JP7329802B2 - 軸方向磁束モータおよび発電機のための改善された平面複合構造およびアセンブリ - Google Patents

Description

（関連出願）
本願は、（Ａ）米国特許出願第１５／８５２，９７２号（２０１７年１２月２２日出願、名称「ＰＬＡＮＡＲ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＡＮＤ ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ ＦＯＲ ＡＸＩＡＬ ＦＬＵＸ ＭＯＴＯＲＳ ＡＮＤ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲＳ」）および（Ｂ）米国仮特許出願第６２／５３０，５５２号（２０１７年７月１０日出願、名称「ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＳＴＡＣＫＩＮＧ ＳＵＢＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ ＩＮ ＰＬＡＮＡＲ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＳＴＡＴＯＲＳ ＴＯ ＯＢＴＡＩＮ ＨＩＧＨＥＲ ＷＯＲＫＩＮＧ ＶＯＬＴＡＧＥＳ」）の各々に対する優先権を主張する。上記出願、公開、および特許各々の内容は、あらゆる目的のためにそれらの全体において参照により本明細書に組み込まれる。

平面複合構造（ＰＣＳ）を軸方向磁束モータまたは発電機においてステータとして使用することは、公知である。そのようなステータの例が、米国特許第７，１０９，６２５号（「第’６２５号特許」、特許文献１）に説明されている。

米国特許第７，１０９，６２５号明細書

いくつかの実施形態では、軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）は、誘電層と、誘電層上に配置された第１の伝導層とを備えている。第１の伝導層は、通電されると、モータまたは発電機の第１の相のための磁束を生成する第１の巻線の第１の部分と、通電されると、モータまたは発電機の第２の相のための磁束を生成する第２の巻線の第１の部分とを形成する第１の伝導性トレースを備えている。

いくつかの実施形態では、軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）は、誘電層と、誘電層の第１の側に位置している第１の伝導層と、誘電層の第２の側に位置している第２の伝導層とを備えている。第１の伝導層は、通電されると、モータまたは発電機の第１の相のための磁束を生成する巻線の第１の部分を形成する第１の伝導性トレースを備えている。第２の伝導層は、巻線の第２の部分を形成する第２の伝導性トレースを備えている。巻線の第１の部分は、巻線の第２の部分と直列に接続され、巻線の第１および第２の部分は、電流の同じ量が、巻線の第１および第２の部分の各々を通して流動するように構成され、配列される。

いくつかの実施形態では、軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）は、第１の伝導性トレースを備えている第１の伝導層と、第２の伝導性トレースを備えている第２の伝導層と、第３の伝導性トレースを備えている第３の伝導層と、第４の伝導性トレースを備えている第４の伝導層とを備えている。第１の伝導性トレースは、第１の半径方向距離から第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第１の半径方向導体を含み、第２の伝導性トレースは、第１の半径方向距離から第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第２の半径方向導体を含み、第３の伝導性トレースは、第１の半径方向距離から第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第３の半径方向導体を含み、第４の伝導性トレースは、第１の半径方向距離から第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第４の半径方向導体を含む。第１の半径方向導体は、第１のブラインドまたはベリードビアによって第２の半径方向導体のうちの対応するものに電気的に接続され、第３の半径方向導体は、第２のブラインドもしくはベリードビアによって第４の半径方向導体のうちの対応するものに電気的に接続される。

いくつかの実施形態では、軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）は、第１の半径方向距離から第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第１の半径方向導体と、第１のエンドターン導体と、第２のエンドターン導体とを含む第１の伝導層備えているサブアセンブリを備えている。第１のエンドターン導体は、第１の半径方向導体の第１の群を相互接続し、軸方向磁束モータまたは発電機の第１の相のための第１の巻線を形成する。第２のエンドターン導体は、第１の半径方向導体の第２の群を相互接続し、軸方向磁束モータまたは発電機の第２の相のための第２の巻線を形成する。第１のサブアセンブリは、第１のエンドターン導体より多い第２のエンドターン導体を含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）であって、前記ＰＣＳは、
誘電層と、
前記誘電層上に配置された第１の伝導層と
を備え、
前記第１の伝導層は、第１の伝導性トレースを備え、前記第１の伝導性トレースは、
通電されると、前記モータまたは発電機の第１の相のための磁束を生成する第１の巻線の第１の部分と、
通電されると、前記モータまたは発電機の第２の相のための磁束を生成する第２の巻線の第１の部分と
を形成する、ＰＣＳ。
（項目２）
前記第１の伝導性トレースは、
第１の半径方向導体であって、前記第１の半径方向導体の各々は、少なくとも第１の半径方向距離と前記第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第１の半径方向導体と、
第１の伝導性エンドターンと
を備え、
前記第１の伝導性エンドターンの各々は、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続している、項目１に記載のＰＣＳ。
（項目３）
前記第１の伝導性エンドターンは、第１の外側エンドターンと、第２の外側エンドターンとを備え、
前記第１の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第１の対の部分を電気的に相互接続し、
前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第２の対の部分を電気的に相互接続し、
前記第１の巻線の前記第１の部分は、前記第１の外側エンドターンを備え、
前記第２の巻線の前記第１の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、項目２に記載のＰＣＳ。
（項目４）
前記第１の伝導性エンドターンは、第１の内側エンドターンと、第２の内側エンドターンとを備え、
前記第１の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第１の対の部分を電気的に相互接続し、
前記第２の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第２の対の部分を電気的に相互接続し、
前記第１の巻線の前記第１の部分は、前記第１の内側エンドターンを備え、
前記第２の巻線の前記第１の部分は、前記第２の内側エンドターンを備えている、項目２に記載のＰＣＳ。
（項目５）
前記第１の巻線は、前記第１の巻線の前記第１の部分と直列に電気的に接続された第２の部分を備え、
前記第１の伝導性エンドターンは、第１の外側エンドターンをさらに備え、
前記第１の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離における前記第１の半径方向導体の前記第１の対のうちの１つの部分と、前記第２の半径方向距離における前記第１の半径方向導体のうちの別の１つの部分とを電気的に相互接続し、
前記第１の巻線の前記第２の部分は、前記第１の外側エンドターンを備えている、項目４に記載のＰＣＳ。
（項目６）
前記第１の内側エンドターンおよび前記第１の外側エンドターンは、前記第１の巻線の前記第１の部分と第２の部分とが蛇行パターンを形成するように配列されている、項目５に記載のＰＣＳ。
（項目７）
前記第１の伝導層は、前記誘電層の第１の側に位置し、
前記ＰＣＳは、前記誘電層の第２の側に位置している第２の伝導層をさらに備え、
前記第２の伝導層は、前記第１の巻線の第３の部分を形成する第２の伝導性トレースを備え、前記第１の巻線の前記第３の部分は、前記第１の巻線の前記第２の部分と直列に接続されている項目５または項目６に記載のＰＣＳ。
（項目８）
前記第２の伝導性トレースは、
第２の半径方向導体であって、前記第２の半径方向導体の各々は、少なくとも前記第１の半径方向距離と前記第２の半径方向距離との間で半径方向に延び、前記第１の半径方向導体のうちの対応する１つのものに電気的に接続されている、第２の半径方向導体と、
第２の伝導性エンドターンと
を備え、
前記第２の伝導性エンドターンの各々は、前記第２の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続している、項目７に記載のＰＣＳ。
（項目９）
前記第２の伝導性エンドターンは、第３の内側エンドターンを備え、
前記第３の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第１の対の部分を電気的に相互接続し、
前記第１の巻線の前記第３の部分は、前記第３の内側エンドターンを備えている、項目８に記載のＰＣＳ。
（項目１０）
前記第１の巻線は、前記第１の巻線の前記第３の部分と直列に電気的に接続された第４の部分を備え、
前記第１の伝導性エンドターンは、第２の外側エンドターンをさらに備え、
前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第２の対の部分を電気的に相互接続し、
前記第１の巻線の前記第４の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、項目８または項目９に記載のＰＣＳ。
（項目１１）
前記第１の巻線は、前記第１の巻線の前記第３の部分と直列に電気的に接続された第４の部分を備え、
前記第２の伝導性エンドターンは、第２の外側エンドターンをさらに備え、
前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離における前記第２の半径方向導体の第１の対のうちの１つの部分と、前記第２の半径方向距離における前記第２の半径方向導体ののうちの別の１つの部分とを電気的に相互接続し、
前記第１の巻線の前記第４の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、項目８または項目９に記載のＰＣＳ。
（項目１２）
前記誘電層を通したビアをさらに備え、前記ビアは、前記第２の半径方向導体の各々を前記第１の半径方向導体のうちの対応する１つと電気的に相互接続している、項目８－１１のいずれか１項に記載のＰＣＳ。
（項目１３）
前記第１の巻線は、第１の蛇行巻線を備え、前記第２の巻線は、第２の蛇行巻線を備えている、項目８－１２のいずれか１項に記載のＰＣＳ。
（項目１４）
軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）であって、前記ＰＣＳは、
誘電層と、
前記誘電層の第１の側に位置している第１の伝導層であって、前記第１の伝導層は、通電されると、前記モータまたは発電機の第１の相のための磁束を生成する巻線の第１の部分を形成する第１の伝導性トレースを備えている、第１の伝導層と、
前記誘電層の第２の側に位置している第２の伝導層であって、前記第２の伝導層は、前記巻線の第２の部分を形成する第２の伝導性トレースを備えている、第２の伝導層と
を備え、
前記巻線の前記第１の部分は、前記巻線の前記第２の部分と直列に接続され、
前記巻線の前記第１および第２の部分は、電流の同じ量が前記巻線の前記第１および第２の部分の各々を通して流動するように構成され、配列されている、ＰＣＳ。
（項目１５）
前記第１の伝導性トレースは、
第１の半径方向導体であって、前記第１の半径方向導体の各々は、少なくとも第１の半径方向距離と前記第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第１の半径方向導体と、
第１の伝導性エンドターンと
を備え、
前記第１の伝導性エンドターンの各々は、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続し、
前記第２の伝導性トレースは、
第２の半径方向導体であって、前記第２の半径方向導体の各々は、少なくとも前記第１の半径方向距離と前記第２の半径方向距離との間で半径方向に延び、前記第１の半径方向導体のうちの対応する１つのものに電気的に接続されている、第２の半径方向導体と、
第２の伝導性エンドターンと
を備え、
前記第２の伝導性エンドターンの各々は、前記第２の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続している、項目１４に記載のＰＣＳ。
（項目１６）
前記第１の伝導性エンドターンは、第１の内側エンドターンを備え、
前記第１の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第１の対の部分を電気的に相互接続し、
前記巻線の前記第１の部分は、前記第１の内側エンドターンを備え、
前記第２の伝導性エンドターンは、第２の内側エンドターンを備え、
前記第２の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第１の対の部分を電気的に相互接続し、
前記巻線の第２の部分は、前記第２の内側エンドターンを備えている、項目１５に記載のＰＣＳ。
（項目１７）
前記巻線は、前記巻線の前記第１の部分と前記巻線の前記第２の部分との間に直列に電気的に接続された第３の部分をさらに備え、
前記第１の伝導性エンドターンは、第１の外側エンドターンをさらに備え、
前記第１の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離における前記第１の半径方向導体の第１の対のうちの１つの部分と、前記第２の半径方向距離における前記第１の半径方向導体のうちの別の１つの部分とを電気的に相互接続し、
前記巻線の前記第３の部分は、前記第１の外側エンドターンを備えている、項目１６に記載のＰＣＳ。
（項目１８）
前記第１の内側エンドターン、前記第２の内側エンドターン、および前記第１の外側エンドターンは、前記第１の巻線の前記第１、第２、および第３の部分が蛇行パターンを形成するように配列されている、項目１７に記載のＰＣＳ。
（項目１９）
前記巻線は、前記巻線の前記第２の部分と直列に電気的に接続された第４の部分を備え、
前記第１の伝導性エンドターンは、第２の外側エンドターンをさらに備え、
前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第２の対の部分を電気的に相互接続し、
前記巻線の前記第４の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、項目１７または項目１８に記載のＰＣＳ。
（項目２０）
前記巻線は、前記巻線の前記第２の部分と直列に電気的に接続された第４の部分を備え、
前記第２の伝導性エンドターンは、第２の外側エンドターンをさらに備え、
前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離における前記第２の半径方向導体の第１の対のうちの１つの部分と、前記第２の半径方向距離における前記第２の半径方向導体のうちの別の１つの部分とを電気的に相互接続し、
前記巻線の前記第４の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、項目１７または項目１８に記載のＰＣＳ。
（項目２１）
前記誘電層を通したビアをさらに備え、前記ビアは、前記第２の半径方向導体の各々を前記第１の半径方向導体のうちの対応する１つと電気的に相互接続する、項目１５－２０のいずれか１項に記載のＰＣＳ。
（項目２２）
前記第１の伝導層は、前記ＰＣＳの第１のサブアセンブリに含まれ、
前記第２の伝導層は、前記ＰＣＳの第２のサブアセンブリに含まれ、
前記第１のサブアセンブリは、前記巻線の第３の部分を含み、
前記巻線の前記第３の部分は、前記巻線の前記第１の部分を含み、
前記巻線の第３の部分は、少なくとも一度、前記第１のサブアセンブリの第１の領域を囲み、
前記第２のサブアセンブリは、前記巻線の第４の部分を含み、
前記巻線の前記第４の部分は、前記巻線の前記第２の部分を含み、
前記巻線の前記第４の部分は、少なくとも一度、前記第２のサブアセンブリの第２の領域を囲む、項目１４－１６のいずれか１項に記載のＰＣＳ。
（項目２３）
軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）であって、前記ＰＣＳは、
第１の伝導性トレースを備えている第１の伝導層であって、前記第１の伝導性トレースは、第１の半径方向距離から前記第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第１の半径方向導体を含む、第１の伝導層と、
第２の伝導性トレースを備えている第２の伝導層であって、前記第２の伝導性トレースは、前記第１の半径方向距離から前記第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第２の半径方向導体を含む、第２の伝導層と、
第３の伝導性トレースを備えている第３の伝導層であって、前記第３の伝導性トレースは、前記第１の半径方向距離から前記第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第３の半径方向導体を含む、第３の伝導層と、
第４の伝導性トレースを備えている第４の伝導層であって、前記第４の伝導性トレースは、前記第１の半径方向距離から前記第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第４の半径方向導体を含む、第４の伝導層と
を含み、
前記第１の半径方向導体は、第１のブラインドまたはベリードビアによって前記第２の半径方向導体のうちの対応するものに電気的に接続され、
前記第３の半径方向導体は、第２のブラインドまたはベリードビアによって前記第４の半径方向導体のうちの対応するものに電気的に接続されている、ＰＣＳ。
（項目２４）
前記第１の伝導性トレースは、第１の伝導性エンドターンをさらに備え、前記第１の伝導性エンドターンの各々は、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続し、
前記第２の伝導性トレースは、第２の伝導性エンドターンをさらに備え、前記第２の伝導性エンドターンの各々は、前記第２の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続し、
前記第３の伝導性トレースは、第３の伝導性エンドターンをさらに備え、前記第３の伝導性エンドターンの各々は、前記第３の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続し、
前記第４の伝導性トレースは、第４の伝導性エンドターンをさらに備え、前記第４の伝導性エンドターンの各々は、前記第４の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続している、項目２３に記載のＰＣＳ。
（項目２５）
前記第１の半径方向導体、前記第２の半径方向導体、前記第１の伝導性エンドターン、および前記第２の伝導性エンドターンは、通電されると、前記モータまたは発電機の第１の相のための磁束を生成する巻線の第１の部分のための電気経路を確立し、
前記第３の半径方向導体、前記第４の半径方向導体、前記第３の伝導性エンドターン、および前記第４の伝導性エンドターンは、前記巻線の第２の部分のための電気経路を確立し、
前記巻線の前記第１の部分は、前記巻線の前記第２の部分と直列に接続されている、項目２４に記載のＰＣＳ。
（項目２６）
軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）であって、前記ＰＣＳは、第１の伝導層を備えている第１のサブアセンブリを備え、前記第１の伝導層は、第１の半径方向距離から前記第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離まで半径方向に延びている第１の半径方向導体と、第１のエンドターン導体と、第２のエンドターン導体とを含み、
前記第１のエンドターン導体は、前記第１の半径方向導体の第１の群を相互接続し、前記軸方向磁束モータまたは発電機の第１の相のための第１の巻線を形成し、
前記第２のエンドターン導体は、前記第１の半径方向導体の第２の群を相互接続し、前記軸方向磁束モータまたは発電機の第２の相のための第２の巻線を形成し、
前記第１のサブアセンブリは、第１のエンドターン導体より多い第２のエンドターン導体を含む、ＰＣＳ。
（項目２７）
第２のサブアセンブリをさらに備え、第２のサブアセンブリは、前記第１の伝導層と異なる第２の伝導層を備え、前記第２の伝導層は、第２の半径方向導体と、第３のエンドターン導体と、第４のエンドターン導体とを含み、
前記第３のエンドターン導体は、前記第２の半径方向導体の第１の群を相互接続し、前記軸方向磁束モータまたは発電機の第１の相のための第３の巻線を形成し、
前記第４のエンドターン導体は、前記第２の半径方向導体の第２の群を相互接続し、前記軸方向磁束モータまたは発電機の第２の相のための第４の巻線を形成し、
前記第１のサブアセンブリは、第４のエンドターン導体より多い第３のエンドターン導体を含む、項目２６に記載のＰＣＳ。
（項目２８）
前記第３の巻線は、前記第１の巻線と直列に接続され、前記第４の巻線は、前記第２の巻線と直列に接続されている、項目２７に記載のＰＣＳ。
（項目２９）
前記第１のエンドターン導体の数足す前記第３のエンドターン導体の数は、前記第２のエンドターン導体の数足す前記第４のエンドターン導体の数に等しい、項目２７または項目２８に記載のＰＣＳ。
（項目３０）
前記第１のエンドターン導体は、第１の内側エンドターン導体と、第１の外側エンドターン導体とを備え、
前記第２のエンドターン導体は、第２の内側エンドターン導体と、第２の外側エンドターン導体とを備え、
前記第１の内側エンドターン導体の各々は、前記第１の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対の部分を電気的に相互接続し、
前記第１の外側エンドターン導体の各々は、前記第２の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対の部分を電気的に相互接続し、
前記第２の内側エンドターン導体の各々は、前記第１の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対の部分を電気的に相互接続し、
前記第２の外側エンドターン導体の各々は、前記第２の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対の部分を電気的に相互接続し、
前記第１のサブアセンブリは、第２の内側エンドターン導体と同じ数の第１の内側エンドターン導体を含み、
前記第１のサブアセンブリは、第１の外側エンドターン導体より多い第２の外側エンドターン導体を含む、項目２６－２９のいずれか１項に記載のＰＣＳ。

図１Ａは、米国特許第７，１０９，６２５号（「第’６２５号特許」）に説明されるもののような巻線レイアウトを有する平面ステータの「ターン層」を図示する。

図１Ｂは、第’６２５号特許に説明されるもののような巻線レイアウトを有する平面ステータの「リンク層」を図示する。

図１Ｃは、図１Ａに示されるターン層の上に図１Ｂに示されるリンク層を図示し、隠線が、除去されている。

図２は、３つの６層サブアセンブリのスタックを有するステータ構成の選択された部分の図を示す。

図３は、ブラインドまたはベリードビアによって接続される３つの並列の群内に編成されたＰＣＳの１２個の伝導層にわたる、単一の角度位置における半径方向トレースを示す。

図４は、図１Ａに示される内側エンドターンに類似した第’６２５号特許に説明されるタイプの内側エンドターンを示す。

図５Ａおよび５Ｂは、ＰＣＳの２つのそれぞれの伝導層上の内側エンドターンの代替配列を示す。

図６は、図１Ａに示される外側エンドターンに類似した第’６２５号特許に説明されるタイプの外側エンドターンを示す。

図７Ａおよび７Ｂは、ＰＣＳの２つのそれぞれの伝導層上の外側エンドターンの代替配列を示す。

図８は、第’６２５号特許によって教示される巻線レイアウトに従って、半径方向トレースを相互接続し、ステータの単一のコイルを形成する内側エンドターンおよび外側エンドターンを示す。

図９は、複数の層の平面図における単一の相のための内側および外側エンドターンの交互配列を示す。

図１０Ａは、４つの伝導層を含むサブアセンブリの（ｚ軸において）拡大された斜視図を示し、内側エンドターンおよび外側エンドターンは、明確化のために、選択される相に対応している。

図１０Ｂは、図１０Ａに示されるサブアセンブリ内の第１の相のための内側エンドターンおよび外側エンドターンの位置を図示する。

図１１Ａは、図１０Ａに示されるサブアセンブリ内の第２の相のための内側エンドターンおよび外側エンドターンの位置を図示する。

図１１Ｂは、図１０Ａに示されるサブアセンブリ内の第３の相のための内側エンドターンおよび外側エンドターンの位置を図示する。

図１２Ａは、各々が図１０Ａに示されるサブアセンブリに類似した３つのサブアセンブリのアセンブリの（ｚ軸において）拡大された斜視図を示す。

図１２Ｂは、図１２Ａに示される３つのサブアセンブリのスタック内の第１の相のための内側エンドターンおよび外側エンドターンの位置を図示する。

図１３Ａは、図１２Ａに示される３つのサブアセンブリのスタック内の第２の相のための内側エンドターンおよび外側エンドターンの位置を図示する。

図１３Ｂは、図１２Ａに示される３つのサブアセンブリのスタック内の第３の相のための内側エンドターンおよび外側エンドターンの位置を図示する。

図１４は、図９に示されるもののような蛇行巻線を採用するステータの例示的実施形態の（ｚ軸において）拡大された斜視図を示し、図５ＡおよびＢに示されるタイプの内側エンドターンと図７Ａおよび７Ｂに示されるタイプの外側エンドターンとが、２つの伝導層のみを含むアセンブリ内の３つの相のために必要とされる巻線接続の全てを確立するために採用される。

図１５Ａは、ステータの第１の相に対応する図１４に示されるアセンブリの一部のみの（ｚ軸において）拡大された斜視図を示す。

図１５Ｂは、第１の相のための巻線に寄与する図１５Ａに示される上側伝導層の一部を示す。

図１５Ｃは、第１の相のための巻線に寄与する図１５Ａに示される下側伝導層の一部を示す。

図１６Ａは、第２の相のための巻線が図１４に示されるアセンブリを通してどのようにそれらの道を作ることができるかを図示し、他の２つの相に対応するアセンブリの部分は、例証の目的のために除去されている。

図１６Ｂは、第３の相のための巻線が図１４に示されるアセンブリを通してどのようにそれらの道を作ることができるかを図示し、他の２つの相に対応するアセンブリの部分は、例証の目的のために除去されている。

図１７Ａおよび１７Ｂは、多層ＰＣＳアセンブリ／サブアセンブリを形成するためのプロセスの例を図示する。

図１８Ａは、本明細書に説明されるもののようなＰＣＳが軸方向磁束モータまたは発電機においてステータとして採用されるシステムを図示する。

図１８Ｂは、図１８Ａに示されるシステムの拡大図を図示する。

例えば、軸方向磁束モータまたは発電機においてステータとして使用され得る平面複合構造（ＰＣＳ）が、非伝導性の誘電材料の１つ以上の層（誘電層）上に伝導性トレースの複数の層（伝導層）を形成することによって構築されることができる。このタイプのステータの例が、米国特許第７，１０９，６２５号（「第’６２５号特許」）、米国特許第９，６７３，６８８号、米国特許第Ｎｏ．９，６７３，６８４号、および米国特許第９，８００，１０９号（そのそれぞれの内容全体は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。

図１Ａ－Ｃは、第’６２５号特許に説明されるもののような巻線レイアウトを有する平面ステータの２つの伝導層の平面図を示す。一緒に、示される層は、単一の相のために必要とされる内側および外側「エンドターン」を確立する。図１Ａは、各々が極対に関連付けられる、コイル内の半径方向トレース１０４を配列する内側端エンドターン１０２ａおよび外側エンドターン１０６を伴う単一の「ターン層」Ｌ１を示す。この１６極ステータ上に、８個のそのようなコイルが、存在する。示される例では、コイルは、各コイルの終点が同じ層上の後続のコイルの始点に経路決定され得ないように螺旋状に巻き込む。この経路決定の難しさが、図８に関連して下でより詳細に説明される。図１Ｂは、リンク１０８を含む「リンク層」Ｌ２を示し、リンク１０８は、ターン層Ｌ１との干渉なしに後続のコイルを接続する役割を果たす。層Ｌ１上の半径方向トレース１０４の各々は、例えば、ビア（図示せず）を使用して、層Ｌ２上の対応する（かつ並列な）半径方向トレース１０４に接続される。リンク層Ｌ２も、ターン層Ｌ１内の内側エンドターン１０２ａと重複する内側エンドターン１０２ｂを含む。図１Ｃは、ターン層Ｌ１の上にリンク層Ｌ２を示し、隠線は、除去されている。見られるように、この構成では、外側エンドターン１０６とリンク１０８とは、ステータの外半径上の同じ空間の一部を占有する。したがって、第’６２５号特許によって教示されるもののような巻線レイアウトを有する３相の完全なステータは、最低６つの伝導層（すなわち、３相×１相あたり２つの層）を要求する。そのような巻線レイアウトを採用する平衡ステータは、したがって、６の倍数個の伝導層を要求する。本明細書に使用されるように、「平衡ステータ」は、各相の（モータモードにおける）電気負荷特性または（発電機モードにおける）電源特性が、ある電気位相角まで等しいステータを指す。

図１Ａ－Ｃに関して、描写される設計、例えば、熱管理および喪失低減のための特定の構造および／または構成のある詳細（米国特許第９，６７３，６８４号および第９，８００，１０９号に開示されるもの等）が、第’６２５号特許に開示されていないことを理解されたい。図１Ａ－Ｃは、したがって、第’６２５号特許がそれらの要素のために開示する特定の構造または構成ではなく、第’６２５号特許によって教示されるような半径方向トレース、内側エンドターン、外側エンドターン、およびリンクの相対位置のみを図示する。

複数の３相の平衡ステータサブアセンブリ（各々が６つの伝導層を有する）が同じ平面複合構造（ＰＣＳ）上に積み重ねられ、並列に接続されているステータが、設計されている。そのような設計は、例えば、各相のための電流が、それぞれのサブアセンブリ内の並列の経路に沿って運ばれることができるので、ステータのそれぞれの相の電流容量および効率を増大させ得る。図２は、このように積み重ねられた３つの６層サブアセンブリを有するステータ構成の選択された部分の図面を示し、単一の半径方向トレース２０４が（ビア２１０を使用して）１８個の伝導層にわたって並列に接続されるので、単一の半径方向トレース２０４に焦点を当てている。最後の層Ｌ１８上に、２つの隣接する半径方向トレース２０４ａ、２０４ｂも、視覚ガイドとして示される。貫通ビア２１０によって接続されるアクティブ領域内の半径方向トレース２０４の並列配列が、（図１Ａ－Ｃにおけるような）内側および外側巻線、およびリンクを複数の伝導層にわたって配列する機会をもたらす。しかしながら、これらの１８個の半径方向トレースが並列であるので、それらは、単一の巻線構造にのみ寄与し得る。

図３は、図２に類似するが、本開示に関する構造を示す。特に、図３は、ＰＣＳの１２個の伝導層にわたる単一の角度位置における半径方向トレース３０４を示す。示されるように、各半径方向トレース３０４は、第１の半径方向距離Ｒ１から、第１の半径方向距離Ｒ１より大きい第２の半径方向距離Ｒ２まで延びている。この場合、半径方向トレース３０４は、ブラインドまたはベリードビア３１０によって接続される３つの並列の群３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃにおいて編成される。製造上の理由のために、これらの群の各々ために２の倍数個の伝導層を有することが、最も便利である。第’６２５号特許に従って構成されるステータとは異なり、半径方向トレース３０４のそれぞれの並列の群３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃは、直列に接続され、したがって、ステータの各コイルのためのより高い巻線数を可能にすることができる。並列に接続される半径方向トレースの３つの群を備えている図３に示される構造のための巻線数は、例えば、図２に示される構造のための巻線数より３倍高くあり得る。半径方向トレースの複数の並列に接続される群がそのような様式で直列に接続されるステータ実装の例が、図１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、および１３Ｂに関連して下で説明される。

図４は、各々が第１の半径方向距離Ｒ１から第１の半径方向距離Ｒ１より大きい第２の半径方向距離Ｒ２まで延びている複数の半径方向トレース４０４、および、第’６２５号特許に説明されるタイプの内側エンドターン４０２を示し、それらは、図１Ａに示される内側エンドターン１０２に類似している。これらの内側エンドターン４０２は、外側エンドターン６０６（図６に示される）と一緒に、単一の相の１つの極対あたり３つの巻線を確立するために必要とされるそれぞれの半径方向トレース４０４間の全ての接続を形成する。したがって、第’６２５号特許の教示によると、図４に示されるもののような内側エンドターン４０２と、図６に示されるもののような外側エンドターン６０６（下で説明される）とを含む１つの伝導層が、単一の相を接続するために必要とされる。この設計に従って構築される３相ボードのために、最低３つのそのような伝導層が、必要とされる。

図５Ａおよび５Ｂは、２つのそれぞれの伝導層Ｌ３、Ｌ４上の内側エンドターン５０２の代替配列を示す。本明細書に使用される層番号、例えば、「Ｌ３」が、説明されている種々の層の識別を可能にするためにのみ提供され、種々の層が位置付けられる順序を含意するものではないことが意図されることを理解されたい。図示される配列では、層Ｌ３上の半径方向トレース４０４が、例えば、図３に示されるビア３１０に類似するビア（図５Ａおよび５Ｂに図示せず）を使用して、層Ｌ４上の対応する（かつ並列な）半径方向トレース４０４と並列に接続されると、図５Ａおよび５Ｂに示される半径方向トレース４０４の全てのための内側エンドターン接続が、２つの伝導層上にのみ確立されることができる。下でより詳細に説明されるように、そのような配列は、複数の相のための内側エンドターン５０２が同じ伝導層上に提供されることを可能にし、同じ相のための内側エンドターン５０２が複数の伝導層間に分散されることも可能にする。これは、単一の相のみのための内部エンドターン４０２が所与の層上に提供され、所与の相のための内側エンドターン４０２が同じ伝導層上に全て含まれる図４の構成と対照的である。

加えて、下でより詳細に議論されるように、いくつかの実装では、層Ｌ３およびＬ４のいずれか一方または両方は、加えて、例えば、図６に図示される外側エンドターン６０６（下で説明される）と同様に配列され得る外側エンドターンを含み得る。このタイプの例示的例が、図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、および１３Ｂに関連して下で説明される。代替として、層Ｌ３およびＬ４上に提供される外側エンドターンは、図７Ａおよび７Ｂに関連して下で説明される外側エンドターン７０６と同一またはそれに類似し得る。後者のタイプの例示的例が、図１４、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１６Ａ、および１６Ｂに関連して下で説明される。層Ｌ３およびＬ４のいずれか一方または両方上の外側エンドターンの他の構成、または、全ての外側エンドターンが層Ｌ３およびＬ４以外の層上に含まれる構成さえも、可能であり、想定される。

内側エンドターン５０２の２つの相補的な組が、図５Ａおよび５Ｂに示され、内側エンドターン５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、５０２ｅ、および５０２ｆの第１の組が、図５Ａの層Ｌ３上に描写され、内側エンドターン５０２ｇ、５０２ｈ、５０２ｉ、５０２ｊ、５０２ｋ、５０２ｌの第２の組が、図５Ｂの層Ｌ４上に描写されている。これらの相補的な接続を比較し、複数の相のための内側エンドターン５０２が同じ伝導層上に提供され得ること、および、所与の相のための内側エンドターン５０２が複数の伝導層間に分散され得ることを理解することによって、３相ステータのために要求される内側エンドターン接続全てが、図示される２つの層Ｌ３およびＬ４内のみで達成され得ることが明白となる。例えば、第１の相は、図５Ａの層Ｌ３上の内側エンドターン５０２ａおよび５０２ｄと図５Ｂの層Ｌ４上の内側エンドターン５０２ｈおよび５０２ｋとによって支持されることができ、第２の相は、図５Ａの層Ｌ３上の内側エンドターン５０２ｂおよび５０２ｅと図５Ｂの層Ｌ４上の内側エンドターン５０２ｉおよび５０２ｌとによって支持されることができ、第３の相は、図５Ａの層Ｌ３上の内側エンドターン５０２ｃおよび５０２ｆと図５Ｂの層Ｌ４上の内側エンドターン５０２ｇおよび５０２ｊとによって支持されることができる。そのような実装では、各相のための内側エンドターン５０２が、層Ｌ３の３分の１および層Ｌ４の３分の１を消費するので、各相のための内側エンドターン５０２は、層Ｌ３およびＬ４上の場所の層価値の合計３分の２を消費する。そのうえ、示される例示的実装では、最低２つの伝導層が、３つの相全てのための完全な内側エンドターン接続を形成するために必要とされ、ステータが内側エンドターンに対して平衡を保たせられるために、伝導層数は、２の倍数であるべきである。

さらに、図５ＡおよびＢに示される例示的構成では、それぞれの極を確立するために利用可能な合計１２個のエンドターン群５０２ａ－５０２ｌが存在するので、そのような構成を採用する３相ステータの各相が、好ましくは、４つの極を有するべきであることに留意されたい。言い換えると、図５ＡおよびＢに示されるもののような密集して充填された内側エンドターン構成のために、以下の等式が、好ましくは、３相ステータのために満たされる（式中、「ｋ」は、整数である）。
４^＊ｋ＝３＊極

図６は、第’６２５号特許に説明されるタイプの外側エンドターン６０６を示し、それらは、図１Ａに示される外側エンドターン１０６に類似している。これらの外側エンドターン６０６は、内側エンドターン４０２（図４に示される）と一緒に、単一の相の１つの極対あたり３つの巻線を確立するために必要とされるそれぞれの半径方向トレース４０４間の接続全てを形成する。したがって、第’６２５号特許の教示によって、図６に示されるもののような外側エンドターン６０６と、図４に示されるもののような内側エンドターン４０２とを含む１つの層が、単一の相を接続するために必要とされる。この設計に従って構築される３相ボードのために、最低３つのそのような伝導層が、必要とされる。

図５Ａおよび５Ｂと同様に、図７Ａおよび７Ｂは、２つのそれぞれの伝導層Ｌ５、Ｌ６上の外側エンドターン７０６の代替配列を示す。図示される配列では、層Ｌ５上の半径方向トレース４０４が、例えば、図３に示されるビア３１０に類似するビア（図７Ａおよび７Ｂに図示せず）を使用して、層Ｌ６上の対応する（かつ並列な）半径方向トレース４０４と並列に接続されると、図７Ａおよび７Ｂに示される半径方向トレース４０４の全てのための外側エンドターン接続が、２つの層上にのみ確立されることができる。下でより詳細に説明されるように、そのような配列は、複数の相のための外側エンドターン７０６が同じ伝導層上に提供されることを可能にし、同じ相のための外側エンドターン７０６が複数の伝導層間に分散されることも可能にする。これは、単一の相のみのための外側エンドターン６０６が所与の伝導層上に提供され、所与の相のための外側エンドターン６０６が同じ伝導層上に全て含まれる図６の構成と対照的である。

加えて、下でより詳細に議論されるように、いくつかの実装では、層Ｌ５およびＬ６のいずれか一方または両方は、加えて、例えば、図４に図示される内側エンドターン４０２と同様に配列され得る内側エンドターンを含み得る。代替として、層Ｌ５およびＬ６上に提供される内側エンドターンは、図５Ａおよび５Ｂに関連して上で説明される内側エンドターン５０２と同一またはそれに類似し得る。後者のタイプの例示的例が、図１４、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１６Ａ、および１６Ｂに関連して下で説明される。層Ｌ５およびＬ６のいずれか一方または両方上の内側エンドターンの他の構成、または、全ての内側エンドターンが層Ｌ５およびＬ６以外の層上に含まれる構成さえも、可能であり、想定される。

実装がどのようなものであるとしても、ある機構が、何らかの方法でそれぞれの相に電流を得るために使用される必要があるであろうことを理解されたい。図７Ａおよび７Ｂに図示される例では、これは、それぞれの巻線回路に入力７０８ａ、７０８ｂ、および７０８ｃを確立するために、他の外側エンドターン群とは異なって外側エンドターン群７０６ｂ、７０６ｃ、および７０６ｈを構成することによって遂行される。他の実装では、電流は、加えて、または代替として、例えば、専用の接続層へのビア／はんだパッド／圧力接触もしくはピンを使用して、ワイヤを１つ以上の他の伝導層から外側エンドターン７０６の内側のパッドに直接接続すること、または別の類似する技法等のいくつかの他の様式で、相のうちの１つ以上のものに導入され得る。

さらに、いくつかの実装では、電流が、加えて、または代替として、ステータの内側領域からそれぞれの相に給送され得、図４および５に示されるもののような１つ以上の内側エンドターン群４０２、５０２が、他の内側エンドターン群とは異なって構成され、入力７０８ａ、７０８ｂ、および／または、７０８ｃに類似する入力を可能にするが、代わりにステータの内側領域内に位置していることを理解されたい。そのうえ、いくつかの実装では、ステータの中央領域を貫通するシャフトを有するのではなく、代わりに、ロータが、ステータの「外側」で運転され得、例えば、環状または管状ロータ構造が、ステータを包囲し、それ周りに回転し得る。例えば、ある実施形態では、電流がステータの内側領域からそれぞれの相に給送されるそのような実装が、道理にかない得る。

外側エンドターン７０６の２つの相補的な組が、図７Ａおよび７Ｂに示され、外側エンドターン７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃ、７０６ｄ、７０６ｅ、および７０６ｆの第１の組が、図７Ａの層Ｌ５上に描写され、外側エンドターン７０６ｇ、７０６ｈ、７０６ｉ、７０６ｊ、７０６ｋ、および７０６ｌの第２の組が、図７Ｂの層Ｌ６上に描写されている。これらの相補的な接続を比較し、複数の相のための外側エンドターン７０６が同じ伝導層上に提供され得ること、および所与の相のための外側エンドターン７０６が複数の伝導層間に分散され得ることを理解することによって、３相ステータのために要求される外側エンドターン接続全てが、図示される２つの層Ｌ５およびＬ６内のみで達成され得ることが明白となる。例えば、第１の相は、図７Ａの層Ｌ５上の外側エンドターン７０６ａおよび７０６ｄと図７Ｂの層Ｌ６上の外側エンドターン７０６ｈおよび７０６ｋとによって支持されることができ、第２の相は、図７Ａの層Ｌ５上の外側エンドターン７０６ｂおよび７０６ｅと図７Ｂの層Ｌ６上の外側エンドターン７０６ｉおよび７０６ｌとによって支持されることができ、第３の相は、図７Ａの層Ｌ５上の外側エンドターン７０６ｃおよび７０６ｆと図７Ｂの層Ｌ６上の外側エンドターン７０６ｇおよび７０６ｊとによって支持されることができる。そのような実装では、各相のための外側エンドターン７０６が、層Ｌ５の３分の１および層Ｌ６の３分の１を消費するので、各相のための外側エンドターン７０６は、層Ｌ５およびＬ６上の場所の層価値の合計３分の２を消費する。そのうえ、示される例示的実装では、最低２つの伝導層が、３つの相全てのための完全な外側エンドターン接続を形成するために必要とされ、ステータが外側エンドターンに対して平衡を保たせられるために、伝導層数は、２の倍数であるべきである。

図８は、第’６２５号特許によって教示される巻線レイアウトに従って、半径方向トレース８０４を相互接続し、ステータの単一のコイルを形成する内側エンドターン８０２および外側エンドターン８０６を示す。図示されるコイルは、点８０８において開始し、点８１０まで「内向きにらせんを描く」、または点８１０において開始し、点８０８まで「外向きにらせんを描く」のいずれか一方であるように見え得る。この構造では、４つの内側エンドターン８０２が存在するが、３つの外側エンドターン８０６しか存在しないことに留意されたい。「失われた」外側エンドターン８０６は、それが、らせんの内側（例えば、点８１０）から次のらせんの外側への接続（または逆もまた同様）を確立する必要があるので、他のターンと同じ層上に経路決定されることはできない。このタイプの接続は、ステータの周囲に進行するにつれて、ステータの中心点を一度のみ取り囲む。

図９は、複数の伝導層の平面図における単一の相のための内側および外側エンドターンの交互配列を示す。３つの巻線が、示される層内にもたらされている。いくつかの実装では、図５Ａおよび５Ｂに示されるそれらのような内側エンドターン５０２が、採用され得、それらの内側エンドターン５０２が、２つの（またはそれを上回る）伝導層にわたって分散され得る。いくつかの実装では、例えば、図９に図示される内側エンドターンは、１つの層からの内側エンドターン５０２の２つの群（例えば、図５Ａに示される層Ｌ３上の内側エンドターン５０２ｂおよび５０２ｅ）と、別の層からの内側エンドターン５０２の２つの群（例えば、図５Ｂに示される層Ｌ４上の内側エンドターン５０２ｉおよび５０２ｌ）とを含み得る。図５Ａおよび５Ｂに関連して上で議論されるように、２つ以上の伝導層からの内側エンドターン５０２の使用は、単一の相のための内側エンドターン接続の完全な組の形成を可能にすることができる。代替として、いくつかの実装では、図９に図示される内側エンドターンのいくつかのものまたは全ては、図４に示されるタイプ、すなわち、内側エンドターン４０２のようなものであり得、共通伝導層内に配置され得る。

いくつかの実装では、図９に図示される外側エンドターンのいくつかのものまたは全ては、図６に示されるタイプ、すなわち、外側エンドターン６０６のようなものであり得、共通伝導層内に配置され得る。代替として、図示される外側エンドターンのいくつかのものまたは全ては、図７に示されるタイプ、すなわち、外側エンドターン７０６のようなものであり得、２つの（またはそれを上回る）伝導層にわたって分散され得る。いくつかの実装では、例えば、図９に図示される外側エンドターンは、１つの伝導層からの外側エンドターン７０６の２つの群（例えば、図７Ａに示される層Ｌ５上の外側エンドターン７０６ａおよび７０６ｄ）と、別の伝導層からの外側エンドターン７０６の２つの群（例えば、図７Ｂに示される層Ｌ６上の外側エンドターン７０６ｈおよび７０６ｋ）とを含み得る。図７Ａおよび７Ｂに関連して上で議論されるように、２つ以上の伝導層からの外側エンドターン７０６の使用は、単一の相のための外側エンドターン接続の完全な組の形成を可能にすることができる。

実装がどのようなものであるとしても、図８と対照的に、エンドターン群の大部分のものに関して、外側エンドターン６０６、７０６の所与の群内のターンの数は、内側エンドターン４０２、５０２の隣接する群内のターンの数に等しく、逆も、同様であることを理解されたい。右上の端子９０２からの接続、半径方向トレース４０４、内側エンドターン４０２、５０２、および外側エンドターン６０６、７０６を辿るステップは、単一の伝導層内に経路決定されることが可能である蛇行パターンを形成する。図８に示される実装では、対照的に、未接続の巻線のみが、単一の伝導層内に経路決定され得る。図９に示されるように、端子９０２で開始し、端子９０４で終了する蛇行パターンは、ステータの中心点９０６を３回（または３ターン）取り囲む。

図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、および１３Ｂは、図９に示されるもののような蛇行巻線を採用するステータの例示的実施形態を図示し、図５ＡおよびＢに示されるタイプの内側エンドターン５０２および図６に示されるタイプの外側エンドターン６０６が、各々が４つの伝導層を含む１つ以上のサブアセンブリのための巻線接続を確立するために採用される。単一のそのようなサブアセンブリＳ１の特徴が、図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、および１１Ｂに図示され、３つのそのような各サブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３の積み重ねられた組の特徴が、図１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、および１３Ｂに図示される。これらの図に示される例では、図示される各サブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３のために、そのサブアセンブリの所与の伝導層上の半径方向コネクタ４０４の各々は、図３に図示される様式で、ビア３１０を使用して、その同じサブアセンブリの他の伝導層内の半径方向コネクタ４０４の対応する（かつ並列な）ものに接続される。示されるそれらのような多層ＰＣＳアセンブリ／サブアセンブリを形成するための例証的技法が、図１７Ａおよび１７Ｂに関連して下で説明される。

図１０Ａは、４つの伝導層を有するサブアセンブリＳ１の（ｚ軸において）拡大された斜視図を示し、内側エンドターン５０２ｂ、５０２ｅ、５０２ｉ、５０２ｌおよび外側エンドターン６０６は、明確化のために、選択される相に対応している。３相ステータの他の２つの相を確立するために、図１０Ａの構造の中に組み込まれ得る追加の内側エンドターン５０２および外側エンドターン６０６の位置が、下記の図１１Ａ－１１Ｂに図示される。図１０Ｂは、図１０Ａに類似するが、例証の目的のために、他の２つの相に対応するサブアセンブリＳ１のさらなる部分が、除去されている。図１０Ｂは、したがって、３相ステータの単一の相のための巻線が、４つの伝導層を有するサブアセンブリＳ１を通してそれらの道をどのように作ることができるかを図示する。

図１０Ｂと同様に、図１１Ａ－１１Ｂは、２つの残りの相の巻線が、図１０Ａに示されるサブアセンブリＳ１を通してどのようにそれらの道を作り得るかを図示し、例証の目的のために、他の２つの相に対応するサブアセンブリの部分が、除去されている。故に、図１０Ｂは、サブアセンブリＳ１内の第１の相のための内側エンドターン５０２ｂ、５０２ｅ、５０２ｉ、５０２ｌおよび外側エンドターン６０６の位置を図示し、図１１Ａは、サブアセンブリＳ１内の第２の相のための内側エンドターン５０２ａ、５０２ｄ、５０２ｈ、５０２ｋおよび外側エンドターン６０６の位置を図示し、図１１Ｂは、サブアセンブリＳ１内の第３の相のための内側エンドターン５０２ｃ、５０２ｆ、５０２ｇ、５０２ｊおよび外側エンドターン６０６の位置を図示する。

図１０Ａおよび１０Ｂに図示される第１の相のための内側エンドターン５０２ｂ、５０２ｅ、５０２ｉ、５０２ｌは、４つの伝導層に関して多重度２で出現し、内側エンドターン５０２ｂおよびに５０２ｅは、４つの図示される層のうちの２つのものの上に出現し、内側エンドターン５０２ｉおよび５０２ｌは、残りの２つの層上に出現する。同じことが、図１１Ａおよび１１Ｂに図示される他の２つの相のための内側エンドターン５０２にも当てはまる。すなわち、図１１Ａに図示される第２の相に対して、内側エンドターン５０２ａ、５０２ｄ、５０２ｈ、５０２ｋは、４つの層に関して多重度２で出現し、内側エンドターン５０２ａおよび５０２ｄは、４つの図示される層のうちの２つのものの上に出現し、内側エンドターン５０２ｈおよび５０２ｋは、残りの２つの相上に出現し、図１１Ｂに図示される第３の相に対して、内側エンドターン５０２ｃ、５０２ｆ、５０２ｇ、５０２ｊは、４つの層に関して多重度２で出現し、内側エンドターン５０２ｃおよび５０２ｆは、４つの図示される層のうちの２つのものの上に出現し、内側エンドターン５０２ｇおよび５０２ｊは、残りの２つの層上に出現する。故に、図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、および１１Ｂに示されるサブアセンブリＳ１の３相全てに対して、内側エンドターン５０２は、４つの伝導層に関して多重度２で出現し、サブアセンブリＳ１が２の倍数個の伝導層を有するので、平衡が保たれている（各相に対して等しい）。

図１０Ａおよび１０Ｂに示される特定の相、すなわち、第１の相に対して、外側エンドターン６０６も、図示される４つの層に関して多重度２で出現する。その相に対して、外側エンドターン６０６は、４つの伝導層のうちの２つのものを占有する。他の２つの相のための外側エンドターン６０６（図１１Ａおよび１１Ｂに示される）は、他の２つの伝導層上にあるが、重複性は伴わない。すなわち、第２の相のための外側エンドターン６０６（図１１Ａに示される）は、第３の相のための外側エンドターン６０６（図１１Ｂに示される）がそうであるように、単一の伝導層上にのみ出現する。したがって、図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、および１１Ｂに示されるサブアセンブリＳ１は、３相ステータの要求される接続全てを有するが、相に関する外側エンドターン６０６の等しくない重複性により、平衡が保たれていない。

図１２Ａは、各々が図１０Ａに示されるサブアセンブリに類似した３つのサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３のアセンブリの（ｚ軸において）拡大された斜視図を示す。いくつかの実施形態では、２つ以上のそのようなそれぞれのサブアセンブリが、一緒に積層され、単一のＰＣＳを形成し得る。図１０Ａにおけるように、図１２Ａは、明確化のために、３つの相のうちの１つのもののみに関連付けられる内側エンドターン５０２および外側エンドターン６０６を示す。３相ステータの他の２つの相を確立するために、図１２Ａの構造の中に組み込まれ得る追加の内側エンドターン５０２および外側エンドターン６０６の位置が、下記の図１３Ａ－１３Ｂに図示される。

図１２Ｂは、図１２Ａに類似するが、例証の目的のために、他の２つの相に対応するサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３のさらなる部分が、除去されている。図１２Ｂは、したがって、３相ステータの単一の相のための巻線が、各サブアセンブリが４つの伝導層を有する３つのサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３の積み重ねられた組を通してどのようにそれらの道を作ることができるかを図示する。サブアセンブリＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、貫通ビア１２０２ａ、１２０２ｂ、１２０２ｃ、１２０４ａ、１２０４ｂ、１２０４ｃ、１２０６ａ、１２０６ｂ、および１２０６ｃによって、並列または直列のいずれかで電気的に接続され得る。示される例では、３つのサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３の巻線は、直列に接続され、それによって、アセンブリ全体の各相のための巻線数は、個々のサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３のうちのいずれか１つの巻線数より３倍大きい。

電流が図１２Ｂに図示される相のためのサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３の巻線を通して、またはそれらの間に流動し得る様式が、ここで、説明されるであろう。個別に説明されていないが、貫通ビア１２０２、１２０４、および１２０６の異なる群を使用するが、類似する経路が、他の２つの相（下で説明される図１３Ａおよび１３Ｂに示される）の巻線のために辿られ得ることを理解されたい。図１２Ｂに図示される相に対して、電流は、貫通ビア１２０２ｂからサブアセンブリＳ１の巻線の中に流動し得る。電流は、次いで、伝導性トレース１２０８を介してサブアセンブリＳ１の巻線から退出し得る。伝導性トレース１２０８からの電流は、貫通ビア１２０４ｂを通して伝導性トレース１２１０に流動し得、そこで、それは、サブアセンブリＳ２の巻線に進入し得る。電流は、次いで、伝導性トレース１２１２ａおよび１２１２ｂを介してサブアセンブリＳ２の巻線から退出し得る。伝導性トレース１２１２ａ、１２１２ｂからの電流は、次いで、貫通ビア１２０６ｂを通して伝導性トレース１２１４ａおよび１２１４ｂに流動し得、そこで、それは、サブアセンブリＳ３の巻線に進入し得る。電流は、次いで、サブアセンブリＳ３の巻線を退出し、他の２つの相（図１３Ａおよび１３Ｂに示される）からの電流と共に、中性導体に流動し得る。

図１２Ｂと同様に、図１３Ａ－１３Ｂは、２つの残りの相の巻線が、図１２Ａに示される３つのサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３を通してどのようにそれらの道を作ることができるかを図示し、他の２つの相に対応するサブアセンブリの部分は、例証の目的のために除去されている。故に、図１２Ｂは、３つのサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３のスタック内の第１の相のための内側エンドターン５０２ｂ、５０２ｅ、５０２ｉ、および５０２ｌ、および外側エンドターン６０６の位置を図示し、図１３Ａは、３つのサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３のスタック内の第２の相のための内側エンドターン５０２ａ、５０２ｄ、５０２ｈ、および５０２ｋ、および外側エンドターン６０６の位置を図示し、図１３Ｂは、３つのサブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３のスタック内の第３の相のための内側エンドターン５０２ｃ、５０２ｆ、５０２ｇ、および５０２ｊ、および外側エンドターン６０６の位置を図示する。

各サブアセンブリＳ１、Ｓ２、およびＳ３は、図１０Ａのように、４つの伝導層を備えているが、各アセンブリ内に多重度２の外側エンドターン６０６を伴う相が、異なる。したがって、図１２Ａおよび１２Ｂに図示される相に対して、上部サブアセンブリＳ１は、外側エンドターン６０６の２つの並列の層を有しているが、他の２つのサブアセンブリＳ２およびＳ３は、そうではなく、図１３Ａに図示される相に対して、底部サブアセンブリＳ３は、外側エンドターン６０６の２つの並列な層を有しているが、他の２つのサブアセンブリＳ１およびＳ２は、そうではなく、図１３Ｂに図示される相に対して、中央サブアセンブリＳ２は、外側エンドターン６０６の２つの並列な層を有しているが、他の２つのサブアセンブリＳ１およびＳ３は、そうではない。故に、図１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、および１３Ｂの組み合わせによって示される積み重ねられたアセンブリは、３つの相の各々が、内側エンドターン５０２の同じ数の並列および直列に接続された層を有することに加えて、外側巻線６０６の同じ数の並列および直列に接続された層を有し、したがって、アセンブリ全体が平衡を保たせられるように配列される。

図１４、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１６Ａ、および１６Ｂは、図９に示されるもののような蛇行巻線を採用し、図５ＡおよびＢに示されるタイプの内側エンドターン５０２、および図７Ａおよび７Ｂに示されるタイプの外側エンドターン７０６が、２つの伝導層のみを含むアセンブリ内の３つの相のために必要とされる巻線接続の全てを確立するために採用されるステータの例示的実施形態を図示する。これらの図に示される例では、上側伝導層上の半径方向コネクタ４０４の各々は、図３に示されるビア３１０に類似するビア１４１０を使用して、下側伝導層内の対応する（かつ並列な）半径方向コネクタ４０４に接続される。

図１５Ａは、ステータの第１の相に対応する図１４に示されるアセンブリの一部のみの（ｚ軸において）拡大された斜視図を示す。示されるように、第１の相は、図５Ａおよび５Ｂに示される内側エンドターン５０２ｂ、５０２ｅ、５０２ｉ、５０２ｌ、および図７Ａおよび７Ｂに示される外側エンドターン７０６ａ、７０６ｄ、７０６ｈ、および７０６ｋを採用し得る。図１５Ａは、したがって、３相ステータの単一の相のための巻線が図１４に示されるアセンブリを通してどのようにそれらの道を作ることができるかを図示する。図１５Ｂおよび１５Ｃは、それぞれ、第１の相のための巻線に寄与する図１５Ａに示される上側および下側伝導層の一部を示す。

図１５Ａと同様に、図１６Ａおよび１６Ｂは、２つの残りの相のための巻線が図１４に示されるアセンブリを通してどのようにそれらの道を作ることができるかを図示し、他の２つの相に対応するアセンブリの部分は、例証の目的のために除去されている。図１６Ａに示されるように、第２の相は、図５Ａおよび５Ｂに示される内側エンドターン５０２ａ、５０２ｄ、５０２ｈ、５０２ｋ、および図７Ａおよび７Ｂに示される外側エンドターン７０６ｃ、７０６ｆ、７０６ｇ、および７０６ｊを採用し得る。図１６Ｂに示されるように、第３の相は、図５Ａおよび５Ｂに示される内側エンドターン５０２ｃ、５０２ｆ、５０２ｇ、５０２ｊ、および図７Ａおよび７Ｂに示される外側エンドターン７０６ｂ、７０６ｅ、７０６ｉ、および７０６ｌを採用し得る。

図１４、１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、および１６Ｂに示される２つの伝導層の実装は、完全な３相ステータのために要求される層の数を低減させることの実践的な限界を表す。しかしながら、そのような構成のために、ある機構が、駆動回路（図示せず）から各相のための蛇行巻線の内側の場所までの電気接続を確立するために必要とされるであろうことを理解されたい。例えば、図１５Ａを参照して、電気接続が、駆動回路が第１の相のための完全な回路を確立することを可能にするように、ビア１４１０ｂ（または別の導体）までのそのような駆動回路から作製される必要があるであろう。第１の相のための蛇行巻線の他端との電気接続が、図１５Ａに示される貫通ビア１４０２ｂを用いて確立されることができる。同様に、図１６Ａおよび１６Ｂを参照して、電気接続が、駆動回路が第２およびに第３の相のための完全な回路を確立することを可能にするように、それぞれ、ビア１４１０ｃおよび１４１０ａ（または他の導体）までの駆動回路から作製される必要があるであろう。第２および第３の相のための蛇行巻線の他端との電気接続は、それぞれ図１６Ａおよび１６Ｂに示される貫通ビア１４０２ｃおよび１４０２ａを用いて確立されることができる。

そのような電気接続は、専用の接続層へのビア／はんだパッド／圧力接触またはピンを通して、ワイヤを外側エンドターンの内側のパッドに直接接続すること、または、別の類似する技法を含むいくつかの機構のうちのいずれかを使用して確立され得る。電気接続をもたらすために、追加の層が必要とされないと仮定して、図１４、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１６Ａ、および１６Ｂに図示されるもののような２つの伝導層アプローチの最大の利点は、１つの層あたりの巻線の数が、第’６２５号特許に説明されるもののような構成より３倍または図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、および１３Ｂに関連して上で説明される構成より２倍増加され得ることである。追加の層が、例えば、外側エンドターン半径の外側に中立の接続および端子を伴う完全なステータを構築するために必要とされる場合、この利点は、減少する。加えて、高密度の外側エンドターンが、アクティブ領域に直接接続される熱特徴を使用するための能力に強い影響を及ぼし得る。

図面に示されていないが、図１４、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１６Ａ、および１６Ｂに示されるものに類似した２つ以上のアセンブリを積み重ねること、および、それらのアセンブリの巻線を並列もしくは直列のいずれかで一緒に接続することも、可能であることを理解されたい。いくつかの実装では、例えば、図１５Ａに示されるビア１４１０ａは、例えば、前述の段落内に説明される接続技法のうちの１つを使用して、２つの伝導層を有する別の類似するアセンブリの蛇行巻線の「入力」に接続され、したがって、第１の相のための追加の巻線への直列接続を確立し得る。いくつかの実施形態では、第２のアセンブリ内のそのような蛇行巻線は、例えば、第１のアセンブリに類似した反時計回りの蛇行経路を進行し得るが、代わりに、最も外側の外側エンドターン７０６に向かって「外に」巻き得る。追加の電気接続が、同様に、第２のアセンブリの最も外側のエンドターンから、２つの伝導層のみを有するさらに別のアセンブリ上のさらに別の蛇行巻線の入力まで確立され得、その追加の蛇行巻線は、例えば、第２のアセンブリに類似する、例えば、反時計周りの蛇行経路を進行し得るが、再び、図１５Ａの構成と同様に、「内に」巻き得る。それぞれの直列に接続される層上で「内に」巻き、次いで、「外に」巻くそのような技法は、任意の回数繰り返され、それぞれの相の巻線数を増加させるように継続し得る。いくつかの実施形態では、２つ以上のそのようなそれぞれのアセンブリが、一緒に積層され、単一の平面複合構造（ＰＣＳ）を形成し得る。

図１７Ａおよび１７Ｂは、多層ＰＣＳアセンブリ／サブアセンブリ１７００を形成するためのプロセスの例を図示する。示される例では、ＰＣＳアセンブリ／サブアセンブリ１７００は、４つの伝導層ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、およびＣＬ４と、３つの非伝導性誘電層ＤＬ１、ＤＬ２、およびＤＬ３とを含む。しかしながら、説明される技法が、加えて、または代替として、異なる数の層を伴うＰＣＳサブアセンブリおよび／またはサブアセンブリを形成するために使用され得ることを理解されたい。

いくつかの実施形態では、２つ以上の誘電層ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３が、複数の伝導層ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４と交互配置され、一緒に積層され得る。各伝導層ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４上の伝導性トレースのパターンは、１つ以上の回路要素（例えば、ステータ巻線の部分）のための導体を形成するように配列され得、銅等の導電性材料で形成され得る。各伝導層ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４は、少なくとも１つの誘電層ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３によって機械的に支持され得る。誘電層は、ガラス繊維等の非伝導性材料で形成され得る。各誘電層ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３は、したがって、伝導層ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４のそれぞれの対を電気的に絶縁し得る。

各伝導層ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４の導体パターンは、限定ではないが、エッチング、打刻、噴霧、切断、または機械加工を含む種々の方法によって生産され得る。いくつかの実装では、例えば、導体パターンは、複数の両面回路基板の両側内に化学的にエッチングされ得、そのような回路基板の各々は、銅の２枚のシート（例えば、図１７ＡのＣＬ１およびＣＬ２、または、ＣＬ３およびＣＬ４）の間に挟まれたガラス繊維の１枚のシート（例えば、図１７Ａの誘電層ＤＬ１もしくはＤＬ３）を含む。このように形成される複数の両面回路基板は、次いで、各対の間に挟まれている誘電（例えば、ガラス繊維）シート（例えば、図１７Ａの誘電層ＤＬ２）と一緒に積み重ねられ得る。積み重ねられた両面回路基板およびガラス繊維シートは、次いで、熱および圧力を使用して一緒に積層され、図１７Ｂに示されるもののような複数のプレート配列を形成し得る。記載されるように、結果として生じるＰＣＳは、例えば、軸方向磁束モータまたは発電機のためのステータとして使用され得る。

いくつかの実施形態では、上で説明されるタイプのＰＣＳは、最も一般的に生産される回路基板において使用される銅シートより厚い銅シートを採用し得る。いくつかの実装では、例えば、銅シートは、０．００４インチ～０．００７インチの範囲に及ぶ厚さを有し得る。孔１７０２が、ＰＣＳ １７００の複数の回路基板のうちの１つ以上のもの（もしくは全て）を通して精密な場所内に穿孔され得、孔の内壁が、銅等の伝導性材料で鍍着され得る。ビア（例えば、図３に示されるブラインドまたはベリードビア３１０もしくは図１２Ａに示される貫通ビア１２０２ａ、１２０２ｂ、１２０２ｃ、１２０４ａ、１２０４ｂ、１２０４ｃ、１２０６ａ、１２０６ｂ、および１２０６ｃ）としても公知である鍍着された孔は、ＰＣＳの異なる伝導層上に伝導性トレースを電気的に相互接続する層間導体としての機能を果たし得る。しかしながら、限定ではないが、伝導性材料で充填される孔、金属ピン、圧着点、スポット溶接、またはワイヤを含む層間導体の他のタイプも、加えて、もしくは代替として、採用され得ることを理解されたい。ＰＣＳの異なる層上の種々の導体は、そのようなビアまたは他の層間導体によって直列、および／または、並列に一緒に接続され得る。

図１７Ｂに示されるように、ＰＣＳ １７００は、加えて、下で説明されるように、軸方向磁束モータまたは発電機のロータのシャフトを収容するための中心孔１７０４を含み得る。

本明細書に説明されるアセンブリおよび／またはサブアセンブリは、第’６２５号特許に説明される軸方向磁束モータ／発電機、および、米国特許第９，６７３，６８８号、米国特許第９，６７３，６８４号、および／または米国特許第９，８００，１０９号（その全ての内容全体は、上記を参照することによって組み込まれる）に説明されるモータおよび発電機を含む任意の公知のもしくは将来開発されるモータまたは発電機において採用されることができる。

図１８Ａは、ロータ構成要素１８０４ａおよび１８０４ｂと、シャフト１８０８と、ねじ１８０２と、ワイヤ１８１４と、コントローラ１８１２とを伴うアセンブリ内に平面複合ステータ１８１０を採用するシステム１８００の例を示す。これらの構成要素およびそれらの組立のための手段を示す拡大図が、図１８Ｂに示される。ロータアセンブリの恒久的に磁化される部分１８０６ａ、１８０６ｂ内の磁極のパターンも、図１８Ｂの拡大図において明白である。図１８Ａは、電気接続１８１４がＰＣＳ １８１０の外半径でとられ、ステータが外周においてフレームまたはケーシングに搭載されるある実施形態の例である。別の有用である構成、すなわち、「アウトランナ」構成は、内半径においてステータを搭載すること、その内半径において電気接続１８１４を作製すること、および、ロータを半分に分離する環状リングにシャフト１８０８を置換することを伴う。１つの磁石のみ、すなわち、１８０６ａまたは１８０６ｂのいずれかでシステムを構成すること、または、連続する磁石アセンブリ間に複数のステータを挿入することも、可能である。ワイヤ１８１４は、ステータ上に搭載されるホール効果または類似するセンサの読み取り値に基づくロータの位置に関する情報も伝達し得る。図示されていないが、目的において同様に、シャフト１８０８に取り付けられるエンコーダが、コントローラ１８１２に位置情報を提供し得る。

図１８Ａおよび１８Ｂのシステム１８００は、シャフト１８１２に接続されるコントローラ１８１２および構成要素の動作に応じて、モータまたは発電機のいずれか一方として機能することができる。モータシステムとして、コントローラ１８１２は、ステータ１８１０内の電流が、シャフト１８０８に接続された磁石１８０６ａ、１８０６ｂから生じる間隙における磁束に起因してシャフト周りのトルクを生成するように、スイッチを動作させる。コントローラ１８１２の設計に応じて、間隙および／またはロータの位置における磁束が、測定もしくは推定され、シャフト１８０８におけるトルク出力を達成するようにスイッチを動作させ得る。発電機システムとして、シャフト１８０８に接続される機械回転電力源が、ステータの端子１８１２における電圧波形を生成する。これらの電圧は、負荷に直接印加されるか、または、それらがコントローラ１８１２内で３相（もしくは多相）整流器を用いて整流されるかのいずれかであることができる。整流器の実装１８１２は、発電機モードのダイオートを使用する「自己整流」であり得るか、または、整流器の実装１８１２は、モータコントローラの制御されたスイッチを使用して構成されるが、シャフトトルクは、機械源によって提供されるトルクと対抗し、機械エネルギーが電気エネルギーに転換されるように動作させられ得る。したがって、１８Ａ内の同じ構成が、コントローラ１８１２が動作させられる方法に応じて、発電機およびモータの両方として機能し得る。加えて、コントローラ１８１２は、フィルタ構成要素を含み得、フィルタ構成要素は、スイッチング効果を軽減させ、ワイヤ１８１４からのＥＭＩ／ＲＦＩを低減させ、損失を低減させ、コントローラに供給されるまたはそれから送達される電力における追加の柔軟性を提供する。

本発明の少なくとも一実施形態のいくつかの側面を上記のように説明しているので、種々の改変、修正、および改良が、当業者に容易に想起されるであろうことを理解されたい。そのような改変、修正、および改良は、本開示の一部であることが意図され、本発明の精神ならびに範囲内であることが意図される。故に、前述の説明および図面は、例にすぎない。

本発明の種々の側面は、単独で、または組み合わせ、もしくは前述に説明される実施形態内で具体的に議論されていない種々の配列で使用され得、したがって、本願では、前述の説明に記載または図面内に図示される構成要素の詳細および配列に限定されない。例えば、一実施形態において説明される側面は、他の実施形態において説明される側面と任意の様式で組み合わせられ得る。

本発明は、その例が提供されている方法としても具現化され得る。方法の一部として実施される行為は、任意の好適な方法で順序付けられ得る。故に、例証的実施形態では順次行為として示されたとしても、ある行為を同時に実施することを含み得る例証されるものと異なる順序で行為が実施される実施形態が構築され得る。

請求項要素を修飾するための請求項内での「第１の」、「第２の」、「第３の」等の序数用語の使用は、それ自体が一請求項要素の、別のものに関するかなる優先順位、優先権、または順序、もしくは方法の作用が実施される時間的順序も暗示せず、単に、ある名称を有する１つの請求される要素を（序数用語の使用がなければ）同じ名称を有する別の要素から区別し、請求項要素を区別するための標識として使用される。

本明細書に使用される語法および専門用語も、説明の目的のために使用され、限定するものとして見なされるべきではない。「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（～を含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（～を備えている）」、または「ｈａｖｉｎｇ（～を有する）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（～を含む）」、「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ（～を伴う）」、およびそれらの変形例の使用は、本明細書では、その後に列挙される物品、それらの均等物、ならびに追加の物品を包含することを意味する。

Claims (24)

1. 軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）であって、前記ＰＣＳは、
   誘電層と、
   前記誘電層の第１の側上に配置された第１の伝導層であって、前記第１の伝導層は、第１の伝導性トレースを備え、前記第１の伝導性トレースは、
   第１の半径方向導体であって、前記第１の半径方向導体の各々は、少なくとも第１の半径方向距離と前記第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第１の半径方向導体と、
   第１の伝導性エンドターンであって、前記第１の伝導性エンドターンの各々は、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続し、前記第１の伝導性エンドターンは、第１の内側エンドターンと、第２の内側エンドターンとを含み、前記第１の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第１の対の部分を電気的に相互接続し、前記第２の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第２の対の部分を電気的に相互接続している、第１の伝導性エンドターンと
   を含み、前記第１の伝導性トレースは、
   通電されると、前記モータまたは発電機の第１の相のための磁束を生成する第１の巻線の第１の部分であって、前記第１の巻線の前記第１の部分は、前記第１の内側エンドターンを含む、第１の巻線の第１の部分と、
   通電されると、前記モータまたは発電機の第２の相のための磁束を生成する第２の巻線の第１の部分であって、前記第２の巻線の前記第１の部分は、前記第２の内側エンドターンを含む、第２の巻線の第１の部分と
   を形成する、第１の伝導層と、
   前記誘電層の第２の側上に配置された第２の伝導層であって、前記第２の伝導層は、第２の半径方向導体を含む第２の伝導性トレースを備え、前記第２の半径方向導体の各々は、少なくとも前記第１の半径方向距離と前記第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第２の伝導層と、
   前記誘電層を通したビアであって、前記第１の半径方向導体の各々は、少なくとも１つのそれぞれのビアを通して、前記第２の半径方向導体の対応するものに電気的に接続されている、ビアと
   を備える、ＰＣＳ。
2. 前記第１の巻線は、前記第１の巻線の前記第１の部分と直列に電気的に接続された第２の部分を備え、
   前記第１の伝導性エンドターンは、第１の外側エンドターンをさらに備え、
   前記第１の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離における前記第１の半径方向導体の前記第１の対のうちの１つの部分と、前記第２の半径方向距離における前記第１の半径方向導体のうちの別の１つの部分とを電気的に相互接続し、
   前記第１の巻線の前記第２の部分は、前記第１の外側エンドターンを備えている、請求項１に記載のＰＣＳ。
3. 前記第１の内側エンドターンおよび前記第１の外側エンドターンは、前記第１の巻線の前記第１の部分と前記第２の部分とが蛇行パターンを形成するように配列されている、請求項２に記載のＰＣＳ。
4. 前記第２の伝導性トレースは、前記第１の巻線の第３の部分を形成し、前記第１の巻線の前記第３の部分は、前記第１の巻線の前記第２の部分と直列に接続されている、請求項２または請求項３に記載のＰＣＳ。
5. 前記第２の伝導性トレースは、第２の伝導性エンドターンをさらに備え、前記第２の伝導性エンドターンの各々は、前記第２の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続している、請求項４に記載のＰＣＳ。
6. 前記第２の伝導性エンドターンは、第３の内側エンドターンを備え、
   前記第３の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第１の対の部分を電気的に相互接続し、
   前記第１の巻線の前記第３の部分は、前記第３の内側エンドターンを備えている、請求項５に記載のＰＣＳ。
7. 前記第１の巻線は、前記第１の巻線の前記第３の部分と直列に電気的に接続された第４の部分を備え、
   前記第１の伝導性エンドターンは、第２の外側エンドターンをさらに備え、
   前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第２の対の部分を電気的に相互接続し、
   前記第１の巻線の前記第４の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、請求項５または請求項６に記載のＰＣＳ。
8. 前記第２の伝導性トレースは、前記第１の巻線の第２の部分を形成し、前記第１の巻線の前記第２の部分は、前記第１の巻線の前記第１の部分と直列に接続されている、請求項１に記載のＰＣＳ。
9. 前記第２の伝導性トレースは、第２の伝導性エンドターンをさらに備え、前記第２の伝導性エンドターンの各々は、前記第２の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続している、請求項８に記載のＰＣＳ。
10. 前記第２の伝導性エンドターンは、第３の内側エンドターンを備え、
    前記第３の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第１の対の部分を電気的に相互接続し、
    前記第１の巻線の前記第２の部分は、前記第３の内側エンドターンを備えている、請求項９に記載のＰＣＳ。
11. 前記第１の巻線は、前記第１の巻線の前記第２の部分と直列に電気的に接続された第３の部分を備え、
    前記第１の伝導性エンドターンは、第１の外側エンドターンをさらに備え、
    前記第１の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第２の対の部分を電気的に相互接続し、
    前記第１の巻線の前記第３の部分は、前記第１の外側エンドターンを備えている、請求項１０に記載のＰＣＳ。
12. 前記第１の伝導性エンドターンは、第１の外側エンドターンと第２の外側エンドターンとを備え、
    前記第１の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第３の対の部分に電気的に相互接続し、
    前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第１の半径方向導体の第４の対の部分に電気的に相互接続し、
    前記第１の巻線の前記第１の部分は、前記第１の外側エンドターンを備え、
    前記第２の巻線の前記第１の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、請求項１に記載のＰＣＳ。
13. 前記第１の巻線は、前記第１の巻線の前記第３の部分と直列に電気的に接続された第４の部分を備え、
    前記第２の伝導性エンドターンは、第２の外側エンドターンをさらに備え、
    前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離における前記第２の半径方向導体の第１の対のうちの１つの部分と、前記第２の半径方向距離における前記第２の半径方向導体の第１の対のうちの別の１つの部分とを電気的に相互接続し、
    前記第１の巻線の前記第４の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、請求項６に記載のＰＣＳ。
14. 前記第１の伝導性トレースは、前記第１の巻線の前記第１の部分が蛇行パターンを形成するように配列されている、請求項１～１３のいずれかに記載のＰＣＳ。
15. 前記第１の巻線は、第１の蛇行巻線を備え、
    前記第２の巻線は、第２の蛇行巻線を備えている、請求項１～１４のいずれかに記載のＰＣＳ。
16. 前記第１の半径方向導体は、少なくとも第１の半径方向導体、第２の半径方向導体、第３の半径方向導体、第４の半径方向導体、第５の半径方向導体、および第６の半径方向導体を備え、前記第２の半径方向導体は、前記第１の半径方向導体と前記第３の半径方向導体との間で角度付けて位置付けられ、前記第３の半径方向導体は、前記第２の半径方向導体と前記第４の半径方向導体との間で角度付けて位置付けられ、
    前記第２の半径方向導体は、少なくとも第７の半径方向導体、第８の半径方向導体、第９の半径方向導体、および第１０の半径方向導体を備え、
    前記ビアは、前記第１の半径方向導体および前記第７の半径方向導体を相互接続する第１のビアと、前記第２の半径方向導体および前記第８の半径方向導体を相互接続する第２のビアと、前記第３の半径方向導体および前記第９の半径方向導体を相互接続する第３のビアと、前記第４の半径方向導体および前記第１０の半径方向導体を相互接続する第４のビアとを備え、
    前記第２の伝導性トレースは、第２の伝導性エンドターンをさらに備え、前記第２の伝導性エンドターンの各々は、前記第２の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続し、前記第２の伝導性エンドターンは、前記第１の半径方向距離において前記第７の半径方向導体および前記第９の半径方向導体の部分を相互接続している第３の内側エンドターンを含み、
    前記第２の伝導性トレースは、前記第１の巻線の第２の部分を形成し、前記第１の巻線の前記第２の部分は、前記第３の内側エンドターンを含み、
    前記第１の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第５の半径方向導体および前記第６の半径方向導体の部分を相互接続し、
    前記第２の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体および前記第４の半径方向導体の部分を相互接続している、請求項１～１５のいずれかに記載のＰＣＳ。
17. 軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）であって、前記ＰＣＳは、
    誘電層と、
    前記誘電層の第１の側上に位置している第１の伝導層であって、前記第１の伝導層は、第１の伝導性トレースを備え、前記第１の伝導性トレースは、
    第１の半径方向導体であって、前記第１の半径方向導体の各々は、少なくとも第１の半径方向距離と前記第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第１の半径方向導体と、
    第１の伝導性エンドターンであって、前記第１の伝導性エンドターンの各々は、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続し、前記第１の伝導性エンドターンは、前記第１の半径方向距離において前記第１の半径方向導体の第１の対の部分を相互接続している第１の内側エンドターンを備える、第１の伝導性エンドターンと、
    を含む、第１の伝導層と、
    前記誘電層の第２の側上に位置している第２の伝導層であって、前記第２の伝導層は、第２の伝導性トレースを備え、前記第２の伝導性トレースは、
    第２の半径方向導体であって、前記第２の半径方向導体の各々は、少なくとも前記第１の半径方向距離と前記第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第２の半径方向導体と、
    第２の伝導性エンドターンであって、前記第２の伝導性エンドターンの各々は、前記第２の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続し、前記第２の伝導性エンドターンは、前記第１の半径方向距離において前記第２の半径方向導体の第１の対の部分を相互接続している第２の内側エンドターンを備える、第２の伝導性エンドターンと
    を含む、第２の伝導層と、
    前記誘電層を通したビアであって、前記第１の半径方向導体の各々は、少なくとも１つのそれぞれのビアを通して、前記第２の半径方向導体のうちの対応するものに電気的に相互接続されている、ビアと
    を備え、
    前記第１の伝導層は、前記第１の半径方向距離において前記第２の半径方向導体の前記第１の対の部分を相互接続する伝導性要素を含んでおらず、
    前記第２の伝導層は、前記第１の半径方向距離において前記第１の半径方向導体の前記第１の対の部分を相互接続する伝導性要素を含んでおらず、
    前記第１の伝導性トレースは、通電されると前記モータまたは発電機の第１の相のための磁束を生成する巻線の第１の部分を形成し、前記巻線の前記第１の部分は、前記第１の内側エンドターンを備え、
    前記第２の伝導性トレースは、通電されると前記モータまたは発電機の前記第１の相のための磁束を生成する前記巻線の第２の部分を形成し、前記巻線の前記第２の部分は、前記第２の内側エンドターンを含み、
    前記巻線の前記第１の部分は、前記巻線の前記第２の部分と直列に接続され、
    前記巻線の前記第１の部分および前記第２の部分は、電流の同じ量が前記巻線の前記第１の部分および前記第２の部分の各々を通して流動するように構成され、配列されている、ＰＣＳ。
18. 前記巻線は、前記巻線の前記第１の部分と前記巻線の前記第２の部分との間に直列に電気的に接続された第３の部分をさらに備え、
    前記第１の伝導性エンドターンは、第１の外側エンドターンをさらに備え、
    前記第１の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離における前記第１の半径方向導体の前記第１の対のうちの１つの部分と、前記第２の半径方向距離における前記第１の半径方向導体のうちの別の１つの部分とを電気的に相互接続し、
    前記巻線の前記第３の部分は、前記第１の外側エンドターンを備えている、請求項１７に記載のＰＣＳ。
19. 前記巻線は、前記巻線の前記第２の部分と直列に電気的に接続された第４の部分を備え、
    前記第１の伝導性エンドターンは、第２の外側エンドターンをさらに備え、
    前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離において、前記第２の半径方向導体の第２の対の部分を電気的に相互接続し、
    前記巻線の前記第４の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、請求項１８に記載のＰＣＳ。
20. 前記巻線は、前記巻線の前記第２の部分と直列に電気的に接続された第４の部分を備え、
    前記第２の伝導性エンドターンは、第２の外側エンドターンをさらに備え、
    前記第２の外側エンドターンは、前記第２の半径方向距離における前記第２の半径方向導体の前記第１の対のうちの１つの部分と、前記第２の半径方向距離における前記第２の半径方向導体のうちの別の１つの部分とを電気的に相互接続し、
    前記巻線の前記第４の部分は、前記第２の外側エンドターンを備えている、請求項１８に記載のＰＣＳ。
21. 前記第１の内側エンドターン、前記第２の内側エンドターン、および前記第１の外側エンドターンは、前記第１の巻線の前記第１の部分、前記第２の部分、および前記第３の部分が蛇行パターンを形成するように配列されている、請求項１８～２０のいずれかに記載のＰＣＳ。
22. 前記第１の伝導性トレースおよび前記第２の伝導性トレースは、前記巻線の前記第１の部分および前記第２の部分が蛇行パターンを形成するように配列されている、請求項１７～２１のいずれかに記載のＰＣＳ。
23. 前記第１の半径方向導体は、少なくとも第１の半径方向導体、第２の半径方向導体、第３の半径方向導体、第４の半径方向導体、第５の半径方向導体、および第６の半径方向導体を備え、前記第２の半径方向導体は、前記第１の半径方向導体と前記第３の半径方向導体との間で角度付けて位置付けられ、前記第３の半径方向導体は、前記第２の半径方向導体と前記第４の半径方向導体との間で角度付けて位置付けられ、
    前記第２の半径方向導体は、少なくとも第７の半径方向導体、第８の半径方向導体、第９の半径方向導体、および第１０の半径方向導体を備え、
    前記ビアは、前記第１の半径方向導体および前記第７の半径方向導体を相互接続する第１のビアと、前記第２の半径方向導体および前記第８の半径方向導体を相互接続する第２のビアと、前記第３の半径方向導体および前記第９の半径方向導体を相互接続する第３のビアと、前記第４の半径方向導体および前記第１０の半径方向導体を相互接続する第４のビアとを備え、
    前記第１の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第５の半径方向導体および前記第６の半径方向導体の部分を相互接続し、
    前記第２の内側エンドターンは、前記第１の半径方向距離において、前記第７の半径方向導体および前記第９の半径方向導体の部分を相互接続し、
    前記第１の伝導性エンドターンは、前記第１の半径方向距離において前記第２の半径方向導体および前記第４の半径方向導体の部分を相互接続している第３の内側エンドターンをさらに備えている、請求項１７～２２のいずれかに記載のＰＣＳ。
24. 軸方向磁束モータまたは発電機における使用のための平面複合構造（ＰＣＳ）であって、前記ＰＣＳは、
    第１の誘電層と、
    前記第１の誘電層の第１の側上に位置している第１のサブアセンブリであって、前記第１のサブアセンブリは、
    第２の誘電層と、
    前記第２の誘電層の第１の側上に位置している第１の伝導層であって、前記第１の伝導層は、通電されると前記モータまたは発電機の第１の相のための磁束を生成する巻線の第１の部分を形成する第１の伝導性トレースを備え、前記第１の伝導性トレースは、
    第１の半径方向導体であって、前記第１の半径方向導体の各々は、少なくとも第１の半径方向距離と前記第１の半径方向距離より大きい第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第１の半径方向導体と、
    第１の伝導性エンドターンであって、前記第１の伝導性エンドターンの各々は、前記第１の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続している、第１の伝導性エンドターンと、
    を含む、第１の伝導層と、
    前記第２の誘電層の第２の側上に位置している第２の伝導層であって、前記第２の伝導層は、第２の半径方向導体を含む第２の伝導性トレースを備え、前記第２の半径方向導体の各々は、少なくとも前記第１の半径方向距離と前記第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第２の伝導層と、
    前記第２の誘電層を通した第１のビアであって、前記第１の半径方向導体の各々は、少なくとも１つのそれぞれの第１のビアを通して、前記第２の半径方向導体のうちの対応するものに電気的に相互接続されている、第１のビアと
    を含む、第１のサブアセンブリと、
    前記第１の誘電層の第２の側上に位置している第２のサブアセンブリであって、前記第２のサブアセンブリは、
    第３の誘電層と、
    前記第３の誘電層の第１の側上に位置している第３の伝導層であって、前記第３の伝導層は、前記巻線の第２の部分を形成する第３の伝導性トレースを備え、前記第３の伝導性トレースは、
    第３の半径方向導体であって、前記第３の半径方向導体の各々は、少なくとも前記第１の半径方向距離と前記第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第３の半径方向導体と、
    第２の伝導性エンドターンであって、前記第２の伝導性エンドターンの各々は、前記第３の半径方向導体のそれぞれの対を相互接続している、第２の伝導性エンドターンと、
    を含む、第３の伝導層と、
    前記第３の誘電層の第２の側上に位置している第４の伝導層であって、前記第４の伝導層は、第４の半径方向導体を含む第４の伝導性トレースを備え、前記第４の半径方向導体の各々は、少なくとも前記第１の半径方向距離と前記第２の半径方向距離との間で半径方向に延びている、第４の伝導層と、
    前記第３の誘電層を通した第２のビアであって、前記第３の半径方向導体の各々は、少なくとも１つのそれぞれの第２のビアを通して、前記第４の半径方向導体のうちの対応するものに電気的に相互接続されている、第２のビアと
    を含む、第２のサブアセンブリと
    を備え、
    前記巻線の前記第１の部分は、前記巻線の前記第２の部分と直列に接続され、
    前記巻線の前記第１の部分および前記第２の部分は、電流の同じ量が前記巻線の前記第１の部分および前記第２の部分の各々を通して流動するように構成されて配列され、
    前記第１のサブアセンブリは、前記巻線の第３の部分をさらに備え、前記巻線の前記第３の部分は、前記巻線の前記第１の部分を含み、
    前記巻線の第３の部分は、少なくとも一度、前記第１のサブアセンブリの第１の領域を囲み、
    前記第２のサブアセンブリは、前記巻線の第４の部分を含み、
    前記巻線の前記第４の部分は、前記巻線の前記第２の部分を含み、
    前記巻線の前記第４の部分は、少なくとも一度、前記第２のサブアセンブリの第２の領域を囲む、ＰＣＳ。

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