阅读说明：本技术 用于轴向磁通机器中的磁体-定子间隙的控制的预弯曲转子 (Pre-bent rotor for control of magnet-stator gap in axial flux machines ) 是由 乔治·哈德·米列海姆 于 2018-05-25 设计创作，主要内容包括：一种用于轴向磁通马达或发电机的组件包括转子板和磁体,磁体具有与磁体的磁化方向正交的表面。转子板被调适成接合围绕旋转轴旋转的转子轴件,并且磁体附接至转子板。转子板和磁体被配置成且被布置使得,如果转子板和磁体与所有其他磁场生成部件分离,则在表面上截取第一点且与旋转轴垂直的第一平面和在表面上截取第二点且与旋转轴垂直的第二平面之间的距离基本上大于零。(an assembly for an axial flux motor or generator includes a rotor plate and a magnet having a surface orthogonal to a magnetization direction of the magnet, the rotor plate adapted to engage a rotor shaft that rotates about an axis of rotation, and the magnet attached to the rotor plate, the rotor plate and the magnet configured and arranged such that, if the rotor plate and the magnet are separated from all other magnetic field generating components, a distance between a plane that intersects the point on the surface and is perpendicular to the axis of rotation and a second plane that intersects the second point on the surface and is perpendicular to the axis of rotation is substantially greater than zero.)

用于轴向磁通机器中的磁体-定子间隙的控制的预弯曲转子

相关申请

本申请要求以下每个申请的优先权：(A)于2018年5月18日提交的题为PRE-WARPEDROTORS FOR CONTROL OF MAGNET-STATOR GAP IN AXIAL FLUX MACHINES的美国申请序列号15/983,985；(B)于2017年6月5日提交的题为PRE-WARPED ROTORS FOR CONTROL OFMAGNET-STATOR GAP IN AXIAL FLUX MACHINES的美国临时专利申请序列号62/515,251；以及(C)于2017年6月5日提交的题为AIR CIRCULATION IN AXIAL FLUX MACHINES的美国临时专利申请序列号62/515,256。前述申请的每个申请的内容出于所有目的通过引用以其全部内容并入到本文中。

背景技术

轴向磁通马达和发电机通常采用定子和转子，该定子位于产生磁通的一对相对的磁体之间形成的间隙中，该转子支承磁体并允许磁体相对于定子一致地旋转。在图1和图2中示出了这种轴向磁通马达或发电机100的示例。如图所示，马达或发电机100包括位于定子104的任一侧上的一对环形磁体102a、102b。磁体102a、102b由固定地附接至轴件108的各个转子板106a、106b支承。磁体102a、102b、定子104和转子板106a、106b全部容纳在壳体110内。定子104的周边固定在壳体110的两个部分110a、110b之间，因此定子104相对于壳体110保持静止。

磁体102a、102b、转子板106a、106b和轴件108一起形成可相对于定子104和壳体110旋转的“转子组件”。如图2所示，在转子板106a的顶部与上半壳体110a的内表面之间的微小间隙112a和在转子板106的底部与下半壳体110b的内表面之间的微小间隙112b允许转子组件相对于壳体110旋转。类似地，在磁体102a的底部与定子104的顶部之间(以及在转子板106a的露出的底部与定子104的顶部之间)的微小间隙114a和在磁体102b的顶部与定子104的底部之间(以及在转子板106b的露出的顶部与定子104的底部之间)的微小间隙114b允许转子组件相对于定子104旋转。轴件108与壳体110之间的支承轴承116a、116b允许转子组件以受控的方式相对于定子104和壳体110自由地旋转。

发明内容

在一些实施方式中，一种用于轴向磁通马达或发电机的组件包括转子板和磁体，磁体具有与磁体的磁化方向正交的表面。转子板被调适成接合围绕旋转轴旋转的转子轴件，并且磁体附接至转子板。转子板和磁体被配置成且被布置成使得，如果转子板和磁体与所有其他磁场生成部件分离，则在表面上截取第一点且与旋转轴垂直的第一平面和在表面上截取第二点且与旋转轴垂直的第二平面之间的距离基本上大于零。

在一些实施方式中，一种用于形成用于轴向磁通马达或发电机的组件的方法包括将磁体附接至转子板，磁体具有与第一磁体的磁化方向正交的表面。转子板被调适成接合围绕旋转轴旋转的转子轴件，并且被配置使得，在磁体附接至转子板之后，在表面上截取第一点且与旋转轴垂直的第一平面和在表面上截取第二点且与旋转轴垂直的第二平面之间的距离基本上大于零。

附图说明

图1示出了轴向磁通马达或发电机的剖面透视图；

图2示出了图1所示的轴向磁通马达或发电机的剖面侧视图；

图3示出了具有夸大的间隙和转子偏转的类似于图1和图2所示的轴向磁通马达或发电机的部分的剖面侧视图；

图4示出了采用如本文所公开的预弯曲的转子元件的示例的轴向磁通马达或发电机的剖面侧视图；

图5A示出了包括除了图4所示的马达或发电机的部件之外的控制器的系统的透视图；

图5B示出了图5A所示的系统的展开图；

图6示出了具有锥形区域以允许形成如本文所公开的预弯曲的转子元件的转子板的示例的剖面侧视图；

图7示出了如本文所公开的预弯曲的转子元件的示例的侧面剖视图；

图8示出了诸如图6所示的转子板的示例的顶视图；

图9示出了可以在一些实施方式中采用的环形磁体的顶视图；

图10示出了一对预弯曲的转子元件的剖面侧视图，说明了当转子元件被结合至转子组件中时转子元件可以如何弯曲成期望的构造。

图11示出了包括诸如图7所示的那些预弯曲的转子元件的马达或发电机组件的示例的剖面侧视图，该马达或发电机组件包括各个磁体之间的过大的间隙；

图12示出了包括如本文所公开的预弯曲的转子元件的马达或发电机的示例的侧面剖视图；

图13是示出如本文所描述的配置的预弯曲转子元件的顶部的照片；以及

图14是图13所示的预弯曲转子元件的侧部的照片。

具体实施方式

由包括美国专利第7,109,625号(“’625专利”)(该专利的全部内容以引用方式并入本文中)的若干专利所描述的轴向磁通马达和发电机的特征在于置于以北极-南极交替磁化的磁体之间的基本上平面的印刷电路板定子组件。这些磁体通过用于连接至机械负载(或发电机的源)的“背铁”固定至轴件。这样的背铁提供通量返回路径，并且可以对应于例如图1和图2所示的转子板106a、106b。间隙中的磁通密度在很大程度上取决于两个磁体之间的间距。对于相同的通量密度较小的间隙允许使用较小、较轻的磁体。已经使用了从定子到任一侧上的磁体之间的间隙尺寸小至0.02英寸。发明人已经认识并意识到，当磁体以这种构造放置时，圆形转子元件由于它们之间的磁吸力而弯曲。这种弯曲减小了磁体外半径处的间隙尺寸，该区域由于其他地方的尺寸变化而已经易于摩擦。这可能导致在马达操作期间磁体-定子接触。

公开了用于在轴向磁通马达或发电机中使转子和定子之间保持恒定的间隙而不增加马达或发电机的整体质量或厚度的装置和技术。在一些实现方式中，转子板上的机械加工的面(例如，背铁)可以用于实现预弯曲状态，使得当被组装时，磁体的力将转子板弯曲至产生期望的间隙的位置。在一些实施方式中，可以在先前平坦的转子板的表面上加工圆形的圆锥形的锥部，从而产生弯曲的表面，当其被组装到马达或发电机中并在磁力下作用时，该弯曲的表面被弯曲成基本平行或其他期望的状态。可替选地，可以通过将转子板模制成期望的锥形构造来形成锥形转子板。

如上所提及的，轴向磁通马达或发电机中磁体之间的间隙可以是该机器中的重要设计参数。对于定子中的给定的电流密度，可以产生的扭矩量与间隙中的磁场成比例。该间隙的尺寸可以对磁场强度有很大影响，使得通常期望尽可能减小间隙的尺寸。这产生一个问题，即随着间隙尺寸的减小，相同的磁场增大会在转子板上施加更大的力，从而引起转子板弯曲。图3示出了类似于图1和图2所示的简化的轴向磁通马达或发电机的部分的剖面侧视图，但是其中夸大了间隙的尺寸和偏转量以说明问题的性质。在试图尽可能减小转子-定子间隙的机器中，这种类型的弯曲可能产生不一致的磁场强度，并且甚至导致定子上的磁体的摩擦。这种摩擦可能损坏定子，产生可听得见的刮擦噪声，并且导致效率降低。

先前的解决方案已经增加间隙的尺寸或增加转子板的弯曲强度。这些解决方案中的每个都有不期望的后果。第一种常规方案，即增加间隙尺寸，由于上述原因导致对于给定的磁体尺寸磁场强度降低。第二种常规方案，即增加转子弯曲强度，需要增加转子的厚度，这会增加机器的整体质量并减小所期望的纤细的形状因子。还可能需要使用更复杂的制造工艺，从而增加了总成本。在图2所示的马达或发电机100中，例如，转子板106a、106b的每一个设置有边缘115和在转子板106a、106b的中心附近的具有增加的厚度的区域118。这些方法仍然导致具有根据半径的函数减小宽度的间隙，从而解决了现象而不是间隙不均匀的问题。

如图1和图2所示，在一些轴向通量机器中，轴承116a、116b用于支承转子板106a、106b和附接的磁体102a、102b。这些轴承116a、116b由聚集在一起的各个壳体部分110a、110b支承，从而围绕定子104周边夹紧定子104。通过轴件108与轴承116a、116b的对准来确定转子-定子对准。轴承116a、116b具有一定量的径向偏转，其随着轴承磨损而增大。另外，由于壳体110中的公差，两个轴承116a、116b之间经常会存在一定程度的未对准。当被组装至薄型马达或发电机中时，如通常的设计那样，偏转和未对准的影响在定子-磁铁间隙的外半径处被放大，并且可能导致上述摩擦。在至少一些实施方式中，本公开内容提供了在不减小磁场或不增加质量的情况下直接解决该问题的方法。

图4是根据本公开的包括预弯曲的转子元件的马达或发电机400的示例实施方式的侧面剖视图。可以看出，马达或发电机400具有与图1和图2所示的马达或发电机100相同的若干部件，但也有若干显着差异。两种设计之间的一个差异涉及马达或发电机400中的轮毂422的配置。如图所示，轮毂422可以用于将转子板406a、406b和轴件408连结在一起，其中销424a、424b用于将转子板406a、406b分度至轮毂422以及分度至彼此，并且销426用于将轮毂422分度至轴件408。另外，在组装之前转子元件的预弯曲(如下文更详细地讨论的)允许马达或发电机400中的转子板406a、406b与在马达或发电机100中的转子板106a、106b相比体积较小和/或较不复杂，从而允许马达/发电机400实现更纤细的形状因子、和/或制造起来困难较少和/或更便宜。在图4所示的示例实施方式中，例如，转子板406a、406b不包括边缘115或在转子板106a、106b的中心附近的具有增加的厚度的区域118。

包括如本文描述的预弯曲转子元件的组件可以用于任何已知或未来开发的马达或发电机中，其包括’625专利中描述的轴向磁通马达/发电机，以及美国专利第9,673,684号和美国专利第9,800,109号中描述的马达和发电机，这些专利的每个的全部内容以引用的方式并入本文中。

图5A示出了包括除了类似于图4所示的电动机或发电机组件420之外的控制器532的系统500的示例。在图5B中示出了马达或发电机组件420的部件及其组装方式的展开图。如图所示，定子104可以设置在两个预弯曲的转子元件534a、534b之间的间隙中，每个转子元件534a、534b包括附接至各个转子板406a、406b的磁体102a、102b。磁体102a、102b中的磁极的图案在图5B的展开图中也很明显。如上所讨论的，螺钉或其他紧固件528可以用于将转子元件534a、534b固定至轮毂422，并且销424a、424b和426可以用于使转子元件和轴件分度。

在所示的实施方式中，在定子104的外半径处进行电连接530，并且将定子在外周边处安装至框架或壳体。另一种有用的构造，即“外转(out-runner)”构造，包括将定子104安装在内径处，在内部半径处进行电连接530，以及用分隔转子半部的环形环(未示出)替换轴件408。也可以用仅一个磁体102a或102b来配置系统，或者将多个定子置于连续的磁体组件之间。导线530还可以基于霍尔效应的或安装在定子上的类似传感器(未示出)的读数来传达关于转子的位置的信息。另外地或替选地，编码器(未示出)可以附接至轴件408并且向控制器532提供位置信息。

图5A和图5B中的系统500可以根据控制器532和连接至轴件408的部件的操作而用作马达或发电机。作为马达系统，控制器532可以操作开关，以使定子104中的电流由于源自连接至轴件408的磁体102a、102b的间隙中的磁通量而产生围绕轴件408的扭矩。取决于控制器532的设计，可以测量或估计间隙中的磁通量和/或转子的位置以操作开关来实现在轴件408处的扭矩输出。作为发电机系统，连接至轴件408的机械旋转动力源在定子的端子处产生电压波形。这些电压可以直接施加至负载，或者也可以用控制器532中的三相(或多相)整流器进行整流。整流器的实现方式可以是，例如，在发电机模式下使用二极管的“自换向”，或者可以使用电机控制器的受控开关来构造，但操作成使得轴件转矩与由机械源提供的转矩相反，并且将机械能转换为电能。因此，在图5A中的相同配置可以用作马达和发电机，这取决于如何操作控制器532。另外，在一些实施方式中，控制器532可以包括滤波器部件，该滤波器部件减轻了开关效应，降低了来自导线530的EMI/RFI，减少了损耗，并且在向供应至控制器532或从控制器532传输的电力中提供了另外的灵活性。

图6和图7示出了用于形成包括转子板406b和磁体102b的预弯曲转子元件534b的示例方法。可以采用类似的技术来形成位于其中设置有定子的间隙的另一侧上的预弯曲转子元件534a(例如，参见图10至图12)。例如在美国专利第9,673,688号中描述了在组装过程中将磁体102a、102b与转子板406a、406b对准的技术示例，该专利的全部内容通过引用并入本文。

如图6所见，转子板406b可以形成为包括相对于与转子轴件的旋转轴线602垂直的平面渐缩的表面区域604以及具有与这样一个平面平行的大致平坦表面的中心区域606。在图8中示出了包括渐缩表面区域604和中心区域606的转子板406b的顶视图。转子板406b可以另外地包括用于容纳销424a、424b的孔802、用于容纳螺钉528的孔804、以及用于容纳轴件408的孔806，上述孔全部在中心区域606内。渐缩表面区域604可以采取多种形式中的任何一种并且本发明不限于锥形的任何特定构造或类型。在所示的说明性实施方式中，转子板406的上部呈直立圆锥形截锥的形状，而中心区域606的顶部形成截锥的上基底。然而，其他构造也是可能和可以预期的。

如图7所示，磁体102b可以附接至转子板406b的上表面，使得其接触渐缩表面区域604的至少一部分。在所示的实施方式中，磁体102b具有基本上覆盖了渐缩(例如圆锥形)区域604的全部的环形形状。在图9中示出了环形磁体102b的顶视图。如图所示，磁体102b中的圆形孔902具有从中心点904测量的半径R1，并且磁体102b的圆形外周长906具有半径R2。如图7所示将环形磁体102b附接至渐缩区域604将使磁体102b弯曲并且与圆渐缩区域604的形状至少部分相符。磁体的这种弯曲将使转子板406b的主体受力并弯曲。

如图7所示，可以通过在转子板406b的表面上识别接触磁体的下表面720的两个点702、704，并确定与旋转轴602垂直且分别截取第一点702和第二点704的两个平面706、708之间的距离D1，来测量表面区域604的渐缩程度。在所示的示例中，磁体的接触圆锥形渐缩区域604的下表面与磁体102b的磁化方向正交。在一些实施方式中，可以找到两个磁体接触点702、704(在磁体的内半径R1和外半径R2处，或在其他地方)，针对两个磁体接触点702、704距离D1基本上大于零。在本文中，术语“基本上”旨在排除由于加工和/或材料缺陷而在允许的公差内的轻微变化。在一些实现方式中，距离D1可以例如大于0.003英寸，或大于0.01英寸，或甚至大于0.02英寸。另外地或替选地，在一些实施方式中，可以找到两个磁体接触点702、704，使得距离D1与两个点之间的距离的比率和/或距离D1与磁体的内半径R1和外半径R2之差的比率基本上大于零。在一些实现方式中，该比率可以例如大于0.002，或大于0.005，或甚至大于0.01。

还如图7所示，在一些实施方式中，可以在接触磁体102b的转子板106b的表面上找到至少一个点710，针对该至少一个点710，延伸远离该表面并与该表面垂直的射线712和与旋转轴602垂直的平面形成角度α1，该角度α1基本小于90度。在一些实现方式中，角度α1可以例如小于89.9度，小于89.7度或甚至小于89.5度。点710可以定位在磁体102b的内径R1处、磁体102b的外径R2处或这两个半径之间的某一点处。

另外地或替选地，并且也如图7所示，可以通过识别与磁体102b的磁化方向正交的磁体102b的表面，例如，图7中示出的磁体102b的上表面718上的两个点714、716并确定与旋转轴602垂直且分别截取第一点714和第二点716的两个平面726、728之间的距离D2来测量磁体102b在附接至转子板406b时的渐缩程度。在所示的示例中，磁体的接触圆锥形渐缩区域604的下表面也与磁体102b的磁化方向正交。在一些实施方式中，可以找到两个磁体表面点714、716(在磁体的内半径R1和外半径R2处，或在其他地方)，针对两个磁体表面点714、716距离D2基本上大于零。在一些实现方式中，距离D2可以例如大于0.002英寸，或大于0.005英寸，或甚至大于0.01英寸。另外地或替选地，在一些实施方式中，可以找到两个磁体表面点714、716，使得距离D2与两个点之间的距离的比率和/或距离D2与磁体的内半径R1和外半径R2之差的比率基本上大于零。在一些实现方式中，该比率可以例如大于0.002，或大于0.005，或甚至大于0.01。

还如图7所示，在一些实施方式中，可以在磁体102b的与磁体102b的磁化方向正交的表面例如上表面718上找到至少一个点722，针对该至少一个点722，延伸远离该磁体表面并与磁体表面垂直的射线724和与旋转轴602垂直的平面形成角度α2，该角度α2基本上上小于90度。在一些实现方式中，角度α2可以例如小于89.9度，小于89.7度，或甚至小于89.5度。点722可以定位在磁体102b的内径R1处、磁体102b的外径R2处或这两个半径之间的某一点处。

如图10所示，当两个转子元件534a、534b附接至轴件408和轮毂422(在图10中未示出)时，磁体102a、102b的磁通量在磁体之间的间隙1002中产生吸引力，其使转子元件534a、534b弯曲，使得转子元件534a、534b的端部朝向彼此移动。图10中的虚线示出在将转子元件534a、534b组装至诸如在图4、图5A和图5B中示出的马达或发电机中之后可以如何塑形转子元件534a、534b。在一些实施方式中，转子元件534a、534b在组装之前预弯曲，使得两个磁体102a、102b的面向彼此的表面在组装的马达或发电机400中基本上平行，因此使间隙1002的宽度基本上全部均匀。在其他实现方式中，转子元件534a、534b可能轻微地“过分弯曲”，使得一旦被组装，就获得根据半径的函数增大的锥形。虽然这可能具有减小在较大半径处的间隙的不期望的效果，但是其允许使用较小的平均间隙宽度G，因此增加平均磁场强度并且保持磁体102a、102b的外径处的间隙。

如图10所示，可以通过识别定位在磁体102b的外径R2处的点1004并确定在组装之后该点在与旋转轴602重合的方向上移动的距离D3来测量转子元件534b在组装之后经历的弯曲量。可以例如通过识别截取点1004并与旋转轴602垂直的平面并且确定这样一个平面相对于截取在转子元件534b的中心或其附近的点且也与旋转轴602垂直的另一平面移动的距离来测量距离D3。在一些实施方式中，距离D3大于0.001英寸，或大于0.005英寸，或甚至大于0.01英寸。另外地或替选地，在一些实施方式中，距离D3与间隙1002的平均宽度G的比率大于0.01，或大于0.05，或甚至大于0.1。另外地或替选地，距离D3与定子104(在图10中未示出)的表面和磁体102b之间的平均间隙距离的比率可以大于0.25、0.5、或甚至大于1。因此，在一些实施方式中，转子元件534b可以偏转与平均磁体/定子间隙距离一样多或超过平均磁体/定子间隙距离。

结合图10参照图7，应当理解的是，在一些实施方式中，转子元件534a、534b可以被配置成且被布置成使得，针对每个转子元件，当转子元件534a、534b附接至轴件408并且如在图10中示出的偏转时，下列值中的一个或更多个可以减小百分之五十或超过百分之五十：(1)平面706与平面708之间的距离D1，(2)距离D1与点702和点704之间的距离的比率以及/或者距离D1与磁体的内径R1和外径R2之间的差的比率，(3)平面726与平面728之间的距离D2，以及(4)距离D2与点714和点716之间的距离的比率和/或距离D2与磁体的内径R1和外径R2之间的差的比率。

图11示出了马达或发电机组件420，其具有在磁体102a、102b之间的夸大的间隙，其中转子元件534a、534b在组装之前预弯曲，使得在组装之后两个磁体102a、102b的面向彼此的表面1102、1104基本上平行。

图12示出了马达或发电机组件420，其中采用每个都具有全部更均匀宽度的预弯曲转子板406a、406b。在这种实现方式中，磁体102a、102b所附接至的渐缩表面每个可以具有类似于图6和图7中所示的示例的形状，但是转子板406a、406b的厚度在径向方向上可以是基本上恒定的。在其他实施方式中，可以在出于各种原因以其他方式改变转子板406a、406b的厚度时采用预弯曲，诸如为了优化转子板406a、406b的磁阻以使马达或发电机400的性能最大化。

使用本文所描述的预弯曲技术不限于上文描述并示出的环形磁体。其也可以应用于例如利用分段磁体的方法，其中每个转子元件包括多个磁体，每个磁体形成单磁极。这种设计在轴向磁通机器中是常见的并且经受相同的偏转问题。可以使用具有圆锥形锥体的圆形转子板，或每个磁体可以被放置在其本身的凹穴(pocket)中，这些磁体每个单独地渐缩，使得当组装至马达或发电机中时，间隙尺寸在外径处不减小。在这种情况中，可以例如实现单独平坦表面而非单一圆锥形表面。

图13和图14是如本文中描述的组装且配置的转子元件534的照片。在所示的示例中，渐缩量(即，结合图7描述的值D1)是非常微小的，其中在外径处与平坦面的偏差为仅0.005英寸，这在图像中是觉察不到的。在这种情况中，并入有限元素分析(FEA)的计算机模型用于确定转子元件435的磁引力的强度和所产生的弯曲。所产生的偏转被计算为0.002英寸。添加锥体的额外0.003英寸以允许轴承116a、116b的一些径向偏转和错位。针对这种应用的机械加工的夹具用于在转子将在马达或发电机400中经历的相反方向上将转子弯曲成0.005英寸的偏转状态。在这种状态下时，转子板406的磁体承载表面被机械加工为平坦的，使得当从夹具拆卸时，其将具有期望的锥形。平坦环形磁体102然后被组装至转子板406上。当转子板406接近磁体102时，磁引力使磁体406采用转子板406的偏转形状。由于与钢相比磁体的低得多的弹性模数，转子板406并不明显偏转并且磁体中引发的应力比屈服应力低得多。

如在上文的示例中，可以使用基于计算机的方法例如FEA来精确确定由于磁场而作用在转子板406上的力以及所产生的偏转形态。典型地，恒定厚度的转子的简单几何结构导致根据磁体安装区域中的半径的函数变化的线性偏转曲线，使期望的锥形成为如在以上讨论的示例中所见的半径的线性函数。在移除一些材料时，此锥形确实降低了转子板406的弯曲强度。虽然将可以使用迭代方法来说明变化的性质，但锥形可以被做成足够微小，这并不是必要的。计算机模型能够实现对各种材料的简单和复杂的几何结构的弯曲量的预测。

以上描述的机械加工夹具提供通过使用简单机械加工平坦面的机器工具将锥形机械加工至转子上的可重复、可预测的方法。尤其在期望非线性锥形时，可以使用其他方法制造未来的渐缩转子。现代工具允许开发精确设计并且机械加工复杂几何结构，其可以用作轴向磁通机器的优化工艺的部分。

本文描述的类型的渐缩转子元件已经用于运转马达并且被证明是控制轴向磁通机器中的磁体-定子间隙的尺寸的可重复的、有效的方法。测量指示所生产的诸如图13和图14中示出的转子元件中的锥形是准确的，并且组件已经确认磁体102在附接至转子板406时与锥形对准。

因此已经描述了本发明的至少一个实施方式的若干方面，应当理解的是，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在成为本公开内容的一部分且旨在落入本发明的精神和范围内。因此，前述描述和附图仅作为示例。

本发明的各个方面可以单独使用、组合使用或者以未在前述内容中描述的实施方式中具体讨论的各种布置来使用，并且因此本发明的各个方面在本申请中不限于在前述描述中阐述或者在附图中示出的部件的细节和布置。例如，在一个实施方式中描述的方面可以与其他实施方式中描述的各个方面以任何方式组合。

此外，本发明可以实施为提供了示例的方法。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造其中以与所示顺序不同的顺序来执行动作的实施方式，该实施方式可以包括同时执行一些动作，即使这些动作在说明性实施方式中被示出为顺序动作。

权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数术语来修饰权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素相对于另一权利要求要素的任何优先级、次序或顺序或方法的动作被执行的时间顺序，而仅用作用于区分具有特定名称的一个所要求保护的要素与具有相同名称的另一个要素(除了使用序数术语以外)以便区分权利要求要素的标记。

另外，本文中使用的措辞和术语是用于描述的目的并且不应当视为限制性的。本文中“包括”、“包含”或者“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用意在涵盖之后列出的项及其等同内容以及附加项。