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CN102648573A - 包括定子模块的电动机器 - Google Patents

包括定子模块的电动机器 Download PDF

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CN102648573A
CN102648573A CN2010800504554A CN201080050455A CN102648573A CN 102648573 A CN102648573 A CN 102648573A CN 2010800504554 A CN2010800504554 A CN 2010800504554A CN 201080050455 A CN201080050455 A CN 201080050455A CN 102648573 A CN102648573 A CN 102648573A
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CN
China
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stator
electric machine
assembly
poles
rotor
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R.A.卡马诺
H.L.莫亚
D.C.贝克
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GREEN RAY TECHNOLOGIES LLC
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GREEN RAY TECHNOLOGIES LLC
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Abstract

在本公开的实施例中，一种旋转电动机器，包括被支撑以便围绕转动轴转动的转子组件和定子组件，转子组件包括多个转子极，该转子极被支撑以便围绕转动轴转动，以及包括定子组件，该定子组件包括多个独立的定子模块，每个定子模块包括多个可独立赋能的定子部分，每个定子部分限定定子组件的多个定子极，用于与转子极磁性地相互作用，每个定子模块可从定子组件独立移除和更换以调节包括在定子组件中的定子极的总数，和/或改变电机的最大功率输出。

Description

包括定子模块的电动机器
发明内容
在一些方面，本公开提供旋转电动机器，其包括被支撑以便围绕转动轴转动的转子组件和定子组件。转子组件包括多个转子极，该转子极被支撑以便围绕转动轴转动。定子组件包括多个独立的定子模块，每个定子模块包括多个独立的可赋能的定子部分。每个定子部分限定定子组件的多个定子极，用于与转子极磁性地相互作用。每个定子模块可从定子组件独立移除和更换以调节包括在定子组件中的定子极的总数，和/或改变电动机器的最大功率输出。
在一些方面，转子极的数量是固定的。
在一些方面，定子组件包括许多接收配置N，每个接收配置能够接收定子模块。
在一些方面，定子组件包括小于N个定子模块，并且定子模块关于转动轴对称地定位。
在一些方面，定子组件包括小于N个定子模块，定子模块关于转动轴非对称地定位。
在一些方面，每个定子模块包括定子模块壳体，用于支撑的多个定子部分在定子模块壳体中的预定位置。
在一些方面，定子模块壳体和定子组件包括分度配置，用于在定子模块附连到定子组件时控制定子模块相对于定子组件的位置。
在一些方面，每个定子模块包括用于控制所述定子模块的定子部分的赋能的控制器。
在一些方面，所述电动机器进一步包括开关配置，用于控制定子部分，该开关配置配置为以使得开关配置能够使得定子部分的定子极在至少400周期/秒的频率下与转子极磁性相互作用。
在一些方面，电动机器是多相的电动机器。
在一些方面，每个定子模块包括与电动机器的每个相相关联的至少一个定子部分。
在一些方面，所述电动机器是三相电动机器，每个定子模块包括用于每个相的至少两个定子部分定子模块从而包括至少六个定子部分。
在一些方面，定子组件包括至少六个接收配置，用于接收高达至少六个定子模块。
在一些方面，每个定子部分包括U形磁芯，每个定子部分限定定位在U形磁芯的相对末端处的两个定子极以使得U形磁性提供用于与每个定子部分相关联的两个定子极的整个磁通量回路。
在一些方面，每个定子部分的磁芯由薄膜软磁性材料形成。
在一些方面，薄膜软磁性材料是纳米晶体材料。
在一些方面，薄膜软磁性材料是非晶体金属材料。
在一些方面，定子组件布置为与转子组件径向相邻以使得定子组件和转子组件在它们之间限定有源磁性径向间隙。
在一些方面，定子组件布置为与转子组件轴向相邻以使得定子组件和转子组件在它们之间限定有源磁性轴向间隙。
在一些方面，每个定子部分定位为以使得每个定子部分的两个定子极定位为彼此相邻并且沿着平行于所述电动机器的转动轴的直线彼此成一直线。转子极是由相邻的成对的永磁体部分形成的成对的转子极，所述永磁体部分配置为形成相反磁性极性的转子极。每对永磁体部分定位为以使得两个永磁体部分定位为彼此相邻并且沿着平行于电动机器的转动轴的直线彼此成一直线。借助该构型，当转子绕电动机器的转动轴旋转时两个永磁体部分限定绕电动机器的转动轴的两个相邻圆形路径，两个相邻圆形路径的每个面对每个可独立赋能的定子部分的定子极的相关的一个。
在一些方面，本公开提供一种用于旋转电动机器的定子模块，该电动机器包括具有多个定子极的定子组件和被支撑以便相对于所述定子组件绕转动轴转动的转子组件。所述转子组件包括多个转子极，用于与所述定子极磁性相互作用。所述定子模块包括多个可独立赋能的定子部分，每个定子部分限定定子组件的多个定子极。定子模块配置为支撑在定子组件中以使得定子模块和它的相关联的定子极能够从定子组件移除和更换以调节包括在定子组件中的定子极的总数量。
在一些方面，本公开提供一种用于电动机器的定子组件。所述定子组件包括多个独立的定子模块，每个定子模块包括多个可独立赋能的定子部分。每个定子部分限定定子组件的多个定子极，用于与电动机器的转子极磁性相互作用。每个定子模块能够从定子组件独立移除和更换以调节包括在所述定子组件中的定子极的总数量。
本公开的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本公开的其它特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求变得明显。
附图说明
图1A是根据本公开的方面的包括示例性的定子模块的示例性电动机器的示意图。
图1B是图1A的示例性电动机器的横截面视图，其示出根据本公开的方面的示例性定子部分和示例性定子模块壳体。
图1C和图1D是根据本公开的方面的示例性定子芯的平面图。
图2A是图1A的示例性母线/汇流排（bus bar）模块的平面图。
图2B是图1A的示例性母线模块的透视图。
图2C是图1A的示例性母线模块的分解视图。
图3A和3B示出图1A-2C的示例性母线模块的示例性集电环绝缘体。
图4A-4C示出图1A-2C的示例性母线模块的示例性第一集电环。
图5A-5C示出图1A-2C的示例性母线模块的示例性第二集电环。
图6A-6C示出图1A-2C的示例性母线模块的示例性第三集电环。
图7是包括未对齐的相位的示例性电动机器的示意图。
图8是根据本公开的方面的包括定子组件相移的示例性电动机器的示意图。
图9是根据本公开的方面的包括相移配置的另一示例性母线模块的平面图。
图10是图9的示例性母线模块的分解视图。
图11A-11C示出图9和10的示例性母线模块的集电环。
图12是根据本公开的方面的包括定子组件相移的另一示例性电动机器的示意图。
图13是包括图9和10的示例性母线模块的图12的示例性电动机器的一部分的示意图。
图14是根据本公开的方面的电动机器的示例性轴向间隙版本的示意图。
在各个附图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
现参照图1A，示例性电动机器10被示出。电动机器10可以包括，但是不局限于，电机和/或发电机。电动机器10包括转子组件12、定子组件14、母线模块16和控制器18。控制器18基于输入信号和位置信号调节电动机器10的操作。输入信号可以包括节流阀信号，例如在电动机器10实施在汽车、摩托车、滑行车或类似物中的情形中。电动机器可包括霍尔效应传感器或者其它的位置检测配置19，用于检测转子组件12相对于定子组件14的位置。霍尔效应传感器或者其它的位置检测配置19可产生被控制器使用的位置信号。当电动机器10以电机模式操作时，控制器18可以调节从电源20提供给电动机器10的电力。当电动机器10以发电机模式操作时，电动机器10可以产生能够提供给电源20并存储在电源20中的电力。
虽然电动机器10可以作为直流无刷电机提供，但是可以想到，电动机器10可以在本公开的范围内作为其它类型的电动机器之一予以提供。这样的电动机器包括，但是不局限于，直流同步电机、可变磁阻或开关磁阻电动机器，和感应式电动机器。例如，在电动机器10被提供作为直流无刷电动机器的情形中，永磁体可以实施为电动机器10的转子极，如在下面进一步详细讨论的。在开关磁阻电动机器或者感应电动机器的情形中，转子极可以被提供作为由多层材料形成的其它的磁性材料的突起，所述材料可以例如为铁，或者优选薄膜软磁性材料。在其它的配置中，转子极可以被提供作为电磁体。
在图1A的示例性配置中，电动机器10被提供作为毂型电动机器，具有围绕电动机器10的外周边定位的转子组件12。定子组件14由转子组件12围绕。尽管在图1A中未示出，转子组件12可以由轴承支撑以相对于定子组件14旋转。径向间隙22从定子组件14分隔转子组件12。在替代的配置中，转子组件12可以利用其它适当方式被支撑以便相对于定子组件14围绕转动轴24转动。尽管电动机器10被描述为定子组件由转子组件围绕的径向间隙电动机器，但是这并不是必需的。相反，电动机器可以为定子组件由转子组件围绕的径向间隙电动机器。或者，转子组件和定子组件可以彼此轴向相邻，从而形成轴向间隙电动机器。
转子组件12包括多对径向相邻的永磁体30。在一些实施例中，成对的永磁体30可以设置为诸如钴的稀土磁铁的超强磁体，或者任何其它的适当的或者易于提供的磁性材料。如在图1B的横截面视图中最好地示出的，每对永磁体30包括取向为形成北转子极的第一磁体和取向为形成南转子极的第二磁体。第一磁体定位为与第二磁体相邻以使得两个永磁体沿着大致平行于电动机器10的转动轴24的直线彼此成一条直线。相应地，当转子组件12转动时，两个永磁体限定围绕电动机器10的转动轴24的相邻的圆形路径。如图1A所示，永磁体定位为围绕转子组件12的面对径向间隙22的内周。相继的每对永磁体30反向以使得所有的相邻的磁体部分从北到南围绕整个转子组件12交替。
虽然永磁体对30可以作为永久超强磁体被提供，但是也可以实施为其它磁性材料。在一些实施例中，转子组件12可以实施为电磁体，而不是永磁体。再者，尽管图1A的转子组件12示出为包括16个磁体对，但是可以想到，转子组件12可以包括任何数量的磁体对。
定子组件14包括多个定子模块40。在图1A的示例性的配置中，定子组件14包括四个定子模块40，每个定子模块彼此相同，但是在图1A中为了便于描述而由附图标记40a，40b，40c和40d表示。虽然定子组件14被描述为包括四个定子模块40，但是可以想到其它的配置。例如，包括超过四个定子模块40的定子组件，或者小于四个定子模块40的定子组件，都落在本公开的范围内，如下面进一步详细讨论的。
每个定子模块40独立于定子组件14中的其它定子模块40。更具体地每个定子模块40可以独立移除和更换。在一些实施例中，定子模块40可以被移除，电动机器10可以通过部分的定子模块40进行操作。例如，考虑图1A的特定的配置，电动机器10可以通过小于四个的定子模块40进行操作。也就是，电动机器10可以通过一个、两个、三个或者四个定子模块40进行操作。此外，如果少于四个的定子模块用于示例性电动机器10中，那么使用的定子模块可以对称地或者不对称地安置。例如，如果使用两个定子模块，定子模块40a和40b可以用于形成不对称版本的电动机器10。或者，模块40a和40c可以用于形成对称版本的电动机器10。
在示例性电动机器10中，每个定子模块40包括定子模块壳体41和罩在定子模块壳体41内的至少一个定子部分42。每个定子部分42与电动机器10的其它的全部定子部分相同。在图1A的示例性配置中，电动机器10设置为3-相电动机器，每个定子模块40包括三个定子部分42，其在图1A中为了描述的目的分别由附图标记42a，42b和42c表示。如将在下面更详细地描述的三个定子部分42a，42b和42c在定子模块壳体41中的定位确定电动机器的哪个相与定子部分相关联。在示例性电动机器10中，每一定子模块40的第一定子部分42a对应电动机器10的第一相(相A)。每一定子模块40的第二定子部分42b对应电动机器10的第二相(相B)。每一定子模块40的第三定子部分42c对应电动机器10的第三相(相C)。但是，如上面描述的，示例性电动机器10的每个定子模块40除了它在电动机器10中的定子组件14上的特定位置之外与其它的定子模块相同。此外，电动机器10的每个定子模块40的每个定子部分42除了它在它的定子模块40中的位置之外与全部的其它定子部分相同。
每个定子部分包括芯部44和绕组46。在示例性实施例中，芯部44是具有围绕芯部44的每个腿绕制的绕组46或线圈的U形磁芯。这样的定子部分公开在美国专利No.6,603,237、6,879,080、7,030,534和7,358,639中，这些专利公开的内容在此通过引用而明确地被全文并入。
在一些实施例中，一件式的芯部可以由纳米晶体薄膜软磁性材料形成。在其它的实施例中，任何的薄膜软磁性材料都可以使用，并且可以包括，但是不局限于，常称作非晶体金属的材料、在元素合金成分上类似于已经以一些方式处理过以进一步减少材料的晶体结构的尺寸的纳米晶体材料的材料、和具有与非晶体金属和纳米晶体材料相似的分子结构的任何其它的薄膜材料，而不管已经用于控制材料的分子结构的尺寸和取向的特定的工艺如何。
在其它的实施例中，芯部可以包括由金属粉末制成的芯部。在其它的实施例中，芯部可以由多个堆叠层形成。在又其它的实施例中，芯部可以包括多件式的芯部，该多件式的芯部包括组装并固定在一起的多个芯部部分。例如，芯部可包括由如上所述的薄膜软磁性材料形成的U形磁芯，具有在U形芯部的腿的末端处附连到U形芯部的侧面的芯部靴，或者附连到U形芯部的末端的芯部靴。靴可以配置为展开U形芯部的末端以扩大定子磁极面在U形磁芯的每个末端的表面积。这些靴还可以由薄膜软磁性材料、金属粉末或者任何其它的期望磁性材料形成。
大多数的传统的电机设计为以50-60Hz操作。这样设计的主要原因在于，50-60Hz的频率是能够在交流电网获得的。但是，这样设计的另一原因以及交流电典型地以这些频率提供的原因之一在于，这些频率很好地位于传统的铁芯电机的频率能力之内。即使在特定的铁芯电机的情形中，频率典型地保持在400Hz之下。这是因为，铁芯材料不能如此快速地简单地响应不断变化的磁场而不导致将表现为热的形式的非常大的损耗。
如上面描述的，根据本公开的示例性电动机器可以使用薄膜软磁性材料以形成定子部分的磁芯。薄膜软磁性材料用于芯部材料允许在非常高的频率操作，同时保持高的效率。这些频率可以大于400Hz，同时仍提供非常高的效率，并且可以在高达或者大于2500Hz的频率操作。
现参照图1C和图1D，用于如图1A和图1B所示的特定实施例的示例性磁芯44的特定的构型将更详细地予以描述。在所示实施例中，每个个体的一件式磁芯44通过将薄膜软磁性材料的连续的带子缠绕为期望的形状而形成。在芯部44的情形中，所述形状大致为椭圆形状，如图1C中的绕组55所表示的。利用通过缠绕许多层的薄膜软磁性材料以形成散装的芯部的这样的形成磁芯的工艺形成的磁芯通常称作带绕磁芯。
因为诸如非晶体金属或者纳米晶体材料的薄膜软磁性材料典型地以非常薄的带子或者带状物形式(例如，几千分之一英寸或者几个密耳厚，或者甚至小于1密耳厚)提供，绕组55可以由几百圈或者层的材料形成，如在图1C和1D中的线条56所示。一旦绕成期望形状，绕组55可以被退火以移除任何会由缠绕工艺所致的应力。绕组55可以填充粘合剂材料例如非常薄的毛细环氧树脂，所述环氧树脂可以被热硫化以将绕组55粘接为刚性的散装件。
一旦退火，薄膜软磁性材料将非常硬并且典型地非常脆，从而使它们稍微难以机加工。在如图1C和1D所示的实施例中，绕组55仅需要一次切割以为了将绕组55切割为两个U形件，所述两个U形件的每个提供上面描述的一件式磁芯44之一。如图1D所示，由切割绕组55产生的两个U形件的每个由薄膜软磁性材料的多个同心的U形层57形成。
如上面描述的，这样的构型的一个优点在于，当组装为如上面描述的电磁组件时，每个一件式磁芯提供用于由U形磁芯的腿形成的两个定子极的整个返回路径。这消除对用于磁性互连每一定子极的护铁的需要。
上面描述的构型的另一优点在于，在一件式磁芯内没有寄生间隙。也就是，每层的薄膜软磁性材料完全从U形磁芯的一端或一极连续延伸到U形磁芯的另一端或另一极。因此，该构型将每层薄膜软磁性材料定向在适当的取向以为了导向磁通量沿着每层薄膜软磁性材料的长度通过磁芯，如图1D中的箭头58所示。
定子部分42可以通过利用任何适当的以及易于提供的用于将定子部分42固定在定子壳体41中的适当位置的配置而固定在定子壳体41内。在示例性的实施例中，不导电但导热的封装材料用于填充定子壳体41并机械地固定定子部分42在定子壳体41内的适当位置。该封装材料可以为任何适当的且易于提供的材料，包括但不限于，包括各种诸如导热珠子的填料的环氧混合物。通过该示例性构型，封装定子部分42的导热材料提供从定子部分42，通过封装材料，到达定子壳体41的直接的热路径。定子壳体41直接接触定子组件14的壁，所述壁可以暴露到外界环境以从定子部分42散热。定子组件14的外壁可以设置为具有鳍状件或者其它的散热装置，例如液体冷却系统，如果希望的话。
当电动机器10在电机模式下操作时，每个定子模块40的定子部分42a，42b和42c由控制器18通过母线模块16选择性地赋能。当电动机器10在发电机模式下操作时，能量可以通过转子组件12和定子模块40之间的电磁相互作用产生，并通过母线模块16传递到电源20。为此，母线模块16与每一定子部分42a，42b和42c的绕组通过电引线48电连通，每根电线对应电动机器10的一相。电引线48可以集成在定子模块40内，如在下面进一步详细讨论的。母线模块16同样与控制器18通过电引线50电连通，每根电线对应电动机器10的一相。
在如图1A和图1B所示的示例性电动机器10中，定子组件14包括四个定子模块接收配置51。每个接收配置51配置为能够接收定子模块40之一。如图1B中最好地示出，定子模块接收配置51及相关定子模块40同样包括分度/标引（indexing）配置52，用于在当定子模块40附连到定子组件14时精确控制定子模块40相对于定子组件14和转子组件12的定位。在示例性的分度配置52中，每个定子壳体41包括突起53，定子组件14的每个接收配置51包括凹陷54。通过该构型，当定子模块40通过利用任何适当的和易于提供的紧固件或者其它的附连机构附连到定子组件14时在定子壳体41上的突起53嵌入它们的相关接收配置51的凹陷54中。尽管分度配置52被描述为包括突起53和凹陷54，任何适当的且易于提供的分度/标引（indexing）配置都可以使用。
如上面描述的，在示例性电动机器中，每个定子模块40与其它定子模块系统，每个定子模块中的每个定子部分42与电动机器的其它全部定子模块中其它全部定子部分相同。该模块配置提供超过现有技术的电动机器的若干优点。
首先，通过将某一定子部分设计用于特定电动机器的全部的定子部分，用于定子部分的磁芯和绕组可以经济地批量生产。在磁芯由诸如在上面提及的美国专利中描述的那些薄膜软磁性材料形成的情形中，鉴于利用这些类型的材料制造磁芯的相关问题，这是非常显著的优点。使用由薄膜软磁性材料形成的磁芯的电机提供超过传统的铁芯电机的显著优点，因为薄膜软磁性材料可以在非常高的频率下操作而不引起高效率损失。但是，与制造用于使用这些低损耗材料的电机的磁芯相关的困难已经阻止这些材料在商业上成功地应用于电机。
除将相同的磁芯设计用于特定电动机器的全部的定子部分之外，相同的磁芯设计可以用于整个一族的电动机器。这可以通过提供与相同磁芯设计相关的各种构型的绕组和各种定子模块壳体而实现。与一族电动机器相关的每个电动机器然后将用于一个磁芯设计、特定绕组构型和特定定子模块壳体的组合。这进一步增大与生产特定磁芯相关的规模经济性。
在上面描述的模块设计的另一优点中，相同的电动机器设计可以用于提供具有不同功率输出的各种电动机器。例如，在其中电动机器用作用于电气滑行器应用的毂电机的情形中，相同的基本电机设计可以用于提供具有较小功率输出的入门级滑行器、具有中等功率输出的中间级的滑行器和具有高的功率输出的高端滑行器。在该方法的特定例子中，用于滑行器的毂式电机可以设计为包括多达六个定子模块的空间。入门级滑行器可以设置有包括在电机中的六个定子模块，中间级的滑行器可以设置有包括在电机中的四个定子模块，高端滑行器可以设置有包括在电机中的六个定子模块。该方法使得相同的基本电机设计能够用于全部的三个功率水平的滑行器，这明显降低了与研发滑行器设计和制造滑行器相关的成本。该方法还提供在后来通过增加一个或多个定子模块而升级电机到更高性能的电机的独特能力。
特别参照图2A-2C，示例性母线模块16包括绝缘体60、母线62a、母线62b和母线62c。每一母线62a、62b和62c对应电动机器10的一相。在图1A的示例性配置中，母线62对应第一相(相A)，母线62b对应第二相(相B)，母线62c对应第三相(相C)。母线62a，62b和62c相对于彼此同心地安置，并且嵌在绝缘体60内，如在下面进一步详细地讨论的。
每一母线62a，62b和62c包括大致环形的主体和多个径向延伸的臂，并提供用于连接母线到定子模块以便在它们之间进行电连通的连接点。更具体地，母线62a包括主体64a和多个臂66a，母线62b包括主体64b和多个臂66b，母线62c包括主体64c和多个臂66c。在图1A和2A-2C的示例性配置中，每个母线的主体为具有开口68a，68b和68c的大致C的形状(见图4A、5A和6A)，每个母线包括四个臂，对应示例性电动机器10的四个定子模块40。母线62a，62b和62c每个限定控制器18和定子模块40之间的电路径的至少一部分。
每一母线62a，62b和62c由导电且导热的材料(例如，铜、金、铂、导电的非金属材料和/或导电的复合材料)形成。再者，每一母线62a，62b和62c外露，从而不具有围绕它设置的电和/或热绝缘的涂层。这样，每个母线62a，62b和62c可以由特定的原材料制造，而无需进一步处理以绝缘母线。每个母线62a，62b和62c可以由单一的一片材料制造，或者可以通过组装多个部件而制造。例如，母线的主体可以设置为与臂独立的部件，臂可以固定(例如，整体焊接)到主体。作为另一例子，每个臂的一部分可以限定主体的一部分，臂可以通过布置在它们之间的主体部件互连。
母线62a和62c通过具有距离d1的径向间隙70隔离。距离d1关于径向间隙70的直径变化以提供其中距离d1为最小(d1MIN)的多个区域72，和其中距离d1为最大(d1MAX)的多个区域74。母线62a和62b通过具有距离d2的径向间隙76隔离。距离d2关于径向间隙76的直径变化以提供其中距离d2为最小(d2MIN)的多个区域78，和其中距离d2为最大(d2MAX)的多个区域80。
母线62a，62b和62c组装到绝缘体60中，如在下面进一步详细讨论的。母线62c首先被组装到绝缘体60中，母线62b随后被组装到绝缘体60中以与母线62c同心。母线62b和62c的臂66b和66c位于共同的平面中，母线62c的臂66c在母线62b的主体64b下方延伸。这样，母线62c可以说是嵌在母线62b内。母线62a随后组装到绝缘体60中以与母线62b和62c同心。母线62a，62b和62c的臂66a，66b和66c位于共同的平面中，母线62b和62c的臂66b和66c在母线62a的主体64a的下方延伸。这样，母线62b和62c可以说是嵌入在母线62a中。
母线62a，62b和62c的臂66a，66b和66c限定多组臂90。在图1A和2A-2C的示例性配置中，四组臂90被提供，从而对应电动机器10的四个定子模块40，并且每组臂90包括三个臂66a，66b和66c，从而对应电动机器10的示例性相。一组臂90中的相邻臂62a和62b，以及62b和62c限定第一角度α。多组臂90的各组彼此偏置第二角度β，该第二角度不同于(也就是，不等于)第一角度α。在所示配置中，α大于β。但是，可以想到其它的配置，其中α小于β。因为α和β并不相等，所以定子模块40到母线模块16的不适当的连接被阻止，如在此更详细地讨论的。
现参照图3A和3B，绝缘体60包括多个径向延伸的凹槽100和与径向沟槽100交叉的多个直径方向的凹槽102，104，和105。径向沟槽接收和容纳母线62a，62b和62c的臂66a，66b和66c，直径方向的凹槽102，104和105分别接收和容纳母线62a，62和62c的主体64a，64b和64c。绝缘体60还包括延伸到绝缘体60的周边的楔形形状的凹陷103。凹陷103提供用于母线62a，62b和62c到电线(例如电线50)的互连的空间并容纳所述互连，从而用于连接母线模块16到控制器18。
直径方向凹槽102包括由绝缘体60的几何特征108限定的止停部106，和由绝缘体60的几何特征112限定的止停部110。止停部106，110提供用于在母线62a组装到直径方向凹槽102中时分度母线62a。更具体地，几何特征108和110延伸到母线62a的开口68a中以保证母线62a正确地组装到绝缘体60中。直径方向凹槽102进一步包括多个可以支撑母线62a的陆台112。直径方向凹槽104包括由绝缘体60的几何特征116限定的止停部114和由绝缘体60的几何特征120限定的止停部118。止停部114和118提供用于在当母线62b组装到直径方向凹槽104中时分度母线62b。更具体地，几何特征116和120延伸到母线62b的开口68b中以保证母线62b正确地组装到绝缘体60中。直径方向凹槽104进一步包括多个可以支撑母线62b的陆台122。
绝缘体60进一步包括设置在直径方向凹槽102和直径方向凹槽104之间的多个第一直径方向壁123，和设置在直径方向凹槽102和103之间的多个第二直径方向壁124。圆柱壁126设置在绝缘体60的中心处。多个第一壁123的每一个和多个第二壁124的每一个沿着各自的直径间断。这样，多个壁的壁123和124的每一个被设置为壁段。
绝缘体60由不导电的材料组成。示例性的材料包括但不限于塑料、热塑塑料、橡胶和/或不导电的复合材料。绝缘体60可以利用各种制造方法进行制造。示例性的制造方法包括但是不局限于，立体平版印刷术、注射模塑、吹塑、热成型、转印模制（transfer molding）、挤压模制以及挤压成型。
再一次参照图2A，壁123布置在区域78中的母线62a和母线62b之间。这样，壁123抑制在母线62a和母线62b之间的电弧。壁124布置在区域72中的母线62a和母线62c中。这样，壁124抑制母线62a和母线62c之间的电弧。在图2A的示例性配置中，在区域80中的母线62a和母线62b之间没有设置壁，并且在区域74中的母线62a和母线62c之间没有提供壁。在区域74和80中，径向间隙是具有足够距离的，该距离防止预期的电压和电流通过母线连通而产生电弧，并且绝缘体壁不是必需的。在这些区域中没有绝缘体壁使得母线62a，62b和62c能够组装到绝缘体60中，并减少制造绝缘体60所需的材料的量，从而还降低绝缘体60的重量和成本。在这些区域中没有绝缘体壁还使得空气能够更自由地流动通过母线模块16，从而从母线模块16吸走热量。
现参照图4A-4C，并且如上所述的，母线62c包括主体64c和多个臂66c。孔130c设置在每一臂66c的远端并贯穿每一臂66c。孔130c使得紧固件(未示出)能够被接收用于固定母线模块16在电动机器中以及用于提供母线62和定子模块之间的电连通。例如，每个紧固件可以延伸到定子模块的相应开口中，并提供母线62c和相应定子部分之间的电路径的至少一部分。臂66c为大致L形状的，径向向外延伸并包括厚度t1。臂66c在径向方向彼此等距离地间隔开角度θ。在在此提供的示例性配置中，θ等于90°。
现参照图5A-5C，并且如上所述的，母线62a包括主体64a和多个臂66a。孔130a设置在每一臂66a的远端并贯穿每一臂66a。孔130a使得紧固件(未示出)能够被接收用于固定母线模块16在电动机器中以及用于提供母线62a和定子模块之间的电连通。例如，每个紧固件可以延伸到定子模块的相应开口中，并提供母线62a和各定子部分之间的电路径的至少一部分。臂66a为大致L形状的，径向向外延伸，并包括厚度t2。在一个配置中，t1等于t2。主体132a的基底从臂66a的顶部平面134a偏置距离dg1。这样，距离dg1限定母线的主体64a和在其下延伸的母线62c的嵌入的臂66c之间的间隙。距离dg1足以防止母线62a和母线62c之间的电弧。臂66a在径向方向彼此等距离地间隔开角度θ。在此处提供的示例性配置中，θ等于90°。
现参照图6A-6C，并且如上所述的，母线62b包括主体64b和多个臂66b。孔130b设置在每一臂66b的远端并贯穿每一臂66b。孔130b使得紧固件(未示出)能够被接收，用于固定母线模块16在电动机器中，以及用于提供母线62b和定子模块之间的电连通。例如，每个紧固件可以延伸到定子模块的对应开口中，并提供母线62b和相应定子部分之间的电路径的至少一部分。臂66b为大致L形状的，径向向外延伸，并包括厚度t3。在一个配置中，t1、t2和t3是相等的。主体64b的基底132b从臂66b的顶部平面134b偏置距离dg2。这样，距离dg2限定母线的主体64b和在其下延伸的母线62a和62c的嵌入的臂66a和66c之间的间隙。距离dg2足以抑制母线62b和母线62a和62c之间的电弧。臂66b在径向方向彼此等距离地间隔开角度θ。在此处提供的示例性配置中，θ等于90°。
再一次参照图1A，示例性电动机器10包括能够使得每个定子模块40的相同定子部分42a，42b和42c与转子组件12适当地对齐的定子部分与磁体的比率。更具体地，当特定定子模块40的定子部分42a，42b和42c与的转子组件12适当对齐以用于当前充电的相，剩余定子模块40的对应的定子部分42a，42b和42c同样与转子组件12正确对齐。在图1A中，例如，对于所示的转子组件相对于定子组件14的位置，每一定子模块40的定子部分42c与转子组件12的磁体全部正确对齐。
在电机模式下的操作过程中，电力借助于定子模块40通过母线模块16被提供到定子部分42a，42b和42c。当电动机器10操作时，热量在定子模块40中产生，该热量降低操作效率。母线62a，62b和62c用作散热器以从定子模块40抽取热量，从而增大电动机器的操作效率。更具体地，导热母线62a，62b和62c与定子部分42a，42b和42c通过例如紧固件进行热传递连通。如上方讨论的，母线62a，62b和62c外露并且不包括热绝缘涂层。这样，热量可以消散到母线62a，62b和62c周围的空气中。同样如上面讨论的，空气自由地流动通过绝缘体60的径向和直径方向凹槽。这样，母线62a，62b和62c的散热可以得以改善。
优化定子部分与磁体的比率以最大化定子组件14内的绕组密度的工作会导致难于对齐定子部分和转子组件以用于分别充电的相。特别参照图7，示例性电动机器150被示出并包括关于转子组件152为对齐的定子部分。更具体地，电动机器150包括转子组件152、具有多个相同定子模块158的定子组件156。每一定子模块158包括多个定子部分160a，160b和160c。如图7(以及图8)所示，定子部分间隔X和转子极间隔Y被提供。定子部分间隔X被提供为定子模块内相邻的定子部分之间的中心到中心的距离。转子极间隔Y被提供为相邻的转子极之间的中心到中心的距离。定子部分距离X大于转子极间隔Y。
对于图7的给定的转子位置，公共的定子部分与各自的磁体对并未正确对齐。结果，电动机器150的正确操作被禁止。更具体地，尽管定子部分160a在最高的定子模块158的第一位置(定子模块158处于大于一点钟的位置)与它的各磁体对正确对齐，相同的定子部分160a在其它的定子模块158的第一位置(例如，定子模块158处于大约三点钟和五点钟的位置)没有与各磁体对正确对齐。为了使得定子模块的定子部分正确对齐，定子模块被要求为电动机器中的特定径向位置而定制。结果，相同的定子模块不能被实施，从而增大电动机器的成本和复杂性。
现参照图8，本公开提供相移配置，其中相同的定子模块可以实施在定子组件中。更具体地，图8示出包括转子组件152和定子组件156的电动机器150’。定子组件156包括多个相同的定子模块158a，158b和158c。定子模块158a，158b和158c相同并且可以彼此互换，或者更换，而不会不利地影响电动机器150’的操作。每一定子模块158包括多个定子部分160a，160b和160c。
根据本公开的相移配置，用于N相电动机器中的电连接的任意的相关系被提供。定子部分160a，160b和160c电连接到控制器以跨过定子部分移相。更具体地，定子模块158a电连接为以使得定子部分160a在第一位置对应第一相(相A)，定子部分160b在第二位置对应第二相(相B)，定子部分160c在第三位置对应第三相(相C)。但是，定子模块158b电连接为以使得定子部分160a在第一位置对应第三相(相C)，定子部分160b在第二位置对应第一相(相A)，定子部分60c在第三位置对应第二相(相B)。
定子模块158c电连接为以使得定子部分160a在第一位置对应第二相(相B)，定子部分160B在第二位置对应第三相(相C)，定子部分160c在第三位置对应第一相(相A)。该偏移方案关于其余的定子组件156重复。这样，电动机器150’的N相(在这种情况中N等于3)在相邻的定子模块158a，158b和158c之间电偏移。结果，相同的定子模块可以被实施而不会不利地影响电动机器的操作。
现参照图9和10，母线模块200被示出，其可以实施来实现上方讨论的相移配置。母线模块200包括绝缘体202、母线204a、母线204b和母线204c。每一母线204a，204b和204c对应相应电动机器(例如，图8的电动机器50)的一相。示例性配置中，母线204b可以对应第一相(相A)，母线204a可以对应第二相(相B)，母线204c可以对应第三相(相C)母线204a，204b和204c相对于彼此同心地安置，并且嵌入在绝缘体202内。
每一母线204a，204b和204c包括大致环形的主体和多个径向延伸的臂。更具体地，母线204a包括主体206a和多个臂208a，母线204b包括主体206a和多个臂208a，母线204c包括主体206c和多个臂208c。在图9和10的示例性配置中，每个母线204a，204b和204c的主体206a，206b和206c是具有开口210a，210b和210c的大致C形状的(见图11A-11C)；每个母线204a，204b和204c包括六个臂208a，208b和208c，从而对应示例性电动机器的六个定子模块的可能。母线204a，204b和204c每个限定控制器和定子模块之间的至少一部分电路径。
每一母线204a，204b和204c由导电且导热的材料(例如，铜、金、铂、导电的非金属材料和/或导电的复合材料)形成。再者，每一母线204a，204b和204c外露，从而不具有围绕它设置的电和/或热绝缘的涂层。这样，每个母线204a，204b和204c可以由特定的原材料制造，而无需进一步处理以绝缘母线。每个母线204a，204b和204c可以由单一的一片材料制造，或者可以通过组装多个部件而制造。例如，母线的主体可以设置为与臂独立的部件，臂可以固定(例如，贯穿焊接)到主体。作为另一例子，每个臂的一部分可以限定主体的一部分，臂可以通过布置在它们之间的主体部件互连。
母线204a和204c通过具有距离d1的径向间隙214隔离。距离d1关于径向间隙214的直径变化以提供其中距离d1为最小(d1MIN)的多个区域216，和其中距离d1为最大(d1MAX)的多个区域218。母线204a和204b通过具有距离d2的径向间隙220隔离。距离d2关于径向间隙220的直径变化以提供其中距离d2为最小(d2MIN)的多个区域222，和其中距离d2为最大(d2MAX)的多个区域224。
母线204a，204b和204c组装到绝缘体200中，如在下面进一步详细讨论的。母线204c首先组装到绝缘体200中，母线204a随后组装到绝缘体200中以与母线204c同心。母线204a和204c的臂208a和208c位于公共的平面中，母线204c的臂208c在母线204a的主体206a下面延伸。这样，母线204c嵌入在母线204a内。母线204b随后组装到绝缘体200中以与母线204a和204c同心。母线204a，204b和204c的臂208a，208b和208c位于公共的平面中，母线204a和204c的臂208a和208c在母线204b的主体206b下面延伸。这样，母线204a和204c嵌入在母线204b中。
母线的臂限定多组臂230。在图9的示例性配置中，六组臂被提供，从而对应相关电动机器所包括的六个定子模块的势。每组臂230包括三个臂，从而对应电动机器的示例性相。一组臂230中的相邻的臂208a和208c以及208b和208c限定第一角度α。多组臂230的各组彼此偏离不同于(也就是不等于)第一角度α的第二角度β。在所示配置中，α小于β。但是，其它的配置也是可以的，其中α大于β。因为α和β不相等，定子模块到母线模块200的不适当的连接被阻止，如在此讨论的。
绝缘体202包括多个径向延伸的凹槽，和与径向沟槽交叉的多个直径方向凹槽，如上面关于绝缘体202所类似地描述的。径向沟槽接收和容纳母线204a，204b和204c的臂208a，208b和208c，直径方向凹槽接收和容纳母线204a，204b和204c的主体206a，206b和206c。直径方向凹槽包括由绝缘体202的几何特征限定的止停部以提供用于当母线204a，204b和204c组装到它们各自的直径方向凹槽中时分度/标引（indexing）母线204a，204b和204c。更具体地，几何特征延伸到母线204a，204b和204c的各开口210a，210b和210c中以保证母线204a，204b和204c适当地组装到绝缘体202中。直径方向凹槽可以进一步包括可用于支撑母线204a，204b和204c的陆台。
绝缘体202进一步包括设置在母线204a，204b和204c之间的直径方向壁232。每一壁232沿着各直径是间断的。这样，每一壁232设置为壁段。圆柱的壁234设置在绝缘体202的中心处。
绝缘体202由不导电的材料组成。示例性的材料包括但不限于塑料、热塑塑料、橡胶和/或不导电的复合材料。绝缘体202可以利用各种制造方法进行制造。示例性的制造方法包括但是不局限于，立体平版印刷术、注射模塑、吹塑、热成型、转印模制、挤压模制以及挤压成型。
再一次参照图9，壁232沿着区域216和222布置在母线204a，204b和204c之间。这样，壁232阻止母线204a，204b和204c之间的电弧。在图9的示例性配置中，在区域218和224中的母线204a，204b和204c之间没有设置壁。在区域218和224中，径向间隙214和220是具有足够距离的，该距离防止预期电压和电流流通通过母线204a，204b和204c以形成电弧，并且绝缘体壁不是必需的。在这些区域中没有绝缘体壁使得母线204a，204b和204c能够组装到绝缘体202中，并减少制造绝缘体202所需的材料的量，从而同样降低绝缘体202的重量和成本。在这些区域中没有绝缘体壁还使得空气能够更自由地流动通过母线模块200，从而从母线模块抽走热量，如在下面更进一步详细讨论的。
现参照图11A-11C，并且如上所述的，每个母线204a，204b和204c包括主体206a，206b和206c和多个臂208a，208b和208c。孔240设置在每一臂208a，208b和208c的远端并贯穿每一臂208a，208b和208c。孔240使得紧固件(未示出)能够被接收，用于固定母线模块200在电动机器内，以及用于提供母线204a，204b，204c和各定子模块之间的电连通。例如，每个紧固件可以延伸到各定子模块的相应开口中，并提供母线204a，204b和204c以及各定子部分之间的电路径的至少一部分。臂208a，208b和208c为大致L形状的，径向向外延伸，并包括厚度tARM。各母线204a，204b和204c的每一个的臂208a，208b和208c设置在组242中。组242的相邻臂彼此偏离角度γ。组242彼此偏离另一角度δ。
再一次参照图9，母线204a，204b和204c的上述几何结构内在地提供上方讨论的相移配置。更具体地，并且如在下面参照图13更详细地突出的，特定母线的臂对应组230中的个径向位置。例如，在一个组230中，臂208b处于第一位置，臂208a处于第二位置，臂208c处于第三位置。在与组230相邻的另一组230’中，臂208c’处于第一位置，臂208b’处于第二位置，臂208a’处于第三位置。相应地，各母线的臂跨过各个组偏移位置，从而从组到组偏移相应的相。
现参照图12，另一示例性电动机器300的部分意性地被示出。电动机器300包括具有多个相同定子模块304的定子组件302。每个定子模块304包括多个定子部分306a，306b，306c，306d，306e和306f。定子部分306a，306b，306c，306d，306e和306f对应电动机器的特定相，并设置在包括对应公共的相的多个定子部分的组中。
在图12的示例性配置中，每组包括通过中间定子部分彼此隔开的两个定子部分。例如，关于最上面的定子模块304(例如，在大约一点钟的位置)，一个组包括对应第一相(相A)的定子部分306a和306d，另一组包括对应第二相(相B)的定子部分306b和306e，在另一组包括对应第三相(相C)的定子部分306c和306f。关于最右边的定子模块304(例如，在大约三点钟位置)，定子部分306a和306d的组对应第二相(相B)，定子部分306b和306e的组对应第三相(相C)，并且定子部分306c和306f的组对应第一相(相A)。关于最右边的定子模块304(例如，在大约五点钟的位置)，定子部分306a和306d的组对应第三相(相C)，定子部分306b和306e的组对应第一相(相A)，定子部分306c和306f的组对应第二相(相B)。
这样，相通过相邻的相同定子模块304之间的一个定子部分偏移。结果，对于给定的转子位置，对应公共的相的定子部分可以适当对齐相应的转子极。在图12的示例性转子位置中，对应第一相(相A)的定子部分跨过每一定子模块304全部适当对齐。
现参照图13，母线模块200可以通过示例性电动机器300实施，其一部分被示出。在图13所示的示例性配置中，对于定子模块304，母线204b与定子部分306a和306d电连通，母线204a与定子部分306b和306e电连通，母线204c与定子部分306c和306f电连通。在相邻的定子模块304’的情形中，定子部分和母线之间的关系偏移。更具体地，母线204a与定子部分306a和306d电连通，母线204c与定子部分306b和306e电连通，母线204b与定子部分306c和306f电连通。尽管没有示出，定子部分和母线之间的关系关于下一相邻定子模块再一次地偏移。更具体地，对于下一相邻定子模块(未示出)，母线204c与定子部分306a和306d电连通，母线204b与定子部分306b和306e电连通，母线204a与定子部分306c和306f电连通。
以前描述的示例性电动机器全部被描述为包括用于电互连定子组件的定子模块和用于提供需要的相偏移功能的母线。但是，在另一示例性实施例中，母线可以通过提供用于每一定子模块的单独的控制器而被省略。
回过来参照图12，在这个实施例中，每个定子模块304包括定子壳体308。包括在每个定子模块304中的是定子模块控制器310和电连接定子模块控制器310到所述定子模块中的每个定子部分306的电线312。每个定子模块控制器310基于输入信号314和位置信号316调节定子模块304的操作。输入信号314可以包括节流阀信号，例如在其中电动机器300实施在汽车、摩托车、滑行器或类似物中的情形中。定子模块304还包括霍尔效应传感器或者其它的位置检测配置318，用于检测定子模块相对于转子磁体314的位置。霍尔效应传感器或者其它的位置检测配置312产生由定子模块控制器310使用的位置信号316。当电动机器300在电机模式下操作时，定子模块控制器310可以调节从电源320提供到定子模块304的电力。当电动机器300在发电机模式中操作时，定子模块304可以产生能够提供给电源320并存储在电源320中的电力。该构型消除了对如上面描述的母线的需要，而仅需要电连接和信号输入来提供到每个定子模块304。
因为每个定子模块包括它自己的霍尔效应传感器或者其它的位置检查配置318，每个控制器能够控制它的相关定子部分而不管其它定子模块的相对位置如何。因此，控制器310自动对任何可能由定子部分关于转子极的相对位置的差异引起的相移进行计算。
尽管已经描述了根据本公开设计的电动机器的几个示例性实施例，但是一些特定例子将被描述以更清楚地指出该方法的优点。在第一个例子中，具有上面参照图12描述的大致构型的永磁体再生电机将被描述。该构型将径向间隙布置在装置的外周边附近的外面，其提供关于给定尺寸的装置的最大可能的转矩臂。
在根据本公开的特定的电动机器的该第一个例子中，电机是用于电气滑行车的再生毂电机。毂电机具有大约11英寸的总直径和大约3英寸的总宽度。再生电机配置为提供用于多达六个定子模块的空间，每个定子模块包括六个定子部分。在这个例子中，转子包括五十六对转子磁体以形成转子极。每个定子部分包括U形芯部，该芯部通过利用具有大约0.256英寸的带宽从而给予U形磁芯大约0.256英寸的总厚度的薄膜软磁性材料形成。对于该例子，整个U形磁芯为大约2.25英寸宽和大约2英寸高，U形芯部的每个腿从U形芯部的基底凸出大约1英寸，大约0.25英寸的空间形成在U形芯部的两个腿之间。定子部分还包括附连到U形芯部的腿的末端的定子靴，或者附连到U形芯部的腿的末端的每个侧面的定子靴，以扩展腿的末端并增大定子极的面的表面积。对于该例子，定子靴由铁粉形成。该构型形成具有两个定子极的定子部分，所述定子极具有定子极面，该面为大约1英寸宽，并且沿着旋转方向具有大约0.425英寸的跨度。在这个例子中，通过在每个腿上以两层的15标准线沿着腿的长度缠绕五十四圈而其中第二层的圈仅向上延伸一部分的腿，线圈被布置在U形芯部的每个腿上。超强磁体用于形成转子极，每个磁体部分为大约0.18英寸后和大约1.164英寸宽，而每个磁体部分具有沿着转子的转动路径的方向大约0.51英寸的磁体跨度。磁体附连到大约0.150英寸厚和大约2.5英寸宽的护铁。该构型产生具有大约5.25英寸的转矩臂的整个装置。形成电机的磁性部件的总重量仅为大约14.2磅。这些磁性部件包括护铁、磁体、磁芯和绕组。
因为上面描述的装置使用薄膜软磁性材料以形成定子芯部，该转子能够在高达或者大于2500Hz的频率操作，该频率对应高达或者大于5360RPM的转速。但是，因为这个例子的再生电机用作用于具有大约17英寸的轮半径的滑行器的毂电机，并且因为滑行器设计为大约65mph的最高速度，控制器设计来在大约1285RPM的最大转速下操作毂电机。这对应大约600Hz的最高频率。
如上述的，电机在0-600的频带操作，并在0-1285RPM的范围的速度转动。此外，电机的磁性部件仅重大约14.2磅。该电机的峰值扭矩为大约176英尺-磅。因此，扭矩密度为大约每磅12.4英尺磅，如果仅形成再生电机的磁性部件的重量用于计算扭矩密度。如通过这些结果可以看出的，根据本公开设计的装置能够具有非常高的转矩密度。
虽然上面描述的例子已经被描述为具有五十六个磁体对和六个定子模块的11英寸的再生毂电机，且每个定子模块包括六个定子部分，但是，这并不是必需的。事实上，在更大直径的装置中，某些场合会利用具有更高极数的转子。例如，电机的总直径可以大致更大，磁体和电磁体的数量可以多很多。为了示出这点，将描述一个额外的例子。
在这个例子中，电机具有大约14英寸而不是上面描述的11英寸的总直径。当相同的定子部分用作上面关于11英寸的电机描述的那些时，这个尺寸的电机提供用于高达八个定子模块的空间，每个定子模块包括六定子部分。在这个例子中，转子包括七十二对转子磁体以形成转子极。每个定子部分的每个U形芯部件通过利用具有与在上面关于前面的例子描述的相同的基本尺寸的薄膜软磁性材料形成。相同的磁芯用于各种尺寸的电机的这种使用提供如上面描述的的规模经济的优点。因为相同尺寸的磁芯、绕组、磁体被使用，并且因为定子模块的数量从六个增大到八个，用于14英寸版本的电机的磁性部件的重量从大约14.2磅增大到大约18.9磅。
通过按比例放大如上面描述的的设计，更大的14英寸的电机提供大约302英尺-磅的最大扭矩。因此，对于这个例子，扭矩密度为每磅组成电机的磁性部件大约16英尺-磅。通过利用这些相同的磁性部件，甚至可以通过更大直径的电机提供更大的扭矩密度。
已经描述本公开的许多实施例。尽管如此，应当理解，可以进行各种修改而不超出本公开的精神和范围。例如，尽管上面描述的实施例已经描述电动机器为径向间隙电动机器，但是这并不是必需的。图14示出根据本公开设计的示例性轴向间隙电动机器400。相应地，其它实施例都落在以下权利要求的范围内。

Claims (44)

1.一种旋转电动机器，包括：
被支撑以便绕转动轴转动的转子组件，该转子组件包括多个转子极，所述转子极被支撑以便绕所述转动轴转动；和
定子组件，其包括多个独立的定子模块，每个定子模块包括多个独立可赋能的定子部分，每个定子部分限定定子组件的多个定子极，用于与所述转子极磁性相互作用，每个定子模块可从定子组件独立移除和更换以调节包括在所述定子组件中的定子极的总数量。
2.如权利要求1所述的电动机器，其中，转子极的数量是固定的。
3.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中所述定子组件包括许多接收配置N，每个接收配置能够接收定子模块。
4.如权利要求3所述的电动机器，其中，所述定子组件包括小于N个定子模块，并且其中所述定子模块关于转动轴对称地定位。
5.如权利要求3所述的电动机器，其中，所述定子组件包括小于N个定子模块，并且其中所述定子模块关于转动轴非对称地定位。
6.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，每个定子模块包括定子模块壳体，用于支撑定子模块的多个定子部分在定子模块壳体中的预定位置。
7.如权利要求6所述的电动机器，其中，所述定子模块壳体和定子组件包括用于在定子模块附连到所述定子组件时控制定子模块相对于定子组件的位置的分度/标引配置。
8.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，每个定子模块包括控制器，用于控制每个定子模块的定子部分的赋能。
9.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述电动机器进一步包括：
用于控制所述定子部分的开关配置，所述开关配置构造为以使得开关配置能够使得所述定子部分的定子极与转子极在每秒至少400个周期的频率下磁性相互作用。
10.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述电动机器是多相电动机器。
11.如权利要求10所述的电动机器，其中，每个定子模块包括与所述电动机器的每个相相关联的至少一个定子部分。
12.如权利要求11所述的电动机器，其中，所述电动机器是三相电动机器，并且其中每个定子模块包括用于每个相的至少两个定子部分，所述定子模块从而包括至少六个定子部分。
13.如权利要求12所述的电动机器，其中，所述定子组件包括至少六个接收配置，用于接收高达至少六个定子模块。
14.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，每个定子部分包括U形磁芯，其中每个定子部分限定位于该U形磁芯的相对末端处的两个定子极，并且其中U形磁芯提供用于与每个定子部分相关联的两个定子极的整个磁通量回路。
15.如权利要求14所述的电动机器，其中，每个定子部分的磁芯是由薄膜软磁性材料形成。
16.如权利要求15所述的电动机器，其中，所述薄膜软磁性材料是纳米晶体材料。
17.如权利要求15所述的电动机器，其中，所述薄膜软磁性材料是非晶形金属材料。
18.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述定子组件布置为与转子组件径向相邻以使得所述定子组件和转子组件在它们之间限定有源磁性径向间隙。
19.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述定子组件布置为与所述转子组件轴向相邻以使得所述定子组件和所述转子组件在它们之间限定有源磁性轴向间隙。
20.如权利要求18所述的电动机器，其中：
每个定子部分包括U形磁芯，该磁芯通过薄膜软磁性材料的多个同心U形层形成，每个定子部分限定位于该U形磁芯的相对末端的两个定子极，每个定子部分定位为以使得每个定子部分的两个定子极彼此相邻地定位并且沿着平行于电动机器的转动轴的直线彼此成一直线，并且每层薄膜软磁性材料定向为平行于转子组件的转动方向；以及
所述转子极是由相邻的成对的永磁体部分形成的成对的转子极，所述永磁体部分配置为形成相反磁极性的转子极，每对永磁体部分定位为以使得两个永磁体部分定位为彼此相邻并且沿着平行于电动机器的转动轴的直线彼此成一直线以使得当转子围绕电动机器的转动轴旋转时两个永磁体部分限定围绕电动机器的转动轴的两个相邻的圆形路径，两个相邻的圆形路径的每个面对每个独立可赋能的定子部分的定子极的相关的一个。
21.一种用于旋转电动机器的定子模块，该电动机器包括具有多个定子极的定子组件和被支撑以便相对于所述定子组件绕转动轴转动的转子组件，所述转子组件包括多个转子极，用于与所述定子极磁性相互作用，所述定子模块包括：
多个可独立赋能的定子部分，每个定子部分限定定子组件的多个定子极，定子模块配置为支撑在定子组件中以使得定子模块和它的相关联的定子极能够从定子组件移除和更换以调节包括在定子组件中的定子极的总数量。
22.一种用于电动机器的定子组件，所述定子组件包括：
多个独立的定子模块，每个定子模块包括多个可独立赋能的定子部分，每个定子部分限定定子组件的多个定子极，用于与电动机器的转子极磁性相互作用，每个定子模块能够从定子组件独立移除和更换以调节包括在所述定子组件中的定子极的总数量。
23.一种旋转电动机器，包括：
被支撑以便绕转动轴转动的转子组件，所述转子组件包括多个转子极，所述转子极被支撑以便绕转动轴转动；和
定子组件，其包括多个独立的定子模块，每个定子模块包括多个可独立赋能的定子部分，每个定子部分限定定子组件的多个定子极，用于与所述转子极磁性相互作用，每个定子模块能够从定子组件独立移除和更换以改变电动机器的最大功率输出。
24.如权利要求23所述的电动机器，其中，转子极的数量是固定的。
25.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述定子组件包括许多接收配置N，每个接收配置能够接收定子模块。
26.如权利要求25所述的电动机器，其中，所述定子组件包括小于N个的定子模块，并且其中所述定子模块定位为关于转动轴对称。
27.如权利要求25所述的电动机器，其中所述定子组件包括小于N个定子模块，并且其中所述定子模块关于转动轴非对称地定位。
28.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，每个定子模块包括定子模块壳体，用于支撑定子模块的多个定子部分在定子模块壳体中的预定位置。
29.如权利要求28所述的电动机器，其中所述定子模块壳体和所述定子组件包括分度/标引配置，用于在所述定子模块附连到定子组件时控制所述定子模块相对于所述定子组件的位置。
30.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，每个定子模块包括用于控制每个定子模块的定子部分的赋能的控制器。
31.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述电动机器进一步包括：
用于控制所述定子部分的开关配置，所述开关配置构造为以使得开关配置能够使得所述定子部分的定子极与转子极在每秒至少400个周期的频率下磁性相互作用。
32.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述电动机器是多相电动机器。
33.如权利要求32所述的电动机器，其中，每个定子模块包括与所述电动机器的每个相相关联的至少一个定子部分。
34.如权利要求33所述的电动机器，其中，所述电动机器是三相电动机器，并且其中每个定子模块包括用于每个相的至少两个定子部分，所述定子模块从而包括至少六个定子部分。
35.如权利要求34所述的电动机器，其中，所述定子组件包括至少六个接收配置，用于接收高达至少六个定子模块。
36.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，每个定子部分包括U形磁芯，其中每个定子部分限定位于该U形磁芯的相对末端处的两个定子极，并且其中U形磁芯提供用于与每个定子部分相关联的两个定子极的整个磁通量回路。
37.如权利要求36所述的电动机器，其中，每个定子部分的磁芯是由薄膜软磁性材料形成。
38.如权利要求37所述的电动机器，其中，所述薄膜软磁性材料是纳米晶体材料。
39.如权利要求37所述的电动机器，其中，所述薄膜软磁性材料是非晶态金属材料。
40.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述定子组件布置为与转子组件径向相邻以使得所述定子组件和转子组件在它们之间限定有源磁性径向间隙。
41.如前述权利要求之一或多项所述的电动机器，其中，所述定子组件布置为与所述转子组件轴向相邻以使得所述定子组件和所述转子组件在它们之间限定有源磁性轴向间隙。
42.如权利要求40所述的电动机器，其中：
每个定子部分定位为以使得每个定子部分的两个定子极定位为彼此相邻并且沿着平行于所述电动机器的转动轴的直线彼此成一直线；以及
所述转子极是由相邻的成对的永磁体部分形成的成对的转子极，所述永磁体部分配置为形成相反磁性极性的转子极，每对永磁体部分定位为以使得两个永磁体部分定位为彼此相邻并且沿着平行于电动机器的转动轴的直线彼此成一直线以使得当转子绕电动机器的转动轴旋转时两个永磁体部分限定绕电动机器的转动轴的两个相邻圆形路径，两个相邻圆形路径的每个面对每个独立可赋能的定子部分的定子极的相关的一个。
43.一种旋转的电动机器，包括：
被支撑以便绕转动轴旋转的转子组件，所述转子组件包括多个转子极，所述转子极被支撑以便绕转动轴转动；
定子组件，其包括多个独立的定子模块，每个定子模块包括多个独立可赋能的定子部分，每个定子部分限定定子组件的多个定子极，用于与转子极磁性相互作用，每个定子模块可从定子组件独立移除和更换以调节包括在定子组件中的定子极的总数量；
用于控制定子部分的开关配置，所述开关配置构造为以使得开关配置能够使得定子部分的定子极在至少400周期/秒的频率下与转子极磁性相互作用。
44.如权利要求43所述的电动机器，其中，所述开关配置构造为以使得所述开关配置能够使得定子部分的定子极在高达2500周期/秒的频率下与转子极磁性相互作用。
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