Электрическая машина - RU2018108629A
Код документа: RU2018108629A
Формула
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:
