모터 드라이버 및 그 작동방법{MOTOR DRIVER AND A METHOD OF OPERATING THEREOF}

본 발명은 전기모터에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 전기모터용 코일 드라이버 회로에 관한 것이다.

전기모터의 고정자의 일부로서 코일 권선을 갖는 전기모터, 이를테면 스위치드 릴럭턴스(switched reluctance) 모터에 있어서, 그 전기모터는 3상 전원 공급장치에 의해 전원이 투입되고 AC 파형을 상기 코일 권선에 인가하여 상기 모터의 작동을 제어하는 것이 일반적이다. 일부의 전기모터는, 보다 많은 위상을 갖게 생산되고 있지만, 그러한 다중 위상 전기모터를 생산할 때의 중요한 요소는 위상 드라이버 전자 기기의 비용이다. 종래의 모터에서는, (전형적으로, 모터 코일들을 쌍방향으로 구동하도록 H 브릿지 형태로 배치된) 펄스폭 변조(PWM) 전압 제어기가 대형 전원 공급장치에 결합되어, 상기 모터 코일들을 구동하는데 필요한 큰 전압 및 전류가 상기 드라이버 회로의 비용에 상당히 추가할 수 있다. 이에 따라, 다중 코일 드라이버 회로들을 필요로 하는 다중 위상 모터들은, 현대의 기술에 따라 생산하는데 비용이 비싸다.

또한, 종래의 모터는, 보통, 완전한 설계 출력 전력레벨에서 작동할 때 최고의 효율로 작동할 뿐이다. 모터가 감소된 출력 전력레벨에서 작동하게 하기 위해 가변 출력 드라이버를 제공하는 것이 알려져 있지만, 그 모터 효율은 보다 작은 자기장의 덜 효과적인 결합으로 인해 현저하게 감소된다. 따라서, 적당한 효율을 유지하기 위해 상기 모터들은 설계 포인트 근처의 좁은 범위에서 작동되어야 하고, 기계적 기어박스 및 트랜스미션 시스템(심지어 다중 모터를 갖는 일부도)은 보다 폭넓은 범위의 출력레벨에 걸쳐 효율성을 유지하는데 사용되어도 되어야 한다. 이러한 구성은, 비싸고 기계적으로 복잡하다.

제1 국면에서 본, 본 기술은, 전기모터 코일을 구동하기 위한 드라이버 회로를 제공하고, 이 드라이버 회로는, 상기 전기모터 코일에 결합되도록 배치된 축적 커패시터와 입력 노드를 갖는 스위치드 인덕턴스 승압(boost) 전압 컨버터 회로; 및 상기 입력 노드와 상기 축적 커패시터를 갖는 스위치드 인덕턴스 감압(buck) 전압 컨버터 회로를 구비하고, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 인덕턴스와 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 인덕턴스는 상기 입력 노드가 상기 전기모터 코일에 결합될 때 제공되고, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 출력은 상기 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압이고, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 입력은 상기 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압이다.

상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로가 각각 개별적으로 공지되어 있지만, 본 기술의 상기 드라이버 회로는, 특별한 방식으로, 구성하고 그 2개 회로를 조합한다. 먼저, 축적 커패시터는 일반적으로 상기 승압 전압 컨버터의 출력일 경우 제공되고, 둘째로 상기 승압 전압 컨버터의 출력은 상기 감압 전압 컨버터용 입력을 제공한다. 실제로, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 일부를 형성하는 상기 축적 커패시터도, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 일부를 형성하여, 상기 승압 전압 컨버터 회로에 의해 상기 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압은 상기 감압 전압 컨버터 회로용 입력을 제공하도록 구성된다.

놀랍게도, 본 발명자는, 조합된 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 구성이 전기모터 코일의 드라이버 회로의 배경에서 특별한 이점을 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 그 전기모터 코일은 상기 승압 전압 컨버터 회로와 상기 감압 전압 컨버터 회로 양쪽에서의 상기 스위치드 인덕턴스 요소를 제공하고, 이렇게 하여 상기 회로들을 조합하는 것에 의해, 상기 승압 전압 컨버터 회로가 지배할 때는 상기 전기모터 코일을 통해 일 방향으로, 상기 감압 전압 컨버터 회로가 지배할 때는 상기 전기모터 코일을 통해 역방향으로, 스위칭 전류가 흐르게 한다.

이 배치는 각종 이점이 있다. 상기 전기모터 코일의 인덕턴스가 클 경우, 전류 흐름을 변화시키는 데는 큰 전압이 필요하다. 전류 변화의 비율은, 상기 인덕턴스에 의해 나누어진 전압(di/dt=V/L)으로 주어지므로, 일반적으로, 전류 흐름을 빠르게 시작하고 전류 흐름을 빠르게 정지시키기 위해서 고전압을 제공하도록 인덕턴스가 큰 전기모터 코일에 전원이 투입될 때 요구된다. 그렇지만, 본 배치에 의하면, 상기 회로가 승압 전압 컨버터 회로의 작용에 의해 자신의 고전압을 생성하기 때문에, 고전압은 전류 흐름을 시작시키기 위해 단지 초기에 공급되기만 하면 되고, 자체 승압 전압이 전류 흐름을 정지시키기 위해 사용된다. 이에 따라, 통상(종래기술)의 드라이버 회로의 공급전압의 절반만의 제1 근사치가 요구된다. 예를 들면, 150V공급 및 35mH의 전기모터 코일의 구성에서, 그 공급전압은 도통하기 시작하도록 상기 코일에 인가될 수 있다. 그 전압이 상기 코일로부터 없어질 때, 전류는, 에너지가 상기 코일로부터 소모됨에 따라 계속하여 흐를 것이다. 상기 드라이버 회로를 사용하여, 상기 코일로부터 소멸된 이 에너지는, 축적 커패시터에 축적된다. 상기 예에 계속하여서, 이것은 약 300V까지 축적 커패시터를 빠르게 승압하여 그 결과로 얻어진 -150V차이는 상기 코일에서의 전류를 빠르게 차단시킨다. 또한, 그 후, 상기 축적 커패시터에 축적된 상기 승압된 전압은, 상기 코일을 역방향으로 통전시키는데 이용 가능하다. 그리고, 상기 감압 전압 컨버터 회로의 작동은, 상기 전기모터 코일에 이전에 승압된 전압을 인가하고, 그 전류를 원래의 전원 공급장치를 향해 다시 구동시킬 수 있다. 상기 예에 한층 더 계속해서, 약 300V가 150V 전원 공급장치에 150V차이를 부여하고, 빠르게 상기 코일에서의 전류를 끌어올린다. 그것을 차단하기 위해서, 상기 약 300V가 없어져, 접지된다. 따라서, 그후, 상기 코일은 -150V를 보이고, 빠르게 차단한다.

또한, 스위치드 인덕턴스 승압 및 감압 전압 컨버터 회로를 조합시킨 본 드라이버 회로의 배치는, 이 드라이버 회로가 (많은 종래기술의 드라이버 회로가 하는 것처럼) 펄스폭 변조(PWM) 제어기로서 작동하지 않고, 이 때문에 그것이 행하는 스위칭은, 전류가 흘러 스위칭하는 전압이 낮을 때 일어날 수 있어, 상기 드라이버 회로에서의 전력 소모를 작게 한다는 것을 의미한다. 이것의 특별한 결과는, 상기 드라이버 회로를 구성하는 부품을 위한 것이므로, 등급과 허용오차가 상대적으로 낮은 회로 부품으로 구성될 수 있어, 본 드라이버 회로의 전반적인 비용 저감에 기여한다.

상기 드라이버 회로의 일부의 실시예에서, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는, 입력 노드와, 상기 축적 커패시터의 제1 전극을 순방향으로 연결하는 승압 다이오드; 및 승압 신호에 따라 상기 입력 노드를 상기 축적 커패시터의 제2 전극에 연결하도록 배치된 승압 스위치를 구비하고, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는, 상기 축적 커패시터의 제2 전극을 상기 입력 노드에 순방향으로 연결하는 감압 다이오드; 및 감압 신호에 따라 상기 입력 노드를 상기 축적 커패시터의 상기 제1 전극에 연결하도록 배치된 감압 스위치를 구비한다. 이 배치의 대칭성은, (상기 입력 노드를 거쳐) 상기 축적 커패시터를 상기 전기모터 코일에 결합하는 것에 대한 각 방향으로의 제어가 각각의 승압 신호와 감압 신호에 의해 편의상 실시되는, 상기 드라이버 회로의 쌍방향 특성을 지원하는 균형 잡힌 배치를 제공한다.

일부의 실시예에서, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는, 상기 입력 노드를 상기 승압 스위치의 제1 연결부에 순방향으로 연결하는 제1 승압 회로 다이오드를 더 구비한다. 이렇게 하여 상기 전기모터 코일로부터의 입력 모드를 상기 승압 스위치의 제1 연결부에 연결하는 다이오드를 제공하는 것은, 특히, 상기 감압 전압 컨버터 회로와 상기 승압 스위치를 절연시켜서 상기 승압 스위치를 위한 보호레벨을 제공하여, 상기 감압 전압 컨버터 회로의 작동에 의한 상기 승압 스위치에 손상시킬 위험이 크게 감소된다. 게다가, 이 다이오드의 제공으로, 본 회로에서의 "링잉(ringing)"(즉, 전류 발진)의 발생을 크게 감소시킨다. 이 요인들 때문에, 상기 승압 스위치의 고유한 탄성은 감소될 수 있다, 즉 상기 승압 스위치는 보다 작고, 약하여 값싼 부품으로 구성될 수 있어서, 상기 드라이버 회로의 전반적인 비용을 감소시킨다.

일부의 실시예에서, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는, 상기 축적 커패시터의 상기 제2 전극을 상기 승압 스위치의 제1 연결부에 순방향으로 연결하는 제2 승압 회로 다이오드를 더 구비한다. 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로에서의 상기와 같은 제2 다이오드의 제공은, 상기 감압 전압 컨버터 회로가 작동할 때 상기 드라이버 회로에서 일어날 수도 있는 역전류에 대해 상기 승압 스위치를 위한 추가의 보호레벨을 제공할 수 있다.

일부의 실시예에서, 상기 승압 스위치는 N형 전계효과 트랜지스터다. 본 드라이버 회로의 구성은, 상기 승압 스위치가, 보다 비싸고, 보다 대형의 소자, 이를테면 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)라기보다는, 상대적으로 작은 스위칭 소자, 이를테면 전계효과 트랜지스터로 구성되는 것이 특히 적절하다. 실제로, 일부의 실시예에서, 상기 승압 스위치는, N형 MOSFET로 구성되어도 된다. 종래기술의 전기모터 코일 드라이버 회로와 대조하여, 본 기술에 의해, 상기 드라이버 회로는 그러한 상대적으로 약한 부품에 의해 스위칭될 수 있다.

일부의 실시예에서, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는, 상기 감압 스위치의 제1 연결부를 상기 입력 노드에 순방향으로 연결하는 제1 감압 회로 다이오드를 더 구비한다. 상술한 제1 승압 회로 다이오드와 마찬가지로, 이 제1 감압 회로 다이오드는, 상기 승압 전압 컨버터 회로가 작동할 때 역전류로부터 상기 감압 스위치를 보호하고 한층 더 상기 드라이버 회로내에서의 링잉을 방지한다.

일부의 실시예에서, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는, 상기 축적 커패시터의 상기 제1 전극을 상기 감압 스위치의 제2 연결부에 순방향으로 연결하는 제2 감압 회로 다이오드를 더 구비한다. 이 제2 감압 스위치 회로 다이오드의 제공은, 상기 드라이버 회로의 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로에서의 링잉을 한층 방지한다.

일부의 실시예에서, 상기 감압 스위치는, P형 전계효과 트랜지스터다. N형 전계효과 트랜지스터로 상기 승압 스위치를 구성할 가능성에 대한 상기 언급과 마찬가지로, 본 드라이버 회로의 구성은, 상기 감압 스위치가 IGBT라기보다는 상대적으로 작은 스위칭 소자, 이를테면 전계효과 트랜지스터로 구성되는 것이 특히 적절하다. 일부의 실시예에서, 상기 감압 스위치는 P형 MOSFET로 구성되어도 된다.

일부의 실시예에서, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는, 상기 감압 신호를 접지에 대해 기준으로 삼고, 상기 축적 커패시터의 상기 제1 전극에서의 전압으로 기준이 되는 게이트 전압을 상기 감압 스위치의 게이트에서 제공하도록 구성된, 기준회로를 더 구비한다. 상기 승압 전압 컨버터 회로와 상기 감압 전압 컨버터 회로의 작용에 의해 상기 축적 커패시터가 충방전됨에 따라 상기 축적 커패시터의 제1 전극의 전압이 상당한 범위에 걸쳐 달라지는 전위가 있다면, 그 기준회로를 제공하는 것이 이로워서, 상기 (예를 들면, P형 전계효과 트랜지스터) 감압 스위치의 게이트 전압은, 축적 커패시터가 겪는 전압 범위보다 상당히 좁을 가능성이 있는 상기 감압 스위치의 고유한 전압 범위 허용오차에도 불구하고 상기 축적 커패시터의 전압에 대해 적절하게 설정될 수 있기 때문에, 상기 감압 스위치는 상기 감압신호가 일어나야 하는 것을 가리킬 때 정확히 스위칭할 수 있다.

일부의 실시예에서, 상기 기준회로는 상기 감압 스위치의 게이트에 결합된 제1 및 제2 저항 경로를 제공하도록 배치된 분압기를 구비하고, 상기 제1 저항 경로는 상기 축적 커패시터의 상기 제1 전극을 상기 감압 스위치의 상기 게이트에 연결하고, 상기 제2 저항 경로는 상기 감압 스위치의 상기 게이트를 상기 감압신호에 따라 상기 접지에 연결한다. 이에 따라, 이러한 상기 제1 및 제2 저항 경로의 구성은, 상기 감압 스위치의 상기 게이트가 상기 제1 및 제2 저항 경로가 만나는 포인트에서 제공된 전압부분에 결합되어서, 상기 제1 및 제2 저항 경로의 저항의 적절한 설정으로 상기 감압 스위치의 상기 게이트가 상기 감압신호에 따라 적절하게 스위칭하도록 제어될 수 있는 배치를 제공한다.

일부의 실시예에서, 상기 제2 저항 경로는, 상기 제2 저항 경로를 상기 감압신호에 따라 상기 접지에 연결하도록 배치된 N형 전계효과 트랜지스터를 구비한다. 따라서, 상기 감압 전압 컨버터 회로에서의 그 제2 트랜지스터에 의해, 상기 감압신호는 상대적으로 저전압 디지털 신호로서 제공될 수 있어서, 상기 감압 스위치가, 보다 큰 전압을 처리할 수도 있는 상기 축적 커패시터에 결합되어 작동하게 한다.

일부의 실시예에서, 상기 제1 저항 경로는, 상기 축적 커패시터의 상기 제1 전극을 상기 감압 스위치의 상기 게이트에 순방향으로 연결하는 제3 감압 회로 다이오드를 구비한다. 이 제3 감압 회로 다이오드는, 상술한 제2 감압 회로 다이오드와 관련되어 설치될 수 있어, 상기 축적 커패시터의 제1 전극이 상기 감압 스위치의 제2 연결부(예를 들면, 소스 연결부)와, 병렬 다이오드에 의해 상기 감압 스위치의 상기 게이트 연결부에, 결합된다. 상기 제3 감압 회로 다이오드는, 상기 제2 감압 회로 다이오드와 동일한 구성을 갖도록 구성될 수 있고, 그 결과 전압 및 온도 변동은 이들 2개의 다이오드의 병렬 응답에 의해 보상될 수 있다.

일부의 실시예에서, 상기 드라이버 회로는, 상기 감압 스위치용 게이트-소스 연결부를 제공하는 제1 감압 회로 커패시터를 더 구비한다. 이 커패시터의 제공은, 특히, 상기 감압 스위치의 원하지 않는 스위칭의 원인될 수 있는 노이즈를 억제함으로써, 상기 감압 스위치의 작동을 안정화시킬 수 있다.

일부의 실시예에서, 상기 제1 저항 경로는, 상기 제1 저항 경로의 적어도 일부와 병렬로 제2 감압 회로 커패시터를 더 구비한다. 이 제2 감압 회로 커패시터는, 상기 회로에서의 노이즈를 한층 더 억제할 수 있고, 특히, 전압 및 온도 변동에 대해 그들 각각의 경로상의 동일한 보상이 가능한 상기 제1 감압 회로 커패시터와 유사한 구성을 갖도록 구성되어도 된다.

일부의 실시예에서, 상기 드라이버 회로는, 상기 승압신호와 감압신호를 제공하도록 구성된 제어회로를 더 구비하고, 상기 제어회로는 상기 전기모터 코일에서 전류 흐름이 거의 제로일 때 상기 승압신호 또는 상기 감압신호의 어서션(assertion)을 시작하도록 구성된다. 상기 전류 흐름이 거의 제로일 때 스위칭이 일어나도록 상기 드라이버 회로를 구성하면, 상기 드라이버 회로의 부품, 특히 상기 승압 및 감압 스위치를 상대적으로 "경량"(즉, 약하여 값싼) 디바이스들로 한층 더 제공할 수 있다.

일부의 실시예에서, 상기 제어회로는, 상호 배타적으로 상기 승압신호와 상기 감압신호를 어서트하도록 구성된다. 이것은, 상기 드라이버 회로의 부품에 대한 추가의 보호레벨을 제공할 수 있어서, 상기 스위치드 인덕션 승압 전압 컨버터 회로와 상기 스위치드 인덕션 감압 전압 컨버터 회로 중 한쪽만이 임의의 주어진 시간에 작동하고, (특히 전류 구동 방향에 대해) 그 2개간의 충돌을 피한다.

일부의 실시예에서, 상기 제어회로는, 상기 승압신호와 상기 감압신호 각각을 단일 연속펄스로서 어서트하도록 구성된다. 이에 따라 이 신호들을 제공하는 상기 제어회로는 디지털 제어 디바이스의 상대적으로 단순한 구성으로 제공할 수 있다.

제2 국면에서 본, 본 기술은, 스위치드 릴럭턴스 전기모터의 적어도 2개의 전기모터 코일을 구동하기 위한 드라이버 보드를 제공하되, 이 드라이버 보드는, 상기 적어도 2개의 전기모터 코일의 제1 전기모터 코일을 구동하기 위한 상기 제1 국면에 따른 제1 드라이버 회로; 및 상기 적어도 2개의 전기모터 코일의 제2 전기모터 코일을 구동하기 위한 상기 제1 국면에 따른 제2 드라이버 회로를 구비하고, 상기 제1 드라이버 회로와 상기 제2 드라이버 회로는, 공동 전원 공급장치에 의해 전원이 투입된다. 공동 전원 공급장치에 의해 전원이 투입된 단일 드라이버 보드상에 2개의 드라이버 회로를 같은 장소에 배치하면, 특히 상기 제1 및 제2 드라이버 회로에 의해 구동된 상기 제1 및 제2 전기모터 코일이 서로에 대해 동작 위상들이 반대에 있도록 배치될 때, 특별한 이점을 가져, 상기 공동 전원 공급장치에 대한 하나의 드라이버에서의 전류 흐름이 상기 공동 전원 공급장치에 대한 상기 제2 드라이버 회로에서의 전류 흐름에 반대이므로 그 공급상의 네트(net) 전류 인출이 상당히 감소될 수 있는 것은, 다수의 전류 흐름이 상기 제1 드라이버 회로와 상기 제2 드라이버 회로 사이에 있고 상기 드라이버 보드의 온 또는 오프를 할 수 없기 때문이다.

일부의 실시예에서, 상기 드라이버 보드는, 상기 제1 전기모터 코일이 제1 극성의 전류로 충전되고 상기 제2 전기모터 코일이 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성의 전류로 충전되는 제1 작동 스테이지; 상기 제1 전기모터 코일이 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전되고 상기 제2 전기모터 코일이 상기 공동 전원 공급장치에 방전되는 제2 작동 스테이지; 상기 제1 전기모터 코일이 상기 제2 극성의 전류로 충전되고 상기 제2 전기모터 코일이 상기 제1 극성의 전류로 충전되는 제3 작동 스테이지; 및 상기 제1 전기모터 코일이 상기 공동 전원 공급장치에 방전되고 상기 제2 전기모터 코일이 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전되는 제4 작동 스테이지로 이루어진 4개의 작동 스테이지에서 상기 드라이버 보드를 작동하도록 구성된 제어회로를 더 구비한다. 이에 따라, 이렇게 각 드라이버 회로의 작동을 조정함으로써, 상기 제1 및 제2 드라이버 회로에 의해 유도된 우세 전류 흐름이 조정되어, 그 우세 전류 흐름은 상기 공동 전원 공급장치에 대해서가 아닌 상기 제1 드라이버 회로와 상기 제2 드라이버 회로 사이에 있다. 예를 들면, 1A의 전류가 상기 전원 공급장치로부터 한쪽의 드라이버 회로로 나오는 구성에 있어서, 다른 쪽의 드라이버 회로는, 0.75A의 전류를 상기 전원 공급장치에 동시에 되돌리는 중일 수도 있다. 이 때문에, 상기 전원 공급장치상의 네트 인출은 단지 0.25A의 전류일 뿐이고, 그들 각각의 모터 코일에 대한 상기 제1 드라이버 회로와 상기 제2 드라이버 회로의 (작동의 위상면에서) 대향하는 구성에 의해, 각각의 모터 코일에서는 1.75A의 전류가 흘러 자기장(따라서 상기 전기모터의 출력 토크)을 발생한다. 특히, 상기 코일 에너지가 상기 전류의 제곱에 비례하므로, 이는 상기 전원 공급장치로부터 인출된 것보다 상기 모터 코일들에 전달된 에너지가 49배(1.75 ² /0.25 ² =49) 많은 에너지를 부여한다. 다소 반직관적이지만, 이러한 추가의 에너지는 상기 모터의 코일들이나 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 이전에 축적되어 있었고, 본 기술에서 제공한 상기 드라이버 회로를 통해, 이것이, 상기 전원 공급장치로부터 상기 모터 코일에 "새로운" 에너지를 각각의 위상의 각 사이클에서 제공하는 것이라기보다는, 상기 모터 코일과 축적회로와의 사이에서 효율적으로 전후로 이동할 수 있게 된다는 것을 기억해야 한다.

일부의 실시예에서, 상기 드라이버 보드는, 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터의 6개의 전기모터 코일을 구동하도록 구성되고, 각각 상기 6개의 전기모터 코일의 각각의 전기모터 코일을 구동하기 위한 상기 제1 국면에 따른 6개의 각각의 드라이버 회로를 구비하고, 상기 제어회로는 3쌍으로 상기 6개의 드라이버 회로를 구동하도록 구성되고, 상기 제1 드라이버 회로는 제4 드라이버 회로와 쌍으로 되고, 상기 제2 드라이버 회로는 제5 드라이버 회로와 쌍으로 되며, 제3 드라이버 회로는 제6 드라이버 회로와 쌍으로 되고, 드라이버 회로의 쌍마다, 상기 제어회로는, 동시에, 그 쌍의 한쪽의 드라이버 회로의 승압신호를 그 쌍의 다른 쪽의 드라이버 회로의 감압신호와 함께 어서트(assert) 하도록 구성된다. 이렇게 한쪽의 드라이버 보드상의 6개의 각각의 드라이버 회로를 공동 배치하는 것은, 3쌍의 드라이버 회로간의 조정을 용이하게 하고, 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터에서 6개의 인접한 전기모터 코일을 구동하는데 특히 유용하다. 6개의 인접한 전기모터 코일은, 예를 들면, 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터가, 고정자 치(teeth) 대 회전자 치의 비율이 3:2이도록 구성될 때 의미를 가질 수 있어, (각각의 코일이 감긴) 6개의 인접한 고정자 치에 대해서, 단지 2개만이, 상기 고정자에서 상기 회전자의 임의의 주어진 방위로 회전자 치와 정렬된다. 따라서, 이들 6개의 인접한 고정자 치의 코일들에 대해, 정확히 그들 중 2개는, 임의의 한 번에 전력을 필요로 하고, 게다가 이들은 (한쪽의 코일을 구동하는) 한쪽의 채널이 상기 전원 공급장치로부터 전류를 끌어당기고 있는 중일 때, (다른 쪽의 코일을 구동하는) 다른 쪽의 채널이 전류를 역으로 제공하고 있고, 네트 효과가, 상기 제공하는 채널로부터의 에너지가, 상기 사이클상의 수 퍼센트의 전류 손실을 회복하는데 필요한 것보다 많은 에너지를 필요로 하는 상기 전원 공급장치를 이용하지 않고 (동일한 드라이버 보드 상의) 상기 끌어당기고 있는 채널에 직접 진행되는, 효과이도록 배치될 수 있다.

일부의 실시예에서, 상기 제어회로는, 드라이버 회로의 각 쌍을 선택적으로 사용 금지하도록 구성된다. 상기 전기코일 모터가 그 드라이버 회로의 모든 3쌍이 사용 가능한 상태로 아주 강력하게 작동하지만, 그 전기모터에 대해 가동할 준비가 갖춰진 모든 3쌍이 작동할 필요가 없고, 이 때문에, 상기 전기모터는 이렇게 하여 상기 드라이버 회로의 쌍 중 적어도 하나가 사용 금지될 때 저전력 구성으로 작동될 수 있다.

제3 국면에서 본, 본 기술은, 상기 제2 국면에 따른 4개의 드라이버 보드로 이루어진 스위치드 릴럭턴스 전기모터 드라이버 장치를 제공하되, 이 장치는, 서로와 상관없이 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터의 24개의 전기모터 코일을 구동하도록 구성되고, 또한, 적어도 6개의 동작 위상 사이클 중 선택된 위상에 대해 상기 24개의 전기모터 코일 각각을 구동하도록 구성된다.

일부의 실시예에서, 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터 드라이버 장치는, 각 드라이버 보드를 선택적으로 사용 금지하도록 구성된다. 따라서, 각 드라이버 보드는, 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터의 24개의 전기모터 코일들 중 6개를 구동하도록 구성되고, 이렇게 하여, 예를 들면 상기 전기모터의 사분면에 해당할 수도 있다. 따라서, 상기 전기모터의 각 사분면은, 저전력 구성에서 상기 전기모터를 작동시키기 위해 선택적으로 스위치 오프되어도 된다.

일부의 실시예에서, 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터 드라이버 장치는, 상기 제2 국면에 따르고, 적어도 6개의 동작 위상 사이클에서 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터의 48개의 전기모터 코일들을 구동하도록 구성된, 8개의 드라이버 보드를 구비하고, 전기모터 코일들의 쌍들은 상기 적어도 6개의 위상 사이클의 동일한 위상으로 구동된다. 예를 들면, 상기 전기모터는, 상기 전기모터의 종방향 길이를 2개의 부분으로 분할하는 2개의 별개의 고정자부를 갖도록 구성되어도 된다. 이와 같이, 본 기술에 의하면, 상기 48개의 전기모터 코일의 각각은, 개별적으로 제어 및 구동될 수 있었지만, 일부의 실시예에서, 상기 2개의 고정자부는 서로 병렬로 구동되도록 구성되어, 상기 위상 사이클의 동일한 위상이 2개의 전기모터 코일에, 즉 한쪽이 각 고정자부에 인가된다.

제4 국면에서 본, 본 기술은, 전기모터 코일을 구동하는 드라이버 회로의 작동 방법을 제공하고, 이 방법은, 상기 전기모터 코일을 전원으로부터의 제1 극성의 전류로 충전하는 단계; 상기 전기모터 코일을 상기 드라이버 회로의 축적 커패시터에 방전하는 단계; 상기 전기모터 코일을 상기 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 상기 제1 극성과 반대의 제2 극성의 전류로 충전하는 단계; 및 상기 전기모터 코일을 상기 전원에 방전하는 단계를 포함한다.

제5 국면에서 본, 본 기술은, 전기모터 코일을 구동하는 드라이버 회로를 제공하고, 이 드라이버 회로는, 상기 전기모터 코일을 전원으로부터의 제1 극성의 전류로 충전하는 수단; 상기 전기모터 코일을 상기 드라이버 회로의 축적 커패시터에 방전하는 수단; 상기 전기모터 코일을 상기 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 상기 제1 극성과 반대의 제2 극성의 전류로 충전하는 수단; 및 상기 전기모터 코일을 상기 전원에 방전하는 수단을 구비한다.

제6 국면에서 본, 본 기술은, 복수의 회전자 치로 이루어진 회전자부와, 각 고정자 치가 각각의 코일로 감겨진 적어도 12개의 고정자 치로 이루어진 고정자부를 구비하는 스위치드 릴럭턴스 전기모터; 및 상기 스위치드 릴럭턴스 전기모터의 상기 코일들 중 전기모터 코일을 구동하는 모터 드라이버 회로를 구비한, 장치를 제공하고, 상기 모터 드라이버 회로는, 상기 전기모터 코일에 결합되도록 배치된 축적 커패시터와 입력노드로 이루어진 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로; 및 상기 입력노드와 상기 축적 커패시터로 이루어진 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 구비하고, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 인덕턴스와 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 인덕턴스는 상기 입력노드가 상기 전기모터 코일에 결합될 때 제공되고, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 출력이 상기 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압이고, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 입력이 상기 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 상기 전압이다.

본 발명을, 아래의 첨부도면에 도시된 것과 같은 본 발명의 실시예들을 참조하여 예시로만 한층 더 설명하겠다:
도 1은 일 실시예에서 2개의 고정자부를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터를 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 일 실시예에서 코일 드라이버 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 3은 도 2의 회로에서 승압신호와 감압신호를 사용하여 고정자 코일 전류에 변동을 일으키는 것을 도시한 것이고,
도 4는 일 실시예에서 2개의 코일 드라이버 회로의 4위상 동작과 그 결과로 얻어진 전류 흐름을 도시한 것이고,
도 5a는 일 실시예에서 드라이버 회로의 일부를 구성하는 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 5b는 일 실시예에서 드라이버 회로의 일부를 구성하는 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 일 실시예에서 드라이버 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 7은 일 실시예에서 16개의 회전자 치와 24개의 고정자 치를 갖는 스위치드 릴럭턴스 전기모터의 단부 도면을 도시한 것이고,
도 8은 일 실시예에서 6개의 고정자 코일들로 이루어진 군의 6스테이지 제어 동작을 도시한 것이고,
도 9는 단방향 전류만을 제공하는 구성과 비교하여 일 실시예의 쌍방향 코일 드라이버 회로에 의해 전원이 투입된 스위치드 릴럭턴스 모터의 자기장 밀도의 시뮬레이션을 도시한 것이고,
도 10a는 일 실시예에서 전기모터에서 상기 고정자에 대한 상기 회전자의 회전위치 정보를 제공하는 3개의 광학 센서의 배치를 개략적으로 도시한 것이고,
도 10b는 도 10a에 도시된 상기 3개의 광학 센서의 6개의 가능한 광학 센서 출력의 세트를 도시한 것이고,
도 11a 및 11b는 2개의 실시예의 모터 코일에서 자기장 극성이 어떻게 반전되는지의 2개의 예를 개략적으로 도시한 것이고,
도 12는 일 실시예에서 6개의 전기모터 코일 드라이버 회로로 이루어진 드라이버 보드를 개략적으로 도시한 것이고,
도 13은 일 실시예에서 도 12에 도시된 것처럼 8개의 드라이버 보드로 이루어진 스위치드 릴럭턴스 전기모터 드라이버 장치를 개략적으로 도시한 것이고,
도 14는 일 실시예의 방법에서 취해진 일련의 단계들을 개략적으로 도시한 것이고,
도 15는 차량의 휠에 전원을 투입하는데 사용된 일 실시예의 모터 시스템을 개략적으로 도시한 것이고,
도 16은 모터 시스템이 자동차의 브레이크 디스크의 구성에 의해 제공된 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1은 일 실시예에서 스위치드 릴럭턴스 전기모터 시스템(10)을 개략적으로 도시한 것이다. 그 전기모터는, 2개의 고정자부(14, 16)내에서 회전하도록 구성된 회전자부(12)를 구비한다. 이 회전자부는, 방사상으로 외향으로 연장되고 상기 고정자부 14와 16 양쪽을 통해 상기 회전자부의 길이를 따라 움직이는 종방향 스파인(spine)들을 구성하는 16개의 회전자 치를 갖도록 구성된다. 각 고정자부는, 내향으로 연장되고 또한 각 고정자부의 길이를 따라 움직이는 종방향 스파인들을 구성하는 24개의 고정자 치를 갖도록 구성된다. 각 고정자 치에는, 다수의 턴(turn)-이 경우에는 약 2백 턴으로 이루어진 코일이 감겨 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 상기 고정자 치 코일들에 전원을 투입하여서 발생된 자기장은 상기 모터가 상기 회전자상의 자기장들의 작용에 의해 회전되게 하므로, 상기 회전자 치상에 코일들이 없다.

상기 전기모터 시스템(10)은, 상기 연관된 제어회로(22)에 의해 제어되도록 구성된 고정자 코일 드라이버 회로(20)를 더 구비한다. 전원 공급장치(24)는, 상기 고정자 코일 드라이버 회로와 상기 모터의 고정자 코일들에 모두 결합된다. 이 때문에, 상기 고정자 코일들과 상기 전원 공급장치(24)간에, 또한 상기 고정자 코일들과 상기 고정자 코일 드라이버 회로(20)간에 모두 전류 흐름이 있을 수 있다. 이러한 배치의 의미는, 또 다른 도면의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 2는 단일 고정자 코일과 연관된 상기 고정자 코일 드라이버 회로의 주요 부품을 개략적으로 도시한 것이다. 본질적으로, 도 2에 도시된 상기 회로는, 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 조합이다. 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는 상기 승압 다이오드(30)와 상기 승압 스위치(32)를 구비하고, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는 상기 감압 다이오드(34)와 상기 감압 스위치(36)를 구비한다. 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는, 상기 축적 커패시터(38)를 공유한다. 또한, 각각은 상기 입력노드(44)를 거쳐, 본 회로와 상기 전원 공급장치(42)에 의해 구동된 고정자 코일(40)에 접속된다. 상기 승압 스위치(32)와 상기 감압 스위치(36)용 제어신호들, 즉 상기 승압신호와 상기 감압신호 각각은, (여기서는 도 1에 도시된 것처럼 동일한 제어회로(22)로 표현된) 상기 제어회로에 의해 발생된다.

동작상, 도 2의 상기 실시예의 승압신호와 감압신호는 상호 배타적으로 상기 제어회로(22)에 의해 어서트되어 상기 고정자 코일(40)에 전원이 투입되게 되고, 게다가 쌍방향으로 구동되게 되고, 이때, 전류를, ("승압" 작동 동안에) 상기 고정자 코일을 통해 일 방향으로 흐르게 하고 나서 ("감압" 작동 동안에) 상기 고정자 코일을 통해 다른 방향으로 흐르게 한다. 상기 승압신호를 어서트하여 상기 승압 스위치(32)가 닫히게(도통하게) 함으로써, 상기 전원 공급장치(42)에서 제공한 공급 전압이 상기 고정자 코일(40)에 인가되게 한다. 상기 승압신호는, 상기 고정자 코일에서의 전류 흐름이 상기 모터의 작동 동안 상기 필요한 자기장을 발생중일 때까지 적절한 기간에 어서트된다. 상기 승압신호가 스위치 오프될 때, 즉 상기 승압 스위치(32)가 열리면, 에너지가 상기 코일로부터 소모되므로 (상기 승압 다이오드(30)를 거쳐) 전류가 계속 흐른다. 상기 고정자 코일(40)로부터 소모된 이 에너지는, 상기 축적 커패시터(38)를 충전하여서 축적된다. 이것은, 상기 코일에서의 전류를 차단하는 정전형 전압으로 상기 축적 커패시터를 빠르게 승압시킨다.

그리고, 축적 커패시터(38)에 축적된 이 "승압된 전압"은, 역방향으로 상기 고정자 코일(40)을 통전시키는데 이용 가능하다. 이것이 필요하면, 상기 감압신호가 어서트되어 상기 감압 스위치(36)가 닫히게(도통하게) 하고, 이전에 승압된 전압은 상기 승압 위상과 역방향으로 상기 고정자 코일(40)에 (감압 다이오드 34를 거쳐) 인가될 수 있다.

도 3은, 상기 고정자 코일 전류를 먼저 상기 승압신호의 어서션에 의한 일(예를 들면, 포지티브) 방향으로 구동시킨 후, 상기 고정자 코일 전류를 상기 감압신호의 어서션에 의한 타(예를 들면, 네가티브) 방향으로 구동시키는, 도 2에 도시된 상기 회로의 순환 동작을 도시한 것이다. 상기 감압신호의 어서션은 상기 고정자 코일 전류가 0으로 떨어질 때까지 일어나지 않는다는 것을 주목한다. 이것이 의미하는 것은, 상기 드라이버 회로에 있어서 전압들은 전류가 낮을 때 스위칭되고, 전류들은 전압이 낮을 때 스위칭되어, 그 스위칭 디바이스에서의 전력 소모를 아주 작게 한다는 것이다. 도 5a, 5b 및 도 6에 도시된 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하는 것처럼, 이것은, 비교적 경량의 스위치들(예를 들면, 보다 값비싼 IGBT들 대신에, MOSFET들)이 상기 회로에서의 스위치들로서 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

전기모터 고정자 코일들을 구동하는 것에 대한 본 기술의 특별한 이점을, 일 실시예에서 2개의 고정자 코일이 구동되는 4위상 처리를 도시하는 도 4로부터 알 수 있다. 2개의 고정자 코일은, 각각, 공동(DC) 전원 공급장치와 그들 자신의 각각의 코일 드라이버 회로에 결합된다.

제1 위상에서는, 모터 코일 양쪽이 충전되지만, 반대의 방향으로 충전된다. 제1 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치로부터의 제1 극성의 전류로 충전되고, 제2 모터 코일은 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 제2(반대의) 극성의 전류로 충전된다. 도면에 주어진 예에서, 상기 전원 공급장치로부터의 1.6A가 상기 제1 코일에 제공되고, 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터 얻어지는 1.3A가 상기 제2 코일을 거쳐 상기 전원 공급장치에 복귀된다. 그 결과, 네트 0.3A 공급 부하의 경우, 2.9A에 대응한 총 코일 램프 업(ramp up)이 이루어진다.

제2 위상에서는, 모터 코일 양쪽이 방전되고, 다시 반대의 방향으로 방전된다. 제1 모터 코일은 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전되고, 상기 제2 전기모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치에 방전된다. 본 도면에 주어진 예에서, 1.6A가 상기 제1 코일로부터 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 통과되고, 1.3A가 상기 전원 공급장치에 복귀되어 상기 제2 코일로부터 얻어진다. 그 결과, -1.3A에서 0으로 떨어지는 네트 공급 부하의 경우, 2.9A의 총 코일 램프 다운(ramp down)이 이루어진다.

제3 위상에서는, 모터 코일 양쪽이 다시 충전되고, 반대의 방향으로 상기 제1 위상에서 충전된다. 제1 모터 코일은 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 상기 제2 극성의 전류로 충전되고, 상기 제2 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치로부터 상기 제1 극성의 전류로 충전된다. 본 도면에 주어진 예에서, 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터 얻어지는 1.3A가 상기 제1 코일을 거쳐 상기 전원 공급장치에 복귀되고, 상기 전원 공급장치로부터의 1.6A가 상기 제2 코일에 제공된다. 그 결과, 네트 0.3A의 공급 부하의 경우, 2.9A에 대응한 총 코일 램프 업이 이루어진다.

끝으로, 제4 위상에서는, 모터 코일 양쪽이 다시 방전된다. 상기 제1 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치에 방전되고, 상기 제2 전기모터 코일은 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전된다. 본 도면에 주어진 예에서, 1.3A가 상기 전원 공급장치에 복귀되어 상기 제1 코일로부터 얻어지고, 또한 1.6A가 상기 제2 코일로부터 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 통과된다. 그 결과, -1.3A에서 0으로 떨어지는 네트 공급 부하의 경우, 2.9A의 총 코일 램프 다운이 이루어진다.

이제, 일 실시예에서의 드라이버 회로의 구성의 보다 많은 상세를 도 5a, 5b 및 도 6을 참조하여 설명한다. 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는 도 5a에서 따로따로 표현되고, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는 도 5b에서 따로따로 표현되고, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로 양쪽을 갖는 상기 조합된 드라이버 회로는 도 6에 도시되어 있다.

도 5a의 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로에 있어서, 상기 승압 스위치는 상기 NMOS(50)에 의해 구성되고, 상기 축적 커패시터(CSTORE)는 33μF 커패시터(52)에 의해 구성된다. 또한, 상기 승압 다이오드D1(54)에 추가하여, 본 실시예에서는 2개의 추가의 다이오드 D2(56)와 D3(58)이 제공된다는 것을 주목한다. 상기 승압 전압 컨버터 회로는 상기 고정자 코일(60)과 상기 150V DC 전원 공급장치(62)에 결합된다.

도 5b의 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로에서는, 상기 축적 커패시터(CSTORE)가 도 5a에 도시된 것과 같은 동일한 33μF 커패시터(52)이다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 도 5a 및 5b에 라벨이 붙여진 것처럼, 상기 커패시터(52)에 걸쳐 생긴 전압은, 도 5a의 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 출력으로서 도시될 수 있고 도 5b의 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 입력으로서 도시될 수 있다. 또한, 상기 감압 전압 컨버터 회로는 상기 고정자 코일(60)과 상기 150V DC 전원 공급장치(62)에 결합된다. 도 5b에 도시된 실시예에서, 상기 감압 스위치는, 상기 PMOS(64)에 의해 구성된다. 상기 감압 다이오드 66(D4)에 추가하여, 본 실시예에서는 2개의 추가의 다이오드 68 및 70(D5 및 D6)이 설치되어 있다. 끝으로, 도 5b의 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로도, 상기 감압 스위치(PMOS 64)의 게이트에 결합된 기준회로를 구비한다. 이 기준회로는, NMOS(72), 레지스터(74, 76, 78)(R7, R8 및 R9), 커패시터(80, 82)(C2 및 C3) 및 다이오드(84)(D7)로 구성된다.

이제, 도 6을 참조하여, 본 실시예에 있어서 풀 드라이버 회로의 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 조합된 구성으로 도시하는 구성에 대한 보다 상세 내용을 설명한다. 도 6의 드라이버 회로의 부품들이 도 5a 및 5b에 도시된 부품들과 같은 참조번호인 것은, 이 후자의 별도의 표시는 상기 풀 드라이버 회로의 각 부품이 속하는 각각의 부분을 강조하기 위해 별도로 도시되어야만 하기 때문이다.

본 실시예에서 설치된 각종 추가의 다이오드들(즉, 도 2에 도시된 상기 승압 다이오드와 감압 다이오드에 더하여)은 다용도이지만, 그 다이오드들이 작동하는 전반적으로 특별한 역할은, 모터 코일의 사이즈와 그 모터에 필요한 공급전압(예를 들면, 35mH 코일 및 150V DC 전원 공급장치)에도 불구하고, 중요한 스위칭 디바이스들(승압 스위치 50 및 감압 스위치 64)이 (이를테면, 보다 많이 비싼 IGBT 디바이스들 대신에) 매우 싼 MOSFET 디바이스들로 구성되는 것을 가능하게 하기 위함이다. 이러한 종류의 구성을 갖는 모터의 작동과 연관된 큰 EMF와 신속한 전압 변화는, (오프라고 가정될 때 그들이 턴 온되는) 전압과 게이트스텝의 손실을 일으킬 가능성이 있어서, 이 다이오드들은, 본 회로 전체에 걸쳐 사용되어 상기 스위치들을 보호하는 전력 차단을 제공한다. 또한, 이 다이오드들은, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 분리하는 역할을 하여, 한쪽의 작동이 다른 쪽의 부품들에 대한 손상 위험이 없다. 예를 들면, 상기 감압 전압 컨버터 회로에서 PMOS(64)의 양쪽에 배치된 다이오드 68과 70(D5와 D6)의 조합은, 상기 코일로부터 방전하는 전류 흐름의 전력이, 상기 드라이버 회로의 "승압" 작동 모드 동안에 그 PMOS를 온 및 오프시키는 것을 방지한다(그래서, 그 승압 모드의 정확한 작동에 악영향을 주고 상기 감압 전압 컨버터 회로의 이 나머지 부품들에 대한 손상 위험이 있다).

상기 트랜지스터(64)가 (보다 싼 NMOS가 아니라) PMOS 디바이스로서 구성되는 것은, 상기 "감압" 작동 모드에서 상기 인덕턴스(코일)를 통해 상기 전원 공급장치에 감압시킬 때, 상기 인덕터(고정자 코일(60))가, 상기 감압 다이오드(66)를 통해 전류를 끌어당겨, 거기에서 스위치가 한쪽의 다이오드에 대해 저하되어 접지 아래로 저하된다는 것 때문이라는 것을 주목한다. 이것이 트랜지스터(64)용 PMOS를 사용할 때 작동되는 것은, 단지 그 드레인상에서 약간 더 저하를 추가하기 때문이다. NMOS 디바이스는, 원리상, 사용될 수 있었지만, 상술한 (그 NMOS 디바이스의 소스에 있을) 접지 아래까지 아래로 끌어당겨지기 때문에 접지 아래 레벨로 그것의 게이트 전압을 제공하는데 추가의 회로를 필요로 하는 것은, 그렇지 않으면, 상기 인덕터(고정자 코일(60))가 방전중일 때 턴 오프될 수 없었기 때문이다.

추가로, 상기 회로에서의 상기 다이오드들은, 큰 인덕터로부터 큰 커패시터를 구동할 때 강하게 일어나는 발진(링잉)을 정류하는 정류 기능을 제공한다.

상기 커패시터(80, 82)(C2, C3)는, 상기 감압 스위치(PMOS 64)의 게이트의 스위칭의 안정성에 영향을 줄 수 있는 상기 회로에서의 노이즈를 억제하도록 구성되고, 이 트랜지스터의 상기 게이트는, (비록 상기 다이오드 70, 84(D6, D7)를 거칠지라도) 상기 축적 커패시터(52)와의 접속에 의해 상기와 같은 노이즈에 특히 민감하다. 또한, 상기 커패시터(80, 82)는, 특히 상기 저항(74, 76, 78)(R7, R8, R9)과 상기 NMOS 트랜지스터(72)를 한층 더 구비하는, 상기 기준회로의 일부를 구성한다. 이러한 기준회로의 제공에 의해, 상기 감압신호(BUCK)가 접지(GND)로 기준이 될 수 있고, 상기 감압 스위치(64)의 상기 게이트 신호가 상기 축적 커패시터(52)의 (도 6에 도시된 것처럼) 상측에 존재하는 전압으로 기준이 될 수 있다. 따라서, 디지털(저전압) 감압신호의 스위칭은, (상기 축적 커패시터에 보여진 전압에 대해) 정확한 소스-드레인 임계전압을 설정하는 것에 의해 상기 감압 스위치(64)의 스위칭을 정확히 제어할 수 있다. 상기 다이오드 70, 84(D6, D7), 상기 커패시터 80, 82(C2, C3) 및 상기 저항 74, 76/78(R7, R8/R9)의 병렬 구성에 의해, 상기 회로는, 그들 각각의 쌍으로 이 부품들 각각이 온도 및 전압 변동을 가져야 하는 동등한 응답으로 인해, 그 전압 및 온도 변동의 범위에 걸쳐 지속적으로 행할 수 있다는 것을 주목한다. 논리적으로 생각하면, 상기 저항 76, 78(R8, R9)은, 전력 소모 개선뿐만 아니라 저비용 및 소형의 이유로 본 실시예에서는 비록 2개의 별도의 부품으로서 구성되지만, 단일 저항으로 구성할 수 있다는 것을 주목한다. 또한, 상기 다이오드 70, 84(D6, D7)의 제공은, 상기 기준회로의 나머지로 구성되는데 필요한 상기 게이트 저하를 감소시키고, (저항 부품들의 전력 요구사항이 낮으므로) 명시적으로 구성되는데 필요한 그 저항 부품들의 비용을 저감시키고 전압의 범위가 보다 쉽게 처리되게 한다.

도 7은 일 실시예에서, 회전자부와 한쪽의 고정자부의 치의 방사형 도면을 개략적으로 도시한 것이다. 본 실시예에서, 상기 고정자부의 (미도시된) 코일들에 대한 제어는, 6개의 고정자 치의 군들이 만들어지고 각 군에 대해서 어서트된 순환 제어 시퀀스가 그 군에서의 상기 6개의 고정자 치에 해당한 6 스테이지를 통해 동작하도록 구성된다. 도 12를 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명할 본 실시예의 또 다른 특징은, 어떤 군에서 각 고정자 코일과 연관된 상기 드라이버 회로들이 제어회로와 단일 DC 전원 공급장치를 공유하는 하나의 보드상에 설치되는 것이 특징이어서, 동일한 전원 공급장치를 공유하는 다른 드라이버가 "승압 모드"에서 작동중인 동안에, "감압 모드"에서 작동중인 하나의 드라이버의 상술한 이점이 생길 수 있다. 도 7은, 본 실시예에 있어서 (본 도면에 1로 라벨이 붙여진) 각 군에서의 제1 고정자 코일이 제1 방향으로 현재 전원이 투입중이고(승압 모드), 여기서 그 결과로 얻어진 상기 고정자 치들에서 유도된 자기장은 북쪽(N) 방사상으로 내향하고 남쪽(S) 방사상으로 외향하게 배향되어 있고, 본 실시예에 있어서 각 군에서의 제4 고정자 코일이 동시에 반대로 전원이 투입중이어서(감압 모드), 그 고정자 치에서 유도된 자기장은 남쪽(S) 방사상으로 내향하고 북쪽(N) 방사상으로 외향하게 배향되는, 상기 6스테이지 사이클 중 하나의 스테이지의 스냅샷을 한층 더 도시한 것이다. 이 전기모터의 고정자 코일들을 구동하는 것은 이렇게 쌍으로 된 대향 유도된 자력 방식으로 계속되고, 여기서, 다음 스테이지에서, 고정자 치 2, 5가 (서로에 대해 반대로) 구동된 후, 고정자 치 3, 6이 구동되고 나서, (상기 제1 위상에 반대의 자기 구성에서) 고정자 치 1, 4 등이 구동된다.

또한 도 7을 참조하여, 회전자 치와 고정자 치의 구성(특히 그들의 수의 비가 2:3)은, 상기 회전자 치의 절반이 대응한 고정자 치와 직접 정렬될 때, 상기 회전자 치의 나머지 절반이 (본 실시예에서 2개의 고정자 치 사이의 갭의 중앙과 정렬되어 있는) 상기 고정자 치와 정렬되어 있는 배치로 되어도 된다는 것을 주목한다. 회전자/고정자의 정렬된 쌍의 경우, 이것은, 저 릴럭턴스와 이에 따라 상기 모터로부터의 무출력 전력(제로 토크)에 해당하는 상기 회전자 치들과 상기 고정자 치들 사이의 비교적 작은 공극(예를 들면, 0.5mm미만)만이 있다는 것을 의미한다. 반대로, 이렇게 하여, 6개의 고정자 치의 세트 중 다른 고정자 치와 대응한 회전자 치와의 비정렬은 고 릴럭턴스와, 그 비정렬된 고정자/회전자 치 사이의 (보다 큰 공극, 예를 들면, 1.0mm이상으로 인한) 고 토크 구성을 제공할 수 있다. 공지된 스위치드 릴럭턴스 전기모터에 있어서 상기 회전자 치와 고정자 치간의 일부 중첩이, 허용 가능한 효율을 위해 릴럭턴스가 낮지만, 비록 가능한 최대 이하의 레벨에 있지만 토크를 그래도 달성할 수 있는 구성으로 상기 모터를 유지하기 위해서 요구될 수도 있지만, 본 전기모터 시스템은, (비정렬 고정자/회전자 치에 의해) 보다 높은 토크를 발생할 수 있지만 사용하고 있지 않은 자기장을 발생할 때 소비된 에너지를 재사용하기 때문에 그 효율을 높이는 구성을 제공함으로써 토크와 효율간의 향상된 트레이드오프를 달성한다.

도 8은 각 군에서 6개의 고정자 치의 세트에 대한 상술한 제어를 제공하는 상기 드라이버 회로들에서의 상기 승압신호와 감압신호의 상대 타이밍을 개략적으로 도시한 것이다. 고정자 코일 1/4, 2/5 및 3/6상의 제어에 대한 상기 언급된 페어링(pairing)을 알 수 있고, 여기서 각 쌍의 고정자 코일은 반대의 모드(승압/감압)에서 드라이버 회로에 의해 항상 구동되고 그 결과로 얻어진 전류 흐름(본 도면에서 삼각파형)은 항상 반대의 복수성을 갖는다. 상기 승압 및 감압신호의 어서션의 시작은, 각각의 드라이버 회로의 부품들이 대향하는 어떠한 잔여 전류 흐름에 의해서도 손상되지 않도록 보장하기 위해서 각각의 회로에서의 전류가 0일(또는 적어도 무시 가능할)때만 시작한다는 것을 주목한다. 도 8에 도시된 제어신호들의 시퀀스는, 상기 전기모터가 풀 전력 구성이 되도록 구성될 때 도 7에 도시된 고정자 코일들의 4개의 군 각각에 인가되지만, 그 전기모터는 상기 고정자 코일들의 상기 군들중 적어도 하나가 전원이 투입되지 않을 때 보다 저전력의 구성으로 작동하는 것도 가능하다. 이는, 어서트된 상기 승압 및 감압용 제어신호를 다르게 함으로써 달성될 수도 있어, 그 후 하나 이상의 드라이버 회로나 하나 이상의 드라이버 보드를 적절하게 스위칭 오프함으로써 달성될 수도 있다. 추가로, 이렇게 하여, 상기 모터가 작동하는 속도는 인가된 상기 승압 및 감압 신호(이를테면 도 8에서)의 타이밍 시퀀스에 의해 결정되고, 상기 모터가 작동중인 특별한 전력레벨상에서는 결정되지 않는다는 것을 주목해야 한다. 이 전력레벨은, 상기 선택된 승압 및 감압신호 지속기간으로 인해 발생하는 전류 펄스들의 사이즈에 의해 결정되어도 된다. 따라서, 예를 들면, 동일한 전력레벨 정도의 경우, 상기 모터는 2개의 상당히 다른 속도(예를 들면, 500rpm 및 1000rpm)로 작동될 수도 있다. 회전속도의 동작 전력레벨과의 이러한 독립성은, 유저가 상기 모터를 작동시키는 방법의 선택에 대한 상당한 융통성을 추가하고, 고정자 코일들의 어느 군에 전원을 투입할지의 선택에 의해 타이밍 시퀀스와 전반적인 작동 전력레벨에 의해 상기 회전속도에 영향을 준다. 게다가, 유저가 상기 모터의 회전속도에 대해 그러한 직접 및 독립적으로 제어한다는 사실은, 많은 경우에, 종래의 전기모터와 관련하여 설치된 트랜스미션 또는 기어링이 생략될 수 있다는 것을 의미한다.

도 9는 도 7과 같은 방사상 표시로 보여질 때 전기모터의 예의 하나의 작동 상태에서 생기는 자기장의 제1 시뮬레이션을 도시한 것이다. (좌측에 도시된) 이것은, "쌍방향"으로 라벨이 붙여지고, 역방향으로 일 군에서 고정자 코일들의 쌍들을 동시에 구동하는데 사용되는 본 기술에 따른 드라이버 회로들에 해당한다. 비교를 위해, (우측에 도시된) 제2 시뮬레이션은 "단방향"으로 라벨이 붙여지고, 동일한 방향으로 일 군에서 고정자 코일들의 쌍들이 동시에 구동되는 구성에 해당한다. 자기장 표시법(테슬라 단위)은, 고정자 치 사이의 공극에서 일어나는 것이다. 그 공극에서 측정될 때, (상기 단방향 케이스와 비교하여 쌍방향 케이스에 대해서) 결과적인 ON 전계가 약 25%초과, 상부 OFF전계가 약 9배 작고, 하부 OFF 전계가 거의 750배 작다는 것을 알 수 있다. ON전계가 증가하면 토크가 증가하고 OFF전계가 감소하면 드래그가 감소한다. 이것은, 본 모터 시스템의 효율성을 한층 더 향상시키는 상기 전기모터에서 - 및 특히 회전자부에서- 상기 쌍방향 구성이 자기장의 강화를 조작한다는 사실에 기인한다.

도 10a 및 10b는, 상기 고정자 코일(들)에 대한 상기 회전자부의 상대 위치 정보를 제공하기 위해 광학 센서들을 사용한 것을 도시한 것이다. 도 10a는, a) 회전자 치가 광학 센서 및 고정자 치와 정렬될 때 하나의 광학 센서만이 회전자 치의 존재를 등록하고, b) 상기 회전자가 상기 고정자부에 대해 회전함에 따라, 3개의 광학 센서 중 최대 2개가 회전자 치의 존재를 등록하도록, 상기 고정자 치의 3개와 정렬되고 크기를 가지며 수정되게 위치 결정된 상기 3개의 광학 센서(100, 102, 104)를 도시한 것이다.

이 구성이 의미하는 것은, 3개의 광학 센서에 의해서만(결국, 사용된 센서의 종류에 따라, 아날로그 대 디지털 변환 후의 가능성이 있는, 정보의 3개의 비트가 됨), 상기 고정자에 대한 상기 회전자의 상대적 방위는, (본 16개의 회전자 치/24개의 고정자 치의 예시 구성의 경우) 2.5도내로 결정될 수 있다는 것이다. 게다가, 그 상대적 회전자-고정자 위치에 대한 정보가 이용 가능하지 않은 중간 위치가 없고, 이 때문에 상기 모터가 정지하는 어떤 위치든, 모터를 작동시키기 위해 고정자 코일들을 활성화시킬지가 항상 알려질 수 있다. 도 10b는 상기 회전자가 상기 고정자에 대해 회전할 때의 대응한 3개의 광학 센서 출력을 도시한 것이다.

일부의 구성 예에서, 고정자 코일을 통과한 전력의 방향은 -이에 따라 그 결과의 자기장의 방향은 -, 그 코일과의 접속들의 특별한 구성에 의해 일어날 수도 있다. 도 11a는 코일 드라이버 회로를 사용하여 그 전력을 한 번에 활성상태인 한 쌍의 고정자 코일의 양쪽에 제공할 수 있지만, (본 도면에서 이것은 6개의 군에서 상기 제1 코일과 제4 코일이다) 반대방향으로 활성화될 수 있는, 구성의 일례를 도시한 것이다. 상기 제1 코일과 상기 제4 코일은, 서로 반대의 의미로 감겨져 있어, 상기 코일 드라이버에서 제공한 전력의 일 극성에 대해서, 상기 제1 및 제4 고정자 치에서의 반대로 배향된 자기장이 생기게 된다. 도 11b는, 상기 코일을 통과하는 전류 흐름의 방향을 결정하는 스위치 제어신호에 의해 제어된 각 고정자 코일과 관련하여 추가의 스위칭 회로가 설치된 구성의 다른 예를 도시한 것이다. 그 스위치 제어신호는 상기 코일 드라이버에 의해 제공될 수 있거나, 예를 들면 상기 코일 드라이버를 제어하는 상기 제어회로에 의해 제공될 수 있다.

도 12는 일 실시예에서 드라이버 보드를 개략적으로 도시한 것이다. 이 드라이버 보드는, (예를 들면 도 6에 도시된 것처럼 구성된) 6개의 드라이버 회로(112, 114, 116, 118, 120, 112), 제어회로(126) 및 공동 DC 전원 공급장치(124)가 배치된 단일 집적회로 보드로서 제공된다. 상기 제어회로는, 상기 승압 및 감압 제어신호를 개별적으로 각 드라이버 회로에 제공한다. 상기 6개의 드라이버 회로와 같은 보드 상에 상기 공동 DC 전원 공급장치의 제공은, (예를 들면 도 4에 대해) 상술한 (상기 보드의 온 및 오프가 아니라) 상기 보드내에서의 전류의 대부분의 이동이 지원된다는 것을 의미한다.

도 13은 일 실시예에서, (예를 들면, 도 12에서 도시한 것처럼 구성된) 8개의 드라이버 보드(132)를 구비하고, 따라서, (도 1에 도시된 모터 시스템의 예에 있는 것처럼) 48개의 개개의 고정자 치를 제어하도록 구성된, 완전한 스위치드 릴럭턴스 전기모터 드라이버 장치(130)를 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 전체 제어부(134)는 상기 장치(130)의 일부를 구성하고 상기 8개의 드라이버 보드(132)의 하이레벨 작동을 지시하여, 예를 들면, 상기 전기모터가 저전력 모드에서 작동해야 할 경우와, 각 개개의 드라이버 보드가, 이러한 저전력 모드를 실시하기 위해 스위칭 오프될 수 있는 고정자 코일들의 세트(예를 들면 각 고정자부에서의 사분면)에 결합될 경우에, 개개의 드라이버 보드가 일시적으로 스위칭 오프되게 한다. 그렇지만, 상기 전체 제어(134)와 상기 보드 제어들(126)에 의해 제공된 드라이버 회로 제어의 조합은, 먼저 임의의 개개의 드라이버 회로가 다른 드라이버 회로의 작동에 상관없이 스위칭 온 또는 오프될 수 있고, 다음에, 각 드라이버 회로에서 제공한 각 고정자 코일상의 제어가 임의의 다른 드라이버 회로에서 제공한 임의의 다른 고정자 코일상의 제어와 완전히 독립적인, 조합이다. 그러므로, 이 때문에, 이와 같이 상기 전기모터 드라이버 장치(130)는, 고정자 코일들의 군들과 드라이버 회로들의 쌍들에 대해서 상기 설명의 관점에서, 생기는 이점들로 인한 일부의 드라이버 회로의 작동을 근접하게 연결시키도록 선택되어도 되긴 하지만, 48개의 드라이버 회로와 그에 따라 고정자 코일들까지에 대한 개개의 제어를 제공하고, 이러한 구성에서, 각종 고정자 코일들에 제공된 전력의 위상은 동일하여도 된다.

도 14는 2개의 드라이버 회로가 작동되는 방법을 나타내는, 일 실시예에서 행해진 단계들의 시퀀스를 도시한 것이다. 그 흐름은 단계 140에서 시작한다고 생각될 수 있고, 여기서는, 제1 위상에서, 스위치드 릴럭턴스 전기모터의 제1 고정자 코일은 공동 전원 공급장치로부터의 제1 극성의 전류로 제1 드라이버 회로에 의해 충전되고, 제2 고정자 코일은 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 제2(반대의) 극성의 전류로 충전된다. 단계 142에서는, 제2 위상에서, 모터 코일 양쪽이 방전되고, 제1 고정자 코일은 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전되고, 상기 제2 전기모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치에 방전된다. 단계 144에서는, 제3 위상에서, 모터 코일 양쪽이 다시 충전되지만, 각각 상기 제1 위상에 대해 반대의 방향으로 충전된다. 제1 모터 코일은 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 상기 제2 극성의 전류로 충전되고, 상기 제2 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치로부터 상기 제1 극성의 전류로 충전된다. 끝으로, 단계 146에서는, 제4 위상에서, 모터 코일 양쪽이 다시 방전된다. 상기 제1 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치에 방전되고, 상기 제2 전기모터 코일은 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전된다.

도 15는, 전기 차량, 가령 자동차를 개략적으로 도시한 것으로, 여기서 전기 모터 시스템의 실시예가 발견된다. 그 차량(150)은, 자신의 모터(154)에 의해 각각 구동된 4개의 휠(152)이 있다. 각 모터(154)는 연관된 드라이버 장치(156)에 의해 구동되고, 4개의 드라이버 장치의 전반적인 제어는 중앙제어부(158)에 의해 유지된다. 각 모터(154)내에서, 각 고정자 치상에 설치된 코일 권선들이 알루미늄이다. 모바일 차량의 경우에, 이것은, 알루미늄이 구리보다 3배정도 가볍고 (무게로) 5배정도 싸기 때문에 이로워서, 면적 당 15배정도 싸다(교체복 항목이 되기에 충분히 싸다). 그 밖의 실시예에서, 각 고정자 치상에 설치된 코일 권선들은 구리이어도 되거나, 적절하게 임의의 다른 전도성 금속이어도 된다.

그렇지만, 이전에는, 상기 고정자 코일 권선용 알루미늄의 선택은, 알루미늄의 저항이 단면 면적당 2배 높기 때문에, 또한 알루미늄이 구리보다 보다 빠른 진동으로 약화시키기 때문에 대체로 거부되었을 것이다. 그렇지만, 본 기술에 따른 전기모터 시스템에 있어서, 상기 코일들에 요구된 전류는, 현저하게 낮으므로, 보다 높은 저항으로 인한 (I ² R에 따른) 전력 손실이 보다 작은 의미를 갖는다. 실제, 실제로 R의 값이 높아질수록 L/R시상수를 보다 낮게 하여서, 상기 드라이버 회로는 보다 빨리 작동한다.

또한, 상기 모터의 저비용과 회전속도에 대한 동작의 융통성의 조합은, 도 15에 도시된 실시예에서 기어링 및 트랜스미션과 연관된 하나의 중앙 모터라기보다는 각 휠에서의 개개의 모터를 제공하는 것이 실용적이라는 것을 의미한다. 각 휠에서 상기 고정자 코일들용 알루미늄 권선들을 사용하여 상기와 같은 "싼" 모터를 배치함으로써, 상기 모터에 (가령, 브레이크 패드의 방식으로) 교체 항목이 되게 접근 가능하고, 그 싼 알루미늄을 사용하는 이점이 실현될 수 있다.

이러한 배치도, 적어도 부분적으로, 여기서는 코일로부터 상기 모터에 자기 에너지 전달의 줄어든 중요성으로 인해 가능하다는 것을 알아야 한다. 이것은, 본 기술이, 상기 코일로부터 상기 회전자에 자기적으로 전달되지 않은 어떤 자기적으로 축적된 에너지이든 회복 및 재사용될 수 있다는 것을 의미한다는 사실에, 기인한다. 상기 모터에서 상기 코일들과 상기 회전자 사이의 공극이 이전에는 매우 작게 - 예를 들면, 밀리미터의 분수- 되었을 것이어서, (상기 회전자로부터 상기 코일에의 양호한 자기 에너지 전달에 의해) 허용 효율을 유지하는 경우, 이러한 상기 공극의 사이에 관한 제약은, 에너지의 재활용으로 인해, 본 모터 시스템에 보다 완화된다. 다음에, 이것은, 상기 모터가, 보다 완화된( 및 가변하는) 공극의 보다 큰 허용오차로 인해, 보다 많이 노출된 위치에 위치 결정될 수 있다는 것을 의미한다.

실제, 도 16은, 자동차 휠(160)이, 모터의 일부를 구성하도록 구성되어 있던 브레이크 디스크(162)를 갖는 모터의 실시예를 도시한 것이다. 브레이크 패드들(164)은, 상기 브레이크 디스크(162)에 선택적 마찰 적용을 통해 통상의 제동 기능을 계속 행하지만, 상기 브레이크 디스크(162)의 외부 엣지(166)는 상기 모터의 (가변 릴럭턴스를 제공하기 위해 몰딩된 핀들(fins) 또는 스포크들을 갖는) 회전자부를 제공하도록 구성되어 있다. 주변 부분(168)은 상기 고정자부를 제공한다. 이렇게 "기존의" 부품과 상기 모터를 조합하는 것도 전체적으로 상기 차량의 분명한 무게 감소 이점이 있다. 또한, 예를 들면, 스틸 림이나 브레이크 드럼 등의 일반 휠 어셈블리의 그 밖의 부품으로 상기와 같은 구성을 만들 수 있다. 전형적으로, 이전의 스위치드 릴럭턴스 모터 설계는, 상기 모터에서의 상기 코일들과 상기 회전자 사이의 공극과 관련하여, 예를 들면 공극이 0.5mm미만이도록 요구하는 미세한 감도로 인해, 이러한 종류의 노출된 위치에서의 작동을 허용할 수 없을 것이고, 이렇게 비교적 비싼 모터의 노출은 통상 고려되지 않을 것이다. 그렇지만, 본 기술은, a) 덜 중요한 비용 인자를 자신이 대체하는 상당히 보다 값싼 모터 시스템을 제공하고; b) 보다 싸지만, 보다 많은 저항재료들(이를테면 알루미늄) 보다 실용적으로 구성하는 저전류 구성을 허용하고; c) 사용된 에너지를 재활용하여서, 효율성을 높이고, 회전자 공극에 대한 정밀하고 작은 코일을 덜 중요하게 하여, 예를 들면, 그 공극이 1.0mm를 초과되게 한다.

결론적으로, 상기 설명으로부터, 여기서 기술된 상기 전기모터 시스템과 그것의 관련된 코일 드라이버 회로는 강한 자기장들로부터 회전 에너지로 변환되지 않는 미사용된 에너지를 재활용하여서 낮은 네트 전력 출력으로 상기 고정자 코일들에서의 상기 강한 자기장들을 사용 가능하게 한다는 것을 알 것이다. 이러한 능력으로, 한층 더 상기 고정자 코일들의 군들을 사용 금지할 수 있는 수단에 의해, 상기 모터는, 극히 낮은 입력레벨들에 이르기까지 효율적으로 작동될 수 있다. 예를 들면, 상술한 원리에 따라 구성된 시제 750W(1HP) 모터는, 입력 전력레벨이 15W만큼 낮은, 즉, 설계전력보다 50배 낮은, 출력 속도의 전체 범위에 걸쳐서 작동되고 있다. (다수의 위상 및 회전자 치에서 용이하게 한) 저 회전속도로 상기 모터를 작동시키는 것과 아울러, 이러한 능력에 의해, 상기 모터가, 각종 시스템에서 기어박스 및/또는 트랜스미션이 필요하지 않을 수도 있는 폭넓은 다양한 출력레벨로 효율적으로 작동할 수 있다.

본 발명의 설명에서는 본 발명의 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 구체적인 실시예들에 한정되지 않고, 첨부된 청구항에서 기재된 것과 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 당업자가 변경, 부가 및 변형을 여러 가지로 실시할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 종속항의 특징들과 독립항의 특징들을 여러 가지로 조합할 수 있다.