RU2018108629A - Электрическая машина - Google Patents

Claims (156)

1. Электрическая машина, содержащая:

первое несущее устройство, содержащее сборку электромагнитных элементов;

второе несущее устройство со сборкой электромагнитных элементов, задающих магнитные полюсы, причем второе несущее устройство расположено таким образом, что оно может перемещаться относительно первого несущего устройства; и

воздушный зазор между первым несущим устройством и вторым несущим устройством; при этом:

электромагнитные элементы первого несущего устройства представляют собой полюсы, между которыми предусмотрены пазы с одним или более проводником, расположенным в каждом пазе, причем полюсы первого несущего устройства характеризуются высотой, выраженной в мм;

первое несущее устройство и второе несущее устройство вместе задают размер электрической машины, и располагаются таким образом, что электрическая машина представляет собой машину с осевым магнитным потоком или машину с радиальным магнитным потоком;

магнитные полюсы характеризуются полюсным шагом S, выраженным в мм; а

размер электрической машины, полюсный шаг и высота полюсов выбираются таким образом, чтобы они лежали в области пространства, заданной размером, полюсным шагом и высотой полюсов, причем эта область задается, или:

1) первой совокупностью:

a) первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины;

b) второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и

c) множества, определенного как содержащего все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности;

причем первая система неравенств и вторая система неравенств представляют собой, соответственно, системы А и В, или В и С, или С и D, где группа А систем неравенств относится к размеру 25 мм, группа В систем неравенств относится к размеру 50 мм, группа С систем неравенств относится к размеру 100 мм, а группа D систем неравенств относится к размеру 200 мм; или

2) второй совокупностью, которая включает в себя поверхность, заданную системой неравенств группы D, и соответствующее множество всех точек большего размера, но с полюсным шагом и высотой полюсов, соответствующими точкам в пределах этой поверхности;

где:

Система А выбирается из группы систем неравенств, включающей в себя:

Систему А1:

Систему А2:

Систему A3:

Система В выбирается из группы систем неравенств, включающей в себя:

Систему В1:

Систему В2:

Систему В3:

Система С выбирается из группы систем неравенств, включающей в себя:

Систему С1:

Систему С2:

Систему С3:

и

Система D выбирается из группы систем неравенств, включающей в себя:

Систему D1:

Систему D2:

Систему D3:

2. Электрическая машина по п. 1, в которую включено любое одно или более ограничение из числа следующих ограничений:

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система А1, а второй системой неравенств является система В1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система А1, а второй системой неравенств является система В2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система А1, а второй системой неравенств является система В3;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система А2, а второй системой неравенств является система В1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система А2, а второй системой неравенств является система В2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система А2, а второй системой неравенств является система В3;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система A3, а второй системой неравенств является система В1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система A3, а второй системой неравенств является система В2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система A3, а второй системой неравенств является система В3;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В1, а второй системой неравенств является система С1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В1, а второй системой неравенств является система С2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В1, а второй системой неравенств является система С3;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В2, а второй системой неравенств является система С1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В2, а второй системой неравенств является система С2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В2, а второй системой неравенств является система С3;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В3, а второй системой неравенств является система С1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В3, а второй системой неравенств является система С2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система В3, а второй системой неравенств является система С3;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С1, а второй системой неравенств является система D1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С1, а второй системой неравенств является система D2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С1, а второй системой неравенств является система D3;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С2, а второй системой неравенств является система D1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С2, а второй системой неравенств является система D2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С2, а второй системой неравенств является система D3;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С3, а второй системой неравенств является система D1;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С3, а второй системой неравенств является система D2;

область задана совокупностью первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины; второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и множества, которое определено как содержащее все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности; где первой системой неравенств является система С3, а второй системой неравенств является система D3; и

область задана совокупностью, которая включает в себя поверхность, заданную системой неравенств D1, и соответствующее множество всех точек большего размера, но с полюсным шагом и высотой полюсов, соответствующими точкам в пределах этой поверхности;

область задана совокупностью, которая включает в себя поверхность, заданную системой неравенств D2, и соответствующее множество всех точек большего размера, но с полюсным шагом и высотой полюсов, соответствующими точкам в пределах этой поверхности; и

область задана совокупностью, которая включает в себя поверхность, заданную системой неравенств D3, и соответствующее множество всех точек большего размера, но с полюсным шагом и высотой полюсов, соответствующими точкам в пределах этой поверхности.

3. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она представляет собой машину с радиальным магнитным потоком, которая характеризуется определенным диаметром воздушного зазора, причем диаметр воздушного зазора определяет размер электрической машины.

4. Электрическая машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она представляет собой машину с осевым магнитным потоком, которая характеризуется средним диаметром воздушного зазора, причем средний диаметр воздушного зазора определяет размер электрической машины.

5. Электрическая машина по п. 3 или 4, в которой проводники содержат нераспределенную обмотку.

6. Электрическая машина по п. 3 или 4, в которой проводники содержат распределенную обмотку.

7. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-6, в которой первое несущее устройство представляет собой статор, выполненный из цельного куска магниточувствительного материала, причем каждый полюс является частью статора.

8. Электрическая машина по п. 6, в которой статор выполнен из материала с ползучестью, не поддающейся измерению при нагрузках менее 20000 фунтов/кв. дюйм.

9. Электрическая машина по п. 7 или 8, в которой каждый полюс характеризуется тангенциальной шириной, а статор включает в себя часть ярма, причем эта часть ярма характеризуется толщиной, не превышающей тангенциальную ширину полюсов.

10. Электрическая машина по п. 7, 8 или 9, в которой каждый полюс характеризуется тангенциальной шириной, а статор включает в себя часть ярма, причем эта часть ярма характеризуется толщиной, не превышающей половину тангенциальной ширины полюсов.

11. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-10, в которой второе несущее устройство включает в себя:

кольцевой диск, выполненный из цельного куска материала и задающий продольную ось, а также характеризующийся наличием внутренней кромки и наружной кромки;

разнесенные по окружности полюсы второго несущего устройства, отходящие в осевом направлении от кольцевого диска и задающие пазы второго несущего устройства между полюсами второго несущего устройства; и

кольцевой диск, задающий отверстия, проходящие между внутренней кромкой и наружной кромкой.

12. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-11, отличающаяся тем, что она характеризуется осью, задающей осевое направление, причем второе несущее устройство характеризуется внутренней окружностью и внешней окружностью, причем внутренняя окружность имеет внутреннюю осевую длину, а внешняя окружность - наружную осевую длину; при этом внутренняя осевая длина не равна наружной осевой длине.

13. Электрическая машина по п. 12, внутренняя осевая длина которой меньше наружной осевой длины.

14. Электрическая машина по п. 13, в которой второе несущее устройство имеет коническую форму.

15. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-14, в которой проводники представляют собой анодированные алюминиевые проводники.

16. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-15, дополнительно предусматривающая подключение подачи охладителя для доставки охлаждающей текучей среды на первое или второе несущее устройство или на оба эти несущих устройства.

17. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-16, дополнительно содержащая блок питания, подключаемый с целью подачи на проводники электроэнергии с плотностью тока, по меньшей мере, 70 А/мм².

18. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-17, в которой второе несущее устройство содержит пазы под магниты, а электромагнитные элементы второго несущего устройства представляют собой постоянные магниты, удерживаемые в пазах под магниты силами магнитного поля.

19. Электрическая машина по п. 18, в которой проводники образуют одинарные слои вокруг полюсов, измеряемые радиально наружу от полюсов.

20. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-19, в которой воздушный зазор составляет от 0,001” до 0,010”.

21. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-20, в которой воздушный зазор составляет от 0,005” до 0,010”.

22. Электрическая машина по любому из предшествующих пп. 1-21, отличающаяся тем, что она устанавливается на механической руке-манипуляторе.

23. Электрическая машина по п. 22, в которой компоненты механической руки-манипулятора образуют корпус для электрической машины, на который опирается первое несущее устройство и второе несущее устройство.

24. Ротор электрической машины, причем ротор содержит:

внутреннюю часть ротора, содержащую выступающие наружу элементы;

наружную часть ротора, содержащую выступающие внутрь элементы;

при этом наружная часть ротора располагается вокруг внутренней части ротора так, что выступающие внутрь элементы смыкаются с выступающими наружу элементами, образуя встречно-гребенчатую структуру; и

постоянные магниты, расположенные между выступающими внутрь элементами и выступающими наружу элементами, образующими встречно-гребенчатую структуру, таким образом, что выступающие внутрь элементы и выступающие наружу элементы обеспечивают путь прохождения магнитного потока для постоянных магнитов.

25. Ротор по п. 24, в котором выступающие внутрь элементы расположены на равном расстоянии друг от друга, и выступающие наружу элементы расположены на равном расстоянии друг от друга.

26. Ротор по любому из предшествующих пп. 24 или 25 в электрической машине, характеризующейся плотностью полюсов и высотой полюсов согласно п. 1.

27. Линейная электрическая машина, содержащая:

первое несущее устройство, содержащее сборку электромагнитных элементов;

второе несущее устройство со сборкой электромагнитных элементов, задающих магнитные полюсы, причем второе несущее устройство расположено таким образом, что оно может перемещаться относительно первого несущего устройства; и

воздушный зазор между первым несущим устройством и вторым несущим устройством; при этом:

электромагнитные элементы первого несущего устройства представляют собой полюсы, между которыми предусмотрены пазы с одним или более проводником, расположенным в каждом пазе, причем полюсы первого несущего устройства характеризуются высотой, выраженной в мм;

первое несущее устройство и второе несущее устройство вместе задают размер электрической машины;

магнитные полюсы характеризуются полюсным шагом S, выраженным в мм;

линейная электрическая машина характеризуется определенным направлением перемещения; причем первое несущее устройство имеет первую длину в направлении перемещения, а второе несущее устройство имеет вторую длину в направлении перемещения; при этом в качестве размера электрической машины выступает первая длина, если первая длина короче или равна второй длине, или вторая длина, если вторая длина короче первой длины; а

размер электрической машины, полюсный шаг и высота полюсов выбираются таким образом, чтобы они лежали в области пространства, заданной размером, полюсным шагом и высотой полюсов, причем эта область задается, или:

1) первой совокупностью:

a) первой поверхности, заданной первой системой неравенств для первого размера электрической машины;

b) второй поверхности, заданной второй системой неравенств для второго размера электрической машины; и

c) множества, определенного как содержащего все точки, лежащие на линейных сегментах с первой конечной точкой на первой поверхности и второй конечной точкой на второй поверхности;

причем первая система неравенств и вторая система неравенств представляют собой, соответственно, системы А и В, или В и С, или С и D, где группа А систем неравенств относится к размеру 25 мм, группа В систем неравенств относится к размеру 50 мм, группа С систем неравенств относится к размеру 100 мм, а группа D систем неравенств относится к размеру 200 мм; или

2) второй совокупностью, которая включает в себя поверхность, заданную системой неравенств группы D, и соответствующее множество всех точек большего размера, но с полюсным шагом и высотой полюсов, соответствующими точкам в пределах этой поверхности;

где:

Система А выбирается из группы систем неравенств, включающей в себя:

Систему А1:

СистемуА2:

Систему A3:

Система В выбирается из группы систем неравенств, включающей в себя:

Систему В1:

Систему В2:

Систему В3:

Система С выбирается из группы систем неравенств, включающей в себя:

Систему С1:

Систему С2:

Систему С3:

и

Система D выбирается из группы систем неравенств, включающей в себя:

Систему D1:

Систему D2:

Систему D3: