NO335128B1 - Spolesammenstilling for trefaset transversal aksial fluks multidisk maskin - Google Patents

Abstract

Utvidelse av patent WO 2012/128646 A1 "Spole sammenstilling for trefaset aksialfluks multidisk maskin", som inkluderer maskiner med annet antall faser, vikle mønster og produksjonsmetoder". Denne patentsøknaden er en utvidelse av patent WO 2012/128646 1A, "Coil assembly for three phased transversal axial flux multi disk machines". WO 2012/128646 1A omhandler en spoleløsning for en 3 faset aksialfluks PM-motor/generator hvor man får en helt flat spole ved å lage et kutt i tråden slik at spoleelementene passer sammen i et puslespill. Det viktigste nye i denne patentsøknaden kontra WO 2012/128646 1A er generelle krav på andre typer spoler, samt optimale løsninger for spoleutforming og produksjonsmetoder.

Description

Utvidelse av patent WO 2012/128646 IA, "Spole sammenstilling for trefaset transversal aksial fluks multidisk maskiner som inkluderer maskiner med annet antal faser, andte viklings mønstere og produksjonsteknikker.

Sammendrag

Dette patentet er en utvidelse av Patent WO 2012/128646 IA «Spole sammenstillig for tre faset transversal aksial fluks multidisk maskiner.

WO 2012/128646 IA beskrive hvordan en 3 faset aksial fluks PM-motor kan lages fra spole elementer på en slik måte at spolen blir fulstendig flat ved å lage kutt i lederen slik at spolelementene passer sammen i et puslespill.

De viktigste nyhetene i dette patentet kontra WO 2012/128646 IA er gennerelle krav på antre typer spoler og optimale løsninger for spole form og masseproduksjon.

Beskrivelse

I dette patentet beholder vi nommereringen fra patent WO 2012/128646 IA. Nye detaljer har fått numerering fra 100-111. Nye figurer har numereing fra 20-28.

Figur 20 viser samme type spole elementer som figur 1 og 9. De nye detaljene her er:

- Kontakten 29 har blitt en del av spole element 15. Dette eliminerer et kontaktpunkt.

- Det har blitt laget spor 101 for kontakt 29 og kontakt 29 har blitt gitt en tykkelse slik at den passer inn i spor 101. Dette sikrer at kontakten ikke bygger ekstra tykkelse i forhold til spolen. Det er tre spor 101 for kontakter fra de tre andre spole elementene. Spolen er «bane» (løpebane) viklinger av typen AA-BB-CC. Det betyr at to sammenliggende spole ben 13,14 tilhører samme fase. Da er det nødvendig med 4 spole spor 1-4 både i topp og bunn av hvert spole element 15.

Spor med like nummer inneholder ledere fra samme fase. Dette stemmer for alle nomererte spor.

Spole element 15 kan lages ved støping eller ved at man kombinerer fresing eller stansing med vannskjæring eller trådgnist skjæring. Dette gjør at lederen 9 i det aktive området under magneten kan ha verierende tykkelse. Merk hvordan tykkelsenøker med avstanden fra motor akslingens senter linje. Dette gir økende strømtetthet og økt produksjon av varme jo nermere senter man kommer, men denne varmen er svært effektivt transportert langs lederen. Dette betyr at det er netto generert varme som er avgjørende.

Figur 21 viser en komplett sammenstilling basert på den nye konfigurasjonen av spolelelementer 15. Spole element 16 og 19 hører til fase 1, spole element 17 og 20 hører til fase 2 og spole element 18 og 21 hører til fase 3. Merk at spole elementer i samme par er speilet slik at strømmen går i samme rettning i 6 spoleben 13 og 14 etter hverandre. Dette gir et lavere antall poler.

Merk hvordan jernet 35 er synlig mellom spole lagene 103. Merk også opningen 102. Det er ikke helt enkelt å se det på standard patent tegninger, men det er mulig å se tvers gjennom spolen gjennom åpningen.

Det er bare 4 gap som er synlig fra denne vinklen, men det er gap overalt som kjølevæsken kan gå igjennom.

Det er mulig å lage spor i andre typer spole elementer for å lage andre typer spoler for aksialfluks maskiner. En liten endring er et to faset design som er vist i figur 22. Spolen er identisk med figur 21 bortsett fra at kontaktene 29 kobler sammen annet hvert spole element istedenfor hvert tredje. Derfor er spolelementene nomerert 18-21 istedenfor 16-21 som i figur 21. Dette er ikke den foretrukne måten å lage en 2 fase motor på forde en tofase motor kan lages kun med spor 1 og 3 som vist i figur 28. Dette gir færre endeviklinger.

En mer synlig endring er spoler av bølge design. Fordelen med bølge viklinger er at det ikke trengs kontakter slik du gjør med bane viklinger. Figur 23 viser en fase 104 av en spole for en 3 faset motor med 32 magneter i hver rotor disk. Denne fasen 104 kan lages i en enkelt del, men den kan også lages i flere deler hvis maskinen er stor. Hullene 107 er brukes til å koble sammen spolelementene. Figur 24 viser en komplett spole 108 sat sammen av fasene 104,105 og 106. Spolen 108 er bølgevikling av ABC-ABC type og trenger kun to spor 1,3 i hvert "spolelement". Dette gir mindre endeviklinger, men det dobler også antallet magnetiske poler på rotor disken. Det er ugunstig fordi kanten av magneten bidrar mindre en senter av magneten på grunn av lekasje av magnetisk felt til magnetene på hver side. Figur 25 viser en komplett spole 109 av 3 faset bølge vikling type. Hele spoleelemetet 109A-C består av en enkelt leder. Merk at for 109A peker alle kutt IA, 3A opp. Når spolen 109 skal settes sammen er spole lement 109A det første elementet som blir plassert på bordet. Spole element 109B har halvparten av sine kutt IB pekende opp, og halvparten 3B pekende ned. Dette spolelementet 109B blir plassert oppå spole element 109A slik at sporene IA og 3B går inn i hverandre. Spolelement 109C blir plassert på bordet til slutt. Sporene 1C går inn i sporene 3A, mens sporene 3C går inn i sporene IB. Fordelen med dette designet er at det er mulig å sette sammen spolen på en enkel måte. Teoretisk kan en bølge viklet spole bestå av identiske spole ellemeter bli satt sammen, men det ville kreve at spolelelemtene ble flettet sammen eller at alle tre elementene ble laget samtidig med metall printing, og det er ikke praktisk. Små plastik deler 110 eller tolsvarende er plasert i sporene 1 og 3 for å gi ekstra elektrisk isolasjon i kuttene. Spole kontakten 111 er plassert på utsiden av spolen, hvilket gjør at dette er en motor/generator med en roterende senter aksling. Hadde spole kontaktene blitt plassert på innsiden av spolen ville spolen hvert egnet for en hjulmotor.

For å lage en to fase maskin fjernes spole element 109B fra spolen 109. Sporene som da ikke er fylt kan da også fjærnes. Hvis spole element 109A bruke 109C direkte vil det bli hull i spole 109, men det er enkelt å tenke seg hvordan sporene må flyttes for å lage en optimal tofase spole.

Bane vikling spolen vist i figur 20-23 og figur 28 kan bli satt sammen, men det er litt kronglete å sette inn de siste to spole lementene for a fullføre spolen fordi det krever vide tolleransen og litt bøying for å få satt sammen de siste spole elementene. Tenk deg at du lager en sirkel av stående dominobrikker plassert slik at hvis du velter hviken som helst av brikkene så vil alle falle. Velt så en brikke. Nå dersom du ønsker å fjærne en av de veltede brikkene så må du løfte på en anne brikke.

Å avslutte spolen i figur 20-23 er tilsvarende som å legge den fjærnede dominobrikken tilbake på plass, men mer komplisert på grunn av sporene. Du må bøye en stor del av hele spolen for å få det siste spole elementet 15 på plass. For store spole for e.g. vindmølle generatorer er dette uønsket fordi det gjør montering og demontering nesten umulig.

Ideedn med å endre spore i noen av spole elemetnene 15 for å gjøre sammenstilling enklere kan også brukes for bane viklinger. Dette gir flere typer spole elmenter, men det gjør også enklere og montere sammenstillingen. Et eksempel på dette er vist i figur 26. Dette er en tre faset spole laget av bane viklinger. Spole elemetene har 6 forskjellige former 16-21.

Spole element 16 er formet slik at alle spole spor (1A-4A) og alle kontakt spor 101AA-101AC vender upp på figuren. Kontakten 29A ligger langs bordet. Spole element 19 er formet slik at alle spole slot (1B-BA) og alle kontakt spor 101BA-101BC vender ned på figuren. Kontakten 29B er i lufta. Spole element 16 og 19 tilhører fase 1.

For spole element 17 vender spolespor 3B ned mens resten av spole sporene 1B,2B and 4B vender opp. Kontakt spor 101CA vender ned mens kontakt spor 101CB og 101CC vender opp. Kontakten 29C ligger langs bordet. For spole element 20 vender spor 3D opp mens resten av spole sporene 1D,2D og 4D vender ned. Kontakt spor 101DA vender opp mens kontaktspor 101DB og 101DC vender ned. Kontakten 29D er i lufta. Spole element 17 og 20 hører til fase 2.

For spole element 18 vender spolespor 3E og 4E ned mens resten av spole sporene 1E og 2E vender opp. Kontakt spor 101EA og 101EB vender ned mens kontakt spor 101EC vender opp. Kontakten 29E ligger langs bordet. For spole element 21 vender spor 3F og 4F opp mens resten av spole sporene 1F og 2F vender ned. Kontakt spor 101FA og 101FB vender opp mens kontaktspor 101FC vender ned. Kontakten 29F er i lufta. Spole element 18 og 21 hører til fase 3.

At et spor vender ned betyr at det ikke er synlig fra vinklen vist i figur 26. At en kontakt 29 ligger langs bordet betyr at kontakten vil berøre bodet når spolelementet er plassert på et bord som vist i figur 26. At kontakten 19 er i lufta betyr at kontakten ikke berører bordet når spole elementet 15 er plasert på et bord som vist i figur 26.

Merk at spole element 16 og 19 er identiske bortsett fra kontakten.

Merk at spole element 17 og 20 er identiske bortsett fra kontakten.

Merk at spole element 18 og 21 er identiske bortsett fra kontakten.

Dette betyr at hvis kontakten er laget som egen del er 3 typer spole lementer nokk. Dette vil imidlertid gi dobbelt så mange kontakter. Sammenstilte spole elementer er vist i figur 27.

For en tofaset motor av samme type som vist i figur 27 vil spoleelementene bare ha to spor.. Inkludert kontakter vil det vere 4 typer spole elementer. Uten kontakter to typer av spolelement 15 er nokk. Lignende sammenstillinger kan også lages for 4 eller fler fasete motorer, men det er tvilsomt om 4 eller fler fasede maskiner av denne typen vil bli laget fordi ende viklingene vil bli uakseptabelt store.

Det er flere mulige konfigurasjoner for aksial fluks maskiner. Også disse konfigurasjonene kan ble gjort helt flate ved å lage spolelementer med spor som passer inn i et flatt 3D puslespill slit det er beskrevet her og i patent WO 2012/128646 IA.

Claims (1)

1) Spole for aksial fluks PM-motor I henhold til beskrivelsen hvor spolene er laget av spole elementer av "løpebane type" med spor, hvor spole elementene er laget ved støpning eller en kombinasjon av fresing eller stansing og vannskjæring, tråd skjæring eller laser skjæring eller lignendekarakterisert vedat det også blir laget spor 101 for kontaktene som forbinder spole elementene.

2) Spole for aksial fluks PM-motor i henhold til krav 1karakterisert vedat kobling 29 som transporterer strøm fra et spole-element til det neste i samme fase er gjort til en del av spole element 15 for å redusere antall kontakter.

3) Spole sammenstilling is henhold til krav 1karakterisert vedat dybden på sporene 101,1-4 og koblings 29 tykkelsen er justert så hele spolen inkludert kontaktene har lik tykkelse.

5) Spole sammenstilling i henhold til krav 1 brukt i en 3 faset maskinkarakterisert vedat spolen er laget av 3 forskjellige typer spole elementer når man ser bort i fra kontaktene hvor spole elementene kan skilles på hvordan spole sporene er plassert på spole elementene slik at spolen kan settes sammen med kun translatoriske forflytning av spoler og kontakter.

6) Spole sammenstilling i henhold til krav 1 brukt i en 3 faset maskinkarakterisert vedat spolen er laget av 6 forskjellige typer spole elementer 16-21 inkludert kontakter hvor spole elementene skilles ved hvordan spole sporene er plassert på spole elementene slik at spolene kan sammenstilles ved kun translatorisk forflytting av spole elementene.

7) Spole sammenstilling i henhold til krav 1 brukt i en 2 faset maskinkarakterisert vedat spolen er laget av 2 typer spole elementer når man ser bort i fra kontaktene hvor alle spor på en side slik at spolen kan sammenstilles med kun translatorisk forflytning av alle spole elementene.

8) Spole for 3 faset aksial fluks PM-motor i henhold til beskrivelsen hvor spolene er av bølge vikling type og hvor spole elementene er laget ved støpning eller en kombinasjon av fresing eller stansing og vannskjæring, tråd skjæring eller laser skjæring eller lignendekarakterisertved at den først fasen som kan lages som et enkelt spole element 109A eller settes sammen av mindre deler har spor som alle vender opp når elementet blir plassert på sammenstillings bordet, og disse sporene er plassert slik at de passer sammen med sporene som vender ned på det andre spole elementet 109B som har spor på begge sider og hvor sporene som vender opp på det andre spole elementet er plassert slik at disse sporene sammen med sporene på det første spole elementet som ikke er fylt av spor på det andre spole elementet vil fylles av spor i det tredje spole elementet 109C som kun har spor som vender ned og som kan være identisk med det første spole elementet.

9) Spole for 2 faset aksial fluks motor som ligner spolene i krav 8 hvor spolene er av bølge viklings type og hvor spole elementene er laget ved støpning eller en kombinasjon av fresing eller stansing og vannskjæring, tråd skjæring eller laser skjæring eller lignendekarakterisertved at spolen er laget av de to spole elementene 109A og 109C med spor som passer sammen.

10) Spole sammenstilling i henhold til krav 8 og 9karakterisert vedat hvert spole element kan splittes i flere ledere som kan kobles sammen med det antall kontakter som er nødvendig.

11) Spole sammenstilling i henhold til krav 10karakterisert vedat en plass i spole elementet så er lederen utenfor koblet sammen med den innenfor slik at det går strøm i alle lederende.

12) Spole sammenstilling i henhold til krav 11karakterisert vedat en av spole sporene er gjort tykkere slik at det er mulig å koble en kontakt til den innerste lederen og få ut strømmen.

13) Spole for aksial fluks PM-motor i henhold til krav 1-12karakterisert vedat lederen i spole benet i det aktive området under magneten er gitt en form hvor lederen har økende tykkelse med avstand fra akslingens senter linje slik at flate pakker av magnetisk blikk kan plasseres mellom lederne.