 모터 하우징(41)의 절반의 후면도를 도시한다.
모터 하우징(41) 및 그 구성 요소의 치수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 모터 및 모터 하우징(41)은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 본 명세서에 개시된 임의의 구동회로와 함께 이용될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 일 실시예에서, 배터리(24) 또는 배터리(30) 중 하나를 포함하는 축전 장치는, 극성 콘덴서를 포함하는 커패시터와 같은 다른 형태의 축전 장치를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 실시예에서, 다른 형태의 축전 장치가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 전원(12)은 태양 패널 또는 다른 형태의 전원을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 배터리(24)의 전력은 모터를 작동 시키는데 사용하기 위해 시스템으로 다시 회귀된다. 다른 실시예에서, 배터리(24) 또는 배터리(30)의 전력은 외부 장치에 전력을 공급하기 위해 외부 소스로 유도될 수 있다. 배터리(24) 또는 배터리(30) 중 하나는 점퍼 또는 다른 형태의 단자와 같은 단자로 구성되어 시스템으로부터의 제거를 허용하거나, 별도의 장치로의 연결을 허용할 수 있다. 구동회로(10)가 도 3a 내지 3c의 모터 하우징(41)과 함께 사용되는 실시예에서, 도 3a 내지도 3c에 도시된 바와 같이, 배터리(24,30)는 모터 하우징(41)의 외부에 위치될 수 있고, 외부 장치에 연결되어 전력을 공급하기위한 단자를 갖고 구성될 수 있다.
구동회로(10)는 회전자 및 고정자와 함께 조합되어 원하는 모터를 생성하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 범위는 여기에 개시된 장치 및 시스템에 한정되지 않고, 이들 장치 및 시스템을 제공하는 방법뿐만 아니라 이들 장치 및 시스템을 동작시키는 방법을 추가로 포함한다. 예를 들어, 방법은 구동회로(10)를 갖는 모터를 작동시키거나 제공하는 것을 포함할 수 있다. 모터는 배터리(24)의 전압이 전원(12)의 전압보다 이하이거나 작을 때에만 동작될 수 있다. 배터리(24)의 전압이 전원(12)의 전압 이하로 또는 그 미만으로 유지되도록 모터가 작동될 수 있다. 모터는 배터리(24)의 전압이 가변적이지만 전원(12)의 전압 이하이거나 미만으로 유지하도록 동작될 수 있다. 이 방법은 배터리(24,30) 중 하나 또는 둘 다의 에너지가 전원(12)으로 회귀하거나 또는 코일(14a,14b,14c)로 회귀하도록 모터를 동작시키는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 논의된 구동회로, 회전자 및 고정자는 스위치 릴럭턴스 모터 또는 가변 스위치 자기 릭럭턴스 모터에서 사용될 수 있을 뿐 만 아니라 다른 종류의 모터 중에서 AC 인덕턴스 모터 구성 또는 영구 자석 모터 구성에서 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 개시된 구동회로와 함께 사용될 수 있는 고정자(38)의 실시예를 도시한다. 고정자(38)는 사각형의 외주를 갖는다. 사각형 형상의 외주는 도 3a-3c와 관련하여 설명된 고정자의 외주의 원통형 형상과 상이하다. 고정자(38)는 내부 회전자 공동(65)에 대해 대칭으로 배치된 6 개의 고정자 극(40a,40b,40c, 40d,40e,40f)을 포함할 수 있다. 고정자 극(40a-40f)은 내부 회전자 공동(65)의 중심을 향해 내측으로 돌출되고, 각각은 내부 회전자 공동에 마주한 곡면을 가진 대략 사각 형상을 갖는다. 일련의 개구(42a,42b,42c,42d,42e,42f,42g,42h)는 내부 회전자 공동(65)과 고정자(38)의 외주 사이의 고정자 주변에 위치될 수 있다. 개구(42a-42h)는 고정자 플레이트를 서로 연결하여 고정자(38)를 형성하게 한다. 추가의 개구(44a, 44b)은 고정자(38)를 형성하도록 고정자 플레이트를 서로 연결하는데 이용된다.
사각 형상의 고정자(38)는 고정자 극(40a-40f) 상에 감겨진 코일에 의해 제공된 회전자에 자기장의 인가를 유리하게 한다. 개선된 자속 선은 내부 회전자 공동(65)과 사각 형상 외주 사이의 향상된 표면적으로부터 초래된다. 사각 형상의 외주는 또한 고정자 플레이트가 변위(shifting)하는 것을 방지 할 수 있으며, 이는 고정자 플레이트의 연결 볼트와 코일의 자기장의 반응으로 인한 잡음을 감소시킬 수 있다. 사각 형상의 외주는 또한 모터 하우징에 대한 필요성을 줄임으로써 제조 비용 및 부품 수를 줄일 수 있다. 회전자(그림 6 참조) 극 피치는 위상-인덕션 프로파일에서 큰 최대 인덕턴스 영역을 제공하여 전류를 제거하는 추가 시간을 제공 할 수 있다.
고정자(38)의 치수는 다음과 같을 수 있다. 고정자(38)의 폭(46)은 약 10 인치일 수 있다. 고정자(38)의 높이는 또한 약 10 인치일 수 있다. 대향하는 고정자 폴 사이의 직경(48) 또는 내부 회전자 공동(65)의 내부 직경은 약 4.3 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 직경(48)은 4.317 인치일 수 있다. 내부 회전자 공동(65)(고정자 극을 배제한)의 외부 직경(50)은 약 7.2 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 외부 직경(50)은 7.250 인치일 수 있다. 고정자 극의 폭(52)은 약 1.2 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 폭(52)은 약 1.1760 인치일 수 있다. 개구(42a-42h)의 직경(54)은 약 0.63 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 직경(54)은 약 0.6250 인치일 수 있다. 고정자(38)의 외주로부터 코너 개구(42a,42c,42e,42g)의 중심의 오프셋(56)은 약 0.88 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 오프셋(56)은 약 0.8750 인치일 수 있다. 추가의 개구(44a, 44b)의 직경(58)은 약 0.25 인치일 수 있다.
다른 실시예에서, 고정자(38)의 구성 또는 치수는 원하는대로 변경될 수 있다.
도 5는 고정자(38)의 고정자 극 둘레에 감겨진 위상 코일(60a,60b,60c)의 실시예를 도시한다. 위상 코일(60a)은 고정자 극(40a) 주위에 감겨있을 수 있다. 위상 코일(60a)의 배선은 대향하는 고정자 극(40d)상의 대향 코일에 연결될 수 있다. 위상 코일(60b)은 고정자 극(40b) 주위에 감겨 질 수 있다. 위상 코일(60b)의 배선은 대향하는 고정자 극(40e)상의 대향 코일에 연결될 수 있다. 위상 코일(60c)은 고정자 극(40c) 주위에 감겨 질 수 있다. 위상 코일(60c)의 배선은 대향하는 고정자 극(40f)상의 대향 코일에 연결될 수 있다. 위상 코일(60a,60b,60c)은 내부 회전자 공동 내에 위치된 회전자에 대해 회전 자기 인력을 형성하도록 각각이 순차적으로 활성화되도록 배선될 수 있다. 위상 코일(60a,60b,60c)은 도 1과 관련하여 논의된 위상 코일(14a,14b,14c)과 대응하는 구조 및 동작을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명에 개시된 구동회로와 함께 사용될 수있는 회전자(62)의 실시예를 도시한다. 회전자(62)는 회전자(62)의 중심 개구(66)로부터 대칭적으로 외부로 연장되는 4개의 회전자 극(64a,64b,64c,64d)을 포함한다. 회전자(62)는, 회전자 극(64a-64d)를 형성하도록, 중심 부분(68)으로부터 외측을 향해 연장하는 t-형상 구조를 가진 팔각 형상 중심부(68)를 포함한다. 회전자 극(64a-64d)의 외주는 커브진 형상을 가질 수 있으며, 이는 고정자 극(40a-40f)의 커브진 형상과 매칭될 수 있다. t-형 구조는 고정자 극이 중앙 부분(68)으로부터 연장되는 방향으로부터 실질적으로 수직한 방향으로 연장하는 탭을 포함할 수 있다. 탭은 유리하게 전류를 제거하기 위한 추가 시간을 제공할 수 있고, 고정자 극(40a-40f)과 큰 중첩 영역을 제공한다.
회전자(62)의 치수는 다음과 같을 수 있다. 회전자(66)의 중앙 개구의 직경(70)은 약 1.38 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 직경(70)은 1.3750 인치일 수 있다. 회전자 극(64a-64d)의 외주의 직경(72)(극(64a)의 외면으로부터 극(64c)의 외면까지 및 극(64b)의 외면으로부터 극(64d)의 외면까지)은 약 4.3 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 직경(72)은 4.3280 인치일 수 있다.
회전자 자극(64a-64d)의 폭(74)은 약 1.67 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 폭(74)은 1.6680 인치일 수 있다. 각각의 회전자 극(64a-64d)의 각 헤드의 높이(76)는 약 0.49 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 각 헤드의 높이(76)는 0.4908 인치일 수 있다. 각각의 회전자 폴(64a-64d)의 각 헤드의 중앙 부분(68)으로부터의 오프셋 높이(78)는 0.31 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 오프셋 높이(78)는 0.3120 인치일 수 있다.
다른 실시예에서, 회전자(62)의 구성 또는 치수는 원하는대로 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 고정자(38) 및 대응하는 회전자(62)의 치수는 다음과 같을 수 있다. 고정자(38)의 폭(46)은 약 4 인치일 수 있다. 고정자(38)의 내부 직경(48)은 약 1.73 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 내부 직경(48)은 1.7268 인치일 수 있다. 고정자(38)의 외경(50)은 약 2.9 인치일 수 있다. 회전자 극(64a-64d)의 폭(74)은 약 0.67 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 폭(74)은 0.6672 인치일 수 있다. 각각의 회전자 극(64a-64d)의 각 헤드의 오프셋 높이(78)는 약 0.12 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 회전자 극(64a-64d)의 각 헤드의 오프셋 높이(78)는 약 0.1248 인치일 수 있다. 각각의 회전자 극(64a-64d)의 각 헤드의 오프셋 높이(78)는 약 0.12 인치일 수 있다. 회전자(66)의 중앙 개구의 직경(70)은 약 0.55 인치일 수 있다. 회전자 극(64a-64d)의 외주의 직경(72)은 약 1.73 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 회전자 극(64a-64d)의 외주의 직경(72)은 1.7312 인치일 수 있다.
도 7은 도 6의 회전자(62)와 쌍을 이루는 도 4 및 도 5의 고정자(38)를 도시한다. 도 5에 도시된 위상 코일 배선은 도 7에 도시되어 있지 않다. 회전자(62)는 고정자(38)의 내부 회전자 공동 내에 위치된다. 회전자 극(64a-64d)은 회전자 극 중 적어도 하나가 고정자 자극으로부터 오프셋되도록 고정자 극(40a-40f)에 대해 배향된다. 회전자(62) 및 고정자(38)가 스위치드 릴럭턴스 모터 또는 가변 릴럭턴스 모터에 사용되는 실시예에서, 고정자 극들 중 하나로부터 회전자 극의 오프셋은 회전자 극(64a-64d)이 순서대로 다음의 각각의 고정자 극(40a-40f)으로 더 이상 끌어 당겨지지 않는 "록업(lock up)"의 가능성을 줄여준다.
도 7에 도시된 바와 같이, 고정자(38) 및 회전자(62) 및 이들의 조합은 구동회로(10)와 함께 이용될 수 있다. 최종 모터의 개선된 효율은 고정자(38) 및 회전자(62)의 구조에 기반하여 생성될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 모터 하우징(41)은 고정자(38)의 외주의 구조를 수용하도록 변형될 수 있다. 고정자(38) 및 회전자(62), 및 이들의 조합은, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 개시된 구동회로를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 고정자(38) 및 회전자(62)의 각각의 고정자 극 및 회전자 극의 수는 원하는 만큼 증가 또는 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 고정자(38) 및 회전자(62)는 12개의 고정자 극과 8 개의 회전자 극을 갖는 12/8 구성으로 이용될 수 있다. 이러한 실시예들은 본 발명에 개시된 구동회로와 함께 이용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 구동회로(80)의 실시예를 도시한다. 구동회로(80)는 모터를 동작시키는데 이용될 수 있다. 모터는 기계적 출력을 생성하는 데 사용될 수 있다.
구동회로(80)는 도 1에 도시된 구동회로(10)와 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 구동회로(80)는 도 1에 도시된 배터리(24)의 등가물만은 포함하며, 도 1에 도시된 배터리(30)의 등가물은 포함하지 않는다. 도 1에 관해 논의한 바와 같이, 배터리(30)의 등가물의 존재는 특정 실시예에서 이용되거나 이용되지 않을 수 있다.
구동회로(80)는 도 1의 전원(12)과 관련하여 설명한 것과 유사한 구조 및 동작을 갖는 전원(82)을 포함한다. 전원(82)은 위상 코일(84a)에 전력을 공급하는데 사용된다. 단상 코일(84a)로만 도시되었지만, 추가적인 위상 코일들이, 도 1에서 전원(12)에 연결되는 것과 유사한 방식으로 전원(82)에 연결될 수 있다.
위상 코일(84a)은 도 1의 위상 코일(14a)과 관련하여 설명한 것과 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 위상 코일(84a)은 전원(82)의 양극에 연결되어 위상 코일은 전원(82)으로부터의 전기 에너지를 수용하여 자기장을 형성한다. 위상 코일(84a)은 회전자에 운동을 부여하기 위해 사용될 수 있는 자기장을 형성하기 위해 전류가 통과하도록 구성될 수 있다.
스위치(86a)는 도 1의 스위치(20a)와 관련하여 설명한 것과 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 스위치(86a)는 위상 코일(84a)의 스위치 측 또는 도트측을 전원(82)의 음극에 연결하여, 스위치(86a)가 폐쇄될 때 전류는 위상 코일(84a)와 스위치(86a)를 거쳐 전원(82)의 음극에 도달된다.
다이오드(88a)는 도 1의 다이오드(22a)와 관련하여 설명된 것과 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 다이오드(88a)는 위상 코일(84a)에 대해 순방향 바이어스될 수 있다.
축전 장치는 다이오드(88a)를 통해 위상 코일(84a)의 스위치 측 또는 도트측에 결합될 수 있다. 축전 장치는 배터리(90)로 구성될 수 있으며, 배터리(24)를 포함하는 도 1과 관련하여 논의된 축전 장치와 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 배터리(90)는 2개의 극을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 배터리(90)는 양극(92) 및 음극(94)을 포함하여 반대 극성의 극을 갖는다. 양극(92)은 위상 코일(84a)에 연결될 수 있고 음극(94)은 전원(82)의 양극에 연결될 수 있다.
스위치(86a) 및 다이오드(88a)만이 도시되어 있지만, 도 8에서 도 1의 스위치(20b,20c) 및 다이오드(22b,22c)와 유사한 추가 스위치 및 다이오드가 추가의 위상 코일 및 배터리(90)에 연결될 수 있고, 도 1의 스위치(20b,20c) 및 다이오드(22b,22c)와 유사한 방식으로 동작할 수 있다.
스위치(86a)의 개폐를 제어하기 위해 정류자(commutator)(96)와, 2개의 저항기(98,100)를 포함하는 전압 분배기(또는 분압기)가 사용될 수 있다. 정류자(96) 및 분압기는 도 1과 관련하여 논의된 제어기(36)의 작동과 유사하게 제어기의 일부로서 사용될 수 있다. 정류자(96) 및 분압기는 또한 제어기(36)가 도 1의 스위치들(20b, 20c)을 작동시키는 것과 유사한 방식으로 도 8의 추가 스위치를 제어하는데 사용될 수 있다.
주 전원 스위치(102)는 전원(82)에 연결될 수 있으며, 위상 코일(84a) 또는 회로의 부가적인 위상 코일(존재하는 경우)의 전원을 턴온 또는 턴오프하는데 사용될 수 있다.
동작시, 스위치(86a)가 폐쇄되면, 전류는 위상 코일(84a)을 통해 전원(82)의 음극으로 흐른다. 위상 코일(84a)을 통해 흐르는 전류는 자기장을 형성하여 회전자에 운동을 부여한다. 에너지는 자기장에 저장된다. 스위치(86a)가 개방되면, 전류는 더 이상 스위치(86a)를 통해 흐르지 않는다. 자기장의 에너지는 다이오드(88a)를 통해 배터리(90)로 전달된다. 배터리(90) 양단의 결과 전압은 배터리(90)를 충전한다. 자기장의 에너지는 배터리(90)로 전달되고 배터리(90)에 저장된다.
스위치(86a)가 다시 닫히면 전류가 다시 그를 통해 흐른다. 스위치(86a)가 개방되면, 배터리(90)는 다시 충전된다. 배터리(90)에 저장된 에너지는 코일(84a)의 동작으로 다시 입력될 수 있거나 또는 전원(82)으로 회귀될 수 있다. 그에 따라 자기장의 에너지는 시스템으로 회귀될 수 있다.
배터리(90)의 극(94)은 연결되는 전원(82)의 극과 반대 극성을 갖는다. 배터리의 극(94)이 전원(82)의 극과 반대 극성이 되도록 배터리(90)를 사용하는 것은 도 2에 도시된 결과와 유사하게 낮은 토크 리플 및 소프트 쵸핑을 생성한다.
배터리(90) 양단의 전압이 전원(82) 양단 전압 이하가되도록 배터리(90)를 구성할 수 있다. 배터리(90)의 전압을 전원(82)의 전압 이하로 유지하는 것은, 구동회로(80) 및 모터의 향상된 효율 및 작동을 제공한다. 배터리(90)는, 배터리(90)의 전압이 전원(82)의 전압 이하로 유지되도록 구성될 수 있다. 전원(82)이 배터리 인 실시예에서, 전원(82) 및 배터리 모두, 배터리(90) 양단의 전압이 전원(82) 양단의 전압 이하가 되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 배터리(90)의 전압은 전원(82) 양단의 전압보다 낮을 수 있다.
추가적인 위상 코일들, 스위치들, 및 다이오드들은 도 1의 구동회로(10)와 관련하여 논의된 바와 같이 다중위상 구성에 사용될 수 있다. 구동회로(80) 및 그 구성 요소들은 전술한 구동회로(10) 및 그 구성 요소에 관한 논의된 것과 유사한 방식으로 변경될 수 있다.
도 9는 구동회로(104)가 추가 위상 코일(106a)을 포함하는 도 8에 도시된 구동회로(80)의 변형예를 도시한다. 추가 위상 코일(106a)은 다이오드(88a)를 통해 배터리(90)에 결합된 스위치 측 또는 도트측을 갖는다. 추가적인 위상 코일(106a)은 다이오드(108a)를 통해 전원(82)에 연결되는 비스위치 측 또는 비도트측을 갖는다. 다이오드(108a)는 위상 코일(106a)에 대해 순방향 바이어스된다. 다이오드(108a)는 전원(82)으로부터의 전류가 위상 코일(106a)을 통과하는 것을 차단할 수 있다.
위상 코일(106a)은, 위상 코일(84a)에 의해 생성된 자기장이 위상 코일(106a)에 전류를 유도하도록 수동적으로(passive) 구성될 수 있다. 따라서 위상 코일(106a)은 위상 코일(84a)에 의해 생성된 자기장의 에너지를 회수하는데 사용될 수 있다. 위상 코일(106a)에서 유도된 전류는 다이오드(88a)를 통해 배터리(90)로 전달될 수 있다. 따라서, 자기장의 에너지의 개선된 회복이 초래될 수 있다. 위상 코일(106a)은 2차 코일로 간주될 수 있고 위상 코일(84a)은 1차 코일로 간주될 수 있다.
위상 코일(106a)은 위상 코일(84a)을 갖는 고정자 극 상에 바이페럴(bifilar) 배열로 권취될 수 있다. 다른 실시예에서, 고정자 극 상에 추가의 권선(추가의 2차 코일)이 위상 코일(84a)의 자기장의 에너지를 회수하는데 사용될 수 있다. 복수의 전력공급된 1차 위상 코일이 이용되는 실시예에서(다중위상 실시예에서), 대응하는 추가 2차 위상 코일(위상 코일(106a)과 유사함)은 각각의 1차 코일 각각에 대한 자기장의 에너지를 회수하는데 사용될 수 있다.
구동회로(104) 및 그 구성 요소는 구동회로(10) 및 그 구성 요소와 관련하여 전술한 바와 유사한 방식으로 변경될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 구동회로(110)의 실시예를 도시한다. 구동회로(110)는 모터를 동작시키는데 이용될 수 있다. 모터는 기계적 출력을 생성하는 데 사용될 수 있다.
구동회로(110)는 도 1에 도시된 구동회로(10)와 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 구동회로(110)는 배터리(114)에 연결되지 않는 도트측 또는 스위치 측을 갖는 위상 코일(112a)을 포함한다. 그보다는, 위상 코일(112a)에 의해 생성된 자기장이 위상 코일(116a)내 전류를 유도하도록 추가적인 코일(116a)(또는 2차 위상 코일)이 이용된다. 따라서 위상 코일(116a)은 위상 코일(112a)에 의해 생성된 자기장의 에너지를 회수하는데 사용될 수 있다. 위상 코일(116a)에서 유도된 전류는 다이오드(121a)를 통해 배터리(114)로 전달될 수 있다. 따라서, 자기장의 에너지의 향상된 회수가 얻어진다. 위상 코일(116a)에서 유도된 전류는 또한 다이오드(121a)를 통해 배터리(118)로 전달될 수 있다.
구동회로(110)는 도 1의 전원(12)과 관련하여 설명된 것과 유사한 구조 및 동작을 갖는 전원(120)을 포함한다. 전원(120)은 위상 코일(112a)에 전력을 공급하는데 사용된다. 하나의 코일(112a)로만 도시되었지만, 추가적인 위상 코일들이 도 1에서 전원(12)에 연결되는 것과 유사한 방식으로 추가의 위상 코일이 전원(120)에 연결될 수 있다.
위상 코일(112a)은 도 1의 위상 코일(14a)과 관련하여 설명된 것과 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 위상 코일(112a)은 전원(120)의 양극에 결합되어 위상 코일(112a)은 전원(120)으로부터 전기 에너지를 수신하여 자기장을 형성한다. 위상 코일(112a)은 전류가 통과하여 자기장이 형성되고, 이는 회전자에 운동을 부여하는데 사용될 수 있다.
스위치(122a)는 도 1의 스위치(20a)와 관련하여 설명한 것과 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 스위치(122a)는 위상 코일(112a)의 스위치 측 또는 도트측을 전원(120)의 음걱에 결합하여, 스위치(122a)가 닫히면 전류가 위상 코일(112a)과 스위치(122a)를 통과하여 전원의 음극에 도달한다.
다이오드(121a)는 도 1의 다이오드(22a)와 관련하여 설명된 것과 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 다이오드(121a)는 위상 코일(116a)에 대해 순방향 바이어스될 수 있다. 다이오드(123a)는 전원(120)과 위상 코일(116a)의 비도트측 사이에 연결될 수 있다. 다이오드(123a)는 전원(120)으로부터의 전류가 위상 코일(116a)을 통과하는 것을 차단할 수 있다.
축전 장치는 다이오드(121a)를 통해 위상 코일(116a)의 도트측에 결합될 수 있다. 축전 장치는 배터리(114)로 구성될 수 있으며, 배터리(24)를 포함하는 도 1과 관련하여 설명된 축전 장치와 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 배터리(114)는 두 개의 극을 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 배터리(114)는 양극(125) 및 음극(127)을 포함하여 반대 극성의 극을 갖는다. 양극(125)은 위상 코일(116a)에 연결될 수 있고 음극(127)은 전원(120)의 양극에 연결될 수 있다.
다른 축전 장치는 다이오드(121a)를 통해 위상 코일(116a)의 스위치 측 또는 도트측에 결합될 수 있다. 축전 장치는 배터리(118)로서 구성될 수 있으며, 배터리(30)를 포함하는 도 1과 관련하여 설명된 축전 장치와 유사한 구조 및 동작을 가질 수 있다. 배터리(118)는 2 개의 극을 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 배터리(118)는 양극(126) 및 음극(128)을 포함하여 반대 극성의 극을 갖는다. 양극(126)은 위상 코일(116a)에 연결될 수 있고 음극(128)은 전원(120)의 음극에 연결될 수 있다.
도 10에는 코일(112a,116a), 스위치(122a) 및 다이오드(121a,123a)만 도시되어 있지만, 도 1의 코일(14b,14c), 스위치(20b,20c) 및 다이오드(22b,22c)와 유사한 방식으로 추가의 코일, 스위치 및 다이오드들이 이용될 수 있다. 추가의 2차 코일(116a) 및 다이오드(123a)는 각각의 1차 코일의 자기 에너지를 회수하는데 이용될 수 있다. 제어기는 도 1의 제어기(36)와 관련하여 설명된 것과 유사한 방식으로 스위치(122a) 또는 다수의 스위치를 작동시킬 수 있다.
동작시, 스위치(122a)가 폐쇄되면, 전류는 위상 코일(112a)을 통해 전원(120)의 음극으로 흐른다. 다이오드(123a)는 위상 코일(116a)을 통한 전류 흐름을 차단한다. 위상 코일(112a)을 통해 흐르는 전류는 자기장을 형성하며, 자기장은 회전자에 운동을 부여하는데 사용된다. 에너지는 자기장에 저장된다. 스위치(122a)가 개방되면, 전류는 더 이상 스위치(122a)를 통해 흐르지 않는다. 자기장은 2차 위상 코일(116a)에서 전류를 유도하고 이는 디는 다이오드(121a)를 통해 전달되어 배터리(114,118)에 에너지로서 저장된다. 얻어진 배터리(114) 양단의 전압은 배터리(114)를 충전한다. 자기장의 에너지는 배터리(114)에 전달되고 배터리(114)에 저장된다. 얻어진 배터리(118) 양단 전압은 배터리(118)를 충전한다. 자기장의 에너지는 배터리(118)로 전달되어 배터리(118)에 저장된다.
스위치(122a)가 다시 닫히면 전류가 다시 그를 통해 흐른다. 스위치(122a)가 개방되면, 배터리(114)는 다시 충전된다. 배터리(118)는 또한 충전될 수 있다. 배터리(114)에 저장된 에너지는 코일(112a)의 동작에 다시 입력되거나 전원(120)에 입력될 수 있다. 그에 따라 자기장의 에너지는 시스템으로 회귀될 수 있다.
배터리(114)의 극(127)은 연결된 전원(120)의 극과 반대 극성을 가진다. 배터리의 극(127)이 전원(120)의 극과 반대 극성이 되도록 배터리(114)를 이용하는 것은 도 2에 도시된 결과와 유사하게 낮은 토크 리플 및 소프트 쵸핑을 생성한다.
배터리(114)는 배터리(114) 양단의 전압이 전원(120) 양단 전압 이하가 되도록 구성될 수 있다. 배터리(114)의 전압을 전원(120)의 전압 이하로 유지하는 것은 구동회로(110) 및 모터의 향상된 효율 및 작동을 제공할 수 있다. 배터리(114)는, 배터리(114)의 전압이 전원(120)의 전압 이하로 유지되도록 구성될 수 있다. 전원(120)이 배터리인 실시예에서, 배터리(114) 양단의 전압이 전원(120) 양단의 전압 이하가 되도록 전원(120) 및 배터리(114) 모두 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 배터리(114)의 전압은 전원(120) 양단의 전압보다 낮을 수 있다.
추가의 1차 코일, 2차 코일, 스위치 및 다이오드는 도 1의 구동회로(10)와 관련하여 설명된 바와 같이 다중위상에서 사용될 수 있다. 구동회로(110) 및 그 구성 요소는 구동회로(10) 및 그 구성 요소에 관해서 논의된 것과 유사한 방식으로 변경될 수 있다.
도 11은 고정자(130)의 고정자 극(132a,132b,132c,132d,132e,132f) 둘레를 감싸는 위상 코일(84a,84b,84c,106a,106b,106c)의 실시예를 도시한다. 위상 코일들(84a,106a)은 도 9에 도시된 1차 코일(84a) 및 2차 코일(106a)과 관련하여 도시되고 설명된 것들이다. 위상 코일들(84a,106a)은 바이페럴 배열로 고정자 극(132a)둘레에 감겨질 수 있다. 위상 코일(84a,106a)의 배선은 대향하는 고정자 극(132d)상의 대향하는 바이페럴 코일에 연결될 수 있다.
고정자(130)는 3쌍의 와이어(84a,106a; 84b,106b; 84c,106c)가 사용되도록 다중위상 또는 3위상 권선에 사용될 수 있다. 각각의 쌍은 각각의 고정자 극(극 132a상의 84a,106a; 극 132b상의 84b,106b ; 극 132c 상의 84c,106c) 둘레를 권취할 수 있다. 위상 코일의 배선은 대향하는 고정자 극(132d, 132e, 132f)상의 대향하는 바이페럴 코일에 연결될 수 있다. 각 쌍은 1차 코일(84a,84b,84c) 및 2차 코일(106a,106b,106c)을 포함 할 수 있으며, 각각의 1 차 코일은 도 9와 관련하여 설명된 1차 코일(84a)과 유사한 구조와 동작을 가지며, 각각의 2차 코일은 도 9와 관련하여 설명된 2차 코일(106a)과 유사한 구조와 동작을 가진다. 위상 코일(84a,84b,84c)은 내부 회전자 공동 내에 위치된 회전자에 대해 회전 자기 인력을 형성하기 위해 각각이 순차적으로 활성화되도록 배선될 수 있다. 2차 위상 코일(106a,106b,106c)은 각각의 1 차 위상 코일(84a,84b,84c)의 자기장의 에너지를 회수하도록 배선될 수 있다
도 10의 위상 코일(112a, 116a)은 도 11의 코일(84a,106a)과 관련하여 설명된 바와 유사한 방식으로 배선될 수 있다. 다중 코일 또는 삼상 코일 권선을 제공하기 위해 도 11과 관련하여 설명된 바와 같이 추가적인 코일이 제공될 수 있다.
다른 실시예에서, 권선의 수는 바이펠라(bifilar) 권선보다 크게 증가 할 수 있으며, 3중, 4중 또는 그 이상 수의 권선을 포함할 수 있다.
본 발명에 개시된 임의의 구동회로는 도 9-11에 관해 설명된 방식으로, 추가의 권선(바이펠라 이상) 또는 2차 코일을 포함하도록 변형될 수 있다. 일 실시예에서, 도 11에 도시된 고정자 및 회전자 각각의 고정자 및 회전자 극 수는 원하는대로 증가 또는 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 고정자와 회전자는 12개의 고정자 극과 8개의 회전자 극을 갖는 12/8 구성으로 이용될 수 있다. 이러한 실시예들은 본 명세서에 개시된 임의의 구동회로와 함께 이용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(134)의 일례를 도시한다. 구동회로(134)는 모터를 동작시키는데 이용될 수 있다. 모터는 기계적 출력을 생성하는 데 사용될 수 있다.
구동회로(134)는 하나 이상의 위상 코일에 전력을 공급하기 위해 사용되는 전원(136)을 포함할 수 있다(모터 제어기(138) 내에 존재). 전원(136)은 배터리(다수의 배터리가 도 12에 도시됨), DC 링크, 또는 다른 형태의 전원을 포함할 수 있다. 도 12에 도시된 실시예에서, 전원(136)은 하나 이상의 위상 코일(모터 제어(138) 내)에 DC 입력을 생성한다. 다른 실시예에서, 전원(136)에 의해 AC 입력이 제공될 수 있다.
전원(136)은 2개의 극을 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 전원(136)은 양극(140) 및 음극(142)을 포함하는 반대 극성의 극을 갖는다.
양극(140)은 하나 이상의 위상 코일(모터 제어장치(138) 내)에 연결될 수 있다. 하나 이상의 위상 코일들 각각은 본 명세서에서 설명된 임의의 위상 코일에 관하여 설명된 것과 유사한 방식으로 양극(140)에 연결될 수 있다. 음극(142)은 본 명세서에서 설명된 임의의 위상 코일과 관련하여 설명된 것과 유사한 방식으로 하나 이상의 위상 코일의 각각에 결합될 수 있다.
모터 제어장치(138)는 회전자, 고정자, 위상 코일, 스위치, 다이오드 및 제어기를 포함 할 수 있으며, 본 명세서에서 설명된 방식으로 구성될 수 있다. 모터 제어 장치(138)는 전기 에너지 출력들(144, 146)을 제공하도록 구성될 수 있다. 전기 에너지 출력들(144, 146)은 본 명세서에서 설명된 방식으로 코일들 중 하나의 자기장의 에너지로부터 유도될 수 있다. 출력(144,146)은 각각의 코일의 자기장에 의해 제공되는 에너지 중의 진동으로 기인한 AC 전류를 포함할 수 있다.
출력(144,146)은 정류기(148)을 통과할 수있다. 정류기(148)는 AC 전류를 정류하여 축전 장치(150,152,154)를 충전에 적합한 형태의 에너지를 제공하도록 구성될 수 있다. 각각의 축전 장치(150,152,154)은 캐패시터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 축전 장치(150,152,154) 각각은 배터리 또는 다른 형태의 축전 소자를 포함할 수 있다. 다양한 유형의 축전 장치의 조합이 사용될 수 있다.
정류기(148)는 도 12에 도시된 바와 같은 전파(full wave) 정류기를 포함할 수 있고, 또는 다른 실시예에서는 다른 형태의 정류기를 포함할 수 있다.
축전 장치(150,152,154)는 정류기(148)를 통과한 에너지를 저장할 수 있다. 축전 장치(150,152,154)는 코일의 자기장에 의해 생성된 에너지를 수용할 수 있다. 축전 장치(150,152,154)는 정류기로부터 정류된 전류를 수신하고 정류된 전류로부터 생성된 에너지를 저장할 수 있다. 축전 장치(150,152,154)는 에너지를 다시 전원(136)으로 또는 코일(모터 제어 장치(138) 내)로 되돌려 보낼 수 있다. 다른 실시예에서, 도 1의 구동회로(10)를 포함하여 본 명세서에 개시된 다른 구동회로는 위상 코일의 자기장으로부터 발생하는 전류를 정류하기 위해 전파 정류기와 같은 정류기를 포함하도록 변형될 수 있다.
축전 장치(150,152,154)는 축전 장치(150,152,154) 양단 전압이 전원(136) 양단의 전압과 같거나 작도록 구성될 수 있다. 축전 장치(150,152,154)의 전압을 전원(136)의 전압 이하로 유지하는 것은 구동회로(134) 및 모터의 개선된 효율 및 동작을 제공할 수 있다. 축전 장치(150,152,154)는 축전 장치(150,152,154)의 전압이 전원(136)의 전압 이하로 유지되는 방식으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 축전 장치 축전 장치(150,152,154)는 전원(136) 양단의 전압보다 작을 수 있다.
도 13은 도 12에 도시된 실시예의 변형을 나타낸다. 도 13에 도시된 실시예에서, 전원(136)의 양극(140)은 모터 제어 장치(138)의 양의 입력에 연결된다. 전원(136)의 음극(142) 모터 제어 장치의 음의 입력에 연결된다. 모터 제어 장치(138)의 출력들(144, 146)은 정류기(159)에 의해 정류되기 전에 변압기(158)를 통과한다. 이러한 방식으로, 출력(144,146)에 의해 제공되는 AC 전류는 정류기(159)에 의해 정류되기 전에 변압기(158)에 의해 변할 수 있다. 도 12와 관련하여 설명된 실시예와 유사하게, 정류기(159)는 AC 전류를 정류하여 축전 장치(150,152,154)를 충전하기에 적합한 형태의 에너지를 제공하도록 구성될 수 있다. 도 13에서 정류기(159)는 다이오드로서 도시되고, 다른 실시예에서는 도 12에 도시된 전파 정류기와 같은 다른 형태의 정류기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 1의 구동회로(10)를 포함하여 본 명세서에 개시된 다른 구동회로는 위상 코일의 자기장으로부터 얻어진 전류를 변화시키기 위한 변압기를 포함하도록 변형될 수 있다. 변압기는 정류기에 다양한 전류를 공급할 수 있다.
본 명세서에 개시된 구동회로는 원하는 모터를 생성하기 위해 회전자 및 고정자와 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 개시된 장치 및 시스템에 한정되는 것은 아니고, 이들 장치 및 시스템을 제공하는 방법뿐만 아니라 이들 장치 및 시스템을 조작하는 방법을 추가로 포함한다. 예를 들어, 하나의 방법은 임의의 구동회로를 갖는 모터를 작동 시키거나 제공하는 것을 포함할 수 있다. 모터는 회수 동력 저장 장치의 전압이 전원 전압 이하 또는 그 보다 작도록 작동될 수 있다. 이 방법은 축전 장치(하나 이상의 배터리를 포함함)의 에너지가 전원으로 회귀되거나 코일로 회귀되도록 모터를 작동시키는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구동회로, 회전자 및 고정자는 스위치드 릴럭턴스 모터 또는 가변 스위치 릭렉턴스 모터에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 종류의 모터 중에서 AC 인덕턴스 모터 구성 또는 영구 자석 모터 구성에서 사용될 수 있다.
본 발명에 개시된 구동회로, 모터, 회전자 및 고정자는 바람직하게는 솔라 패널과 같은 전원을 소스로서 가진 오프-그리드에 사용될 수 있다.
임의의 구동회로, 모터, 회전자 및 고정자는 산업 제어, 자동차, 소비재, 사무실, 전기자전거, 인력거(rickshaws) 및 물 펌프과 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있다.
산업 제어 분야는 특히 전원 공급 인버터, CNC 기계, UPS(무정전 전원 장치), 모터 제어기, 모션 제어기, 로봇 및 자동화 시스템, 엘리베이터, 진동(vibratory) 피드 및 절삭 스핀들 등을 포함할 수 있다.
자동차 분야는 특히 와이어/ABS 방식 브레이크, 액티브 서스펜션, 시트 및 미러 제어기 및 전자 파워 스티어링 등을 포함할 수 있다.
소비재 분야는 특히 세탁기, 식기 세척기, 공기 조절기, 냉장 및 냉동 압축기, 및 압축기 등를 포함할 수 있다.
사무실 분야는 테이프(tape) 드라이브, 프린터, 복사기, 자기 광학 드라이브 등을 포함할 수 있다.
물 펌프 분야는 특히 수영장, 스파, 농장(작물을 위한 양수용) 등을 포함 할 수 있다.
본 발명에 개시된 구동회로, 모터, 회전자 및 고정자 및 다른 구성 요소의 특징은 특정 목적 달성을 위해서 대체되거나, 결합되거나, 배제될 수 있다.
결론적으로, 본 명세서의 양태들이 특정 실시예를 참조하여 강조되어 설명되었지만, 당업자는 이들 개시된 실시예들이 본 명세서에 개시된 주제의 원리를 설명하기 위한 일례임을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 주제가 여기에 설명된 특정 방법, 프로토콜 및/또는 시약 등에 결코 제한되는 것은 아님을 이해해야한다. 이와 같이, 본 명세서의 사상을 벗어나지 않고 개시된 주제의 다양한 변형 또는 변경 또는 대안적인 구성이 본 명세서의 교시에 따라 이루어질 수 있다. 마지막으로, 본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하기위한 것이며, 청구 범위에 의해서만 정의된 본 명세서에 개시된 시스템, 장치 및 방법의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 시스템, 장치 및 방법은 도시되고 설명된 바와 같이 정확하게 한정되어서는 않된다.
시스템, 장치 및 방법의 특정 실시예가 본 발명을 실시하기 위해 본 발명자들에게 알려진 최상의 모드를 포함하여 본 명세서에서 설명된다. 물론, 전술한 실시예에 대한 변형이 가능하다는 것은 전술한 설명을 읽음으로써 당업자에게 명백해질 것이다. 본 발명자는 당업자가 그러한 변형을 적절하게 채용할 수 있을 것으로 기대한다. 따라서, 시스템, 장치 및 방법은 적용 가능한 법률에 의해 허용되는 바와 같이 본 명세서에 첨부된 청구항에 열거된 청구대상의 모든 수정 및 등가물을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한, 또는 문맥에 명백하게 반박되지 않는 한, 시스템, 장치 및 방법에 의해 모든 가능한 변형은 전술한 실시예의 임의의 조합을 포함한다.
시스템, 장치 및 방법의 대안적인 실시예, 요소 또는 단계의 그룹은 제한으로 해석되어서는 안된다. 각 그룹 맴버는 여기에 명시된 다른 그룹 맵버와 개별적으로 또는 다른 그룹 맵버와 조합하여 언급되고 제기될 수 있다. 편의성 및/또는 특허성을 이유로 한 그룹의 구성원이 그룹에 포함되거나 그룹에서 삭제될 수 있다. 그러한 포함 또는 삭제가 발생하면, 명세서는 변경된 그룹을 포함하는 것으로 간주되며, 따라서 첨부 된 청구항에 사용된 모든 마쿠시 그룹의 서면 설명을 수행한다.
다른 언급이없는 한, 본 명세서 및 청구의 범위에서 사용된 특성, 항목, 양, 파라미터, 특성, 용어 등을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에서 "약"이라는 용어로 변경가능한 것으로 이해되어야한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 그러한 특성, 항목, 양, 파라미터, 특성 또는 용어가 다를 수 있는 근사치를 포함한다는 것을 의미한다. "대략" 및 "실질적"이라는 용어는 명시된 양과 다를 수 있지만 여기에 설명된 원하는 작동 또는 프로세스를 수행할 수있는 양을 의미한다.
장치, 장치 및 방법(특히 다음의 청구 범위의 문맥에서)을 설명하는 맥락에서 사용 된 용어 "a", "an", "the" 및 유사한 지시자는 여기에 달리 명시되거나 문맥에 의해 명확히 모순되지 않는 한 단수 및 양수 모두를 포함하는 것으로 해석되어야한다. 본 발명에서 기술된 모든 방법은 본 발명에서 달리 지시되지 않거나 문맥에 명백하게 부인되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있음을 의미한다. 여기에 제공된 임의의 및 모든 예 또는 예시적인 언어(예를 들어, "와 같은")의 사용은 단지 시스템, 장치 및 방법을 보다 잘 나타내도록 의도된 것이며 시스템, 장치 및 방법의 범위를 제한하지 않는다. 본 명세서에서 어떠한 언어도 시스템, 장치 및 방법의 실행에 필수적인 청구되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 명세서에서 참조 및 식별 된 모든 특허, 특허 공보 및 기타 공보는 예를 들어, 상기 공보에 기술된 조성물 및 방법론을 설명 및 개시하기 위해 그 전체가 본원에 참고 문헌으로 인용되고, 시스템, 장치 및 방법과 관련하여 사용될 수 있다. 이 간행물은 본 출원의 출원일 이전에 그들의 공개를 위해서만 제공된다. 이 점에 있어서 발명자가 선행 발명이나 기타 다른 이유로 선전을 할 자격이 없다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이 문서의 내용에 대한 날짜 또는 표현에 관한 모든 진술은 신청자가 사용할 수 있는 정보를 기반으로하며 이러한 문서의 날짜 또는 내용의 정확성에 대한 어떠한 승인도 구성하지 않는다.

Claims (20)

  1. 제1 극 및 제2 극을 갖는 전원;
    상기 전원의 제1 극에 결합된 위상 코일 - 여기서 위상 코일은 회전자에 운동을 부여하는 자기장을 형성하도록 전원으로부터 전기 에너지를 수신하도록 구성됨 - ;
    상기 위상 코일을 상기 전원의 상기 제2 극에 연결하는 스위치; 및
    제1 극 및 제2 극을 갖는 배터리 - 배터리의 제1 극은 위상 코일의 자기장 에너지를 수신하도록 구성되며, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극에 연결되고, 전원의 제1 극의 극성과 반대 극성을 가짐 - ;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 전압은 상기 전원의 전압 이하인 것을 특징으로 하는 구동회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 제1 극은 상기 위상 코일에 연결되는 것을 특징으로 하는 구동회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는, 상기 스위치가 폐쇄될 때, 상기 위상 코일로부터 상기 전원의 제2 극으로 전류를 통과시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 구동회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 위상 코일의 자기장으로부터 수신된 에너지를 상기 전원으로 되돌리는 것을 특징으로하는 구동회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 스위치가 개방될 때 상기 위상 코일의 자기장의 에너지를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로하는 구동회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 제1 배터리이고,
    상기 구동회로는 제2 배터리를 더 포함하고, 제2 배터리는 제1 극 및 제2 극을 포함하며, 제2 배터리의 제1 극은 위상 코일에 연결되어 위상 코일의 자기장 에너지를 수신하도록 구성되고, 제2 배터리의 제2 극은 전원의 제2 극에 연결되고, 전원의 제2 극의 극성과 동일한 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 구동회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 배터리의 제2 극은 음의 극성을 가지며, 상기 전원의 제2 극은 음의 극성을 갖는 것을 특징으로하는 구동회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 위상 코일은 제1 위상 코일이고,
    상기 구동회로는 전원의 제1 극에 결합되는 제2 위상 코일을 더 포함하고, 제2 위상 코일은 제1 위상 코일의 자기장에 의해 유도된 전류를 가지도록 구성되고, 배터리의 제1 극은 제2 위상 코일의 전류를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 구동회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 위상 코일은 상기 모터의 고정자에 연결되는 것을 특징으로하는 구동회로.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 제2 극은 음의 극성을 가지며, 상기 전원의 제1 극은 양의 극성을 갖는 것을 특징으로하는 구동회로.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 위상 코일은 제1 위상 코일이고, 상기 스위치는 제1 스위치이고,
    상기 구동회로는,
    전원의 제1 극에 연결된 제2 위상 코일 - 제2 위상 코일은 회전자에 운동을 부여하는 자기장을 형성하도록 전원으로부터 전기 에너지를 수신하도록 구성됨 - ;
    전원의 제2 극에 제2 위상 코일을 결합하는 제2 스위치;
    전원의 제1 극에 연결된 제3 위상 코일 - 제3 위상 코일은 회전자에 운동을 부여하는 자기장을 형성하도록 전원으로부터 전기 에너지를 수신하도록 구성됨 - ;
    전원의 제2 극에 제3 위상 코일을 결합하는 제3 스위치를 더 포함하고,
    배터리의 제1 극은 제2 위상 코일의 자기장의 에너지와 제3 위상 코일의 자기장의 에너지를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 구동회로.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치 각각을 개폐하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로하는 구동회로.
  14. 회전자;
    제1 극 및 제2 극을 갖는 전원;
    전원의 제1 극에 결합되는 위상 코일을 포함는 고정자 - 여기서 위상 코일은 회전자에 운동을 부여하는 자기장을 형성하도록 전원으로부터 전기 에너지를 수신하도록 구성됨 - ;
    위상 코일을 전원의 제2 극에 결합하는 스위치; 및
    제1 극 및 제2 극을 가진 배터리 - 배터리의 제1 극은 위상 코일의 자기장 에너지를 수신하도록 구성되며, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극에 연결되고, 전원의 제1 극의 극성과 반대 극성을 가짐 - ;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    모터.
  15. 구동회로를 구비한 모터를 작동하는 단계를 포함하고,
    상기 구동회로는,
    제1 극 및 제2 극을 갖는 전원;
    상기 전원의 제1 극에 결합된 위상 코일 - 여기서 위상 코일은 회전자에 운동을 부여하는 자기장을 형성하도록 전원으로부터 전기 에너지를 수신하도록 구성됨 - ;
    상기 위상 코일을 상기 전원의 상기 제2 극에 연결하는 스위치; 및
    제1 극 및 제2 극을 갖는 배터리 - 배터리의 제1 극은 위상 코일의 자기장 에너지를 수신하도록 구성되며, 배터리의 제2 극은 전원의 제1 극에 연결되고, 전원의 제1 극의 극성과 반대 극성을 가짐 - ;을 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배터리의 전압을 상기 전원의 전압 이하로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 모터를 작동하는 단계는 배터리로부터의 에너지를 전원으로 되돌리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 모터용 구동회로에 있어서,
    제1 극 및 제2 극을 갖는 전원;
    상기 전원의 제1 극에 결합된 위상 코일 - 여기서 위상 코일은 회전자에 운동을 부여하는 자기장을 형성하도록 전원으로부터 전기 에너지를 수신하도록 구성됨 - ;
    상기 위상 코일을 상기 전원의 상기 제2 극에 연결하는 스위치;
    상기 위상 코일에 결합되고, 정류된 전류를 생성하도록 위상 코일의 자기장으로부터 얻어진 전류를 정류하도록 구성된 정류기; 및
    상기 정류기로부터 정류된 전류를 수신하고 정류된 전류로부터 얻어진 에너지를 저장하도록 구성된 축전 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터용 구동회로.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 정류기는 전파 정류기(full wave rectifier)인 것을 특징으로 하는 모터용 구동회로.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 위상 코일과 상기 정류기 사이에 결합된 변압기(transformer)를 더 포함하고, 상기 변압기는 상기 정류기에 의해 정류되는 전류를 생성하기 위해 위상 코일의 자기장으로부터 얻어진 전류를 변화시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 모터용 구동회로.
KR1020187034776A 2016-05-23 2017-05-23 개선된 효율 모터 및 구동회로 KR102473264B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662340326P 2016-05-23 2016-05-23
US62/340,326 2016-05-23
US15/601,784 US10693348B2 (en) 2016-05-23 2017-05-22 Enhanced efficiency motor and drive circuit
US15/601,784 2017-05-22
PCT/US2017/033948 WO2017205342A1 (en) 2016-05-23 2017-05-23 Enhanced efficiency motor and drive circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190025546A true KR20190025546A (ko) 2019-03-11
KR102473264B1 KR102473264B1 (ko) 2022-12-01

Family

ID=60330492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187034776A KR102473264B1 (ko) 2016-05-23 2017-05-23 개선된 효율 모터 및 구동회로

Country Status (15)

Country Link
US (1) US10693348B2 (ko)
EP (1) EP3465903B1 (ko)
JP (1) JP7029411B2 (ko)
KR (1) KR102473264B1 (ko)
CN (1) CN109121452B (ko)
AU (1) AU2017269275B2 (ko)
CA (1) CA3025294C (ko)
DK (1) DK3465903T3 (ko)
EA (1) EA039535B1 (ko)
ES (1) ES2899028T3 (ko)
GB (1) GB2565256A (ko)
HU (1) HUE059030T2 (ko)
NZ (1) NZ748898A (ko)
WO (1) WO2017205342A1 (ko)
ZA (1) ZA201808118B (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146998B (zh) * 2019-03-10 2021-06-22 湖南贝加尔动力科技有限公司 一种单相交流供电的开关磁阻电机控制***
CN110011578B (zh) * 2019-03-27 2020-10-02 中国计量大学 双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002027779A (ja) * 2000-06-30 2002-01-25 Toyota Motor Corp 動力出力装置
KR20020040628A (ko) * 2000-11-23 2002-05-30 제럴드 리드스터 이중 전압원을 구비한 스위치드 릴럭턴스 드라이브 시스템및 그 동작 방법
JP2011259571A (ja) * 2010-06-08 2011-12-22 Daihatsu Motor Co Ltd モータ駆動装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2353157A1 (fr) * 1976-05-26 1977-12-23 Peugeot Circuit de charge d'une batterie auxiliaire sur un vehicule a propulsion electrique
GB1597486A (en) 1978-03-30 1981-09-09 Chloride Group Ltd Variable reluctance motors
US4684867A (en) * 1984-05-31 1987-08-04 General Electric Company Regenerative unipolar converter for switched reluctance motors using one main switching device per phase
GB9608216D0 (en) * 1996-04-19 1996-06-26 Switched Reluctance Drives Ltd Converter circuit for a polyphase switched inductive load
GB9713136D0 (en) * 1997-06-20 1997-08-27 Switched Reluctance Drives Ltd Switching circuit for a reluctance machine
CN2331121Y (zh) * 1998-05-22 1999-07-28 窦安仁 多功能永磁直流无刷电机
GB9906716D0 (en) * 1999-03-23 1999-05-19 Switched Reluctance Drives Ltd Operation of a switched reluctance machine from dual supply voltages
US6392370B1 (en) * 2000-01-13 2002-05-21 Bedini Technology, Inc. Device and method of a back EMF permanent electromagnetic motor generator
GB0116423D0 (en) * 2001-07-05 2001-08-29 Crookes William M Improved electric motor
GB0221154D0 (en) * 2002-09-12 2002-10-23 Switched Reluctance Drives Ltd A circuit for use with switched reluctance machines
US6987375B2 (en) * 2002-10-30 2006-01-17 Delphi Technologies, Inc. Dual-stage drive for switched reluctance electric machines
US7852038B2 (en) * 2007-08-14 2010-12-14 Ramu Inc. Single switch controlled switched reluctance machine
CN101919150B (zh) * 2007-09-18 2013-12-18 菲莱贝克能源公司 从局部能源产生具有低谐波畸变的交流功率的电流波形结构
JP5944505B2 (ja) * 2012-07-12 2016-07-05 三菱電機株式会社 車載モータ駆動用制御基板
CN203660772U (zh) * 2013-12-17 2014-06-18 浙江大学 一种开关磁阻电动机

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002027779A (ja) * 2000-06-30 2002-01-25 Toyota Motor Corp 動力出力装置
KR20020040628A (ko) * 2000-11-23 2002-05-30 제럴드 리드스터 이중 전압원을 구비한 스위치드 릴럭턴스 드라이브 시스템및 그 동작 방법
JP2011259571A (ja) * 2010-06-08 2011-12-22 Daihatsu Motor Co Ltd モータ駆動装置

Also Published As

Publication number Publication date
AU2017269275A1 (en) 2018-12-20
JP2019517241A (ja) 2019-06-20
EP3465903B1 (en) 2021-09-01
WO2017205342A1 (en) 2017-11-30
CN109121452A (zh) 2019-01-01
CN109121452B (zh) 2021-01-01
JP7029411B2 (ja) 2022-03-03
GB2565256A (en) 2019-02-06
GB201819017D0 (en) 2019-01-09
NZ748898A (en) 2022-08-26
ZA201808118B (en) 2019-08-28
CA3025294A1 (en) 2017-11-30
DK3465903T3 (da) 2021-11-22
US10693348B2 (en) 2020-06-23
AU2017269275B2 (en) 2021-09-16
CA3025294C (en) 2023-10-17
EA039535B1 (ru) 2022-02-08
EP3465903A1 (en) 2019-04-10
US20170338721A1 (en) 2017-11-23
HUE059030T2 (hu) 2022-10-28
EP3465903A4 (en) 2019-11-20
KR102473264B1 (ko) 2022-12-01
ES2899028T3 (es) 2022-03-09
EA201892463A1 (ru) 2019-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10797550B2 (en) Rotary electric machine and vehicle provided with the same
JP5261539B2 (ja) 電磁石型回転電機
KR101264884B1 (ko) 전기 모터 시스템
CN103187846A (zh) 各相电感对称的四相双凸极无刷直流电机
JP6845818B2 (ja) 回転電機の駆動装置
Erdman et al. Electronically commutated dc motors for the appliance industry
US10651711B2 (en) Magnetless rotary electric machine
JPWO2018159181A1 (ja) 回転電機の回転子及びこれを備えた回転電機
KR102473264B1 (ko) 개선된 효율 모터 및 구동회로
JP5782850B2 (ja) 電磁石型回転電機
US11735968B2 (en) Rotary electric machine and vehicle provided with the same
EP2367281A2 (en) Packaging improvement for converter-fed transverse flux machine
JP5694062B2 (ja) 電磁石型回転電機
JP5784992B2 (ja) 電磁石型回転電機
JP2011147258A (ja) 電動機駆動システム
Marian-Ştefan et al. Particular aspects concerning the design of a brushless DC electric motor driving a mini-scooter
JP5887723B2 (ja) 電磁石型回転電機
CN211791115U (zh) 动力发电机组
JP4639429B2 (ja) インバータ装置
KR20170001916A (ko) 스위치드 릴럭턴스 전동기 구동 시스템
Multon et al. and doubly-salient variable-reluctance motors

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant