BR112019014253A2

BR112019014253A2 - sistema e aparelho para dispositivo modular de energia rotacional de campo axial

Info

Publication number: BR112019014253A2
Application number: BR112019014253A
Authority: BR
Inventors: L Schuler Bernhard; Rasmussen Jorgen; Lee Rich
Original assignee: Infinitum Electric Inc
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2020-04-28
Also published as: CN110192329B; CA3049970A1; AU2018208599A1; US10680479B2; CA3049979A1; US20210057950A1; CN110235338B; US10340760B2; US20180198338A1; EP3568899B1; CA3049983A1; US20180198355A1; BR112019014251A2; AU2018208595B2; CA3049979C; US20220077739A1; DE112018000356T5; EP3568899A1; CN112003405A; US20180198341A1

Abstract

um módulo (201) pode ser um dispositivo de energia rotacional de campo axial (31), incluindo um alojamento (203) com estruturas de acoplamento (209) configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento (203) de um segundo módulo (201). adicionalmente, o alojamento pode incluir elementos elétricos (204) configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento. um rotor (233) pode ser montado no alojamento de maneira a permitir a rotação. o rotor pode incluir um eixo (235) e um ímã (237). um estator (241) pode ser montado coaxialmente com o rotor no alojamento. o estator pode incluir uma placa de circuito impresso (pci) (245) com uma camada de pci (147) compreendendo uma bobina (149).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: SISTEMA E APARELHO PARA DISPOSITIVO MODULAR DE ENERGIA ROTACIONAL DE CAMPO AXIAL [001] Este pedido reivindica a prioridade e o beneficio do pedido provisório US N° 62/445,091, registrado em 11 de janeiro de 2017, pedido provisório US N° 62/445,211, registrado em 11 de janeiro de 2017, pedido provisório US N° 62/445,289, registrado em 12 de janeiro de 2017, pedido provisório US N° 62/457,696, registrado em 10 de fevereiro de 2017, pedido provisório US N° 62/609,900, registrado em 22 de dezembro de 2017, e pedido provisório US N° 15/864,663 registrado em 8 de janeiro de 2018, cada um dos quais é aqui incorporado por referência em sua totalidade.

[002] A presente invenção diz respeito, em geral, a um dispositivo de energia rotacional de campo axial e, em particular, a um sistema, método e aparelho para motores e geradores modulares com um ou mais estatores de placa de circuito impresso (PCI).

[003] Motores convencionais, de entreferro axial sem escovas com estatores de disco em camadas são conhecidos, tais como US 5789841. Esta patente revela um enrolamento de estator que utiliza fios interligados em uma configuração de onda ou de volta. Tais motores são relativamente grandes e difíceis de fabricar. Dispositivos elétricos de campo axial que usam estatores PCI também são conhecidos, como US

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6411002, US 7109625 e US 8823241. No entanto, alguns desses projetos são complicados, relativamente caros e não são modulares. Assim, as melhorias nos dispositivos de energia rotacional de campo axial de baixo custo continuam a ser interessantes.

[004] São divulgadas as formas de realização de um sistema, método e aparelho para um dispositivo de energia rotacional de campo axial. Por exemplo, um dispositivo de energia rotacional de campo axial pode incluir um alojamento com estruturas de acoplamento configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento de um segundo módulo e elementos elétricos configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento; um rotor montado no alojamento de maneira a permitir a rotação, e o rotor inclui um eixo e um ímã; e um estator montado no alojamento coaxialmente com o rotor, e o estator inclui uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI incluindo uma bobina.

[005] Outra forma de realização de um módulo para um dispositivo de energia rotacional de campo axial pode incluir um alojamento com estruturas de acoplamento configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento de um segundo módulo, e elementos elétricos configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento; uma pluralidade de rotores

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3/106 montados no alojamento de maneira a permitir a rotação, e os rotores compreendem um eixo e imãs; e uma pluralidade de estatores montados no alojamento coaxialmente com os rotores, cada estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI compreendendo uma bobina, os estatores estão acoplados eletricamente dentro do aloj amento.

[006] Ainda outra forma de realização de um módulo para um dispositivo de energia rotacional de campo axial pode incluir um alojamento com estruturas de acoplamento configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento de um segundo módulo, e elementos elétricos configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento; rotores montados no alojamento de maneira a permitir a rotação em relação a um eixo, e cada rotor compreende imãs; estatores montados no alojamento coaxialmente com os rotores, cada um dos estatores compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com camadas de PCI, e cada camada de PCI compreende bobinas; e o alojamento compreende uma pluralidade de segmentos de parede lateral que orientam os estatores nas orientações angulares desejadas em volta do eixo, e deslocam angularmente os estatores nos ângulos de fase desejados, onde os segmentos de parede lateral compreendem superficies internas radiais com ranhuras formadas nelas, as ranhuras mantêm a orientação

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4/106 angular desejada e o espaçamento axial dos respectivos dos estatores, e as ranhuras, coletivamente, mantêm as extremidades externas dos estatores nos espaçamentos de entreferro desejados entre os estatores e os rotores.

[007] O acima exposto e outros objetos e vantagens destas formas de realização serão evidentes para aqueles de habilidade comum na arte, tendo em vista a seguinte descrição detalhada, tomada em conjunto com as reivindicações anexas e os desenhos que acompanham o pedido.

[008] Para que a forma como as características e as vantagens das formas de realização sejam alcançadas e possam ser compreendidas com maiores detalhes, pode ser feita uma descrição mais específica por referência às formas de realização que são ilustradas nos desenhos em anexo. No entanto, os desenhos ilustram apenas algumas formas de realização e, por conseguinte, não devem ser considerados limitativos no seu escopo, uma vez que podem existir outras formas de realização igualmente eficazes.

[009] A FIG. 1 é uma vista superior de uma forma de realização de um dispositivo de energia rotacional de campo axial.

[0010]	A FIG. 2	é uma vista lateral	seccional	do
dispositivo	de FIG. 1,	realizada ao longo da	linha 2-2	da
FIG. 1.
[0011]	A FIG. 3	é uma vista isométrica	explodida	de

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5/106 uma forma de realização do dispositivo das FIGS. 1 e 2.

[0012] A FIG. 4 é a vista superior de uma forma de realização de um estator monofásico com uma placa de circuito impresso (PCI) .

[0013] A FIG. 5 é uma vista isométrica ampliada de uma forma de realização de apenas as camadas da bobina de um estator.

[0014] A FIG. 6A é uma vista isométrica ampliada, explodida, de outra forma de realização apenas das camadas da bobina de um estator.

[0015] A FIG. 6B é uma vista isométrica ampliada de uma parte do estator mostrada nana FIG. 5.

[0016] A FIG. 6C é uma vista isométrica ampliada, explodida e isométrica de uma parte do estator mostrada na FIG. 5.

[0017] A FIG. 6D é uma vista isométrica ampliada de uma parte do estator mostrada na FIG. 5.

[0018] A FIG. 7 é uma vista lateral esquemática, parcialmente explodida, de uma forma de realização das trilhas nas camadas de um estator.

[0019] A FIG. 8 é uma vista superior de uma forma de realização de um estator multifásico com PCI.

[0020] A FIG. 9 é uma vista superior de uma forma de realização alternativa da camada superior da bobina de um estator e ímãs dos rotores verticalmente adjacentes.

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6/106 [0021] A FIG. 10 é uma vista superior simplificada de uma forma de realização de outra forma de realização de um dispositivo de energia rotacional de campo axial.

[0022] A FIG. 11 é uma vista lateral seccional simplificada do dispositivo da FIG. 10.

[0023] A FIG. 12 é uma vista isométrica simplificada, explodida e isométrica de uma forma de realização do dispositivo das FIGS. 10 e 11.

[0024] A FIG. 13 é uma vista superior simplificada de uma forma de realização de um estator segmentado.

[0025] A FIG. 14 é uma vista superior simplificada de outra forma de realização de um estator segmentado.

[0026] A FIG. 15 é uma vista superior simplificada de uma forma de realização de trilhas para uma PCI.

[0027] A FIG. 16 é uma vista isométrica simplificada da forma de realização da FIG. 15.

[0028] A FIG. 17 é uma vista isométrica esquemática, explodida, de uma forma de realização de camadas de trilhas do PCI das FIGS. 15 e 16.

[0029] A FIG. 18 é uma vista superior de uma forma de realização de um módulo.

[0030] A FIG. 19 é uma vista lateral seccional do módulo da FIG. 18, realizada ao longo da linha 19-19 da FIG. 18 .

[0031] A FIG. 20A é uma vista isométrica explodida

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7/106 de uma forma de realização do módulo das FIGS. 18 e 19.

[0032]	As FIGS.	20B-20H	são vistas	laterais
isométricas e	seccionais	de formas	de realização	do módulo
da FIG. 20A.
[0033]	A FIG. 21	é uma vista	isométrica explodida de

outra forma de realização de um módulo.

[0034] A FIG. 22 é uma vista isométrica montada de uma forma de realização do módulo da FIG. 21.

[0035] As FIGS. 23 e 24 são vistas isométricas de uma forma de realização de módulos empilhados com trincos abertos e fechados, respectivamente.

[0036] A FIG. 25 é uma vista superior e interior de uma forma de realização de um módulo.

[0037] A FIG. 26 é uma vista isométrica explodida de uma forma de realização de um corpo para módulos.

[0038] A FIG. 27 é uma vista superior de uma forma de realização de um estator de PCI para um dispositivo de energia rotacional de campo axial.

[0039] A FIG. 28 é uma vista ampliada do topo de uma parte da forma de realização do estator de PCI da FIG. 27.

[0040] A FIG. 29 é uma vista isométrica de uma forma de realização de um estator que inclui sensores acoplados.

[0041] A FIG. 30 é uma vista isométrica de uma forma de realização de um estator que inclui sensores incorporados.

[0042] A FIG. 31 é uma vista isométrica de um

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8/106 conjunto para segmentos de estator.

[0043]	A	FIG. 32	é uma	vista isométrica oposta	de
uma forma de	realização	de um	conjunto para segmentos	de
estator.
[0044]	A	utilização	dos mesmos símbolos	de

referência em desenhos diferentes indica itens semelhantes ou idênticos.

[0045] A FIGS. 1 a 3 representam várias vistas de uma forma de realização de um dispositivo 31 que inclui um dispositivo de energia rotacional de campo axial (AFRED). Dependendo da aplicação, o dispositivo 31 pode incluir um motor que converte energia elétrica em energia mecânica, ou um gerador que converte energia mecânica em energia elétrica.

I. PAINÉIS [0046] As formas de realização do dispositivo 31 podem incluir pelo menos um rotor 33 compreendendo um eixo de rotação 35 e um ímã (isto é, pelo menos um ímã 37). Uma pluralidade de ímãs 37 são mostrados na forma de realização de FIG. 3. Cada ímã 37 pode incluir pelo menos um polo magnético.

[0047] O dispositivo 31 também pode incluir um estator 41 que é coaxial com o rotor 33. O rotor 33 pode estar acoplado em um eixo 43 e com outro hardware, tal como um ou mais dos seguintes itens: uma placa de montagem, fixador, arruela, rolamento, espaçador ou elemento de

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9/106 alinhamento. As formas de realização do estator 41 podem incluir um único painel unitário, tal como a placa de circuito impresso (PCI) 45 mostrada na FIG. 4. O PCI 45 pode incluir pelo menos uma camada de PCI 47. Por exemplo, certas formas de realização aqui descritas incluem doze camadas de PCI 47. As camadas de PCI 47 podem ser paralelas e espaçadas na direção axial. Cada camada de PCI 47 pode incluir pelo menos uma trilha condutora 49. Cada trilha 49 é um elemento condutor separado formado sobre uma determinada camada de PCI 47. Por exemplo, oito trilhas 49 são mostradas na FIG.

4. As trilhas 49 podem ser configuradas em um padrão desejado, tal como as bobinas ilustradas na FIG. 4.

[0048] A FIG. 4 representa a forma de realização de uma camada de PCI 47 dentro de uma PCI de doze camadas 45. As outras onze camadas de PCI são semelhantes, com diferenças descritas a seguir em relação às figuras subsequentes. Na camada de PCI 47 ilustrada, cada trilha 49 (formando uma única bobina) inclui um primeiro terminal 51 na borda externa da bobina, e um segundo terminal 53 no centro da bobina. As trilhas 49 estão conectadas a outras trilhas 49 utilizando vias 55. Um primeiro conjunto de vias 55 é posicionado adjacente ao primeiro terminal 51 na borda externa de cada bobina, e um segundo conjunto de vias 55 é posicionado adjacente ao segundo terminal no centro de cada bobina. Nesta forma de realização, as trilhas 49 na camada de PCI 47

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10/106 ilustrada não estão diretamente conectadas a uma trilha adjacente 49 nesta camada de PCI 47 ilustrada, mas sim diretamente conectados a uma trilha correspondente 49 em outra camada de PCI 47, conforme explicado mais detalhadamente em relação à FIG. 5 e FIGS. 6A-6D.

[0049] Nesta forma de realização, cada trilha 49 é contínua e ininterrupta desde o seu primeiro terminal 51 até ao seu segundo terminal 53, e as conexões a essa trilha 49 são feitas apenas para o primeiro e segundo terminais 51, 53. Nenhuma trilha 49 inclui outros terminais para conexões elétricas. Em outras palavras, cada trilha 49 pode ser ininterruptamente contínua sem outras conexões elétricas, incluindo a não presença de vias 55 adicionais, entre o primeiro e o segundo terminais 51, 53. Também mostrado na FIG. 4, a largura de uma determinada trilha 49 pode não ser uniforme. Por exemplo, a largura 171 correspondente a um canto exterior da trilha pode ser maior do que a largura 173 correspondente a um canto interior da trilha. O espaçamento 175 entre porções de trilha concêntricas adjacentes formando uma única bobina pode ser igual ou diferente do espaçamento 177 entre trilhas adjacentes (ou seja, bobinas diferentes). Em algumas formas de realização, uma determinada trilha pode incluir uma largura na região externa que é adjacente a um diâmetro externo da PCI e em um plano que é perpendicular ao eixo 35, e uma largura na região interna que é adjacente a

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11/106 um diâmetro interno da PCI e no plano. Em algumas formas de realização, a largura na região externa pode ser maior do que a largura na região interna. Em algumas formas de realização, uma determinada trilha pode incluir extremos opostos internos e externos que não são paralelos uns aos outros.

[0050] FIG. 5 representa a forma de realização de um PCI 45 de doze camadas incorporando a camada 47 de PCI apresentada na FIG. 4. Cada uma das doze camadas de PCI 47 estão intimamente espaçadas e formam um sanduíche de camadas de PCI 47, identificadas como 47.1-12. Na camada superior da PCI 47.1, uma primeira trilha 49.11 (também descrito aqui como bobina 49.11) é mostrado, cujo primeiro terminal 51.1 está acoplado a um terminal externo 61 para o dispositivo 31. Na camada inferior da PCI 47.12, é mostrado uma trilha 49.128, cujo primeiro terminal 51.12 está acoplado a um terminal externo 63 para o dispositivo 31. Nesta forma de realização, há oito trilhas 49 (bobinas) em cada uma das doze camadas de PCI 47.1-12. Essas trilhas estão acopladas (conforme descrito mais detalhadamente abaixo) de tal forma que o fluxo de corrente entrará pelo terminal externo 61 fluirá através das noventa e seis bobinas, depois sairá pelo o terminal externo 63 (ou vice-versa entrará pelo o terminal externo 63 e sairá pelo terminal externo 61) . Nesta forma de realização, apenas uma trilha 49 (por exemplo, bobina 49.11)

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12/106 está acoplada ao terminal externo 61 para o dispositivo 31, e apenas uma trilha 49 (por exemplo, bobina 49.128) está acoplada ao terminal externo 63 para o dispositivo 31. Para um motor, ambos os terminais externos 61, 63 são terminais de entrada e, para um gerador, ambos os terminais externos 61, 63 são terminais de salda. Como pode ser apreciado nesta forma de realização, cada camada de PCI inclui uma pluralidade de bobinas que são coplanares e angularmente e simetricamente espaçadas entre si em torno do eixo, e as bobinas em camadas de PCI adjacentes, na direção axial, estão circunferencialmente alinhadas umas com as outras em volta do eixo para definir pilhas simétricas de bobinas na direção axial.

[0051] A FIG. 6A é uma vista explodida de uma parte da PCI 45 de doze camadas mostrada na FIG. 5, que está rotulada para ilustrar melhor como as bobinas estão acopladas por vias 55, 59, e assim ilustrar melhor como a corrente flui para o terminal externo 61, através das noventa e seis bobinas, depois flui para fora do terminal externo 63. Suponha que a corrente de entrada 81.1 flui para o terminal externo 61. Esta corrente flui em espiral pela da bobina 49.11 (na camada de PCI 47.1) como corrente 81.2 e 81.3, e chega ao segundo terminal 53 da bobina 49.11. A via 55.1 acopla o segundo terminal 53 da bobina 49.11 ao segundo terminal da bobina 49.21 correspondente na camada 47.2 da

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13/106 placa de circuito impresso diretamente abaixo da bobina 49.11. Assim, a corrente flui através de 55.1 como corrente 81.4, depois flui em espiral pela da bobina 49.21 como corrente 81.5 até chegar ao primeiro terminal 51 para bobina

49.21. A via 55.2 acopla o primeiro terminal 51 da bobina 49.21 ao primeiro terminal da bobina 49.12 na camada de PCI 47.1, adjacente à primeira bobina 49.11. Nesta forma de realização, as trilhas 49 na primeira camada de PCI 47.1 são geralmente invertidas (imagem espelhada) em relação aos da segunda camada de PCI 47.2, de modo que a via 55.1 se sobrepõe com ambas as abas no segundo terminal 53 das bobinas 49.11 e 49.21, e também de modo que a via 55.2 se sobrepõe com ambas as abas no primeiro terminal 51 das bobinas 49.12 e

49.21, como é descrito mais detalhadamente abaixo em relação às figuras seguintes. Assim, a corrente passa através de 55.2 como corrente 82.1 para o primeiro terminal 51 da bobina 49.12 na camada de circuito impresso 47.1.

[0052] A partir deste terminal, a corrente flui através das bobinas 49.12 e 49.22 de forma semelhante à descrita para as bobinas 49.11 e 49.21. Por exemplo, a corrente flui em torno da bobina 49.21 (na camada de PCI 47.1) como corrente 82.2 e 82.3 para o segundo terminal 53 da bobina 49.21, flui através de 55.3 como corrente 82.4 para o segundo terminal 53 da bobina 49.22, depois flui como corrente 82.5 e 82.6 em torno da bobina 49.22 até chegar ao

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14/106 primeiro terminal 51 da bobina 49.22. Como antes, uma via 55.4 acopla o primeiro terminal 51 da bobina 49.22 ao primeiro terminal 51 da bobina 49.13 na camada de PCI 47.1, que fica ao lado da bobina 49.12. Esta configuração de acoplamento é replicada para todas as restantes trilhas 49 nas duas camadas de PCI 47.1, 47.2 superiores, e a corrente flui através destas trilhas restantes 49 até atingir a última bobina 49.28 na camada 47.2 da placa de circuito impresso. A corrente, depois de já ter passado por todas as dezesseis bobinas nas duas camadas superiores de PCI 47.1, 47.2, é agora direcionada para a próxima camada de PCI 47.3. Especificamente, uma via 59.1 acopla o primeiro terminal 51 da bobina 49.28 ao primeiro terminal da bobina 49.31 na camada de PCI 47.3, que está diretamente abaixo das bobinas 49.11 e 49.21. Nesta forma de realização existe apenas uma bobina na camada 47.2 de PCI para uma bobina na camada 47.3 de PCI através de um acoplamento de 59. Reciprocamente, existem quinze dessas vias, 55 acoplando bobinas em camadas de PCI 47.1, 47.2. Nesta forma de realização tal acoplamento ocorre apenas no primeiro e segundo terminais 51, 53 das bobinas.

[0053] As vias 55 entre a terceira e quarta camadas de PCI 47.3, 47.4 estão configuradas de forma idêntica às vias entre a primeira e a segunda camadas da PCI 47.1, 47.2 descritas acima e, portanto, a configuração da via e o fluxo

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15/106 de corrente correspondente não precisam ser repetidos. Isto continua na direção inferior através da camada sanduíche de PCI até atingir a camada mais baixa de PCI 47.12 (não mostrada aqui). Como descrito acima, o primeiro terminal 51 para a trilha (bobina) 49.128 está acoplado ao terminal externo 63. Consequentemente, a corrente que flui para dentro através do terminal externo 61, após passar por todas as 96 bobinas, flui para fora através do terminal externo 63.

[0054] A FIG. 6B é uma vista ampliada de um grupo de vias 55 mostrado na FIG. 5. Este grupo de via é adjacente ao respectivo segundo terminal 53 para cada um de um grupo de bobinas alinhadas verticalmente 49.1-12 em cada uma das doze camadas de PCI 47.1-12. Como mencionado acima, as trilhas 49 na segunda camada de PCI 47.2 são geralmente invertidas (imagem espelhada) em relação aos da primeira camada de PCI 47.1, de modo que a via 55 se sobrepõe com ambas as abas no respectivo segundo terminal 53 destas bobinas verticalmente adjacentes. Como mostrado na FIG. 6B, na bobina

49.18 (primeira camada, oitava bobina) o segundo terminal

53.18 inclui uma aba que se estende para o lado da trilha. Na forma de imagem espelho, na bobina 49.28 (segunda camada, oitava bobina) o segundo terminal 53.28 inclui uma aba que se estende na direção oposta ao lado da trilha, de modo que estas duas abas se sobrepõem. A via 55 acopla estas duas abas sobrepostas. Da mesma forma, uma vez que a forma de

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16/106 realização apresentada inclui 12 camadas de PCI 47, cada uma das cinco vias adicionais 55 acoplam, respectivamente, terminais 53.38 e 53.48 sobrepostos, terminais 53.58 e 53.68 sobrepostos, terminais 53.78 e 53.88 sobrepostos, terminais 53.98 e 53.108 sobrepostos e terminais 53.118 e 53.128 sobrepostos.

[0055] A FIG. 6C mostra duas destas vias 55 em um formato explodido. O terminal 53.38 da bobina 49.38 se sobrepõe ao terminal 53.48 da bobina 49.48, e estão acoplados por uma primeira via 55. O terminal 53.58 da bobina 49.58 se sobrepõe ao terminal 53.68 da bobina 49.68 e estão acoplados por uma segunda via 55. Como pode ser claramente apreciado nas figuras, estes pares de abas sobrepostas, juntamente com as suas vias 55 correspondentes, são escalonados em uma direção radial de modo a que essas vias 55 possam ser implementadas utilizando vias through-hole galvanizadas. Alternativamente, essas vias podem ser implementadas como vias enterradas, caso no qual as vias não precisam ser escalonadas, mas podem ser alinhadas verticalmente.

[0056] FIG. 6D é uma vista ampliada de um grupo de vias 59 também mostrado na FIG. 5. Nesta forma de realização, estas vias 59 são posicionadas no espaçamento entre um par especifico adjacente de bobinas alinhadas verticalmente 49 (por exemplo, entre bobinas da camada mais alta 49.11 e 49.18), enquanto vias 55 são posicionadas nos outros

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17/106 espaçamentos entre outros pares adjacentes de bobinas alinhadas verticalmente 49. Nesta figura, as vias 59 são mostradas como vias through-hole galvanizadas. As Vias 55, 59 se sobrepõem com ambas as abas no respectivo primeiro terminal 51 das bobinas correspondentes. As vias 55 acoplam bobinas horizontalmente adjacentes em camadas verticalmente adjacentes, enquanto vias 59 acoplam bobinas horizontalmente alinhadas em camadas verticalmente adjacentes, ambas conforme mostrado na FIG. 6A. Há apenas cinco vias 59 mostradas nesta forma de realização porque o primeiro terminal 51 na bobina superior 49.11 está acoplado ao terminal externo 61, e o primeiro terminal 51 da bobina 49.128 na camada inferior da PCI 47.12 está acoplado ao terminal externo 63, deixando apenas 10 camadas da PCI (47.2— 11) com bobinas cujos respectivos primeiros terminais 51 estão acoplados em pares. Por exemplo, a via 59.5 mais interna acopla uma respectiva bobina na camada de PCI 47.10 a uma respectiva bobina na camada de PCI 47.11.

[0057] Em várias formas de realização, cada trilha 49 pode estar acoplada eletricamente a outra trilha 49 com pelo menos uma via 55. No exemplo da FIG. 6A, cada camada de PCI 47 tem oito trilhas 49 e apenas uma via 55 entre trilhas 49. Em algumas formas de realização, cada trilha 49 está acoplada eletricamente a outra trilha 49. Juntas, duas trilhas 49 definem um par de trilhas 57. Na FIG. 7, há doze

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18/106 camadas de PCI 47.1-12, e há seis pares de trilhas 57.1-6.

[0058] Cada par de trilhas 57 pode estar acoplado eletricamente a outro par de trilhas 57 com pelo menos um outra via 59 (por exemplo, apenas uma via 59) . Em algumas versões, as trilhas 49 (por exemplo, bobinas) em cada par de trilhas 57 (por exemplo, par de bobinas) podem estar localizadas em diferentes camadas de PCI 47, como mostrado na FIG. 6A. Em outras versões, no entanto, as trilhas 49 em cada par de trilhas 57 podem ser coplanares e localizadas na mesma camada de PCI 47.

[0059] Em algumas formas de realização, pelo menos duas das trilhas 49 (por exemplo, bobinas) estão acopladas eletricamente em série. Em outros modelos, pelo menos duas das trilhas 49 (por exemplo, bobinas) estão acopladas eletricamente em paralelo. Ainda em outras versões, pelo menos duas das trilhas 49 estão acopladas eletricamente em paralelo e pelo menos duas outras trilhas 49 estão acopladas eletricamente em série.

[0060] As formas de realização do dispositivo 31 podem incluir pelo menos dois dos pares de trilhas 57 acoplados eletricamente em paralelo. Em outras versões, pelo menos dois dos pares de trilhas 57 estão acoplados eletricamente em série. Ainda em outras versões, pelo menos dois dos pares de trilhas 57 estão acoplados eletricamente em paralelo e pelo menos dois outros pares de trilhas 57

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19/106 estão acoplados eletricamente em série.

[0061] Conforme ilustrado em FIGS. 4 e 6, cada camada de PCI 47 (apenas a camada superior PCI 47 é mostrada nas vistas superiores) compreende uma área de superfície da camada de PCI (LSA) que é a área de superfície total (TSA) de toda a superfície (superior) da PCI 45. A TSA não inclui os furos na PCI 45, como o furo central e os furos de montagem ilustrados. A uma ou mais trilhas 49 (oito bobinas mostradas na FIG. 4) na camada 47 da PCI podem incluir uma área de superfície de bobinas (CSA). A CSA inclui as pegadas totais das bobinas (i.e., dentro dos seus perímetros), não apenas a sua superfície de cobre. A CSA pode situar-se em uma gama de pelo menos 50% da área de superfície da camada de PCI, como, por exemplo, pelo menos aproximadamente 55%, pelo menos aproximadamente 60%, pelo menos aproximadamente 65%, pelo menos aproximadamente 70%, pelo menos aproximadamente 75%, pelo menos aproximadamente 80%, pelo menos aproximadamente 85%, pelo menos aproximadamente 90%, pelo menos aproximadamente 95%, pelo menos aproximadamente 97%, ou mesmo aproximadamente 99% da área de superfície da camada de PCI. Em outras formas de realização, a área de superfície das bobinas pode ser não superior a 99% da área de superfície da camada de PCI, como não superior a aproximadamente 95%, não superior a aproximadamente 90%, não superior a aproximadamente 85%, não superior a aproximadamente 80%, não

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20/106 superior a aproximadamente 75%, ou mesmo não superior a aproximadamente 70% da área de superfície da camada de PCI. Em outras formas de realização, a área de superfície das bobinas pode estar em um intervalo entre quaisquer desses valores.

[0062] A CSA também pode ser calculada em relação a quaisquer sensores ou circuitos (como elementos IOT) sobre ou no PCI. Os elementos do IOT podem estar limitados a não mais de 50% do TSA. Adicionalmente, os elementos do IOT podem ser incorporados na CSA ou incorporados em pelo menos parte

da TSA que	não está incluída	na	CSA.
[0063]	A área total	de	cada trilha que	forma	uma
bobina (ou	seja, incluindo	as	trilhas	condutores	, mas	não
incluindo	necessariamente	os	espaços	entre as trilhas

condutores) pode ser considerada como uma área de superfície da bobina. Acredita-se que o desempenho do dispositivo 31 é melhorado com o aumento da área de superfície da bobina de agregado, em relação à área de superfície da camada de PCI subjacente na qual a bobina (s) é formada.

[0064] Em algumas formas de realização (FIG. 4), o dispositivo 31 pode incluir um estator 41 que compreende uma única fase elétrica. As versões do estator 41 podem consistir de uma única fase elétrica. Cada camada de PCI 47 pode conter uma pluralidade de bobinas que são coplanares e simetricamente espaçadas entre si em torno do eixo 35 (FIGS.

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21/106 e 3) . Em um exemplo, cada bobina se compõe de uma única fase elétrica.

[0065] FIG. 8 representa uma forma de realização do estator 41 incluindo pelo menos duas fases elétricas (por exemplo, três fases indicadas). Cada camada de PCI 47 pode incluir uma pluralidade de bobinas (tal como trilhas 49) conforme mostrado para cada fase elétrica. Por exemplo, FIG. 8 ilustra bobinas correspondentes a três fases A, B e C. As bobinas para cada fase elétrica A, B e C podem ser deslocadas angularmente umas das outras em volta do eixo 35 (FIGS. 2 e 3) dentro de cada camada de PCI 47 para definir um deslocamento angular desejado entre as fases elétricas A, B e C. Na FIG. 6, há nove trilhas 49 em cada camada de PCI 47. Dado que a forma de realização do estator 41 na FIG. 8 é trifásica, cada trilha 49 na fase A está deslocada 120 graus eléctricos para além das outras trilhas 49 na fase A, e 40 graus eléctricos para além das trilhas adjacentes 49 nas fases B e C. As trilhas 49 na fase B (relativas às fases A e C) e na fase C (relativas às fases A e B) estão espaçadas do mesmo modo.

[0066] Em algumas formas de realização, cada bobina (por exemplo, trilha 49) pode consistir de uma única fase elétrica. Alternativamente, as bobinas podem ser configuradas para habilitar o estator 41 com duas ou mais fases elétricas (por exemplo, três fases apresentadas na

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FIG. 8) .

[0067] O exemplo na FIG. 9 é uma vista simplificada de apenas alguns componentes interiores de uma forma de realização do dispositivo 31. Cada um dos ímãs 37 pode incluir uma borda ou elemento radial 67 (também aqui referido como borda radial do ímã 67), e cada uma das trilhas 49 pode incluir uma borda ou elemento 69 (também aqui referido como borda radial da bobina 69). Os ímãs 37 fazem parte do rotor 33 (FIG. 2) e rodam em torno do eixo 35 em relação ao estator estacionário 41. Quando as partes das bordas radiais dos ímãs 37 e as trilhas 49 se alinham rotativamente em volta do eixo durante o funcionamento do dispositivo 31, pelo menos partes dos elementos radiais 67, 69 podem ser inclinadas (ou seja, não paralelas) uma em relação à outra. Em algumas formas de realização, quando as partes das bordas radiais dos ímãs e bobinas se alinham rotacionalmente em volta do eixo, as bordas radiais do ímã e as bordas radiais da bobina não são paralelas e estão inclinadas angularmente em relação uma à outra. FIG. 9 ilustra uma posição de rotação dos ímãs 37, na qual uma parte da borda radial do ímã 37 (ou seja, a borda radial do ímã 69 junto ao canto do ímã 37) está rotativamente alinhada com uma parte da borda radial da bobina 49, e que ilustra a inclinação entre a borda radial do ímã 69 e a borda radial da bobina 67. Em uma versão, os elementos radiais 67, 69 podem ser bordas radiais de ataque

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23/106 ou bordas radiais de fuga dos imãs 37 e trilhas 49. Em um outro exemplo, as bordas ou elementos radiais do imã e da trilha 67, 69 podem ser retilineas como mostrado, e nenhuma parte dos elementos radiais do imã e da trilha 67, 69 são paralelos quando os imãs 37 e as trilhas 49 estão alinhadas rotativamente na direção axial.

[0068] Em algumas formas de realização, os elementos radiais do imã 67 podem ser inclinados angularmente em relação aos elementos radiais trilha 69, e a inclinação angular pode ser maior que 0 graus, como maior que 0,1 graus, pelo menos aproximadamente 1 grau, pelo menos aproximadamente 2 graus, pelo menos aproximadamente 3 graus, pelo menos aproximadamente 3 graus, pelo menos aproximadamente 4 graus, ou mesmo pelo menos aproximadamente 5 graus. Em outras versões, a inclinação angular não pode ser superior a aproximadamente 90 graus, como por exemplo, não superior a aproximadamente 60 graus, não superior a aproximadamente 45 graus, não superior a aproximadamente 30 graus, não superior a aproximadamente 25 graus, não superior a aproximadamente 15 graus, não superior a aproximadamente 10 graus, ou mesmo não superior a aproximadamente 5 graus. Alternativamente, a inclinação angular pode estar em uma faixa entre qualquer um desses valores.

[0069] Em uma forma de realização alternativa, pelo menos partes dos elementos radiais 67, 69 podem ser paralelas

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umas às outras	durante o	alinhamento	rotacional.
II. SEGMENTOS
[0070]	Algumas	formas de	realização	de	um
dispositivo de	energia rotacional de	campo axial	podem	ser
configuradas	de forma	semelhante	à descrita	para	o

dispositivo 31, incluindo hardware de montagem, exceto que o estator pode ser configurado de forma algo diferente. Por exemplo, FIGS. 10-12 representam uma versão simplificada de um dispositivo 131 com apenas alguns elementos mostrados para facilitar a compreensão. O dispositivo 131 pode incluir um estator 141 que é coaxial com um rotor 133. Opcionalmente, cada rotor 133 pode incluir uma ou mais fendas ou ranhuras 136 (FIG. 10) que se estendem através dele. Em algumas versões, as ranhuras 136 estão inclinadas em relação ao eixo 135 (FIG. 12) e, portanto, não são meramente verticais. Os ângulos das ranhuras 136 podem ser fornecidos em inclinações constantes e podem facilitar um fluxo de ar de refrigeração dentro do dispositivo 131. As ranhuras 136 podem permitir que o fluxo de ar seja puxado ou empurrado através e/ou em torno dos rotores 133 e arrefecer eficazmente os estatores 141. Podem ser fornecidas ranhuras adicionais nos espaçadores de rotor, tais como o espaçador de rotor 143 (FIG. 12), particularmente em formas de realização com uma pluralidade de segmentos de estator, e particularmente em formas de realização com um diâmetro interior R-INT do

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25/106 conjunto do estator (FIG. 14), independentemente do diâmetro exterior R-EXT.

[0071] Em vez de incluir uma PCI 45 de painel único, conforme descrito para o estator 41, o estator 141 pode incluir uma pluralidade de segmentos de estator 142, cada um dos quais pode ser uma PCI 145 separada. Os segmentos de estator 142 podem ser acoplados entre si, por exemplo, mecânica e eletricamente. Cada segmento de estator 142 pode incluir uma placa de circuito impresso (PCI) com uma ou mais camadas de PCI 147 (FIG. 13), conforme descrito em outro ponto do presente documento. Em um exemplo, cada PCI 145 pode ter um número par de camadas de PCI 147. Em uma forma de realização alternativa, o PCI 145 pode ter um número impar de camadas de PCI 147.

[0072] As formas de realização dos segmentos de estator 142 podem compreender ou corresponder a apenas uma fase elétrica. Adicionalmente, o estator 141 do dispositivo 131 pode consistir de ou corresponder a apenas uma fase elétrica. Em outras versões, o estator 141 pode conter ou corresponder a uma pluralidade de fases elétricas. Como mostrado na FIG. 13, cada segmento de estator 142 inclui pelo menos uma camada de PCI 147 com pelo menos uma trilha condutora 149, como a bobina ilustrada. Em algumas versões (FIG. 14), cada segmento de estator 142 pode ter pelo menos uma camada de PCI 147 com uma pluralidade de trilhas 149

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26/106 (por exemplo, bobinas) que são coplanares e angularmente espaçadas entre si em volta do eixo 135 (FIGS. 11 e 12). Em um exemplo, cada trilha 149 pode compreender uma única fase elétrica. Em outra versão, cada segmento de estator 142 pode incluir uma pluralidade de camadas de PCI 147, cada uma das quais pode ser configurada para corresponder a apenas uma fase elétrica. Em algumas versões, cada camada de PCI 147 em cada segmento de estator 142 pode incluir uma pluralidade de trilhas axialmente coplanares 149 gue estão configuradas para corresponder a apenas uma fase elétrica.

[0073] Em algumas formas de realização (FIG. 13), cada camada de PCI 147 pode incluir pelo menos uma trilha radial 150 que vai desde um diâmetro interno (ID) do PCI 145 até um diâmetro externo (OD) do PCI 145. Em um exemplo, cada camada de PCI 147 pode incluir uma trilha 149 que é continua desde uma porção de trilha na região a mais externa 152 até uma porção de trilha na região a mais interna concentricamente 154. As trilhas 149 podem incluir trilhas radiais 150 com lados retilineos e cantos chanfrados 156. Os lados retilineos das trilhas radiais podem ser afunilados, tendo uma largura de trilhas crescente com o aumento da distância radial. As trilhas de viragem no extremo interno 146 e as trilhas de viragem no extremo externo 148 se estendem entre as trilhas radiais 150 para formar uma bobina concêntrica.

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27/106 [0074] Com relação às trilhas afuniladas e bobinas, os afunilamentos podem melhorar a quantidade de material condutor (por exemplo, cobre) que pode ser incluído em um estator PCI. Uma vez que muitos motores e geradores têm uma forma redonda, as bobinas podem ser geralmente circulares e, para se encaixarem coletivamente em um estator, os perímetros das bobinas podem ser um pouco em forma de pizza ou triangular. Em algumas versões, as bobinas podem ter a mesma largura em um plano perpendicular ao eixo, e em outras versões as bobinas podem ser afuniladas para aumentar as densidades condutoras (por exemplo, cobre) das bobinas. Melhorar a densidade do cobre pode ter um valor significativo para reduzir a resistência elétrica, as perdas de I2R e a geração de calor, e aumentar a capacidade de transportar uma corrente elétrica maior para fornecer uma máquina com maior eficiência.

[0075] Em outra versão, cada camada de PCI 147 pode incluir apenas trilhas retilíneas 149 (FIGS. 15-17). As trilhas retilíneas 149 podem ser contínuas desde uma trilha na região a mais externa 152 até uma trilha na região a mais interna concentricamente 154. Em um exemplo, nenhuma trilha 149 das camadas de PCI 147 é não-retilínea. No entanto, as formas de realização das únicas trilhas retilíneas 149 podem incluir viragens, como, por exemplo, cantos arredondados ou cantos chanfrados. Conforme usado aqui, uma viragem inclui

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28/106 uma porção de trilha conectando uma trilha radial a uma trilha de viragem no extremo. Em outras formas de realização, a camada de PCI 147 pode incluir uma ou mais trilhas não retilineas, coma trilhas curvilineas.

[0076] Como observado aqui, o PCI 145 pode incluir uma pluralidade de camadas de PCI 147 que estão espaçadas entre si na direção axial. As camadas da PCI 147 podem compreender pares de camadas 157 (FIG. 17; ver pares 157.1 a 157.4) . Cada par de camadas 157 pode ser definido como duas camadas de PCI que estão acopladas eletricamente. Em uma versão, pelo menos uma das camadas da PCI 147 da PCI está acoplada eletricamente a outra camada 147 da PCI em série ou em paralelo. Em outra versão, pelo menos um par de camadas 157 está acoplado eletricamente a outro par de camadas 157 em série ou em paralelo. Em uma forma de realização, pelo menos um dos pares de camadas 157 compreende duas camadas de PCI 147.6 e 147.7 que estão axialmente adjacentes uma à outra. Em outra forma de realização, pelo menos um dos pares de camadas 157 compreende duas camadas de PCI 147.1 e 147.3 que não são axialmente adjacentes entre si. Da mesma forma, pelo menos um dos pares de camadas 157 pode ser axialmente adjacente ao par de camadas 157 ao qual o dito pelo menos um dos pares de camadas está acoplado eletricamente. Reciprocamente, pelo menos um dos pares de camadas 157 pode não estar axialmente adjacente ao par de

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29/106 camadas 157, ao qual o dito pelo menos um dos pares de camadas 157 está acoplado eletricamente.

[0077] As formas de realização das camadas da PCI 147 da PCI podem incluir pelo menos um conjunto de camadas 181 (FIG. 17). Por exemplo, o conjunto de camadas 181 pode incluir uma primeira camada 147.1, uma segunda camada 147.2, uma terceira camada 147.3 e uma quarta camada 147.4. Em algumas versões, uma primeira via 159 pode acoplar a primeira camada 147.1 à terceira camada 147.3, uma segunda via 155 pode acoplar a terceira camada 147.3 à segunda camada 147.2, e uma terceira via 159 pode acoplar a segunda camada 147.2 à quarta camada 147.4. Em um exemplo, a primeira, segunda e terceira vias 159, 155, 159 são as únicas vias que acoplam internamente as camadas no conjunto de camadas 181. Nestes exemplos, as duas camadas de PCI diretamente adjacentes axialmente 147.1 e 147.2 não estão acopladas eletricamente uma à outra. Na FIG. 17, cada uma das vias 159 acopla um par de camadas de PCI não adjacentes 147 enquanto contorna (ou seja, não faz contato com) a camada de PCI intermédia 147. Por exemplo, via 159.1 acopla a camada de PCI 147.1 à camada de PCI 147.3, e não faz contato com a camada de PCI 147.2. Reciprocamente, cada uma das vias 155 acopla um par de camadas de PCI adjacentes 147. Por exemplo, através do 155.2, a camada de PCI 147.2 está acoplada à camada de PCI 147.3. Cada via 155, 159 que acopla o respectivo par de camadas de

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PCI, forma um par de camadas correspondente 157. Por exemplo, o par de camadas 157.1 inclui a camada de PCI 147.1 e a camada de PCI 147.3. 0 par de camadas 157.2 inclui a camada de PCI 147.2 e a camada de PCI 147.3. 0 par de camadas 157.3 inclui a camada de PCI 147.2 e a camada de PCI 147.4. 0 par de camadas 157.4 inclui a camada de PCI 147.4 e a camada de PCI 147.5. 0 par de camadas 157.5 inclui a camada de PCI 147.5 e a camada de PCI 147.7. 0 par de camadas 157.6 inclui a camada de PCI 147.6 e a camada de PCI 147.7. 0 par de camadas 157.7 inclui a camada de PCI 147.6 e a camada de PCI 147.8 .

[0078] Na FIG. 17, cada via é mostrada com uma extremidade romba e uma extremidade pontiaguda. Esta forma não pretende implicar qualquer diferença estrutural entre as duas extremidades de cada via, mas sim fornecer uma indicação consistente da direção do fluxo de corrente através de cada via. Adicionalmente, enquanto cada via também é mostrada como se prolongando verticalmente apenas até o ponto necessário para acoplar o par correspondente de camadas de PCI 147, em certas formas de realização cada via pode ser implementada como uma via through-hole galvanizada se atravessando completamente a PCIs (por exemplo, veja vias 59 na FIG. 6D). Cada uma dessas vias through-hole galvanizadas pode fazer contato com qualquer camada de PCI 147 que tenha uma trilha 149 que se sobreponha a tal via. Na forma de

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31/106 realização mostrada na FIG. 17, uma determinada via throughhole se sobrepõe e faz uma conexão com apenas duas camadas de PCI 147, enquanto as trilhas 149 de todas as camadas de PCI 147 restantes não se sobrepõem à via dada e não estão conectadas à via dada. Alternativamente, algumas formas de realização podem incluir vias enterradas que se estendem verticalmente apenas entre as camadas 147 da PCI correspondente a serem conectadas.

III. MÓDULOS [0079] FIGS. 18, 19, 20A-20H revelam formas de realização de um módulo 201 para um ou mais dispositivos de energia rotacional de campo axial 231. O(s) dispositivo(s) 231 pode(m) incluir qualquer uma das formas de realização de dispositivos de energia rotacional de campo axial aqui divulgadas. Nas formas de realização mostradas nestas figuras, o módulo 201 inclui um alojamento 203 com uma parede lateral 211, três estatores (mostrados como painel do estator de PCI 245) e quatro conjuntos de rotor 242, 244. Cada conjunto de rotor 244 está posicionado verticalmente entre dois estatores 245, e inclui um par de painéis de rotor 236 idênticos e um grupo de imãs permanentes de rotor 237. Cada painel do rotor 236 inclui um conjunto de entalhes rebaixados para posicionar cada um dos imãs do rotor 237, e os dois painéis do rotor 236 são fixados em conjunto em sanduíche a cada um dos grupos de ímãs do rotor entre os painéis do rotor

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32/106 superior e inferior opostos 236. Cada conjunto de rotor 242 está posicionado verticalmente entre um estator 245 e um alojamento 203, e inclui uma placa de torque 233, um painel de rotor 234 e um grupo de ímãs permanentes de rotor 237.

[0080] O espaçamento vertical entre conjuntos de rotor (por exemplo, 242, 244) é mantido por espaçadores (por exemplo, 262, 263) que se estendem de um conjunto de rotor até o conjunto de rotor adjacente através de um orifício no painel do estator intermediário 245. O espaçamento entre rotores corresponde à espessura do painel do estator 245 e ao espaçamento de entreferro desejado (tal como acima e/ou abaixo) do painel do estator 245. Cada espaçador de rotor pode definir o entreferro entre o conjunto do rotor e o estator (e também pode definir a altura 215 das ranhuras da parede lateral, conforme indicado abaixo). Cada espaçador de rotor está posicionado entre dois conjuntos de rotor. Por exemplo, o espaçador de rotor 262 está posicionado entre o conjunto de rotor superior 242 e o conjunto de rotor interior adjacente 244 (e também para o conjunto de rotor inferior 242) . Cada espaçador de rotor 263 está posicionado entre conjuntos de rotor interno adjacentes 244. Como é mostrado aqui, tal espaçador de rotor 263 pode ter uma espessura diferente da do espaçador de rotor 262, devido às diferenças mecânicas nos conjuntos de rotor mais altos e mais baixos 242 em relação aos conjuntos de rotor internos 244, para

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33/106 definir o mesmo espaçamento de entreferro entre todos os rotores e estatores. O uso dos espaçadores de rotor 262, 263 permite empilhar vários rotores (por exemplo, conjuntos de rotor 242, 244), o que pode proporcionar flexibilidade significativa na configuração do módulo 201.

[0081] As formas de realização do alojamento 203 podem incluir uma parede lateral 211 (FIGS. 20A-20H e 21) . A parede lateral 211 pode ser configurada para orientar o estator (por exemplo, painel do estator 245) na orientação angular desejada em volta do eixo 235. Para aplicações que incluem uma pluralidade de estatores 245, a parede lateral 211 pode incluir uma pluralidade de segmentos de parede lateral 212. Os segmentos de parede lateral 212 podem ser configurados para compensar angularmente a pluralidade de estatores 245 nos ângulos de fase elétrica desejados (ver, por exemplo, FIGS. 20C e 25) para o módulo 201, em volta do eixo. Em um exemplo, a parede lateral 211 pode incluir uma superfície interna radial com uma ou mais ranhuras 214 formadas nela. Cada ranhura 214 pode ser configurada para receber e manter a extremidade exterior do estator 245 para manter a orientação angular desejada do estator 245 em volta do eixo 235. Na forma de realização mostrada em FIGS. 20A20H, cada parede lateral 211 inclui três ranhuras 214 formadas entre pares correspondentes de segmentos de parede lateral 212. Em algumas formas de realização, os segmentos

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34/106 superior e inferior da parede lateral são idênticos e, portanto, podem ser usados de forma intercambiável, mas em outras formas de realização contempladas, os segmentos superior e inferior da parede lateral 212 podem ser diferentes devido às ranhuras assimétricas 214, diferenças na colocação do furo de montagem ou algum outro aspecto.

[0082] Além de fornecer o desvio angular dos estatores 245 como descrito acima, as ranhuras 214 podem ser configuradas para posicionar axialmente, por exemplo verticalmente, a borda externa de cada estator 245 em posições axiais prescritas em relação a outros estatores 41. Uma vez que os espaçadores de rotor 2 62, 2 63 determinam o espaçamento axial entre cada estator 245 (na sua extensão mais interna) e o conjunto de rotor correspondente (por exemplo, 242, 244 em FIGS. 20A, 20B e 20D) em ambos os lados axiais (por exemplo, 242, 244 em FIGS. 20A, 20B e 20D), acima e abaixo) de cada estator 245, a combinação das ranhuras de parede lateral 214 (ou seja, a altura 215 dessas ranhuras 214) e os espaçadores de rotor 262, 263 servem para manter um espaçamento de entreferro preciso entre os estator 245 e os conjuntos de rotor 242, 244. Em outras formas de realização com um único estator 245, cada segmento de parede lateral 212 pode ser configurado para fornecer um slot de parede lateral 214. O grupo de segmentos de parede lateral 212 em conjunto fornecem numerosas ranhuras 214 (por exemplo,

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35/106 oito ranhuras 214) radialmente espaçadas em torno do módulo 201. Pode ser considerado que coletivamente, essas ranhuras de parede lateral 214 fazem possível o espaçamento de entreferro entre o estator e o rotor adjacente.

[0083] As versões do módulo 201 podem incluir um alojamento 203 com características mecânicas (por exemplo, eixos com chaveta 209 na FIG. 21) configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento 203 a um segundo alojamento 203 de um segundo módulo 201. Adicionalmente, o alojamento 203 pode ser configurado com elementos elétricos (por exemplo, acoplamentos de conectores elétricos 204 em FIGS. 21 e 22) para acoplar eletricamente o alojamento 203 ao segundo alojamento 203. Em um exemplo, o módulo 201 é resfriado a ar e não é resfriado a líquido. Em outras versões, podem ser utilizadas formas de realização refrigeradas a líquido.

[0084] Em alguns exemplos, o módulo 201 pode ser configurado para ser acoplado indiretamente ao segundo módulo 201 com uma estrutura de interposição, tal como um quadro 205 (FIGS. 21-22). O módulo 201 pode ser configurado para ser acoplado diretamente ao quadro 205, de modo que o módulo 201 está configurado para ser acoplado indiretamente ao segundo módulo 201 com outros componentes, dependendo da aplicação. Em um outro exemplo, o módulo 201 pode ser configurado para ser diretamente acoplado ao segundo módulo 201 sem quadro, chassis ou outra estrutura interveniente.

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36/106 [0085] Em algumas formas de realização, pelo menos um rotor 233, pelo menos um ímã 237 e pelo menos um estator 241 com pelo menos um PCI 245 e pelo menos um PCI camada 147 com pelo menos uma trilha 149, podem ser colocados no interior e rodeados pelo alojamento 203.

[0086] Em algumas versões, cada módulo 201 se compõe de uma única fase elétrica. Em outras versões, cada módulo 201 compreende uma pluralidade de fases elétricas. Exemplos de cada módulo 201 podem incluir uma pluralidade de painéis PCI 245 (FIGS. 20A-20H) . Cada painel PCI 245 pode incluir uma única fase elétrica ou uma pluralidade de fases elétricas. Os painéis PCI podem ser painéis unitários ou podem incluir segmentos de estator, conforme descrito em outra parte deste documento.

[0087] Em uma versão, o módulo 201 e o segundo módulo 201 podem ser configurados para serem idênticos entre si. Em outra versão, o módulo 201 e o segundo módulo 201 podem ser diferentes. Por exemplo, o módulo 201 pode diferir do segundo módulo 201 em pelo menos uma das seguintes variáveis: entrada ou saída de potência, número de rotores 233, número de ímãs 237, número de estatores 41 (ver desenhos anteriores), número de PCI 245, número de camadas de PCI 47 (ver desenhos anteriores), número de trilhas 49 (ver desenhos anteriores) e orientação angular em volta do eixo 235. Por exemplo, em algumas formas de realização, uma ou mais dessas variáveis

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37/106 podem ser modificadas para alcançar diferenças na eficiência energética, torque, rotações alcançáveis por minuto (RPM), de modo que diferentes módulos 201 possam ser utilizados para melhor adequar a operação em função da carga ou de outro parâmetro operacional desejado.

[0088] Algumas formas de realização do módulo 201 podem incluir pelo menos uma trava 207 (FIGS. 23 e 24) configurada para fixar mecanicamente os módulos juntos. FIG. 23 representa os módulos aninhados juntamente com as travas 207 abertas, e FIG. 24 representa os módulos aninhados juntamente com as travas 207 fechadas. Em um exemplo, as travas 207 podem ser arranjadas simetricamente em volta do eixo 235. Em outra versão, um módulo superior (não mostrado) pode ser configurado para estar axialmente em cima de outro módulo, e o módulo superior pode diferir estruturalmente do segundo módulo. Por exemplo, o módulo superior 201 pode incluir travas 207 somente em seu lado inferior e omitir tais travas 207 em seu lado superior. Como outro exemplo, o eixo 209 pode se estender a partir do módulo inferior 201, mas não a partir do módulo superior 201.

[0089] Como mostrado em FIGS. 21-24, o módulo 201 pode incluir um eixo 209 com chaveta. O módulo 201 pode ser montado no eixo com chaveta que pode ser configurado para acoplar mecanicamente a outro módulo 201.

[0090] Algumas formas de realização podem ainda

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38/106 incluir um corpo 213 (FIG. 26) (também aqui referido como uma carcaça). O corpo 213 pode ser configurado para conter e montar coaxialmente uma pluralidade de módulos 201 dentro do corpo 213. No exemplo ilustrado, o corpo 213 compreende duas metades que estão acopladas com parafusos. Para versões em que cada módulo 201 compreende uma única fase elétrica, e o corpo 213 pode ser configurado para manter os módulos 201 em um ângulo de fase elétrica desejado em volta do eixo 235. Para versões em que o corpo 213 compreende uma pluralidade de fases elétricas, e o corpo 213 pode ser configurado para manter os módulos 201 nos ângulos de fase elétrica desejados em volta do eixo 235.

[0091] Em outras versões, pode haver uma pluralidade de corpos 213. Cada corpo 213 pode incluir características mecânicas, tais como estruturas de acoplamento configurado para acoplar mecanicamente cada corpo 213 a pelo menos um outro corpo 213, e elementos elétricos configurados para acoplar eletricamente cada corpo 213 a pelo menos um outro corpo 213. Cada corpo 213 pode ser configurado para acoplar direta ou indiretamente a pelo menos um outro corpo 213.

[0092] Em algumas formas de realização de geradores, um corpo (ou mais de um corpos acoplados uns aos outros) pode incluir várias fases elétricas (por exemplo, aproximadamente entre 4 e 99; por exemplo, pelo menos 10, 11, 12, 13, 14, 15 ou mais) de saída de corrente alterna.

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Assim, a saída de corrente AC pode agir como uma saída de corrente contínua (CC) com ondulação residual sem ser retificada ou exigir uma conversão de potência. Em outras versões, essa saída de corrente AC pode ser retificada.

[0093] As formas de realização de um sistema para fornecimento de energia também são divulgadas. Por exemplo, o sistema pode incluir uma pluralidade de módulos 201 que incluem dispositivos de energia rotacional de campo axial. Os módulos 201 podem ser conectáveis de forma intercambiável entre si para configurar o sistema para uma saída de potência desejada. Cada módulo pode ser configurado com base em qualquer uma das formas de realização aqui descritas. O sistema pode incluir um gerador ou um motor. As formas de realização do sistema podem incluir pelo menos dois dos módulos 201 configurados para diferir. Por exemplo, os módulos 201 podem diferir uns dos outros em pelo menos uma das seguintes variáveis: potência de saída ou de entrada, número de rotores, número de ímãs, número de estatores, número de PCIs, número de camadas de PCI, número de bobinas e orientação angular em volta do eixo.

[0094] Formas de realização de um método de reparo de um dispositivo de energia rotacional de campo axial também são divulgadas. Por exemplo, o método pode incluir os seguintes passos: fornecer um corpo 213 com uma pluralidade de módulos 201. Cada módulo 201 pode ser configurado conforme

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40/106 descrito para qualquer uma das formas de realização aqui divulgadas. O método também pode incluir o acoplamento mecânico e elétrico dos módulos 201 de forma que os módulos 201 sejam coaxials; operar o dispositivo de energia de campo axial; detectar um problema com um dos módulos 201 e parar a operação do dispositivo de energia de campo axial; abrir o corpo 213 e desconectar o módulo problema 201 de todos os outros módulos 201 aos quais o módulo problema 201 está conectado; instalar um módulo de substituição 201 no corpo 213 no lugar do módulo problema 201 e conectar o módulo de substituição 201 aos outros módulos 201 aos quais o módulo problema 201 foi conectado; e então, retomar a operação o dispositivo de energia de campo axial.

[0095] Outras formas de realização do método incluem o alinhamento angular dos módulos com pelo menos um ângulo de fase elétrica desejado em volta do eixo. Em outra versão, o método pode incluir o fornecimento de uma pluralidade de corpos 213, e acoplar mecânica e eletricamente os corpos 213 .

[0096] Ainda outras formas de realização de um método de operação de um dispositivo de energia rotacional de campo axial podem incluir o fornecimento de uma carcaça com uma pluralidade de módulos, cada módulo compreende um alojamento, rotores montados no alojamento de maneira a permitir a rotação, cada rotor compreende um eixo e um imã,

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41/106 estatores montados no alojamento coaxialmente com os rotores, cada estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma bobina, cada estator se compõe de uma única fase elétrica, e determinados estatores são definidos em ângulos de fase desejados em volta do eixo; acoplar mecânica e eletricamente os módulos de modo que os módulos sejam coaxials dentro da carcaça e, em seguida, operar o dispositivo de energia de campo axial. Em outras palavras, ajustar os estatores monofásicos no mesmo ângulo de fase pode formar uma máquina monofásica, e ajustar os estatores monofásicos em ângulos de fase variáveis pode formar uma máquina multifásica (ou mais de 2 fases).

[0097] Opcionalmente, a carcaça e cada módulo podem conter uma única fase elétrica, e o método pode incluir o alinhamento angular dos módulos em um ângulo de fase elétrica desejado em volta do eixo. O método pode incluir a carcaça com uma pluralidade de fases elétricas, cada módulo compreende uma única fase elétrica e orienta angularmente os módulos nos ângulos de fase elétrica desejados em volta do eixo. A carcaça e cada módulo podem incluir uma pluralidade de fases elétricas e desalinhar angularmente os módulos nos ângulos de fase elétrica desejados em volta do eixo.

[0098] Algumas versões do método podem incluir o fornecimento de uma pluralidade de corpos, e o método inclui ainda o acoplamento mecânico e eléctrico dos corpos para

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42/106 formar um sistema integrado. Cada módulo pode incluir uma pluralidade de estatores que estão angularmente deslocados um do outro em volta do eixo nos ângulos de fase elétrica desejados. Em um exemplo, cada estator se compõe de apenas uma placa de circuito impresso. Em outros exemplos, cada estator compreende duas ou mais placas de circuito impresso que estão acopladas entre si para formar cada estator. Ainda em outra versão, o gabinete pode ter um número de fases elétricas de salda de corrente alternada (CA) que é substancialmente equivalente a uma corrente continua (CC) limpa com ondulação residual sem uma conversão de potência, conforme descrito neste documento.

[0099] Em outras versões, um método de reparação de um dispositivo de energia rotacional de campo axial pode incluir o fornecimento de uma pluralidade de corpos acoplados entre si, cada carcaça com uma pluralidade de módulos, cada módulo com um alojamento, um rotor montado no alojamento de maneira a permitir a rotação, o rotor com um eixo e um imã , um estator montado no alojamento coaxialmente com o rotor e o estator com uma placa de circuito impresso (PCI); acoplamento mecânico e eléctrico dos módulos; funcionamento do dispositivo de energia rotacional de campo axial; detecção de um problema com um primeiro módulo em uma primeira carcaça e paragem da operação do dispositivo de energia rotacional de campo axial; abertura da primeira carcaça e desmontagem

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43/106 do primeiro módulo da primeira carcaça e de qualquer outro módulo ao qual o primeiro módulo esteja conectado; instalação de um segundo módulo na primeira carcaça em vez do primeiro módulo e conexão do segundo módulo aos referidos quaisquer outros módulos aos quais o primeiro módulo estivesse conectado; e, em seguida, reinicio da operação do dispositivo de energia rotacional de campo axial.

[00100] As formas de realização de cada módulo podem ter apenas uma orientação dentro do gabinete, de forma que cada módulo pode ser instalado ou desinstalado em relação ao gabinete de maneira singular. A finalidade de tais projetos é que a pessoa que trabalha no sistema não possa reinstalar novos módulos em um sistema existente na posição errada. Isso só pode ser feito em uma única orientação. O método pode ocorrer enquanto a operação do AFRED estiver suspensa, e o tratamento do primeiro módulo ocorre sem interromper qualquer outro módulo, e sem modificar ou impactar qualquer outro módulo.

[00101] FIG. 27 representa outra forma de realização de um estator de PCI 311 para um dispositivo de energia rotacional de campo axial, como os divulgados neste documento. O estator 311 de PCI compreende um substrato com uma ou mais trilhas 313 condutores de eletricidade. Na versão mostrada, o estator de PCI 311 compreende oito bobinas de trilhas 313. Adicionalmente, o estator 311 de PCI pode conter

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44/106 mais de uma camada de trilhas 313. As trilhas 313 em cada camada são coplanares com a camada. Adicionalmente, as trilhas 313 estão arranjadas em torno de um eixo central 315 do estator PCI.

[00102] FIG. 28 é uma vista superior ampliada de uma parte do estator de PCI da FIG. 27. Na forma de realização mostrada, cada trilha 313 compreende as porções radiais 317 (em relação ao eixo 315) e as viragens nos extremos 319 estendendo-se entre as porções radiais 317. Cada trilha 313 pode ser dividida com uma fenda 321. Em algumas versões, apenas as porções radiais 317 possuem fendas 321. As fendas 321 podem ajudar a reduzir as perdas devidas à corrente de Foucault durante a operação. As correntes de Foucault opõemse ao campo magnético durante a operação. A redução das correntes de Foucault aumenta a força magnética e aumenta a eficiência do sistema. Em contraste, trilhas largas podem permitir que as correntes de Foucault se formem. As fendas nas trilhas 313 podem reduzir a possibilidade de formação de correntes parasitas. As fendas podem forçar a corrente a fluir mais eficazmente através das trilhas 313.

[00103] O dispositivo de energia rotacional de campo axial pode incluir uma máquina inteligente que inclui um ou mais sensores integrados com ele. Em algumas formas de realização, esse sensor pode ser configurado para monitorar, detectar ou gerar dados sobre a operação do dispositivo de

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45/106 energia rotacional de campo axial. Em certas formas de realização, os dados operacionais podem incluir pelo menos uns dados de entre potência, temperatura, velocidade de rotação, posição do rotor ou vibração.

[00104] Versões do dispositivo de energia rotacional de campo axial podem incluir uma máquina integrada que inclui um ou mais circuitos de controle integrados com o dispositivo. Outras versões do dispositivo de energia rotacional de campo axial podem incluir uma máquina totalmente integrada que inclui um ou mais sensores e um ou mais circuitos de controle integrados com o dispositivo. Por exemplo, um ou mais sensores e/ou circuitos de comando podem estar integrados na placa de circuito impresso e/ou integrados no alojamento. Para formas de realização de motores, estes circuitos de controle podem ser usados para acionar ou impulsionar a máquina. Por exemplo, em algumas formas de realização de motor, esse circuito de controle pode incluir uma entrada acoplada para receber uma fonte de alimentação externa e também pode incluir uma salda acoplada para fornecer uma corrente que flui através de uma ou mais bobinas do estator. Em algumas formas de realização, o circuito de controle está configurado para fornecer torque e/ou comandos de torque para a máquina. Em algumas formas de realização de gerador, tal circuito de controle pode incluir uma entrada acoplada para receber a corrente que flui através

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46/106 da bobina, e também pode incluir uma saída acoplada para gerar exteriormente uma fonte de alimentação.

[00105] Por exemplo, um ou mais sensores e/ou circuitos de comando podem estar integrados com o estator 311 da placa de circuito impresso. FIG. 29 mostra outro estator 340 exemplar com sensores integrados (por exemplo, 342, 346) que estão fixados à sua camada superior de PCI 47. Um desses sensores 342 está acoplado a uma bobina secundária 344 que pode ser usada para transmitir/receber dados de/para um dispositivo externo, e também pode ser usada para acoplar energia ao sensor 342. Em algumas formas de realização, a bobina secundária pode ser configurada para utilizar fluxo magnético desenvolvido durante a operação para fornecer energia para o sensor 342. Em algumas formas de realização, a bobina secundária pode ser configurada para receber energia acoplada indutivamente de uma bobina externa (não mostrada) . A bobina secundária 344 pode também ser aqui referida como uma micro bobina, ou uma bobina miniatura, uma vez que, em certas formas de realização, essa bobina secundária pode ser muito menor do que uma bobina estator 49, mas não se pretende inferir o tamanho relativo. Pelo contrário, essa bobina secundária 344 é distinta das bobinas de estator 49 que cooperam com os ímãs de rotor, como descrito acima. Esta bobina secundária integrada no estator 311 PCI pode, em certas formas de realização, ser posicionada no estator 311

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PCI (por exemplo, fabricada ou fixada na sua camada superior de PCI 47). Esta bobina secundária integrada no estator 311 da PCI pode, em determinadas formas de realização, ser posicionada no interior (ou seja, integrada no interior) do estator 311 da PCI. Em algumas formas de realização, a bobina secundária 344 fornece energia a um sensor conectado a ela. Essa alimentação acoplada pode ser a energia primária ou auxiliar para o sensor.

[00106] O sensor 346 está acoplado ao primeiro terminal 51 para um das trilhas 49 na camada superior da placa de circuito impresso 47 e pode detectar um parâmetro operacional, como tensão, temperatura nesse local e também pode ser alimentado pela bobina montada (por exemplo, uma das bobinas 49) . O sensor 348 está acoplado a um terminal externo 350, e também pode detectar um parâmetro operacional como tensão, temperatura nesse local, e também pode ser alimentado pela tensão acoplada ao terminal externo 350. O sensor 350 está posicionado em uma borda externa do estator 340 da placa de circuito impresso, mas não está acoplado a nenhum condutor na camada 47 da placa de circuito impresso.

[00107] Em algumas formas de realização, tal sensor pode ser incorporado diretamente em uma das bobinas 49 e pode ser alimentado eletricamente diretamente pela bobina 49. Em algumas formas de realização, tal sensor pode ser alimentado e conectado à bobina 49 através de uma conexão

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48/106 separada que é posicionada sobre ou embutida na camada 47 da PCI, como a conexão entre o primeiro terminal 51 e o sensor 346. Tal conexão pode ser posicionada na camada 47 da PCI ou posicionada no interior da PCI (por exemplo, em uma camada interna da PCI) . Em outras formas de realização, o sensor e/ou circuito pode obter energia de uma fonte de alimentação externa. Por exemplo, um tipo de fonte de alimentação externa pode ser uma tomada elétrica de parede convencional que pode ser acoplada ao alojamento do motor ou gerador.

[00108] Os sensores podem fornecer aos operadores de produtos de geradores ou motores dados operacionais em tempo real, bem como, em certas formas de realização, dados preditivos sobre vários parâmetros do produto. Isso pode incluir como o equipamento está operando e como e quando programar a manutenção. Essas informações podem reduzir o tempo de inatividade do produto e aumentar a vida útil do produto. Em algumas formas de realização, o sensor pode estar integrado dentro do alojamento. Em alguns exemplos, os sensores podem ser embutidos no estator 340 da PCI, como mostrado na FIG. 30 (por exemplo, sensores 362, 366, 368, 372 e bobina 364).

[00109] Um exemplo de um sensor para essas aplicações é um sensor de efeito Hall. Os sensores de efeito Hall são utilizados para aplicações de comutação de proximidade, posicionamento, detecção de velocidade e detecção de

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49/106 corrente. Em sua forma mais simples, o sensor de efeito Hall opera como um transdutor analógico, retornando diretamente uma tensão.

[00110] Outro exemplo de um sensor é um sensor óptico. Os sensores ópticos podem medir a intensidade das ondas eletromagnéticas em uma faixa de comprimento de onda entre a luz UV e a luz infravermelha próxima. O aparelho de medição básico é um fotodiodo. Combinar um fotodiodo com a eletrônica dá lugar a um pixel. Em um exemplo, o sensor óptico pode incluir um codificador óptico que usa óptica para medir ou detectar as posições do rotor magnético.

[00111] Outro exemplo de um sensor é um sensor termopar para medir a temperatura. Os termopares compreendem dois fios de arame feitos de metais diferentes. Os fios são soldados em uma extremidade, criando uma junção. A junção é onde a temperatura é medida. Quando a junção sofre uma alteração na temperatura, é criada uma tensão.

[00112] Outro sensor opcional é um acelerômetro. Os acelerômetros são um dispositivo eletromecânico usado para medir as forças de aceleração. Tais forças podem ser estáticas, como a força contínua da gravidade ou, como é o caso de muitos dispositivos móveis, dinâmicas para detectar movimento ou vibrações. Aceleração é a medição da mudança na velocidade vetorial, ou velocidade escalar dividida pelo tempo.

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50/106 [00113] Um sensor giroscópio, que funciona como um giroscópio, também pode ser utilizado nestes sistemas. Os sensores giroscópios podem ser usados para fornecer estabilidade ou manter uma direção de referência em sistemas de navegação, pilotos automáticos e estabilizadores.

[00114] O estator de PCI 340 também pode incluir um sensor de torque. Um sensor de torque, transdutor de torque ou medidor de torque é um dispositivo para medir e registrar o torque em um sistema rotativo, tal como o dispositivo de energia rotacional de campo axial.

[00115] Outro sensor opcional é um sensor de vibração. Os sensores de vibração podem medir, exibir e analisar velocidade retilínea, deslocamento e proximidade, ou aceleração. A vibração, mesmo a vibração menor, pode ser um sinal indicador da condição de uma máguina.

[00116] Em diversas formas de realização, os sensores representados na FIG. 29 e FIG. 30 também podem representar circuitos de controle integrados com o estator 345 da placa de circuito impresso. Tais circuitos de controle podem ser posicionados em uma superfície da placa de circuito impresso (analogamente aos sensores descritos na FIG. 29), posicionados dentro (ou seja, embutidos dentro) da placa de circuito impresso (analogamente aos sensores descritos na FIG. 30), e/ou integrados com ou dentro do alojamento (por exemplo, alojamento 203 na FIG. 18) .

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51/106 [00117] Em algumas formas de realização de geradores, o circuito de controle pode implementar a conversão de potência de uma tensão AC desenvolvida nas bobinas do estator em uma fonte de energia externa desejada (por exemplo, uma tensão AC com uma magnitude diferente da tensão das bobinas, uma tensão CC desenvolvida através da retificação da tensão das bobinas). Em algumas formas de realização do motor, o circuito de controle pode implementar um circuito de acionamento integrado que pode fornecer formas de onda de corrente CA desejadas às bobinas do estator para acionar o motor. Em alguns exemplos, o controlador integrado pode ser um inversor de frequência variável (VFD) e pode estar integrado no mesmo alojamento do motor. Os sensores e/ou circuitos aqui divulgados podem ser conectados sem fio ou com fio a qualquer elemento do alojamento, no exterior ou no interior dele. Alternativamente, os sensores e/ou circuitos podem estar localizados remotamente em relação ao aloj amento.

[00118] Cada um desses sensores e circuitos de controle pode incluir um circuito de comunicação sem fio configurado para se comunicar com um dispositivo externo através de um ambiente de rede sem fio. Tal comunicação sem fios pode ser unidirecional ou bidirecional, e pode ser útil para monitorar um estado do sistema, operando o sistema, comunicando dados preditivos, etc. A comunicação sem fio via

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52/106 rede pode ser realizada utilizando, por exemplo, pelo menos um de entre Long Term Evolution (LTE), LTE-Advanced (LTE-A), Code Division Multiple Access (CDMA), Wideband CDMA (WCDMA), Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), Wireless Broadband (Wibro), ou Global System For Mobile Communications (GSM), como um protocolo de comunicação celular .

[00119] Adicionalmente ou alternativamente, a comunicação sem fio pode incluir, por exemplo, comunicação de curto alcance. A comunicação de curto alcance pode ser realizada, por exemplo, por pelo menos um de entre Wireless Fidelity (Wifi), Bluetooth®, Near Field Communication (NFC), ou GNSS. O GNSS pode incluir, por exemplo, pelo menos um dentre Global Positioning System (GPS), o sistema global de navegação por satélite Glonass® , o sistema de navegação por satélite Beidou® ou o Galileo®, o sistema global de navegação por satélite europeu. Na presente divulgação, os termos GPS e GNSS são utilizados indistintamente entre si. A rede pode ser uma rede de comunicação, por exemplo, pelo menos uma rede de computadores (por exemplo, rede local (LAN) ou rede de área ampla (WAN)), a Internet ou uma rede telefônica.

[00120] Em certas formas de realização, tal circuito de comunicação sem fio pode ser acoplado a uma bobina secundária (por exemplo, bobina secundária 344) para comunicar informações de telemetria, como os dados

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53/106 operacionais descritos acima.

[00121] FIGS. 31 e 32 mostram a forma de realização de um conjunto para acoplar mecanicamente os segmentos de estator 380 para formar um estator. Um fecho 382 desliza sobre partes de uma placa de montagem 381 em dois segmentos de estator adjacentes 380, que é fixado por um par de porcas em cada um dos dois parafusos (por exemplo, parafuso 384). O fecho 382 inclui uma lingueta de alinhamento 392 que pode ser posicionada em uma ranhura de parede lateral 214 como descrito acima. O extremo no diâmetro interior dos dois segmentos estator adjacentes 380 desliza em um espaçador de rotor canalizado 390 sob a forma de um anel anular. Em algumas formas de realização este espaçador de rotor 390 pode rodar sobre um rolamento axial com o rotor para permitir que o espaçador de rotor 390 e estator permaneça estacionário enquanto o rotor gira. Em outras formas de realização, um espaçador de rotor conforme descrito mais acima (por exemplo, FIGS. 18, 20A-20H) pode caber dentro do centro aberto do espaçador de rotor canalizado 390.

[00122] A conexão elétrica entre os segmentos de estator adjacentes 380, 381 pode ser implementada utilizando um fio 387 entre os respectivos circuitos 386, 388. O circuito 386 pode conectar-se a uma trilha na camada superior (ou outra camada usando uma via) do segmento de estator 380. Similarmente, o circuito 388 pode se conectar a uma trilha

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54/106 em qualquer camada do segmento de estator 381. Tais circuitos 386, 388 podem incluir qualquer um dos sensores descritos acima (FIGS. 29-30), mas também podem simplesmente fornecer uma conexão elétrica da respectiva placa de circuito impresso para o fio 387. Em outras formas de realização, a conexão elétrica também pode ser feita através da superfície de montagem da placa de circuito impresso como material condutor e conectada à bobina e, em seguida, acoplar esses componentes através do fecho, que também pode incluir material condutor na superfície interna da mesma.

[00123] A conexão elétrica também pode ser realizada através do fecho 382 em combinação com uma placa de montagem condutora de eletricidade 383. Se a placa de montagem 383 for contínua e ininterrupta, os grampos 382 podem fornecer uma conexão elétrica comum em torno da circunferência do estator. Se essas placas de montagem forem descontínuas e divididas em duas partes (conforme ilustrado pelas linhas da trilha, com cada parte acoplada a um respectivo terminal de uma trilha nesse segmento, os grampos 382 podem conectar em série esses segmentos de estator.

[00124] O dispositivo de energia rotacional de campo axial é adequado para muitas aplicações. O estator de PCI 340 pode ser configurado para um critério de potência e fator de forma desejados para dispositivos tais como geradores e motores do tipo ímã permanente. Tais projetos são mais leves

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55/106 em peso, mais fáceis de produzir, mais fáceis de manter e mais capazes de maior eficiência.

[00125] Exemplos de aplicações de geradores de imãs permanentes (PMG) podem incluir um gerador eólico, aplicação de micro geradores, gerador de acionamento direto de imãs permanentes, gerador de turbinas a vapor, gerador hidráulico, gerador térmico, gerador a gás, gerador a lenha, gerador a carvão, gerador de alta frequência (por exemplo, frequência superior a 60 Hz), gerador portátil, unidade de potência auxiliar, automóveis, alternador, dispositivo de frenagem regenerativa, estator de PCI para dispositivo de geração de energia auxiliar por frenagem regenerativa, geração de energia de reforço manual ou automatizada, PMG para geração de energia de reforço manual ou automatizada, PMG para uso militar e um PMG para uso aeroespacial.

[00126] Em outras formas de realização, exemplos de um motor de imã permanente (PMM) podem incluir um motor CA, motor CC, motor servo, motor passo a passo, motor de drone, aparelho doméstico, motor de ventilador, forno micro-ondas, máquina aspiradora, automóvel, trem de força para veículos elétricos, máquinas industriais, motor de linha de produção, aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) habilitados para Internet das coisas (IOT) com sensores, motor de ventilador AVAC, equipamento de laboratório, motores de precisão, militares, motores para veículos autônomos,

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56/106 motores aeroespaciais e de aeronaves.

[00127] Outras versões podem incluir uma ou mais das seguintes formas de realização:

1. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e um imã;

um estator coaxial com o rotor, o estator compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com uma pluralidade de camadas de PCI espaçadas em uma direção axial, cada camada de PCI compreende uma bobina com apenas dois terminais para conexões elétricas, cada bobina é continua e ininterrupta entre os seus dois únicos terminais, cada bobina se compõe de uma única fase elétrica e um dos dois terminais de cada bobina está eletricamente acoplado a outra bobina com uma via para definir um par de bobinas; e cada par de bobinas está acoplado eletricamente a outro par de bobinas com outra via.

2. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas, e as bobinas em cada par de bobinas são coplanares e localizadas em uma mesma camada de PCI.

3. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, onde as bobinas de cada par de bobinas estão localizadas em diferentes

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57/106 camadas de PCI.

4. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos duas das bobinas estão acopladas eletricamente em série.

5. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos duas das bobinas estão acopladas eletricamente em paralelo.

6. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos duas das bobinas estão acopladas eletricamente em paralelo e pelo menos duas outras bobinas estão acopladas eletricamente em série.

7. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos dois dos pares de bobinas estão acoplados eletricamente em paralelo.

8. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos dois dos pares de bobinas estão acoplados eletricamente em série.

9. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos dois dos pares de bobinas estão acoplados eletricamente

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58/106 em paralelo e pelo menos dois outros pares de bobinas estão acoplados eletricamente em série.

10. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, onde cada camada de PCI compreende uma área de superfície da camada de PCI, a bobina em cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas com uma área de superfície de bobinas que está em uma faixa de pelo menos aproximadamente 75% a aproximadamente 99% da área de superfície da camada de PCI.

11. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas que são coplanares e simetricamente espaçados entre si em torno do eixo, e as bobinas em camadas de PCI adjacentes, na direção axial, estão circunferencialmente alinhadas umas com as outras em volta do eixo para definir pilhas simétricas de bobinas na direção axial.

12. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator se compõe de uma única fase elétrica.

13. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator compreende pelo menos duas fases elétricas.

14. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada

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59/106 camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas para cada fase elétrica, e as bobinas para cada fase elétrica estão angularmente deslocadas entre si em volta do eixo dentro de cada camada de PCI para definir um deslocamento angular desejado entre as fases elétricas.

15. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator compreende um único painel unitário.

16. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada bobina está acoplada a outra bobina com apenas uma via.

17. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada par de bobinas está acoplado a outro par de bobinas com apenas uma via.

18 . 0	dispositivo	de	energia	rotacional	de	campo	axial
de qualquer	uma destas	f o	rmas de	realização,	em que	a via
inclui uma pluralidade	de	vias.
19. 0	dispositivo	de	energia	rotacional	de	campo	axial

de qualquer uma destas formas de realização, em que a referida outra via compreende uma pluralidade de vias.

20. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o dispositivo de energia rotacional de campo axial é um gerador.

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60/106

21. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que ο dispositivo de energia rotacional de campo axial é um motor.

22. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o dispositivo de energia rotacional de campo axial compreende duas ou mais fases elétricas e dois ou mais terminais externos.

23. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que as bobinas são idênticas entre si.

24. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos duas das bobinas não são idênticas entre si e diferem entre si em pelo menos uma dentre tamanho ou forma.

25. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, que compreende:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e um ímã; e um estator coaxial com o rotor, o estator compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com uma pluralidade de camadas de PCI espaçadas em uma direção axial, cada camada de PCI compreende uma bobina e a pluralidade de camadas de PCI compreende:

uma pluralidade de pares de camadas de bobinas, as bobinas em cada par de camadas de bobinas estão em diferentes

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61/106 camadas de PCI, pelo menos dois dos pares de camadas de bobinas estão acoplados em paralelo, e pelo menos outros dois pares de camadas de bobinas estão acoplados em série.

26. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator compreende pelo menos duas fases elétricas.

27. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas para cada fase elétrica, e as bobinas para cada fase elétrica estão angularmente deslocadas entre si em volta do eixo dentro de cada camada de PCI para definir uma mudança de ângulo de fase desejada entre as fases elétricas.

28. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada bobina se compõe de uma única fase elétrica.

29. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e um ímã;

um estator coaxial com o rotor, o estator compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com uma primeira camada de PCI e uma segunda camada de PCI que estão espaçadas entre si em uma direção axial, cada camada de PCI compreende uma bobina que é contínua e cada bobina tem apenas dois terminais para conexões elétricas; e

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62/106 apenas uma via para acoplar eletricamente as bobinas através de um terminal de cada uma das bobinas.

30. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e um ímã;

um estator coaxial com o rotor, o estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) constituída por um único painel unitário com pelo menos duas fases elétricas, a PCI compreende uma pluralidade de camadas de PCI que estão espaçadas entre si em uma direção axial, cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas, cada bobina tem apenas dois terminais para conexões elétricas, cada bobina é contínua e ininterrupta entre seus únicos dois terminais, cada bobina se compõe de uma única fase elétrica, e um dos dois terminais de cada bobina está acoplado eletricamente a outra bobina com apenas uma via para definir um par de bobinas, cada par de bobinas está acoplado eletricamente a outro par de bobinas com apenas uma via;

as bobinas de cada camada de PCI são coplanares e simetricamente espaçadas em torno do eixo, e as bobinas das camadas de PCI adjacentes estão circunferencialmente alinhadas entre si para definir pilhas simétricas de bobinas na direção axial; e cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas para cada fase elétrica, e as bobinas para cada fase elétrica

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63/106 estão angularmente deslocadas entre si em volta do eixo dentro de cada camada de PCI para definir um deslocamento angular desejado entre as fases elétricas.

1. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e um imã; e um estator coaxial com o rotor, o estator compreende uma pluralidade de segmentos de estator acoplados entre si em torno do eixo, cada segmento de estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI que inclui uma bobina, e cada segmento de estator compreende apenas uma fase elétrica.

2. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator se compõe de uma única fase elétrica.

3. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator compreende uma pluralidade de fases elétricas.

4. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que as bobinas são idênticas entre si.

5. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas que são coplanares e angularmente espaçados entre si em volta do

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64/106 eixo .

6. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada segmento de estator compreende uma pluralidade de camadas de PCI, cada uma das quais está configurada para fornecer apenas uma fase elétrica.

7. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada camada de PCI em cada segmento de estator compreende uma pluralidade de bobinas que são coplanares e configuradas para fornecer apenas uma fase elétrica.

8. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada bobina compreende trilhas radiais que se estendem de aproximadamente um diâmetro interno do PCI para aproximadamente um diâmetro externo do PCI.

9. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada bobina compreende uma trilha que é contínua desde uma porção mais externa até uma porção mais interna e concêntrica, e as bobinas compreendem elementos radiais com lados retilíneos e viragens.

10. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização 9, onde cada bobina compreende apenas trilhas retilíneas que são

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65/106 continuas a partir de uma trilha externa até uma trilha interna concentricamente, nenhuma trilha das camadas de PCI é não-retilinea, e disse que cada bobina compreende cantos para unir as únicas trilhas retilineas.

11. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma dessas incorporações, onde cada camada de PCI compreende uma área de superfície da camada de PCI, a bobina em cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas com uma área de superfície de bobinas que está em uma faixa de pelo menos aproximadamente 75% a aproximadamente 99% da área de superfície da camada de PCI.

12. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas que são coplanares e simetricamente espaçados entre si em torno do eixo, e as bobinas em camadas de PCI adjacentes estão circunferencialmente alinhados uns com os outros em volta do eixo para definir pilhas simétricas de bobinas em uma direção axial.

13. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e um ímã;

um estator coaxial com o rotor, o estator inclui uma pluralidade de segmentos de estator acoplados entre si em torno do eixo, cada segmento de estator inclui uma placa de

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66/106 circuito impresso (PCI) com uma pluralidade de camadas de PCI, cada uma delas compreendendo uma bobina, as camadas de PCI estão espaçadas entre si em uma direção axial, cada uma das PCI tem um número par de camadas de PCI, as camadas de PCI compreendem pares de camadas, cada par de camadas é definido como duas camadas de PCI que estão acopladas eletricamente com uma via e cada par de camadas está acoplado a outro par de camadas com outra via.

14. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos uma das camadas de PCI está eletricamente acoplada a outra camada de PCI em série.

15. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos uma das camadas de PCI está acoplada eletricamente a outra camada de PCI em paralelo.

16. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos um par de camadas está acoplado eletricamente a outro par de camadas em série.

17. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos um par de camadas está acoplado eletricamente a outro par de camadas em paralelo.

18. O dispositivo de energia rotacional de campo axial

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67/106 de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos um dos pares de camadas compreende duas camadas de PCI

que	estão	axialmente	espaçadas	entre si e	axialmente
adjacentes uma à outra.
	19. 0	dispositivo	de energia	rotacional de	campo axial
de	qualquer	uma destas	formas de	realização,	em que pelo

menos um dos pares de camadas compreende duas camadas de PCI que não são axialmente adjacentes entre si.

20. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos um dos pares de camadas é axialmente adjacente ao par de camadas ao qual o referido pelo menos um dos pares de camadas está eletricamente acoplado.

21. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos um dos pares de camadas não é axialmente adjacente ao par de camadas ao qual o referido pelo menos um dos pares de camadas está eletricamente acoplado.

22. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que as bobinas são idênticas entre si.

23. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos duas das bobinas não são idênticas entre si e diferem entre si pelo menos em uma dentre dimensões, forma ou

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68/106 arquitetura

24. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e um imã; e um estator coaxial com o rotor, o estator compreende uma pluralidade de segmentos de estator e uma pluralidade de fases elétricas, cada segmento de estator inclui uma placa de circuito impresso (PCI) com pelo menos uma camada de PCI com uma bobina e cada segmento de estator inclui apenas uma fase elétrica.

25. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e um imã;

um estator coaxial com o rotor, o estator compreende uma pluralidade de segmentos de estator acoplados entre si em torno do eixo, cada segmento de estator inclui uma placa de circuito impresso (PCI) com uma pluralidade de camadas de PCI que incluem bobinas, as camadas de PCI estão espaçadas umas das outras em uma direção axial, cada uma das PCIs tem um número par de camadas de PCI, as camadas de PCI incluem pares de camadas e cada par de camadas é definido como duas camadas de PCI acopladas eletricamente; e as bobinas em cada camada de PCI são coplanares e angularmente e simetricamente espaçadas entre si em torno do eixo, e as bobinas em camadas de PCI adjacentes estão

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69/106 circunferencialmente alinhadas entre si para definir pilhas simétricas de bobinas na direção axial.

26. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator se compõe de uma única fase elétrica e as bobinas são idênticas entre si.

27. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator compreende uma pluralidade de fases elétricas.

28. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada camada de PCI está configurada para fornecer apenas uma fase elétrica.

29. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, onde as bobinas em cada camada de PCI em cada segmento de estator estão configuradas para fornecer apenas uma fase elétrica.

30. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que os dispositivos de energia rotacional de campo axial se compõem de uma única fase elétrica.

1. Um módulo para um dispositivo de energia rotacional de campo axial, incluindo:

um alojamento com estruturas de acoplamento configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um

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70/106 segundo alojamento de um segundo módulo e elementos elétricos configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento;

um rotor montado no alojamento de maneira a permitir a rotação e um eixo e um ímã; e um estator montado no alojamento coaxialmente com o rotor e o estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI compreendendo uma bobina.

2. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o rotor e o estator estão localizados no interior e rodeados pelo alojamento.

3. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o rotor compreende uma pluralidade de rotores, o ímã compreende uma pluralidade de ímãs, e o estator compreende uma pluralidade de estatores, e cada um dos estatores compreende uma pluralidade de camadas de PCI, e cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas.

4. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o módulo está configurado para ser acoplado diretamente a um quadro, e o módulo está configurado para ser acoplado indiretamente ao segundo módulo.

5. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o alojamento compreende uma parede lateral que orienta o estator na orientação angular desejada em volta do eixo.

6. O módulo de qualquer uma destas formas de realização,

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71/106 em que o estator compreende uma pluralidade de estatores, e a parede lateral compreende uma pluralidade de segmentos de parede lateral que deslocam angularmente a pluralidade de estatores nas orientações angulares desejadas em volta do eixo.

7. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que cada segmento de parede lateral compreende uma superfície interior radial com uma ranhura formada nela, a ranhura recebe e mantém a orientação angular desejada do estator em volta do eixo e as ranhuras, coletivamente, mantêm as extremidades exteriores do estator em um espaçamento de entreferro entre o estator e o rotor.

8. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator é arrefecido a ar e não é arrefecido a líquido.

9. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que a camada de PCI compreende uma pluralidade de camadas de PCI, cada uma com uma pluralidade de bobinas, cada bobina tem apenas dois terminais, cada bobina é contínua e ininterrupta entre seus dois únicos terminais, e cada bobina está eletricamente acoplada a outra bobina com uma via.

10. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, onde duas bobinas estão acopladas juntas para definir um par de bobinas, e cada par de bobinas está acoplado eletricamente a outro par de bobinas com outra via.

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72/106

11. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, onde as bobinas em cada par de bobinas estão localizadas em diferentes camadas de PCI.

12. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, onde cada bobina está acoplada a outra bobina com apenas uma via, e cada par de bobinas está acoplado a outro par de bobinas com apenas uma via.

13. 0	módulo	de qualquer	uma	destas	formas	de
realização,	em que o	estator compreende	uma pluralidade	de
segmentos de	estator,	cada um dos	quais	inclui	uma PCI.
14. 0	módulo	de qualquer	uma	destas	formas	de
realização,	em que o	estator se	compõe	de uma única fase
elétrica.
15. 0	módulo	de qualquer	uma	destas	formas	de
realização,	em que o	estator compreende	uma pluralidade	de
fases elétri	cas.
16. Um	módulo	para um	dispositivo	de energia

rotacional de campo axial, incluindo:

um alojamento com estruturas de acoplamento configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento de um segundo módulo e elementos elétricos configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento;

uma pluralidade de rotores montados no alojamento de maneira a permitir a rotação, e os rotores compreendem um

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73/106 eixo e imãs; e uma pluralidade de estatores montados no alojamento coaxialmente com os rotores, cada estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI que inclui uma bobina, os estatores estão acoplados eletricamente dentro do alojamento.

17. Um módulo para um dispositivo de energia rotacional de campo axial, incluindo:

rotores montados no alojamento de maneira a permitir a rotação em relação a um eixo, e cada rotor compreende imãs;

estatores montados no alojamento coaxialmente com os rotores, cada um dos estatores compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com camadas de PCI, e cada camada de PCI compreende bobinas; e o alojamento compreende uma pluralidade de segmentos de parede lateral que orientam os estatores nas orientações angulares desejadas em volta do eixo e deslocam angularmente os estatores nos ângulos de fase desejados, em que os segmentos de parede lateral compreendem superfícies internas radiais com ranhuras formadas nelas, as ranhuras mantêm a

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74/106 orientação angular desejada e o espaçamento axial dos respectivos dos estatores, e as ranhuras, coletivamente, mantêm as extremidades externas dos estatores nos espaçamentos de entreferro desejados entre os estatores e os rotores.

18. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que os rotores e estatores estão localizados no interior e rodeados pelo alojamento; e compreende ainda mais:

um quadro, o módulo está configurado para ser acoplado diretamente ao quadro, e o módulo está configurado para ser acoplado indiretamente ao segundo módulo.

19. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que cada bobina tem apenas dois terminais, cada bobina é continua e ininterrupta entre seus dois únicos terminais, e cada bobina está acoplada eletricamente a outra bobina com uma via.

20. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que cada bobina está acoplada a outra bobina com apenas uma via.

21. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, onde duas bobinas estão acopladas juntas para definir um par de bobinas, e cada par de bobinas está acoplado eletricamente a outro par de bobinas com outra via.

22. O módulo de qualquer uma destas formas de

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75/106

realização,

, em que o módulo compreende pelo menos uma das

seguintes :

as bobinas de cada par de bobinas estão localizadas em diferentes camadas de PCI; ou cada par de bobinas está acoplado a outro par de bobinas com apenas uma via.

23. O módulo de qualquer uma destas formas de

realização,

, em que cada estator compreende uma pluralidade

de segmentos de estator, e cada um dos segmentos de estator compreende uma PCI.

24. O módulo de qualquer uma destas formas de

realização,

, em que cada estator se compõe de uma única fase

elétrica.

25. O módulo de qualquer uma destas formas de

realização,

, em que cada estator compreende uma pluralidade

de fases elétricas.

26. Um módulo para um dispositivo de energia rotacional de campo axial, incluindo:

um alojamento com um eixo;

rotores montados no alojamento de maneira a permitir a rotação em torno do eixo, e cada rotor compreende um imã;

estatores montados nos alojamentos coaxialmente com os rotores, cada estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI compreendendo uma bobina e cada estator se compõe de uma única fase elétrica; e em

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76/106 que determinados estatores estão deslocados angularmente uns dos outros em volta do eixo nos ângulos de fase desejados, de tal forma que o módulo compreende mais de uma fase elétrica.

27. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o alojamento compreende uma parede lateral com uma pluralidade de segmentos de parede lateral.

28. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que cada segmento de parede lateral compreende uma ranhura na sua superfície interna, os segmentos de parede lateral encaixam e orientam os estatores na orientação angular desejada em volta do eixo, cada estator é deslocado angularmente em relação a outras orientações de estatores nos ângulos de fase desejados, os estatores se assentam nas ranhuras dos segmentos de parede lateral e as ranhuras, coletivamente, mantêm as bordas exteriores dos estatores nos espaçamentos de entreferro desejados entre os estatores e os rotores.

29. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que cada estator se compõe de apenas uma PCI.

30. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que cada estator compreende dois ou mais PCIs que estão acoplados entre si para formar cada estator.

1. Um sistema, compreendendo:

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77/106 uma pluralidade de módulos que compreendem dispositivos de energia rotacional de campo axial, os módulos estão conectados entre si para uma entrada ou saida de potência desejada, e cada módulo compreende:

um alojamento com eixo, o alojamento está acoplado mecanicamente a pelo menos um outro módulo e o alojamento está acoplado eletricamente a esse pelo menos um outro módulo;

rotores montados no alojamento de maneira a permitir a rotação e cada rotor compreende imãs; e estatores, cada um deles compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com camadas de PCI compreendendo bobinas.

2. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que os módulos são idênticos entre si.

3. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos dois dos módulos diferem entre si em pelo menos um dos seguintes aspectos: potência de saida, número de rotores, número de imãs, número de estatores, número de PCI, número de camadas de PCI, número de bobinas ou orientação angular em volta do eixo.

4. 0	sistema	de	qualquer	uma destas	formas	de
realização,	em que	os	módulos estão diretamente	acoplados
entre si.
5. 0	sistema	de	qualquer	uma destas	formas	de

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78/106 realização, em que os módulos estão indiretamente acoplados entre si.

6. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que cada módulo inclui travas que fixam mecanicamente os módulos, e as travas estão simetricamente

arranj adas	em volta	do	eixo.
7. 0	sistema	de	qualquer uma destas	formas de
realização,	em que	um	dos módulos compreende	um primeiro

módulo que está axialmente conectado a outro módulo, e o primeiro módulo difere estruturalmente do dito outro módulo.

8. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que os módulos são coaxiais e montados em eixos chaveados que acoplam mecanicamente os módulos.

9. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, incluindo ainda uma carcaça, e os módulos são montados e acoplados entre si no interior da carcaça.

10. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que a carcaça compreende uma pluralidade de carcaças, cada uma mecanicamente acoplada a pelo menos uma outra carcaça e eletricamente acoplada a esse pelo menos uma outra carcaça.

11. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que cada estator se compõe de uma única fase elétrica, e em que determinados estatores estão deslocados entre si nos ângulos de fase elétrica desejados em volta do

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79/106 eixo .

12. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, cada estator compreende uma pluralidade de fases elétricas.

13. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que cada módulo compreende uma única fase elétrica e os módulos estão deslocados angularmente entre si nos ângulos de fase elétrica desejados em volta do eixo.

14. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que cada módulo compreende uma pluralidade de fases elétricas e os módulos estão deslocados angularmente entre si nos ângulos de fase elétrica desejados em volta do eixo.

15. O sistema de qualquer uma destas formas de realização, em que os módulos estão angularmente alinhados entre si em volta do eixo, de modo que todos os respectivos ângulos de fase dos módulos estejam também angularmente alinhados.

16. um conjunto, compreendendo.:

que incluem dispositivos de energia rotacional de campo axial, os módulos estão conectados mecânica e eletricamente entre si para uma entrada ou saída de potência desejada, e cada módulo se compõe de uma única fase elétrica;

uma carcaça no interior da qual os módulos são montados e acoplados; e cada módulo compreende:

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80/106 um alojamento com um eixo e acoplado mecanicamente a pelo menos um outro módulo, e acoplado eletricamente a esse pelo menos um outro módulo;

rotores montados no alojamento de maneira a permitir a rotação e os rotores incluem imãs; e estatores, cada estator compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com camadas de PCI, e cada camada de PCI compreende bobinas.

17. A montagem de qualquer uma destas formas de realização, em que os módulos são idênticos entre si.

18. A montagem de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos dois dos módulos diferem entre si pelo menos em um dos seguintes elementos: potência de saída, número de rotores, número de ímãs, número de estatores, número de PCI, número de camadas de PCI, número de bobinas ou orientação angular em volta do eixo.

19. A	montagem	de	qualquer uma destas	formas	de
realização,	em que os	módulos estão diretamente	acoplados
entre si.
20. A	montagem	de	qualquer uma destas	formas	de

realização, em que os módulos estão indiretamente acoplados entre si.

21. A montagem de qualquer uma destas formas de realização, em que cada módulo inclui travas que fixam mecanicamente o módulo a outro módulo, e as travas estão

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81/106 simetricamente arranjadas em volta do eixo.

22. A montagem de qualquer uma destas formas de realização, em que um dos módulos compreende um primeiro módulo que está axialmente conectado a outro módulo, e o primeiro módulo difere estruturalmente do dito outro módulo.

23. A montagem de qualquer uma destas formas de realização, em que os módulos são coaxiais e montados em eixos de chaveta que acoplam mecanicamente os módulos.

24. O conjunto de qualquer uma destas formas de realização, em que a carcaça compreende uma pluralidade de carcaças, cada uma com estruturas de acoplamento que conectam mecanicamente a carcaça a pelo menos uma outra carcaça, e elementos eléctricos que conectam eletricamente a carcaça a essa pelo menos uma outra carcaça.

25. A montagem de qualquer uma destas formas de realização, em que os módulos estão deslocados angularmente uns dos outros nos ângulos de fase elétrica desejados em volta do eixo.

26. Um conjunto, compreendendo.:

uma pluralidade de módulos que incluem dispositivos de energia rotacional de campo axial, os módulos são idênticos e permutavelmente conectáveis entre si para uma entrada ou salda de potência desejada, e o conjunto é um gerador ou um motor que se compõe de uma única fase elétrica;

uma carcaça no interior da qual os módulos são montados

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82/106 e acoplados; e cada módulo compreende:

um alojamento com eixo, estruturas de acoplamento que acoplam mecanicamente o alojamento a pelo menos um outro módulo e elementos elétricos que acoplam eletricamente o alojamento a pelo menos um outro módulo;

uma pluralidade de rotores montados no alojamento de maneira a permitir a rotação e os rotores incluem imãs; e

uma	pluralidade de estatores,	cada um	incluindo	uma
placa de	circuito impresso (PCI)	com	uma	pluralidade	de
camadas	de PCI, e cada camada	de	PCI	incluindo	uma
pluralidade de bobinas.
27 .	0 conjunto de qualquer	uma	destas formas	de

realização, em que a carcaça compreende uma pluralidade de carcaça s, cada uma com estruturas de acoplamento que conectam mecanicamente a carcaça a, pelo menos, uma outra carcaça, e elementos eléctricos que conectam eletricamente a carcaça a, pelo menos, uma outra carcaça.

28. A montagem de qualquer uma destas formas de realização, em que os módulos estão deslocados angularmente entre si nos ângulos de fase eléctricos desejados em volta do eixo.

29. Um método de manutenção de um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo o método:

(a) fornecer uma carcaça com uma pluralidade de módulos, cada módulo compreendendo uma carcaça, um rotor

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83/106 montado na carcaça de maneira a permitir a rotação, um eixo e um ímã , um estator montado na carcaça coaxialmente com o rotor e um estator composto por uma placa de circuito impresso (PCI) ;

(b) acoplar mecânica e eletricamente os módulos;

	!c)	operar o	dispositivo	de	energia	rotacional	de
campo	axial;
	(d)	detectar	um problema	com	um primeiro módulo	e
parar	a	operação do	dispositivo	de	energia	rotacional	de

campo axial;

(e) abrir a carcaça e desmontar o primeiro módulo da carcaça e de qualquer outro módulo ao qual o primeiro módulo está afixado;

(f) Instalar um segundo módulo na carcaça em vez do primeiro módulo e fixação do segundo módulo a esse outro qualquer outro módulo ao qual o primeiro módulo estivesse conectado; e, em seguida (g) Reiniciar a operação do dispositivo de energia rotacional de campo axial.

30. O método de qualquer uma destas formas de realização, compreendendo ainda:

detectar um problema com um primeiro estator em um primeiro módulo e paragem do funcionamento do dispositivo de energia rotacional de campo axial;

abrir o primeiro módulo e desmontar o primeiro estator

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84/106 do primeiro módulo;

instalar um segundo estator no primeiro módulo em vez do primeiro estator; e depois reiniciar a operação do dispositivo de energia rotacional de campo axial.

1. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um alojamento;

um rotor montado no interior do alojamento, tendo o rotor um eixo de rotação e um imã;

um estator montado no interior do alojamento coaxial com o rotor, compreendendo o estator uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI com uma bobina; e um sensor integrado no alojamento, no qual o sensor está configurado para monitorizar, detectar ou gerar dados relativos ao funcionamento do dispositivo de energia rotacional de campo axial.

2. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que os dados operacionais incluem pelo menos uns dentre dados de potência, temperatura, velocidade de rotação, posição do rotor ou vibração.

3. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o sensor compreende pelo menos um dentre sensor de efeito Hall,

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85/106 codificador, sensor óptico, termopar, acelerómetro, giroscópio ou sensor de vibração.

4. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que:

o dispositivo de energia rotacional de campo axial é um motor;

o sensor está configurado para fornecer informações sobre a posição do rotor no motor; e o sensor está montado no alojamento.

	5. 0 dispositivo	de energia	rotacional	de	campo	axial
de	qualquer uma destas	formas de	realização,	em	que o	sensor
inclui um circuito de	comunicação sem fios.
	6. 0 dispositivo	de energia	rotacional	de	campo	axial
de	qualquer uma destas	formas de	realização,	em	que o	sensor

está configurado para transmitir dados operacionais do dispositivo de energia rotacional de campo axial para um dispositivo externo.

7. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o sensor está integrado com a placa de circuito impresso.

8. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o sensor está incorporado diretamente na bobina e está configurado para ser alimentado eletricamente diretamente pela bobina.

9. O dispositivo de energia rotacional de campo axial

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86/106 de qualquer uma destas formas de realização, em que o sensor está configurado para ser alimentado e conectado à bobina através de uma conexão elétrica separada que é posicionada sobre ou dentro da PCI.

10. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, incluindo ainda uma bobina secundária integrada com o PCI que está acoplada ao sensor.

11. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, onde a bobina secundária está configurada para utilizar fluxo magnético desenvolvido durante a operação para fornecer energia para o sensor.

12. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um alojamento;

um estator montado no interior do alojamento coaxial com o rotor, compreendendo o estator uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI com uma bobina; e um circuito de controle montado no interior do alojamento, em que o circuito de controle está acoplado à bobina e inclui, pelo menos, uma entrada acoplada para receber uma corrente que passa através da bobina, ou por uma

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87/106 saída acoplada para fornecer a corrente que passa através da bobina.

13. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o circuito de controle está integrado na a PCI.

14. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que:

o dispositivo de energia rotacional de campo axial é um gerador; e o circuito de controle compreende uma entrada acoplada para receber a corrente que flui através da bobina, e ainda por uma saída acoplada para gerar exteriormente uma fonte de alimentação.

15. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que:

O dispositivo de energia rotacional de campo axial é um motor; e

O circuito de controle compreende uma entrada acoplada para receber uma fonte de alimentação externa, e compreende ainda uma saída acoplada para fornecer a corrente que flui através da bobina.

16. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, incluindo ainda um sensor integrado no alojamento, no qual:

o sensor está configurado para fornecer informações

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88/106 sobre a posição do rotor no motor; e o sensor está montado no alojamento.

17. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um alojamento;

um estator montado no interior do alojamento coaxial com o rotor, o estator incluindo uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI com uma bobina;

um sensor integrado com a placa de circuito impresso; e uma bobina secundária posicionada sobre ou dentro da PCI e acoplada ao sensor.

18. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que o sensor está configurado para ser alimentado por e conectado à bobina através de uma conexão elétrica separada que está posicionado sobre ou dentro da PCI; e o sensor está configurado para transmitir dados operacionais do dispositivo de energia rotacional de campo axial para um dispositivo externo usando a bobina secundária.

19. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a bobina secundária está configurada para utilizar o fluxo magnético

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89/106 desenvolvido durante a operação para fornecer energia para o sensor, e em que o sensor não é de outra forma conectado à bobina.

20. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que:

o sensor inclui pelo menos um dentre sensor de efeito Hall, codificador, sensor óptico, termopar, acelerómetro, giroscópio ou sensor de vibração; e o sensor inclui um circuito de comunicação sem fios.

1. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor que compreende um eixo de rotação e uma pluralidade de imãs, cada imã estende-se em uma direção radial em relação ao eixo e cada imã inclui uma borda radial do imã;

um estator coaxial com o rotor, o estator compreende uma pluralidade de camadas de placa de circuito impresso (PCI), cada uma com uma pluralidade de bobinas, e cada bobina inclui uma borda radial da bobina; e quando as partes das bordas radiais dos imãs e bobinas estão rotativamente alinhadas em volta do eixo, as bordas radiais do imã e as bordas radiais da bobina não são paralelas e estão angularmente inclinadas uma em relação à outra.

2. O dispositivo de energia rotacional de campo axial

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90/106 de qualquer uma destas formas de realização, em que a inclinação angular é, pelo menos, de aproximadamente 0,1 graus.

3. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a inclinação angular é, pelo menos, de aproximadamente 1 grau.

4. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a inclinação angular não é superior a aproximadamente 25 graus.

5. O dispositivo de energia rotacional de campo axial

de qualquer	destas	formas de	realização, em que	as	bordas
radiais	do	ímã e	as bordas	radiais da bobina	são	bordas
radiais	de	ataque	ou bordas	radiais de fuga	dos	ímã e

bobinas, respectivamente.

6. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada uma das bordas radiais do ímã e das bordas radiais da bobina são retilíneas, e nenhuma parte das bordas radiais do ímã e das bordas radiais da bobina são paralelas quando as partes das bordas radiais dos ímãs e das bobinas estão rotativamente alinhadas em volta do eixo.

7. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que, quando as partes das bordas radiais dos ímãs e bobinas se alinham rotativamente, pelo menos algumas porções das bordas radiais

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91/106 do ímã e das bordas radiais da bobina são paralelas umas às outras.

8. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que as bordas radiais do ímã e as bordas radiais da bobina não são inteiramente retilíneas.

9. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um rotor compreendendo um eixo de rotação e ímãs e cada ímã tem uma borda radial do ímã;

um estator coaxial com o rotor, o estator compreende uma pluralidade de segmentos de estator acoplados entre si em torno do eixo, cada segmento de estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI que inclui uma bobina e cada bobina tem uma borda radial da bobina; e quando as partes das bordas radiais dos ímãs e bobinas estão rotativamente alinhadas em volta do eixo, as bordas radiais do ímã e as bordas radiais da bobina não são paralelas e estão angularmente inclinadas uma em relação à outra.

10. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a inclinação angular é de pelo menos aproximadamente 0,1 graus.

11. O dispositivo de energia rotacional de campo axial

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92/106 de qualquer uma destas formas de realização, em que a inclinação angular é de pelo menos aproximadamente 1 grau.

12. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a inclinação angular não é superior a aproximadamente 25 graus.

13. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que as referidas pelo menos partes das bordas radiais do imã e das bordas radiais da bobina são bordas radiais de ataque ou bordas radiais de fuga dos imãs e bobinas, respectivamente.

14. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada uma das bordas radiais do imã e as bordas radiais da bobina são retilineas, e nenhuma parte das bordas radiais do imã e das bordas radiais da bobina são paralelas quando as referidas pelo menos partes dos imãs e bobinas se encontram rotativamente alinhadas.

15. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que, quando dito, pelo menos partes dos imãs e bobinas rotativamente alinhadas, pelo menos partes das bordas radiais do imã e das bordas radiais da bobina são paralelas entre si.

16. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que as bordas radiais do imã e as bordas radiais da bobina não são

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93/106 inteiramente retilíneas.

um alojamento configurada para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento de um segundo módulo e acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento;

um rotor montado no alojamento de maneira a permitir a rotação, o rotor compreende um eixo e um ímã, e o ímã possui uma borda radial do ímã;

um estator montado no alojamento coaxialmente com o rotor, o estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI com uma bobina, e a bobina tem uma extremidade radial da bobina; e quando as partes das bordas radiais do ímã e da bobina estão rotativamente alinhadas em volta do eixo, pelo menos as partes das bordas radiais do ímã e da borda radial da bobina não são paralelas e estão angularmente inclinadas uma em relação à outra.

18. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a inclinação angular é de pelo menos 0,1 graus, e a inclinação angular não é superior a aproximadamente 25 graus.

19. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a borda radial do ímã e a borda radial da bobina são uma borda radial

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94/106 de ataque ou borda radial de fuga do imã e da bobina, respectivamente.

20. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a borda radial do imã e a borda radial da bobina são retilineas, e nenhuma borda radial do imã e borda radial da bobina são paralelas quando as partes das bordas radiais do imã e da bobina são alinhadas rotativamente.

1. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um alojamento;

um estator montado no interior do alojamento coaxial com o rotor, o estator compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI com uma trilha condutora de eletricidade, a trilha compreende trilhas radiais que se estendem em uma direção radial em relação ao eixo e trilhas de viragem nos extremos que se estendem entre as trilhas radiais, e a trilha compreende fendas que se estendem ao longo de, pelo menos, algumas partes da trilha.

2. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que as fendas se encontram apenas nas trilhas radiais.

3. O dispositivo de energia rotacional de campo axial

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95/106 de qualquer uma destas formas de das fendas é retilinea.

4. O dispositivo de energia de qualquer uma destas formas de das fendas é apenas retilinea, porções não retilineas.

5. O dispositivo de energia de qualquer uma destas formas de é afunilada na direção radial em realização, em que cada uma rotacional de campo axial realização, em que cada uma e as fendas não incluem rotacional de campo axial realização, em que a trilha relação ao eixo.

6. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a trilha compreende uma largura na região externa que é adjacente a um diâmetro externo da PCI e em um plano que é perpendicular ao eixo, a trilha compreende uma largura na região interna que é adjacente a um diâmetro interno da PCI e no plano, e a largura na região externa é maior do que a largura na região interna.

7. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a trilha compreende bordas opostas interiores e exteriores, e totalidades das bordas opostas interiores não são paralelas a totalidades das bordas opostas exteriores.

8. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que apenas as trilhas radiais são afuniladas.

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96/106

9. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que a trilha compreende bordas opostas internas e externas que são paralelas umas às outras.

10. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que as trilhas de viragem nos extremos são afuniladas.

11. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, onde a camada de PCI compreende uma área de superfície da camada de PCI, a trilha na camada de PCI compreende uma área de superfície de trilha que está em uma faixa de pelo menos aproximadamente 75% a aproximadamente 99% da área de superfície da camada de PCI.

12. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial, compreendendo:

um alojamento;

um rotor montado no interior do alojamento, tendo o rotor um eixo de rotação e um ímã; e um estator montado no interior do alojamento coaxial com o rotor, o estator compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI com bobinas, cada bobina inclui trilhas, pelo menos algumas das trilhas são afuniladas com bordas opostas interiores e exteriores não paralelas umas às outras, e as trilhas incluem uma largura na região

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97/106 externa adjacente a um diâmetro exterior da PCI e em um plano perpendicular ao eixo, as trilhas incluem uma largura na região interna adjacente a um diâmetro interior da PCI e no plano, e a largura na região externa é superior a uma largura na região interna.

13. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, as bobinas compreendem fendas que se estendem ao longo de pelo menos algumas partes das trilhas.

14. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, as trilhas incluem trilhas radiais que se estendem em uma direção radial em relação ao eixo e trilhas de viragem nos extremos que se estendem entre as trilhas radiais.

15. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que apenas as trilhas radiais são afuniladas.

16. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, incluindo também fendas apenas nas trilhas radiais.

17. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que cada uma das fendas é apenas retilinea, e as fendas não incluem porções não retilineas.

18. Um dispositivo de energia rotacional de campo axial,

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98/106 compreendendo :

um alojamento;

um rotor montado no interior do alojamento, tendo o rotor um eixo de rotação e um imã; e um estator montado no interior do alojamento coaxial com o rotor, o estator compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI com bobinas, cada bobina inclui trilhas, pelo menos algumas das trilhas são

afuniladas,	as	trilhas	incluem	trilhas	radiais	que se
estendem em	uma	direção	radial em	relação	ao eixo e	trilhas
de viragem	nos	extremos	que se	estendem	entre as	trilhas

radiais, e apenas as trilhas radiais são afuniladas.

19. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, incluindo, adicionalmente, fendas retilineas apenas nas trilhas radiais, as fendas retilineas são apenas retilineas e as fendas retilineas não incluem partes não retilineas.

20. O dispositivo de energia rotacional de campo axial de qualquer uma destas formas de realização, em que pelo menos algumas das trilhas radiais afuniladas compreendem, bordas opostas interiores e exteriores que não são paralelas umas às outras, as trilhas compreendem uma largura na região externa adjacente a um diâmetro exterior do PCI e em um plano perpendicular ao eixo, as trilhas compreendem uma largura na região interna adjacente a um diâmetro interior do PCI e no

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99/106 plano, e a largura na região externa é superior a uma largura na região interna.

um rotor montado no alojamento de maneira a permitir a rotação e o rotor compreende um eixo e um imã; e um estator montado no alojamento coaxialmente com o rotor e o estator compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma camada de PCI compreendendo uma bobina.

3. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o rotor compreende uma pluralidade de rotores, o imã compreende uma pluralidade de imãs, e o estator compreende uma pluralidade de estatores, e cada um dos estatores compreende uma pluralidade de camadas de PCI, e cada camada de PCI compreende uma pluralidade de bobinas.

4. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o módulo está configurado para ser acoplado

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100/106 diretamente a um quadro, e o módulo está configurado para ser acoplado indiretamente ao segundo módulo.

6. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que o estator compreende uma pluralidade de estatores, e a parede lateral compreende uma pluralidade de segmentos de parede lateral que deslocam angularmente a pluralidade de estatores nas orientações angulares desejadas em volta do eixo.

7. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que cada segmento de parede lateral compreende uma superfície interna radial com uma ranhura aí formada, a ranhura recebe e mantém a orientação angular desejada do estator em volta do eixo, e as ranhuras, coletivamente, mantêm as extremidades exteriores do estator em um espaçamento de entreferro entre o estator e o rotor.

9. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, em que a camada de PCI compreende uma pluralidade de camadas de PCI, cada uma com uma pluralidade de bobinas, cada bobina tem apenas dois terminais, cada bobina é contínua e

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101/106 ininterrupta entre seus dois únicos terminais, e cada bobina está acoplada eletricamente a outra bobina com uma via.

12. O módulo de qualquer uma destas formas de realização, onde cada bobina está acoplada a outra bobina com apenas uma via, e cada par de bobinas está acoplado a outro par de bobinas com apenas uma outra via.

13. O módulo realização, em que segmentos de estato:

14. O módulo realização, em que elétrica.

15. O módulo realização, em que fases elétricas.

[00128] Esta de qualquer uma d estator compreende ', cada um dos quais de qualquer uma o estator se compõe de qualquer uma d estator compreende descrição escrita destas formas de uma pluralidade de inclui uma PCI.

destas formas de de uma única fase destas formas de uma pluralidade de usa exemplos para divulgar as formas de realização, incluindo o melhor modo, e também para permitir que aqueles com habilidade comum na

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102/106 arte produzam e usem a invenção. O escopo patenteável é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram a aqueles qualificados na arte. O escopo das reivindicações visa abranger esses outros exemplos se tiverem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações, ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças pouco substanciais em relação às linguagens literais das reivindicações.

[00129] Note-se que nem todas as atividades acima descritas na descrição geral ou nos exemplos são exigidas, que uma parte de uma atividade específica pode não ser exigida e que uma ou mais atividades adicionais podem ser realizadas para além das descritas. Além disso, a ordem em que as atividades são listadas não é necessariamente a ordem em que são executadas.

[00130] No relatório descritivo acima exposto, os conceitos foram descritos com referência a formas de realização específicas. No entanto, uma pessoa com habilidade comum na arte aprecia que várias modificações e mudanças podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção conforme estabelecido nas reivindicações abaixo. Por conseguinte, o relatório descritivo e as figuras devem ser considerados em um sentido ilustrativo e não restritivo, e o escopo das reivindicações visa abranger todas essas modificações.

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103/106 [00131] Pode ser vantajoso estabelecer definições de certas palavras e frases usadas neste documento de patente. O termo comunicar, bem como os seus derivados, abrange a comunicação direta e indireta. Os termos incluir e compreender, bem como os respectivos derivados, significam inclusão sem limitação. O termo ou é inclusivo, significando e/ou. A expressão associado a, bem como os seus derivados, pode significar incluir, estar incluído em, interligar com, conter, ser contido em, conectado a ou com, acoplado a ou com, ser comunicável com, cooperar com, interligar, justapor, estar próximo a, estar unido a ou com, ter, ter uma propriedade de, ter uma relação com, ou algo semelhante. A expressão pelo menos um de, quando utilizada com uma lista de elementos, significa que podem ser utilizadas diferentes combinações de um ou mais elementos da lista e que só pode ser necessário um elemento da lista. Por exemplo, pelo menos um dentre: A, B e C inclui qualquer uma das seguintes combinações A, B, C, A e B, A e C, B e C, e A e B e C.

[00132] Adicionalmente, o uso de um ou uma é empregado para descrever elementos e componentes aqui descritos. Isto é feito apenas por conveniência e para dar um sentido geral do alcance da invenção. Esta descrição deve ser lida para incluir um ou pelo menos um e o singular também inclui o plural, a menos que seja óbvio que se pretende o

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104/106 contrário .

[00133] Uma placa de circuito impresso (PCI) também é conhecida como uma placa de fiação impressa (PFI), uma vez que essa placa, tal como fabricada, contém normalmente fiações em uma ou mais camadas, mas não elementos de circuito reais. Esses elementos do circuito são subsequentemente fixados a essa placa. Conforme utilizado neste documento, não se pretende fazer distinção entre PCI e PFI. Conforme usado aqui, uma bobina em uma PCI é uma bobina eletricamente condutora. Conforme usado neste documento, um componente ou objeto integrado com uma estrutura pode ser posicionado sobre ou dentro da estrutura. Esse componente ou objeto pode ser montado, fixado ou adicionado à estrutura depois de a própria estrutura ter sido fabricada, ou o componente ou objeto pode ser incorporado ou fabricado com a estrutura.

[00134] Algumas formas de realização aqui descritas utilizam uma via para acoplar duas bobinas. Em outras formas de realização uma pluralidade de vias pode ser fornecida em vez de uma única via para acoplar juntos tais bobinas.

[00135] A descrição no presente pedido não deve ser interpretada como implicando que qualquer elemento, etapa ou função específica é um elemento essencial ou critico que deve ser incluído no escopo da reivindicação. O escopo do objeto da patente é definido apenas pelas reivindicações permitidas. Além disso, nenhuma das reivindicações invoca o

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Titulo 35 do Código Civil dos Estados Unidos de América (35 U.S.C.) § 112(f) com respeito a qualquer uma das reivindicações anexadas ou elementos de reivindicação a menos que as palavras exatas meio para ou passo para sejam explicitamente usadas na reivindicação particular, seguido por uma frase de particípio identificando uma função. O uso de termos como (mas não limitado a) mecanismo, módulo, dispositivo, unidade, componente, elemento, membro, aparelho, máquina, sistema, processador, ou controlador dentro de uma reivindicação é compreendido e destina-se a se referir a estruturas conhecidas por aqueles qualificados na arte relevante, conforme modificado ou aprimorado pelas características das próprias reivindicações, e não se destina a invocar o 35 U.S.C. § 112(f).

[00136] Benefícios, outras vantagens e soluções para problemas foram descritos acima em relação a formas de realização específicas. No entanto, os benefícios, vantagens, soluções para problemas e qualquer característica que possa fazer com que qualquer benefício, vantagem ou solução ocorra ou se torne mais pronunciada não devem ser interpretados como uma característica crítica, exigida ou essencial de qualquer ou de todas as reivindicações [00137] Após a leitura do relatório descritivo, os versados na técnica apreciarão que certas características

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106/106 são, para maior clareza, aqui descritas no contexto de formas de realização separadas, podendo também ser fornecidas em combinação em uma única forma de realização. Por outro lado, várias características que são, por brevidade, descritas no contexto de uma única forma de realização, podendo adicionalmente ser fornecidas separadamente ou em qualquer sub combinação. Além disso, as referências a valores indicados em intervalos incluem todos e cada um dos valores dentro desse intervalo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Módulo para um dispositivo de energia rotacional de campo axial caracterizado pelo fato de que compreende:

um alojamento com estruturas de acoplamento configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento de um segundo módulo e elementos elétricos configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento;

uma pluralidade de rotores rotativamente montados no alojamento, e os rotores compreendem um eixo e uma pluralidade de imãs; e uma pluralidade de estatores montados no alojamento coaxialmente com os rotores, cada um dos estatores compreende uma placa de circuito impresso (PCI) com uma pluralidade de camadas de PCI, cada camada PCI compreende respectivamente uma pluralidade de bobinas que são coplanares e angular e simetricamente espaçadas umas das outras em relação ao eixo, cada bobina em uma dada camada PCI é inteiramente não sobreposta a outras bobinas na referida camada PCI, cada bobina é continua e concêntrica em um único plano a partir de uma porção mais externa de bobina a uma porção concêntrica mais interna de bobina e, as bobinas em adjacente com as camadas PCI são circunferencialmente alinhadas umas as outras, de forma relativa ao eixo, para definir pilhas simétricas de bobinas em uma direção axial.

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2. Módulo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os rotores e os estatores estão localizados no interior e rodeados pelo alojamento, onde não há duas bobinas adjacentes em uma determinada camada PCI diretamente conectadas, ao invés disso, as bobinas adjacentes de cada par de bobinas adjacentes na referida camada PCI são juntamente acopladas através de uma ou mais bobinas em uma ou mais outras camadas PCI, de forma que o fluxo de corrente através de uma dada bobina em uma dada camada PCI flui através de pelo menos uma bobina em outra camada PCI antes de fluir através da bobina adjacente da referida camada PCI; e em que uma corrente fluindo em uma referida direção rotacional ao redor da primeira bobina em uma referida camada PCI flui da mesma forma também em uma referida direção rotacional ao redor de uma segunda bobina adjacente à primeira bobina e disposta na referida camada PCI de forma que a direção do fluxo de corrente em um traço radial mais externo da primeira bobina seja oposta a direção do fluxo de corrente em um traço radial adjacente mais externo da segunda bobina adjacente.
3. Módulo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada bobina tem apenas dois terminais, cada bobina é contínua e ininterrupta entre seus únicos dois terminais, o fluxo de corrente na referida direção rotacional ao redor da primeira bobina na referida

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3/8 camada PCI flui também na mesma direção rotacional ao redor de todas as outras bobinas dispostas na referida camada PCI.
4. Módulo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as bobinas estão conectadas em série dentro de cada par de camadas, de forma que nenhum par de bobinas tenha as duas bobinas na mesma camada PCI.
5. Módulo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que todas as séries de pares de bobinas estão dispostas em duas camadas PCI diferentes, e são conectadas por uma ou mais vias na PCI ao invés de uma conexão externa para a PCI.
6. Módulo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada bobina forma uma bobina completa em uma única camada PCI sem traços intervenientes em outra camada PCI.
7. Módulo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo e o segundo módulo são configurados para serem acoplados diretamente a um quadro, e o módulo está configurado para ser acoplado indiretamente ao segundo módulo através do quadro.
8. Módulo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento compreende uma parede lateral que orienta os estatores em respectivas orientações angulares em relação ao eixo.
9. Módulo, de acordo com a reivindicação 8,

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4/8 caracterizado pelo fato de que as paredes laterais compreendem um perímetro formado por uma pluralidade de segmentos de paredes laterais onde cada um forma uma porção do perímetro da parede lateral, os segmentos da parede lateral juntam-se circunferencialmente no perímetro do alojamento, e os segmentos da parede lateral deslocam angularmente os respectivos da pluralidade de estatores com uma orientação angular desejada em relação ao eixo.
10. Módulo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que cada segmento de parede lateral compreende uma superfície interna radial possuindo ranhuras radiais formadas na mesma perpendicularmente ao eixo, as ranhuras radiais recebem bordas externas dos respectivos estatores e mantém a orientação angular desejada dos respectivos estatores em relação ao eixo, e as ranhuras radiais, coletivamente, mantém os estatores nos desejados espaçamentos axiais das folgas de ar relativo aos rotores.

11 . Módulo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o estator é refrigerado a ar e não é refrigerado a liquido. 12 . Módulo, de acordo com a reivindicação 1,

caracterizado pelo fato de que cada estator compreende uma pluralidade de segmentos de estator, cada segmento de estator compreendendo uma PCI respectiva.
13. Módulo, de acordo com a reivindicação 12,

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5/8 caracterizado pelo fato de que cada estator consiste em apenas uma fase elétrica.
14. Módulo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada estator compreende uma pluralidade de fases elétricas.
15. Módulo para um dispositivo de energia rotacional de campo axial, caracterizado pelo fato de que compreende:

um alojamento com estruturas de acoplamento configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento de um segundo módulo e elementos elétricos configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento;

uma pluralidade de rotores rotativamente montados no alojamento, os rotores compreendendo um eixo e ímãs;

uma pluralidade de estatores montados no alojamento coaxialmente com os rotores, cada um dos estatores compreende uma camada de circuito impresso (PCI) tendo uma pluralidade de camadas PCI, cada camada PCI compreendendo uma respectiva pluralidade de bobinas que são coplanares e angular e simetricamente espaçadas umas das outras com relação ao eixo, cada bobina em uma dada camada PCI é inteiramente não sobreposta a outras bobinas na referida camada PCI, cada bobina é continua e concêntrica em um único plano a partir de uma porção mais externa de bobina a uma porção concêntrica mais interna de bobina, as bobinas em camadas PCI adjacentes

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6/8 sendo circunferencialmente alinhadas umas as outras, de forma relativa ao eixo, para definir pilhas simétricas de bobinas em uma direção axial, os estatores sendo acoplados eletricamente dentro do alojamento;

cada bobina possuindo apenas dois terminais para conexões elétricas, cada bobina em uma determinada camada PCI sendo continua e ininterrupta entre seus únicos dois terminais, em que não há duas bobinas adjacentes em uma determinada camada PCI conectadas diretamente, ao invés disso, as bobinas adjacentes de cada par de bobinas adjacentes na referida camada PCI são acopladas através de uma ou mais bobinas em uma ou mais outras camadas PCI, de modo que a corrente que flui através de uma determinada bobina em uma determinada camada PCI flui através de pelo menos uma bobina em outra camada PCI antes de fluir através de uma bobina adjacente na referida camada PCI; em que as bobinas são conectadas em série dentro de cada par de camadas, em que nenhum par de bobinas possui ambas as bobinas na mesma camada PCI; e os pares de camadas são conectados em série.
16. Módulo para um dispositivo de energia rotacional de campo axial, caracterizado pelo fato de que compreende:

um alojamento com estruturas de acoplamento configuradas para acoplar mecanicamente o alojamento a um segundo alojamento de um segundo módulo, e elementos

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7/8 elétricos configurados para acoplar eletricamente o alojamento ao segundo alojamento;

uma pluralidade de rotores montados rotativamente no alojamento em relação a um eixo, cada rotor compreendendo imãs ;

uma pluralidade de estatores montados no alojamento coaxialmente com os rotores, cada um dos estatores compreendendo uma placa de circuito impresso (PCI) com uma pluralidade de camadas PCI, cada camada PCI compreendendo uma respectiva pluralidade de bobinas que são co-planares e angular e simetricamente espaçadas umas das outras em relação ao eixo, cada bobina em uma dada camada PCI é inteiramente não sobreposta a outras bobinas na referida camada PCI, cada bobina é continua e concêntrica em um único plano a partir de uma porção mais externa de bobina a uma porção concêntrica mais interna de bobina, as bobinas em camadas PCI adjacentes sendo circunferencialmente alinhadas umas as outras, de forma relativa ao eixo, para definir pilhas simétricas de bobinas em uma direção axial;

uma corrente fluindo em uma referida direção rotacional ao redor da primeira bobina em uma referida camada PCI fluindo da mesma forma também em uma referida direção rotacional ao redor de uma segunda bobina adjacente a primeira e disposta na referida camada PCI, de forma que a direção do fluxo de corrente em um traço radial mais externo

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8/8 da primeira bobina seja oposta a direção do fluxo de corrente em um traço radial adjacente mais externo da segunda bobina adj acente.
17. Módulo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os rotores e estatores estão localizados dentro e cercados pelo alojamento; e adicionalmente compreendendo:

um quadro, o módulo e o segundo módulo sendo configurados para serem acoplados diretamente ao quadro, e o módulo sendo configurado para ser indiretamente acoplado ao segundo módulo através do quadro.
18. Módulo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que cada bobina possui apenas dois terminais, cada bobina é contínua e ininterrupta entre seus dois únicos terminais e cada bobina é acoplada eletricamente a outra bobina com uma via.
19. Módulo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que cada um dos estatores consiste de apenas uma fase elétrica.