RU2720491C2

RU2720491C2 - Electric machine with magnetic flow

Info

Publication number: RU2720491C2
Application number: RU2016134046A
Authority: RU
Inventors: Кейт КЛОНТЦ; Хаодонг ЛИ
Original assignee: Клируотер Холдингз, Лтд.
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2020-04-30
Also published as: RU2016134046A3; RU2016134046A

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to machines with permanent magnets. Proposed machine comprises rotor with multiple electrical assemblies of cores and coils each of which has side surfaces and stator having multiple groups of magnets. Face surfaces of like magnets poles of each of said groups of magnets are located next to side surfaces of each of units of permeable cores and coils and are spaced from them. In each of the groups of magnets the facing surfaces of similar poles of the pair of magnets face the assembly of cores and coils, and the third of magnets is located with the possibility to direct magnetic flux transversely relative to magnetic flow of the pair of magnets.EFFECT: technical result is higher efficiency.32 cl, 13 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[001] В этой заявке полностью или частично описаны такие же аппарат и способ, которые описаны в одновременно рассматриваемой заявке на патент № 14/162611, поданной 23 января 2014 г., и предварительной заявке № 61/756404, поданной 24 января 2013 г., и заявляется приоритет по дате международной подачи ее как заявки по Договору о патентной кооперации. Предметы изобретения согласно обеим этим заявкам настоящим включены сюда для ссылок во всей их полноте.[001] This application fully or partially describes the same apparatus and method as described in the simultaneously pending patent application No. 14/162611, filed January 23, 2014, and provisional application No. 61/756404, filed January 24, 2013. , and claims priority by the date of international filing as an application under the Patent Cooperation Treaty. The subjects of the invention according to both of these applications are hereby incorporated by reference in their entirety.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

[002] Область техники этого изобретения относится к электрическим двигателям и генераторам и способам их конструирования и эксплуатации. В частности, это изобретение направлено на разработку электрической машины с магнитным потоком (ЭМсМП), которую можно эксплуатировать как электродвигатель или генератор. КПД электродвигателей и генераторов чрезвычайно важен для коммерческой жизнеспособности. Поэтому схема размещения магнитов и катушек, которые генерируют магнитный поток и электродвижущую силу, оказывает большое влияние на КПД эксплуатации электродвигателя и генератора. Когда более существенные изделия, включая транспортные средства, переводят на электричество, возникает значительная потребность в электродвигателе и генераторе с повышенным КПД.[002] The technical field of this invention relates to electric motors and generators and methods for their construction and operation. In particular, this invention is directed to the development of an electric machine with magnetic flux (EMF), which can be operated as an electric motor or generator. The efficiency of electric motors and generators is extremely important for commercial viability. Therefore, the arrangement of magnets and coils that generate magnetic flux and electromotive force, has a great influence on the efficiency of operation of the electric motor and generator. When more substantial products, including vehicles, are converted to electricity, there is a significant need for an electric motor and generator with increased efficiency.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[003] На фиг.1 представлено пример проксимального вида в перспективе электрической машины с магнитным потоком, которая здесь описывается, иллюстрируется и заявляется;[003] Figure 1 presents an example of a proximal perspective view of an electric machine with magnetic flux, which is described, illustrated and claimed here;

[004] На фиг.2 представлен пример дистального вида машины в перспективе;[004] Figure 2 presents an example of a distal view of the machine in perspective;

[005] На фиг.3 представлен пример проксимального вида в перспективе в разобранном виде в соответствии с фиг.1;[005] Figure 3 presents an example of a proximal perspective view in disassembled form in accordance with figure 1;

[006] На фиг.4 представлен пример дистального вида в перспективе в разобранном виде в соответствии с фиг.2;[006] Figure 4 presents an example of a distal perspective view in disassembled form in accordance with figure 2;

[007] На фиг.5 представлен пример вида вертикального сечения, проведенного по линии A-A на фиг.1 и проходящего через центральную ось вращения;[007] FIG. 5 is an example of a vertical sectional view taken along line A-A in FIG. 1 and passing through a central axis of rotation;

[008] На фиг.6 представлен пример дистального вида в перспективе ее внешнего узла ротора и магнитов;[008] Figure 6 presents an example of a distal perspective view of its external rotor assembly and magnets;

[009] На фиг.7 представлен пример проксимального вида в перспективе ее внутреннего узла ротора и магнитов;[009] Figure 7 shows an example of a proximal perspective view of its internal rotor assembly and magnets;

[0010] На фиг.8 представлен разобранный вид согласно фиг.7;[0010] FIG. 8 is an exploded view of FIG. 7;

[0011] На фиг.9 представлен пример проксимального вида в перспективе ее радиального вентилятора;[0011] Figure 9 presents an example of a proximal perspective view of its radial fan;

[0012] На фиг.10 представлен пример проксимального вида в перспективе ее узла статора лишь с небольшим количеством показанных элементов сердечников и катушек;[0012] Figure 10 shows an example of a proximal perspective view of its stator assembly with only a small number of core elements and coils shown;

[0013] На фиг.11 представлен пример вида в перспективе в разобранном виде одного ее узла сердечников и катушек;[0013] FIG. 11 is an exploded perspective view of one of its assembly of cores and coils;

[0014] На фиг.12 представлен пример дистального вида в перспективе согласно полной комплектации ее узлов сердечников и катушек, иллюстрирующее провода катушек, направленные к окружающему жгуту проводов; и[0014] FIG. 12 is an example of a distal perspective view according to a complete set of its core assemblies and coils, illustrating coil wires directed to the surrounding wire harness; and

[0015] На фиг.13 представлен пример схемы электропроводки 12-типолюсной схемы соединения 2-мя параллельными звездами в данном изобретении.[0015] FIG. 13 is an example of a wiring diagram of a 12-pole connection diagram of 2 parallel stars in the present invention.

[0016] Одинаковые позиции на фигурах чертежей обозначают одинаковые элементы.[0016] The same position in the figures of the drawings indicate the same elements.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

[0017] Разработана электрическая машина с магнитным потоком (ЭМсМП 10), которая может функционировать как электродвигатель или генератор, что значительно увеличивает КПД при лабораторных испытаниях. Эта новая конструкция, которая здесь раскрывается, основана на новой схеме размещения магнитов и катушек, которая создает более высокий магнитный поток и поэтому имеет большее КПД в эксплуатации. Описываемый здесь аппарат представляет собой электродвигатель-генератор того типа, который в уровне технике обычно называют «электрической машиной с магнитным потоком». В некоторых вариантах осуществления электрическая машина с магнитным потоком работает как электрическая машина с продольным магнитным потоком. В других вариантах осуществления электрическая машина работает как электрическая машина с поперечным магнитным потоком (ЭМсПМП). В еще одних вариантах осуществления электрическая машина с магнитным потоком может быть гибридной электрической машиной с продольным и поперечным магнитными потоками. Например, за последние годы электрические машины с поперечным магнитным потоком нашли применение в широком диапазоне приложений. Тогда как в стандартных электродвигателях вектор электромагнитной силы параллелен ее линиям магнитной индукции, в ЭМсПМП вектор электромагнитной силы перпендикулярен линиям магнитной индукции. Конструкция ЭМсПМП позволят увеличить количество полюсов, не уменьшая электродвижущую силу, приходящуюся на полюс, и поэтому способна создавать плотности мощности, более высокие, чем в обычной электрической машине. Привлекательна ЭМсПМП с большим количеством полюсов и коротким прохождением тока, поскольку достижимы высокое отношение крутящего момента к массе, высокое отношение мощности к массе и низкие потери меди.[0017] An electric machine with magnetic flux (EMFMP 10) has been developed, which can function as an electric motor or generator, which greatly increases efficiency in laboratory tests. This new design, which is disclosed here, is based on a new arrangement of magnets and coils, which creates a higher magnetic flux and therefore has a higher efficiency in operation. The apparatus described here is an electric motor-generator of the type that is usually referred to in the prior art as an “electric machine with magnetic flux”. In some embodiments, the magnetic flux electric machine operates as a longitudinal magnetic flux electric machine. In other embodiments, the implementation of the electric machine operates as an electric machine with a transverse magnetic flux (EMFMP). In still other embodiments, the magnetic flux electric machine may be a longitudinal and transverse magnetic flux hybrid electric machine. For example, in recent years, transverse flux electric machines have found application in a wide range of applications. Whereas in standard electric motors the vector of electromagnetic force is parallel to its lines of magnetic induction, in EMsMPP the vector of electromagnetic force is perpendicular to lines of magnetic induction. The design of the EMFMP will increase the number of poles without decreasing the electromotive force per pole, and therefore is able to create power densities higher than in a conventional electric machine. An EMFEM with a large number of poles and a short current flow is attractive, since a high torque to mass ratio, a high power to mass ratio and low copper losses are achievable.

[0018] Разработана схема размещения катушек и магнитов, которая позволяет раздельно направлять магнитный поток к трем разным сторонам катушек или узлов катушек. Например, возможны два магнита, ориентация которых такова, что их полюсы обращены внутрь или наружу для направления магнитного потока в радиальном направлении на противоположных сторонах катушек, и третий, который имеет полюсы, обращенные в осевом направлении для направления магнитного потока в осевом направлении на третьей стороне катушек. В дополнение, катушки могут быть ориентированы так, что обмотки находятся и ток течет в плоскости, которая перпендикулярна вектору, наведенному в установленном окружном направлении движения. Эта схема размещения позволяет размещать каждый из трех магнитов рядом с отличающейся стороной катушек, а поскольку держатель катушки находится в плоскости, перпендикулярной плоскости движения, каждый магнит взаимодействует лишь с одной из сторон катушек. Это позволяет трем магнитам взаимодействовать с катушками одновременно, обеспечивая схему размещения, индуцирующую более высокий магнитный поток.[0018] A layout of coils and magnets has been developed that allows magnetic flux to be separately directed to three different sides of coils or coil assemblies. For example, two magnets are possible whose orientation is such that their poles are turned inward or outward to direct the magnetic flux in the radial direction on opposite sides of the coils, and a third that has poles turned in the axial direction to direct the magnetic flux in the axial direction on the third side coils. In addition, the coils can be oriented so that the windings are located and the current flows in a plane that is perpendicular to the vector induced in the set circumferential direction of motion. This arrangement allows each of the three magnets to be placed next to the different side of the coils, and since the holder of the coil is in a plane perpendicular to the plane of movement, each magnet interacts with only one side of the coils. This allows the three magnets to interact with the coils simultaneously, providing a placement pattern that induces a higher magnetic flux.

[0019] На фиг.1 и 2 показан вариант осуществления ЭМсМП 10, которая может быть как правило круглой по форме и относительно короткой в осевом направлении. В других вариантах осуществления она также может быть относительно длиннее в осевом направлении, линейной, или имеющей другие подходящие конфигурации. Электрические соединения с ЭМсМП 10 могут быть выполнены внутри соединительной коробки 20, показанной наверху, а механическое сцепление с ЭМсМП 10 может быть выполнено дистально. В этом описании «дистальный» вид или элемент означает «рассматриваемый сзади» (фиг.4), а «проксимальный» вид или элемент означает «рассматриваемый спереди» (фиг.3) электрической машины. Возможно применять чередующееся механическое и электрическое сопряжение.[0019] Figures 1 and 2 show an embodiment of an EMF 10, which can be generally circular in shape and relatively short in the axial direction. In other embodiments, it may also be relatively longer in the axial direction, linear, or having other suitable configurations. Electrical connections to the EMFMP 10 can be made inside the junction box 20 shown above, and mechanical engagement with the EMFMP 10 can be performed distally. In this description, “distal” view or element means “viewed from the rear” (FIG. 4), and “proximal” view or element means “viewed from the front” (FIG. 3) of an electric machine. It is possible to use alternating mechanical and electrical coupling.

[0020] На фиг.3 изображены несколько компонентов и субузлов ЭМсМП 10 в соответствии с одним вариантом осуществления, демонстрируя такие элементы в относительных соответствующих положениях, которые они занимают во время эксплуатации электрической машины. Слева направо на фиг.3 показаны: защитный кожух 30, внешний узел 40 ротора и магнитов, вентилятор 60, внутренний узел 70 ротора и магнитов, узел 100 статора, ступица 150 ротора, маховик 160 и корпус 170 маховика. Маховик 160 не является частью ЭМсМП 10, а показан и описан для того, чтобы можно было понять метод, которым осуществляется механическое сцепление ЭМсМП 10 для приведения в движение как электрического генератора или для создания полезной производительной работы при вращении как электродвигателя. На фиг.3 также показаны обычные металлические винты, которые можно использовать для скрепления нескольких компонентов и субузлов друг с другом как укомплектованной и собранной электрической машины. Вместо винтов можно использовать любые другие подходящие средства крепления для скрепления нескольких компонентов и субузлов друг с другом. Все вышеуказанные части ЭМсМП 10 выровнены в осевом направлении на общей оси 5, которая также является центром вращения ротора, то есть, элементов 40, 60, 70, и 150. На фиг.4 представлен дистальный вид тех же самых элементов.[0020] Figure 3 shows several components and subassemblies of the EMFMP 10 in accordance with one embodiment, showing such elements in the relative respective positions that they occupy during operation of the electric machine. Figure 3 shows from left to right: a protective casing 30, an external rotor and magnet assembly 40, a fan 60, an internal rotor assembly and magnets 70, a stator assembly 100, a rotor hub 150, a flywheel 160, and a flywheel housing 170. The flywheel 160 is not part of the EMFMP 10, but is shown and described in order to understand the method by which the mechanical coupling of the EMFMP 10 is set in motion as an electric generator or to create useful productive work when rotated as an electric motor. Figure 3 also shows conventional metal screws that can be used to fasten several components and subassemblies to each other as a complete and assembled electric machine. Instead of screws, you can use any other suitable fastening means to fasten several components and subnodes to each other. All of the above parts of the EMFMP 10 are axially aligned on a common axis 5, which is also the center of rotation of the rotor, that is, the elements 40, 60, 70, and 150. Figure 4 shows a distal view of the same elements.

[0021] На фиг.5 показан вариант осуществления ЭМсМП 10 в вертикальном поперечном сечении, иллюстрирующий вариант осуществления того, как ступица 150 ротора соединена с маховиком 160, внутренний узел 70 ротора и магнитов соединен со ступицей 150 ротора, вентилятор 60 соединен с внутренним узлом 70 ротора и магнитов, внешний узел 40 ротора и магнитов соединен с внутренним узлом 70 ротора и магнитов, узел 100 статора соединен с корпусом 170 маховика и защитный кожух 30 соединен с узлом 100 статора. На фиг.5 также показаны места постоянных магнитов 46, 50 и 76, а также узла 120 катушек и сердечников. Применимы и альтернативные варианты осуществления и конструкции, включая выбор и возможности установления соединения различных описываемых здесь компонентов. Например, в некоторых вариантах осуществления можно поменять местами ротор и статор - при условии соответствующей коррекции возможности установления механического и электрического соединения.[0021] Figure 5 shows an embodiment of an EMFMP 10 in vertical cross section, illustrating an embodiment of how the rotor hub 150 is connected to the flywheel 160, the inner rotor and magnet assembly 70 is connected to the rotor hub 150, and the fan 60 is connected to the inner assembly 70 of the rotor and magnets, the external rotor and magnet assembly 40 is connected to the internal rotor and magnet assembly 70, the stator assembly 100 is connected to the flywheel housing 170, and the protective cover 30 is connected to the stator assembly 100. 5 also shows the locations of the permanent magnets 46, 50, and 76, as well as the assembly 120 of coils and cores. Alternative embodiments and constructions are applicable, including selection and interconnection of the various components described herein. For example, in some embodiments, the rotor and stator can be interchanged, provided that the possibility of establishing a mechanical and electrical connection is adjusted appropriately.

[0022] Что касается фиг.6, здесь показано, что в некоторых вариантах осуществления внешний узел 40 ротора и магнитов может иметь цилиндрическую стенку 42 и торцевую стенку 44. В дополнение, внешний узел ротора и магнитов может быть выполнен из любой другой подходящей конфигурации колец, цилиндров или других подходящих соединительных компонентов. На цилиндрической стенке 42 можно установить радиальные магниты 46 внешнего диаметра (OD), а на торцевой стенке 44 можно установить осевые магниты 50. Радиальные магниты 46 внешнего диаметра можно установить на внутренней поверхности цилиндрической стенки 42, внешней поверхности, в пазах или промежутках на цилиндрической стенке 42, или осуществить любую другую подходящую установку. Осевые магниты можно установить на обращенной внутрь поверхности 48 торцевой стенки 44, обращенной наружу поверхности, в пазах или промежутках в торцевой стенке 44, или осуществить любую другую подходящую схему размещения. Каждую из групп магнитов 46 и 50 можно разместить по окружности или - в других вариантах осуществления - линейно. Магниты 46 и 50 могут иметь планарные лицевые поверхности полюсов, создающие нормальные к ним линии магнитной индукции, так что магниты 46 будут создавать радиальный магнитный поток, а магниты 50 будут создавать осевой магнитный поток. Магниты 46 и 50 крепятся на своих соответствующих поверхностях или любых других подходящих участках посредством связующего вещества, такого, как вещество эпоксидного типа, или по-другому, и могут дополнительно крепиться общими металлическими крепежными изделиями, такими, как резьбовые винты, устанавливаемые в торцевую стенку 44, как показано, или с помощью других подходящих способов или устройств.[0022] With respect to FIG. 6, it is shown here that in some embodiments, the outer rotor and magnet assembly 40 may have a cylindrical wall 42 and the end wall 44. In addition, the outer rotor and magnet assembly can be made of any other suitable ring configuration , cylinders or other suitable connecting components. On the cylindrical wall 42, radial magnets 46 of outer diameter (OD) can be mounted, and axial magnets 50 can be mounted on the end wall 44. Radial magnets 46 of the outer diameter can be mounted on the inner surface of the cylindrical wall 42, the outer surface, in grooves or spaces on the cylindrical wall 42, or any other suitable installation. The axial magnets can be mounted on the inwardly facing surface 48 of the end wall 44, the outwardly facing surface, in grooves or spaces in the end wall 44, or any other suitable placement pattern may be implemented. Each of the groups of magnets 46 and 50 can be arranged in a circle or, in other embodiments, linearly. The magnets 46 and 50 can have planar front faces of the poles creating normal lines of magnetic induction to them, so that the magnets 46 will create a radial magnetic flux, and the magnets 50 will create an axial magnetic flux. The magnets 46 and 50 are mounted on their respective surfaces or any other suitable areas by means of a binder, such as an epoxy type material, or otherwise, and can additionally be attached by common metal fasteners, such as threaded screws installed in the end wall 44 as shown, or using other suitable methods or devices.

[0023] Что касается фиг.7 и 8, здесь показано, что внутренний узел 70 ротора и магнитов может представлять собой цилиндр, имеющий цилиндрическую внешнюю стенку 72 и кольцевой внутренний фланец 74 на дистальном конце внешней стенки 72. В других вариантах осуществления конструкция внутреннего узла ротора и статора может иметь любую подходящую схему размещения материалов, колец, стенок, фланцев или соединительных деталей. При установке в круговой схеме размещения на внешней поверхности внешней стенки 72 могут быть установлены радиальные магниты 76 внутреннего диаметра (ID). Магниты 76 также могут быть установлены в промежутках или соединены со стержнями или другими подходящими средствами, известными в уровне техники. Магниты 76 могут быть дугообразными, совпадая с криволинейной поверхностью внешней стенки 72, на которой они установлены, а поверхности полюсов могут быть обращены наружу для создания радиально направленного магнитного потока. Магниты 76 также могут быть плоскими или могут иметь любые другие подходящие формы. Магниты 76 можно крепить к стенке 72 или другому подходящему участку внутреннего узла 70 ротора/ статора посредством связующего вещества, такого, как вещество эпоксидного типа, или по-другому. Как показано на фиг.7 и 8, поверх магнитов 76 для лучшего скрепления можно посадить наружную круглую крышку 80 из металла, не содержащего железо.[0023] With respect to FIGS. 7 and 8, it is shown here that the inner rotor and magnet assembly 70 may be a cylinder having a cylindrical outer wall 72 and an annular inner flange 74 at the distal end of the outer wall 72. In other embodiments, the construction of the inner assembly the rotor and stator may have any suitable arrangement for materials, rings, walls, flanges, or fittings. When installed in a circular arrangement on the outer surface of the outer wall 72, radial magnets 76 of inner diameter (ID) can be installed. Magnets 76 may also be spaced or connected to rods or other suitable means known in the art. The magnets 76 can be arched, coinciding with the curved surface of the outer wall 72 on which they are mounted, and the surface of the poles can be turned outward to create a radially directed magnetic flux. The magnets 76 may also be flat or may have any other suitable shape. The magnets 76 can be attached to the wall 72 or other suitable portion of the inner rotor / stator assembly 70 by a binder, such as an epoxy type, or in another way. As shown in Figs. 7 and 8, over the magnets 76, for better bonding, an outer round lid 80 of metal containing no iron can be planted.

[0024] Магниты 46, 50, и 76 могут быть постоянными магнитами или электромагнитами или представлять собой их комбинацию. В других вариантах осуществления внешний и внутренний узел 70 ротора и магнитов и внешний узел 40 ротора и магнитов могут быть объединены в единственный узел ротора, или торцевую стенку 44 внешнего узла ротора и магнитов можно крепить к внутреннему узлу 70 ротора и магнитов. В дополнение можно сделать статор ротором, а ротор - статором, при внесении соответствующих коррекций возможности установления механического и электрического соединения.[0024] The magnets 46, 50, and 76 may be permanent magnets or electromagnets, or a combination thereof. In other embodiments, the outer and inner rotor and magnet assembly 70 and the outer rotor and magnet assembly 40 can be combined into a single rotor assembly, or the end wall 44 of the outer rotor and magnet assembly can be attached to the inner rotor and magnet assembly 70. In addition, it is possible to make the stator a rotor, and the rotor a stator, if appropriate corrections are made for the possibility of establishing a mechanical and electrical connection.

[0025] В других вариантах осуществления внутренний узел 70 ротора и магнитов или внешний узел 40 ротора и магнитов могут включать в себя две торцевые стенки 44 с двумя обращенными друг к другу магнитами 50, с направленным в осевом направлении магнитным потоком, каждый из которых соединен с одной из торцевых стенок 44, и одну цилиндрическую стенку 42 с радиальным магнитом 76, соединенным с цилиндрической стенкой 42 и имеющим радиально направленный магнитный поток. В этом варианте осуществления катушки статора должны находиться внутри ротора, при этом осевой-радиальный-осевой магнитный поток направлен по трем разным сторонам катушек. В этом варианте осуществления катушки можно ориентировать так, что ток потечет в плоскости, перпендикулярной вектору, по окружности направленному в направлении движения.[0025] In other embodiments, the inner rotor and magnet assembly 70 or the outer rotor and magnet assembly 40 may include two end walls 44 with two facing each other magnets 50, with an axially directed magnetic flux, each of which is connected to one of the end walls 44, and one cylindrical wall 42 with a radial magnet 76 connected to the cylindrical wall 42 and having a radially directed magnetic flux. In this embodiment, the stator coils must be inside the rotor, with the axial-radial-axial magnetic flux directed along three different sides of the coils. In this embodiment, the coils can be oriented so that the current flows in a plane perpendicular to the vector, circumferentially directed in the direction of movement.

[0026] Вентилятор 60, показанный на фиг.9, может быть выполнен из круглой плоской пластины 62, на которой посредством сварки или по-другому могут быть установлены радиальные лопасти 64. Во время эксплуатации ЭМсМП 10 вентилятор 60 может вращаться вокруг оси 5, всасывая воздух в электрическую машину в осевом направлении сквозь фильтр 31 (фиг.1), вследствие чего он перенаправляется радиально лопастями 64 для охлаждения катушек 126 и сердечников 122 и 124. Воздух выходит через пазы 34 в защитном кожухе 30 (фиг.1). Как должно быть ясно, вентилятор 60 сцеплен с внутренним узлом 70 ротора и магнитов, причем его осевые пальцы 78 сцеплены с периферийными пазами 66 в пластине 62.[0026] The fan 60 shown in FIG. 9 may be made of a circular flat plate 62 on which radial blades 64 can be mounted by welding or otherwise. During operation of the EMFMP 10, the fan 60 can rotate around axis 5, suctioning air into the electric machine in the axial direction through the filter 31 (Fig. 1), as a result of which it is redirected radially by the blades 64 for cooling coils 126 and cores 122 and 124. Air exits through the grooves 34 in the protective casing 30 (Fig. 1). As should be clear, the fan 60 is engaged with the inner assembly 70 of the rotor and the magnets, and its axial fingers 78 are engaged with the peripheral grooves 66 in the plate 62.

[0027] Узел 100 статора, который в одном варианте осуществления может функционировать как ротор ЭМсМП 10, может иметь металлическую каркасную конструкцию, показанную на фиг.10, которая включает в себя диск 102 каркаса, заключающий в себе круговую решетку взаимно разнесенных радиальных перегородок 104, установленных, как показано, на проксимальной поверхности 106 диска 102. На фиг.10 несколько катушек 126 показаны в своих соответствующих эксплуатационных положениях и электрически соединены друг с другом через круговой жгут 127, который окружает перегородки 104. Провода в жгуте 127 оканчиваются в трех отводящих трубках 129, примыкающих к фланцу 125 электромонтажной коробки, причем последний выполнен как единое целое или скреплен с диском 102. В некоторых вариантах осуществления каналы между примыкающими перегородками 104 можно использовать для прокладки проводов катушек 126, как показано стрелкой «А». Также на фиг.10 показано, что возможны три сердечника 120. Сердечники 120 могут быть проницаемыми сердечниками, композитами, многослойными материалами, либо комбинациями многослойного материала и композитов или могут иметь другую подходящую конструкцию сердечников.[0027] The stator assembly 100, which in one embodiment may function as an EMFMP rotor 10, may have the metal frame structure shown in FIG. 10, which includes a frame disk 102 enclosing a circular lattice of mutually spaced radial partitions 104, mounted, as shown, on the proximal surface 106 of the disk 102. In FIG. 10, several coils 126 are shown in their respective operating positions and are electrically connected to each other via a circular harness 127 that surrounds the burnout ki 104. The wires in the bundle 127 terminate in three outlet tubes 129 adjacent to the flange 125 of the electrical box, the latter being made integrally or fastened to the disk 102. In some embodiments, the channels between the adjacent partitions 104 can be used to lay wires of coils 126, as shown by arrow “A”. Also shown in FIG. 10, three cores 120 are possible. Cores 120 may be permeable cores, composites, multilayer materials, or combinations of multilayer material and composites, or may have another suitable core structure.

[0028] Полный комплект узлов сердечников и катушек - УСК 110 или узлов катушек, показанных на фиг.12, установлены как часть узла 100 статора, причем каждый УСК 110 установлен на одну из перегородок 104 (фиг.10). Типичный УСК 110 показан в разобранном виде на фиг.11, иллюстрирующей сердечник 120, выполненный из двух упирающихся друг в друга пакетов пластин кремнистой стали, причем больший пакет 122 имеет радиальные пластины при установке на узле 100 статора, а меньший пакет 124 имеет осевые пластины при установке таким образом. Как показано, пакеты 122, 124 соединены друг с другом с помощью обычных металлических крепежных изделий или по-другому и используют обычные металлические крепежные изделия 132 для привинчивания УСК 110 к диска 102 каркаса, или могут быть соединены с помощью любых других подходящих средств, включая сварку. Другие подходящие узлы 110 катушек и сердечников могут включать в себя другие подходящие компоненты, включая узел с единственным сердечником. Например, сердечник 120 может быть выполнен из любого проводящего материала, включая медь или другие подходящие материалы. В других вариантах осуществления узлы 110 катушек и сердечников могут иметь овальную или круглую или другие подходящие формы.[0028] A complete set of core and coil assemblies - USK 110 or coil assemblies shown in Fig. 12 are installed as part of the stator assembly 100, with each USK 110 installed on one of the partitions 104 (Fig. 10). A typical USK 110 is shown in an exploded view in FIG. 11, illustrating a core 120 made of two stacks of silicon steel plates abutting against each other, the larger stack 122 having radial plates when installed on the stator assembly 100, and the smaller stack 124 has axial plates when installation this way. As shown, the bags 122, 124 are connected to each other using conventional metal fasteners or in a different way and use conventional metal fasteners 132 to screw USK 110 to the frame disk 102, or can be connected using any other suitable means, including welding . Other suitable coil and core assemblies 110 may include other suitable components, including a single core assembly. For example, core 120 may be made of any conductive material, including copper or other suitable materials. In other embodiments, coil and core assemblies 110 may be oval or round, or other suitable shapes.

[0029] Выравнивания пакетов можно ориентировать в направлении магнитного потока из соответствующих примыкающих магнитов 46, 50 и 76. Сердечник 120 может быть в чередующемся порядке выполнен из одиночного профилированного блока спрессованных частиц карбонильного железа, или по-другому. Катушка 126 может быть выполнена из меди плоской или прутковой или имеющей другую форму, или проволоки из другого материала, намотанной на прямоугольный, овальный или круглый профиль для посадки внутри вмещающих каналов в сердечнике 120, как показано на фиг.11 стрелкой «В». В некоторых вариантах осуществления плоская проволока катушки 126 покрыта изоляцией, а несколько ветвей катушки 126 дополнительно изолированы от сердечника 120 U-образными изолирующими втулками 128 и уголками 130, покрытыми лентой. Как можно увидеть на фиг.11, в некоторых вариантах осуществления магнитный поток в пакетах 122 и 124 будет ориентирован под прямыми углами к току, текущему в обмотках катушки 126, и поэтому создают силу в третьем ортогональном направлении, которое является направлением вращения ротора. На фиг.12 представлен дистальный вид, иллюстрирующий полную комплектацию УСК 110 и демонстрирующий провода катушки, проходящие к жгуту 127 и металлическим крепежным изделиям 132, которые пронизывают перегородки 104, и диск 102 каркаса (см. фиг.10) для скрепления УСК 110 как части узла 100 статора.[0029] The alignment of the packets can be oriented in the direction of magnetic flux from the respective adjacent magnets 46, 50 and 76. The core 120 may be alternately made of a single shaped block of compressed carbonyl iron particles, or in a different way. The coil 126 may be made of copper flat or rod or having a different shape, or wire of another material wound on a rectangular, oval or round profile for seating inside the enclosing channels in the core 120, as shown in figure 11 by the arrow "B". In some embodiments, the flat wire of the coil 126 is coated with insulation, and several branches of the coil 126 are further insulated from the core 120 by U-shaped insulating sleeves 128 and corners 130 coated with tape. As can be seen in FIG. 11, in some embodiments, the magnetic flux in packets 122 and 124 will be oriented at right angles to the current flowing in the windings of coil 126, and therefore create a force in the third orthogonal direction, which is the direction of rotation of the rotor. 12 is a distal view illustrating the full complement of USK 110 and showing coil wires extending to the bundle 127 and metal fasteners 132 that pierce the partitions 104 and the frame disk 102 (see FIG. 10) for fastening USK 110 as parts node 100 of the stator.

[0030] Как проиллюстрировано на фиг.10, узлы 110 катушек и сердечников или узлы 110 катушек могут быть ориентированы так, что катушки 126 намотаны на прямоугольный профиль и ориентированы относительно ротора или статора так, что ток течет в плоскости, которая перпендикулярна вектору, ориентированному в окружном направлении движения или вращения. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.10, катушки имеют три стороны, открытые для взаимодействия с магнитным потоком, включая две стороны, открытые для взаимодействия с магнитным потоком радиальных магнитов 76 и 46, и одну сторону, открытую для взаимодействия с магнитным потоком осевых магнитов 50. Все эти взаимодействия происходят в одной и той же плоскости, и соответственно каждый магнит взаимодействует только с одной стороной каждой катушки 126. Это выгодно, потому что позволяет трем магнитам одновременно взаимодействовать с катушками и создавать магнитный поток, который вносит вклад в генерирование движущей силы и/или электричества.[0030] As illustrated in FIG. 10, coil and core assemblies 110 or coil assemblies 110 can be oriented so that coils 126 are wound on a rectangular profile and oriented relative to the rotor or stator so that current flows in a plane that is perpendicular to the vector oriented in the circumferential direction of movement or rotation. In the embodiment illustrated in FIG. 10, the coils have three sides open to interact with the magnetic flux, including two sides open to interact with the magnetic flux of radial magnets 76 and 46, and one side open to interact with the magnetic flux of axial magnets 50. All these interactions occur in the same plane, and accordingly each magnet interacts with only one side of each coil 126. This is advantageous because it allows three magnets to simultaneously interact with coils and create a magnetic flux that contributes to the generation of driving force and / or electricity.

[0031] Когда внутренний узел 70 ротора и магнитов располагают в пределах круглой схемы размещения УСК 110, магниты 76 можно расположить параллельно и рядом с обращенными внутрь поверхностями узлов 110 сердечников и катушек и можно отделить от них воздушным зазором. Когда внешний узел 40 ротора и магнитов располагают вокруг внешней поверхности круглой схемы размещения УСК 110, магниты 46 можно расположить параллельно обращенным наружу поверхностям пакетов 122 и можно отделить от них воздушным зазором. Также ясно, что когда узел 40 ротора и магнитов располагают вокруг внешней поверхности круглой компоновки УСК 110, магниты 50 можно расположить параллельно обращенным наружу (в осевом направлении) поверхностям пакетов 124 и можно отделить от них воздушным зазором. На фиг.5 проиллюстрированы положения магнитов относительно узла 120 катушек и сердечников. Ясно, что если группы магнитов 46, 50 и 76 расположены в непосредственной близости к трем сторонам групп УСК 110, электрический ток, текущий в катушках 126, будет создавать силы в направлении вращения ротора вокруг оси 5.[0031] When the inner rotor and magnet assembly 70 is positioned within the circular arrangement of USC 110, the magnets 76 can be positioned parallel to and adjacent to the inwardly facing surfaces of the core and coil assemblies 110 and can be separated from them by an air gap. When the outer rotor and magnet assembly 40 is arranged around the outer surface of the USK 110 circular arrangement, the magnets 46 can be parallel to the outwardly facing surfaces of the bags 122 and can be separated from them by an air gap. It is also clear that when the rotor and magnet assembly 40 is arranged around the outer surface of the circular assembly USK 110, the magnets 50 can be parallel to the outward (axial) surfaces of the bags 124 and can be separated from them by an air gap. Figure 5 illustrates the position of the magnets relative to the node 120 of the coils and cores. It is clear that if the groups of magnets 46, 50 and 76 are located in close proximity to the three sides of the USK 110 groups, the electric current flowing in the coils 126 will create forces in the direction of rotation of the rotor around axis 5.

[0032] На фиг.13 показано электрическое взаимное соединение, которое может быть выполнено в 12-типолюсной, 3-фазной версии соединения 2-мя звездами ЭМсМП 10. Внешняя кольцевая диаграмма на фиг.13 показывает способ проводки полюсов проводами трех фаз, а внутренняя диаграмма показывает Y-схему размещения, указывая, какие полюса взаимно соединены в схеме размещения последовательно-параллельных взаимных соединений. ЭМсМП 10 можно сконфигурировать с большим или меньшим количеством полюсов с другими электрическими схемами размещения[0032] FIG. 13 shows an electrical interconnection that can be made in a 12-pole, 3-phase version of the connection with 2 stars EMCMP 10. The outer ring diagram in FIG. 13 shows the method of wiring the poles with three-phase wires, and the inner the diagram shows a Y-arrangement, indicating which poles are mutually connected in the arrangement of series-parallel interconnections. EMCMP 10 can be configured with more or fewer poles with other electrical layouts

[0033] Здесь описаны варианты осуществления предлагаемого устройства и схемы размещения проводных соединений. Как бы то ни было, должно быть понятно, что в рамках существа и понимания этого изобретения специалист в данной области техники сможет осуществить модификации. Соответственно, в рамках объема притязаний нижеследующей формулы изобретения возможны другие варианты осуществления и подходы.[0033] Embodiments of the apparatus and wiring arrangements are described herein. Be that as it may, it should be understood that, within the spirit and understanding of this invention, one skilled in the art will be able to make modifications. Accordingly, other embodiments and approaches are possible within the scope of the claims of the following claims.

Claims

1. An electric machine with magnetic flux, containing:

a rotor having a plurality of electrical nodes of the cores and coils, wherein each of the plurality of electrical nodes of the cores and coils contains a core and a corresponding coil with side surfaces, each core defines at least one channel and is located at least partially inside its corresponding coil, so that each corresponding coil is at least partially placed inside at least one channel defined by the core,

a stator having a plurality of magnet groups, each of the plurality of magnet groups including a first magnet, a second magnet and a third magnet, the first magnet, a second magnet and a third magnet of each of the plurality of magnets being adjacent to the side surfaces of the corresponding coil of the plurality of electrical units cores and coils and are separated from them, and

in each of the many groups of magnets:

the front surfaces of the same poles of the first magnet, the second magnet and the third magnet are facing the corresponding coil of the plurality of electrical nodes of the cores and coils,

the front surfaces of the same poles of the first magnet and the second magnet are facing each other, and

the front surface of the pole of the same name of the third magnet is perpendicular to the front surfaces of the same pole of the first magnet and the second magnet, so that the third magnet is made with the possibility of directing the magnetic flux transverse to the magnetic flux of the first and second magnets.

2. The magnetic flux electric machine according to claim 1, wherein the core of each of the plurality of electrical nodes of the cores and coils includes a first packet of plates and a second packet of plates,

the first package of plates has a first first plurality of plates assembled in a package in a first direction parallel to the faces of the same poles of the first magnet and the second magnet,

the second package has a second set of plates assembled in a package in a second direction parallel to the front surface of the same pole of the third magnet, the first direction being mainly perpendicular to the second direction.

3. An electric machine with magnetic flux, containing:

a stator having a plurality of electrical assemblies of cores and coils, each of a plurality of electrical assemblies of cores and coils comprising a core and a corresponding coil with side surfaces, each core defining at least one channel and located at least partially inside its respective coil, that each corresponding coil is at least partially placed inside at least one channel defined by the core, has side surfaces;

a rotor having many groups of magnets, moreover

each of the many groups of magnets includes a first magnet, a second magnet and a third magnet, and the first magnet, the second magnet and the third magnet of each of the many groups of magnets are located and are located near the side surfaces of the corresponding coil of the plurality of electrical nodes of the cores and coils, and

in each of the many groups of magnets:

4. The electric machine with magnetic flux according to claim 3,

in which the core of each of the many electrical nodes of the cores and coils includes a first package of plates and a second package of plates,

5. An electric machine with magnetic flux according to claim 4, in which the nodes of the cores and coils are placed in a circular grid on the stator walls, and the electrical wires of the coils are laid between adjacent partitions.

6. An electric machine with magnetic flux according to claim 3, in which the first magnet and the second magnet are facing each other along a radial direction with respect to the axis of rotation.

7. An electric machine with magnetic flux, containing the following components and components:

external rotor and magnet assembly

internal assembly of the rotor and magnets,

a stator assembly, wherein the outer rotor and magnet assembly, the inner rotor and magnet assembly and the stator assembly are axially aligned with a common center of rotation; and

a plurality of electrical nodes of the cores and coils, wherein each of the plurality of electrical nodes of the cores and coils contains a core and a corresponding coil, each core defines at least one channel and is located at least partially inside its corresponding coil, so that each corresponding coil at least partially placed inside at least one channel defined by the core,

and while the electrical nodes of the cores and coils are oriented relative to the stator node so that the electric current in each of the coils flows mainly in a plane that is transverse to the direction of rotation of the electric machine with magnetic flux.

8. The magnetic flux electric machine according to claim 7, wherein the external and internal rotor and magnet assemblies support permanent magnets next to three different sides of the electrical nodes of the cores and coils.

9. The magnetic flux electric machine of claim 8, wherein the permanent magnets are mounted on the inner and end surfaces of the outer rotor and magnet assembly and on the outer surface of the inner rotor and magnet assembly, said magnets being arranged in a circle.

10. The magnetic flux electric machine according to claim 7, wherein each of the plurality of electrical nodes of the cores and coils is structured and configured to direct the magnetic flux from a path running parallel to the plane of each of the plurality of electrical nodes of the cores and coils to an additional path running centered within the plane and normal to the plane of each of the many electrical nodes of the cores and coils.

11. An electric machine with magnetic flux, containing the following components and components:

external stator and magnet assembly

internal assembly of the stator and magnets,

a rotor assembly, wherein the external stator and magnet assembly, the internal stator and magnet assembly and the rotor assembly are axially aligned with a common center of rotation; and

a plurality of electrical nodes of the cores and coils, wherein each of the plurality of electrical nodes of the cores and coils contains a core and a corresponding coil, each core defines at least one channel and is located at least partially inside its corresponding coil, so that each corresponding coil at least partially placed inside at least one channel defined by the core, while the electrical nodes of the cores and coils are oriented so that the electrical k within each coil flows mainly in a plane that is transverse to the direction of rotation of the rotor assembly.

12. The magnetic flux electric machine according to claim 11, wherein the rotor assembly has spaced radial partitions supporting a group of electrical assemblies of cores and coils in a circular arrangement.

13. The magnetic flux electric machine of claim 11, wherein the core of each of the plurality of electrical nodes of the cores and coils comprises two stacks of silicon steel plates abutting against each other.

14. The magnetic flux electric machine of claim 11, wherein the core of each of the plurality of electrical nodes of the cores and coils comprises a compressed powder that is moldable and highly permeable.

15. The magnetic flux electric machine according to claim 11, wherein each of the coils is further isolated from the cores by U-shaped insulating sleeves and corners covered with tape.

16. An electric machine with magnetic flux according to claim 11, in which the group of magnets of the internal and external nodes of the stator and magnets are located in close proximity to the coils of many electrical nodes of the coils and cores.

17. The electric machine with magnetic flux according to clause 16, in which each of the many electrical nodes of the coils and cores is structured and configured to direct magnetic flux from a path running parallel to the plane of each of the many electrical nodes of the cores and coils, to an additional path centered within the plane and normal to the plane of each of the many electrical nodes of the coils and cores.

18. An electric machine with magnetic flux according to claim 11, in which its inter-component connections by electric wires are placed in a multipolar multi-phase arrangement of parallel stars.

19. The magnetic flux electric machine according to claim 7, in which its inter-component connections with electric wires are arranged in a 12-pole 3-phase arrangement of two parallel stars.

20. The magnetic flux electric machine according to claim 3, wherein at least one channel defined by each core has a substantially U-shaped cross section with a base and two sides.

21. The magnetic flux electric machine according to claim 3, wherein at least one channel defined by each core is substantially U-shaped.

22. The magnetic flux electric machine according to claim 3, in which each core comprises a first part and a second part separated by at least one said channel defined by the core, the first part of each core being arranged to house a corresponding coil therein, and the second part each core is arranged to be placed over at least a portion of the periphery of its respective coil.

23. The magnetic flux electric machine according to claim 3, wherein each core has a first part and a second part, wherein for each core at least one said channel includes (i) a first channel and a second channel defined by said first part, and (ii) a third channel defined by said second part.

24. The magnetic flux electric machine of claim 23, wherein said first channel and second channel are parallel to each other, said third channel being perpendicular to both of the first and second said channels.

25. The magnetic flux electric machine of claim 23, wherein the first segment of each respective coil is located in said first channel of the core, the second segment of each corresponding coil is located in said second channel of the core and the third segment of each corresponding coil is located in said third channel of the core.

26. The magnetic flux electric machine according to claim 3, wherein the first magnet is configured to direct magnetic flux in a first direction to a first side of a corresponding coil of a plurality of electrical nodes of cores and coils, the second magnet is configured to direct magnetic flux in a second direction to a second side of the corresponding coil of the plurality of electrical nodes of the cores and coils and the third magnet is made to direct the magnetic flux in the third direction to the third side side, respectively coils many electrical nodes of the cores and coils.

27. The magnetic flux electric machine of claim 26, wherein said first direction and second direction are radial directions, said third direction being an axial direction.

28. The magnetic flux electric machine of claim 26, wherein said first direction and second direction are axial directions, said third direction being a radial direction.

29. The magnetic flux electric machine of claim 26, wherein at least a first portion of each core is interposed between the first magnet and the first side of the corresponding coil.

30. The magnetic flux electric machine according to clause 29, in which at least a second part of each core is placed between the second magnet and the second side of the corresponding coil.

31. The magnetic flux electric machine of claim 30, wherein at least a third of each core is placed between the third magnet and the third side of the corresponding coil.

32. The magnetic flux electric machine according to claim 3, wherein at least a portion of each respective coil is surrounded on three sides by said at least one channel of the corresponding core.