TWI786130B - 用於軸向磁通電動機及發電機之改良平面複合結構 - Google Patents

Abstract

一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)可包含安置於一介電層上之一導電層，其中該導電層包括形成至少兩個繞組之部分的導電跡線，該等部分在通電時產生用於該電動機或發電機之至少兩個對應相的磁通量。一PCS可額外地或替代地包含：一第一導電層，其包括形成一繞組之一第一部分的第一導電跡線，該第一部分在通電時產生用於該電動機或發電機之一第一相的磁通量；及一第二導電層，其不同於該至少一個第一導電層，該第二導電層包括形成該繞組之一第二部分的第二導電跡線。該繞組之該第一部分可與該繞組之該第二部分串聯連接，且該繞組之該等第一及第二部分可經組態且經配置使得一相同電流量流動通過該繞組之該等第一及第二部分之各者。

Description

用於軸向磁通電動機及發電機之改良平面複合結構

本發明係關於用於軸向磁通電動機及發電機之改良平面複合結構及組件。

已知使用一平面複合結構(PCS)作為一軸向磁通電動機或發電機中之一定子。美國專利第7,109,625號(「’625專利」)中描述此一定子之一實例。

在一些實施例中，一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)包括一介電層及安置於該介電層上之一第一導電層。該第一導電層包括第一導電跡線，該等第一導電跡線形成在通電時產生用於該電動機或發電機之一第一相的磁通量之一第一繞組之一第一部分，以及在通電時產生用於該電動機或發電機之一第二相的磁通量之一第二繞組之一第一部分。

在一些實施例中，一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)包括一介電層、定位於該介電層之一第一側上之一第一導電層，及定位於該介電層之一第二側上之一第二導電層。該第一導 電層包括形成一繞組之一第一部分的第一導電跡線，該第一部分在通電時產生用於該電動機或發電機之一第一相的磁通量。該第二導電層包括形成該繞組之一第二部分的第二導電跡線。該繞組之該第一部分與該繞組之該第二部分串聯連接，且該繞組之第一及第二部分經組態且經配置使得一相同電流量流動通過該繞組之該等第一及第二部分之各者。

在一些實施例中，一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)包括：包括第一導電跡線之一第一導電層、包括第二導電跡線之一第二導電層、包括第三導電跡線之一第三導電層，及包括第四導電跡線之一第四導電層。該等第一導電跡線包含從一第一徑向距離徑向延伸至大於該第一徑向距離之一第二徑向距離之第一徑向導體，該等第二導電跡線包含從該第一徑向距離徑向延伸至該第二徑向距離之第二徑向導體，該等第三導電跡線包含從該第一徑向距離徑向延伸至該第二徑向距離之第三徑向導體，且該等第四導電跡線包含從該第一徑向距離徑向延伸至該第二徑向距離之第四徑向導體。該等第一徑向導體藉由第一盲孔或埋孔電連接至該等第二徑向導體之對應者，且該等第三徑向導體藉由第二盲孔或埋孔電連接至該等第四徑向導體之對應者。

在一些實施例中，一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)包括包含第一導電層之一次組件，該等第一導電層包含從一第一徑向距離徑向延伸至大於該第一徑向距離之一第二徑向距離之第一徑向導體、第一端匝導體及第二端匝導體。該等第一端匝導體使該等第一徑向導體之一第一群組互連以形成用於該軸向磁通電動機或發電機之一第一相的一第一繞組。該等第二端匝導體使該等第一徑向導體之一第二群組互連以形成用於該軸向磁通電動機或發電機之一第二相的一第二繞 組。該第一次組件包含多於第一端匝導體之第二端匝導體。

102:內端匝

102a:內端匝

102b:內端匝

104:徑向跡線

106:外端匝

108:連結線

204:徑向跡線

204a:徑向跡線

204b:徑向跡線

210:通孔

304:徑向跡線

310:盲孔/埋孔/通孔

312a:群組

312b:群組

312c:群組

402:內端匝/內端匝群組

404:徑向跡線/徑向連接器

502:內端匝

502a至502l:內端匝/端匝群組

606:外端匝

706:外端匝

706a至706l:外端匝

708a至708c:輸入端

802:內端匝

804:徑向跡線

806:外端匝

808:點

810:點

902:端子

904:端子

906:中心點

1202a至1202c:穿孔

1204a至1204c:穿孔

1206a至1206c:穿孔

1208:導電跡線

1210:導電跡線

1212a:導電跡線

1212b:導電跡線

1214a:導電跡線

1214b:導電跡線

1402a:穿孔

1402b:穿孔

1402c:穿孔

1410:通孔

1410a:通孔

1410b:通孔

1410c:通孔

1700:平面複合定子(PCS)組件/次組件/平面複合定子(PCS)

1702:孔

1704:中心孔

1800:系統

1802:螺絲

1804a:轉子部件

1804b:轉子部件

1806a:永久磁化部分/磁體

1806b:永久磁化部分/磁體

1808:軸

1810:平面複合定子(PCS)

1812:控制器/整流器實施方案

1814:導線/電連接

CL1:導電層

CL2:導電層

CL3:導電層

CL4:導電層

DL1:介電層

DL2:介電層

DL3:介電層

L1:匝層

L2:連結層

L3:導電層

L4:導電層

L18:層

R1:第一徑向距離

R2:第二徑向距離

S1:次組件

S2:次組件

S3:次組件

圖1A繪示具有像美國專利第7,109,625號(「’625專利」)中描述之一繞組佈局的一平面定子之一「匝層」；圖1B繪示具有像’625專利中描述之一繞組佈局的一平面定子之一「連結層」；圖1C繪示在圖1A中展示之匝層之頂部上的圖1B中展示之連結層，其中隱藏線經移除；圖2展示具有三個六層次組件之一堆疊的一定子組態之一部分之一選擇視圖；圖3展示一單一角位置處之跨一PCS之十二個導電層之徑向跡線，其等組織成由盲孔或埋孔連接之三個平行群組；圖4展示’625專利中描述之類型之內端匝，其等類似於圖1A中展示之內端匝；圖5A及圖5B展示一PCS之兩個各自導電層上之內端匝之一替代配置；圖6展示’625專利中描述之類型之外端匝，其等類似於圖1A中展示之外端匝；圖7A及圖7B展示一PCS之兩個各自導電層上之外端匝之一替代配置；圖8展示使徑向跡線互連以根據由’625專利教示之繞組佈局形成一定子之一單一線圈的內端匝及外端匝；圖9在多個層之一平面圖中展示用於一單一相的內端匝及 外端匝之一交替配置；圖10A展示包含四個導電層的一次組件之一展開(在z軸上)透視圖，其中為明確起見，內端匝及外端匝對應於一選定相；圖10B繪示圖10A中展示之次組件內用於一第一相的內端匝及外端匝之位置；圖11A繪示圖10A中展示之次組件內用於一第二相的內端匝及外端匝之位置；圖11B繪示圖10A中展示之次組件內用於一第三相的內端匝及外端匝之位置；圖12A展示具有三個次組件之一組件之一展開(在z軸上)透視圖，該等次組件各自類似於圖10A中展示之次組件；圖12B繪示圖12A中展示之三個次組件之堆疊內用於一第一相的內端匝及外端匝之位置；圖13A繪示圖12A中展示之三個次組件之堆疊內用於一第二相的內端匝及外端匝之位置；圖13B繪示圖12A中展示之三個次組件之堆疊內用於一第三相的內端匝及外端匝之位置；圖14展示一定子之一實例實施例之一展開(在z軸上)透視圖，其採用像圖9中展示之蛇形繞組，且其中採用圖5A及圖5B中展示之類型之內端匝以及圖7A及圖7B中展示之類型之外端匝來建立僅包含兩個導電層之一組件中之三個相所需之全部繞組連接；圖15A展示僅對應於定子之一第一相的圖14中展示之組件之部分之一展開(在z軸上)透視圖； 圖15B展示促成用於第一相之繞組的圖15A中展示之上導電層之部分；圖15C展示促成用於第一相之繞組的圖15A中展示之下導電層之部分；圖16A繪示用於一第二相之繞組可如何穿過圖14中展示之組件，其中為繪示目的移除對應於另外兩個相之組件之部分；圖16B繪示用於一第三相之繞組可如何穿過圖14中展示之組件，其中為繪示目的移除對應於另外兩個相之組件之部分；圖17A及圖17B繪示用於形成一多層PCS組件/次組件之一程序之一實例；圖18A繪示其中採用像本文中描述之該等PCS之一PCS作為一軸向磁通電動機或發電機中之一定子的一系統；及圖18B繪示圖18A中展示之系統之一展開圖。

相關申請案

本申請案根據35 U.S.C.§119(e)規定主張2017年7月10日申請之標題為STRUCTURES AND METHODS OF STACKING SUBASSEMBLIES IN PLANAR COMPOSITE STATORS TO OBTAIN HIGHER WORKING VOLTAGES之美國臨時申請案序號62/530,552之權利。本申請案亦為於2017年6月1日申請且發表為美國專利申請公開案第2017-0271936 A1號之標題為STRUCTURES AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS之美國專利申請案序號15/611,359的一 部分接續申請案且根據35 U.S.C.§ 120規定主張該案之權利，美國專利申請案序號15/611,359係：(A)於2016年9月30日申請且現為美國專利第9,800,109號之標題為STRUCTURES AND METHODS FOR CONTROLLING LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS之美國專利申請案序號15/283,088的一部分接續申請案且根據35 U.S.C.§ 120規定主張該案之權利，美國專利申請案序號15/283,088係於2016年6月30日申請且現為美國專利第9,673,684號之標題為STRUCTURES AND METHODS FOR THERMAL MANAGEMENT IN PRINTED CIRCUIT BOARD STATORS之美國專利申請案序號15/199,527的一部分接續申請案且根據35 U.S.C.§ 120規定主張該案之權利，且其亦根據35 U.S.C.§ 119(e)規定主張於2015年10月2日申請之標題為STRUCTURES TO REDUCE LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARD WINDINGS之美國臨時專利申請案序號62/236,407及於2015年10月2日申請之標題為STRUCTURES FOR THERMAL MANAGEMENT IN PRINTED CIRCUIT BOARD STATORS之美國臨時專利申請案序號62/236,422之各者之權利，且申請案第15/611,359號；及(B)於2016年7月12日申請且現為美國專利第9,673,688號之標題為APPARATUS AND METHOD FOR FORMING A MAGNET ASSEMBLY之美國專利申請案序號15/208,452的一部分接續申請案且根據35 U.S.C.§ 120規定主張該案之權利，美國專利第9,673,688號根據35 U.S.C.§ 119(e)規定主張於2016年1月6日申請之標題為ALIGNMNET OF MAGNETIC COMPONENTS IN AXIAL FLUX MACHINES WITH GENERALLY PLANAR WINDINGS之美國臨時專利申請案序號62/275,653之權利。前述申請案、公開案及專利之各者內容之 全文特此出於全部目的以引用的方式併入本文中。

可藉由在一或多個非導電介電材料層(介電層)上形成多個導電跡線層(導電層)而構造可用作例如一軸向磁通電動機或發電機中之一定子的一平面複合結構(PCS)。美國專利第7,109,625號(「’625專利」)、美國專利第9,673,688號、美國專利第9,673,684號及美國專利第9,800,109號中描述此類型之定子之實例，該等案各者之全文以引用的方式併入本文中。

圖1A至圖1C展示具有像’625專利中描述之一繞組佈局的一平面定子之兩個導電層之平面圖。所展示之層在一起建立一單一相所需之內及外「端匝」。圖1A展示一單一「匝層」L1，其具有將徑向跡線104配置成各自與一極對相關聯之線圈的內端匝102a及外端匝106。在此十六極定子上，存在八個此等線圈。在所展示之實例中，線圈向內螺旋(spiral in)，使得各線圈之終點無法佈線至相同層上之一後續線圈之起點。下文結合圖8更詳細描述此佈線難點。圖1B展示一「連結層」L2，其包含用於連接後續線圈而不干擾匝層L1之連結線108。層L1上之徑向跡線104之各者例如使用通孔(未展示)連接至層L2上之一對應(及平行)徑向跡線104。連結層L2亦包含內端匝102b，其等與匝層L1中之內端匝102a係冗餘的。圖1C展示匝層L1頂部上之連結層L2，其中隱藏線經移除。如所見，在此組態中，外端匝106及連結線108佔據定子之外半徑上的一些相同空間。因此，具有像由’625專利教示之一繞組佈局的一完整三相定子需要最少六個導電層(即，三相乘以每相兩層)。因此，採用此一繞組佈局之一平衡定子需要六的倍數個導電層。如本文中使用，一「平衡定子」指代其中各相之電負載特性(在電動機模式中)或電源特性(在發電機模式中)等於一電相 角的一定子。

關於圖1A至圖1C，應瞭解，’625專利中未揭示所描繪設計之某些細節，例如，用於熱管理及損耗縮減之特定結構及/或組態(諸如美國專利第9,673,684號及第9,800,109號中揭示之結構及/或組態)。因此，圖1A至圖1C僅繪示如由’625專利教示之徑向跡線、內端匝、外端匝及連結線之相對位置，而非’625專利針對該等元件揭示之特定結構或組態。

已設計出其中多個三相平衡定子次組件(各自具有六個導電層)已堆疊於相同平面複合結構(PCS)上且並聯連接的定子。此等設計可例如增加定子之各自相的電流容量及效率，此係因為可沿各自次組件內之平行路徑載送用於各相之電流。圖2展示具有以此方式堆疊之三個六層次組件的一定子組態之一部分之一選擇視圖，其主要探討跨十八個導電層並聯連接(使用通孔210)時之一單一徑向跡線204。在最後層L18上，亦展示兩個鄰近徑向跡線204a、204b作為一視覺導引。作用區中由通孔210連接之徑向跡線204之平行配置提供跨多個導電層配置內匝及外匝以及連結線(如在圖1A至圖1C中)之機會。然而，由於此等十八個徑向跡線係平行的，故其等僅可促成一單匝結構。

圖3展示類似於圖2但與本發明有關之一結構。特定言之，圖3展示一單一角位置處之跨一PCS之十二個導電層之徑向跡線304。如圖所示，每個徑向跡線304從一第一徑向距離R1延伸至一第二徑向距離R2，第二徑向距離R2大於第一徑向距離R1。在此情況中，徑向跡線304組織成由盲孔或埋孔310連接之三個平行群組312a、312b、312c。因製造之原因，此等群組之各者具有二的倍數個導電層係最方便的。不同於根據’625專利構造之一定子，徑向跡線304之各自平行群組312a、312b、312c可串聯連 接，因此實現定子之各線圈的一更高匝計數。圖3中展示之包括三個群組之並聯連接的徑向跡線之結構的匝計數可為例如圖2中展示之結構的匝計數之三倍高。下文結合圖12A、圖12B、圖13A及圖13B描述其中徑向跡線之多個並聯連接群組以此一方式串聯連接的一定子實施方案之一實例。

圖4展示複數個徑向跡線404，每個徑向跡線從一第一徑向距離R1延伸至一第二徑向距離R2，第二徑向距離R2大於第一徑向距離R1，圖4亦展示’625專利中描述之類型之內端匝402，其等類似於圖1A中展示之內端匝102。此等內端匝402連同外端匝606(在圖6中展示)一起形成建立一單一相之每極對三個匝所需之各自徑向跡線404之間的全部連接。因此，根據’625專利之教示，需要包含像圖4中展示之內端匝之內端匝402及像圖6中展示之外端匝之外端匝606(下文描述)的一個導電層來連接一單一相。對於根據此設計構造之一三相板，需要最少三個此等導電層。

圖5A及圖5B展示兩個各自導電層L3、L4上之內端匝502之一替代配置。應瞭解，本文使用之層編號(例如，「L3」)僅經提供以容許識別所描述之各個層，且並不意欲暗示各個層所定位之一順序。在所繪示配置中，當層L3上之徑向跡線404例如使用類似於圖3中展示之通孔310之通孔(圖5A及圖5B中未展示)與層L4上之對應(且平行)徑向跡線404並聯連接時，可在僅兩個導電層上建立用於圖5A及圖5B中展示之全部徑向跡線404的內端匝連接。如下文更詳細說明，此一配置容許在相同導電層上提供用於多個相之內端匝502，且亦容許將用於相同相之內端匝502分佈在多個導電層當中。此與圖4之組態相反，其中在一給定層上提供僅用於一單一相之內端匝402，且用於一給定相之內端匝402全部包含於相同導電層上。

另外，如下文更詳細論述，在一些實施方案中，層L3及L4 之任一者或兩者可額外地包含可例如類似於圖6中繪示之外端匝606(下文描述)配置之外端匝。下文結合圖10A、圖10B、圖11A、圖11B、圖12A、圖12B、圖13A及圖13B描述此類型之實例實施例。或者，提供於層L3及L4上之外端匝可與下文結合圖7A及圖7B描述之外端匝706相同或類似。下文結合圖14、圖15A、圖15B、圖15C、圖16A及圖16B描述後者類型之一實例實施例。層L3及L4之任一者或兩者上之外端匝之其他組態，或甚至其中全部外端匝包含於除層L3及L4外之層上的組態亦係可能的且預期的。

圖5A及圖5B中展示兩組互補內端匝502，其中一第一組內端匝502a、502b、502c、502d、502e及502f在圖5A中描繪為在層L3上，且一第二組內端匝502g、502h、502i、502j、502k、502l在圖5B中描繪為在層L4上。藉由比較此等互補連接，且瞭解用於多個相之內端匝502可提供於相同導電層上且用於一給定相之內端匝502可分佈在多個導電層當中，顯然可在所繪示之僅兩個層L3及L4中達成一三相定子所需之全部內端匝連接。例如，可藉由圖5A中之層L3上的內端匝502a及502d以及圖5B中之層L4上的內端匝502h及502k來支援一第一相，可藉由圖5A中之層L3上的內端匝502b及502e以及圖5B中之層L4上的內端匝502i及502l來支援一第二相，且可藉由圖5A中之層L3上的內端匝502c及502f以及圖5B中之層L4上之內端匝502g及502j來支援一第三相。在此一實施方案中，由於用於各相之內端匝502耗費層L3之三分之一及層L4之三分之一，故用於各相之內端匝502在層L3及L4上總共耗費相當於一層之三分之二之不動產面積。此外，在所展示之例示性實施方案中，需要最少兩個導電層來形成用於全部三個相之完整內端匝連接，且導電層計數應為二之倍數，以使定子 相對於內端匝平衡。

此外，應注意，運用圖5A及圖5B展示之例示性組態，因為存在可用於建立各自極的總共12個端匝群組502a至502l，所以採用此一組態的一三相定子之各相較佳應具有四個極。換言之，對於像圖5A及圖5B中展示之一緻密堆積的內端匝組態，一三相定子較佳滿足以下方程式(其中「k」係一整數)：4*k=3 *極數

圖6展示’625專利中描述之類型之外端匝606，其等類似於圖1A中展示之外端匝106。此等外端匝606連同內端匝402(在圖4中展示)一起形成建立一單一相之每極對三個匝所需之各自徑向跡線404之間的全部連接。因此，根據’625專利之教示，需要包含像圖6中展示之外端匝之外端匝606及像圖4中展示之內端匝之內端匝402兩者的一個層來連接一單一相。對於根據此設計構造之一三相板，需要最少三個此等導電層。

類似於圖5A及圖5B，圖7A及圖7B展示兩個各自導電層L5、L6上之外端匝706之一替代配置。在所繪示之配置中，當層L5上之徑向跡線404例如使用類似於圖3中展示之通孔310之通孔(圖7A及圖7B中未展示)與層L6上之對應(且平行)徑向跡線404並聯連接時，可在僅兩個層上建立用於圖7A及圖7B中展示之全部徑向跡線404的外端匝連接。如下文更詳細說明，此一配置容許在相同導電層上提供用於多個相之外端匝706，且亦容許將用於相同相之外端匝706分佈在多個導電層當中。此與圖6之組態相反，其中在一給定導電層上提供用於僅一單一相之外端匝606，且用於一給定相之外端匝606全部包含於相同導電層上。

另外，如下文更詳細論述，在一些實施方案中，層L5及L6 之任一者或兩者可額外地包含可例如類似於圖4中繪示之內端匝402配置之內端匝。或者，提供於層L5及L6上之內端匝可與上文結合圖5A及圖5B描述之內端匝502相同或類似。下文結合圖14、圖15A、圖15B、圖15C、圖16A及圖16B描述後者類型之一實例實施例。層L5及L6之任一者或兩者上之內端匝之其他組態，或甚至其中全部內端匝包含於除層L5及L6外之層上的組態亦係可能的且預期的。

無論實施方案如何，應瞭解，將需要使用某種機制以依某種方式獲得至各自相之電流。在圖7A及圖7B中繪示之實例中，此藉由將外端匝群組706b、706c及706h與其他外端群組不同地組態以建立至各自繞組電路之輸入端708a、708b及708c而完成。在其他實施方案中，電流可額外地或替代地以某一其他方式(例如，使用至專用連接層之通孔/焊墊/壓力接點或接針、將導線直接連接至外端匝706內部之墊，或另一類似技術)諸如自一或多個其他導電層引入至相之一或多者。

此外，應瞭解，在一些實施方案中，電流可額外地或替代地自定子之內部區饋送至各自相，其中像圖4及圖5中展示之內端匝群組之一或多個內端匝群組402、502與另一內端匝組不同地組態以容許類似於輸入端708a、708b及/或708c但代替性地定位於定子之內部區中之輸入端。此外，在一些實施方案中，一轉子可代替性地在定子「外部」運轉(例如，一環狀或管狀轉子結構可圍繞定子且繞定子旋轉)，而非使一軸延行穿過定子之中間區。此一實施方案例如在其中將電流自定子之內部區饋送至各自相之一實施例中可為有意義的。

圖7A及圖7B中展示兩組互補外端匝706，其中一第一組外端匝706a、706b、706c、706d、706e及706f在圖7A中描繪為在層L5上， 且一第二組外端匝706g、706h、706i、706j、706k、706l在圖7B中描繪為在層L6上。藉由比較此等互補連接，且瞭解用於多個相之外端匝706可提供於相同導電層上且用於一給定相之外端匝706可分佈在多個導電層當中，顯然可在所繪示之僅兩個層L5及L6中達成一三相定子所需之全部外端匝連接。例如，可藉由圖7A中之層L5上的外端匝706a及706d以及圖7B中之層L6上的外端匝706h及706k來支援一第一相，可藉由圖7A中之層L5上的外端匝706b及706e以及圖7B中之層L6上的外端匝706i及706l來支援一第二相，且可藉由圖7A中之層L5上的外端匝706c及706f以及圖7B中之層L6上的外端匝706g及706j來支援一第三相。在此一實施方案中，由於用於各相之外端匝706耗費層L5之三分之一及層L6之三分之一，故用於各相之外端匝706在層L5及L6上總共耗費相當於一層之三分之二之不動產面積。此外，在所展示之例示性實施方案中，需要最少兩個導電層來形成用於全部三個相之完整外端匝連接，且導電層計數應為二之倍數，以使定子相對於外端匝平衡。

圖8展示使徑向跡線804互連以根據由’625專利教示之繞組佈局形成一定子之一單一線圈的內端匝802及外端匝806。可見所繪示之線圈在一點808處開始且「向內」螺旋至點810，或在點810處開始且「向外」螺旋至點808。應注意，在此結構中，存在四個內端匝802但僅存在三個外端匝806。「缺失的」外端匝806無法佈線於與其他匝相同之層上，此係因為其需要建立從螺旋內部(例如，點810)至下一螺旋外部之一連接，或反之亦然。在此類型之連接圍繞定子前進時，其僅環繞定子之中心點一次。

圖9在多個導電層之一平面圖中展示用於一單一相的內端 匝及外端匝之一交替配置。所展示之層中實現三個匝。在一些實施方案中，可採用像圖5A及圖5B中展示之內端匝之內端匝502，且該等內端匝502可跨兩個(或更多個)導電層分佈。例如，在一些實施方案中，圖9中繪示之內端匝可包含來自一個層之兩個群組的內端匝502(例如，圖5A中展示之層L3上的內端匝502b及502e)及來自另一層之兩個群組的內端匝502(例如，圖5B中展示之層L4上之內端匝502i及502l)。如上文結合圖5A及圖5B論述，使用來自兩個或更多個導電層之內端匝502可能夠形成用於一單一相之一完整內端匝連接組。或者，在一些實施方案中，圖9中繪示之一些或全部內端匝可具有圖4中展示之類型(即，如同內端匝402)且可安置於一共同導電層中。

在一些實施方案中，圖9中展示之一些或全部外端匝可具有圖6中展示之類型(即，如同外端匝606)且可安置於一共同導電層中。或者，所繪示之一些或全部外端匝可具有圖7中展示之類型(即，如同外端匝706)且可跨兩個(或更多個)導電層分佈。例如，在一些實施方案中，圖9中繪示之外端匝可包含來自一個導電層之兩個群組的外端匝706(例如，圖7A中展示之層L5上之外端匝706a及706d)及來自另一導電層之兩個群組的外端匝706(例如，圖7B中展示之層L6上之外端匝706h及706k)。如上文結合圖7A及圖7B論述，使用來自兩個或更多個導電層之外端匝706可能夠形成用於一單一相之一完整外端匝連接組。

無論實施方案如何，應瞭解，與圖8相反，對於大多數端匝群組，一給定群組之外端匝606、706內的匝數等於一鄰近群組之內端匝402、502內的匝數，且反之亦然。從右上端子902、徑向跡線404、內端匝402、502及外端匝606、706追蹤連接形成能夠佈線於一單一導電層 中之一蛇形圖案。相比之下，在圖8中展示之實施方案中，僅未連接繞組可佈線於一單一導電層中。如圖9中展示，在端子902處開始且在端子904處結束之蛇形圖案環繞定子之一中心點906三次(或三匝)。

圖10A、圖10B、圖11A、圖11B、圖12A、圖12B、圖13A及圖13B繪示定子之實例實施例，其採用像圖9中展示之蛇形繞組，且其中採用圖5A及圖5B中展示之類型之內端匝502及圖6中展示之類型之外端匝606來建立用於各自包含四個導電層之一或多個次組件的繞組連接。圖10A、圖10B、圖11A及圖11B中繪示一單一此次組件S1之特徵，且圖12A、圖12B、圖13A及圖13B中繪示一組堆疊之三個此等次組件S1、S2及S3。在此等圖中展示之實例中，對於所繪示之各次組件S1、S2及S3，該次組件之一給定導電層上的徑向連接器404之各者以圖3中繪示之方式使用通孔310連接至該相同次組件之其他導電層中的徑向連接器404之對應(且平行)者。下文中結合圖17A及圖17B描述用於形成像所展示之多層PCS組件/次組件之多層PCS組件/次組件的一闡釋性技術。

圖10A展示具有四個導電層之一次組件S1之一展開(在z軸上)透視圖，其中為明確起見，內端匝502b、502e、502i、502l及外端匝606對應於一選定相。在下文圖11A至圖11B中繪示可併入至圖10A之結構中以建立一三相定子之另外兩個相的額外內端匝502及外端匝606之位置。圖10B類似於圖10A，但為繪示目的移除對應於另外兩個相之次組件S1之進一步部分。因此，圖10B繪示用於一三相定子之一單一相的繞組可如何穿過具有四個導電層之一次組件S1。

類似於圖10B，圖11A至圖11B繪示兩個剩餘相之繞組可如何穿過圖10A中展示之次組件S1，其中為繪示目的移除對應於另外兩個相 之次組件之部分。因此，圖10B繪示次組件S1內用於一第一相的內端匝502b、502e、502i、502l及外端匝606之位置，圖11A繪示次組件S1內用於一第二相的內端匝502a、502d、502h、502k及外端匝606之位置，且圖11B繪示次組件S1內用於一第三相的內端匝502c、502f、502g、502j及外端匝606之位置。

圖10A及圖10B中繪示之用於第一相之內端匝502b、502e、502i、502l在四個導電層上以二之倍數出現，其中內端匝502b及502e出現在四個所繪示層之兩者上且內端匝502i及502l出現在剩餘兩個層上。圖11A及圖11B中繪示之用於另外兩個相之內端匝502亦為此情況。即，針對圖11A中繪示之第二相，內端匝502a、502d、502h、502k在四個層上以二之倍數出現，其中內端匝502a及502d出現在四個所繪示層之兩者上且內端匝502h及502k出現在剩餘兩個層上，且針對圖11B中繪示之第三相，內端匝502c、502f、502g、502j在四個層上以二之倍數出現，其中內端匝502c及502f出現在四個所繪示層之兩者上且內端匝502g及502j出現在剩餘兩個層上。因此，針對圖10A、圖10B、圖11A及圖11B展示之次組件S1之全部三個相，內端匝502在四個導電層上以二之倍數出現且平衡(針對各相相等)，此係因為次組件S1具有二的倍數個導電層。

針對圖10A及圖10B中展示之特定相(即，第一相)，外端匝606亦在所繪示之四個層上以二之倍數出現。針對該相，外端匝606佔據四個導電層之兩者。另外兩個相(在圖11A及圖11B中展示)之外端匝606在另外兩個導電層上但無冗餘。即，用於第二相(圖11A中展示)之外端匝606僅出現在一單一導電層上，用於第三相(圖11B中展示)之外端匝606亦如此。因此，圖10A、圖10B、圖11A及圖11B中展示之次組件S1具有一 三相定子所需之全部連接，但其因外端匝606在相上之不等冗餘而為不平衡的。

圖12A展示具有三個次組件S1、S2及S3之一組件之一展開(在z軸上)透視圖，該等次組件各自類似於圖10A中展示之次組件。在一些實施例中，可將兩個或更多個此等各自次組件層壓在一起以形成一單一PCS。如在圖10A中，為明確起見，圖12A展示與三個相之僅一者相關聯的內端匝502及外端匝606。在下文圖13A至圖13B中繪示可併入至圖12A之結構中以建立一三相定子之另外兩個相的額外內端匝502及外端匝606之位置。

圖12B類似於圖12A，但為繪示目的移除對應於另外兩個相之次組件S1、S2及S3之進一步部分。因此，圖12B繪示用於一三相定子之一單一相的繞組可如何穿過一組堆疊之三個次組件S1、S2及S3，其中各次組件具有四個導電層。次組件S1、S2、S3可由穿孔1202a、1202b、1202c、1204a、1204b、1204c、1206a、1206b及1206c並聯或串聯電連接。在所展示之實例中，串聯連接三個次組件S1、S2及S3之繞組使得用於整個組件之各相的匝計數係個別次組件S1、S2及S3之任一者的匝計數之三倍大。

現將說明其中電流可流動通過用於圖12B中繪示之相的次組件S1、S2及S3之繞組且在該等繞組之間流動之方式。儘管未單獨描述，然應瞭解，另外兩個相之繞組(在下文描述之圖13A及圖13B中展示)可遵循類似路徑，但其等使用不同群組之穿孔1202、1204及1206。對於圖12B中繪示之相，電流可自穿孔1202b流動至次組件S1之繞組中。接著，電流可經由導電跡線1208離開次組件S1之繞組。接著，來自導電跡 線1208之電流可流動通過穿孔1204b而至導電跡線1210，其可在導電跡線1210處進入次組件S2之繞組。接著，電流可經由導電跡線1212a及1212b離開次組件S2之繞組。接著，來自導電跡線1212a、1212b之電流可流動通過穿孔1206b而至導電跡線1214a及1214b，其可在導電跡線1214a及1214b處進入次組件S3之繞組。接著，電流可離開次組件S3之繞組且連同來自另外兩個相之電流(圖13A及圖13B展示)一起流動至一中性導體。

類似於圖12B，圖13A至圖13B繪示兩個剩餘相之繞組可如何穿過圖12A中展示之三個次組件S1、S2及S3，其中為繪示目的移除對應於另外兩個相之次組件之部分。因此，圖12B繪示三個次組件S1、S2及S3之堆疊內用於一第一相的內端匝502b、502e、502i及502l以及外端匝606之位置，圖13A繪示三個次組件S1、S2及S3之堆疊內用於一第二相的內端匝502a、502d、502h及502k以及外端匝606之位置，且圖13B繪示三個次組件S1、S2及S3之堆疊內用於一第三相的內端匝502c、502f、502g及502j及外端匝606之位置。

各次組件S1、S2及S3包括四個導電層(如同圖10A)，但各次組件中具有二之倍數個外端匝606之層係不同的。因此，對於圖12A及圖12B中繪示之相，頂部次組件S1具有外端匝606之兩個平行層，但另外兩個次組件S2及S3並非如此；對於圖13A中繪示之相，底部次組件S3具有外端匝606之兩個平行層，但另外兩個次組件S1及S2並非如此；且對於圖13B中繪示之相，中間次組件S2具有外端匝606之兩個平行層，但另外兩個次組件S1及S3並非如此。因此，藉由圖12A、圖12B、圖13A及圖13B之組合展示之堆疊組件經配置使得三個相之各者除具有相同數目個並聯及串聯連接的內端匝502層之外亦具有相同數目個並聯及串聯連接的外 匝606層，因此使整體組件平衡。

圖14、圖15A、圖15B、圖15C、圖16A及圖16B繪示一定子之一實例實施例，其採用像圖9中展示之蛇形繞組，且其中採用圖5A及圖5B中展示之類型之內端匝502及圖7A及圖7B中展示之類型之外端匝706來建立包含僅兩個導電層之一組件中的三個相所需之全部繞組連接。在此等圖中展示之實例中，上導電層上之徑向連接器404之各者使用通孔1410(其等類似於圖3中展示之通孔310)連接至下導電層中之一對應(且平行)徑向連接器404。

圖15A展示圖14中展示之僅對應於定子之一第一相的組件之部分之一展開(在z軸上)透視圖。如所展示，第一相可採用圖5A及圖5B中展示之內端匝502b、502e、502i、502l及圖7A及圖7B中展示之外端匝706a、706d、706h及706k。因此，圖15A繪示用於一三相定子之一單一相的繞組可如何穿過圖14中展示之組件。圖15B及圖15C分別展示圖15A中展示之促成用於第一相之繞組的上及下導電層之部分。

類似於圖15A，圖16A及圖16B繪示兩個剩餘相之繞組可如何穿過圖14中展示之組件，其中為繪示目的移除對應於另外兩個相之組件之部分。如圖16A中展示，一第二相可採用圖5A及圖5B中展示之內端匝502a、502d、502h、502k及圖7A及圖7B中展示之外端匝706c、706f、706g及706j。如圖16B中展示，一第三相可採用圖5A及圖5B中展示之內端匝502c、502f、502g、502j及圖7A及圖7B中展示之外端匝706b、706e、706i及706l。

圖14、圖15A、圖15B、圖16A及圖16B中展示之兩個導電層實施方案表示減少一完整三相定子所需之層數目之實際限制。然而，應 瞭解，對於此一組態，將需要某一機制以針對各相建立自一驅動電路(未展示)至蛇形繞組內部之一位置的一電連接。例如，參考圖15A，將需要形成自此一驅動電路至通孔1410b(或另一導體)之一電連接，以容許驅動電路針對第一相建立一完整電路。可藉由圖15A中展示之穿孔1402b針對第一相建立與蛇形繞組之另一端的一電連接。類似地，參考圖16A及圖16B，將需要分別形成自一驅動電路至通孔1410c及1410a(或其他導體)的電連接，以容許驅動電路針對第二及第三相建立完整電路。可分別藉由圖16A及16B中展示之穿孔1402c及1402a針對第二及第三相建立與蛇形繞組之另一端的電連接。

可使用數種機制之任一者來建立此等電連接，包含透過至專用連接層之通孔/焊墊/壓力接點或接針、將導線直接連接至外端匝內部之墊，或另一類似技術。假定不需要額外層來實現一電連接，則像圖14、圖15A、圖15B、圖15C、圖16A及圖16B中繪示之一個兩導電層方法之最大優點在於每層之匝數在像’625專利中描述之一組態上可增加兩倍或在上文結合圖10A、圖10B、圖11A、圖11B、圖12A、圖12B、圖13A及圖13B描述之組態上增加一倍。例如，若需要額外層來構造具有外端匝半徑外部之中性連接及端子的一完整定子，則此優勢將降低。另外，高密度外端匝可影響使用直接連接至作用區之熱特徵的能力。

儘管圖式中未展示，然亦應瞭解，亦可堆疊類似於圖14、圖15A、圖15B、圖15C、圖16A及圖16B中展示之兩個或更多個組件，且將該等組件之繞組並聯或串聯連接在一起。在一些實施方案中，例如，圖15A中展示之通孔1410a可例如使用前述段落中描述之連接技術之一者連接至具有兩個導電層的另一類似組件之蛇形繞組之一「輸入端」，因此針對第一相建立至額外匝之一串聯連接。在一些實施例中，第二組件中之此一蛇形繞組可橫越與第一組件類似但可代替性地「向外」繞向一最外部外 端匝706的一(例如逆時針)蛇形路徑。同樣地，可建立自第二組件之最外部端匝至具有僅兩個導電層之另一組件上之另一蛇形繞組之一輸入端的一額外電連接，且該額外蛇形繞組可例如橫越與第二組件類似但可再次「向內」繞(類似於圖15A之組態)的一(例如逆時針)蛇形路徑。在各自串聯連接的層上「向內」繞及接著「向外」繞之此一技術可重複任意次數以繼續增加各自相之匝計數。在一些實施例中，兩個或更多個此等各自組件可層壓在一起以形成一單一平面複合結構(PCS)。

圖17A及圖17B繪示用於形成一多層PCS組件/次組件1700之一程序之一實例。在所展示之實例中，PCS組件/次組件1700包含四個導電層CL1、CL2、CL3及CL4及三個非導電介電層DL1、DL2及DL3。然而，應瞭解，所描述之技術可額外地或替代地用於形成PCS次組件及/或具有不同數目個層之次組件。

在一些實施例中，兩個或更多個介電層DL1、DL2、DL3可與多個導電層CL1、CL2、CL3、CL4交錯且層壓在一起。各導電層CL1、CL2、CL3、CL4上之導電跡線之圖案可經配置以形成一或多個電路元件之導體(例如，定子繞組之部分)且可由一導電材料(諸如銅)形成。各導電層CL1、CL2、CL3、CL4可由至少一個介電層DL1、DL2、DL3機械支撐。介電層可由一非導電材料(諸如玻璃纖維)形成。因此，各介電層DL1、DL2、DL3可使導電層CL1、CL2、CL3、CL4之一各自對電絕緣。

可藉由包含但不限於蝕刻、衝壓、噴霧、切割或機械加工之各種方法產生各導電層CL1、CL2、CL3、CL4之導體圖案。在一些實施方案中，例如，可將導體圖案化學蝕刻至複數個雙側電路板之各側中， 其中各此電路板包含夾置於兩個銅片(例如，圖17A中之CL1及CL2或CL3及CL4)之間的一個玻璃纖維片(例如，圖17A中之介電層DL1或DL3)。接著，可將以此方式形成之多個雙側電路板堆疊在一起，其中一介電質(例如，玻璃纖維)片(例如，圖17A中之介電層DL2)夾置於各對之間。接著，使用熱及壓力將經堆疊之雙側電路板及玻璃纖維片層壓在一起以形成一多板配置，如同圖17B中展示。如所提及，所得PCS可例如用作一軸向磁通電動機或發電機之一定子。

在一些實施例中，上文描述之類型之一PCS可採用比最常生產的電路板中使用之銅片厚之銅片。例如，在一些實施方案中，銅片可具有在自0.004吋至0.007吋之範圍內之厚度。可在精確位置中鑽出孔1702使其等穿過一PCS 1700之多個電路板之一或多者(或全部)，且可用一導電材料(諸如銅)鍍覆孔之內壁。經鍍覆孔(亦稱為通孔(例如，圖3中展示之盲孔或埋孔310或圖12A中展示之穿孔1202a、1202b、1202c、1204a、1204b、1204c、1206a、1206b及1206c))可充當層間導體，其等使PCS之不同導電層上之導電跡線電互連。然而，應瞭解，可額外地或替代地採用其他類型之層間導體，包含但不限於用導電材料填充之孔、金屬接針、卷曲點(crimp point)、點熔接或導線。PCS之不同層上之各種導體可藉由此等通孔或其他層間導體串聯及/或並聯連接在一起。

如圖17B中展示，PCS 1700可額外地包含容納一軸向磁通電動機或發電機之一轉子之一軸的一中心孔1704，如下文描述。

本文中描述之組件及/或次組件可用於任何已知或未來發展之電動機或發電機中，包含’625專利中描述之軸向磁通電動機/發電機以及美國專利第9,673,688號、美國專利第9,673,684號及/或美國專利第 9,800,109號中描述之電動機及發電機，上述全部該等案之全部內容以引用的方式併入。

圖18A展示在具有轉子部件1804a及1804b、軸1808、螺絲1802、導線1814及控制器1812之一組件中採用一平面複合定子1810的一系統1800之一實例。圖18B中展示顯示此等部件及用於其等組裝之一手段之一展開圖。轉子部件之永久磁化部分1806a、1806b中的磁極之圖案在圖18B之展開圖中亦顯而易見。圖18A係其中在PCS 1810之外半徑處採取電連接1814且將定子安裝至外周邊處之一框架或殼體的一實施例之一實例。另一有用組態(「外轉(out-runner)」組態)涉及在內半徑處安裝定子、在內半徑處形成電連接1814且用分離轉子半體之一環狀環取代軸1808。亦可用僅一個磁體(1806a或1806b)組態系統，或將多個定子插置於連續磁體組件之間。導線1814亦可基於安裝於定子上之霍爾效應(Hall-effect)或類似感測器之讀數傳達關於轉子之位置之資訊。未展示但目的類似，附接至軸1808之一編碼器可將位置資訊提供至控制器1812。

圖18A及圖18B中之系統1800可用作一電動機或一發電機，此取決於控制器1812及連接至軸1808之部件的操作。作為一電動機系統，控制器1812操作開關使得定子1810中之電流歸因於源自連接至軸1808之磁體1806a、1806b的間隙中之磁通量而產生繞軸之一扭矩。取決於控制器1812之設計，可量測或估計間隙中之磁通量及/或轉子之位置以操作開關而達成軸1808處之扭矩輸出。作為一發電機系統，連接至軸1808之機械旋轉動力之一源在定子之終端1812處產生電壓波形。此等電壓可直接施加至一負載，或其等可由控制器1812內之一三相(或多相)整流器整流。整流器實施方案1812可在發電機模式中使用二極體「自我換向 (self-commutate)」，或其可使用電動機控制器之受控開關來構造，但經操作使得軸扭矩與由機械源提供之扭矩相反，且將機械能轉換為電能。因此，圖18A中之一相同組態可用作一發電機及電動機兩者，此取決於控制器1812如何操作。另外，控制器1812可包含濾波器部件，其等減輕開關效應、降低來自導線1814之EMI/RFI、減少損耗，且提供供應至控制器或自控制器遞送之電力的額外靈活性。

因此，在已描述本發明之至少一項實施例之數種態樣之情況下，應瞭解，熟習此項技術者將容易想到各種更改、修改及改良。此等更改、修改及改良意欲為本發明之部分且意欲在本發明之精神及範疇內。因此，前文描述及圖式僅係作為實例。

本發明之各種態樣可單獨使用、組合使用或以前文中描述之實施例中未具體論述之多種配置使用，且因此在本申請案中不限於在前文描述中闡述或在圖式中繪示之部件之細節及配置。例如，在一項實施例中描述之態樣可以任何方式與其他實施例中描述之態樣組合。

而且，本發明可具體實施為一方法，已提供該方法之一實例。執行為方法之部分之動作可以任何適合方式排序。因此，實施例可建構為其中以不同於所繪示之一順序執行動作，其可包含同時執行一些動作，雖然在闡釋性實施例中展示為循序動作。

在發明申請專利範圍中使用諸如「第一」、「第二」、「第三」等之序數術語修飾一申請專利元件(claim element)本身並不意謂一個申請專利元件對於另一申請專利元件之任何優先級、優先性或順序或執行一方法之動作的時間順序，而是僅用作用以區分具有一特定名稱之一個所主張元件與具有一相同名稱(但使用序數術語)之另一元件以區分申請專利 元件的標記。

而且，本文中使用之片語及術語用於描述之目的且不應被視為限制性的。本文中使用「包含」、「包括」或「具有」、「含有」、「涉及」及其等變體意欲涵蓋在其後列出之品項及其等等效物以及額外品項。

310:盲孔/埋孔/通孔

404:徑向跡線/徑向連接器

502b:內端匝/端匝群組

502e:內端匝/端匝群組

502i:內端匝/端匝群組

502l:內端匝/端匝群組

606:外端匝

S1:次組件

Claims (31)

1. 一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)，其包括：一介電層；一第一導電層，其安置於該介電層之一第一側上，該第一導電層包括第一導電跡線，該等第一導電跡線包含：第一徑向導體，該等第一徑向導體之各者至少在一第一徑向距離與大於該第一徑向距離之一第二徑向距離之間徑向延伸，及第一導電端匝，該等第一導電端匝之各者使該等第一徑向導體之一各自對互連，該等第一導電端匝包含一第一內端匝及一第二內端匝，該第一內端匝使該等第一徑向導體之一第一對在該第一徑向距離處之部分電互連，及該第二內端匝使該等第一徑向導體之一第二對在該第一徑向距離處之部分電互連，其中該等第一導電跡線形成：一第一繞組之一第一部分，其在通電時產生用於該電動機或發電機之一第一相的磁通量，該第一繞組之該第一部分包含該第一內端匝；及一第二繞組之一第一部分，其在通電時產生用於該電動機或發電機之一第二相的磁通量，該第二繞組之該第一部分包含該第二內端匝，一第二導電層，其定位於該介電層之一第二側上，該第二導電層包括 第二導電跡線，該等第二導電跡線包含第二徑向導體，其中該等第二徑向導體之各者至少在該第一徑向距離與該第二徑向距離之間徑向延伸；及通孔，其穿過該介電層，該等第一徑向導體之各者通過至少一各自的通孔電連接至該等第二徑向導體之一對應者。
2. 如請求項1之PCS，其中：該第一繞組包括與該第一繞組之該第一部分串聯電連接之一第二部分；該等第一導電端匝進一步包括一第一外端匝；該第一外端匝使該等第一徑向導體之該第一對之一者在該第二徑向距離處之一部分與該等第一徑向導體之另一者在該第二徑向距離處之一部分電互連；及該第一繞組之該第二部分包括該第一外端匝。
3. 如請求項2之PCS，其中該第一內端匝及該第一外端匝經配置使得該第一繞組之該等第一及第二部分形成一蛇形圖案。
4. 如請求項2之PCS，其中：該等第二導電跡線形成該第一繞組之一第三部分，其中該第一繞組之該第三部分與該第一繞組之該第二部分串聯連接。
5. 如請求項4之PCS，其中該等第二導電跡線進一步包括：第二導電端匝，該等第二導電端匝之各者使該等第二徑向導體之一 各自對互連。
6. 如請求項5之PCS，其中：該等第二導電端匝包括一第三內端匝；該第三內端匝使該等第二徑向導體之一第一對在該第一徑向距離處之部分電互連；及該第一繞組之該第三部分包括該第三內端匝。
7. 如請求項6之PCS，其中：該第一繞組包括與該第一繞組之該第三部分串聯電連接之一第四部分；該等第一導電端匝進一步包括一第二外端匝；該第二外端匝使該等第二徑向導體之一第二對在該第二徑向距離處之部分電互連；及該第一繞組之該第四部分包括該第二外端匝。
8. 如請求項1之PCS，其中：該等第二導電跡線形成該第一繞組之一第二部分，其中該第一繞組之該第二部分與該第一繞組之該第一部分串聯連接。
9. 如請求項8之PCS，其中該等第二導電跡線進一步包括：第二導電端匝，該等第二導電端匝之各者使該等第二徑向導體之一各自對互連。
10. 如請求項9之PCS，其中：該等第二導電端匝包括一第三內端匝；該第三內端匝使該等第二徑向導體之一第一對在該第一徑向距離處之部分電互連；及該第一繞組之該第二部分包括該第三內端匝。
11. 如請求項10之PCS，其中：該第一繞組包括與該第一繞組之該第二部分串聯電連接之一第三部分；該等第一導電端匝進一步包括一第一外端匝；該第一外端匝使該等第二徑向導體之一第二對在該第二徑向距離處之部分電互連；及該第一繞組之該第三部分包括該第一外端匝。
12. 如請求項1之PCS，其中：該等第一導電端匝包括一第一外端匝及一第二外端匝；該第一外端匝使該等第一徑向導體之一第三對在該第二徑向距離處之部分電互連；該第二外端匝使該等第一徑向導體之一第四對在該第二徑向距離處之部分電互連；該第一繞組之該第一部分包括該第一外端匝；及該第二繞組之該第一部分包括該第二外端匝。
13. 如請求項6之PCS，其中：該第一繞組包括與該第一繞組之該第三部分串聯電連接之一第四部分；該等第二導電端匝進一步包括一第二外端匝；該第二外端匝使該等第二徑向導體之一第一對之一者在該第二徑向距離處之一部分及該等第二徑向導體之另一者在該第二徑向距離處之一部分電互連；及該第一繞組之該第四部分包括該第二外端匝。
14. 如請求項1至13中任一項之PCS，其中該等第一導電跡線經配置使得該第一繞組之該第一部分形成一蛇形圖案。
15. 如請求項1至13中任一項之PCS，其中：該第一繞組包括一第一蛇形繞組；及該第二繞組包括一第二蛇形繞組。
16. 如請求項1至13中任一項之PCS，其中該等第一徑向導體包括至少第一、第二、第三、第四、第五及第六徑向導體，該第二徑向導體成角度地定位於該等第一與第三徑向導體之間，及該第三徑向導體成角度地定位於該等第二與第四徑向導體之間；該第二徑向導體包括至少第七、第八、第九及第十徑向導體；該等通孔包括與該等第一及第七徑向導體互連之一第一通孔，與該 等第二及第八徑向導體互連之一第二通孔，與該等第三及第九徑向導體互連之一第三通孔，及與該等第四及第十徑向導體互連之一第四通孔；該第二導電跡線進一步包括第二導體端匝，該等第二導體端匝之各者使該等第二徑向導體之一各自對互連，該等第二導電端匝包含一第三內端匝，該第三內端匝使該等第七及第九徑向導體之在該第一徑向距離處之部分互連；該等第二導電跡線形成該第一繞組之一第二部分，該第一繞組之該第二部分包含該第三內端匝；該第一內端匝與該等第五及第六徑向導體在該第一徑向距離處之部分互連；及該第二內端匝與該等第二及第四徑向導體在該第一徑向距離處之部分互連。
17. 一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)，其包括：一介電層；一第一導電層，其定位於該介電層之一第一側上，該第一導電層包括第一導電跡線，該等第一導電跡線包含：第一徑向導體，該等第一徑向導體之各者至少在一第一徑向距離與大於該第一徑向距離之一第二徑向距離之間徑向延伸，及第一導電端匝，該等第一導電端匝之各者使該等第一徑向導體之一各自對互連，該等第一導電端匝包括一第一內端匝，其與該等第一徑向導體之一第一對在該第一徑向距離處之部分互連； 一第二導電層，其定位於該介電層之一第二側上，該第二導電層包括第二導電跡線，該等第二導電跡線包含：第二徑向導體，其中該等第二徑向導體之各者至少在該第一徑向距離與該第二徑向距離之間徑向延伸，及第二導電端匝，該等第二導電端匝之各者使該等第二徑向導體之一各自對互連，該等第二導電端匝包括一第二內端匝，其使該等第二徑向導體之一第一對在該第一徑向距離處之部分互連；及通孔，其穿過該介電層，該等第一徑向導體之各者通過至少一各自的通孔電連接至該等第二徑向導體之一對應者；其中：在該第一導電層上無導電跡線使該等第二徑向導體之該第一對在該第一徑向距離處之該等部分互連，在該第二導電層上無導電跡線使該等第一徑向導體之該第一對在該第一徑向距離處之該等部分互連，該等第一導電跡線形成一繞組之一第一部分，其在通電時產生用於該電動機或發電機之一第一相的磁通量，該繞組之該第一部分包含該第一內端匝，該等第二導電跡線形成該繞組之一第二部分，該繞組之該第二部分包含該第二內端匝，該繞組之該第一部分與該繞組之該第二部分串聯連接，及該繞組之該等第一及第二部分經組態且經配置使得一相同電流量流動通過該繞組之該等第一及第二部分之各者。
18. 如請求項17之PCS，其中： 該繞組進一步包括串聯連接在該繞組之該第一部分與該繞組之該第二部分之間的一第三部分。該等第一導電端匝進一步包括一第一外端匝；該第一外端匝使該等第一徑向導體之該第一對之一者在該第二徑向距離處之一部分與該等第一徑向導體之另一者在該第二徑向距離處之一部分電互連；及該繞組之該第三部分包括該第一外端匝。
19. 如請求項18之PCS，其中：該繞組包括與該繞組之該第二部分串聯電連接之一第四部分；該等第一導電端匝進一步包括一第二外端匝；該第二外端匝使該等第二徑向導體之一第二對在該第二徑向距離處之部分電互連；及該繞組之該第四部分包括該第二外端匝。
20. 如請求項18之PCS，其中：該繞組包括與該繞組之該第二部分串聯電連接之一第四部分；該等第二導電端匝進一步包括一第二外端匝；該第二外端匝使該等第二徑向導體之該第一對之一者在該第二徑向距離處之一部分與該等第二徑向導體之另一者在該第二徑向距離處之一部分電互連；及該繞組之該第四部分包括該第二外端匝。
21. 如請求項18-20中任一項之PCS，其中該第一內端匝、該第二內端匝及該第一外端匝經配置使得該第一繞組之該等第一、第二及第三部分形成一蛇形圖案。
22. 如請求項17-20中任一項之PCS，其中該等第一導電跡線及該等第二導電跡線經配置使得該繞組之該等第一及第二部分形成一蛇形圖案。
23. 如請求項17-20中任一項之PCS，其中：該等第一徑向導體包括至少第一、第二、第三、第四、第五及第六徑向導體，該第二徑向導體成角度地定位於該等第一與第三徑向導體之間，及該第三徑向導體成角度地定位於該等第二與第四徑向導體之間；該等第二徑向導體包括至少第七、第八、第九及第十徑向導體；該等通孔包括與該等第一及第七徑向導體互連之一第一通孔，與該等第二及第八徑向導體互連之一第二通孔，與該等第三及第九徑向導體互連之一第三通孔，及與該等第四及第十徑向導體互連之一第四通孔；該第一內端匝使該等第五及第六徑向導體在該第一徑向距離處之部分互連；及該第二內端匝使該等第七及第九徑向導體在該第一徑向距離處之部分互連；及該第一導電端匝進一步包括一第三內端匝，其使該等第二及第四徑向導體在該第一徑向距離之部分互連。
24. 一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)，其包 括：一第一介電層；一第一次組件，其定位於該第一介電層之一第一側，該第一次組件包含：一第二介電層；一第一導電層，其定位於該第二介電層之一第一側上，該第一導電層包括第一導電跡線，該等第一導電跡線形成一繞組之一第一部分，其在通電時產生用於該電動機或發電機之一第一相的磁通量，其中該等第一導電跡線包含：第一徑向導體，該等第一徑向導體之各者至少在一第一徑向距離與大於該第一徑向距離之一第二徑向距離之間徑向延伸，及第一導電端匝，該等第一導電端匝之各者使該等第一徑向導體之一各自對互連，一第二導電層，其定位於該第二介電層之一第二側上，該第二導電層包括第二導電跡線，該等第二導電跡線包含第二徑向導體，該等第二徑向導體之各者至少在該第一徑向距離與該第二徑向距離之間徑向延伸，及第一通孔，其穿過該第二介電層，該等第一徑向導體之各者通過至少一各自的第一通孔電連接至該等第二徑向導體之一對應者；及一第二次組件，其定位於該第一介電層之一第二側，該第二次組件包含： 一第三介電層；一第三導電層，其定位於該第三介電層之一第一側上，該第三導電層包括第三導電跡線，該等第三導電跡線形成該繞組之一第二部分，其中該等第三導電跡線包含：第三徑向導體，該等第三徑向導體之各者至少在該第一徑向距離與該第二徑向距離之間徑向延伸，及第二導電端匝，該等第二導電端匝之各者使該等第三徑向導體之一各自對互連，一第四導電層，其定位於該第三介電層之一第二側上，該第四導電層包括第四導電跡線，該等第四導電跡線包含第四徑向導體，該等第四徑向導體之各者至少在該第一徑向距離與該第二徑向距離之間徑向延伸，及第二通孔，其穿過該第三介電層，該等第三徑向導體之各者通過至少一各自的第二通孔電連接至該等第四徑向導體之一對應者，其中：該繞組之該第一部分與該繞組之該第二部分串聯連接，該繞組之該等第一及第二部分經組態且經配置使得一相同電流量流動通過該繞組之該等第一及第二部分之各者，該第一次組件進一步包含該繞組之一第三部分，該繞組之該第三部分包含該繞組之該第一部分，該繞組之該第三部分環繞該第一次組件之一第一區至少一次；該第二次組件進一步包含該繞組之一第四部分，該繞組之該第四部分包含該繞組之該第二部分，及 該繞組之該第四部分環繞該第二次組件之一第二區至少一次。
25. 一種用於一軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)，其包括：一第一介電層；一第一導電層，其在該第一介電層之一第一側上，該第一導電層包括第一導電跡線，該等第一導電跡線包含：第一徑向導體，其從一第一徑向距離徑向延伸至大於該第一徑向距離之一第二徑向距離；及第一導電端匝，該等第一導電端匝之各者使該等第一徑向導體之一各自對互連；一第二導電層，其在該第一介電層之一第二側上，該第二導電層包括第二導電跡線，該等第二導電跡線包含：第二徑向導體從該第一徑向距離徑向延伸至該第二徑向距離；及第二導電端匝，該等第二導電端匝之各者使該等第二徑向導體之一各自對互連；第一盲孔或埋孔，其穿過該第一介電層，該等第一徑向導體之各者通過至少一各自的第一盲孔或埋孔電連接至該等第二徑向導體之一對應者；一第二介電層；一第三導電層，其在該第二介電層之一第一側上，該第三導電層包括第三導電跡線，該等第三導電跡線包含： 第三徑向導體，其從該第一徑向距離徑向延伸至該第二徑向距離，及第三導電端匝，該等第三導電端匝之各者使該等第三徑向導體之一各自對互連；一第四導電層，其在該第二介電層之一第二側上，該第四導電層包括第四導電跡線，該等第四導電跡線包含第四徑向導體，其從該第一徑向距離徑向延伸至該第二徑向距離，及第四導電端匝，該等第四導電端匝之各者使該等第四徑向導體之一各自對互連；第二盲孔或埋孔，其穿過該第二介電層，該等第三徑向導體之各者通過至少一各自的第二盲孔或埋孔電連接至該等第四徑向導體之一對應者；及一第三介電層，其位於該第二導電層與該第三導電層之間。
26. 如請求項25之PCS，其中：該等第一徑向導體、該等第二徑向導體、該等第一導電端匝及該等第二導電端匝建立一繞組之一第一部分的電路徑，該第一部分在通電時產生用於該電動機或發電機之一第一相的磁通量；該等第三徑向導體、該等第四徑向導體、該等第三導電端匝及該等第四導電端匝建立該繞組之一第二部分的電路徑；及該繞組之該第一部分與該繞組之該第二部分串聯連接。
27. 一種用於軸向磁通電動機或發電機中之平面複合結構(PCS)，其包括：一第一次組件，其包括第一導電層，該等第一導電層包含從一第一徑向距離徑向延伸至大於該第一徑向距離之一第二徑向距離的第一徑向導體、第一端匝導體及第二端匝導體，其中：該等第一端匝導體使該等第一徑向導體之一第一群組互連以形成用於該軸向磁通電動機或發電機之一第一相的一第一繞組，該等第二端匝導體使該等第一徑向導體之一第二群組互連以形成用於該軸向磁通電動機或發電機之一第二相的一第二繞組，及該第一次組件包含多於第一端匝導體之第二端匝導體。
28. 如請求項27之PCS，其進一步包括：一第二次組件，其包括不同於該等第一導電層之第二導電層，該等第二導電層包含第二徑向導體、第三端匝導體及第四端匝導體，其中：該等第三端匝導體使該等第二徑向導體之一第一群組互連以形成用於該軸向磁通電動機或發電機之該第一相的一第三繞組，該等第四端匝導體使該等第二徑向導體之一第二群組互連以形成用於該軸向磁通電動機或發電機之該第二相的一第四繞組，及該第二次組件包含多於第四端匝導體之第三端匝導體。
29. 如請求項28之PCS，其中：該第三繞組與該第一繞組串聯連接；及該第四繞組與該第二繞組串聯連接。
30. 如請求項28之PCS，其中：該等第一端匝導體之一數目加上該等第三端匝導體之一數目等於該等第二端匝導體之一數目加上該等第四端匝導體之一數目。
31. 如請求項27至30中任一項之PCS，其中：該等第一端匝導體包括第一內端匝導體及第一外端匝導體；該等第二端匝導體包括第二內端匝導體及第二外端匝導體；該等第一內端匝導體之各者使該等第一徑向導體之一各自對在該第一徑向距離處之部分電互連；該等第一外端匝導體之各者使該等第一徑向導體之一各自對在該第二徑向距離處之部分電互連；該等第二內端匝導體之各者使該等第一徑向導體之一各自對在該第一徑向距離處之部分電互連；該等第二外端匝導體之各者使該等第一徑向導體之一各自對在該第二徑向距離處之部分電互連；該第一次組件包含與第二內端匝導體數目相同之第一內端匝導體；及該第一次組件包含多於第一外端匝導體之第二外端匝導體。

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