TW201444268A - 具有整合式差速器之電動馬達／發電機 - Google Patents

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TW201444268A
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David Elias Jahshan
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    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
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    • H02K3/00—Details of windings
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
    • H02P3/12—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by short-circuit or resistive braking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
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    • H02P3/14—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by regenerative braking
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    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
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    • H02P3/24—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by applying dc to the motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/24—Arrangements for stopping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4808—Electric machine connected or connectable to gearbox output shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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Abstract

特定實施例係關於使用電機之裝置、方法及/或系統且關於製造方法。舉例而言，特定實施例係關於一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，一整合式差速器，其耦合至該等轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數而判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者而重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。亦揭示其他實施例。

Description

具有整合式差速器之電動馬達/發電機 【交叉參考】
2011年6月10日申請之澳洲臨時申請案第2011902310號全文以引用的方式併入本文中。此外，2012年6月8日申請之國際專利申請案第PCT/AU2012/000655號全文以引用的方式併入本文中。且2012年12月10日申請之美國臨時申請案第61/735,379號全文以引用的方式併入本文中。
本發明大體而言係關於適於不同應用之電動馬達/發電機以及相關方法及/或系統。本發明之特定實施例係關於電動馬達/發電機，其等：1)可逆，2)能夠在功率及/或RPM範圍之部分中高效產生高轉矩，3)能夠在功率及/或RPM範圍之部分中高效產生功率，4)能夠在實質遍及整個定義的擴展的功率及/或RPM範圍內高效產生高轉矩，5)能夠在實質遍及整個定義的擴展的功率及/或RPM範圍內高效產生功率，6)精巧，7)模組化，8)具有整合式差速器或9)其等之組合。特定實施例能夠用作舉例而言，直接驅動車輪馬達、磨機及/或再生制動。
電動馬達/發電機在若干應用領域之使用係已知的。舉例而言，在電動車輛及/或工業設備中。傳統電動馬達/發電機通常在特定速度及功率要求下合理正常工作。但是，當速度或功率輸出變化時，此等 傳統馬達/發電機之效率降低。為了確保裝置保持高效操作，多數裝置通常在更高速度下運行(即使較小速度已足夠)，浪費能量或耦合至昂貴且重型的變速系統，其等要求持續維護且極大地增加移動件之數目，從而增加故障風險。
修改現有馬達驅動系統使得其等具有變速驅動(VSD)功能可取決於應用帶來能量節省。但是，添加VDS至傳統馬達係一昂貴的實踐。電源的頻率需被修改，要求高電流切換，其使用大型且昂貴的電子開關。此外，一旦馬達的速度被調整，馬達可能不再以其峰值效率操作，因此，使馬達運行較慢的節能可能被在較不高效的一區域中運行馬達抵消。
牽引電動馬達之不同組態係已知的。但是，對於許多應用，此等馬達易於具有過多重量及體積。亦已知的是使用圓盤狀車輪馬達，其等位於一車輪上或一車輪內且直接驅動。目前，舉例而言，用在混合電動車輛(HEV)及電動車輛(EV)中的大多數牽引馬達係內部永久磁鐵同步電機。與其他同步設計相同，此等可能在高功率操作期間遭受傳導及磁損失及熱產生。轉子冷卻比使用無刷直流馬達的情況更難且峰值點效率通常較低。一般而言，感應電機更難以控制，控制律更複雜且較不服從建模。在一適當轉矩速度範圍及控制溫度內達成穩定性比使用無刷直流馬達的情況更難。感應電機及切換磁阻電機已使用多年，但需要修改以在舉例而言HEV及EV應用中提供適當的最佳效能。
當前先進的電動車輛驅動系由連接至控制電子裝置之電池或發電機組成，控制電子裝置將電壓調變至所需頻率以驅動電動馬達，電動馬達之輸出耦合至具有一整合式差速器之一齒輪組之輸入且輸出連接至車輛半軸。需要適於與現有汽油動力車輛中之差速器外殼相同大小之殼套且安裝在如現有差速器之現有位置中之設計，其中輸出可使 用車輛現有半軸直接耦合至車輪。此將允許在現有車架內使用電動驅動系，而無需再設計及再加工現有副車架及半軸。
需要關於電動馬達/發電機之經改良系統、裝置及方法。如將從本文討論中瞭解，本發明係關於克服及/或改善先前技術之至少一缺點。
本發明內容意在例示特定實施例。裝置、使用方法、製造方法及/或系統揭示在說明書中。一些實施例可能未揭示在本發明內容中而是揭示於本發明之其他實例或其他部分中。
特定實施例係關於一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，該至少一轉子具有一整合式差速器，該至少一差速器允許該轉子輸出至少兩個旋轉輸出，其中該至少兩個旋轉輸出能夠按不同轉速彼此移動且其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該至少一轉子與該至少一定子處於旋轉關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數而判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者而重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
特定實施例係關於一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，該至少一轉子具有一整合式差速器，該至少一差速器允許該轉子輸出至少兩個旋轉輸出，其中該至少兩個旋轉輸出能夠按不同轉速彼此移動且其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且 該至少一轉子與該至少一定子處於旋轉關係。
特定實施例係關於一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於旋轉關係；其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數而判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者而重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合。特定態樣係關於該電機，其中該電機經組態以裝配至一外殼中且可藉由替換差速器而改裝至一習用車輛中。特定態樣係關於該電機，其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。亦揭示使用及製造本文揭示之實施例之方法。
特定實施例係關於一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其等包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠彼此獨立移動以產生一差分輸出，其允許電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此旋轉，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於旋轉關係；其中該電機中之該複數個模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數而判定；其中該複數個模組能夠獨立被控制，且其中該複數個 模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者而重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數。特定態樣係關於該電機，其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。特定態樣係關於該電機，其中該電機經組態以裝配至一外殼中且可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
特定實施例係關於一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其等包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠彼此獨立移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠按不同轉速使該等軸相對於彼此旋轉，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於旋轉關係；其中該電機中之該複數個模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數而判定；其中該複數個模組能夠獨立被控制，且其中該複數個模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者而重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
特定實施例係關於一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使軸按不同轉速相對於彼此移 動，且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數而判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者而重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
特定實施例係關於一種模組化、更靈活、更可調適電動馬達。
特定實施例係關於一種裝配至一電動車中之電動馬達，其使電池壽命增加10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%或更多。
特定實施例係關於電動馬達，其等比相同級別之類似競爭電動馬達小及/或輕。由於該電動馬達之小尺寸及足夠的功率重量比，其在安裝馬達的位置方面提供多種選項。舉例而言，在一車輛中，可設計具有與一現有內燃馬達及驅動系相同、實質相同、類似或足夠功率及車輪的一電動馬達，但是電動馬達將適於如一現有汽油動力車輛中之差速器外殼之現有大小殼套或實質現有尺寸殼套且可安裝在如現有差速器之現有位置或實質相同位置中。換言之，特定所揭示實施例允許用一小型輕量直接驅動電動馬達替換或替代用於給車輛提供動力之一內燃馬達及驅動系，該小型輕量直接驅動電動馬達具有至內燃馬達之類似或經改良功率輸出但是可放置在現有差速器所處的位置上。輸出可使用車輛現有半軸直接耦合至車輪。此允許在現有車架內使用電動驅動系，而無需再設計及再加工現有副車架及半軸。
特定實施例可用於藉由添加一額外電動馬達變型至組裝線而擴展一現有內燃機車輛生產線。舉例而言，在不同底盤被轉向至不同引擎大小流水線之生產線的接合點處，可添加一額外流水線，其中取代安裝一差速器，使用現有安裝點將本文中揭示之技術安裝在現有位置中。一電線隨後可從電池組延伸至電源。
為了改裝一車輛，由內燃機引擎、變速器、差速器組成之驅動 系可從車輛移除且被至如現有差速器之現有安裝點上之電動馬達替換。半軸隨後可連接且來自一電池組之電線可裝配至內燃機引擎及變速器之先前位置。
擴展一現有內燃機引擎生產線之本發明之特定實施例與其他先進電動驅動系(其中底盤主體將需要修改)之間之一比較可導致節省估計數億美元。
本發明之特定實施例與不包含電池之其他先進電動驅動系之間的一比較可減小驅動系之重量達10%、25%、35%、50%、60%、75%或更大。舉例而言，不包含電池之GM Holden EV Commodore試製車輛之驅動系的重量接近100kg。本發明之特定實施例將節省大約60kg。特定實施例將僅引入一直接可替換零件至驅動系組裝線(馬達)，而現有EV Commodore預製車輛將引入至少9個。
本發明之特定實施例與Tesla之當前電動馬達之間之一比較指示特定實施例具有雙倍功率重量比。實質進一步節省重量，此係因為無需馬達控制器及齒輪箱或對其等之需求較小。特定實施例具有比具有一實質類似尺寸及重量之無刷永久磁鐵三相電機大25%、50%、100%、125%、150%、200%、250%或300%之一功率重量比。
在特定實施例中，可藉由將至少一轉子附接至由至少一驅動軸驅動之至少一冠狀輪而將現有內燃機車輛轉換為混合驅動。冠狀輪或可被加工為磁性轉子之部分。在內燃機操作期間，驅動軸轉動冠狀輪。在電動驅動期間，驅動軸脫離且車輛由線圈推動。線圈亦可與驅動軸同時或實質同時被驅動以增大加速效能。
在特定實施例中，無刷、軸向通量電動馬達之一典型配置包括可旋轉地支撐在一差速器上之圓形板(此等可為實質平坦、圓盤狀)形式之一或多個轉子，其可由一行星齒輪系組成，其允許兩個輸出按不同速度旋轉，轉子具有圍繞其周邊以交替極性嵌入之高能永久磁鐵之 一圓形陣列，磁鐵之軸線平行於軸；一或多個定子，其為平行於轉子固定且分開達一小的氣隙之圓形板之形式，各定子具有在與磁鐵相同之中心直徑上圍繞其周邊嵌入之電磁線圈之一圓形陣列；感測方式(或構件)以偵測轉子之絕對位置及轉速；及一控制系統，其回應於來自感測方式(或構件)之輸入及功率及旋轉方向命令，給磁性線圈供能以為產生旋轉運動的目的吸引及排斥磁鐵。特定組態之一優點在於其高功率及/或轉矩密度，所產生之轉矩之量值與由線圈產生之磁通量之強度、永久磁鐵之磁通量之強度、線圈及磁鐵陣列之有效直徑及其等間之間隙成比例。同時，使用電子換向以控制至個別定子線圈之電流流動賦予一寬功率及RPM範圍內之高能效率，導致基本平坦的效率曲線。
本發明之特定實施例涉及無刷、軸向通量、直流電動馬達之組態，其等具有一或多個下列特性：高功率及/或轉矩密度；其將快速加速與一擴展的RPM範圍組合；其具有低重量及/或精巧形式，使其適於多種應用；其採用複雜的控制機構(或構件)以獲得遍及所要操作參數範圍之高效率；其具有最小冷卻要求；其係穩健且機械及電可靠的；其能夠透過在適於在從汽車至重型卡車及機械之車輛中採用之一系列組態中裝配標準組件而製造；能夠使一系列高度可變驅動及發電條件內之驅動及再生效率最佳化且可以一競爭性成本製造。
根據特定實施例，一無刷、軸向通量、直流電動馬達包括：一或多個圓盤狀定子，圍繞其周邊可嵌入等距間隔(或實質等距間隔)之電磁線圈之一圓形陣列；一或多個圓盤狀轉子，圍繞其周邊可嵌入等距間隔(或實質等距間隔)之磁鐵之一圓形陣列，該陣列具有與具有交替磁極定向之電磁線圈及磁鐵相同或實質相同的中心直徑；轉子可旋轉地平行(或實質平行)於定子支撐，其間具有一氣隙。定子之中心部分可被切掉以允許穿過其中之一差速器通道，該差速器可由一行星齒 輪系組成，其允許來自轉子之兩個輸出按不同速度旋轉，支撐轉子且電路板與軸同心地從定子支撐，電路板可併入固態開關，該等固態開關可藉由來自一控制系統之供電給電磁線圈之命令信號啟動以導致轉子旋轉。在特定實施例中，一或多個感測器可提供以產生與轉子之絕對及瞬時位置相關的信號。在特定實施例中，一或多個感測器可提供以產生與轉子之實質絕對及/或實質瞬時位置相關的信號。在特定實施例中，永久磁鐵足夠有力且可為稀土型且電磁線圈為產生高位準之磁通量但具有允許極性之快速切換或反轉之低磁阻之一形式。在特定實施例中，永久磁鐵可能足夠有力及/或可為稀土型，其中一或多個電磁線圈為產生足夠高的位準之磁通量之一形式。在特定實施例中，習用形式之永久磁鐵及/或電磁線圈視情況用在較低成本應用的電動馬達或滿足不同操作參數所需之電動馬達中。電流可經由定子之結構被供應至固態開關，藉此允許一強電流以最小損耗流動至固態開關且電磁線圈嵌入定子允許高效導電冷卻。在特定實施例中，電流可經由定子之結構被供應至固態開關，藉此允許一適當強的電流以適當最小損耗流動至一或多個固態開關且電磁線圈嵌入定子允許適當高效的導電冷卻。開關緊鄰電磁線圈定位以最小損耗提供低電阻之傳導路徑。 在特定實施例中，開關緊鄰(或實質緊鄰)一或多個電磁線圈定位以適當最小損耗提供適當低電阻之傳導路徑。在特定實施例中，開關定位在轉子上方減小馬達之外周緣以確保一小的封裝裝配同時以適當最小損耗維持一適當低電阻。在特定實施例中，一或多個特徵之組合提供高功率密度之一電動馬達及/或能夠在一擴展的RPM範圍內高效操作之一電動馬達。在特定實施例中，直流電動馬達之控制系統可被製作為連續自適應，利用複雜邏輯以相對於主導操作參數判定最高效的操作模式。在特定實施例中，直流電機之控制系統可為充分連續(或實質連續)自適應，利用邏輯以相對於一或多個主導操作參數判定或估 計适当地高效的操作模式。
特定實施例係關於一種電機，其中電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其在一有輪車輛中產生足夠或改良的推進力且電動馬達及差速器可適於一習用內燃機引擎驅動車輛中之現有差速器之殼套之大小。
特定實施例係關於一種電機，其中電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠或改良的推進力且電動馬達及差速器可沿著一驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改有輪車輛之一現有懸架。
特定實施例係關於一種電機，其中電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠或改良的推進力且電動馬達及差速器可沿著一或多個驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改有輪車輛之一現有懸架。
特定實施例係關於一種電機，其中電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且電動馬達及差速器可沿著一或多個驅動軸安裝而不降低或實質降低與一道路的間隙且無需實質修改有輪車輛之一現有懸架。
特定實施例係關於一種電機，其中至少一定子係電機中所含之定子之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中至少一定子係電機中所含之所有定子。
特定實施例係關於一種電機，其中至少一模組係電機中所含之模組之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中至少一模組係電機中所含之所有模組。
特定實施例係關於一種電機，其中至少一電磁線圈係電機中所含之電磁線圈之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中至少一電磁線圈係電機中所含之所有電磁線圈。
特定實施例係關於一種電機，其中至少一開關係電機中所含之開關之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中至少一開關係電機中所含之所有開關。
特定實施例係關於一種電機，其中至少一轉子係電機中所含之轉子之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中至少一轉子係電機中所含之所有轉子。
特定實施例係關於一種電機，其中複數個磁鐵係電機中所含之磁鐵之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中複數個磁鐵係電機中所含之所有磁鐵。
特定實施例係關於一種電機，其中複數個磁感應迴路係電機中所含之磁感應迴路之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中複數個磁感應迴路係電機中所含之所有磁感應迴路。
特定實施例係關於一種電機，其中複數個磁阻突部係電機中所含之磁阻突部之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中複數個磁感應迴路係電機中所含之所有磁感應迴路。
特定實施例係關於一種電機，其中複數個定子係電機中所含之定子之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中複數個定子係電機中所含之所有定子。
特定實施例係關於一種電機，其中複數個模組係電機中所含之模組之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中複數個模組係電機中所含之所有模組。
特定實施例係關於一種電機，其中複數個轉子係電機中所含之轉子之一實質部分。特定實施例係關於一種電機，其中複數個轉子係電機中所含之所有轉子。
1‧‧‧區段
2‧‧‧區段
3‧‧‧區段
4‧‧‧區段
5‧‧‧區段
6‧‧‧內轉子盤
7‧‧‧轉子盤
8‧‧‧單相電機
9‧‧‧三相電機
10‧‧‧17相電機
11‧‧‧17相電機
12‧‧‧三相電機
14‧‧‧間隙
15‧‧‧導電定子
16‧‧‧磁性線圈
17‧‧‧渦電流
18‧‧‧盤
19‧‧‧差速器座架
20‧‧‧交替磁極定向磁鐵
21‧‧‧交替磁極定向磁鐵
22‧‧‧線圈
23‧‧‧轉子盤
24‧‧‧磁鐵
25‧‧‧磁鐵
26‧‧‧定子
27‧‧‧間隙
28‧‧‧北向磁場
29‧‧‧南向磁場
30‧‧‧外部輻射磁場
31‧‧‧含鐵屏蔽板
32‧‧‧較小磁鐵
33‧‧‧相反極性磁鐵/板
35‧‧‧高壓側開關
36‧‧‧高壓側開關
37‧‧‧馬達控制單元(MCU)
38‧‧‧線圈控制單元(CCU)
39‧‧‧通信匯流排
40‧‧‧通信匯流排
41‧‧‧線圈驅動器
42‧‧‧線圈驅動器
43‧‧‧微控制器
44‧‧‧外部介面
45‧‧‧感測器
46‧‧‧通信收發器
47‧‧‧微控制器串列匯流排
48‧‧‧高電壓輸入
49‧‧‧DC至DC轉換器
50‧‧‧點對點
51‧‧‧中央通信匯流排/符記環
52‧‧‧冗餘通信匯流排
53‧‧‧整合式差速器
54‧‧‧圓盤狀定子
55‧‧‧導電元件
56‧‧‧堆疊電路板
57‧‧‧固態開關
58‧‧‧散熱片元件
59‧‧‧連接器
60‧‧‧第一環形導電元件
61‧‧‧第二環形導電元件
62‧‧‧電絕緣層
63‧‧‧間隔件
64‧‧‧斜面齒輪
65‧‧‧斜面齒輪
66‧‧‧斜面齒輪
67‧‧‧軸承
68‧‧‧軸承支架
69‧‧‧殼
70‧‧‧螺旋止環
71‧‧‧蛤殼/徑向機殼
72‧‧‧蛤殼/徑向機殼
73‧‧‧電子裝置外殼
74‧‧‧冷卻通道
75‧‧‧轉子螺栓
76‧‧‧徑向肋部
77‧‧‧螺栓孔隙
78‧‧‧凸耳
79‧‧‧銅箔片
80‧‧‧銅箔片
81‧‧‧銅箔片
82‧‧‧銅箔片
83‧‧‧銅箔片
84‧‧‧銅箔片
85‧‧‧銅箔片
86‧‧‧銅箔片
87‧‧‧矽鋼
88‧‧‧矽鋼
89‧‧‧矽鋼
90‧‧‧矽鋼
91‧‧‧絕緣導體
92‧‧‧外端
93‧‧‧中心孔
95‧‧‧反射光學位置感測器
96‧‧‧霍爾效應感測器
97‧‧‧控制單元
98‧‧‧電流隔離傳輸器
99‧‧‧電流隔離接收器
100‧‧‧內部
101‧‧‧外部
102‧‧‧電流隔離接收器
103‧‧‧電流隔離傳輸器
105‧‧‧微控制器單元
106‧‧‧導體
107‧‧‧DC至DC降頻轉換器
108‧‧‧DC至DC降頻轉換器(開關)
109‧‧‧DC至DC降頻轉換器(邏輯)
110‧‧‧開關驅動器
111‧‧‧電流隔離單元
112‧‧‧開關驅動器
113‧‧‧導體
114‧‧‧導體
115‧‧‧絕緣閘極雙極電晶體(IGBT)
116‧‧‧絕緣閘極雙極電晶體(IGBT)
117‧‧‧絕緣閘極雙極電晶體(IGBT)
119‧‧‧絕緣閘極雙極電晶體(IGBT)
120‧‧‧後輪
121‧‧‧標準半軸
122‧‧‧電池
125‧‧‧前輪
126‧‧‧短邊緣
127‧‧‧長邊緣
128‧‧‧邊緣
129‧‧‧長邊緣
130‧‧‧繞線管
131‧‧‧磁芯
132‧‧‧磁芯
133‧‧‧磁芯
134‧‧‧磁芯
135‧‧‧銅
138‧‧‧上保持板
139‧‧‧下保持板
140‧‧‧外環
141‧‧‧內環
142‧‧‧進口
143‧‧‧出口
144‧‧‧磁芯
參考下列描述、隨附申請專利範圍及附圖將更瞭解本發明之此 等及其他特徵、態樣及優點，其中：圖1係展示根據特定實施例之被放置為一圓形陣列中之一磁鐵形狀之幾何性質之一示意圖。
圖2係展示根據特定實施例之被放置為一圓形陣列中之一圓形磁鐵形狀之幾何性質之一示意圖。
圖3係根據特定實施例之由背對背且共用一共同轉子軸之兩個電機組成之一電機之一側視圖。
圖4係圖3中所示之電機之一側視圖，但此等實施例共用一共同的磁鐵轉子。
圖5係展示根據特定實施例總磁鐵數如何隨線圈級數增大而減小之一曲線圖。
圖6係根據特定實施例之一曲線圖轉矩比較。
圖7係比較歸因於特定實施例之電阻之功率損耗之一曲線圖。
圖8繪示根據特定實施例之定子之導電區域中之一間隙。
圖9係根據本發明之特定實施例之電磁線圈之一部分剖視圖。
圖10繪示根據特定實施例之一轉子盤組態之一截面圖。
圖11繪示根據特定實施例之兩個轉子盤組態之一截面圖。
圖12繪示根據特定實施例之三個轉子盤組態之一截面圖。
圖13係根據特定實施例之圖10之電動馬達之一轉子之一正視圖。
圖14展示根據特定實施例之一轉子盤及線圈群集態之一示意俯視圖。
圖15展示圖14之組態之一透視圖。
圖16在側視圖中展示根據特定實施例之兩個磁性轉子與一個線圈盤之間之磁場線之一實例，其中無端蓋。
圖17在側視圖中展示根據特定實施例之兩個磁性轉子與一個線 圈盤之間之磁場線之一實例，其中具有含鐵鋼端蓋。
圖18展示根據特定實施例之兩個磁性轉子與一個線圈盤之間之磁場線之一實例，其中頂部轉子由對準為一海爾貝克(Halbach)陣列之磁鐵組成。
圖19展示可結合特定實施例使用之一H電橋開關拓撲之一實例。
圖20繪示根據特定實施例之一例示性馬達控制單元(MCU)、線圈控制單元(CCU)、線圈驅動器控制器架構。
圖21繪示根據特定實施例之一CCU之架構。
圖22展示根據特定實施例之1：1：1組態之一或多個個別MCU及CCU。
圖23展示根據特定實施例之由一CCU控制之開關，其中一CCU由1：1：n組態之一或多個MCU控制。
圖24展示根據特定實施例之由CCU控制之開關，其中CCU由1：m：n組態之一或多個MCU控制。
圖25展示一例示性控制器組態，藉此開關由1：n組態之一或多個MCU直接控制。
圖26繪示根據特定實施例之無需一主控制器之一CCU。
圖27繪示根據特定實施例之一組態，其中一單個馬達控制單元連接至一共同通信匯流排，其連接至一或多個線圈控制單元。
圖28展示根據特定實施例之一組態，其中多個馬達控制單元連接至一共同通信匯流排，其連接至一或多個線圈控制單元。
圖29展示根據特定實施例之一組態，其中各線圈控制單元直接連接至一些或所有其他線圈控制單元。
圖30繪示根據特定實施例之一組態，其中使用一中央通信匯流排(符記環)。
圖31繪示根據特定實施例之具有三個冗餘通信匯流排之一組 態。
圖32係穿透根據特定實施例製作之一電動馬達之一縱向截面圖。
圖33係圖32中之電動馬達之一分解圖。
圖34繪示根據特定實施例之安裝在一電機中之圖32中所示之電路板之一等角視圖。
圖35係圖32之電動馬達之一轉子之一正視圖。
圖36係圖32之電動馬達之電及電子系統之一示意圖。
圖37繪示圖33中詳細描繪之電機。適當應用包含根據特定實施例之車輛中之牽引馬達，其替換差速器而附接。
圖38係根據特定實施例之一後輪驅動車輛之一俯視圖，其繪示電機之一位置。
圖39係根據特定實施例之一前輪驅動車輛之一俯視圖，其繪示電機之一位置。
圖40係根據特定實施例之一全輪驅動車輛之一俯視圖，其繪示電機之一位置。
圖41係根據特定實施例之一半掛車卡車之一俯視圖，其繪示電機之一位置。
圖42係根據特定實施例之一電機之一分解圖。
圖43繪示圖42中所示之電路板之一等角視圖。
圖44係圖42中所示之定子之一分解圖。
圖45繪示根據特定實施例之堆疊電層壓片之四種方式。
圖46繪示根據特定實施例之使用多種導體繞組類型之不同線圈。
圖47繪示可包含在特定實施例中之線圈之一較薄截面。
圖48繪示根據特定實施例之連接在底部使得連接器皆在頂部上 之一對磁芯。
現將參考一或多個實施例詳細描述本發明，其等之實例繪示在附圖中。實例及實施例被提供作為說明且不被視作受限於本發明之範疇。此外，繪示或描述為一實施例之部分之特徵自身可用於提供其他實施例且被繪示或描述為一實施例之部分之特徵可結合一或多個其他實施例使用以提供進一步實施例。應瞭解，本發明將涵蓋此等變型及實施例以及其他變型及/或修改。亦應瞭解一實施例之一或多個特徵可與其他實施例之一或多個特徵組合。此外，特定實施例中之一單個特徵或特徵之組合可構成額外實施例。
本說明書(包含隨附申請專利範圍、摘要及圖式)中揭示之特徵可被用於相同、等效或類似目的之替代特徵替換，除非另有明確規定。因此，除非另有明確規定，否則所揭示之各特徵係一泛用系列之等效或類似特徵之一實例。
包含詳細描述中使用之主標題僅為了方便讀者參考且不得用於限制揭示內容或申請專利範圍內存在之標的物。主標題不得用於解釋申請專利範圍之範疇或申請專利範圍限制。
特定實施例係關於電動馬達，其等比相同類型之類似競爭電動馬達小及/或輕，但具有足夠功率輸出以替換將原本用於給機器或車輛供應動力之內燃馬達。由於其小尺寸及足夠的功率重量比，本文中揭示之電動馬達允許相同或一類似機器或車輛以相同、類似或實質相同效能特性被供應動力。舉例而言，具有與一現有內燃機引擎及驅動系相同、實質相同、類似或足夠功率及車輪轉矩之一電動馬達揭示於本文中之特定實施例中，但是電動馬達將適於如一現有汽油動力車輛中之差速器外殼之現有尺寸殼套或實質現有尺寸殼套且安裝在如現有差速器之現有位置或實質相同位置。換言之，特定所揭示之實施例允 許用一小型輕量直接驅動電動馬達替換或取代用於給車輛提供動力之一內燃馬達，該小型輕量直接驅動電動馬達具有至內燃馬達之類似功率輸出，但是可被放置在現有差速器所處的位置上。輸出可直接使用車輛現有半軸直接耦合至車輪。此允許在現有車架內使用電動驅動系，而無需再設計及再加工現有副車架及半軸。
特定實施例係關於精巧的直接驅動電動馬達，其等產生有輪車輛之足夠或改良的推進力，其中電動馬達及差速器可適於一習用內燃機引擎驅動車輛中之現有差速器之殼套之尺寸。
特定實施例係關於精巧的直接驅動電動馬達，其等產生有輪車輛之足夠或改良的推進力，其中電動馬達及差速器可沿著驅動軸安裝同時提供與道路之足夠間隙而無需實質修改有輪車輛之現有懸架。
特定實施例係關於一精巧的直接驅動電動馬達，其產生有輪車輛之足夠推進力，其中電動馬達及一差速器可沿著一或多個驅動軸安裝同時提供與道路之足夠間隙而無需實質修改有輪車輛之一現有懸架。
特定實施例係關於一精巧的直接驅動電動馬達，其產生有輪車輛之足夠推進力，其中電動馬達及一差速器可沿著一或多個驅動軸安裝而不降低或實質降低與道路之間隙且無需實質修改有輪車輛之一現有懸架。
特定實施例由可包含在一機殼中之一定子及一轉子組成。轉子在定子附近產生一磁場；定子在磁場中產生一干擾，迫使轉子移動至使磁場中之干擾最小化之一位置。轉子可由附接至一差速器之一系列永久磁鐵組成。定子可由附接至一機殼之一系列線圈群集成。機殼可容納軸承以確保轉子可旋轉以使磁場中之干擾最小化。特定實施例係關於一種電機，其包括：至少一轉子、用於轉子中或接觸轉子之複數個磁鐵、至少一定子及用於定子中或接觸定子之複數個線圈，其中組 態包含，部分包含在一機殼內；且一控制電子裝置提供對產生干擾之各線圈及/或線圈群集之個別控制。在特定實施例中，控制電子裝置提供對產生干擾之一或多個線圈及/或一或多個線圈群集之個別控制。在特定實施例中，控制電子裝置提供對產生干擾之線圈之至少40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%或線圈群集之至少40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%之個別控制。
特定實施例係關於一種電機，其提供大的尺寸、重量減小、價格降低或其等之組合，同時增大電機之功率輸出、效率、可靠性、可維護性或其等之組合。亦揭示使用電機之方法、製造電機之方法及/或併入電機之系統。
特定實施例係關於自適應磁通量陣列，其中裝置、方法及/或系統允許即時或實質即時軟體可重新組態電動馬達/發電機。所揭示之裝置、方法及/或系統可用作一馬達及一發電機兩者，其亦可被稱作一電機。特定實施例之一優點係該等實施例即時或實質即時重新組態其自身之能力，此允許電機、方法及/或系統跨非常寬的操作速度及/或負載找到其最佳設定。此靈活性導致跨多行業之節能。本文揭示之特定實施例之其他優點係：藉由減少繞組中之銅量；電工鋼量；容納其所需之封裝之尺寸或其等之組合而降低成本。
舉例而言，一電機中銅繞組之重量與電流大小成比例，電流越大，電線越重。此關係係二次，非線性的。特定實施例有效分步解決此關係。在特定實施例中，各(或一或多個)獨立線圈處置相對較小量的電流。藉由使用許多小線圈，穿過各(或一或多個)線圈之總電流保持低，但整個系統之總電流連同材料量及/或電機成本線性縮放。藉由克服此二次關係，可按更可承受的價格構建大得多的電機。
舉例而言，以415v供電操作之一傳統3相300kw電機需要穿過線圈之各相240安培之一電流。在一例示性實施例中，繞組跨34個線圈 分佈，每個線圈之電流為21安培。為了透過兩個組態具有相同、實質相同或類似電阻功率損耗，傳統電機需要大約10倍的電線重量。特定實施例係關於一種電機，其中電阻功率損耗與一傳統電機之電阻功率損耗實質相同，但該電機需要小至少500、400、300、250、200、150、100、75、50、25、20、10、5或2倍的電線重量。特定實施例係關於一種電機，其使用實質較少銅，其中電阻功率損耗與具有較少線圈之一類似電機之電阻功率損耗實質相同。節省的銅與實施例與一相當電機中所含之線圈數dn相比所含的線圈數cn成比例。潛在的節省高達銅的dn/cn倍。在特定實施例中，與具有類似功率之一無刷永久磁鐵三相電機相比，電機要求小介於500至100、100至300、50至100、150至250、300至250、225至175、150至75、75至50、50至25、20至10、15至5、2至5倍之間之重量之電線。
在上述實例中，由於存在少10倍的電線，纏繞電線所需之鐵芯體積減小。隨後，整個單元可裝配至實質較小的機殼中，其進一步減小材料之質量。高電流仍需從裝置功率輸入傳送至線圈。若電機之主體由一良導體(諸如鋁)構成，則主體可用作導體，其進一步減小所使用之材料之質量。在此實例中，本文中揭示之例示性電機將一300kw電機之重量從數百千克減小至大約34千克。本文中揭示之特定實施例提供一種電機，其可產生與一傳統電機實質相同之功率輸出，但具有減小達至少95%、90%、85%、80%、70%、60%、50%、40%、30%或20%之一重量。本文中揭示之特定實施例提供一種電機，其可產生與一傳統電機實質相同之功率輸出，但具有減小達介於95%至20%、90%至70%、85%至60%、90%至50%、80%至40%、70%至50%、60%至30%、50%至20%、40%至20%或30%至20%之一重量。
特定實施例之另一優點係獨立控制各線圈之能力，當需要或可用較小轉矩時，電機之區段可被關閉電源。在特定實施例中，獨立控 制一或多個線圈之能力，當需要或可用較小轉矩時，則電機之區段可被關閉電源。特定實施例係關於一種電機，其具有獨立控制一或多個線圈之能力。特定實施例係關於一種電機，其具有獨立控制一或多個線圈之能力。特定實施例係關於一種電機，其具有獨立控制複數個線圈中之一或多個線圈之至少70%、80%、90%、95%、98%或100%之能力。特定實施例係關於一種具有介於10至100、20至50、50至200、20至60、30至80或30至60個線圈之電機，其中電機經組態以獨立控制線圈之至少70%、80%、90%、95%、98%或100%。由於特定所揭示之實施例具有許多線圈，故可獲得對使電機之效率最佳化之實質更精細控制。
傳統電機藉由改變其等線圈之相之間之切換之時序而控制其等之峰值效率。由於時序傳統上在組裝或安裝時藉由電刷或驅動電路之頻率設定，故速率及功率之變化減小電機之峰值效率。特定實施例之另一優點在於其等可經組態以使線圈之時序連續最佳化，此可提供高達舉例而言40%的效率節省(當在一相當地供電之電機之整個操作區域內求和時)。特定實施例可經組態以使複數個線圈之計時實質連續、充分連續、連續、非連續或適中地最佳化。在特定實施例中，使複數個線圈之計時實質連續、充分連續、連續、非連續或適中地最佳化的能力提供高達10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%或60%之一效率節省(當在一相當地供電之電機之整個操作區域內求和時)。
在一軸向組態中，本發明之特定實施例可減小永久磁鐵之總數達最小25%。總節省百分比隨所需轉子數增大。此可藉由共用共同轉子而達成，其利用一轉子磁場之兩側而非一側。舉例而言，在一2定子、4轉子馬達中，一個轉子被消除以節省25%。對於6定子、12轉子馬達，5個轉子被消除以節省41%。在特定實施例中，永久磁鐵之總 數可減小達最小10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、或70%且仍提供相當功率輸出。
本發明之特定實施例可適應不同形狀之磁鐵。舉例而言，形狀可為圓柱體、長方體、分段、梯形或其他適當形狀。
對於平滑轉矩，一正弦施力可能係適當的。透過使用特定所揭示之實施例之交錯線圈設計，可使用圓柱形磁鐵形成一平滑正弦輸出。交錯線圈設計之一進一步結果係減小之磁鐵體積。多數軸向通量馬達使用梯形磁鐵，其等針對一給定直徑或梯形高度佔據且需要更大磁鐵體積。對於具有長邊緣長度40、短邊緣長度15及高度25之一梯形對直徑25之一圓形磁鐵，達成29.24%之一體積節省。最小節省在梯形形狀接近一正方形時發生，其賦予最小大約21%之一減小。特定實施例可組態為一圓形陣列或實質圓形陣列，使得電機具有比線圈多一組的磁鐵，線圈可以由電機產生之轉矩足夠平滑之此一序列被供電。確保在啟動期間轉矩變化較小確保低速下之平穩加速。舉例而言，與一3相等效物相比，包括一17線圈圓形陣列之一實施例在一旋轉中具有小約30倍的轉矩變化。與一3相等效物相比，在至少一圓形陣列中包括複數個線圈之特定實施例在一旋轉中具有小50、40、35、30、25、20、15、10或5倍之轉矩變化。
磁鐵體積減小
有關效率，一線圈內之理想切換波形係一正弦波。正弦波僅具有一頻率分量(基頻)，其確保信號中可能不含較高頻諧波。一理想方波可由基頻(方波之頻率)加上其傅裡葉級數中所含之較高頻諧波之一無限序列組成。存在有關高頻諧波之若干缺陷。高頻信號易於沿著導體之外邊緣行進，其被稱作趨膚效應。頻率越高，信號越靠近皮層行進。一電線之電阻與電子行進之截面面積成比例。電線之電阻因此與穿過電線之頻率成比例。此外，高頻信號易於遠離裝置輻射，導致對 其他裝置之干擾。此等輻射效應需被控制及過濾以通過CE、FCC、C-tick或其他符合標準。結合交錯線圈設計之圓形磁鐵形成一好的正弦波輸出。圓柱形磁鐵之一結果是減小的總磁鐵體積，現參考圖1可 見：梯形磁鐵之體積：；d=磁鐵厚度
圓形磁鐵體積：Vcirc=πr2d；Noting：2r=C
且假定a：b之比率係足夠使得梯形周邊不與圓形周邊相交。
現參考圖2，可見：每個線圈之體積節省：V節省=Vtrap-Vcirc
或者：
在特定實施例中，此節省可能係大量的，舉例而言若比較兩個25mm厚的轉子，一者含有一25mm直徑之一圓柱形磁鐵且一者含有a=30,b=20,c=25之一梯形磁鐵，圓柱形磁鐵中之材料節省將為21.46%。在特定實施例中，磁鐵中之材料節省將為至少10%、15%、20%、30%、40%、50%或60%。在特定實施例中，磁鐵中之材料節省將介於10%至60%、15%至25%、15%至40%、20%至60%、20%至35%、30%至60%或35%至55%。在特定實施例中，節省可計算如下：
∴V節省%=21.46(%)
有關峰值功率，與一正弦波中相比，在一方波中可能傳送更大功率。可由一正弦波賦予線圈之有效功率係1除以2的平方根(大約2/3)，而一方波之有效功率為1。有關可由一方波對一正弦波轉換之機械能之有效性至少部分取決於線圈及磁鐵之設計。
透過共用盤堆疊之磁鐵節省
在特定實施例中，裝置可藉由如圖3中所示將兩個馬達背對背連接而擴展為提供更大功率。如圖4中所示，可藉由共用轉子而達成一重量及/或成本節省。在此實例中，磁鐵總數藉由共用內轉子、區段1及2(將其等組合為一轉子)、區段3而減小。此外，與需要所有轉子(總共4個板)被屏蔽之非共用組態相比，僅外盤、區段4及5需要背鐵來將磁場控制在裝置內。通常，背鐵重且因此存在透過共用內轉子之一大量重量節省。此外，裝置更精巧，節省相關聯材料之質量。換言之：磁鐵總數(非共用)：
磁鐵總數(共用中心轉子盤)：
左圖：
右圖：
圖5係繪示當在多個定子之間共用共同磁性轉子時磁鐵數之減小的一曲線圖。此實例係基於具有18個磁鐵之轉子，但總趨勢適用於一系列實施例。x軸繪示定子數，且Y軸指示磁鐵數。在共用共同內轉子盤6之一組態與無共用轉子盤7之一組態之間進行比較。其繪示當盤被共用時，存在所需磁鐵數之顯著節省，及因此成本、空間及重量節省。此節省線性趨向使用幾乎50%或更多盤。
轉矩平滑化
僅具有一單相供電之一傳統馬達每個旋轉僅能夠兩次應用峰值功率至軸。可藉由假設所得旋轉轉矩與線圈對永久磁鐵之角度差之正弦( τ α sin(F))成比例而使用馬達組態之間之一基本比較。
在此例示性實施例中，假設對於一馬達中之相數，所施加之功率係恆定的。當馬達中之相數增大時，功率更均勻地分佈及施加。對於一個三相馬達，其每個旋轉6次提供最大功率及轉矩至軸。其最大瞬時功率小於單相馬達。由於本發明之特定實施例可能具有至少17至1024個可獨立控制相。特定實施例可具有介於17至1021、19至1181、29至109、53至127、89至257、211至331、199至577、433至751、577至1051、613至757、619至919、773至857、787至1021或811至1283個可獨立控制相。特定實施例可具有介於10至1050、20至40、30至50、50至1200、75至150、200至500、400至1200、600至900或700至1100個。此在一單個旋轉內更均勻地分佈功率，且導致平滑轉矩被施加至一負載。
一馬達旋轉內之最大可產生瞬時轉矩之一簡單比較呈現於圖6中。此曲線圖在y軸上演示一類似額定之單相電機8、三相電機9和17相電機10之相對轉矩。x軸指示一0至360度範圍內之馬達角位置。由於17相電機組態有效地具有比其他電機組態多的相，故其具有一更恆定的可產生轉矩及一平滑得多的轉矩，而無需任何智慧軟體控制或以其他方式控制電機。在特定應用中，可達成轉矩在軟體演算法及回饋控制的幫助下可能更平滑。雖然其他馬達組態可產生之峰值瞬時轉矩大於17相電機之峰值瞬時轉矩，但是所傳輸之功率大致相同，來自其他馬達類型之功率大致以短叢發施加，使其更難以控制。
特定所揭示之實施例之特徵之一在於一線圈與一對磁鐵之間可能存在一偏移，即若存在n個線圈及n+1個磁鐵，則磁鐵無法與線圈完美對準。此確保此等實施例之電機將能夠接通至少一線圈以轉動電 機，同時亦具有使施加至電機之轉矩平滑化之效應。由於線圈與磁鐵之間存在一偏移，故其具有使馬達成為一n相馬達之效應。在一傳統電動馬達中，當需要較小功率時，在各旋轉中施加至馬達之功率量減小。此非線性地減小所產生的轉矩。在特定所揭示之實施例中，當一或多個線圈(或各線圈)能夠被數位控制時，產生次優瞬時轉矩至其等對應磁鐵上之線圈可被關閉，此導致轉矩相對於功率減小之一非線性減小。
圖7繪示當具有不同相數之不同電機(電機之間具有可比較功率)中功率增大時，歸因於電阻損耗而產生之熱之線性增大。將一17相電機11之特定實施例與具有實質相同輸入功率之一個三相電機12比較。x軸係功率百分比之一可比軸且y軸系透過電阻發熱之功率損耗。若至線圈之功率從0線性調整至100%(其歸因於直接微處理器控制而可行)，則此演示本文中揭示之特定實施例之高級功率處置能力。具有更多功率相在各相之間實質均等劃分所供應之電流且因而歸因於電阻發熱之功率損耗非線性減小達相數之因數，此係因為功率損耗通常等於電流平方乘以其導體之電阻。此意味著為了傳輸與其他馬達類型相同的功率，特定實施例可比現有馬達類型小得多及/或輕得多及/或能夠處置更高功率要求及輸出。
轉矩平滑化對操作頻率
由於任何瞬時動量下施加之轉矩係馬達盤角度之一函數，故明顯的轉矩平滑化將隨頻率變化，即：當馬達加速時，轉矩變化將變得較不明顯。由於特定實施例可以n相操作，故一或多個線圈(或各線圈)可比其在一單相馬達上操作快n倍。轉矩可藉由使用數位演算法以限制施加至最佳位置中之一線圈之最大功率而進一步平滑化。此可具有稍微減小最大轉矩之效應，但將使轉矩輸出實質平滑化。圖6展示一曲線圖，其演示與一些標準馬達類型相比，特定數位軸向通量馬達 實施例之高級轉矩平滑化。在此等實施例中，馬達之優點之一在於其可個別控制至各線圈(或一或多個線圈)之功率，允許其維持適當高的輸出功率及/或轉矩，同時保持其n相轉矩平滑化特性。此等實施例具有運作時變化的能力，對於轉矩平滑化更重要的較低rpm，馬達可智慧地施加一平滑化量變曲線或根據需要或在更高rpm下施加適當最大轉矩及/或輸出功率之一量變曲線。
轉子
本發明之例示性實施例可由一或多個轉子組成。其等目標之一係在電磁鐵附近形成一磁場，使得定子線圈在轉子中引致轉矩。磁鐵可經由多種方法固定在轉子內。舉例而言，藉由膠合；夾鉗(在兩個或兩個以上轉子層之間)及/或干涉配合(與周圍孔)；機械固定(舉例而言，螺栓固定、螺紋固定或其他適當方式)；焊接(當適用於所選磁鐵及/或轉子材料時)；燒結；其他有效方法或其等之組合。
轉子可由若干材料構成。針對轉子選擇之構造材料可取決於馬達之應用以及轉子之間之所選磁場強度而變化。在特定實施例中，所選材料通常為足夠的楊氏模量(剛度)以防止歸因於兩個單獨轉子盤之間之軸向磁力之不可接受的變形或實質變形。所使用之材料可包含(但不限於)：鋁；聚合物(諸如HDPE(高密度聚乙烯))；纖維強化聚合物(諸如碳纖維或玻璃纖維)；其他適當材料或其等之組合。
磁性轉子：在特定實施例中，可透過使用燒結以將單獨磁鐵及機械殼接合為實質一個結構而消除(或減小)對單獨磁鐵(其等隨後附接至轉子)之需求。隨後可施加一精整面(舉例而言，鎳、樹脂)以增大機械強度及/或耐用性。
磁阻組態：在特定實施例中，可用一含鐵圓環或圓盤及/或用形成一系列突出鰭片之一系列部分深度徑向槽全部或部分替換磁鐵。當一鰭片在定子之磁場附近時，該鰭片可旋轉且將其自身與該磁場對 準，得到一磁阻馬達組態。感應組態：在特定實施例中，藉由用線圈替換轉子中之一或多個、一實質部分或所有磁鐵，定子線圈磁場將在轉子線圈中引致磁場。在特定實施例中，藉由將轉子線圈接線至其等之對稱或偏移等效線圈(相對於轉子)，可引致相反磁場，其導致旋轉力。材料減小：對於特定應用，可有利地減小轉子及/或軸總成之旋轉慣性。為此目的，轉子圓盤可改變其等之形狀以移除圓盤之機械結構不需要的多餘材料。
軸及間隔件：在特定實施例中，轉子總成可透過使用一軸而定位或部分定位在馬達機殼內。此軸可具有非均勻直徑，使得轉子磁鐵圓盤在軸之旋轉軸線方向上之平移移動減小、實質被抑制或被抑制。平移力可從軸被吸收至殼中。方法包含(但不限於)：軸向推力軸承或其他滾珠軸承、針端軸承或錐形軸承；軸與總成之間以低摩擦表面之干涉；軸可為足夠直徑及/或剛度，使得歸因於轉子圓盤之間之磁力之彎曲不發生或實質減小。在特定實施例中，可用作軸及/或間隔件之材料包含金屬(諸如鋼、鋁)、聚合物或其他適當材料。轉矩傳輸：在特定實施例中，一旦在轉子中引致轉矩，其即可透過直接緊固至一軸，經由磁耦合至一外部磁性盤、機械耦合至一軸(例如，經由一離合器)、其他適當手段或其等之組合而傳輸。在特定實施例中，軸可完全(或部分)被移除或用一間隔件或多個間隔件替換以分開兩個或兩個以上轉子盤。在此等組態中，總成可透過使用磁懸浮而定位在機殼內。或者，在特定實施例中，可使用支撐轉子之內或外徑向邊緣(或轉子之一實質部分)之一環形軸承。取決於所使用之軸承數，此等組態可使用或可不使用一中心間隔件以軸向分開轉子。
磁鐵
本文中揭示之電機之特定實施例可併入不同類型及/或形狀之磁鐵。磁鐵之目的之一係引致一磁場，懸浮的電磁線圈可穿過該磁場 (因此在線圈/轉子上引致動能力)。適用的磁鐵類型包含舉例而言：稀土磁鐵，其包含但不限於釹、釹-硼、釤-鈷合金或其等之組合；不同類型之超磁導鐵；標準及/或永久磁鐵，其等由諸如但不限於Alnico、Bismano、Cunife、Ferico、Heusler、Metglas及其他磁性合金或其等之組合等材料製成；電磁鐵，諸如電線線圈，其等可引致一電磁場；磁場，其等由具有編碼之量子自旋效應之材料導致；感應磁鐵，其中曝露於一垂直或實質垂直電磁場之含鐵材料可經歷將其朝向電磁場中心拉之一力；其他適當磁鐵；或其等之組合。
在特定實施例中，可使用之磁鐵形狀不限於：圓柱體；長方體(適當3D形狀)；分段，其中磁鐵完全或部分由較小磁鐵之一群集組成；梯形；實心或中空(例如，圓環形狀或中空圓柱體)；實質相同極性或相反極性之群組；上述配置之角度及/或徑向偏移重複；針對特定應用之其他適當形狀；或其等之組合。磁鐵之厚度可等於或不等於定子基座/盤厚度。線圈的厚度可能可變以適應應用。在特定實施例中，磁鐵及線圈數可能設定或可能不設定使得：線圈數絕不與磁鐵數相同以確保一或多個、實質複數個或所有磁鐵及線圈從不完全對準；若線圈數等於磁鐵數，則磁鐵或線圈位置幾何偏移以實質抑制、抑制或減小其等之同心對準，或其等之組合。在特定實施例中，磁鐵及/或線圈可對準使得：磁鐵可適當地與線圈軸向對準或反之亦然，諸如在軸向通量組態中；磁鐵與線圈適當地軸向未對準或反之亦然高達20、25、30、35、40、45、50、55、60或65度；與盤對準或實質對準；實質垂直於或垂直於盤；其他適當垂直組態或其等之組合。
定子
所揭示之電機之特定實施例可併入一或多個定子，其可用於定位電線圈。定子可直接被併入殼中，獨立或其等之一組合。因而，針對定子選擇之材料遵從殼描述或本文其他部分揭示之‘材料’部分中 概述之相同慣例。所選材料可高度(或適當)導電及/或導熱。在特定實施例中，一或多個定子可用作電導體(電力輸送)，用作散熱片(從電子裝置及線圈至殼)以及機械支撐線圈及電子裝置或其等之組合。在特定實施例中，一或多個定子可允許疊加在電力層、其自身層上或其等之組合之數位或類比通信信號之傳輸。因此，若定子中之層用於導電之目的，則其等可彼此電絕緣。在特定實施例中，絕緣方法可包含：金屬表面上之氧化物層；在層之間使用絕緣材料，諸如塑膠或其他適當材料，或其等之組合。在特定實施例中，間隙可包含在一或多個定子中以減小所需材料及/或重量。當定子由導電材料構成時，可添加間隙以使渦電流免於圍繞線圈形成。舉例而言，如圖8中所示，導電定子15中之間隙14在磁性線圈16之安裝孔位置附近被引入定子中，斷開當一電流流動穿過磁性線圈時引致之渦電流17之傳導路徑。在特定實施例中，間隙經定位使得兩個同心圓環不徑向形成在由線圈形成之環之任一側上。
線圈
所揭示之電機之特定實施例可併入不同類型及/或形狀之感應線圈，其等之目的係藉由使用電流，引致及/或改變一現有電磁場，形成導致馬達之轉子轉動之一力。在特定實施例中，線圈可由足以處置馬達之熱及電流要求兩者之材料構成；線圈可經構造以降低電阻以確保存在歸因於電阻發熱之最小功率損耗；線圈可經構造使得其等產生充分大至足以形成足夠力之一磁場或其等之組合。一例示性線圈展示在圖9中。
在特定實施例中，線圈可被構造為一空心磁芯，導電材料以在線圈中間存在一氣隙之此一方式纏繞或捲繞；構造為實心磁芯，在線圈中間不存在(或存在適當小的)一氣隙。在特定實施例中，磁芯可由所使用之導電材料或一非導電材料製成，其含鐵或不含鐵。具有一高 磁導率之含鐵材料在磁性材料飽和之前增大針對一給定電流之磁場之量值。在特定實施例中，線圈可為交錯的，線圈由導電帶狀物及/或片狀物製成。帶狀物從中心磁芯盤繞至外部，同時交錯絕緣的含鐵材料層。含鐵材料充當一絕緣體及一磁芯材料以與帶狀物之迴路數成比例地增強磁場。磁場可在線圈之中心達到其最大量值，在任一側上具有一正弦分佈。亦設想本文中揭示之不同構造之組合。線圈可構成為一或多個下列形狀：圓形/圓柱形、正方形/長方體、梯形、實心/中空(氣隙)/環形及其他適當形狀。
在特定實施例中，電磁線圈可纏繞、彎曲及/或以其他方式由一或多塊導電材料或充分導電之材料構成。線圈可3D打印或以其他方式製作。導體可連同一磁芯3D打印(若使用2種(或更多)材料3D打印)。導體可3D打印且在一單獨製程中添加磁芯。3D打印指選擇性雷射燒結、選擇性電子束熔融及/或其他選擇性沈積技術。
在特定實施例中，線圈藉由下列方式附著至定子：一膠合劑/接合劑、夾鉗、機械、焊接、直接與定子板一起3D打印或其等之組合。
在特定實施例中，線圈之導體可由銅、鋁、碳結構(諸如石墨烯)或其他適當的導電材料組成。
在特定實施例中，含鐵材料可由電工鋼、非晶質金屬或其他高磁導率材料構成。
線圈及/或磁鐵位置
在特定實施例中，線圈及/或磁鐵配置/變化為許多不同的實體組態。在特定實施例中，可使用一軸向通量組態，其包括：磁鐵之至少一、兩個或多個轉子盤，其形成平行或實質平行於軸線之一交替磁場；及磁場之間之複數個線圈。
圖10、圖11及圖12例示電機之若干不同組態。圖10繪示根據特定 實施例之一轉子盤組態之一截面圖。盤18具有一差速器座架19及複數個交替磁極定向磁鐵20及21(在本例示性實施例中，存在18個磁鐵)及線圈22(在本例示性實施例中，存在23個線圈)。磁鐵在盤之外邊緣附近配置為一實質同心組態配置。圖11類似於圖10，但是具有兩個轉子元件8，其等形成跨線圈22之一更集中磁場。亦展示兩個盤之間之一間隔件63。圖12在三重轉子盤組態上類似於圖10。此組態藉由添加附加的額外線圈盤而允許增加更大功率。
圖13展示圖10至圖12中所示之組態之轉子盤18之一俯視圖。展示18個交替極性的圓柱形磁鐵20及21，其等徑向分佈在轉子盤18上。亦展示差速器座架19之位置。
所揭示之電機之特定實施例可組態為一實質圓形陣列(徑向對準)，其中：複數個磁鐵及複數個線圈可軸向垂直於(或實質垂直於)至少一轉子軸之主軸線。在此等實施例中，一垂直軸向對準之定子馬達之磁性質結合細粒度自適應磁通量控制之額外好處存在。圖14展示一轉子盤23之一示意俯視圖，其中根據特定實施例，磁鐵24及25軸向垂直於(或實質垂直於)轉子之差速器座架10且至少部分在盤內。亦展示複數個線圈22，其等亦軸向垂直於(或實質垂直於)轉子之差速器座架10且同心圍繞盤實施例之外半徑組態。可見定子26圍繞磁鐵徑向固持線圈22。磁鐵與線圈之間可見一間隙27。圖15展示圖14之組態之一透視圖。
所揭示之電機之特定實施例可組態為一實質圓形陣列(徑向對準)，其中：複數個磁鐵及複數個線圈可軸向垂直於(或實質垂直於)至少一轉子軸之主軸線。此等實施例具有一垂直軸向對準之定子馬達之磁性質，其結合細粒度自適應磁通量控制之額外好處。
端蓋
不受約束之磁場可耦合至導電表面上且引致渦電流，其等可形 成與磁鐵之運動相反之磁場。舉例而言，圖16係均勻分佈磁鐵之一線性陣列之一側截面磁場圖，其中連續磁鐵20之北極朝上，且其餘磁鐵21之北極朝下，其中中間的電磁線圈引致一北向磁場28及南向磁場29。圖16繪示無任何屏蔽之外部輻射磁場30。圖17繪示添加含鐵屏蔽板31之圖16中描述之情況中之輻射電磁能之減小。在特定實施例中，可使用一海爾貝克陣列配置取代含鐵屏蔽。圖18繪示圖16中描述之應用中之輻射電磁能之減小，其中海爾貝克陣列配置之磁鐵用於頂盤上。海爾貝克陣列配置可使用較小磁鐵32及相反極性磁鐵33。較小磁鐵定位在兩個較大磁鐵之間，其中一磁場實質垂直於較大磁鐵之磁場。較小磁鐵使磁場線從第一大磁鐵彎曲至下一大磁鐵且減小通量迴路超過板33之末端之距離。此接近於添加一含鐵屏蔽體至系統之相同效應且可極大減小外部電磁能；此具有節省原本用在本實施例中之含鐵屏蔽板之重量之效應。含鐵屏蔽體31用在磁鐵之底層上用於比較。
機殼
本文中討論之機殼用於許多目的。在特定實施例中，其可被設計為(部分、實質上或完全)覆蓋或圍封移動件及電路板，其亦可將一或多個線圈、電子裝置固持在適當位置，提供遠離線圈及/或電子裝置之一散熱源，其可支撐軸承及/或將軸向力吸收在軸上，其可用作一導體以分流至及/或來自電子裝置之電力或其等之組合。機殼可由材料(或材料之組合)構成，其足夠強以抵抗(或實質上抵抗)歸因於從半軸施加之負載之變形。此外，在特定實施例中，殼需充分抵抗部分由電子裝置電流汲取導致之熱波動。匹配此等性質之示例性材料包含但不限於：鋁、聚合物或其他適當材料。
在特定實施例中，機殼可能導電或可能不導電。在特定實施例中，電力線及信號線可排線放置但殼本身不用作一導體。在特定實施例中，殼本身可用作一導體。在特定實施例中，機殼之部分可導電， 導電部分通常由絕緣層分開。此等組態允許電力透過殼直接(或間接)供應至電子裝置。在特定實施例中，導電安裝點可直接(或間接)附接至殼外部及/或內部。在特定實施例中，殼之部分可用作導體，舉例而言，信號傳輸。非導電區段可用於隔離導電區段以允許多條信號‘線’穿過殼。在特定實施例中，電力組態及/或電子通信及/或其他信號可藉由一適當技術(諸如直接序列擴展頻譜(DSSS))在一較高頻率下多工至電力線上。本發明亦設想本文中討論之機殼組態之組合。在特定實施例中，一或多個電路板可用排線及/或直接蝕刻至裝置殼中之導電/軌道/墊替代。在特定實施例中，電路之至少一實質部分可用排線及/或直接蝕刻至裝置殼中之導電/軌道/墊替代。
在特定實施例中，殼之目的之一可為從電子裝置(舉例而言，線圈)中提取熱。若此熱盡可能高效地轉移至殼周圍之環境，則其係有用的。在特定實施例中，可實施之冷卻方法包含一或多個下列方法：主動冷卻(加壓氣流)；主動冷卻(加壓液體流)；主動冷卻(製冷)；被動冷卻(熱導管/泵轉移)；被動冷卻(對流導熱鰭片、肋部)；被動冷卻(對流孔)；主動或被動冷卻(對流通道)；隔室化(密封的靜態流體，其具有高導熱性以集中及/或引導熱流)；及用非導電流體密封之整個機殼。
在特定實施例中，電路板(及其等之附接電子裝置)可經安裝使得其等在經歷外部或內部力(馬達之線性或角加速)或振動時不移動。在特定實施例中，電路板(及其等之附接電子裝置)可經安裝使得其等在經歷外部及/或內部力(馬達之線性或角加速)及/或振動時實質不移動。在特定實施例中，電路板(及其等之附接電子裝置)可經安裝使得其等在經歷外部及/或內部力(馬達之線性或角加速)及/或振動時足夠穩定。在特定實施例中，電路板(及其等之附接電子裝置)可使用一或多個下列方法安裝：殼中特別成形之腔使得電路板可以一過渡配合或 干涉配合插入；模組化插入件；電路板，其等夾置於兩個殼組件之間；機械緊固或夾持；膠合或以其他方式永久接合。
對於未被機械約束之應用，此提出一種更靈活的電及機械解決方案。在特定實施例中，電子組件(及/或電路板)可附接至模組化插入件，其等可在外部插入/卡扣/或以其他方式附接至主殼，而無須拆卸其他插入件及/或主殼。在特定實施例中，電子組件(及/或電路板)可組態為一模組化插入件，其等可在外部附接至主殼，而無須拆卸其他插入件及/或主殼。
在特定實施例中，電機可包含以下各項之一或多者：至少一電匯流排、至少一光學匯流排、至少一射頻通道及由一或多個數位及/或類似通信通道組成之匯流排。舉例而言，當使用多個微控制器時，微處理器之間之內部通信通常可經由一匯流排發生。此匯流排可以一或多個下列方式安裝及構成：針對電導體(針對電路板切削之槽或安裝導體之其他形式)；針對光學導體(直接切削至殼中，反射塗層施加至切削面及/或插入殼中之槽)；安裝導體之其他適當方法。在特定實施例中，當使用一光學匯流排時，一或多個微控制器上之光學收發器可安裝為與匯流排介接。因此，微控制器位置可圍繞光學匯流排切向陣列化。在特定實施例中，在使用光學或射頻收發器的情況下，匯流排可為機殼內之空隙。
在特定實施例中，殼之另一功能可為保護一或多個內部組件不受外部損壞。殼的縫可能需防水。可能亦需要以振動/衝擊吸收塗層(例如，彈性體聚合物)覆蓋殼及/或部分由其製成。在特定應用中，殼可為主斷電開關之一選用安裝點。
在特定實施例中，一或多個電力信號及/或控制信號可穿過機殼。在特定實施例中，電力及/或控制信號之至少一實質部分可穿過機殼。可使用以下各項之一或多者提供此等連接之安裝件：凸耳/夾 子、螺栓、環/插座/夾子、焊接點及用於安裝之其他適當方式。以下各項之一或多者亦可用作外部控制及/或資訊安裝件：開關安裝件、校準安裝件(可變、準固定控制裝置)及嵌入顯示器(LCD或其他)。以下各項之一或多者可用作微控制器匯流排介面：電流隔離連接(光學、無線電、磁性)、USB、串列、其他數位及類比連接及其他適當方式或結構。在特定實施例中，對於機械輸出(若適用)，差速器座架可經由一或多個下列方式穿透殼：視情況，一軸承密封、可變直徑、未密封穿孔(曝露的內部總成)及密封軸穿透點之其他方式。在特定實施例中，機殼亦可具有針對磁耦合盤之安裝點。
開關架構
在特定實施例中，一或多個電子控制開關可用於控制穿過線圈之電流之大小及方向。此等開關可由離散組件(例如，電晶體及/或其他矽開關技術)組成，其包含以下各項之一或多者：IGBT或其他類似技術；FET或其他基於通道/場效電晶體之裝置(MOSFETS等)；BJT或其他基於雙極電晶體之裝置；ECP或其他射極耦合電晶體裝置；數位開關，諸如電晶體；碳化矽電晶體；金剛石開關；三端雙向可控矽元件；二極體；SCR；其他適當的電子控制開關技術；及機電繼電器。在特定實施例中，一或多個開關可用於驅動電磁線圈且可以不同方式實施且可全部或部分由一或多個下列組態/裝置組成：單個開關；一H電橋(全電橋)；一半電橋；具有一高壓側及一低壓側開關之一半電橋；雙向開關組態、單相電壓源換流器、半電橋電壓源換流器、AC斬波器調節及其他不同單相、雙相、三相及多相組態。
開關可無其等之塑膠封裝的情況下獲得且可直接嵌入一或多個線圈。開關可在一或多個線圈之構造過程之後或期間整合至一或多個線圈之主體中。在特定實施例中，參考高壓側開關35及36之圖19，電晶體可被偏壓至線圈之高壓側。當使用正場效電晶體(PFET)或正負正 (PNP)雙接面電晶體(BJT)時，相對其等之正輸入施加一負電壓且控制接腳可開啟閘極。PNP BJT及PFET通常比負正負(NPN)BJT、負FET及IGBT更昂貴。此等裝置將在其等之控制端子上之電壓大於其等負端子上之電壓達幾伏的情況下開啟。在特定實施例中，為了實現此，可使用以下各項之一或多者：一電荷泵；一隔離DC-DC轉換器；一單獨的電源；且可使用其他電壓增壓方法。可藉由使用脈衝寬度調變改變流動穿過線圈之電流。在特定實施例中，開關可高頻開啟及關閉且藉由控制工作週期(開關開啟時間相對於開關關閉時間)，藉由此工作週期控制流動穿過線圈之電流量。若開關剛開啟(100%工作週期)，則最大電流流動穿過線圈。若開關關閉(0%工作週期)，則無電流將流動穿過線圈。若開關開啟一半時間且關閉一半時間，則電流可為全電流之50%，但可取決於切換頻率下之線圈電感是否太高或太低。在特定實施例中，當穿過線圈之電流方向無需反向時，一單個開關可用在電壓源、線圈與接地之間。此將組件數減少三個開關。在一單相AC組態中，電壓可經半整流以形成一正電軌及一負電軌。兩個電軌隨後可切換穿過線圈至接地，有效改變電流之方向。此將所需開關數減少兩個。在特定三相星形組態中，可切換具有最接近理想電壓之相使得電力可從該相流動至接地。在特定三角形三相組態中，在至各相之線圈之任一端上可能需要兩個開關，在此組態中，電流可選擇為從一或多個相流動至一或多個其他相。
控制
在特定實施例中，可針對一或多個電子組件之驅動操作使用一或多個控制機構。一或多個控制機構可實施為一硬體級或一軟體級或兩者。在特定實施例中，在一特定實例下啟動之線圈數可從0變化為線圈總數。此數目之選擇可至少部分基於當前活動的控制方案。此決策可在主控制單元(MCU)、線圈控制單元(CCU)及/或外部級作出。在 特定實施例中，馬達可經組態以按順時針、逆時針或兩個方向操作。在特定實施例中，為了發電運動，線圈可按特定瞬間開啟及關閉。此等實例可由以下各項之一或多者判定：A.所儲存的序列，其包含：所觀測(經由感測器回饋獲得)；串流化(經由外部裝置獲得)；預計算(儲存在馬達電子裝置內)；B.所計算的序列，其包含：基於序列之啟動(線圈按一旋轉方式以交替極性依序切換)；最佳力啟動(線圈在其等之個別回饋資料指示一最佳力將被施加至轉子時啟動)；最佳效率啟動(線圈以維持目標操作馬達動力，同時使功率消耗最小化之一方式啟動)；及基於隨機之數動(線圈隨機被啟動)；基於圖案之序列(線圈排序為一預定圖案)；基於回饋頻率(線圈基於一驅動類比頻率信號被啟動)；及C.達成所需馬達效能之其他適當驅動序列。
在特定實施例中，回饋可用於產生及/或選擇最佳驅動器例程/型樣以使裝置適於變化的條件，諸如但不限於：變化的溫度或其他暫時力/應力，其可改變馬達操作效能；一耗盡的電池/變化的電壓供應；對一發電機或一應用中之機械輸出之需求的一增大；由損壞及/或一般磨損導致的裝置參數的變化；或其等之組合。
在特定實施例中，特定電機參數可使用感測器回饋或其他調節方式校準。舉例而言，可使用內部、外部或兩者之組合操作之機器學習技術及/或其他自動化調節之使用。
在特定實施例中，主動控制方案可利用數種技術以減小功率消耗及/或更好地使功率消耗最佳化。舉例而言，可使用以下各項之一或多者：主動線圈數之動態減少(每個轉矩之較低功率)；主動線圈功率百分比之動態減少(較平滑轉矩)；反EMF複製/消除最佳化；及線圈驅動信號之脈衝寬度調變以允許對施加至線圈之功率之精確控制。
在特定實施例中，回饋監測可用於偵測故障及自動關閉故障裝 置。舉例而言，以下各項之一或多者：線圈電流溢流保護/偵測；過電壓/過功率保護；過熱保護；及速度過自旋保護。在特定實施例中，可使用經仲裁之主機構，諸如主控制器可為非奇異的，其中所得控制信號使用一3向投票機構仲裁以確保主控制器之冗餘。在特定實施例中，為關閉、重啟或重新組態一或多個控制器的目的，可施加一外部信號以繞開一或多個單個控制器。
回饋
在特定實施例中，回饋可用於一或多個條件下之最佳操作，但可能僅對於併入特定裝置具有成本效益。當無需回饋時，可使用一標準開放迴路控制。回饋可由控制器(CCU或MCU或兩者)使用。在特定實施例中，回饋可在本端或遠端收集至各裝置且可如控制部分中概述用在硬體及/或軟體中。在特定實施例中，回饋可在本端或遠端收集至一或多個裝置且可如本文中討論用在硬體及/或軟體中。在特定實施例中，回饋可以一或多個下列方式量測及/或獲得：經由一ADC或以其他方式在任何時間或實質任何時間跨一線圈之瞬時電壓；穿過一線圈或電源之電流，藉由無接觸(霍爾效應)或接觸電流量測；反EMF量測，可在線圈未處於一被供電狀態的同時完成；角位置，如本文中討論由一感測器獲得；磁場強度或角度；溫度；及經由加速度計或其他方式之振動。在特定實施例中，可藉由量測以下各項之一或多者而獲得轉子之角位置：絕對角或位置；相對角或位置；及速度。在特定實施例中，讀取可透過使用感測器而達成，諸如以下各項之一或多者：霍爾效應及/或其他磁性感測技術，諸如GMR、AMR；旋轉及/或正交編碼器，其為光學的或其他的；位置/速度偵測感測器，諸如目前用在電腦滑鼠中的雷射/光學追蹤器；及結合軟體處理之相機。
控制器架構
在特定實施例中，軸向通量電機可包括：線圈驅動控制器、線 圈控制單元(CCU)及/或馬達控制單元(MCU)。在特定實施例中，控制器之佈局可變化，同時個別維持各線圈之控制。在特定實施例中，控制器之佈局可變化，同時個別維持一或多個線圈之控制。在特定實施例中，控制器之佈局可變化，同時個別維持至少一實質線圈數之控制。在特定實施例中，控制器之佈局可變化，同時個別維持至少50%、60%、70%、80%、90%、95%、98%、99%或100%之控制。如本發明中描述之控制器驅動‘開關’，其如本發明中所述允許線圈之控制。圖20繪示一例示性馬達控制單元(MCU)37、線圈控制單元(CCU)38、可用於其等之通信匯流排39、40之間之一例示性關係。一或多個MCU可與更多CCU之一通信。亦繪示線圈驅動器架構，根據特定實施例，其包含針對一或多個線圈22之一或多個線圈驅動器41。 CCU、MCU 47與線圈驅動器42之間之發信可電流隔離。圖21繪示根據特定實施例之一CCU架構。
一微控制器43可用於控制裝置；其併入一類比至數位轉換器(ADC)，其具有用於收集來自感測器45之資料之一外部介面44。一通信收發器46連接至微控制器串列匯流排47，允許其接收命令及與一MCU交換資料。微控制器藉由使用一數位匯流排及/或PWM信號控制一線圈驅動器41。線圈驅動器採用一高電壓輸入48且控制其至線圈22之供應。可由一高效DC至DC轉換器49供電給微控制器及其他周邊低功率裝置。電流隔離在數點42上最佳。在特定實施例中，所使用之控制器數可基於應用之特定需求而變化。圖22展示一1：1：1組態，使得一個別馬達控制單元(MCU)37與一線圈控制單元(CCU)38通信，其接著控制一1：1：1組態之各開關及或開關驅動器41。(舉例而言，如圖22中所示)；許多開關由一或多個CCU控制，其為一1：n(舉例而言，如圖23中所示)或m：n組態(舉例而言，如圖24及圖25中所示)；馬達控制單元(MCU)可控制CCU，其給出速度及/或其他命令；且MCU可直接控制 一或多個線圈，繞過對CCU之需求。
在特定實施例中，控制器可透過多種方式實施，實例包含以下各項之一或多者：在一嵌入系統，諸如一微控制器或微處理器中利用軟體及/或硬體特徵；使用一FPGA、CPLD、ASIC或其他VLSI或可程式化邏輯裝置；一類比系統，諸如使用經典的電回饋拓撲以形成基本控制迴路；及其等之組合。
圖26繪示一特定實施例，其中存在多重微處理器組態，主控制處理器可為舉例而言一CCU 38。在特定實施例中，CCU可獨立起作用，而無需主控制器。在特定實施例中，CCU可獨立起作用，而無需一主控制器，其中同步行為可透過使用常見感測器或具有與電機行為相關之可預測及一致讀數之感測器而達成。在特定實施例中，其中馬達速度及/或功率係均勻(實質均勻)的且至系統之唯一輸入係電力開啟或關閉，可能無需一共同通信匯流排。
特定實施例係關於一標準主從組態之一MCU(馬達控制單元)，其中一單個馬達控制單元連接至一共同通信匯流排，其連接至一或多個線圈控制單元。特定實施例係關於一標準主從組態中之一MCU(馬達控制單元)，其中一單個馬達控制單元連接至一共同通信匯流排，其連接至線圈控制單元之至少70%、80%、90%、95%、98%、99%或100%。圖27展示一組態，其中一單個馬達控制單元(MCU)37連接至一共同通信匯流排47，其連接至各線圈控制單元(CCU)38。特定實施例係關於冗餘主從組態，其中多個主機仲裁得到一接受值。舉例而言，2、3、4、5、6、7、8、9或10個MCU可計算至CCU的命令，但僅一MCU之命令藉由一仲裁方法使用。以此方式，若故障，則故障的MCU將被‘投票超過’且其等之命令被拋棄，甚至可能被其他MCU關閉。其他實施例在故障情況中可包含冗餘MCU，其等僅在另一MCU故障時主動發送命令。圖28展示一組態，其中3個馬達控制單 元(MCU)37連接至一共同通信匯流排47，其連接至各線圈控制單元(CCU)38。在特定實施例中，可具有其中一或多個線圈控制單元不與複數個馬達控制單元通信之組態。在特定實施例中，一或多個CCU可一起充當一群組，共用感測器資料及/或提供共同輸出。在此等實施例中，通信可經由一共同匯流排或直接同儕發生。在此等實施例中，可能無需一馬達控制單元。圖29繪示一組態，其中無一中央通信匯流排存在且來自各CCU 38之通信係點對點50。圖30繪示其中一中央通信匯流排(符記環)51用於CCU 38之間之通信之一組態。在圖29及圖30兩者中，無需一MCU。
在特定實施例中，供電給CCU及/或MCU中之數位邏輯及/或其他裝置之電力系統可能需將一較高或較低電壓轉換為所使用之裝置之操作電壓，且可採用一或多個下列拓撲：DC-DC轉換器，切換諸如降壓或增壓；線性調節或以其他方式；變壓器；電阻式供電(藉由除法)；及光功率轉移。在特定實施例中，電力可被供應至控制單元、CCU、MCU、一總馬達及/或另一裝置。此等實施方案可包含以下各項之一或多者：使用相同(或實質相同)供電開關用途，諸如當開關被安裝至一馬達殼時；來自RF/EM‘廢棄’或‘背景’能量採集；經由EM感應/發電，諸如在一發電機之應用中；每個CCU/MCU裝置及/或以其他方式之電池，其可再充電或不可再充電；太陽能、風能、水電能、燃料電池及/或其他形式之可再生能源；及多種不同電壓下之單相、三相市電電源。
在特定實施例中，開關及/或CCU/MMU之電源亦可具有功率控制超控，作為安全特徵，其允許至一或多個CCU或線圈之電力關閉。此可經由舉例而言，如本文中討論之適當的切換拓撲實施。
在特定實施例中，一MMU與一外部控制器、MMU與內部CCU及/或其他裝置之間的通信可藉由使用一或多個下列方法電流隔離：光 學(IR或其他光譜)地經由一物理介質(如光導，像光纖或成形塑膠)，透過空間/空氣或以其他方式；適當頻譜之射頻、實體層技術及/或編碼方法，諸如直接序列擴展頻譜(DSSS)、O-QPSK或以其他方式；導電，經由電線及/或其他導電材料及隔離，經由使用一電流隔離技術，諸如：RF隔離IC、變壓器、電容、光學隔離IC或其等之組合。
圖32繪示具有三個冗餘通信匯流排52之一組態。在特定實施例中，通信層可具有2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個冗餘層。
在特定實施例中，裝置內控制器/驅動器/MCU 37及/或CCU 38之間及/或至外部裝置(例如，車輛控制裝置至MCU)之通信可涉及結合本文中揭示之一或多個實體層實施方案之一或多個下列技術及/或通信協定：單端、串列及/或並行(舉例而言，UART、SPI或I2C)、差分發信(舉例而言，CAN匯流排或RS485協定)、光學點對點及/或光學匯流排及RF通信。
參考圖32、圖33及圖42，繪示一無刷、軸向通量、直流電動馬達之兩個實施例，其具有包括一或多個圓盤狀定子54之整合式差速器53。定子可由一非導電材料構成，舉例而言，耐綸12、玻璃纖維複合物、Kevlar複合物、其他適當材料或其等之組合亦可用於抑制(實質抑制、充分抑制或減小)一電渦電流圍繞一或多個電磁線圈產生。一替代實施例(圖8中所示)可由諸如鋁之一導電材料構成，其具有大體上從容納電磁線圈之各孔隙徑向向內延伸之槽14。在特定實施例中，元件可由適當機械強度及/或導電性之一輕質材料製成，諸如鋁或鎂合金且外表面可形成鰭部或肋部以提供更大散熱表面積。或者，在特定實施例中，環可具有針對定子中或圍繞定子及/或緊鄰定子之冷卻劑之一腔或其他適當通道。在特定實施例中，環可適應冷卻劑直接分佈至線圈及/或磁芯上。可使用其他適當熱消散機構或方法。
圍繞定子之周邊嵌入等距間隔或實質等距間隔之電磁線圈22之 一圓形陣列，來自線圈之熱可藉由線圈內之一通道被向外傳導至環形導電元件之外表面。導電元件55連接至線圈控制單元38。線圈控制單元由一或多個堆疊電路板56組成。此等堆疊的電路板可為平行、實質平行及/或其他適當組態。在特定實施例(未展示)中，電路板可部分或完全被內部導體之一系統替換。在特定實施例中，電路板可由被焊接至其等之固態開關57之焊片支撐，開關接著被固定(如本文其他部分描述)至一散熱片元件58。在特定實施例(未展示)中，電路板由一適當結構從定子支撐，包含導電支架、絕緣支架、支柱、支桿或其等之組合。在PCB上，可存在一H電橋組態之四個固態開關，諸如IGBT。在特定實施例中，IGBT可用一電絕緣、導熱層，諸如雲母、氧化鋁、氮化鋁或隔離不同電壓(未展示)之其他適當絕緣而連接至一散熱片，該散熱片接著滑入一冷卻環。散熱片58可藉由螺釘或彈簧或偏心夾(未展示)保持在冷卻環中。冷卻環含有一或多個冷卻通道74；冷卻劑透過一進口進入冷卻環且透過一出口離開。由一導電材料(諸如銅)製成之一組連接器允許連接器59連接至電力軌。電力軌由一第一環形導電元件60及第二環形導電元件61組成，導電元件可藉由一電絕緣層62分開。在特定實施例中，絕緣層可由一機械堅韌材料製成，其具有一高介電值，諸如乙縮醛。亦可使用其他適當材料。在特定實施例(未展示)中，定子可藉由其等表面之硬陽極化而電分開，注意確保陽極化實質或充分延伸至其等之邊緣，採用陽極化作為絕緣層的替代及/或補充。
在組裝及/或維護期間，一單個線圈控制單元可藉由將導體從線圈上分離、脫離保持機構及將線圈控制單元滑入或滑出而移除，藉此將CCU從裝置移除或安裝CCU至裝置，兩個實例描繪於圖34及圖43中。
再次參考圖32、圖33及圖42，電動馬達可進一步包括一或多個 圓盤形轉子18，圍繞其周邊可嵌入等距間隔(或實質等距間隔)之強力永久磁鐵20之一圓形陣列，該陣列可具有與電磁線圈之中心直徑相同或實質相同之中心直徑且磁鐵可具有交替的磁極定向。在特定實施例(未展示)中，永久磁鐵及電磁線圈之陣列之中心直徑可被製作為不相等但是使得磁鐵及線圈之磁場相交。在特定實施例(未展示)中，陣列中之永久磁鐵之磁極可具有相同定向。在特定實施例(未展示)中，陣列中之永久磁鐵可以群組製作，磁鐵之磁極定向在各群組中係相同的，而鄰近群組之磁極定向可相反。在特定實施例(未展示)中，陣列中之永久磁鐵可以群組製作，磁鐵之磁極定向在一或多個群組中係相同的，而鄰近群組之磁極定向可能係相反的。在特定實施例(未展示)中，永久磁鐵可配置為不等數目之群組，一群組中之磁鐵之磁極定向相同。在特定實施例(未展示)中，永久磁鐵穿透轉子之整個軸向深度且可平行或實質平行於旋轉軸線定向，但其等之中心距離隨機位移(在一徑向意義上向內或向外位移)高至其等徑向深度之一半。在特定實施例中，位移(在一徑向意義上向內或向外位移)可高達其等之徑向深度之0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9。在特定實施例(未展示)中，一陣列中之永久磁鐵穿透轉子之整個軸向深度且可藉由在零與30度之間之不同意義上之一偏轉而共同從與旋轉軸線平行(或實質平行)位移。在特定實施例中，不同意義上之偏轉可介於零與30度、零至20度、零至40度、5至40度、5至30度、5至10度、10至30度、20至35度或其他適當範圍之間。在特定實施例(未展示)中，一陣列中之永久磁鐵僅部分穿透一轉子之軸向深度，其等之內端視情況鄰接嵌入轉子之適當磁導材料之一背鐵。在特定實施例(未展示)中，永久磁鐵及電磁線圈可配置為本文揭示之實施例之可能組合。
轉子螺栓75固定、花鍵固定或以其他方式固定至平行於(或實質平行於)定子之一差速器座架19，電磁線圈與永久磁鐵之間具有一氣 隙，適當間隔件63定位在差速器座架上以維持(或部分維持)轉子為正確(或適當)軸向分離。在特定實施例中，差速器座架耦合至三個或更多個斜面齒輪。與轉子軸向對準之兩個斜面齒輪64、65經花鍵固定以適應兩個半軸之互補花鍵固定。其餘斜面齒輪66安裝為垂直或接近垂直於軸向對準齒輪，其將旋轉能轉移至轉子或從轉子轉移至兩個或兩個以上軸，同時允許兩個軸按不同的角速度旋轉。差速器座架之外端可旋轉地支撐在由電動馬達之軸承支架68或殼69攜載之適當軸承67中。軸承之位置可透過使用一螺旋止環70或藉由使用間隔件調整以確保正確對準。殼可包括一蛤殼或一徑向機殼71、72。機殼由一軸承外殼68密封閉合，其容納適當的推力或深槽軸承67及一適當密封劑(或密封構件)(未展示)，其可旋轉地支撐差速器座架，實質抑制或充分抑制潤滑劑之外流或污染物之進入。為了提供一通量返回路徑，一適當磁導材料之環形背鐵31可提供在轉子不面向定子之一或多個面(或各面)上，背鐵覆蓋被磁鐵佔據之環形區。在替代實施例中(未展示)，在具有非緊鄰定子之一面之轉子中，背鐵可被刪除且磁鐵採用適當的海爾貝克陣列之形式。電子裝置外殼73形成在外殼之一適當定位之部分上或固定至其上，且含有控制電路板37。固態開關藉由來自一控制系統(未展示)之命令信號啟動以供電給電磁線圈且由此導致轉子旋轉。 適當感測器(未展示)被提供以產生信號，其被傳輸至控制系統以提供有關轉子之絕對及瞬時位置之資料。在特定實施例中，一或多個適當感測器(未展示)可被提供以產生信號，其等被傳輸至控制系統以提供有關一或多個轉子之絕對、實質絕對或充分絕對及/或瞬時、實質瞬時、適當瞬時、相對或實質相對位置或其等之任何組合之資料。在特定實施例中，感測器採用一或多個光學感測器及/或一或多個霍爾效應感測器之形式。在特定實施例(未展示)中，可參考未驅動線圈中產生之反EMF判定轉子位置。在特定實施例中，永久磁鐵可採用強力或 充分強力稀土型磁鐵之形式且可藉由舉例而言接合，藉由適當機械緊固件或如圖中所描繪在轉子中心藉由禁錮在夾鉗在一起的兩個零件之間而固定在轉子之軸向深度內之適當位置。在可用於較低成本應用中及/或滿足不同操作參數所需之特定實施例(未展示)中，磁鐵採用一習用形式。轉子之主體部分被製作得足夠強力及/或剛性以適當抵抗操作期間及/或當轉子靜置時產生之磁力。轉子主體部分視情況被製作為實心及/或部分中空，其具有徑向肋部76以減小旋轉質量及/或賦予剛度。
在特定實施例中，電磁線圈可被製作為關於圖9描述之形式且產生適當較高的磁通量位準同時具有適當較低磁阻，其允許磁極性之快速切換及/或反轉。在特定實施例(未展示)中，可採用習用、繞線或繞帶狀物繞線管構造之線圈，其具有一空心磁芯及/或由一適當磁導材料製成之磁芯。在特定態樣中，線圈組態可能不一定是電流最大化與至少部分歸因於磁滯之電感效應及/或損耗之最小化之間之一折衷。 電流可經由環形導電元件60及61被供應至固態開關，藉此允許至固態開關之一強電流。複數個適當凸耳(圖33及圖42中描繪為78)可圍繞環形導電元件之周邊提供用於電導體之附接。一高功率熔絲可附接在此點以保護機器不受短路影響。電磁線圈可嵌入在定子之軸向深度內且可接合至適當位置及/或用舉例而言，一高強度、高溫環氧樹脂罐封，該配置允許高效(或適當高效)傳導冷卻。定子可被製作成足夠強力及/或剛性以抵抗操作期間及/或當轉子靜置時產生之磁力。在其中電動馬達可用作一直接驅動汽車車輪馬達之特定應用中，其可藉由嚙合附接螺栓孔隙77之適當緊固件而被安裝至一車輛之一差速器之現有安裝點。
在其中電動馬達可用作一直接驅動汽車車輪馬達之特定應用中，永久磁鐵之陣列及電磁線圈之陣列之中心直徑落在15至60厘米之 範圍中，線圈數為奇數且磁鐵數比線圈數多一個。亦可使用其他適當範圍。在特定實施例中，可採用24個磁鐵。在特定實施例中，可採用48個磁鐵。在採用類似操作原理之特定其他實施例中，永久磁鐵數及電磁線圈數可視情況為兩倍、三倍或四倍，且線圈根據需要被供電以產生一所需轉矩及RPM。在特定應用中，永久磁鐵數及電磁線圈數可為1、2、3、4、5、6、8、10、12、14、20或更多且線圈根據需要被供電以產生一所需轉矩及RPM。類似地，在其他替代實施例中，永久磁鐵及電磁線圈可視情況被製作為相等數目。類似地，在其他替代實施例中，永久磁鐵及電磁線圈可視情況被製作為相同數目，但具有位置不對稱性以防止啟動時的磁停滯。在特定應用中，永久磁鐵及電磁線圈之陣列之中心直徑越大，能夠產生之轉矩越大。電動馬達之配置允許從特別設計之組件、標準組件或其等之組合中形成許多組合，從一單個轉子及定子組合至採用至少10個轉子之組合。在特定應用中，轉子數可為至少5、10、15、20或25。採用較大轉子及定子數之組合可用在大型裝置或機器中，諸如重型卡車及推土設備。
在特定實施例中，用於提供電子換向之固態開關可為絕緣閘極雙極電晶體(IGBT)，其等可能能夠處置電動馬達所需之供電電壓。雖然p型場效電晶體(P-FET)及n型場效電晶體(N-FET)可適於該應用，但是在特定實施例中，IGBT可用在一H電橋配置中，藉由併入一電荷泵之一積體電路供電給各(或一或多個)IGBT之高壓側。在特定實施例中，IGBT可用在一H電橋配置中，藉由舉例而言併入一電荷泵之一積體電路供電給一或多個IGBT之高壓側。IGBT定位為緊鄰電磁線圈可提供低電阻之短、高效傳導路徑。亦可使用其他定位，諸如實質鄰近、適當鄰近或連通。採用之IGBT之類型可提供旨在作為散熱片之大突片，但其等亦可導電。突片因此可直接或間接固定至環形導電元件4之指狀物，藉此為IGBT提供具有低電阻之一高效電流供應路徑， 有效利用空間及/或提供向外至環形導電元件之具有鰭片或肋部之外表面之一高效導熱路徑。
DC至DC隔離轉換器及高壓步降調節器電路板可被安裝至電路板。獨立電源可用於抑制或實質抑制一閉合導電迴路之存在，藉此抑制(實質抑制或充分抑制)所引致的電流不利地影響電子功能。類似地，為了抑制、實質抑制或充分抑制引致的電流干擾命令及回饋信號，內電路及/或外電路可被電流隔離。在一些實施例中，電流隔離透過使用紅外線傳輸電路及接收電路而達成，其中一此對被提供用於各線圈控制單元。在特定實施例中，來自定子內側上之線圈控制單元上之微控制器之控制信號可使用電磁(RF)隔離結構或技術電流隔離。 在替代實施例中(未展示)，電流隔離可透過使用光學、電容、感應、電磁、聲學、機械結構或技術或適於該目的之其等之組合而達成。
額外參考圖9，在特定實施例中，300伏與450伏之間下之40安培之一電流可能需被供應至電磁線圈以達成來自電動馬達之最大功率輸出。在特定實施例中，電磁線圈22可由圍繞正方形截面形狀之適當磁導磁芯之銅箔片79至82等及83至86等之兩條單獨帶纏繞而成。銅箔片繞組之匝數可與特別切削成形之晶粒定向之矽鋼87至90等之矩形交錯。鋼通常被供應為塗佈有一絕緣化合物，但當被切削時，未絕緣邊緣曝露於銅箔片繞組。實務上，在特定應用中，此對線圈功能僅具有一最小影響，此係因為由於銅箔片之低電阻，穿過鋼板之總電流之比例亦最小。銅箔片繞組之內端連接至絕緣導體91，其等經由兩個銅箔片繞組之間之間隙及經由適當鋼板中之適當定位孔隙引出且根據需要連同銅箔片繞組之外端92延伸以形成線圈與IGBT之間之必要連接。電磁線圈可用舉例而言，一高強度及高溫環氧樹脂黏合劑接合至定子中之適當位置且用其罐封。電磁線圈可用銅箔片纏繞以減小電感效應，且藉此增大極性切換之最大速率。在特定實施例中，達成400Hz 之一最大切換速率。在特定實施例中，可達成100Hz、200Hz、400Hz、500HZ、600Hz或800Hz之一最大切換速率。在特定實施例(未展示)中，為了滿足不同的操作參數，可達成較高或較低切換速率。 亦藉由減小反EMF，在一給定速度下操作電動馬達所需之電壓可減小。在特定實施例(未展示)中，電磁線圈可藉由銅及一適當鐵磁材料之電腦控制沈積以形成線圈之此等實施例之一複製而被製作，構建的總成隨後藉由燒結而被賦予永久形式。在特定實施例(未展示)中，電磁線圈之銅箔片部分可藉由電腦控制之沈積及電子束焊接或燒結製作，此後，晶粒定向之矽鋼之預切件可滑入銅箔片匝之間之孔隙中。 舉例而言，具有0.2毫米之一厚度及25毫米之一最大有效寬度之銅箔片能夠攜載90安培之所要最大電流。亦可使用其他適當箔片組態。使用0.23毫米之一厚度，電磁線圈內之晶粒定向矽鋼之體積足以允許產生所需磁通量強度。銅箔片及晶粒定向矽鋼之厚度可能旨在僅實質作為指示性的且在替代實施例中，視情況採用較厚或較薄材料。在特定實施例中，可採用習用繞線或繞帶狀物繞線管構造之電磁線圈，其具有一空心磁芯及/或由一適當磁導材料製成之磁芯。在替代實施例中，磁芯可纏繞有石墨烯及非晶質金屬之交錯層。在另一替代實施例中，電磁線圈可被製作有高溫超導繞組。線圈可被製作有一空心磁芯及/或液氮冷卻技術或方法可用於維持一適當操作溫度。在替代實施例中，磁芯可為由使充填密度最大化之薄箔片纏繞之邊緣。
額外參考圖13，在特定實施例中，如本文中所述，圓形截面形狀之強力(或充分強力)永久磁鐵20、21可嵌入轉子圓盤8之厚度中。適當槽76可提供在轉子圓盤中以減小旋轉質量及藉此轉子之角動量及允許電動馬達殼內空氣之一軸向流動。額外參考圖35，在特定實施例中，強力永久磁鐵20、21可被製作為大致梯形形狀且以交替磁極定向鄰接彼此。在特定實施方案中，一或多個磁鐵可能鄰接。在特定應用 中，磁鐵可被製作為大致梯形形狀且以交替磁極定向鄰接，實質鄰接彼此。在此等實施例中，永久磁鐵之徑向內邊緣可經成形以嚙合轉子圓盤之外邊緣中形成之一互補形狀(或與其連通)，磁鐵之側邊緣可經成形以嚙合一陣列中之鄰近磁鐵之互補形狀(或與其連通)且磁鐵可藉由一高強度金屬材料之一圓周約束帶(未展示)而保持在轉子圓盤上之適當位置。轉子圓盤之中心孔93經花鍵固定以適應差速器座架之互補花鍵固定。在特定實施例(未展示)中，強力永久磁鐵可成形為大致梯形，但一或多個軸線向穿透其之一徑向傾斜達介於2.5度與20度之間之一角度。亦可使用其他角度範圍，舉例而言，介於2.5度至5度、5度至25度、5度至10度或15度至20度之間之一角度。
在特定實施例(未展示)中，含功率電子裝置(包含H電橋、微控制器及電流隔離構件)之個別小電路板可被放置在鄰近一或多個電磁線圈之定子圓盤上。電路板徑向定位在線圈外，但佔據最小空間且不實質抑制線圈之傳導冷卻。功率電子裝置與功率輸入之間之減小之導體長度減小歸因於電阻發熱之損耗。透明聚合物材料之一環充當一光管以中繼控制信號至微控制器。在特定實施例(未展示)中，IGBT可與電磁線圈之銅整體製作。
參考圖36，反射光學位置感測器95及霍爾效應感測器96提供轉子位置相關信號至基於微處理器之控制單元97。控制單元視情況採用一微控制器及/或可程式化邏輯裝置及/或可程式化閘陣列及/或其他定製單元之形式。控制單元從電動馬達之內部100經由電流隔離傳輸器98傳輸資料至電動馬達之外部101上之電流隔離接收器102及因此至微控制器單元105。類似地，微控制器單元105經由電流隔離傳輸器103及電流隔離接收器99傳輸資料至控制單元97。針對各定子可能需要單獨的雙向電流隔離構件。從微控制器單元95，資料經由導體94被傳輸至或傳輸自一主控制單元。微控制器單元95視情況採用一微控制器及 /或可程式化邏輯裝置及/或其他定製邏輯裝置之形式。控制單元97經由電流隔離單元111與開關驅動器110、112通信。電流隔離單元視情況採用本文中描述之一或多個操作原理且針對一或多個定子提供一電流隔離單元。電流經由導體113、114被供應至IGBT之H電橋配置且IGBT 115、116、117、119由開關驅動器控制。電磁線圈118連接至H電橋使得經由切換之電流反向使線圈之磁極反向。電流經由導體106被供應至DC至DC降頻轉換器107且降頻轉換器供應電流至隔離的DC至DC降頻轉換器(開關)108及隔離的DC至DC降頻轉換器(邏輯)109。 降頻轉換器(開關)供應電流至電流隔離單元111、開關驅動器及IGBT且降頻轉換器(邏輯)供應電流至控制單元97。
控制單元97允許一或多個電磁線圈獨立於其他線圈任意切換。使用脈衝寬度調變，激勵波形可產生並用於驅動線圈。多種線圈驅動量變曲線可用於一寬範圍RPM及操作溫度內效率及功率輸出之即時最大化。在電動馬達之操作方法之特定實施例中，可藉由同時供電給除一個之外之電磁線圈而維持最大功率，被供電線圈之磁極交替。未被供電線圈隨後被再供電為相反磁極使得其與前一線圈(轉子之旋轉方向意義上的前一個)之磁極相反同時下一線圈(相同旋轉意義上的下一個)被斷電。過程以各連續線圈被斷電且隨後被再供電為相反極性以完成一或多個永久磁鐵從一線圈至下一線圈之一移動而繼續。因此，對於轉子之一完整旋轉，線圈陣列中之線圈斷電及再供電(以相反極性)數由陣列中之線圈總數的平方給出。在一陣列中的被供電線圈數係n的情況下，電動馬達藉此實際上以n：1之一比率被機電傳動。在電動馬達之操作方法之特定實施例中，藉由每個轉子旋轉僅供電給一或多個電磁線圈一次，使得各線圈僅吸引磁鐵之周邊陣列中之一磁鐵而維持最小功率。電動馬達藉此實際上一以1：1之比率被機電傳動。線圈供電及斷電之不同序列或組合可用於達成一指定機電傳動。
在特定實施例(未展示)中，為了減小鑲齒效應及/或使效率最大化，未被供電線圈之反EMF使用微控制器中之類比至數位轉換器按一代表性速度範圍被記錄。操作期間，一陣列中正常未被供電之電磁線圈可被供電至所產生之磁通量等於或實質等於線圈之反EMF效應之一位準，藉此中和未被供電線圈與永久磁鐵之間之磁性相互作用。該機制亦用在再生制動中，允許波被分析且隨後被切換至正確的電力平面。線圈之反EMF之特性可進一步在運行期間針對一特定速度、功率要求及操作溫度分析且使用脈衝寬度調變產生一最佳或接近最佳波以盡可能使電動馬達之效率最大化。在特定實施例中，此分析可連續、斷續地或以其他適當間隔自動、實質自動執行。預計算或部分預計算之波形型樣可儲存在一查找表中且可在偵測到特定速度、功率要求、操作溫度及視情況反EMF或此等之組合時被重新叫用。查找表視情況透過使用後設試探演算法、進化演算法、傳統、確定性演算法、其他適當最佳化技術或其等之組合而最佳化。在特定實施例中，自適應控制可藉由透過使用一併入的支援向量機、透過使用類神經網路技術、透過使用模糊邏輯技術、透過使用機器學習技術之其他適當應用、透過使用適當的自適應控制技術或透過其等之組合在運行時執行最佳化而實施。
在特定實施例(未展示)中，清潔冷卻空氣之一供應可根據需要被供應至馬達殼以使定子維持在一預定溫度。冷卻空氣可經由一適當閥門被排出，該閥門在殼內維持一預定最小壓力以抑制或實質減小污染物之進入。冷卻空氣之供應視情況在被供應至電動馬達殼之前在一製冷熱交換器中冷卻。在另一特定實施例(未展示)中，一液化製冷劑流可被供應至形成在電動馬達之殼壁及/或定子中之流道且可被允許在其吸收來自殼之熱時汽化。由冷卻過程形成之蒸汽可在適當熱交換組態或構件中被抽出、壓縮且冷卻以使其再液化。在此等實施例中，液 化之製冷劑視情況係一習用製冷劑或在採用高溫超導線圈的情況下係液氮。在特定實施例(未展示)中，一適當液體冷卻劑流可循環穿過形成在電動馬達之殼壁及/或定子中之流道，熱被冷卻劑吸收，隨後經由適當的空氣冷卻熱交換組態或構件消散。
在特定實施例(未展示)中，電動馬達可用作一發電機且一或多個操作原理可用於在快速變化之發電條件期間使發電效率最大化。此等可變發電條件可為舉例而言，在再生制動期間經歷之發電條件。
在電動馬達用作一電動車輛之一推進單元的特定實施例(未展示)中，其視情況經由一剛性或鉸接軸驅動一車輪，其視情況經由一或多個鏈條或帶驅動一車輛，其視情況中心固定至一車輛及經由鉸接軸將車輪驅動至任一側或其視情況產生一加壓液壓流體流以給驅動一或多個車輪之一液壓馬達供應動力。
參考圖44，定子包括一上保持板138、一外環140、一內環141及一下保持板139。可使用層壓晶粒定向矽鋼構造之一系列鐵磁磁芯55及纏繞外部22之一導體(諸如銅)夾置於上保持板與下保持板之間。磁芯144之切口確保轉子與磁芯之間之氣隙保持最小。轉矩經由上保持環及下保持環轉移至外環，該外環用於轉移轉矩。磁芯之間之所得腔隨後可經由圍繞上保持板之周邊至出口143之進口142填充冷卻劑，該等出口143在下保持板上偏移達一個線圈。冷卻劑可在其穿過定子的過程中圍繞磁芯循環。內環及外環之壁上之收縮確保冷卻劑環繞線圈。冷卻劑分佈歧管(未展示)可被放置在定子上方及定子下方以供應及收集來自一冷卻劑軟管之冷卻劑。在多個定子被堆疊在一起的特定實施例中，可使用從前一定子之出口至下一定子之進口之連接軟管。在特定實施例中，線圈之間之空隙可填充導熱樹脂或陶瓷以確保外環之有效冷卻。在特定實施例中，鰭片可被添加至外環以使至外磁芯中之一冷卻劑環之導熱路徑最大化。
圖45繪示四個不同例示性磁芯組態之一俯視圖，磁場朝向頁面內，特定實施例可由沿著短邊緣126具有層壓片之一矩形磁芯、沿著長邊緣127具有層壓片之一矩形磁芯、沿著邊緣128具有層壓片之一梯形磁芯、由沿著長邊緣129之一系列梯形層壓片組成之一正方梯形磁芯組成。磁芯亦可使用一六角形層壓片製成，舉例而言，U形、I形、E形、T形，層壓片沿著長邊緣及短邊緣兩者。磁芯可進一步藉由鑄造或燒結粉末金屬或由固態含鐵材料製成。在特定實施例中，層壓電工鋼確實在其非常高的磁導性及低渦電流損耗方面提供一優點。磁芯可具有切出之凹口或切出之孔或其他特徵以協助磁芯之堆疊及組裝及將其等保持在定子內。
如圖46中所示，特定實施例可具有磁芯，導體之線圈纏繞在磁芯之周邊。銅可在一繞線管130上，可為直接圍繞一磁芯131之標準圓線、圍繞一磁芯132之矩形線、纏繞一磁芯133之矩形線邊緣或纏繞一磁芯134之箔片或上述之組合。
參考圖47，在特定實施例中可包含銅135之一較薄截面，其中若短路穿過線圈，則線圈可熔斷，抑制大的渦電流，其引入不必要曳力，導致過量熱，減小火災風險及/或改良系統之總體穩固性。
參考圖48，在特定實施例中，為了促進電線之排線，兩個線圈被並列接線，提供相反磁場，其等提供至一單組電子裝置之一返回路徑。
在一特定例示性實施例中，46個32mm×7.5mm梯形磁芯被配置在一27mm定子中。各磁芯由0.23mm電工鋼構成，小的鎖定特徵確保由碳纖維製成之上保持板及下保持板將磁芯固持在適當位置。碳纖維附接至一290mm外環，其中轉矩被轉移至一標準差速器之一類似位置中之一組安裝孔。各磁芯被一0.5mm×3mm邊緣纏繞線圈圍繞，其使用一導熱黏合劑附接至磁芯。此等磁芯被膠合至下保持板，確保 磁芯與保持板之間無洩漏。一0.5mm氣隙維持在磁芯之末端與32mm×7mm、厚度為8mm之48個梯形磁鐵之一盤之間。馬達由交錯在5個轉子之間之4個定子組成，末端轉子具有一含鐵端板以控制磁場。導體及冷卻劑管道附接在定子之間且到達其連接至驅動電子裝置之末端上。轉子附接至一差速器座架且整個裝置被容納在在任一端上具有推力軸承之一機殼中。各線圈控制單元連接至8個線圈，來自H電橋之一輸出連接至頂部定子中之一線圈，與第二定子中之一線圈串聯，與第三定子中之一線圈串聯，與底部定子中之一線圈串聯。在底部上，線圈連接至一鄰近線圈，其在底部定子之頂部上朝向出口。此線圈附接至第三定子上之線圈，該第三定子上之該線圈附接至第二定子中之線圈，該第二定子中之該線圈最終連接至頂部定子中之線圈，該頂部定子中之該線圈連接至H電橋之第二連接。
在上述實施例中，各定子磁鐵對能夠在75安培RMS下產生大約750Nm之轉矩。4個定子因此提供約3000Nm之一最大轉矩，其足以推進一全尺寸家用轎車而無需傳動裝置。直接液體冷卻可按約50安培/mm2提供連續冷卻。在特定應用中，本實施例可經額定以在此轉矩下連續操作。在400伏下，本實施例可達到大約1500RPM之一最高速度，其大致等效於在驅動一標準轎車尺寸輪胎時之150km/h。本實施例中總長度係283mm且直徑係290mm之尺寸，其可裝配至一GM Holden Commodore之差速器安裝區中。重量大約為52kg，其包含控制電子裝置及差速器。
特定例示性實施例之設計及製造方法
包含下列實例以闡釋可使用特定所揭示實施例設計及/或製造之多種裝置。藉由使用本文揭示之方法，設想大量裝置可使用本文揭示之技術設計及構造。
A.在本例示性製造方法中，供應一或多個設計要求。舉例而言， 此等要求可包含：裝置之大小、裝置之重量、裝置之最大功率、其操作或發電所需之電壓、峰值電流汲取或供應(控制最大功率)、至電源之連接數(DC、單相、三相)、裝置將運行之角速度範圍、需傳遞之轉矩量、軸需吸收之最大轉矩或其等之組合。應瞭解，在設計及製造裝置時可使用其他特徵。
此資訊隨後可以下列方式處理：首先，選擇一適當模組使得其能夠處置所需電壓且具有足夠的接觸件及開關(舉例而言，兩個針對單相及DC、三個針對三相三角形，四個針對三相星形)。各模組之功率額定隨後被劃分為所需之最大功率。馬達之最大尺寸隨後被考慮以確定可裝配至一圓形配置中之線圈數；此變為盤之大小。盤數系被劃分為線圈總數之每個盤之線圈數。隨後針對最大角速度檢查此線圈數，確保模組中之線圈之電感不會使得其無法在所要頻率下切換。若其太高，則直徑可減小以導致每個盤之較小線圈數，導致較低操作頻率。此提供設計資訊，其隨後可用於構造裝置。
B.在本例示性製造方法中，提供一或多個規格。在本實例中，將構建之裝置規定一馬達300kw盡可能輕，較佳低於30kg，需適於小於400mm之直徑，轉矩盡可能大，需從靜止平穩加速，最高角速度3000RPM，120伏DC，峰值電流1500安培。裝置進一步規定高轉矩及小尺寸及鐵芯、高功率磁鐵。DC源導致兩個輸入。
下一步驟係選擇鐵芯330v，90A單相模組，其在120伏下運行，最大電流90A，峰值功率為10kw。此資訊指示最小30個線圈。為了使最大轉矩平滑化，此規格將指示比每個盤之線圈多一個的磁鐵，因此，計算可配置為直徑400mm之一圓之磁鐵數且發現可裝配高達19個。在本實例中選擇之磁鐵係偶數，使得其等具有圍繞盤之交替磁場，少一個使其變為偶數，即18個磁鐵。
接下來，選擇線圈數。在如此一者中之特定應用中，線圈數通 常為一質數以使諧波最小化，本文中17個適用，每34轉重複，最大角速度下之諧波1.5Hz。最大角速度下之切換線圈之最大頻率係50轉/秒乘以17個線圈，除以2以考慮負開關及正開關而等於425Hz。
此導致2個定子盤之17個線圈，總計320kw之總共34個線圈(任何時點每個盤關閉一個線圈)，3個盤之18個磁鐵之一最終組態。基於此設計，一裝置可構建為具有線圈之一定子盤，其容納17個線圈。下一步驟係設計及製造容納18個線圈之磁性盤及設計及製造用於將裝置固持在一起之一機殼及軸承支架。接下來，將線圈組裝至定子盤中，將磁鐵組裝至轉子盤中及構建裝置。下一步驟係修改軟體以控制17個線圈及在刹車時切換至發電模式。
C.在本例示性製造中，闡述一規格，其規定3MW，重量不考慮，需適於小於2000mm之直徑，旋轉高達120RPM，輸出電壓應為3000伏RMS、650安培、50Hz以匹配三相市電。規格進一步規定低速下之高壓、規定鐵芯、許多繞組、低電流以使效率最佳化。三相源因此規定三個輸出。
此指示選擇鐵芯4000v，10A三相模組。在300伏下運行，最大電流10A，峰值功率為30kW。此亦指示最小100個線圈。此外，為了使線圈內之角速度最大化以使電壓產生最大化，一大直徑盤非常適於本應用。由於轉矩平滑度並非問題，但是大葉片中之諧波可能成問題，本實例指示每個盤比線圈多一個磁鐵。
基於此資訊，下一步驟係計算可配置為2000mm之直徑一之圓之磁鐵數，發現可裝配高達104個。由於線圈數通常為質數以使諧波最小化，故在本實例中101個適用。
此導致1個定子盤之101個線圈及2個盤之102個磁鐵之一最終組態。
下一步驟係設計及製造線圈之定子盤，其容納101個線圈。設計 及製造磁性盤，其容納102個線圈。設計及製造機殼及軸承支架以將裝置固持在一起。將線圈組裝至定子盤中，將磁鐵組裝至轉子盤中及將其組合好。修改軟體以控制101個線圈且同步至電網且確保電壓維持在3000V RMS。
D.在本例示性實例中，規格規定1GW，重量不成問題，尺寸不成問題，旋轉高達300RPM，輸出電壓應為3000伏RMS、333333安培、50Hz三相市電主驅動頻率。在本規格中不存在許多限制，故可改變數個參數。但是，本實例使用實例C中概述之過程。另一因素係確保直徑對於一軸足夠大，該軸足夠強力以在1GW之旋轉功率被置於軸時不剪切。本實例可使用101個線圈之512個堆疊，總計模組5221個。
E.在本例示性實例中，規格規定2Kw，最大直徑400mm，旋轉高達300RPM，輸入電壓單相230v、AC、50hz，價格限制。選擇小模組、空心磁芯、每個線圈最大1安培。每個線圈總計230w，需要大約10個，挑選17個以確保單相中之死點不影響總功率輸出。為了使成本最小化，將開關及處理器組合至單個電路板上且將線圈圍繞定子配置。
應用
特定實施例可用於將電能轉換為機械能。在電動馬達用作一電動車輛之一推進單元的特定實施例中，馬達可直接安裝至一車輛中，至與一標準車輛差速器相同或稍微類似的安裝點。圖37繪示可用於牽引應用中之一例示性電機。
在特定實施例中，電機可用於驅動一後輪驅動電動車輛。圖38係此一設備之一實例之一俯視圖。電動馬達53被安裝在車輛後部，在與差速器相同或類似的位置中。標準半軸121從馬達連接至後輪120。高電壓、高電流導體及控制電纜可從電池122沿著驅動軸隧道在先前 被驅動軸佔據之相同路徑上延伸，該電池122可定位在先前被內燃機引擎及變速器佔據之位置中。
在特定實施例中，電機可用於驅動一前輪驅動電動車輛。圖39係此一設備之一實例之一俯視圖。電動馬達53被安裝在車輛前部，在與差速器相同或類似的位置中。標準半軸121從馬達連接至前輪125。高電壓、高電流導體及控制電纜連接電池122，該電池122可定位在先前被內燃機引擎及變速器佔據之位置中。
在特定實施例中，電機可用於驅動一全輪驅動電動車輛。圖40係此一設備之一實例之一俯視圖。兩個電動馬達53被安裝在車輛前部及後部，在與差速器相同或類似的位置中。標準半軸121從馬達連接至前輪及後輪120。高電壓、高電流導體及控制電纜可從電池122沿著驅動軸隧道在先前被驅動軸佔據之相同路徑上延伸，該電池122可定位在先前被內燃機引擎及變速器佔據之位置中。
在特定實施例中，電機可用於驅動一半掛車卡車。圖41係此一設備之一俯視圖。兩個電動馬達53被安裝在車輛後部，在與差速器相同或類似的位置中。標準半軸121從馬達連接至兩對後輪120。高電壓、高電流電纜從電池沿著先前被驅動軸佔據之相同路徑延伸，該電池定位在先前被汽油罐佔據之位置中。此等電池可被製作為可拆卸的且可使用一叉車吊上及吊下卡車用於一卡車之快速再充電。
在電動馬達用作一電動車輛之一推進單元的一替代實施例(未展示)中，其視情況經由一剛性或鉸接軸驅動一車輪，其視情況經由一或多個鏈條或帶驅動一車輛，其視情況中心固定至一車輛且經由鉸接軸驅動車輪至任一側或其視情況產生一加壓液壓流體流以給驅動一或多個車輪之一液壓馬達供應動力。
此外，在特定應用中，具有制動及/或加速之電子控制之車輛，存在針對車輛動力之電腦控制之機會，其包含以下各項之一或多者： 主動巡航控制，其中一車輛與一前車維持一預定距離；碰撞避免，其中一車輛自動制動以避免一碰撞；緊急制動輔助，其中一車輛感測到一緊急停車並施加最大有效制動；主動軟體差速器，其中個別輪速回應於其他輸入而調整；主動制動偏向，其中個別車輪制動作用力被即時調整以維持車輛穩定性；制動轉向，其中個別車輪制動偏向被調整以輔助轉向；及電流源(針對牽引應用)持續或間斷。
類似地，在其他替代實施例中，磁鐵及電磁線圈可視情況被製作為相同數目，但較佳具有位置不對稱性以抑制或减小啟動時的磁停滯。在特定應用中，磁鐵及電磁線圈之陣列之中心直徑越大，能夠產生之轉矩越大。電動馬達之配置允許從標準組件產生許多組合，從一單個轉子及定子組合至採用至少10個轉子之組合。採用較大轉子及定子數之組合可用在大型機器中，諸如重型卡車及推土設備。其他應用可為再生制動及/或發電。
添加一電容器至模組及在一減壓、增壓或一減壓及增壓組態中組態開關及線圈，裝置可由軟體驅動以產生一特定dc電壓以給電池充電。
在特定實施例中，轉動電機所需之轉矩取決於發電之線圈數。轉動電機所需之轉矩可實質即時(或即時)增大及/或減小。
實例1A.1 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一轉子具有一整合式差速器，該至少一差速器允許該轉子輸出至少兩個旋轉輸出，其中該至少兩個旋轉輸出能夠按不同轉 速彼此移動，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例1A.4 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，其中該至少一轉子具有一整合式差速器，該至少一差速器允許該轉子輸出至少兩個旋轉輸出，其中該至少兩個旋轉輸出能夠按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例1A.5 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁感應迴路，其中該至少一盤或轉子具有一整合式差速器，該至少一差速器允許該轉子輸出至少兩個旋轉輸出，其中該至少兩個旋轉輸出能夠按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與該複數個磁感應迴路處於間隔關係；且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操 作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例1A.6 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁阻突部，一整合式差速器耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與複數個磁阻突部處於間隔關係；且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例1A.7 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，一整合式差速器耦合至該至少一轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與複數個磁鐵處於間隔關係；且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係。
實例1A.9 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至 少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，其中該至少一轉子具有一整合式差速器，該至少一差速器允許該轉子輸出至少兩個旋轉輸出，該至少一轉子附接至由至少一驅動軸驅動之至少一冠狀輪，其中該至少兩個旋轉輸出能夠按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該至少一盤或轉子與至少一定子處於移動關係。
實例1A.10 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，一整合式差速器耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係。
實例1A.11 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁阻突部，一整合式差速器耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與該複數個磁阻突部處於間隔關係；且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係。
實例1A.12 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之 複數個磁感應迴路，一整合式差速器耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速彼此移動，其中該至少一模組與該複數個磁感應迴路處於間隔關係；且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係。
實例2A.1 一或多個實例1A.7至1A.12之電機，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例2A.2 一或多個實例1A.7至1A.12之電機，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；實例2A.3 一或多個實例1A.7至1A.12之電機，其中該至少一模組能夠獨立被控制。
實例2A.4 一或多個實例1A.7至1A.12之電機，其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例2A.5 一或多個實例1A.7至1A.12之電機，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；且其中該至少一模組能夠獨立被控制；實例2A.6 一或多個實例1A.7至1A.12之電機，其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例2A.7 一或多個實例1A.7至1A.12之電機，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；且其中該 至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例3A 一或多個上述A實例之電機，其中該一或多個操作參數選自以下各項之一或多者：最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大功率輸出、平均功率輸出、最小功率輸出、最大輸入電壓、平均輸入電壓、最小輸入電壓、最大發電電壓、平均發電電壓、最小發電電壓、峰值輸入電流、平均輸入電流、最小輸入電流、最大發電電流、平均發電電流、最小發電電流、最大轉矩、平均轉矩、啟動序列、最小轉矩、轉矩平滑度、加速速率、固持角準確度、角速度變化最小化、制動期間的減速速率、軸之直徑、電機之最大半徑、電機之最大長度、電機之最大深度、電機之最大高度、最大滑動距離、最小滑動距離、電機之最大重量、電機之最小重量、最大電阻功率損耗、單位冗餘及總價。
實例4A.1 一或多個上述A實例之電機，其中操作期間之該至少一操作參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大功率輸出、平均功率輸出、最小功率輸出、最大輸入電壓、平均輸入電壓、最小輸入電壓、最大發電電壓、平均發電電壓、最小發電電壓、發電電壓之形狀及頻率、峰值輸入電流、平均輸入電流、最小輸入電流、最大發電電流、平均發電電流、最小發電電流、最大轉矩、平均轉矩、最小轉矩、轉矩平滑度、啟動序列、加速速率、固持角準確度級別、角速度變化最小化、制動期間的減速速率、軸之直徑、電機之最大半徑、電機之最大長度、電機之最大深度、電機之最大高度、最大滑動距離、最小滑動距離、電機之最大重量、電機之最小重量、最大電阻功率損耗、單位冗餘及總價。
實例4A.2 一或多個上述A實例之電機，其中操作期間之該至少一效能參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、最大功率輸 出、與發電期間之輸出電壓之偏差、維持一所需發電電壓、轉矩平滑度、加速速率、固持角準確度、角速度變化最小化、匹配制動期間所請求之減速速率、最小化電阻功率損耗、總效率、功率因數校正、機械諧波消除、電諧波消除、複製輸出電壓波之準確度及發電頻率之準確度。
實例4A.3 一或多個上述A實例之電機，其中操作期間之一或多個效能參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、最大功率輸出、與發電期間之輸出電壓之偏差、維持一所需發電電壓、轉矩平滑度、加速速率、固持角準確度、角速度變化最小化、匹配制動期間所請求之減速速率、最小化電阻功率損耗、總效率、功率因數校正、機械諧波消除、電諧波消除、複製輸出電壓波之準確度及發電頻率之準確度。
實例4A.4 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之該至少一操作參數，其中操作期間之該至少一操作參數可選自一或多個實例4A.3中所列之參數；操作期間之至少一效能參數，其中操作期間之該至少一效能參數可選自實例4A.2中所列之一或多個參數；或其等之組合。
實例5A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一電磁線圈包括處於一實質圓形配置或一軸向通量配置之複數個電磁線圈。
實例6A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一電磁線圈與該複數個磁鐵處於一角度及一徑向偏移配置。
實例7A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一電磁線圈中之線圈數與該複數個磁鐵中之磁鐵數不同。
實例8A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個電磁線圈中之線圈數與該複數個磁鐵中之磁鐵數相同且該複數個電磁線圈與該複數個磁鐵之間之間隔關係幾何偏移以阻止同心對準。
實例9A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一電磁線圈中之線圈數比該複數個磁鐵中之磁鐵數少至少一個。
實例10A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個電磁線圈與該複數個磁鐵配置為一軸向對準配置。
實例11A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個電磁線圈與該複數個磁鐵配置為軸向未對準配置達至少5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度或45度。
實例12A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個電磁線圈與該至少一定子軸向對準且複數個磁鐵與該至少一轉子軸向對準。
實例13A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個電磁線圈與該至少一定子實質垂直或垂直且複數個磁鐵線圈與該至少一轉子實質垂直或垂直。
實例14A 一或多個上述A實例之電機，其進一步包括一機殼，其在機械上足以適當抵抗操作時來自機械力之變形。
實例15A 一或多個上述A實例之電機，其進一步包括一機殼，其導熱。
實例16A 一或多個上述A實例之電機，其進一步包括一機殼，其可用作一或多個電子開關之一導體。
實例17A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之功率重量比係至少0.01、0.1、0.25、0.5、1、2、3、3.4、4、4.5、5、6、7、8、8.4、9、10、11、12、13、14或15千瓦/千克。
實例17A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之功率重量比係介於10至1、15至3、10至0.5、9至4、5至0.01、3.4至6或8.4至3.4千瓦/千克。
實例18A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之功率重量比比具有一實質類似尺寸及重量之一無刷永久磁鐵三相電機大10%、 25%、50%、100%、125%、150%、200%、250%、300%、500%或1000%。
實例18A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之功率重量比比具有一實質類似尺寸及重量之一無刷永久磁鐵三相電機大介於10%至1000%、10%至25%、10%至100%、25%至50%、25%至150%、50%至250%、50%至100%、100%至125%、100%至250%、125%至150%、150%至300%、200%至1000%、250%至500%、250%至1000%或500%至1000%。
實例19A.1 一或多個上述A實例之電機，其進一步包括：至少一感測器，其用於偵測該至少一轉子之絕對或相對位置；及至少一控制系統，其回應於來自以下各項之一或多者之輸入：該至少一感測器、至少一功率命令、至少一模式命令，其包括以下各項之一或多者：至少一驅動、發電、制動及固持命令及至少一旋轉方向命令。
實例19A.2 實例19A.1之電機，其中該至少一控制系統經組態以處於一驅動組態或具有該至少一驅動模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了發電運動的目的而吸引及排斥該等磁鐵。
實例19A.3 實例19A.1之電機，其中該電機經組態以處於一發電組態或具有發電之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個線圈連接至外部電力軌。
實例19A.4 實例19A.1之電機，其中該電機經組態以處於一制動組態或具有制動之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個該等磁性線圈端子連接在一起以對抗運動。
實例19A.5 實例19A.1之電機，其中該電機經組態以處於一固持組態或具有固持之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了停止運動的目的而吸引及 排斥磁鐵。
實例20A.1 一或多個上述A實例之電機，其中操作中之該至少一控制系統在操作週期期間針對該至少一操作參數實質連續判定一或多個適當高效的操作模式。
實例20A.2 一或多個上述A實例之電機，其中操作中之該至少一控制系統在操作週期期間針對該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合實質連續判定一或多個適當高效的操作模式。
實例21A 一或多個上述A實例之電機，其中該電機能夠在該電機之RPM範圍之50%、60%、70%、80%、90%、95%、98%或100%內高效操作。
實例22A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該電機具有大約100、500、1000、2000、5000、10000或20000kw/m3之一功率密度。
實例22A.2 一或多個上述實例之電機，其中該電機具有至少100、500、1000、2000、5000、10000或20000kw/m3之一功率密度。
實例22A.3 一或多個上述A實例之電機，其中該電機具有介於100至20,000、100至200、100至500、250至500、500至1000、500至2000、1000至10,000、1000至5000、2000至5000、5000至10,000、5000至15,000、10,000至30,000或10,000至20,000kw/m3之一功率密度。
實例23A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之一或多個該至少一操作參數可實質即時重新組態。
實例23A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合之一者或多者可實質即時重新組態。
實例24A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一控制系統提供對該複數個線圈之至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、 90%、95%或100%之個別控制。
實例25A 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之該至少一操作參數可實質即時重新組態且效能之最佳設定跨以下各項之一或多者之50%、60%、70%、80%、90%、95%、98%或100%判定及實施：操作速度及負載。
實例26A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個線圈之時序可實質即時重新組態以使該複數個線圈之時序連續最佳化。
實例26A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一線圈之時序可實質即時重新組態以使至少一線圈之時序連續最佳化。
實例27A.1 一或多個上述A實例之電機，其中永久磁鐵之總數可減小達最小10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、或70%且仍提供相當功率輸出至一無刷永久磁鐵三相電機。
實例27A.2 一或多個上述A實例之電機，其中永久磁鐵之總數可減小達最小介於10%至70%、10%至25%、20%至50%、15%至35%、20%至55%、25%至50%、30%至60%、35%至50%、40%至60%、45%至70%或50%至70%之間，且仍提供相當功率輸出至一無刷永久磁鐵三相電機。
實例28A.1 一或多個上述A實例之電機，其中與具有相當功率輸出之一無刷永久磁鐵三相電機相比，該複數個線圈在一個旋轉內具有小大約1000、500、100、50、40、35、30、25、20、15、10或5倍之轉矩變化。
實例28A.2 一或多個上述A實例之電機，其中與具有相當功率輸出之一無刷永久磁鐵三相電機相比，該複數個線圈具有介於小1000至100、1000至100、500至100、500至20、100至5、100至30、50至10、40至15、35至10、30至15、25至10、20至5、15至5或10至5倍之轉矩 變化。
實例29A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該等磁鐵之材料節省將為具有相當功率輸出之一無刷永久磁鐵三相電機之至少10%、15%、20%、30%、40%、50%或60%。
實例29A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該等磁鐵之材料節省將介於具有相當功率輸出之無刷永久磁鐵三相電機之10%至60%、10%至30%、15%至30%、20%至50%、30%至50%、40%至60%或50%至70%之間。
實例30A.1 一或多個上述A實例之電機，其中銅之材料節省將比每個功率輸出具有類似電阻功率損耗之一類似無刷永久磁鐵3相電機大至少10%、15%、20%、30%、40%、100%、200%或1000%。
實例30A.2 一或多個上述A實例之電機，其中銅之材料節省將比每功率輸出具有類似電阻功率損耗之一類似無刷永久磁鐵3相電機大介於10%至100%、15%至40%、20%至100%、20%至200%、30%至1000%、40%至150%、100%至200%、200%至500%、200%至1000%或500%至1000%之間。
實例31A 一或多個上述A實例之電機，其中該定子可由鋁、鋼、銅、聚乙烯、丙烯酸、聚合物強化碳纖維、聚合物強化玻璃纖維、石墨烯、其他金屬、塑膠及/或複合材料或其等之組合製成且該定子具有適當剛性。
實例32A 一或多個上述A實例之電機，其中該轉子可由鋁、鋼、銅、聚乙烯、丙烯酸、聚合物強化碳纖維、聚合物強化玻璃纖維、石墨烯、其他金屬、塑膠及/或複合材料或其等之組合製成且該轉子具有適當剛性。
實例33A 一或多個上述A實例之電機，其中該機殼可由鋁、鋼、銅、聚乙烯、丙烯酸、聚合物強化碳纖維、聚合物強化玻璃纖維、石 墨烯、其他金屬、塑膠及/或複合材料或其等之組合製成且該機殼具有適當剛性。
實例34A 一或多個上述A實例之電機，其中該轉子或滑動器中之該磁場可透過使用稀土或其他習用形式之永久磁鐵而產生。
實例35A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁場產生器係以下各項之一或多者：一金屬材料之迴路或線圈，其在迴路中引致一電流以產生一磁場。
實例36A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁場產生器係再導向磁場之鐵磁材料條。
實例37A.1 一或多個上述A實例之電機，其中為了節省空間、成本或兩者，該至少一模組之該至少一開關被製作在相同電路板上。
實例37A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組之該至少一開關被製作在相同電路板上。
實例38A.1 一或多個上述A實例之電機，其中為了節省空間、成本或兩者，該至少一模組之至少一電磁線圈被製作為一單個單元。
實例38A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組之該至少一電磁線圈被製作為一單個單元。
實例39A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組具有一機殼，其可附接至一或多個其他模組以構造該至少一定子，而無需具有一單獨定子結構。
實例40A 一或多個上述A實例之電機，其中一或多個該複數個磁鐵具有圍繞其等之一機殼使得一或多個該等磁鐵可附接至一或多個其他磁鐵以形成至少一轉子，其可連接至至少一軸。
實例41A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組有關其他模組及該至少一定子之實體位置被硬編碼至控制軟體中。
實例42A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組有關其 他模組及至少一定子之一者或多者之實體位置由電連接之一或多個序列編碼，其等可使用開關、焊橋、跨接線、連接器、切削印刷電路軌道、製作及斷開電連接之其他適當方式或其等之組合構成。
實例43A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組有關其他模組及該至少一定子之一者或多者之實體位置由該至少一模組藉由一系列電接觸、光學反射、磁力或其等之組合而插入該至少一定子之位置，其編碼該模組之位置而偵測。
實例44A 一或多個上述A實例之電機，存在實例41A、42A及43A之一或多個組合。
實例45A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一電磁線圈圍繞該至少一定子之周邊配置。
實例46A 一或多個上述A實例之電機，其進一步包括至少一軸。
實例47A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁鐵圍繞該至少一轉子之周邊配置且具有與該至少一電磁線圈、複數個至少一電磁線圈或該複數個至少一電磁線圈之一實質部分之一者或多者實質相同之中心直徑。
實例49A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁鐵圍繞該至少一轉子之周邊配置且具有與該至少一電磁線圈、複數個至少一電磁線圈或該複數個至少一電磁線圈之一實質部分實質相同之中心直徑且兩個或兩個以上該等磁鐵具有交替磁極定向。
實例50A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁鐵之兩個或兩個以上磁鐵具有交替磁極定向。
實例51A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一定子與該該至少一轉子之間存在一間隙。
實例52A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一電磁線圈與具有一實質類似電阻損耗之一單相電機相比之相對重量大致等於線 圈總數之倒數。
實例52A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該電機具有(n)個線圈及相對於具有實質類似電阻損耗之一單相馬達大約1/(n-1)至1/(n+1)之一重量。
實例53A.1 一或多個上述A實例之電機，其中一或多個模組線圈啟動序列在該電機操作期間計算得到且該至少一模組啟動之順序依序基於其在一模組陣列中之幾何位置。
實例53A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序依序基於其等在該模組陣列中之幾何位置。
實例54A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該一或多個模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，至少一模組啟動之順序至少部分基於感測器回饋。
實例54A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序基於感測器回饋。
實例55A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序由一序列型樣判定。
實例55A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到且該至少一模組啟動之順序至少部分由一或多個序列型樣判定。
實例56A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到且模組啟動之順序至少部分基於一或多個最佳功率使用情況判定。
實例57A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列經預定且儲存，且該序列至少部分源自感測器回饋。
實例58A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序 列經預定且儲存，該序列之本質源自儲存在該模組中之預計算得到之資料。
實例58A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列經預定且儲存，且該序列之本質至少部分源自儲存在該模組內之預計算得到之資料。
實例59A.1 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列經預定且儲存，該序列之本質經由一通信匯流排源自外部模組。
實例59A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該模組線圈啟動序列經預定且儲存，且該序列之本質經由一或多個通信匯流排源自一或多個外部模組。
實例60A 一或多個上述實例之電機，其中該模組線圈啟動序列基於一或多個上述A實例判定，來源基於一或多個上述實例或兩者。
實例61A.1 一或多個上述A實例之電機，啟動序列中之被供電線圈之總數在操作期間從線圈總數變化為無。
實例61A.2 一或多個上述A實例之電機，其中該啟動序列中之被供電之該至少一電磁線圈之總數在操作期間可從線圈總數變化為無。
實例62A 一或多個上述A實例之電機，其中主動之該至少一電磁線圈之數可基於或可不基於感測器回饋。
實例63A 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之控制集中在至少一控制模組上。
實例64A 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之控制分佈至一或多個模組，其中一或多個模組獨立起作用。
實例65A 一或多個上述A實例之電機，其中該電機之控制在兩個或兩個以上指定模組之間仲裁。
實例66A 一或多個上述A實例之電機，其中一或多個模組可在該電機操作期間個別被移除、添加或替換，而不實質影響該電機之操作 狀態。
實例67A 實例66A之電機，其中1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個模組可在該電機操作期間個別被移除、添加或替換，而不實質影響該電機之操作狀態。
實例68A 實例66A之電機，其中1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個模組可在該電機操作期間個別被移除、添加或替換，而不實質影響該電機之操作狀態。
實例69A 一或多個上述A實例之電機，其中至少一模組之一者或多者可在該電機關閉的同時被個別移除、添加或替換。
實例70A 一或多個上述A實例之電機，其中個別模組所使用之至少一操作參數之一者或多者在該電機操作期間至少部分基於感測器回饋被動態調節。
實例71A 一或多個上述A實例之電機，其中個別模組所使用之該至少一操作參數之一者或多者在該電機操作期間被動態調節且所使用之調節方法可能涉及或可能不涉及使用機器學習演算法。
實例72A 一或多個上述A實例之電機，其中該電機控制系統允許該馬達相對於主輸出或輸入之旋轉軸線在順時針及逆時針方向兩者上操作。
實例73A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組之一者或多者進一步包括實施為硬體、軟體或兩者之一或多個安全系統以允許在一基於回饋事件的情況下相對於該線圈自動斷電。
實例74A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組之一者或多者進一步包括一或多個模組上之一或多個外部電力安全切斷控制輸入。輸入採用觸覺開關或數位觸控面板或通信匯流排之形式，切斷裝置經設計使得其等繞過各模組中之主控制器。
實例75A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組之一者 或多者進一步包括一或多個模組上之一或多個外部電力安全切斷控制輸入且輸入可為以下各項之一或多者：觸覺開關、數位觸控面板、通信匯流排或其等之組合，其中切斷裝置經設計使得其等繞過該至少一模組之一者或多者中之主控制器。
實例76A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步包括至少一感測器，其用於偵測來自模組線圈之反EMF以減小鑲齒效應以改良效率且在操作期間使用至少一線圈控制單元中之類比至數位轉換器以一代表性速度範圍記錄一未被供電線圈之反EMF；該未被供電線圈隨後被供電至實質使該反EMF無效之一電壓，藉此中和該未被供電線圈與該等磁鐵之間之磁性相互作用；且視情況此程序可針對該陣列中之一或多個線圈重複以減小鑲齒效應。
實例77A任何上述A實例實施為硬體、軟體或其等之組合。
實例78A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步包括用於偵測跨該至少一模組之線圈之電壓之一或多個感測器。
實例79A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步包括用於偵測跨至少一模組之線圈流動之電流之一或多個感測器。
實例80A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步包括用於偵測來自該至少一模組之線圈之該反EMF之一或多個感測器。
實例81A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步包括一或多個感測器，其用於偵測該電機之至少一轉子相對於該至少一模組之位置之絕對或相對位置。
實例82A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步包括一或多個感測器，其用於偵測該電機之至少一轉子相對於該至少一模組之位置之速度。
實例83A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步 包括一或多個感測器，其用於偵測圍繞該電機內之該至少一模組或其他表面之熱溫度。
實例84A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步包括一或多個感測器，其用於偵測以下各項之一或多者：至少一磁場之量值、角度及方向。
實例85A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組進一步包括一或多個感測器，其為了振動偵測的目的而偵測加速度。
實例86A 一種使用方法，其使用一或多個上述A實例之電機或本文中揭示之特徵之組合。
實例87A 一種系統，其使用一或多個上述A實例之電機或本文中揭示之特徵之組合。
實例88A 一種模組，其併入一或多個上述A實例之特徵或本文中揭示之模組特徵之組合。
實例89A 一種用於一電機之控制系統，其併入一或多個上述A實例之特徵或本文中揭示之控制特徵之組合。
實例90A 一種用於一模組之控制系統，其併入一或多個上述A實例之特徵或本文中揭示之控制特徵之組合。
實例91A 一或多個上述A實例之電機，其中至少一自適應控制藉由在電機操作期間透過使用以下各項之一或多者執行最佳化而實施：至少一支援向量機、類神經網路演算法、一模糊邏輯演算法、機器學習演算法及透過使用其他適當的自適應控制技術。
實例92A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一定子係該電機中所含之該等定子之一實質部分。
實例93A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一定子係該電機中所含之所有定子。
實例94A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組係該電 機中所含之該等模組之一實質部分。
實例95A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一模組係該電機中所含之所有模組。
實例96A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一電磁線圈係該電機中所含之該等電磁線圈之一實質部分。
實例97A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一電磁線圈係該電機中所含之所有電磁線圈。
實例98A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一開關係該電機中所含之該等開關之一實質部分。
實例99A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一開關係該電機中所含之所有開關。
實例100A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一轉子係該電機中所含之該等轉子之一實質部分。
實例101A 一或多個上述A實例之電機，其中該至少一轉子係該電機中所含之所有轉子。
實例102A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁鐵係該電機中所含之該等磁鐵之一實質部分。
實例103A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁鐵係該電機中所含之所有磁鐵。
實例104A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁感應迴路係該電機中所含之該等磁感應迴路之一實質部分。
實例105A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁感應迴路係該電機中所含之所有磁感應迴路。
實例106A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁阻突部係該電機中所含之該等磁阻突部之一實質部分。
實例107A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個磁感應迴 路係該電機中所含之所有磁感應迴路。
實例109A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個定子係該電機中所含之該等定子之一實質部分。
實例110A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個定子係該電機中所含之所有定子。
實例111A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個模組係該電機中所含之該等模組之一實質部分。
實例112A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個模組係該電機中所含之所有模組。
實例113A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個轉子係該電機中所含之該等轉子之一實質部分。
實例114A 一或多個上述A實例之電機，其中該複數個轉子係該電機中所含之所有轉子。
實例1B 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
實例2B 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例3B 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其等包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該複數個模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該複數個模組能夠獨立被控制，且其中該複數個模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例4B 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其等包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該複數個模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該複數個模組能夠獨立被控制，且其中該複數個模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
實例5B 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其等包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該複數個模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該複數個模組能夠獨立被控制，且其中該複數個模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例6B 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少 一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例7B 一或多個上述B實例之電機，其中操作期間之該至少一操作參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大功率輸出、平均功率輸出、最小功率輸出、最大輸入電壓、平均輸入電壓、最小輸入電壓、最大發電電壓、平均發電電壓、最小發電電壓、發電電壓之形狀及頻率、峰值輸入電流、平均輸入電流、最小輸入電流、最大發電電流、平均發電電流、最小發電電流、最大轉矩、平均轉矩、最小轉矩、轉矩平滑度、啟動序列、加速速率、固持角準確度級別、角速度變化最小化、制動期間的減速速率、軸之直徑、電機之最大半徑、電機之最大長度、電機之最大深度、電機之最大高度、最大滑動距離、最小滑動距離、電機之最大重量、電機之最小重量、最大電阻功率損耗及單位冗餘及總價。
實例8B 一或多個上述B實例之電機，其中操作期間之該至少一效能參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、最大功率輸出、與發電期間之輸出電壓之偏差、維持一所需發電電壓、轉矩平滑度、加速速率、固持角準確度、角速度變化最小化、匹配制動期間所請求 之減速速率、最小化電阻功率損耗、總效率、功率因數校正、機械諧波消除、電諧波消除、複製輸出電壓波之準確度及發電頻率之準確度。
實例9B 一或多個上述B實例之電機，其中該電機之功率重量比係介於10至1、15至3、10至0.5、9至4、5至0.01、3.4至6或8.4至3.4千瓦/千克。
實例10B 一或多個上述B實例之電機，其進一步包括：至少一感測器，其偵測該至少一轉子之絕對或相對位置；和至少一控制系統，其回應於來自以下各項之一或多者之輸入：該至少一感測器、至少一功率命令、至少一模式命令，其包括以下各項之一或多者：至少一驅動、發電、制動及固持命令及至少一旋轉方向命令。
實例11B 實例10B之電機，其中該至少一控制系統經組態以處於一驅動組態或具有該至少一驅動模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了發電運動的目的而吸引或排斥該等磁鐵。
實例12B 實例10B之電機，其中該電機經組態以處於一發電組態或具有發電之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個線圈連接至外部電力軌。
實例13B 實例10B之電機，其中該電機經組態以處於一制動組態或具有制動之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個該等磁性線圈端子連接在一起以對抗運動。
實例14B 實例10B之電機，其中該電機經組態以處於一固持組態或具有固持之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了停止運動的目的而吸引及排斥磁鐵。
實例15B 一或多個上述B實例之電機，其中操作中之該至少一控 制系統在操作週期期間針對該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合實質連續判定一或多個適當高效的操作模式。
實例16B 一或多個上述B實例之電機，其中該電機具有介於100至20,000、100至200、100至500、250至500、500至1000、500至2000、1000至10,000、1000至5000、2000至5000、5000至10,000、5000至15,000、10,000至20,000或10,000至30,000kw/m3之間之一功率密度。
實例17B 一或多個上述B實例之電機，其中該電機之該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合之一者或多者可實質即時重新組態。
實例18B 一或多個上述B實例之電機，其中該至少一控制系統提供對該複數個線圈之至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%之個別控制。
實例19B 一或多個上述B實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序依序基於其等在該模組陣列中之幾何位置。
實例20B 一或多個上述B實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序基於感測器回饋。
實例21B 一或多個上述B實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到且該至少一模組啟動之順序至少部分由一或多個序列型樣判定。
實例22B 一或多個上述實例之電機，其中啟動序列中之被供電之該至少一電磁線圈之總數在操作期間可從線圈總數變化為無。
實例23B 一或多個上述B實例之電機，其中該電機之控制集中在至少一控制模組上。
實例24B 一或多個上述實例之電機，其中一或多個模組可在該 電機操作期間個別被移除、添加或替換，而不實質影響該電機之操作狀態。
實例25B 一或多個上述B實例之電機，其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數，其中操作期間之該至少一操作參數可選自實例7B中所列之一或多個參數：操作期間之至少一效能參數，其中操作期間之該至少一效能參數可選自實例8B中所列之一或多個參數；或其等之組合。
實例26B 一或多個上述B實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其在一有輪車輛中產生足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可適於一習用內燃機引擎驅動車輛中之現有差速器之殼套之尺寸。
實例27B 一或多個上述B實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例28B 一或多個上述B實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例29B 一或多個上述B實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝而不降低或實質降低與一道路之間隙且無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例1C 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，其中該模組之一實質部分包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複 數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該等模組之實質部分之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中模組之實質部分能夠獨立被控制；其中模組之實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
實例2C 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，其中該等模組之一實質部分包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之模組之實質部分之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該等模組之實質部分能夠獨立被控制；其中該等模組之實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例3C 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其中該 等模組之一實質部分包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該等模組之實質部分之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該等模組之實質部分能夠獨立被控制且其中該等模組之實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例4C 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其中該等模組之一實質部分包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該等模組之實質部分之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該等模組之實質部分能夠獨立被控制且其中該等模組之實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
實例5C 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其中該 等模組之一實質部分包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該等模組之實質部分之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該等模組之實質部分能夠獨立被控制且其中該等模組之實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且且可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例6C 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，其中該等模組之一實質部分包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係，其中該電機中之該等模組之實質部分之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該等模組之實質部分能夠獨立被控制；且其中該等模組之實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例7C 一或多個上述C實例之電機，其中操作期間之該至少一 操作參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大功率輸出、平均功率輸出、最小功率輸出、最大輸入電壓、平均輸入電壓、最小輸入電壓、最大發電電壓、平均發電電壓、最小發電電壓、發電電壓之形狀及頻率、峰值輸入電流、平均輸入電流、最小輸入電流、最大發電電流、平均發電電流、最小發電電流、最大轉矩、平均轉矩、最小轉矩、轉矩平滑度、啟動序列、加速速率、固持角準確度級別、角速度變化最小化、制動期間的減速速率、軸之直徑、電機之最大半徑、電機之最大長度、電機之最大深度、電機之最大高度、最大滑動距離、最小滑動距離、電機之最大重量、電機之最小重量、最大電阻功率損耗及單位冗餘及總價。
實例8C 一或多個上述C實例之電機，其中操作期間之該至少一效能參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、最大功率輸出、與發電期間之輸出電壓之偏差、維持一所需發電電壓、轉矩平滑度、加速速率、固持角準確度、角速度變化最小化、匹配制動期間所請求之減速速率、最小化電阻功率損耗、總效率、功率因數校正、機械諧波消除、電諧波消除、複製輸出電壓波之準確度及發電頻率之準確度。
實例9C 一或多個上述C實例之電機，其中該電機之功率重量比係介於10至1、15至3、10至0.5、9至4、5至0.01、3.4至6或8.4至3.4千瓦/千克之間。
實例10C 一或多個上述C實例之電機，其進一步包括：至少一感測器，其用於偵測該至少一轉子之絕對或相對位置；及至少一控制系統，其回應於來自以下各項之一或多者之輸入：該至少一感測器、至少一功率命令、至少一模式命令，其包括以下各項之一或多者：至少一驅動、發電、制動及固持命令及至少一旋轉方向命令。
實例11C 實例10C之電機，其中該至少一控制系統經組態以處於 一驅動組態或具有該至少一驅動模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了發電運動的目的而吸引及排斥該等磁鐵。
實例12C 實例10C之電機，其中該電機經組態以處於一發電組態或具有發電之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個線圈連接至外部電力軌。
實例13C 實例10C之電機，其中該電機經組態以處於一制動組態或具有制動之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個該等磁性線圈端子連接在一起以對抗運動。
實例14C 實例10C之電機，其中該電機經組態以處於一固持組態或具有固持之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了停止運動的目的而吸引及排斥磁鐵。
實例15C 一或多個上述C實例之電機，其中操作中之該至少一控制系統在操作週期期間針對該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合實質連續判定一或多個適當高效的操作模式。
實例16C 一或多個上述C實例之電機，其中該電機具有介於100至20,000、100至200、100至500、250至500、500至1000、500至2000、1000至10,000、1000至5000、2000至5000、5000至10,000、5000至15,000、10,000至30,000或10,000至20,000kw/m3之間之一功率密度。
實例17C 一或多個上述C實例之電機，其中該電機之該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合之一者或多者可實質即時重新組態。
實例18C 一或多個上述C實例之電機，其中該至少一控制系統提供對該複數個線圈之至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、 90%、95%或100%之個別控制。
實例19C 一或多個上述C實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序依序基於其等在該模組陣列中之幾何位置。
實例20C 一或多個上述C實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序基於感測器回饋。
實例21C 一或多個上述C實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到且該至少一模組啟動之順序至少部分由一或多個序列型樣判定。
實例22C 一或多個上述C實例之電機，其中啟動序列中之被供電之該至少一電磁線圈之總數在操作期間可從線圈總數變化為無。
實例23C 一或多個上述C實例之電機，其中該電機之控制集中在至少一控制模組上。
實例24C 一或多個上述C實例之電機，其中一或多個模組可在該電機操作期間個別被移除、添加或替換，而不實質影響該電機之操作狀態。
實例25C 一或多個C實例之電機，其中該等模組之實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數，其中操作期間之該至少一操作參數可選自實例2C中所列之一或多個參數：操作期間之至少一效能參數，其中操作期間之該至少一效能參數可選自實例3C中所列之一或多個參數；或其等之組合。
實例26C 一或多個上述C實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其在一有輪車輛中產生足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可適於一習用內燃機引擎驅動車輛中之現有差速器之殼套之尺寸。
實例27C 一或多個上述C實例之電機，其中該電機係一精巧的直 接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例28C 一或多個上述C實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例29C 一或多個上述C實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝而不降低或實質降低與一道路之間隙且無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例1D 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠按不同轉速使軸相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制；其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
實例2D 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定 子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制；其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例3D 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制，且其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例4D 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個 磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制，且其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
實例5D 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制，且其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例6D 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器 允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於一移動關係，其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制；且其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例7D 一或多個上述D實例之電機，其中操作期間之該至少一操作參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大功率輸出、平均功率輸出、最小功率輸出、最大輸入電壓、平均輸入電壓、最小輸入電壓、最大發電電壓、平均發電電壓、最小發電電壓、發電電壓之形狀及頻率、峰值輸入電流、平均輸入電流、最小輸入電流、最大發電電流、平均發電電流、最小發電電流、最大轉矩、平均轉矩、最小轉矩、轉矩平滑度、啟動序列、加速速率、固持角準確度級別、角速度變化最小化、制動期間的減速速率、軸之直徑、電機之最大半徑、電機之最大長度、電機之最大深度、電機之最大高度、最大滑動距離、最小滑動距離、電機之最大重量、電機之最小重量、最大電阻功率損耗及單位冗餘及總價。
實例8D 一或多個上述D實例之電機，其中操作期間之該至少一效能參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、最大功率輸出、與發電期間之輸出電壓之偏差、維持一所需發電電壓、轉矩平滑度、加速速率、固持角準確度、角速度變化最小化、匹配制動期間所請求之減速速率、最小化電阻功率損耗、總效率、功率因數校正、機械諧波消除、電諧波消除、複製輸出電壓波之準確度及發電頻率之準確度。
實例9D 一或多個上述實例之電機，其中該電機之功率重量比係 介於10至1、15至3、10至0.5、9至4、5至0.01、3.4至6或8.4至3.4千瓦/千克之間。
實例10D 一或多個上述D實例之電機，其進一步包括：至少一感測器，其用於偵測該至少一轉子之絕對或相對位置；及至少一控制系統，其回應於來自以下各項之一或多者之輸入：該至少一感測器、至少一功率命令、至少一模式命令，其包括以下各項之一或多者：至少一驅動、發電、制動及固持命令及至少一旋轉方向命令。
實例11D 實例10D之電機，其中該至少一控制系統經組態以處於一驅動組態或具有該至少一驅動模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了發電運動的目的而吸引及排斥該等磁鐵。
實例12D 實例10D之電機，其中該電機經組態以處於一發電組態或具有發電之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個該等線圈連接至外部電力軌。
實例13D 實例10D之電機，其中該電機經組態以處於一制動組態或具有制動之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個該等磁性線圈端子連接在一起以對抗運動。
實例14D 實例10D之電機，其中該電機經組態以處於一固持組態或具有固持之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了停止運動的目的而吸引及排斥磁鐵。
實例15D 一或多個上述D實例之電機，其中操作中之至少一控制系統在操作週期期間針對該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合實質連續判定一或多個適當高效的操作模式。
實例16D 一或多個上述D實例之電機，其中該電機具有介於100至20,000、100至200、100至500、250至500、500至1000、500至 2000、1000至10,000、1000至5000、2000至5000、5000至10,000、5000至15,000、10,000至30,000或10,000至20,000kw/m3之間之一功率密度。
實例17D 一或多個上述D實例之電機，其中該電機之該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合之一者或多者可實質即時重新組態。
實例18D 一或多個上述D實例之電機，其中該至少一控制系統提供對該複數個線圈之至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%之個別控制。
實例19D 一或多個上述D實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序依序基於其等在該模組陣列中之幾何位置。
實例20D 一或多個上述D實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序基於感測器回饋。
實例21D 一或多個上述D實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到且該至少一模組啟動之順序至少部分由一或多個序列型樣判定。
實例22D 一或多個上述D實例之電機，其中啟動序列中之被供電之該至少一電磁線圈之總數在操作期間可從線圈總數變化為無。
實例23D 一或多個上述D實例之電機，其中該電機之控制集中在至少一控制模組上。
實例24D 一或多個上述D實例之電機，其中一或多個模組可在該電機操作期間個別被移除、添加或替換，而不實質影響該電機之操作狀態。
實例25D 一或多個D實例之電機，其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數，其中操 作期間之該至少一操作參數可選自實例7D中所列之一或多個參數；操作期間之至少一效能參數，其中操作期間之該至少一效能參數可選自實例8D中所列之一或多個參數；或其等之組合。
實例26D 一或多個上述D實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其在一有輪車輛中產生足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可適於一習用內燃機引擎驅動車輛中之現有差速器之殼套之尺寸。
實例27D 一或多個上述D實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例28D 一或多個上述D實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例29D 一或多個上述D實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝而不降低或實質降低與一道路之間隙且無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例1E 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，其包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一個轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處 於一旋轉關係；其中該電機中之該等模組之一實質部分之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該等模組之一實質部分能夠獨立被控制；其中該等模組之一實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
實例2E 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制；其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例3E 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其中該等模組之一實質部分包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至複數 個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該等模組之實質部分之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該等模組之實質部分能夠獨立被控制，且其中該等模組之實質部分能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例4E 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制，且其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且可藉由替換該差速器而改裝至一習用 車輛中。
實例5E 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制，且其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
實例6E 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，各模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係，其中該電機中之各模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中各模組能夠獨立被控制；且其中各模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態： 操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
實例7E 一或多個上述E實例之電機，其中操作期間之該至少一操作參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大功率輸出、平均功率輸出、最小功率輸出、最大輸入電壓、平均輸入電壓、最小輸入電壓、最大發電電壓、平均發電電壓、最小發電電壓、發電電壓之形狀及頻率、峰值輸入電流、平均輸入電流、最小輸入電流、最大發電電流、平均發電電流、最小發電電流、最大轉矩、平均轉矩、最小轉矩、轉矩平滑度、啟動序列、加速速率、固持角準確度級別、角速度變化最小化、制動期間的減速速率、軸之直徑、電機之最大半徑、電機之最大長度、電機之最大深度、電機之最大高度、最大滑動距離、最小滑動距離、電機之最大重量、電機之最小重量、最大電阻功率損耗及單位冗餘及總價。
實例8E 一或多個上述E實例之電機，其中操作期間之該至少一效能參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、最大功率輸出、與發電期間之輸出電壓之偏差、維持一所需發電電壓、轉矩平滑度、加速速率、固持角準確度、角速度變化最小化、匹配制動期間所請求之減速速率、最小化電阻功率損耗、總效率、功率因數校正、機械諧波消除、電諧波消除、複製輸出電壓波之準確度及發電頻率之準確度。
實例9E 一或多個上述E實例之電機，其中該電機之功率重量比係介於10至1、15至3、10至0.5、9至4、5至0.01、3.4至6或8.4至3.4千瓦/千克之間。
實例10E 一或多個上述E實例之電機，其進一步包括：至少一感測器，其用於偵測該至少一轉子之絕對或相對位置；及至少一控制系統，其回應於來自以下各項之一或多者之輸入：該至少一感測器、至 少一功率命令、至少一模式命令，其包括以下各項之一或多者：至少一驅動、發電、制動及固持命令及至少一旋轉方向命令。
實例11E 實例10E之電機，其中該至少一控制系統經組態以處於一驅動組態或具有該至少一驅動模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了發電運動的目的而吸引及排斥磁鐵。
實例12E 實例10E之電機，其中該電機經組態以處於一發電組態或具有發電之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個線圈連接至外部電力軌。
實例13E 實例10E之電機，其中該電機經組態以處於一制動組態或具有制動之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將一或多個該等磁性線圈端子連接在一起以對抗運動。
實例14E 實例10E之電機，其中該電機經組態以處於一固持組態或具有固持之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給一或多個該等磁性線圈以為了停止運動的目的而吸引及排斥磁鐵。
實例15E 一或多個上述E實例之電機，其中操作中之至少一系統在操作週期期間針對該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合實質連續判定一或多個適當高效的操作模式。
實例16E 一或多個上述E實例之電機，其中該電機具有介於100至20,000、100至200、100至500、250至500、500至1000、500至2000、1000至10,000、1000至5000、2000至5000、5000至10,000、5000至15,000、10,000至30,000或10,000至20,000kw/m3之間之一功率密度。
實例17E 一或多個上述E實例之電機，其中該電機之該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合之一者或多者可實質即時重 新組態。
實例18E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一控制系統提供對該複數個線圈之至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%之個別控制。
實例19E 一或多個上述E實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序依序基於其等在該模組陣列中之幾何位置。
實例20E 一或多個上述E實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動之順序基於感測器回饋。
實例21E 一或多個上述E實例之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到且該至少一模組啟動之順序至少部分由一或多個序列型樣判定。
實例22E 一或多個上述E實例之電機，其中啟動序列中之被供電之該至少一電磁線圈之總數在操作期間可從線圈總數變化為無。
實例23E 一或多個上述E實例之電機，其中該電機之控制集中在至少一控制模組上。
實例24E 一或多個上述E實例之電機，其中一或多個模組可在該電機操作期間個別被移除、添加或替換，而不實質影響該電機之操作狀態。
實例25E 一或多個上述E實例之電機，其中該等模組之實質部分係該電機中所含之所有模組。
實例26E 一或多個上述E實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其在一有輪車輛中產生足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可適於一習用內燃機引擎驅動車輛中之現有差速器之殼套之尺寸。
實例27E 一或多個上述E實例之電機，其中該電機係一精巧的直 接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例28E 一或多個上述E實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例29E 一或多個上述E實例之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝而不降低或實質降低與一道路之間隙且無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
實例30E.1 一或多個上述E實例之電機，其中藉由圍繞臨時器具纏繞一或多種導體材料而製作該至少一電磁線圈，該臨時器具隨後被移除。
實例30E.2 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈包括纏繞一繞線管之該一或多種導體材料。
實例30E.3 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈包括纏繞一磁芯之該一或多種導體材料。
實例31E.1 實例30E.1、30E.2及30E.3之電機，其中該至少一電磁線圈之一或多種導體材料具有一圓形或一部分圓形截面。
實例31E.2 實例30E.1、30E.2及30E.3之電機，其中該至少一電磁線圈之該一或多種導體材料具有一矩形或一部分矩形截面。
實例31E.3 實例30E.1、30E.2及30E.3之電機，其中該至少一電磁線圈之一或多種導體材料具有一矩形或一部分矩形截面，其沿著長軸彎曲，此形成通常被稱作一邊緣纏繞線圈之線圈。
實例31E.4 實例30E.1、30E.2及30E.3之電機，其中該至少一電 磁線圈之該一或多種導體材料具有一任意形狀之截面。
實例31E.5 實例30E.1、30E.2及30E.3之電機，其中該至少一電磁線圈之該一或多種導體材料具有實例31E.1、31E.2、31E.3及31E.4中所述之一或多個截面之一組合。
實例31E.6 實例30E.1、30E.2及30E.3之電機，其中該至少一電磁線圈之該一或多種導體材料係箔片。
實例32E.1 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈為一圓柱形或一實質圓柱形形狀。
實例32E.2 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈為一矩形或一實質矩形稜柱形狀。
實例32E.3 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈為一梯形或一實質梯形稜柱形狀。
實例32E.4 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈為一橢圓形或一實質橢圓形稜柱形狀。
實例33E.1 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈圍繞或部分圍繞一圓柱形或一實質圓柱形磁芯。
實例33E.2 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈圍繞或部分圍繞一矩形或一實質矩形稜柱磁芯。
實例33E.3 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈圍繞或部分圍繞一梯形或一實質梯形稜柱磁芯。
實例34E.1 一或多個上述E實例之電機，其中沿著該至少一電磁線圈，存在減小截面之一區域，其能夠在一電流量超過一預定電流量的情況下熔化為一開路或一部分開路狀態。
實例34E.2 一或多個上述E實例之電機，其中沿著該至少一電磁線圈，存在減小截面之至少兩個、三個或四個區域，其等能夠在一電流量超過一預定電流量的情況下熔化為一開路或一部分開路狀態。
實例34E.3 一或多個上述E實例之電機，其中沿著該至少一電磁線圈，存在每個線圈繞組減小截面之至少一個、兩個或三個區域，其等能夠在一電流量超過一預定電流量的情況下熔化為一開路或一部分開路狀態。
實例35E.1 一或多個上述E實例之電機，其中一或多種導體材料由銅或一銅合金構成。
實例35E.2 一或多個上述E實例之電機，其中該一或多種導體材料由鋁或一鋁合金構成。
實例35E.3 一或多個上述E實例之電機，其中該一或多種導體材料由石墨烯、一石墨烯混合物或另一基於碳之導體構成。
實例35E.4 一或多個上述E實例之電機，其中該一或多種導體材料由一適當導電材料構成。
實例36E.1 一或多個上述E實例之電機，其中該一或多種導體材料由一電絕緣材料層正上方或上方之一適當冷卻劑流直接冷卻。
實例36E.2 一或多個上述E實例之電機，其中該一或多種導體材料緊鄰一導熱材料，其能夠將熱消散至一附近冷卻劑通道。
實例36E.3 一或多個上述E實例之電機，其中該一或多種導體材料緊鄰導熱材料，其能夠將熱傳導至至少部分藉由對流及熱輻射而移除熱之一表面。
實例37E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈被放置為圍繞一磁芯。
實例38E.1 實例37E之電機，其中該磁芯由層壓電工鋼製成。
實例38E.2 實例37E之電機，其中該磁芯由非晶質金屬層製成。
實例38E.3 實例37E之電機，其中該磁芯由粉末金屬製成。
實例38E.4 實例37E之電機，其中該磁芯由具有適當磁導率之一材料製成。
實例38E.5 實例37E之電機，其中該磁芯由一磁導材料製成。
實例39E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一定子係該電機中所含之該等定子之一實質部分。
實例40E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一定子係該電機中所含之所有定子。
實例41E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一模組係該電機中所含之該等模組之一實質部分。
實例42E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一模組係該電機中所含之所有模組。
實例43E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈係該電機中所含之該等電磁線圈之一實質部分。
實例44E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一電磁線圈係該電機中所含之所有電磁線圈。
實例45E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一開關係該電機中所含之該等開關之一實質部分。
實例46E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一開關係該電機中所含之所有開關。
實例47E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一轉子係該電機中所含之該等轉子之一實質部分。
實例48E 一或多個上述E實例之電機，其中該至少一轉子係該電機中所含之所有轉子。
實例49E 一或多個上述E實例之電機，其中該複數個磁鐵係該電機中所含之該等磁鐵之一實質部分。
實例50E 一或多個上述E實例之電機，其中該複數個磁鐵係該電機中所含之所有磁鐵。
本發明應被視作包括本文所述之特徵之可行組合。
所述特徵之組合係如此以允許電動馬達在一寬功率及RPM範圍內高效操作且在需要的情況下以高功率及轉矩密度操作。此外，其允許標準組件之組合被組裝在一起以提供一電動馬達組態範圍。
所述之例示性方法可使用軟體、韌體及硬體之適當組合執行且不限於此之特定組合。用於實施本文中所述之例示性方法之電腦程式指令可體現在一有形、非暫時性、電腦可讀儲存媒體上，諸如一磁碟或其他磁性記憶體、一光碟(例如，DVD)或其他光學記憶體、RAM、ROM或任何其他適當記憶體，諸如快閃記憶體、記憶卡等。
此外，已參考特定實施例描述本發明。但是，熟習此項技術者易於瞭解可以除上述實施例之特定形式外之特定形式體現揭示內容。實施例僅係闡釋性且不得被視作限制性的。本發明之範疇由隨附申請專利範圍而非上文描述給定，且落在申請專利範圍之範疇內之變化及等效物旨在涵蓋其中。

Claims (39)

  1. 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
  2. 一種電機，其包括：至少一定子；至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一轉子，其具有附接至該至少一轉子之複數個磁鐵，其 中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該至少一轉子與該至少一定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數及其等之組合；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
  3. 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其等包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該複數個模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定； 其中該複數個模組能夠獨立被控制，且其中該複數個模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
  4. 一種電機，其包括：複數個定子；複數個模組，其等包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該複數個模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該複數個模組能夠獨立被控制，且其中該複數個模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可藉由替換該差速器而改裝至一習用車輛中。
  5. 一種電機，其包括：複數個定子； 複數個模組，其等包括至少一電磁線圈及至少一開關且附接至該複數個定子之至少一者；複數個轉子，其等具有附接至該複數個轉子之至少一者之複數個磁鐵，該複數個轉子能夠獨立彼此移動以產生一差分輸出，其允許該電機輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且該複數個模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；且該複數個轉子與該複數個定子處於一旋轉關係；其中該電機中之該複數個模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該複數個模組能夠獨立被控制，且其中該複數個模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數及操作期間之至少一效能參數；且其中該電機經組態以裝配至一外殼中且其可定位在一差速器原本將定位在一車輛或其他機器中之實質相同位置中。
  6. 一種電機，其包括：至少一定子至少一模組，該至少一模組包括至少一電磁線圈及至少一開關，該至少一模組附接至該至少一定子；至少一盤或轉子，其具有附接至該至少一盤或轉子之複數個磁鐵，其中該至少一模組與該複數個磁鐵處於間隔關係；一整合式差速器，其耦合至該至少一盤或轉子之至少一者，該至少一整合式差速器允許該至少一盤或轉子輸出至少兩個旋轉輸出至對應軸，其中該至少兩個旋轉輸出能夠使該等軸按不同轉速相對於彼此移動，且 該至少一盤或轉子與該至少一定子處於移動關係，其中該電機中之該至少一模組之數量及組態部分基於一或多個操作參數判定；其中該至少一模組能夠獨立被控制；且其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數、操作期間之至少一效能參數或其等之組合。
  7. 如請求項1至6中至少一項之電機，其中操作期間之該至少一操作參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、平均角速度、最小角速度、最大功率輸出、平均功率輸出、最小功率輸出、最大輸入電壓、平均輸入電壓、最小輸入電壓、最大發電電壓、平均發電電壓、最小發電電壓、發電電壓之形狀及頻率、峰值輸入電流、平均輸入電流、最小輸入電流、最大發電電流、平均發電電流、最小發電電流、最大轉矩、平均轉矩、最小轉矩、轉矩平滑度、啟動序列、加速速率、固持角準確度級别、角速度變化最小化、制動期間的減速速率、該軸之直徑、該電機之最大半徑、該電機之最大長度、該電機之最大深度、該電機之最大高度、最大滑動距離、最小滑動距離、該電機之最大重量、該電機之最小重量、最大電阻功率損耗、及單位冗餘及總價。
  8. 如請求項1至7中至少一項之電機，其中操作期間之該至少一效能參數可選自以下各項之一或多者：最大角速度、最大功率輸出、與發電期間之輸出電壓之偏差、維持一所需發電電壓、轉矩平滑度、加速速率、固持角準確度、角速度變化最小化、匹配制動期間所請求之減速速率、最小化電阻功率損耗、總效率、功率因數校正、機械諧波消除、電諧波消除、複製輸出電 壓波之準確度及發電頻率之準確度。
  9. 如請求項1至8中至少一項之電機，其中該電機之功率重量比係介於10至1、15至3、10至0.5、9至4、5至0.01、3.4至6或8.4至3.4千瓦/千克之間。
  10. 如請求項1至9中至少一項之電機，其進一步包括至少一感測器，其用於偵測該至少一轉子之絕對或相對位置；及至少一控制系統，其回應於來自以下各項之一或多者之輸入：該至少一感測器、至少一功率命令、至少一模式命令，其包括以下各項之一或多者：至少一驅動、發電、制動及固持命令及至少一旋轉方向命令。
  11. 如請求項10之電機，其中該至少一控制系統經組態以處於一驅動組態或具有該至少一驅動模式命令，該至少一控制系統啟動該至少一開關，其供電給該至少一電磁線圈之一者或多者以為了發電運動的目的而吸引或及排斥該複數個磁鐵之一者或多者。
  12. 如請求項10之電機，其中該電機經組態為一發電組態或具有發電之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動該至少一開關，其將該至少一電磁線圈之一者或多者連接至外部電力軌。
  13. 如請求項10之電機，其中該電機經組態以處於一制動組態或具有制動之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其將磁性線圈端子之一者或多者連接在一起以對抗運動。
  14. 如請求項10之電機，其中該電機經組態以處於一固持組態或具有固持之至少一模式命令，該至少一控制系統啟動至少一開關，其供電給該等電磁線圈之一者或多者以為了停止運動的目的而吸引及排斥該複數個磁鐵之一者或多者。
  15. 如請求項1至14中至少一項之電機，其中操作中之該至少一控制 系統在操作週期期間針對該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合實質連續判定一或多個適當高效的操作模式。
  16. 如請求項1至15中至少一項之電機，其中該電機具有介於100至20,000、100至200、100至500、250至500、500至1000、500至2000、1000至10,000、1000至5000、2000至5000、5000至10,000、5000至15,000、10,000至20,000或10,000至30,000kw/m3之間之一功率密度。
  17. 如請求項1至16中至少一項之電機，其中該電機之該至少一操作參數、該至少一效能參數或其等之組合之一者或多者可實質即時重新組態。
  18. 如請求項1至17中至少一項之電機，其中該至少一控制系統提供對該複數個線圈之至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%之個別控制。
  19. 如請求項1至18中至少一項之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動順序依序基於其等在模組陣列中之幾何位置。
  20. 如請求項1至19中至少一項之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到，模組啟動順序基於感測器回饋。
  21. 如請求項1至20中至少一項之電機，其中該模組線圈啟動序列在電機操作期間計算得到且該至少一模組啟動順序至少部分藉由一或多個序列型樣判定。
  22. 如請求項1至21中至少一項之電機，其中在啟動序列中被供電之該至少一電磁線圈之總數可在操作期間從線圈之總數變化為無。
  23. 如請求項1至22中至少一項之電機，其中該電機之控制集中在至少一控制模組上。
  24. 如請求項1至23中至少一項之電機，其中該至少一模組之一或多個模組可在該電機操作期間個別被移除、添加或替換，而不實質影響該電機之操作狀態。
  25. 如請求項1至24中至少一項之電機，其中該至少一模組能夠至少部分基於以下各項之一或多者重新組態：操作期間之至少一操作參數，其中操作期間之該至少一操作參數可選自請求項7所列之該等參數之一者或多者；操作期間之至少一效能參數，其中操作期間之該至少一效能參數可選自請求項8中所列之該等參數之一者或多者；或其等之組合。
  26. 如請求項1至25中至少一項之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其在一有輪車輛中產生足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可適於一習用內燃機引擎驅動車輛中之現有差速器之殼套之尺寸。
  27. 如請求項1至26中至少一項之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠或改良的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
  28. 如請求項1至27中至少一項之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝同時提供與一道路之足夠間隙而無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
  29. 如請求項1至28中至少一項之電機，其中該電機係一精巧的直接驅動電動馬達，其產生一有輪車輛之足夠的推進力且該電動馬達及該差速器可沿著一或多個驅動軸安裝而不降低或實質降低 與一道路之間隙且無需實質修改該有輪車輛之一現有懸架。
  30. 如請求項1至29中至少一項之電機，其中該至少一定子係該電機中所含之該等定子之一實質部分。
  31. 如請求項1至30中至少一項之電機，其中該至少一模組係該電機中所含之該等模組之一實質部分。
  32. 如請求項1至31中至少一項之電機，其中該至少一電磁線圈係該電機中所含之該等電磁線圈之一實質部分。
  33. 如請求項1至32中至少一項之電機，其中該至少一開關係該電機中所含之該等開關之一實質部分。
  34. 如請求項1至33中至少一項之電機，其中該至少一轉子係該電機中所含之該等轉子之一實質部分。
  35. 如請求項1至34中至少一項之電機，其中該至少感測器係該電機中所含之該等感測器之一實質部分。
  36. 如請求項1至35中至少一項之電機，其中該複數個磁鐵係該電機中所含之該等磁鐵之一實質部分。
  37. 如請求項1至36中至少一項之電機，其中該複數個定子係該電機中所含之該等定子之一實質部分。
  38. 如請求項1至37中至少一項之電機，其中該複數個模組係該電機中所含之該等模組之一實質部分。
  39. 如請求項1至29中至少一項之電機，其中該複數個轉子係該電機中所含之該等轉子之一實質部分。
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