DE112019003519T5

DE112019003519T5 - System und vorrichtung für eine axialfeldrotationsenergievorrichtung

Info

Publication number: DE112019003519T5
Application number: DE112019003519.3T
Authority: DE
Inventors: Bernhard L. Schuler; Rich Lee; Jorgen Rasmussen
Original assignee: Infinitum Electric Inc
Current assignee: Infinitum Electric Inc
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2021-06-17
Also published as: WO2020014299A1; CN112425034B; GB202020608D0; KR102691187B1; GB202217718D0; KR102691185B1; KR20240122577A; GB2613701A; KR20240122576A; GB2592738B; KR20210031688A; GB202303485D0; GB2613735A; GB2592738A; GB2613735B; KR20230112740A; CN112425034A

Abstract

Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung kann ein Gehäuse enthalten, das eine Achse besitzt. Eine Statoranordnung ist am Gehäuse montiert und besitzt Statorplatten, die axial gestapelte und voneinander getrennte Platten sind. Jede Statorplatte enthält eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB), die jeweilige Spulen besitzt, die elektrisch leitend und in der jeweiligen PCB verbunden sind. Zusätzlich ist eine Rotoranordnung, die Rotoren enthält, im Gehäuse bei gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung drehbar montiert. Die Rotoren können mechanisch aneinandergekoppelt sein. Jeder Rotor kann Magneten enthalten, die eine Vorder- und eine Hinterkante besitzen. Die Hinterkante eines Magneten und die Vorderkante eines benachbarten Magneten können parallel zueinander sein, um einen gleichbleibenden Abstand in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse zwischen benachbarten Magneten zu definieren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung und insbesondere auf ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung für modulare Motoren und Generatoren, die einen oder mehrere Statoren mit gedruckten Leiterplatten (PCB-Statoren) besitzen.
Beschreibung des Stands der Technik
Herkömmliche bürstenlose Motoren mit axialem Luftspalt mit Statoren mit geschichteten Scheiben sind bekannt, z. B. US 5789841 . Dieses Patent offenbart eine Statorwicklung, die Drähte, die in einer Wellen- oder Schleifenkonfiguration verbunden sind, verwendet. Derartige Motoren sind relativ groß und schwer herzustellen. Axialfeldelektrovorrichtungen, die PCB-Statoren verwenden, sind auch bekannt, z. B. US 6411002 , US 7109625 und US 8823241 . Allerdings sind einige dieser Entwürfe kompliziert, relativ teuer und nicht modular. Somit sind Verbesserungen kostengünstiger Axialfeldrotationsenergievorrichtungen weiterhin von Interesse.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden Ausführungsformen eines Systems, eines Verfahrens und einer Vorrichtung für eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung offenbart. Zum Beispiel kann eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung ein Gehäuse enthalten, das eine Achse mit einer Axialrichtung besitzt. Eine Statoranordnung kann am Gehäuse montiert sein und mehrere Statorplatten umfassen, die axial gestapelte und voneinander getrennte Platten sind. Jede Statorplatte umfasst eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB), die jeweilige mehrere Spulen besitzt, die elektrisch leitend und in der jeweiligen PCB verbunden sind. Die jeweilige PCB kann derart konfiguriert sein, dass ein elektrischer Strom, der durch eine der jeweiligen mehreren Spulen fließt, gleichermaßen durch alle jeweiligen mehreren Spulen fließt, derart, dass jede Statorplatte aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht. Zusätzlich kann eine Rotoranordnung, die mehrere Rotoren enthält, im Gehäuse an gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung drehbar montiert sein. Die Rotoren können mechanisch aneinandergekoppelt sein. Jeder Rotor kann Magneten enthalten, die eine Vorder- und eine Hinterkante besitzen. Die Hinterkante eines Magneten und die Vorderkante eines benachbarten Magneten können parallel zueinander sein, um einen gleichbleibenden Abstand in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse zwischen benachbarten Magneten zu definieren.
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben und Vorteile dieser Ausführungsformen werden für einschlägige Fachleute in Anbetracht der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen deutlich werden.
Figurenliste
Damit die Weise, in der Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen erreicht werden, genauer verstanden werden kann, kann eine speziellere Beschreibung davon unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, vorgenommen werden. Allerdings veranschaulichen die Zeichnungen lediglich einige Ausführungsformen und sollen deshalb nicht als den Umfang einschränkend betrachtet werden, da weitere gleich wirksame Ausführungsformen vorliegen können.

1 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Axi alfel drotati onsenergi evorri chtung.
2 ist eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung von 1, die entlang der Linie 2-2 von 1 genommen wurde.
3 ist eine isometrische Explosionszeichnung einer Ausführungsform der Vorrichtung von 1 und 2.
4 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Einphasenstators, der eine gedruckte Leiterplatte (PCB) besitzt.
5 ist eine vergrößerte isometrische Ansicht einer Ausführungsform lediglich der Spulenschichten eines Stators.
6A ist eine vergrößerte isometrische Explosionszeichnung einer weiteren Ausführungsform lediglich der Spulenschichten eines Stators.
6B ist eine vergrößerte isometrische Ansicht eines Abschnitts des Stators, der in 5 gezeigt ist.
6C ist eine vergrößerte isometrische Explosionszeichnung eines Abschnitts des Stators, der in 5 gezeigt ist.
6D ist eine vergrößerte isometrische Ansicht eines Abschnitts des Stators, der in 5 gezeigt ist.
7 ist eine schematische Teilexplosionsseitenansicht einer Ausführungsform der Bahnen in den Schichten eines Stators.
8 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Mehrphasenstators, der eine PCB besitzt.
9 ist eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der obersten Spulenschicht eines Stators und von Magneten der vertikal benachbarten Rotoren.
10 ist eine vereinfachte Draufsicht einer Ausführungsform einer weiteren Ausführungsform einer Axialfeldrotationsenergievorrichtung.
11 ist eine vereinfachte seitliche Schnittansicht der Vorrichtung von 10.
12 ist eine vereinfachte isometrische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung von 10 und 11.
13 ist eine vereinfachte Draufsicht einer Ausführungsform eines segmentierten Stators.
14 ist eine vereinfachte Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines segmentierten Stators.
15 ist eine vereinfachte Draufsicht einer Ausführungsform von Bahnen für eine PCB.
16 ist eine vereinfachte isometrische Ansicht der Ausführungsform von 15.
17 ist eine schematische isometrische Explosionszeichnung einer Ausführungsform von Bahnschichten der PCB von 15 und 16.
18 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Moduls.
19 ist eine seitliche Schnittansicht des Moduls von 18, die entlang der Linie 19-19 von 18 genommen wurde.
20A ist eine isometrische Explosionszeichnung einer Ausführungsform des Moduls von 18 und 19.
20B-20H sind isometrische und seitliche Schnittansichten von Ausführungsformen des Moduls von 20A.
21 ist eine isometrische Explosionszeichnung einer weiteren Ausführungsform eines Moduls.
22 ist eine isometrische montierte Ansicht einer Ausführungsform des Moduls von 21.
23 und 24 sind isometrische Ansichten einer Ausführungsform von aufeinandergestapelten Modulen mit offenen bzw. geschlossenen Verriegelungen.
25 ist eine Innensicht von oben einer Ausführungsform eines Moduls.
26 ist eine isometrische Explosionszeichnung einer Ausführungsform eines Körpers für Module.
27 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines PCB-Stators für eine Axi alfel drotati onsenergi evorri chtung.
28 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts einer Ausführungsform des PCB-Stators von 27.
29 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines Stators, der angefügte Sensoren enthält.
30 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines Stators, der eingebettete Sensoren enthält.
31 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Anordnung für Statorsegmente.
32 ist eine entgegengesetzte isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Anordnung für Statorsegmente.
33 ist eine isometrische Explosionszeichnung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung.
34 ist ein axiale Schnittansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung von 33.
35 ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Statorplatte.
36 ist eine Explosionszeichnung von oben noch einer weiteren Ausführungsform einer Statorplatte.
37 ist eine vergrößerte Teildraufsicht noch einer weiteren Ausführungsform einer Statorplatte.
38 ist eine vergrößerte Teildraufsicht einer alternativen Ausführungsform einer Statorplatte.
39 ist eine seitliche Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Axi alfel drotati onsenergi evorri chtung.
40 ist eine Frontansicht der Vorrichtung von 39.
41 ist eine Frontansicht der Vorrichtung von 39, die entlang der Linie 41-41 genommen wurde, wobei ein Teil des Gehäuses und der Statoranordnung entfernt wurde.
42 ist eine Halbschnittseitenansicht einer Ausführungsform einer Rotoranordnung.
43 ist eine isometrische Ansicht der Rotoranordnung von 42.
44 ist eine Frontansicht der Vorrichtung von 39, die entlang der Linie 44-44 genommen wurde, wobei ein Teil des Gehäuses und ein Abschnitt der Rotoranordnung entfernt wurde.
45 ist eine isometrische Ansicht der Vorrichtung von 44.
46 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Rotornabe.

Die Verwendung derselben Bezugssymbole in verschieden Zeichnungen gibt ähnliche oder identische Elemente an.
GENAUE BESCHREIBUNG
1-3 stellen verschiedene Ansichten einer Ausführungsform einer Vorrichtung 31 dar, die eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung (AFRED) umfasst. Abhängig von der Anwendung kann die Vorrichtung 31 einen Motor, der elektrische Energie zu mechanischer Leistung umwandelt, oder einen Generator, der mechanische Leistung zu elektrischer Energie umwandelt, umfassen.
PLATTEN
Ausführungsformen der Vorrichtung 31 können mindestens einen Rotor 33 enthalten, der eine Drehachse 35 und einen Magneten (d. h. mindestens einen Magneten 37) umfasst. Mehrere Magneten 37 sind in der Ausführungsform von 3 gezeigt. Jeder Magnet 37 kann mindestens einen Magnetpol enthalten. Die Magneten 37 können verschiedene Formen wie z. B. trapezförmig, konisch usw. umfassen.
Die Vorrichtung 31 kann auch einen Stator 41 enthalten, der mit dem Rotor 33 koaxial ist. Der Rotor 33 kann an eine Welle 43 und an weitere Hardware wie z. B. folgende Elemente gekoppelt sein: eine Montageplatte und/oder ein Verbindungselement und/oder eine Unterlegscheibe und/oder ein Lager und/oder einen Abstandshalter und/oder ein Ausrichtelement. Ausführungsformen des Stators 41 können eine einzelne einheitliche Platte wie z. B. die gedruckte Leiterplatte (PCB) 45, die in 4 gezeigt ist, enthalten. Die PCB 45 kann mindestens eine PCB-Schicht 47 enthalten. Zum Beispiel enthalten bestimmte Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, zwölf PCB-Schichten 47. Die PCB-Schichten 47 können parallel und in der Axialrichtung beabstandet sein. Jede PCB-Schicht 47 kann mindestens eine Leiterbahn 49 enthalten. Jede Bahn 49 ist ein einzelnes leitendes Merkmal, das auf einer gegebenen PCB-Schicht 47 gebildet ist. Zum Beispiel sind in 4 acht Bahnen 49 gezeigt. Die Bahnen 49 können in einem gewünschten Muster konfiguriert sein, wie z. B. die Spulen, die in 4 veranschaulicht sind.
4 stellt eine Ausführungsform einer PCB-Schicht 47 in einer zwölfschichtigen PCB 45 dar. Die weiteren elf PCB-Schichten sind ähnlich, wobei Differenzen unten in Bezug auf nachfolgende Figuren beschrieben werden. In der veranschaulichten PCB-Schicht 47 enthält jede Bahn 49 (die eine einzelne Spule bildet) einen ersten Anschluss 51 bei der Außenkante der Spule und einen zweiten Anschluss 53 im Zentrum der Spule. Bahnen 49 sind mit weiteren Bahnen 49 unter Verwendung von Durchkontaktierungen 55 verbunden. Ein erster Satz Durchkontaktierungen 55 ist an den ersten Anschluss 51 bei der Außenkante jeder Spule angrenzend angeordnet und ein zweiter Satz Durchkontaktierungen 55 ist an den zweiten Anschluss im Zentrum jeder Spule angrenzend angeordnet. In dieser Ausführungsform sind Bahnen 49 in der veranschaulichten PCB-Schicht 47 mit einer benachbarten Bahn 49 in dieser veranschaulichten PCB-Schicht 47 nicht direkt verbunden, sondern sind stattdessen jeweils mit einer entsprechenden Bahn 49 in einer weiteren PCB-Schicht 47 direkt verbunden, wie in Bezug auf 5 und 6A-6D genauer erläutert wird.
In dieser Ausführungsform ist jede Bahn 49 von ihrem ersten Anschluss 51 zu ihrem zweiten Anschluss 53 kontinuierlich und ununterbrochen und Verbindungen zu einer derartigen Bahn 49 werden lediglich zum ersten und zum zweiten Anschluss 51, 53 hergestellt. Jede Bahn 49 enthält keine weiteren Anschlüsse für elektrische Verbindungen. Mit anderen Worten kann jede Bahn 49 mit keinen weiteren elektrischen Verbindungen einschließlich keiner zusätzlichen Durchkontaktierungen 55 zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 51, 53 nahtlos kontinuierlich sein. Außerdem ist in 4 gezeigt, dass die Breite einer gegebenen Bahn 49 ungleichförmig sein kann. Zum Beispiel kann die Breite 171, die einer äußeren Bahnecke entspricht, breiter als die Breite 173, die einer inneren Bahnecke entspricht, sein. Die Lücke 175 zwischen benachbarten konzentrischen Bahnabschnitten, die eine einzelne Spule bilden, kann gleich oder verschieden von der Lücke 177 zwischen benachbarten Bahnen (d. h. separaten Spulen) sein. In einigen Ausführungsformen kann eine gegebene Bahn eine Außenbreite, die einem Außendurchmesser der PCB benachbart ist und in einer Ebene, die senkrecht zur Achse 35 ist, liegt, und eine Innenbreite, die einem Innendurchmesser der PCB benachbart ist und in der Ebene liegt, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Außenbreite größer als die Innenbreite sein. In einigen Ausführungsformen kann eine gegebene Bahn gegenüberliegende Innen- und Außenkanten umfassen, die nicht parallel zueinander sind.
5 stellt eine Ausführungsform einer zwölfschichtigen PCB 45, die die PCB-Schicht 47, die in 4 gezeigt ist, umfasst, dar. Sämtliche der zwölf PCB-Schichten 47 sind eng beabstandet und bilden ein „Sandwich“ von PCB-Schichten 47, die als 47.1-12 gekennzeichnet sind. In der obersten PCB-Schicht 47.1 ist eine erste Bahn 49.11 (die hier auch als „Spule 49.11“ beschrieben ist) gezeigt, deren erster Anschluss 51.1 an einen externen Anschluss 61 für die Vorrichtung 31 gekoppelt ist. In der untersten PCB-Schicht 47.12 ist eine Bahn 49.128 gezeigt, deren erster Anschluss 51.12 an einen externen Anschluss 63 für die Vorrichtung 31 gekoppelt ist. In dieser Ausführungsform sind acht Bahnen 49 (Spulen) in jeder von zwölf PCB-Schichten 47.1-12 vorhanden. Diese Bahnen sind (wie unten umfassender beschrieben wird) derart aneinandergekoppelt, dass Strom, der in den externen Anschluss 61 fließt, durch die sechsundneunzig Spulen fließt und dann aus dem externen Anschluss 63 fließt (oder umgekehrt in den externen Anschluss 63 und aus dem externen Anschluss 61 fließt). In dieser Ausführungsform ist lediglich eine Bahn 49 (z. B. die Spule 49.11) an den externen Anschluss 61 für die Vorrichtung 31 gekoppelt und ist lediglich eine Bahn 49 (z. B. die Spule 49.128) an den externen Anschluss 63 für die Vorrichtung 31 gekoppelt. Für einen Motor sind beide externen Anschlüsse 61, 63 Eingangsanschlüsse und für einen Generator sind beide externen Anschlüsse 61, 63 Ausgangsanschlüsse. Wie in dieser Ausführungsform ersichtlich ist, enthält jede PCB-Schicht mehrere Spulen, die komplanar und in Winkelrichtung und symmetrisch um die Achse voneinander beabstandet sind, und die Spulen in benachbarten PCB-Schichten sind in Bezug auf die Achse in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse aufeinander ausgerichtet, um symmetrische Stapel der Spulen in der Axialrichtung zu definieren.
6A ist eine Explosionszeichnung eines Abschnitts der zwölfschichtigen PCB 45, die in 5 gezeigt ist, die gekennzeichnet ist, um besser zu veranschaulichen, wie die Spulen durch Durchkontaktierungen 55, 59 aneinandergekoppelt sind, und um somit besser zu veranschaulichen, wie Strom in den externen Anschluss 61 fließt, durch die sechsundneunzig Spulen fließt und dann aus dem externen Anschluss 63 fließt. Es sei angenommen, dass dieser Eingangsstrom 81.1 in den externen Anschluss 61 fließt. Dieser Strom fließt „sich in einer Spirale bewegend“ um die Spule 49.11 (in der PCB-Schicht 47.1) als Strom 81.2 und 81.3 und erreicht den zweiten Anschluss 53 der Spule 49.11. Eine Durchkontaktierung 55.1 koppelt den zweiten Anschluss 53 der Spule 49.11 an den zweiten Anschluss der entsprechenden Spule 49.21 in der PCB-Schicht 47.2 direkt unter der Spule 49.11. Somit fließt der Strom als Strom 81.4 über die Durchkontaktierung 55.1 und fließt dann als Strom 81.5 sich in einer Spirale bewegend um die Spule 49.21, bis er den ersten Anschluss 51 für Spule 49.21 erreicht. Eine Durchkontaktierung 55.2 koppelt den ersten Anschluss 51 der Spule 49.21 an den ersten Anschluss der Spule 49.12 in der PCB-Schicht 47.1, die an die erste Spule 49.11 angrenzt. In dieser Ausführungsform sind die Bahnen 49 in der ersten PCB-Schicht 47.1 in Bezug auf die in der zweiten PCB-Schicht 47.2 im Allgemeinen umgekehrt (gespiegelt), derart, dass die Durchkontaktierung 55.1 mit beiden „Laschen“ am jeweiligen zweiten Anschluss 53 der Spulen 49.11 und 49.21 überlappt, und gleichermaßen derart, dass die Durchkontaktierung 55.2 mit beiden „Laschen“ am jeweiligen ersten Anschluss 51 der Spulen 49.12 und 49.21 überlappt, wie unten in Bezug auf nachfolgende Figuren genauer beschrieben wird. Somit fließt der Strom als Strom 82.1 über die Durchkontaktierung 55.2 zum ersten Anschluss 51 der Spule 49.12 in der PCB-Schicht 47.1.
Von diesem Anschluss fließt der Strom durch die Spulen 49.12 und 49.22 entsprechend dem, der für die Spulen 49.11 und 49.21 beschrieben wurde. Zum Beispiel fließt der Strom als Strom 82.2 und 82.3 um die Spule 49.21 (in der PCB-Schicht 47.1) zum zweiten Anschluss 53 der Spule 49.21, fließt als Strom 82.4 über die Durchkontaktierung 55.3 zum zweiten Anschluss 53 der Spule 49.22 und fließt dann als Strom 82.5 und 82.6 um die Spule 49.22, bis er den ersten Anschluss 51 für die Spule 49.22 erreicht. Wie zuvor koppelt eine Durchkontaktierung 55.4 den ersten Anschluss 51 der Spule 49.22 an den ersten Anschluss 51 der Spule 49.13 in der PCB-Schicht 47.1, die an die Spule 49.12 angrenzt. Diese Kopplungskonfiguration wird für alle verbleibenden Bahnen 49 in den oberen zwei PCB-Schichten 47.1, 47.2 repliziert und der Strom fließt durch diese verbleibenden Bahnen 49, bis er die letzte Spule 49.28 in der PCB-Schicht 47.2 erreicht. Der Strom wird nunmehr, nachdem er bereits durch alle sechzehn Spulen in den oberen zwei PCB-Schichten 47.1, 47.2 geflossen ist, zur nächsten PCB-Schicht 47.3 geleitet. Speziell koppelt eine Durchkontaktierung 59.1 den ersten Anschluss 51 der Spule 49.28 an den ersten Anschluss der Spule 49.31 in der PCB-Schicht 47.3, die direkt unter den Spulen 49.11 und 49.21 liegt. In dieser Ausführungsform ist lediglich eine derartige Durchkontaktierung 59, die eine Spule in der PCB-Schicht 47.2 an eine Spule in der PCB-Schicht 47.3 koppelt, vorhanden. Umgekehrt sind fünfzehn derartige Durchkontaktierungen 55, die die Spulen aneinanderkoppeln, in den PCB-Schichten 47.1, 47.2 vorhanden. In dieser Ausführungsform tritt eine derartige Kopplung lediglich am ersten und am zweiten Anschluss 51, 53 der Spulen auf.
Die Durchkontaktierungen 55 zwischen der dritten und der vierten PCB-Schicht 47.3, 47.4 sind identisch zu denen zwischen der ersten und der zweiten PCP-Schicht 47.1, 47.2, die oben beschrieben werden, konfiguriert und somit müssen die Durchkontaktierungskonfiguration und der entsprechende Stromfluss nicht wiederholt werden. Dies setzt sich nach unten durch das PCB-Schicht-„Sandwich“ fort, bis die unterste PCB-Schicht 47.12 (die hier nicht gezeigt ist) erreicht wird. Wie oben beschrieben ist, ist der erste Anschluss 51 für die Bahn (die Spule) 49.128 an den externen Anschluss 63 gekoppelt. Folglich fließt der Strom, der durch den externen Anschluss 61 nach innen fließt, durch externe Anschluss 63 nach außen, nachdem er durch alle sechsundneunzig Spulen geflossen ist.
6B ist eine vergrößerte Ansicht einer Gruppe Durchkontaktierungen 55, die in 5 gezeigt ist. Diese Durchkontaktierungsgruppe ist für jede einer Gruppe vertikal ausgerichteter Spulen 49.1-12 in jeder der zwölf PCB-Schichten 47.1-12 an den entsprechenden zweiten Anschluss 53 angrenzend. Wie oben erwähnt wird, sind die Bahnen 49 in der zweiten PCB-Schicht 47.2 im Allgemeinen in Bezug auf die in der erste PCB-Schicht 47.1 umgekehrt (gespiegelt), derart, dass die Durchkontaktierung 55 mit beiden „Laschen“ am jeweiligen zweiten Anschluss 53 dieser vertikal benachbarten Spulen überlappt. Wie in 6B gezeigt ist, enthält der zweite Anschluss 53.18 an der Spule 49.18 (erste Schicht, achte Spule) eine Lasche, die zur Seite der Bahn verläuft. In spiegelbildlicher Weise enthält der zweite Anschluss 53.28 an der Spule 49.28 (zweite Schicht, achte Spule) eine Lasche, die in entgegengesetzter Richtung zur Seite der Bahn derart verläuft, dass diese beiden Laschen überlappen. Eine Durchkontaktierung 55 koppelt diese beiden überlappenden Laschen aneinander. Da die gezeigte Ausführungsform 12 PCB-Schichten 47 enthält, koppelt in ähnlicher Weise jede von fünf zusätzlichen Durchkontaktierungen 55 entsprechend die überlappenden Anschlüsse 53.38 und 53.48, die überlappenden Anschlüsse 53.58 und 53.68, die überlappenden Anschlüsse 53.78 und 53.88, die überlappenden Anschlüsse 53.98 und 53.108 und die überlappenden Anschlüsse 53.118 und 53.128.
6C zeigt zwei dieser Durchkontaktierungen 55 in einem Explosionsformat. Der Anschluss 53.38 der Spule 49.38 überlappt mit dem Anschluss 53.48 der Spule 49.48 und beide sind durch eine erste Durchkontaktierung 55 aneinandergekoppelt. Der Anschluss 53.58 der Spule 49.58 überlappt mit dem Anschluss 53.68 der Spule 49.68 und beide sind durch eine zweite Durchkontaktierung 55 aneinandergekoppelt. Wie aus den Figuren klar ersichtlich ist, sind diese Paare überlappender Laschen gemeinsam mit ihren jeweiligen Durchkontaktierungen 55 in einer Radialrichtung derart gestaffelt, dass derartige Durchkontaktierungen 55 unter Verwendung plattierter Durchgangslochdurchkontaktierungen implementiert werden können. Alternativ können derartige Durchkontaktierungen 55 als gedeckelte Durchkontaktierungen implementiert werden, in welchem Falle die Durchkontaktierungen nicht gestaffelt sein müssen, sondern vielmehr vertikal ausgerichtet sein können.
6D ist eine vergrößerte Ansicht einer Gruppe Durchkontaktierungen 59, die auch in 5 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform sind diese Durchkontaktierungen 59 in der Lücke zwischen einem bestimmten benachbarten Paar vertikal ausgerichteter Spulen 49 (z. B. zwischen den Spulen 49.11 und 49.18 der obersten Schicht) angeordnet, wohingegen die Durchkontaktierungen 55 in den weiteren Lücken zwischen weiteren benachbarten Paaren vertikal ausgerichteter Spulen 49 angeordnet sind. In dieser Figur sind die Durchkontaktierungen 59 als plattierte Durchgangslochdurchkontaktierungen gezeigt. Die Durchkontaktierungen 55, 59 überlappen mit beiden „Laschen“ am jeweiligen ersten Anschluss 51 der entsprechenden Spulen. Die Durchkontaktierungen 55 koppeln horizontal benachbarte Spulen in vertikal benachbarten Schichten, während die Durchkontaktierungen 59 horizontal ausgerichtete Spulen in vertikal benachbarten Schichten koppeln, beides wie in 6A gezeigt ist. In dieser Ausführungsform sind lediglich fünf Durchkontaktierungen 59 gezeigt, weil der erste Anschluss 51 der obersten Spule 49.11 an den externen Anschluss 61 gekoppelt ist und der erste Anschluss 51 der Spule 49.128 in der untersten PCB-Schicht 47.12 an den externen Anschluss 63 gekoppelt ist, was lediglich 10 PCB-Schichten (47.2-11) hinterlässt, die Spulen besitzen, deren jeweilige erste Anschlüsse 51 in Paaren aneinandergekoppelt sind. Zum Beispiel koppelt die innerste Durchkontaktierung 59.5 eine jeweilige Spule in der PCB-Schicht 47.10 an eine jeweilige Spule in der PCB-Schicht 47.11.
In verschiedenen Ausführungsformen kann jede Bahn 49 mit mindestens einer Durchkontaktierung 55 an eine weitere Bahn 49 elektrisch gekoppelt sein. Im Beispiel von 6A besitzt jede PCB-Schicht 47 acht Bahnen 49 und lediglich eine Durchkontaktierung 55 zwischen Bahnen 49. In einigen Ausführungsformen ist jede Bahn 49 an eine weitere Bahn 49 elektrisch gekoppelt. Gemeinsam definieren zwei Bahnen 49 ein Bahnpaar 57. In 7 sind zwölf PCB-Schichten 47.1-12 vorhanden und sind sechs Bahnpaare 57.1-6 vorhanden.
Jedes Bahnpaar 57 kann mit mindestens einer weiteren Durchkontaktierung 59 (wie z. B. lediglich einer Durchkontaktierung 59) an ein weiteres Bahnpaar 57 elektrisch gekoppelt sein. In einigen Versionen können sich die Bahnen 49 (z. B. die Spulen) in jedem Bahnpaar 57 (z. B. Spulenpaar) in verschiedenen PCB-Schichten 47 befinden, wie in 6A gezeigt ist. In weiteren Versionen können allerdings die Bahnen 49 in jedem Bahnpaar 57 komplanar sein und sich in derselben PCB-Schicht 47 befinden.
In einigen Ausführungsformen sind mindestens zwei Bahnen 49 (z. B. Spulen) elektrisch in Reihe geschaltet. In weiteren Versionen sind mindestens zwei Bahnen 49 (z. B. Spulen) elektrisch parallelgeschaltet. In noch weiteren Versionen sind mindestens zwei Bahnen 49 elektrisch parallelgeschaltet und sind mindestens zwei weitere Bahnen 49 elektrisch in Reihe geschaltet.
Ausführungsformen der Vorrichtung 31 können mindestens zwei Bahnpaare 57 enthalten, die elektrisch parallelgeschaltet sind. In weiteren Versionen sind mindestens zwei Bahnpaare 57 elektrisch in Reihe geschaltet. In noch weiteren Versionen sind mindestens zwei Bahnpaare 57 elektrisch parallelgeschaltet und sind mindestens zwei weitere Bahnpaare 57 elektrisch in Reihe geschaltet.
Wie in 4 und 6 dargestellt ist, umfasst jede PCB-Schicht 47 (lediglich die oberste PCB-Schicht 47 ist in den Draufsichten gezeigt) einen PCB-Schichtoberflächenbereich (PCB-LSA), der der Gesamtoberflächenbereich (TSA) der gesamten (oberen) Oberfläche der PCB 45 ist. Der TSA enthält nicht die Löcher in der PCB 45 wie z. B. das Mittelloch und die Befestigungsbohrungen, die veranschaulicht sind. Die eine oder die mehreren Bahnen 49 (acht Spulen sind in 4 gezeigt) in der PCB-Schicht 47 können einen Spulenoberflächenbereich (CSA) umfassen. Der CSA enthält die Gesamtgrundflächen der Spulen (d. h. in ihren Umfängen), nicht nur ihren „Kupferoberflächenbereich“. Der CSA kann in einem Bereich von mindestens etwa 50 % der PCB-Schichtoberflächenbereich wie z. B. mindestens etwa 55 %, mindestens etwa 60 %, mindestens etwa 65 %, mindestens etwa 70 %, mindestens etwa 75 %, mindestens etwa 80 %, mindestens etwa 85 %, mindestens etwa 90 %, mindestens etwa 95 %, mindestens etwa 97 % oder selbst mindestens etwa 99 % des PCB-Schichtoberflächenbereichs liegen. In weiteren Ausführungsformen kann der Spulenoberflächenbereich nicht größer als 99 % des PCB-Schichtoberflächenbereichs wie z. B. nicht größer als etwa 95 %, nicht größer als etwa 90 %, nicht größer als etwa 85 %, nicht größer als etwa 80 %, nicht größer als etwa 75 % oder selbst nicht größer als etwa 70 % des PCB-Schichtoberflächenbereichs sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Spulenoberflächenbereich in einem Bereich zwischen beliebigen dieser Werte liegen.
Der CSA kann auch in Bezug auf beliebige Sensoren oder Schaltungsanordnungen (wie z. B. IOT-Elemente) auf oder in der PCB berechnet werden. Die IOT-Elemente können auf nicht mehr als 50 % des TSA beschränkt sein. Zusätzlich können die IOT-Elemente im CSA eingebettet oder mindestens in einem Teil des TSA, der nicht im CSA enthalten ist, eingebettet sein.
Die Gesamtfläche jeder Bahn, die eine Spule bildet (d. h., die die Leiterbahnen enthält, jedoch nicht notwendigerweise die Räume zwischen den Leiterbahnen enthalten muss), kann als ein Spulenoberflächenbereich betrachtet werden. Es wird angenommen, dass die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung 31 mit zunehmendem zusammengefassten Spulenoberflächenbereich in Bezug auf den zugrunde liegenden PCB-Schichtoberflächenbereich, in dem die eine oder die mehreren Spulen gebildet sind, verbessert wird.
In einigen Ausführungsformen (4) kann die Vorrichtung 31 einen Stator 41 umfassen, der eine einzelne elektrische Phase umfasst. Versionen des Stators 41 können aus einer einzelnen elektrischen Phase bestehen. Jede PCB-Schicht 47 kann mehrere Spulen umfassen, die komplanar und symmetrisch um die Achse 35 beabstandet sind (2 und 3). In einem Beispiel besteht jede Spule aus einer einzelnen elektrischen Phase.
8 stellt eine Ausführungsform des Stators 41 dar, der mindestens zwei elektrische Phasen umfasst (z. B. sind drei Phasen gezeigt). Jede PCB-Schicht 47 kann mehrere Spulen (wie z. B. die Bahnen 49) enthalten, wie für jede elektrische Phase gezeigt ist. Zum Beispiel veranschaulicht 8 Spulen, die drei Phasen A, B und C entsprechen. Die Spulen für jede elektrische Phase A, B, C können in Winkelrichtung in Bezug auf die Achse 35 (2 und 3) in jeder PCB-Schicht 47 zueinander versetzt sein, um eine gewünschte Phasenwinkelverschiebung zwischen den elektrischen Phasen A, B, C zu definieren. In 6 sind neun Bahnen 49 in jeder PCB-Schicht 47 vorhanden. Da die Ausführungsform von Stator 41 in 8 dreiphasig ist, ist jede Bahn 49 in Phase A 120 elektrische Grad von weiteren Bahnen 49 für Phase A getrennt und 40 elektrische Grad von benachbarten Bahnen 49 für die Phasen B und C getrennt. Die Bahnen 49 für Phase B (in Bezug auf Phase A und Phase C) und für Phase C (in Bezug auf Phase A und Phase B) sind gleichermaßen beabstandet.
In einigen Ausführungsformen kann jede Spule (z. B. Bahn 49) aus einer einzelnen elektrischen Phase bestehen. Alternativ können die Spulen konfiguriert sein, den Stator 41 mit zwei oder mehr elektrischen Phasen (z. B. sind in 8 drei Phasen gezeigt) zu ermöglichen.
Das Beispiel in 9 ist eine vereinfachte Ansicht lediglich einiger Innenkomponenten einer Ausführungsform der Vorrichtung 3 1. Jeder Magnet 37 kann eine radiale Magnetkante oder ein radiales Magnetelement 67 (die bzw. das hier auch als eine „radiale Magnetkante 67“ bezeichnet wird) enthalten und jede Bahn 49 kann eine radiale Bahnkante oder ein radiales Bahnelement 69 (die bzw. das hier auch als eine „radiale Spulenkante 69“ bezeichnet wird) enthalten. Die Magneten 37 sind Teil des Rotors 33 (2) und drehen sich um die Achse 35 in Bezug auf den stationären Stator 41. Wenn radiale Kantenabschnitte der Magneten 37 und der Bahnen 49 in Bezug auf die Achse während des Betriebs der Vorrichtung 31 drehend ausgerichtet sind, können mindestens Abschnitte der radialen Elemente 67, 69 verdreht (d. h. nicht parallel) in Bezug aufeinander sein. In einigen Ausführungsformen sind dann, wenn radiale Kantenabschnitte der Magneten und der Spulen in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet sind, die radialen Magnetkanten und radiale Spulenkanten nicht parallel und in Winkelrichtung in Bezug aufeinander verdreht. 9 veranschaulicht eine Drehposition der Magneten 37, für die ein radialer Kantenabschnitt des Magneten 37 (d. h. die radiale Magnetkante 69 kurz vor der Ecke des Magneten 37) auf einen radialen Kantenabschnitt der Spule 49 drehend ausgerichtet ist, und die die Verdrehung zwischen der radialen Magnetkante 69 und der radialen Spulenkante 67 veranschaulicht. In einer Version können die radialen Elemente 67, 69 radialen Kanten vorangehen oder radialen Kanten der Magneten 37 und Bahnen 49 folgen. In einem weiteren Beispiel können die radialen Kanten oder Elemente 67, 69 der Magneten und der Bahnen geradlinig sein, wie gezeigt ist, und keine Abschnitte der radialen Elemente 67, 69 der Magneten und der Bahnen sind parallel, wenn die Magneten 37 und die Bahnen 49 in der Axialrichtung drehend ausgerichtet sind.
In einigen Ausführungsformen können die radialen Magnetelemente 67 in Winkelrichtung in Bezug auf die radialen Bahnelemente 69 verdreht sein und die Winkelverdrehung kann größer als 0 Grad wie z. B. größer als 0,1 Grad, mindestens etwa 1 Grad, mindestens etwa 2 Grad, mindestens etwa 3 Grad, mindestens etwa 4 Grad oder selbst mindestens etwa 5 Grad sein. In weiteren Versionen kann die Winkelverdrehung nicht größer als etwa 90 Grad wie z. B. nicht größer als etwa 60 Grad, nicht größer als etwa 45 Grad, nicht größer als etwa 30 Grad, nicht größer als etwa 25 Grad, nicht größer als etwa 15 Grad, nicht größer als etwa 10 Grad oder selbst nicht größer als etwa 5 Grad sein. Alternativ kann die Winkelverdrehung in einem Bereich zwischen beliebigen dieser Werte liegen.
In einer alternativen Ausführungsform können mindestens Abschnitte der radialen Elemente 67, 69 während einer Drehausrichtung parallel zueinander sein.
SEGMENTE
Einige Ausführungsformen einer Axialfeldrotationsenergievorrichtung können in einer Weise konfiguriert sein, die ähnlich der ist, die für Vorrichtung 31 beschrieben ist, einschließlich der Anordnungs-Hardware, außer dass der Stator etwas verschieden konfiguriert sein kann. Zum Beispiel stellen 10-12 eine vereinfachte Version einer Vorrichtung 131 dar, wobei zum einfachen Verständnis lediglich einige Elemente gezeigt sind. Vorrichtung 131 kann einen Stator 141 enthalten, der mit einem Rotor 133 koaxial ist. Wahlweise kann jeder Rotor 133 einen bzw. eine oder mehrere Schlitze oder Aussparungen 136 (10) enthalten, die durch ihn verlaufen. In einigen Versionen sind die Aussparungen 136 in Bezug auf die Achse 135 angewinkelt (12) und sind daher nicht lediglich vertikal. Die Winkel der Aussparungen 136 können mit konstanten Steigungen versehen sein und können einen Kühlluftdurchfluss in der Vorrichtung 131 ermöglichen. Aussparungen 136 können ermöglichen, dass ein Luftdurchfluss durch und/oder um die Rotoren 133 gesaugt oder geblasen wird und die Statoren 141 wirksam kühlt. Zusätzliche Schlitze können in Rotorabstandshaltern wie z. B. dem Rotorabstandshalter 143 (12) vorgesehen sein, insbesondere in Ausführungsformen, die mehrere Statorsegmente aufweisen, und insbesondere in Ausführungsformen, die einen Innendurchmesser R-INT der Statoranordnung (14) aufweisen, der vom Außendurchmesser R-EXT unabhängig ist.
Statt eine Einzelplatten-PCB 45 zu umfassen, wie für den Stator 41 beschrieben ist, kann der Stator 141 mehrere Statorsegmente 142 enthalten, die jeweils eine einzelne PCB 145 sein können. Die Statorsegmente 142 können aneinandergekoppelt sein, z. B. mechanisch und elektrisch aneinandergekoppelt. Jedes Statorsegment 142 kann eine gedruckte Leiterplatte (PCB) enthalten, die eine oder mehrere PCB-Schichten 147 (13) aufweist, wie hier an anderer Stelle beschrieben ist. In einem Beispiel kann jede PCB 145 eine gerade Anzahl PCB-Schichten 147 besitzen. In einer alternativen Ausführungsform kann die PCB 145 eine ungerade Anzahl PCB-Schichten 147 besitzen.
Ausführungsformen der Statorsegmente 142 können lediglich eine elektrische Phase umfassen oder ihr entsprechen. Außerdem kann der Stator 141 der Vorrichtung 131 aus lediglich einer elektrischen Phase bestehen oder ihr entsprechen. In weiteren Versionen kann der Stator 141 mehrere elektrische Phasen umfassen oder ihnen entsprechen. Wie in 13 gezeigt ist, enthält jedes Statorsegment 142 mindestens eine PCB-Schicht 147, die mindestens eine Leiterbahn 149 wie z. B. die veranschaulichte Spule aufweist. In einigen Versionen (14) kann jedes Statorsegment 142 mindestens eine PCB-Schicht 147 besitzen, die mehrere Bahnen 149 (z. B. Spulen) aufweist, die komplanar und in Winkelrichtung voneinander in Bezug auf die Achse 135 beabstandet sind (11 und 12). In einem Beispiel kann jede Bahn 149 eine einzelne elektrische Phase umfassen. In einer weiteren Version kann jedes Statorsegment 142 mehrere PCB-Schichten 147 enthalten, die jeweils konfiguriert sein können, lediglich einer elektrischen Phase zu entsprechen. In einigen Versionen kann jede PCB-Schicht 147 in jedem Statorsegment 142 mehrere axial komplanare Bahnen 149 enthalten, die konfiguriert sind, lediglich einer elektrischen Phase zu entsprechen.
In einigen Ausführungsformen (13) kann jede PCB-Schicht 147 mindestens eine radiale Bahn 150 enthalten, die von etwa einem Innendurchmesser (ID) der PCB 145 zu etwa einem Außendurchmesser (OD) der PCB 145 verläuft. In einem Beispiel kann jede PCB-Schicht 147 eine Bahn 149 enthalten, die von einem äußersten Bahnabschnitt 152 zu einem konzentrischen innersten Leiterbahnabschnitt 154 kontinuierlich ist. Die Bahnen 149 können radiale Bahnen 150 enthalten, die geradlinige Seiten und abgeschrägte Ecken 156 besitzen. Die geradlinigen Seiten der radialen Bahnen können konisch sein und eine mit zunehmender radialer Entfernung zunehmende Bahnbreite aufweisen. Bei einem inneren Ende liegende Windungsbahnen 146 und bei einem äußeren Ende liegende Windungsbahnen 148 verlaufen zwischen den radialen Bahnen 150 derart, dass sie eine konzentrische Spule bilden.
Hinsichtlich der konischen Bahnen und Spulen können die Verjüngungen die Menge von Leitermaterial (z. B. Kupfer), die in einem PCB-Stator enthalten sein kann, verbessern. Da viele Motoren und Generatoren eine runde Form umfassen, können die Spulen im Allgemeinen kreisförmig sein und die Umfänge der Spulen können ein wenig kuchenstückförmig oder dreieckig sein, um zusammen auf einem Stator gemeinsam angebracht zu werden. In einigen Versionen können die Spulen dieselbe Breite in einer Ebene senkrecht zur Achse besitzen und in weiteren Versionen können die Spulen konisch sein, um die Leiterdichten (z. B. Kupferdichten) der Spulen zu erhöhen. Ein Optimieren der Kupferdichte kann wesentliche Werte besitzen, um den elektrischen Widerstand, I²R-Verluste und die Wärmeerzeugung zu verringern und die Fähigkeit, einen höheren elektrischen Strom zu führen, zu vergrößern, um eine Maschine mit höherem Wirkungsgrad zu schaffen.
In einer weiteren Version kann jede PCB-Schicht 147 lediglich geradlinige Bahnen 149 enthalten (15-17). Geradlinige Bahnen 149 können von einer äußersten Bahn 152 zu einer konzentrischen innersten Leiterbahn 154 kontinuierlich sein. In einem Beispiel ist keine Bahn 149 der PCB-Schichten 147 nicht geradlinig. Allerdings können Ausführungsformen der lediglich geradlinigen Bahnen 149 Windungen wie z. B. abgerundete Ecken oder abgeschrägte Ecken enthalten. Wie hierin verwendet, enthält eine „Windung“ einen Bahnabschnitt, der eine radiale Bahn mit einer bei einem Ende liegenden Windungsbahn verbindet. In weiteren Ausführungsformen kann die PCB-Schicht 147 eine oder mehrere nicht geradlinige wie z. B. kurvenförmige Bahnen enthalten.
Wie hier erwähnt kann die PCB 145 mehrere PCB-Schichten 147 enthalten, die voneinander in der Axialrichtung beabstandet sind. Die PCB-Schichten 147 können Schichtpaare 157 umfassen (17; siehe die Paare 157.1 bis 157.4). Jedes Schichtpaar 157 kann als zwei PCB-Schichten definiert sein, die elektrisch aneinandergekoppelt sind. In einer Version ist mindestens eine der PCB-Schichten 147 mit einer weiteren PCB-Schicht 147 elektrisch in Reihe geschaltet oder parallelgeschaltet. In einer weiteren Version ist mindestens ein Schichtpaar 157 mit einem weiteren Schichtpaar 157 elektrisch in Reihe geschaltet oder parallelgeschaltet. In einer Ausführungsform umfasst mindestens ein Schichtpaar 157 zwei PCB-Schichten 147.6 und 147.7, die einander axial benachbart sind. In einer weiteren Ausführungsform umfasst mindestens ein Schichtpaar 157 zwei PCB-Schichten 147.1 und 147.3, die einander nicht axial benachbart sind. Entsprechend kann mindestens ein Schichtpaar 157 an das Schichtpaar 157 axial angrenzen, an das das mindestens eine Schichtpaar elektrisch gekoppelt ist. Umgekehrt kann mindestens ein Schichtpaar 157 nicht axial an das Schichtpaar 157 angrenzen, an das das mindestens eine Schichtpaar 157 elektrisch gekoppelt ist.
Ausführungsformen der PCB-Schichten 147 können mindestens einen Schichtsatz 181 enthalten (17). Zum Beispiel kann der Schichtsatz 181 eine erste Schicht 147.1, eine zweite Schicht 147.2, eine dritte Schicht 147.3 und eine vierte Schicht 147.4 enthalten. In einigen Versionen kann eine erste Durchkontaktierung 159 die erste Schicht 147.1 an die dritte Schicht 147.3 koppeln, kann eine zweite Durchkontaktierung 155 die dritte Schicht 147.3 an die zweite Schicht 147.2 koppeln und kann eine dritte Durchkontaktierung 159 die zweite Schicht 147.2 an die vierte Schicht 147.4 koppeln. In einem Beispiel sind die erste, die zweite und die dritte Durchkontaktierung 159, 155, 159 die einzigen Durchkontaktierungen, die den Schichtsatz 181 intern koppeln. In diesen Beispielen sind die zwei direkt axial benachbarten PCB-Schichten 147.1 und 147.2 nicht direkt elektrisch aneinandergekoppelt. In 17 koppelt jede Durchkontaktierung 159 ein Paar nicht benachbarter PCB-Schichten 147, während die dazwischenliegende PCB-Schicht 147 umgangen (d. h. nicht berührt) wird. Zum Beispiel koppelt die Durchkontaktierung 159.1 die PCB-Schicht 147.1 an die PCB-Schicht 147.3 und berührt die PCB-Schicht 147.2 nicht. Umgekehrt koppelt jede Durchkontaktierung 155 ein Paar benachbarter PCB-Schichten 147. Zum Beispiel koppelt die Durchkontaktierung 155.2 die PCB-Schicht 147.2 an die PCB-Schicht 147.3. Jede Durchkontaktierung 155, 159, die ein jeweiliges Paar PCB-Schichten aneinanderkoppelt, bildet ein entsprechendes Schichtpaar 157. Zum Beispiel enthält das Schichtpaar 157.1 die PCB-Schicht 147.1 und die PCB-Schicht 147.3. Das Schichtpaar 157.2 enthält die PCB-Schicht 147.2 und die PCB-Schicht 147.3. Das Schichtpaar 157.3 enthält die PCB-Schicht 147.2 und die PCB-Schicht 147.4. Das Schichtpaar 157.4 enthält die PCB-Schicht 147.4 und die PCB-Schicht 147.5. Das Schichtpaar 157.5 enthält die PCB-Schicht 147.5 und die PCB-Schicht 147.7. Das Schichtpaar 157.6 enthält die PCB-Schicht 147.6 und die PCB-Schicht 147.7. Das Schichtpaar 157.7 enthält die PCB-Schicht 147.6 und die PCB-Schicht 147.8.
In 17 ist jede Durchkontaktierung mit einem stumpfen Ende und einem spitzen Ende gezeigt. Diese Form soll keine strukturelle Differenz zwischen den zwei Enden jeder Durchkontaktierung andeuten, sondern ist vielmehr vorgesehen, um eine gleichbleibende Angabe der Richtung des Stromflusses durch jede Durchkontaktierung bereitzustellen. Außerdem kann, während jede Durchkontaktierung auch lediglich soweit nötig, um das jeweilige Paar PCB-Schichten 147 zu koppeln, als vertikal verlaufend gezeigt ist, in bestimmten Ausführungsformen jede Durchkontaktierung als eine plattierte Durchgangslochdurchkontaktierung, die durch die gesamte PCB verläuft, implementiert werden (siehe z. B. die Durchkontaktierungen 59 in 6D). Jede derartiger plattierter Durchgangslochdurchkontaktierungen kann eine beliebige PCB-Schicht 147 berühren, die eine Bahn 149 besitzt, die eine derartige Durchkontaktierung überlappt. In der Ausführungsform, die in 17 gezeigt ist, überlappt eine gegebene Durchgangslochdurchkontaktierung lediglich zwei PCB-Schichten 147 und stellt eine Verbindung damit her, während die Bahnen 149 aller verbleibenden PCB-Schichten 147 die gegebene Durchkontaktierung nicht überlappen und nicht mit der gegebenen Durchkontaktierung verbunden sind. Alternativ können einige Ausführungsformen gedeckelte Durchkontaktierungen enthalten, die lediglich zwischen den jeweiligen zu verbindenden PCB-Schichten 147 vertikal verlaufen.
MODULE
18, 19 und 20A-20H offenbaren Ausführungsformen eines Moduls 201 für eine oder mehrere Axialfeldrotationsenergievorrichtungen 231. Die eine oder die mehreren Vorrichtungen 231 können eine der Axialfeldrotationsenergievorrichtungs-Ausführungsformen, die hier offenbart werden, umfassen. In den Ausführungsformen, die in diesen Figuren gezeigt sind, enthält das Modul 201 ein Gehäuse 203, das eine Seitenwand 211, drei Statoren (die als PCB-Statorplatte 245 gezeigt sind) und vier Rotoranordnungen 242, 244 besitzt. Jede Rotoranordnung 244 ist zwischen zwei Statoren 245 vertikal angeordnet und enthält ein Paar identischer Rotorplatten 236 und eine Gruppe Rotorpermanentmagneten 237. Jede Rotorplatte 236 enthält einen Satz versenkter Vertiefungen, um jeden Rotormagneten 237 zu positionieren, und die zwei Rotorplatten 236 sind aneinander befestigt, um jeden der Gruppe Rotormagneten zwischen den gegenüberliegenden oberen und unteren Rotorplatten 236 einzuklemmen. Jede Rotoranordnung 242 ist zwischen einem Stator 245 und einem Gehäuse 203 vertikal angeordnet und enthält eine Drehmomentplatte 233, eine Rotorplatte 234 und eine Gruppe Rotorpermanentmagneten 237.
Der vertikale Abstand zwischen Rotoranordnungen (z. B. 242, 244) wird durch Abstandshalter (z. B. 262, 263) gehalten, die von einer Rotoranordnung zur benachbarten Rotoranordnung durch ein Loch in der dazwischenliegenden Statorplatte 245 verlaufen. Der Rotorabstand entspricht der Dicke der Statorplatte 245 und dem gewünschten Luftspaltabstand (wie z. B. über und/oder unter) der Statorplatte 245. Jeder Rotorabstandshalter kann den Luftspalt zwischen der Rotoranordnung und dem Stator definieren (und kann auch die Höhe 215 der Seitenwandaussparungen definieren, wie unten angemerkt wird). Jeder Rotorabstandshalter ist zwischen zwei Rotoranordnungen positioniert. Zum Beispiel ist der Rotorabstandshalter 262 zwischen der obersten Rotoranordnung 242 und der benachbarten inneren Rotoranordnung 244 positioniert (und gleichermaßen für die unterste Rotoranordnung 242). Jeder Rotorabstandshalter 263 ist zwischen benachbarten inneren Rotoranordnungen 244 positioniert. Wie hier dargestellt ist, kann ein derartiger Rotorabstandshalter 263 aufgrund mechanischer Differenzen in der obersten und der untersten Rotoranordnung 242 in Bezug auf die inneren Rotoranordnungen 244 eine vom Rotorabstandshalter 262 verschiedene Dicke besitzen, um denselben Luftspaltabstand zwischen allen Rotoren und Statoren zu definieren. Die Verwendung der Rotorabstandshalter 262, 263 ermöglicht ein Stapeln mehrerer Rotoren (z. B. die Rotoranordnungen 242, 244), was eine wesentliche Flexibilität der Konfiguration des Moduls 201 schaffen kann.
Ausführungsformen des Gehäuses 203 können eine Seitenwand 211 (20A-20H und 21) enthalten. Die Seitenwand 211 kann konfiguriert sein, den Stator (z. B. die Statorplatte 245) in einer gewünschten Winkelorientierung in Bezug auf die Achse 235 zu orientieren. Für Anwendungen, die mehrere Statoren 245 enthalten, kann die Seitenwand 211 mehrere Seitenwandsegmente 212 umfassen. Die Seitenwandsegmente 212 können konfiguriert sein, die mehreren Statoren 245 in Winkelrichtung um gewünschte elektrische Phasenwinkel (siehe z. B. 20C und 25) für das Modul 201 in Bezug auf die Achse zu versetzen. In einem Beispiel kann die Seitenwand 211 eine radiale Innenfläche enthalten, in der eine oder mehrere Aussparungen 214 gebildet sind. Jede Aussparung 214 kann konfiguriert sein, die Außenkante des Stators 245 aufzunehmen und zu halten, um die gewünschte Winkelorientierung des Stators 245 in Bezug auf die Achse 235 zu erhalten. In der Ausführungsform, die in 20A-20H gezeigt ist, enthält jede Seitenwand 211 drei Aussparungen 214, die zwischen ineinandergreifenden Paaren von Seitenwandsegmenten 212 gebildet sind. In einigen Ausführungsformen sind das obere und das untere Seitenwandsegment 212 eines derartigen ineinandergreifenden Paars identisch und somit können diese austauschbar verwendet werden, jedoch können in weiteren vorgesehenen Ausführungsformen das obere und das untere Seitenwandsegment 212 aufgrund asymmetrischer Aussparungen 214, von Differenzen der Befestigungsbohrungsanordnung oder eines weiteren Aspekts verschieden sein.
Zusätzlich zum Schaffen des Winkelversatzes der Statoren 245, wie oben beschrieben ist, können die Aussparungen 214 konfiguriert sein, die Außenkante jedes Stators 245 axial wie z. B. vertikal bei vorgegebenen Axialpositionen in Bezug auf weitere Statoren 41 zu positionieren. Da die Rotorabstandshalter 262, 263 den axialen Abstand zwischen jedem Stator 245 (bei seiner innersten Ausdehnung) und der entsprechenden Rotoranordnung (z. B. 242, 244 in 20A, 20B und 20D) auf beiden axialen Seiten (z. B. oben und unten) jedes Stators 245 bestimmen, dienen die Kombination der Seitenwandaussparungen 214 (d. h. die Höhe 215 derartiger Aussparungen 214) und der Rotorabstandshalter 262, 263 dazu, einen genauen Luftspaltabstand zwischen Statoren 245 und Rotoranordnungen 242, 244 zu erhalten. In weiteren Ausführungsformen, die einen einzelnen Stator 245 besitzen, kann jeder Seitenwandabschnitt 212 konfiguriert sein, eine Seitenwandaussparung 214 zu schaffen. Die Gruppe von Seitenwandsegmenten 212 stellt insgesamt zahlreiche Aussparungen 214 (z. B. acht derartige Aussparungen 214) bereit, die um das Modul 201 radial beabstandet sind. Gemeinsam können derartige Seitenwandaussparungen 214 betrachtet werden, als ob sie den Luftspaltabstand zwischen dem Stator und dem benachbarten Rotor ermöglichen.
Versionen des Moduls 201 können ein Gehäuse 203 enthalten, das mechanische Merkmale (z. B. Keilwellen 209 in 21) aufweist, die konfiguriert sind, das Gehäuse 203 an ein zweites Gehäuse 203 eines zweiten Moduls 201 mechanisch zu koppeln. Zusätzlich kann das Gehäuse 203 mit elektrischen Elementen (z. B. elektrische Anschlusskupplungen 204 in 21 und 22) konfiguriert sein, um das Gehäuse 203 an das zweite Gehäuse 203 elektrisch zu koppeln. In einem Beispiel ist das Modul 201 luftgekühlt und ist nicht flüssigkeitsgekühlt. In weiteren Versionen können flüssigkeitsgekühlte Ausführungsformen eingesetzt werden.
In einigen Beispielen kann das Modul 201 konfiguriert sein, mit einer zwischengeschalteten Struktur wie z. B. einem Rahmen 205 an das zweite Modul 201 indirekt gekoppelt zu sein (21-22). Das Modul 201 kann konfiguriert sein, derart direkt an den Rahmen 205 gekoppelt zu sein, dass das Modul 201 konfiguriert ist, abhängig von der Anwendung 201 mit weiteren Komponenten indirekt an das zweite Modul gekoppelt zu sein. In einem weiteren Beispiel kann das Modul 201 konfiguriert sein, ohne einen Rahmen, ein Gehäuse oder eine weitere dazwischenliegende Struktur direkt an das zweite Modul 201 gekoppelt zu sein.
In einigen Ausführungsformen können sich mindestens ein Rotor 233, mindestens ein Magnet 237 und mindestens ein Stator 241, der mindestens eine PCB 245 mit mindestens einer PCB-Schicht 147, die mindestens eine Bahn 149 enthält, aufweist, im Gehäuse 203 befinden und durch es umgeben sein.
In einigen Versionen besteht jedes Modul 201 aus einer einzelnen elektrischen Phase. In weiteren Versionen umfasst jedes Modul 201 mehrere elektrische Phasen. Beispiele jedes Moduls 201 können mehrere PCB-Platten 245 enthalten (20A- 20H). Jede PCB-Platte 245 kann eine einzelne elektrische Phase oder mehrere elektrische Phasen umfassen. Die PCB-Platten können einheitliche Platten sein oder können Statorsegmente umfassen, wie hier an anderer Stelle beschrieben ist.
In einer Version können das Modul 201 und das zweite Modul 201 identisch zueinander konfiguriert sein. In einer weiteren Version können sich das Modul 201 und das zweite Modul 201 unterscheiden. Zum Beispiel kann sich das Modul 201 durch folgende Variablen vom zweiten Modul 201 unterscheiden: Leistungsaufnahme und/oder Leistungsabgabe und/oder Anzahl von Rotoren 233 und/oder Anzahl von Magneten 237 und/oder Anzahl von Statoren 41 (siehe vorhergehende Zeichnungen) und/oder Anzahl von PCBs 245 und/oder Anzahl von PCB-Schichten 47 (siehe vorhergehende Zeichnungen) und/oder Anzahl von Bahnen 49 (siehe vorhergehende Zeichnungen) und/oder Winkelorientierung in Bezug auf die Achse 235. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere dieser Variablen geändert werden, um Differenzen in der Energieeffizienz, im Drehmoment und in erzielbaren Umdrehungen pro Minute (RPM) zu erzielen, derart, dass verschieden Module 201 verwendet werden können, um den Betrieb als eine Funktion der Last oder weiterer gewünschter Betriebsparameter besser anzupassen.
Einige Ausführungsformen des Moduls 201 können mindestens eine Verriegelung 207 enthalten (23 und 24), die konfiguriert ist, die Module mechanisch aneinander zu befestigen. 23 stellt miteinander verschachtelte Module dar, wobei die Verriegelungen 207 offen sind, und 24 stellt miteinander verschachtelte Module dar, wobei die Verriegelungen 207 geschlossen sind. In einem Beispiel können die Verriegelungen 207 in Bezug auf die Achse 235 symmetrisch angeordnet sein. In einer weiteren Version kann ein oberes Modul (das nicht gezeigt ist) derart konfiguriert sein, dass es sich axial auf einem weiteren Modul befindet, und das obere Modul kann sich strukturell vom zweiten Modul unterscheiden. Zum Beispiel kann das obere Modul 201 lediglich auf seiner Unterseite Verriegelungen 207 enthalten und derartige Verriegelungen 207 auf seiner Oberseite unterlassen. Als ein weiteres Beispiel kann sich die Welle 209 vom unteren Modul 201, jedoch nicht vom oberen Modul 201 erstrecken.
Wie in 21-24 gezeigt ist, kann das Modul 201 eine Keilwelle 209 enthalten. Das Modul 201 kann an der Keilwelle montiert sein, die konfiguriert sein kann, mechanisch an ein weiteres Modul 201 zu koppeln.
Einige Ausführungsformen können ferner einen Körper 213 (26) (der hier auch als eine „Einhausung“ bezeichnet wird) umfassen. Der Körper 213 kann konfiguriert sein, mehrere Module 201 im Körper 213 zu enthalten und koaxial zu montieren. Im veranschaulichten Beispiel umfasst der Körper 213 zwei Hälften, die mit Verbindungselementen aneinandergekoppelt sind. Für Versionen, in denen jedes Modul 201 eine einzelne elektrische Phase umfasst, kann der Körper 213 konfiguriert sein, die Module 201 unter einem gewünschten elektrischen Phasenwinkel in Bezug auf die Achse 235 zu halten. Für Versionen, in denen der Körper 213 mehrere elektrische Phasen umfasst, kann der Körper 213 konfiguriert sein, die Module 201 unter einem gewünschten elektrischen Phasenwinkel in Bezug auf die Achse 235 zu halten.
In weiteren Versionen können mehrere Körper 213 vorhanden sein. Jeder Körper 213 kann mechanische Merkmale, z. B. Kopplungsstrukturen, die konfiguriert sind, jeden Körper 213 an mindestens einen weiteren Körper 213 mechanisch zu koppeln, und elektrische Elemente, die konfiguriert sind, jeden Körper 213 an mindestens einen weiteren Körper 213 elektrisch zu koppeln, enthalten. Jeder Körper 213 kann konfiguriert sein, an mindestens einen weiteren Körper 213 direkt oder indirekt zu koppeln.
In einigen Generatorausführungsformen, kann ein Körper (oder können mehrere verbundene Körper) mehrere elektrische Phasen (wie z. B. etwa 4 bis 99; z. B. mindestens 10, 11, 12, 13, 14, 15 oder mehr elektrische Phasen) einer Wechselstromausgabe enthalten. Somit kann die Wechselstromausgabe wie eine gleichstromartige Ausgangswelligkeit wirken, ohne gleichgerichtet zu werden oder eine Leistungsumsetzung zu erfordern. In weiteren Versionen kann eine derartige Wechselstromausgabe gleichgerichtet werden.
Außerdem werden Ausführungsformen eines Systems zum Bereitstellen von Energie offenbart. Zum Beispiel kann das System mehrere Module 201 enthalten, die Axialfeldrotationsenergievorrichtungen umfassen. Die Module 201 können austauschbar miteinander verbindbar sein, um das System für eine gewünschte Leistungsausgabe zu konfigurieren. Jedes Modul kann auf der Grundlage einer der hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein. Das System kann einen Generator oder einen Motor umfassen. Ausführungsformen des Systems können mindestens zwei Module 201 enthalten, die konfiguriert sind, sich zu unterscheiden. Zum Beispiel können sich die Module 201 durch folgende Variablen voneinander unterscheiden: Leistungsabgabe und/oder Leistungsaufnahme und/oder Anzahl von Rotoren und/oder Anzahl von Magneten und/oder Anzahl von Statoren und/oder Anzahl von PCBs und/oder Anzahl von PCB-Schichten und/oder Anzahl der Spulen und/oder Winkelorientierung in Bezug auf die Achse.
Ebenfalls werden Ausführungsformen eines Verfahrens zum Reparieren einer Axialfeldrotationsenergievorrichtung offenbart. Zum Beispiel kann das Verfahren die folgenden Schritte enthalten: Schaffen eines Körpers 213, der mehrere Module 201 besitzt. Jedes Modul 201 kann konfiguriert sein, wie für eine der hier offenbarten Ausführungsformen beschrieben ist. Das Verfahren kann auch ein mechanisches und elektrisches Koppeln der Module 201 derart, dass die Module 201 koaxial sind; ein Betreiben der Axialfeldenergievorrichtung; ein Detektieren eines Problems mit einem der Module 201 und ein Stoppen des Betriebs der Axialfeldenergievorrichtung; ein Öffnen des Körpers 213 und ein Trennen des Problemmoduls 201 von allen weiteren Modulen 201, an die das Problemmodul 201 angebunden ist; ein Installieren eines Austauschmoduls 201 im Körper 213 anstelle des Problemmoduls 201 und ein Anbinden des Austauschmoduls 201 an den weiteren Modulen 201, an die das Problemmodul 201 angebunden war; und dann ein erneutes Betreiben der Axialfeldenergievorrichtung enthalten.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens enthalten ein Ausrichten in Winkelrichtung der Module auf mindestens einen gewünschten elektrischen Phasenwinkel in Bezug auf die Achse. In einer weiteren Version kann das Verfahren ein Schaffen mehrerer Körper 213 und ein mechanisches und elektrisches Koppeln der Körper 213 enthalten.
Noch weitere Ausführungsformen eines Verfahrens zum Betreiben einer Axialfeldrotationsenergievorrichtung können ein Bereitstellen einer Einhausung, die mehrere Module besitzt, wobei jedes Modul ein Gehäuse, Rotoren, die am Gehäuse drehbar montiert sind, wobei jeder Rotor eine Achse und einen Magneten umfasst, und Statoren, die am Gehäuse koaxial mit den Rotoren montiert sind, umfasst, wobei jeder Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine Spule besitzt, jeder Stator aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht und ausgewählte Statoren unter gewünschten Phasenwinkeln in Bezug auf die Achse gesetzt sind; ein mechanisches und elektrisches Koppeln der Module derart, dass die Module koaxial in der Einhausung sind; und dann ein Betreiben der Axialfeldenergievorrichtung enthalten. Mit anderen Worten kann das Einstellen der Einphasenstatoren beim selben Phasenwinkel eine Einphasenmaschine bilden und kann das Einstellen der Einphasenstatoren bei variierenden Phasenwinkeln eine Mehrphasenmaschine bilden (oder mehr als 2 Phasen).
Wahlweise können die Einhausung und jedes Modul eine einzelne elektrische Phase umfassen und das Verfahren kann ein Ausrichten in Winkelrichtung der Module unter einem gewünschten elektrischen Phasenwinkel in Bezug auf die Achse umfassen. Das Verfahren kann die Einhausung mit mehreren elektrischen Phasen, wobei jedes Modul eine einzelne elektrische Phase umfasst, und ein in Winkelrichtung Orientieren der Module unter gewünschten elektrischen Phasenwinkeln in Bezug auf die Achse umfassen. Die Einhausung und jedes Modul können mehrere elektrische Phasen und ein in Winkelrichtung Fehlausrichten der Module unter gewünschten elektrischen Phasenwinkeln in Bezug auf die Achse enthalten.
Einige Versionen des Verfahrens können ein Bereitstellen mehrerer Körper enthalten und das Verfahren umfasst ferner ein mechanisches und elektrisches Koppeln der Körper, um ein integriertes System zu bilden. Jedes Modul kann mehrere Statoren enthalten, die in Winkelrichtung in Bezug auf die Achse unter gewünschten elektrischen Phasenwinkeln zueinander versetzt sind. In einem Beispiel besteht jeder Stator aus lediglich einem PCB. In weiteren Beispielen umfasst jeder Stator zwei oder mehr PCBs, die aneinandergekoppelt sind, um jeden Stator zu bilden. In noch einer weiteren Version kann die Einhausung eine Anzahl elektrischer Phasen einer Wechselstromausgabe (eine AC-Ausgabe) besitzen, die im Wesentlichen mit einer sauberen gleichstromartigen (DCartigen) Welligkeit ohne eine Leistungsumsetzung vergleichbar ist, wie hier beschrieben ist.
In weiteren Versionen kann ein Verfahren zum Reparieren eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung ein Bereitstellen mehrerer Körper, die aneinandergekoppelt sind, wobei jede Einhausung mehrere Module besitzt, jedes Modul ein Gehäuse umfasst, ein Rotor am Gehäuse drehbar montiert ist, der Rotor eine Achse und einen Magneten umfasst, ein Stator am Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist und der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst; ein mechanisches und elektrisches Koppeln der Module; ein Betreiben der Axialfeldrotationsenergievorrichtung; ein Detektieren eines Problems mit einem ersten Modul in einer ersten Einhausung und Stoppen des Betriebs der Axialfeldrotationsenergievorrichtung; ein Öffnen der ersten Einhausung und ein Demontieren des ersten Moduls von der ersten Einhausung und weiteren Modulen, an denen das erste Modul angebracht ist; ein Installieren eines zweiten Moduls in der ersten Einhausung anstelle des ersten Moduls und ein Anbringen des zweiten Moduls an weiteren Modulen, an denen das erste Modul angebracht war; und dann ein erneutes Betreiben der Axialfeldrotationsenergievorrichtung enthalten.
Ausführungsformen jedes Moduls können lediglich eine Orientierung in der Einhausung aufweisen, derart, dass jedes Modul in Bezug auf die Einhausung in einzigartigen Weisen installiert oder deinstalliert werden kann. Der Zweck derartiger Gestaltungen ist, dass die Person, die am System arbeitet, neue Module in ein existierendes System nicht in einer falschen Lage installieren kann. Dies kann lediglich in lediglich einer Orientierung erfolgen. Das Verfahren kann erfolgen, während der Betrieb der AFRED unterbrochen ist und die Behandlung des ersten Moduls erfolgt ohne Unterbrechen der weiteren Module und ohne Ändern oder Beeinflussen der weiteren Module.
27 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines PCB-Statoren 311 für eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung wie z. B. die hier offenbarten. Der PCB-Stator 311 umfasst ein Substrat, das eine oder mehrere Bahnen 313 aufweist, die elektrisch leitend sind. In der gezeigten Version umfasst der PCB-Stator 311 acht Spulen von Bahnen 313. Zusätzlich kann der PCB-Stator 311 mehr als eine Schicht von Bahnen 313 umfassen. Die Bahnen 313 in jeder Schicht sind mit der Schicht komplanar. Zusätzlich sind die Bahnen 313 um eine Mittelachse 315 des PCB-Statoren angeordnet.
28 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts des PCB-Statoren von 27. In der gezeigten Ausführungsform umfasst jede Bahn 313 radiale Abschnitte 317 (in Bezug auf die Achse 315) und Endwindungen 319, die zwischen den radialen Abschnitten 317 verlaufen. Jede Bahn 313 kann mit einem Schlitz 321 geteilt werden. In einigen Versionen umfassen lediglich radiale Abschnitte 317 Schlitze 321. Schlitze 321 können helfen, Wirbelstromverluste während des Betriebs zu verringern. Wirbelströme sind dem Magnetfeld während des Betriebs entgegengesetzt. Ein Verringern von Wirbelströmen erhöht die Magnetkraft und erhöht den Wirkungsgrad des Systems. Dagegen können breite Bahnen ermöglichen, dass sich Wirbelströme bilden. Die Schlitze in den Bahnen 313 können die Möglichkeit, dass sich Wirbelströme bilden, verringern. Die Schlitze können den Strom zwingen, wirksamer durch die Bahnen 313 zu fließen.
Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung kann eine „intelligente Maschine“ umfassen, die einen oder mehrere Sensoren, die in sie integriert sind, enthält. In einigen Ausführungsformen kann ein derartiger Sensor konfiguriert sein, Daten hinsichtlich des Betriebs der Axialfeldrotationsenergievorrichtung zu überwachen, zu detektieren oder zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen können die Betriebsdaten Leistung und/oder Temperatur und/oder Drehgeschwindigkeit und/oder Rotorstellung und/oder Schwingungsdaten enthalten.
Versionen der Axialfeldrotationsenergievorrichtung können eine integrierte Maschine umfassen, die eine oder mehrere Steuerschaltungen, die in sie integriert sind, enthält. Weitere Versionen der Axialfeldrotationsenergievorrichtung können eine vollständig integrierte Maschine umfassen, die einen oder mehrere Sensoren und eine oder mehrere Steuerschaltungen, die in sie integriert sind, enthält. Zum Beispiel können ein oder mehrere Sensoren und/oder Steuerschaltungen in die PCB integriert sein und/oder in das Gehäuse integriert sein. Für Motorausführungsformen können diese Steuerschaltungen verwendet werden, um die Maschine anzutreiben oder vorwärtszutreiben. Zum Beispiel kann in einigen Motorausführungsformen eine derartige Steuerschaltung einen Eingang enthalten, der gekoppelt ist, um eine externe Stromquelle zu empfangen, und kann außerdem einen Ausgang enthalten, der gekoppelt ist, einen Strom zu liefern, der durch eine oder mehrere Statorspulen fließt. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerschaltung konfiguriert, ein Drehmoment und/oder Drehmomentanweisungen zur Maschine zu liefern. In einigen Generatorausführungsformen kann eine derartige Steuerschaltung einen Eingang enthalten, der gekoppelt ist, um den der Strom, der durch die Spule fließt, zu empfangen, und kann außerdem einen Ausgang enthalten, der gekoppelt ist, um eine externe Stromquelle zu erzeugen.
Zum Beispiel können ein oder mehrere Sensoren und/oder Steuerschaltungen in den PCB-Stator 311 integriert sein. 29 zeigt einen weiteren beispielhaften Stator 340, der integrierte Sensoren (z. B. 342, 346) besitzt, die an seiner obersten PCB-Schicht 47 angebracht sind. Ein derartiger Sensor 342 ist an eine Sekundärspule 344 gekoppelt, die verwendet werden kann, Daten zu/von einer externen Vorrichtung zu übertragen/zu empfangen, und kann auch verwendet werden, Leistung an den Sensor 342 zu koppeln. In einigen Ausführungsformen kann die Sekundärspule konfiguriert sein, den magnetischen Fluss, der während des Betriebs entsteht, zu verwenden, um Leistung für den Sensor 342 zu liefern. In einigen Ausführungsformen kann die Sekundärspule konfiguriert sein, induktiv gekoppelte Leistung von einer externen Spule (die nicht gezeigt ist) zu empfangen. Die Sekundärspule 344 kann hier auch als eine Mikrospule oder eine Miniaturspule bezeichnet werden, da in bestimmten Ausführungsformen eine derartige Sekundärspule viel kleiner als eine Statorspule 49 sein kann, jedoch ist keine relative Größenschlussfolgerung beabsichtigt. Vielmehr ist eine derartige Sekundärspule 344 von den Statorspulen 49, die mit dem Rotormagneten zusammenwirken, verschieden, wie oben beschrieben ist. Eine derartige Sekundärspule, die in den PCB-Stator 311 integriert ist, kann in bestimmten Ausführungsformen am PCB-Stator 311 angeordnet (z. B. in seiner obersten PCB-Schicht 47 hergestellt oder an ihr angebracht) sein. Eine derartige Sekundärspule, die in den PCB-Stator 311 integriert ist, kann in bestimmten Ausführungsformen im (d. h. eingebettet in den) PCB-Stator 311 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen liefert die Sekundärspule 344 Leistung zu einem Sensor, der mit ihr verbunden ist. Eine derartige gekoppelte Leistung kann eine Primär- oder eine Hilfsleistung für den Sensor sein.
Der Sensor 346 ist an den ersten Anschluss 51 für eine der Bahnen 49 in der oberen PCB-Schicht 47 gekoppelt und kann einen Betriebsparameter wie z. B. eine Spannung, eine Temperatur an diesem Ort erfassen und kann außerdem durch die angebundene Spule (z. B. eine der Spulen 49) mit Energie versorgt werden. Der Sensor 348 ist an einen externen Anschluss 350 gekoppelt und kann gleichermaßen einen Betriebsparameter wie z. B. eine Spannung, eine Temperatur an diesem Ort erfassen und kann außerdem durch die Spannung, die an den externen Anschluss 350 gekoppelt ist, mit Energie versorgt werden. Der Sensor 350 ist bei einer Außenkante des PCB-Stators 340 angeordnet, ist jedoch an keinen Leiter in der PCB-Schicht 47 gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen kann ein derartiger Sensor direkt in eine der Spulen 49 eingebettet sein und kann durch die Spule 49 direkt elektrisch mit Energie versorgt werden. In einigen Ausführungsformen kann ein derartiger Sensor über eine getrennte Verbindung, die an oder in der PCB-Schicht 47 angeordnet ist, wie z. B. die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 51 und dem Sensor 346, mit Energie versorgt und mit der Spule 49 verbunden werden. Eine derartige Verbindung kann in der PCB-Schicht 47 angeordnet sein oder in der PCB (z. B. in einer internen Schicht der PCB) angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Sensor und/oder die Schaltungsanordnung Leistung von einer externen Stromquelle beziehen. Zum Beispiel kann ein Typ einer externen Stromquelle eine herkömmliche elektrische Wandsteckdose sein, die an das Gehäuse des Motors oder des Generators gekoppelt sein kann.
Die Sensoren können Bediener von Generator- oder Motorprodukten mit Echtzeitbetriebsdaten sowie in bestimmten Ausführungsformen Vorhersagedaten zu verschiedenen Parametern des Produkts versorgen. Dies kann enthalten, wie das Gerät arbeitet und wie und wann eine Wartung geplant werden soll. Derartige Informationen kann die Produktausfallzeit verringern und die Produktlebensdauer erhöhen. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor in das Gehäuse integriert sein. In einigen Beispielen können die Sensoren in den PCB-Stator 340 eingebettet sein, wie in 30 gezeigt ist (z. B. die Sensoren 362, 366, 368, 372 und die Spule 364).
Ein Beispiel eines Sensors für diese Anwendungen ist ein Hall-Effekt-Sensor. Hall-Effekt-Sensoren werden für Näherungsschalt-, Positionierungs-, Geschwindigkeitsdetektions- und Stromerfassungs-Anwendungen verwendet. In seiner einfachsten Form arbeitet der Hall-Effekt-Sensor als ein analoger Wandler, der eine Spannung direkt zurückgibt.
Ein weiteres Beispiel eines Sensors ist ein optischer Sensor. Optische Sensoren können die Intensität elektromagnetischer Wellen in einem Wellenlängenbereich zwischen UV-Licht und Nahinfrarotlicht messen. Die grundlegende Messvorrichtung ist eine Fotodiode. Ein Kombinieren einer Fotodiode mit Elektronik bildet ein Pixel. In einem Beispiel kann der optische Sensor einen optischen Codierer enthalten, der eine Optik verwendet, um die Positionen des magnetischen Rotors zu messen oder zu detektieren.
Ein weiteres Beispiel eines Sensors ist ein Thermoelementsensor zum Messen einer Temperatur. Thermoelemente umfassen zwei Drahtzweige, die aus verschiedenen Metallen hergestellt sind. Die Drahtzweige sind an einem Ende zusammengeschweißt, was einen Übergang erzeugt. Der Übergang liegt dort, wo die Temperatur gemessen wird. Wenn der Übergang eine Änderung der Temperatur erfährt, eine Spannung wird erzeugt.
Ein weiterer wahlweiser Sensor ist ein Beschleunigungsaufnehmer. Beschleunigungsaufnehmer sind elektromechanische Vorrichtungen, die verwendet werden, um Beschleunigungskräfte zu messen. Derartige Kräfte können statisch wie z. B. die kontinuierliche Schwerkraft oder, wie es mit vielen mobilen Endgeräten der Fall ist, dynamisch sein, um eine Bewegung oder Schwingungen zu erfassen. Die Beschleunigung ist das Maß der Änderung der Schnelligkeit oder der Geschwindigkeit geteilt durch Zeit.
Ein Kreiselsensor, der wie ein Gyroskop wirkt, kann in diesen Systemen auch eingesetzt werden. Kreiselsensoren können verwendet werden, um Stabilität zu schaffen oder eine Bezugsrichtung in Navigationssysteme, Autopiloten und Stabilisatoren aufrechtzuerhalten.
Der PCB-Stator 340 kann auch einen Drehmomentsensor enthalten. Ein Drehmomentsensor, ein Drehmomentwandler oder ein Drehmomentmesser ist eine Vorrichtung zum Messen und zur Aufzeichnung des Drehmoments in einem Drehsystem wie z. B. der Axialfeldrotationsenergievorrichtung.
Ein weiterer wahlweiser Sensor ist ein Schwingungssensor. Schwingungssensoren können Lineargeschwindigkeit, Versatz und Nähe oder Beschleunigung messen, anzeigen und analysieren. Eine Schwingung, selbst eine geringfügige Schwingung, kann ein Kontrollzeichen des Zustands einer Maschine sein.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Sensoren, die in 29 und 30 dargestellt sind, auch Steuerschaltungen repräsentieren, die in den PCB-Stator 345 integriert sind. Derartige Steuerschaltungen können auf einer Oberfläche der PCB angeordnet sein (analog zu den Sensoren, die in 29 dargestellt sind), in (d. h. eingebettet in) der PCB angeordnet sein (analog zu den Sensoren, die in 30 dargestellt sind) und/oder mit dem oder im Gehäuse (z. B. das Gehäuse 203 in 18) integriert sein.
In einigen Generatorausführungsformen kann die Steuerschaltung eine Leistungsumsetzung von einer Wechselspannung, die in den Statorspulen erzeugt wird, zu einer externen gewünschten Stromquelle (z. B. eine Wechselspannung, die eine von der Spulenspannung verschiedene Magnitude besitzt, eine Gleichspannung, die durch Gleichrichten der Spulenspannung erzeugt wird) implementieren. In einigen Motorausführungsformen kann die Steuerschaltung eine integrierte Antriebsschaltungsanordnung implementieren, die eine gewünschte Wechselstromwellenformen zu den Statorspulen liefern kann, um den Motor anzutreiben. In einigen Beispielen kann der integrierte Antrieb ein Antrieb mit variabler Frequenz (VFD) sein und kann in dasselbe Gehäuse wie der Motor integriert sein. Die Sensoren und/oder die Schaltungsanordnung, die hier offenbart werden, können mit einem Element vom, am oder im Gehäuse drahtlos oder festverdrahtet verbunden sein. Alternativ können sich die Sensoren und/oder die Schaltungsanordnung entfernt in Bezug auf das Gehäuse befinden. In einem Beispiel kann die Steuerschaltung 566 (39) eine kreisförmige, donutähnliche Form umfassen, ähnlich den PCB-Statoren, die in den Zeichnungen gezeigt sind. Derartige Entwürfe können erleichtern und/oder ermöglichen, dass die Vorrichtung ihren Formfaktor behält.
Sämtliche dieser Sensoren und Steuerschaltungen können eine Drahtloskommunikationsschaltung enthalten, die konfiguriert ist, mit einer externen Vorrichtung über eine Drahtlosnetzumgebung zu kommunizieren. Eine derartige Drahtloskommunikation kann unidirektional oder bidirektional sein und kann zum Überwachen eines Status des Systems, eines Betreibens des Systems, eines Kommunizierens von Vorhersagedaten, usw. nützlich sein. Die Drahtloskommunikation über das Netz kann unter Verwendung z. B. von Langzeitentwicklung (LTE) und/oder fortschrittlichem LTE (LTE-A) und/oder Codemultiplex-Mehrfachzugriff (CDMA) und/oder breitband-CDMA (WCDMA) und/oder universelles Mobiltelekommunikationssystem (UMTS) und/oder Drahtlosbreitband (WiBro) und/oder dem globalen System für Mobilkommunikation (GSM) als Mobilfunkkommunikationsprotokoll durchgeführt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Drahtloskommunikation z. B. Kurzstreckenkommunikation enthalten. Die Kurzstreckenkommunikation kann z. B. durch Wireless-Fidelity (WiFi) und/oder Bluetooth® und/oder Nahfeldkommunikation (NFC) und/oder GNSS durchgeführt werden. GNSS kann z. B. das globale Positionierungssystem (GPS) und/oder das Glonass® globale Navigationssatellitensystem und/oder das Beidou® Navigationssatellitensystem und/oder Galileo®, das europäische globale satellitenbasierte Navigationssystem enthalten. In der vorliegenden Offenbarung werden die Begriffe ‚GPS‘ und ‚GNSS‘ miteinander austauschbar verwendet. Das Netz kann ein Kommunikationsnetz sein, z. B. ein Computernetz (z. B. ein lokales Netz (LAN) oder ein Großraumnetz (WAN)) und/oder das Internet und/oder ein Telefonnetz.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine derartige Drahtloskommunikationsschaltung an eine Sekundärspule (z. B. die Sekundärspule 344) gekoppelt sein, um Telemetrieinformationen wie z. B. die Betriebsdaten, die oben beschrieben werden, zu kommunizieren.
31 und 32 zeigen eine Ausführungsform einer Anordnung zum mechanischen Aneinanderkoppeln von Statorsegmenten 380, um einen Stator zu bilden. Eine Klammer 382 gleitet über Abschnitte einer Anschlussfläche 381 an zwei benachbarten Statorsegmenten 380 und wird durch ein Paar Muttern an jeder von zwei Schrauben (z. B. Schraube 384) befestigt. Die Klammer 382 enthält eine Ausrichtungslasche 392, die in einer Seitenwandaussparung 214 positioniert werden kann, wie oben beschrieben ist. Die Innendurchmesserkante der zwei benachbarten Statorsegmente 380 gleitet in einen geleiteten Rotorabstandshalter 390 in Form eines Kreisrings. In einigen Ausführungsformen kann dieser Rotorabstandshalter 390 in einem Drucklager mit dem Rotor laufen, um zu ermöglichen, dass der Rotorabstandshalter 390 und der Stator stationär bleiben, während der Rotor sich dreht. In weiteren Ausführungsformen kann ein Rotorabstandshalter, wie oben beschrieben ist (z. B. 18, 20A-20H) in das offene Zentrum des geleiteten Rotorabstandshalters 390 passen.
Eine elektrische Verbindung zwischen benachbarten Statorsegmenten 380, 381 kann unter Verwendung eines Drahts 387 zwischen entsprechenden Schaltungen 386, 388 implementiert werden. Die Schaltung 386 kann eine Verbindung zu einer Bahn in der oberen Schicht (oder unter Verwendung einer Durchkontaktierung einer weiteren Schicht) des Statorsegments 380 herstellen. Entsprechend kann die Schaltung 388 eine Verbindung zu einer Bahn in einer Schicht des Statorsegments 381 herstellen. Derartige Schaltungen 386, 388 können beliebige der Sensoren, die oben beschrieben werden (29-30), enthalten, können jedoch auch lediglich eine elektrische Verbindung von der jeweiligen PCB zum Draht 387 herstellen. In weiteren Ausführungsformen kann die elektrische Verbindung auch über die Befestigungsfläche der PCB, die ein Leitermaterial ist und mit der Spule verbunden ist, und dann Koppeln dieser Komponenten durch die Klammer, die auch Leitermaterial auf ihrer Innenfläche enthalten kann, hergestellt werden.
Die elektrische Verbindung kann auch unter Verwendung der Klammer 382 in Kombination mit einer elektrisch leitenden Anschlussfläche 383 implementiert werden. Wenn die Anschlussfläche 383 kontinuierlich und ununterbrochen ist, können die Klammern 382 eine gemeinsame elektrische Verbindung um den Umfang des Stators schaffen. Wenn derartige Anschlussflächen diskontinuierlich und in zwei Stücke unterbrochen sind (wie durch die gestrichelten Linien gezeigt ist), wobei jedes Stück an einen entsprechenden Anschluss einer Bahn in diesem Segment gekoppelt ist, können die Klammern 382 derartige Statorsegmente in Reihe schalten.
Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung ist für viele Anwendungen geeignet. Der PCB-Stator 340 kann für gewünschte Leistungskriterien und einen gewünschten Formfaktor für Vorrichtungen wie z. B. Generatoren und Motoren des Permanentmagnettyps konfiguriert sein. Derartige Entwürfe sind leichter im Gewicht, einfacher herzustellen, einfacher zu warten und besser für einen höheren Wirkungsgrad geeignet.
Beispiele von Permanentmagnetgeneratoranwendungen (PMG-Anwendungen) können einen Windraftanlagengenerator, eine Mikrogeneratoranwendung, einen Permanentmagnet-Direktantriebsgenerator, einen Dampfturbinengenerator, einen Wassergenerator, einen Wärmegenerator, einen Gasgenerator, einen Holzfeuergenerator, einen Kohlegenerator, einen Hochfrequenzgenerator (z. B. Frequenz etwa 60 Hz), einen tragbaren Generator, eine Hilfsleistungseinheit, Personenkraftwägen, eine Lichtmaschine, eine regenerative Bremsvorrichtung, einen PCB-Stator für eine regenerative Bremsvorrichtung, eine Notstrom- oder Bereitschafts-Leistungserzeugung, einen PMG zur Notstrom- oder Bereitschafts-Leistungserzeugung, einen PMG zur militärischen Verwendung und einen PMG zur Luftfahrtverwendung enthalten.
In weiteren Ausführungsformen können Beispiele eines Permanentmagnetmotors (PMM) einen Wechselstrommotor, einen Gleichstrommotor, einen Stellmotor, einen Schrittmotor, einen Drohnenmotor, ein Haushaltsgerät, einen Lüftermotor, einen Mikrowellenofen, eine Vakuummaschine, einen Personenkraftwagen, einen Antriebsstrang für ein Elektrofahrzeug, Industriemaschinen, einen Produktionslinienmotor, aktivierte Sensoren des Internet der Dinge (IOT), Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC), einen HVAC-Lüftermotor, Laborgeräte, Präzisionsmotoren, Militär, Motoren für autonome Fahrzeuge, Luftfahrt und Flugmotoren enthalten.
33 und 34 stellen eine weitere Ausführungsform einer Axialfeldrotationsenergievorrichtung 401 dar. In diesen Beispielen kann die Vorrichtung 401 beliebige der hier offenbarten Merkmale, Elemente oder Komponenten enthalten. Die veranschaulichte Version kann ein Gehäuse (z. B. das Gehäuse 203 in 18) enthalten, das eine Achse 405 mit einer Axialrichtung besitzt. Eine Statoranordnung 411 kann mehrere Statorplatten 445 enthalten, die voneinander getrennte Platten sind. Die Statorplatten 445 können mechanisch und fest an das Gehäuse gekoppelt sein. Jede Statorplatte 445 kann eine gedruckte Leiterplatte (PCB) enthalten, die Spulen besitzt, die elektrisch leitend sind, wie hier offenbart wird. Ausführungsformen jeder Statorplatte 445 können aus einer einzelnen elektrischen Phase bestehen. Die Vorrichtung 401 kann auch Rotoren 442 enthalten, die im Gehäuse an gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung 411 drehbar montiert sind. Die Rotoren 442 können mit einer Komponente wie z. B. einem Rotorabstandshalter 443 mechanisch aneinandergekoppelt sein. Versionen jedes Rotors 442 können Magneten 437 enthalten. In einigen Beispielen ist kein Rotor 442 zwischen axial benachbarten Statorplatten 445 angeordnet.
Die Statorplatten 445 können in einer axial angrenzenden Beziehung gekoppelt sein. Außerdem können die Statorplatten 445 in der axial angrenzenden Beziehung mechanisch direkt aneinandergekoppelt sein. Zusätzlich können die Statorplatten 445 unter einem einzelnen Winkel in Bezug auf die Achse 405 drehend ausgerichtet zu sein. In einigen Beispielen können die Statorplatten 445 elektrisch aneinandergekoppelt sein, um eine einzelne elektrische Schaltung für die Vorrichtung 401 zu bilden. In weiteren Ausführungsformen der Vorrichtung 401 ist kein axialer Abstandshalter zwischen axial benachbarten Statorplatten 445 angeordnet. Wie hier für weitere Beispiele gezeigt und beschrieben ist, können die Spulen der Statorplatten 445 in einer Radialrichtung in Bezug auf die Achse 405 verlaufen, kann jede Spulenkanten enthalten, die in der Radialrichtung verlaufen, und die Spulenkanten können im Wesentlichen parallel zueinander sein. Mit anderen Worten können die Spulen gegenüberliegende Innen- und Außenkanten besitzen, die parallel zueinander sind.
Ausführungsformen der Vorrichtung 401 können die Statoranordnung 411 mit mehreren elektrischen Phasen enthalten. Die Statorplatten 445 können in Bezug auf die Achse 405 drehend zueinander versetzt sein. In einigen Beispielen sind die Statorplatten 445 nicht elektrisch aneinandergekoppelt, um eine einzelne elektrische Schaltung für die Vorrichtung 401 zu bilden. In einer bestimmten Version kann die Statoranordnung 411 aus von lediglich drei Statorplatten 442 bestehen. In einem weiteren bestimmten Beispiel können die Rotoren 442 aus lediglich zwei Rotoren 442 bestehen. Die Vorrichtung 401 kann ferner einen Abstandshalter (der nicht gezeigt ist) eines beliebigen Typs (z. B. Metall, Papier usw.) enthalten, der zwischen axial benachbarten Statorplatten 445 angeordnet ist. Ausführungsformen der Vorrichtung 401 können ferner axiale Abstandshalter (die nicht gezeigt sind) zwischen der Statoranordnung 411 und den Rotoren 442 enthalten. Versionen der axialen Abstandshalter können axiale Luftspaltabstände zwischen der Statoranordnung 411 und den Rotoren 442 einstellen.
Wie in 35 gezeigt ist, können Ausführungsformen der Spulen 459 um die Achse 405 asymmetrisch angeordnet sein. In einigen Versionen kann jede Statorplatte 455 einen Innenradius IR, einen Außenradius OR und einen Schlitz S, der in einer Radialrichtung zwischen dem Innenradius IR und dem Außenradius OR kontinuierlich verläuft, enthalten. In einem Beispiel kann der Schlitz S eine umlaufende Breite W in Bezug auf die Achse 405 enthalten, die nicht weniger als ein Durchmesser des Rotorabstandshalters (z. B. der Rotorabstandshalter 443 in 33), der die Rotoren 442 aneinanderkoppelt, ist. Ausführungsformen des Schlitzes S können durch Seitenwände 453, die parallel zueinander sind, definiert werden und die umlaufende Breite W kann vom Innenradius IR zum Außenradius OR gleichbleibend sein. In derartigen Versionen kann der Schlitz S konfiguriert sein, während des Betriebs der Vorrichtung 401 frei und unbehindert zu bleiben, derart, dass sich während des Betriebs der Vorrichtung 401 keine weitere Komponente im Schlitz S befindet.
Alternativ kann, wie in 36 gezeigt ist, eine alternative Ausführungsform des Schlitzes S durch die Seitenwände 463, die nicht parallel sind, definiert werden und die umlaufende Breite W verjüngt sich vom Innenradius IR zum Außenradius OR. In einigen Ausführungsformen kann sich mindestens eine der Spulen 469 jeder Statorplatte 465 in einem Statorplattensegment 468 befinden, das eine weitere PCB enthält, die mechanisch und elektrisch entsprechend an jede der Statorplatten 465 gekoppelt ist. Beispiele jeder Statorplatte 465 können konfiguriert sein, über den Schlitz S einzeln aus der Statoranordnung 411 entfernt zu werden (siehe z. B. 33 und 34), ohne die Rotoren 442 von der Axialfeldrotationsenergievorrichtung 401 zu demontieren. Zusätzlich können entsprechende Statorplatten 465 und Statorplattensegmente 468 z. B. in einer komplanaren Anordnung aneinander montiert sein.
In einer bestimmten Ausführungsform kann die Vorrichtung 401 eine nichtübereinstimmende Anzahl von mehreren Statorplatten und Rotoren enthalten. Zum Beispiel kann die Vorrichtung zwei Statorplatten und einen Rotor, drei Statorplatten und zwei Rotoren, fünf Statorplatten und zwei Rotoren usw. besitzen. In einigen Versionen ist kein Rotor in der Statoranordnung 411 verschachtelt (d. h. zwischen axial benachbarten Statorplatten axial angeordnet). Außerdem kann die Vorrichtung 401 eine einzelne elektrische Phase oder mehr als eine elektrische Phase umfassen. Weitere Ausführungsformen können eine Einhausung enthalten, wobei sich zwei oder mehr Vorrichtungen 401 (die identisch sein können) in der Einhausung befinden.
37 ist eine vergrößerte Teildraufsicht noch einer weiteren Ausführungsform einer Statorplatte 475. Beispiele der Spulen 476 der Statorplatte 475 können eine höhere Dichte von Kupfer bei ihren benachbarten Innen- bzw. Außendurchmesserabschnitten 477, 478 im Vergleich zu ihren radialen Abschnitten 479, die weiter verteilt sein können als die Innen- und Außendurchmesserabschnitte 477, 478, besitzen.
38 ist eine vergrößerte Teildraufsicht einer alternativen Ausführungsform einer Statorplatte 485. Beispiele der Statorplatte 485 können eine veränderbare Anzahl von Schlitzen in den radialen Bahnen 489 ihrer Spulen 486 besitzen. Zum Beispiel können die radialen Bahnen zwei, drei, vier, fünf oder mehr Schlitze in derselben radialen Bahn 489 enthalten, wie veranschaulicht ist.
39-46 stellen noch weitere Ausführungsformen von Axialfeldrotationsenergievorrichtungen dar. Sämtliche Elemente, Merkmale und Komponenten, die hier für weitere Versionen der Vorrichtungen beschrieben werden, können auch in dieser Ausführungsformen verwendet werden. In einigen Versionen kann eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung 501 ein Gehäuse 503 (z. B. Gehäuseschalen 503a, 503b in 39) enthalten, das eine Achse 505 mit einer Axialrichtung besitzt. Die Gehäuseschalen 503a, 503b können aneinandergekoppelt werden. Jede der Gehäuseschalen 503a, 503b kann einen Innenumfang 507 enthalten, der ein axiales Fach 504, das in ihm gebildet ist, besitzt.
Beispiele können eine Statoranordnung 511 enthalten, die am Gehäuse 503 montiert ist. Die Statoranordnung 511 kann mehrere Statorplatten 545 enthalten, die axial gestapelt und voneinander getrennte Platten sind. Jede Statorplatte 545 kann eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB) enthalten, die jeweilige mehrere Spulen besitzt, die elektrisch leitend und in der jeweiligen PCB verbunden sind, wie hier an anderer Stelle beschrieben ist. Die jeweilige PCB kann derart konfiguriert sein, dass ein elektrischer Strom, der durch eine der jeweiligen mehreren Spulen fließt, gleichermaßen durch alle jeweiligen mehreren Spulen fließt. In einem Beispiel kann jede Statorplatte 545 aus einer einzelnen elektrischen Phase bestehen.
Versionen jeder Statorplatte 545 können zwei identische, C-förmige PCB-Segmenthälften 545a, 545b umfassen (44 und 45). Die PCB-Segmenthälften 545a, 545b können aneinandergekoppelt sein (wie z. B. über elektrische Verbinder 554; einer ist in 44 gezeigt), um eine entsprechende Statorplatte 545 zu bilden. Der elektrische Verbinder kann eine U-förmige Drahtklammer jeweils für Montage und Demontage sein. Im veranschaulichten Beispiel sind drei Statorplatten 545 in der Statoranordnung 511 vorhanden, für insgesamt sechs PCB-Segmenthälften 545a, 545b, die identisch zueinander und im System austauschbar sind. Außerdem können in dieser Zeichnung die drei Statorplatten 545 um P1 und P2 versetzt sein, was ermöglicht, dass die Drahtklammerfläche an unteren Statorplatten 545 freiliegt, um den Verbindern 554 zu ermöglichen, zur einfachen Montage und Demontage von oben eingesetzt zu werden.
In einigen Versionen sind die Statorplatten 545 mit Verbindungselementen 506 in einer axial angrenzenden Beziehung für verbesserte Wärmeleitfähigkeit mechanisch direkt aneinander und an mindestens ein axiales Fach 504 gekoppelt (39). Die Statoranordnung 511 kann an mindestens ein axiales Fach 504 mechanisch gekoppelt sein. Zusätzlich können die Statorplatten 545 Außenumfangskanten besitzen, die radial weisende Innenflächen der Gehäuseschalen 503a, 503b beim Innenumfang 507 berühren. Außerdem kann auch Wärmeleitpaste bei den Kontaktflächen verwendet werden, um die Wärmeübertragung zwischen den PCBs und dem Gehäuse 503 zu verbessern. Das Gehäuse 503 kann ferner externe Lamellen 508 als eine Substratgestaltung enthalten, um eine zusätzliche Kühlung für die Vorrichtung 501 bereitzustellen.
Jede Statorplatte 545 kann ferner mehrere Umfangsbefestigungsbohrungen 547 enthalten (44 und 45), die konfiguriert sind, den mehreren Statorplatten 545 zu ermöglichen, in Bezug auf die Achse 505 (a) unter einem einzelnen Winkel in Bezug auf die Achse 505 drehend ausgerichtet zu sein, um eine Vorrichtung mit einer einzelnen elektrischen Phase zu bilden, oder (b) unter gewünschten Phasenwinkeln PI, P2 drehend zueinander versetzt zu sein (44), um eine Mehrphasenvorrichtung zu bilden.
Ausführungsformen können ferner eine Rotoranordnung enthalten, die einen oder mehrere Rotoren 542 besitzt (39 und 41-43), die im Gehäuse 503 drehbar montiert sind. Die Rotoren 542 können sich bei gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung 511 befinden. Die Rotoren 542 können mechanisch aneinandergekoppelt sein. Jeder Rotor 542 kann mehrere Magneten 537 enthalten. In einige Versionen (41) können die Magneten 537 eine Vorder- und eine Hinterkante 539 enthalten. Die Vorderkante 539 eines Magneten kann zur Hinterkante eines benachbarten Magneten 537 parallel sein, um einen gleichbleibenden Abstand in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse 505 zwischen benachbarten Magneten 537 zu definieren. Die Vorrichtung 501, die mit parallelen Vorder- und Hinterkanten 539 von Magneten 537 konfiguriert ist, kann die Kapazität des magnetischen Flusses der Vorrichtung 501 um etwa 3 % im Vergleich z. B. zu einer Vorrichtung mit Magneten 37 (9), die nicht parallele Vorder- und Hinterkanten 69 an benachbarten Magneten 37 besitzen, erhöhen.
Ausführungsformen der Magneten 537 können eine trapezförmige Gestalt aufweisen, wie gezeigt ist. Versionen jedes Magneten 537 können in Bezug auf die Achse 505 eine radiale Innenkante 538 (41) enthalten, die zu seiner radialen Außenkante 540 parallel ist. Die Magneten 537 können eine gerade oder eine ungerade Anzahl von Magneten 537 enthalten. Relativ zur Achse 505 in Umfangsrichtung benachbarte Magneten 537 umfassen entgegengesetzte Magnetpole. An gegenüberliegenden Rotoren 542 können diametral gegenüberliegende Magneten 537 entgegengesetzte Magnetpole umfassen.
In einigen Ausführungsformen (42, 43 und 46) kann jeder Rotor 542 eine Rotornabe 544 enthalten, die eine magnetische Hinterlegung 546 besitzt, die an einer axialen Seite der Rotornabe 544 montiert ist. Die Magneten 537 können an einer gegenüberliegenden axialen Seite der Rotornabe 544 montiert sein. Insgesamt veranschaulicht 42, wie die Magneten 537 einen Magnetinnenradius oder Magnetinnendurchmesser (MID) und einen Magnetaußenradius oder Magnetaußendurchmesser (MOD) in Bezug auf die Achse 505 definieren können, um ein radiale Magnetspanne 560 zu definieren. Die magnetische Hinterlegung 546 kann einen Hinterlegungsinnenradius oder Hinterlegungsinnendurchmesser (BID) enthalten, der kleiner als der Magnetinnendurchmesser MID ist. Zusätzlich oder alternativ kann die magnetische Hinterlegung 546 einen Hinterlegungsaußendurchmesser (BOD) besitzen, der größer als der Magnetaußendurchmesser MOD ist, um eine radiale Hinterlegungsspanne 561 zu definieren. Zusätzlich kann der Hinterlegungsaußendurchmesser BOD mit einem Außenumfang der Rotornabe 544 bündig sein, wie gezeigt ist.
In einem weiteren Beispiel können die Rotornaben 544 die größere magnetische Hinterlegung 546 sowie eine kleinere magnetische Hinterlegung 548, die sich (in der Axialrichtung) direkt zwischen den Magneten 537 und der größeren magnetischen Hinterlegung 546 befindet, besitzen. Die kleinere magnetische Hinterlegung 548 kann eine kleinere radiale Hinterlegungsspanne 562 definieren. Die magnetischen Hinterlegungen 546, 548 können einzelne monolithische Schichten oder mehrere aufeinandergestapelte Schichten sein (wie gezeigt ist) und können ein magnetisches Material umfassen, das Kohlenstoff, Silizium, ein ferromagnetisches Material usw. enthält. Versionen der Rotornabe 544 können eine trapezförmige Öffnung 550 (46) für jeden Magneten 537 enthalten. Die Magneten 537 können in einer Version lediglich durch magnetische Anziehungskraft zur magnetischen Hinterlegung 546, 548 an der Rotornabe befestigt sein. In weiteren Versionen kann auch Klebstoff verwendet werden.
Die Rotoranordnung kann verschiedene Hardware enthalten, um die Rotoren 542 mit der Welle 551 zu verbinden. Zum Beispiel stellen 39, 42 und 45 eine Vierfachspaltring-Klemmstruktur 553 dar, die die Rotornaben 544 mit Verbindungselemente an der Welle 551 befestigen kann. Die Rotornaben 544 können eine Innenschräge enthalten, um außen abgeschrägte Versionen der Vierfachspaltring-Klemmstruktur 553 aufzunehmen. Wellenlager können die Welle 551 und die Rotoranordnung drehbar am Gehäuse montieren.
Noch weitere Ausführungsformen der Vorrichtung 501 können die Statorplatte 545, die mehrere Kerne 580 besitzt, enthalten (44-45). Jeder Kern 580 kann ein magnetisches Material (z. B. Kohlenstoffstahl, Eisen, Ferrit usw.) und verschiedene Formen wie z. B. die gezeigten Trapeze umfassen. Jeder Kern 580 kann sich in einem Zentrum 582 einer jeweiligen Spule 549 der Statorplatte 545 befinden. Die Kerne 580 können von den Spulen 549 elektrisch isoliert sein. Versionen der Kerne 580 können enthalten, dass eine oder beide axialen Oberflächen mit jeweiligen axialen Oberflächen der Statorplatte 545 bündig oder im Wesentlichen bündig sind.
In einigen Beispielen kann das Zentrum 582 der jeweiligen Spule 549 ein Volumen (wie z. B. ein versenktes Volumen) enthalten, das sich in einer innersten Leiterbahn 552 der jeweiligen Spule 549 befindet. In einer Version kann das Volumen während des Herstellens der PCB der Statorplatte 545 derart gebildet werden, dass die Kerne 580 während der Fertigung der PCB aufgenommen werden können. In einer weiteren Version kann das Volumen aus der PCB entfernt werden, nachdem die PCB hergestellt worden ist, derart, dass die Kerne 580 nach der Fertigung der PCB zur PCB hinzugefügt werden. Die magnetischen Kerne 580 können eine Magnetflusskapazität der Vorrichtung 501 erhöhen, was die Verwendung schwächerer Magneten erlauben kann, während der hohe Wirkungsgrad der Vorrichtung 501 beibehalten werden kann und/oder der Durchmesser der Vorrichtung 501 kleiner sein kann, ohne die Leistungsfähigkeit zu verringern.
Weitere Versionen können eine oder mehrere der folgenden Ausführungsformen enthalten:

1. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:
- einen Rotor, der eine Drehachse und einen Magneten umfasst; und
- einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mehrere PCB-Schichten besitzt, die in einer Axialrichtung beabstandet sind, jede PCB-Schicht eine Spule umfasst, die lediglich zwei Anschlüsse für elektrische Verbindungen besitzt, jede Spule zwischen ihren lediglich zwei Anschlüssen kontinuierlich und ununterbrochen ist, jede Spule aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht und einer der zwei Anschlüsse jeder Spule mit einer Durchkontaktierung an eine weitere Spule elektrisch gekoppelt ist, um ein Spulenpaar zu definieren, wobei
- jedes Spulenpaar mit einer weiteren Durchkontaktierung an ein weiteres Spulenpaar elektrisch gekoppelt ist.
2. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst und die Spulen in jedem Spulenpaar komplanar sind und sich in derselben PCB-Schicht befinden.
3. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen in jedem Spulenpaar sich in verschiedenen PCB-Schichten befinden.
4. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens zwei Spulen elektrisch in Reihe geschaltet sind.
5. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens zwei Spulen elektrisch parallelgeschaltet sind.
6. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens zwei Spulen elektrisch parallelgeschaltet sind und mindestens zwei weitere Spulen elektrisch in Reihe geschaltet sind.
7. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens zwei Spulenpaare elektrisch parallelgeschaltet sind.
8. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens zwei Spulenpaare elektrisch in Reihe geschaltet sind.
9. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens zwei Spulenpaare elektrisch parallelgeschaltet sind und mindestens zwei weitere Spulenpaare elektrisch in Reihe geschaltet sind.
10. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede PCB-Schicht einen PCB-Schichtoberflächenbereich umfasst, die Spule in jeder PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst, die einen Spulenoberflächenbereich besitzen, der in einem Bereich von etwa 75 % bis etwa 99 % des PCB-Schichtoberflächenbereichs liegt.
11. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst, die komplanar und um die Achse symmetrisch beabstandet sind, und die Spulen in benachbarten PCB-Schichten in Bezug auf die Achse in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse aufeinander ausgerichtet sind, um symmetrische Stapel von Spulen in der Axialrichtung zu definieren.
12. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht.
13. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator mindestens zwei elektrische Phasen umfasst.
14. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede PCB-Schicht mehrere Spulen für jede elektrische Phase umfasst und die Spulen sind in jeder PCB-Schicht für jede elektrische Phase in Winkelrichtung in Bezug auf die Achse zueinander versetzt, um eine gewünschte Phasenwinkelverschiebung zwischen den elektrischen Phasen zu definieren.
15. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator eine einzelne einheitliche Platte umfasst.
16. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Spule mit lediglich einer Durchkontaktierung an eine weitere Spule gekoppelt ist.
17. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jedes Spulenpaar mit lediglich einer Durchkontaktierung an ein weiteres Spulenpaar gekoppelt ist.
18. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Durchkontaktierung mehrere Durchkontaktierungen umfasst.
19. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die eine weitere Durchkontaktierung mehrere Durchkontaktierungen umfasst.
20. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Axialfeldrotationsenergievorrichtung ein Generator ist.
21. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Axialfeldrotationsenergievorrichtung ein Motor ist.
22. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Axialfeldrotationsenergievorrichtung zwei oder mehr elektrische Phasen und zwei oder mehr externe Anschlüsse umfasst.
23. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen zueinander identisch sind.
24. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens zwei Spulen nicht identisch zueinander sind und sich voneinander durch Größe und/oder Form unterscheiden.
25. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:
- einen Rotor, der eine Drehachse und einen Magneten umfasst; und
- einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mehrere PCB-Schichten besitzt, die in einer Axialrichtung beabstandet sind, jede PCB-Schicht eine Spule umfasst und die mehreren PCB-Schichten Folgendes umfassen:
- mehrere Spulenschichtpaare, wobei die Spulen in jedem Spulenschichtpaar sich in verschiedenen PCB-Schichten befinden, mindestens zwei Spulenschichtpaare miteinander parallelgeschaltet sind und mindestens zwei weitere Spulenschichtpaare miteinander in Reihe geschaltet sind.
26. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator mindestens zwei elektrische Phasen umfasst.
27. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede PCB-Schicht mehrere Spulen für jede elektrische Phase umfasst und die Spulen sind in jeder PCB-Schicht für jede elektrische Phase in Winkelrichtung in Bezug auf die Achse zueinander versetzt, um eine gewünschte Phasenwinkelverschiebung zwischen den elektrischen Phasen zu definieren.
28. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Spule aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht.
29. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:
- einen Rotor, der eine Drehachse und einen Magneten umfasst;
- einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, der eine erste PCB-Schicht und eine zweite PCB-Schicht besitzt, die voneinander in einer Axialrichtung beabstandet sind, jede PCB-Schicht eine Spule umfasst, die kontinuierlich ist, und jede Spule lediglich zwei Anschlüsse für elektrische Verbindungen besitzt; und
- lediglich eine Durchkontaktierung, um die Spulen durch einen Anschluss jeder Spule elektrisch zu koppeln.
30. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:
- einen Rotor, der eine Drehachse und einen Magneten umfasst; und
- einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die aus einer einzelnen einheitlichen Platte besteht, die mindestens zwei elektrische Phasen besitzt, die PCB mehrere PCB-Schichten umfasst, die in einer Axialrichtung beabstandet sind, jede PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst, jede Spule lediglich zwei Anschlüsse für elektrische Verbindungen besitzt, jede Spule zwischen ihren lediglich zwei Anschlüssen kontinuierlich und ununterbrochen ist, jede Spule aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht und einer der zwei Anschlüsse mit lediglich einer Durchkontaktierung jeder Spule an eine weitere Spule elektrisch gekoppelt ist, um ein Spulenpaar zu definieren, wobei jedes Spulenpaar mit lediglich einer weiteren Durchkontaktierung an ein weiteres Spulenpaar elektrisch gekoppelt ist; wobei
- die Spulen in jeder PCB-Schicht komplanar und symmetrisch um die Achse beabstandet sind und die Spulen in benachbarten PCB-Schichten in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet sind, um symmetrische Stapel von Spulen in der Axialrichtung zu definieren, und
- jede PCB-Schicht mehrere Spulen für jede elektrische Phase umfasst und die Spulen in jeder PCB-Schicht für jede elektrische Phase in Winkelrichtung in Bezug auf die Achse zueinander versetzt sind, um eine gewünschte Phasenwinkelverschiebung zwischen den elektrischen Phasen zu definieren.

1. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

einen Rotor, der eine Drehachse und einen Magneten umfasst; und
einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator mehrere Statorsegmente umfasst, die über die Achse aneinandergekoppelt sind, jedes Statorsegment eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht besitzt, die eine Spule umfasst, und jedes Statorsegment lediglich eine elektrische Phase umfasst.

2. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator aus lediglich einer elektrischen Phase besteht.
3. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator mehrere elektrische Phasen umfasst.
4. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen zueinander identisch sind.
5. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst, die komplanar und in Winkelrichtung in Bezug auf die Achse voneinander beabstandet sind.
6. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jedes Statorsegment mehrere PCB-Schichten umfasst, die jeweils konfiguriert sind, lediglich die eine elektrische Phase bereitzustellen.
7. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede PCB-Schicht in jedem Statorsegment mehrere Spulen umfasst, die komplanar und konfiguriert sind, die lediglich eine elektrische Phase zu schaffen.
8. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Spule radiale Bahnen umfasst, die von etwa einem Innendurchmesser der PCB zu etwa einem Außendurchmesser der PCB verlaufen.
9. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Spule eine Bahn umfasst, die von einem äußersten Bahnabschnitt zu einem konzentrischen innersten Leiterbahnabschnitt kontinuierlich ist, und die Spulen radiale Elemente umfassen, die geradlinige Seiten und Windungen umfassen.
10. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen 9, wobei jede Spule lediglich geradlinige Bahnen umfasst, die von einer äußersten Bahn zu einer konzentrischen innersten Leiterbahn kontinuierlich sind, keine Bahn der PCB-Schichten nicht geradlinig ist und jede Spule Ecken umfasst, um die lediglich geradlinigen Bahnen zu verbinden.
11. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen0, wobei jede PCB-Schicht einen PCB-Schichtoberflächenbereich umfasst, die Spule in jeder PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst, die einen Spulenoberflächenbereich besitzen, der in einem Bereich von etwa 75 % bis etwa 99 % des PCB-Schichtoberflächenbereichs liegt.
12. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen1, wobei jede PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst, die komplanar und um die Achse symmetrisch beabstandet sind, und die Spulen in benachbarten PCB-Schichten in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse aufeinander ausgerichtet sind, um symmetrische Stapel von Spulen in einer Axialrichtung zu definieren.
13. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

einen Rotor, der eine Drehachse und einen Magneten umfasst; und
einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator mehrere Statorsegmente umfasst, die über die Achse aneinandergekoppelt sind, jedes Statorsegment eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mehrere PCB-Schichten besitzt, die jeweils eine Spule umfassen, die PCB-Schichten in einer Axialrichtung voneinander beabstandet sind, jede PCB eine gerade Anzahl von PCB-Schichten besitzt, die PCB-Schichten Schichtpaare umfassen, jedes Schichtpaar als zwei PCB-Schichten definiert ist, die elektrisch mit einer Durchkontaktierung aneinandergekoppelt sind, und jedes Schichtpaar mit einer weiteren Durchkontaktierung an ein weiteres Schichtpaar gekoppelt ist.

14. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens eine der PCB-Schichten mit einer weiteren PCB-Schicht elektrisch in Reihe geschaltet ist.
15. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens eine der PCB-Schichten mit einer weiteren PCB-Schicht elektrisch parallelgeschaltet ist.
16. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens ein Schichtpaar mit einem weiteren Schichtpaar elektrisch in Reihe geschaltet ist.
17. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens ein Schichtpaar mit einem weiteren Schichtpaar elektrisch parallelgeschaltet ist.
18. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens ein Schichtpaar zwei PCB-Schichten umfasst, die voneinander axial beabstandet und zueinander axial benachbart sind.
19. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens ein Schichtpaar zwei PCB-Schichten umfasst, die nicht zueinander axial benachbart sind.
20. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens ein Schichtpaar an das Schichtpaar axial angrenzend ist, an das das mindestens eine Schichtpaar elektrisch gekoppelt ist.
21. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens ein Schichtpaar nicht an das Schichtpaar, an das das mindestens eine Schichtpaar elektrisch gekoppelt ist, axial angrenzend ist.
22. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen zueinander identisch sind.
23. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens zwei Spulen nicht identisch zueinander sind und sich voneinander durch Größe und/oder Form und/oder Architektur unterscheiden.
24. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

einen Rotor, der eine Drehachse und einen Magneten umfasst; und
einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator mehrere Statorsegmente und mehrere elektrische Phasen umfasst, jedes Statorsegment eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mindestens eine PCB-Schicht mit einer Spule besitzt, und jedes Statorsegment lediglich eine elektrische Phase umfasst.

25. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

einen Rotor, der eine Drehachse und einen Magneten umfasst; und
einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator mehrere Statorsegmente umfasst, die über die Achse aneinandergekoppelt sind, jedes Statorsegment eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mehrere PCB-Schichten besitzt, die jeweils Spulen umfassen, die PCB-Schichten in einer Axialrichtung voneinander beabstandet sind, jede PCB eine gerade Anzahl von PCB-Schichten besitzt, die PCB-Schichten Schichtpaare umfassen und jedes Schichtpaar als zwei PCB-Schichten definiert ist, die elektrisch aneinandergekoppelt sind; wobei
die Spulen in jeder PCB-Schicht komplanar und in Winkelrichtung und symmetrisch um die Achse voneinander beabstandet sind und die Spulen in benachbarten PCB-Schichten in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet sind, um symmetrische Stapel von Spulen in der Axialrichtung zu definieren.

26. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator aus lediglich einer elektrischen Phase besteht und die Spulen zueinander identisch sind.
27. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator mehrere elektrische Phasen umfasst.
28. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede PCB-Schicht konfiguriert ist, lediglich eine elektrische Phase bereitzustellen.
29. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen in jeder PCB-Schicht in jedem Statorsegment konfiguriert sind, lediglich die eine elektrische Phase bereitzustellen.
30. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Axialfeldrotationsenergievorrichtungen aus einer einzelnen elektrischen Phase bestehen.
1. Ein Modul für eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, das Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das Kopplungsstrukturen, die konfiguriert sind, das Gehäuse an ein zweites Gehäuse eines zweiten Moduls mechanisch zu koppeln, und elektrische Elemente, die konfiguriert sind, das Gehäuse an das zweite Gehäuse elektrisch zu koppeln, besitzt;
einen Rotor, der am Gehäuse drehbar montiert ist, wobei der Rotor eine Achse und einen Magneten umfasst; und
einen Stator, der am Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht besitzt, die eine Spule umfasst.

2. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei der Rotor und der Stator sich im und umgeben durch das Gehäuse befinden.
3. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei der Rotor mehrere Rotoren umfasst, der Magnet mehrere Magneten umfasst und der Stator mehrere Statoren umfasst und jeder der Statoren mehrere PCB-Schichten umfasst und jede PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst.
4. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei das Modul konfiguriert ist, direkt an einen Rahmen gekoppelt zu werden, und das Modul konfiguriert ist, indirekt an das zweite Modul gekoppelt zu werden.
5. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei das Gehäuse eine Seitenwand umfasst, die den Stator in einer gewünschten Winkelorientierung in Bezug auf die Achse orientiert.
6. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator mehrere Statoren umfasst und die Seitenwand mehrere Seitenwandsegmente umfasst, die die mehreren Statoren in gewünschten Winkelorientierungen in Bezug auf die Achse in Winkelrichtung versetzen.
7. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Seitenwandabschnitt eine radiale Innenfläche umfasst, in der eine Aussparung gebildet ist, wobei die Aussparung die gewünschte Winkelorientierung des Stators in Bezug auf die Achse aufnimmt und erhält, und die Schlitze gemeinsam Außenkanten des Stators bei einem Luftspaltabstand zwischen dem Stator und dem Rotor halten.
8. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator luftgekühlt ist und nicht flüssigkeitsgekühlt ist.
9. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei die PCB-Schicht mehrere PCB-Schichten umfasst, die jeweils mehrere Spulen enthält, jede Spule lediglich zwei Anschlüsse besitzt, jede Spule zwischen ihren lediglich zwei Anschlüssen kontinuierlich und ununterbrochen ist und jede Spule mit einer Durchkontaktierung an eine weitere Spule elektrisch gekoppelt ist.
10. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei zwei Spulen aneinandergekoppelt sind, um ein Spulenpaar zu definieren, und jedes Spulenpaar mit einer weiteren Durchkontaktierung an ein weiteres Spulenpaar elektrisch gekoppelt ist.
11. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen in jedem Spulenpaar sich in verschiedenen PCB-Schichten befinden.
12. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Spule mit lediglich einer Durchkontaktierung an eine weitere Spule gekoppelt ist und jedes Spulenpaar mit lediglich einer weiteren Durchkontaktierung an ein weiteres Spulenpaar gekoppelt ist.
13. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator mehrere Statorsegmente umfasst, die jeweils eine PCB umfassen.
14. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator aus lediglich einer elektrischen Phase besteht.
15. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei der Stator mehrere elektrische Phasen umfasst.
16. Ein Modul für eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, das Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das Kopplungsstrukturen, die konfiguriert sind, das Gehäuse an ein zweites Gehäuse eines zweiten Moduls mechanisch zu koppeln, und elektrische Elemente, die konfiguriert sind, das Gehäuse an das zweite Gehäuse elektrisch zu koppeln, besitzt;
mehrere Rotoren, die drehbar am Gehäuse montiert sind, wobei die Rotoren eine Achse und Magneten umfassen; und
mehrere Statoren, die am Gehäuse koaxial mit den Rotoren montiert sind, wobei jeder Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht besitzt, die eine Spule umfasst, und die Statoren im Gehäuse elektrisch aneinandergekoppelt sind.

17. Ein Modul für eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, das Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das Kopplungsstrukturen, die konfiguriert sind, das Gehäuse an ein zweites Gehäuse eines zweiten Moduls mechanisch zu koppeln, und elektrische Elemente, die konfiguriert sind, das Gehäuse an das zweite Gehäuse elektrisch zu koppeln, besitzt;
Rotoren, die drehbar in Bezug auf eine Achse am Gehäuse montiert sind, wobei jeder Rotor Magneten umfasst; und
Statoren, die am Gehäuse koaxial mit den Rotoren montiert sind, jeder Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die PCB-Schichten besitzt, und jede PCB-Schicht Spulen umfasst; wobei
das Gehäuse mehrere Seitenwandsegmente umfasst, die die Statoren in gewünschten Winkelorientierungen in Bezug auf die Achse orientieren und die Statoren in gewünschten Phasenwinkeln in Winkelrichtung versetzen, wobei die Seitenwandsegmente radiale Innenflächen, die Schlitze aufweisen, die in ihnen gebildet sind, umfassen, die Schlitze die gewünschte Winkelorientierung und den axialen Abstand von entsprechenden Statoren aufrechterhalten und die Schlitze gemeinsam die Außenkanten der Statoren bei gewünschten Luftspaltabständen zwischen den Statoren und den Rotoren halten.

18. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei sich die Rotoren und die Statoren im und umgeben durch das Gehäuse befinden, das ferner Folgendes umfasst:

einen Rahmen, wobei das Modul konfiguriert ist, direkt an den Rahmen gekoppelt zu werden, und das Modul konfiguriert ist, indirekt an das zweite Modul gekoppelt zu werden.

19. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Spule lediglich zwei Anschlüsse besitzt, jede Spule zwischen ihren lediglich zwei Anschlüssen kontinuierlich und ununterbrochen ist und jede Spule mit einer Durchkontaktierung an eine weitere Spule elektrisch gekoppelt ist.
20. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Spule mit lediglich einer Durchkontaktierung an eine weitere Spule gekoppelt ist.
21. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei zwei Spulen aneinandergekoppelt sind, um ein Spulenpaar zu definieren, und jedes Spulenpaar mit einer weiteren Durchkontaktierung an ein weiteres Spulenpaar elektrisch gekoppelt ist.
22. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei das Modul folgendes umfasst:

die Spulen in jedem Spulenpaar befinden sind in verschieden PCB-Schichten; und/oder
jedes Spulenpaar ist mit lediglich einer Durchkontaktierung an ein weiteres Spulenpaar gekoppelt.

23. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Stator mehrere Statorsegmente umfasst und jedes Statorsegment eine PCB umfasst.
24. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Stator lediglich aus einer elektrischen Phase besteht.
25. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Stator mehrere elektrische Phasen umfasst.
26. Ein Modul für eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, das Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das eine Achse besitzt;
Rotoren, die über die Achse drehbar am Gehäuse montiert sind, wobei jeder Rotor einen Magneten umfasst; und
Statoren, die am Gehäuse koaxial mit den Rotoren montiert sind, wobei jeder Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht besitzt, die eine Spule umfasst, und jeder Stator aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht; wobei
gewählte Statoren in Winkelrichtung in Bezug auf die Achse unter gewünschten Phasenwinkeln zueinander versetzt sind, derart, dass das Modul mehr als eine elektrische Phase umfasst.

27. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei das Gehäuse eine Seitenwand umfasst, die mehrere Seitenwandsegmente besitzt.
28. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Seitenwandabschnitt einen Schlitz in seiner Innenfläche umfasst, die Seitenwandsegmente in die Statoren eingreifen und sie unter gewünschten Winkelorientierungen in Bezug auf die Achse orientieren, jeder Stator in Winkelrichtung in Bezug auf weitere Statoren beim gewünschten Phasenwinkel versetzt ist, die Statoren in den Schlitzen der Seitenwandsegmente sitzen und die Schlitze gemeinsam die Außenkanten der Statoren bei gewünschten Luftspaltabständen zwischen den Statoren und den Rotoren halten.
29. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Stator lediglich aus einer PCB besteht.
30. Das Modul einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Stator zwei oder mehr PCBs umfasst, die aneinandergekoppelt sind, um jeden Stator zu bilden.
1. Ein System, das Folgendes umfasst:

mehrere Module, die Axialfeldrotationsenergievorrichtungen umfassen, wobei die Module für eine gewünschte Leistungsaufnahme oder Leistungsabgabe miteinander verbunden sind und jedes Modul Folgendes umfasst:
ein Gehäuse, das eine Achse besitzt, wobei das Gehäuse an mindestens ein weiteres Modul mechanisch gekoppelt ist und das Gehäuse an das mindestens eine weitere Modul elektrisch gekoppelt ist;
Rotoren, die drehbar am Gehäuse montiert sind und jeder Rotor Magneten umfasst; und
Statoren, die jeweils eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfassen, die PCB-Schichten besitzen, die Spulen umfassen.

2. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module identisch zueinander sind.
3. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei sich mindestens zwei Module durch Folgendes voneinander unterscheiden: Leistungsabgabe und/oder Anzahl von Rotoren und/oder Anzahl von Magneten und/oder Anzahl von Statoren und/oder Anzahl von PCBs und/oder Anzahl von PCB-Schichten und/oder Anzahl von Spulen und/oder Winkelorientierung in Bezug auf die Achse.
4. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module direkt aneinandergekoppelt sind.
5. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module indirekt aneinandergekoppelt sind.
6. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei jedes Modul Verriegelungen umfasst, die die Module mechanisch befestigen, und die Verriegelungen symmetrisch in Bezug auf die Achse angeordnet sind.
7. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei eines der Module ein erstes Modul umfasst, das mit einem weiteren Modul axial verbunden ist, wobei das erste Modul sich strukturell vom weiteren Modul unterscheidet.
8. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module koaxial sind und an Keilwellen, die die Module mechanisch koppeln, montiert sind.
9. Das System einer dieser Ausführungsformen, das ferner eine Einhausung umfasst, wobei die Module in der Einhausung montiert und aneinandergekoppelt sind.
10. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei die Einhausung mehrere Einhausungen umfasst, die jeweils mechanisch an mindestens eine weitere Einhausung gekoppelt sind und elektrisch an die mindestens eine weitere Einhausung gekoppelt sind.
11. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Stator aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht und gewählte Statoren unter gewünschten elektrischen Phasenwinkeln in Bezug auf die Achse zueinander versetzt sind.
12. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Stator mehrere elektrische Phasen umfasst.
13. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei jedes Modul eine einzelne elektrische Phase umfasst und die Module unter gewünschten elektrischen Phasenwinkel in Bezug auf die Achse in Winkelrichtung zueinander versetzt sind.
14. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei jedes Modul mehrere elektrische Phasen umfasst und die Module unter gewünschten elektrischen Phasenwinkel in Bezug auf die Achse in Winkelrichtung zueinander versetzt sind.
15. Das System einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module in Winkelrichtung in Bezug auf die Achse aufeinander ausgerichtet sind, derart, dass alle jeweiligen Phasenwinkel der Module auch in Winkelrichtung ausgerichtet sind.
16. Eine Anordnung, die Folgendes umfasst:

Module, die Axialfeldrotationsenergievorrichtungen umfassen, wobei die Module für eine gewünschte Leistungsaufnahme oder Leistungsausgabe mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind und jedes Modul aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht; und
eine Einhausung, in der die Module montiert und gekoppelt sind; wobei jedes Modul Folgendes umfasst:
ein Gehäuse, das eine Achse besitzt und mechanisch an mindestens ein weiteres Modul gekoppelt ist und elektrisch an das mindestens eine weitere Modul gekoppelt ist;
Rotoren, die drehbar am Gehäuse montiert sind, wobei die Rotoren Magneten umfassen; und
Statoren, wobei jeder Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die PCB-Schichten besitzt, wobei jede PCB-Schicht Spulen umfasst.

17. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module identisch zueinander sind.
18. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei sich mindestens zwei Module durch Folgendes voneinander unterscheiden: Leistungsabgabe und/oder Anzahl von Rotoren und/oder Anzahl von Magneten und/oder Anzahl von Statoren und/oder Anzahl von PCBs und/oder Anzahl von PCB-Schichten und/oder Anzahl von Spulen und/oder Winkelorientierung in Bezug auf die Achse.
19. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module direkt aneinandergekoppelt sind.
20. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module indirekt aneinandergekoppelt sind.
21. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei jedes Modul Verriegelungen umfasst, die das Modul an einem weiteren Modul mechanisch befestigen, wobei die Verriegelungen symmetrisch in Bezug auf die Achse angeordnet sind.
22. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei eines der Module ein erstes Modul umfasst, das mit einem weiteren Modul axial verbunden ist, wobei das erste Modul sich strukturell vom weiteren Modul unterscheidet.
23. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module koaxial sind und an Keilwellen, die die Module mechanisch koppeln, montiert sind.
24. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Einhausung mehrere Einhausungen umfasst, die jeweils Kopplungsstrukturen, die die Einhausung an mindestens eine weitere Einhausung mechanisch koppeln, und elektrische Elemente, die die Einhausung an die mindestens eine weitere Einhausung elektrisch koppeln, aufweisen.
25. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module unter gewünschten elektrischen Phasenwinkel in Bezug auf die Achse in Winkelrichtung zueinander versetzt sind.
26. Eine Anordnung, die Folgendes umfasst:

mehrere Module, die Axialfeldrotationsenergievorrichtungen umfassen, wobei die Module identisch sind und für eine gewünschte Leistungsaufnahme oder Leistungsabgabe austauschbar miteinander verbunden werden können und die Anordnung ein Generator oder ein Motor ist, der aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht; und
eine Einhausung, in der die Module montiert und gekoppelt sind; wobei jedes Modul Folgendes umfasst:
ein Gehäuse, das eine Achse besitzt, Kopplungsstrukturen, die das Gehäuse an mindestens ein weiteres Modul mechanisch koppeln, und elektrische Elemente, die das Gehäuse an mindestens ein weiteres Modul elektrisch koppeln;
mehrere Rotoren, die drehbar am Gehäuse montiert sind, wobei die Rotoren Magneten umfassen; und
mehrere Statoren, die jeweils eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfassen, die mehrere PCB-Schichten besitzt, wobei jede PCB-Schicht mehrere Spulen umfasst.

27. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Einhausung mehrere Einhausungen umfasst, die jeweils Kopplungsstrukturen, die die Einhausung an mindestens eine weitere Einhausung mechanisch koppeln, und elektrische Elemente, die die Einhausung an die mindestens eine weitere Einhausung elektrisch koppeln, aufweisen.
28. Die Anordnung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Module unter gewünschten elektrischen Phasenwinkel in Bezug auf die Achse in Winkelrichtung zueinander versetzt sind.
29. Ein Verfahren zum Warten einer Axialfeldrotationsenergievorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

(a) Bereitstellen einer Einhausung, die mehrere Module, wobei jedes Modul ein Gehäuse umfasst, einen Rotor, der drehbar am Gehäuse montiert ist, wobei der Rotor eine Achse und einen Magneten umfasst, einen Stator, der am Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, besitzt, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst;
(b) mechanisches und elektrisches Koppeln der Module;
(c) Betreiben der Axialfeldrotationsenergievorrichtung;
(d) Detektieren eines Problems mit einem erstes Modul und Stoppen des Betriebs der Axialfeldrotationsenergievorrichtung;
(e) Öffnen der Einhausung und Trennen des ersten Moduls aus der Einhausung und von weiteren Modulen, an die das erste Modul angebunden ist;
(f) Installieren eines zweiten Moduls in der Einhausung anstelle des ersten Moduls und Anbinden des zweiten Moduls an die weiteren Module, an die das erste Modul angebunden war; und dann
(g) erneutes Betreiben der Axialfeldrotationsenergievorrichtung.

30. Das Verfahren einer dieser Ausführungsformen, das ferner Folgendes umfasst:

Detektieren eines Problems mit einem ersten Stator in einem ersten Modul und Stoppen des Betriebs der Axialfeldrotationsenergievorrichtung;
Öffnen des ersten Moduls und Trennen des ersten Stators vom ersten Modul;
Installieren eines zweiten Stators im ersten Modul anstelle des ersten Stators; und dann
erneutes Betreiben der Axialfeldrotationsenergievorrichtung.

1. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse;
einen Rotor, der im Gehäuse montiert ist, wobei der Rotor eine Drehachse und einen Magneten besitzt;
einen Stator, der im Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht mit einer Spule besitzt; und
einen Sensor, der in das Gehäuse integriert ist, wobei der Sensor konfiguriert ist, Daten hinsichtlich des Betriebs der Axialfeldrotationsenergievorrichtung zu überwachen, zu detektieren oder zu erzeugen.

2. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Betriebsdaten Leistung und/oder Temperatur und/oder Drehgeschwindigkeit und/oder Rotorstellung und/oder Schwingungsdaten umfassen.
3. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Sensor einen Hall-Effekt-Sensor und/oder einen Codierer und/oder einen optischen Sensor und/oder ein Thermoelement und/oder einen Beschleunigungsaufnehmer und/oder ein Gyroskop und/oder einen Schwingungssensor umfasst.
4. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei:

die Axialfeldrotationsenergievorrichtung ein Motor ist;
der Sensor konfiguriert ist, Informationen hinsichtlich einer Position des Rotors im Motor zu liefern; und
der Sensor am Gehäuse montiert ist.

5. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Sensor eine Drahtloskommunikationsschaltung enthält.
6. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Sensor konfiguriert ist, Betriebsdaten der Axialfeldrotationsenergievorrichtung zu einer externen Vorrichtung zu übertragen.
7. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Sensor in die PCB integriert ist.
8. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Sensor direkt in die Spule integriert ist und konfiguriert ist, direkt durch die Spule elektrisch mit Energie versorgt zu werden.
9. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Sensor konfiguriert ist, durch eine getrennte elektrische Verbindung, die an oder in der PCB angeordnet ist, mit Energie versorgt und mit der Spule verbunden zu werden.
10. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, die ferner eine Sekundärspule umfasst, die in die PCB, die an den Sensor gekoppelt ist, integriert ist.
11. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Sekundärspule konfiguriert ist, den magnetischen Fluss, der während des Betriebs entsteht, zu verwenden, um Leistung für den Sensor zu liefern.
12. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse;
einen Rotor, der im Gehäuse montiert ist, wobei der Rotor eine Drehachse und einen Magneten besitzt;
einen Stator, der im Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht mit einer Spule besitzt; und
eine Steuerschaltung, die im Gehäuse montiert ist, wobei die Steuerschaltung an die Spule gekoppelt ist und einen Eingang, der gekoppelt ist, um einen Strom, der durch die Spule fließt, zu empfangen, und/oder einen Ausgang, der gekoppelt ist, um den Strom, der durch die Spule fließt, zu liefern, umfasst.

13. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Steuerschaltung in die PCB integriert ist.
14. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei:

die Axialfeldrotationsenergievorrichtung ein Generator ist und
die Steuerschaltung einen Eingang umfasst, der gekoppelt ist, um den Strom, der durch die Spule fließt, zu empfangen, und ferner einen Ausgang umfasst, der gekoppelt ist, um eine externe Stromquelle zu erzeugen.

15. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei

die Axialfeldrotationsenergievorrichtung ein Motor ist und
die Steuerschaltung einen Eingang umfasst, der gekoppelt ist, eine externe Stromquelle zu empfangen, und ferner einen Ausgang umfasst, der gekoppelt ist, um den Strom, der durch die Spule fließt, zu liefern.

16. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, die ferner einen Sensor umfasst, der in das Gehäuse integriert ist, wobei

der Sensor konfiguriert ist, Informationen hinsichtlich einer Position des Rotors im Motor zu liefern; und
der Sensor am Gehäuse montiert ist.

17. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse;
einen Rotor, der im Gehäuse montiert ist, wobei der Rotor eine Drehachse und einen Magneten besitzt;
einen Stator, der im Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht mit einer Spule besitzt;
einen Sensor, der in die PCB integriert ist; und
eine Sekundärspule, die an oder in der PCB angeordnet ist und an den Sensor gekoppelt ist.

18. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Sensor konfiguriert ist, durch eine getrennte elektrische Verbindung, die an oder in der PCB angeordnet ist, mit Energie versorgt und mit der Spule verbunden zu werden; und der Sensor konfiguriert ist, Betriebsdaten unter Verwendung der Sekundärspule der Axialfeldrotationsenergievorrichtung zu einer externen Vorrichtung zu übertragen.
19. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Sekundärspule konfiguriert ist, den magnetischen Fluss, der während des Betriebs entsteht, zu verwenden, um Leistung für den Sensor zu liefern, und der Sensor sonst nicht mit der Spule verbunden ist.
20. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei

der Sensor einen Hall-Effekt-Sensor und/oder einen Codierer und/oder einen optischen Sensor und/oder ein Thermoelement und/oder einen Beschleunigungsaufnehmer und/oder ein Gyroskop und/oder einen Schwingungssensor umfasst; und
der Sensor eine Drahtloskommunikationsschaltung enthält.

1. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

einen Rotor, der eine Drehachse und mehrere Magneten umfasst, wobei jeder Magnet in einer Radialrichtung in Bezug auf die Achse verläuft und jeder Magnet eine radiale Magnetkante umfasst; und
einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator mehrere Schichten gedruckter Leiterplatten (PCB-Schichten) umfasst, die jeweils mehrere Spulen besitzen, wobei jede Spule eine radiale Spulenkante umfasst; wobei
dann, wenn radiale Kantenabschnitte der Magneten und der Spulen in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet sind, die radialen Magnetkanten und die radialen Spulenkanten nicht parallel sind und in Winkelrichtung in Bezug aufeinander verdreht sind.

2. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Winkelverdrehung mindestens etwa 0,1 Grad ist.
3. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Winkelverdrehung mindestens etwa 1 Grad ist.
4. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Winkelverdrehung nicht größer als etwa 25 Grad ist.
5. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die radialen Magnetkanten und die radialen Spulenkanten radiale Vorderkanten oder radiale Hinterkanten der Magneten bzw. der Spulen sind.
6. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei sämtlich radialen Magnetkanten und radialen Spulenkanten geradlinig sind und keine Abschnitte der radialen Magnetkanten und der radialen Spulenkanten parallel sind, wenn die radialen Kantenabschnitte der Magneten und der Spulen in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet sind.
7. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei dann, wenn sich die radialen Kantenabschnitte der Magneten und der Spulen drehend ausrichten, mindestens einige Abschnitte der radialen Magnetkanten und der radialen Spulenkanten parallel zueinander sind.
8. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die radialen Magnetkanten und die radialen Spulenkanten nicht vollständig geradlinig sind.
9. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

einen Rotor, der eine Drehachse und Magneten umfasst, wobei jeder Magnet eine radiale Magnetkante besitzt; und
einen Stator, der mit dem Rotor koaxial ist, wobei der Stator mehrere Statorsegmente umfasst, die über die Achse aneinandergekoppelt sind, jedes Statorsegment eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht besitzt, die eine Spule umfasst, und jede Spule eine radiale Spulenkante besitzt; wobei
dann, wenn radiale Kantenabschnitte der Magneten und der Spulen in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet sind, die radialen Magnetkanten und die radialen Spulenkanten nicht parallel sind und in Winkelrichtung in Bezug aufeinander verdreht sind.

10. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Winkelverdrehung mindestens etwa 0,1 Grad ist.
11. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Winkelverdrehung mindestens etwa 1 Grad ist.
12. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Winkelverdrehung nicht größer als etwa 25 Grad ist.
13. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die mindestens Abschnitte der radialen Magnetkanten und der radialen Spulenkanten radiale Vorderkanten oder radiale Hinterkanten der Magneten bzw. der Spulen sind.
14. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei sämtliche radialen Magnetkanten und radialen Spulenkanten geradlinig sind und keine Abschnitte der radialen Magnetkanten und der radialen Spulenkanten parallel sind, wenn die mindestens Abschnitte der Magneten und der Spulen drehend ausgerichtet sind.
15. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei dann, wenn die mindestens Abschnitte der Magneten und der Spulen drehend ausgerichtet sind, mindestens Abschnitte der radialen Magnetkanten und der radiale Spulenkanten parallel zueinander sind.
16. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die radialen Magnetkanten und die radialen Spulenkanten nicht vollständig geradlinig sind.
17. Ein Modul für eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, das Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das konfiguriert ist, das Gehäuse an ein zweites Gehäuse eines zweiten Moduls mechanisch zu koppeln und das Gehäuse an das zweite Gehäuse elektrisch zu koppeln;
einen Rotor, der drehbar am Gehäuse montiert ist, wobei der Rotor eine Achse und einen Magneten umfasst und der Magnet eine radiale Magnetkante besitzt; und
einen Stator, der am Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht mit einer Spule besitzt, wobei die Spule eine radiale Spulenkante besitzt; wobei
dann, wenn radiale Kantenabschnitte des Magneten und der Spule in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet sind, mindestens radiale Kantenabschnitte der radialen Magnetkante und der radialen Spulenkante nicht parallel sind und in Winkelrichtung in Bezug aufeinander verdreht sind.

18. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Winkelverdrehung mindestens etwa 0,1 Grad ist und die Winkelverdrehung nicht größer als etwa 25 Grad ist.
19. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die radiale Magnetkante und die radiale Spulenkante eine radiale Vorderkante oder eine radiale Hinterkante des Magneten bzw. der Spule sind.
20. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die radiale Magnetkante und die radiale Spulenkante geradlinig sind und keine Abschnitte der radialen Magnetkante und der radialen Spulenkante parallel sind, wenn die radialen Kantenabschnitte des Magneten und der Spule drehend ausgerichtet sind.
1. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse;
einen Rotor, der im Gehäuse montiert ist, wobei der Rotor eine Drehachse und einen Magneten besitzt; und
einen Stator, der im Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht mit einer Bahn, die ist elektrisch leitend ist, besitzt, wobei die Bahn radiale Bahnen, die in einer Radialrichtung in Bezug auf die Achse verlaufen, und Endwindungsbahnen, die zwischen den radialen Bahnen verlaufen, umfasst und die Bahn Schlitze umfasst, die durch mindestens einige Abschnitte der Bahn verlaufen.

2. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Schlitze sich lediglich in den radialen Bahnen befinden.
3. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Schlitz geradlinig ist.
4. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Schlitz lediglich geradlinig ist und die Schlitze keine nicht geradlinigen Abschnitte umfassen.
5. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Bahn in der Radialrichtung in Bezug auf die Achse konisch ist.
6. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Bahn eine Außenbreite umfasst, die einem Außendurchmesser der PCB benachbart ist, und in einer Ebene, die senkrecht zur Achse ist, die Bahn eine Innenbreite umfasst, die einem Innendurchmesser der PCB benachbart und in der Ebene liegt, und die Außenbreite größer als die Innenbreite ist.
7. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Bahn gegenüberliegende Innen- und Außenkanten umfasst und Gesamtheiten der gegenüberliegenden Innen- und Außenkanten nicht parallel zueinander sind.
8. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei lediglich die radialen Bahnen konisch sind.
9. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Bahn gegenüberliegende Innen- und Außenkanten umfasst, die parallel zueinander sind.
10. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Endwindungsbahnen konisch sind.
11. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die PCB-Schicht einen PCB-Schichtoberflächenbereich umfasst, die Bahn in der PCB-Schicht einen Bahnoberflächenbereich umfasst, der in einem Bereich von etwa 75 % bis etwa 99 % des PCB-Schichtoberflächenbereichs liegt.
12. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse;
einen Rotor, der im Gehäuse montiert ist, wobei der Rotor eine Drehachse und einen Magneten besitzt; und
einen Stator, der im Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht mit Spulen besitzt, jede Spule Bahnen umfasst, mindestens einige der Bahnen mit gegenüberliegenden Innen- und Außenkanten, die nicht zueinander parallel sind, konisch sind und die Bahnen eine Außenbreite umfassen, die einem Außendurchmesser der PCB benachbart ist und die Bahnen in einer Ebene, die senkrecht zur Achse ist, eine Innenbreite umfassen, die einem Innendurchmesser der PCB benachbart und in der Ebene liegt, und die Außenbreite größer als eine Innenbreite ist.

13. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen Schlitze umfassen, die durch mindestens einige Abschnitte der Bahnen verlaufen.
14. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Bahnen radiale Bahnen, die in einer Radialrichtung in Bezug auf die Achse verlaufen, und Endwindungsbahnen, die zwischen den radialen Bahnen verlaufen, umfassen.
15. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei lediglich die radialen Bahnen konisch sind.
16. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, die ferner Schlitze lediglich in den radialen Bahnen umfasst.
17. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Schlitz lediglich geradlinig ist und die Schlitze keine nicht geradlinigen Abschnitte umfassen.
18. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse;
einen Rotor, der im Gehäuse montiert ist, wobei der Rotor eine Drehachse und einen Magneten besitzt; und
einen Stator, der im Gehäuse koaxial mit dem Rotor montiert ist, wobei der Stator eine gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die eine PCB-Schicht mit Spulen besitzt, jede Spule Bahnen umfasst, mindestens einige der Bahnen konisch sind, die Bahnen radiale Bahnen, die in einer Radialrichtung in Bezug auf die Achse verlaufen, und Endwindungsbahnen, die zwischen den radialen Bahnen verlaufen, umfassen und lediglich die radialen Bahnen konisch sind.

19. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, die ferner geradlinige Schlitze lediglich in den radialen Bahnen umfasst, wobei die geradlinigen Schlitze lediglich geradlinig sind und die geradlinigen Schlitze keine nicht geradlinigen Abschnitte umfassen.
20. Die Axialfeldrotationsenergievorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei mindestens einige der konischen radialen Bahnen gegenüberliegende Innen- und Außenkanten umfassen, die nicht zueinander parallel sind, die Bahnen eine Außenbreite umfassen, die einem Außendurchmesser der PCB benachbart und in einer Ebene, die senkrecht zur Achse ist, liegt, die Bahnen eine Innenbreite umfassen, die einem Innendurchmesser der PCB benachbart und in der Ebene liegt, und die Außenbreite größer als eine Innenbreite ist.
1. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das eine Achse mit einer Axialrichtung besitzt;
eine Statoranordnung, die mehrere Statorplatten umfasst, die axial gestapelte und voneinander getrennte Platten sind, die Statorplatten mechanisch und ortsfest an das Gehäuse gekoppelt sind, wobei jede Statorplatte eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mehrere Spulen aufweist, die elektrisch leitend und in der jeweiligen PCB verbunden sind, wobei die jeweilige PCB derart konfiguriert ist, dass ein elektrischer Strom, der durch eine der jeweiligen mehreren Spulen fließt, gleichermaßen durch alle jeweiligen mehreren Spulen fließt, derart, dass jede Statorplatte aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht; und
Rotoren, die im Gehäuse an gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung drehbar montiert sind, wobei die Rotoren mechanisch mit einem Rotorabstandshalter aneinandergekoppelt sind, jeder Rotor Magneten umfasst und kein Rotor zwischen axial benachbarten Statorplatten angeordnet ist.

2. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statorplatten in einer im Wesentlichen axial angrenzenden Beziehung gekoppelt sind.
3. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statorplatten in einer axial angrenzenden Beziehung mechanisch direkt aneinandergekoppelt sind.
4. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statorplatten unter einem einzelnen Winkel in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet sind.
5. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statorplatten elektrisch aneinandergekoppelt sind, um eine einzelne elektrische Schaltung für die Vorrichtung zu bilden.
6. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei kein axialer Abstandshalter zwischen axial benachbarten Statorplatten angeordnet ist.
7. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen in einer im Allgemeinen radialen Richtung in Bezug auf die Achse verlaufen, jede Spule Kanten umfasst, die in der Radialrichtung verlaufen, und die Spulenkanten im Wesentlichen parallel zueinander sind.
8. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statoranordnung mehrere elektrische Phasen umfasst und die Statorplatten unter einem gewünschten Winkel in Bezug auf die Achse drehend zueinander versetzt sind.
9. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statorplatten konfiguriert sind, nicht elektrisch aneinandergekoppelt zu sein, um eine einzelne elektrische Schaltung für die Vorrichtung zu bilden.
10. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statoranordnung lediglich aus drei Statorplatten besteht.
11. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Rotoren lediglich aus zwei Rotoren bestehen.
12. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, die ferner Folgendes umfasst:

einen entsprechenden Abstandshalter, der zwischen axial benachbarten Statorplatten angeordnet ist; und
axiale Abstandshalter zwischen der Statoranordnung und den Rotoren, wobei die axialen Abstandshalter axiale Luftspaltabstände zwischen der Statoranordnung und den Rotoren setzen.

13. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede jeweilige PCB PCB-Schichten umfasst, jede Spule in einer entsprechenden Statorplatte durch eine einzelne, konzentrische, elektrisch leitende Bahn in einer einzelnen PCB-Schicht der jeweiligen PCB gebildet ist, die Spulen in jeder PCB-Schicht in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet sind, wobei sich die Spulen in weiteren PCB-Schichten befinden und jede Bahn in Reihe oder parallel in der jeweiligen PCB zu weiteren Bahnen in derselben PCB-Schicht und in verschiedenen PCB-Schichten der jeweiligen PCB geschaltet ist.
14. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das eine Achse mit einer Axialrichtung besitzt;
eine Statoranordnung, die mehrere Einzelphasenstatorplatten, die axial gestapelte und voneinander getrennte Platten sind, umfasst, wobei die Statorplatten mechanisch und ortsfest an das Gehäuse gekoppelt sind, die Statorplatten in einer im Wesentlichen axial angrenzenden Beziehung gekoppelt sind und jede Statorplatte eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die jeweilige Spulen besitzt, die elektrisch leitend und in der jeweilige PCB in Reihe geschaltet sind; wobei
jede jeweilige PCB PCB-Schichten umfasst, jede Spule in einer entsprechenden Statorplatte durch eine einzelne, konzentrische, elektrisch leitende Bahn in einer einzelnen PCB-Schicht der jeweiligen PCB gebildet ist, die Spulen in jeder PCB-Schicht in Bezug auf die Achse mit den Spulen in weiteren PCB-Schichten drehend ausgerichtet sind und jede Bahn in der jeweiligen PCB zu weitere Bahnen in derselben PCB-Schicht und in verschiedenen PCB-Schichten der jeweiligen PCB in Reihe geschaltet ist, und
Rotoren, die im Gehäuse an gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung drehbar montiert sind, wobei die Rotoren mechanisch mit einem Rotorabstandshalter aneinandergekoppelt sind, jeder Rotor Magneten umfasst und kein Rotor zwischen axial benachbarten Statorplatten angeordnet ist.

15. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statorplatten in einer axial angrenzenden Beziehung mechanisch direkt aneinandergekoppelt sind.
16. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statorplatten unter einem einzelnen Winkel in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet sind, derart, dass die Statorplatten elektrisch aneinandergekoppelt sind, um eine einzelne elektrische Schaltung für die Vorrichtung zu bilden.
17. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei kein axialer Abstandshalter zwischen axial benachbarten Statorplatten angeordnet ist.
18. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Spulen in einer im Allgemeinen radialen Richtung in Bezug auf die Achse verlaufen, jede Spule Kanten umfasst, die in der Radialrichtung verlaufen, und die Spulenkanten im Wesentlichen parallel zueinander sind.
19. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statoranordnung mehrere elektrische Phasen umfasst, die Statorplatten unter einem gewünschten Winkel in Bezug auf die Achse drehend zueinander versetzt sind und die Statorplatten konfiguriert sind, nicht elektrisch aneinandergekoppelt zu sein, um eine einzelne elektrische Schaltung für die Vorrichtung zu bilden.
20. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statoranordnung lediglich aus drei Statorplatten besteht, die Rotoren lediglich aus zwei Rotoren bestehen und die Vorrichtung ferner Folgendes umfasst:

1. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das eine Achse mit einer Axialrichtung besitzt;
eine Statoranordnung, die am Gehäuse montiert ist und mehrere Statorplatten, die axial gestapelte und voneinander getrennte Platten sind, umfasst, wobei jede Statorplatte eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mehrere Spulen aufweist, die elektrisch leitend und in der jeweiligen PCB verbunden sind, wobei die jeweilige PCB derart konfiguriert ist, dass ein elektrischer Strom, der durch eine der jeweiligen mehreren Spulen fließt, gleichermaßen durch alle jeweiligen mehreren Spulen fließt, derart, dass jede Statorplatte aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht; und
eine Rotoranordnung, die mehrere Rotoren umfasst, die im Gehäuse an gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung drehbar montiert sind, wobei die Rotoren mechanisch aneinandergekoppelt sind, jeder Rotor Magneten umfasst, die Magneten eine Vorder- und eine Hinterkante umfassen und die Hinterkante eines Magneten und die Vorderkante eines benachbarten Magneten parallel zueinander sind, um einen gleichbleibenden Abstand in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse zwischen benachbarten Magneten zu definieren.

2. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Statorplatte zwei identische, C-förmige PCB-Segmenthälften umfasst, die elektrisch aneinandergekoppelt sind, um eine entsprechende Statorplatte zu bilden.
3. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statorplatten axial aneinander angrenzen und gemeinsam in einer axial angrenzenden Beziehung mit Verbindungselementen an das Gehäuse mechanisch gekoppelt sind.
4. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Statorplatte mehrere Umfangsbefestigungsbohrungen umfasst, die konfiguriert sind, den mehreren Statorplatten zu erlauben, in Bezug auf die Achse (a) unter einem einzelnen Winkel in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet zu sein, um eine Vorrichtung mit einer einzelnen elektrischen Phase zu bilden, oder (b) in gewünschten Phasenwinkeln zueinander drehend versetzt zu sein, um eine Mehrphasenvorrichtung zu bilden.
5. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jeden Magnet eine trapezförmige Gestalt aufweist.
6. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Magnet in Bezug auf die Achse eine radiale Innenkante umfasst, die zu seiner radialen Außenkante parallel ist.
7. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Magneten eine gerade Anzahl von Magneten umfassen und in Bezug auf die Achse in Umfangsrichtung benachbarte Magneten entgegengesetzte Magnetpole umfassen und an gegenüberliegenden Rotoren diametral gegenüberliegende Magneten entgegengesetzte Magnetpole umfassen.
8. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jeder Rotor eine Rotornabe umfasst, eine magnetische Hinterlegung an einer axialen Seite der Rotornabe montiert ist, die Magneten an einer gegenüberliegenden axialen Seite der Rotornabe montiert sind, die Magneten gemeinsam einen Magnetinnendurchmesser und einen Magnetaußendurchmesser in Bezug auf die Achse definieren, die magnetische Hinterlegung einen Hinterlegungsinnendurchmesser besitzt, der kleiner als der Magnetinnendurchmesser ist, und die magnetische Hinterlegung einen Hinterlegungsaußendurchmesser besitzt, der größer als der Magnetaußendurchmesser ist.
9. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Rotornabe eine trapezförmige Öffnung für jeden Magneten umfasst und die Magneten lediglich durch die magnetische Anziehungskraft zur magnetischen Hinterlegung an der Rotornabe befestigt sind.
10. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei der Hinterlegungsaußendurchmesser mit einem Außenumfang der Rotornabe bündig ist.
11. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei jede Statorplatte mehrere Kerne umfasst, die ein magnetisches Material umfassen, und jeder Kern sich in einem Zentrum einer jeweiligen Spule der Statorplatte befindet und die Kerne von den Spulen elektrisch isoliert sind.
12. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Kerne axiale Oberflächen umfassen, die im Wesentlichen mit axialen Oberflächen der Statorplatte bündig sind.
13. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei das Zentrum der jeweiligen Spule ein Volumen umfasst, das sich in einer innersten Leiterbahn der jeweiligen Spule befindet.
14. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei das Volumen während des Herstellens der PCB derart gebildet wird, dass die Kerne während der Fertigung der PCB aufgenommen werden.
15. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei das Volumen aus der PCB entfernt wird, nachdem die PCB hergestellt wurde, derart, dass die Kerne nach der Fertigung der PCB zur PCB hinzugefügt werden.
16. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei das Gehäuse aneinandergekoppelte Gehäuseschalen umfasst, jede Gehäuseschale jeweils einen Innenumfang umfasst, der ein axiales Fach besitzt, das in ihm gebildet ist, und die Statoranordnung an mindestens eines der axialen Fächer mechanisch gekoppelt ist; und

die Statorplatten Außenumfangskanten umfassen, die radial weisende Innenflächen der Gehäuseschalen beim Innenumfang berühren.

17. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, wobei die Statoranordnung drei Statorplatten umfasst, die jeweils konfiguriert sind, mit einer jeweiligen elektrischen Phase zu arbeiten, und zusammen konfiguriert sind, mit mehreren elektrischen Phasen zu arbeiten.
18. Die Vorrichtung einer dieser Ausführungsformen, die ferner eine Steuerschaltung umfasst, die in das Gehäuse integriert ist, wobei die Steuerschaltung eine kreisförmige, donutähnliche Form umfasst, die zu einer Form der Statorplatten komplementär ist, um eine Retention eines Formfaktors der Vorrichtung zu ermöglichen.
19. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das eine Achse mit einer Axialrichtung besitzt;
eine Statoranordnung, die am Gehäuse montiert ist und mehrere Statorplatten, die axial gestapelte und voneinander getrennte Platten sind, umfasst, wobei jede Statorplatte eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mehrere Spulen aufweist, die elektrisch leitend und in der jeweiligen PCB verbunden sind, wobei die jeweilige PCB derart konfiguriert ist, dass ein elektrischer Strom, der durch eine der jeweiligen mehreren Spulen fließt, gleichermaßen durch alle jeweiligen mehreren Spulen fließt, derart, dass jede Statorplatte aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht; und
eine Rotoranordnung, die mehrere Rotoren umfasst, die im Gehäuse an gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung drehbar montiert sind, wobei die Rotoren mechanisch aneinandergekoppelt sind, jeder Rotor Magneten umfasst, die Magneten eine Vorder- und eine Hinterkante umfassen und die Hinterkante eines Magneten und die Vorderkante eines benachbarten Magneten parallel zueinander sind, um einen gleichbleibenden Abstand in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse zwischen benachbarten Magneten zu definieren, wobei
jeder Rotor eine Rotornabe umfasst, eine magnetische Hinterlegung an einer axialen Seite der Rotornabe montiert ist, die Magneten an einer gegenüberliegenden axialen Seite der Rotornabe montiert sind, die Magneten gemeinsam einen Magnetinnendurchmesser und einen Magnetaußendurchmesser in Bezug auf die Achse definieren, die magnetische Hinterlegung einen Hinterlegungsinnendurchmesser besitzt, der kleiner als der Magnetinnendurchmesser ist, und die magnetische Hinterlegung einen Hinterlegungsaußendurchmesser besitzt, der größer als der Magnetaußendurchmesser ist.

20. Eine Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst:

ein Gehäuse, das eine Achse mit einer Axialrichtung besitzt;
eine Statoranordnung, die am Gehäuse montiert ist und mehrere Statorplatten, die axial gestapelte und voneinander getrennte Platten sind, umfasst, wobei jede Statorplatte eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die mehrere Spulen aufweist, die elektrisch leitend und in der jeweiligen PCB verbunden sind, wobei die jeweilige PCB derart konfiguriert ist, dass ein elektrischer Strom, der durch eine der jeweiligen mehreren Spulen fließt, gleichermaßen durch alle jeweiligen mehreren Spulen fließt, derart, dass jede Statorplatte aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht; wobei
jede Statorplatte mehrere Kerne umfasst, die ein magnetisches Material umfassen, und jeder Kern sich in einem Zentrum einer jeweiligen Spule der Statorplatte befindet und die Kerne von den Spulen elektrisch isoliert sind; und
eine Rotoranordnung, die mehrere Rotoren umfasst, die im Gehäuse an gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung drehbar montiert sind, wobei die Rotoren mechanisch aneinandergekoppelt sind, jeder Rotor Magneten umfasst, die Magneten eine Vorder- und eine Hinterkante umfassen und die Hinterkante eines Magneten und die Vorderkante eines benachbarten Magneten parallel zueinander sind, um einen gleichbleibenden Abstand in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse zwischen benachbarten Magneten zu definieren.

Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Ausführungsformen, die den besten Modus enthalten, zu offenbaren und außerdem einschlägigen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Der patentierbare Umfang wird durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten in den Sinn kommen. Es ist beabsichtigt, dass derartige weitere Beispiele im Umfang der Ansprüche liegen, wenn sie Strukturelemente besitzen, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden oder wenn sie vergleichbare Strukturelemente mit unwesentlichen Differenzen von der wörtlichen Sprache der Ansprüche enthalten.
Es ist festzuhalten, dass nicht alle Aktivitäten, die oben in der allgemeinen Beschreibung oder den Beispielen beschrieben werden, erforderlich sind, dass ein Abschnitt einer bestimmten Aktivität nicht erforderlich sein muss und dass eine oder mehrere weitere Aktivitäten zusätzlich zu den Beschriebenen durchgeführt werden können. Darüber hinaus ist die Reihenfolge, in der die Aktivitäten aufgelistet sind, nicht notwendigerweise die Reihenfolge, in der sie durchgeführt werden.
In der vorhergehenden Spezifikation wurden die Konzepte unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Allerdings begrüßen einschlägige Fachleute, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung nach den Ansprüchen unten abzuweichen. Entsprechend sollen die Spezifikation und die Figuren in einem veranschaulichenden statt einem einschränkenden Sinn betrachtet werden und es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Änderungen im Umfang der Erfindung enthalten sind.
Es kann vorteilhaft sein, Definitionen bestimmter Worte und Wortverbindungen, die im Verlauf dieses Patentdokuments verwendet werden, darzulegen. Der Begriff „kommunizieren“, sowie Derivate davon umfasst sowohl direkte als auch indirekte Kommunikation. Die Begriffe „enthalten“ und „umfassen“ sowie Derivate davon bedeuten Einbeziehung ohne Beschränkung. Der Begriff „oder“ ist integrativ, was und/oder bedeutet. Die Wortverbindung „zugeordnet zu“ sowie Derivate davon kann enthalten, enthalten sein in, verbinden mit, beinhalten, beinhaltet sein in, verbinden zu oder mit, koppeln an oder mit, übertragbar sein zu, Zusammenwirken mit, verschachteln, gegenüberstellen, sich in der Nähe befinden, gebunden sein an oder mit, aufweisen, eine Eigenschaft aufweisen von, eine Beziehung aufweisen zu oder mit oder dergleichen bedeuten. Die Wortverbindung „mindestens eines von“ bedeutet dann, wenn sie mit einer Liste von Elementen verwendet wird, dass verschiedene Kombinationen eines oder mehrere der gelisteten Elemente verwendet werden können und lediglich ein Element in der Liste benötigt werden kann. Zum Beispiel enthält „mindestens eines von: A, B und C“ eine der folgenden Kombinationen: A, B, C, A und B, A und C, B und C und A und B und C.
Außerdem wird die Verwendung von „ein“ oder „eine“ eingesetzt, um Elemente und Komponenten, die hier beschrieben werden, zu beschreiben. Dies erfolgt lediglich zweckmäßigerweise und um ein allgemeines Gefühl des Umfangs der Erfindung zu geben. Diese Beschreibung sollte derart gelesen werden, dass sie eines oder mindestens eines enthält und der Singular enthält auch den Plural, sofern nicht offensichtlich ist, dass etwas anderes beabsichtigt ist.
Eine gedruckte Leiterplatte (PCB) ist auch als eine gedruckte Verdrahtungsplatte (PWB) bekannt, da eine derartige Platte, wie sie gefertigt wird, normalerweise eine Verdrahtung in einer oder mehreren Schichten, jedoch keine eigentlichen Schaltungselemente enthält. Derartige Schaltungselemente werden anschließend an einer derartigen Platte angebracht. Wie hierin verwendet ist keine Unterscheidung zwischen PCB und PWB beabsichtigt. Wie hierin verwendet ist eine Spule auf einer PCB eine elektrisch leitende Spule. Wie hierin verwendet kann eine Komponente oder ein Objekt, die bzw. das in eine Struktur „integriert ist“ an oder in der Struktur angeordnet sein. Eine derartige Komponente oder ein derartiges Objekt kann an der Struktur montiert, an ihr angebracht oder ihr hinzugefügt werden, nachdem die Struktur selbst hergestellt wurde, oder die Komponente oder das Objekt kann in die Struktur eingebettet sein oder mit der Struktur hergestellt werden.
Einige Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, verwenden eine Durchkontaktierung, um zwei Spulen aneinanderzukoppeln. In weiteren Ausführungsformen können mehrere Durchkontaktierungen statt einer einzelnen Durchkontaktierung vorgesehen sein, um derartige Spulen aneinanderzukoppeln.
Die Beschreibung in der vorliegenden Anwendung sollte nicht derart gelesen werden, dass sie impliziert, dass ein bestimmtes Element, ein bestimmter Schritt oder eine bestimmte Funktion ein wesentliches oder kritisches Element ist, das im Anspruchsumfang enthalten sein muss. Der Umfang des patentierten Gegenstands wird lediglich durch die gewährten Ansprüche definiert. Außerdem beruft sich kein Anspruch auf 35 USC, § 112(f) in Bezug auf einen der beigefügten Ansprüche oder eines der beigefügten Anspruchselemente, sofern nicht die exakten Worte „Mittel zum“ oder „Schritt zum“ ausdrücklich in dem bestimmten Anspruch, gefolgt durch eine Partizipwortverbindung, die eine Funktion identifiziert, verwendet werden. Die Verwendung von Begriffen wie z. B. (jedoch nicht beschränkt auf) „Mechanismus“, „Module“, „Einrichtung“, „Einheit“, „Komponente“, „Element“, „Bauteil“, „Vorrichtung“, „Maschine“, „System“, „Prozessor“ oder „Steuereinheit“ in einem Anspruch wird derart verstanden und ist derart vorgesehen, dass sie sich auf Strukturen bezieht, die einschlägigen Fachleuten bekannt sind, die ferner durch die Merkmale der Ansprüche selbst geändert oder verbessert werden, und ist nicht zum Berufen auf 35 USC, § 112(f) vorgesehen.
Der Nutzen, weitere Vorteile und Lösungen für Probleme wurden oben im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Allerdings sollen der Nutzen, die Vorteile, die Lösungen für Probleme und ein oder mehrere Merkmale, die verursachen können, dass ein Nutzen, ein Vorteil oder eine Lösung auftreten oder ausgeprägter werden, nicht als ein kritisches, erforderliches oder wesentliches Merkmal eines oder aller Ansprüche ausgelegt werden.
Nach dem Lesen der Spezifikation werden qualifizierte Fachleute begrüßen, dass bestimmte Merkmale, die zur Verdeutlichung hier im Kontext getrennter Ausführungsformen beschrieben werden, auch in Kombination in einer einzelnen Ausführungsform bereitgestellt werden können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze halber im Kontext einer einzelnen Ausführungsform beschrieben werden, auch einzeln oder in einer beliebigen Unterkombination bereitgestellt werden. Ferner enthalten Referenzen auf Werte, die in Bereichen angegeben werden, jeden einzelnen Wert in diesem Bereich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5789841 [0002]
US 6411002 [0002]
US 7109625 [0002]
US 8823241 [0002]

Claims

Axialfeldrotationsenergievorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das eine Achse mit einer Axialrichtung besitzt; eine Statoranordnung, die am Gehäuse montiert ist und mehrere Statorplatten, die axial gestapelte und voneinander getrennte Platten sind, umfasst, wobei jede Statorplatte eine jeweilige gedruckte Leiterplatte (PCB) umfasst, die jeweilige mehrere Spulen aufweist, die elektrisch leitend und in der jeweiligen PCB verbunden sind, wobei die jeweilige PCB derart konfiguriert ist, dass ein elektrischer Strom, der durch eine der jeweiligen mehreren Spulen fließt, gleichermaßen durch alle jeweiligen mehreren Spulen fließt, derart, dass jede Statorplatte aus einer einzelnen elektrischen Phase besteht; und eine Rotoranordnung, die mehrere Rotoren umfasst, die im Gehäuse an gegenüberliegenden axialen Enden der Statoranordnung drehbar montiert sind, wobei die Rotoren mechanisch aneinandergekoppelt sind, jeder Rotor Magneten umfasst, die Magneten eine Vorder- und eine Hinterkante umfassen und die Hinterkante eines Magneten und die Vorderkante eines benachbarten Magneten parallel zueinander sind, um einen gleichbleibenden Abstand in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse zwischen benachbarten Magneten zu definieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Statorplatte zwei identische, C-förmige PCB-Segmenthälften umfasst, die elektrisch aneinandergekoppelt sind, um eine entsprechende Statorplatte zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Statorplatten axial aneinander angrenzen und gemeinsam in einer axial angrenzenden Beziehung mit Verbindungselementen an das Gehäuse mechanisch gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Statorplatte mehrere Umfangsbefestigungsbohrungen umfasst, die konfiguriert sind, den mehreren Statorplatten zu erlauben, in Bezug auf die Achse (a) unter einem einzelnen Winkel in Bezug auf die Achse drehend ausgerichtet zu sein, um eine Vorrichtung mit einer einzelnen elektrischen Phase zu bilden, oder (b) unter gewünschten Phasenwinkeln zueinander drehend versetzt zu sein, um eine Mehrphasenvorrichtung zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magneten eine gerade Anzahl von Magneten umfassen und in Bezug auf die Achse in Umfangsrichtung benachbarte Magneten entgegengesetzte Magnetpole umfassen und an gegenüberliegenden Rotoren diametral gegenüberliegende Magneten entgegengesetzte Magnetpole umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Rotor eine Rotornabe umfasst, eine magnetische Hinterlegung an einer axialen Seite der Rotornabe montiert ist, die Magneten an einer gegenüberliegenden axialen Seite der Rotornabe montiert sind, die Magneten gemeinsam einen Magnetinnendurchmesser und einen Magnetaußendurchmesser in Bezug auf die Achse definieren, die magnetische Hinterlegung einen Hinterlegungsinnendurchmesser besitzt, der kleiner als der Magnetinnendurchmesser ist, und die magnetische Hinterlegung einen Hinterlegungsaußendurchmesser besitzt, der größer als der Magnetaußendurchmesser ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Rotornabe eine trapezförmige Öffnung für jeden Magneten umfasst und die Magneten lediglich durch die magnetische Anziehungskraft zur magnetischen Hinterlegung an der Rotornabe befestigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Statorplatte mehrere Kerne umfasst, die ein magnetisches Material umfassen, und jeder Kern sich in einem Zentrum einer jeweiligen Spule der Statorplatte befindet und die Kerne von den Spulen elektrisch isoliert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Kerne axiale Oberflächen umfassen, die im Wesentlichen mit axialen Oberflächen der Statorplatte bündig sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Zentrum der jeweiligen Spule ein Volumen umfasst, das sich in einer innersten Leiterbahn der jeweiligen Spule befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Volumen während des Herstellens der PCB derart gebildet wird, dass die Kerne während der Fertigung der PCB aufgenommen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Volumen aus der PCB entfernt wird, nachdem die PCB hergestellt wurde, derart, dass die Kerne nach der Fertigung der PCB zur PCB hinzugefügt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aneinandergekoppelte Gehäuseschalen umfasst, jede Gehäuseschale jeweils einen Innenumfang umfasst, der ein axiales Fach besitzt, das in ihm gebildet ist, und die Statoranordnung an mindestens eines der axialen Fächer mechanisch gekoppelt ist; und die Statorplatten Außenumfangskanten umfassen, die radial weisende Innenflächen der Gehäuseschalen beim Innenumfang berühren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Statoranordnung drei Statorplatten umfasst, die jeweils konfiguriert sind, mit einer jeweiligen elektrischen Phase zu arbeiten, und zusammen konfiguriert sind, mit mehreren elektrischen Phasen zu arbeiten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Steuerschaltung umfasst, die in das Gehäuse integriert ist, wobei die Steuerschaltung eine kreisförmige, donutähnliche Form umfasst, die zu einer Form der Statorplatten komplementär ist, um eine Retention eines Formfaktors der Vorrichtung zu ermöglichen.