CN103477538A - 具有分段定子层压件的横向和/或换向磁通系统 - Google Patents

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CN103477538A CN2011800652936A CN201180065293A CN103477538A CN 103477538 A CN103477538 A CN 103477538A CN 2011800652936 A CN2011800652936 A CN 2011800652936A CN 201180065293 A CN201180065293 A CN 201180065293A CN 103477538 A CN103477538 A CN 103477538A
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D·S·科尔
J·M·戴尔
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Abstract

例如横向磁通机和/或换向磁通机的电机可以被构造成通过使用例如构造有切口和/或分段的层压材料的层压材料来实现增加的效率、增加的输出转矩和/或减小的操作损失。分段还可帮助部件的可制造性、机械保持等。

Description

具有分段定子层压件的横向和/或换向磁通系统
技术领域
本发明涉及一种电系统，并特别是涉及横向磁通机和换向磁通机。
背景技术
电动马达和发电机在广泛应用中使用。已经针对电动马达和发电机尝试了许多现有技术方法。但是，这些马达和发电机的性能通常受到限制，并因此利用这种马达和/或发电机的电动车辆或其它装置的性能也受到限制。另外，电动自行车(“e-bike”)和其它轻型电动车辆(“LEV”)(例如电动滑板车、摩托车、高尔夫球车等)的数量继续增加。这种装置提供方便的运输，特别是在拥挤的城市区域。还希望提供改进的电动马达和/或发电机，例如构造成横向磁通机和/或换向磁通机的电动马达和/或发电机，并特别是用于轻型电动车辆、电动汽车等。
附图说明
参考以下说明书、权利要求和附图：
图1A示出了根据示例性实施方式的示例性横向磁通机；
图1B示出了根据示例性实施方式的示例性换向磁通机；
图2A示出了根据示例性实施方式的示例性轴向间隙构造；
图2B示出了根据示例性实施方式的示例性径向间隙构造；
图3A示出了根据示例性实施方式的示例性空腔接合构造；
图3B示出了根据示例性实施方式的示例性面接合构造；
图3C示出了根据示例性实施方式的示例性面接合横向磁通构造；
图4A示出了根据示例性实施方式的连续侧层压件；
图4B示出了根据示例性实施方式使连续侧层压件链接的磁通；
图4C示出了根据示例性实施方式的两个侧层压叠置件和部分围绕线圈的多个后返回层压件；
图4D示出了根据示例性实施方式的图4C的元件的端视图；
图4E示出了根据示例性实施方式分别具有三个侧层压件的两个侧层压叠置件和部分围绕线圈的后返回层压件；
图4F示出了根据示例性实施方式使侧层压件链接的磁通；
图5A示出了根据示例性实施方式具有穿过其中的切口的示例性侧层压件；
图5B和5C示出了根据示例性实施方式具有穿过其中的多个切口的侧层压件；
图5D示出了根据示例性实施方式具有穿过其中的多个切口的侧层压叠置件；
图5E示出了根据示例性实施方式包括定向材料的侧层压件内的磁通流；
图5F示出了根据示例性实施方式包括由定向材料制成的侧层压件的大致环形的结构；
图6A示出了根据示例性实施方式具有穿过其中的多个互锁切口的侧层压件；
图6B示出了根据示例性实施方式具有穿过其中的多个互锁切口的侧层压叠置件；
图6C和6D示出了根据示例性实施方式构造有切口以便在侧层压叠置件之间提供机械连接的特征的侧层压叠置件；
图6E和6F示出了根据示例性实施方式以偏置方式叠置的侧层压件；
图7A示出了根据示例性实施方式的后返回层压件；
图7B示出了根据示例性实施方式的其中具有孔的后返回层压件；
图7C示出了根据示例性实施方式的多个后返回层压件的侧视图；
图7D示出了根据示例性实施方式的多个后返回层压件的透视图；
图7E示出了根据示例性实施方式的其中具有孔的多个后返回层压件的透视图；
图7F示出了根据示例性实施方式布置在多个传导线圈内的多个后返回层压件；
图7G示出了根据示例性实施方式的多个双重缠绕传导线圈和多个后返回层压件，其具有使传导线圈的部分经过的间隙；
图8A示出了根据示例性实施方式的多相定子组件，其包括具有穿过其中的多个互锁切口的叠置侧层压件、多个后返回层压件和多个传导线圈；
图8B和8C示出了根据示例性实施方式的多相定子组件的剖切视图；
图8D示出了根据示例性实施方式的多相定子组件的分解视图；
图8E示出了根据示例性实施方式的多相定子组件的组装视图；
图8F示出了根据示例性实施方式的示例性横向磁通机；
图8G示出了根据示例性实施方式的示例性横向磁通机的侧视图；以及
图8H示出了根据示例性实施方式的示例性横向磁通机的剖切视图。
具体实施方式
下面的描述只是多种示例性实施方式，并不意欲以任何方式限制本发明的范围、适用性或构造。相反，以下说明书旨在提供实施包括最佳模式的多种实施方式的便利说明。将变得清楚的是，可以在这些实施方式中描述的元件的功能和配置中进行多种变化，而不偏离所附权利要求的范围。
为了简明，用于电系统构造、管理、操作、测量、优化和/或控制的常规技术以及用于磁通利用、集中、控制和/或管理的常规技术不在这里详细描述。另外，这里包含的多个附图中所示的连接线旨在表示多个元件之间的示例性功能关系和/或实际联接。应该注意到许多替代或附加功能关系或实际连接可以存在于实际电系统中，例如AC同步电动马达。
现有技术的电动马达(例如无刷直流马达、同步交流马达等)会具有许多缺陷。例如，轻型电动车辆中所采用的许多现有技术电动马达和相关的马达控制器具有仅高达约80％的组合效率。另外，效率会随着转矩输出和/或RPM增加而急剧下降。因此，由于系统的效率不高而造成的功率损失，轻型电动车辆的范围被降低。另外，这种马达通常为了保持效率而只提供有限的功率输出，在例如爬坡的高要求负载下造成性能降低。
另外，许多现有技术电动马达提供了受限的转矩密度。如这里使用，“转矩密度”指的是马达中的每千克活性电和磁材料产生的牛顿米的连续转矩。在示例性实施方式中，连续转矩限定为输出转矩水平，假定环境温度为25摄氏度，围绕马达的空气流速为每小时8千米，响应于国际电气技术协会(IEC)标准60034-1限定的S1工作制的负载，该输出转矩水平在马达定子中产生100摄氏度的最大(空间)平衡温度。
例如，许多现有技术的电动马达构造有大约0.5牛顿-米每千克和大约3牛顿-米每千克之间的转矩密度。因此，具有对于特定应用来说足够的转矩和/或功率的马达难以或甚至不可能安装在可用区域内，例如在其尺寸设置成产生足够转矩的马达变得体积过大而不能安装在局限空间内时。在e-bike的情况下，相关的空间局限(例如自行车轮毂内可用的有限空间)通常造成引入功率比较小和/或重量过大的马达，例如具有大约500-大约900瓦的最大功率输出的马达。
相比之下，高效、紧凑和/或转矩致密的电动马达(包括用于e-bike和其他LEV的马达)可以通过采用根据本发明的原理构造的横向磁通机和/或换向磁通机来实现。如这里使用，“横向磁通机”和/或“换向磁通机”可以是任何电机，其中磁通路径具有磁通大致横向于机器的转动平面的区段。在示例性实施方式中，在磁体和/或磁通集中部件位于转子上和/或随着电机操作运动时，电机可以是单纯的“横向”磁通机。在另一示例性实施方式中，在磁体和/或磁通集中部件位于定子上和/或随着电机的操作保持固定时，电机可以是单纯的“换向”磁通机。容易明白的是，在一些构造中，通过固定转子和使定子运动，“横向磁通机”可以认为是“换向磁通机”，反之亦然。此外，线圈可以固定到定子；替代地，线圈可以固定到转子。
此外，存在一系列的功能和装置设计，来桥接换向磁通机和横向磁通机之间的间隙。一些设计会正好落入这两个范畴内，或者可以认为同时属于两者。因此，本领域普通技术人员将明白，在此说明书中，对于“横向磁通机”的参考可以同样适用于“换向磁通机”，且反之亦然。
根据示例性实施方式，并参考图1A，例如横向磁通机(TFM)100A的电机总体包括转子150A、定子110A和线圈120A。转子150A包括多个交替的磁体154和磁通集中器152。转子150A被构造成与定子110A交互，以有助于磁通转换。定子110A被构造成磁性联接到转子150A，并被构造成有助于磁通经由与转子150A交互而流动。定子110A至少部分包围线圈120A。线圈120A被构造成响应于磁通转换产生电流输出和/或接收被构造成驱动转子150A的电流输入。横向磁通机100A还可包括多种结构部件，例如被构造成帮助横向磁通机100A操作的部件。此外，横向磁通机100A可包括被构造成支承、引导、调整和/或通过其他方式管理和/或控制横向磁通机100A和/或其部件的操作的任何适当部件。
根据示例性实施方式，并参考图1B，例如换向磁通机(CFM)100B的电机总体包括定子110B、转子150B和线圈120B。定子110B包括多个交替的磁体114和磁通集中器112。定子110B至少部分包围线圈120B。定子110B被构造成与转子150交互，以帮助磁通转换。定子110B被构造成磁性联接到转子150B，并被构造成促进磁通经由与转子150B交互而流动。线圈120B被构造成响应于磁通转换产生电流输出和/或接收被构造成驱动转子150B的电流输入。换向磁通机110B还可包括多种结构部件，例如被构造成有助于换向磁通机100B操作的部件。此外，换向磁通机100B可包括被构造成支承、引导、调整和/或通过其他方式管理和/或控制换向磁通机100B和/或其部件的操作的任何适当部件。
此外，横向磁通机和/或换向磁通机可以多种方式构造。例如参考图2A，换向磁通机可被构造有至少部分围绕线圈220并大致与转子250的转动平面对准的定子210。这种构造这里称为“轴向间隙”。在另一构造中，参考图2B，换向磁通机可被构造有相对于转子250的转动平面转动大约90度的定子210。这种构造这里称为“径向间隙”。
现在参考图3A，换向磁通机内的磁通开关352可以通过至少部分延伸到定子310限定的空腔内来接合至少部分围绕线圈320的定子310。这种构造这里称为“空腔接合”。参考图3B，换向磁通机内的磁通开关352可以通过使定子310的两个端面紧密接近来接合定子310。这种构造这里称为“面接合”。类似的接合方式可以在横向磁通机内采用，并且以类似方式参考。通常，应该注意到特定电机可以是面接合或空腔接合，并且可以是轴向间隙或径向间隙构造。例如，在示例性实施方式中，参考图3C，横向磁通机300包括至少部分被定子310围绕的线圈320。定子310在轴向间隙构造中与转子350面接合。
现在参考图4A，在示例性实施方式中，用于例如横向磁通机和/或换向磁通机的电机的定子包括由被构造成传递磁通的大致平面材料形成的一个或多个侧层压件412。
侧层压件412可以是被构造成有助于以希望方式和/或方向传递磁通的任何形状。在多种示例性实施方式中，侧层压件412包括大致环形结构。此外，侧层压件412可被构造有一个或多个齿416。在示例性实施方式中，齿416定位在侧层压件412的外边缘上和/或侧层压件412的内边缘上。在多种示例性实施方式中，齿416可布置成大致面对环的径向内部(例如与轴向间隙构造中的“内部”转子的使用相结合)、环的径向外部(例如与轴向间隙构造中的“外部”转子的使用相结合)和/或环的轴向侧(例如与径向间隙构造中的“并置”转子的使用相结合)。
齿416被构造成一个或多个区域，该区域被构造成用于转换磁通，例如穿过横向磁通机中的空气间隙的磁通。齿416可以构造有大致平的外表面，在其之间具有沟槽，例如大致半球形沟槽。此外，齿416可被构造有任何适当形状。齿416还可通过包括圆柱形形状、椭圆形形状、三角形形状、矩形形状、梯形形状、和/或任何适当形状的沟槽彼此分离。
相邻齿416之间的中心-中心距离可以是任何适当距离。中心-中心距离在侧层压件412内的齿416之间可以相同，或者侧层压件412内的齿416之间的中心-中心距离可以变化。在多种示例性实施方式中，中心-中心距离可以是横向磁通机的极节距的函数。相邻齿416的中心间距可以类似地变化，例如造成某些齿416之间的中心间距与特定转子内的磁通集中转子部分之间的中心间距对准。此外，在多种示例性实施方式中，在侧层压件412上，齿416可以定位、间隔、成型和/或通过其它方式根据横向磁通机和/或换向磁通机中相偏移的原理构造，如2010年5月3日提交的题为“TRANSVERSEAND/OR COMMUTATED SYSTEMS HAVING PHASE OFFSET”的美国专利申请No.12/772,962、现在为美国专利公开文献No.2011/0169366公开那样。以此方式，侧层压件412可以被构造成减小接头转矩、振动和/或其它不希望的操作特性。
侧层压件412通常包括适用于传递磁通的材料。在多种示例性实施方式中，侧层压件412包括硅钢。在示例性实施方式中，侧层压件412包括M19硅钢。侧层压件412还可包括冷轧晶粒定向(“CRGO”)硅钢、镍基合金(例如Carpenter品牌高渗透性“49”合金等)、钴基合金(例如Carpenter品牌″Hiperco″钴基材料等)、镍-钴合金等。此外，侧层压件412可包括具有希望的电阻和/或磁渗透性的任何适当材料。
在示例性实施方式中，侧层压件412具有大约0.35mm的厚度。在另一示例性实施方式中，侧层压件412具有大约0.3mm和大约0.4mm之间的厚度。在多种示例性实施方式中，侧层压件412具有大约0.18mm和大约0.65mm之间的厚度。
在多种示例性实施方式中，侧层压件412被构造有位于侧层压件412的外部的至少一部分上的电绝缘涂层和/或覆层。绝缘涂层可包括被构造成提供希望水平的电绝缘的任何适当涂层。例如，在一种示例性实施方式中，侧层压件412涂覆氧化物覆层。在另一示例性实施方式中，侧层压件412涂覆基于有机体的饰层。在多种示例性实施方式中，侧层压件412涂覆一个或多个氧化硅、“C-5”涂层和/或聚酰亚胺膜(例如Kapton
Figure BPA00001751938800081
品牌膜等)。此外，侧层压件412可以经由任何适当方法或过程以及采用任何适当材料或材料组合而被涂覆、覆盖、整饰和/或通过其它方式而形成至少部分电绝缘。
在多种实施方式中，现在参考图4C和4D，多个侧层压件可以结合在一起，以形成由侧层压件412制成的层压“叠置件”414。层压叠置件414可以任何适当方式形成，例如通过冲压、压制、粘接和/或其它方法机械和/或化学地将两个或更多的侧层压件412结合在一起。侧层压件412可以被预成型，并接着彼此结合以形成层压叠置件414。侧层压件412还可在侧层压件412成型为层压叠置件414的同时由材料片形成。例如，层压材料的多个片可以彼此叠置，并且接着通过对应于侧层压件412的希望形状的模具冲压。以此方式，层压叠置件414可以在单个过程中成型和结合。
层压叠置件414可以包括任何适当数量的侧层压件412。在一种示例性实施方式中，层压叠置件414包括三个侧层压件412。在另一示例性实施方式中，层压叠置件414包括十个侧层压件412。在多种示例性实施方式中，层压叠置件414可包括17个侧层压件412、25个侧层压件412、40个侧层压件412和/或更多的侧层压件412。此外，层压叠置件414可包括至少部分根据层压叠置件414的希望厚度、一个或多个侧层压件412的厚度、电机中可用的空间等选择的多个侧层压件412。
现在参考图4D，在多种示例性实施方式中，层压叠置件414(例如层压叠置件414L)形成横向磁通机中的定子410的一侧。另一层压叠置件414(例如层压叠置件414R)形成定子410的另一侧。层压叠置件414L和414R通过一个或多个后层压件418联接，以提供围绕线圈420的磁通路径。将理解到在多种示例性实施方式中，层压叠置件414L和414R通过经过线圈420的平面(例如大致垂直于横向磁通机的转动轴线的平面)分离。
通过在侧层压件412的外部提供电绝缘材料，层压叠置件414可在各层之间被构造有非常高的电阻，减小各层之间的不希望的电流，并因此减小相关损失。
但是，在一些电机中使用时，连续(例如环形)侧层压件412和/或层压叠置件414会由于一些侧层压件412的磁通链接而遭受不希望的损失，如下面更加详细描述。总体来说，在包括横向磁通机和/或换向磁通机的一些电机中，提供经过磁通回路的闭合电路的任何部件或部件组合响应于磁场的变化在其中具有感应的电流。通常，希望在电机的传导线圈(即电机的旨在供应输出电流和/或提供输入电流的部分)中感应电流，但是不希望在机器的其它部分(例如转子和/或定子的旨在有助于磁通转换的部分)内感应电流。传导线圈外部感应的这种电流会造成不希望的涡流、热损失和甚至装置故障。
例如，返回图4B，如果侧层压件412通过变化的磁通Φ链接，响应于变化的磁通Φ，电流I将被感应，从而围绕侧层压件412流动。电流I经过侧层压件412将造成侧层压件412电阻加热、侧层压件412的电和/或磁性性能变化和/或其它不希望的效果。此外，侧层压件412内感应的电流I减小了例如线圈420的传导线圈内感应的电流大小，因此降低了电机的效率。
现在参考图4E和4F，在侧层压件412提供闭合电路(例如由于连续的环形形状)时，由于一些侧层压件412的链接造成的不希望的损失会出现。层压叠置件414内的一些侧层压件412可用通过其它侧层压件412的磁通链接。
为了便于描述，图4E和4F所示的层压叠置件414包括三个侧层压件412。在示例性实施方式中，层压叠置件414L包括三个侧层压件412，例如侧层压件412-L1、412-L2和412-L3。层压叠置件414R包括三个侧层压件412，例如412-R1、412-R2和412-R3。层压叠置件414L和414R联接到一个或多个后返回层压件418，以便提供围绕线圈420的磁通路径。
在多种示例性实施方式中，变化的磁场通过转子450提供。转子450包括具有第一磁极性的一个或多个部分(例如转子部分451)和具有相对磁极性的一个或多个部分(例如转子部分452)。转子450可根据希望包括多种永磁体、电磁体、磁通集中器等。
如图4E和4F所示，在转子450的特定位置处，一些量的磁通采用转子450外部的磁通路径PI，经过空气间隙到齿416L并进入侧层压件412-L1，“向下“(即离开转子450)经过侧层压件412-L1进入后返回层压件418，经过后返回层压件418进入侧层压件412-R1，“向上”(即朝着转子450)经过侧层压件412-R1，离开齿416R并经过空气间隙进入转子450。
类似地，一些量的磁通采用转子450外部的磁通路径P2，经过空气间隙到齿416L并进入侧层压件412-L2，向下经过侧层压件412-L2进入后返回层压件418，经过后返回层压件418进入侧层压件412-R2，向上经过侧层压件412-R2，离开齿416R并经过空气间隙进入转子450。
同样，一些量的磁通采用转子450外部的磁通路径P3，经过空气间隙到齿416L并进入侧层压件412-L3，向下经过侧层压件412-L3进入后返回层压件418，经过后返回层压件418进入侧层压件412-R3，向上经过侧层压件412-R3，离开齿416R并经过空气间隙进入转子450。
采用路径P1的磁通使侧层压件412-L2、412-L3、412-R2和412-R3链接，因为这些侧层压件412位于路径P1限定的磁通环路内。类似地，采用路径P2的磁通使侧层压件412-L3和412-R3链接。由于磁通路径P3是最内侧的路径，采用路径P3的磁通不使磁通路径P3外部的任何侧层压件412链接。总的来说，经过特定侧层压件412的磁通使该特定侧层压件412“内侧”(即更靠近线圈420)的所有其它侧层压件412链接。
此外，特定侧层压件412内由于磁通链接而感应的电压根据该侧层压件412在层压叠置件414内的位置来改变。例如，最内侧的侧层压件412-L3和412-R3通过经过所有其它侧层压件412的磁通链接，使得侧层压件412-L3和412-R3内感应的电压高于其它侧层压件412。特定侧层压件412内感应的电压随着侧层压件412的位置在层压叠置件414内向外运动而减小。在层压叠置件414的边缘处，侧层压件412-L1和412-L2没有通过其它的层压件412链接，使得侧层压件412-L1和412-L2内的电压低于其它侧层压件412。
侧层压件412内感应的电压可根据横向磁通机的电压常数、横向磁通机的RPM、横向磁通机内的极数等来改变。在示例性实施方式中，在转子450以大约300RPM转动时在最内侧的侧层压件412内感应大约1伏交流电压。在其它示例性实施方式中，在转子450以大约300RPM转动时在最内侧的侧层压件412内感应大约0.5伏交流和大约2伏交流之间的电压。
此外，层压叠置件内的特定侧层压件412内感应的电压根据侧层压件412在层压叠置件内的位置以大致分步线性方式改变。换言之，例如在最内侧的侧层压件412内感应大约1伏电压，并且最外侧的侧层压件412内感应大约0伏的电压时，定位在层压叠置件414的内边缘和外边缘之间一半处的侧层压件412内感应大约0.5伏的电压。
此外，由于响应于转子450的转动，不同电压在层压叠置件414内的不同侧层压件412内感应，电压存在于层压叠置件414内的相邻侧层压件412之间。例如，在包括20个侧层压件412的层压叠置件414中，在大约1伏的电压在最内侧的侧层压件412内感应，大约0伏的电压在最外侧的侧层压件412内感应时，相邻的侧层压件412之间可具有大约0.05伏的电压(即最内侧的侧层压件412和最外侧的侧层压件412之间的电压差的大约二十分之一)。侧层压件412内感应的这种电压可以足够高，以便在层压叠置件414内的侧层压件412之间产生可感知的电流，而不管绝缘材料的存在。
在示例性实施方式中，与侧层压件412内感应的电压相关的损失在100RPM下可造成大约2牛顿-米的有效阻力。在另一示例性实施方式中，与侧层压件412内感应的电压相关的损失在100RPM下可超过50瓦。在多种示例性实施方式中，与侧层压件412内感应的电压相关的损失可包括在例如横向磁通机400的特定横向磁通机内的所有损失的大约10％到大约70％之间。
现在参考图5A-5C，在多种示例性实施方式中，在例如其上具有齿516的侧层压件512的侧层压件412内感应的电流可以通过调整侧层压件512以中断其中的连续电路来减小和/或消除。在示例性实施方式中，侧层压件512被构造有完全穿过其中的窄切口513，用以中断电路。在一种示例性实施方式中，切口513大约0.02”厚。在另一示例性实施方式中，切口513大约0.04”厚。此外，根据希望，切口513可以是任何适当宽度。
在多种示例性实施方式中，多个切口513形成在侧层压件512内。在示例性实施方式中，侧层压件512构造有2个切口513。在另一示例性实施方式中，侧层压件512构造有10个切口513。根据希望，侧层压件512可以构造有3个切口、12个切口、25个切口和/或任何其他适当数量的切口。换言之，横向磁通机内的大致环形结构可认为由多个侧层压件512作为其“分段”或部分制成，每个分段或部分彼此通过一个或多个切口513至少部分电和/或实际分离。总的来说，虽然通常在这里使用词汇“切口”，将理解到根据本发明的原理设想到形成间隙、空隙、空间、分段等的多种方法。
类似地，现在参考图5D，在多种示例性实施方式中，层压叠置件514可以构造有穿过其中的一个或多个切口513。层压叠置件514可以形成连续的环，并且接着切口513可在其中制成。替代地，层压叠置件514可以由侧层压件512形成，侧层压件512在形成层压叠置件514之前被预先切割。另外，层压叠置件514由在形成层压叠置件514之前以任何适当方式制造的侧层压件512形成。
在示例性实施方式中，层压叠置件514内的单个切口513的形成在有切口的层压叠置件514用于横向磁通机时使得与层压叠置件514相关的损失减小大约50％(与没有切口513的层压叠置件514相比)。在另一示例性实施方式中，层压叠置件514内的单个切口513的形成在用于横向磁通机时使得与层压叠置件514相关的损失减小大约70％(与没有切口513的层压叠置件514相比)。在多种示例性实施方式中，层压叠置件514内的单个切口513的形成在用于横向磁通机时使得与层压叠置件514相关的损失减小大约10％和大约90％之间(与没有切口513的层压叠置件514相比)。此外，单个切口513的效果随着侧层压件512的外部上的电绝缘材料的效力而变化。通常，绝缘体越有效，单个切口减小的损失越多。总的来说，切口513的数量越大，越有效地中断围绕层压叠置件514的电路；但是，随着切口513的数量增加，与制造层压叠置件514和/或将切口的层压叠置件514集成到功能电机内相关的复杂性也会增加。另外，由于切口数量增加，层压叠置件514的侧层压件512内感应的电压降低，因为层压叠置件514围绕横向磁通机延伸较短的角度距离，并因此通过较少的磁通链接。
在多种示例性实施方式中，侧层压件512和/或层压叠置件514可以由定向材料形成。总的来说，特定侧层压件512和/或层压叠置件514围绕横向磁通机延伸的角度距离越短，在该侧层压件512和/或层压叠置件514中使用定向材料的益处越大。由于侧层压件512和/或层压叠置件514延伸的角度距离越短，该侧层压件512和/或层压叠置件514内的磁通越可以在单个方向(例如径向)上更加紧密地延伸(其可被构造成大致平行于定向材料的晶粒)的事实，可以看到这种情况。
例如，现在参考图5E，在示例性实施方式中，特定层压叠置件514围绕横向磁通机延伸大约90度(即围绕横向磁通机大约四分之一的角度距离)。该层压叠置件514包括侧层压件，其分别由定向材料形成，例如CRGO钢。在磁通沿着路径A经过层压叠置件514时，磁通在平行于层压叠置件514内的晶粒取向的方向上经过层压叠置件514。但是，在磁通沿着路径B经过层压叠置件514时，磁通几乎垂直于层压叠置件514的晶粒取向延伸，增加了损失。
在示例性实施方式中，在层压叠置件514围绕横向磁通机延伸多达大约60度的角度距离时，在层压叠置件514中采用定向材料。换言之，在六个或更多类似尺寸的层压叠置件514用来在横向磁通机中形成大致环形的结构时，在层压叠置件514中采用定向材料。在另一示例性实施方式中，在层压叠置件514围绕横向磁通机延伸多达大约30度的角度距离时，在层压叠置件514中采用定向材料。在多种示例性实施方式中，在层压叠置件514围绕横向磁通机延伸大约10度和大约60度之间的角度距离时，在层压叠置件514中采用定向材料。此外，可以在层压叠置件514的任何适当构造中采用定向材料。
在多种实施方式中，在层压叠置件514中采用定向材料，使得层压叠置件514中部附近的取向方向大致平行于径向。换言之，在多种示例性实施方式中，层压叠置件514被构造成减小层压叠置件514中的磁通流脱离与晶粒取向对准的程度。例如，在其中层压叠置件514围绕横向磁通机延伸大约60度的角度距离并且其中晶粒取向在层压叠置件514的大约中部处大致平行于径向的示例性实施方式中，层压叠置件514内的磁通流因此在晶粒取向的大约±30度内。在多种示例性实施方式中，层压叠置件514被构造成使得层压叠置件514内的晶粒取向脱离与径向对准从不大于30度。在其他示例性实施方式中，层压叠置件514被构造成使得层压叠置件514中的晶粒取向脱离与径向对准从不大于15度。此外，根据希望，层压叠置件514可被构造成造成晶粒取向在径向的任何适当特定度数内。
在示例性实施方式中，现在参考图5F，横向磁通机的环形结构包括25个层压叠置件514。层压叠置件514分别包括定向材料，并且每个层压叠置件514被构造成使得晶粒取向在横向磁通机内是大致径向。
横向磁通机和/或换向磁通机内的切口和/或分段可被构造成提供电分离，同时还提供和/或保持希望的机械性能。现在参考图6A，在示例性实施方式中，其上具有齿616的平面材料的大致环形件可以经由两个或更多切口615分段成多个侧层压件612。另外，切口615可被构造成在侧层压件615之间提供机械联接，例如通过将侧层压件612的各部分形成“拼图”形状。侧层压件612可因此被构造成彼此互锁。
此外，可以制成多个切口615。在示例性实施方式中，一个环形侧层压件612可以经由十个切口615分成十个侧层压件612。十个得到的侧层压件612可以彼此互锁以形成大致环形结构。环形结构的尺寸可类似于没有切口615的环形侧层压件612。换言之，构造有切口615的多个侧层压件612可以代替没有切口615的单个环形侧层压件612使用。将理解到，侧层压件612也可经由冲压、模切、激光切割、水喷射切割、放电加工等单独形成，并且这里提供的例子只出于说明，而没有限制。
类似地，层压叠置件614可构造有穿过其中的一个或多个切口615。层压叠置件614可形成连续的环，并接着切口615可在其中制成。替代地，层压叠置件614可由在形成层压叠置件614之前预先切割或通过其他方式预先成型或构造的侧层压件615形成。多个层压叠置件614可彼此互锁，以形成大致环形结构。
在多种实施方式中，切口615可被构造成与相邻层压叠置件614的部分互锁，如图6B所示。在其他示例性实施方式中，现在参考图6C和6D，切口615可被构造成允许层压叠置件614的部分至少部分与其他部件(例如被构造成将层压叠置件614联接在一起的部件)互锁。换言之，在多种示例性实施方式中，层压叠置件614可至少部分彼此互锁或联接；在其他示例性实施方式中，层压叠置件614可与布置在层压叠置件614之间和/或使层压叠置件614链接的其他部件至少部分互锁或联接。
在示例性实施方式中，层压叠置件614的切口615的部分限定层压叠置件614的大致“凹形”部分。非磁性联接部件(例如构造有两个“凸形”部分的“双燕尾”式插入件617)可接着联接到相邻层压叠置件614的相应凹形部分，以便联接相邻的层压叠置件614。将理解到如果适合，层压叠置件614和插入件617上的凸形和凹形部分的相应位置也可以颠倒。虽然在图6C和6D中示出了燕尾式互锁，将理解到如果适当，可以采用多种其他的互锁和/或部分互锁构造和形状。此外，插入件617可以由液晶聚合物、玻璃填充工程塑料、陶瓷、电绝缘和/或涂覆金属和/或其他适当的结构材料或其组合形成。
多个层压叠置件614可经由使用例如插入件617的多个非磁性联接部件联接在一起，例如从而形成大致环形结构。总的来说，切口615可以被构造成提供用于层压叠置件614之间和/或层压叠置件614和横向磁通机和/或换向磁通机的其他部件(例如插入件617)之间的机械连接的特征。
现在参考图6E和6F，在多种示例性实施方式中，侧层压件612的多个层可用来形成大致环形结构。在一些示例性实施方式中，侧层压件612可在各层之间以偏置和/或“砌砖”方式叠置。在这些示例性实施方式中，侧层压件612被布置成使得层压叠置件614中的相邻层内的侧层压件612至少部分在转动方向上彼此偏移。换言之，由于在层压叠置件614内的层压材料的各层之间，切口615(或特定层内的侧层压件612之间的任何其他适当的间隙和/或分段)由于层的不同而布置在不同和/或交替的位置。换言之，即使第一侧层压件612和第二侧层压件612位于层压叠置件614内的相邻层内，并且即使第一侧层压件612和第二侧层压件612在电机中覆盖至少部分重叠的角度距离，第一侧层压件612的边缘(例如图6E所示的边缘E1)与第二侧层压件612的边缘(例如图6E所示的边缘E2)也不对准。
通过在各层之间以至少部分偏置和/或重叠的方式构造侧层压件612，相邻层内的侧层压件612可分别至少部分电和/或实际分离和/或彼此绝缘。这减小了例如响应于围绕侧层压件612的磁通转换在侧层压件612内感应的电流。
在多种示例性实施方式中，相邻层内的侧层压件612可以偏置单个侧层压件612的宽度的大致一半的方式布置(例如“顺砖砌合”的砌砖形式的方式)。在其他示例性实施方式中，相邻层内的侧层压件612可以偏置单个侧层压件612的宽度的大约10％和大约49％之间的方式布置(例如类似于“斜砖砌合”的砌砖形式的方式)。此外，可以采用任何适当的偏置。
在多种示例性实施方式中，相邻层内的侧层压件612具有相同的形状。在其他示例性实施方式中，相邻层内的侧层压件612的形状彼此不同。以此方式，侧层压件612根据希望彼此偏置，同时还造成相邻层内的侧层压件612内的齿616彼此对准以形成磁通转换。
此外，在多种示例性实施方式中，侧层压件612的多个层可叠置在一起，以形成层压叠置件614，并且随后齿616可形成在层压叠置件614上(例如经由压纹、激光切割和/或任何其他适当技术、加工或过程)。在这些示例性实施方式中，有助于齿616的改进加工性能，因为减小和/或消除了连续层内准确对准侧层压件612(以及相应的之前形成的齿616)的需要。相反，侧层压件612的多个层可以彼此大致对准和/或联接，并且接着齿616可经由侧层压件612的多个层同时压纹和/或切割来准确形成和定位。
可以采用侧层压件612的任何适当数量的层来形成结构。在示例性实施方式中，侧层压件612的多个层用来形成层压叠置件614，例如具有大致环形结构的层压叠置件614。在示例性实施方式中，采用侧层压件612的8个层(例如图6F所示)。在其他示例性实施方式中，例如根据形成侧层压件612的平面材料的厚度、电机中可用的空间等，可以采用侧层压件612的10个层、20个层、30个层、100个层和/或更多的层。相邻层内的侧层压件612可以由类似材料形成；此外，相邻层内的侧层压件612可包括不同材料和/或涂层。
通过采用包括一个或多个“切口”或“分段”层压叠置件(例如层压叠置件514、614等)的定子，横向磁通机和/或换向磁通机可被构造成实现更高的输出转矩、更高的效率、更低温度操作、减小的热损失、减小的涡电流和/或其他类似的操作改进。另外，横向磁通机和/或换向磁通机可被构造有改进的制造性能、改进的机械和/或结构性能等。
除了横向磁通机和/或换向磁通机内的分段侧层压件的原理之外，本发明的原理设想到使用层压材料作为“背铁”。在这些构造中，层压材料提供从定子的一侧到另一侧的磁通路径，通常在定子的“背侧“(例如定子的与转子相对的一侧)。例如，层压材料可用来提供从定子第一侧上的层压叠置件到定子相对侧上的层压叠置件的磁通路径。此外，除了层压材料之外，本发明的原理设想到使用粉末金属和/或其他合适的磁性材料作为“背铁”。
现在参考图7A和7B，在多种示例性实施方式中，后返回层压件718包括其材料被构造成传导磁通的大致平面部件。后返回层压件718可包括类似于侧返回层压件412的材料。后返回层压件718的外部也可以类似地电绝缘。在示例性实施方式中，后返回层压件718包括M19硅钢，其具有聚酰亚胺电绝缘涂层。
后返回层压件718的尺寸和/或形状设置成在横向磁通机和/或换向磁通机的轴向上至少延伸到中途。在示例性实施方式中，后返回层压件718包括大致矩形形状，其具有大约62mm的长度、大约6.5mm的宽度和大约0.35mm的厚度。在多种示例性实施方式中，后返回层压件718被构造有大约20mm和大约120mm之间的长度、大约2.5mm和大约15mm之间的宽度以及大约0.18mm和大约0.65mm之间的厚度。此外，例如根据特定横向磁通机和/或换向磁通机的尺寸，后返回层压件718可被构造有任何适当的尺寸和/或几何结构。
在多种示例性实施方式中，现在参考图7A，后返回层压件718可被构造有大致矩形的材料部分。在其它示例性实施方式中，现在参考图7B，后返回层压件718可被构造有多个弯曲边缘、直边缘和/或具有穿过其中的一个或多个孔719。此外，后返回层压件718可包括联接在一起的多个分段。例如，后返回层压件718可包括在横向磁通机的轴向上端对端联接的三个大致矩形部分。
孔719可以是大致三角形、矩形、圆形、椭圆形、不规则和/或任何其它适当形状。孔719可以被构造成减小特定电机的质量；此外，孔719还可被构造成减小、引导和/或调整多相横向磁通机的相之间共享的磁通，如下描述。
在多种示例性实施方式中，现在参考图7C-7E，在多种示例性实施方式中，多个后返回层压件718可在例如横向磁通机的电机中以“彩虹”状弓形和/或圆形构造布置。如这里使用，“彩虹”或“彩虹层压”构造可以理解为指的是一组后返回层压件718，其中每个后返回层压件大致在平行于横向磁通机和/或换向磁通机的转动轴线的方向上延伸，并且其中该组后返回层压件在围绕横向磁通机和/或换向磁通机的转动轴线的至少一部分的弧形上分布。此外，多个后返回层压件718可被彼此冲压、结合和/或联接，例如以类似于侧层压件412的方式。
在具有位于定子内部的转子的示例性横向磁通机中，后返回层压件718的“彩虹”可大致朝着横向磁通机的外侧(即大致位于定子的远离转子的相对侧)布置。在具有位于定子外部的转子的另一示例性横向磁通机中，后返回层压件718的“彩虹”可以大致朝着横向磁通机的内侧(再次，通常位于定子的远离转子的相对侧)布置。
任何适当数量的后返回层压件718可以彩虹构造配置。在示例性实施方式中，特定横向磁通机以彩虹构造构造有200个后返回层压件718。在另一示例性实施方式中，横向磁通机以彩虹构造构造有150个后返回层压件718。在多种实施方式中，横向磁通机以彩虹构造构造有大约50个和大约500个之间的后返回层压件718。
在多种示例性实施方式中，横向磁通机和/或换向磁通机可包括由不同材料制成的后返回层压件718的彩虹。例如，由第一材料制成的后返回层压件718可以与由第二材料制成的后返回层压件718交错。以此方式，可以实现改进的机械、电、热和/或磁性特性和/或性能。
例如，具有高绝缘涂层的后返回层压件718可以与具有较小电绝缘性能和/或不太昂贵涂层的后返回层压件718交错。总体上，组合的后反应层压件718可因此以潜在减小的成本实现类似的电绝缘性能。
在另一例子中，具有第一组磁性性能的后返回层压件718与具有第二组磁性性能的后返回层压件718交错。以此方式，组合的后返回层压件718可实现改进的高频磁通转换性能、减小的滞后损失等。
现在参考图7F，在多种示例性实施方式中，后返回层压件718可形成围绕横向磁通机和/或换向磁通机的转动轴线延伸整个360度的彩虹状形状。此外，彩虹状形状可沿着转动轴线构造有适当长度，以提供围绕例如线圈720A、720B和720C的多个传导线圈720的磁通返回路径。
现在参考图7G，在多种示例性实施方式中，后返回层压件718可形成只围绕横向磁通机和/或换向磁通机的转动轴线大部分延伸的彩虹状形状。例如在多相定子组件710中，可提供彩虹状形状内的间隙，以有助于电连接到线圈720A、720B和720C。
在多种示例性实施方式中，在多相定子组件710中采用双重缠绕线圈时，例如如图7G所示，一组后返回层压件718内的间隙提供线圈720的端部(例如线圈720C的线圈端部720C-E1和线圈端部720C-E2)进入多相定子组件710的内部的点。以此方式，与一个或多个线圈720的电连接可以简化方式实现。另外，与双重缠绕线圈相结合采用的一组后返回层压件718内的间隙消除了对于总线或其它外部连线的需要，因为双重缠绕线圈的两个线圈端部定位在线圈的相同侧并因此可以经过该组后返回层压件718内的间隙进入多相定子组件710的内部。这种构造允许多相定子组件710外部上的更多的磁通转换区域。
有关双重缠绕线圈和低电阻线圈的原理的附加细节在具体与本申请相同申请日的题为“TRANSVERSE AND/OR COMMUTATED FLUXSYSTEM COIL CONCEPTS”的美国专利申请序列No.13/291,385中公开，该申请的内容整体通过引用合并于此。
在多种示例性实施方式中，后返回层压件718包括层压的和/或大致平面的材料。在其它示例性实施方式中，后返回层压件718可包括粉末金属、金属玻璃等。在一些示例性实施方式中，后返回层压件718可以被构造成形成大致彩虹状形状的粉末金属的一个或多个部分。换言之，一个或多个后返回层压件718可以被认为在功能上类似于具有类似形状(或接近一组后返回层压件718的形状)的粉末金属部件和/或与其互换。将理解到可以采用至少在轴向上部分延伸的任何适当形状，例如以提供用于横向磁通机和/或换向磁通机的磁通的后返回路径。
本发明的原理可适用于单相电机、双相电机和/或具有三相或更多相的电机。现在参考图8A-8C，在多种示例性实施方式中，多相定子组件810包括共享以彩虹状形状构造的后返回层压件818的共享组的三个定子相810A、810B和810C。每个定子相810A、810B和810C包括多个层压叠置件814，其具有互锁切口815。在每个定子相内，多个层压叠置件814形成大致环形结构。
在示例性实施方式中，定子相810A、810B和810C被构造成彼此大约120度的相偏移。在其它示例性实施方式中，定子相810A、810B和810C可被构造有大于和/或小于120度的相偏移。在示例性实施方式中，定子相810A、810B和810C彼此大致同相。
在作为发电机操作时，定子组件810与外力驱动的转子交接，造成磁通围绕线圈820A、820B和820C传导，并因此在线圈820A、820B和820C中感应电流。在定子组件810作为马达操作时，输入电流提供给线圈820A、820B和820C，造成联接的转子运动。
在一些示例性实施方式中，现在参考图8C，磁通可以在定子组件810的操作过程中在定子相810A、810B和810C中“共享”。例如，“向下”经过(即离开转子)定子相810C的左侧(即侧810C-L)进入后返回层压件818的一些磁通可接着经过后返回层压件818，并“向上”(即朝着转子)进入定子相810B的右侧(即侧810B-R)，而不是经过后返回层压件818进入定子相810C的右侧(即侧810C-R)。
在一些示例性实施方式中，共享磁通可通过增加定子相之间的间距来减小，例如通过沿着转动轴线在定子相之间提供大约0.05mm和大约2mm之间的间隙。另外，共享磁通可通过构造定子相810A、810B和810C使其彼此不同相来减小，例如大约120度的不同相。共享磁通还可通过调整后返回层压件718内的孔719的尺寸和/或构造来减小，例如通过减小大致定位在定子相810A、810B和810C的边界附近的后返回层压件718的体积。
另外，共享磁通可通过将后返回层压件718构造成大致平面材料且端对端叠置的多个部件来减小，其中材料的各部分在其之间具有低磁渗透性。低磁渗透性的部分可以被构造成大致与定子相810A、810B和810C的边缘对准。以此方式，可以防止磁通经过后返回层压件718在定子相810A、810B和810C之间流动。
在多种示例性实施方式中，共享磁通可通过减小定子相之间的间距来增加，例如通过沿着转动轴线将定子相彼此放置在大约1.5mm内。共享磁通也可通过将定子相810A、810B和/或810C彼此更加紧密地同相对准和/或为大致定位在定子相810A、810B和810C的边界附近的后返回层压件718提供足够体积来增加。
在多种示例性实施方式中，定子相810A、810B和/或810C可以至少部分彼此电和/或磁性绝缘和/或隔离。例如，电绝缘涂层、膜、片或其它适当材料可布置在定子相810A和810B之间和定子相810B和810C之间。以此方式，可以进一步减小多相定子组件810中的电阻和其它损失。此外，定子相810A、810B和/或810C可以实际间隔开和/或彼此分离。例如如上所述，间距可以通过将绝缘材料布置在定子相之间来实现；替代地，间距可以简单地实施为空气间隙。在多种示例性实施方式中，多相定子组件810内的相邻定子相(例如定子相810A和810B)之间的间距可以是大约0.002英寸(0.05mm)和大约0.0787英寸(2mm)之间的距离。
在多种示例性实施方式中，定子相810A、810B和/或810C中的齿816被构造成调整、控制和/或通过其它方式构造电机中磁通转换的时刻。例如，定子相810A、810B和/或810C中的齿816可被构造成执行相偏移，例如六分之一的相偏移。在示例性实施方式中，定子相810C的右侧上的齿816(即齿816C-R)和/或定子相810C的左侧上的齿816(即齿816C-L)被构造成在定子相810C的周向上执行六分之一的相偏移。在另一示例性实施方式中，齿816C-R和/或816C-L被构造成在定子相810C的周向上执行六分之二的相偏移。
在多种示例性实施方式中，一个层压叠置件814上的齿816被构造成执行六分之一的相偏移。在其它示例性实施方式中，层压叠置件814上的齿816被构造成在两个这样的层压叠置件814联接在一起时执行六分之一的相偏移。换言之，在这些示例性实施方式中，两个层压叠置件814的齿816上分布六分之一的相偏移。此外，根据希望，在三个层压叠置件814、四个层压叠置件814和/或任何适当数量的层压叠置件814或定子组件810的任何适当部分内执行和/或在其上分布六分之一的相偏移。有关横向磁通机和/或换向磁通机内的相偏移的原理的另外细节在2010年5月3日提交的题为“TRANSVERSE AND/OR COMMUTATED SYSTEMS HAVING PHASE OFFSET”的美国专利申请No.12/772,962、现在为美国专利公开文献No.2011/0169366中公开，该专利文献的内容通过引用整体合并于此。
现在参考图8D-8E，在多种示例性实施方式中，多相定子组件810可包括联接到轮毂808的多个电和/或磁性部件。例如，多相定子组件810可包括分别布置在定子部分810A1、810A2、810B1、810B2、810C1和810C2之间的三个传导线圈820A、820B和820C。后返回层压件818和轮毂808大致定位在定子组件810的内部。
在示例性实施方式中，参考图8F-8H，多相横向磁通机800包括与定子组件810接合的转子850。定子组件810包括构造有齿816和互锁切口815的多个层压叠置件814。响应于转子850的转动，磁通围绕线圈820A、820B和820C转换，在线圈820A、820B和820C中产生输出电流。替代地，响应于线圈820A、820B或820C中的一个或多个中的输入电流，转子850被驱动转动。
根据本发明原理构造的电机可以被构造成以任何适当的一个和/或多个电压操作。例如，在示例性实施方式中，横向磁通机800被构造成在每个线圈820A、820B和820C中的大约24伏的电压下操作。在另一示例性实施方式中，横向磁通机800被构造成在每个线圈820A、820B和820C中的大约48伏的电压下操作。在另一示例性实施方式中，横向磁通机800被构造成在每个线圈820A、820B和820C中的大约160伏的电压下操作。在另一示例性实施方式中，横向磁通机800被构造成在每个线圈820A、820B和820C中的大约600伏的电压下操作。此外，根据希望，横向磁通机800可以被构造成在任何适当的一个和/或多个电压下操作。
根据本发明的原理构造的电机可以被构造成与任何适当的一个和/或多个控制器相结合操作。例如，在示例性实施方式中，横向磁通机800被构造成与脉冲宽度调制(PWM)控制器相结合操作。在多种示例性实施方式中，横向磁通机800被构造成与正弦驱动、梯形驱动等相结合操作。此外，横向磁通机800被构造成与场定向控制、块换向等相结合操作。
本发明的原理可适当地与有关横向磁通机和/或换向磁通机的多种其它原理组合。例如，本发明的原理可以与用于横向磁通机和换向磁通机中的定子的原理组合，例如用于部分定子和/或带间隙定子的原理组合，如2009年11月3日提交的题为“TRANSVERSE AND/ORCOMMUTATED FLUX SYSTEM STATOR CONCEPTS”的美国专利申请No.12/611,728、现在为美国专利No.7,851,965公开那样，该专利的内容通过引用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与用于横向磁通机和/或换向磁通机的转子的原理组合，例如带缠绕转子和/或多路转子，如2009年11月3日提交的题为“TRANSVERSE AND/OR COMMUTATED FLUX SYSTEMROTOR CONCEPTS”的美国专利申请No.12/611,733、现在为美国专利No.7,923,886公开那样，该专利的内容通过引用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与多相横向磁通机和/或多相换向磁通机的原理组合，如2009年11月3日提交的题为“POLYPHASETRANSVERSE AND/OR COMMUTATED FLUX SYSTEMS”的美国专利申请No.12/611,737、现在为美国专利No.7,868,508公开，该专利的内容通过引用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与横向磁通机和/或换向磁通机内的延长磁体、悬置转子和/或定子齿重叠的原理组合，如2010年5月3日提交的题为“TRANSVERSE AND/OR COMMUTATED FLUX SYSTEMSCONFIGURED TO PROVIDE REDUCED FLUX LEAKAGE，HYSTERESIS LOSSREDUCTION，AND PHASE MATCHING”的美国专利申请No.12/772,958、现在为美国专利No.8,053,944公开，该专利的内容通过引用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与电动自行车中的横向磁通机和/或换向磁通机的利用原理组合，如2010年5月3日提交的题为“TRANSVERSE AND/OR COMMUTATED FLUX SYSTEMS FOR ELECTRICBICYCLES”的美国专利申请No.12/772,959、现在为美国专利申请公开文献No.2011/0169381公开，该公开文献的内容通过引用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与横向磁通机和/或换向磁通机中的相偏移的原理组合，如2010年5月3日提交的题为“TRANSVERSEAND/OR COMMUTATED SYSTEMS HAVING PHASE OFFSET”的美国专利申请No.12/772,962、现在为美国专利申请公开文献No.2011/0169366公开，该公开文献的内容通过引用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与横向磁通机和/或换向磁通机中的包括双重缠绕线圈的线圈的原理组合，如具有与本发明相同提交日的题为“TRANSVERSE AND/OR COMMUTATED FLUX SYSTEM COILCONCEPTS”的美国专利申请序列No.13/291,385公开，该专利申请的内容通过引用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与横向磁通机和/或换向磁通机中与粉末金属部分组合的层压件的原理组合，如与本申请具有相同提交日的题为“TRANSVERSE AND/OR COMMUTATED FLUX SYSTEMS HAVINGLAMINATED AND POWDERED METAL PORTIONS”的美国专利申请序列No.13/291,392公开，该专利申请的内容通过应用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与隔离转矩感测系统的原理组合，如2011年3月15日提交的题为“ISOLATED TORQUE SENSOR”的美国临时专利申请No.61/453,000公开，该临时申请的内容通过引用整体合并于此。
本发明的原理还可适当地与可调节霍尔效应传感器系统的原理组合，如2011年3月15日提交的题为“ADJUSTABLE HALL EFFECTSENSOR SYSTEM”的美国临时专利申请No.61/453,006公开，该临时专利申请的内容通过引用整体合并于此。
此外，本发明的原理可适当地与通过引用合并于此的任何一个和/或所有美国专利和/或专利申请中公开的任何数量的原理组合。因此，例如，特定横向磁通机和/或换向磁通机可与分段定子层压件的使用、彩虹状后返回层压件的使用、双重缠绕线圈的使用、具有粉末金属齿的层压叠置件的使用、六分之一相偏移的使用、延长磁体的使用、悬置转子的使用、定子齿重叠的使用、带缠绕转子的使用、多路转子的使用、局部定子的使用、多相设计的使用等相结合。所有这些组合、置换和/或其它相互关系被认为在本发明的范围内。
虽然在多种实施方式中描述了本发明的原理，特别适用于具体环境和操作要求的结构、配置、比例、元件、材料和部件、实际中的使用的许多调整可以在不偏离本发明的原理和范围的情况下使用。这些和其它改变或调整旨在包含在本发明的范围内，并在随后的权利要求中指明。
本发明参考多种实施方式进行描述。但是本领域普通技术人员将理解到可以在不偏离本发明的范围的情况下进行多种调整和改变。因此，说明书被认为是示例性的，而没有限制含义，并且所有这些调整旨在包含在本发明的范围内。同样，以上已经针对多种实施方式描述了优点、其它益处和问题解决方案。但是，优点、益处、解决方案以及会引起任何优点、益处或解决方案出现或变得更加突出的任何因素不认为是任何或所有权利要求的关键、必须或重要的特征或元件。
如这里使用，术语“包括”或其任何其它衍生词旨在覆盖非排他性的包含，使得包括元件列表的过程、方法、物品或设备不只包括这些元件，还包括没有明确列举或这种过程、方法、物品或设备中固有的其它元件。同样，如这里使用，术语“被联接”、“联接”或其任何其它衍生词旨在覆盖实际连接、电连接、磁性连接、光学连接、通信连接、功能连接和/或任何其它连接。在权利要求中使用类似于“A、B或C中至少一个”的语言时，该用词旨在意欲表示以下任何内容：(1)至少一个A；(2)至少一个B；(3)至少一个C；(4)至少一个A和至少一个B；(5)至少一个B和至少一个C；(6)至少一个A和至少一个C；或(7)至少一个A、至少一个B和至少一个C。

Claims (20)

1.一种电机，包括：
线圈；以及
定子，其至少部分围绕所述线圈，所述定子包括：
第一定子部分，其包括第一层压叠置件；
第二定子部分，其包括第二层压叠置件；以及
后返回层压件，其联接所述第一定子部分和第二定子部分；
其中所述电机是横向磁通机或换向磁通机中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一层压叠置件和第二层压叠置件通过垂直于所述电机的转动轴线的平面分离。
3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一定子部分包括通过切口电分离的多个层压叠置件。
4.根据权利要求3所述的电机，其中，所述切口是互锁切口。
5.根据权利要求3所述的电机，其中，所述切口提供用于所述多个层压叠置件的至少两个之间的机械连接的特征。
6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一层压叠置件包括第一平面材料和第二平面材料的交替层。
7.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一定子部分包括互锁以形成大致环形的结构的多个层压叠置件。
8.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一定子部分具有穿过其中的至少一个切口，以减小来自于所述第一定子部分内的磁通链的损失。
9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机被构造有超过每千克所述电机中的活磁性和电材料的20牛顿-米的转矩密度。
10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述线圈被构造有小于0.1欧姆的电阻。
11.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机被构造用于电动自行车。
12.根据权利要求1所述的电机，还包括多个后返回层压件，其中所述多个后返回层压件围绕所述电机的转动轴线延伸大于330度。
13.根据权利要求1所述的电机，其中，所述后返回层压件被构造有穿过其中的至少两个孔，以减小所述电机中的磁通共享。
14.一种用于减小电机中的损失的方法，所述方法包括：
由第一层压叠置件和第二层压叠置件形成第一定子部分，所述第一层压叠置件和第二层压叠置件之间具有切口；
由第三层压叠置件和第四层压叠置件形成第二定子部分，所述第三层压叠置件和第四层压叠置件之间具有切口；以及
通过至少一个后返回层压件联接所述第一定子部分和第二定子部分，以提供至少部分围绕线圈的磁通路径，
其中所述电机是横向磁通机或换向磁通机中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一层压叠置件和第二层压叠置件互锁。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一层压叠置件和第二层压叠置件经由与所述第一层压叠置件和第二层压叠置件互锁的非磁性部件联接在一起。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一层压叠置件和第二层压叠置件之间的切口减小所述第一定子部分内的损失。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一定子部分包括互锁以形成大致环形的结构的多个层压叠置件。
19.一种电机，包括：
线圈；以及
定子组件，其包括：
位于所述线圈的第一侧上的第一层压叠置件；
位于所述线圈的第二侧上的第二层压叠置件；以及
提供所述第一层压叠置件和第二层压叠置件之间的磁通路径的后返回层压件；
其中，所述第一层压叠置件和第二层压叠置件分别构造有穿过其中的切口，以中断围绕每个层压叠置件内的电机的转动轴线的连续电路；以及
其中，所述电机是横向磁通机或换向磁通机中的至少一种。
20.根据权利要求19所述的电机，其中，所述第一层压叠置件包括定向材料，其中所述第一层压叠置件内的磁通大致在30度的晶粒取向内流动。
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