CN110235338A

CN110235338A - 用于轴向场旋转能量装置的系统和设备

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Publication number: CN110235338A
Application number: CN201880006669.8A
Authority: CN
Inventors: B·L·舒勒; R·李; J·拉斯穆森
Original assignee: Infinite Electric Co
Current assignee: Infinite Electric Co
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-09-13
Anticipated expiration: 2038-01-10
Also published as: US20180198342A1; WO2018132473A1; US10340760B2; EP4007123A1; BR112019014253A2; BR112019013471A2; US10141803B2; GB2576828B; US20240146135A1; CN110235338B; US20180198340A1; WO2018132484A1; BR112019013471B1; US20180198338A1; WO2018132492A1; CA3049983A1; US20180198327A1; US20180198355A1; WO2018132488A1; CN110192329B

Abstract

一种轴向场旋转能量装置(31)，可包括转子(33)，所述转子(33)具有旋转轴线(35)和磁体(37)。定子(41)可与所述转子同轴。所述定子可具有印刷电路板(PCB)(45)，所述印刷电路板(45)具有在轴向方向上间隔开的多个PCB层(47)。每个PCB层可包括线圈(49)，所述线圈(49)具有仅两个端子(51、53)以用于电连接。每个线圈在其仅两个端子之间可为连续而不间断的。每个线圈可由单个电相位组成。每个线圈的所述两个端子中的一者可利用过孔(55)电耦合到另一线圈以限定线圈对(57)。每个线圈对可利用另一过孔(59)电耦合到另一线圈对。

Description

用于轴向场旋转能量装置的系统和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月11日提交的美国临时申请No.62/445,091、2017年1月11日提交的美国临时申请No.62/445,211、2017年1月12日提交的美国临时申请No.62/445,289、2017年2月10日提交的美国临时申请No.62/457,696、2017年12月22日提交的美国临时申请No.62/609,900和2018年1月8日提交的美国专利申请No.15/864,544的优先权和权益，上述这些申请中的每一者以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及一种轴向场旋转能量装置，且具体地说，涉及一种用于具有一个或多个印刷电路板(PCB)定子的模块化电动机和发电机的系统、方法和设备。

背景技术

常规地，已知具有分层盘定子的轴向气隙无刷电动机，例如US 5789841。所述专利公开一种使用以波形或搭接构造互连的电线的定子绕组。此类电动机相对较大且难以制造。还已知使用PCB定子的轴向场电子装置，例如US 6411002、US 7109625和US 8823241。然而，这些设计中的一些是复杂的、相对昂贵的且其不是模块化的。因此，对成本效益好的轴向场旋转能量装置的改进持续令人感兴趣。

发明内容

公开一种用于轴向场旋转能量装置的系统、方法和设备的实施例。例如，轴向场旋转能量装置可包括：转子，其具有旋转轴线和磁体；定子，其与转子同轴，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在轴向方向上间隔开的多个PCB层，每个PCB层包括具有仅两个端子以用于电连接的线圈，每个线圈在其仅两个端子之间是连续而不间断的，每个线圈由单个电相位组成，且每个线圈的两个端子中的一者利用过孔电耦合到另一线圈以限定线圈对，且每个线圈对利用另一过孔电耦合到另一线圈。

轴向场旋转能量装置的另一实施例可包括：转子，其包括旋转轴线和磁体；和定子，其与转子同轴，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在轴向方向上间隔开的多个PCB层，每个PCB层包括线圈，且所述多个PCB层包括多个线圈层对，每个线圈层对中的线圈在不同PCB层上，线圈层对中的至少两者并联耦合在一起，且线圈层对中的至少另外两者串联耦合在一起。

轴向场旋转能量装置的又一实施例可包括：转子，其包括旋转轴线和磁体；定子，其与转子同轴，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在轴向方向上彼此间隔开的第一PCB层和第二PCB层，每个PCB层包括连续的线圈，且每个线圈具有仅两个端子以用于电连接；以及仅一个过孔，其通过各线圈的一个端子而电耦合线圈。

附图说明

鉴于以下详细描述结合所附权利要求书和附图，这些实施例的前述和其它目标和优点对于本领域的普通技术人员将显而易见。

可通过参考其在附图中所说明的实施例得到更特定的描述，从而使得会获得且可更详细地理解实施例的特征和优点的方式。然而，图式仅说明一些实施例且因此不应被认为在范围上具有限制性，因为可存在其它同等有效的实施例。

图1是轴向场旋转能量装置的实施例的顶视图。

图2是沿着图1的线2—2截取的图1的装置的截面侧视图。

图3是图1和2的装置的实施例的分解等距视图。

图4是具有印刷电路板(PCB)的单相定子的实施例的顶视图。

图5是定子的仅线圈层的实施例的放大等距视图。

图6A是定子的仅线圈层的另一实施例的放大分解等距视图。

图6B是图5所示的定子的一部分的放大等距视图。

图6C是图5所示的定子的一部分的放大分解等距视图。

图6D是图5所示的定子的一部分的放大等距视图。

图7是定子的层上的迹线的实施例的示意性局部分解侧视图。

图8是具有PCB的多相定子的实施例的顶视图。

图9是定子的顶部线圈层和竖直相邻的转子的磁体的替选实施例的顶视图。

图10是轴向场旋转能量装置的另一实施例的实施例的简化顶视图。

图11是图10的装置的简化截面侧视图。

图12是图10和11的装置的实施例的简化分解等距视图。

图13是分段定子的实施例的简化顶视图。

图14是分段定子的另一实施例的简化顶视图。

图15是用于PCB的迹线的实施例的简化顶视图。

图16是图15的实施例的简化等距视图。

图17是图15和16的PCB的迹线层的实施例的示意性分解等距视图。

图18是模块的实施例的顶视图。

图19是沿着图18的线19—19截取的图18的模块的截面侧视图。

图20A是图18和19的模块的实施例的分解等距视图。

图20B到20H是图20A的模块的实施例的等距和截面侧视图。

图21是模块的另一实施例的分解等距视图。

图22是图21的模块的实施例的组装等距视图。

图23和24是堆叠模块的实施例的等距视图，其中闩锁分别打开和关闭。

图25是模块的实施例的顶部内部视图。

图26是用于模块的主体的实施例的分解等距视图。

图27是用于轴向场旋转能量装置的PCB定子的实施例的顶视图。

图28是图27的PCB定子的实施例的一部分的放大顶视图。

图29是包括所附接传感器的定子的实施例的等距视图。

图30是包括所嵌入传感器的定子的实施例的等距视图。

图31是用于定子段的组件的实施例的等距视图。

图32是用于定子段的组件的实施例的相反等距视图。

相同参考符号在不同图式中的使用指示相似或相同的项。

具体实施方式

图1到3描绘包括轴向场旋转能量装置(AFRED)的装置31的实施例的各种视图。取决于应用，装置31可包括将电能转换成机械功率的电动机，或将机械功率转换成电能的发电机。

I.面板

装置31的实施例可包括至少一个转子33，所述至少一个转子33包括旋转轴线35和磁体(即，至少一个磁体37)。多个磁体37在图3的实施例中示出。每个磁体37可包括至少一个磁极。

装置31还可包括与转子33同轴的定子41。转子33可在轴43上且与其它硬件耦合，例如以下项中的一者或多者：安装板、紧固件、垫圈、轴承、间隔件和对准元件。定子41的实施例可包括单个统一面板，例如图4所示的印刷电路板(PCB)45。PCB 45可包括至少一个PCB层47。例如，本文中所描述的某些实施例包括十二个PCB层47。PCB层47可在轴向方向上并联且间隔开。每个PCB层47可包括至少一个导电迹线49。每个迹线49是形成在给定PCB层47上的单独导线特征。例如，八个迹线49在图4中示出。迹线49可按所需的图案构造，例如图4所说明的线圈。

图4描绘十二层PCB 45内的一个PCB层47的实施例。其它十一个PCB层是类似的，其中以下关于后续图描述差异。在所说明的PCB层47上，每个迹线49(形成单个线圈)包括在线圈的外边缘处的第一端子51以及在线圈的中心的第二端子53。迹线49使用过孔55连接到其它迹线49。第一组过孔55邻近于第一端子51安置在每个线圈的外边缘处，且第二组过孔55邻近于第二端子安置在每个线圈的中心。在此实施例中，所说明的PCB层47上的迹线49没有直接连接到此所说明PCB层47上的相邻迹线49，而实际上各自直接连接到另一PCB层47上的对应迹线49，如关于图5和图6A到6D更彻底地解释。

在此实施例中，每个迹线49从其第一端子51到其第二端子53是连续而不间断的，且仅对第一端子51和第二端子53作出与此类迹线49的连接。每个迹线49不包括用于电连接的其它端子。换句话说，每个迹线49可无缝地连续，其中在第一端子51与第二端子53之间没有其它电连接，包括没有额外过孔55。图4还示出，给定迹线49的宽度可能不一致。例如，对应于外部迹线拐角的宽度171可比对应于内部迹线拐角的宽度173更宽。形成单个线圈的相邻同心迹线部分之间的间隙175可与相邻迹线(即，单独线圈)之间的间隙177相同或不同。在一些实施例中，给定迹线可包括：外部宽度，其邻近于PCB的外径且在垂直于轴线35的平面中；和内部宽度，其邻近于PCB的内径且在所述平面中。在一些实施例中，外部宽度可大于内部宽度。在一些实施例中，给定迹线可包括彼此不平行的内部和外部相对边缘。

图5描绘并入图4所示的PCB层47的十二层PCB 45的实施例。十二个PCB层47中的每一者被严密间隔且形成PCB层47的“夹心”，标记为47.1-12。在最上面的PCB层47.1上，示出第一迹线49.11(在本文中也被描述为“线圈49.11”)，其第一端子51.1耦合到用于装置31的外部端子61。在最下面的PCB层47.12上，示出迹线49.128，其第一端子51.12耦合到用于装置31的外部端子63。在此实施例中，在十二个PCB层47.1-12中的每一个上存在八个迹线49(线圈)。这些迹线耦合在一起(如以下更完全地描述)，使得流入外部端子61的电流将流动通过九十六个线圈，接着流出外部端子63(或反向流入外部端子63且流出外部端子61)。在此实施例中，仅一个迹线49(例如，线圈49.11)耦合到用于装置31的外部端子61，且仅一个迹线49(例如，线圈49.128)耦合到用于装置31的外部端子63。对于电动机，外部端子61、63两者是输入端子，且对于发电机，外部端子61、63两者是输出端子。如在此实施例中可了解，每个PCB层包括共面且围绕轴线彼此成角度地和对称地间隔开的多个线圈，且相对于轴线在相邻PCB层中的线圈相对于轴线彼此周向地对准以在轴向方向上限定线圈的对称堆叠。

图6A是图5所示的十二层PCB 45的一部分的分解视图，其被标记以更好地说明线圈如何通过过孔55、59耦合在一起，且因此更好地说明电流如何流入外部端子61、通过九十六个线圈，接着流出外部端子63。假设输入电流81.1流入外部端子61。此电流围绕(PCB层47.1上的)线圈49.11“螺旋地”流动(如电流81.2和81.3)，且到达线圈49.11的第二端子53。过孔55.1将线圈49.11的第二端子53耦合到线圈49.11正下方的PCB层47.2上的对应线圈49.21的第二端子。因此，电流流动通过过孔55.1(如电流81.4)，接着围绕线圈49.21螺旋地流动(如电流81.5)，直到其到达线圈49.21的第一端子51为止。过孔55.2将线圈49.21的第一端子51耦合到邻近于第一线圈49.11的PCB层47.1上的线圈49.12的第一端子。在此实施例中，第一PCB层47.1上的迹线49相对于第二PCB层47.2上的迹线大体上反向(镜像)，从而使得过孔55.1与线圈49.11和49.21上的相应第二端子53上的两个“接片”重叠，且同样地从而使得过孔55.2与线圈49.12和49.21上的相应第一端子51上的两个“接片”重叠，如以下关于后续图更彻底地描述。因此，电流流动通过过孔55.2(如电流82.1)，到达PCB层47.1上的线圈49.12的第一端子51。

从此端子开始，电流流动通过线圈49.12和49.22，与针对线圈49.11和49.21所描述的类似。例如，电流围绕(PCB层47.1上的)线圈49.21流动(如电流82.2和82.3)，到达线圈49.21的第二端子53，流动通过过孔55.3(如电流82.4)，到达线圈49.22的第二端子53，接着围绕线圈49.22流动(如电流82.5和82.6)，直到其到达线圈49.22的第一端子51为止。依然，过孔55.4将线圈49.22的第一端子51耦合到邻近于线圈49.12的PCB层47.1上的线圈49.13的第一端子51。此耦合构造被复制到上面两个PCB层47.1、47.2上的所有剩余迹线49，且电流流动通过这些剩余迹线49，直到其到达PCB层47.2上的最后的线圈49.28为止。在已经流动通过上面两个PCB层47.1、47.2上的所有十六个线圈之后，电流现在被引向下一个PCB层47.3。确切地说，过孔59.1将线圈49.28的第一端子51耦合到在线圈49.11和49.21正下方的PCB层47.3上的线圈49.31的第一端子。在此实施例中，仅存在一个此类将PCB层47.2上的线圈耦合到PCB层47.3上的线圈的过孔59。相反地，存在将PCB层47.1、47.2上的线圈耦合在一起的十五个此类过孔55。在此实施例中，此类耦合仅在线圈的第一端子51和第二端子53处发生。

第三PCB层47.3与第四PCB层47.4之间的过孔55与上述第一PCB层47.1与第二PCB层47.2之间的那些过孔相同地构造，且因此无需重复过孔构造和对应电流流动。此继续向下通过PCB层“夹心”，直到到达最下面的PCB层47.12(这里未示出)为止。如上所述，迹线(线圈)49.128的第一端子51耦合到外部端子63。因此，在流动通过所有九十六个线圈之后向内流动通过外部端子61的电流向外流动通过外部端子63。

图6B是图5所示的一组过孔55的放大视图。对于十二个PCB层47.1-12中的每一个上的一组竖直对准的线圈49.1-12，此过孔组邻近于相应第二端子53。如上文所指出，第二PCB层47.2上的迹线49相对于第一PCB层47.1上的迹线大体上反向(径向)，从而使得过孔55与这些竖直相邻线圈的相应第二端子53上的两个“接片”重叠。如图6B所示，在线圈49.18(第一层，第八个线圈)上，第二端子53.18包括延伸到迹线的侧面的接片。以镜像方式，在线圈49.28(第二层，第八个线圈)上，第二端子53.28包括在相反方向上延伸到迹线的侧面的接片，从而使得这两个接片重叠。过孔55将这两个重叠接片耦合在一起。以类似方式，由于所示的实施例包括12个PCB层47，五个额外过孔55中的每一个分别耦合重叠的端子53.38和53.48、重叠的端子53.58和53.68、重叠的端子53.78和53.88、重叠的端子53.98和53.108、以及重叠的端子53.118和53.128。

图6C以分解格式示出这些过孔55中的两个。线圈49.38的端子53.38与线圈49.48的端子53.48重叠，且通过第一过孔55耦合在一起。线圈49.58的端子53.58与线圈49.68的端子53.68重叠，且通过第二过孔55耦合在一起。如在图中将清楚地了解，这些对的重叠接片连同其对应过孔55在径向方向上交错，从而使得此类过孔55可使用板式通孔过孔来实施。或者，此类过孔55可被实施为埋入式过孔，在此情况下过孔无需交错，而实际上可竖直对准。

图6D是同样图5所示的一组过孔59的放大视图。在此实施例中，这些过孔59安置在一对特定相邻的竖直对准线圈49之间(例如，最上面的层线圈49.11和49.18之间)的间隙中，而过孔55安置在其它对的相邻竖直对准线圈49之间的其它间隙中。在此图中，过孔59被示出为板式通孔过孔。过孔55、59与对应线圈的相应第一端子51上的两个“接片”重叠。过孔55耦合竖直相邻层上的水平相邻线圈，而过孔59耦合竖直相邻层上的水平对准线圈，两者如图6A所示。在此实施例中仅示出五个过孔59，因为最上面的线圈层49.11上的第一端子51耦合到外部端子61，且最下面的PCB层47.12上的线圈49.128的第一端子51耦合到外部端子63，仅留下具有线圈的10个PCB层(47.2-11)，所述线圈的相应第一端子51成对耦合在一起。例如，最里面的过孔59.5将PCB层47.10上的相应线圈耦合到PCB层47.11上的相应线圈。

在各种实施例中，每个迹线49可利用至少一个过孔55电耦合到另一迹线49。在图6A的实例中，每个PCB层47具有八个迹线49以及迹线49之间的仅一个过孔55。在一些实施例中，每个迹线49电耦合到另一迹线49。两个迹线49一起限定迹线对57。在图7中，存在十二个PCB层47.1-12，且存在六个迹线对57.1-6。

每个迹线对57可利用至少一个其它过孔59(例如，如仅一个过孔59)电耦合到另一迹线对57。在一些版本中，每个迹线对57(例如，线圈对)中的迹线49(例如，线圈)可位于不同PCB层47上，如图6A所示。然而，在其它版本中，每个迹线对57中的迹线49可共面且位于相同PCB层47上。

在一些实施例中，迹线49(例如，线圈)中的至少两个串联电耦合。在其它版本中，迹线49(例如，线圈)中的至少两个并联电耦合。在再其它版本中，迹线49中的至少两个并联电耦合，且至少两个其它迹线49串联电耦合。

装置31的实施例可包括并联电耦合的迹线对57中的至少两个。在其它版本中，迹线对57中的至少两个串联电耦合。在再其它版本中，迹线对57中的至少两个并联电耦合，且至少两个其它迹线对57串联电耦合。

如图4和6所描绘，每个PCB层47(在顶视图中仅示出顶部PCB层47)包括PCB层表面积(LSA)，所述PCB层表面积为PCB 45的整个(顶)表面的总表面积(TSA)。TSA不包括PCB 45中的孔，例如所说明的中心孔和安装孔。PCB层47上的一个或多个迹线49(图4所示的八个线圈)可包括线圈表面积(CSA)。CSA包括线圈的整个覆盖区(即，其周长内)，而不仅是其“铜表面积”。CSA可在PCB层表面积的至少约50％的范围内，例如PCB层表面积的至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约97％、或甚至至少约99％。在其它实施例中，线圈表面积可不大于PCB层表面积的99％，例如不大于PCB层表面积的约95％、不大于约90％、不大于约85％、不大于约80％、不大于约75％、或甚至不大于约70％。在其它实施例中，线圈表面积可在这些值中的任一个之间的范围内。

CSA还可相对于PCB上或中的任何传感器或电路(例如IOT元件)计算。IOT元件可被限制为不大于TSA的50％。另外，IOT元件可嵌入在CSA内或嵌入在TSA的不包括在CSA中的至少部分中。

形成线圈的每个迹线(即，包括导电迹线，但未必包括导线迹线之间的空间)的总面积可被视为线圈表面积。据信，相对于上面形成线圈的下面的PCB层表面积，装置31的性能随总计线圈表面积增大而改进。

在一些实施例中(图4)，装置31可包括定子41，所述定子41包括单个电相位。定子41的版本可由单个电相位组成。每个PCB层47可包括共面且围绕轴线35(图2和3)对称地间隔开的多个线圈。在一个实例中，每个线圈由单个电相位组成。

图8描绘包括至少两个电相位(例如，所示的三相)的定子41的实施例。每个PCB层47可包括如示出用于每个电相位的多个线圈(例如迹线49)。例如，图8说明对应于三相A、B和C的线圈。用于每个电相位A、B、C的线圈可相对于每个PCB层47内的轴线35(图2和3)彼此成角度地偏移以在电相位A、B、C之间限定所需的相位角位移。在图6中，每个PCB层47上存在九个迹线49。由于图8中的定子41的实施例是三相，因此相位A中的每个迹线49与用于相位A的其它迹线49相差120电角度，且与用于相位B和C的相邻迹线49相差40电角度。用于相位B(相对于相位A和C)和用于相位C(相对于相位A和B)的迹线49被同样地间隔开。

在一些实施例中，每个线圈(例如，迹线49)可由单个电相位组成。或者，线圈可被构造成实现具有两个以上电相位(例如，图8所示的三相)的定子41。

图9中的实例是装置31的实施例的仅一些内部组件的简化视图。磁体37中的每一个可包括磁体径向边缘或元件67(在本文中也被称为“磁体径向边缘67”)，且迹线49中的每一个可包括迹线径向边缘或元件69(在本文中也被称为“线圈径向边缘69”)。磁体37是转子33(图2)的部分且相对于静止定子41围绕轴线35旋转。当磁体37和迹线49的径向边缘部分在装置31的操作期间相对于轴线旋转地对准时，径向元件67、69的至少部分可相对于彼此偏斜(即，不平行)。在一些实施例中，当磁体和线圈的径向边缘部分相对于轴线旋转地对准时，磁体径向边缘和线圈径向边缘不平行且相对于彼此成角度地偏斜。图9说明磁体37的旋转位置，其中磁体37的径向边缘部分(即，接近磁体37的拐角的磁体径向边缘69)与线圈49的径向边缘部分旋转地对准，且其说明磁体径向边缘69与线圈径向边缘67之间的偏斜。在一个版本中，径向元件67、69可为磁体37和迹线49的前径向边缘或后径向边缘。在另一实例中，磁体和迹线径向边缘或元件67、69如所示可为线性的，且当磁体37和迹线49在轴向方向上旋转地对准时磁体径向元件67和迹线径向元件69中没有部分是平行的。

在一些实施例中，磁体径向元件67可相对于迹线径向元件69成角度地偏斜，且角度偏斜可大于0度，例如大于0.1度、至少约1度、至少约2度、至少约3度、至少约4度、或甚至至少约5度。在其它版本中，角度偏斜可不大于约90度，例如不大于约60度、不大于约45度、不大于约30度、不大于约25度、不大于约15度、不大于约10度、或甚至不大于约5度。或者，角度偏斜可在这些值中的任一个之间的范围内。

在另选实施例中，径向元件67、69的至少部分在旋转地对准期间可彼此平行。

II.段

轴向场旋转能量装置的一些实施例可按与针对装置31、包括组件硬件所描述的方式类似的方式构造，除了定子可稍微不同地构造。例如，图10到12描绘装置131的简化版本，其中为了易于理解仅示出一些元件。装置131可包括与转子133同轴的定子141。任选地，每个转子133可包括穿过其延伸的一个或多个狭缝或狭槽136(图10)。在一些版本中，狭槽136相对于轴线135(图12)对准，且因此不仅仅是竖直的。狭槽136的角度可设置成恒定斜率，且可有助于冷却空气在装置131内流动。狭槽136可使得气流能够被拉动或推动通过和/或围绕转子133且有效地使定子141冷却。额外狭槽可设置在转子间隔件中，例如转子间隔件143(图12)，具体地说在具有多个定子段的实施例中，且具体地说在具有与外径R-EXT无关的定子组件(图14)的内径R-INT的实施例中。

而非包括如针对定子41所描述的单个面板PCB 45，定子141可包括多个定子段142，其中每个定子段可为单独PCB 145。定子段142可耦合在一起，例如机械和电耦合在一起。每个定子段142可包括具有一个或多个PCB层147(图13)的印刷电路板(PCB)，如本文中别处所描述。在一个实例中，每个PCB 145可具有偶数个PCB层147。在另选实例中，PCB 145可具有奇数个PCB层147。

定子段142的实施例可包括或对应于仅一个电相位。此外，装置131的定子141可由仅一个电相位组成或对应于仅一个电相位。在其它版本中，定子141可包括或对应于多个电相位。如图13所示，每个定子段142包括具有至少一个导电迹线149(例如所说明的线圈)的至少一个PCB层147。在一些版本中(图14)，每个定子段142可具有至少一个PCB层147，所述至少一个PCB层147具有共面且相对于轴线135(图11和12)彼此成角度地间隔开的多个迹线149(例如，线圈)。在一个实例中，每个迹线149可包括单个电相位。在另一版本中，每个定子段142可包括多个PCB层147，其中每个PCB层可被构造成对应于仅一个电相位。在一些版本中，每个定子段142上的每个PCB层147可包括被构造成对应于仅一个电相位的多个轴向共面的迹线149。

在一些实施例中(图13)，每个PCB层147可包括从PCB 145的内径(ID)延伸到PCB145的约外径(OD)的至少一个径向迹线150。在一个实例中，每个PCB层147可包括从最外面的迹线部分152到同心的最里面的迹线部分154是连续的迹线149。迹线149可包括具有线性侧面和倒角拐角156的径向迹线150。径向迹线的线性侧面可为锥化的，具有随径向距离增大而增大的迹线宽度。内部端匝迹线146和外部端匝迹线148在径向迹线150之间延伸以形成同心线圈。

关于锥化的迹线和线圈，锥形物可改进可包括在PCB定子中的导电材料(例如，铜)的量。由于许多转子和发电机包括圆形形状，因此线圈可大体上为圆形，且为了一起共同配合在定子上，线圈的周长可稍微为饼形切片形状或三角形。在一些版本中，线圈可在垂直于轴线的平面中具有相同宽度，且在其它版本中，线圈可为锥化的以增大线圈的导体(例如，铜)密度。改进铜密度对于减小电阻I²R损耗和热量生成可具有显著价值，且增大卸载更高电流的能力以向机器提供更高效率。

在另一版本中，每个PCB层147可仅包括线性迹线149(图15到17)。线性迹线149从最外面的迹线152到同心的最里面的迹线154可为连续的。在一个实例中，PCB层147中没有迹线149是非线性的。然而，仅线性迹线149的实施例可包括匝，例如像圆化拐角或倒角拐角。如本文中所使用，“匝”包括将径向迹线连接到端匝迹线的迹线部分。在其它实施例中，PCB层147可包括一个或多个非线性、例如曲线迹线。

如本文中所指出，PCB 145可包括在轴向方向上彼此间隔开的多个PCB层147。PCB层147可包括层对157(图17，参见对157.1到157.4)。每个层对157可被限定为电耦合在一起的两个PCB层。在一个版本中，PCB层147中的至少一个串联或并联电耦合到另一PCB层147。在另一版本中，至少一个层对157串联或并联电耦合到另一层对157。在一个实施例中，层对157中的至少一个包括彼此轴向相邻的两个PCB层147.6和147.7。在另一实施例中，层对157中的至少一个包括彼此不轴向相邻的两个PCB层147.1和147.3。类似地，层对157中的至少一个可轴向邻近于层对中的所述至少一个电耦合到的层对157。相反地，层对157中的至少一个可能不轴向邻近于层对157中的所述至少一个电耦合到的层对157。

PCB层147的实施例可包括至少一个层组181(图17)。例如，层组181可包括第一层147.1、第二层147.2、第三层147.3和第四层147.4。在一些版本中，第一过孔159可将第一层147.1耦合到第三层147.3，第二过孔155可将第三层147.3耦合到第二层147.2，且第三过孔159可将第二层147.2耦合到第四层147.4。在一个实例中，第一过孔159、第二过孔155和第三过孔159是使层组181内部耦合的仅有的过孔。在这些实例中，两个直接轴向相邻的PCB层147.1和147.2没有直接彼此电耦合。在图17中，过孔159中的每一个耦合一对非邻近PCB层147，同时绕过中间PCB层147(即，不与其进行接触)。例如，过孔159.1将PCB层147.1耦合到PCB层147.3且不与PCB层147.2进行接触。相反地，过孔155中的每一个耦合一对相邻PCB层147。例如，过孔155.2将PCB层147.2耦合到PCB层147.3。将相应对的PCB层耦合在一起的每个过孔155、159形成对应层对157。例如，层对157.1包括PCB层147.1和PCB层147.3。层对157.2包括PCB层147.2和PCB层147.3。层对157.3包括PCB层147.2和PCB层147.4。层对157.4包括PCB层147.4和PCB层147.5。层对157.5包括PCB层147.5和PCB层147.7。层对157.6包括PCB层147.6和PCB层147.7。层对157.7包括PCB层147.6和PCB层147.8。

在图17中，每个过孔被示出为具有钝端和尖端。此形状没有意图暗示每个过孔的两个端之间的任何结构差异，而实际上意图提供流动通过每个过孔的电流方向的一致指示。此外，虽然每个过孔也被示出为竖直延伸仅远至如耦合对应对的PCB层147所需，但是在某些实施例中，每个过孔可被实施为延伸通过整个PCB的板式通孔过孔(例如，参见图6D中的过孔59)。此类板式通孔过孔中的每一个可与具有重叠这种过孔的迹线149的任何PCB层147进行接触。在图17所示的实施例中，给定通孔过孔重叠仅两个PCB层147且与仅两个PCB层147进行连接，而所有剩余PCB层147的迹线149不重叠给定过孔且不连接到给定过孔。或者，一些实施例可包括仅在有待连接的对应PCB层147之间竖直延伸的埋入式过孔。

III.模块

图18、19、20A到20H公开用于一个或多个轴向场旋转能量装置231的模块201的实施例。装置231可包括本文中所公开的轴向场旋转能量装置实施例中的任一个。在这些图所示的实施例中，模块201包括具有侧壁211的外壳203、三个定子(示出为PCB定子面板245)以及四个转子组件242、244。每个转子组件244竖直安置在两个定子245之间且包括一对相同的转子面板236和一组转子永磁体237。每个转子面板236包括一组凹陷压痕以定位转子磁体237中的每一个，且两个转子面板236被紧固在一起以将一组转子磁体中的每一个夹在相对上部转子面板与下部转子面板236之间。每个转子组件242竖直安置在定子245与外壳203之间，且包括转矩板233、转子面板234和一组转子永磁体237。

转子组件(例如，242、244)之间的竖直间距由间隔件(例如，262、263)维持，所述间隔件从一个转子组件通过中间定子面板245中的孔延伸到相邻转子组件。转子间距对应于定子面板245的厚度和定子面板245的(例如上面和/或下面的)所需的气隙间距。每个转子间隔件可限定转子组件与定子之间的气隙(且还可限定侧壁狭槽的高度215，如以下所指出)。每个转子间隔件定位在两个转子组件之间。例如，转子间隔件262定位在最上面的转子组件242与相邻内部转子组件244(且同样地最下面的转子组件242)之间。每个转子间隔件263定位在相邻内部转子组件244之间。如这里所描绘，由于最上面的和最下面的转子组件242相对于内部转子组件244的机械差异，此类转子间隔件263可与转子间隔件262具有不同厚度，以在所有转子与定子之间限定相同气隙间距。转子间隔件262、263的使用使得能够堆叠多个转子(例如，转子组件242、244)，其可在构造模块201时实现显著灵活性。

外壳203的实施例可包括侧壁211(图20A到20H和21)。侧壁211可被构造成使定子(例如，定子面板245)相对于轴线235以所需的角度取向而取向。对于包括多个定子245的应用，侧壁211可包括多个侧壁段212。侧壁段212可被构造成使多个定子245以模块201的所需的电动相位角(参见例如图20C和25)相对于轴线成角度地偏移。在一个实例中，侧壁211可包括径向内表面，所述径向内表面具有形成在其中的一个或多个狭槽214。每个狭槽214可被构造成接纳并保持定子245的外边缘以维持定子245相对于轴线235的所需的角度取向。在图20A到20H所示的实施例中，每个侧壁211包括形成在侧壁段212的配合对之间的三个狭槽214。在一些实施例中，此类配合对的上部和下部侧壁段212是相同的且因此可互换使用，但在其它设想的实施例中，上部和下部侧壁段212由于非对称狭槽214、安装孔布局差异或某一其它方面而可能不同。

除了提供如上所述的定子245的角度偏移外，狭槽214可被构造成使每个定子245的外边缘相对于其它定子41轴向地、例如竖直地定位在规定的轴向位置处。由于转子间隔件262、263确定(在其最里面的范围处的)每个定子245与每个定子245(例如，上方和下方)的任一轴向侧上的对应转子组件(例如，图20A、20B和20D中的242、244)之间的轴向间距，因此侧壁狭槽214(即，此类狭槽214的高度215)与转子间隔件262、263的组合用以维持定子245与转子组件242、244之间的精确气隙间距。在具有单个定子245的其它实施例中，每个侧壁段212可被构造成提供一个侧壁狭槽214。一组侧壁段212一起提供围绕模块201径向间隔的众多狭槽214(例如，八个此类狭槽214)。此类侧壁狭槽214可共同被视为有助于定子与相邻转子之间的气隙间距。

模块201的版本可包括具有机械特征(例如，图21中的键控轴209)的外壳203，所述机械特征被构造成将外壳203机械地耦合到第二模块201的第二外壳203。另外，外壳203可构造有电气元件(例如，图21和22中的电连接器耦合件204)以将外壳203电耦合到第二外壳203。在一个实例中，模块201是空气冷却的且不是液体冷却的。在其它版本中，可采用液体冷却的实施例。

在一些实例中，模块201可被构造成利用中间结构(例如，框架205(图21到22))而间接耦合到第二模块201。模块201可被构造成直接耦合到框架205，使得模块201被构造成取决于应用利用其它组件而间接耦合到第二模块201。在另一实例中，模块201可被构造成直接耦合到第二模块201而不利用框架、底座或其它中间结构。

在一些实施例中，至少一个转子233、至少一个磁体237以及具有至少一个PCB 245(所述至少一个PCB 245具有含至少一个迹线149的至少一个PCB层147)的至少一个定子241可位于外壳203内部且被外壳203包围。

在一些版本中，每个模块201由单个电相位组成。在其它版本中，，每个模块201包括多个电相位。每个模块201的实例可包括多个PCB面板245(图20A到20H)。每个PCB面板245可包括单个电相位或多个电相位。PCB面板可为一体式面板或可包括如本文中别处所描述的定子段。

在一个版本中，模块201和第二模块201可被构造成彼此相同。在另一版本中，模块201和第二模块201可不同。例如，根据以下变量中的至少一个，模块201可不同于第二模块201：功率输入或输出、转子233的数目、磁体237的数目、定子41的数目(参见先前图式)、PCB245的数目、PCB层47的数目(参见先前图式)、迹线49的数目(参见先前图式)、以及相对于轴线235的角度取向。例如，在一些实施例中，这些变量中的一者或多者可被修改以实现功率效率、转矩、可实现每分钟转数(RPM)的差，从而使得不同模块201可被利用来根据负荷或其它所需的操作参数更好地定制操作。

模块201的一些实施例可包括被构造成将模块机械紧固在一起的至少一个闩锁207(图23和24)。图23描绘嵌套在一起的模块，其中闩锁207打开，且图24描绘嵌套在一起的模块，其中闩锁207关闭。在一个实例中，闩锁207可相对于轴线235对称地排列。在另一版本中，顶部模块(未示出)可被构造成轴向地位于另一模块顶部，且顶部模块可在结构上不同于第二模块。例如，顶部模块201可包括仅在其底侧上的闩锁207，且在其顶侧上省略此类闩锁207。作为另一实例，轴209可从底部模块201而不从顶部模块201延伸。

如图21到24所示，模块201可包括键控轴209。模块201可安装到键控轴，所述键控轴可被构造成机械地耦合到另一模块201。

一些实施例可还包括主体213(图26)(在本文中也被称为“壳体”)。主体213可被构造成将多个模块201容纳和同轴安装在主体213内。在所说明的实例中，主体213包括利用紧固件耦合在一起的两个半部。对于每个模块201包括单个电相位的版本，且主体213可被构造成使模块201相对于轴线235维持处于所需的电相位角。对于主体213包括多个电相位的版本，且主体213可被构造成使模块201相对于轴线235维持处于所需的电相位角。

在其它版本中，可存在多个主体213。每个主体213可包括机械特征，例如被构造成将每个主体213机械地耦合到至少一个其它主体213的耦合特征，以及被构造成将每个主体213电耦合到至少一个其它主体213的电气元件。每个主体213可被构造成直接或间接耦合到至少一个其它主体213。

在一些发电机实施例中，主体(或多于一个互耦合主体)可包括交流电输出的电相位中的多个电相位(例如约4到99个；例如，至少10个、11个、12个、13个、14个、15个或更多个)。因此，AD电流输出可表现得像未整流或无需功率转换的AD样输出纹波。在其它版本中，此类AC电流输出可被整流。

还公开一种用于提供能量的系统的实施例。例如，所述系统可包括多个模块201，所述多个模块201包括轴向场旋转能量装置。模块201可能够互换地彼此连接以将系统构造成实现所需的功率输出。每个模块可基于本文中所描述的实施例中的任一个进行构造。所述系统可包括发电机或电动机。所述系统的实施例可包括被构造成不同的至少两个模块201。例如，根据以下变量中的至少一个，模块201可彼此不同：功率输出或输入、转子的数目、磁体的数目、定子的数目、PCB的数目、PCB层的数目、线圈的数目、以及相对于轴线的角度取向。

也公开一种修理轴向场旋转能量装置的方法的实施例。例如，所述方法可包括以下步骤：提供具有多个模块201的主体213。每个模块201可如针对本文中所描述的实施例中的任一个所描述进行构造。所述方法还可包括：机械和电耦合模块201，使得模块201是同轴的；操作轴向场能量装置；检测模块201中的一者的问题且停止轴向场能量装置的操作；打开主体213和从问题模块201附接到的所有其它模块201解除附接问题模块201；将替换模块201安装在主体213中代替问题模块201和将替换模块201附接到问题模块201附接到的其它模块201；且接着重新操作轴向场能量装置。

所述方法的其它实施例包括使模块相对于轴线与至少一个所需的电相位角成角度地对准。在另一版本中，所述方法可包括提供多个主体213，且机械和电耦合主体213。

一种操作轴向场旋转能量装置的方法的再其它实施例可包括：提供具有多个模块的壳体，每个模块包括：外壳；可旋转地安装到外壳的转子，每个转子包括轴线和磁体；安装到外壳的与转子同轴的定子，每个定子包括具有线圈的印刷电路板(PCB)，每个定子由单个电相位组成，且定子中的选定定子相对于轴线被设定成所需的相位角；机械和电耦合模块，使得模块在壳体内同轴；且接着操作轴向场能量装置。换句话说，将单相定子设定成相同相位角可形成单相机器，且将单相定子设定成不同相位角可形成多相机器(或多于2个相位)。

任选地，壳体和每个模块可包括单个电相位，且所述方法可包括使模块相对于轴线以所需的电相位角成角度地对准。所述方法可包括具有多个电相位的壳体，每个模块包括单个电相位，以及使模块相对于轴线以所需的电相位角成角度地取向。壳体和每个模块可包括多个电相位，且使模块相对于轴线以所需的电相位角成角度地不对准。

所述方法的一些版本可包括提供多个主体，且所述方法还包括机械和电耦合主体以形成集成系统。每个，模块可包括相对于轴线以所需的电相位角彼此成角度地偏移的多个定子。在一个实例中，每个定子由仅一个PCB组成。在其它实例中，每个定子包括耦合在一起以形成每个定子的两个以上PCB。在又一版本中，壳体可具有基本上等于没有功率转换的清楚直流电(DC)样波纹的交流电(AC)输出的多个电相位，如本文中所描述。

在其它版本中，一种修理轴向场旋转能量装置的方法可包括：提供耦合在一起的多个主体，每个壳体具有：多个模块，每个模块包括外壳；可旋转地安装到外壳的转子，所述转子包括轴线和磁体；安装到外壳的与转子同轴的定子，且所述定子包括印刷电路板(PCB)；机械和电耦合模块；操作轴向场旋转能量装置；检测第一壳体中的第一模块的问题且停止轴向场旋转能量装置的操作；打开第一壳体且从第一壳体和第一模块附接到的任何其它模块拆卸第一模块；将第二模块安装在第一壳体中代替第一模块且将第二模块附接到第一模块附接到的所述任何其它模块；且接着重新操作轴向场旋转能量装置。

每个模块的实施例可在壳体内具有仅一个取向，使得每个模块可相对于壳体以单数方式安装或解除安装。此类设计的目的是使得在系统上进行工作的个人无法在错误的位置将新的模块重新安装到现有系统中。其可仅在仅一个取向上进行。所述方法可在AFRED的操作暂停的同时发生，且第一模块的处理在不中断所述任何其它模块且不修改或影响所述任何其它模块的情况下发生。

图27描绘用于轴向场旋转能量装置的PCB定子311的另一实施例，如本文中所公开的那些。PCB定子311包括具有导电的一个或多个迹线313的基板。在所示的版本中，PCB定子311包括迹线313的八个线圈。另外，PCB定子311可包括多于一层迹线313。每个层上的迹线313与层共面。另外，迹线313围绕PCB定子的中心轴线315排列。

图28是图27的PCB定子的一部分的放大顶视图。在所示的实施例中，每个迹线313包括径向部分317(相对于轴线315)和在径向部分317之间延伸的端匝319。每个迹线313可分裂成狭缝321。在一些版本中，仅径向部分317包括狭缝321。狭缝321可帮助减少操作期间的涡流损耗。在操作期间涡流对抗磁场。减少涡流会增大磁场强度且增大系统的效率。相比之下，宽迹线可允许建立涡流。迹线313中的狭缝可减少涡流形成的机会。狭缝可迫使电流更有效地流动通过迹线313。

轴向场旋转能量装置可包括“智能机器”，所述智能机器包括与其集成在一起的一个或多个传感器。在一些实施例中，这种传感器可被构造成监测、检测或生成关于轴向场旋转能量装置的操作的数据。在某些实施例中，操作数据可包括功率、温度、旋转速率、转子位置和振动数据中的至少一者。

轴向场旋转能量装置的版本可包括集成机器，所述集成机器包括与其集成在一起的一个或多个控制电路。轴向场旋转能量装置的其它版本可包括完全集成机器，所述完全集成机器包括与其集成在一起的一个或多个传感器和一个或多个控制电路。例如，一个或多个传感器和/或控制电路可与PCB集成和/或与外壳集成。对于电动机实施例，这些控制电路可用于驱动或驱使机器。例如，在一些电动机实施例中，这种控制电路可包括耦合成接收外部电源的输入端，且还可包括耦合成提供流动通过一个或多个定子线圈的电流的输出端。在一些实施例中，控制电路被构造成向机器供应转矩和/或转矩命令。在一些发电机实施例中，这种控制电路可包括耦合成接收流动通过线圈的电流的输入端，且还可包括耦合成生成外部电源的输出端。

例如，一个或多个传感器和/或控制电路可与PCB定子311集成。图29示出具有附接到其最上面的PCB层47的集成的传感器(例如，342、346)的另一示范性定子340。一个此类传感器342耦合到次级线圈344，所述次级线圈344可用于将数据传输到外部装置/从外部装置接收数据，且还可用于将电源耦合到传感器342。在一些实施例中，次级线圈可被构造成利用在操作期间形成的磁通量以向传感器342提供电力。在一些实施例中，次级线圈可被构造成从外部线圈(未示出)接收电感耦合的电力。次级线圈344在本文中也可被称为微线圈或微型线圈，因为在某些实施例中，这种次级线圈可远小于定子线圈49，但不意图进行相对大小推断。实际上，这种次级线圈344不同于与转子磁体配合的定子线圈49，如上所述。在某些实施例中，与PCB定子311集成的这种次级线圈可安置在PCB定子311上(例如，制造在其最上面的PCB层47上或附接到其最上面的PCB层47)。在某些实施例中，与PCB定子311集成的这种次级线圈可安置在PCB定子311内(即，嵌入在其内)。在一些实施例中，次级线圈344向与其连接的传感器提供电力。此类经耦合电源可为用于传感器的主电源或辅助电源。

传感器346耦合到用于上部PCB层47上的迹线49中的一者的第一端子51，且可感测操作参数，例如电压、所述位置的温度，且还可由所附接线圈(例如，线圈49中的一者)供电。传感器348耦合到外部端子350，且同样地可感测操作参数，例如电压、所述位置的温度，且还可由耦合到外部端子350的电压供电。传感器350安置在PCB定子340的外边缘处，但不耦合到PCB层47上的导体。

在一些实施例中，这种传感器可直接嵌入线圈49中的一者中且可由线圈49直接供电。在一些实施例中，这种传感器可通过安置在PCB层47上或内的单独连接供电且连接到线圈49，所述单独连接例如第一端子51与传感器346之间的连接。这种连接可安置在PCB层47上或安置在PCB内(即，PCB的内部层上)。在其它实施例中，传感器和/或电路可从外部电源得到电力。例如，一种类型的外部电源可为常规壁式电插座，其可耦合到电动机或发电机的外壳。

传感器可向发电机或电动机产品的操作者提供实时操作数据以及在某些实施例中提供关于产品的各种参数的预测数据。这可包括设备如何操作，以及如何和何时定期维护。此类信息可减少产品停产且增大产品寿命。在一些实施例中，传感器可集成在外壳内。在一些实例中，传感器可嵌入在如图30所示的PCB定子340内(例如，传感器362、366、368、372，和线圈364)。

用于这些应用的传感器的一个实例是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器用于接近度切换、定位、速度检测和电流感测应用。在其最简单形式中，霍尔效应传感器操作为直接返回电压的模拟换能器。

传感器的另一实例是光学传感器。光学传感器可测量在UV光与近红外光之间的波长范围内的电磁波的强度。基本测量装置是光电二极管。将光电二极管与电子器件组合会形成像素。在一个实例中，光学传感器可包括光学编码器，所述光学编码器使用光学器件来测量或检测磁转子的位置。

传感器的另一实例是用以测量温度的热电偶传感器。热电偶包括由不同金属制成的两个电线腿。电线腿在一端处焊接在一起，从而形成接点。接点是测量温度的地方。当接点经历温度改变时，会产生电压。

另一任选传感器是加速度计。加速度计是用于测量加速度力的机电装置。此类力可为静态的，像连续重力，或与许多移动装置的情况一样是动态的以测量移动或振动。加速度是速度改变或速度除以时间的测量值。

充当陀螺仪的陀螺仪传感器也可在这些系统中采用。陀螺仪传感器可用于提供稳定性或维持导航系统、自动驾驶仪和稳定器中的参考方向。

PCB定子340还可包括转矩传感器。转矩传感器、转矩换能器或转矩计是一种用于测量和记录例如轴向场旋转能量装置等旋转系统上的转矩的装置。

另一任选传感器是振动传感器。振动传感器可测量、显示和分析线速度、移位和接近度或者加速度。振动、甚至轻微振动可能是机器状况的警告标志。

在各种实施例中，图29和图30中所描绘的传感器还可表示与PCB定子345集成的控制电路。此类控制电路可安置在PCB的表面上(类似于图29中所描绘的传感器)、安置在PCB内(即，嵌入在内)(类似于图30中所描绘的传感器)、和/或与外壳集成或集成在外壳内(例如，图18中的外壳203)。

在一些发电机实施例中，控制电路可实施从定子线圈中形成的AC电压到外部所需的电源(例如，与线圈电压具有不同幅值的AC电压、通过对线圈电流进行整流形成的DC电压)的电力转换。在一些电动机实施例中，控制电路可实施集成的驱动电路，所述集成的驱动电路可向定子线圈提供所需的AC电流以驱动电动机。在一些实例中，集成的驱动器可为可变频率驱动器(VFD)，且可与和电动机相同的外壳集成。本文中所公开的传感器和/或电路可无线地或硬接线到外壳上或中的任何元件。或者，传感器和/或电路可相对于外壳远程定位。

这些传感器和控制电路中的每一个可包括无线通信电路，所述无线通信电路被构造成通过无线网络环境与外部装置通信。此类无线通信可为单向或双向的，且可用于监测系统的状态、操作系统、传达预测数据等。经由网络的无线通信可使用例如以下各项中的至少一个作为蜂窝通信协议来进行：长期演进(LTE)、先进长期演进(LTE-A)、码分多址(CDMA)、宽频带CDMA(WCDMA)、通用移动通信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)、或全球移动通信系统(GSM)。

另外或或者，无线通信可包括例如短程通信。短程通信可由例如以下各项中的至少一个进行：无线保真(WiFi)、近场通信(NFC)、或GNSS。GNSS可包括例如以下各项中的至少一个：全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统、导航卫星系统、或欧洲全球基于卫星的导航系统。在本公开中，术语“GPS”和“GNSS”可彼此互换使用。网络可为通信网络，例如以下项中的至少一者：计算机网络(例如，局域网(LAN)或广域网(WAN))、因特网或电话网络。

在某些实施例中，这种无线通信电路可耦合到次级线圈(例如，次级线圈344)以传达遥测信息，例如上述操作数据。

图31和32示出用于将定子段380机械地耦合在一起以形成定子的组件的实施例。卡环382在两个相邻定子段380上的安装垫381的部分上方滑动，所述两个相邻定子段380由两个螺栓(例如，螺栓384)中的每一个上的一对螺母紧固。卡环382包括对准接片392，所述对准接片392可定位到如上所述的侧壁狭槽214中。两个相邻定子段380的内径边缘滑动到呈环形环形状的有沟槽的转子间隔件390。在一些实施例中，此转子间隔件390可与转子一起跨置在止推轴承上以允许转子间隔件390和定子保持静止，同时转子旋转。在其它实施例中，如上所述(例如，图18、图20A到20H)的转子间隔件可配合在有沟槽的转子间隔件390的开口中心内。

相邻定子段380、381之间的电连接可使用相应电路386、388之间的电线387实施。电路386可连接到定子段380的上层(或使用过孔，另一层)上的迹线。类似地，电路388可连接到定子段381的任何层上的迹线。此类电路386、388可包括上述(图29到30)传感器中的任一个，但也可仅提供从相应PCB到电线387的电连接。在其它实施例中，电连接还可经由为导电材料的PCB的安装表面形成且连接到线圈，且接着通过卡环耦合这些组件，所述卡环也可包括其内表面上的导电材料。

电连接还可使用卡环382结合导电安装垫383实施。如果安装垫383是连续的和未中断的，那么卡环382可围绕定子的圆周提供公共电连接。如果此类安装垫是不连续地且被分成两件(如虚线所示，其中每一件耦合到所述片上的迹线的相应端子)，那么卡环382可串联连接此类定子段。

轴向场旋转能量装置适合许多应用。PCB定子340可被构造成实现装置所需的的功率标准和形状因数，例如永磁体类发电机和电动机。此类设计重量更轻，更易生产，更易维持且更能够更高效。

永磁体发电机(PMG)应用的实例可包括风力涡轮发电机、微发电机应用、永磁体直接驱动发电机、蒸汽涡轮发电机、水力发电机、热发电机、气体发电机、柴火发电机、煤炭发电机、高频发电机(例如，频率超过60Hz)、便携式发电机、辅助功率单元、汽车、交流发电机、再生制动装置、用于再生制动装置的PCB定子、备份或备用发电设备、用于备份或备用发电设备的PMG、军用PMG和航空应用PMG。

在其它实施例中，永磁体电动机(PMM)的实例可包括：AC电动机、DC电动机、伺服电动机、步进式电动机、无人操作电动机、家用电器、风扇电动机、微波炉、真空机、汽车、用于电动汽车的传动系统、工业机械、流水线电动机、物联网(IOT)传感器启用、加热、通风和空调(HVAC)、HVAC风扇电动机、实验室设备、精密电动机、军事设备、用于无人驾驶汽车的电动机、航空和飞机电动机。

其它版本可包括以下实施例中的一者或多者：

1.一种轴向场旋转能量装置，其包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在轴向方向上间隔开的多个PCB层，每个PCB层包括具有仅两个端子以用于电连接的线圈，每个线圈在其仅两个端子之间是连续而不间断的，每个线圈由单个电相位构成，且每个线圈的所述两个端子中的一者利用过孔电耦合到另一线圈以限定线圈对；且

每个线圈对利用另一过孔电耦合到另一线圈对。

2.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括多个线圈，且每个线圈对中的线圈是共面的且位于相同PCB层上。

3.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个线圈对中的线圈位于不同PCB层上。

4.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈中的至少两者串联电耦合。

5.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈中的至少两者并联电耦合。

6.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈中的至少两者并联电耦合，且至少两个其它线圈串联电耦合。

7.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈对中的至少两者并联电耦合。

8.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈对中的至少两者串联电耦合。

9.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈对中的至少两者并联电耦合，且至少两个其它线圈对串联电耦合。

10.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括PCB层表面积，每个PCB层上的线圈包括多个线圈，所述多个线圈具有在所述PCB层表面积的至少约75％到约99％的范围内的线圈表面积。

11.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括共面且围绕所述轴线对称地间隔开的多个线圈，且相对于所述轴线在相邻PCB层中的线圈相对于所述轴线彼此周向地对准以在所述轴向方向上限定线圈的对称堆叠。

12.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子由单个电相位组成。

13.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子包括至少两个电相位。

14.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括用于每个电相位的多个线圈，且用于每个电相位的所述线圈在每个PCB层内相对于所述轴线彼此成角度地偏移以在所述电相位之间限定所需的相位角偏移。

15.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子包括单个一体式面板。

16.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个线圈利用仅一个过孔耦合到另一线圈。

17.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个线圈对利用仅一个过孔耦合到另一线圈对。

18.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述过孔包括多个过孔。

19.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述另一过孔包括多个过孔。

20.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述轴向场旋转能量装置是发电机。

21.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述轴向场旋转能量装置是电动机。

22.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述轴向场旋转能量装置包括两个以上电相位以及两个以上外部端子。

23.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈彼此相同。

24.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈中的至少两者彼此不同且大小和形状中的至少一者彼此不同。

25.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；和

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在轴向方向上间隔开的多个PCB层，每个PCB层包括线圈，且所述多个PCB层包括：

多个线圈层对，每个线圈层对中的线圈在不同PCB层上，所述线圈层对中的至少两者并联耦合在一起，且所述线圈层对中的至少另外两者串联耦合在一起。

26.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子包括至少两个电相位。

27.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括用于每个电相位的多个线圈，且用于每个电相位的所述线圈在每个PCB层内相对于所述轴线彼此成角度地偏移以在所述电相位之间限定所需的相位角偏移。

28.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个线圈由单个电相位组成。

29.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在轴向方向上彼此间隔开的第一PCB层和第二PCB层的，每个PCB层包括连续的线圈，且每个线圈具有仅两个端子以用于电连接；和

仅一个过孔，所述仅一个过孔用以通过各线圈的一个端子来电耦合所述线圈。

30.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括由具有至少两个电相位的单个一体式面板组成的印刷电路板(PCB)，所述PCB包括在轴向方向上间隔开的多个PCB层，每个PCB层包括多个线圈，每个线圈具有仅两个端子以用于电连接，每个线圈在其仅两个端子之间是连续而不间断的，每个线圈由单个电相位组成，且每个线圈的所述两个端子中的一者利用仅一个过孔电耦合到另一线圈以限定线圈对，每个线圈对利用仅另一过孔电耦合到另一线圈对；

每个PCB层中的线圈是共面的且围绕所述轴线对称地间隔开，且相邻PCB层中的线圈彼此周向地对准以在所述轴向方向上限定对称的线圈堆叠；且

每个PCB层包括用于每个电相位的多个线圈，且用于每个电相位的所述线圈在每个PCB层内相对于所述轴线彼此成角度地偏移以在所述电相位之间限定所需的相位角偏移。

1.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；和

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括围绕所述轴线耦合在一起的多个定子段，每个定子段包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有包括线圈的PCB层，且每个定子段包括仅一个电相位。

2.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子由仅一个电相位组成。

3.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子包括多个电相位。

4.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈彼此相同。

5.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括多个线圈，所述多个线圈是共面的且相对于所述轴线彼此成角度地间隔开。

6.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个定子段包括多个PCB层，所述多个PCB层中的每一者被构造成提供所述仅一个电相位。

7.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个定子段上的每个PCB层包括多个线圈，所述多个线圈是共面的且被构造成提供所述仅一个电相位。

8.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个线圈包括径向迹线，所述径向迹线从约所述PCB的内径延伸到约所述PCB的外径。

9.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个线圈包括迹线，所述迹线从最外面的迹线部分到同心的最里面的迹线部分是连续的，且所述线圈包括具有线性侧和匝的径向元件。

10.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个线圈包括从最外面的迹线到同心的最里面的迹线是连续的仅线性迹线，所述PCB层中没有迹线是非线性的，且所述每个线圈包括拐角以接合所述仅线性迹线。

11.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括PCB层表面积，每个PCB层上的线圈包括多个线圈，所述多个线圈具有在所述PCB层表面积的至少约75％到约99％的范围内的线圈表面积。

12.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括共面且围绕所述轴线对称地间隔开的多个线圈，且在相邻PCB层中的所述线圈相对于所述轴线彼此周向地对准以在轴向方向上限定线圈的对称堆叠。

13.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括围绕所述轴线耦合在一起的多个定子段，每个定子段包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有各自包括线圈的多个PCB层，所述PCB层在轴向方向上彼此间隔开，所述PCB中的每一者具有偶数个PCB层，所述PCB层包括层对，每个层对被限定为利用过孔电耦合在一起的两个PCB层，且每个层对利用另一过孔耦合到另一层对。

14.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述PCB层中的至少一者串联电耦合到另一PCB层。

15.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述PCB层中的至少一者并联电耦合到另一PCB层。

16.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中至少一个层对串联电耦合到另一层对。

17.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中至少一个层对并联电耦合到另一层对。

18.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述层对中的至少一者包括彼此轴向间隔开且彼此轴向相邻的两个PCB层。

19.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述层对中的至少一者包括彼此没有轴向相邻的两个PCB层。

20.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述层对中的至少一者轴向邻近于所述层对中的所述至少一者电耦合到的层对。

21.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述层对中的至少一者没有轴向邻近于所述层对中的所述至少一者电耦合到的层对。

22.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈彼此相同。

23.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈中的至少两者彼此不同且大小、形状和架构中的至少一者彼此不同。

24.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；和

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括多个定子段和多个电相位，每个定子段包括具有含线圈的至少一个PCB层的印刷电路板(PCB)，且每个定子段包括仅一个电相位。

25.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括围绕所述轴线耦合在一起的多个定子段，每个定子段包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有各自包括线圈的多个PCB层，所述PCB层在轴向方向上彼此间隔开，所述PCB中的每一者具有偶数个PCB层，所述PCB层包括层对，且每个层对被限定为电耦合在一起的两个PCB层；且

每个PCB层中的线圈是共面的且围绕所述轴线成角度地且对称地彼此间隔开，且相邻PCB层中的线圈彼此周向地对准以在所述轴向方向上限定对称的线圈堆叠。

26.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子由仅一个电相位组成，且所述线圈彼此相同。

27.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子包括多个电相位。

28.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层被构造成提供仅一个电相位。

29.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个定子段上的每个PCB层上的线圈被构造成提供所述仅一个电相位。

30.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述轴向场旋转能量装置由单个电相位组成。

1.一种用于轴向场旋转能量装置的模块，包括：

外壳，所述外壳具有：耦合结构，所述耦合结构被构造成将所述外壳机械地耦合到第二模块的第二外壳；和电气元件，所述电气元件被构造成将所述外壳电耦合到所述第二外壳；

转子，所述转子可旋转地安装到所述外壳，且所述转子包括轴线和磁体；和

定子，所述定子与所述转子同轴地安装到所述外壳，且所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有包括线圈的PCB层。

2.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述转子和所述定子位于所述外壳内且由所述外壳包围。

3.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述转子包括多个转子，所述磁体包括多个磁体，且所述定子包括多个定子，且所述定子中的每一者包括多个PCB层，且每个PCB层包括多个线圈。

4.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述模块被构造成直接耦合到框架，且所述模块被构造成间接耦合到所述第二模块。

5.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述外壳包括侧壁，所述侧壁使所述定子相对于所述轴线以所需的角度取向而取向。

6.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述定子包括多个定子，且所述侧壁包括多个侧壁段，所述多个侧壁段使所述多个定子相对于所述轴线以所需的角度取向成角度地偏移。

7.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个侧壁段包括径向内表面，所述径向内表面具有形成在其中的狭槽，所述狭槽接纳且维持所述定子相对于所述轴线的所述所需的角度取向，且所述狭槽共同地将所述定子的外边缘保持在所述定子与所述转子之间的气隙间距处。

8.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述定子是空气冷却的而不是液体冷却的。

9.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述PCB层包括多个PCB层，每个PCB层具有多个线圈，每个线圈具有仅两个端子，每个线圈在其仅两个端子之间是连续而不间断的，且每个线圈利用过孔电耦合到另一线圈。

10.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中两个线圈被耦合在一起以限定线圈对，且每个线圈对利用另一过孔电耦合到另一线圈对。

11.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个线圈对中的线圈位于不同PCB层上。

12.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个线圈利用仅一个过孔耦合到另一线圈，且每个线圈对利用仅另一过孔耦合到另一线圈对。

13.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述定子包括多个定子段，所述多个定子段中的每一者包括PCB。

14.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述定子由仅一个电相位组成。

15.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述定子包括多个电相位。

16.一种用于轴向场旋转能量装置的模块，包括：

多个转子，所述多个转子可旋转地安装到所述外壳，且所述转子包括轴线和磁体；和

多个定子，所述多个定子与所述转子同轴地安装到所述外壳，每个定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有包括线圈的PCB层，所述定子在所述外壳内电耦合在一起。

17.一种用于轴向场旋转能量装置的模块，包括：

转子，所述转子相对于轴线可旋转地安装到所述外壳，且每个所述转子包括磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴地安装到所述外壳，所述定子中的每一者包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有PCB层，且每个PCB层包括线圈；且

所述外壳包括多个侧壁段，所述多个侧壁段使所述定子相对于所述轴线以所需的角度取向而取向，且使所述定子以所需的相位角成角度地偏移，其中所述侧壁段包括径向内表面，所述径向内表面具有形成在其中的狭槽，所述狭槽维持所述定子中的相应定子的所需的角度取向和轴向间距，且所述狭槽共同地将所述定子的外边缘保持在所述定子与转子之间的所需的气隙间距处。

18.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述转子和定子位于所述外壳内且由所述外壳包围；且还包括：

框架，所述模块被构造成直接耦合到所述框架，且所述模块被构造成间接耦合到所述第二模块。

19.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个线圈具有仅两个端子，每个线圈在其仅两个端子之间是连续而不间断的，且每个线圈利用过孔电耦合到另一线圈。

20.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个线圈利用仅一个过孔耦合到另一线圈。

21.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中两个线圈被耦合在一起以限定线圈对，且每个线圈对利用另一过孔电耦合到另一线圈对。

22.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述模块包括以下项中的至少一者：

每个线圈对中的线圈位于不同PCB层上；和

每个线圈对利用仅一个过孔耦合到另一线圈对。

23.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个定子包括多个定子段，且所述定子段中的每一者包括PCB。

24.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个定子由仅一个电相位组成。

25.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个定子包括多个电相位。

26.一种用于轴向场旋转能量装置的模块，包括：

外壳，所述外壳具有轴线；

转子，所述转子围绕所述轴线可旋转地安装到所述外壳，且每个转子包括磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴地安装到所述外壳，每个定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有包括线圈的PCB层，且每个定子由单个电相位组成；且其中

所述定子中的选定定子相对于所述轴线以所需的相位角彼此成角度地偏移，使得所述模块包括多于一个电相位。

27.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中所述外壳包括具有多个侧壁段的侧壁。

28.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个侧壁段在其内表面中包括狭槽，所述侧壁段相对于所述轴线以所需的角度取向来接合和取向所述定子，每个定子相对于定子中的其它定子以所需的相位角成角度地偏移，所述定子搁置在所述侧壁段中的所述狭槽中，且所述狭槽共同地将所述定子的外边缘保持在所述定子与转子之间的所需的气隙间距处。

29.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个定子由仅一个PCB组成。

30.根据这些实施例中的任一者所述的模块，其中每个定子包括耦合在一起以形成每个定子的两个以上PCB。

1.一种系统，包括：

多个模块，所述多个模块包括轴向场旋转能量装置，所述模块连接在一起以实现所需的功率输入或输出，且每个模块包括：

外壳，所述外壳具有轴线，所述外壳机械地耦合到至少一个其它模块，且所述外壳电耦合到所述至少一个其它模块；

转子，所述转子可旋转地安装到所述外壳且每个转子包括磁体；和

定子，每个定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有包括线圈的PCB层。

2.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中所述模块彼此相同。

3.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中所述模块中的至少两者的以下项中的至少一者彼此不同：功率输出、转子的数目、磁体的数目、定子的数目、PCB的数目、PCB层的数目、线圈的数目、和相对于所述轴线的角度取向。

4.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中所述模块彼此直接耦合。

5.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中所述模块彼此间接耦合。

6.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中每个模块包括机械紧固所述模块的闩锁，且所述闩锁相对于所述轴线对称地排列。

7.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中所述模块中的一者包括轴向连接到另一模块的第一模块，且所述第一模块在结构上不同于所述另一模块。

8.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中所述模块是同轴的且被安装到机械地耦合所述模块的键控轴。

9.根据这些实施例中的任一者所述的系统，还包括壳体，且所述模块一起安装和耦合在所述壳体内。

10.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中所述壳体包括多个壳体，每个壳体机械地耦合到至少一个其它壳体，且电耦合到所述至少一个其它壳体。

11.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中每个定子由单个电相位组成，且所述定子中的选定定子相对于所述轴线以所需的电相位角彼此偏移。

12.根据这些实施例中的任一者所述的系统，每个定子包括多个电相位。

13.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中每个模块包括单个电相位，且所述模块相对于所述轴线以所需的电相位角彼此成角度地偏移。

14.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中每个模块包括多个电相位，且所述模块相对于所述轴线以所需的电相位角彼此成角度地偏移。

15.根据这些实施例中的任一者所述的系统，其中所述模块相对于所述轴线彼此成角度地对准，使得所述模块的所有相应相位角同样成角度地对准。

16.一种组件，包括：

模块，所述模块包括轴向场旋转能量装置，所述模块彼此机械和电连接以实现所需的功率输入或输出，且每个模块由单个电相位组成；

壳体，所述模块安装和耦合在所述壳体内；且每个模块包括：

外壳，所述外壳具有轴线且机械地耦合到至少一个其它模块，且电耦合到所述至少一个其它模块；

转子，所述转子可旋转地安装到所述外壳且所述转子包括磁体；和

定子，每个定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有PCB层，且每个PCB层包括线圈。

17.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述模块彼此相同。

18.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述模块中的至少两者的以下项中的至少一者彼此不同：功率输出、转子的数目、磁体的数目、定子的数目、PCB的数目、PCB层的数目、线圈的数目、和相对于所述轴线的角度取向。

19.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述模块彼此直接耦合。

20.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述模块彼此间接耦合。

21.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中每个模块包括将所述模块机械紧固到另一模块的闩锁，且所述闩锁相对于所述轴线对称地排列。

22.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述模块中的一者包括第一模块，所述第一模块轴向连接到另一模块、，且所述第一模块在结构上不同于所述另一模块。

23.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述模块是同轴的且被安装到机械地耦合所述模块的键控轴。

24.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述壳体包括多个壳体，每个壳体具有将所述壳体机械地耦合到至少一个其它壳体的耦合结构以及将所述壳体电耦合到所述至少一个其它壳体的电气元件。

25.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述模块相对于所述轴线以所需的电相位角彼此成角度地偏移。

26.一种组件，包括：

多个模块，所述多个模块包括轴向场旋转能量装置，所述模块是相同的且能够彼此互换地连接以实现所需的功率输入或输出，且所述组件是由单个电相位组成的发电机或电动机；

外壳，所述外壳具有轴线、将所述外壳机械地耦合到至少一个其它模块的耦合结构、以及将所述外壳电耦合到至少一个其它模块的电气元件；

多个转子，所述多个转子可旋转地安装到所述外壳且所述转子包括磁体；和

多个定子，每个定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有多个PCB层，且每个PCB层包括多个线圈。

27.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述壳体包括多个壳体，每个壳体具有将所述壳体机械地耦合到至少一个其它壳体的耦合结构以及将所述壳体电耦合到所述至少一个其它壳体的电气元件。

28.根据这些实施例中的任一者所述的组件，其中所述模块相对于所述轴线以所需的电相位角彼此成角度地偏移。

29.一种维护轴向场旋转能量装置的方法，所述方法包括：

(a)提供具有多个模块的壳体，每个模块包括：外壳；可旋转地安装到所述外壳的转子，所述转子包括轴线和磁体；与所述转子同轴地安装到所述外壳】的定子，且所述定子包括印刷电路板(PCB)；

(b)机械和电耦合所述模块；

(c)操作所述轴向场旋转能量装置；

(d)检测第一模块的问题且停止所述轴向场旋转能量装置的操作；

(e)打开所述壳体且从所述壳体以及所述第一模块附接到的任何其它模块拆卸所述第一模块；

(f)将第二模块安装在所述壳体中代替所述第一模块且将所述第二模块附接到所述第一模块附接到的所述任何其它模块；且接着

(g)重新操作所述轴向场旋转能量装置。

30.根据这些实施例中的任一者所述的方法，还包括：

检测第一模块中的第一定子的问题且停止所述轴向场旋转能量装置的操作；

打开所述第一模块且从所述第一模块拆卸所述第一定子；

将第二定子安装在所述第一模块中代替所述第一定子；且接着

重新操作所述轴向场旋转能量装置。

1.一种轴向场旋转能量装置，包括：

外壳；

转子，所述转子安装在所述外壳内，所述转子具有旋转轴线和磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴地安装在所述外壳内，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有含线圈的PCB层；和

传感器，所述传感器集成在所述外壳内，其中所述传感器被构造成监测、检测或生成关于所述轴向场旋转能量装置的操作的数据。

2.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述操作数据包括功率、温度、旋转速度、转子位置、和振动数据中的至少一者。

3.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述传感器包括以下项中的至少一者：霍尔效应传感器、编码器、光学传感器、热电偶、加速度计、陀螺仪和振动传感器。

4.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中：

所述轴向场旋转能量装置是电动机；

所述传感器被构造成提供关于所述电动机中的所述转子的位置的信息；且

所述传感器被安装到所述外壳。

5.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述传感器包括无线通信电路。

6.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述传感器被构造成将所述轴向场旋转能量装置的操作数据传输到外部装置。

7.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述传感器与所述PCB集成。

8.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述传感器直接嵌入在所述线圈中且被构造成由所述线圈直接供电。

9.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述传感器被构造成通过安置在所述PCB上或内的单独电连接进行供电且连接到所述线圈。

10.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，还包括次级线圈，所述次级线圈与耦合到所述传感器的所述PCB集成。

11.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述次级线圈被构造成利用在操作期间形成的磁通量来向所述传感器提供功率。

12.一种轴向场旋转能量装置，包括：

外壳；

控制电路，所述控制电路安装在所述外壳内，其中所述控制电路耦合到所述线圈且包括耦合成接收流动通过所述线圈的电流的输入端和耦合成提供流动通过所述线圈的所述电流的输出端中的至少一者。

13.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述控制电路与所述PCB集成。

14.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中：

所述轴向场旋转能量装置是发电机；且

所述控制电路包括耦合成接收流动通过所述线圈的所述电流的输入端，且还包括耦合成生成外部电源的输出端。

15.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中：

所述轴向场旋转能量装置是电动机；且

所述控制电路包括耦合成接收外部电源的输入端，且还包括耦合成提供流动通过所述线圈的所述电流的输出端。

16.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，还包括与所述外壳集成的传感器，其中：

所述传感器被安装到所述外壳。

17.一种轴向场旋转能量装置，包括：

外壳；

定子，所述定子与所述转子同轴地安装在所述外壳内，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有含线圈的PCB层；

传感器，所述传感器与所述PCB集成；和

次级线圈，所述次级线圈安置在所述PCB上或内且耦合到所述传感器。

18.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述传感器被构造成通过安置在所述PCB上或内的单独电连接进行供电且连接到所述线圈；且所述传感器被构造成使用所述次级线圈将所述轴向场旋转能量装置的操作数据传输到外部装置。

19.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述次级线圈被构造成利用在操作期间形成的磁通量来向所述传感器提供功率，且其中所述传感器没有以其它方式连接到所述线圈。

20.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中：

所述传感器包括以下项中的至少一者：霍尔效应传感器、编码器、光学传感器、热电偶、加速度计、陀螺仪和振动传感器；且

所述传感器包括无线通信电路。

1.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和多个磁体，每个磁体相对于所述轴线在径向方向上延伸，且每个磁体包括磁体径向边缘；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括多个印刷电路板(PCB)层，所述多个印刷电路板层各自具有多个线圈，且每个线圈包括线圈径向边缘；且

当所述磁体和线圈的径向边缘部分相对于所述轴线旋转地对准时，所述磁体径向边缘和线圈径向边缘不平行且相对于彼此成角度地偏斜。

2.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述角度偏斜至少为约0.1度。

3.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述角度偏斜至少为约1度。

4.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述角度偏斜不大于约25度。

5.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述磁体径向边缘和线圈径向边缘分别是所述磁体和线圈的前径向边缘或后径向边缘。

6.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述磁体径向边缘和线圈径向边缘中的每一者是线性的，且当所述磁体和线圈的所述径向边缘部分相对于所述轴线旋转地对准时所述磁体径向边缘和线圈径向边缘中没有部分是平行的。

7.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中当所述磁体和线圈的所述径向边缘部分旋转地对准时，所述磁体径向边缘和线圈径向边缘的至少一些部分彼此平行。

8.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述磁体径向边缘和线圈径向边缘不完全是线性的。

9.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体，且每个磁体具有磁体径向边缘；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括围绕所述轴线耦合在一起的多个定子段，每个定子段包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有包括线圈的PCB层，且每个线圈具有线圈径向边缘；且

10.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述角度偏斜至少为约0.1度。

11.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述角度偏斜至少为约1度。

12.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述角度偏斜不大于约25度。

13.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述磁体径向边缘和线圈径向边缘的所述至少部分分别是所述磁体和线圈的前径向边缘或后径向边缘。

14.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述磁体径向边缘和线圈径向边缘中的每一者是线性的，且当所述磁体和线圈的所述至少部分旋转地对准时所述磁体径向边缘和线圈径向边缘中没有部分是平行的。

15.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中当所述磁体和线圈的所述至少部分旋转地对准时，所述磁体径向边缘和线圈径向边缘的至少部分彼此平行。

16.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述磁体径向边缘和线圈径向边缘不完全是线性的。

17.一种用于轴向场旋转能量装置的模块，包括：

外壳，所述外壳被构造成将所述外壳机械地耦合到第二模块的第二外壳，且将所述外壳电耦合到所述第二外壳；

转子，所述转子可旋转地耦合到所述外壳，所述转子包括轴线和磁体，且所述磁体具有磁体径向边缘；

定子，所述定子与所述转子同轴地安装到所述外壳，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有含线圈的PCB层，且所述线圈具有线圈径向边缘；且

当所述磁体和线圈的径向边缘部分相对于所述轴线旋转地对准时，所述磁体径向边缘和线圈径向边缘的至少径向边缘部分不平行且相对于彼此成角度地偏斜。

18.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述角度偏斜至少约为0.1度，且所述角度偏斜不大于约25度。

19.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述磁体径向边缘和线圈径向边缘分别是所述磁体和线圈的前径向边缘或后径向边缘。

20.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述磁体径向边缘和线圈径向边缘是线性的，且当所述磁体和线圈的所述径向边缘部分旋转地对准时所述磁体径向边缘和线圈径向边缘中没有部分是平行的。

1.一种轴向场旋转能量装置，包括：

外壳；

定子，所述定子与所述转子同轴地安装在所述外壳内，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有含导电迹线的PCB层，所述迹线包括在径向方向上相对于所述轴线延伸的径向迹线以及在所述径向迹线之间延伸的端匝迹线，且所述迹线包括延伸通过所述迹线的至少一些部分的狭缝。

2.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述狭缝仅在所述径向迹线中。

3.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述狭缝中的每一者是线性的。

4.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述狭缝中的每一者是仅线性的，且所述狭缝不包括非线性部分。

5.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述迹线相对于所述轴线在所述径向方向上锥化。

6.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述迹线包括邻近于所述PCB的外径且在垂直于所述轴线的平面中的外宽，所述迹线包括邻近于所述PCB的内径且在所述平面中的内宽，且所述外宽大于所述内宽。

7.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述迹线包括内部和外部相对边缘，且所述内部和外部相对边缘整体彼此不平行。

8.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中仅所述径向迹线是锥化的。

9.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述迹线包括彼此平行的内部和外部相对边缘。

10.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述端匝迹线是锥化的。

11.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述PCB层包括PCB层表面积，所述PCB层上的所述迹线包括迹线表面积，所述迹线表面积在所述PCB层表面积的至少约75％到约99％的范围内。

12.一种轴向场旋转能量装置，包括：

外壳；

转子，所述转子安装在所述外壳内，所述转子具有旋转轴线和磁体；和

定子，所述定子与所述转子同轴地安装在所述外壳内，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有含线圈的PCB层，每个线圈包括迹线，所述迹线中的至少一些利用彼此不平行的内部和外部相对边缘而锥化，且所述迹线包括邻近于所述PCB的外径且在垂直于所述轴线的平面中的外宽，所述迹线包括邻近于所述PCB的内径且在所述平面中的内宽，且所述外宽大于内宽。

13.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，所述线圈包括延伸通过所述迹线的至少一些部分的狭缝。

14.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，所述迹线包括在径向方向上相对于所述轴线延伸的径向迹线以及在所述径向迹线之间延伸的端匝迹线。

15.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中仅所述径向迹线是锥化的。

16.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，还包括仅在所述径向迹线中的狭缝。

17.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述狭缝中的每一者是仅线性的，且所述狭缝不包括非线性部分。

18.一种轴向场旋转能量装置，包括：

外壳；

定子，所述定子与所述转子同轴地安装在所述外壳内，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有含线圈的PCB层，每个线圈包括迹线，所述迹线中的至少一些是锥化的，所述迹线包括在径向方向上相对于所述轴线延伸的径向迹线以及在所述径向迹线之间延伸的端匝迹线，且仅所述径向迹线是锥化的。

19.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，还包括仅在所述径向迹线中的线性狭缝，所述线性狭缝是仅线性的，且所述狭缝不包括非线性部分。

20.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述锥化径向迹线中的至少一些包括彼此不平行的内部和外部相对边缘，所述迹线包括邻近于所述PCB的外径且在垂直于所述轴线的平面中的外宽，所述迹线包括邻近于所述PCB的内径且在所述平面中的内宽，且所述外宽大于内宽。

1.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在轴向方向上间隔开的多个PCB层，每个PCB层包括具有仅两个端子以用于电连接的线圈，每个线圈在其仅两个端子之间是连续而不间断的，每个线圈由单个电相位组成，且每个线圈的所述两个端子中的一者利用过孔电耦合到另一线圈以限定线圈对；且

每个线圈对利用另一过孔电耦合到另一线圈对。

4.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈中的至少两者是以下各项中的至少一者：并联电耦合和串联电耦合。

5.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈对中的至少两者是以下项中的至少一者：并联电耦合和串联电耦合。

6.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括PCB层表面积，每个PCB层上的线圈包括多个线圈，所述多个线圈具有在所述PCB层表面积的至少约75％到约99％的范围内的线圈表面积。

7.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括共面且围绕所述轴线对称地间隔开的多个线圈，且相对于所述轴线在相邻PCB层中的所述线圈相对于所述轴线彼此周向地对准以在所述轴向方向上限定线圈的对称堆叠。

8.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子由单个电相位组成。

9.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子包括至少两个电相位。

10.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括用于每个电相位的多个线圈，且用于每个电相位的所述线圈在每个PCB层内相对于所述轴线彼此成角度地偏移以在所述电相位之间限定所需的相位角偏移。

11.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中满足以下项中的至少一者：

每个线圈利用仅一个过孔耦合到另一线圈；和

每个线圈对利用仅一个过孔耦合到另一线圈对。

12.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述轴向场旋转能量装置是发电机和电动机中的至少一者。

13.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述轴向场旋转能量装置包括两个以上电相位以及两个以上外部端子。

14.根据这些实施例中的任一者所述的轴向场旋转能量装置，其中所述线圈中的至少两者彼此不同且大小和形状中的至少一者彼此不同。

此书面描述使用实例来公开实施例，包括最佳模式，且还使得本领域的普通技术人员能够制作且使用本发明。可取得专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有不与权利要求书的文字语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的文字语言无实质区别的等同结构元件，那么此类其它实例旨在权利要求书的范围内。

应注意，并非上文在一般描述或实例中所描述的所有活动都是需要的，具体活动的一部分可能是不需要的，且除所描述的那些之外一个或多个其它活动可加以执行。更进一步来说，列出活动的次序并非必须是它们被执行的次序。

在以上说明书中，已经参考其具体实施例描述了概念。然而，本领域中的普通技术人员会了解，在不背离所附权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下，可做出各种修改和改变。因此，本说明书和附图将以说明性而非限制性意义来看待，且所有此类修改意在包括在本发明的范围内。

陈述此专利文献中通篇使用的某些词语和短语的定义可为有利的。术语“通信”及其衍生词涵盖直接和间接通信两者。术语“包括”和“包括”及其衍生词意味着包括但不限于。术语“或”为包括性的，意指和/或。短语“与......相关联”及其衍生词可意味着包括、包括在......内、与......互连、含有、包括在......内、连接到或与......连接、耦合到或与......耦合、可与......通信、与......协作、交错、并置、接近于、绑定到或与......绑定、具有、具有......的性质、与......具有关系或具有与......的关系等。短语“中的至少一个”在结合项目列表使用时，意味着可使用所列出项目中的一者或多者的不同组合，且可需要所述列表中的仅一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任一个：A、B、C，A和B，A和C，B和C，以及A和B和C。

而且，“一个(a/an)”的使用被采用来描述本文中所描述的元件和组件。这样做只是为了方便且给出本发明的范围的一般含义。此描述应被解读为包括一个或至少一个且单数还包括复数，除非显而易见的是其意味着其它方面。

印刷电路板(PCB)也被称为印刷线路板(PWB)，原因是这种板在制造时通常包括一个或多个层上的线路，但没有实际电路元件。此类电路元件随后附接到这种板。如本文中所使用，预期PCB与PWB之间没有区别。如本文中所使用，PCB上的线圈上导电线圈。如本文中所使用，与结构“集成”的组件或对象可安置在结构上或内。这种组件或对象可在结构本身被制造而成之后安装、附接到、或加入到结构，或组件或对象可嵌入在结构内或与结构制造在一起。

本文中所描述的一些实施例利用一个过孔来将两个线圈耦合在一起。在其它实施例中，可提供多个过孔而不是单个过孔来将此类线圈耦合在一起。

本申请中的描述均不应被解读为暗示任何特定元件、步骤或函数是必须包括在权利要求书范围内的必要元素。专利主题的范围仅由所允许的权利要求书界定。此外，没有权利要求书相对于所附权利要求书或权利要求书元素中的任一个援引35U.S.C.§112(f)，除非精确词语“用于...的手段”或“用于...的步骤”明确地用于特定权利要求书中，之后是识别函数的分词短语。术语例如(但不限于)“机构”、“模块”、“装置”、“单元”、“组件”、“元件”、“构件”、“设备”、“机器”、“系统”、“处理器”、或“控制器”在权利要求书内的使用被理解和意图指代相关技术领域的技术人员所了解的结构，如权利要求书本身的特征所进一步修改或增强，且不意在援引35U.S.C.§112(f)。

上文已参考具体实施例描述了益处、其它优点以及问题的解决方案。然而，所述益处、优点、问题的解决方案，以及可使得任何益处、优点或解决方案出现或变得更为显著的任何特征，都不应解释为是任何或所有权利要求书的关键、必需或必要特征。

在阅读说明书之后，技术人员将了解，为清楚起见，本文中在单独实施例的上下文中所描述的某些特征也可组合提供在单个实施例中。相反，为清楚起见，在单个实施例的上下文中所描述的各种特征也可单独提供或以任何子组合提供。此外，对范围中所陈述的值的引用包括所述范围内的每个和每一值。

Claims

1.一种轴向场旋转能量装置，包括：

转子，所述转子包括旋转轴线和磁体；

定子，所述定子与所述转子同轴，所述定子包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在轴向方向上间隔开的多个PCB层，每个PCB层包括线圈，所述线圈具有仅两个端子以用于电连接，每个线圈在其仅两个端子之间是连续而不间断的，每个线圈由单个电相位组成，且每个线圈的所述两个端子中的一者利用过孔电耦合到另一线圈以限定线圈对；以及

每个线圈对利用另一过孔电耦合到另一线圈对。

2.根据权利要求1所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括多个线圈，且每个线圈对中的线圈是共面的且位于相同PCB层上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中每个线圈对中的线圈位于不同PCB层上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中至少两个线圈是以下项中的至少一者：并联电耦合和串联电耦合。

5.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中至少两个所述线圈对是以下项中的至少一者：并联电耦合和串联电耦合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括PCB层表面积，每个PCB层上的线圈包括多个线圈，所述多个线圈具有在所述PCB层表面积的至少约75％到约99％的范围内的线圈表面积。

7.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括共面且围绕所述轴线对称地间隔开的多个线圈，且相对于所述轴线在相邻PCB层中的线圈相对于所述轴线彼此周向地对准以在所述轴向方向上限定线圈的对称堆叠。

8.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子由单个电相位组成。

9.根据权利要求1到7中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子包括至少两个电相位。

10.根据权利要求1到7和9中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中每个PCB层包括用于每个电相位的多个线圈，且用于每个电相位的所述线圈在每个PCB层内相对于所述轴线彼此成角度地偏移以在所述电相位之间限定所需的相位角偏移。

11.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中满足下列项中的至少一者：

每个线圈利用仅一个过孔耦合到另一线圈；以及

每个线圈对利用仅一个过孔耦合到另一线圈对。

12.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中所述轴向场旋转能量装置是发电机和电动机中的至少一者。

13.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中所述轴向场旋转能量装置包括两个以上电相位以及两个以上外部端子。

14.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中至少两个线圈彼此不同且大小和形状中的至少一者彼此不同。

15.根据前述权利要求中任一项所述的轴向场旋转能量装置，其中所述定子包括单个一体式面板。