特許 7731966 耐故障性冗長電気モータ

(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】2025-08-22

(45)【発行日】2025-09-01

(54)【発明の名称】耐故障性冗長電気モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/28 20060101AFI20250825BHJP

【ＦＩ】

H02K3/28 M

【請求項の数】 26

(21)【出願番号】P 2023501622

(86)(22)【出願日】2021-07-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-17

(86)【国際出願番号】 US2021042187

(87)【国際公開番号】W WO2022020240

(87)【国際公開日】2022-01-27

【審査請求日】2024-06-19

(31)【優先権主張番号】63/053,790

(32)【優先日】2020-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501188177

【氏名又は名称】ムーグ インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ゲルベッツ、ロバート、ピー．

(72)【発明者】

【氏名】フォスディック、リチャード

【審査官】山本 崇昭

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０７３０９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１４１１５９２９（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開平０７－０７５２１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／００－３／２８

Ｈ０２Ｐ ４／００

Ｈ０２Ｐ ２５／０８－２５／０９８

Ｈ０２Ｐ ２９／００－３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気モータアセンブリであって、
固定子と、
前記固定子に対して長手方向軸線の周りで動作するように取り付けられた回転子であって、前記回転子は少なくとも１つの永久磁石を備える、前記回転子と、
前記固定子と前記回転子との間の半径方向空隙とを備え、
前記固定子は、前記長手方向軸線の周りで半径方向に向けられ、前記長手方向軸線に沿って軸線方向に延在する、円周方向に離間した複数の固定子歯部を備え、
前記固定子は、前記長手方向軸線の周りで半径方向に向けられ、前記複数の固定子歯部間で前記長手方向軸線に沿って軸線方向に延在する、円周方向に離間した複数の固定子スロットを備え、
前記固定子は、前記複数の固定子スロットの第１のスロットセット内に配置された、前記回転子にトルクを及ぼすために選択的に励磁されるように動作可能に構成された、第１の電磁巻線を備え、
前記固定子は、前記第１のスロットセットとは別個の、前記複数の固定子スロットの第２のスロットセット内に配置された、前記第１の電磁巻線とは別個に前記回転子にトルクを及ぼすために選択的に励磁されるように動作可能に構成された、第２の電磁巻線を備え、
前記電気モータアセンブリは、前記第１の電磁巻線を制御するように動作可能に構成された第１のモータ駆動装置と、
前記第２の電磁巻線を制御するように動作可能に構成された第２のモータ駆動装置とをさらに備え、
前記第１の電磁巻線は、前記複数の固定子スロットの前記第１のスロットセット内の第１のスロットおよび第２のスロットに巻かれた第１のコイルと、前記複数の固定子スロットの前記第１のスロットセット内の第３のスロットおよび第４のスロットに巻かれた第２のコイルとを備え、
前記第１の電磁巻線の前記第１のコイルは、前記複数の固定子スロットの前記第１のスロットセット内の前記第１のスロットおよび第２のスロット内に第１の巻数を含み、
前記第１の電磁巻線の前記第２のコイルは、前記複数の固定子スロットの前記第１のスロットセット内の前記第１のスロットおよび第２のスロット内の前記第１の巻数よりも大きい第２の巻数を、前記複数の固定子スロットの前記第１のスロットセット内の前記第３のスロットおよび第４のスロット内に含み、
前記第２の電磁巻線は、前記複数の固定子スロットの前記第２のスロットセット内の第５のスロットおよび第６のスロットに巻かれた第３のコイルと、前記複数の固定子スロットの前記第２のスロットセット内の第７のスロットおよび第８のスロットに巻かれた第４のコイルとを含み、
前記第２の電磁巻線の前記第３のコイルは、前記複数の固定子スロットの前記第２のスロットセット内の前記第５のスロットおよび第６のスロット内に第３の巻数を含み、
前記第２の電磁巻線の前記第４のコイルは、前記複数の固定子スロットの前記第２のスロットセット内の前記第５のスロットおよび第６のスロット内の前記第３の巻数よりも大きい第４の巻数を、前記複数の固定子スロットの前記第２のスロットセット内の前記第７のスロットおよび第８のスロット内に含む、電気モータアセンブリ。

【請求項2】

前記第１のスロットセット内の前記第１のスロットおよび第２のスロット内の前記第１の巻数を有する前記第１の電磁巻線の前記第１のコイルは、前記第１のスロットセット内の前記第３のスロットおよび第４のスロット内の前記第２の巻数を有する前記第１の電磁巻線の前記第２のコイルと、前記第２のスロットセット内の前記第５のスロットおよび第６のスロット内の前記第３の巻数を有する前記第２の電磁巻線の前記第３のコイルとの間に円周方向に配置される、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項3】

前記第２のスロットセット内の前記第５のスロットおよび第６のスロット内の前記第３の巻数を有する前記第２の電磁巻線の前記第３のコイルは、前記第１のスロットセット内の前記第１のスロットおよび第２のスロット内の前記第１の巻数を有する前記第１の電磁巻線の前記第１のコイルと、前記第２のスロットセット内の前記第７のスロットおよび第８のスロット内の前記第４の巻数を有する前記第２の電磁巻線の前記第４のコイルとの間に円周方向に配置される、請求項２に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項4】

前記第１のスロットセット内の前記第１のスロットおよび第２のスロット内の前記第１の巻数は、前記第２のスロットセット内の前記第５のスロットおよび第６のスロット内の前記第３の巻数に等しく、前記第１のスロットセット内の前記第３のスロットおよび第４のスロット内の前記第２の巻数は、前記第２のスロットセット内の前記第７のスロットおよび第８のスロット内の前記第４の巻数に等しい、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項5】

前記第２のスロットと、前記第３のスロットは同じスロットである、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項6】

前記第１の電磁巻線は、第１の相、第２の相、および第３の相を含み、前記第２の電磁巻線は、第４の相、第５の相、および第６の相を含む、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項7】

前記第１の電磁巻線の前記第１の相は、前記第１のスロットセット内の前記第１のスロットおよび第２のスロット内の前記第１のコイルと、前記第１のスロットセット内の前記第３のスロットおよび第４のスロット内の前記第２のコイルとを含む、請求項６に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項8】

前記第２の電磁巻線の前記第４の相は、前記第２のスロットセット内の前記第５のスロットおよび第６のスロット内の前記第３のコイルと、前記第２のスロットセット内の前記第７のスロットおよび第８のスロット内の前記第４のコイルとを含む、請求項７に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項9】

前記第１の電磁巻線の前記第２の相は、前記第１のスロットセット内の第９のスロットおよび第１０のスロット内の第５のコイルと、前記第１のスロットセット内の第１１のスロットおよび第１２のスロット内の第６のコイルとを含む、請求項８に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項10】

前記第１の電磁巻線の前記第５のコイルは、前記第１のスロットセット内の前記第９のスロットおよび第１０のスロット内に第５の巻数を含み、前記第１の電磁巻線の前記第６のコイルは、前記第１のスロットセット内の前記第９のスロットおよび第１０のスロット内の前記第５の巻数よりも大きい第６の巻数を、前記第１のスロットセット内の前記第１１のスロットおよび第１２のスロット内に含む、請求項９に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項11】

前記第２の電磁巻線の前記第５の相は、前記第２のスロットセット内の第１３のスロットおよび第１４のスロット内に第７のコイルと、前記第２のスロットセット内の第１５のスロットおよび第１６のスロット内に第８のコイルとを含む、請求項１０に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項12】

前記第２の電磁巻線の前記第７のコイルは、前記第２のスロットセット内の前記第１３のスロットおよび第１４のスロット内に第７の巻数を含み、前記第２の電磁巻線の前記第８のコイルは、前記第２のスロットセット内の前記第１３のスロットおよび第１４のスロット内の前記第７の巻数よりも大きい第８の巻数を、前記第２のスロットセット内の前記第１５のスロットおよび第１６のスロット内に含む、請求項１１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項13】

前記第１の電磁巻線の前記第３の相は、前記第１のスロットセット内の第１７のスロットおよび第１８のスロット内に第９のコイルと、前記第１のスロットセット内の第１９のスロットおよび第２０のスロット内に第１０のコイルとを含む、請求項１２に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項14】

前記第１の電磁巻線の前記第９のコイルは、前記第１のスロットセット内の前記第１７のスロットおよび第１８のスロット内に第９の巻数を含み、前記第１の電磁巻線の前記第１０のコイルは、前記第１のスロットセット内の前記第１７のスロットおよび第１８のスロット内の前記第９の巻数よりも大きい第１０の巻数を、前記第１のスロットセット内の前記第１９のスロットおよび第２０のスロット内に含む、請求項１３に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項15】

前記第２の電磁巻線の前記第６の相は、前記第２のスロットセット内の第２１のスロットおよび第２２のスロット内に第１１のコイルと、前記第２のスロットセット内の第２３のスロットおよび第２４のスロット内に第１２のコイルとを含む、請求項１４に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項16】

前記第２の電磁巻線の前記第１１のコイルは、前記第２のスロットセット内の前記第２１のスロットおよび第２２のスロット内に第１１の巻数を含み、前記第２の電磁巻線の前記第１２のコイルは、前記第２のスロットセット内の前記第２１のスロットおよび第２２のスロット内の前記第１１の巻数よりも大きい第１２の巻数を、前記第２のスロットセット内の前記第２３のスロットおよび第２４のスロット内に含む、請求項１５に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項17】

前記固定子は、前記複数の固定子スロットの前記第１のスロットセット内の前記第１の電磁巻線と、前記複数の固定子スロットの前記第２のスロットセット内の前記第２の電磁巻線との間に、円周方向に配置された空巻線スロットを備える、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項18】

前記第１のスロットセットの前記固定子スロットは、互いに円周方向に隣接して配置され、前記第２のスロットセットの前記固定子スロットは、互いに円周方向に隣接して配置される、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項19】

前記第１のスロットセットの第１の端部固定子スロットが、前記第２のスロットセットの第２の端部固定子スロットに円周方向に隣接して配置される、請求項１８に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項20】

前記第１の電磁巻線は、３つ以上の電気相を含み、前記第１のスロットセットの所与の固定子スロット内の前記第１の電磁巻線を通過する電流が、前記所与の固定子スロットに隣接する前記第１のスロットセットの固定子スロット内の前記第１の電磁巻線を通過する電流と同じ電気相ではない、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項21】

前記第１のスロットセット内の前記固定子スロットは、前記長手方向軸線の周りの第１の半円または第１の短弧内で円周方向に配置され、前記第２のスロットセット内の前記固定子スロットは、前記長手方向軸線の周りの前記第１の半円または第１の短弧とは別の前記長手方向軸線の周りの第２の半円または第２の短弧内で円周方向に配置される、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項22】

前記第１のスロットセット内の前記固定子スロットは、前記長手方向軸線を通る直径中心平面の第１の側に円周方向に配置され、前記第２のスロットセット内の前記固定子スロットは、前記長手方向軸線を通る前記直径中心平面の第２の側に円周方向に配置される、請求項２１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項23】

前記第１のモータ駆動装置に接続され、前記第１の電磁巻線に電力供給するように構成された第１の電源と、前記第２のモータ駆動装置に接続され、前記第２の電磁巻線に電力供給するように構成された第２の電源とを備える、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項24】

前記第１の電源は、三相ＡＣ電源を備える、請求項２３に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項25】

前記第２の電源は、コンデンサまたはバッテリを備える、請求項２４に記載の電気モータアセンブリ。

【請求項26】

前記第２のモータ駆動装置は、前記第２の電源が完全に充電されていないときに、前記第１の電源からのエネルギーが前記第２の電源を充電するために使用されるように、共通のＤＣバスを動作させるように構成される、請求項２５に記載の電気モータアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、広く言えば電気モータの分野に関するものであり、より具体的には、改良された電気モータ固定子アセンブリに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、ブラシレスＤＣモータは、回転子と、固定子コアに巻かれた電気巻線（典型的には絶縁銅巻線）を有する固定子とを備える。回転子は、固定子内の励磁されたコイルによって生成される磁力により、固定子に対して回転する。回転子は、一般的にシャフトと永久磁石で構成されている。巻線が励磁されると、回転子にトルクとその後の回転を生み出すために、回転子の永久磁石の磁場と相互作用する磁場が形成される。固定子は多くの場合、形状が円筒形で、回転子は固定子内に配置され、エンドプレートとベアリングによって適所に保持される。回転子の外面と固定子の内面との間に半径方向空隙が設けられる。通常、固定子は静止しており、回転子を駆動する。しかしながら、回転子を静止させ、回転子に対して固定子自体を駆動させることは可能である。固定子のコア材料が固定子に対する回転を起こさせる磁場のための磁路を形成するように、固定子の巻線に電流が導入される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

固定子は、シリンダの内周を形成する多数の交互の歯部とスロット、および歯部を適所に保持する外側ヨーク材料で構成される高透磁率材料の薄層から形成することができる。絶縁された電気巻線は、電流が巻線に導入されたときに磁場を形成するために、歯部に沿ってスロット内に配置される。固定子コイルの目的は、回転子の永久磁石と相互作用する磁束を生成することである。このように、従来の回転モータは、略円筒状の外側固定子コア、固定子コア内に巻かれた固定子巻線、および永久磁石を有し、固定子の磁場との相互作用によって回転運動を提供するように固定子コアに対して中心軸の周りを回転する、内側回転子を含む。

【課題を解決するための手段】

【0004】

開示された実施形態の対応する部品、部分、または表面を括弧で参照すると、単に例示を目的とし、限定するものではないが、電気モータアセンブリ（１１５）であって、固定子（１１８）と、固定子（１１８）に対して長手方向軸線（１２０）の周りで動作するように取り付けられた回転子（１１９）であって、回転子（１１９）は少なくとも１つの永久磁石（１２１）を備える、回転子（１１９）と、固定子（１１８）と回転子（１１９）との間の半径方向空隙（１２２）とを備え、固定子（１１８）は、長手方向軸線（１２０）の周りで半径方向に向けられ、長手方向軸線（１２０）に沿って軸線方向に延在する、円周方向に離間した複数の固定子歯部（１２３）を備え、固定子（１１８）は、長手方向軸線（１２０）の周りで半径方向に向けられ、複数の固定子歯部（１２３）間で長手方向軸線（１２０）に沿って軸線方向に延在する、円周方向に離間した複数の固定子スロット（１－３９）を備え、固定子（１１８）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第１のスロットセット（２－１９）内に配置され、回転子（１１９）にトルクを及ぼすために選択的に励磁されるように動作可能に構成された、第１の電磁巻線（１３０）を備え、固定子（１１８）は、第１のスロットセット（２－１９）とは別個の、複数の固定子スロット（１－３９）の第２のスロットセット（２３－３９／１）内に配置され、第１の電磁巻線（１３０）とは別個の回転子（１１９）にトルクを及ぼすために選択的に励磁されるように動作可能に構成された、第２の電磁巻線（２３０）を備え、電気モータアセンブリ（１１５）は、第１の電磁巻線（１３０）を制御するように動作可能に構成された第１のモータ駆動装置（１６０）と、第２の電磁巻線（２３０）を制御するように動作可能に構成された第２のモータ駆動装置（２６０）とをさらに備え、第１の電磁巻線（１３０）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第１のスロットセット（２－１９）内の第１のスロット対（２／５、３／６、１５／１８、１６／１９）内に配置された第１のコイル（１３１、１３６、１４０、１４５）と、複数の固定子スロット（１－３９）の第１のスロットセット（２－１９）内の第２のスロット対（５／８、６／９、１２／１５、１３／１６）内に配置された第２のコイル（１３２、１３７、１３９、１４４）とを備え、第１の電磁巻線（１３０）の第１のコイル（１３１、１３６、１４０、１４５）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第１のスロットセット（２－１９）内の第１のスロット対（２／５、３／６、１５／１８、１６／１９）内に第１の巻数（９Ｔ、１４Ｔ、１４Ｔ、９Ｔ）を含み、第１の電磁巻線（１３０）の第２のコイル（１３２、１３７、１３９、１４４）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第１のスロットセット（２－１９）内の第１のスロット対（２／５、３／６、１５／１８、１６／１９）内の第１の巻数（９Ｔ、１４Ｔ、１４Ｔ、９Ｔ）よりも大きい第２の巻数（１９Ｔ、１９Ｔ、１９Ｔ、１９Ｔ）を、複数の固定子スロット（１－３９）の第１のスロットセット（２－１９）内の第２のスロット対（５／８、６／９、１２／１５、１３／１６）内に含み、第２の電磁巻線（２３０）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第３のスロット対（２３／２６、２４／２７、３６／３９、３７／１）内に配置された第３のコイル（２３１、２３６、２４０、２４５）と、複数の固定子スロット（１－３９）の第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第４のスロット対（２６／２９、２７／３０、３３／３６、３４／３７）内に配置された第４のコイル（２３２、２３７、２３９、２４４）とを含み、第２の電磁巻線（２３０）の第３のコイル（２３１、２３６、２４０、２４５）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第３のスロット対（２３／２６、２４／２７、３６／３９、３７／１）内に第３の巻数（９Ｔ、１４Ｔ、１４Ｔ、９Ｔ）を含み、第２の電磁巻線（２３０）の第４のコイル（２３２、２３７、２３９、２４４）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第３のスロット対（２３／２６、２４／２７、３６／３９、３７／１）内の第３の巻数（９Ｔ、１４Ｔ、１４Ｔ、９Ｔ）よりも大きい第４の巻数（１９Ｔ、１９Ｔ、１９Ｔ、１９Ｔ）を、複数の固定子スロット（１－３９）の第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第４のスロット対（２６／２９、２７／３０、３３／３６、３４／３７）内に含む、電気モータアセンブリ（１１５）が提供される。

【0005】

第１のスロットセット（２－１９）内の第１のスロット対（２／５）内の第１の巻数（９Ｔ）を有する第１の電磁巻線（１３０）の第１のコイル（１３１）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第２のスロット対（５／８）内の第２の巻数（１９Ｔ）を有する第１の電磁巻線（１３０）の第２のコイル（１３２）と、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第３のスロット対（３７／１）内の第３の巻数（９Ｔ）を有する第２の電磁巻線（２３０）の第３のコイル（２４５）との間に円周方向に配置され得る。第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第３のスロット対（３７／１）内の第３の巻数（９Ｔ）を有する第２の電磁巻線（２３０）の第３のコイル（２４５）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第１のスロット対（２／５）内の第１の巻数（９Ｔ）を有する第１の電磁巻線（１３０）の第１のコイル（１３１）と、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第４のスロット対（３４／３７）内の第４の巻数（１９Ｔ）を有する第２の電磁巻線（２３０）の第４のコイル（２４４）との間に円周方向に配置され得る。

【0006】

第１のスロットセット（２－１９）内の第１のスロット対（２／５）内の第１の巻数（９Ｔ）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第３のスロット対（３７／１）内の第３の巻数（９Ｔ）に等しくすることができ、第１のスロットセット（２－１９）内の第２のスロット対（５／８）内の第２の巻数（１９Ｔ）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第４のスロット対（３４／３７）内の第４の巻数（１９Ｔ）に等しくすることができる。第１のスロットセット（２－１９）内の第１のスロット対（２／５）は、第１のスロット（２）および第２のスロット（５）を備えることができ、第１のスロットセット（２－１９）内の第２のスロット対（５／８）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第２のスロット（５）と、第１のスロットセット（２－１９）内の第３のスロット（８）とを備えることができる。

【0007】

第１の電磁巻線（１３０）は、第１の相（Ｂ１）、第２の相（Ａ１）、および第３の相（Ｃ１）を含むことができ、第２の電磁巻線（２３０）は、第４の相（Ｂ２）、第５の相（Ａ２）、および第６の相（Ｃ２）を含むことができる。第１の電磁巻線（１３０）の第１の相（Ｂ１）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第１のスロット対（２／５）内の第１のコイル（１３１）と、第１のスロットセット（２－１９）内の第２のスロット対（５／８）内の第２のコイル（１３２）とを含むことができる。第２の電磁巻線（２３０）の第４の相（Ｂ２）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第３のスロット対（２３／２６）内の第３のコイル（２３１）と、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第４のスロット対（２６／２９）内の第４のコイル（２３２）とを含むことができる。第１の電磁巻線（１３０）の第２の相（Ａ１）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第５のスロット対（３／６）内の第５のコイル（１３６）と、第１のスロットセット（２－１９）内の第６のスロット対（６／９）内の第６のコイル（１３７）とを含むことができる。第１の電磁巻線（１３０）の第５のコイル（１３６）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第５のスロット対（３／６）内に第５の巻数（１４Ｔ）を含むことができ、第１の電磁巻線（１３０）の第６のコイル（１３７）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第５のスロット対（３／６）内の第５の巻数（１４Ｔ）よりも大きい第６の巻数（１９Ｔ）を、第１のスロットセット（２－１９）内の第６のスロット対（６／９）内に含むことができる。第２の電磁巻線（２３０）の第５の相（Ａ２）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第７のスロット対（２４／２７）内に第７のコイル（２３６）と、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第８のスロット対（２７／３０）内に第８のコイル（２３７）とを含むことができる。第２の電磁巻線（２３０）の第７のコイル（２３６）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第７のスロット対（２４／２７）内に第７の巻数（１４Ｔ）を含むことができ、第２の電磁巻線（２３０）の第８のコイル（２３７）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第７のスロット対（２４／２７）内の第７の巻数（１４Ｔ）よりも大きい第８の巻数（１９Ｔ）を、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第８のスロット対（２７／３０）内に含むことができる。第１の電磁巻線（１３０）の第３の相（Ｃ１）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第９のスロット対（１６／１９）内に第９のコイル（１４５）と、第１のスロットセット（２－１９）内の第１０のスロット対（１３／１７）内に第１０のコイル（１４４）とを含むことができる。第１の電磁巻線（１３０）の第９のコイル（１４５）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第９のスロット対（１６／１９）内に第９の巻数（９Ｔ）を含むことができ、第１の電磁巻線（１３０）の第１０のコイル（１４４）は、第１のスロットセット（２－１９）内の第９のスロット対（１６／１９）内の第９の巻数(９Ｔ)よりも大きい第１０の巻数（１９Ｔ）を、第１のスロットセット（２－１９）内の第１０のスロット対（１６／１９）内に含むことができる。第２の電磁巻線（２３０）の第６の相（Ｃ２）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第１１のスロット対（３７／１）内に第１１のコイル（２４５）と、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第１２のスロット対（３４／３７）内に第１２のコイル（２４４）とを含むことができる。第２の電磁巻線（２３０）の第１１のコイル（２４５）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第１１のスロット対（３７／１）内に第１１の巻数（９Ｔ）を含み、第２の電磁巻線（２３０）の第１２のコイル（２４４）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第１１のスロット対（３７／１）内の第１１の巻数（９Ｔ）よりも大きい第１２の巻数（１９Ｔ）を、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第１２のスロット対（３４／３７）内に含むことができる。

【0008】

固定子（１１８）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第１のスロットセット（２－１９）内の第１の電磁巻線（１３０）と、複数の固定子スロット（１－３９）の第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第２の電磁巻線（２３０）との間に、円周方向に配置された空巻線スロット（２０－２２）を備えることができる。固定子（１１８）は、複数の固定子スロット（１－３９）の第１のスロットセット（２－１９）内の第１の電磁巻線（１３０）と、複数の固定子スロット（１－３９）の第２のスロットセット（２３－３９／１）内の第２の電磁巻線（２３０）との間に、円周方向に配置された第２の空巻線スロットを備えることができる。

【0009】

第１のスロットセット（２－１９）の固定子スロットは、互いに円周方向に隣接して配置することができ、第２のスロットセット（２３－３９／１）の固定子スロットは、互いに円周方向に隣接して配置することができる。第１のスロットセット（２－１９）の第１の端部固定子スロット（２）は、第２のスロットセット（２３－３９／１）の第２の端部固定子スロット（１）に円周方向に隣接して配置することができる。

【0010】

第１の電磁巻線（１３０）は、３つ以上の電気相（Ａ１／Ｂ１／Ｃ１）を含むことができ、第１のスロットセット（２－１９）の所与の固定子スロット（５）内の第１の電磁巻線（１３０）を通過する電流が、所与の固定子スロット（５）に隣接する第１のスロットセット（２－１９）の固定子スロット（４、６）内の第１の電磁巻線（１３０）を通過する電流と同じ電気相ではない可能性がある。

【0011】

第１のスロットセット（２－１９）内の固定子スロットは、長手方向軸線（１２０）の周りの第１の半円または第１の短弧（１２５）内で円周方向に配置することができ、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の固定子スロットは、長手方向軸線（１２０）の周りの第１の半円または第１の短弧（１２５）とは別の長手方向軸線（１２０）の周りの第２の半円または第２の短弧（１２６）内で円周方向に配置することができる。第１のスロットセット（２－１９）内の固定子スロットは、長手方向軸線（１２０）を通る直径中心平面（１２４）の第１の側に円周方向に配置することができ、第２のスロットセット（２３－３９／１）内の固定子スロットは、長手方向軸線（１２０）を通る直径中心平面（１２４）の第２の側に円周方向に配置することができる。

【0012】

電気モータアセンブリ（１１５）は、前記第１のモータ駆動装置（１６０）に接続され、前記第１の電磁巻線（１３０）に電力供給するように構成された第１の電源（１６３）と、前記第２のモータ駆動装置（２６０）に接続され、前記第２の電磁巻線（２３０）に電力供給するように構成された第２の電源（２６３）とを備えることができる。第１の電源（１６３）は、三相ＡＣ電源を備えることができる。第２の電源（２６３）は、コンデンサまたはバッテリを備えることができる。第２のモータ駆動装置（２６０）は、前記第２の電源（２６３）が完全に充電されていないときに、第１の電源（１６３）からのエネルギーが前記第２の電源（２６３）を充電するために使用されるように、共通のＤＣバスを動作させるように構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】電気モータアセンブリの第１の実施形態の縦断面図である。

【図2】図１に示す固定子および回転子の横断面・部分概略図である。

【図3】図２に示す固定子の巻線分布図である。

【図4】図１に示す電気モータの電力駆動・制御電子機器の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

最初に、同様の符号は、いくつかの図面全体を通して一貫して同じ構造要素、部分、または表面を識別することを意図しており、これはそのような要素、部分、または表面が、この詳細な説明が不可欠な部分である記述された明細書全体によってさらに記述または説明され得るためであることを明確に理解すべきである。別段の指示がない限り、図面（例えば、クロスハッチング、部品の配置、割合、程度など）は明細書と共に読まれるように意図されており、本発明の記述された説明全体の一部と見なされるべきである。以下の説明で使用される場合、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」、および「下」という用語、ならびにそれらの形容詞および副詞的派生語（例えば、「水平に」、「右方向に」、「上向きに」など）は、特定の図面の図が読者に向き合うときに、図示された構造の向きを単に指す。同様に、「内向き」および「外向き」という用語は、一般的に、必要に応じて、その伸長軸または回転軸に対する表面の向きを指す。

【0015】

ここで図面、より具体的にはその図１を参照すると、本開示は、耐故障性（フォールトトレラント）モータアセンブリを広く提供し、その一実施形態は１１５で示される。図示されるように、モータ１１５は、一般的に、固定子１１８および回転子１１９を支持する外側ハウジング１１６を含む。この実施形態では、モータ１１５は、電流が供給されるブラシレス可変速永久磁石モータであり、位置センサ１２７および１２８のフィードバックを含み、閉ループ運動制御に使用される軸１２０の周りの共通の回転子１１９の角度を監視する。モータ１１５は、永久磁石１２１を備えた内側共通回転子１１９と、独立した第２の巻線２３０から分離された独立した第１の巻線１３０を備えた固定された非回転共通固定子スタック１１８とを有する。回転子１１９は、半径方向空隙１２２を横切って固定子１１８の半径方向に延在する固定子歯部１２３に面する外部磁石１２１を含む。回転子１１９は、固定子１１８およびハウジング１１６に対して回転軸１２０の周りを選択的に回転するように構成される。固定子１１８は、ハウジング１１６に対して回転しない。固定子１１９の巻線に電流が適切に印加されると、磁場が誘導される。固定子１１８と回転子１１９との間の磁場相互作用は、回転子１１９を回転させることを可能にするトルクを生成し、回転子１１９はシャフト１１７および機械的リンケージを介して接続され、可動物体を回転または直線的に駆動するようにする。リンケージには、ギア、ボールネジ、またはその他の同様の装置が含まれ得る。例えば、限定するものではないが、リンケージは、回転運動を直線運動に変換して直線ストロークを提供するためのボールねじを備えることができる。歯車列を使用して、モータ１１５によって生成されるトルクに機械的利点を提供してもよいし、代替として歯車を使用しなくてもよい。

【0016】

通常動作でモータ１１５を制御するために、電子コントローラ１２９は、独立したモータドライバ１６０および２６０を介して、別個の独立した電源１６３および２６３からの電力を、それぞれ３相巻線１３０および２３０に選択的に分配し、回転磁場が対象の固定子巻線によって生成されるようにする。モータ１１５は、回転子１１９の角度位置を決定するための位置センサ１２７および位置センサ１２８を含む。センサ１２７およびセンサ１２８によって提供されるフィードバック情報により、回転子１１９の位置がわかり、これによって回転子１１９の永久磁石１２１の位置がわかる。この知識により、モータコントローラ１２９は、電気モータ１１５が所望の速度およびトルクで回転するように回転磁場を生成することができる。駆動電子機器１６０は、コントローラ１７２によって受信された位置センサ１２７の角度位置フィードバックに基づいて、第１のモータ巻線１３０を介して固定子磁場を生成および整流して、回転子１１９の速度および方向を変化させる。駆動電子機器２６０は、コントローラ２７２によって受信された位置センサ１２８の角度位置フィードバックに基づいて、第２のモータ巻線２３０を介して固定子磁場を生成および整流して、回転子１１９の速度および方向を変化させることもできる。したがって、モータ１１５は、回転子１１９にトルクを軸１２０の周りの一方向に変化する速度で選択的に印加し、回転子１１９にトルクを軸１２０の周りの反対方向に変化する速度で印加する。これにより、回転子１１９は、固定子１１８と回転子１１９との間に半径方向空隙１２２を有する状態で、固定子１１８に対して長手方向軸線１２０の周りを運動するように取り付けられる。

【0017】

図示の実施形態では、位置センサ１２７および１２８は、レゾルバである。しかしながら、エンコーダ、線形可変差動変圧器（「ＬＶＤＴ」）、または他の同様の装置を代替手段として使用することができる。位置センサは、位置、位置の導関数、または物体からの距離を測定するための任意の電気的装置とすることができ、その例としては、エンコーダ、レゾルバ、線形可変差動変圧器、可変抵抗器、可変コンデンサ、レーザー距離計、超音波距離検出器、赤外線距離検出器、またはその他の同様の装置が含まれる。センサレス整流技術も代替手段として使用でき、その例には、逆起電力（ＥＭＦ）オブザーバ、顕著性ベースの技術、および他の同様のアプローチが含まれる。

【0018】

図１および図２に示されるように、固定子１１８は、長手方向軸線１２０の周りで半径方向内向きに延在し、長手方向軸線１２０の周りで円周方向に等間隔に配置された３９個の円周方向に離間した固定子歯部１２３を備える中空の円筒状部材である。固定子歯部１２３もまた、回転子１１９の長さと反対側の長手方向軸線１２０に沿って軸線方向に延在する。固定子歯部１２３は、その間に円周方向に離間した複数の固定子スロット１－３９を画定する。固定子スロット１－３９は、長手方向軸線１２０を中心に半径方向に向けられ、固定子歯部１２３の間で軸１２０を中心に円周方向に等間隔に配置される。固定子スロット１－３９はまた、固定子歯部１２３の間で長手方向軸線１２０に沿って軸線方向に延在する。この実施形態では３９スロットのモータが示され、説明されているが、偶数のスロットを有するモータを含むがこれに限定されない、異なる数のスロットを有するモータを代替手段として使用することができる。

【0019】

図２～図３に示されるように、固定子１１８は、２つの電気的に分離され絶縁された巻線１３０および２３０を有する。巻線１３０は、スロット２－１９内でコイル状に巻かれ、各々の相に５つのコイルを有する３つの相Ａ１、Ｂ１、およびＣ１を含む。相Ａ１は、コイル１３６、１３７、１３８、１３９、および１４０を含む。相Ｂ１は、コイル１３１、１３２、１３３、１３４、および１３５を含む。相Ｃ１は、コイル１４１、１４２、１４３、１４４、および１４５を含む。各々の相に対して、コイルスロットの開始、コイルの方向、および巻数も図３に示されている。

【0020】

図示のように、相Ａ１は、スロット３、６、９、１２、１５、および１８にコイル状に巻かれている。対になったスロット３と６のコイル１３６は、１４巻きを有する。対になったスロット６と９のコイル１３７は、１９巻きを有する。対になったスロット９と１２のコイル１３８は、１９巻きを有する。対になったスロット１２および１５のコイル１３９は、１９巻きを有する。対になったスロット１５および１８のコイル１４０は、１４巻きを有する。

【0021】

相Ｂ１は、スロット２、５、８、１１、１４、および１７にコイル状に巻かれている。対になったスロット２および５のコイル１３１は、９巻きを有する。スロット５と８のコイル１３２は、１９巻きを有する。対になったスロット８と１１のコイル１３３は、１９巻きを有する。対になったスロット１１および１４のコイル１３４は、１９巻きを有する。対になったスロット１４および１７のコイル１３５は、１９巻きを有する。

【0022】

相Ｃ１は、スロット４、７、１０、１３、１６、および１９にコイル状に巻かれている。対になったスロット４と７のコイル１４１は、１９巻きを有する。対になったスロット７と１０のコイル１４２は、１９巻きを有する。対になったスロット１０と１３のコイル１４３は、１９巻きを有する。対になったスロット１３および１６のコイル１４４は、１９巻きを有する。対になったスロット１６および１９のコイル１４５は、９巻きを有する。

【0023】

図示のように、巻線２３０は、スロット２２－３９、および１にコイル状に巻かれている。巻線２３０は、各々の相に５つのコイルを有する３つの相Ａ２、Ｂ２、およびＣ２を含む。相Ａ２は、コイル２３６、２３７、２３８、２３９、および２４０を含む。相Ｂ２は、コイル２３１、２３２、２３３、２３４、および２３５を含む。相Ｃ２は、コイル２４１、２４２、２４３、２４４、および２４５を含む。各々の相に対して、コイルスロットの開始、コイルの方向、および巻数も図３に示されている。

【0024】

相Ａ２は、スロット２４、２７、３０、３３、３６、および３９にコイル状に巻かれている。対になったスロット２４および２７のコイル２３６は、１４巻きを有する。対になったスロット２７と３０のコイル２３７は、１９巻きを有する。対になったスロット３０および３３のコイル２３８は、１９巻きを有する。対になったスロット３３および３６のコイル２３９は、１９巻きを有する。スロット３６と３９のコイル２４０は、１４巻きを有する。

【0025】

Ｂ２相は、スロット２３、２６、２９、３２、３５、および３８にコイル状に巻かれている。対になったスロット２３および２６のコイル２３１は、９巻きを有する。対になったスロット２６と２９のコイル２３２は、１９巻きを有する。対になったスロット２９と３２のコイル２３３は、１９巻きを有する。対になったスロット３２および３５のコイル２３４は、１９巻きを有する。対になったスロット３５および３８のコイル２３５は、１９巻きを有する。

【0026】

相Ｃ２は、スロット２５、２８、３１、３４、３７、および１にコイル状に巻かれている。対になったスロット２５および２８のコイル２４１は、１９巻きを有する。対になったスロット２８および３１のコイル２４２は、１９巻きを有する。対になったスロット３１および３４のコイル２４３は、１９巻きを有する。対になったスロット３４および３７のコイル２４４は、１９巻きを有する。対になったスロット３７および１のコイル２４５は、９巻きを有する。

【0027】

したがって、電磁巻線１３０は、固定子スロット１－３９の第１のスロットセット２－１９内に配置され、回転子１１９にトルクを及ぼすために選択的に励磁されるように動作可能に構成される。電磁巻線２３０は、第１のスロットセット２－１９から物理的に分離された固定子スロット１－３９の第２のスロットセット２３－３９／１内に配置される。モータ１１５は、単一の共通積層固定子スタックを有するが、巻線１３０および２３０は、固定子１１８のスロット１－３９のいずれも共有しない。電磁巻線１３０および２３０は、互いに独立して回転子１１９にトルクを及ぼすために選択的に励磁されるように動作可能に構成されている。

【0028】

図示のように、第１のスロットセット２－１９内の固定子スロットは、長手方向軸線１２０の周りで半円または短弧１２５で円周方向に向けられ、第２のスロットセット２３－３９および１内の固定子スロットは、長手方向軸線１２０の周りで半円１２５から分離した半円または短弧１２６で円周方向に向けられる。第１のスロットセット２－１９内の固定子スロットは、長手方向軸線１２０を通る直径中心平面１２４の第１の側に円周方向に配置され、第２のスロットセット２３－３９および１内の固定子スロットは、長手方向軸線１２０を通る直径中心平面１２４の第２の側に円周方向に配置される。

【0029】

巻線１３０のスロットセット２－１９に関して、図示されるように、スロットセット２－１９のうちの、巻線１３０の一端で巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４に最も隣接するスロット２を通る巻数は、スロット３－１８のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、スロットセット２－１９のうちの、巻線１３０の第２の端部で巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４に最も隣接するスロット１９を通る巻数も、いずれかを通る巻数よりも少なく、９巻きでは、スロット２の巻数に等しくなる。巻線１３０のスロットセット２－１９の最後から２番目の端部スロットに移ると、巻線１３０の第１の端部で巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４に２番目に隣接するスロット３を通る巻数は、スロット４－１７のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、巻線１３０の第２の端部で巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４に２番目に隣接するスロット１８を通る巻数も、スロット４－１７のいずれかを通る巻数よりも少なく、１４巻きでは、スロット３の巻数と等しい。巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４から円周方向に離れる次のステップに移ると、巻線１３０の第１の端部で巻線２３０から巻線１３０を分離する直径中心平面１２４に３番目に隣接するスロット４を通る巻数は、スロット５－１６のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、巻線１３０の第２の端部で巻線２３０から巻線１３０を分離する直径中心平面１２４に３番目に隣接するスロット１７を通る巻数も、スロット５－１６のいずれかを通る巻数よりも少なく、１９巻きでは、スロット４の巻数と等しい。巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４から円周方向に離れる次のステップに移ると、巻線１３０の第１の端部で巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４に４番目に隣接するスロット５を通る巻数は、スロット６－１５のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、巻線１３０の第２の端部で巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４に４番目に隣接するスロット１６を通る巻数も、スロット６－１５のいずれかを通る巻数より少なく、２８巻きでは、スロット５の巻数と等しい。巻線１３０を巻線２３０から分離する直径中心平面１２４から円周方向に離れる次のステップに移ると、巻線１３０の第１の端部で巻線２３０から巻線１３０を分離する直径中心平面１２４に５番目に隣接するスロット６を通る巻数は、スロット７－１４のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、巻線１３０の第２の端部で巻線２３０から巻線１３０を分離する直径中心平面１２４に５番目に隣接するスロット１５を通る巻数も、スロット７－１４のいずれかを通る巻数よりも少なく、３３巻きでは、スロット６の巻数と等しい。残りのスロット７－１４には、それぞれ３８巻きが含まれる。

【0030】

巻線２３０のスロットセット２３－３９および１に関して、図示のように、スロットセット２３－３９および１のうちの、巻線２３０の一端で巻線１３０から巻線２３０を分離する直径中心平面１２４に最も隣接するスロット１を通る巻数は、スロット２４－３９のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、スロットセット２３－３９および１のうちの、巻線２３０の第２の端部で巻線２３０を巻線１３０から分離する直径中心平面１２４に最も隣接するスロット２３を通る巻数もまた、スロット２４－３９のいずれかを通る巻数よりも少なく、９巻きでは、スロット１の巻数と等しい。巻線２３０のスロットセット２３－３９および１の最後から２番目のスロットに移動すると、巻線２３０の第１の端部で巻線２３０を巻線１３０から分離する直径中心平面１２４に２番目に隣接するスロット３９を通る巻数は、スロット２５－３８のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、巻線２３０の第２の端部で巻線１３０から巻線２３０を分離する直径中心平面１２４に２番目に隣接するスロット２４を通る巻数も、スロット２５－３８のいずれかを通る巻数よりも少なく、１４巻きでは、スロット３９の巻数と等しい。巻線１３０から巻線２３０を分離する直径中心平面１２４から円周方向に離れる次のステップに移ると、巻線２３０の第１の端部で巻線２３０を巻線１３０から分離する直径中心平面１２４に３番目に隣接するスロット３８を通る巻数は、スロット２６－３７のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、巻線２３０の第２の端部で巻線１３０から巻線２３０を分離する直径中心平面１２４に３番目に隣接するスロット２５を通る巻数も、スロット２６－３７のいずれかを通る巻数よりも少なく、１９巻きでは、スロット３８の巻数と等しい。巻線１３０から巻線２３０を分離する直径中心平面１２４から円周方向に離れる次のステップに移ると、巻線２３０の第１の端部で巻線２３０を巻線１３０から分離する直径中心平面１２４に４番目に隣接するスロット３７を通る巻数は、スロット２７－３６のいずれかを通過する巻数よりも少ない。同様に、巻線２３０の第２の端部で巻線１３０から巻線２３０を分離する直径中心平面１２４に４番目に隣接するスロット２６を通る巻数も、スロット２７－３６のいずれかを通る巻数よりも少なく、２８巻きでは、スロット３７の巻数と等しい。巻線１３０から巻線２３０を分離する直径中心平面１２４から円周方向に離れる次のステップに移ると、巻線２３０の第１の端部で巻線２３０を巻線１３０から分離する直径中心平面１２４に５番目に隣接するスロット３６を通る巻数は、スロット２８－３５のいずれかを通る巻数よりも少ない。同様に、巻線２３０の第２の端部で巻線１３０から巻線２３０を分離する直径中心平面１２４に５番目に隣接するスロット２７を通る巻数も、スロット２８－３５のいずれかを通る巻数より少なく、３３巻きでは、スロット３６の巻数と同じである。残りのスロット２８－３５には、それぞれ３８巻きが含まれる。

【0031】

したがって、巻線１３０から巻線２３０を分離する中心面１２４の両側の隣接するスロット１および２の巻数が減少する。同様に、巻線２３０を巻線１３０から分離する中心面１２４の両側のスロット１９および２３の巻数が減少する。そして、この実施形態では、図示のように、スロット２０、２１、および２２は空であり、コイル巻線を含まない。総スロット数が奇数であり、したがってこの実施形態では中心面１２４がスロット２１を通って延在し、巻線２３０を巻線１３０から分離する中心面１２４の両側の隣接するスロット２０および２２の巻数はゼロに減少する。

【0032】

示されるように、この実施形態では、コイル巻数の減少は、巻線１３０の一端の中心面１２４に最も近いスロット６、５、４、３、および２において徐々に減少し、巻線２３０の一端の中心面１２４に最も近いスロット３６、３７、３８、３９、および１において徐々に減少し、巻線１３０の第２の端部の中心面１２４に最も近いスロット１５、１６、１７、１８、１９、および２０で徐々に減少し、巻線２３０の第２の端部の中心面１２４に最も近いスロット２７、２６、２５、２４、２３、および２２で徐々に減少する。巻線１３０および２３０が円周方向に最も接近している場所におけるこの減少したスロット巻数は、巻線１３０および２３０を互いに電気的に絶縁する。巻線１３０と巻線２３０との間に円周方向に位置する空のスロット２０、２１、および２２は、巻線１３０と巻線２３０を互いに電気的に絶縁するのをさらに助ける。

【0033】

この実施形態では、巻線１３０および巻線２３０がそれぞれ３つの相を有するものとして示されているが、そのような巻線は、代わりに、３つより多いまたは少ない相を有してもよい。また、巻線１３０および２３０の相の数は、互いに異なっていてもよい。固定子スロットの数を変更することができ、分離した巻線それぞれのコイル数および巻数を変更することができ、互いに異なっていてもよく、分離面１２４に円周方向に近づく巻数の減少量およびそのような減少の割合も変更することができ、巻線間で異なっていてもよい。例えば、図２に示される実施形態のスロット２０、２１、および２２で示されるように、空である巻線２３０の第１の端部から巻線１３０の第１の端部を分離する中心面１２４の各々の側の隣接するスロットに加えて、巻線１３０および巻線２３０を互いに物理的および電気的に絶縁または分離するのをさらに支援するために、巻線１３０の第２の端部を巻線２３０の第２の端部から分離する中心面１２４の各々の側の隣接するスロットも空であり、コイル巻線を含まなくてもよい。モータ１１５は、２つの別個の分離された巻線１３０および２３０を有するように示されているが、３つ以上の別個の分離された巻線を、そのような追加の巻線を分離する追加の直径中心平面を有する代替手段として使用してもよい。

【0034】

図４に示すように、モータ駆動装置１６０は、固定子１１８の電磁巻線１３０を制御するように動作可能に構成され、モータ駆動装置２６０は、固定子１１８の電磁巻線２３０を独立して制御するように動作可能に構成されている。モータ駆動装置１６０は、電力駆動電子機器１６１および制御電子機器１６２を含み、巻線１３０のパルス幅変調（ＰＷＭ）を制御して電気モータ１１５に電力を供給し、固定子磁場を生成および整流して、モータ位置センサ１２７からの角度位置フィードバックを利用する電気モータ１１５の速度および方向を変化させるように動作可能である。

【0035】

電力駆動電子機器１６１は、巻線１３０への電力の流れを制御し、電源１６３からの電力を、相Ａ１、Ｂ１、およびＣ１で巻線１３０を駆動する電流に変換する。電力駆動電子機器１６１は、入力フィルタ１６４を介して電源１６３から電力を受け取る。一実施形態では、入力フィルタ１６４は、コモンモードフィルタ段および差動モードフィルタ段を有し、高周波電子ノイズを低減し、電源１６３が安定した電流引き込みを確認することを保証するように動作可能である。フィルタ１６４は、電源が政府の規制および機関の基準に準拠していることを保証するためにも使用できる。入力フィルタ１６４は、電子回路を保護するためにこの期間中の電流を制限する突入レギュレータ１６５と電気的に通信している。一実施形態では、突入レギュレータ１６５は、１つまたは複数のサーミスタおよび変圧器スイッチングリレーを含むことができる。突入レギュレータ１６５は、三相ブリッジ１６６と電気的に通信している。三相ブリッジ１６６は、能動スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）を介して直流を交流に変換するように動作可能なインバータである。スイッチング素子は、巻線１３０に電気的に接続され、巻線１３０のＰＷＭは、回転子１１９にトルクを生成する。

【0036】

回生エネルギー回路１６７およびＤＣリンクコンデンサ１６８は、入力フィルタ１６４および三相ブリッジ１６６と並列に配置される。巻線１３０への電流がゼロであり、電気モータ１１５がモータ駆動装置１６０の出力電圧よりも高い逆起電力（ＥＭＦ）を受けると、電流はモータ駆動装置１６０に向けられ、回生エネルギー回路１６７は、そのようなエネルギーを回収または消散するように動作可能である。回収されたエネルギーは、ＤＣリンクコンデンサ１６８に戻される。ＤＣリンクコンデンサ１６８は、三相ブリッジ１６６へのＤＣ電圧入力のリップルを低減するように動作可能である。

【0037】

電圧センサ１６９および電流センサ１７０は、制御電子機器１６２にフィードバック信号を提供する。ＰＷＭ信号は、電圧センサ１６９および電流センサ１７０からのフィードバック信号の関数として調整される。この実施形態では、電力駆動電子機器１６１は、制御電子機器１６２および三相ブリッジ１６６と電気通信するゲートドライバ１７１も含む。ゲートドライバ１７１は、制御電子機器１６２と三相ブリッジ１６６との間のインターフェースであり、スイッチング素子への高電流入力を生成する。

【0038】

制御電子機器１６２は、駆動電子機器１６１と通信し、コントローラ１７２を含む。コントローラ１７２は、その入力ラインの論理関数である出力ラインを有するデジタル装置であり、その例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルロジックデバイス、特定用途向け集積回路、または他の同様のデバイスが含まれる。コントローラ１７２は、感知データを受信して格納するためのデータサンプリングおよび格納機構と、動作パラメータならびに感知データログを格納するためのデータストレージとを含む。コントローラ１７２は、本明細書に開示されるように、方法ステップ、計算などを実行し、関連データを格納するなど、コンピュータによって実装される様々な機能を実行するように構成される。様々なセンサと通信するために、センサインターフェースにより、センサから送信された信号を、プロセッサ１７２によって理解および処理できる信号に変換できる。センサは、有線接続を介してセンサインターフェースに結合することができる。他の実施形態では、それらは無線接続を介してセンサインターフェースに結合することができる。電気モータ１１５のアクティブ動作中、コントローラ１７２は、ＰＷＭ信号を三相ブリッジ１６６に供給して、巻線１３０の各々の端子に所望の駆動電流信号を生成する。コントローラ１７２は、命令インターフェース１７３を介して外部モータ制御命令を受信し、電圧センサ１６９、電流センサ１７０、およびモータ位置センサ１２７の出力信号を受信するための入力を含む。コントローラ１７２のメモリは、電源閾値を含むいくつかの動作変数の値を格納する。

【0039】

制御電子機器１６２は、電圧／電流センサ励起・信号調整回路１７４と、モータ位置センサ励起・信号調整回路１７５とを含む。調整回路１７４および１７５は、受信信号をコントローラと互換性のある形式に変換および増幅する。

【0040】

図４にも示されているように、モータ駆動装置１６０と同様に、モータ駆動装置２６０は、電力駆動電子機器２６１および制御電子機器２６２を含み、巻線２３０のパルス幅変調（ＰＷＭ）を制御して電気モータ１１５に電力を供給し、固定子磁場を生成および整流して、モータ位置センサ１２８からの角度位置フィードバックを利用する電気モータ１１５の速度および方向を変化させるように動作可能である。

【0041】

電力駆動電子機器２６１は、巻線２３０への電力の流れを制御し、電源２６３からの電力を、相Ａ２、Ｂ２、およびＣ２で巻線２３０を駆動する電流に変換する。電力駆動電子機器２６１は、入力フィルタ２６４を介して電源２６３から電力を受け取る。一実施形態では、入力フィルタ２６４は、コモンモードフィルタ段および差動モードフィルタ段を有し、高周波電子ノイズを低減し、電源２６３が安定した電流引き込みを確認することを保証するように動作可能である。フィルタ２６４は、電源が政府の規制および機関の基準に準拠していることを保証するためにも使用できる。入力フィルタ２６４は、電子回路を保護するためにこの期間中の電流を制限する突入レギュレータ２６５と電気的に通信している。一実施形態では、突入レギュレータ２６５は、１つまたは複数のサーミスタおよび変圧器スイッチングリレーを含むことができる。突入レギュレータ２６５は、三相ブリッジ２６６と電気的に通信している。三相ブリッジ２６６は、能動スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）を介して直流を交流に変換するように動作可能なインバータである。スイッチング素子は、巻線２３０に電気的に接続され、巻線２３０のＰＷＭは、回転子１１９にトルクを生成する。

【0042】

回生エネルギー回路２６７およびＤＣリンクコンデンサ２６８は、入力フィルタ２６４および三相ブリッジ２６６と並列に配置される。巻線２３０への電流がゼロであり、電気モータ１１５がモータ駆動装置２６０の出力電圧よりも高い逆起電力（ＥＭＦ）を受けると、電流はモータ駆動装置２６０に向けられ、回生エネルギー回路２６７は制動エネルギーを回収または消散するように動作可能である。回収されたエネルギーは、ＤＣリンクコンデンサ２６８に戻される。ＤＣリンクコンデンサ２６８は、三相ブリッジ２６６へのＤＣ電圧入力のリップルを低減するように動作可能である。

【0043】

電圧センサ２６９および電流センサ２７０は、制御電子機器２６２にフィードバック信号を提供する。ＰＷＭ信号は、電圧センサ２６９および電流センサ２７０からのフィードバック信号の関数として調整される。この実施形態では、電力駆動電子機器２６１は、制御電子機器２６２および三相ブリッジ２６６と電気通信するゲートドライバ２７１も含む。ゲートドライバ２７１は、制御電子機器２６２と三相ブリッジ２６６との間のインターフェースであり、スイッチング素子への高電流入力を生成する。

【0044】

制御電子機器２６２は、駆動電子機器２６１と通信し、コントローラ２７２を含む。コントローラ２７２は、その入力ラインの論理関数である出力ラインを有するデジタル装置であり、その例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルロジックデバイス、特定用途向け集積回路、または他の同様のデバイスが含まれる。コントローラ２７２は、感知データを受信して格納するためのデータサンプリングおよび格納機構と、動作パラメータならびに感知データログを格納するためのデータストレージとを含む。コントローラ２７２は、本明細書に開示されるように、方法ステップ、計算などを実行し、関連データを格納するなど、コンピュータによって実装される様々な機能を実行するように構成される。様々なセンサと通信するために、センサインターフェースは、センサから送信された信号を、プロセッサ２７２によって理解および処理できる信号に変換できるようにする。センサは、有線接続を介してセンサインターフェースに結合することができる。他の実施形態では、それらは無線接続を介してセンサインターフェースに結合することができる。電気モータ１１５のアクティブ動作中、コントローラ２７２は、ＰＷＭ信号を三相ブリッジ２６６に供給して、巻線２３０の各々の端子に所望の駆動電流信号を生成する。コントローラ２７２は、命令インターフェース２７３を介して外部モータ制御命令を受信し、電圧センサ２６９、電流センサ２７０、およびモータ位置センサ１２８の出力信号を受信するための入力を含む。コントローラ２７２のメモリは、電源閾値を含むいくつかの動作変数の値を格納する。

【0045】

電源１６３は、三相ＡＣ電源を備えることができる。電源２６３も、三相ＡＣ電源を備えることができる。あるいはまた、限定するものではないが、一方または両方の電源は、コンデンサまたはバッテリを備えることができる。電源のうちの一方はバッテリを備えていてもよく、他方の電源は、バッテリ電源が完全に充電されていないときに、そのような電源からのエネルギーがバッテリ電源を充電するために使用されるように、共通のＤＣバスを動作させるように構成されてもよい。

【0046】

制御電子機器２６２は、電圧／電流センサ励起・信号調整回路２７４と、モータ位置センサ励起・信号調整回路２７５とを含む。調整回路２７４および２７５は、受信した信号をコントローラと互換性のある形式に変換および増幅する。

【0047】

この実施形態では、モータ１１５は、巻線１３０または巻線２３０のいずれかが故障した場合、またはモータ駆動装置１６０またはモータ駆動装置２６０のいずれかが故障した場合でも動作する能力を備えている。現在の設計は、単一の固定子と回転子を使用しているが、もう一方の巻線が故障した場合でも、一方の巻線を駆動し続けてモータを動作させることができる。この実施形態では、通常動作では、巻線１３０および２３０の両方と、モータ相Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、およびＣ２の６つすべてを利用して、モータ１１５を動作させることができる。モータ巻線または相の故障により、故障したモータ巻線の動作は終了し、モータ１１５は、他の独立した巻線を介して三相モータとして動作する。同様に、モータ駆動装置が故障した場合、故障したモータ駆動装置の動作は終了し、モータ１１５は、他の独立したモータ駆動装置を介して三相モータとして動作する。

【0048】

電気モータシステム１１５は、多くの利点を提供する。例えば、モータ１１５は、単一の要素の故障がモータの動作を妨げないように、二重の冗長性（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ）であり、耐故障性である。この実施形態では、モータの動作を停止するには、少なくとも２つの独立した巻線の故障がなければならない。フォールトトレランスは、回転子の長さの短縮、磁石の共通セット、および固定子アセンブリの複雑さの軽減によって提供される。モータのフォールトトレランスはスケーラブル（拡張可能）であるため、例えば、四重の冗長性が提供され得る。モータの二重巻線間のクロスカップリングは無視できる。モータ性能は、２つの完全に独立した同期したトルクを合計したモータと同等である。

【0049】

本開示は、多くの変更および修正がなすることができることを意図している。したがって、改良された電気モータアセンブリの形態が示され、説明され、多くの代替案が論じられたが、当業者は、以下の特許請求の範囲によって定義され区別されるように、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な追加の変更および修正を行うことができることを容易に理解するであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】