RU2226312C2

RU2226312C2 - Сегментная матрица из взаимно соединенных катушек

Info

Publication number: RU2226312C2
Application number: RU98123112/09A
Authority: RU
Inventors: Рой Ли мл. КЕССИНДЖЕР (US); Рой Ли мл. КЕССИНДЖЕР; Пол Энтони СТАХУРА (US); Пол Энтони Стахура; Пол Эрик РЕВЕВЕР (US); Пол Эрик Ревевер; Карл Дэвид ДОКСТЕЙДЕР (US); Карл Дэвид Докстейдер
Original assignee: Визьюал Компьютинг Системз Корп.
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2004-03-27
Also published as: AU3232797A; CN1093697C; JP2000511399A; KR100421726B1; EP0903001A4; CA2255958C; KR20000016004A; BR9709328A; EP0903001A1; CA2255958A1; CN1218585A; USRE38939E1; US5744896A; WO1997044880A1

Abstract

Изобретение относится к электротехники, а именно к конструкциям бесщеточных электрических машин. Сущность изобретения состоит в следующем. Сегментная матрица из катушек предназначена для использования во вращающихся электродвижущих устройствах, таких, как двигатели и генераторы, множество катушек (42, 44, 46), работающих внутри осевого зазора магнитной структуры. Отдельные проводящие катушки имеют смещенные простирающиеся по окружности части (39), обеспечивающие взаимное соединение простирающихся радиально частей (37) примыкающих друг к другу катушек для формирования кольцевой матрицы, в которой все рабочие проводники катушек, которые находятся в ориентированном по оси магнитном поле, могут быть ориентированы в одной плоскости. Эта конструкция обеспечивает получение минимального магнитного зазора и, таким образом, доведения до максимума полезного магнитного потока. Полученная сегментная матрица из катушек может использоваться в трехфазном двигателе, соленоиде или генераторе. Изобретение также обеспечивает получение конструкции, благодаря которой множество матриц из катушек и связанных с ними магнитных роторов может с чередованием составляться слоями так, чтобы дополнительно увеличивать суммарную рабочую поверхность катушек в двигателе или генераторе заданного диаметра. Технический результат - получение тонкой матрицы с удвоенной плотностью катушек, увеличение до максимума вращающего момента электродвигателя и напряжения генератора. 2 с. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Настоящее изобретение относится, в целом, к конструкциям электрического генератора или двигателя и более конкретно к бесщеточным электродвижущим устройствам такого типа, в котором используется матрица из плоских катушек или конструкция, работающая внутри ориентированного по оси магнитного поля, имеющего силовые линии, которые в основном перпендикулярны рабочим проводящим частям катушек. Они могут включать дисковые или укороченные вращательные двигатели или линейные двигатели, имеющие такие плоские катушки и магнитную структуру.

Предпосылки для создания изобретения

С конца 1950-х годов применялись двигатели с дисковыми якорями с обмоткой и коммутацией при помощи щеток. Позже были разработаны бесщеточные дисковые двигатели, в которых применяются вращающиеся магниты, катушечные статоры и электронная коммутация. Такие двигатели в больших количествах использовались в аудио- и видеомагнитофонах и в дисководах компьютеров. В таком двигателе магнитный диск ротора с чередующимися элементами с полюсами Север/Юг вращается над и/или под плоскостью, содержащей несколько плоских катушек статора, примыкающих друг к другу. Ток, протекающий в проводниках катушек, взаимодействует с чередующимися силовыми линиями магнитного поля диска, производя силы Лоренца, перпендикулярные ориентированным радиально проводникам и, таким образом, тангенциально к оси вращения. Хотя ток протекает по всей катушке, лишь простирающиеся радиально части проводников (называемые рабочими проводниками) образуют вращающий момент ротора. Например, см. патенты США № 3988024; 4361776; 4371801 и 5146144. Известна вариация этого устройства, в которой расположенные по окружности части (нерабочие проводники) катушек из намотанной проволоки перекрывают друг друга. Например, см. патенты США № 4068143; 4420875; 4551645 и 4743813. Хотя такое устройство обеспечивает более плотную укладку рабочих проводников, оно также требует, чтобы промежуток между магнитами ротора и замыкателем магнитного потока был примерно в два раза больше, чем требовалось бы для одной толщины катушки, расположенной без перекрытия, что уменьшает плотность магнитного потока и таким образом уменьшает коэффициент полезного действия двигателя.

Краткое описание изобретения

С учетом хорошо известных недостатков указанных выше вариантов выполнения устройств предшествующего уровня техники, целью настоящего изобретения является создание новой конструкции катушки, которая более эффективно обеспечивает электродвижущее взаимодействие между этими новыми катушками и магнитными во вращающемся двигателе или генераторе типа, имеющего, в целом, плоскую кольцеобразную структуру катушки и магнитную структуру с осевым зазором, такие, как используются в дисковых или укороченных двигателях, с одновременным сведением к минимуму толщины катушки и зазора с магнитным потоком. В частности, изобретение относится к конструкции и конфигурации отдельных катушек, образующих матрицу из катушек (кольцевое или дугообразное расположение катушек), допускающим взаимное соединение или соединение с перекрытием множества катушек для формирования тонкой дискообразной матрицы из катушек, имеющей удвоенную плотность, но не значительно большую толщину, по сравнению с матрицами из катушек, которые расположены без взаимного перекрытия. Все радиально простирающиеся проводящие части каждой катушки лежат в первой плоскости, тогда как простирающиеся по окружности части проводников каждой катушки лежат над и под указанной первой плоскостью.

Другой целью настоящего изобретения является увеличение до максимума общей длины рабочих проводников в кольцевой матрице из катушек за счет расположения с перекрытием трех примыкающих друг к другу катушек таким образом, чтобы довести до максимума электродвижущее взаимодействие для двигателя или генератора заданного диаметра. Для любого заданного диаметра устройства, площади поперечного сечения проводника и плотности магнитного потока это техническое решение доводит до максимума вращающий момент, который может производиться двигателем, или напряжение, производимое генератором.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание механизма, при помощи которого множество матриц из катушек может плотно составляться стопкой с соответствующими магнитными роторами, чередующимися слоями так, чтобы увеличить общую площадь катушек в двигателе или генераторе заданного диаметра. Эта увеличенная площадь катушек обеспечивает увеличенное взаимодействие между катушками и магнитами, улучшая преобразование энергии двигателем или генератором.

Краткое описание чертежей

Хотя данное описание завершается формулой изобретения, конкретно указывающей и определенно характеризующей предмет, который здесь рассматривается как изобретение, представляется, что более широкие аспекты изобретения, так же как и несколько его отличительных признаков и преимуществ, могут быть понятнее со ссылками на нижеследующее подробное описание в настоящее время предпочтительных вариантов воплощения изобретения в связи с чертежами, на которых:

фиг.1а иллюстрирует сборку катушек предшествующего уровня техники (плоскую);

фиг.1б иллюстрирует магнитный ротор предшествующего уровня техники, связанный со сборкой катушек, показанной на фиг.1а;

фиг.2 иллюстрирует другую сборку катушек предшествующего уровня техники (с частичным взаимным перекрытием);

фиг.3 иллюстрирует одну катушку из намотанной проволоки согласно изобретению;

фиг.4 иллюстрирует три катушки, показанные на фиг.3, перекрывающие друг друга в должной ориентации, согласно этому изобретению;

фиг.5 иллюстрирует сегментную матрицу из катушек в виде диска из катушек с частичным вырезом, демонстрирующим множество внутренних катушек, показанных на фиг.3, согласно изобретению;

фиг.6 изображает увеличенное сечение сегментной матрицы из катушек в виде диска, показанной на фиг.5;

фиг.7 изображает три катушки, соответствующие альтернативному варианту воплощения настоящего изобретения, расположенные с взаимным перекрытием в должной ориентации, согласно этому изобретению;

фиг.8 изображает альтернативную форму катушки, имеющей уменьшенные омические потери;

фиг.9 изображает типовое электродвижущее устройство, демонстрирующее три вставленные катушки в должной ориентации относительно двух примыкающих магнитных роторов; и

фиг.10 изображает три соосно составленные сегментные матрицы из катушек, показанные на фиг.5, пригодные для использования в электродвижущемся устройстве.

Подробное описание изобретения

Теперь обратимся к чертежам и, в частности, к фиг.1а, на которой изображена плоская сборка 10 из катушек и магнитный ротор 11, которые могут применяться для изготовления типичного дискового двигателя предшествующего уровня техники. Эта сборка 10 из катушек содержит несколько отдельных катушек 13, 13', 13", расположенных в кольцевом порядке, причем каждая катушка 13 имеет две радиально ориентированные части проводника или отрезки 14, 14', внутренний, ориентированный по кольцу отрезок 15 и наружный, ориентированный по кольцу отрезок 16, причем все они лежат в одной плоскости. В двигателе с применением такой сборки катушек магнитный ротор 11, имеющий чередующиеся полюса 18, 19 Север/Юг, расположенные в соответствующем кольцевом порядке и присоединенные к центральному валу (не показан), вращается в плоскости, которая близко примыкает сверху и/или снизу к плоскости, содержащей катушки 13, 13', 13", но немного отстоит от нее. В то время как могут быть применены два магнитных ротора 11 по одному на каждой стороне сборки 10 из катушек, только один может применяться тогда, когда замыкатель магнитного потока, такой, как диск из мягкого железа (не показан), расположен на стороне относительно сборки из катушек, противоположной стороне, на которой расположен ротор. При работе электрический ток в ориентированных радиально проводниках 14, 14' сборки 10 из катушек взаимодействует с чередующимися силовыми линиями магнитного потока от полюсов север 18 и юг 19 ротора, производя силы Лоренца, направленные перпендикулярно радиальным проводникам 14, 14' и, таким образом, тангенциально оси вращения ротора 11. Хотя ток протекает по всей катушке 13, лишь радиальные отрезки 14, 14' проводника (называемые рабочими проводниками) прилагают вращающий момент к ротору 11, тогда как нерабочие отрезки 15, 16 только замыкают путь тока.

На фиг.2 изображена несколько отличная сборка 20 из катушек предшествующего уровня техники, в которой рабочие отрезки 22, 22' проводника катушки 23 из намотанной проволоки перекрывают примыкающие катушки 21, 25. Подобным образом, радиальные отрезки 24, 26 катушки 25 перекрывают примыкающие катушки 23, 27. Хотя такое расположение с перекрытием допускает более плотную укладку рабочих проводников 22, 24, 26, оно также требует, чтобы пространство или зазор между магнитами ротора и замыкателем магнитного потока был в два раза больше, чем требовалось бы для одной толщины катушки, показанной на фиг.1.

Фиг.3 иллюстрирует отдельную катушку 30, выполненную согласно настоящему изобретению. Катушка 30 содержит круглую или плоскую проводящую проволоку, спирально намотанную с образованием трапецеидальной конфигурации, ограничивающей центральное открытое пространство 33. Открытое пространство 33 ограничено двумя простирающимися в радиальном направлении сторонами или рабочими отрезками 37, лежащими в первой плоскости, наружным простирающимся по окружности основанием 35 и внутренним простирающимся по окружности основанием 39, лежащими во второй плоскости, которая параллельна первой плоскости, но отнесена от нее и находится выше. Как будет описано ниже, открытое пространство 33 должно быть достаточно широко для размещения двух примыкающих рабочих отрезков 37. Электропроводящие выводы 34, 36 катушки, отступающие от наружной окружности катушки, являются средством для подачи электрического тока в катушку от внешнего источника (не показан). Вблизи каждого конца простирающихся радиально отрезков 37 расположены отводящие изгибы 31 и 32, которые образуют переход от второй плоскости к первой плоскости. Эти отводящие изгибы 31 и 32 являются важным признаком настоящего изобретения и требуются для необходимой высокой плотности укладки матрицы, показанной далее на фиг.4. Между отводящими изгибами 31 и 32 расположена рабочая часть 38 радиально простирающихся отрезков 37 катушки, на которые при работе воздействует магнитный поток от магнитного ротора 11. Отрезок 1 этой рабочей части 38 называется рабочим отрезком. Предпочтительно, рабочий отрезок 1 отдельных катушек оптимизирован для получения максимального вращающего момента или напряжения таким образом, чтобы рабочий отрезок 1 составлял около 42% расстояния от центра диска с катушками до наружной точки рабочего отрезка катушки, и указанное расстояние называется критическим радиусом диска.

В качестве одного предпочтительного варианта воплощения изобретения, фиг.4 демонстрирует три типичные катушки 42, 44, 46, которые могут располагаться наряду с другими 45-ю в одинаковой конфигурации для формирования сборки из 48 катушек для получения матрицы этого конкретного диаметра. Катушки расположены так, что все рабочие части 38 каждой катушки находятся в одной первой плоскости, и центральное открытое пространство 33 одной катушки 44 (между ее рабочими отрезками 37) заполнено одним рабочим отрезком 37' каждой из примыкающих катушек 42, 46. Основания катушки 44 (большей частью внутренняя 39 и наружная 35, ориентированные по окружности, части) не могут находиться в одной первой плоскости, поскольку требуется, чтобы части разных катушек проходили через одно пространство. По этой причине важны отводящие изгибы 31 и 32, благодаря которым концы будут лежать во второй (и третьей) плоскости, посредством чего катушки могут составляться для получения высокой плотности.

Законченная матрица из катушек, прикрепленных друг к другу и/или к пригодному структурному материалу для формирования диска с катушками (или дугообразной части всего диска с катушками), может быть названа сегментной матрицей из катушек. Законченный диск 50 с катушками изображен на фиг.5 (эта конкретная иллюстрация для наглядности не показывает выводов 34, 36 катушек). Эта сегментная матрица из катушек в виде диска 50 составлена из 48 отдельных катушек 30, залитых эпоксидной смолой или другим легко формуемым материалом для их поддержки, который (не обязательно) может быть дополнительно усилен также путем формования слоями армирующей волокнистой ткани. Поскольку внутренний 39 и наружный 35 концы каждой катушки 30 лежат в плоскостях, находящихся немного выше и ниже первой плоскости, содержащей рабочие отрезки 37, формованный диск 50 имеет тонкую центральную поверхность 54 с более толстыми внутренним ободком 52 и наружным ободком 56. В сегментной матрице из катушек могут применяться также другие четные, отличные от 48, количества катушек в зависимости от необходимых электрических или механических характеристик.

Было обнаружено, что для заданного диаметра сегментной матрицы из катушек рабочая длина отдельных катушек может быть оптимизирована для производства максимального вращающего момента в случае с двигателем или производства максимального напряжения в случае с генератором. Это достигается путем выполнения рабочей длины, составляющей 42% критического радиуса. Критический радиус 58 обозначен на фиг.5 и образован расстоянием от центра диска с катушками до самых наружных точек рабочего отрезка до достижения наружного ободка 56.

Поперечное сечение части диска 50 с катушками показано на фиг.6. Предпочтительно, наружная поверхность центральной поверхности 54 покрыта одним или двумя слоями PFTE 62, 64 для обеспечения прочности на износ и низкого трения. Подобным образом один или два куска тонкого полотна 63, 65 из стекловолокна могут быть нанесены поверх катушек и под PFTE для дополнительного повышения прочности и жесткости диска.

Фиг.7 изображает три катушки, относящиеся к альтернативной конфигурации 90 катушек. Сегментная матрица из катушек, сформированная из катушек с альтернативной конфигурацией 90, содержит первое и второе множества катушек одинакового количества. Катушки первого множества катушек (например, 91, 93) сформированы и ориентированы по окружности таким образом, что они лежат в первой плоскости. Катушки второго множества катушек сформированы таким образом, что рабочие отрезки 37 каждое катушки лежат в первой плоскости, и наружное, простирающееся по окружности основание 35 и внутреннее, простирающееся по окружности основание 39 каждой катушки, лежат вне первой плоскости. Как было описано ранее относительно варианта конфигурации катушки, изображенной на фиг.3, отводящие изгибы 31 и 32, расположенные вблизи каждого конца простирающихся радиально отрезков 37 катушек второго множества катушек, обеспечивают получение перехода базовых частей 35 и 39 от первой плоскости в плоскость, лежащую вне первой плоскости. Фиг.7 изображает углы отводящих изгибов 31 и 32, которые составляют приблизительно 90° в этой альтернативной конфигурации 90 катушек, однако приемлем любой угол отводящих изгибов 31 и 32, которые составляют приблизительно 90° в этой альтернативной конфигурации 90 катушек, однако приемлем любой угол отводящих изгибов 31 и 32, достаточный для обеспечения составления первого и второго множеств катушек как изображено, то есть так, чтобы рабочие отрезки 37 всех катушек как первого, так и второго множеств катушек лежали по существу в одной плоскости.

Фиг.8 изображает еще одну альтернативную конфигурацию 70 катушек, пригодную для настоящего изобретения и обеспечивающую меньшие электрические потери, чем катушка 30, которая описана выше. Катушка 70 содержит плоскую проводящую проволоку или ленту (то есть имеющую прямоугольное сечение), спирально намотанную, в целом, в форме трапецеидальной конфигурации, окружающей центральное открытое пространство 73, в значительной степени подобной описанной выше катушке 30. Открытое пространство 73, как и у катушки 30, ограничено двумя простирающимися радиально частями или рабочими отрезками 77, лежащими в первой плоскости, наружным, простирающимся по окружности основанием 75 и внутренней, простирающейся по окружности частью 79, лежащей во второй плоскости, которая параллельна первой плоскости, но отнесена от нее. В отличие от отводящих изгибов 31 катушки 30, которые образуют постепенный переход от первой плоскости радиальных отрезков ко второй плоскости базовых частей, катушка 70 с низкими потерями после намотки обрабатывается так, что образуются резкие отводящие уступы 71 вблизи каждого конца простирающихся в радиальном направлении отрезков 77. Кроме того, достаточное количество материала удаляется с простирающихся в радиальном направлении отрезков 77 так, чтобы, по меньшей мере, по длине рабочего отрезка 78 отрезки 77 имели меньшую площадь поперечного сечения, чем основания 75, 79. Электрическое сопротивление в больших основаниях 75, 79 катушки 70 будет меньше, чем в соответствующих основаниях 35, 39 катушки 30, когда обе они имеют рабочие отрезки одинаковых размеров, благодаря чему уменьшаются потери в катушке 70, согласно значению 1²R. Как было описано ранее, открытое пространство 73 должно быть достаточно широким для размещения двух примыкающих рабочих отрезков 77 для получения высокой плотности укладки, показанной на фиг.4. Выводы катушки, типично, будут отступать от наружной окружности катушки, но они не показаны для наглядности.

При работе в типичном электродвижущем устройстве кольцевой диск 50 с катушками подвергается воздействию ориентированного в осевом направлении магнитного потока, создаваемого магнитным ротором 11, то есть потока, перпендикулярного плоскости, содержащей рабочие отрезки катушек. Один такой способ создания этого потока показан на фиг.9, где магнитный ротор 11 (который может состоять из сегментов из постоянных магнитов или электромагнитов и который может прикрепляться к центральному вращающемуся валу, который не показан) примыкает к одной или обеим сторонам диска с катушками для формирования базового электродвижущего устройства 80. Если только один магнит 11 используется в конкретном устройстве, то определенного типа замыкатель магнитного потока, такой, как диск из мягкого железа, должен примыкать к противоположной стороне диска с катушками. Здесь, в этом примере показаны для наглядности лишь три катушки 42, 44, 46 всего диска 50, содержащего 48 катушек 30. Когда катушки соответствующим образом возбуждены (при помощи хорошо известной схемы управления, которая не показана), в магнитном роторе (роторах) производится вращающая сила или вращающий момент. В зависимости от желаемых результатов и соответственного механического устройства, магнитный ротор может вызвать вращение вала с высокой скоростью или только поворот на небольшой угол с большим вращающим моментом.

Как показано на фиг.10, полезно составить множество матриц 50, 50', 50" на общей центральной оси с перемежающимися слоями магнитных роторов 11. Такое расположение увеличивает общую рабочую площадь и, таким образом, мощность электродвижущего устройства заданного диаметра. Для наглядности выводы катушек и магнитные роторы на фиг.10 вновь не показаны. Детали различных возможных механических устройств для приспособления настоящего изобретения к распространенным промышленным механизмам настолько хорошо известны, что нет необходимости в их изложении здесь.

Хотя настоящее изобретение было описано в пределах, более или менее характерных для предпочтительных вариантов воплощения, предполагается, что его различные вариации, модификации или изменения будут легко очевидны для среднего специалиста в данной области техники. Например, изобретение может быть воплощено как в виде генератора, так и в виде двигателя. Вместо круглой матрицы из катушек, катушки, соответствующие изобретению, могут формировать линейную матрицу, или вместо цельной кольцевой матрицы может изготовляться часть кольца. Таким образом, следует понимать, что изобретение не должно ограничиваться описанными и показанными отличительными признаками, но предполагается, что все эквиваленты охватываются сущностью и рамками изобретения, определяемыми формулой изобретения.

Claims

1. Сегментная матрица из катушек для использования в электродвижущих устройствах с одним или двумя магнитными роторами, состоящая из четного множества отдельных намотанных из проволоки катушек, причем все катушки имеют, по существу, одинаковые конструкцию и размеры и содержат простирающиеся по окружности основания и простирающиеся радиально стороны, при этом простирающиеся радиально стороны и простирающиеся по окружности основания соединены их концами, образуя в целом трапецеидальную конфигурацию, матрица из катушек сформирована, как кольцо из частично перекрывающих друг друга чередующихся катушек так, что простирающиеся радиально стороны каждой катушки лежат в одной плоскости.

2. Матрица по п.1, в которой каждая отдельная катушка имеет отводящие изгибы вблизи каждого конца указанных простирающихся радиально сторон, в результате чего простирающиеся по окружности основания катушки лежат вне плоскости, содержащей простирающиеся радиальные стороны, таким образом, чтобы допускать частичное перекрытие каждой катушки двумя примыкающими к ней катушками.

3. Матрица по п.2, в которой простирающиеся по окружности основания и простирающиеся радиально стороны каждой катушки ограничивают пространство, содержащее одну простирающуюся радиально часть каждой из двух примыкающих к ней катушек, посредством чего удваивается плотность рабочих проводников катушек.

4. Матрица по п.1, в которой множество отдельных катушек имеет отводящие изгибы вблизи каждого конца указанных простирающихся радиально сторон, благодаря чему простирающиеся по окружности основания катушки лежат вне плоскости, содержащей простирающиеся радиально стороны, так, что это допускает частичное перекрытие каждой катушки по меньшей мере двумя примыкающими катушками.

5. Матрица по п.1, в которой отдельные катушки заливаются пригодным к формовке материалом для формирования кольца с определенной структурной целостностью и теплостойкостью.

6. Матрица по п.5, в которой пригодным к формовке материалом является эпоксидная смола.

7. Матрица по п.5, которая дополнительно содержит слои армирующей волокнистой ткани.

8. Матрица по п.1, в которой отдельные катушки сформированы так, что простирающиеся радиально стороны катушки имеют меньшую площадь поперечного сечения, чем, по меньшей мере, одно из простирающихся по окружности оснований.

9. Матрица по п.1, в которой множество отдельных катушек из намотанной проволоки прикреплены друг к другу, формируя матрицу из катушек, имеющую центральную ось и известные внутренний и наружный диаметры, в которой простирающиеся радиальные части катушек являются рабочими проводниками, и рабочий отрезок указанных проводников составляет приблизительно 42% от расстояния между центральной осью диска с катушками и наружным диаметром рабочего отрезка катушки, посредством чего матрица оптимизируется для получения максимального вращающего момента, когда она используется в двигателе, или производства напряжения, когда она используется в генераторе.

10. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что используется с магнитным ротором, который имеет чередующиеся полюса, расположенные в соответствующем кольцевом порядке, и примыкает с осевым зазором к плоскости, содержащей катушки сегментной матрицы.

11. Матрица по п.10, отличающаяся тем, что используется с вторым магнитным ротором, который также имеет чередующиеся полюса, расположенные в соответствующем кольцевом порядке, и примыкает с осевым зазором к плоскости, содержащей катушки сегментной матрицы, при этом на каждой стороне сегментной матрицы применено по одному магнитному ротору.

12. Матрица по п.10, в которой множество сегментных матриц из катушек расположены на общей центральной оси с перемежающимися слоями магнитных роторов.

13. Сегментная матрица из катушек для использования во вращающихся электродвижущих устройствах, таких, как двигатели и генераторы, типа, в котором используется магнитная конструкция с осевым зазором, содержащая четное множество имеющих одинаковую конфигурацию отдельных катушек из намотанной проволоки, причем каждая катушка содержит простирающиеся по окружности основания и простирающиеся радиально стороны, соединенные их соответствующими концами для формирования трапецеидальной конфигурации, при этом каждая сторона имеет отводящие изгибы на каждом конце указанной стороны, примыкающие к каждому основанию так, что указанные основания лежат в плоскости, которая параллельна указанным сторонам, матрица из катушек сформирована закреплением первого комплекта катушек в кольце так, что их стороны примыкают к второму комплекту катушек и перекрывают его так, что простирающиеся радиально стороны каждого комплекта катушек все находятся в одной плоскости, и отводящие изгибы чередующихся катушек ориентированы в разных направлениях так, что основания первого комплекта катушек параллельны основаниям второго комплекта катушек.

14. Матрица по п.13, в которой отдельные катушки заливаются пригодным к формовке материалом для формирования кольца с определенными структурной целостностью и теплостойкостью.

15. Матрица по п.14, в которой пригодным к формовке материалом является эпоксидная смола.

16. Матрица по п.13, которая дополнительно содержит слои армирующей волокнистой ткани.

17. Матрица по п.13, в которой отдельные катушки сформированы так, что простирающиеся радиально стороны катушки имеют меньшую площадь поперечного сечения, чем по меньшей мере одно из простирающихся по окружности оснований.

18. Матрица по п.13, в которой множество отдельных катушек из намотанной проволоки, прикрепленных друг к другу, формирует диск из катушек, имеющий центральную ось и известные внутренний и наружный диаметры, причем простирающиеся радиально стороны включают рабочий отрезок, и рабочий отрезок составляет приблизительно 42% от расстояния между центральной осью диска из катушек и наружным диаметром рабочего отрезка катушки, посредством чего матрица оптимизируется для получения максимального вращающего момента при использовании в двигателе и максимального напряжения при использовании в генераторе.