BR112021007191A2 - stator and rotor design for periodic torque requirements - Google Patents

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BR112021007191A2
BR112021007191A2 BR112021007191-1A BR112021007191A BR112021007191A2 BR 112021007191 A2 BR112021007191 A2 BR 112021007191A2 BR 112021007191 A BR112021007191 A BR 112021007191A BR 112021007191 A2 BR112021007191 A2 BR 112021007191A2
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Brazil
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rotation
axis
rotor
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BR112021007191-1A
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Portuguese (pt)
Inventor
Steven Robert Shaw
George Harder Milheim
Original Assignee
E-Circuit Motors, Inc.
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Abstract

PROJETO DE ESTATOR E DE ROTOR PARA REQUISITOS DE TORQUE PERIÓDICO. A presente invenção refere-se a um motor ou gerador quecompreende um rotor e um estator, em que o rotor tem um eixo de rotação e é configurado para gerar um primeiro fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, o estator é configurado para gerar um segundo fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, e pelo menos um do rotor ou do estator é configurado para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação. Ainda descrito é um método que envolve arranjar um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético de um estator não uniformemente sobre um eixo de rotação de um rotor de um motor ou gerador de fluxo axial.STATOR AND ROTOR DESIGN FOR PERIODIC TORQUE REQUIREMENTS. The present invention relates to an engine or generator which comprises a rotor and a stator, where the rotor has a axis of rotation and is configured to generate a first magnetic flux parallel to the axis of rotation, the stator is configured to generate a second magnetic flux parallel to the axis of rotation, and at least one of the rotor or stator is configured to generate a flux profile magnet that is unevenly distributed over the shaft of rotation. Further described is a method that involves arranging one or more magnetic flux producing windings of a stator do not uniformly on an axis of rotation of a motor rotor or axial flow generator.

Description

Relatório Descritivo De Patente De Invenção Para: “PROJETO DE ESTATOR E DE ROTOR PARA REQUISITOS DE TORQUE PERIÓDICO”. Referência Cruzada Aos Pedidos RelacionadosInvention Patent Descriptive Report For: "STATOR AND ROTOR DESIGN FOR PERIODIC TORQUE REQUIREMENTS". Cross Reference to Related Orders

[0001] Este pedido reivindica o benefício sob 35 U.S.C. § 119 (e) do Pedido Provisório dos EUA No. de Série 62/754.051, intitulado PLANAR[0001] This order claims benefit under 35 U.S.C. § 119 (e) of US Interim Order Serial No. 62/754,051, entitled PLANAR

STATOR AND ROTOR DESIGN FOR PERIODIC TORQUE REQUIREMENTS, depositado em 1 de novembro de 2018. Este pedido também é uma continuação em parte e reivindica o benefício sob 35 USC § 120 do Pedido de Patente dos EUA Nº de série 16/378.294, intitulado STRUCTURES AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS, depositado em 8 de abril de 2019, que é uma continuação e reivindica o benefício sob 35 U.S.C. § 120 do Pedido de Patente dos EUA Nº de série 16/165.745, intituladoSTATOR AND ROTOR DESIGN FOR PERIODIC TORQUE REQUIREMENTS, filed November 1, 2018. This application is also a continuation in part and claims benefit under 35 USC § 120 of US Patent Application Serial No. 16/378,294 entitled STRUCTURES AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS, filed April 8, 2019, which is a continuation and claims benefit under 35 USC § 120 of US Patent Application Serial No. 16/165,745, entitled

STRUCTURES AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS, depositado em 19 de outubro de 2018, e agora Patente dos EUA No. 10.256.690, que é uma continuação e reivindica o benefício sob 35 U.S.C. § 120 do Pedido de Patente dos EUA Nº de série 15/852.972, intitulado PLANAR COMPOSITESTRUCTURES AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS, filed October 19, 2018, and now US Patent No. 10,256,690, which is a continuation and claims benefit under 35 USC § 120 of US Patent Application No. of series 15/852,972, entitled PLANAR COMPOSITE

STRUCTURES AND ASSEMBLIES FOR AXIAL FLUX MOTORS AND GENERATORS, depositado em 22 de dezembro de 2017, e agora Patente dos EUA Nº de série 10.170.953, que reivindica o benefício sob 35 U.S.C. § 119 (e) do Pedido Provisório dos EUA Nº de série 62/530.552, intitulado STRUCTURES AND METHODS OF STACKING SUBASSEM-BLIES IN PLANAR COMPOSITE STATORS TO OBTAIN HIGHER WORKING VOLTAGES, depositado em 10 de julho de 2017, e que também é uma continuação em parte e reivindica o benefício sob 35 USC § 120 do Pedido de Patente dos EUA No. de Série 15/611.359, intitulado STRUCTURES AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS, depositado em 1 de junho de 2017, e agora Patente dos EUA No. 9.859.763, que (A) é uma continuação em parte e reivindica o benefício sob 35 USC § 120 do Pedido de Patente dos EUA Nº 15/283.088, intitulado STRUCTURESSTRUCTURES AND ASSEMBLIES FOR AXIAL FLUX MOTORS AND GENERATORS, filed December 22, 2017, and now US Patent Serial No. 10,170,953, which claims benefit under 35 USC § 119 (e) of US Interim Application Serial No. 62/530,552, entitled STRUCTURES AND METHODS OF STACKING SUBASSEM-BLIES IN PLANAR COMPOSITE STATORS TO OBTAIN HIGHER WORKING VOLTAGES, filed July 10, 2017, which is also a continuation in part and claims benefit under 35 USC § 120 of the Order of US Patent Serial No. 15/611,359 entitled STRUCTURES AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS, filed June 1, 2017, and now US Patent No. 9,859,763, which (A) is a continuation in part and claims benefit under 35 USC § 120 of US Patent Application No. 15/283,088 entitled STRUCTURES

AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS, depositado em 30 de setembro de 2016, e agora Patente dos EUA Nº 9.800.109, que é uma continuação em parte e reivindica o benefício abaixo de 35 USC § 120 do Pedido de Patente dos EUA Nº de série 15/199.527, intitulado STRUCTURES AND METHODS FOR THERMAL MANAGEMENT IN PRINTED CIRCUIT BOARD STATORS, depositado em 30 de junho de 2016, e agora Patente U.S. No.AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS, filed September 30, 2016, and now US Patent No. 9,800,109, which is a continuation in part and claims benefit under 35 USC § 120 of the US Patent Application Serial No. 15/199527, entitled STRUCTURES AND METHODS FOR THERMAL MANAGEMENT IN PRINTED CIRCUIT BOARD STATORS, filed June 30, 2016, and now US Patent No.

9.673.684, e que também reivindica o benefício sob 35 U.S.C. § 119 (e) para cada um de (1) Pedido de Patente Provisório dos EUA No. de Série 62/236.407, intitulado STRUCTURES TO REDUCE LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARD WINDINGS, depositado em 2 de outubro de 2015, e (2) Pedido de Patente Provisório dos EUA No. de Série 62/236.422, intitulado STRUCTURES FOR THERMAL MANAGEMENT IN PRINTED CIRCUIT BOARD STATORS, depositado em 2 de outubro de 2015, e (B) é uma continuação em parte de e reivindica o benefício sob 35 USC § 120 do Pedido de Patente U.S. Nº de Série 15/208.452, intitulado APPARATUS AND METHOD FORMING A MAGNET ASSEMBLY, depositado em 12 de julho de 2016, e agora Patente dos EUA Nº 9.673.688, que reivindica o benefício sob 35 U.S.C. § 119 (e) do Pedido de Patente Provisório dos EUA Nº de série 62/275.653, intitulado ALIGNMNET DE COMPONENTES MAGNÉTICOS EM FLUXO AXIAL MA-CHINES COM ENROLAMENTOS DE PLANAR EM GERAL, depositado em 6 de janeiro de 2016. Este pedido também é uma continuação em parte e reivindica o benefício sob 35 USC § 120 do Pedido de Patente dos EUA Nº de série 15/983.985, intitulado PRE- WARPED ROTORS FOR CONTROL OF MAGNET-STATOR GAP IN AXIAL FLUX MACHINES, depositado em 18 de maio de 2018 e publicado como Pedido de Patente U.S. Pub. No. US 2018/0351441, que reivindica o benefício sob 35 U.S.C. § 119 (e) para cada um dos (1) Pedido de Patente Provisório dos EUA Nº de série 62/515.251, intitulado PRE-WARPED ROTORS FOR CONTROL OF MAGNET-STATOR GAP IN AXIAL FLUX MACHINES, depositado em 5 de junho de 2017, e (2) Pedido de Patente Provisório dos EUA Nº de série 62/515.256, intitulado AIR CIRCULATION IN AXIAL FLUX MACHINES, depositado em 5 de junho de 2017. O conteúdo de cada um dos pedidos, publicações e patentes anteriores são aqui incorporados, por referência, em sua totalidade, para todos os fins Antecedentes9,673,684, and which also claims benefit under 35 USC § 119(e) for each of (1) US Provisional Patent Application Serial No. 62/236,407 entitled STRUCTURES TO REDUCE LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARD WINDINGS, filed October 2, 2015, and (2) US Provisional Patent Application Serial No. 62/236,422 entitled STRUCTURES FOR THERMAL MANAGEMENT IN PRINTED CIRCUIT BOARD STATORS, filed October 2, 2015, and (B) is a continuation in part of and claims benefit under 35 USC § 120 of US Patent Application Serial No. 15/208,452 entitled APPARATUS AND METHOD FORMING A MAGNET ASSEMBLY, filed July 12, 2016, and now US Patent No. 9,673 .688, which claims benefit under 35 USC § 119 (e) of US Provisional Patent Application Serial No. 62/275,653 entitled AXIAL FLOW MAGNETIC COMPONENT ALIGNMNET MA-CHINES WITH PLANAR WINDING GENERALLY, filed at 6 January 2016. This order is also a continuation. It does not in part and claims benefit under 35 USC § 120 of US Patent Application Serial No. 15/983,985, entitled PRE-WARPED ROTORS FOR CONTROL OF MAGNET-STATOR GAP IN AXIAL FLUX MACHINES, filed May 18, 2018 and published as US Patent Application Pub. No. US 2018/0351441, which claims benefit under 35 USC § 119 (e) for each of (1) US Provisional Patent Application Serial No. 62/515,251, entitled PRE- WARPED ROTORS FOR CONTROL OF MAGNET-STATOR GAP IN AXIAL FLUX MACHINES, filed June 5, 2017, and (2) US Provisional Patent Application Serial No. 62/515,256 entitled AIR CIRCULATION IN AXIAL FLUX MACHINES, filed 5 of June 2017. The contents of each of the foregoing applications, publications, and patents are hereby incorporated by reference, in their entirety, for all purposes.

[0002] Motores e geradores de fluxo axial de magneto permanente descritos por várias patentes, incluindo a Patente US No. 7.109.625 ("a patente '625"), apresentam um estator de placa de circuito impresso geralmente planar (PCS) disposto entre magnetos apresentando polos alternados norte-sul. Esses estatores de placa de circuito impresso, quando apoiados na estrutura fixa da borda externa do estator, possuem um orifício pelo qual passa o eixo que liga os rotores. Uma modalidade alternativa é trocar os papéis do raio interno e externo, o que resulta em uma situação em que o raio interno do estator é suportado e o rotor envolve o estator. O eixo é efetivamente movido para o raio externo nesta configuração, às vezes chamado de "motor elétrico Dc sem escovas" (outrunner). Breve Descrição Dos Desenhos[0002] Permanent magnet axial flow motors and generators described by various patents, including US Patent No. 7,109,625 ("the '625 patent"), feature a generally planar printed circuit board (PCS) stator disposed between magnets having alternating north-south poles. These printed circuit board stators, when supported on the fixed structure of the stator's outer edge, have a hole through which the shaft connecting the rotors passes. An alternative modality is to swap the roles of the inner and outer radius, which results in a situation where the inner radius of the stator is supported and the rotor surrounds the stator. The shaft is effectively moved to the outer radius in this configuration, sometimes called a "brushless DC electric motor" (outrunner). Brief Description of Drawings

[0003] Objetos, aspectos, características e vantagens de modalidades aqui descritas se tornarão mais evidentes a partir da descrição detalhada a seguir, das reivindicações em anexo e das Figuras em anexo nas quais numerais de referência semelhantes identificam elementos semelhantes ou idênticos. Números de referência que são introduzidos no relatório descritivo em associação com uma[0003] Objects, aspects, characteristics and advantages of modalities described herein will become more evident from the following detailed description, the appended claims and the appended Figures in which similar reference numerals identify similar or identical elements. Reference numbers that are introduced in the descriptive report in association with a

Figura podem ser repetidos em uma ou mais Figuras subsequentes sem descrição adicional no relatório descritivo, a fim de fornecer contexto para outras características, e nem todos os elementos podem ser rotulados em todas as Figuras. Os desenhos não estão necessariamente em escala, em vez disso, a ênfase é colocada na ilustração de modalidades, princípios e conceitos. Os desenhos não se destinam a limitar o escopo das reivindicações incluídas aqui.Figure may be repeated in one or more subsequent Figures without further description in the descriptive report, in order to provide context for other features, and not all elements may be labeled in all Figures. Drawings are not necessarily to scale, instead emphasis is placed on illustrating modalities, principles and concepts. The drawings are not intended to limit the scope of the claims included herein.

[0004] A Figura 1A mostra um exemplo de um motor ou gerador de fluxo axial com o qual alguns aspectos da presente descrição podem ser empregados;[0004] Figure 1A shows an example of an axial flow motor or generator with which some aspects of the present description can be employed;

[0005] A Figura 1B é uma vista expandida que mostra os componentes do motor ou gerador de fluxo axial mostrado na Figura 1A e um meio para a montagem dos referidos componentes;[0005] Figure 1B is an exploded view showing the components of the motor or axial flow generator shown in Figure 1A and a means for assembling said components;

[0006] A Figura 2 é um diagrama conceitual que mostra três estatores de placa de circuito impresso tendo áreas iguais mas diferentes configurações;[0006] Figure 2 is a conceptual diagram showing three printed circuit board stators having equal areas but different configurations;

[0007] A Figura 3 é um diagrama que mostra como múltiplos segmentos de estator podem ser arranjados para fabricação em um painel de placa de circuito impresso de dimensões padrão;[0007] Figure 3 is a diagram showing how multiple stator segments can be arranged for fabrication in a printed circuit board panel of standard dimensions;

[0008] A Figura 4 é um diagrama que mostra como um subconjunto dos segmentos do estator mostrado na Figura 3 vai aparecer se os mesmos forem arranjados borda a borda no painel de circuito impresso mostrado na Figura 3;[0008] Figure 4 is a diagram showing how a subset of the stator segments shown in Figure 3 will appear if they are arranged edge-to-edge on the printed circuit board shown in Figure 3;

[0009] A Figura 5 mostra um exemplo de arranjo de um segmento de estator com relação a magnetos em um rotor de acordo com alguns aspectos da presente descrição;[0009] Figure 5 shows an example of arrangement of a stator segment with respect to magnets in a rotor according to some aspects of the present description;

[0010] A Figura 6 mostra o mesmo arranjo que a Figura 5, mas onde o rotor é mostrado em um ângulo onde o segmento de estator se sobrepõe com uma seção de magneto que proporciona torque de pico;[0010] Figure 6 shows the same arrangement as Figure 5, but where the rotor is shown at an angle where the stator segment overlaps with a magnet section that provides peak torque;

[0011] A Figura 7 mostra um exemplo de arranjo de múltiplos segmentos de estator com relação a magnetos em um rotor de acordo com alguns aspectos da presente descrição; e[0011] Figure 7 shows an example of arrangement of multiple stator segments with respect to magnets in a rotor according to some aspects of the present description; and

[0012] A Figura 8 ilustra uma seção transversal de um exemplo de modalidade de um motor de fluxo axial que é configurado e integrado com uma carga de máquina de lavar de acordo com alguns aspectos da presente descrição. Sumário[0012] Figure 8 illustrates a cross section of an example embodiment of an axial flow motor that is configured and integrated with a washing machine load in accordance with some aspects of the present description. summary

[0013] Este sumário é fornecido para introduzir uma seleção de conceitos de uma forma simplificada que são descritos abaixo na Descrição Detalhada. Este sumário não se destina a identificar características-chave ou características essenciais, nem se destina a limitar o escopo das reivindicações aqui incluídas.[0013] This summary is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are described below in the Detailed Description. This summary is not intended to identify key features or essential features, nor is it intended to limit the scope of the claims included herein.

[0014] Em algumas das modalidades descritas, um motor ou gerador compreende um rotor e um estator, em que o rotor tem um eixo de rotação e é configurado para gerar um primeiro fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, o estator é configurado para gerar um segundo fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, e pelo menos um do rotor ou do estator é configurado para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0014] In some of the described embodiments, a motor or generator comprises a rotor and a stator, in which the rotor has a rotation axis and is configured to generate a first magnetic flux parallel to the rotation axis, the stator is configured to generate a second magnetic flux parallel to the axis of rotation, and at least one of the rotor or stator is configured to generate a magnetic flux profile that is unevenly distributed about the axis of rotation.

[0015] Em outras modalidades descritas, um método envolve arranjar um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético de um estator não uniformemente sobre um eixo de rotação de um rotor de um motor ou gerador de fluxo axial.[0015] In other described embodiments, a method involves arranging one or more magnetic flux producing windings of a stator non-uniformly about an axis of rotation of a rotor of a motor or axial flux generator.

[0016] Em ainda outras modalidades descritas, um rotor para uso em um motor ou gerador compreende uma estrutura de suporte e um ou mais segmentos de magneto que são suportados pela estrutura de suporte e que gera um primeiro fluxo magnético paralelo a um eixo de rotação sobre o qual a estrutura de suporte gira quando montada com um estator que gera um segundo fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, em que os um ou mais segmentos de magneto são configurados e arranjados para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação. Descrição Detalhada[0016] In still other described embodiments, a rotor for use in a motor or generator comprises a support structure and one or more magnet segments that are supported by the support structure and which generates a first magnetic flux parallel to an axis of rotation on which the support structure rotates when mounted with a stator that generates a second magnetic flux parallel to the axis of rotation, wherein the one or more magnet segments are configured and arranged to generate a magnetic flux profile that is distributed in a manner. not uniform about the axis of rotation. Detailed Description

[0017] Em motores ou geradores de fluxo axial existentes, tais como aqueles descritos nas Patentes dos EUA Nos. 7.109.625; 9.673.688;[0017] In existing axial flow engines or generators, such as those described in US Pat. 7,109,625; 9,673,688;

9.800.109; 9.673.684; e 10.170.953, bem como a Publicação de Pedido de Patente dos EUA Nº 2018-0351441 A1 ("a Publicação '441"), todo o conteúdo de cada uma das quais é incorporado neste documento por referência, os componentes de geração de fluxo magnético do estator, sejam compostos por uma única placa de circuito impresso contínuo ou vários segmentos de placa de circuito impresso são dispostos de modo que, a qualquer momento quando os enrolamentos do estator são energizados com corrente, os locais de pico de fluxo magnético gerado pelo estator são distribuídos uniformemente em relação ao ângulo em torno do eixo de rotação do rotor. Da mesma forma, em tais máquinas, os componentes de geração de fluxo magnético do rotor, sejam eles compostos por um magneto de anel ou magnetos individuais dispostos em bolsas, também são dispostos de modo que, em qualquer ponto no tempo, as localizações de pico de fluxo magnético gerado pelo rotor são igualmente distribuídos uniformemente em relação ao ângulo em torno do eixo de rotação do rotor. Por conseguinte, em todas essas máquinas, a qualquer momento em que a máquina está em operação, os locais de pico de fluxo magnético gerado por cada um do rotor e do estator são uniformemente distribuídos em função do ângulo em torno do eixo de rotação da máquina. Em outras palavras, para cada um do rotor e do estator em tais máquinas, o mesmo ângulo separa cada local de pico de fluxo magnético do próximo local adjacente de pico de fluxo magnético em torno do eixo de rotação de modo que o perfil de fluxo magnético de cada um dos o rotor e o estator são uniformemente distribuídos em torno do eixo de rotação.9,800,109; 9,673,684; and 10,170,953, as well as US Patent Application Publication No. 2018-0351441 A1 ("the '441 Publication"), the entire contents of each of which are incorporated herein by reference, the flow generation components magnetic stator, whether composed of a single continuous printed circuit board or several printed circuit board segments are arranged so that, at any time when the stator windings are energized with current, the peak locations of magnetic flux generated by the stator are evenly distributed with respect to the angle around the axis of rotation of the rotor. Likewise, in such machines, the rotor magnetic flux generating components, whether they are composed of a ring magnet or individual magnets arranged in pockets, are also arranged so that, at any point in time, the peak locations of magnetic flux generated by the rotor are evenly distributed with respect to the angle around the axis of rotation of the rotor. Therefore, in all these machines, at any time the machine is in operation, the peak locations of magnetic flux generated by each of the rotor and stator are evenly distributed as a function of the angle around the axis of rotation of the machine. . In other words, for each of the rotor and stator in such machines, the same angle separates each magnetic flux peak location from the next adjacent magnetic flux peak location around the axis of rotation so that the magnetic flux profile of each of the rotor and stator are evenly distributed around the axis of rotation.

[0018] São descritos neste documento projetos alternativos, com vantagens de custo em relação aos projetos convencionais para certas cargas e configurações de máquina, em que o estator e/ou o rotor podem, em vez disso, ser configurados para ter um perfil de fluxo magnético que não é uniformemente distribuído em torno eixo de rotação do rotor. Em algumas modalidades, por exemplo, um estator pode ser configurado de modo que descreva uma fração de um arco em torno do eixo principal da máquina. Se tal segmento de estator puder ser localizado, devido à integração da máquina com a carga anexada, em um grande raio em comparação com um estator de área igual distribuída uniformemente em torno do mesmo eixo, o torque produzido pode ser proporcional ao aumento do raio no qual o segmento do estator é disposto, assumindo fluxo equivalente no espaço e limites de densidade de corrente no estator. No entanto, o custo de manter um fluxo equivalente no espaço para um segmento de estator "fora do centro" é um aumento no volume do magneto inversamente proporcional ao ângulo subtendido por esse segmento. Essa não é uma troca desejável na maioria dos casos. No entanto, em uma aplicação onde o pico de torque é desejado em um determinado ângulo ou faixa de ângulos do eixo, o material do magneto pode ser distribuído de maneira não uniforme em relação ao rotor, de modo que o estator seja exposto à densidade de fluxo magnético de pico nos ângulos do eixo onde o torque máximo é desejado. Para aplicações de gerador onde a fonte tem capacidade de produção de torque periódico, uma máquina projetada de acordo com este princípio pode oferecer vantagens semelhantes.[0018] Described in this document are alternative designs, with cost advantages over conventional designs for certain loads and machine configurations, in which the stator and/or rotor can instead be configured to have a flux profile magnetic that is not evenly distributed around the rotor's rotation axis. In some embodiments, for example, a stator can be configured to describe a fraction of an arc around the main axis of the machine. If such a stator segment can be located, due to the integration of the machine with the attached load, over a large radius compared to a stator of equal area evenly distributed around the same axis, the torque produced can be proportional to the increase in radius in the which segment of the stator is disposed, assuming equivalent flux in space and limits of current density in the stator. However, the cost of maintaining an equivalent flux in space for an "off-center" stator segment is an increase in magnet volume inversely proportional to the angle subtended by that segment. This is not a desirable exchange in most cases. However, in an application where peak torque is desired at a certain angle or range of shaft angles, the magnet material may be unevenly distributed with respect to the rotor, so that the stator is exposed to the density of peak magnetic flux at shaft angles where maximum torque is desired. For generator applications where the source is capable of producing periodic torque, a machine designed according to this principle can offer similar advantages.

[0019] O projeto do estator e do sistema magnético para produzir pico de torque em ângulos específicos não está limitado a um segmento do estator e/ou uma concentração de material magnético no rotor,[0019] The design of the stator and magnetic system to produce peak torque at specific angles is not limited to a stator segment and/or a concentration of magnetic material in the rotor,

embora esta seja a modalidade mais simples. Modalidades que incluem um ou mais segmentos de estator não uniformemente distribuídos e/ou um ou mais segmentos de magneto distribuídos não uniformemente podem fornecer combinações úteis de capacidade de torque em função do ângulo. Deve ser apreciado que a mesma capacidade de torque ou semelhante em função do ângulo pode ser alcançada usando diferentes combinações de um ou mais segmentos de estator distribuídos não uniformemente e um ou mais segmentos de magneto distribuídos não uniformemente. Por exemplo, a mesma capacidade de torque ou semelhante em função do ângulo pode ser alcançada trocando a distribuição dos segmentos do estator versus as localizações do magneto do rotor. Isso pode permitir que os projetistas efetuem compensações no custo do material magnético e da área do estator, ao mesmo tempo em que alcançam a mesma capacidade de torque ou similar em função do ângulo.although this is the simplest modality. Modalities that include one or more non-uniformly distributed stator segments and/or one or more non-uniformly distributed magnet segments can provide useful combinations of torque capacity as a function of angle. It should be appreciated that the same or similar torque capacity as a function of angle can be achieved using different combinations of one or more non-uniformly distributed stator segments and one or more non-uniformly distributed magnet segments. For example, the same or similar torque capacity as a function of angle can be achieved by swapping the distribution of the stator segments versus the rotor magnet locations. This can allow designers to offset the cost of magnetic material and stator area while achieving the same or similar torque capacity as a function of angle.

[0020] O projeto de uma máquina para produzir torque de pico em um determinado ângulo não impede a rotação contínua. Quando a rotação contínua é desejada, uma máquina projetada de acordo com os princípios descritos aqui pode fornecer torque em uma série de pulsos (nos ângulos de torque de pico) que são suavizados pelo momento de inércia da carga anexada para fornecer velocidade aproximadamente constante. Uma vantagem desse projeto é que as perdas no estator devido às correntes parasitas podem ser zero quando o estator não se sobrepõe aos magnetos. Outra possibilidade para rotação contínua é distribuir magnetos de modo que o segmento do estator sempre veja o fluxo do magneto, mas em magnitude menor do que os ângulos de "torque de pico".[0020] Designing a machine to produce peak torque at a given angle does not preclude continuous rotation. When continuous rotation is desired, a machine designed according to the principles described here can deliver torque in a series of pulses (at peak torque angles) that are smoothed by the moment of inertia of the attached load to provide approximately constant speed. An advantage of this design is that stator losses due to eddy currents can be zero when the stator does not overlap the magnets. Another possibility for continuous rotation is to distribute magnets so that the stator segment always sees magnet flux, but in magnitude smaller than the "peak torque" angles.

[0021] Algumas modalidades aqui descritas podem ser particularmente vantajosas para aplicações onde o raio da máquina pode ser significativamente aumentado, em relação a um projeto convencional. Nessas aplicações, um segmento de estator de placa de circuito plana (PCS) disposto em um raio maior do que um estator de placa de circuito plana uniforme pode atingir maior torque de pico por unidade de área do estator. Além disso, em comparação com um estator anular fino em um raio grande, os segmentos do estator podem ser "ladrilhados" ou dispostos em um "painel" de placa de circuito impresso de tamanho padrão. Isso pode permitir uma utilização mais eficiente do material da placa de circuito impresso e reduzir o custo da máquina associada.[0021] Some modalities described here can be particularly advantageous for applications where the machine radius can be significantly increased, compared to a conventional design. In these applications, a flat circuit board (PCS) stator segment disposed at a greater radius than a uniform flat circuit board stator can achieve greater peak torque per unit stator area. Also, compared to a thin annular stator at a large radius, the stator segments can be "tiled" or arranged on a standard-sized printed circuit board "panel". This can allow more efficient use of the printed circuit board material and reduce the associated machine cost.

[0022] Exemplos de áreas de aplicação incluem pistão de alternância ou bombas do tipo diafragma, que podem ter um requisito de torque periódico. Além disso, para fins de equilíbrio, essas máquinas frequentemente incluem uma massa fora do centro que pode ser potencialmente substituída por um rotor projetado assimetricamente. Da mesma forma, geradores acoplados a motores de pistão único podem se beneficiar do co-projeto de massas de equilíbrio com os materiais magnéticos em um gerador do tipo de segmento de estator. Outras aplicações potenciais incluem máquinas de lavar ou outras aplicações onde o motor ou gerador se move através de um ângulo limitado e cargas do tipo periódica ou "reversa".[0022] Examples of application areas include reciprocating piston or diaphragm type pumps, which may have a periodic torque requirement. Also, for balancing purposes, these machines often include an off-center mass that can potentially be replaced by an asymmetrically designed rotor. Likewise, generators coupled to single piston motors can benefit from co-designing balance masses with magnetic materials in a stator segment-type generator. Other potential applications include washing machines or other applications where the motor or generator moves through a limited angle and periodic or "reverse" type loads.

[0023] Uma observação básica dos novos conceitos divulgados neste documento pode ser reduzida a um argumento de "escalonamento" para estatores ou segmentos de estator de outra forma equivalentes, independentemente da organização interna e da conexão do estator, com base em considerações fundamentais do projeto. Em um PCS anular convencional, em conformidade com a descrição na patente '625, o torque pode ser expresso como a seguir = ( ).[0023] A basic observation of the new concepts disclosed in this document can be reduced to a "staging" argument for otherwise equivalent stators or stator segments, regardless of internal organization and stator connection, based on fundamental design considerations . In a conventional annular PCS, in accordance with the description in the '625 patent, the torque can be expressed as below = ( ).

[0024] Os componentes dessa expressão incluem integração a partir de um primeiro raio r1 para um segundo raio r2, que compreende a área ativa do estator. A integral cobre um anel completo pelos limites de integração em . O termo é um elemento de área diferencial, e é a magnitude da densidade do torque que corresponde à equação = . A densidade de força é -direcionada em virtude do fluxo axial e densidade de corrente radial, i.e., = ( )[0024] The components of this expression include integration from a first radius r1 to a second radius r2, which comprises the active area of the stator. The integral covers a complete ring by the integration limits at . The term is an element of differential area, and is the magnitude of the torque density that corresponds to the equation = . Force density is -directed by virtue of axial flow and radial current density, i.e., = ( )

[0025] Aqui, a densidade de força é o produto da densidade de corrente suportada pelo estator e a densidade de fluxo magnético resultante do circuito magnético do rotor e a reação do estator nessa densidade de corrente. Para ilustração, B é considerado radial. Em estatores projetados de acordo com a patente '625, traços radiais divergentes efetivamente introduzem uma diminuição de 1/r na densidade de corrente do raio interno r1. Um modelo que captura esse efeito é ( )= /[0025] Here, the force density is the product of the current density carried by the stator and the resulting magnetic flux density of the rotor magnetic circuit and the reaction of the stator in this current density. For illustration, B is considered radial. In stators designed in accordance with the '625 patent, diverging radial traces effectively introduce a 1/r decrease in the current density of the inner radius r1. A model that captures this effect is ( )= /

[0026] onde é a densidade de corrente máxima suportada com base na interferência de recursos em um determinado peso de cobre, por meio de requisitos de tamanho e folga no raio interno. Com este modelo, =[0026] where is the maximum supported current density based on resource interference at a given copper weight, through size requirements and internal radius clearance. With this model, =

[0027] a densidade de corrente suportada pelo estator depende do número de vias internas que podem ser dispostas em r1, que depende dos tamanhos de recursos e folgas associadas, bem como da circunferência em r1, e se essa circunferência acomoda recursos em um espaçamento que se aproxima os limites de fabricação. Portanto,[0027] the current density supported by the stator depends on the number of internal pathways that can be arranged at r1, which depends on the sizes of features and associated clearances, as well as the circle at r1, and whether this circle accommodates features at a spacing that approaches the manufacturing limits. Therefore,

não é estritamente correto considerar como constante. Para r1 = 0, por exemplo, nenhuma via pode ser acomodada e = 0. No entanto, para motores de interesse prático, se aproximará de um valor dependente principalmente de considerações térmicas e requisitos de folga. Tomando como uma constante para fins de comparação entre estatores equivalentes de outra forma, tende a fazer um estator convencional localizado ao redor do eixo central, com um r1 menor, parecer mais competitivo do que um segmento do estator em um raio maior.it is not strictly correct to consider it as a constant. For r1 = 0, for example, no path can be accommodated and e = 0. However, for motors of practical interest, it will approach a value mainly dependent on thermal considerations and clearance requirements. Taking it as a constant for comparison purposes between otherwise equivalent stators, it tends to make a conventional stator located around the central axis, with a smaller r1, appear more competitive than a stator segment at a larger radius.

[0028] A área do estator ou segmento de estator com extensão angular é = ( − ) 2[0028] The area of the stator or stator segment with angular extension is = ( − ) 2

[0029] Para um estator de projeto convencional, = 2 . Para um segmento de estator, δ corresponde idealmente a um número inteiro de pares de polos. Para fins de comparação entre segmentos de estator e projetos convencionais com base no custo, é razoável comparar estatores de área igual e conjuntos de magnetos. Múltiplas soluções de δe existem para qualquer à medida que o raio interno aumenta, e é considerado aqui como a variável independente. Em particular, ao considerar δ, o espaçamento dos polos sobre um segmento não precisa também estar em conformidade com a restrição usual de dispor os polos uniformemente sobre 2π rad, como em um estator convencional. Isso sugere uma flexibilidade de projeto considerável para o segmento que não é desfrutado pelo estator convencional, bem como a capacidade de atingir a área A. Os exemplos de vantagens de deslocar a área do estator para maior com δ compacto incluem: (1) segmentos do estator com maiores oferecem maior torque de pico por unidade de área, (2) quando os segmentos do estator e o material magnético se sobrepõem totalmente em ângulos específicos do rotor (ou faixas de ângulos), o torque de pico está disponível, (3) não há perda de corrente parasita na máquina quando o material magnético e o estator não se sobrepõem, (4) segmentos de estator podem ser obtidos onde , e δ são tais que os segmentos podem "aninhar" em um painel de placa de circuito impresso, minimizando o desperdício de material e custo, e (5) o torque de pico por unidade de área (ou por unidade de custo) aumenta com o raio do segmento do estator.[0029] For a conventional design stator, = 2 . For a stator segment, δ ideally corresponds to an integer number of pole pairs. For purposes of comparing stator segments and conventional designs on the basis of cost, it is reasonable to compare equal-area stators and magnet assemblies. Multiple solutions of δe exist for any one as the inner radius increases, and is considered here as the independent variable. In particular, when considering δ, the spacing of the poles over a segment need not also conform to the usual restriction of arranging the poles evenly over 2π rad, as in a conventional stator. This suggests considerable design flexibility for the segment that is not enjoyed by the conventional stator, as well as the ability to reach area A. Examples of advantages of shifting the stator area larger with compact δ include: (1) segments of the larger stator provide higher peak torque per unit area, (2) when the stator segments and magnetic material fully overlap at specific rotor angles (or angle ranges), peak torque is available, (3) there is no eddy current loss in the machine when the magnetic material and the stator do not overlap, (4) stator segments can be obtained where , and δ are such that the segments can "nested" in a printed circuit board panel, minimizing material waste and cost, and (5) peak torque per unit area (or per unit cost) increases with stator segment radius.

[0030] Dado um procedimento de projeto para um estator convencional de protótipo com δ = 2π atendendo a um torque específico , projetos para segmentos de estator subtendendo um subconjunto dos polos no projeto de protótipo abrangendo um ângulo δ podem ser " inferidos para produzir um torque de pico de ao longo da faixa de ângulos onde o segmento se sobrepõe totalmente ao material magnético. Assim, um procedimento prático de projeto para segmentos é projetar protótipos convencionais de estator, onde a exigência de torque é aumentada pela razão dos polos no estator convencional em relação aos polos que se pretende preservar no segmento. Este procedimento, embora conveniente, não explora a liberdade do design segmentado, porque o espaçamento dos polos é simultaneamente restrito à extensão angular do segmento e à extensão de 2π do projeto convencional. O ângulo do segmento δ não precisa ser um divisor de 2π e pode, portanto, ser otimizado para atender às restrições do projeto.[0030] Given a design procedure for a prototype conventional stator with δ = 2π meeting a specific torque, designs for stator segments subtending a subset of the poles in the prototype design covering an angle δ can be "inferred to produce a torque over the range of angles where the segment fully overlaps the magnetic material. Thus, a practical design procedure for segments is to design conventional stator prototypes, where the torque requirement is increased by the ratio of the poles in the conventional stator at This procedure, while convenient, does not exploit the freedom of the segmented design, because the spacing of the poles is simultaneously restricted to the angular extent of the segment and the 2π extent of the conventional design. δ does not need to be a divisor of 2π and can therefore be optimized to meet design constraints.

[0031] Combinações de segmentos de estator e material magnético, concentrados em ângulos específicos na estrutura fixa e rotor, podem atingir várias capacidades de torque em função do ângulo. Uma ou mais áreas do rotor podem transportar materiais magnéticos que compreendem diferentes densidades de fluxo, um ou mais pares de polos e podem ser distribuídos em vários ângulos. Pode haver um ou mais segmentos de estator, na estrutura fixa, posicionados em vários ângulos.[0031] Combinations of stator segments and magnetic material, concentrated at specific angles in the fixed structure and rotor, can achieve various torque capacities as a function of angle. One or more areas of the rotor can carry magnetic materials that comprise different flux densities, one or more pairs of poles, and can be distributed at various angles. There may be one or more stator segments, in the fixed structure, positioned at various angles.

[0032] Exemplos de projetos de motor e/ou gerador nos quais estatores e/ou rotores não uniformemente distribuídos, tais como aqueles divulgados neste documento, podem ser empregados e são descritos nas Patentes dos EUA Nos. 7.109.625; 9.673.688; 9.800.109;[0032] Examples of motor and/or generator designs in which non-uniformly distributed stators and/or rotors, such as those disclosed herein, may be employed and are described in US Pat. 7,109,625; 9,673,688; 9,800,109;

9.673.684; e 10.170.953, bem como na Publicação do Pedido de Patente dos EUA Nº 2018-0351441 A1 ("a Publicação '441"), que são incorporados por referência acima. Exemplos ilustrativos de tais máquinas serão inicialmente descritos em conexão com as Figuras 1A e 1B. Exemplos de estatores e de rotores com perfis de fluxo magnético que são distribuídos não uniformemente em torno do eixo de rotação de um rotor e que podem ser empregados em tais máquinas, serão então descritos em conexão com as Figuras 2-8.9,673,684; and 10,170,953, as well as in U.S. Patent Application Publication No. 2018-0351441 A1 ("the '441 Publication"), which are incorporated by reference above. Illustrative examples of such machines will initially be described in connection with Figures 1A and 1B. Examples of stators and rotors with magnetic flux profiles which are non-uniformly distributed around the axis of rotation of a rotor and which can be employed in such machines will then be described in connection with Figures 2-8.

[0033] A Figura 1A mostra um exemplo de um sistema 100 que emprega um estator compósito plano 110 em um conjunto com componentes de rotor 104a e 104b, eixo 108, fios 114 e controlador 112. Uma vista expandida mostrando esses componentes e um meio para montagem dos mesmos é mostrada na Figura 1B. O padrão de polos magnéticos nas porções permanentemente magnetizadas 106a, 106b do conjunto de rotor também é evidente na vista expandida da Figura 1B. A Figura 1A é um exemplo de uma modalidade em que as conexões elétricas 114 são feitas no raio externo do PCS 110 e o estator é montado em uma estrutura ou caixa na periferia externa. Outra configuração útil, a configuração “motor elétrico Dc sem escovas (outrruner)” , envolve a montagem do estator no raio interno, fazendo conexões elétricas 114 no raio interno e substituindo o eixo 108 por um anel anular separando as metades do rotor. Também é possível configurar o sistema com apenas um magneto, 106a ou 106b, ou dispor vários estatores entre conjuntos de magneto sucessivos. Os fios 114 também podem transmitir informações sobre a posição do rotor com base nas leituras de efeito Hall ou sensores semelhantes montados no estator. Não mostrado, mas de propósito semelhante, um codificador anexado ao eixo 108 pode fornecer informações de posição para o controlador 112.[0033] Figure 1A shows an example of a system 100 employing a flat composite stator 110 in an assembly with rotor components 104a and 104b, shaft 108, wires 114 and controller 112. An exploded view showing these components and a means for their assembly is shown in Figure 1B. The pattern of magnetic poles on the permanently magnetized portions 106a, 106b of the rotor assembly is also evident in the exploded view of Figure 1B. Figure 1A is an example of an embodiment where electrical connections 114 are made to the outer radius of the PCS 110 and the stator is mounted in a frame or box on the outer periphery. Another useful configuration, the “brushless DC electric motor (outruner)” configuration, involves mounting the stator on the inner radius, making electrical connections 114 on the inner radius, and replacing shaft 108 with an annular ring separating the rotor halves. It is also possible to configure the system with just one magnet, 106a or 106b, or to arrange multiple stators between successive magnet sets. Wires 114 can also convey rotor position information based on Hall effect readings or similar sensors mounted on the stator. Not shown, but of similar purpose, an encoder attached to shaft 108 can provide position information to controller 112.

[0034] O sistema 100 nas Figuras 1A e 1B pode funcionar como um motor ou um gerador, dependendo da operação do controlador 112 e dos componentes conectados ao eixo 108. Como um sistema de motor, o controlador 112 opera interruptores de modo que as correntes no estator 110 criam um torque em torno do eixo, devido ao fluxo magnético no espaço originado dos magnetos 104a, 104b conectados ao eixo 108. Dependendo do projeto do controlador 112, o fluxo magnético no espaço e/ou a posição do rotor pode ser medida ou estimada para operar os interruptores para atingir a saída de torque no eixo 108. Como um sistema gerador, uma fonte de energia de rotação mecânica conectada ao eixo 108 cria formas de onda de tensão nos terminais 112 do estator. Essas tensões podem ser aplicadas diretamente a uma carga ou podem ser retificadas com um retificador trifásico (ou polifásico) dentro do controlador 112. A implementação do retificador 112 pode ser "autocomutada" usando diodos no modo gerador, ou pode ser construído usando os interruptores controlados do controlador do motor, mas operado de modo que o torque do eixo se oponha ao torque fornecido pela fonte mecânica e a energia mecânica seja convertida em energia elétrica. Assim, uma configuração idêntica na Figura 1A pode funcionar como gerador e motor, dependendo de como o controlador 112 é operado. Além disso, o controlador 112 pode incluir componentes de filtro que mitigam os efeitos de comutação, reduzem EMI / RFI a partir dos fios 114, reduzem as perdas e fornecem flexibilidade adicional na energia fornecida ou entregue a partir do controlador.[0034] The system 100 in Figures 1A and 1B can function as a motor or a generator, depending on the operation of the controller 112 and the components connected to the shaft 108. As a motor system, the controller 112 operates switches so that the currents in stator 110 create torque around the shaft, due to magnetic flux in space originating from magnets 104a, 104b connected to shaft 108. Depending on the design of controller 112, magnetic flux in space and/or rotor position can be measured or estimated to operate the switches to achieve torque output on shaft 108. As a generator system, a mechanically rotating power source connected to shaft 108 creates voltage waveforms at terminals 112 of the stator. These voltages can be applied directly to a load or can be rectified with a three-phase (or polyphase) rectifier inside controller 112. The implementation of rectifier 112 can be "auto-switched" using diodes in generator mode, or can be constructed using the controlled switches of the motor controller, but operated so that the shaft torque opposes the torque supplied by the mechanical source and the mechanical energy is converted to electrical energy. Thus, an identical configuration in Figure 1A can function as both generator and motor, depending on how controller 112 is operated. In addition, controller 112 can include filter components that mitigate switching effects, reduce EMI / RFI from wires 114, reduce losses, and provide additional flexibility in power supplied or delivered from the controller.

[0035] A Figura 2 mostra geometrias de três estatores 202, 204, 206 com diferentes extensões angulares e radiais, mas de igual área. Os estatores 204 e 206 diferem pelo raio interno. O estator 206 mostra dimensões relativas típicas dos estatores, conforme descrito pela patente '625. O estator 204 é um design anular fino. No estator 204, o raio interno é aumentado, mas um estator com essas dimensões relativas não faz uso eficiente de um "painel" de material de placa de circuito impresso. O estator 202 mostra um segmento de estator 208, como proposto neste documento, de área igual e raio equivalente ao estator 204. Todo o resto igual, em raios maiores, os estatores 202 e 204 produziriam um torque de pico mais alto do que o estator 206 conforme o raio aumenta o braço de torque.[0035] Figure 2 shows geometries of three stators 202, 204, 206 with different angular and radial extensions, but with equal area. Stators 204 and 206 differ by the inside radius. The 206 stator shows typical relative dimensions of stators as described in the '625 patent. The 204 stator is a slim annular design. In stator 204, the internal radius is increased, but a stator of these relative dimensions does not make efficient use of a "panel" of printed circuit board material. The stator 202 shows a stator segment 208, as proposed in this document, of equal area and radius equivalent to the stator 204. All else equal, in larger radii, the stators 202 and 204 would produce a higher peak torque than the stator 206 as radius increases torque arm.

[0036] A Figura 3 mostra a "formação de painel", ou embalagem, de segmentos de estator como o segmento 208 mostrado na Figura 1, em um painel 302 de placa de circuito impresso de tamanho padrão. A utilização eficaz do painel 302 é elevada com a disposição ilustrada. O custo dos segmentos de estator 208 é inversamente proporcional à utilização do painel 302.[0036] Figure 3 shows the "panel formation", or packaging, of stator segments like segment 208 shown in Figure 1, in a standard-size printed circuit board panel 302. The effective utilization of panel 302 is high with the illustrated arrangement. The cost of the stator segments 208 is inversely proportional to the utilization of the panel 302.

[0037] A Figura 4 mostra um arranjo ineficaz de segmentos 208 do mesmo tamanho que na Figura 3 no painel 302. Embora este arranjo não seja prático, ele mostra a utilização eficaz do painel que seria alcançada para um estator convencional com os mesmos raios interno e externo que os segmentos 208.[0037] Figure 4 shows an ineffective arrangement of segments 208 of the same size as in Figure 3 in panel 302. Although this arrangement is not practical, it does show the effective utilization of the panel that would be achieved for a conventional stator with the same internal radii and external than segments 208.

[0038] A Figura 5 mostra um exemplo de arranjo de um segmento de estator 208 em relação aos magnetos 502 em um rotor 504. No exemplo ilustrado, uma extensão angular densa 506 dos magnetos 502, também referida neste documento como uma "área de magneto densa", no rotor 504 é fornecido para atingir o torque de pico no ângulo de sobreposição com o segmento do estator 208. Extensões angulares menos densas 508 dos magnetos 502, também referidas neste documento como "áreas do magneto menos densas", são arranjadas para fornecer uma capacidade de torque inferior independente de ângulo. Embora não ilustrado, deve ser apreciado que, em algumas modalidades, elementos não magnéticos podem ser adicionados na vizinhança ou nas áreas de magneto menos densas 508 para equilibrar o peso do rotor 504 como um todo. Além disso, deve ser apreciado que, em algumas modalidades, uma porção de rotor adicional (não mostrada) tendo uma disposição de magneto correspondente, embora de polaridade oposta, pode ser posicionada acima da porção ilustrada do rotor 504 de modo que o segmento de estator 208 possa ser posicionado dentro de um espaço entre as duas porções de rotor, com linhas de fluxo magnético se estendendo em uma direção paralela ao eixo de rotação do rotor entre pares de magnetos opostos de polaridade oposta. Além disso, embora não ilustrado na Figura 5, deve ser apreciado que o segmento de estator 208 pode incluir traços e/ou vias condutoras, por exemplo, dispostos em uma ou mais camadas dielétricas, que são configuradas para formar enrolamentos que, quando energizados com corrente, geram fluxo magnético em uma direção paralela ao eixo de rotação do rotor. Tais enrolamentos podem ser configurados para receber uma ou mais fases de corrente de uma fonte de alimentação (não mostrada na Figura 5) e podem ser dispostos em uma ou mais espirais, um ou mais padrões de serpentina, ou de outra forma, de modo a gerar tal fluxo magnético.[0038] Figure 5 shows an example arrangement of a stator segment 208 with respect to magnets 502 in a rotor 504. In the illustrated example, a dense angular extension 506 of magnets 502, also referred to in this document as a "magnet area dense", in rotor 504 is provided to achieve peak torque at the angle of overlap with stator segment 208. Less dense angular extensions 508 of magnets 502, also referred to herein as "less dense magnet areas", are arranged to provide an angle-independent lower torque capability. Although not illustrated, it should be appreciated that, in some embodiments, non-magnetic elements may be added in the vicinity or less dense areas of magnet 508 to balance the weight of rotor 504 as a whole. Furthermore, it should be appreciated that, in some embodiments, an additional rotor portion (not shown) having a corresponding magnet arrangement, although of opposite polarity, may be positioned above the illustrated portion of rotor 504 so that the stator segment 208 can be positioned within a space between the two portions of rotor, with lines of magnetic flux extending in a direction parallel to the axis of rotation of the rotor between pairs of opposing magnets of opposite polarity. In addition, although not illustrated in Figure 5, it should be appreciated that stator segment 208 may include traces and/or conductive pathways, for example, disposed in one or more dielectric layers, which are configured to form windings which, when energized with current, generate magnetic flux in a direction parallel to the rotor's axis of rotation. Such windings can be configured to receive one or more phases of current from a power supply (not shown in Figure 5) and can be arranged in one or more spirals, one or more serpentine patterns, or otherwise, so as to generate such magnetic flux.

[0039] Como mostrado na Figura 5, em algumas modalidades, o segmento de estator 208 pode ser mantido no lugar através de um membro de fixação arqueado 510 ao qual o segmento de estator 208 pode ser fixado usando um ou mais prendedores 512 e um ou mais enrolamentos (não ilustrados) do estator o segmento 208 pode ser conectado aos terminais 514 associados ao membro de fixação 510, cujos terminais podem ser conectados a um controlador (não mostrado na Figura 5), tal como o controlador 112 discutido acima em conexão com as Figuras 1A e 1B, de modo a fornecer corrente(s) de energização para o(s) enrolamento(s).[0039] As shown in Figure 5, in some embodiments, the stator segment 208 can be held in place by an arcuate fastening member 510 to which the stator segment 208 can be fastened using one or more fasteners 512 and one or plus stator windings (not shown) segment 208 may be connected to terminals 514 associated with clamping member 510, which terminals may be connected to a controller (not shown in Figure 5), such as controller 112 discussed above in connection with Figures 1A and 1B to provide inrush current(s) for the winding(s).

[0040] A Figura 6 mostra a mesma configuração que a da Figura 5, mas com o rotor 504 posicionado em um ângulo onde o segmento de estator 208 se sobrepõe com a seção densa do magneto 506 que proporciona torque de pico.[0040] Figure 6 shows the same configuration as Figure 5, but with the rotor 504 positioned at an angle where the stator segment 208 overlaps with the dense section of magnet 506 that provides peak torque.

[0041] A Figura 7 mostra uma disposição alternativa às Figuras 4 e[0041] Figure 7 shows an alternative arrangement to Figures 4 and

5. Como mostrado, além de ou em vez de empregar regiões de magneto menos densas 508 (não mostradas na Figura 7) juntamente com uma extensão angular densa 506, os segmentos de estator 502a-g podem ser dispostos de modo que eles totalmente ou quase descrevem um estator anular com torque disponível constante em qualquer ângulo. Em algumas modalidades, um subconjunto dos segmentos do estator 502a- g pode ser produzido menor, pode ser arranjado com um passo mais grosso, pode conter menos "voltas" de enrolamento e/ou pode ser fornecido com menos energia do que um ou mais outros segmentos do estator 502, de modo que uma máquina com magnetos concentrados pode oferecer torque de pico específico de ângulo, enquanto ainda fornece capacidade de torque em qualquer ângulo. Por exemplo, em algumas modalidades, o segmento de estator 502a pode ser configurado, arranjado e/ou energizado de forma diferente do que os outros segmentos de estator 502b-g para tal fim.5. As shown, in addition to or instead of employing less dense magnet regions 508 (not shown in Figure 7) along with a dense angular span 506, the stator segments 502a-g can be arranged so that they are fully or nearly describe an annular stator with constant available torque at any angle. In some embodiments, a subset of the 502a-g stator segments can be produced smaller, can be arranged with a thicker pitch, can contain fewer winding "turns", and/or can be supplied with less energy than one or more others. 502 stator segments, so a machine with concentrated magnets can deliver angle-specific peak torque, while still providing torque capability at any angle. For example, in some embodiments, stator segment 502a may be configured, arranged, and/or energized differently than other stator segments 502b-g for that purpose.

[0042] Não importa o arranjo particular do(s) magneto(s) 502 e segmento(s) de estator 208 que é empregado, em pelo menos algumas circunstâncias, deve-se tomar cuidado para garantir que pelo menos um segmento de estator 208 pelo menos parcialmente se sobreponha a pelo menos um magneto 502 em cada posição durante uma revolução do rotor 504, de modo que o rotor 504 não fique "preso" em uma posição onde nenhum fluxo magnético de segmentos de um estator 208 interage com o fluxo magnético de um magneto 502.[0042] No matter the particular arrangement of magnet(s) 502 and stator segment(s) 208 that is employed, in at least some circumstances care must be taken to ensure that at least one stator segment 208 at least partially overlaps at least one magnet 502 at each position during one revolution of rotor 504 so that rotor 504 is not "stuck" in a position where no magnetic flux from segments of a stator 208 interacts with the magnetic flux of a magnet 502.

[0043] Em cada uma das configurações de exemplo descritas acima, o(s) segmento(s) do estator 208 e/ou o(s) magneto(s) 502 do rotor 504 são configurados para ter um perfil de fluxo magnético que não é uniformemente distribuído sobre o eixo de rotação principal da máquina. Em particular, o(s) segmento(s) do estator 208 são dispostos de modo que, em qualquer ponto no tempo quando os enrolamentos do estator 504 são energizados com corrente, os locais de pico de fluxo magnético gerado pelo estator são distribuídos não uniformemente em relação ao ângulo sobre o eixo de rotação do rotor. Da mesma forma, em tais máquinas, os magnetos 502 de um rotor 504 também estão dispostos de modo que, em qualquer ponto no tempo, os locais de pico de fluxo magnético gerado pelo rotor sejam igualmente distribuídos não uniformemente em relação ao ângulo em torno do eixo de rotação do rotor. Por conseguinte, para cada um do rotor e do estator em tais máquinas, ângulos diferentes separam pelo menos alguns locais de fluxo magnético de pico de locais adjacentes de fluxo magnético de pico em torno do eixo de rotação de modo que o perfil de fluxo magnético gerado por tal componente não seja uniformemente distribuído em torno do eixo de rotação.[0043] In each of the example configurations described above, the segment(s) of stator 208 and/or magnet(s) 502 of rotor 504 are configured to have a magnetic flux profile that does not it is evenly distributed over the main rotation axis of the machine. In particular, the segment(s) of the stator 208 are arranged such that, at any point in time when the windings of the stator 504 are energized with current, the peak locations of magnetic flux generated by the stator are non-uniformly distributed. in relation to the angle about the rotation axis of the rotor. Likewise, in such machines, the magnets 502 of a rotor 504 are also arranged so that, at any point in time, the peak locations of magnetic flux generated by the rotor are evenly distributed non-uniformly with respect to the angle around the rotor rotation axis. Therefore, for each of the rotor and stator in such machines, different angles separate at least some peak magnetic flux locations from adjacent peak magnetic flux locations around the axis of rotation so that the generated magnetic flux profile because such component is not evenly distributed around the axis of rotation.

[0044] A Figura 8 ilustra uma seção transversal de uma modalidade de exemplo de um motor de fluxo axial 802 que é configurado com componentes como aqueles mostrados nas Figuras 5 e 6 e que está integrado com uma carga de máquina de lavar 804 de acordo com alguns aspectos da presente descrição. Como mostrado, um segmento de estator 208 do motor 802 pode ser fixado a um compartimento 806 contendo uma cuba de máquina de lavar 808 por meio de um elemento de fixação 510 e um ou mais prendedores 512, e a cuba de máquina de lavar 808 pode ser acoplada em modo de rotação ao compartimento 806 por meio de elementos de rolamento 810. Um rotor 504 do motor 802 pode acionar diretamente a cuba da máquina de lavar 808 por meio de um eixo 812 que pode se estender e/ou ser fixado de forma fixa à cuba da máquina de lavar 808. Com a configuração ilustrada, rotação contínua em velocidade relativamente alta e baixo torque no modo "spin" podem ser alcançados usando o segmento de estator 208 e uma coleção de magnetos 502 dispostos em uma região de magneto denso 506 e uma ou mais regiões de magneto menos densas 508, como descrito acima em conexão com as Figuras 5 e 6. Durante esse modo de rotação, devido à distribuição não uniforme dos perfis de fluxo magnético do rotor e do estator em torno do eixo de rotação do rotor, conforme o rotor 504 gira através de uma gama de ângulos em relação ao estator segmento 208 a uma velocidade substancialmente constante, a periodicidade do torque produzido devido à interação entre o fluxo magnético gerado pelo rotor e o estator é irregular. A ação de reversão necessária para o modo de “lavagem” pode ser um modo de operação de velocidade relativamente baixa e alto torque, onde o torque pode ser fornecido em ângulos específicos. Neste caso, a interação do segmento de estator 208 com a região de magneto denso 506 pode fornecer o requisito de torque de pico. Exemplos de Implementações de Aparelhos e Métodos de Acordo Com a Presente Descrição[0044] Figure 8 illustrates a cross section of an example embodiment of an axial flow motor 802 which is configured with components like those shown in Figures 5 and 6 and which is integrated with a washing machine load 804 according to some aspects of this description. As shown, a stator segment 208 of motor 802 can be secured to a housing 806 containing a washing machine bowl 808 by means of a fastener 510 and one or more fasteners 512, and the washing machine bowl 808 may be coupled in rotational mode to housing 806 by means of bearing elements 810. A rotor 504 of motor 802 can directly drive the tub of washing machine 808 by means of a shaft 812 that can be extended and/or fixedly fixed. attached to the tub of the washing machine 808. With the illustrated configuration, continuous rotation at relatively high speed and low torque in "spin" mode can be achieved using the 208 stator segment and a collection of 502 magnets arranged in a dense magnet region 506 and one or more less dense magnet regions 508, as described above in connection with Figures 5 and 6. During this mode of rotation, due to the non-uniform distribution of the rotor and stator magnetic flux profiles around the axis that of rotor rotation, as rotor 504 rotates through a range of angles relative to segment stator 208 at a substantially constant speed, the periodicity of torque produced due to the interaction between the magnetic flux generated by the rotor and the stator is irregular. The reversing action required for the “wash” mode can be a relatively low speed, high torque operating mode, where torque can be supplied at specific angles. In this case, the interaction of the stator segment 208 with the dense magnet region 506 can provide the peak torque requirement. Examples of Appliance Implementations and Methods Pursuant to the Present Description

[0045] Os parágrafos a seguir (A1) a (A14) descrevem exemplos de aparelhos que podem ser implementados de acordo com a presente divulgação.[0045] The following paragraphs (A1) to (A14) describe examples of apparatus that can be implemented in accordance with the present disclosure.

[0046] (A1) um motor ou gerador pode compreender um rotor tendo um eixo de rotação e configurado para gerar um primeiro fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, e um estator configurado para gerar um segundo fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, em que pelo menos um do rotor ou do estator é configurado para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0046] (A1) A motor or generator may comprise a rotor having an axis of rotation and configured to generate a first magnetic flux parallel to the axis of rotation, and a stator configured to generate a second magnetic flux parallel to the axis of rotation, in that at least one of the rotor or stator is configured to generate a magnetic flux profile that is unevenly distributed about the axis of rotation.

[0047] (A2) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito no parágrafo (A1), e o rotor pode ser adicionalmente configurado para gerar um primeiro perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0047] (A2) a motor or generator can be configured as described in paragraph (A1), and the rotor can be further configured to generate a first magnetic flux profile that is non-uniformly distributed about the axis of rotation.

[0048] (A3) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito no parágrafo (A2), e o rotor pode adicionalmente compreender um ou mais segmentos de magneto distribuídos de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0048] (A3) a motor or generator may be configured as described in paragraph (A2), and the rotor may additionally comprise one or more magnet segments non-uniformly distributed about the axis of rotation.

[0049] (A4) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito no parágrafo (A3), e cada um dos um ou mais segmentos de magneto pode adicionalmente ter uma respectiva localização de superfície na qual o primeiro fluxo magnético tem uma densidade mínima, e as respectivas localizações de superfície podem ser distribuídas de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0049] (A4) a motor or generator may be configured as described in paragraph (A3), and each of the one or more magnet segments may additionally have a respective surface location on which the first magnetic flux has a minimum density, and the respective surface locations may be unevenly distributed about the axis of rotation.

[0050] (A5) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito em qualquer um dos parágrafos (A2) até (A4), e o rotor pode ser adicionalmente configurado de modo que, na medida em que o rotor gira através de uma faixa de ângulos com relação ao estator em uma velocidade substancialmente constante, uma periodicidade de torque produzida em virtude da interação do primeiro fluxo magnético e do segundo fluxo magnético é irregular.[0050] (A5) A motor or generator may be configured as described in any one of paragraphs (A2) through (A4), and the rotor may be additionally configured so that as the rotor rotates through a range of angles with respect to the stator at a substantially constant velocity, a periodicity of torque produced by virtue of the interaction of the first magnetic flux and the second magnetic flux is irregular.

[0051] (A6) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito em qualquer um dos parágrafos (A2) até (A5), e o estator pode ser adicionalmente configurado para gerar um segundo perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0051] (A6) A motor or generator can be configured as described in any one of paragraphs (A2) through (A5), and the stator can be further configured to generate a second magnetic flux profile that is non-uniformly distributed about the axis of rotation.

[0052] (A7) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito no parágrafo (A1), e o estator pode ser adicionalmente configurado para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0052] (A7) a motor or generator can be configured as described in paragraph (A1), and the stator can be further configured to generate a magnetic flux profile that is non-uniformly distributed about the axis of rotation.

[0053] (A8) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito em qualquer um dos parágrafos (A2) até (A7), e o estator pode adicionalmente compreender um ou mais segmentos de placa de circuito impresso distribuídos de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0053] (A8) a motor or generator may be configured as described in any one of paragraphs (A2) through (A7), and the stator may additionally comprise one or more printed circuit board segments non-uniformly distributed over the axis of rotation.

[0054] (A9) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito em qualquer um dos parágrafos (A2) até (A8), e o estator pode adicionalmente compreender traços condutivos arranjados em pelo menos uma camada dielétrica para gerar o segundo fluxo magnético quando energizado com corrente.[0054] (A9) a motor or generator may be configured as described in any one of paragraphs (A2) to (A8), and the stator may additionally comprise conductive traces arranged in at least one dielectric layer to generate the second magnetic flux when energized with current.

[0055] (A10) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito em qualquer um dos parágrafos (A2) até (A9), e o estator pode ser adicionalmente configurado de modo que, em qualquer tempo determinado quando os traços condutivos são energizados com corrente, uma ou mais localizações de densidade máxima do segundo fluxo magnético são distribuídas de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0055] (A10) a motor or generator can be configured as described in any of paragraphs (A2) through (A9), and the stator can be additionally configured so that at any given time when the conductive traces are energized with current, one or more locations of maximum density of the second magnetic flux are non-uniformly distributed about the axis of rotation.

[0056] (A11) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito no parágrafo (A9) ou parágrafo (A10), os traços condutivos são arranjados na pelo menos uma camada dielétrica e acoplados a uma fonte de força para gerar três fases do segundo fluxo magnético que correspondem a três fases de emissão de corrente pela fonte de força.[0056] (A11) a motor or generator can be configured as described in paragraph (A9) or paragraph (A10), the conductive traces are arranged in the at least one dielectric layer and coupled to a power source to generate three phases of the second magnetic flux corresponding to three phases of current emission by the power source.

[0057] (A12) um motor ou gerador pode ser configurado como descrito em qualquer um dos parágrafos (A1) até (A11), e o estator pode ser adicionalmente configurado de modo que, na medida em que o rotor gira através de uma faixa de ângulos com relação ao estator a uma velocidade constante, uma periodicidade de torque produzida em virtude de interação do primeiro fluxo magnético e do segundo fluxo magnético é irregular.[0057] (A12) a motor or generator may be configured as described in any one of paragraphs (A1) through (A11), and the stator may be additionally configured so that as the rotor rotates through a range of angles with respect to the stator at a constant speed, a periodicity of torque produced by virtue of the interaction of the first magnetic flux and the second magnetic flux is irregular.

[0058] (A13) um rotor para uso em um motor ou gerador pode compreender uma estrutura de suporte, e um ou mais segmentos de magneto que são suportados pela estrutura de suporte e que gera um primeiro fluxo magnético paralelo a um eixo de rotação sobre o qual a estrutura de suporte gira quando montada com um estator que gera um segundo fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, em que os um ou mais segmentos de magneto são configurados e arranjados para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0058] (A13) A rotor for use in a motor or generator may comprise a support structure, and one or more magnet segments that are supported by the support structure and which generates a first magnetic flux parallel to an axis of rotation about which the support structure rotates when mounted with a stator that generates a second magnetic flux parallel to the axis of rotation, wherein the one or more magnet segments are configured and arranged to generate a magnetic flux profile that is non-distributed. uniform about the axis of rotation.

[0059] (A14) um rotor pode ser configurado como descrito no parágrafo A13, e os um ou mais segmentos de magneto podem adicionalmente incluir pelo menos um primeiro segmento de magneto e um segundo segmento de magneto afastado a partir do primeiro segmento de magneto, e o primeiro segmento de magneto pode incluir um número maior de magnetos adjacentes do que o segundo segmento de magneto.[0059] (A14) a rotor may be configured as described in paragraph A13, and the one or more magnet segments may further include at least a first magnet segment and a second magnet segment spaced apart from the first magnet segment, and the first magnet segment may include a greater number of adjacent magnets than the second magnet segment.

[0060] Os parágrafos a seguir (M1) a (M5) descrevem exemplos de métodos que podem ser implementados de acordo com a presente descrição.[0060] The following paragraphs (M1) to (M5) describe examples of methods that can be implemented according to the present description.

[0061] (M1) Um método pode compreender arranjar um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético de um estator não uniformemente sobre um eixo de rotação de um rotor de um motor ou gerador de fluxo axial.[0061] (M1) A method may comprise arranging one or more magnetic flux producing windings of a stator non-uniformly about an axis of rotation of a rotor of a motor or axial flux generator.

[0062] (M2) Um método pode ser realizado como descrito no parágrafo (M1), em que arranjar os um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético adicionalmente compreende arranjar um ou mais segmentos de placa de circuito impresso incluindo os enrolamentos não uniformemente sobre o eixo de rotação.[0062] (M2) A method may be performed as described in paragraph (M1), wherein arranging the one or more magnetic flux producing windings further comprises arranging one or more printed circuit board segments including the windings non-uniformly over the axis of rotation.

[0063] (M3) Um método pode ser realizado como descrito no parágrafo (M1) ou parágrafo (M2), em que arranjar os um ou mais segmentos de placa de circuito impresso pode adicionalmente compreender arranjar os um ou mais segmentos de placa de circuito impresso de modo que, em qualquer tempo determinado quando os enrolamentos são energizados com corrente, uma ou mais localizações de densidade máxima do segundo fluxo magnético são distribuídas de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.[0063] (M3) A method may be performed as described in paragraph (M1) or paragraph (M2), wherein arranging the one or more printed circuit board segments may further comprise arranging the one or more circuit board segments printed so that, at any given time when the windings are energized with current, one or more locations of maximum density of the second magnetic flux are unevenly distributed about the axis of rotation.

[0064] (M4) Um método pode ser realizado como descrito em qualquer um dos parágrafos (M1) até (M3), em que o rotor pode compreender magnetos arranjados não uniformemente sobre o eixo de rotação.[0064] (M4) A method may be carried out as described in any one of paragraphs (M1) to (M3), wherein the rotor may comprise magnets non-uniformly arranged about the axis of rotation.

[0065] (M5) Um método pode ser realizado como descrito em qualquer um dos parágrafos (M1) até (M4), em que arranjar os um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético pode adicionalmente compreender arranjar os um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético de modo que, na medida em que o rotor gira através de uma faixa de ângulos com relação ao estator a uma velocidade constante, uma periodicidade de torque produzida em virtude de interação de fluxo magnético gerado pelo rotor e o estator é irregular.[0065] (M5) A method may be performed as described in any one of paragraphs (M1) to (M4), wherein arranging the one or more magnetic flux producing windings may further comprise arranging the one or more producing windings of magnetic flux such that, as the rotor rotates through a range of angles with respect to the stator at a constant speed, a periodicity of torque produced by virtue of the interaction of magnetic flux generated by the rotor and the stator is irregular.

[0066] Tendo assim descrito vários aspectos de pelo menos uma modalidade, deve ser apreciado que várias alterações, modificações e melhorias ocorrerão prontamente para aqueles versados na técnica. Tais alterações, modificações e melhorias se destinam a fazer parte desta descrição e devem estar dentro do espírito e escopo da descrição. Consequentemente, a descrição anterior e os desenhos são apenas a título de exemplo.[0066] Having thus described various aspects of at least one modality, it should be appreciated that various changes, modifications and improvements will readily occur to those skilled in the art. Such changes, modifications and improvements are intended to form a part of this description and must be within the spirit and scope of the description. Therefore, the foregoing description and drawings are by way of example only.

[0067] Vários aspectos da presente descrição podem ser usados sozinhos, em combinação ou em uma variedade de arranjos não especificamente discutidos nas modalidades descritas acima e, portanto, não estão limitados neste pedido aos detalhes e arranjo dos componentes estabelecidos na descrição anterior ou ilustrada nos desenhos. Por exemplo, os aspectos descritos em uma modalidade podem ser combinados de qualquer maneira com os aspectos descritos em outras modalidades.[0067] Various aspects of the present description may be used alone, in combination, or in a variety of arrangements not specifically discussed in the embodiments described above and, therefore, are not limited in this application to the details and arrangement of components set forth in the foregoing description or illustrated in the drawings. For example, features described in one embodiment can be combined in any way with features described in other embodiments.

[0068] Além disso, os aspectos descritos podem ser incorporados como um método, do qual um exemplo foi proporcionado. Os atos realizados como parte do método podem ser ordenados de qualquer forma adequada. Por conseguinte, as modalidades podem ser construídas nas quais os atos são realizados em uma ordem diferente da ilustrada, o que pode incluir a execução de alguns atos simultaneamente, embora mostrado como atos sequenciais em modalidades ilustrativas.[0068] Furthermore, the aspects described can be incorporated as a method, of which an example has been provided. The acts performed as part of the method may be ordered in any suitable way. Therefore, modalities can be constructed in which the acts are performed in a different order than illustrated, which may include performing some acts simultaneously, although shown as sequential acts in illustrative modalities.

[0069] O uso de termos ordinais, como "primeiro", "segundo", "terceiro", etc., nas reivindicações para modificar um elemento de reivindicação não conota por si só qualquer prioridade, precedência ou ordem de um elemento de reivindicação sobre outro ou a ordem temporal em que os atos de um método são realizados, mas são usados apenas como rótulos para distinguir um elemento reivindicado com um determinado nome de outro elemento com o mesmo nome (mas para uso do termo ordinal) para distinguir os elementos de reivindicação.[0069] The use of ordinal terms such as "first", "second", "third", etc., in claims to modify a claim element does not by itself connote any priority, precedence or order of a claim element over another or the temporal order in which the acts of a method are performed, but are used only as labels to distinguish a claimed element with a given name from another element with the same name (but to use the term ordinal) to distinguish the elements of claim.

[0070] Além disso, a fraseologia e a terminologia usadas neste documento são usadas para fins de descrição e não devem ser consideradas como limitantes. O uso de "incluindo", "compreendendo" ou "tendo", "contendo", "envolvendo" e variações dos mesmos neste documento, destina-se a abranger os itens listados a seguir e seus equivalentes, bem como itens adicionais.[0070] In addition, the phraseology and terminology used in this document are used for descriptive purposes and should not be considered limiting. The use of "including", "comprising" or "having", "containing", "involving" and variations thereof in this document is intended to cover the items listed below and their equivalents, as well as additional items.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES 1. Motor ou gerador, caracterizado pelo fato de que compreende: um rotor tendo um eixo de rotação e configurado para gerar um primeiro fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação; e um estator configurado para gerar um segundo fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação; em que pelo menos um do rotor ou do estator é configurado para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.1. Motor or generator, characterized in that it comprises: a rotor having an axis of rotation and configured to generate a first magnetic flux parallel to the axis of rotation; and a stator configured to generate a second magnetic flux parallel to the axis of rotation; wherein at least one of the rotor or stator is configured to generate a magnetic flux profile that is unevenly distributed about the axis of rotation. 2. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rotor é configurado para gerar um primeiro perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.2. Motor or generator, according to claim 1, characterized in that the rotor is configured to generate a first magnetic flux profile that is non-uniformly distributed over the axis of rotation. 3. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o rotor compreende um ou mais segmentos de magneto distribuídos de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.3. Motor or generator, according to claim 2, characterized in that the rotor comprises one or more magnet segments non-uniformly distributed over the axis of rotation. 4. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada um dos um ou mais segmentos de magneto tem a respectiva localização de superfície na qual o primeiro fluxo magnético tem uma densidade mínima, e as respectivas localizações de superfície são distribuídas de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.4. Motor or generator, according to claim 3, characterized in that each of the one or more magnet segments has its respective surface location in which the first magnetic flux has a minimum density, and the respective surface locations they are unevenly distributed over the axis of rotation. 5. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o rotor é configurado de modo que, na medida em que o rotor gira através de uma faixa de ângulos com relação ao estator a uma velocidade substancialmente constante, uma periodicidade de torque produzida em virtude de interação do primeiro fluxo magnético e do segundo fluxo magnético é irregular.5. Motor or generator according to claim 2, characterized in that the rotor is configured so that, as the rotor rotates through a range of angles with respect to the stator at a substantially constant speed, a torque periodicity produced due to the interaction of the first magnetic flux and the second magnetic flux is irregular. 6. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o estator é configurado para gerar um segundo perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.6. Motor or generator, according to claim 2, characterized in that the stator is configured to generate a second magnetic flux profile that is non-uniformly distributed over the axis of rotation. 7. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estator é configurado para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.7. Motor or generator, according to claim 1, characterized in that the stator is configured to generate a magnetic flux profile that is non-uniformly distributed over the axis of rotation. 8. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o estator compreende um ou mais segmentos de placa de circuito impresso distribuídos de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.8. Motor or generator, according to claim 7, characterized in that the stator comprises one or more printed circuit board segments non-uniformly distributed over the axis of rotation. 9. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estator compreende traços condutivos arranjados em pelo menos uma camada dielétrica para gerar o segundo fluxo magnético quando energizado com corrente.9. Motor or generator, according to claim 1, characterized in that the stator comprises conductive traces arranged in at least one dielectric layer to generate the second magnetic flux when energized with current. 10. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o estator é configurado de modo que, em qualquer tempo determinado quando os traços condutivos são energizados com corrente, uma ou mais localizações de densidade máxima do segundo fluxo magnético são distribuídas de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.10. Motor or generator, according to claim 9, characterized in that the stator is configured so that, at any given time when the conductive traces are energized with current, one or more locations of maximum density of the second magnetic flux they are unevenly distributed over the axis of rotation. 11. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os traços condutivos são arranjados na pelo menos uma camada dielétrica e acoplados a uma fonte de força para gerar três fases do segundo fluxo magnético que correspondem a três fases de emissão de corrente pela fonte de força.11. Motor or generator, according to claim 10, characterized in that the conductive traces are arranged in the at least one dielectric layer and coupled to a power source to generate three phases of the second magnetic flux that correspond to three phases of emission of current by the power source. 12. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o estator compreende um ou mais segmentos de placa de circuito impresso distribuídos de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.12. Motor or generator, according to claim 10, characterized in that the stator comprises one or more printed circuit board segments non-uniformly distributed over the axis of rotation. 13. Motor ou gerador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do rotor ou do estator é configurado de modo que, na medida em que o rotor gira através de uma faixa de ângulos com relação ao estator a uma velocidade constante, uma periodicidade de torque produzida em virtude de interação do primeiro fluxo magnético e do segundo fluxo magnético é irregular.13. Motor or generator according to claim 1, characterized in that at least one of the rotor or stator is configured so that, as the rotor rotates through a range of angles with respect to the stator, the a constant speed, a periodicity of torque produced by virtue of the interaction of the first magnetic flux and the second magnetic flux is irregular. 14. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: arranjar um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético de um estator não uniformemente sobre um eixo de rotação de um rotor de um motor ou gerador de fluxo axial.14. Method, characterized in that it comprises: arranging one or more windings producing magnetic flux of a stator non-uniformly about an axis of rotation of a rotor of a motor or axial flux generator. 15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que arranjar os um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético compreende: arranjar um ou mais segmentos de placa de circuito impresso incluindo os enrolamentos não uniformemente sobre o eixo de rotação.15. Method according to claim 14, characterized in that arranging the one or more magnetic flux producing windings comprises: arranging one or more printed circuit board segments including the windings non-uniformly about the axis of rotation. 16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o rotor compreende magnetos arranjados não uniformemente sobre o eixo de rotação.16. Method according to claim 15, characterized in that the rotor comprises magnets arranged non-uniformly on the axis of rotation. 17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que arranjar os um ou mais segmentos de placa de circuito impresso adicionalmente compreende: arranjar os um ou mais segmentos de placa de circuito impresso de modo que, em qualquer tempo determinado quando os enrolamentos são energizados com corrente, uma ou mais localizações de densidade máxima do segundo fluxo magnético são distribuídas de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.17. Method according to claim 15, characterized in that arranging the one or more printed circuit board segments further comprises: arranging the one or more printed circuit board segments so that at any given time when the windings are energized with current, one or more locations of maximum density of the second magnetic flux are unevenly distributed about the axis of rotation. 18. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que arranjar os um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético compreende: arranjar os um ou mais enrolamentos de produção de fluxo magnético de modo que, na medida em que o rotor gira através de uma faixa de ângulos com relação ao estator a uma velocidade constante, uma periodicidade de torque produzida em virtude de interação de fluxo magnético gerado pelo rotor e o estator é irregular.18. Method according to claim 14, characterized in that arranging the one or more magnetic flux producing windings comprises: arranging the one or more magnetic flux producing windings so that, as the rotor it rotates through a range of angles with respect to the stator at a constant speed, a periodicity of torque produced by virtue of the interaction of magnetic flux generated by the rotor and the stator is irregular. 19. Rotor para uso em um motor ou gerador, caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura de suporte; e um ou mais segmentos de magneto que são suportados pela estrutura de suporte e que gera um primeiro fluxo magnético paralelo a um eixo de rotação sobre o qual a estrutura de suporte gira quando montada com um estator que gera um segundo fluxo magnético paralelo ao eixo de rotação, em que os um ou mais segmentos de magneto são configurados e arranjados para gerar um perfil de fluxo magnético que é distribuído de modo não uniforme sobre o eixo de rotação.19. Rotor for use in an engine or generator, characterized in that it comprises: a support structure; and one or more magnet segments which are supported by the support structure and which generate a first magnetic flux parallel to an axis of rotation about which the support structure rotates when mounted with a stator which generates a second magnetic flux parallel to the axis of rotation. rotation, wherein the one or more magnet segments are configured and arranged to generate a magnetic flux profile that is non-uniformly distributed about the axis of rotation. 20. Rotor, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que os um ou mais segmentos de magneto incluem pelo menos um primeiro segmento de magneto e um segundo segmento de magneto afastado a partir do primeiro segmento de magneto, o primeiro segmento de magneto incluindo um número maior de magnetos adjacentes do que o segundo segmento de magneto.20. The rotor of claim 19, wherein the one or more magnet segments include at least a first magnet segment and a second magnet segment spaced apart from the first magnet segment, the first magnet segment. magnet including a greater number of adjacent magnets than the second magnet segment.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10340760B2 (en) 2017-01-11 2019-07-02 Infinitum Electric Inc. System and apparatus for segmented axial field rotary energy device
WO2019190959A1 (en) 2018-03-26 2019-10-03 Infinitum Electric Inc. System and apparatus for axial field rotary energy device
US11283319B2 (en) 2019-11-11 2022-03-22 Infinitum Electric, Inc. Axial field rotary energy device with PCB stator having interleaved PCBS
US20210218304A1 (en) 2020-01-14 2021-07-15 Infinitum Electric, Inc. Axial field rotary energy device having pcb stator and variable frequency drive
US11482908B1 (en) 2021-04-12 2022-10-25 Infinitum Electric, Inc. System, method and apparatus for direct liquid-cooled axial flux electric machine with PCB stator

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54103259A (en) * 1978-01-31 1979-08-14 Tokyo Electric Co Ltd Dust compressing apparatus for electric cleaner
AUPM827094A0 (en) * 1994-09-20 1994-10-13 Queensland Railways Open stator axial flux electric motor
GB0007743D0 (en) * 2000-03-31 2000-05-17 Kelsey Hayes Co Actuator
WO2004073365A2 (en) 2003-02-07 2004-08-26 Core Innovation, Llc Conductor optimized axial field rotary energy device
EP1670125A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-14 Deutsche Thomson-Brandt Gmbh Electric motor
JP2008259399A (en) * 2007-03-15 2008-10-23 Honda Motor Co Ltd Stator for rotary electric machine equipped with toroidal winding structure
US10038349B2 (en) * 2008-08-15 2018-07-31 Millennial Research Corporation Multi-phase modular coil element for electric motor and generator
DE102010062271A1 (en) * 2010-12-01 2012-06-21 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Household appliance i.e. washing machine, has electric drive motor for driving movable component, and stator winding formed by planar strip conductors, where planar carrier i.e. thin film, on which strip conductors are attached, are printed
US9531236B2 (en) * 2011-06-02 2016-12-27 Calnetix Technologies, Llc Arrangement of axial and radial electromagnetic actuators
CN103138442B (en) * 2011-11-25 2016-04-13 丹佛斯(天津)有限公司 The rotor of interior permanent magnet machines and use its interior permanent magnet machines
US8736133B1 (en) * 2013-03-14 2014-05-27 Boulder Wind Power, Inc. Methods and apparatus for overlapping windings
GB2525582B (en) * 2014-02-26 2018-06-27 Yasa Ltd Asymmetric machines
CN104659996A (en) * 2014-11-14 2015-05-27 江西理工大学 Magnetic leakage type mechanical variable flux permanent magnet synchronous motor
CN104600950B (en) * 2015-01-27 2017-02-22 中国电子科技集团公司第二十一研究所 Radial flux hybrid stepping motor
CN106130291A (en) * 2015-05-08 2016-11-16 德昌电机(深圳)有限公司 Blower fan and single-phase external rotor brushless electric machine thereof
US11121614B2 (en) 2017-06-05 2021-09-14 E-Circuit Motors, Inc. Pre-warped rotors for control of magnet-stator gap in axial flux machines
US10170953B2 (en) 2015-10-02 2019-01-01 E-Circuit Motors, Inc. Planar composite structures and assemblies for axial flux motors and generators
US9673688B2 (en) 2015-10-02 2017-06-06 E-Circuit Motors, Inc. Apparatus and method for forming a magnet assembly
US9800109B2 (en) 2015-10-02 2017-10-24 E-Circuit Motors, Inc. Structures and methods for controlling losses in printed circuit boards
US9673684B2 (en) 2015-10-02 2017-06-06 E-Circuit Motors, Inc. Structures and methods for thermal management in printed circuit board stators
JP6547006B2 (en) * 2015-11-24 2019-07-17 株式会社日立産機システム Axial gap type rotating electrical machine and stator for rotating electrical machine
US10530209B2 (en) * 2016-10-28 2020-01-07 Waymo Llc Devices and methods for driving a rotary platform
US10340760B2 (en) * 2017-01-11 2019-07-02 Infinitum Electric Inc. System and apparatus for segmented axial field rotary energy device

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