BE1026688B1

BE1026688B1 - Termination unit

Info

Publication number: BE1026688B1
Application number: BE20185681A
Authority: BE
Inventors: Dirk Verdyck
Original assignee: Anumecs Bvba
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2020-05-07
Also published as: BE1026688A1

Abstract

Een terminatie-eenheid (300) voor een afzettingssysteem, omvattende een apparaat (100) voor het uitvoeren van een functie, het apparaat omvattende ten minste een component (110) omvattende elektrisch staal, en ten minste een afschermelement (120) dat elektrisch geleidend is. Het afschermelement is geconfigureerd zodat een effect van een nabijgelegen stroom op de component (120) omvattende elektrisch staal, dat niet bijdraagt tot de functie van het apparaat, wordt getemperd, waarbij deze nabijgelegen stroom een eerste topologie heeft, en zodat een effect van ten minste een nabijgelegen stroom met een andere topologie dan de eerste topologie niet significant is getemperd. Het apparaat omvat bovendien een stroomoverdrachtmiddel (140) grenzend aan de ten minste een component (110) omvattende elektrisch staal, en is aangepast voor het geleiden van een stroom volgens de eerste topologie en voor het overdragen van vermogen naar een target wanneer deze is gemonteerd op de terminatie-eenheid.A deposition system termination unit (300), comprising a device (100) for performing a function, the device comprising at least one component (110) comprising electrical steel, and at least one shielding element (120) which is electrically conductive . The shielding element is configured to dampen an effect of a nearby current on the electrical steel component (120) that does not contribute to the function of the device, this nearby current having a first topology, and so that an effect of at least a nearby stream with a topology other than the first topology is not significantly tempered. The apparatus additionally includes a current transfer means (140) adjacent to the electrical steel comprising at least one component (110), and is adapted for conducting a current according to the first topology and for transferring power to a target when mounted on the termination unit.

Description

Terminatie-eenheidTermination unit

Gebied van de uitvindingField of the invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een terminatie-eenheid voor een afzettingssysteem. Meer specifiek heeft deze betrekking op een terminatie-eenheid die is aangepast voor het overdragen van vermogen naar de target die zij draagt wanneer in werking.The present invention relates to a termination unit for a deposition system. More specifically, it relates to a termination unit adapted to transfer power to the target it carries when in operation.

Achtergrond van de uitvindingBackground of the invention

De techniek voor materiaalafzetting door middel van sputteren is reeds decennia lang bekend. Kenmerkend wordt een plasma gegenereerd in een lagedrukkamer waarin een inert gas zoals argon of een actief gas zoals zuurstof of stikstof aanwezig is, en wordt een hoogspanning aangebracht tussen een zogenaamd sputtertarget (dat het af te zetten materiaal bevat) en een substraat waarop een laag van het sputtermateriaal moet worden afgezet. De argonatomen worden geïoniseerd, en het sputtertarget wordt gebombardeerd door de argonionen, zodat atomen vrij komen uit het sputtertarget en naar het substraat bewegen, alwaar ze worden afgezet.The technique of sputtering material deposition has been known for decades. Typically, a plasma is generated in a low-pressure chamber containing an inert gas such as argon or an active gas such as oxygen or nitrogen, and a high voltage is applied between a so-called sputtering target (which contains the material to be deposited) and a substrate on which a layer of the sputtering material must be deposited. The argon atoms are ionized, and the sputtering target is bombarded by the argon ions, so that atoms are released from the sputtering target and move to the substrate, where they are deposited.

Eigenlijk worden er drie soorten sputtertargets gebruikt: vlakke cirkelvormige schijf-targets, vlakkeActually, three types of sputter targets are used: planar circular disk targets, planar

rechthoekige rectangular targets targets en rotationele and rotational cilindervormige cylindrical targets. targets. Er There worden turn into kenmerkend characteristic drie three soorten types

vermogensbronnen gebruikt: Gelijkstroom, wissel- of gepulseerde stroom (bv. bij een frequentie van 1 tot 100 kHz) en RF (bv. bij een frequentie van 0,3 tot 100 MHz). Wisselstroom wordt kenmerkend gebruikt wanneer de afgezette laag minder geleidend is en RF wordt kenmerkend gebruikt wanneer het targetmateriaal tamelijk isolerend is.power sources used: DC, AC or pulsed current (eg at a frequency of 1 to 100 kHz) and RF (eg at a frequency of 0.3 to 100 MHz). Alternating current is typically used when the deposited layer is less conductive and RF is typically used when the target material is quite insulating.

BE2018/5681BE2018 / 5681

De hoofdfunctie van een terminâtie-eenheid in afzettingssystemen uit de voorgaande stand der techniek is het dragen van het target en mogelijk ook het roteren van het target. De terminâtie-eenheid kan bijvoorbeeld een PVDbron terminâtie-eenheid zijn. Doordat PVD-afzetting gebeurt met een gas bij lage druk, moet de terminât ie-eenheid vacuümdicht zijn, ook tijdens een mogelijke rotatie van het target. PVD-afzetting verwijst naar een fysieke dampfaseafzettechniek waarbij materiaal van een consumptretarget wordt afgezet op een substraat waarop een dunne laag zou moeten worden aangebracht. In dergelijke afzettingssystemen moet de target van een elektrische stroom worden voorzien zodat een bepaald elektrisch potentiaal aanwezig is op het target.The primary function of a termination unit in prior art deposition systems is to carry the target and possibly also to rotate the target. For example, the termination unit can be a PVD source termination unit. Because PVD deposition occurs with a gas at low pressure, the termination unit must be vacuum tight, even during a possible rotation of the target. PVD deposition refers to a physical vapor phase deposition technique in which material from a consumer target is deposited on a substrate to which a thin layer should be applied. In such deposition systems, the target must be supplied with an electrical current so that a certain electrical potential is present on the target.

Daarom is er nood aan terminâtie-eenheden die zijn aangepast voor het overdragen van vermogen naar de target die ze dragen.Therefore, there is a need for termination units that are adapted to transfer power to the target they are carrying.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Het is een doelstelling van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om terminâtie-eenheden te verschaffen voor een afzettingssysteem die zijn aangepast voor overdracht van vermogen naar een target.It is an object of embodiments of the present invention to provide termination units for a deposition system adapted for power transfer to a target.

De hoger vermelde doelstelling wordt verkregen door een terminâtie-eenheid volgens de onderhavige uitvinding.The above object is achieved by a termination unit according to the present invention.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hebben betrekking op een terminâtie-eenheid voor een afzettingssysteem. De terminâtie-eenheid omvat een apparaat voor het uitoefenen van een functie. Het apparaat omvat: ten minste een component omvattende elektrisch staal en ten minste een afschermelement dat elektrisch geleidend is en dat is geconfigureerd zodat als een nabijgelegen stroom dieEmbodiments of the present invention pertain to a termination unit for a deposition system. The termination unit includes a device for performing a function. The device includes: at least one component comprising electrical steel and at least one shielding element that is electrically conductive and configured so that as a nearby current that

BE2018/5681 een eerste topologie heeft zou worden aangebracht, een effect van de nabijgelegen stroom op de component omvattende elektrisch staal, dat niet bijdraagt tot de functie van het apparaat, wordt getemperd door een stroom door het afschermelement dat resulteert in een tegenwerkend veld in het afschermelement. Het apparaat omvat bovendien een stroomoverdrachtmiddel grenzend aan de ten minste een component omvattende elektrisch staal, waarbij het stroomoverdrachtmiddel is aangepast voor het geleiden van een stroom volgens de eerste topologie en voor het overdragen van vermogen naar een target wanneer deze is gemonteerd op de terminatie-eenheid.BE2018 / 5681 has a first topology to be applied, an effect of the nearby current on the electrical steel component, which does not contribute to the function of the device, is tempered by a current through the shielding element resulting in an opposing field in the shielding element. The apparatus additionally includes a current transfer means adjacent to the at least one component electrical steel, the current transfer means adapted to conduct a current according to the first topology and to transfer power to a target when mounted on the termination unit .

De stroom door het afschermelement kan worden geïnduceerd door de nabijgelegen stroom. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een effect van een nabijgelegen stroom, op de component omvattende elektrisch staal, dat niet bijdraagt tot de functie van het apparaat, wordt getemperd. Dit effect kan bijvoorbeeld resulteren in energieverliezen in de component omvattende elektrisch staal die zijn verminderd door tempering van het effect.The current through the shielding element can be induced by the nearby current. It is an advantage of embodiments of the present invention that an effect of a nearby current, on the component comprising electrical steel, which does not contribute to the function of the device, is tempered. For example, this effect can result in energy losses in the component comprising electrical steel that are reduced by tempering the effect.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een meer compacte terminatieeenheid kan worden gecreëerd die geschikt is om een target te roteren en om elektrisch vermogen over te dragen naar het target. Daarom is het voordelig dat het variërende nietbijdragende magnetische veld gegenereerd door de variërende stroom voor het aandrijven van het target significant is verminderd door de afschermwikkeling.It is an advantage of embodiments of the present invention that a more compact termination unit can be created that is capable of rotating a target and transferring electrical power to the target. Therefore, it is advantageous that the varying non-contributing magnetic field generated by the varying current for driving the target is significantly reduced by the shielding winding.

In elektrische staal kan een enkele of een reeks actieve stromen een in tijd variërende magnetische fluxdichtheid genereren die hoger is dan het geval zou zijnIn electrical steel, a single or series of active currents can generate a time-varying magnetic flux density that is higher than it would be

BE2018/5681 in lucht. Dergelijke apparaten kan men, bijvoorbeeld, aantreffen in elektrische motors of transformators.BE2018 / 5681 in air. Such devices can be found, for example, in electric motors or transformers.

Als een externe wisselstroom, die niet bijdraagt tot de werking van het apparaat, een magnetisch veld genereert in het elektrische staal, dan kan dit leiden tot verwarming van het elektrische staal veroorzaakt door hysteresisverliezen en wervelstromen.If an external alternating current, which does not contribute to the operation of the device, generates a magnetic field in the electric steel, this can lead to heating of the electric steel caused by hysteresis losses and eddy currents.

Het is een voordeel van terminatie-eenheden volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat ze middelen omvatten voor het verminderen van verwarming van het elektrische staal dat wordt geïnduceerd als er een variërend magnetisch veld aanwezig is in het elektrische staal dat niet bijdraagt tot de werking van een apparaat (bv. een motor of lager) van de terminatie-eenheid.It is an advantage of termination units according to embodiments of the present invention that they include means for reducing heating of the electric steel that is induced when a varying magnetic field is present in the electric steel that does not contribute to the operation of a device (e.g. an engine or lower) of the termination unit.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de afschermende wikkeling geconfigureerd zodat een andere nabijgelegen stroom, die een andere topologie heeft dan de eerste topologie, kan worden aangebracht waarvoor het effect op de component omvattende elektrisch staal niet significant werd getemperd.In embodiments of the present invention, the shielding winding is configured so that another nearby current, which has a different topology than the first topology, can be applied for which the effect on the component comprising electrical steel was not significantly tempered.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat ten minste een andere stroom kan worden aangebracht die een andere topologie heeft en waarvan het effect niet significant werd getemperd. Er is dus selectieve tempering van de effecten mogelijk en bijvoorbeeld alleen die effecten kunnen worden getemperd die niet bijdragen tot de werking van het apparaat en/of die resulteren in energieverliezen in de component omvattende elektrisch staal.It is an advantage of embodiments of the present invention that at least one other stream having a different topology can be applied and the effect of which has not been significantly tempered. Thus, selective tempering of the effects is possible and, for example, only those effects can be tempered that do not contribute to the operation of the device and / or result in energy losses in the component comprising electrical steel.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het afschermelement geconfigureerd zodat wanneer een nabijgelegen variërende stroom zou worden aangebracht die resulteert in een variërend niet-bijdragendIn embodiments of the present invention, the shield element is configured so that when a nearby varying current would be applied resulting in a varying non-contributory

BE2018/5681 magnetisch veld door het elektrische staal, dat niet bijdraagt tot de werking van het apparaat, dit nabijgelegen variërende niet-bijdragende magnetische veld resulteert in een netto magnetische flux door het afschermelement, en deze nabijgelegen variërende stroom resulteert in een stroom door het ten minste een afschermelement die resulteert in een magnetisch veld dat het niet-bijdragende magnetische veld tegenwerkt.BE2018 / 5681 magnetic field by the electric steel, which does not contribute to the operation of the device, this nearby varying non-contributing magnetic field results in a net magnetic flux through the shielding element, and this nearby varying current results in a current through the at least one shielding element that results in a magnetic field that counteracts the non-contributing magnetic field.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat door de aanwezigheid van het afschermelement een potentieel niet-bijdragend magnetisch veld, gegenereerd door een potentiële nabijgelegen variërende stroom (bv. door een nabijgelegen stroomoverdrachtmiddel), door het elektrische staal kleiner is dan het geval zou zijn wanneer er geen afschermelement aanwezig is. De reden hiervoor is dat de nabijgelegen stroom een EMF creëert in het afschermelement dat resulteert in een stroom door het ten minste een afschermelement dat resulteert in een magnetisch veld dat het niet-bijdragende magnetisch veld tegenwerkt. Deze stroom werkt tegen en vermindert zodoende het niet-bijdragende magnetisch veld. Het niet-bijdragende magnetisch veld kan worden gegenereerd door een externe magnetiserende stroom.It is an advantage of embodiments of the present invention that due to the presence of the shield element, a potential non-contributory magnetic field generated by a potential nearby varying current (e.g., by a nearby current transfer means) is smaller than the case by the electrical steel would be when no shielding element is present. The reason for this is that the nearby current creates an EMF in the shield element that results in a current through the at least one shield element that results in a magnetic field that counteracts the non-contributing magnetic field. This current counteracts and thus reduces the non-contributing magnetic field. The non-contributing magnetic field can be generated by an external magnetizing current.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een specifiek niet-bijdragend magnetisch veld wordt gereduceerd door de aanwezigheid van de afschermwikkeling. Dit wordt verkregen door een afschermwikkeling die geconfigureerd is zodat het variërende niet-bijdragende magnetische veld resulteert in een netto magnetische flux door het afschermelement. Andere magnetische velden die niet resulteren in een netto magnetische flux door het afschermelement worden niet gereduceerd.It is an advantage of embodiments of the present invention that a specific non-contributing magnetic field is reduced by the presence of the shield winding. This is accomplished by a shielding winding configured so that the varying non-contributing magnetic field results in a net magnetic flux through the shielding element. Other magnetic fields that do not result in a net magnetic flux through the shielding element are not reduced.

BE2018/5681BE2018 / 5681

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat vemogenverliezen in het elektrische staal, veroorzaakt door een potentieel nietbijdragend magnetisch veld, significant verminderd kunnen zijn door het introduceren van het ten minste een afschermelement.It is an advantage of embodiments of the present invention that power losses in the electrical steel caused by a potential non-contributing magnetic field can be significantly reduced by introducing the at least one shielding element.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het ten minste een afschermelement een afschermwikkeling die ten minste een gedeelte van de ten minste een component omvattende elektrisch staal omzeilt, zodat een (variërend) niet-bijdragend magnetisch veld, dat niet bijdraagt tot de werking van het apparaat, resulteert in een netto magnetische flux door afschermwikkeling.In embodiments of the present invention, the at least one shielding element is a shielding winding that bypasses at least a portion of the at least one component electrical steel, so that a (varying) non-contributing magnetic field does not contribute to the operation of the device , results in a net magnetic flux through shield winding.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de ten minste een component omvattende elektrisch staal aangepast voor het geleiden van een bijdragend magnetisch veld dat bijdraagt tot de functie van het apparaat, waarbij het ten minste een afschermelement is gepositioneerd zodat nagenoeg geen netto magnetische flux door het afschermelement afkomstig is van het bijdragende magnetische veld.In embodiments of the present invention, the at least one component electrical steel is adapted to conduct a contributing magnetic field that contributes to the function of the device, with the at least one shielding element positioned so that substantially no net magnetic flux through the shielding element comes from the contributing magnetic field.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de werking van het apparaat niet significant of zelfs niet wordt beïnvloed door het afschermelement. Dit wordt verkregen door het opstellen van het ten minste een afschermelement zodat het bijdragende magnetische veld niet substantieel beïnvloedt.It is an advantage of embodiments of the present invention that the operation of the device is not significantly or even affected by the shielding element. This is accomplished by arranging the at least one shielding element so that it does not substantially affect the contributing magnetic field.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het afschermelement een afschermwikkeling. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de ten minste een afschermwikkeling gepositioneerd zodat een oppervlak van één wikkeling nagenoeg loodrecht staat op eenIn embodiments of the present invention, the shielding element is a shielding winding. In embodiments of the present invention, the at least one shield winding is positioned so that a surface of one winding is substantially perpendicular to a

BE2018/5681 richting waarin het magnetisch veld bijdraagt tot de werking van het apparaat.BE2018 / 5681 direction in which the magnetic field contributes to the operation of the device.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het afschermelement geconfigureerd zodat als een variërende stroom wordt aangebracht aan het stroomoverdrachtmiddel, dit resulteert in een stroom door het afschermelement. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het afschermelement ontworpen om het effect van een variërende stroom door een stroomoverdrachtmiddel met een specifieke topologie af te schermen. Het afschermelement is daardoor ontworpen zodat ten minste sommige andere topologieën van nabijgelegen stromen nog steeds een magnetisch veld kunnen induceren in de component omvattende elektrisch staal. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat elektrisch vermogen kan worden overgedragen naar een extern apparaat zonder significante verwarming van de ten minste een component omvattende het elektrische staal.In embodiments of the present invention, the shield element is configured so that as a varying current is applied to the current transfer means, this results in a current through the shield element. In embodiments of the present invention, the shield element is designed to shield the effect of a varying current through a current transfer means with a specific topology. The shielding element is therefore designed so that at least some other topologies of nearby currents can still induce a magnetic field in the component comprising electrical steel. It is an advantage of embodiments of the present invention that electrical power can be transferred to an external device without significant heating of the at least one component comprising the electrical steel.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kruist het overdrachtmiddel, voor het overdragen van vermogen naar een extern apparaat, een omtrek van de component omvattende het elektrische staal. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het overdrachtmiddel aangepast voor het overdragen van de stroom in een unipolaire richting door de ten minste een component omvattende elektrisch staal (geen terugvoerroute door de component).In embodiments of the present invention, the transfer means for transferring power to an external device crosses a periphery of the component comprising the electrical steel. In embodiments of the present invention, the transfer means is adapted to transfer the current in a unipolar direction through the at least one component electrical steel (no return path through the component).

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het overdrachtmiddel geconfigureerd zodat het overdrachtmiddel een omtrek van de component omvattende het elektrische staal kruist, en zodat een terugvoerroute vanIn embodiments of the present invention, the transfer means is configured so that the transfer means crosses a periphery of the component including the electrical sample, and so that a return path of

BE2018/5681 het overdrachtmiddel zich buiten de ten minste een component omvattende elektrisch staal bevindt.BE2018 / 5681 the transfer means is located outside the electrical steel comprising at least one component.

Het overdrachtmiddel is zodoende geconfigureerd zodat, als een wisselstroom wordt aangebracht door het overdrachtmiddel, dit betekent dat een unipolaire wisselstroom door de ten minste een component omvattende elektrisch staal stroomt. De unipolaire stroom resulteert in een magnetisch veld in het elektrische staal. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het afschermelement dit niet-bijdragende magnetische veld compenseert.The transfer means is thus configured so that, if an alternating current is applied by the transfer means, this means that a unipolar alternating current flows through the electrical steel comprising at least one component. The unipolar current results in a magnetic field in the electric steel. It is an advantage of embodiments of the present invention that the shield element compensates for this non-contributing magnetic field.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de component omvattende elektrisch staal een toroïdale vorm, en het ten minste een afschermelement is een afschermwikkeling die nagenoeg toroïdaal gewikkeld is rond de ten minste een component omvattende elektrisch staal.In embodiments of the present invention, the component comprising electrical steel has a toroidal shape, and the at least one shielding element is a shielding coil wound substantially toroidally around the at least one component comprising electrical steel.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het ten minste een afschermelement een afschermwikkeling die kortgesloten is.In embodiments of the present invention, the at least one shielding element is a shielding winding which is shorted.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het ten minste een afschermelement een afschermwikkeling die wordt geladen door een impedantie.In embodiments of the present invention, the at least one shield element is a shield winding charged by an impedance.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het ten minste een afschermelement ingezonken en/of ingebed in de ten minste een component omvattende elektrisch staal.In embodiments of the present invention, the at least one shielding element is sunk and / or embedded in the at least one component electrical steel.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan dit een afschermwikkeling zijn. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het ten minste een afschermelement geen mechanische belemmering vormt in het apparaat en/of voor de werking van het apparaat.In embodiments of the present invention, this can be a shielding winding. It is an advantage of embodiments of the present invention that the at least one shielding element does not form a mechanical impediment to the device and / or to the operation of the device.

BE2018/5681BE2018 / 5681

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het ten minste een afschermelement is gepositioneerd waar de variërende nietbijdragende magnetische velden worden verwacht.It is an advantage of embodiments of the present invention that the at least one shielding element is positioned where the varying non-contributing magnetic fields are expected.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het apparaat een elektrische motor omvattende een stator en een rotor en waarbij de stator en/of de rotor overeenkomt met de ten minste een component omvattende elektrisch staal, en waarbij de motor is geconfigureerd zodat een stroom kan worden aangebracht aan de motor dat resulteert in het bijdragende magnetische veld dat resulteert in een torsiekracht tussen de stator en de rotor zodat de motor de target kan roteren wanneer deze is gemonteerd.In embodiments of the present invention, the device is an electric motor comprising a stator and a rotor and the stator and / or the rotor corresponding to the at least one component comprising electric steel, and the motor configured to provide a current to the motor that results in the contributing magnetic field that results in a torque between the stator and the rotor so that the motor can rotate the target when mounted.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de motor geen significante torsieverliezen lijdt doordat het ten minste een afschermelement aanwezig is. Nagenoeg dezelfde torsie wordt verkregen met of zonder het ten minste een afschermelement. De verwarming van de motor is echter minder met het ten minste een afschermelement.It is an advantage of embodiments of the present invention that the motor does not suffer significant torsional losses because the at least one shielding element is present. Virtually the same torque is obtained with or without the at least one shielding element. However, the heating of the engine is less with the at least one shielding element.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het apparaat een lager en komt de component omvattende elektrisch staal overeenkomt met een ring van de lager, waarbij de lager is aangepast voor het ondersteunen van de rotatie van een gemonteerde target.In embodiments of the present invention, the device is a bearing and the component comprising electrical steel corresponds to a ring of the bearing, the bearing being adapted to support the rotation of a mounted target.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat als een wisselend nietbijdragend magnetisch veld wordt gegenereerd door het elektrische staal (bv. door een wisselstroom door de opening van de lager), dit veld is gereduceerd door de aanwezigheid van het afschermelement.It is an advantage of embodiments of the present invention that if an alternating non-contributory magnetic field is generated by the electric steel (e.g., by an alternating current through the opening of the bearing), this field is reduced by the presence of the shield element.

BE2018/5681BE2018 / 5681

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het overdrachtmiddel een centrale as door het apparaat.In embodiments of the present invention, the transfer means comprises a central axis through the device.

De centrale as kan bijvoorbeeld de rotoras zijn. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het niet-bijdragende magnetische veld in de stator en/of rotor van de motor veroorzaakt door de wisselstroom door de centrale as is gereduceerd door het ten minste een afschermelement.For example, the central axis can be the rotor axis. It is an advantage of embodiments of the present invention that the non-contributing magnetic field in the motor stator and / or rotor caused by the alternating current through the central axis is reduced by the at least one shielding element.

Apparaten volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen een besturingseenheid omvatten, aangepast voor het aanbrengen van een gelijkstroom door het ten minste een afschermelement voor het genereren van een niet-bijdragend magnetisch veld.Devices according to embodiments of the present invention may include a control unit adapted to apply a direct current through the at least one shield element to generate a non-contributing magnetic field.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat gebruik van de besturingseenheid mogelijk is voor het genereren van een niet-bijdragend magnetisch veld dat een niet-bijdragend magnetisch veld gegenereerd door een gelijkstroom door het nabijgelegen stroomoverdrachtmiddel met de eerste topologie tegenwerkt. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de besturingseenheid aangepast voor het genereren van een nietbijdragend magnetisch veld dat een niet-bijdragend magnetisch veld gegenereerd door een gelijkstroom door het nabijgelegen stroomoverdrachtmiddel tegenwerkt.It is an advantage of embodiments of the present invention that use of the controller is possible to generate a non-contributing magnetic field that counteracts a non-contributing magnetic field generated by a direct current through the nearby current transfer means with the first topology. In embodiments of the present invention, the control unit is adapted to generate a non-contributing magnetic field that counteracts a non-contributing magnetic field generated by a direct current through the nearby current transfer means.

Specifieke en te verkiezen aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de bijbehorende onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals gepast en niet louter zoals expliciet opgenomen in de conclusies.Specific and preferred aspects of the invention are included in the accompanying independent and dependent claims. Features of the dependent claims may be combined with features of the independent claims and features of other dependent claims as appropriate and not merely as expressly contained in the claims.

BE2018/5681BE2018 / 5681

Deze en andere aspecten van de uitvinding worden duidelijk uit en toegelicht met verwijzing naar de hieronder beschreven uitvoeringsvorm(en).These and other aspects of the invention are clearly explained and explained with reference to the embodiment (s) described below.

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

FIG. FIG. 1 toont een 1 shows one schematische tekening schematic drawing van from een a terminatie-eenheid volgens termination unit according to uitvoeringsvormen embodiments van from de the onderhavige uitvinding. present invention. FIG. FIG. 2 toont een 2 shows one schematische tekening schematic drawing van from een a motor met een engine with a externe rotor external rotor volgens uitvoeringsvormen according to embodiments van from de onderhavige the present uitvinding. invention. FIG. FIG. 3 en FIG. 4 t 3 and FIG. 4 t onen een schematische onen a schematic tekening drawing

van een motor met een interne rotor volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.of an internal rotor motor according to embodiments of the present invention.

FIG. 5 toont de dwarsdoorsnede van elektrisch staal met de aanwezigheid van een stroomdensiteit door de interne perimeter daarvan.FIG. 5 shows the cross section of electrical steel with the presence of a current density through its internal perimeter.

FIG. 6 toont de invloed op de effectieve motortorsie door de aanwezigheid van een externe gelijkstroom door de interne perimeter van een stator.FIG. 6 shows the influence on the effective motor torque due to the presence of an external DC current through the internal perimeter of a stator.

FIG. 7 toont de schematische tekening van een motor omvattende een stator met een sleuf gevuld met lucht in het centrale gedeelte van het elektrische staal.FIG. 7 shows the schematic drawing of a motor comprising a stator with a slot filled with air in the central part of the electric steel.

FIG. 8 toont de dwarsdoorsnede van elektrisch staal omvattende een sleuf in het elektrische staal.FIG. 8 shows the cross section of electric steel including a slot in the electric steel.

FIG. 9 toont een voorbeeld van een statordwarsdoorsnede met open sleuven aangebracht in het materiaal, teneinde magnetische reluctantie aan te brengen die gesitueerd is in de grootste fluxroute van het magnetische veld, niet bijdragend tot de bruikbare werking van de motor.FIG. 9 shows an example of a stator cross section with open slots slotted into the material to apply magnetic reluctance located in the greatest flux path of the magnetic field, not contributing to the useful operation of the motor.

FIG. 10 toont het principe van een afschermdraad die het geïnduceerde magnetische veld in het elektrischeFIG. 10 shows the principle of a shielding wire that deflects the induced magnetic field into the electrical

BE2018/5681 staal zal tegenwerken door de aanwezigheid van een potentiële externe magnetiserende stroom volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.BE2018 / 5681 will counteract steel due to the presence of a potential external magnetizing current according to embodiments of the present invention.

FIG. 11 toont de praktische realisatie van de afschermwikkeling op de stator met gleuven aangebracht aan de binnenkant van de stator en waarbij de afschermwikkeling terugkeert over de statorwikkeling volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 11 shows the practical realization of the shielding winding on the stator with slots provided on the inside of the stator and the shielding winding returning over the stator winding according to embodiments of the present invention.

FIG. 12 toont de praktische realisatie van de afschermwikkeling op de stator van een motor met gleuven aangebracht in het elektrische staal om de afschermwikkeling te behuizen volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 12 illustrates the practical realization of the shield winding on the stator of a motor slotted in the electrical steel to house the shield winding according to embodiments of the present invention.

FIG. 13 toont een schematische tekening van een deel van een stator omvattende elektrisch staal waarin mogelijke locaties van afschermwikkelingen zijn aangegeven volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 13 shows a schematic drawing of a part of a stator comprising electrical steel in which possible locations of shielding windings are indicated according to embodiments of the present invention.

FIG. 14 toont het vermogenverlies in de stator omvattende het vermogenverlies in de toevoerkabel van de externe stroom, wanneer de afschermwikkeling open is en wanneer de afschermwikkeling gesloten is volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 14 shows the power loss in the stator including the power loss in the supply cable of the external current, when the shield winding is open and when the shield winding is closed according to embodiments of the present invention.

FIG. 15 toont een kromme waarin de temperatuur van het elektrische staal is weergegeven in functie van de tijd voor een apparaat uit de voorgaande stand der techniek en voor een apparaat volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 15 shows a curve showing the temperature of the electrical steel as a function of time for a prior art device and for an device according to embodiments of the present invention.

FIG. 16 toont een schematische tekening van een lager omvattende één ring volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 16 shows a schematic drawing of a bearing comprising one ring according to embodiments of the present invention.

FIG. 17 toont een schematische tekening van een lager omvattende twee ringen volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 17 shows a schematic drawing of a bearing comprising two rings according to embodiments of the present invention.

BE2018/5681BE2018 / 5681

Alle referentietekens in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd als vormende een beperking voor de doelstelling.All reference marks in the claims should not be interpreted as constraining the objective.

In de verschillende tekeningen verwijzen dezelfde referentietekens naar dezelfde of analoge elementen.In the different drawings, like reference characters refer to like or analogous elements.

Gedetailleerde_____beschri jving_____van_____illustratieve uitvoeringsvormenDetailed_____description_____of_____ illustrative embodiments

De onderhavige uitvinding wordt beschreven met betrekking tot specifieke uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding is niet beperkt daartoe maar alleen tot de conclusies. De beschreven tekeningen zijn louter schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kan de grootte van sommige van de elementen overdreven zijn en niet op schaal zijn getekend voor illustratieve doeleinden. De dimensies en de relatieve dimensies komen niet overeen met werkelijke reducties voor de praktijk van de uitvinding.The present invention is described with reference to specific embodiments and with reference to certain drawings, but the invention is not limited thereto but only to the claims. The drawings described are purely schematic and not limiting. In the drawings, the size of some of the elements may be exaggerated and not drawn to scale for illustrative purposes. The dimensions and the relative dimensions do not correspond to actual reductions for the practice of the invention.

Bovendien worden de termen boven, onder en dergelijke in de beschrijving en de conclusies gebruikt voor descriptieve doeleinden en niet noodzakelijk voor het beschrijven van relatieve posities. Het is duidelijk dat de aldus gebruikte termen onder gepaste omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen werken in andere oriëntaties dan hierin beschreven of geïllustreerd.In addition, the terms above, below, and the like in the description and claims are used for descriptive purposes and not necessarily for describing relative positions. It is understood that the terms thus used are interchangeable under appropriate conditions and that the embodiments of the invention described herein may operate in orientations other than those described or illustrated herein.

Het dient vermeld dat de term 'omvattend' , gebruikt in de conclusies, niet mag worden geïnterpreteerd als zijnde beperkt tot de daarna opgesomde middelen; het sluit geen andere elementen of stappen uit. Het moet dus worden geïnterpreteerd als specificerend voor de aanwezigheid van de vermelde kenmerken, gehele getallen, stappen of componenten waarnaar wordt verwezen, maar sluitIt is to be noted that the term "comprising" used in the claims should not be interpreted as being limited to the agents listed below; it does not exclude other elements or steps. It should therefore be interpreted as specifying the presence of the referenced attributes, integers, steps or components, but excludes

BE2018/5681 de aanwezigheid of toevoeging van een of meer andere kenmerken, gehele getallen, stappen of componenten, of groepen daarvan, niet uit. De bedoeling van de uitdrukking 'een apparaat omvattend middelen A en B' mag dus niet worden beperkt tot apparaten die alleen bestaan uit componenten A en B. Dit betekent dat met betrekking tot de onderhavige uitvinding de enige relevante componenten van het apparaat A en B zijn.BE2018 / 5681 does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps or components, or groups thereof. Thus, the meaning of the phrase "a device comprising means A and B" should not be limited to devices consisting only of components A and B. This means that, with respect to the present invention, the only relevant components of the device are A and B .

Verwijzing doorheen deze specificatie naar 'een bepaalde uitvoeringsvorm' of 'een uitvoeringsvorm' betekent dat een specifieke eigenschap, structuur of kenmerk beschreven met betrekking tot de uitvoeringsvorm is opgenomen in ten minste een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De opnamen van de uitdrukkingen 'in een bepaalde uitvoeringsvorm' of 'in een uitvoeringsvorm' op diverse plaatsen doorheen deze specificatie verwijzen niet noodzakelijk allemaal naar dezelfde uitvoeringsvormen, maar kunnen dat wel. Verder kunnen de specifieke eigenschappen, structuren of kenmerken op elke geschikte manier worden gecombineerd, zoals uit deze openbaring duidelijk is voor eenieder die is onderlegd in het vakgebied, in een of meer uitvoeringsvormen.Reference throughout this specification to "a particular embodiment" or "an embodiment" means that a specific property, structure or feature described with respect to the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. The inclusions of the terms "in a particular embodiment" or "in an embodiment" at various locations throughout this specification do not necessarily all refer to the same embodiments, but they can. Furthermore, the specific properties, structures or features may be combined in any suitable manner, as is apparent from this disclosure to anyone skilled in the art, in one or more embodiments.

Evenzo dient het duidelijk te zijn dat in de beschrijving van de kenschetsende uitvoeringsvormen van de uitvinding diverse kenmerken van de uitvinding soms samen worden gegroepeerd in een enkele uitvoeringsvorm, figuur, of beschrijving daarvan voor het stroomlijnen van de openbaring en helpen bij het verkrijgen van inzicht in een of meer van de diverse aspecten van de uitvinding. Deze openbaringsmethode mag echter niet worden geïnterpreteerd als zijnde een intentie dat de geclaimde uitvinding meer kenmerken vereist dan expliciet vermeld in elke conclusie. In de plaats daarvan liggen, zoals blijkt uit de volgendeLikewise, it should be understood that in describing the exemplary embodiments of the invention, various features of the invention are sometimes grouped together in a single embodiment, figure, or description thereof to streamline disclosure and assist in understanding one or more of the various aspects of the invention. However, this disclosure method should not be construed as an intention that the claimed invention requires more features than stated explicitly in any claim. Instead, as the following shows

BE2018/5681 conclusies, de inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van een enkele daarvoor geopenbaarde uitvoeringsvorm. De conclusies die volgen op de gedetailleerde beschrijving zijn hierdoor dus expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, waarbij elke conclusie op zichzelf staat als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.BE2018 / 5681 claims, the inventive aspects in less than all features of a single previously disclosed embodiment. Thus, the claims that follow the detailed description are expressly included in this detailed description, each claim standing alone as a separate embodiment of this invention.

Verder zijn, hoewel enkele hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige maar geen andere eigenschappen die zijn opgenomen in andere uitvoeringsvormen omvatten, combinaties van eigenschappen van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld om binnen de doelstelling van de uitvinding te liggen, en verschillende uitvoeringsvormen vormen, zoals duidelijk is voor de ervaren deskundige. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kan elke van de geclaimde uitvoeringsvormen in elke combinatie worden gebruikt.Furthermore, while some embodiments described herein include some but not other features included in other embodiments, combinations of features of different embodiments are intended to be within the scope of the invention, and constitute different embodiments, as is apparent to those skilled in the art . For example, in the following claims, any of the claimed embodiments can be used in any combination.

In de hierin verschafte beschrijving zijn diverse specifieke details opgenomen. Het is echter duidelijk dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in praktijk kunnen worden gebracht zonder deze specifieke details. In andere instanties werden bekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail weergegeven om de duidelijkheid van de beschrijving niet in gevaar te brengen.Various specific details are included in the description provided herein. It is clear, however, that embodiments of the invention can be practiced without these specific details. In other instances, known methods, structures and techniques have not been presented in detail in order not to compromise the clarity of the description.

Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt verwezen naar stroom die een bepaalde topologie heeft, wordt verwezen naar de topologie van de geleiders die de stroom dragen. Een dergelijke drager kan, bijvoorbeeld, door de omtrek van de component omvattende het elektrische staal gaan.Where in embodiments of the present invention reference is made to current having a particular topology, reference is made to the topology of the conductors carrying the current. Such a support may, for example, pass through the periphery of the component comprising the electrical steel.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hebben betrekking op een terminatie-eenheid 300 voor een afzettingssysteem. De terminatie-eenheid omvat eenEmbodiments of the present invention pertain to a termination unit 300 for a deposition system. The termination unit includes one

BE2018/5681 apparaat 100 voor het uitoefenen van een functie, waarbij het apparaat ten minste een component 110 omvattende elektrisch staal omvat, en ten minste een afschermelement 120 dat elektrisch geleidend is en dat is geconfigureerd zodat een effect van een nabijgelegen stroom op de component 120 omvattende elektrisch staal, dat niet bijdraagt tot de functie van het apparaat, wordt getemperd, waarbij deze nabijgelegen stroom een eerste topologie heeft, en zodat een effect van ten minste een nabijgelegen stroom met een andere topologie dan de eerste topologie niet significant is getemperd.BE2018 / 5681 device 100 for performing a function, the device comprising at least one component 110 comprising electrical steel, and at least one shielding element 120 which is electrically conductive and configured to have an effect of a nearby current on the component 120 comprising electrical steel, which does not contribute to the function of the device, is tempered, this nearby current having a first topology, and so that an effect of at least one nearby current having a topology other than the first topology is not significantly tempered.

Het apparaat omvat bovendien een stroomoverdrachtmiddel 140 grenzend aan de ten minste een component 110 omvattende elektrisch staal, waarbij het stroomoverdrachtmiddel is aangepast voor het geleiden van een stroom volgens de eerste topologie en voor het overdragen van vermogen naar een target wanneer deze is gemonteerd op de terminatie-eenheid.The apparatus additionally includes a current transfer means 140 adjacent to the at least one component 110 comprising electrical steel, the current transfer means being adapted to conduct a current according to the first topology and to transfer power to a target when mounted on the termination -unit.

Een schematische weergave van een kenschetsende terminatie-eenheid volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is weergegeven in FIG. 1. Een terminatie-eenheid 300 verbindt een target 350, in een afzetsysteem, met de buitenkant van het afzetsysteem. Een dergelijke terminatie-eenheid 300 kan kenmerkend worden gemonteerd als onderdeel van het afzetsysteem. In delen van de terminatie-eenheid kan de druk hoger zijn dan in het afzetsysteem. Deze druk kan bijvoorbeeld dicht bij de atmosferische druk liggen. Delen die samen met het target kunnen worden verwijderd, of de verwijderbare magneetconfiguratie, worden kenmerkend niet beschouwd als onderdeel van de terminatie-eenheid.A schematic representation of a characterizing termination unit according to embodiments of the present invention is shown in FIG. 1. A termination unit 300 connects a target 350, in a delivery system, to the outside of the delivery system. Such a termination unit 300 can typically be mounted as part of the delivery system. In parts of the termination unit, the pressure may be higher than in the delivery system. This pressure can for instance be close to atmospheric pressure. Parts that can be removed along with the target, or the removable magnet configuration, are typically not considered part of the termination unit.

BE2018/5681BE2018 / 5681

De hoofdfunctie van de terminatie-eenheid 300 is het dragen van het target en mogelijk ook het roteren van het target.The main function of the termination unit 300 is to carry the target and possibly also to rotate the target.

Terminatie-eenheden volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvatten een overdrachtmiddel voor het overdragen van vermogen naar het target wanneer het op de terminatie-eenheid is gemonteerd. Daardoor kan vermogen worden overgedragen van het statische gedeelte 360 van de terminatie-eenheid naar het roterende gedeelte 310 van de terminatie-eenheid. In het voorbeeld van FIG. 1 wordt dit verkregen door borstels 330. De centrale as van de motor kan bijvoorbeeld een onderdeel zijn van het overdrachtmiddel en kan worden gebruikt voor het dragen van de elektrische stroom naar het target. In het voorbeeld van FIG. 1 wordt de rotor 310 gebruikt als onderdeel van het overdrachtmiddel voor het dragen van stroom naar het target 350. De figuur toont ook een magneetconfiguratie 324 op de rotor, een stator 320, een afschermwikkeling 120 rond de stator 320 en een behuizing 340.Termination units according to embodiments of the present invention include a transfer means for transferring power to the target when mounted on the termination unit. Therefore, power can be transferred from the static portion 360 of the termination unit to the rotating portion 310 of the termination unit. In the example of FIG. 1, this is accomplished by brushes 330. For example, the central axis of the motor can be part of the transfer means and can be used to carry the electrical current to the target. In the example of FIG. 1, the rotor 310 is used as part of the transfer means for carrying current to the target 350. The figure also shows a magnet configuration 324 on the rotor, a stator 320, a shield winding 120 around the stator 320, and a housing 340.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de motor van de terminatieeenheid 300 een afschermwikkeling 120 omvat die zodanig is geconfigureerd dat een wisselend niet-bijdragend magnetisch veld, afkomstig van een wisselstroom in het overdrachtmiddel (bv. de as van de motor), resulteert in een stroom door de afschermwikkeling. Hierdoor wordt de warmte van het elektrische staal in de rotor verminderd. Dit is vooral het geval wanneer de stroom wordt getransporteerd door de motoras 310.It is an advantage of embodiments of the present invention that the motor of the termination unit 300 includes a shielding winding 120 configured such that an alternating non-contributing magnetic field from an alternating current in the transfer means (e.g. the shaft of the motor) , results in a current through the shielding winding. This reduces the heat of the electric steel in the rotor. This is especially the case when the current is transported by the motor shaft 310.

Merk op dat in de configuratie van de terminatieeenheid zoals weergegeven in FIG. 1 hetzelfde afdichtelement kan worden aangebracht aan de component 324,Note that in the configuration of the termination unit as shown in FIG. 1 the same sealing element can be applied to the component 324,

BE2018/5681 waarbij de magneetconfiguratie van de rotor wordt behouden. Hetzelfde fenomeen van verliezen en verwarming kan ook van toepassing zijn op dit onderdeel en het afschermelement is een effectieve werkwijze voor het afschermen van de potentiële externe stroom terwijl de functionaliteit van de rotor nagenoeg niet wordt beïnvloed. Een dergelijke afdichtelement rond de rotor van een motor is ook geïllustreerd in FIG. 4.BE2018 / 5681 preserving the magnet configuration of the rotor. The same phenomenon of losses and heating can also apply to this part and the shielding element is an effective method of shielding the potential external current while practically not affecting the functionality of the rotor. Such a sealing element around the rotor of a motor is also illustrated in FIG. 4.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de terminatie-eenheid bijvoorbeeld een PVDbron terminatie-eenheid zijn. Doordat PVD-afzetting van een target veel warmte op het targetoppervlak kan genereren, moet dit oppervlak worden afgekoeld. Dit wordt kenmerkend verkregen met water of elk ander geschikt koelmiddel. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de terminatie-eenheid dus middelen omvatten voor het geleiden van het koelmiddel en afdichtmiddelen voor het afdichten van de koelvloeistof.For example, in embodiments of the present invention, the termination unit may be a PVD source termination unit. Because PVD deposition of a target can generate a lot of heat on the target surface, this surface must be cooled. This is typically accomplished with water or any other suitable coolant. Thus, in embodiments of the present invention, the termination unit may comprise means for guiding the coolant and sealing means for sealing the coolant.

Een terminatie-eenheid 300 kan lagermiddelen omvatten voor het ondersteunen van het target terwijl het rond zijn as draait. Als de stroom naar het target 350 wordt uitgevoerd door de as van de motor, kan deze stroom ook door het centrum van de lagers passeren en verwarming van het elektrische staal van de lagers veroorzaken. In dit geval is het voordelig dat deze terminatie-eenheden lagers omvatten volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.A termination unit 300 may include bearing means for supporting the target as it rotates about its axis. If the current to the target 350 is output from the motor shaft, this current can also pass through the center of the bearings and cause heating of the electrical steel of the bearings. In this case, it is advantageous that these termination units include bearings according to embodiments of the present invention.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de terminatie-eenheid bovendien middelen voor het positioneren van een magneet of een reeks magneten in het target 350.In embodiments of the present invention, the termination unit further includes means for positioning a magnet or array of magnets in the target 350.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het afschermelement geconfigureerd zodatIn embodiments of the present invention, the shield element is configured such that

BE2018/5681 wanneer een nabijgelegen variërende stroom (met de eerste topologie) zou worden aangebracht die resulteert in een variërend niet-bijdragend magnetisch veld door het elektrische staal, dat niet bijdraagt tot de werking van het apparaat, dit variërende niet-bijdragende magnetische veld resulteert in een netto magnetische flux door het afschermelement, en deze nabijgelegen variërende stroom resulteert in een stroom door het ten minste een afschermelement dat het niet-bijdragende magnetische veld tegenwerkt. De nabijgelegen variërende stroom kan worden gedragen door een nabijgelegen stroomoverdrachtmiddel met de eerste topologie.BE2018 / 5681 when a nearby varying current (with the first topology) would be applied resulting in a varying non-contributing magnetic field by the electric steel, which does not contribute to the operation of the device, this varying non-contributing magnetic field results in a net magnetic flux through the shield element, and this nearby varying current results in a current through the at least one shield element that counteracts the non-contributing magnetic field. The nearby varying current can be carried by a nearby current transfer means having the first topology.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het afschermelement een afschermwikkeling. De afschermwikkeling kan bijvoorbeeld een enkele draad, een geweven kabel, een niet-geweven kabel of een Litze kabel zijn.In embodiments of the present invention, the shielding element is a shielding winding. The shielding winding may be, for example, a single wire, a woven cable, a non-woven cable or a Litz cable.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige openbaring kan het nabijgelegen stroomoverdrachtmiddel zich naast de component omvattende elektrisch staal bevinden of kan door de component omvattende elektrisch staal gaan.In embodiments of the present disclosure, the nearby current transfer means may be adjacent to the component comprising electrical steel or may pass through the component comprising electrical steel.

Elektrisch staal is daarbij een ijzerlegering. Het kan worden aangepast om specifieke magnetische eigenschappen te produceren zoals een klein hysteresisgebied dat resulteert in laag vermogensverlies per cyclus. Het elektrische staal kan andere materialen omvatten zoals ferrieten, laminaties, en materialen met hoge permeabiliteit.Electric steel is an iron alloy. It can be adjusted to produce specific magnetic properties such as a small hysteresis area that results in low power loss per cycle. The electrical steel may include other materials such as ferrites, laminations, and high permeability materials.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het vermogenverlies worden veroorzaakt door een wisselende niet-bijdragende magnetische fluxdensiteit en wordt gereduceerd door vermindering van dezeIn embodiments of the present invention, the power loss can be caused by a varying non-contributing magnetic flux density and is reduced by reducing this

BE2018/5681 fluxdensiteit in vergelijking met de situatie waarin geen afschermwikkeling aanwezig zou zijn.BE2018 / 5681 flux density compared to the situation where no shield winding would be present.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het niet-bijdragende magnetische veld worden gegenereerd door een externe stroom die niet bedoeld is om bij te dragen tot de geschikte werking van het apparaat. De stroom kan bijvoorbeeld stromen over een stroomdragende geleider 140. De stroomdragende geleider kan in de buurt liggen van de elektrische staal-component. Dit betekent dat deze naast de elektrische staal-component kan liggen of omgeven kan zijn door de elektrische staal-component.In embodiments of the present invention, the non-contributing magnetic field can be generated by an external current that is not intended to contribute to the proper operation of the device. For example, the current may flow over a current carrying conductor 140. The current carrying conductor may be near the electrical steel component. This means that it can lie next to the electrical steel component or be surrounded by the electrical steel component.

Als een dergelijke stroomdragende geleider is omgeven door een holle cilinder van elektrisch staal, zal dit resulteren in verliezen. Er zijn 2 hoofdtermen in de verliezen binnen het elektrische staal. Hysteresisverliezen en wervelstroomverliezen door de dikte van de elementen die het elektrische staal vormen en de elektrische geleidbaarheid van het magnetische staal (cfr. Laminatiedikte).If such a current carrying conductor is surrounded by a hollow cylinder of electric steel, it will result in losses. There are 2 main terms in the losses within the electric steel. Hysteresis losses and eddy current losses due to the thickness of the elements forming the electrical steel and the electrical conductivity of the magnetic steel (cf. Lamination thickness).

ƒ Physt =f B² [Peddy =f²-B²'ƒ Physt = f B ² [Peddy = f ² -B ² '

Hierin is f de frequentie van de magnetisch veldvariatie en is B de magnetische fluxdensiteit. Dit kan worden veroorzaakt door een externe stroom die niet bijdraagt tot de geschikte werking van het apparaat. Als B in verhouding staat tot de stroom in het niet-verzadigende werkdomein van het elektrische staal, zijn de verliezen evenredig met de vierkantswortel van de stroom.Where f is the frequency of the magnetic field variation and B is the magnetic flux density. This can be caused by an external current that does not contribute to the proper operation of the device. If B is proportional to the current in the non-saturating working domain of the electric steel, the losses are proportional to the square root of the current.

Commercieel elektrisch staal wordt gedefinieerd door een eenvoudig enkelvoudig verlies-nummer [W/kg] voor een bepaalde magnetische fluxdensiteit bij 50 of 60 Hz. Dit kan het moeilijk maken om het frequentiegedrag van hetCommercial electrical steel is defined by a simple single loss number [W / kg] for a given magnetic flux density at 50 or 60 Hz. This can make it difficult to control the frequency behavior of it

BE2018/5681 elektrische staal bij veel hogere frequenties of een combinatie van een reeks hogere frequenties te extrapoleren.BE2018 / 5681 Electric steel to extrapolate at much higher frequencies or a combination of a series of higher frequencies.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt het magnetisch veld overgedragen van de ene zijde van de component omvattende het elektrische staal naar de andere zijde, waardoor het effect wordt gecreëerd alsof er geen elektrisch staal aanwezig zou zijn voor de externe stroom die niet bedoeld is om bij te dragen tot de geschikte werking van het apparaat.In embodiments of the present invention, the magnetic field is transferred from one side of the component comprising the electric steel to the other side, creating the effect as if there were no electric steel present for the external current that is not intended to contribute to the proper functioning of the device.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de ten minste een component 110 omvattende elektrisch staal aangepast voor het geleiden van een bijdragend magnetisch veld voor werking van het apparaat 100. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn voor een transformator of een motor. De ten minste een afschermwikkeling is zodanig gepositioneerd dat nagenoeg geen netto geïntegreerde magnetische flux door de afschermwikkeling afkomstig is van het bijdragende magnetische veld. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de mogelijke aanwezigheid van een nietbijdragend magnetisch veld een fluxroute die verschilt van het bijdragende veld.In embodiments of the present invention, the at least one component 110 electrical steel is adapted to conduct a contributing magnetic field for operation of the device 100. This may be the case, for example, for a transformer or a motor. The at least one shielding winding is positioned such that substantially no net integrated magnetic flux through the shielding winding originates from the contributing magnetic field. In embodiments of the present invention, the possible presence of a non-contributing magnetic field has a flux path different from the contributing field.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de ten minste een afschermwikkeling worden kortgesloten of worden geladen door een impedantie. Dit kan bijvoorbeeld een weerstand, een capaciteit, een inductantie, of een combinatie van deze elementen zijn.In embodiments of the present invention, the at least one shielding winding can be shorted or charged by an impedance. This can be, for example, a resistance, a capacitance, an inductance, or a combination of these elements.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het apparaat 100 een motor. Een dergelijke motor kan bijvoorbeeld een gelijkstroommotor, een wisselstroommotor, een servomotor, een stappenmotor, een borstelloze gelijkstroommotor, een reluctantiemotor, een torsiemotor zijn.In embodiments of the present invention, the device 100 is a motor. Such a motor can be, for example, a DC motor, an AC motor, a servo motor, a stepper motor, a brushless DC motor, a reluctance motor, a torsion motor.

BE2018/5681BE2018 / 5681

Een schematische tekening van een dergelijke motor met een externe rotor 150 volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is weergegeven in FIG. 2. De figuur toont de component 110 omvattende elektrisch staal (dat overeenkomt met de stator) en de ten minste een afschermdraad 120 die toroïdaal rond de stator is gewonden. In dit voorbeeld is de afschermdraad 120 tussen de tanden 130 van de stator gewonden. De motorwikkelingen 132 voor het bedienen van de motor zijn rond de tanden 130 van de stator gewikkeld. FIG. 2 toont ook een centrale as 140 die kan worden gebruikt als stroomoverdrachtmiddel voor een potentiële externe stroom van een ander elektrisch circuit. Deze externe stroom is op geen enkele manier gerelateerd aan een geschikte werking van de motor, maar deze stroomroute wordt bij voorkeur gebruikt om geometrische en technische redenen. De rotor 150 is alleen schematisch weergegeven om de positie ervan in de motor aan te geven. De permanente magneten (wanneer aanwezig in de motor) zijn bijvoorbeeld niet weergegeven in deze en de volgende figuren.A schematic drawing of such an external rotor motor 150 according to embodiments of the present invention is shown in FIG. 2. The figure shows the component 110 comprising electrical steel (corresponding to the stator) and the at least one shielding wire 120 wound toroidally around the stator. In this example, the shielding wire 120 is wound between the teeth 130 of the stator. The motor windings 132 for operating the motor are wound around the teeth 130 of the stator. FIG. 2 also shows a center axis 140 which can be used as a current transfer means for a potential external current from another electrical circuit. This external current is in no way related to proper motor operation, but this flow path is preferably used for geometric and technical reasons. The rotor 150 is shown schematically only to indicate its position in the motor. For example, the permanent magnets (when present in the motor) are not shown in this and the following figures.

Een gelijkaardige uitvoeringsvorm kan men vinden met de rotor 150 aan de inwendige zijde van de stator 110 in FIG 2. Ook in dat geval kan een geleider 140 aanwezig zijn in de rotor die wordt gebruikt als geleidingsmiddel voor een potentiële externe stroom. Deze geleidingsroute kan zich ook buiten het oppervlak van de rotor bevinden. De rotor zelf kan een component omvattende elektrisch staal zijn en het afschermelement 120 kan geconfigureerd zijn zodat een variërende stroom door het nabijgelegen stroomoverdrachtmiddel 140 resulteert in een stroom door het afschermelement 120 dat resulteert in een magnetisch veld dat het niet-bijdragende magnetische veld tegenwerkt. Dit is geïllustreerd op FIG. 4, waarin het afschermelementA similar embodiment can be found with the rotor 150 on the inner side of the stator 110 in FIG. 2. In that case too, a conductor 140 may be present in the rotor used as a conductor for a potential external current. This guidance path can also be outside the surface of the rotor. The rotor itself can be a component comprising electric steel and the shield element 120 can be configured so that a varying current through the nearby current transfer means 140 results in a current through the shield element 120 resulting in a magnetic field that counteracts the non-contributing magnetic field. This is illustrated in FIG. 4, wherein the shielding element

BE2018/5681 een afschermwikkeling 120 is die toroïdaal rond de rotor 150 is gewonden.BE2018 / 5681 is a shield winding 120 which is wound toroidally around the rotor 150.

In de voorbeelden in FIG. 2 tot en met 4 is de potentiële externe stroom door de geleider 140 die dienst doet als een ongewenste magnetiserende stroom voor het elektrische staal van een type dat een unipolaire stroom is. Dit betekent dat het oppervlak-integraal van de stroomdensiteit binnen de interne perimeter van het magnetische staal (zoals weergegeven in FIG.5) niet nul is:In the examples in FIG. 2 through 4 is the potential external current through conductor 140 that serves as an undesirable magnetizing current for the electrical steel of a type which is a unipolar current. This means that the surface integral of the current density within the internal perimeter of the magnetic steel (as shown in FIG. 5) is not zero:

J(x,y)dxdy Φ 0.J (x, y) dxdy Φ 0.

I totaal ff ^JJoppervlak interne perimeterI total ff ^JJ area internal perimeter

In deze voorbeelden heeft de stroom dus een unipolair karakter. Wanneer deze totale oppervlakteintegraal gelijk is aan nul, dan komt dit doordat een gelijke hoeveelheid stroom terug in de perimeter van het elektrische staal stroomt. Dit is dan in feite een tweegeleidersysteem met een ingangs- en terugvoergeleider.Thus, in these examples, the current has a unipolar character. When this total surface integral is equal to zero, it is because an equal amount of current flows back into the perimeter of the electrical steel. This is then in fact a two-conductor system with an input and return conductor.

Wanneer we te maken hebben met een potentiële unipolaire stroom die door de interne perimeter van het elektrische staal stroomt, dan is de terugvoerstroom fysiek gelokaliseerd buiten de externe perimeter van het elektrische staal en vooral buiten het elektromagnetische apparaat dat het elektrische staal omvat.When dealing with a potential unipolar current flowing through the internal perimeter of the electric steel, the return current is physically located outside the external perimeter of the electric steel and especially outside the electromagnetic device that includes the electric steel.

Volgens de wet van Ampère houdt de lijn-integraal van het magnetische veld over een gesloten kromme in het magnetische staal verband met de totale stroomdensiteit van de potentiële externe stroom die binnen de perimeter van het interne oppervlak van het elektrische staal vloeit (FIG. 5):According to Ampere's law, the line integral of the magnetic field over a closed curve in the magnetic steel is related to the total current density of the potential external current flowing within the perimeter of the internal surface of the electric steel (FIG. 5) :

Φ Hstaafdl=H J(x,y)dxdyΦ Hstaafdl = H J (x, y) dxdy

J interne magnetische staal JJoppervlak interne perimeterJ internal magnetic steel JJ surface internal perimeter

Wanneer we te maken hebben met een unipolaire stroom is de lijn-integraal van het magnetische veld H nietWhen dealing with a unipolar current, the line integral of the magnetic field H is not

44

BE2018/5681 nul in het magnetische staal waardoor, met betrekking tot de magnetische eigenschappen van het materiaal, een magnetische fluxdensiteit wordt gecreëerd die verband houdt met de magnetische permeabiliteit Dr van het materiaal (dat saturatie-effecten kan vertonen, aangegeven door de notatie MO ·:BE2018 / 5681 zero in the magnetic steel creating, with respect to the magnetic properties of the material, a magnetic flux density related to the magnetic permeability Dr of the material (which may exhibit saturation effects, indicated by the notation MO :

Bstaal = μ_ομ_Γ(Η)·Bsteel = μ _ο μ _Γ (Η)

HstaalHstaal

De gecreëerde magnetische fluxdensiteit Bstaal is verantwoordelijk voor extra verliezen in het elektrische staal als gevolg van hysteresisverliezen en wervelstroomverliezen, zoals men kan vinden in de datasheet van alle ferromagnetische materialen. Het frequentiegehalte van de potentiële externe stroom kan van dien aard zijn dat het niet gunstig is voor het type van elektrisch staal dat wordt gebruikt. Het type van elektrisch staal wordt meestal geselecteerd op basis van de werkfrequentie en het niveau van de magnetische fluxdensiteit in de luchtspleet van de motor (gesitueerd tussen de statortanden en het elektrische staal van de rotor of permanente magneten wanneer aanwezig in de rotor). Het frequentiegehalte van het niet-bijdragende veld kan sterk verschillen van het frequentiegehalte van de fluxdensiteit aanwezig voor de torsiegeneratie in de motor. En dit kan zeer ongunstig zijn voor de eigenschappen van het elektrische staal.The magnetic flux density B steel created is responsible for additional losses in the electrical steel due to hysteresis losses and eddy current losses, as can be found in the data sheet of all ferromagnetic materials. The frequency content of the potential external current may be such that it is not favorable for the type of electrical steel used. The type of electrical steel is usually selected based on the operating frequency and the level of magnetic flux density in the air gap of the motor (located between the stator teeth and the electrical steel of the rotor or permanent magnets when present in the rotor). The frequency content of the non-contributing field can be very different from the frequency content of the flux density present for the torque generation in the motor. And this can be very unfavorable for the properties of the electrical steel.

Merk dat, in het voorbeeld van een motor, de magnetische fluxdensiteit gegenereerd door een potentiële externe unipolaire stroom van dien aard is dat deze over het algemeen de luchtspleet tussen de stator- en de rotorstructuur niet traverseert. Het interfereert niet rechtstreeks met het magnetische veld dat gebruikt wordt voor de werking van de motor. Onrechtstreeks kan het echter saturatie toevoegen aan en deel van het statorstaal,Note that, in the example of a motor, the magnetic flux density generated by a potential external unipolar current is such that it generally does not traverse the air gap between the stator and rotor structures. It does not directly interfere with the magnetic field used for engine operation. Indirectly, however, it can add saturation to and part of the stator sample,

BE2018/5681 waardoor de algemene permeabiliteit μ· van elk praktisch magnetisch staal vermindert en dit de magnetische fluxdensiteit gegenereerd door de statorwikkelingen kan beïnvloeden en de motortorsie verminderen. Verder stijgt, door de extra verliezen gegenereerd door de potentiële externe stroom, de temperatuur van het elektrische staal, waardoor over het algemeen de magnetische permeabiliteit van het staal vermindert, wat resulteert in een torsievermindering van de motor voor een bepaalde statorstroom.BE2018 / 5681 which reduces the general permeability μ of any practical magnetic steel and can affect the magnetic flux density generated by the stator windings and reduce the motor torque. Furthermore, due to the additional losses generated by the potential external current, the temperature of the electrical steel rises, generally decreasing the magnetic permeability of the steel, resulting in a torque reduction of the motor for a given stator current.

De potentiële (unipolaire) externe stroom kan een combinatie zijn van een gelijkstroom (DC-component) en een wisselstroomcomponent (AC-component), wat een magnitude toont op de spectrale inhoud, verbonden met de aard van de applicatie van het externe circuit. De DC-component van de potentiële externe stroom creëert geen hysteresis- en wervelstroomverliezen in het elektrische staal van de motor als de frequentie van de gecreëerde magnetische fluxdensiteit gelijk is aan nul Hertz. Onrechtstreeks creëert dit een magnetisch veld H in het elektrische staal, dat boven het magnetische veld wordt geplaatst dat wordt gecreëerd door de statorwikkeling in genoemde magnetische structuur. Als gevolg daarvan kunnen er hogere waarden van de magnetische fluxdensiteit optreden op lokale posities, waarbij de bijdragende en de niet-bijdragende flux dezelfde routes delen, dat resulteert in een minder efficiënt gebruik van de magnetische eigenschappen van het elektrische staal en dus meer verliezen genereert in combinatie met het steeds afwisselende gedrag van het magnetische veld van de motor.The potential (unipolar) external current can be a combination of a direct current (DC component) and an alternating current component (AC component), which shows a magnitude on the spectral content associated with the nature of the application of the external circuit. The DC component of the potential external current does not create hysteresis and eddy current losses in the electric steel of the motor if the frequency of the magnetic flux density created is equal to zero Hertz. Indirectly, this creates a magnetic field H in the electric steel, which is placed above the magnetic field created by the stator winding in said magnetic structure. As a result, higher magnetic flux density values may occur at local positions, with the contributing and the non-contributing flux sharing the same routes, resulting in less efficient use of the magnetic properties of the electrical steel and thus generating more losses in combined with the ever-changing behavior of the motor's magnetic field.

Praktische tests op een motor met een stator omvattende een inwendige diameter van 90 mm vertoonden een vermindering in de effectieve motortorsie, zoals geïllustreerd in FIG. 6. Voor matige axiale stromen kan dezePractical tests on a motor with a stator comprising an internal diameter of 90 mm showed a reduction in the effective motor torque, as illustrated in FIG. 6. This is possible for moderate axial flows

BE2018/5681 torsievermindering aanvaardbaar zijn en kan deze worden gecompenseerd door het verschaffen van een groter ontworpen motortorsie. Daarom vertoont, voor vele situaties, de aanwezigheid van matige externe gelijkstromen die niet bijdragen tot het magnetische veld voor de werking van de motor, geen belangrijke problemen.BE2018 / 5681 torsion reduction are acceptable and can be compensated for by providing a larger designed motor torque. Therefore, for many situations, the presence of moderate external DC currents that do not contribute to the magnetic field for motor operation does not present any major problems.

Wanneer grote potentiële externe gelijkstromen aanwezig kunnen zijn, moeten sommige technieken worden uitgeoefend teneinde het H-veld in het elektrische staal te verminderen. Het dient vermeld dat dit automatisch ook de wisselende component van dit H-veld vermindert en zodoende leidt tot een vermindering in magnetische verliezen in de massa van dit materiaal. Deze vermindering van het magnetische veld kan op verschillende manieren worden verkregen:When large potential external DC currents may be present, some techniques must be applied to reduce the H field in the electrical sample. It should be noted that this also automatically reduces the varying component of this H-field and thus leads to a reduction in magnetic losses in the mass of this material. This reduction of the magnetic field can be achieved in several ways:

- Gebruik van elektrisch staal met anisotrope eigenschappen, zodat het magnetische veld van de potentiële externe stroom een minder gunstige richting gebruikt in het magnetische staal, met een lagere waarde voor de anisotrope permeabiliteit. De oriëntatie van het elektrische staal dient van dien aard te zijn dat het ten goede komt van de fluxdensiteit die gerelateerd is aan de werking van de motor. Op locaties waar het motorveld en het veld gegenereerd door de potentiële externe stroom van het type zijn dat ze beide dezelfde richting hebben, kan er natuurlijk geen verbetering verkregen worden op die locaties in de massa van het elektrische staal.- Use of electric steel with anisotropic properties, so that the magnetic field of the potential external current uses a less favorable direction in the magnetic steel, with a lower value for the anisotropic permeability. The orientation of the electrical steel should be such that it benefits the flux density related to motor operation. Of course, in locations where the motor field and the field generated by the potential external current are of the type that they both have the same direction, no improvement can be obtained at those locations in the mass of the electrical steel.

- Inbouw van extra magnetische reluctantie door de introductie van een ‘luchtspleet' in de extern aangebrachte fluxroute van de stroom in het elektrische staal dat de externe fluxdensiteit gegenereerd door het effect van een potentiële externe stroom vermindert, maar toont slechts een beperkte interferentie met de magnetische- Incorporation of additional magnetic reluctance by introducing an "air gap" into the externally applied flux path of the current in the electrical sample that reduces the external flux density generated by the effect of a potential external current, but only shows limited interference with the magnetic

BE2018/5681 fluxroute van de werking van de motor. Een dergelijke luchtspleet (610) is bijvoorbeeld geïllustreerd in de schematische afbeelding van de motor in FIG. 7. Dit is ook een effectieve manier voor het verminderen van de wisselstroomcomponent van de fluxdensiteit gegenereerd door de externe stroom en helpt daardoor bij het reduceren van de verliezen in het elektrische staal.BE2018 / 5681 flux route of engine operation. Such an air gap (610) is illustrated, for example, in the schematic of the motor in FIG. 7. This is also an effective way of reducing the AC component of the flux density generated by the external current, thereby helping to reduce the losses in the electrical steel.

- Inbouw van extra magnetische reluctantie die meer specifiek de AC-component van de magnetische fluxdensiteit gegenereerd door de potentiële externe stroom beïnvloedt. Dit kan worden bewerkstelligd door het toevoegen van een niet-magnetisch geleidend materiaal in de 'luchtspleet' van de toegevoegde reluctantie in het segmentatieproces. De dikte van de afschermgeleider in de aangebrachte luchtspleet dient ten minste meerdere keren de skin-dikte te zijn voor het bepaalde frequentiegehalte van de potentiële extern stroom (FIG. 7, bv. spleet gevuld met een geïsoleerde vaste kopergeleider).- Installation of additional magnetic reluctance that more specifically affects the AC component of the magnetic flux density generated by the potential external current. This can be accomplished by adding a nonmagnetic conductive material into the "air gap" of the added reluctance in the segmentation process. The thickness of the shield conductor in the applied air gap should be at least several times the skin thickness for the determined frequency content of the potential external current (FIG. 7, eg gap filled with an insulated solid copper conductor).

Het toevoegen van magnetische reluctantie in de continue kern van de stator is een effectief middel voor het verminderen van de fluxdensiteit gegenereerd door een potentiële unipolaire externe stroom die de interne perimeter van het elektrische staal traverseert. Dit kan men zien in de vergelijkingen die resulteren door toevoeging van een luchtspleet in de fluxroute in elektrisch staal.Adding magnetic reluctance to the stator continuous core is an effective means of reducing the flux density generated by a potential unipolar external current traversing the internal perimeter of the electrical steel. This can be seen in the equations that result from the addition of an air gap in the flux path in electric steel.

Denk aan een circumferentieel deel van elektrisch staal dat een totale gemiddelde omtrek L heeft (FIG. 8). Wanneer de totale luchtspleet (610) die in dit circuit werd toegevoegd een lengte Dtot heeft, dan kan voor een centrale geleider die een stroom I0 draagt de magnetische fluxdensiteit worden geschreven als:Consider a circumferential part of electrical steel that has a total average circumference L (FIG. 8). When the total air gap (610) added in this circuit has a length Dtot, for a central conductor carrying a current I0, the magnetic flux density can be written as:

_n _ kokr(staal)Io &staal J . ö _n _ kokr (steel) Io & steel J. O

L + Pr(staal)OtotL + Pr (steel) Otot

BE2018/5681BE2018 / 5681

In de praktijk is, wanneer de fysieke luchtspleet die is toegevoegd door reluctantie gelijk is aan Dtot, de magnetische luchtspleet gelijk aan DrDtot, waarbij Dr een groot aantal is voor praktische materialen. Als gevolg daarvan vermindert dit sterk de niet-bijdragende magnetische fluxdensiteit gegenereerd door de potentiële externe stroom, wat dus een sterke vermindering van de verliezen in het elektrische staal inhoudt. Toevoeging van reluctantie in de continue structuur van de stator (of de rotor) vormt dus een oplossing voor het verminderen van het probleem van verliezen gegenereerd door een potentiële externe stroom, waarbij de interne perimeter van het elektrische staal wordt gepenetreerd. Voor het voorbeeld weergegeven in FIG. 7 werd vastgesteld dat de fluxdensiteit in het elektrische staal gegenereerd door de externe stroom een waarde van 1,48T bereikte voor een bepaalde externe stroomwaarde. Wanneer een enkelvoudige sleufbreedte van 1 mm werd geïntroduceerd in deze statorkern, waardoor de statorkern volledig werd doorgesneden (FIG. 7), daalde de fluxdensiteit tot 0,7T, wat een vermindering is van meer dan 50% voor de fluxdensiteit, en dienovereenkomstig een vermindering van 75% op de magnetische verliezen in de stator in het geval van een wisselstroom.In practice, when the physical air gap added by reluctance is Dtot, the magnetic air gap is equal to DrDtot, where Dr is a large number for practical materials. As a result, this greatly reduces the non-contributing magnetic flux density generated by the potential external current, thus greatly reducing the losses in the electrical steel. Thus, adding reluctance into the stator (or rotor) continuous structure solves the problem of losses generated by a potential external current, penetrating the internal perimeter of the electrical steel. For the example shown in FIG. 7, it was determined that the flux density in the electric steel generated by the external current reached a value of 1.48T for a given external current value. When a 1mm single slot width was introduced into this stator core, completely cutting the stator core (FIG. 7), the flux density decreased to 0.7T, which is a reduction of more than 50% for the flux density, and a reduction accordingly. of 75% on the magnetic losses in the stator in the case of an alternating current.

Magnetische reluctantie kan in het elektrische staal van een stator worden toegevoegd door het introduceren van ten minste een ‘luchtspleet' of sleuf (gevuld met een niet-magnetisch materiaal dat geleidend kan zijn, maar dient van het elektrische staal te worden geïsoleerd als dit laatste geleidend is). Doordat een volledige wegsnijding in de kern van het elektrische staal (FIG. 7) de mechanische stijfheid van de stator in gevaar kan brengen, kunnen gedeeltelijke sleuven worden aangebracht om hetzelfde effect te creëren (FIG. 9). Alternatief kan dit, wanneerMagnetic reluctance can be added to the electrical steel of a stator by introducing at least one 'air gap' or slot (filled with a non-magnetic material that can be conductive, but should be insulated from the electrical steel if the latter is conductive is). Since a full cut in the core of the electrical steel (FIG. 7) may compromise the mechanical stiffness of the stator, partial slots can be made to create the same effect (FIG. 9). Alternatively, when

BE2018/5681 elektrisch staal bestaat uit een gestapeld laminatiesamenstel, zodanig worden gestapeld dat de sleuf zich voor vele laminaties op dezelfde positie bevindt, waardoor daaropvolgende stapeling de sleuflocatie naar een andere locatie kan roteren. Dit proces kan meerdere keren worden uitgevoerd. Wanneer alles aan elkaar is bevestigd, leidt dit tot enige substantiële mechanische stijfheid.BE2018 / 5681 electrical steel consists of a stacked lamination assembly, stacked so that the slot is in the same position for many laminations, allowing subsequent stacking to rotate the slot location to a different location. This process can be performed multiple times. When everything is attached together, this leads to some substantial mechanical rigidity.

Één nadeel van het toevoegen van reluctantie door het introduceren van luchtspleetsleuven in de statorstructuur is dat dit de structurele en mechanische eigenschappen van de volledige statorstructuur en zodoende ook het elektromagnetische apparaat in het algemeen beïnvloedt. De opbouw van het elektrische staal wordt moeilijker en dus ook duurder. Ook kan, in de meeste gevallen, de vermindering in magnetische fluxdensiteit in het magnetische staal en dat gecreëerd is door de potentiële externe stroom volstaan voor de gelijkstroom, maar kan mogelijk niet volstaan voor de wisselstroomcomponent van het veld, dat tenslotte op het einde resulteert in te veel magnetische verliezen.One drawback of adding reluctance by introducing air gap slots in the stator structure is that it affects the structural and mechanical properties of the entire stator structure and thus also the electromagnetic device in general. The construction of the electric steel becomes more difficult and therefore also more expensive. Also, in most cases, the reduction in magnetic flux density in the magnetic steel created by the potential external current may suffice for the direct current, but may not be sufficient for the alternating current component of the field, which ultimately results in too many magnetic losses.

Een andere oplossing voor dit probleem kan men vinden op fysieke gronden door het aanbrengen van een massieve afscherming, die overeenkomt met het principe van de kooi van Faraday, rond de delen die het elektrische staal bevatten. De dikte van het afschermmateriaal dient tenminste driemaal de skin-diepte van de oppervlaktestroom te zijn, zoals bepaald door het frequentieniveau van de potentiële externe wisselstroom. In deze situatie kan er geen wisselend magnetische veld worden aangetroffen aan de binnenkant van de gesloten afscherming, waardoor er geen verliezen aanwezig zijn in het elektrische staal. Merk dat de potentiële externe stroom door het afgeschermde elektrische staal kan passeren als een unipolaire stroom. In dat geval moet eenAnother solution to this problem can be found on physical grounds by applying a solid shield, corresponding to the Faraday cage principle, around the parts containing the electrical steel. The thickness of the shielding material should be at least three times the skin depth of the surface current, as determined by the frequency level of the potential external alternating current. In this situation, no alternating magnetic field can be found on the inside of the closed shield, so there are no losses in the electrical steel. Note that the potential external current can pass through the shielded electrical steel as a unipolar current. In that case, a

BE2018/5681 holte in de vorm van een donut worden aangebracht in de afscherming zodat de geleider met een unipolaire stroom door de afscherming kan passeren, waarbij deze laatste nog steeds een gesloten structuur vormen. De externe terugvoerstroom is aangebracht in een geleider buiten de afschermstructuur.BE2018 / 5681 donut cavity are provided in the shield so that the conductor can pass through the shield with a unipolar current, the latter still forming a closed structure. The external return flow is arranged in a conductor outside the shield structure.

Het gebruik van een kooi van Faraday voor het beschermen van het elektrische staal vertoont, in praktijk, enkele grote problemen, bv. wanneer men te maken heeft met een elektromagnetisch apparaat dat dienst doet als mechanische aandrijver:Using a Faraday cage to protect the electrical steel presents, in practice, some major problems, e.g. when dealing with an electromagnetic device serving as a mechanical actuator:

- Het bijdragende magnetische veld van de motor, die van wisselende aard is, dient niet te worden getemperd door het zich ontwikkelende schild van Faraday. Het magnetische veld tussen de stator en de rotor kan de afschermende structuur dus niet penetreren. Dit betekent dat de afscherming zowel de stator- als de rotorstructuur zou moeten omgeven, zodat er geen geïntegreerde verandering van flux door het bijdragende veld kan worden gevonden over het oppervlak van de afscherming.- The contributing magnetic field of the motor, which is of varying nature, should not be tempered by the developing shield of Faraday. Thus, the magnetic field between the stator and the rotor cannot penetrate the shielding structure. This means that the shield should surround both the stator and rotor structures, so that no integrated flux change through the contributing field can be found across the shield surface.

- Het mechanische vermogen gegenereerd door de rotor van de motor dient te worden overgedragen buiten de zich ontwikkelende afscherming. Dit kan uitsluitend worden gerealiseerd door het verschaffen van een mechanische doorvoer in de afschermstructuur, waardoor een discontinuïteit ontstaat in de elektrische geleiding op het afschermoppervlak. In de meeste gevallen leidt dit tot een groot verlies van afschermeffectiviteit. Het probleem kan worden opgelost door een bewegend deel aan te brengen in de afscherming dat continu elektrisch is verbonden met het bevestigde deel van de afscherming, bv. door gebruik te maken van borstels of glijdende contactdelen.- The mechanical power generated by the rotor of the motor must be transferred outside the developing shield. This can only be achieved by providing a mechanical feedthrough in the shielding structure, creating a discontinuity in the electrical conductivity on the shielding surface. In most cases, this leads to a great loss of shielding effectiveness. The problem can be solved by arranging a moving part in the shield that is continuously electrically connected to the attached part of the shield, e.g. by using brushes or sliding contact parts.

De praktische opname van een gesloten kooi van Faraday rond de motor is in de praktijk duur en vertoontThe practical inclusion of a closed Faraday cage around the engine is expensive in practice and shows

BE2018/5681 vele technische problemen door de mechanische doorvoer voor het mechanische motorvermogen. De aard van een Faradayafscherming is ook zeer universeel: het schermt af tegen de aanwezigheid van elke externe stroom van het elektrische staal aan de binnenkant van de afschermstructuur. In de praktijk is de afscherming bij voorkeur alleen effectief voor een specifieke topologie van de geleiders die de potentiële externe niet-bijdragende stroom dragen.BE2018 / 5681 Many technical problems due to the mechanical feed-through for the mechanical engine power. The nature of a Faraday shield is also very universal: it shields against the presence of any external current of the electrical steel on the inside of the shield structure. In practice, the shield is preferably effective only for a specific topology of the conductors carrying the potential external non-contributing current.

Daarom is, in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, het afschermelement geconfigureerd zodat het alleen het niet-bijdragende magnetische veld tegenwerkt, maar het bijdragende magnetische veld van de motor niet beïnvloedt. Op deze manier kan het afschermelement worden begrensd door een vast gedeelte op de stator en op de rotor alleen, wat het probleem van de mechanische doorvoer in de Faraday-afscherming elimineert.Therefore, in embodiments of the present invention, the shield element is configured so that it only counteracts the non-contributing magnetic field, but does not affect the motor's contributing magnetic field. In this way, the shield element can be bounded by a fixed part on the stator and on the rotor alone, which eliminates the problem of mechanical feed-through in the Faraday shield.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het apparaat een motor en is het stroomoverdrachtmiddel een geleider langs de centrale as van de motor die is aangepast voor het dragen van een stroom voor het van stroom voorzien van een extern apparaat. Het variërende (bv. wisselende) deel van deze stroom heeft de eigenschappen dat het ongewenste excessieve magnetische verliezen (hysteresisverliezen en wervelstroomverliezen) zal creëren in het elektrische staal.In embodiments of the present invention, the device is a motor and the current transfer means is a conductor along the central axis of the motor adapted to carry a current for powering an external device. The varying (e.g., varying) portion of this current has the properties that it will create unwanted excessive magnetic losses (hysteresis losses and eddy current losses) in the electrical steel.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt het ten minste een afschermelement (bv. wikkeling) aangebracht zodat het magnetische veld van de normale motorwerking (dus de motorwikkelingen induceren geen spanningen in deze ten minste een afschermwikkeling) niet tegenwerkt, maar het veld tegenwerkt dat wordt gecreëerd door de centrale axiale stroomcomponent. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de tenIn embodiments of the present invention, the at least one shielding element (e.g. winding) is applied so that the magnetic field of the normal motor operation (i.e. the motor windings do not induce voltages in this at least one shielding winding) does not counteract the field that is created by the central axial flow component. In embodiments of the present invention, the ten

BE2018/5681 minste een afschermwikkeling kortgesloten, zodat per definitie geen magnetisch veld kan worden opgebouwd voor de fluxdensiteit gecreëerd door de potentiële externe stroom. In de praktijk is dit wisselende niet-bijdragende magnetische veld sterk gereduceerd door de aanwezigheid van de ten minste een afschermwikkeling, en dit resulteert in een grote daling van de magnetische verliezen in het elektrische staal doordat dit evenredig is met de vierkantswortel van de magnetische fluxdensiteit.BE2018 / 5681 has at least one shielding winding shorted, so that by definition no magnetic field can be built up for the flux density created by the potential external current. In practice, this varying non-contributing magnetic field is greatly reduced by the presence of the at least one shielding winding, and this results in a large decrease in the magnetic losses in the electrical steel as it is proportional to the square root of the magnetic flux density.

Als het totale aantal wikkelingen voor de wikkeldraad gelijk is aan Ns en als de externe potentiële stroom een waarde I0 heeft, dan compenseert in de praktijk de stroom Is in de wikkeldraad de aangebrachte externe stroom I0 (FIG. 10):If the total number of windings for the winding wire is equal to Ns and if the external potential current has a value I0, then in practice the current Is in the winding wire compensates for the applied external current I0 (FIG. 10):

I₀ = N_SI_S,I ₀ = N _S I _S ,

Maar het teken van de stroom I_s van dat type zal de externe stroom I0 tegenwerken. Het gebruiken van de wet van Ampère voor het berekenen van het H-veld in het elektrische staal wanneer een externe stroom aanwezig is in de afschermwikkeling resulteert in:But the sign of the current I _s of that type will counteract the external current I0. Using Ampère's law to calculate the H field in the electrical steel when an external current is present in the shield winding results in:

Ψ Hstaal ' Il interne magntetische staal U .Staal H steel 'Il internal magnetic steel U.

J(x,y)dxdy = I_o - N_SI_S oppervlak interne perimeterJ (x, y) dxdy = I _o - N _S I _S surface internal perimeter

In de praktijk wordt Hstaai niet nul, doordat de spanningsval aanwezig is over de afschermwikkeling. Deze spanningsval presenteert zichzelf als een waardevolle magnetische fluxdensiteit die aanwezig zal zijn in het elektrische staal, aan het einde gecreëerd door de potentiële externe stroom.In practice, Hstaai does not become zero, because the voltage drop is present across the shielding winding. This voltage drop presents itself as a valuable magnetic flux density that will be present in the electrical steel created at the end by the potential external current.

De elementen die deze spanningsval over de afschermwikkeling bepalen zijn:The elements that determine this voltage drop across the shield winding are:

- De resistieve spanningsval over de weerstand van de afschermwikkeling volgens de wet van Pouillet. Deze- The resistive voltage drop across the resistance of the shielding winding according to Pouillet's law. This one

BE2018/5681 spanningsval houdt rechtstreeks verband met de stroom in de afschermdraad Is en de draadweerstand.BE2018 / 5681 voltage drop is directly related to the current in the shielding wire Is and the wire resistance.

- Doordat de aard van de potentiële externe stroom een wisselstroom is, heeft de afschermstroom Is dus ook dezelfde wisselende aard en kan het skin-effect aanwezig zijn in het wikkelmateriaal, waardoor de effectieve weerstand van de afschermdraad verhoogt doordat de stroomvloei is begrensd tot de omtrek van het vaste draadgedeelte. Het skin-effect is uitgebreid beschreven in de literatuur en technische rapporten. Wanneer de afschermdraad uit meerdere draden bestaat, dan zal het proximiteiteffect ook aanwezig zijn.- Because the nature of the potential external current is an alternating current, the shielding current Is also has the same alternating nature and the skin effect may be present in the wrapping material, increasing the effective resistance of the shielding wire by limiting the current flow to the circumference of the fixed wire section. The skin effect has been extensively described in the literature and technical reports. If the shielding wire consists of several wires, the proximity effect will also be present.

- De stroom Is van de afschermdraad zal in de praktijk ook een magnetische fluxdensiteit creëren in delen van de lucht rond de fysieke locatie van de afschermdraad. Dit betekent dat enige inductieve energie wordt opgeslagen in de wikkeling die geen verband houdt met de fluxdensiteit in het ijzer-staal. Dit is bekend in literatuur als lekkageflux. Door de wisselende aard van de stroom in de afschermwikkeling ontstaat een spanningsval als gevolg van de aanwezigheid van deze lekkageflux.- The current Is of the shielding wire will in practice also create a magnetic flux density in parts of the air around the physical location of the shielding wire. This means that some inductive energy is stored in the winding that is not related to the flux density in the iron steel. This is known in literature as leakage flux. Due to the varying nature of the current in the shielding winding, a voltage drop arises due to the presence of this leakage flux.

Doordat de fluxdensiteit gegenereerd door de potentiële externe stroom niet volledig wordt onderdrukt door de afschermwikkeling als gevolg van de parasitaire spanningsval over deze wikkeling, zullen er nog steeds kleine verliezen zijn in het elektrische staal.Since the flux density generated by the potential external current is not completely suppressed by the shield winding due to the parasitic voltage drop across this winding, there will still be small losses in the electrical steel.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de ten minste een afschermdraad worden geladen door een elektrische impedantie. Dit is een parallel- of serie-combinatie van condensator, inductors, weerstanden. Bijvoorbeeld, het effect van lekkage-inductie van de afschermdraad kan worden gecompenseerd door toevoeging van een serie-condensator in deIn embodiments of the present invention, the at least one shielding wire can be charged by an electrical impedance. This is a parallel or series combination of capacitor, inductors, resistors. For example, the effect of leakage induction of the shielding wire can be compensated for by adding a series capacitor in the

BE2018/5681 afschermwikkeling, die wordt afgesteld op de werkfrequentie van de potentiële externe stroom. Dit verlaagt de spanningsval over de afschermdraad en verlaagt dus de verliezen gegenereerd door de externe stroom.BE2018 / 5681 shield winding, which is adjusted to the operating frequency of the potential external current. This decreases the voltage drop across the shield wire and thus decreases the losses generated by the external current.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het type van afschermwikkeling worden gekozen op basis van het frequentiegehalte van de potentiële externe stroom die wordt aangebracht. Voor zeer lage frequenties kan een stevige dikke draad worden gebruikt met een zeer lage ohmse weerstand. Voor middenhoge en hoge frequentiebereiken kan een gevlochten draad of een Litzedraad worden gebruikt met een groot oppervlaktegebied dat weinig wordt beïnvloed door het skin-effect.In embodiments of the present invention, the type of shielding winding can be selected based on the frequency content of the potential external current applied. For very low frequencies, a solid thick wire with a very low ohmic resistance can be used. For medium and high frequency ranges, a braided wire or a Litz wire with a large surface area that is not affected by the skin effect can be used.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding (bv. in een motor) wordt de wikkeling zodanig aangebracht dat deze de potentiële externe magnetiserende stroom tegenwerkt (bv. door een centrale geleider) door middel van een soort toroïdale wikkeling rond de kern. Een “soort van verwijst hier naar het feit dat de wikkeling kan worden bijgesteld van zijn toroïdale vorm zodat hij past in een bepaalde positie van de component omvattende elektrisch staal. Hij kan bijvoorbeeld worden gepositioneerd tussen de tanden van een stator.In embodiments of the present invention (e.g., in a motor), the winding is arranged to counteract the potential external magnetizing current (e.g., through a center conductor) by some kind of toroidal winding around the core. A kind of here refers to the fact that the winding can be adjusted from its toroidal shape to fit a particular position of the component comprising electrical steel. For example, it can be positioned between the teeth of a stator.

In de kenschetsende uitvoeringsvormen geïllustreerd in FIG. 11 passeert de afschermwikkeling over het binnenoppervlak van de stator en keert vervolgens terug over de gleuf van de stator aan de buitenkant. FIG. 11 toont de component 110 omvattende elektrisch staal, die in dit voorbeeld een stator is, de gleuven 134 met daarin de statorwikkelingen 132, en de afschermwikkeling 120.In the characterizing embodiments illustrated in FIG. 11 passes the shielding winding over the inner surface of the stator and then returns over the groove of the stator on the outside. FIG. 11 shows the component 110 comprising electrical steel, which in this example is a stator, the slots 134 containing the stator windings 132, and the shield winding 120.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen, voor het verminderen van de lekkageinductie van de afschermdraad, extra gleuven 135 wordenIn embodiments of the present invention, additional slots 135 may be provided to reduce the leakage inductance of the shielding wire

BE2018/5681 aangebracht aan de binnenkant van de stator (FIG. 11 en FIG. 12) . Verdere reductie van de lekkageflux kan worden verkregen door het verschaffen van een extra gleuf 136 aan de buitenkant van de stator, onder de wikkelgleuven 134 (FIG. 12). De toevoeging van extra gleuven in de stator vermindert natuurlijk het effectieve magnetische gebied van het elektrische staal, maar het kan productievoordelen bieden als de afschermwikkeling op een goed gedefinieerde positie is gelokaliseerd. Naast gleuven of uitsparingen kunnen ook holtes worden gebruikt.BE2018 / 5681 mounted on the inside of the stator (FIG. 11 and FIG. 12). Further reduction of the leakage flux can be achieved by providing an additional slot 136 on the outside of the stator, below the winding slots 134 (FIG. 12). The addition of additional slots in the stator naturally reduces the effective magnetic area of the electrical steel, but it can provide manufacturing benefits if the shield winding is located in a well-defined position. In addition to slots or recesses, cavities can also be used.

In het voorbeeld van een 3-fasenmotor is de som van de stroom van de drie fasen die de stator voorzien op elk moment gelijk aan 0 A. In de praktijk betekent dit dat de som van het magnetische veld, gegenereerd door de driefasenstroom, nul is. Wanneer dus een volledige toroïdale afschermwikkeling over de stator wordt aangebracht door alle gleuven, dan is de netto magnetische flux door de afschermwikkeling die afkomstig is van het operationele magnetische veld nagenoeg nul. Daarom gaat de afschermwikkeling geen interactie aan met de motorwikkelingen.In the example of a 3-phase motor, the sum of the current of the three phases supplied by the stator is 0 A at any time. In practice, this means that the sum of the magnetic field generated by the three-phase current is zero. . Thus, when a full toroidal shield winding is applied across the stator through all slots, the net magnetic flux through the shield winding from the operational magnetic field is virtually zero. Therefore, the shield winding does not interact with the motor windings.

FIG. 13 is een schematische tekening van een deel van een stator omvattende elektrisch staal waarin mogelijke locaties van afschermwikkelingen zijn aangegeven. In dit voorbeeld zijn de gleuven aangegeven door referenties 1, 2, 3, 4. In dit voorbeeld is een kruiswikkeling aangebracht waar de afschermwikkeling van gleuf 1 en gleuf 2 met elkaar zijn verbonden. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een afschermwikkeling zich uitstrekken naar 3 of 4 of meer gleuven. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de positie (omvattende het aantal wikkelingen van de afschermwikkeling) worden bepaald op basis van hetFIG. 13 is a schematic drawing of a portion of a stator comprising electrical steel in which possible locations of shielding windings are indicated. In this example, the slots are indicated by references 1, 2, 3, 4. In this example, a cross winding is provided where the shield winding of slot 1 and slot 2 are connected to each other. In embodiments of the present invention, a shield winding can extend to 3 or 4 or more slots. In embodiments of the present invention, the position (including the number of windings of the shield winding) can be determined based on the

BE2018/5681 stroompatroon voor werking van de motor teneinde een interactie met de motorstroom te voorkomen. Daardoor dient de afschermwikkeling te worden gepositioneerd zodat nagenoeg geen netto magnetische flux door de afschermwikkeling afkomstig is van het bijdragende magnetische veld.BE2018 / 5681 current pattern for motor operation to avoid interaction with the motor current. Therefore, the shielding winding must be positioned so that substantially no net magnetic flux through the shielding winding originates from the contributing magnetic field.

Als er een kruiswikkeling is aangebracht over gleuf 1 en 2, dan wordt er geen stroom geïnduceerd wanneer de totale geïntegreerde stroom over gleuf 1 en 2 gelijk is aan nul onder alle omstandigheden. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een toroïdale wikkeling een veelheid aan wikkelingen omvatten die 2 of meer, of zelfs alle gleuven, van de stator omsluiten. Wanneer de som van de stroom in alle gleuven is bedekt door de afschermwikkeling gelijk is aan nul, wordt nagenoeg geen netto flux gegenereerd in de afscherming. Daardoor wordt de werking van de motor niet beïnvloed door de aanwezigheid van de afschermwikkeling.If a cross winding is applied across slots 1 and 2, no current is induced when the total integrated current across slots 1 and 2 equals zero under all conditions. In embodiments of the present invention, a toroidal winding may include a plurality of windings enclosing 2 or more, or even all slots, of the stator. When the sum of the current in all slots is covered by the shielding winding is zero, virtually no net flux is generated in the shielding. Therefore, the motor operation is not affected by the presence of the shield winding.

Wanneer een reeks nabijgelegen gleuven kan worden gevonden nadat de opsomming van de of the Ampère-wikkelingen resulteert in zero amp, dan kan de afschermwikkeling lokaal worden aangebracht om deze gleuven te bedekken. Dezelfde benadering kan worden gevolgd voor de resterende statorgleuven. Dit betekent dus dat een enkele toroïdale wikkeling altijd kan worden vervangen door een reeks afzonderlijke toroïdale wikkelingen die een beperkt segment van de stator bedekken. Maar elke van deze afschermwikkelingen moet een gesloten lus zijn. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding worden de draden ingekort of wordt een ladingsimpedantie aangebracht (om het gedrag van de afschermdraad te verbeteren). In een kenschetsende uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het gemakkelijker om een enkeleIf a series of nearby slots can be found after the enumeration of the of the Ampere windings results in zero amp, the shielding winding can be applied locally to cover these slots. The same approach can be followed for the remaining stator slots. This means that a single toroidal winding can always be replaced by a series of separate toroidal windings covering a limited segment of the stator. But each of these shielding windings must be a closed loop. In embodiments of the present invention, the wires are shortened or a charge impedance is applied (to improve the behavior of the shielding wire). In a characterizing embodiment of the present invention, it is easier to single

BE2018/5681 afschermdraad te gebruiken doordat de terugvoergeleider tussen het begin en het einde van de afschermwikkeling relatief kort kan zijn.BE2018 / 5681 shielding wire to be used because the return conductor between the beginning and the end of the shielding winding can be relatively short.

Het effect van de afschermwikkeling is niet beperkt tot het reduceren van de magnetische verliezen in het elektrische staal op zich. Bovendien wordt er bijna geen energie opgeslagen in het elektrische staal door een veld dat niet bijdraagt tot de werking van de motor van het apparaat. Door de ingekorte afschermwikkeling is de statorflux gegenereerd door de potentiële externe wisselstroom klein (in overeenstemming met de spanninsgval over de afschermwikkeling, die door het ontwerp klein wordt gehouden). Dit resulteert dus in een lage opslag van magnetische energie en het fysieke effect, waargenomen door het circuit dat de externe elektrisch stroom bevat, is dat de lekkage-inductie klein zal zijn. Wanneer men te maken heeft met variërende (bv. wisselende) stromen, betekent dit dat de spanningsval over de geleider, die door de perimeter van het elektrische staal passeert, ook klein zal blijven.The effect of the shielding winding is not limited to reducing the magnetic losses in the electrical steel per se. In addition, almost no energy is stored in the electric steel by a field that does not contribute to the operation of the device's motor. Due to the shortened shielding winding, the stator flux generated by the potential external alternating current is small (in accordance with the voltage drop across the shielding winding, which is kept small by design). Thus, this results in a low magnetic energy storage and the physical effect, perceived by the circuit containing the external electric current, is that the leakage inductance will be small. When dealing with varying (e.g., alternating) currents, this means that the voltage drop across the conductor passing through the perimeter of the electrical steel will also remain small.

Een ander voordeel van de afschermwikkeling is dat deze afschermwikkeling ook kan worden gebruikt voor afscherming van het effect van de aanwezigheid van een potentiële externe gelijkstroom. De aanwezigheid van een externe gelijkstroom (Idc) heeft geen effect op de afschermwikkeling omdat er, volgens de wet van Lenz, geen spanning wordt geïnduceerd in de afschermwikkeling. Maar door externe middelen is het mogelijk om een gelijkstroom Isdc te injecteren in de afschermwikkeling. Als de waarde en het teken van Isdc is gekozen zodat:Another advantage of the shielding winding is that this shielding winding can also be used to shield the effect of the presence of a potential external DC current. The presence of an external direct current (Idc) has no effect on the shielding winding because, according to Lenz's law, no voltage is induced in the shielding winding. But by external means it is possible to inject a direct current Isdc into the shielding winding. If the value and sign of Isdc is chosen so that:

fdc - N_sI_sdc = dan is er geen DC niet-bijdragend magnetiserend veld aanwezig in het elektrische staal. Magnetiserendefdc - N _s I _s dc = then there is no DC non-contributing magnetizing field in the electrical sample. Magnetizing

BE2018/5681 effecten van het elektrische staal en zelfs saturatie van het materiaal worden dus voorkomen door het aanbrengen van een externe gelijkstroom in de afschermwikkeling. Doordat de weerstand van de afschermdraad laag is voor een gelijkstroom, zal de aanvoer van een compenserende stroom Isdc niet veel energie vereisen en kan worden beschouwd als een middel om het niet-bijdragende veld van een potentiële externe gelijkstroom tegen te werken. Apparaten volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen een besturingseenheid omvatten voor het genereren van een dergelijke stroom.BE2018 / 5681 effects of the electrical steel and even saturation of the material are thus prevented by applying an external direct current in the shielding winding. Since the shield wire resistance is low for a DC current, the supply of a compensating current Isdc will not require much energy and can be considered a means of counteracting the non-contributing field of a potential external DC current. Devices according to embodiments of the present invention may include a control unit for generating such a current.

FIG. 14 toont de verliezen in de stator wanneer de afschermdraad actief (210) en niet actief (220) is (door het eenvoudigweg openen van het afschermdraadcircuit). De ingangsstroom gaat in het bereik van 5 tot 160A en had een frequentie van 40kHz. Zoals men kan zien nemen de verliezen geleidelijk af wanneer de afschermdraad actief is.FIG. 14 shows the losses in the stator when the shielding wire is active (210) and inactive (220) (by simply opening the shielding wire circuit). The input current ranges from 5 to 160A and had a frequency of 40kHz. As can be seen, losses gradually decrease when the shield wire is active.

Op FIG. 15 is het verschil tussen een actief afschermdraadcircuit (kortgesloten afschermwikkeling) en een inactief afschermdraadcircuit (open afschermwikkeling) geïllustreerd. FIG. 15 toont een kromme waarin de temperatuur van het elektrische staal is weergegeven in functie van de tijd. De kromme wordt verkregen bij het aanbrengen van een axiale wisselstroom van 150 A. Tijdens het eerste half uur dat de afschermwikkeling open was, wordt een snelle toename van de temperatuur van het elektrische staal getoond. Wanneer een temperatuur van bijna 80°C werd bereikt, werd het experiment stopgezet om de statorwikkelingen niet te oververhitten. Vervolgens wordt de afschermwikkeling kortgesloten. Na een afkoelperiode werd de axiale wisselstroom van 150A opnieuw aangebracht. Nu werkt de ingekorte afschermdraad de fluxdensiteit die gecreëerd werd door de axiale stroom in het elektrischeIn FIG. 15, the difference between an active shielding wire circuit (shorted shielding winding) and an inactive shielding wire circuit (open shielding winding) is illustrated. FIG. 15 shows a curve showing the temperature of the electrical steel in function of time. The curve is obtained when applying an axial alternating current of 150 A. During the first half hour that the shielding winding was open, a rapid increase in the temperature of the electrical steel is shown. When a temperature of nearly 80 ° C was reached, the experiment was stopped so as not to overheat the stator windings. Then the shielding winding is short-circuited. After a cooling period, the axial alternating current of 150A was reapplied. Now the shortened shield wire works the flux density created by the axial current in the electrical

BE2018/5681 staal tegen. De beperkte temperatuurstijging van het elektrische staal is nu het gevolg van de Joule-verliezen in de axiale geleider.BE2018 / 5681 steel against. The limited temperature rise of the electric steel is now the result of the Joule losses in the axial conductor.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het apparaat een lager en komt de component omvattende elektrisch staal overeenkomt met een ring van de lager. Een voorbeeld daarvan is schematisch geïllustreerd op FIG. 16 en FIG. 17. FIG. 16 toont een lager met één ring waarbij de ring overeenkomt met de component 110 omvattende elektrisch staal. De afschermwikkeling 120 is toroïdaal rond de ring gewikkeld. In deze kenschetsende uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvoering is de afschermwikkeling in de ring verzonken zodat deze de rotatie van de ring niet kan hinderen. Op FIG. 17 is een lager weergegeven met twee concentrische ringen 110, waarbij een afschermwikkeling 120 toroïdaal rond elk van de ringen is gewikkeld. Elke wikkeling is verzonken in zijn overeenkomstige ring bevestigd. Een magnetisch veld in de ring, veroorzaakt door een wisselstroom door een centrale geleider, wordt gecompenseerd door de aanwezigheid van de afschermwikkeling. De lager kan gepast voor de specifieke toepassing worden gekozen en kan van elk bekend type zijn, zoals, maar niet beperkt tot, ballagers, rollagers, vlakke lagers, axiale lagers of elk type dat bekend is in het vakgebied.In embodiments of the present invention, the device is a bearing and the component comprising electrical steel corresponds to a ring of the bearing. An example of this is schematically illustrated in FIG. 16 and FIG. 17. FIG. 16 shows a single ring bearing with the ring corresponding to the electrical steel component 110. The shielding winding 120 is wound toroidally around the ring. In this exemplary embodiment of the present embodiment, the shield winding is recessed in the ring so that it cannot hinder the rotation of the ring. In FIG. 17 is shown lower with two concentric rings 110, with a shield winding 120 wrapped toroidally around each of the rings. Each winding is mounted flush in its corresponding ring. A magnetic field in the ring, caused by an alternating current through a central conductor, is compensated by the presence of the shield winding. The bearing can be appropriately selected for the specific application and can be of any known type, such as, but not limited to, ball bearings, roller bearings, flat bearings, axial bearings, or any type known in the art.

Claims

Conclusions

1.- Termination unit (300) in front of a outlet system, the termination unit including a device (100) in front of exercising from A function, it device including

at least one component (110) comprising electrical steel, the device being an electric motor comprising a stator (320) and a rotor (310) and the stator (320) and / or the rotor (310) corresponding to the at least a component (110) comprising electrical steel, and wherein the motor is configured so that a current can be applied to the motor resulting in the contributing magnetic field resulting in torsional force between the stator and the rotor so that the motor targets (350) can rotate when mounted and characterized in that the device comprises a current transfer means (140) adjacent to the at least one component (110) comprising electrical steel, the current transfer means adapted to conduct a current according to a first topology and for transferring power to a target when it is mounted on the termination unit and the device includes at least one shield element (120) that provides electrical ch is conductive and configured so that

- if a neighboring current having the first topology were applied, an effect of the neighboring current on the component (110) comprising electric steel, which does not contribute to the function of the device, is tempered by a current through the shielding element (120 ) that results in a counteracting field in the shielding element.

BE2018 / 5681

The termination unit (300) of claim 1, wherein the shielding element is configured so that if a nearby varying current would be applied resulting in a varying non-contributing magnetic field through the electrical steel, which does not contribute to the function of the device, this nearby varying non-contributing magnetic field results in a net magnetic flux through the shielding element, and this nearby varying electric current results in a current through the at least one shielding element resulting in a magnetic field that counteracts the non-contributing magnetic field in the at least one component (110) comprising the electrical steel.

Termination unit (300) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one component (110) electrical steel is adapted to conduct a contributing magnetic field contributing to the function of the device (100), the at least one shielding element is positioned so that substantially no net magnetic flux through the shielding element comes from the contributing magnetic field.

Termination unit (300) according to any one of the preceding claims, wherein the transfer means (140) is configured so that the transfer means crosses a periphery of the component comprising the electrical steel, and so that a return route of the transfer means extends beyond the at least one component (110) comprising electrical steel.

Termination unit (300) according to any one of the preceding claims, wherein the component (110)

BE2018 / 5681 comprising electric steel has a toroidal shape, and the at least one shielding element is a shielding winding which is wound substantially toroidally around the electric steel comprising at least one component.

Termination unit (300) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one shielding element is a shielding winding (120) which is shorted.

Termination unit (300) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one shielding element is a shielding winding loaded by an impedance.

Termination unit (300) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one shielding element is sunk and / or embedded in the at least one component comprising electrical steel.

The termination unit (300) according to any one of the preceding claims, wherein the current transfer means (140) comprises a central axis through the device.

Termination unit (300) according to any one of the preceding claims, the apparatus comprising a control unit adapted to apply a direct current through the at least one shield element (120) to generate a non-contributing magnetic field.