特許 7617291 ハイブリッドラジアルアキシャルモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】ハイブリッドラジアルアキシャルモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 16/00 20060101AFI20250109BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20250109BHJP

   H02K 21/24 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H02K16/00

H02K1/22 Z

H02K21/24 M

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2023545893

(86)(22)【出願日】2021-10-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-02

(86)【国際出願番号】 US2021053735

(87)【国際公開番号】W WO2022076531

(87)【国際公開日】2022-04-14

【審査請求日】2024-10-04

(31)【優先権主張番号】63/088,388

(32)【優先日】2020-10-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523126881

【氏名又は名称】ディーアールエス ネイバル パワー システムズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100137969

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 憲昭

(74)【代理人】

【識別番号】100104824

【弁理士】

【氏名又は名称】穐場 仁

(72)【発明者】

【氏名】コリー サード，カルビン エイチ．

(72)【発明者】

【氏名】サクストン，エドガー エス．

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０２２３５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第８２５８７３７（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１５１４３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１４８２３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３２３６６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第９７／１８１０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６５１５４０６（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４８７５５９４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １６／００

Ｈ０２Ｋ １／２２

Ｈ０２Ｋ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置されたラジアルモータであって、前記ラジアルモータは、第１の方向にラジアル磁束を生成するように構成され、前記ラジアル磁束は、第１の磁気ユニットに影響を与えて、共通モータシャフトに取り付けられたロータアームに第１のトルクを生成する、ラジアルモータと、
前記ハウジングの内側の前記ラジアルモータの第１の側及び前記ラジアルモータの内側に配置されたアキシャルモータであって、前記アキシャルモータは、第２の方向にアキシャル磁束を生成するように構成され、前記アキシャル磁束は、第２の磁気ユニットに影響を与えて、前記共通モータシャフトに取り付けられた前記ロータアームに第２のトルクを生成する、アキシャルモータと、
前記ハウジングの内側の前記ラジアルモータの第２の反対側に配置されたギアセットであって、前記ギアセットは前記共通モータシャフトと前記共通モータシャフトに位置合わせされた出力シャフトの両方に固定されている、ギアセットと、
前記出力シャフトに固定されたプロペラと、
前記第１のトルクおよび前記第２のトルクを独立して制御するように構成されたコントローラまたは負荷と
を備える、電気機械。

【請求項2】

前記コントローラが、前記共通モータシャフト上のトルク振動を低減するために、前記ラジアルモータ、前記アキシャルモータ、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つに印加されるｄ軸電流およびｑ軸電流を制御する、請求項１に記載の電気機械。

【請求項3】

前記ラジアルモータが、誘導モータを含む、請求項１に記載の電気機械。

【請求項4】

前記ラジアルモータが、巻線界磁同期モータを含む、請求項１に記載の電気機械。

【請求項5】

前記ラジアルモータが、ＤＣモータを含む、請求項１に記載の電気機械。

【請求項6】

前記ラジアルモータが、ユニバーサルモータを含む、請求項１に記載の電気機械。

【請求項7】

前記ラジアルモータが、リラクタンスモータを含む、請求項１に記載の電気機械。

【請求項8】

前記アキシャルモータが、誘導モータを含む、請求項１に記載の電気機械。

【請求項9】

前記電気機械が、前記ハウジング内にトランスバース磁束モータをさらに備え、前記トランスバース磁束モータは第３の方向にトランスバース磁束を生成し、前記トランスバース磁束は第３の磁気ユニットに影響を与えて、前記共通モータシャフトに取り付けられた前記ロータアームに第３のトルクを発生させる、請求項１に記載の電気機械。

【請求項10】

ハウジングと、
前記ハウジング内に配置されたラジアルモータであって、前記ラジアルモータは、第１の方向にラジアル磁束を生成するように構成され、前記ラジアル磁束は、第１の磁気ユニットに影響を与えて、共通モータシャフトに取り付けられたロータアームに第１のトルクを生成する、ラジアルモータと、
前記ハウジング内の前記ラジアルモータの第１の側及び前記ラジアルモータの内側に配置されたアキシャルモータであって、前記アキシャルモータは、第２の方向にアキシャル磁束を生成するように構成され、前記アキシャル磁束は、第２の磁気ユニットに影響を与えて、前記共通モータシャフトに取り付けられた前記ロータアームに第２のトルクを生成する、アキシャルモータと、
前記ハウジングの内側の前記ラジアルモータの第２の反対側に配置されたギアセットであって、前記ギアセットは前記共通モータシャフトと前記共通モータシャフトに位置合わせされた出力シャフトの両方に固定されている、ギアセットと、
前記出力シャフトに固定されたプロペラと、
前記第１のトルクおよび前記第２のトルクを独立して制御するように構成されたコントローラと
を備える、推進システム。

【請求項11】

前記コントローラが、前記共通モータシャフト上のトルク振動を低減または増幅するために、前記ラジアルモータ、前記アキシャルモータ、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つに印加されるｄ軸電流およびｑ軸電流を制御する、請求項１０に記載の推進システム。

【請求項12】

前記ラジアルモータが、誘導モータを含む、請求項１０に記載の推進システム。

【請求項13】

前記アキシャルモータが、誘導モータを含む、請求項１０に記載の推進システム。

【請求項14】

前記推進システムが、前記ハウジング内にトランスバース磁束モータをさらに備え、前記トランスバース磁束モータは第３の方向にトランスバース磁束を生成し、前記トランスバース磁束は第３の磁気ユニットに影響を与えて、前記共通モータシャフトに取り付けられた前記ロータアームに第３のトルクを発生させる、請求項１０に記載の推進システム。

【請求項15】

前記ハウジングが、車両、船舶、または航空機に取り付けられる、請求項１に記載の電気機械。

【請求項16】

前記出力シャフトが、前記ハウジングの内側の前記ギアセットに固定されている、請求項１に記載の電気機械。

【請求項17】

前記ハウジングが、車両、船舶、または航空機に取り付けられる、請求項１０に記載の推進システム。

【請求項18】

前記出力シャフトが、前記ハウジングの内側の前記ギアセットに固定されている、請求項１０に記載の推進システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０２０年１０月６日に出願された「Ａ Ｈｙｂｒｉｄ Ｒａｄｉａｌ－Ａｘｉａｌ Ｍｏｔｏｒ」という名称の米国仮出願第６３／０８８，３８８号の利益を主張し、その開示は、その全体があらゆる目的のために参照により組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

[0002]統合型電気推進は、商用船舶および海上船舶にとって魅力的な解決策になりつつある。統合型電気推進システムは、ガスタービンおよびディーゼルエンジンから船舶の推進力を切り離し、より従来的な機械的駆動の解決策と比較して、プラントのレイアウトの柔軟性および燃料経済性を高める。さらに、統合型電気推進システムは、大きな減速ギアボックスに関連する音特性を大幅に低減する。典型的には、統合型電気推進プラントは、定格速度でのピーク負荷に対応するようなサイズである。単一のシャフトを使用することにより、電力機械を高速で動作させることができ、高い出力密度を達成することができる。しかしながら、より大きな推進プラントの効率が低い低速低出力モードが存在する可能性がある（例えば、パトロールモードまたはクルーズモード）。

【0003】

[0003]統合型電気推進の分野での進歩にもかかわらず、電気システムに関連する改善された方法およびシステムが当技術分野で必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

[0004]本出願は、一般に、電気モータの分野に関し、より詳細には、ハイブリッドラジアルアキシャル磁束モータに関する。いくつかの実施形態では、ロータは、ラジアル磁束モータ用の磁気要素およびアキシャル磁束モータ用の磁気要素を含む。ラジアル磁束モータおよびアキシャル磁束モータは、従来の技術では利用できない利点を提供するために独立して動作する。本発明の実施形態は、船舶ベース、車両ベース、および航空システムを含む、電気モータを含む様々なシステムに適用可能である。

【0005】

[0005]様々な態様において、電気機械は、ハウジングと、ハウジングの内側に配置されたラジアルモータであって、ラジアルモータは、第１の方向のラジアル磁束を生成するように構成され、ラジアル磁束は、第１の磁気ユニットに影響を与えて、シャフトに取り付けられたロータアームに第１のトルクを生成する、ラジアルモータと、ハウジングの内側に配置されたアキシャルモータであって、アキシャルモータは、第２の方向にアキシャル磁束を生成するように構成され、アキシャル磁束は、第２の磁気ユニットに影響を与えて、シャフトに取り付けられたロータアームに第２のトルクを生成する、アキシャルモータと、第１のトルクおよび第２のトルクを独立して制御するように構成されたコントローラまたは負荷と、を含む。

【0006】

[0006]様々な実施形態において、コントローラは、シャフト上のトルク振動を低減するために、ラジアルモータ、アキシャルモータ、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つに印加されるｄ軸電流およびｑ軸電流を制御する。

【0007】

[0007]様々な実施形態において、ラジアルモータまたはアキシャルモータは、ギアセットに置き換えられる。

【0008】

[0008]様々な実施形態において、ラジアルモータは、誘導モータを含む。

【0009】

[0009]様々な実施形態において、ラジアルモータは、巻線界磁同期モータで構成される。

【0010】

[0010]様々な実施形態において、ラジアルモータは、ＤＣモータで構成される、請求項１に記載の電気機械。

【0011】

[0011]様々な実施形態において、ラジアルモータは、ユニバーサルモータで構成される。

【0012】

[0012]様々な実施形態において、ラジアルモータは、リラクタンスモータで構成される。

【0013】

[0013]様々な実施形態において、２つ以上のアキシャルモータがハウジング内にある。

【0014】

[0014]様々な実施形態において、アキシャルモータは、誘導モータを含む。

【0015】

[0015]様々な実施形態において、電気機械はハウジング内にトランスバース磁束モータを含み、トランスバース磁束モータは第３の方向にトランスバース磁束を生成し、トランスバース磁束は第３の磁気ユニットに影響を与えて、シャフトに取り付けられたロータアームに第３のトルクを発生させる。

【0016】

[0016]本開示の一態様では、推進システムは、ハウジングと、ハウジング内に配置されたラジアルモータであって、ラジアルモータは、第１の方向のラジアル磁束を生成するように構成され、ラジアル磁束は、第１の磁気ユニットに影響を与えて、シャフトに取り付けられたロータアームに第１のトルクを生成する、ラジアルモータと、ハウジング内に配置されたアキシャルモータであって、アキシャルモータは、第２の方向にアキシャル磁束を生成するように構成され、アキシャル磁束は、第２の磁気ユニットに影響を与えて、シャフトに取り付けられたロータアームに第２のトルクを生成する、アキシャルモータと、第１のトルクおよび第２のトルクを独立して制御するように構成されたコントローラと、を含む。

【0017】

[0017]様々な実施形態において、コントローラは、シャフト上のトルク振動を低減または増幅するために、ラジアルモータ、アキシャルモータ、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つに印加されるｄ軸電流およびｑ軸電流を制御する。

【0018】

[0018]様々な実施形態において、ラジアルモータまたはアキシャルモータは、ギアセットに置き換えられる。

【0019】

[0019]様々な実施形態において、ラジアルモータは、誘導モータを含む。

【0020】

[0020]様々な実施形態において、アキシャルモータは、誘導モータを含む。

【0021】

[0021]様々な実施形態において、推進システムは、ハウジング内に２つ以上のアキシャルモータを含む。

【0022】

[0022]様々な実施形態では、推進システムはハウジング内にトランスバース磁束モータを含み、トランスバース磁束モータは第３の方向にトランスバース磁束を生成し、トランスバース磁束は第３の磁気ユニットに影響を与えて、シャフトに取り付けられたロータアームに第３のトルクを発生させる。

【0023】

[0023]本開示の一態様では、推進システム用のシャフトにトルクを生成する方法は、シャフトに取り付けられたロータアームを有するラジアルモータで第１の電流を受け取るステップを含み、ラジアルモータはハウジング内に位置決めされる。本方法は、第１の電流に応答して第１の方向にラジアル磁束を生成するステップを含むことができる。本方法は、第１の磁気ユニットと相互作用するラジアル磁束に基づいてロータアームに第１のトルクを発生させるステップを含むことができる。本方法は、アキシャルモータで第２の電流を受け取るステップを含むことができ、アキシャルモータはハウジング内に位置決めされる。本方法は、第２の方向にアキシャル磁束を生成するステップを含むことができる。本方法は、第２の磁気ユニットと相互作用するアキシャル磁束に基づいてロータアームに第２のトルクを発生させるステップを含むことができる。

【0024】

[0024]様々な実施形態において、第１の電流は、ラジアルモータに印加される第１の組のｄ軸電流およびｑ軸電流を含む。

【0025】

[0025]様々な実施形態において、第２の電流は、アキシャルモータに印加される第２の組のｄ軸電流およびｑ軸電流を含む。

【0026】

[0026]様々な実施形態において、第１のトルクは、第１の振動振幅によって特徴付けられ、第２のトルクは、第２の振動振幅によって特徴付けられ、第１のトルクと第２のトルクとの和は、第１の振動振幅および第２の振動振幅の両方よりも小さい積算振動振幅によって特徴付けられる。

【0027】

[0027]様々な実施形態において、本方法は、第１の電流を第１の最大値に設定するステップと、第２の電流を第２の最大値に設定するステップと、によって推進システムをブーストモードで動作させるステップを含む。

【0028】

[0028]様々な実施形態において、本方法は、第１もしくは第２の電流、またはそれらの組み合わせを選択的に低減または非励磁することによって、推進システムをコーストモードで動作させるステップを含む。

【0029】

[0029]本発明により、従来の技術よりも多くの利点が達成される。例えば、本発明の実施形態は、改善された効率（特に低電力要件）、より大きな柔軟性、および推進システムのトルク変動の改善された制御を提供することができる。

【0030】

[0030]ラジアルアキシャル磁束（ＲＡＤＡＸ）ハイブリッドモータ構成は、１つまたは複数の磁気的および電気的に絶縁されたアキシャル磁束永久磁石（ＡＦＰＭ）機械を統合型電気推進モータに統合することによってシステム効率の低下に対抗する。これにより、二次巻線が推進負荷を運ぶ一方で、一次巻線がオフピーク負荷条件（例えば、パトロール、低速トランシット、コースト）中に消磁することが可能になる。ＲＡＤＡＸ構成は、ＡＦＰＭモータが一次推進モータ内に配置され、そうでなければ未使用の空間を占めるので、体積密度の改善を提供する。本明細書に開示されるＲＡＤＡＸ構成は、新しいハイブリッド誘導永久磁石モータを生み出すハイブリッド永久磁石解決策を形成する。開示されたＲＡＤＡＸ構成は、耐故障性、ならびに推進シャフト内のアキシャルスラストおよび推進力由来の船舶サービスパワーを打ち消す能力などの二次的な利点を提供する。

【0031】

[0031]ＲＡＤＡＸの概念は、最も普及している２つの推進モータタイプ、すなわちラジアル磁束誘導モータ（ＲＦＩＭ）およびラジアル磁束永久磁石（ＲＦＰＭ）推進モータに適用することができる。

【0032】

[0032]ＲＡＤＡＸの概念は、複数の電磁トポロジーを単一の推進システムに統合することを可能にし、設計者が負荷シナリオごとに最良のトポロジーを混合して適合させることを可能にする。その結果、コンパクトで高効率の推進システムが実現し、推進システムの耐故障性だけでなく、能力も向上する。

【0033】

[0033]本開示のこれらおよび他の実施形態は、その利点および特徴の多くとともに、以下の本文および添付の図面に関連してより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル永久磁石推進モータの例示的な断面斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第１の構成の例示的な断面斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第１の構成の等角図である。

【図4】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第２の構成の例示的な断面斜視図である。

【図5】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第２の構成の等角図である。

【図6】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第３の構成の例示的な断面斜視図である。

【図7】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第３の構成の等角図である。

【図8】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第４の構成の例示的な断面斜視図である。

【図9】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第４の構成の等角図である。

【図10】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第５の構成の例示的な断面斜視図である。

【図11】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第５の構成の等角図である。

【図12】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第６の構成の例示的な断面斜視図である。

【図13】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第６の構成の等角図である。

【図14】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第７の構成の例示的な断面斜視図である。

【図15】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第７の構成の等角図である。

【図16】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第１の状態についてのトルク対電気角のプロットを示す図である。

【図17】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第２の状態についてのトルク対電気角のプロットを示す図である。

【図18】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第３の状態についてのトルク対電気角のプロットを示す図である。

【図19】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第４の状態についてのトルク対電気角のプロットを示す図である。

【図20】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第１の状態の経時的な力プロットを示す図である。

【図21】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第２の状態の経時的な力プロットを示す図である。

【図22】本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータの第３の状態の経時的な力プロットを示す図である。

【図23】本発明の一実施形態による船舶用の簡略化された電気推進システムを示す図である。

【図24】本発明の一実施形態によるハイブリッドラジアルアキシャルモータでトルクを生成するための例示的なプロセスのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0035】

[0058]様々な図面における同様の参照および符号は、特定の例示的な実装形態に従って、同様の要素を示す。さらに、要素の複数のインスタンスは、文字またはハイフンを有する要素の第１の番号および第２の番号に続くことによって示されてもよい。

【0036】

[0059]例示的な実装形態の以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なる図面における同じ参照番号は、同じまたは類似の要素を識別し得る。

【0037】

[0060]開示されたラジアルアキシャル磁束（ＲＡＤＡＸ）ハイブリッドモータ構成は、１つまたは複数の磁気的および電気的に絶縁されたアキシャル磁束永久磁石（ＡＦＰＭ）機械をハイブリッド電気モータに統合することによるシステム効率の低下に対抗し、二次巻線が推進負荷を運ぶ一方で、オフピーク負荷条件（例えば、パトロール速度、低速トランシットなど）中に一次巻線が消磁することを可能にする。ＲＡＤＡＸ構成は、ＡＦＰＭモータが一次推進モータ内に配置され、そうでなければ未使用の空間を占めるので、体積密度の改善を提供する。開示されたＲＡＤＡＸ構成は、耐故障性、ならびに推進シャフト内のアキシャルスラストおよび推進力由来の車両／船舶／航空機サービスパワーなどの二次的な利点を提供する。

【0038】

[0061]本明細書で使用する場合、ラジアルモータは、機械のアキシャルシャフトの半径に沿って、機械の軸方向に垂直に流れるラジアル磁束を生成する。アキシャル磁束モータは、機械の軸方向に流れるアキシャル磁束を生成する。

【0039】

[0062]従来の電気モータおよび発電機は、モータがモータシャフトに結合された負荷にトルクおよび回転運動を提供するだけである単一動作モードに制限される。一次モータと二次モータの両方、一次モータもしくは二次モータ、または一次モータと二次モータの何らかの組み合わせが共通のシャフトを駆動するＲＡＤＡＸ構成には、いくつかの動作モードを使用することができる。

【0040】

[0063]図１は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル永久磁石推進モータの例示的な断面斜視図を示す。例示的な構成では、一次モータはラジアル磁束永久磁石を含むことができ、二次モータは２つのアキシャル磁束永久磁石モータを含むことができる。

【0041】

[0064]ラジアル磁束モータでは、磁場または磁束は、ロータシャフトの方向に対して半径方向に延びる。図１において、ロータシャフトは、共通ロータシャフト１０２である。

【0042】

[0065]アキシャル磁束モータは、ロータとステータとの間にギャップを有するモータ構造の幾何学的形状であり、したがって、両者の間の磁束の方向は、ラジアル磁束モータのように半径方向ではなく、回転軸と平行に位置合わせされる。

【0043】

[0066]アキシャル磁束モータは、いくつかの理由により、著しく高い出力密度をもたらすことができる。第１に、アキシャル磁束機械では、トルク生成磁石はロータディスクに沿って半径方向に横断する。これにより、ロータ構造の半径方向部分が電磁トルクを生成し、同心ロータフープの必要性を排除し、モータアセンブリの重量および体積を最小にする。第２に、ラジアル磁束機械の場合、巻線の多く（５０％程度）が有効ではない（ループを形成するためにのみ使用されるステータ歯の外側に位置する部分（いわゆる「コイルオーバーハング」）。コイルオーバーハングは、モータの両方の範囲で幾何学的に一貫しており、トルク生成に寄与せずに追加の電気抵抗（例えば、放熱）をもたらす。逆に、アキシャル磁束ステータの端部ターンは、モータ固有の「ドーナツ形状」に起因して、幾何学的に一貫していない。アキシャル磁束機械では、内径端部ターンは、外径端部ターンよりも小さい接線方向距離を横断し、端部ターン抵抗および結果として生じる熱負荷を最小限に抑える。その結果、ラジアル磁束モータは、アキシャル磁束機械と比較した場合、全体的に低い出力／重量比を有する。

【0044】

[0067]図１に示すラジアルアキシャルモータは、ラジアルモータおよびアキシャルモータの両方の利点を組み合わせ、より効率的でより電力密度の高い機械をもたらす。さらに、ラジアルモータおよびアキシャルモータの各々を独立して制御して、モータ性能を微調整し、共通シャフト１０２の望ましくないトルク変動を低減することができる。共通シャフトのトルク変動を低減することによって、振動も制御（増加または減少）することができる。機器の振動は機器を摩耗させ、その音特性を介して船舶の検出可能性および識別性を高める。したがって、ラジアルアキシャルモータの利点の１つは、特に低速でより効率的な動作を可能にし、シャフトの望ましくない出力変動を低減することである。

【0045】

[0068]図１は、ＲＡＤＡＸモータ端壁１０１およびモータフレーム１０３を示す。モータフレーム１０３の内部で、１つまたは複数のロータアセンブリを共通モータシャフト１０２に取り付けることができる。一次ロータアセンブリ１０４は、円形ディスク１０８の中心付近の内側部分と、円形ディスク１０８の円周に沿った外側部分１１０とを有する円形ディスク１０８を含むことができる。ロータアセンブリ１０４の外側部分１１０は、Ｔ字形とすることができ、ロータアセンブリ表面１１１を含むことができる。一次ロータアセンブリを、内側部分１０６において共通モータシャフト１０２に取り付けることができる。永久磁石１０５を、ロータアセンブリ１０４のＴ字形端部のロータアセンブリ表面１１１上の外側部分１１０上に固定することができる。いくつかの実施形態では、永久磁石１０５の代わりに、いくつかのロータ巻線を含む誘導ロータが一次ロータに使用される。一次モータステータ１１２を、円形のＲＡＤＡＸモータ端壁１０１の内面に取り付けることができる。一次モータステータ１１２を、一次ロータアセンブリ１０４と一次モータステータ１１２との間にエアギャップ１１３が存在するように設置することができる。第１の電流は、磁場１１５を発生させるために一次ステータアセンブリ１１２を通過することができる。一次ステータアセンブリ１１２によって生成された磁場１１５は、一次モータロータ１０４の表面１１１に固定された永久磁石１０５に影響を及ぼし、共通モータシャフト１０２を回転させる半径方向の力を引き起こすことができる。ベアリング１０７を、共通モータシャフト１０２の周りに設置することができる。

【0046】

[0069]ＲＡＤＡＸモータフレーム１０３は、ＲＡＤＡＸモータ端壁１０１を含むことができる。二次モータステータ１１４を、ＲＡＤＡＸモータ端壁１０１の各々の内側部分に沿って固定することができる。二次モータステータアセンブリ１１４は、共通モータシャフト１０２を取り囲む円形ステータアセンブリを含むことができる。第２の電流を円形ステータアセンブリ１１４に印加して磁場１２１を発生させることができる。二次ロータアセンブリ１１６の外面と二次モータステータアセンブリ１１４の内面との間にエアギャップ１１７が存在するように、二次ロータアセンブリ１１６を共通モータシャフト１０２に固定することができる。永久磁石１１９が二次モータステータアセンブリ１１４によって生成される磁場１２１の影響を受けるように、１つまたは複数の永久磁石１１９を二次ロータアセンブリ１１６の外面に固定することができる。二次ロータアセンブリ１１６を、共通モータシャフト１０２上の二次モータステータアセンブリ１１４の内側に取り付けることができる。二次モータステータアセンブリ１１４によって生成された磁場１２１は、二次ロータアセンブリ１１６上の永久磁石１１９によって生成された磁場に影響を及ぼし、共通モータシャフト１０２を回転させる接線力を引き起こすことができる。

【0047】

[0070]第１の電流は、第２の独立した電流とは別個かつ独立であり得る。いくつかの実施形態では、追加の独立した電流を印加することができる（例えば、第３の電流、第４の電流、第５の電流など）。独立した電流（例えば、第１の電流、第２の電流など）の各々を独立して制御することができる。例えば、アンペア数、電圧、ならびにｄ軸およびｑ軸インダクタンスを独立して制御および調整することができる。

【0048】

[0071]ｄ軸およびｑ軸インダクタンスは、磁束経路が磁極に対してロータを通過するときに測定されるインダクタンスである。ｄ軸インダクタンスは、磁束が磁極を通過するときに測定されるインダクタンスである。ｑ軸インダクタンスは、磁束が磁極間を通過するときのインダクタンス尺度である。

【0049】

[0072]誘導機械では、ロータ磁束鎖交は、ｄ軸とｑ軸との間で同じになる。しかしながら、永久磁石機械では、磁石は磁束鎖交に利用可能な鉄を減少させる。磁石の透磁率は空気の透磁率に近い。したがって、磁石をエアギャップとして見ることができる。磁石は、ｄ軸を通って移動するときに磁束経路内にある。ｑ軸を通る磁束経路は磁石と交差しない。そのため、ｑ軸磁束経路により多くの鉄を結合することができ、その結果、インダクタンスが大きくなる。磁石が埋め込まれたモータは、ｄ軸インダクタンスよりも大きいｑ軸インダクタンスを有する。表面実装磁石を有するモータは、磁石がロータの外側にあり、ステータ界磁によって結合される鉄の量を制限しないため、ほぼ同一のｑ軸およびｄ軸インダクタンスを有する。

【0050】

[0073]一次モータおよび二次モータの各々は、共通モータシャフト１０２の軸を中心に同じ方向に共通モータシャフト１０２を回転させるためのトルクを独立して生成することができる。それぞれの界磁磁束を反転させることにより、一次モータおよび二次モータのそれぞれが独立してトルクを生成して、共通モータシャフト１０２を反対方向に回転させることができる。ラジアルモータおよびアキシャルモータは、ラジアルモータまたはアキシャルモータのいずれかからの交差磁束を低減するようにハウジング内に位置決めされることができる。

【0051】

[0074]図２は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ２００の第１の構成の例示的な断面斜視図を示す。第１の構成では、一次モータは、ラジアル磁束永久磁石モータを含むことができる。二次モータは、２つのアキシャル磁束永久磁石モータを含むことができる。図２には示されていないが、ＲＡＤＡＸモータは、図１に示すように、モータ端壁１０１およびモータフレーム１０３を含むことができる。モータフレーム１０３の内部で、１つまたは複数のロータアセンブリを共通モータシャフト２０２に取り付けることができる。一次ロータアセンブリ２０４は、円形ディスクの中心付近の内側部分２０６と、円形ディスクの円周に沿った外側部分２１０とを有する円形ディスクを含むことができる。ロータアセンブリの外側部分２１０は、Ｔ字形とすることができ、ロータアセンブリ表面を含むことができる。一次ロータアセンブリ２０４を、内側部分２０６において共通モータシャフト２０２に取り付けることができる。一次ロータアセンブリ２０４のＴ字形端部の一次ロータアセンブリ表面の外側部分２１０に、１つまたは複数の永久磁石を固定することができる。一次ステータアセンブリ２１２を、図１に示すように、円形ＲＡＤＡＸモータフレーム１０３の内面に取り付けることができる。一次ロータアセンブリ２０４と一次モータステータ２１２との間にエアギャップが存在するように、一次ステータアセンブリ２１２を設置することができる。第１の電流は、磁場を発生させるために一次ステータアセンブリ２１２を通過することができる。一次ステータアセンブリ２１２によって生成された磁場は、一次モータロータ２０４の表面に固定された永久磁石に影響を及ぼし、共通モータシャフト２０２を回転させる半径方向の力を引き起こすことができる。

【0052】

[0075]ＲＡＤＡＸモータフレームは、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁を含むことができる。二次モータステータアセンブリ２１４を、ＲＡＤＡＸモータ端壁の各々の内側部分に沿って固定することができる。二次モータステータアセンブリ２１４は、共通モータシャフト２０２を取り囲む円形ステータアセンブリを含むことができる。第２の電流を円形ステータアセンブリ２１４に印加して磁場を発生させることができる。二次ロータアセンブリ２１６の外面と二次モータステータアセンブリ２１４の内面との間にギャップが存在するように、二次ロータアセンブリ２１６を共通モータシャフト２０２に固定することができる。永久磁石が二次モータステータアセンブリ２１４によって生成される磁場の影響を受けるように、１つまたは複数の永久磁石を二次ロータアセンブリ２１６の外面に固定することができる。二次ロータアセンブリ２１６を、共通モータシャフト２０２上の二次モータステータアセンブリ２１４の内側に取り付けることができる。

【0053】

[0076]図３は、本発明の一実施形態によるモータハウジングが取り外されたラジアルアキシャル永久磁石推進モータ３００の第１の構成の等角図を示す。図３は、一次ロータアセンブリ３０４を示す。一次ステータアセンブリ３１２は、ラジアル磁束永久磁石モータ４００を取り囲む。２つの二次モータステータアセンブリのうちの二次モータステータアセンブリ３１４を図３に示す。一次ロータアセンブリ３０４は、一次ステータアセンブリ３１２の内側に見ることができる。共通モータシャフト３０２は、二次モータステータアセンブリ３１４の凹部から出ているのが分かる。

【0054】

[0077]図４は、本発明の一実施形態による共通モータシャフト４０２を駆動するラジアルアキシャル推進モータの第２の構成の例示的な断面斜視図を示す。第２の構成では、一次ロータアセンブリ４０４は、ラジアル磁束永久磁石モータを含むことができる。二次モータは、４つのアキシャル磁束永久磁石モータを含むことができる。４つのアキシャル磁束永久磁石モータの各々を、コントローラを使用して個別に制御することができる。２つの追加のアキシャル磁束永久磁石モータは両方とも、ラジアルアキシャル推進モータによって生成される総トルクを増加させ、ラジアルアキシャル推進モータの第１の構成と比較して、共通シャフト上のトルク変動のより大きな制御を可能にする。

【0055】

[0078]この構成では、追加の二次モータは、単一のモータハウジング内に収容される。さらに、二次モータを同時に動作させることができ、共通シャフトのトルク生成を増加させる。二次モータは、自動車のギアボックスのように機能する負荷の増減を伴う用途のために、互い違いの配置で動作することができる。このシナリオでは、単一の二次モータが軽負荷、高効率トルク生成のために動作し、負荷がランプアップされると、第２の二次モータが作動される。この負荷シナリオは、すべての二次モータまで継続され、一次モータは共通のシャフトにトルクを能動的に生成している。逆に、ＲＡＤＡＸ構成は、トルク要件が減少するにつれて、同じようにモータを停止させることができる。

【0056】

[0079]図示されていないが、ＲＡＤＡＸモータの第２の構成は、ＲＡＤＡＸモータ端壁およびモータフレームを含むことができる。モータフレームの内部で、一次ロータアセンブリ４０４を共通モータシャフト４０２に取り付けることができる。一次ロータアセンブリ４０４は、円形ディスクの中心に内側部分４０６を有する円形ディスクと、円形ディスクの円周に沿った外側部分４１０とを含むことができる。一次ロータアセンブリ４０４の外側部分４１０は、Ｔ字形とすることができ、円形ディスクの表面に垂直なロータアセンブリ表面を含むことができる。一次ロータアセンブリ４０４を、一次ロータアセンブリ４０４の内側部分４０６で共通モータシャフト４０２に取り付けることができる。一次ロータアセンブリ４０４のＴ字形端部の一次ロータアセンブリ表面に、１つまたは複数の永久磁石を固定することができる。一次ステータアセンブリ４１２を、円形ＲＡＤＡＸモータフレームの内面に取り付けることができる。一次ステータアセンブリ４１２を、一次ロータアセンブリ４０４と一次ステータアセンブリ４１２との間にエアギャップが存在するように設置することができる。第１の電流は、磁場を発生させるために一次ステータアセンブリ４１２を通過することができる。一次ステータアセンブリ４１２によって生成された磁場は、一次モータロータの表面に固定された永久磁石に影響を及ぼし、共通モータシャフト４０２を回転させる半径方向の力を引き起こすことができる。

【0057】

[0080]ＲＡＤＡＸモータフレームは、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁を含むことができる。二次モータステータアセンブリ４１４を、ＲＡＤＡＸモータ端壁の各々の内側部分に沿って固定することができる。二次モータステータアセンブリ４１４は、共通モータシャフト４０２を取り囲む円形ステータを含むことができる。二次モータステータアセンブリ４１４に第２の電流を印加して、軸方向の磁束を発生させる磁場を発生させることができる。二次ロータアセンブリ４１６の外面と二次モータステータアセンブリ４１４の内面との間にギャップが存在するように、二次ロータアセンブリ４１６を二次モータステータアセンブリ４１４の内側の共通モータシャフト４０２に取り付けることができる。永久磁石が二次モータステータアセンブリ４１４によって生成される磁場の影響を受けるように、１つまたは複数の永久磁石を二次ロータアセンブリ４１６の外面に固定することができる。第２のＲＡＤＡＸ構成では、第３および第４の二次モータステータアセンブリ４１４および二次ロータアセンブリ４１６の対を、第１および第２の二次モータステータアセンブリ４１４および二次ロータアセンブリ４１６の対の内側に設置することができる。第３および第４の二次モータステータアセンブリ４１４の直径は、ステータアセンブリをＲＡＤＡＸモータ端壁に取り付けるための第１の二次モータステータアセンブリの直径よりも大きくすることができる。

【0058】

[0081]図５は、ラジアルアキシャル推進モータ５００の第２の構成の等角図を示す。図５は、共通モータシャフト５０２に取り付けられた一次ロータアセンブリ５０４を示す。一次ステータアセンブリ５１２は、ラジアル磁束推進モータ５００を取り囲む。図５に示すように、ラジアルアキシャル推進モータの第２の構成は、複数の二次モータステータアセンブリ４１４を含み、そのうちの２つを図５に見ることができる。一次ロータアセンブリ５０４は、一次ステータアセンブリ５１２の内側に見ることができる。共通モータシャフト５０２は、二次モータステータアセンブリ５１４の凹部から出ているのが分かる。

【0059】

[0082]図６は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ６００の第３の構成の例示的な断面斜視図を示す。ラジアルアキシャル推進モータ６００の第３の構成は、一次モータとしてのラジアル磁束誘導モータと、二次モータとしての２つのアキシャル磁束永久磁石モータとを含むことができる。第３の構成では、一次ロータアセンブリ６０４は、共通モータシャフト６０２に取り付けられたラジアル磁束誘導モータを含むことができる。ＡＣ誘導モータの重要な利点は、コストである。ＡＣ誘導は、構築するのに比較的安価であり得る。ＡＣ誘導設計は、ステータとロータの両方に鋼積層を使用し、これらを、同じ材料シートからほぼ同時にスタンピングすることができる。言い換えれば、スクラップ率は、平均的なスタンピングジョブよりもはるかに低い。ＡＣ誘導モータでは、ロータは常に磁場のサイクルよりも低速で回転する。永久磁石モータは、ＡＣ誘導モータよりも高価である傾向があり、ＡＣ誘導モータよりも始動が困難であることが知られている。しかしながら、永久磁石モータの利点は、より高い効率、より小さいサイズ（永久磁石モータは、ほとんどのＡＣモータサイズの１／３程度にすることができ、設置および保守がはるかに容易になる）、および低速で全トルクを維持する永久磁石モータの能力を含む。

【0060】

[0083]一次ラジアル磁束誘導モータの低負荷効率を補うために、二次永久磁石モータを使用することができる。永久磁石モータは、ロータに巻線を有し、したがってロータ巻線損失を生じないため、誘導モータよりも効率的である。さらに、二次モータは、一次ラジアル磁束モータと比較して、より低いトルク動作に最適化される。このように、低トルク動作中に一次モータを非励磁することができ、二次モータの１つまたは複数が共通モータシャフトにトルクを提供することを可能にする。この構成では、最適化された永久磁石モータはトルクをより効率的に生成し、単独で動作する一次ラジアル磁束モータと比較して全体的な電力消費を低減する。

【0061】

[0084]一次ロータアセンブリ６０４は、１つまたは複数のコイルを含む。第１の電流を１つまたは複数のコイルに流して磁場を発生させることができる。一次ステータアセンブリ６１２を、円形ＲＡＤＡＸモータフレームの内面に取り付けることができる。一次ステータアセンブリ６１２を、一次ロータアセンブリ６０４と一次ステータアセンブリ６１２との間にエアギャップが存在するように設置することができる。第２の電流は、磁場を発生させるために一次ステータアセンブリ６１２を通過することができる。一次ステータアセンブリ４１２によって生成された磁場は、一次ロータアセンブリ６０４によって生成された磁場に影響を及ぼし、共通モータシャフト４０２を回転させる半径方向の力を引き起こすことができる。

【0062】

[0085]ＲＡＤＡＸモータフレームは、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁を含むことができる。二次モータステータアセンブリ６１４を、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁の各々の内側部分に沿って固定することができる。二次モータステータアセンブリ６１２は、共通モータシャフト６０２を取り囲む円形ステータアセンブリを含むことができる。磁場を発生させるために、第３の電流を二次モータステータアセンブリ６１４に印加することができる。二次ロータアセンブリ６１６の外面と二次モータステータアセンブリ６１４の内面との間にギャップが存在するように、二次ロータアセンブリ６１６を共通モータシャフト６０２に固定することができる。永久磁石が二次モータステータアセンブリ６１４によって生成される磁場の影響を受けるように、１つまたは複数の永久磁石を二次ロータアセンブリ６１６の外面に固定することができる。二次ロータアセンブリ６１６を、共通モータシャフト６０２上の二次モータステータアセンブリ６１４の内側に取り付けることができる。

【0063】

[0086]図７は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ７００の第３の構成の等角図を示す。図７は、共通モータシャフト７０２に取り付けられた一次ロータアセンブリ７０４を示す。一次ステータアセンブリ７１２は、ラジアル磁束推進モータ７００を取り囲む。図７に示すように、ラジアルアキシャル推進モータの第３の構成は、複数の二次モータステータアセンブリ７１４を含み、そのうちの１つを図７に見ることができる。一次ロータアセンブリ７０４は、一次ステータアセンブリ７１２の内側に見ることができる。共通モータシャフト７０２は、二次モータステータアセンブリ７１４の凹部から出ているのが分かる。

【0064】

[0087]図８は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ８００の第４の構成の例示的な断面斜視図を示す。第４の構成では、一次モータはラジアル磁束誘導モータとすることができ、二次モータはアキシャル磁束永久磁石モータおよびアキシャル磁束誘導モータを含む。第４の構成では、一次ロータアセンブリ８０４は、共通モータシャフト８０２に取り付けられたラジアル磁束誘導モータを含むことができる。ラジアル磁束誘導モータの利点は、第３の構成を参照して上述されている。追加のアキシャル磁束永久磁石モータおよびアキシャル磁束誘導モータは、ラジアルアキシャル推進モータによって生成される総トルクを増加させ、ラジアルアキシャル推進モータの第１の構成と比較して、共通シャフト上のトルク変動のより大きな制御を可能にする。

【0065】

[0088]図６と同様に、この構成は、低トルク動作に最適化された２つの二次モータを統合する。したがって、この構成は、一次誘導モータが非励磁され、二次モータがより効率的に動作する同様の方法で動作することができる。誘導モータは通常永久磁石モータよりも低コストであるため、追加の利点には低コストの二次モータ、ならびに永久磁石モータに存在する受動コギングトルクの排除が含まれる。作動停止されると、図６の二次モータは、「常時オン」の永久磁石に起因して、受動コギングトルクおよび鉄損を発生させ、図８では、非励磁モータは、受動コギングトルクも受動鉄損も生成しない。

【0066】

[0089]一次ロータアセンブリ８０４は、１つまたは複数のコイルを含むことができる。第１の電流を１つまたは複数のコイルに流して磁場を発生させることができる。一次ステータアセンブリ８１２を、円形ＲＡＤＡＸモータフレームの内面に取り付けることができる。一次ステータアセンブリ８１２を、一次ロータアセンブリ８０４と一次ステータアセンブリ８１２との間にエアギャップが存在するように設置することができる。第２の電流は、磁場を発生させるために一次ステータアセンブリ８１２を通過することができる。一次ステータアセンブリ８１２によって生成された磁場は、一次ロータアセンブリ８０４によって生成された磁場に影響を及ぼし、共通モータシャフト８０２を回転させる半径方向の力を引き起こすことができる。

【0067】

[0090]ＲＡＤＡＸモータフレームは、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁を含むことができる。ＲＡＤＡＸモータの一方の側では、二次モータステータアセンブリ８１４を、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁の一方の内側部分に沿って固定することができる。二次モータステータアセンブリ８１４は、共通モータシャフト８０２を取り囲む円形ステータアセンブリを含むことができる。磁場を発生させるために、第３の電流を二次モータステータアセンブリ８１４に印加することができる。二次ロータアセンブリ８１６の外面と二次モータステータアセンブリ８１４の内面との間にギャップが存在するように、二次ロータアセンブリ８１６を共通モータシャフト８０２に固定することができる。永久磁石が二次モータステータアセンブリ８１４によって生成される磁場の影響を受けるように、１つまたは複数の永久磁石を二次ロータアセンブリ８１６の外面に固定することができる。二次ロータアセンブリ８１６を、共通モータシャフト８０２上の二次モータステータアセンブリ８１４の内側に取り付けることができる。

【0068】

[0091]ＲＡＤＡＸモータの第２の側には、アキシャル磁束誘導モータを設置することができる。二次モータステータアセンブリ８１４を、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁の１つの内側部分に沿って固定することができる。二次モータロータアセンブリ８１８は、アキシャル磁束誘導モータを含むことができる。二次モータロータアセンブリ８１８は、１つまたは複数のコイルを含むことができる。二次モータロータアセンブリ８１８を、共通モータシャフト８０２に固定することができる。第４の電流を１つまたは複数のコイルに流して磁場を発生させることができる。二次モータロータアセンブリ８１８と二次モータステータアセンブリ８１４との間にエアギャップが存在することができる。第５の電流はまた、二次モータステータアセンブリ８１４を通過して磁場を発生させることができる。二次モータステータアセンブリ８１４によって生成された磁場は、二次モータロータアセンブリ８１８によって生成された磁場に影響を及ぼし、共通モータシャフト８０２を回転させる接線を生じさせる可能性がある。

【0069】

[0092]図９は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ９００の第４の構成の等角図を示す。図９は、共通モータシャフト９０２に取り付けられた一次ロータアセンブリ９０４を示す。一次ステータアセンブリ９１２は、ラジアル磁束推進モータ９００を取り囲む。図９に示すように、ラジアルアキシャル推進モータの第３の構成は、複数の二次モータステータアセンブリ９１４を含み、そのうちの１つを図９に見ることができる。一次ロータアセンブリ９０４は、一次ステータアセンブリ９１２の内側に見ることができる。共通モータシャフト９０２は、二次モータステータアセンブリ９１４の凹部から出ているのが分かる。

【0070】

[0093]図１０は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ１０００の第５の構成の例示的な断面斜視図を示す。第５の構成では、一次モータはラジアル磁束誘導モータとすることができ、二次モータはアキシャル磁束永久磁石モータおよび３つのアキシャル磁束誘導モータを含むことができる。第４の構成について上述したように、アキシャル磁束誘導モータは、同様のサイズのアキシャル磁束永久磁石モータよりも安価であり得る。

【0071】

[0094]この構成では、いくつかの低コスト誘導モータが、高効率のアキシャル磁束永久磁石モータと対にされる。これは、一次低トルク動作のために二次永久磁石モータ、および一次ラジアル磁束モータを必要としない他の低トルク動作点のために低コストの二次誘導モータによってもたらされる高効率を活用する。追加の利点は、一次誘導モータがトルクを生成している間、または共通モータシャフトが制動している間に、二次永久磁石モータを介して受動的に電力を発生させる能力を含む。

【0072】

[0095]第５の構成では、一次ロータアセンブリ１００４は、共通モータシャフト１００２に取り付けられたラジアル磁束誘導モータを含むことができる。一次ロータアセンブリ１００４は、１つまたは複数のコイルを含むことができる。第１の電流を１つまたは複数のコイルに流して磁場を発生させることができる。一次ステータアセンブリ１０１２を、円形ＲＡＤＡＸモータフレームの内面に取り付けることができる。一次ステータアセンブリ１０１２を、一次ロータアセンブリ１００４と一次ステータアセンブリ１０１２との間にエアギャップが存在するように設置することができる。第２の電流は、磁場を発生させるために一次ステータアセンブリ１０１２を通過することができる。一次ステータアセンブリ１０１２によって生成された磁場は、一次ロータアセンブリ１００４によって生成された磁場に影響を及ぼし、共通モータシャフト１００２を回転させる半径方向の力を引き起こすことができる。

【0073】

[0096]ＲＡＤＡＸモータフレームは、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁を含むことができる。ＲＡＤＡＸモータの一方の側では、二次モータステータアセンブリ１０１４を、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁の一方の内側部分に沿って固定することができる。二次モータステータアセンブリ１０１４は、共通モータシャフト１００２を取り囲む円形ステータアセンブリを含むことができる。磁場を発生させるために、電流を二次モータステータアセンブリ１０１４に印加することができる。二次ロータアセンブリ１０１６の外面と二次モータステータアセンブリ１０１４の内面との間にギャップが存在するように、二次ロータアセンブリ１０１６を共通モータシャフト１００２に固定することができる。永久磁石が二次モータステータアセンブリ１０１４によって生成される磁場の影響を受けるように、１つまたは複数の永久磁石を二次ロータアセンブリ１０１６の外面に固定することができる。二次モータロータアセンブリ１０１６を、共通モータシャフト１００２上の二次モータステータアセンブリ１０１４の内側に取り付けることができる。

【0074】

[0097]上述したアキシャル磁束永久磁石モータと同じ側に、アキシャル磁束誘導モータを設置することができる。二次モータステータアセンブリ１０１４を、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁の１つの内側部分に沿って固定することができる。二次モータロータアセンブリ１０１８は、アキシャル磁束誘導モータを含むことができる。二次モータロータアセンブリ１０１８は、１つまたは複数のコイルを含むことができる。二次モータロータアセンブリ１０１８を、共通モータシャフト１００２に固定することができる。第３の電流を１つまたは複数のコイルに流して磁場を発生させることができる。二次モータロータアセンブリ１０１８と二次モータステータアセンブリ１０１４との間にエアギャップが存在することができる。第４の電流はまた、二次モータステータアセンブリ１０１４を通過して磁場を発生させることができる。二次モータステータアセンブリ１０１４によって生成された磁場は、二次モータロータアセンブリ１０１８によって生成された磁場に影響を及ぼし、共通モータシャフト１００２を回転させる接線を生じさせる可能性がある。

【0075】

[0098]ＲＡＤＡＸモータの第２の側には、２つのアキシャル磁束誘導モータを設置することができる。二次モータステータアセンブリ１０１４を、２つのＲＡＤＡＸモータ端壁の１つの内側部分に沿って固定することができる。二次モータロータアセンブリ１０１８は、アキシャル磁束誘導モータを含むことができる。二次モータロータアセンブリ１０１８は、１つまたは複数のコイルを含むことができる。二次モータロータアセンブリ１０１８を、共通モータシャフト１００２に固定することができる。第１の電流を１つまたは複数のコイルに流して磁場を発生させることができる。二次モータロータアセンブリ１０１８と二次モータステータアセンブリ１０１４との間にエアギャップが存在することができる。第２の電流はまた、二次モータステータアセンブリ１０１４を通過して磁場を発生させることができる。二次モータステータアセンブリ１０１４によって生成された磁場は、二次モータロータアセンブリ１０１８によって生成された磁場に影響を及ぼし、共通モータシャフト１００２を回転させる接線を生じさせる可能性がある。

【0076】

[0099]図１１は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ１１００の第５の構成の等角図を示す。図１１は、共通モータシャフト１１０２に取り付けられた一次ロータアセンブリ１１０４を示す。一次ステータアセンブリ１１１２は、ラジアル磁束推進モータ１１００を取り囲む。図１１に示すように、ラジアルアキシャル推進モータの第３の構成は、複数の二次モータステータアセンブリ９１４を含み、そのうちの２つを図１１に見ることができる。一次ロータアセンブリ１１０４は、一次ステータアセンブリ１１１２の内側に見ることができる。共通モータシャフト１１０２は、二次モータステータアセンブリ１１１４の凹部から出ているのが分かる。

【0077】

[0100]図１２は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ１２００の第６の構成の例示的な断面斜視図を示す。第６の構成では、一次モータはラジアル磁束誘導モータを含むことができ、二次モータはアキシャル磁束永久磁石モータおよびトランスバース磁束モータを含むことができる。高トルク密度の直接駆動電気機械は、電気自動車トラクションモータとして非常に望ましい。直接駆動機械は、低速で高トルクを有し、典型的には効率が低い機械的ギアボックスを排除することによって高い信頼性および低コストを提供する。トランスバース磁束機械（ＴＦＭ）は、その高いトルク密度のために、直接駆動用途に本質的に適している。ＴＦＭの明確な特徴は、各ステータコアを電機子アンペアターン全体に結合するその「リング」形状の巻線である。その結果、電気負荷を犠牲にすることなく極数を増加させることで高トルクが達成される。

【0078】

[0101]この構成では、ＲＡＤＡＸは、異なる動作モードに対応するように設計されている。低速、高トルクが要求される場合、二次トランスバース磁束モータおよび／または一次ラジアル磁束モータが作動される。負荷トルク要求が低減されると、二次永久磁石モータが低負荷動作のために作動され、ＲＡＤＡＸモータの効率が向上する。この構成は、電気自動車および航空機など、大きな離脱トルク要件、または大きな断続トルク要件を有する用途に使用され得る。

【0079】

[0102]一次ロータアセンブリ１２０４は、円形ディスクの中心付近の内側部分と、円形ディスクの円周に沿った外側部分とを有する円形ディスクを含むことができる。ロータアセンブリの外側部分１２１０は、Ｔ字形とすることができ、ロータアセンブリ表面を含むことができる。一次ロータアセンブリ１２０４を、内側部分において共通モータシャフト１２０２に取り付けることができる。永久磁石を、ロータアセンブリ１２０４のＴ字形端部のロータアセンブリ表面上の外側部分１２１０上に固定することができる。一次ステータアセンブリ１２１２を、円形ＲＡＤＡＸモータフレームの内面に取り付けることができる。一次ステータアセンブリ１２１２を、一次ロータアセンブリ１２０４と一次ステータアセンブリ１２１２との間にエアギャップが存在するように設置することができる。第１の電流は、磁場を発生させるために一次ステータアセンブリ１２１２を通過することができる。一次ステータアセンブリ１２１２によって生成された磁場は、一次ロータアセンブリ１２０４の表面に固定された永久磁石に影響を及ぼし、共通モータシャフト１２０２を回転させる半径方向の力を引き起こすことができる。

【0080】

[0103]トランスバース磁束モータを、一次ロータアセンブリ１２０４の一方の側に含めることができる。二次トランスバース磁束ステータアセンブリ１２２０を、ＲＡＤＡＸモータケースの一方の側に取り付けることができる。トランスバース磁束ステータアセンブリ１２２０は、いくつかのステータコアを含むことができる。複数のコイルは、ステータコアを通過し、電流が印加されると磁場を発生させる。ロータをステータの中央に設置することができ、永久磁石がステータコアのノッチを通過するように、１つまたは複数の永久磁石をロータの縁部に固定することができる。永久磁石とステータコアとの間にエアギャップが存在し得る。第２の電流は、磁場を発生させるために二次トランスバース磁束ステータアセンブリ１２２０を通過することができる。二次トランスバース磁束ステータアセンブリ１２２０によって生成された磁場は、二次ロータアセンブリ１２２２に固定された永久磁石に影響を及ぼし、共通モータシャフト１２０２を回転させる横方向の力を引き起こすことができる。

【0081】

[0104]トランスバース磁束モータの反対側に、二次モータステータアセンブリ１２１４をＲＡＤＡＸモータ端壁の内側部分に沿って固定することができる。二次モータステータアセンブリ１２１４は、共通モータシャフト１２０２を取り囲む円形ステータアセンブリを含むことができる。第３の電流を円形ステータアセンブリ１２１４に印加して磁場を発生させることができる。二次ロータアセンブリ１２１６の外面と二次モータステータアセンブリ１２１４の内面との間にギャップが存在するように、二次ロータアセンブリ１２１６を共通モータシャフト１２０２に固定することができる。永久磁石が二次モータステータアセンブリ１２１４によって生成される磁場の影響を受けるように、１つまたは複数の永久磁石を二次ロータアセンブリ１２１６の外面に固定することができる。二次ロータアセンブリ１２１６を、共通モータシャフト１２０２上の二次モータステータアセンブリの内側に取り付けることができる。

【0082】

[0105]図１３は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ１３００の第６の構成の等角図を示す。図１３は、共通モータシャフト１３０２に取り付けられた一次ロータアセンブリ１３０４を示す。一次ステータアセンブリ１３１２は、ラジアル磁束推進モータ１３００を取り囲む。図１３に示すように、ラジアルアキシャル推進モータの第３の構成は、二次トランスバース磁束ステータアセンブリ１２２０を含むことができる。一次ロータアセンブリ１３０４は、一次ステータアセンブリ１３１２の内側に見ることができる。共通モータシャフト１３０２は、二次トランスバース磁束ステータアセンブリ１３２０の凹部から出ているのが分かる。

【0083】

[0106]図１４は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ１４００の第７の構成の例示的な断面斜視図を示す。第７の構成では、一次モータはラジアル磁束誘導を含むことができ、二次デバイスはアキシャル磁束永久磁石モータおよび遊星ギアボックスを含むことができる。モータフレームの内部で、一次ロータアセンブリ１４０４を共通モータシャフト１４０２に取り付けることができる。

【0084】

[0107]この配置は、出力にギアボックスを追加することで、他のＲＡＤＡＸと同様の利点を提供する。統合型ギアボックス（遊星または他の形式）は、ギア選択に応じて共通のＲＡＤＡＸシャフトトルクまたは速度を増幅する。統合型ギアセットを追加することにより、より低トルクのモータを用途に利用することができ、よりコンパクトなＲＡＤＡＸ解決策を生み出すことができる。

【0085】

[0108]一次ロータアセンブリ１４０４は、円形ディスクの中心に内側部分１４０８を有する円形ディスクと、円形ディスクの円周に沿った外側部分１４１０とを含むことができる。一次ロータアセンブリ１４０４の外側部分１４１０は、Ｔ字形とすることができ、円形ディスクの表面に垂直なロータアセンブリ表面を含むことができる。一次ロータアセンブリ１４０４を、一次ロータアセンブリ１４０４の内側部分１４０８で共通モータシャフト１４０２に取り付けることができる。一次ロータアセンブリ１４０４のＴ字形端部の一次ロータアセンブリ表面に、１つまたは複数の永久磁石を固定することができる。一次ステータアセンブリ１４１２を、円形ＲＡＤＡＸモータフレームの内面に取り付けることができる。一次ステータアセンブリ１４１２を、一次ロータアセンブリ１４０４と一次ステータアセンブリ１４１２との間にエアギャップが存在するように設置することができる。第１の電流は、磁場を発生させるために一次ステータアセンブリ１４１２を通過することができる。一次ステータアセンブリ１４１２によって生成された磁場は、一次モータロータの表面に固定された永久磁石に影響を及ぼし、共通モータシャフト１４０２を回転させる半径方向の力を引き起こすことができる。

【0086】

[0109]図１４に示すラジアルアキシャル推進モータ１４００の第７の構成では、遊星ギアボックス１４２４が、一次ロータアセンブリ１４０４の一方の側に設置される。遊星ギアボックス１４２４は、入力シャフトと出力シャフトとが位置合わせされたギアボックスである。遊星ギアボックス１４２４は、最もコンパクトな形態（トルク密度として知られる）で最大トルクを伝達するために使用される。

【0087】

[0110]遊星ギアボックス１４２４の反対側に、二次モータステータアセンブリ１４１４をＲＡＤＡＸモータ端壁の内側部分に沿って固定することができる。二次モータステータアセンブリ１４１４は、共通モータシャフト１４０２を取り囲む円形ステータアセンブリを含むことができる。第１の電流を円形ステータアセンブリ１４１４に印加して磁場を発生させることができる。二次ロータアセンブリ１４１６の外面と二次モータステータアセンブリ１４１４の内面との間にギャップが存在するように、二次ロータアセンブリ１４１６を共通モータシャフト１４０２に固定することができる。永久磁石が二次モータステータアセンブリ１４１４によって生成される磁場の影響を受けるように、１つまたは複数の永久磁石を二次ロータアセンブリ１４１６の外面に固定することができる。二次ロータアセンブリ１４１６を、共通モータシャフト１４０２上の二次モータステータアセンブリの内側に取り付けることができる。

【0088】

[0111]図１５は、本発明の一実施形態によるラジアルアキシャル推進モータ１５００の第７の構成の等角図を示す。図１５は、共通モータシャフト１５０２に取り付けられた一次ロータアセンブリ１５０４を示す。一次ステータアセンブリ１５１２は、ラジアル磁束推進モータ１５００を取り囲む。図１５に示すように、ラジアルアキシャル推進モータの第７の構成は、遊星ギアボックス１４２４を含むことができる。一次ロータアセンブリ１５０４は、一次ステータアセンブリ１５１２の内側に見ることができる。共通モータシャフト１５０２は、遊星ギアボックス１５２４の凹部から出ているのが分かる。

【0089】

[0112]図１６は、本発明の一実施形態によるラジアル磁束誘導一次モータおよびアキシャル磁束永久磁石モータを含むラジアルアキシャル推進モータの第１の状態についてのトルク対電気角のプロット１６００を示す。図１６は、図６に示す第４の構成のラジアル磁束誘導モータと同様のラジアル磁束推進モータの基準ラジアル磁束トルク対電気角（度）のプロット１６０２を示す。図１６に示すように、アキシャル磁束推進モータによって生成されるトルクは、ラジアル磁束誘導一次モータによって生成されるトルクと合成し、ラジアルアキシャル推進モータに関連する積算トルク１６０６を生成することができる。アキシャル磁束推進モータからの積算トルクは、定常合成積算トルク１６０６を増加させることができる。いくつかの実装形態では、合成積算トルク１６０６の増加は約１０％であり得る。アキシャル磁束推進モータ（複数可）のｄ－ｑ軸電流に基づいて、合成トルクは非定常である可能性があり、振動をもたらす可能性がある（例えば、約２フィートポンド）。トルクの振動は、振動の増加をもたらす可能性があるため望ましくない。振動の増加は、容器の音特性を高め、船舶をより検出可能かつ識別可能にすることができる。図１７に示すように、ｑ軸およびｄ軸を調整して、これらのトルク振動を低減し、さらに一次ラジアルモータのみにわたって平均トルクを生成および増加させることができる。

【0090】

[0113]図１７は、ラジアル磁束誘導一次モータおよびアキシャル磁束永久磁石モータを含むラジアルアキシャル推進モータの第２の状態についてのトルク対電気角のプロット１７００を示す。図１７は、ラジアル磁束誘導推進モータの基準ラジアル磁束トルク対電気角（度）のプロット１７０２を示す。図１７に示すように、アキシャル磁束推進モータは、ラジアル磁束誘導モータによって生成されるラジアル磁束力と合成して、積算トルク１７０６を生成することができる。アキシャル磁束推進モータからのトルクは、定常合成ＲＡＤＡＸトルク１７０６を増加させることができる。いくつかの実装形態では、合成ＲＡＤＡＸトルク１７０６の増加は約１０％であり得る。図１７は、アキシャル磁束推進モータ（複数可）のｄ軸電流およびｑ軸電流を調整することによって、合成トルクの不安定性を、図１６に示すような２フィートポンドから約０．３フィートポンドに低減することができる一方で、依然として約２フィートポンドの平均積算トルク１７０６の増加（約１０％）を提供することを示している。

【0091】

[0114]図１８は、ラジアル磁束誘導一次モータおよびアキシャル磁束永久磁石モータを含むラジアルアキシャル推進モータの第３の状態についてのトルク対電気角のプロットを示す。図１８は、ラジアル推進モータの基準ラジアル磁束トルク対電気角（度）のプロット１８０２を示す。図１８に示すように、アキシャル磁束推進モータは、ラジアル磁束力と合成して、積算トルク１８０４を生成することができる。アキシャル磁束推進モータからの積算トルクは、定常合成ＲＡＤＡＸトルク１８０６を増加させることができる。ｄ軸およびｑ軸電流がさらに調整されると、積算トルク１８０６を約１０％増加させることができる。しかしながら、アキシャル磁束推進モータ（複数可）のｄ軸電流およびｑ軸電流に起因して、合成トルクは非定常である可能性があり、振動をもたらす可能性がある（例えば、約３フィートポンド）。トルク変動は、上述のように望ましくない可能性がある。したがって、ラジアルモータおよびアキシャルモータを独立して制御することにより、積算トルク変動を低減するための手段を提供することができる。

【0092】

[0115]図１９は、ラジアル磁束誘導一次モータおよびアキシャル磁束永久磁石モータを含むラジアルアキシャル推進モータの第４の状態についてのトルク対電気角のプロットを示す。図１９は、ラジアル推進モータの基準ラジアル磁束トルク対電気角（度）のプロット１９０２を示す。図１９に示すように、アキシャル磁束推進モータは、ラジアル磁束力と合成して、積算トルク１９０４を生成することができる。図１９に示すように、アキシャル磁束推進モータの寄与は、ｄ－ｑ相回転変化に起因して、または統合型アキシャル磁束推進モータを発電機として使用するため、負となり得る。アキシャル磁束推進モータからの積算トルクは、定常合成ＲＡＤＡＸトルク１９０６を低減することができる。いくつかの実装形態では、合成ＲＡＤＡＸトルク１９０６の減少は約１０％であり得る。図１９は、アキシャル磁束推進モータ（複数可）のｄ－ｑ軸電流を調整することによって、合成トルクの不安定性を低減することができ、結果として合成トルクの振動を低減することができる（例えば、約０．３フィートポンド）ことを示している。図１９は、トルク出力を微調整し、トルク変動を低減するためのラジアルアキシャル磁束モータの別の利点を示す。

【0093】

[0116]図２０は、一次モータ用のラジアル磁束誘導推進モータおよび二次モータ用の２つのアキシャル磁束永久磁石モータを含むラジアルアキシャル推進モータの第１の状態についての経時的な力プロットを示す。図２０は、ラジアル磁束誘導推進モータの基準ラジアル磁束トルク対時間のプロット２００２を示す。第１のアキシャル磁束推進モータからの第１のアキシャル磁束トルク２００４を、第２のアキシャル磁束推進モータからの第２のアキシャル磁束トルク２００６と合成することができる。第１および第２のアキシャル磁束推進モータの第１のｄ－ｑ状態では、第１のアキシャル磁束トルク２００４および第２のアキシャル磁束トルク２００６は同相であるように見える。ラジアル磁束トルク２００２もまた、第１のアキシャル磁束トルク２００４および第２のアキシャル磁束トルク２００６と同相であるように見える。図２０に示すように、アキシャル磁束推進モータは、ラジアル磁束トルク２００２と合成して、積算トルク２００８を生成することができる。積算トルク２００８はまた、ラジアル磁束トルク２００２、第１のアキシャル磁束トルク２００４、および第２のアキシャル磁束トルク２００６と同相であるように見える。

【0094】

[0117]図２１は、一次モータ用のラジアル磁束誘導モータおよび二次モータ用の２つのアキシャル磁束永久磁石モータを含むラジアルアキシャル推進モータの第２の状態についての経時的な力プロットを示す。図２１は、ラジアル磁束誘導推進モータの基準ラジアル磁束トルク対時間のプロット２１０２を示す。第１のアキシャル磁束推進モータからの第１のアキシャル磁束トルク２１０４を、第２のアキシャル磁束推進モータからの第２のアキシャル磁束トルク２１０６と合成することができる。第１および第２のアキシャル磁束推進モータの第２のｄ－ｑ状態では、第１のアキシャル磁束トルク２１０４および第２のアキシャル磁束トルク２１０６は１８０度位相がずれているように見える。ラジアル磁束トルク２１０２もまた、第１のアキシャル磁束トルク２１０４と同相であるが、第２のアキシャル磁束トルク２１０６とは１８０度位相がずれているように見える。図２１に示すように、アキシャル磁束推進モータは、ラジアル磁束トルク２１０２と合成して、積算トルク２１０８を生成することができる。第１のアキシャル磁束トルク２１０４からの追加のトルクは、第２のアキシャル磁束トルク２１０６によって相殺することができる。したがって、積算トルク２１０８は、ラジアル磁束トルク２１０４と大差がない。

【0095】

[0118]図２２は、一次モータ用のラジアル磁束誘導モータおよび二次モータ用の２つのアキシャル磁束永久磁石モータを含むラジアルアキシャル推進モータの第３の状態についての経時的な力プロットを示す。図２２は、ラジアル磁束誘導推進モータの基準ラジアル磁束トルク対時間のプロット２２０２を示す。第１のアキシャル磁束推進モータからの第１のアキシャル磁束トルク２２０４を、第２のアキシャル磁束推進モータからの第２のアキシャル磁束トルク２２０６と合成することができる。第１および第２のアキシャル磁束推進モータの第３のｄ－ｑ状態では、第１のアキシャル磁束トルク２２０４および第２のアキシャル磁束トルク２２０６はほぼ同相であるように見える。第１のアキシャル磁束トルク２２０４は正の寄与を生じるように見え、第２のアキシャル磁束トルク２２０６は負の寄与を生じるように見える。ラジアル磁束トルク２２０２はまた、第１のアキシャル磁束トルク２２０４および第２のアキシャル磁束トルク２２０６と１８０度位相がずれているように見える。図２２に示すように、アキシャル磁束推進モータは、ラジアル磁束トルク２２０２と合成して、積算トルク２２０８を生成することができる。積算トルク２２０８は、統合型アキシャル磁束推進モータのｄ－ｑ電流制御に起因する積算トルク２２０８の非定常力を低減または排除することができる。ただし、積算トルク２２０８に対する力は、ラジアル磁束トルク２２０２の平均トルク力と大差はない。

【0096】

[0119]図２３は、車両、船舶、または航空機用の簡略化された電気推進システム２３００を示す。電気推進システム２３００は、ラジアルアキシャルモータ２３０２を含むことができる。ラジアルアキシャルモータ２３０２は、本明細書で説明する一次モータと二次モータとの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、図２３は、一次モータ２３０４および２つの二次アキシャル磁束推進モータ２３０６を示す。一次モータ２３０４および二次モータ２３０６は、共通シャフト２３０８を駆動することができる。いくつかの実施形態では、共通シャフト２３０８はプロペラ２３１０を回転させることができる。電気推進システム２３００は、主配電システムから交流電流を受け取ることができる。コントローラ２３１２は、モータに印加される電流の量およびｄ－ｑ状態を変化させることができる。ＡＣ／ＤＣコンバータ２３１４またはインバータ２３１６を使用して、電流を交流から直流に、または直流から交流にそれぞれ変更することができる。

【0097】

[0120]図２４は、推進システム（例えば、ハイブリッドラジアルアキシャルモータ）のためのシャフト上にトルクを生成するための例示的なプロセス２４００のフローチャートである。いくつかの実装形態では、図２４の１つまたは複数のプロセスブロックは、電気機械によって実行され得る。いくつかの実装形態では、図２４の１つまたは複数のプロセスブロックは、電気機械とは別個の、または電気機械を含む別のデバイスまたはデバイスのグループによって実行され得る。

【0098】

[0121]本方法は、シャフトに取り付けられたロータアームを有するラジアルモータで第１の電流を受け取るステップ（２４１０）を含む。一例として、第１の電流は、ラジアルモータに印加される第１の組のｄ軸電流およびｑ軸電流を含む。ラジアルモータは、ハウジング内に位置決めされる。第１の電流は、一次ロータステータを通過する交流電流とすることができる。コントローラを使用して第１の電流を独立して制御することができる。第２の電流の振幅、サイクル、位相、周波数、ピーク間電圧、および電圧の二乗平均平方根を制御することができる。

【0099】

[0122]本方法は、第１の電流に応答して第１の方向にラジアル磁束を生成するステップ（２４２０）を含む。交流電流がラジアルモータのコイルを通過すると、磁場または磁束を発生させることができる。ラジアル磁束は、ロータシャフトの方向に対して半径方向に延びる。

【0100】

[0123]本方法はまた、第１の磁気ユニットと相互作用するラジアル磁束に基づいてロータアームに第１のトルクを発生させるステップ（２４３０）を含む。第１の磁気ユニットは、永久磁石とすることができる。第１の磁気ユニットは、誘導モータとすることができる。様々な実施形態において、ロータモータはラジアルアームを含む。ラジアルアームは、ラジアルアームの面上に１つまたは複数の永久磁石を含むことができる。永久磁石は、ラジアルステータの磁場に反応する磁場を生成する。この反作用により、ロータアームにトルクが発生し、これにより、共通ロータシャフトにトルクが発生する。

【0101】

[0124]様々な実施形態において、ラジアルモータは誘導モータを含むことができる。回転ステータと同様に、誘導モータは、誘導モータロータの一連のコイルに交流電流を印加することによって磁場を発生させることができる。誘導モータロータは、ラジアルステータの磁場に反応する磁場を発生させることができる。この反作用により、ロータアームにトルクが発生し、これにより、共通ロータシャフトにトルクが発生する。

【0102】

[0125]本方法はまた、アキシャルモータで第２の電流を受け取るステップ（２４４０）を含む。一例として、第２の電流は、ラジアルモータに印加される第２の組のｄ軸電流およびｑ軸電流を含む。アキシャルモータは、ハウジング内に位置決めされる。第２の電流は、二次モータステータを通過する交流電流とすることができる。コントローラを使用して第２の電流を独立して制御することができる。第２の電流の振幅、サイクル、位相、周波数、ピーク間電圧、および電圧の二乗平均平方根を制御することができる。

【0103】

[0126]本方法はまた、第２の方向にアキシャル磁束を生成するステップ（２４５０）を含む。交流電流がアキシャルモータのコイルを通過すると、磁場またはアキシャル磁束を発生させることができる。

【0104】

[0127]本方法はまた、第２の磁気ユニットと相互作用するアキシャル磁束に基づいてロータアームに第２のトルクを発生させるステップ（２４６０）を含む。第２の磁気ユニットは、永久磁石とすることができる。第２の磁気ユニットは、誘導モータとすることができる。様々な実施形態において、二次モータはロータアームを含む。ロータアームは、アキシャルロータアームの面上に１つまたは複数の永久磁石を含むことができる。永久磁石は、アキシャルステータの磁場に反応する磁場を生成する。この反作用により、アキシャルロータアームにトルクが発生し、これにより、共通ロータシャフトにトルクが発生する。

【0105】

[0128]様々な実施形態において、アキシャルモータは誘導モータを含むことができる。回転ステータと同様に、誘導モータは、誘導モータロータの一連のコイルに交流電流を印加することによって磁場を発生させることができる。誘導モータロータは、アキシャルステータの磁場に反応する磁場を発生させることができる。この反作用により、アキシャルロータアームにトルクが発生し、これにより、共通ロータシャフトにトルクが発生する。

【0106】

[0129]いくつかの実装形態では、ラジアルモータおよびアキシャルモータは、ラジアルモータまたはアキシャルモータのいずれかからの交差磁束を低減するためにハウジング内に位置決めされる。

【0107】

[0130]プロセス２４００は、以下に記載されるおよび／または本明細書の他の箇所に記載される１つまたは複数の他のプロセスに関連する任意の単一の実装形態または実装形態の任意の組み合わせなどの追加の実装形態を含むことができる。図２４に示す特定のステップは、本開示の様々な実施形態によるハイブリッドラジアルアキシャルモータのための特定の技術を提供することを理解されたい。代替の実施形態によれば、他の順序のステップを実行することもできる。例えば、本開示の代替の実施形態は、異なる順番で上記のステップを実行することができる。さらに、図２４に示す個々のステップは、個々のステップに適切であるように様々な順序で実行することができる複数のサブステップを含むことができる。さらに、特定の用途に応じて追加のステップを追加または削除することができる。当業者には、多くの変形、修正、および代替が認識されよう。

【0108】

[0131]様々な実施形態において、第１のトルクは、第１の振動振幅によって特徴付けられ、第２のトルクは、第２の振動振幅によって特徴付けられ、第１のトルクと第２のトルクとの和は、第１の振動振幅および第２の振動振幅の両方よりも小さい積算振動振幅によって特徴付けられる。

【0109】

[0132]様々な実施形態において、本方法は、第１の電流を第１の最大値に設定するステップと、第２の電流を第２の最大値に設定するステップと、によって推進システムをブーストモードで動作させるステップをさらに含む。

【0110】

[0133]様々な実施形態において、本方法は、第１もしくは第２の電流、またはそれらの組み合わせを選択的に低減または非励磁することによって、推進システムをコーストモードで動作させるステップをさらに含む。

【0111】

[0134]いくつかの実装形態では、プロセス２４００は、第３の方向にトランスバース磁束を生成するトランスバース磁束モータで第３の電流を受け取るステップを含むことができ、トランスバース磁束は、第３の磁気ユニットに影響を与えて、シャフトに取り付けられたロータアームに第３のトルクを発生させる。

【0112】

[0135]図２４は、プロセス２４００の例示的なステップを示しているが、いくつかの実装形態では、プロセス２４００は、図２４に示されたものに対して追加のステップ、より少ないステップ、異なるステップ、または異なる構成のステップを含むことができる。追加的または代替的に、プロセス２４００のステップのうちの２つ以上を並行して実行することができる。

【0113】

[0136]上記の方法、システム、およびデバイスは例である。様々な構成では、必要に応じて様々な手順やコンポーネントを省略、置換、または追加してもよい。例えば、代替の構成では、方法は説明された順序とは異なる順序で実行されてもよく、および／または様々な段階が追加、省略、および／または組み合わされてもよい。また、特定の構成に関して説明された特徴は、様々な他の構成で組み合わされてもよい。構成の異なる態様と要素は、同様の方法で組み合わされてもよい。また、技術は進化しているため、要素の多くは例であり、本開示または特許請求の範囲を限定するものではない。

【0114】

[0137]構成例（実装形態を含む）の完全な理解を提供するために、特定の詳細が説明に記載されている。ただし、これらの特定の詳細なしで構成が実施されてもよい。例えば、よく知られている回路、プロセス、アルゴリズム、構造、および技術は、構成が不明瞭になることを避けるために、不必要な詳細なしで示されている。この説明は構成例のみを提供するものであり、特許請求の範囲、適用可能性、または構成を制限するものではない。むしろ、構成の前述の説明は、記載された技術を実施するための実施可能な説明を当業者に提供するであろう。本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、要素の機能および配置に様々な変更を加えることができる。

【0115】

[0138]また、構成は、フロー図またはブロック図として示されるプロセスとして説明される場合がある。それぞれが動作を順次プロセスとして説明する場合もあるが、動作の多くは並行して、または同時に実行できる。さらに、動作の順序を並べ替えてもよい。プロセスには、図に含まれていない追加のステップがあってもよい。さらに、方法の例は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはそれらの任意の組み合わせによって実装されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコードで実装される場合、必要なタスクを実行するためのプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体などの非一時的コンピュータ可読媒体に格納されてもよい。プロセッサは、説明されているタスクを実行してもよい。

【0116】

[0139]いくつかの例示的な構成を説明してきたが、本開示の趣旨から逸脱することなく、様々な修正、代替構成、および均等物を使用してもよい。例えば、上記の要素は、より大きなシステムのコンポーネントであってもよく、他のルールが本開示のアプリケーションよりも優先されるか、さもなければアプリケーションを修正してもよい。また、上記の要素を検討する前、検討中、または検討後に、いくつかのステップを実行してもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】